CN104551640A - 全工位螺栓拉伸机 - Google Patents

Abstract

全工位螺栓拉伸机，包括支撑机构、升降机构、回转机构、供油管路和单体全自动主螺栓拉伸机；支撑机构通过销轴与压力容器顶盖固定连接；升降机构包括升降架、导向板和升降液压缸，导向板和升降液压缸缸体固定在支撑架体的平台上，升降液压缸的活塞杆与升降架连接；回转机构包括电机及减速机、编码器、齿轮副、回转轴承、回转梁、吊杆和销轴；电机及减速机和编码器安装在升降机构的升降架侧面，回转梁与齿轮副与齿轮副连接；吊杆连接在回转梁两端；单体全自动主螺栓拉伸机连接在吊杆下端。有益效果：用控制程序控制全工位的主螺栓拉伸；具有操作环节少，工作时间短，效率高，安全性好，误操作概率低，设备发生事故概率低，设备重量轻的优点。

Description

全工位螺栓拉伸机

技术领域

本发明属于核电设备专用工具领域，尤其涉及反应堆压力容器顶盖主螺栓拉伸机，实现主螺栓快速预紧或松开。

背景技术

随着国内经济的发展，我国核反应堆压力容器产品的种类和数量越来越多，用于将主螺栓预紧或松开专用工具-主螺栓拉伸机的作用及其重要性日益突显。如何提高主螺栓拉伸机的工作效率、缩短主螺栓拉伸(预紧或松开)工作时间、减少设备操作环节、减少操作者被辐射时间、降低人为因素误操作概率、提高工作质量，是核电设备专用工具领域的重点研究和研发的主要方向。

现有技术的反应堆压力容器用的螺栓拉伸机，主要分为整体螺栓拉伸机和单体螺栓拉伸机两种。整体螺栓拉伸机的优点是：对所有主螺栓进行同时拉伸，螺栓拉伸过程的总拉伸伸长量和主螺母预紧后螺栓的残余伸长量可自动测量、自动化程度高、工作效率高；其缺点是：设备重量大、结构复杂、制造和维护成本高等。单体螺栓拉伸机的优点是：设备结构简单、重量轻、制造和维护成本低等；其缺点是：工作过程基本是手动或半自动的，螺栓拉伸过程的总拉伸伸长量和主螺母预紧后螺栓的残余伸长量的测量，必须要专业人员手工用专用测量工具和辅助设备来完成，工作效率低、人为因素对测量结果影响很大，测量误差较大。

发明内容

本发明的目的是设计一种具备自动拉伸、自动测量、高精度、高效率、结构简单、重量轻、低成本、易安装和方便使用的螺栓拉伸机，将整体螺栓拉伸机大部分优点和单体螺栓拉伸机所有优点汇集为一体，克服现有技术的不足。

本发明的技术方案是：全工位螺栓拉伸机，包括支撑机构、升降机构、回转机构、供油管路和单体全自动主螺栓拉伸机；单体全自动主螺栓拉伸机包括拉伸螺母装置、拉伸螺母回转装置、拉伸机壳体、高压油缸、平衡及测量装置和主螺母回转装置，拉伸螺母装置和高压油缸安装在拉伸机壳体内，拉伸螺母回转装置和主螺母回转装置安装在拉伸机壳体上，拉伸螺母装置与通过齿轮传动副啮合，拉伸螺母回转装置驱动拉伸螺母旋进和旋出，主螺母回转装置包括主螺母电机通过减速机驱动的主螺母齿轮传动副，主螺母齿轮传动副与被拉伸主螺栓外齿啮合，驱动被拉伸主螺栓旋紧和旋松，平衡及测量装置包括液压平衡油缸和安装在油缸上的位移传感器，液压平衡油缸与拉伸螺母装置中的拉伸螺母滑动连接；位移传感器安装在液压平衡油缸上，位移传感器通过信号线与自动控制单元相连；其特征在于：

所述的支撑机构包括支撑架体和销轴，所述支撑架体包括平台和支撑架，平台是框架结构平台，支撑架共3个，3个支撑架均匀分布并固定安装在平台下面，支撑架下端设有销轴孔，支撑架通过销轴与压力容器顶盖固定连接；

所述的升降机构包括升降架、导向板和升降液压缸，所述升降架包括上平台和滑板，上平台是中心处设有凸起的短圆轴，滑板固定在上平台下面，导向板固定在支撑架体的平台上，滑板与导向板相配合，滑板能沿导向板上下移动，所述升降液压缸缸体安装在支撑架体的平台上，升降液压缸的活塞杆与升降架连接；

所述的回转机构包括电机及减速机、编码器、齿轮副、回转轴承、回转梁、吊杆和销轴；所述电机及减速机和编码器安装在升降机构的升降架侧面，齿轮副的主动齿轮安装在减速机输出轴上，齿轮副的从动齿轮通过回转轴承安装在升降机构上平台的短圆轴上；所述回转梁是平直横梁，回转梁与从动齿轮固定连接；所述吊杆上端通过销轴连接在回转梁两端；

所述单体全自动主螺栓拉伸机的高压油缸通过销轴连接在吊杆下端，高压油缸通过供油管路与液压油箱连接，所述供油管路包括高压软管、高压管、高压回转接头、高压管接头和液压油分配器，高压软管安装在升降机构的升降架上，高压管安装在回转机构上，高压软管通过高压回转接头与高压管连接，高压软管通过液压油分配器与单体全自动主螺栓拉伸机的高压油缸连接。

本发明的全工位螺栓拉伸机中，支撑机构的支撑架体用于支撑升降机构、回转机构、供油管路和单体全自动主螺栓拉伸机；升降机构的升降架用于带动回转机构沿支撑机构中的支撑架体上升或下降；升降液压缸用于为升降架的升、降提供驱动力；回转机构的电机用于提供转速和驱动力矩；编码器用于控制电机回转角度及其精度；减速机用于降低电机传来的转速、增大驱动力矩；齿轮副用于将电机通过减速机传来的转速、力矩传递给回转梁；回转轴承用于提供转动支撑；回转梁用于吊装、承载单体全自动主螺栓拉伸机；吊杆用于回转梁与连接单体全自动主螺栓拉伸机连接；供油管路用于为单体全自动主螺栓拉伸机提供液压动力。单体全自动主螺栓拉伸机用于拉伸主螺栓。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明采用了回转机构和升降机构，通过控制程序控制实现了全工位的主螺栓拉伸。

2、本发明中，若将回转梁的形状稍加改造成三角形，可以实现奇数螺栓的拉伸。

3、本发明采用了供油管路结构，确保了单体全自动主螺栓拉伸机有足够的液压动力。

4、本发明应用了单体全自动主螺栓拉伸机对主螺栓进行拉伸、预紧，使之具有工作时间短、效率高、安全性好，设备操作环节少，全程自动化控制，误操作概率低，设备发生事故概率低，设备重量轻的优点，更有益于操作者的身体健康。

附图说明

本发明共有附图5张，其中：

图1为全工位螺栓拉伸机的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为支撑机构示意图。

图4为升降机构示意图。

图5为回转机构示意图。

图中：1—支撑机构；2—升降机构；3—回转机构；4—供油管路；5—单体全自动主螺栓拉伸机；6—压力容器顶盖；7—吊杆；8—回转梁；9—电机及减速机；10—齿轮副；11—回转轴承；12—支撑架；13—平台；14—滑板；15—导向板；16—上平台；17—升降液压缸。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步地描述。如图1所示，全工位螺栓拉伸机主要由支撑机构1、升降机构2、回转机构3、供油管路4、单体全自动主螺栓拉伸机5等部分组成。单体全自动主螺栓拉伸机已经以“单体全自动主螺栓拉伸机”名称申请了实用新型专利。单体全自动主螺栓拉伸机包括拉伸螺母装置、拉伸螺母回转装置、拉伸机壳体、高压油缸、平衡及测量装置和主螺母回转装置，拉伸螺母装置和高压油缸安装在拉伸机壳体内，拉伸螺母回转装置和主螺母回转装置安装在拉伸机壳体上，拉伸螺母装置与通过齿轮传动副啮合，拉伸螺母回转装置驱动拉伸螺母旋进和旋出，主螺母回转装置包括主螺母电机通过减速机驱动的主螺母齿轮传动副，主螺母齿轮传动副与被拉伸主螺栓外齿啮合，驱动被拉伸主螺栓旋紧和旋松，平衡及测量装置包括液压平衡油缸和安装在油缸上的位移传感器，液压平衡油缸与拉伸螺母装置中的拉伸螺母滑动连接；位移传感器安装在液压平衡油缸上，位移传感器通过信号线与自动控制单元相连；

支撑机构1包括支撑架体和销轴，支撑架体包括平台13和支撑架12，平台13是框架结构平台，支撑架12共3个，3个支撑架12均匀分布并固定安装在平台13下面，每个支撑架12下端设有销轴孔，支撑架12通过销轴与压力容器顶盖6固定连接；

升降机构2包括升降架、导向板15和升降液压缸17，升降架包括上平台16和滑板14，上平台16是圆形平台，中心处设有凸起的短圆轴，滑板14固定在上平台16下面，导向板15固定在支撑架体的平台13上，滑板14与导向板15相配合，滑板14能沿导向板15上下移动，升降液压缸17缸体安装在支撑架体的平台13上，升降液压缸17的活塞杆与升降架连接；

回转机构3包括电机及减速机8、编码器、齿轮副10、回转轴承11、回转梁8、吊杆7和销轴；电机及减速机8和编码器安装在升降机构的升降架侧面，齿轮副10的主动齿轮安装在减速机输出轴上，齿轮副10的从动齿轮通过回转轴承11安装在升降机构2上平台16的短圆轴上；回转梁8是平直横梁，回转梁8与从动齿轮固定连接；吊杆7上端通过销轴连接在回转梁8两端；

单体全自动主螺栓拉伸机5的高压油缸通过销轴连接在吊杆7下端，高压油缸通过供油管路4与液压油箱连接，供油管路4包括高压软管、高压管、高压回转接头、高压管接头和液压油分配器，高压软管安装在升降机构的升降架上，高压管安装在回转机构上，高压软管通过高压回转接头与高压管连接，高压软管通过液压油分配器与单体全自动主螺栓拉伸机5的高压油缸连接。

全工位螺栓拉伸机的工作程序主要分为主螺栓预紧和主螺栓旋松两个工作过程，具体工作方法如下：

1.主螺栓预紧

1)将全工位螺栓拉伸机安装在核电反应堆压力容器顶盖6上，在安装时，人工调整回转机构3的角度，使单体全自动主螺栓拉伸机5对准第一对要拉伸的主螺栓，如图1所示。

2)启动单体全自动主螺栓拉伸机5对主螺栓进行拉伸预紧，当主螺栓的拉伸预紧完成后，升降机构2中升降液压缸17将升降架顶升，使全自动主螺栓拉伸机5脱离主螺栓。

3)控制程序启动回转机构3的电机，电机通过减速机、齿轮副10带动回转梁8回转，回转梁8通过吊杆7将全自动主螺栓拉伸机5回转至下一要拉伸的主螺栓上方位置后停止，此时，其回转角度由安装在电机后部的编码器精确检测并通过控制程序进行控制。

4)控制程序启动，升降机构2中升降液压缸17下降，使全自动主螺栓拉伸机5装入主螺栓并对其进行拉伸预紧，当主螺栓的拉伸预紧完成后，升降机构2中升降液压缸17将升降架顶升，使全自动主螺栓拉伸机5脱离主螺栓。

5)重复上述的第3)和第4)步骤，直至完成所有主螺栓都拉伸预紧后，将全工位螺栓拉伸机从核电反应堆压力容器的顶盖上拆除，至此，完成了主螺栓的拉伸预紧工作。

2.主螺栓旋松

1)将全工位螺栓拉伸机安装在核电反应堆压力容器的顶盖上，在安装时，人工调整回转机构3的角度，使单体全自动主螺栓拉伸机5对准第一对要旋松的主螺栓，如图1所示。

2)启动单体全自动主螺栓拉伸机5对主螺栓进行旋松，当主螺栓的旋松完成后，升降机构2中升降液压缸17将升降架顶升，使全自动主螺栓拉伸机5脱离主螺栓。

3)控制程序启动回转机构3的电机，电机通过减速机、齿轮副带动回转梁8回转，回转梁8通过吊杆7将全自动主螺栓拉伸机5回转至下一要旋松的主螺栓上方位置后停止，此时，其回转角度由安装在电机后部的编码器精确检测并通过控制程序进行控制。

4)控制程序启动，升降机构2中升降液压缸17下降，使全自动主螺栓拉伸机5装入主螺栓并对其进行旋松，当主螺栓的旋松完成后，升降机构2中升降液压缸17将升降架顶升，使全自动主螺栓拉伸机5脱离主螺栓。

5)重复上述的第3)和第4)步骤，直至完成所有主螺栓都旋松后，将全工位螺栓拉伸机5从核电反应堆压力容器顶盖6上拆除，至此，完成了主螺栓的旋松工作。

Claims (1)

1.全工位螺栓拉伸机，包括支撑机构(1)、升降机构(2)、回转机构(3)、供油管路(4)和单体全自动主螺栓拉伸机(5)；单体全自动主螺栓拉伸机包括拉伸螺母装置、拉伸螺母回转装置、拉伸机壳体、高压油缸、平衡及测量装置和主螺母回转装置，拉伸螺母装置和高压油缸安装在拉伸机壳体内，拉伸螺母回转装置和主螺母回转装置安装在拉伸机壳体上，拉伸螺母装置与通过齿轮传动副啮合，拉伸螺母回转装置驱动拉伸螺母旋进和旋出，主螺母回转装置包括主螺母电机通过减速机驱动的主螺母齿轮传动副，主螺母齿轮传动副与被拉伸主螺栓外齿啮合，驱动被拉伸主螺栓旋紧和旋松，平衡及测量装置包括液压平衡油缸和安装在油缸上的位移传感器，液压平衡油缸与拉伸螺母装置中的拉伸螺母滑动连接；位移传感器安装在液压平衡油缸上，位移传感器通过信号线与自动控制单元相连；其特征在于：

所述的支撑机构(1)包括支撑架体和销轴，所述支撑架体包括平台(13)和支撑架(12)，平台(13)是框架结构平台，支撑架(12)共3个，3个支撑架(12)均匀分布并固定安装在平台(13)下面，支撑架(12)下端设有销轴孔，支撑架(12)通过销轴与压力容器顶盖(6)固定连接；

所述的升降机构(2)包括升降架、导向板(15)和升降液压缸(17)，所述升降架包括上平台(16)和滑板(14)，上平台(16)中心处设有凸起的短圆轴，滑板(14)固定在上平台(16)下面，导向板(15)固定在支撑架体的平台(13)上，滑板(14)与导向板(15)相配合，滑板(14)能沿导向板(15)上下移动，所述升降液压缸(17)缸体安装在支撑架体的平台(13)上，升降液压缸(17)的活塞杆与升降架连接；

所述的回转机构(3)包括电机及减速机(8)、编码器、齿轮副(10)、回转轴承(11)、回转梁(8)、吊杆(7)和销轴；所述电机及减速机(8)和编码器安装在升降机构的升降架侧面，齿轮副(10)的主动齿轮安装在减速机输出轴上，齿轮副(10)的从动齿轮通过回转轴承(11)安装在升降机构(2)上平台(16)的短圆轴上；所述回转梁(8)是平直横梁，回转梁(8)与从动齿轮固定连接；所述吊杆(7)上端通过销轴连接在回转梁(8)两端；所述单体全自动主螺栓拉伸机(5)的高压油缸通过销轴连接在吊杆(7)下端，高压油缸通过供油管路(4)与液压油箱连接，所述供油管路(4)包括高压软管、高压管、高压回转接头、高压管接头和液压油分配器，高压软管安装在升降机构的升降架上，高压管安装在回转机构上，高压软管通过高压回转接头与高压管连接，高压软管通过液压油分配器与单体全自动主螺栓拉伸机(5)的高压油缸连接。