关键词：光伏板清洁;;机械臂;;模态分析;;谐响应分析;;随机振动分析;;拓扑优化
摘 要：光伏发电在能源中逐渐占有更大比重,国内外对光伏发电的投资也越来越大。我国北方多高原,适合开发和利用太阳能资源,建立大型光伏电站,但光伏板阵列长期暴露在野外空旷环境下,表面容易产生积灰,其发电效率受光伏板表面积灰的影响较大。本文设计了一种针对光伏电站光伏板的清洁装置,以期对光伏板进行高效、高质量的清洁。根据光伏电站光伏板矩阵的布局,给出了光伏板清洁装置的整体方案,结合油缸的受力分析,计算各铰点位置,对其机械臂进行结构设计,用Pro/e软件建立了大臂、头杆、清洁头的三维模型,装配组成机械臂。根据机械臂在纵向和横向的受力,计算分析了各铰点的空间受力情况。选择三种特殊工况,分析其载荷情况,作为进一步分析和结构优化的检验依据。通过有限元分析软件,分别对大臂和头杆进行静力学应力变形分析,结果显示,机械臂强度和刚度均满足需求,且有轻量化的余量。对大臂和头杆进行模态分析,得到了固有频率和振型。对大臂和头杆进行谐响应分析和C级路面激励作用下的随机振动分析,检验了机械臂的动态特性。对机械臂进行拓扑优化,给出了六种优化方案。在恶劣工况下,对各方案进行静力学分析,对比结果得出了最优方案。并对优化方案进行模态分析、谐响应分析和随机振动分析,使得优化后大臂和头杆自重减轻,达到了预期的优化效果。
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