劉謙 張鵬
摘要:核電環(huán)行起重機(jī)是反應(yīng)堆廠房當(dāng)中吊運(yùn)壓力容器頂蓋、堆內(nèi)構(gòu)件等設(shè)備的大型機(jī)械,核電站工作內(nèi)容極具特殊性,因此對(duì)吊運(yùn)的定位精度具有更高的要求。但在核電環(huán)行起重機(jī)制造安裝的過程中,多種因素均導(dǎo)致誤差的產(chǎn)生,及早發(fā)現(xiàn)引起誤差的種種因素,對(duì)其加以改進(jìn)與優(yōu)化,以降低制造安裝誤差對(duì)核電環(huán)行起重機(jī)定位精度的影響。本文將某一型號(hào)核電環(huán)行起重機(jī)作為研究對(duì)象,對(duì)核電環(huán)行起重機(jī)的誤差進(jìn)行研究分析,通過偏差分析和實(shí)例計(jì)算分析對(duì)制造安裝誤差對(duì)定位精度的影響進(jìn)行進(jìn)一步分析。
關(guān)鍵詞:制造安裝誤差;核電環(huán)行起重機(jī);定位精度
目前相關(guān)部門在研究核電環(huán)行起重機(jī)定位精度時(shí),更多的將研究重點(diǎn)放在起重機(jī)靜力學(xué)、起重機(jī)動(dòng)力學(xué)以及防擺控制等幾個(gè)方面,而對(duì)制造安裝誤差的重視程度較低[1]。經(jīng)研究顯示,在保證偏差在允許的范圍之內(nèi),主梁、端梁、軌道等關(guān)鍵構(gòu)件均會(huì)對(duì)核電環(huán)行起重機(jī)的定位精度造成影響,雖然目前已經(jīng)有了相關(guān)的研究,但是多為定性化分析,而對(duì)核電環(huán)行起重機(jī)定位精度的影響并未進(jìn)行定量化分析。本文以某一型號(hào)核電環(huán)行起重機(jī)作為研究對(duì)象,結(jié)合尺寸鏈相關(guān)理論與計(jì)算方法,詳細(xì)定量化分析了制造安裝誤差對(duì)核電環(huán)行起重機(jī)定位精度的影響。
一、核電環(huán)行起重機(jī)誤差分析
1.1關(guān)鍵部件分析
本文首先對(duì)核電環(huán)行起重機(jī)整體結(jié)構(gòu)、制造安裝過程、運(yùn)行情況等三方面內(nèi)容行研究分析,根據(jù)研究分析結(jié)果將核電環(huán)行起重機(jī)分為小車運(yùn)行系統(tǒng)和大車運(yùn)行系統(tǒng)。小車運(yùn)行系統(tǒng)當(dāng)中,小車運(yùn)行系統(tǒng)的運(yùn)行精度與小車架、臺(tái)車架、主動(dòng)車輪組的安裝偏差有著直接聯(lián)系;大車運(yùn)行系統(tǒng)當(dāng)中,大車運(yùn)行系統(tǒng)的運(yùn)行精度與橋架、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、水平導(dǎo)向裝置的安裝偏差有著直接聯(lián)系[2]。
1.2制造安裝過程中誤差影響因素分析
焊接是連接眾多關(guān)鍵部件的主要方法,不同關(guān)鍵部件焊接和裝配的過程中均會(huì)產(chǎn)生不同誤差,眾多關(guān)鍵部件進(jìn)行裝配焊接后,各個(gè)關(guān)鍵部件產(chǎn)生的誤差會(huì)進(jìn)行疊加,進(jìn)而使得核電環(huán)行起重機(jī)的誤差較大,各類質(zhì)量問題綜合體現(xiàn)出來。在核電環(huán)行起重機(jī)的設(shè)計(jì)與制造過程中,每一個(gè)步驟都會(huì)使得實(shí)際得到的產(chǎn)品尺寸與預(yù)先設(shè)計(jì)的產(chǎn)品尺寸有著一定偏差[3]。例如零件設(shè)計(jì)過程中,設(shè)計(jì)師常會(huì)根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)設(shè)定零件的尺寸,同時(shí)零件制造的過程涉及多道工序,每個(gè)工序產(chǎn)生的誤差均會(huì)體現(xiàn)在零件上,從而使得實(shí)際得到的零件尺寸會(huì)出現(xiàn)偏差;零件裝配過程中,安裝部件過程中常會(huì)出現(xiàn)形位誤差,部件安裝完成后行檢測時(shí),受人為因素影響會(huì)使檢測結(jié)果產(chǎn)生偏差。
二、偏差分析
根據(jù)裝配偏差模型以及各零件尺寸偏差的統(tǒng)計(jì)分布特征的不同,裝配偏差分析的方法主要包括線性化方法、統(tǒng)計(jì)方法及試驗(yàn)方法。通常利用極值法和概率法對(duì)尺寸鏈進(jìn)行求解,其中極值法以偏差的累積作為計(jì)算中心,但是這種方法計(jì)算得到的偏差范圍較廣,而在零件的實(shí)際制造過程中,每個(gè)零件產(chǎn)生的尺寸偏差是隨機(jī)的,其尺寸偏差均處在偏差范圍極限的幾率較小,因此利用極值法進(jìn)行偏差分析的合理性較低,所以在進(jìn)行偏差分析時(shí),應(yīng)該將以統(tǒng)計(jì)學(xué)理論為基礎(chǔ)的概率法作為偏差分析的主要方法[4-5]。
各組成環(huán)共同作用下產(chǎn)生尺寸鏈的封閉環(huán),因此可以將封閉環(huán)表示成一個(gè)以各組成環(huán)為自變量的多元函數(shù),通過一系列的公式推導(dǎo),可將概率法計(jì)算偏差的基本計(jì)算公式簡化為圖1。
三、偏差計(jì)算實(shí)例分析
本文以某一型號(hào)核電環(huán)行起重機(jī)作為研究對(duì)象,利用尺寸鏈的理論方法對(duì)其制造安裝誤差行誤差計(jì)算分析,此偏差計(jì)算將核電環(huán)行起重機(jī)作為剛性結(jié)構(gòu)假設(shè),將制造安裝后柔性變形和運(yùn)動(dòng)偏移所造成的誤差忽略掉,僅考慮部件制造安裝誤差。
3.1小車運(yùn)行系統(tǒng)分析
小車架、臺(tái)車架及主動(dòng)車輪組安裝所造成的誤差是影響精度的主要因素,主動(dòng)、被動(dòng)車輪組均在臺(tái)車架上安裝,臺(tái)車架與車輪架在小車架上安裝,各個(gè)關(guān)鍵構(gòu)件的安裝共同產(chǎn)生誤差,影響小車運(yùn)行系統(tǒng)精度。主動(dòng)車輪組與臺(tái)車架的裝配φ370H7h7尺寸為間隙配合,通過查表便可得到具體偏差,間隙配合可產(chǎn)生徑向位移,從而影響誤差累積。本次研究的核電環(huán)行起重機(jī),其小車運(yùn)行系統(tǒng)的小車架尺寸公差總偏差為X(±1mm)、Y(-0.028~0.057mm)、Z(-0.028~0.257mm)。
3.2大車運(yùn)行系統(tǒng)分析
橋架、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、水平導(dǎo)向裝置安裝所造成的誤差是影響精度的主要因素。橋架方面,主梁和端梁的安裝誤差影響定位精度,橋架精度總偏差為X(±2.8mm);大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)方面,平衡梁、減速器、主動(dòng)車輪組等關(guān)鍵部件的安裝誤差影響定位精度,大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)精度總偏差分別為X(±0.024mm)、Y(-0.2~0mm)、Z(±0.096mm);水平導(dǎo)向裝置方面,斜拉桿、水平拉桿、斜支腿等機(jī)構(gòu)的安裝誤差影響定位精度,水平導(dǎo)向裝置精度總偏差分別為X(-0.316~0.216mm)、Y(-1.981~0.251mm)及Z(0mm)。
3.3大車、小車分析
通過對(duì)大車運(yùn)行系統(tǒng)和小車運(yùn)行系統(tǒng)的偏差進(jìn)行綜合處理,大小車綜合運(yùn)行系統(tǒng)精度總偏差分別為X(-4.14~4.04mm)、Y(-2.105~0.404mm)、Z(-1.228~0.357mm)。
小結(jié)
通過偏差計(jì)算實(shí)例分析,結(jié)果表明制造安裝會(huì)對(duì)核電環(huán)行起重機(jī)的吊運(yùn)精度造成影響,結(jié)合尺寸鏈相關(guān)理論和概率法計(jì)算公式,可計(jì)算出各關(guān)鍵部件的具體誤差,其對(duì)于核電環(huán)行起重機(jī)關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)提供一定指導(dǎo)。
參考文獻(xiàn):
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作者簡介:
劉謙,男,1987—,河南周口人,本科,工程師,研究方向:機(jī)械技術(shù),工作單位:中國核工業(yè)二三建設(shè)有限公司。
張鵬,男,1986—,湖南桂東人,本科,工程師,研究方向:機(jī)械技術(shù),工作單位:中國核工業(yè)二三建設(shè)有限公司。