李鈺
摘 要:下旋轉(zhuǎn)電磁掛梁起重機(jī)是一種以旋轉(zhuǎn)電磁掛梁為吊具的起重機(jī),通過(guò)固定在掛梁上的電磁鐵,吸取并搬運(yùn)重物。本文在分析下旋轉(zhuǎn)電磁掛梁起重機(jī)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,給出了其特點(diǎn)以及組成方案,為進(jìn)一步的設(shè)計(jì)奠定理論基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:起重機(jī);特點(diǎn);組成
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.23.028
0 引言
當(dāng)今世界面臨的最大問(wèn)題之一就是能源短缺,像石油、天然氣和煤炭,這些化石燃料不但是污染源,而且終將耗盡。但是,核能源就不一樣,它是一種用一點(diǎn)鈾礦就可以生產(chǎn)數(shù)千兆電力的能源,鈾礦是世界多數(shù)國(guó)家都擁有的一種礦物,資源比較豐富。人類對(duì)核知識(shí)的認(rèn)識(shí)已經(jīng)有一個(gè)多世紀(jì)了,在此期間專家們?cè)诤祟I(lǐng)域不斷的研究,發(fā)現(xiàn)了許多有益于人類的核能源,對(duì)其他領(lǐng)域也產(chǎn)生了重要的影響。
核能的最大用途就是生產(chǎn)電力,發(fā)展核電已經(jīng)成為我國(guó)滿足電力需求、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、保障能源安全,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略舉措?,F(xiàn)在世界許多國(guó)家,特別是工業(yè)國(guó)家?guī)缀醵加煤四馨l(fā)電。世界16%的電也是通過(guò)核能保障,世界六分之一的電由核電站生產(chǎn)。此外,還可以勘探地下水源,發(fā)現(xiàn)水壩受損或水壩滲水,淡化水,掃雷等。
在核廢料搬運(yùn)過(guò)程中需要使用起重機(jī),應(yīng)用于核燃料后處理車間封閉環(huán)境中的起重機(jī),由于其使用環(huán)境比較惡劣,吊運(yùn)精度要求高,普通的起重機(jī)械不能滿足其工作要求,這就需要設(shè)計(jì)研究出用于該特定環(huán)境,具有特定工作性質(zhì)的起重設(shè)備。
1 核燃料后處理車間用起重機(jī)特點(diǎn)
該起重機(jī)用于吊運(yùn)熱室內(nèi)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。熱室是一個(gè)由混凝土澆注而成的封閉空間,熱室內(nèi)存放有強(qiáng)放射性物質(zhì),同時(shí)熱室內(nèi)充滿了硝酸氣體。
由于該起重機(jī)在放射性和腐蝕性的使用環(huán)境中運(yùn)行,再加上客戶對(duì)該起重機(jī)的具體使用功能提出了特殊要求,所以該起重機(jī)具有以下幾個(gè)顯著特點(diǎn):
(1)整車金屬結(jié)構(gòu)材料采用不銹耐酸鋼,非金屬材料采用耐腐蝕、耐輻射材料。
(2)空間交錯(cuò)軸系大、小車運(yùn)行絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)。由于熱室是封閉的,客戶要求大、小車運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)電機(jī)必須安裝在熱室外面,而起重機(jī)又在熱室內(nèi)部工作,所以只有通過(guò)一套特別的傳動(dòng)系統(tǒng),將驅(qū)動(dòng)電機(jī)和起重機(jī)聯(lián)系起來(lái),才能實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的大、小車運(yùn)行功能。該傳動(dòng)系統(tǒng)由貫穿件軸系、傳動(dòng)絲杠軸系、傳動(dòng)光杠軸系、換向器等組成,傳動(dòng)系統(tǒng)在熱室內(nèi)部構(gòu)成了空間交錯(cuò)的軸系系統(tǒng)。
(3)上下雙層的小車結(jié)構(gòu)??蛻粢笮≤嚹軓臒崾翼敳恳粋€(gè)600mm×400mm的孔中被吊裝出來(lái),所以小車必須采用上下雙層結(jié)構(gòu)。上層小車安裝起升機(jī)構(gòu),下層小車是U型結(jié)構(gòu),安裝車輪組等運(yùn)行機(jī)構(gòu)。
(4)高定位精度。該起重機(jī)的大、小車運(yùn)行定位精度達(dá)到了±1mm,起升定位精度達(dá)到了±2mm。
(5)伺服驅(qū)動(dòng)控制的電氣控制系統(tǒng)??蛻粢笤撈鹬貦C(jī)的大、小車運(yùn)行精度控制到±1mm,所以電氣控制系統(tǒng)采用的是伺服驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)。通過(guò)控制伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)和旋轉(zhuǎn)速度,結(jié)合大、小車運(yùn)行的絲杠傳動(dòng)系統(tǒng),從而滿足了客戶提出的嚴(yán)格運(yùn)行精度要求。
(6)遙控操作方式。該起重機(jī)采用遙控操作方式,可以實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)程序自動(dòng)定點(diǎn)定位運(yùn)行和隨機(jī)手動(dòng)運(yùn)行兩種工作模式。
2 起重機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(1)考慮到維護(hù)的需要,將運(yùn)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與機(jī)構(gòu)分離,安裝在熱室的外部,電機(jī)的位置是固定的,通過(guò)大小車的傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行。
(2)由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)在熱室的外部,所以必須通過(guò)貫穿軸才能實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)與大小車運(yùn)行傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的連接。貫穿軸是穿過(guò)熱室墻體的傳動(dòng)軸,貫穿軸不僅起到傳遞扭矩的作用,而且還可以起到補(bǔ)償運(yùn)行傳動(dòng)機(jī)構(gòu)制造誤差和安裝誤差的作用。
(3)小車運(yùn)行實(shí)現(xiàn)X方向的運(yùn)動(dòng),大車運(yùn)行實(shí)現(xiàn)Y方向的運(yùn)動(dòng),起升機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)Z方向的運(yùn)動(dòng)。
(4)大、小車運(yùn)行傳動(dòng)方式采用滾珠絲杠副傳動(dòng)。將滾珠絲杠副的螺母副分別與大、小車固定為一體,這樣就將絲杠副的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為大、小車的直線運(yùn)動(dòng)。滾珠絲杠螺旋副傳動(dòng)具有傳動(dòng)效率高、起動(dòng)力矩小、傳動(dòng)靈敏平穩(wěn)、工作壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。由于大、小車運(yùn)行驅(qū)動(dòng)是單邊驅(qū)動(dòng),為防止大、小車運(yùn)行出現(xiàn)水平偏移,大、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)均配備水平輪來(lái)平衡水平面上的偏移力矩。
(5)小車為上下雙小車結(jié)構(gòu),起升機(jī)構(gòu)與上小車固定聯(lián)結(jié),下小車實(shí)現(xiàn)小車運(yùn)行功能,上小車與下小車聯(lián)結(jié)方式采用活動(dòng)式插銷聯(lián)結(jié)方式,可以將上小車與下小車相分離,從而將起升機(jī)構(gòu)從吊裝孔中吊出。
(6)起升機(jī)構(gòu)為非標(biāo)設(shè)計(jì),采用立式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(傳統(tǒng)為臥式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)),以縮小其橫向尺寸,便于將起升機(jī)構(gòu)從吊裝孔中吊出。
3 結(jié)論
據(jù)調(diào)研,目前國(guó)內(nèi)核物質(zhì)實(shí)驗(yàn)室專用起重設(shè)備和已建或在建的核電站專用起重設(shè)備以進(jìn)口為主,國(guó)產(chǎn)化水平十分低下,進(jìn)口起重產(chǎn)品花費(fèi)的資金占總起重設(shè)備資金的90%以上。由于核工業(yè)設(shè)備的特殊性,核級(jí)起重機(jī)走國(guó)產(chǎn)化道路勢(shì)在必行,設(shè)計(jì)研發(fā)核燃料后處理封閉環(huán)境用特種起重機(jī),不僅可以替代同類型進(jìn)口產(chǎn)品,而且可以擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和自主設(shè)計(jì)開發(fā)創(chuàng)新能力,為核級(jí)起重機(jī)走國(guó)產(chǎn)化道路打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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