CN220190821U - 一种自走式太阳能发电站电池板清雪除灰机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自走式太阳能发电站电池板清雪除灰机，本实用新型包括转动装置、轴转动副、运动轨道、行走装置和清洁装置，转动装置与轴转动副连接，轴转动副与运动轨道连接，清洁装置通过行走装置在运动轨道移动。本实用新型有效解决西北高原地区特殊气候环境光伏板进行定期清洁，以提高发电效率，保证光伏板使用寿命。

Description

一种自走式太阳能发电站电池板清雪除灰机

技术领域

本实用新型涉及一种西北地区光伏板自清洁，尤其涉及一种自走式太阳能发电站电池板清雪除灰机。

背景技术

露天放置的太阳能板面经常被灰尘和积垢遮盖，灰尘和积垢会导致“热斑效应”损坏光伏板从而降低发电效率。在中国北方，进入冬季后，积雪成为降低发电效率最主要的影响因素。冬季严寒漫长，降雪量大，积雪厚，对太阳能光伏电池的使用产生了一定的负面影响。

北方降雪量大，气温决定了积雪不会融化，会大量覆盖在光伏板表面。积雪有良好的反光特性，太阳能辐射不能穿过积雪到达光伏板从而降低了发电效率。除此之外，当积雪消融一部分之后，在光伏板表面会出现一部分有积雪，一部分无积雪。阳光在光伏板表面照射不均匀，光伏板受热不均匀，会造成热斑效应，降低光伏板使用寿命。因此，必须对光伏板进行定期清洁，以提高发电效率，保证光伏板使用寿命。中国在光伏发电产业的发展上有独特的地理条件，我国西北地区是优良的光伏发电基地，该地区土地广袤，资源丰富，光照条件好，尤其是西北高原地区光照强度高非常适合光伏发电。但是同样也西北地区气候环境也制约着光伏产业的发展，该地区气候干旱，风沙强劲。灰尘非常用以附着在光伏面板上。除此之外新疆，青海海西，河西走廊等地水资源匮乏。现有的光伏板清洁方式普遍需要水作为清洗介质。上述传统人工清洁，板上清洁机器人，光伏板自清洁技术均不适合在西北地区发展。

实用新型内容

本实用新型为了解决背景技术中存在的问题，为了满足西北地区的光伏板清洁机，是对现有机具清洁方案的一次创新设计。本实用新型针对国内现有清洁车存在的弊端进行改造，采用清洁车作为平台结合清洁机器人在轨道上的运动清洁方式，以及在清洁车机械臂前加装轨道，达到解决现有清洁车诸多问题的目的，这是对现有清洁设备的大胆尝试，同时充分考虑中国国情，模块化设计以达到控制成本的目的，技术可行性高，清洁效果好。

本实用新型的技术解决方案是：本实用新型为一种自走式太阳能发电站电池板清雪除灰机，其特殊之处在于：所述除灰机包括转动装置、Z轴转动副、运动轨道、行走装置和清洁装置，转动装置与Z轴转动副连接，Z轴转动副与运动轨道连接，清洁装置通过行走装置在运动轨道移动。

进一步的，转动装置包括X轴液压缸、X轴转动轴、连接销孔、机架连接关节、挖掘机连接件和连接板，挖掘机连接件上方设置有链接销孔，连接板两侧分别设置有机架连接关节，机架连接关节之间设置有X轴转动轴，挖掘机连接件通过X轴转动轴设置在机架连接关节上，机架连接关节外侧和连接板外侧之间设置有X轴液压缸，X轴液压缸两端分别与机架连接关节和连接板活动连接。

进一步的，Z轴转动副包括连接毂、Z轴转动轴、Z轴液压缸、推力球轴承、液压缸连接轴、连接法兰、第一卡簧、第二卡簧、转动盘和转动盘连接轴；所述连接毂上方与转动装置的连接板连接，连接毂内设置有Z轴转动轴，所述连接毂与Z轴转动轴之间通过推力球轴承进行配合，Z轴转动轴下方依次设置有转动盘和连接法兰，转动盘与Z轴转动轴之间设置有第一卡簧，连接法兰与Z轴转动轴之间设置有第二卡簧，Z轴液压缸一端与连接毂下端的液压缸连接轴连接，另一端与转动盘上方的转动盘连接轴连接，转动盘与连接法兰连接，连接法兰与运动轨道连接。

进一步的，运动轨道包括主轨和子母伸缩轨道，子母伸缩轨道包括母轨道、连接杆、子轨道、液压杆、伸缩轨道、三连杆机构和子轨道驱动机构；母轨道通过三连杆机构与主轨道中心连接，子轨道嵌套在母轨道内，并可沿母轨道滑动，子轨道下方设置有伸缩轨道，伸缩轨道分为上、下两节，上、下两节伸缩轨道之间通过连接杆和液压杆铰接，液压杆接有液压缸，子母伸缩轨道为四组，两两平行对称设置在Z轴转动副四周，主轨道为两个，平行对称设置在子母伸缩轨道下方，主轨道和连接法兰连接，子轨道通过子轨道驱动机构与主轨道连接。

进一步的，子轨道驱动机构包括固定滑轮、钢丝绳、子轨道连接轴、U型管卡和驱动电机，两个主轨道同端之间设置有主轨道连接轴，主轨道连接轴上设置有固定滑轮，子轨道之间设置有子轨道连接轴，主轨道中部设置有驱动电机，驱动电机的驱动轴和固定滑轮上环绕设置有钢丝绳，钢丝绳通过U型管卡与子轨道连接轴连接。

进一步的，行走装置包括第一液压马达、液压马达支架、第一联轴器、轴承座、摩擦轮和基座；液压马达支架在清洁装置上，第一液压马达设置在液压马达支架上，摩擦轮设置在主轨道上，第一液压马达通过第一联轴器和轴承座与摩擦轮连接，摩擦轮通过轴与基座连接，基座的作用是保证摩擦轮通过轴在基座上转动。

进一步的，清洁装置包括掸尘板、吸尘口、辊刷壳体、辊刷、辊刷轴、第二联轴器和第二液压马达，辊刷壳体内设置有掸尘板和辊刷，所述掸尘板位于辊刷上方，辊刷壳体上方设置有吸尘口，辊刷通过辊刷轴与辊刷壳体连接，第二液压马达通过第二联轴器与辊刷轴连接。

进一步的，清洁装置还包括推雪板，推雪板通过连接件设置在辊刷壳体底部两侧。

本实用新型提供一种的自走式太阳能发电站电池板清雪除灰机，是由1个转动装置；一套轴转动副；一个运动轨道系统；一个行走装置；一套除尘装置；一个推雪板组成的太阳能电池板清雪除灰机制作而成。国内市场上现有的光伏板清洗车大多需要水作为清洗介质，浪费水资源，并且光伏板与清洗装置之间距离调节方式落后。国外的光伏板清洁机器人需要安装轨道，安装成本高。本实用新型针对这些问题，提出一款辊刷加吸尘的干式除尘装置，并设计了与之配套的除尘装置运动轨道，使除尘装置可以在可变轨道上运动，完成除尘工作。本实用新型是上述光伏板清洁车与清洁机器人的有机结合。本实用新型充分考虑国内经济现状，选择挖掘机作为平台的光伏板清洁机，实现模块化设计，提高机具的利用率，实现一机多用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的转动装置的结构示意图；

图3为本实用新型的Z轴转动副的结构示意图一；

图4为本实用新型的Z轴转动副的结构示意图二；

图5为本实用新型的运动轨道的展开结构示意图；

图6为本实用新型的运动轨道的未展开结构示意图；

图7为本实用新型的子轨道驱动机构结构示意图；

图8为本实用新型的行走装置结构示意图；

图9为本实用新型的清洁装置结构示意图一；

图10为本实用新型的清洁装置结构示意图二；

图11为本实用新型的整机运动原理图；

图12为本实用新型的应用示意图一；

图13为本实用新型的应用示意图二。

附图标记说明如下：

1、转动装置；2、Z轴转动副；3、运动轨道；4、行走装置；5、清洁装置；6、推雪板；

101、X轴液压缸；102、X轴转动轴；103、连接销孔；104、机架连接关节；105、挖掘机连接件；106、连接板。

201、连接毂；202、Z轴转动轴；203、推力球轴承；204、液压缸连接轴205、连接法兰；206、第一卡簧；207、第二卡簧；208、转动盘；209、Z轴液压缸；210、转动盘连接轴；

301、母轨道；302、主轨道；303、连接杆；304、子轨道；305、液压杆；306、伸缩轨道、307、三连杆机构；308、固定滑轮；309、钢丝绳；310、子轨道连接轴；311、U型管卡；312、驱动电机；313、主轨道连接轴；

401、第一液压马达；402、液压马达支架；403、第一联轴器；404、轴承座405.轴承座；406、摩擦轮；407、基座；

501、掸尘板；502、吸尘口；503、辊刷壳体；504、辊刷；505、辊刷轴；506、光伏板；507、第二联轴器；508、第二液压马达。

具体实施方式

下面结合附图和具体实例对本实用新型作进一步的详细描述。

参见图1，本实用新型具体实施例的结构包括转动装置1、Z轴转动副2、运动轨道3、行走装置4和清洁装置5，转动装置1与Z轴转动副2连接，Z轴转动副2与运动轨道3连接，清洁装置5通过行走装置4在运动轨道3移动。

参见图2，转动装置1包括X轴液压缸101、X轴转动轴102、连接销孔103、机架连接关节104、挖掘机连接件105和连接板106，挖掘机连接件105上方设置有链接销孔103，连接板106两侧分别设置有机架连接关节104，机架连接关节104之间设置有X轴转动轴102，挖掘机连接件105通过X轴转动轴102设置在机架连接关节104上，机架连接关节104外侧和连接板106外侧之间设置有X轴液压缸101，X轴液压缸101两端分别与机架连接关节104和连接板106活动连接。

使用时，挖掘机连接件105通过链接销孔103以销轴链接的方式与挖掘机小臂末端进行链接，连接板106与Z轴转动副2机械连接，当X轴液压缸101进行伸缩时，X轴液压缸101带动连接板106进行X轴转动，进而驱动Z轴转动副2沿X轴转动。

参见图3、4，Z轴转动副2包括连接毂201、Z轴转动轴202、Z轴液压缸209、推力球轴承203、液压缸连接轴204、连接法兰205、第一卡簧206、第二卡簧207、转动盘208和转动盘连接轴210；连接毂201上方与转动装置1的连接板106连接，连接毂201内设置有Z轴转动轴202，连接毂201与Z轴转动轴202之间通过推力球轴承203进行配合，Z轴转动轴202下方依次设置有转动盘208和连接法兰205，转动盘208与Z轴转动轴202之间设置有第一卡簧206，连接法兰205与Z轴转动轴202之间设置有第二卡簧207，Z轴液压缸209一端与连接毂201下端的液压缸连接轴204连接，另一端与转动盘208上方的转动盘连接轴210连接，转动盘208与连接法兰205连接，连接法兰205与运动轨道3连接。

液压连接轴204在连接毂201下方，Z轴液压缸209，一端连接液压缸连接轴204，另一端连接转动盘连接轴210，当Z轴液压缸209进行伸缩时，连接毂201不动，Z轴液压缸209伸缩驱动转动盘连接轴210转动，转动盘208与连接法兰205通过螺栓连接，从而带动主轨道302进行Z轴方向转动，进而带动运动轨道3进行Z轴方向转动。Z轴液压缸209是横向设置，与转动盘208平行。卡簧206、207作用为将连接法兰205、转动盘208固定在Z轴转动轴202上，保证连接法兰205、转动盘208不会在Z轴轴向窜动，同时也实现将连接法兰205、转动盘208固定在Z轴转动轴202上，保证同步沿Z轴转动。

参见图5、6、7；运动轨道3包括主轨道302和子母伸缩轨道，子母伸缩轨道包括母轨道301、连接杆303、子轨道304、液压杆305、伸缩轨道306、三连杆机构307和子轨道驱动机构；母轨道301通过三连杆机构307与主轨道中心部分连接，子轨道304嵌套在母轨道301内，并可沿母轨道301滑动，子轨道304下方设置有伸缩轨道306，伸缩轨道306分为上、下两节，上、下两节伸缩轨道306之间通过连接杆303和液压杆305铰接，液压杆305接有液压缸，子母伸缩轨道为四组，两两平行对称设置在Z轴转动副四周，主轨道302为两个，平行对称设置在子母伸缩轨道下方，主轨道302连接法兰205连接。

子轨道驱动机构包括固定滑轮308、钢丝绳309、子轨道连接轴310、U型管卡311和驱动电机312，两个主轨道同端之间设置有主轨道连接轴313，主轨道连接轴313上设置有固定滑轮308，子轨道304之间设置有子轨道连接轴310，主轨道中部设置有驱动电机312，驱动电机312的驱动轴和固定滑轮308上环绕设置有钢丝绳309，钢丝绳309通过U型管卡311与子轨道连接轴310连接。

绳传动是靠绳索紧紧绕在槽轮上利用摩擦力进行传动的。其优点为可以远距离传递动力，可以传递旋转和直线运动，其整体结构简单，传动平稳，振动小，缺点是传递力矩小，且传动精度低，在张紧力不够时，会出现打滑情况，影响传动效率。由驱动电机312带动，当驱动电机312顺时针运动时，子轨道304将向右运动，而后完成展开工作。伸缩轨道306在液压杆305的带动下展开，完成伸缩轨道306的展开。轨道回收时，伸缩轨道306在液压杆305的带动下收缩，完成伸缩轨道306的收缩，驱动电机312逆时针运动时，子轨道304将向左运动，完成轨道收缩运动。

参见图8，行走装置4包括第一液压马达401、液压马达支架402、第一联轴器403、轴承座404、摩擦轮405和基座406；液压马达支架402设置在清洁装置5上，第一液压马达401设置在液压马达支架402上，摩擦轮405设置在主轨道302上，第一液压马达401通过第一联轴器403和轴承座404与摩擦轮405连接，基座406与摩擦轮405通过轴连接，作用是保证摩擦轮405通过轴在基座406上转动。

使用时，通过第一液压马达401转动带动联轴器403和摩擦轮405进行转动，摩擦轮405在主轨道302上行走从而带动清洁装置5行走。

参见图9、10，清洁装置5包括掸尘板501、吸尘口502、辊刷壳体503、辊刷504、辊刷轴505、推雪板6、第二联轴器507和第二液压马达508，辊刷壳体503内设置有掸尘板501和辊刷504，掸尘板501位于辊刷504上方，辊刷壳体503上方设置有吸尘口502，辊刷504通过辊刷轴505与辊刷壳体503连接，第二液压马达508通过第二联轴器507与辊刷轴505连接，液压马达支架402设置在辊刷壳体503上。

在第二液压马达508的驱动下，动力经过第二联轴器507传递到辊刷504，辊刷504将光伏板面506的灰尘扫起，辊刷壳体503形成一个相对密闭的空间，只有从辊刷壳体503底部有气流进入，吸尘口502连接离心引风机使密闭空间成为一个负压区，进入的气流带着灰尘被吸入吸尘口5022。辊刷504长时间使用时，辊刷504自身就成为一个污染源。当辊刷504刷毛转过掸尘板501时会将灰尘掸下来，对辊刷504进行清洁。清洁装置5在光伏板506上来回运动，如此多次循环可对光伏板506完成清扫。

推雪板6采用连接件安装与辊刷壳体504上。

参加图11，本实用新型的整机运动学原理如下：建立右手坐标系，这三个自由度分别为Y轴的转动，X轴的移动，Z轴的移动。除此之外，还有挖掘机底盘可以沿着Y轴移动，所以总共有4个自由度。按照现有的自由度，光伏板清洁机必须行走到光伏板正前方才能进行清洁工作，光伏板清洁板之间距离有限，如果正对光伏板不利于机械臂以及光伏板展开，所以需要添加一个自由度才能方便光伏板清洁机的工作。其中，Y轴的移动是由底盘前进完成，所以还缺少X轴的转动和Z轴的转动。因此本实用新型在机械臂末端添加两个转动副，分别为X轴转动与Z轴转动。

参见图12、13；本实用新型具体工作时，挖掘机连接件105通过链接销孔103以销轴链接的方式与挖掘机小臂末端进行链接，清洁装置5由车辆带着前进，移动至待清扫的光伏板506位置时，轴液压缸101进行伸缩时，X轴液压缸101带动连接板106进行X轴转动，进而驱动Z轴转动副2沿X轴转动。Z轴液压缸209伸缩驱动转动盘连接轴210转动，从而带动主轨道302进行Z轴方向转动，进而带动运动轨道3进行Z轴方向转动，调整到清洁装置5与光伏板506的位置完全平行时，由驱动电机312带动子轨道304，当驱动电机312顺时针运动时，子轨道304将向右运动，而后完成展开工作。伸缩轨道306在液压杆305的带动下展开，完成伸缩轨道306的展开。行走装置4在第一液压马达401的驱动下，带动清洁装置5在主轨道和伸缩轨道306移动，对光伏板506进行清洁，清洁完成后，伸缩轨道306在液压杆305的带动下收缩，完成伸缩轨道306的收缩，驱动电机312逆时针运动时，子轨道304将向左运动，完成轨道收缩运动。

本实用新型内容及上述实施例中未具体叙述的技术内容同现有技术。

以上，仅为实用新型公开的具体实施方式，但本实用新型公开的保护范围并不局限于此，本实用新型公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种自走式太阳能发电站电池板清雪除灰机，其特征在于：所述除灰机包括转动装置、Z轴转动副、运动轨道、行走装置和清洁装置，所述转动装置与Z轴转动副连接，所述Z轴转动副与运动轨道连接，所述清洁装置通过行走装置在运动轨道移动。

2.根据权利要求1所述自走式太阳能发电站电池板清雪除灰机，其特征在于：所述转动装置包括X轴液压缸、X轴转动轴、连接销孔、机架连接关节、挖掘机连接件和连接板，所述挖掘机连接件上方设置有链接销孔，所述连接板两侧分别设置有机架连接关节，所述机架连接关节之间设置有X轴转动轴，所述挖掘机连接件通过X轴转动轴设置在机架连接关节上，所述机架连接关节外侧和连接板外侧之间设置有X轴液压缸，所述X轴液压缸两端分别与机架连接关节和连接板活动连接。

3.根据权利要求2所述的自走式太阳能发电站电池板清雪除灰机，其特征在于：所述Z轴转动副包括连接毂、Z轴转动轴、Z轴液压缸、推力球轴承、液压缸连接轴、连接法兰、第一卡簧、第二卡簧、转动盘和转动盘连接轴；所述连接毂上方与转动装置的连接板连接，所述连接毂内设置有Z轴转动轴，所述连接毂与Z轴转动轴之间通过推力球轴承进行配合，所述Z轴转动轴下方依次设置有转动盘和连接法兰，所述转动盘与Z轴转动轴之间设置有第一卡簧，所述连接法兰与Z轴转动轴之间设置有第二卡簧，所述Z轴液压缸一端与连接毂下端的液压缸连接轴连接，另一端与转动盘上方的转动盘连接轴连接，所述转动盘与连接法兰连接，所述连接法兰与运动轨道连接。

4.根据权利要求3所述的自走式太阳能发电站电池板清雪除灰机，其特征在于：所述运动轨道包括主轨和子母伸缩轨道，子母伸缩轨道包括母轨道、连接杆、子轨道、液压杆、伸缩轨道、三连杆机构和子轨道驱动机构；所述母轨道通过三连杆机构与主轨道中心连接，所述子轨道嵌套在母轨道内，并可沿母轨道滑动，所述子轨道下方设置有伸缩轨道，所述伸缩轨道分为上、下两节，上、下两节伸缩轨道之间通过连接杆和液压杆铰接，所述液压杆接有液压缸，所述子母伸缩轨道为四组，两两平行对称设置在Z轴转动副四周，所述主轨道为两个，平行对称设置在子母伸缩轨道下方，所述主轨道和连接法兰连接，所述子轨道通过子轨道驱动机构与主轨道连接。

5.根据权利要求4所述的自走式太阳能发电站电池板清雪除灰机，其特征在于：所述子轨道驱动机构包括固定滑轮、钢丝绳、子轨道连接轴、U型管卡和驱动电机，两个主轨道同端之间设置有主轨道连接轴，所述主轨道连接轴上设置有固定滑轮，所述子轨道之间设置有子轨道连接轴，所述主轨道中部设置有驱动电机，所述驱动电机的驱动轴和固定滑轮上环绕设置有钢丝绳，所述钢丝绳通过U型管卡与子轨道连接轴连接。

6.根据权利要求5所述的自走式太阳能发电站电池板清雪除灰机，其特征在于：所述行走装置包括第一液压马达、液压马达支架、第一联轴器、轴承座、摩擦轮和基座；所述液压马达支架在清洁装置上，所述第一液压马达设置在液压马达支架上，所述摩擦轮设置在主轨道上，所述第一液压马达通过第一联轴器和轴承座与摩擦轮连接，摩擦轮通过轴与基座连接，基座的作用是保证摩擦轮通过轴在基座上转动。

7.根据权利要求6所述的自走式太阳能发电站电池板清雪除灰机，其特征在于：所述清洁装置包括掸尘板、吸尘口、辊刷壳体、辊刷、辊刷轴、第二联轴器和第二液压马达，所述辊刷壳体内设置有掸尘板和辊刷，所述掸尘板位于辊刷上方，所述辊刷壳体上方设置有吸尘口，所述辊刷通过辊刷轴与辊刷壳体连接，所述第二液压马达通过第二联轴器与辊刷轴连接。

8.根据权利要求7所述的自走式太阳能发电站电池板清雪除灰机，其特征在于：所述清洁装置还包括推雪板，所述推雪板通过连接件设置在辊刷壳体底部两侧。