基于PLC的光伏板自动清洁车设计（附Solidworks模型、CAD图纸）

摘要

针对光伏板积灰导致的发电效率下降问题，本研究设计了一种基于PLC控制的履带式自动清洁车，适用于新疆戈壁地区分布式光伏电站。通过对比清洁机构方案（选定滚刷式）、行走机构（履带式）及升降机构（液压剪叉式），完成核心部件参数设计与选型：滚刷机构采用100W伺服电机驱动，清洁效率达97.5%；行走机构配备1500W永磁电机，最大爬坡角度25°，接地比压16.33kPa；升降台液压缸推力为12.6kN。利用ANSYS对机械臂进行静力学仿真，结果显示最大变形量0.39mm、应力35.24MPa，均低于材料屈服极限。结果表明：该清洁车集成履带行走、液压升降及滚刷清洁功能，能适应复杂地形并高效清除积灰，为光伏电站运维提供自动化解决方案。
关键词：光伏板清洁，履带行走机构，液压升降台，滚刷机构，结构仿真，毕业设计

1 绪论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2 光伏组件清洁方法研究现状 3
1.2.2 自然雨水清洁 3
1.2.3 自清洁涂层 3
1.2.4 机器人除尘 4
1.3 本文设计内容 6
2 光伏板清洁机器人方案设计 7
2.1 设计目标和主要技术参数 7
2.1.1 设计目标 7
2.1.2 光伏板主要参数 8
2.1.3 主要技术参数 8
2.2 总体方案设计 9
2.2.1 清洁机构的方案设计 9
2.2.2 行走机构的方案设计 10
2.2.3 升降机构设计 11
2.3 本章小结 12
3 清洗机构设计 13
3.1 滚刷机构方案设计 13
3.2 滚刷驱动电机选型 13
3.3 联轴器选型 14
3.4 滚刷力学校核 14
3.5 清洁效率验证 15
3.6 本章小结 15
4 机械臂结构设计 16
4.1 工况分析 16
4.2 液压缸的设计过程 17
4.2.1 液压缸活塞驱动力的计算 17
4.2.2 确定液压缸的内径参数 18
4.3 伸缩液压缸的计算 19
4.4 液压泵的选择 20
4.5 确定电动机功率 20
4.6 本章小结 20
5.行走机构及升降台设计 21
5.1 行走机构设计计算 21
5.1.1 行走系统工作原理 21
5.1.2 履带驱动电机选型 21
5.1.3 履带参数设计 22
5.2 升降台设计 23
5.2.1 基本几何尺寸确定 23
5.2.2 液压缸推力T及行程S的确定 24
5.2.3 前剪叉臂的强度校核 24
5.3光伏板清扫机器人的总体结构设计 26
5.4 本章小结 27
6 关键零部件仿真分析 28
6.1 有限元单元法概述 28
6.2 ANSYS软件介绍 28
6.3光伏机械臂有限元分析 28
6.3.1 有限元模型生成 29
6.3.2 网格划分 29
6.3.4 约束载荷施加 30
6.3.5 结果分析 30
6.4本章小结 31
附录A 35