朱輝

摘 要：從設備要完成的功能指標出發(fā)，參照同類設備的相關設計經(jīng)驗，結合與該功能有關的系統(tǒng)輸入，進行理論計算和結構設計，通過功能實現(xiàn)的評價，得到設計的提升裝置能夠滿足設備使用要求的結論。

關鍵詞：反應堆；壓力容器；提升裝置

中圖分類號：TH49 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）26-0093-02

機械設備的設計都要根據(jù)要完成的功能指標進行，在某反應堆壓力容器的底部，有一些提升重物需要經(jīng)過提升裝置的作用，實現(xiàn)高度上的提升。為了配合設備其他功能，對提升行程和提升時間都有相關的指標要求。提升裝置的功能設計，就是依據(jù)功能指標進行的結構設計。

1 提升裝置的功能描述

提升裝置安裝在反應堆壓力容器的上部法蘭面，初步設計的提升裝置主要由提升電機及中間傳動鏈組成。傳動鏈的末端通過連接桿與容器底部的承重平板相連，而提升重物又固定安裝在承重平板上。提升裝置的相關接口及功能如圖1所示。

提升裝置的功能目標就是通過電機的帶動作用，經(jīng)過中間傳動鏈的傳遞，將位于反應堆容器底部的提升重物勻速提升一定高度H，為該設備完成其他功能的操作提供前提條件。

2 提升功能指標

根據(jù)設備整體要實現(xiàn)的各功能要求，確定提升裝置提升功能主要指標如下：（1）提升行程為H；（2）提升時間為T。根據(jù)確定的功能指標進行電機選型、傳動鏈零件設計[1]，設計完成后進行必要的分析、計算，以判斷各零部件在滿足自身結構完整性的前提下，能否實現(xiàn)上述指標，為設備的整體功能服務。

3 相關結構設計

為了完成提升功能，從下部提升重物至上部傳動系統(tǒng)，整個提升線上的零部件之間應能實現(xiàn)可靠連接、有效傳動。提升線上的主要零部件包括：提升重物、承重平板、連接桿、傳動鏈齒輪齒條等零件，相鄰零件之間的接口設計均考慮了可靠連接的要求，部分相鄰接口設計介紹如下。

3.1 提升重物與承重平板的連接

為了實現(xiàn)提升功能，首先需要將提升重物固定安裝在承重平板上。承重平板的開孔設計成“卡槽式”（見圖2）形式，可以實現(xiàn)提升重物的快速裝配、連接。

提升重物插入承重平板后，提升重物支承面與承重平板的上端面接觸，此時提升重物不能繼續(xù)下插。將提升重物旋轉一定角度后，提升重物上的導向套筒隨定位鍵向下滑落，定位鍵插入承重平板開孔的鍵槽內(nèi)，此時提升重物呈“鎖緊”狀態(tài)，上下方向的位移被限制，同時不能發(fā)生相對轉動。

3.2 連接桿分段之間的連接

連接桿設計為分段結構，一端設計為外螺紋，一端為內(nèi)螺紋，螺紋的規(guī)格根據(jù)軸向所受載荷進行設計計算[2]，相鄰連接桿裝配時采用定距套、防轉銷。由于裝配后需要對承重平板的水平度進行調節(jié)，因此連接桿的連接長度需要微調，定距套的寬度尺寸是現(xiàn)場配作，用于調節(jié)連接桿在軸向方向的總長度，以便連接桿末端與承重平板順利實現(xiàn)螺紋連接。為了減小整個連接桿組件在徑向方向的偏差，設計孔軸配合的結構來起到限位的作用。在連接桿軸向方向的總長度確定后，在相鄰連接桿螺紋連接位置配作銷孔，裝防轉銷，相鄰連接的連接桿實現(xiàn)有效連接，同時不會發(fā)生相對轉動（見圖3）。

3.3 末級齒輪與連接桿的連接

傳動鏈系統(tǒng)升降齒條的升降運動是通過提升裝置末級齒輪的驅動來實現(xiàn)，升降齒條的末端與連接桿通過螺紋連接（見圖4）。當末級齒輪的驅動力大于附加在升降齒條上的阻力，齒條能夠發(fā)生上下移動。驅動齒輪順時針轉動，可以帶動齒條向下運動，反之，可以帶動齒條向上運動。為了保證提升齒條穩(wěn)步提升，設置側邊支承輪結構，齒條在運動過程中可以保持良好的對中性。

傳動鏈系統(tǒng)其他各零件連接方式為：齒輪-齒輪，齒輪-傳動軸，渦輪-蝸桿。齒輪與傳動軸如果是對接，中間采用齒式聯(lián)軸器作為連接件，如果齒輪套接在傳動軸上，采用花鍵的結構形式[3]，保證齒輪與傳動軸的固定連接。

4 功能實現(xiàn)及評價

提升運動功能是提升重物在提升裝置傳動系統(tǒng)的作用下，隨承重平板、連接桿一起實現(xiàn)升降運動，提升功能的實現(xiàn)就是對功能指標的匹配，能夠實現(xiàn)提升功能各個指標，即實現(xiàn)了整個提升運動功能。

4.1 “提升行程為H”的實現(xiàn)

提升裝置首先具備基本的驅動力，即在提升的負載確定后，傳動系統(tǒng)首先能夠讓提升重物“動起來”。提升負載、沖擊載荷后，進行傳動鏈零件設計，保證傳動鏈上的各零件在滿足強度的要求下，具備足夠的提升能力。通過計算，選定的提升電機的額定功率大于負載（提升重物）所需的電機功率，所以當提升裝置的電機工作時，經(jīng)過傳動鏈上各齒輪的傳遞作用，能夠帶動承重平板和提升重物一起實現(xiàn)提升。當提升目標部件升高H行程后，電機停止工作，提升行程指標順利實現(xiàn)。

4.2 “提升時間為T”的實現(xiàn)

根據(jù)提升裝置傳動原理，進行傳動鏈詳細設計，確定每級各個齒輪的參數(shù)[1]，能夠實現(xiàn)提升電機工作在一定轉速時，經(jīng)過傳動系統(tǒng)的傳動鏈作用，提升重物升高H距離所需的時間為T，能夠實現(xiàn)提升時間的指標要求。

經(jīng)過提升裝置相關部件的結構設計，傳動鏈計算與設計，最終設計的提升裝置能夠實現(xiàn)提升行程和提升時間的功能指標要求，設計是合理可行的。

參考文獻：

[1]成大先.機械設計手冊[M].北京：化工出版社，2016，3.

[2]郭可謙，楊育中，佘公藩，等.緊固件連接設計手冊[M]，北京：國防工業(yè)出版社，1996.

[3]邱宣懷.機械設計[M].北京：高等教育出版社，1997，7.endprint