李鈺

摘 要：下旋轉電磁掛梁起重機是一種以旋轉電磁掛梁為吊具的起重機，通過固定在掛梁上的電磁鐵，吸取并搬運重物。本文在分析下旋轉電磁掛梁起重機現(xiàn)狀的基礎上，給出了其特點以及組成方案，為進一步的設計奠定理論基礎。

關鍵詞：起重機；特點；組成

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.23.028

0 引言

當今世界面臨的最大問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)國家都擁有的一種礦物，資源比較豐富。人類對核知識的認識已經(jīng)有一個多世紀了，在此期間專家們在核領域不斷的研究，發(fā)現(xiàn)了許多有益于人類的核能源，對其他領域也產(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)成為我國滿足電力需求、優(yōu)化能源結構、保障能源安全，促進經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略舉措。現(xiàn)在世界許多國家，特別是工業(yè)國家?guī)缀醵加煤四馨l(fā)電。世界16%的電也是通過核能保障，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。

在核廢料搬運過程中需要使用起重機，應用于核燃料后處理車間封閉環(huán)境中的起重機，由于其使用環(huán)境比較惡劣，吊運精度要求高，普通的起重機械不能滿足其工作要求，這就需要設計研究出用于該特定環(huán)境，具有特定工作性質(zhì)的起重設備。

1 核燃料后處理車間用起重機特點

該起重機用于吊運熱室內(nèi)的實驗設備。熱室是一個由混凝土澆注而成的封閉空間，熱室內(nèi)存放有強放射性物質(zhì)，同時熱室內(nèi)充滿了硝酸氣體。

由于該起重機在放射性和腐蝕性的使用環(huán)境中運行，再加上客戶對該起重機的具體使用功能提出了特殊要求，所以該起重機具有以下幾個顯著特點：

（1）整車金屬結構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）空間交錯軸系大、小車運行絲杠傳動系統(tǒng)。由于熱室是封閉的，客戶要求大、小車運行的驅(qū)動電機必須安裝在熱室外面，而起重機又在熱室內(nèi)部工作，所以只有通過一套特別的傳動系統(tǒng)，將驅(qū)動電機和起重機聯(lián)系起來，才能實現(xiàn)起重機的大、小車運行功能。該傳動系統(tǒng)由貫穿件軸系、傳動絲杠軸系、傳動光杠軸系、換向器等組成，傳動系統(tǒng)在熱室內(nèi)部構成了空間交錯的軸系系統(tǒng)。

（3）上下雙層的小車結構?？蛻粢笮≤嚹軓臒崾翼敳恳粋€600mm×400mm的孔中被吊裝出來，所以小車必須采用上下雙層結構。上層小車安裝起升機構，下層小車是U型結構，安裝車輪組等運行機構。

（4）高定位精度。該起重機的大、小車運行定位精度達到了±1mm，起升定位精度達到了±2mm。

（5）伺服驅(qū)動控制的電氣控制系統(tǒng)?？蛻粢笤撈鹬貦C的大、小車運行精度控制到±1mm，所以電氣控制系統(tǒng)采用的是伺服驅(qū)動控制技術。通過控制伺服驅(qū)動電機的旋轉圈數(shù)和旋轉速度，結合大、小車運行的絲杠傳動系統(tǒng)，從而滿足了客戶提出的嚴格運行精度要求。

（6）遙控操作方式。該起重機采用遙控操作方式，可以實現(xiàn)預設程序自動定點定位運行和隨機手動運行兩種工作模式。

2 起重機總體結構設計

（1）考慮到維護的需要，將運行機構的驅(qū)動電機與機構分離，安裝在熱室的外部，電機的位置是固定的，通過大小車的傳動裝置實現(xiàn)機構的運行。

（2）由于驅(qū)動電機在熱室的外部，所以必須通過貫穿軸才能實現(xiàn)驅(qū)動電機與大小車運行傳動機構的連接。貫穿軸是穿過熱室墻體的傳動軸，貫穿軸不僅起到傳遞扭矩的作用，而且還可以起到補償運行傳動機構制造誤差和安裝誤差的作用。

（3）小車運行實現(xiàn)X方向的運動，大車運行實現(xiàn)Y方向的運動，起升機構實現(xiàn)Z方向的運動。

（4）大、小車運行傳動方式采用滾珠絲杠副傳動。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運動轉換為大、小車的直線運動。滾珠絲杠螺旋副傳動具有傳動效率高、起動力矩小、傳動靈敏平穩(wěn)、工作壽命長等優(yōu)點。由于大、小車運行驅(qū)動是單邊驅(qū)動，為防止大、小車運行出現(xiàn)水平偏移，大、小車運行機構均配備水平輪來平衡水平面上的偏移力矩。

（5）小車為上下雙小車結構，起升機構與上小車固定聯(lián)結，下小車實現(xiàn)小車運行功能，上小車與下小車聯(lián)結方式采用活動式插銷聯(lián)結方式，可以將上小車與下小車相分離，從而將起升機構從吊裝孔中吊出。

（6）起升機構為非標設計，采用立式結構設計（傳統(tǒng)為臥式結構設計），以縮小其橫向尺寸，便于將起升機構從吊裝孔中吊出。

3 結論

據(jù)調(diào)研，目前國內(nèi)核物質(zhì)實驗室專用起重設備和已建或在建的核電站專用起重設備以進口為主，國產(chǎn)化水平十分低下，進口起重產(chǎn)品花費的資金占總起重設備資金的90%以上。由于核工業(yè)設備的特殊性，核級起重機走國產(chǎn)化道路勢在必行，設計研發(fā)核燃料后處理封閉環(huán)境用特種起重機，不僅可以替代同類型進口產(chǎn)品，而且可以擁有自主知識產(chǎn)權和自主設計開發(fā)創(chuàng)新能力，為核級起重機走國產(chǎn)化道路打下堅實的基礎。

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