CN105223098B - 一种控制棒钩爪及连杆耐磨性能试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种控制棒钩爪及连杆耐磨性能试验装置，包括底座、机架、动力部件、升降运动部件、钩爪部件构成，所述支架设置在底座上，所述动力部件连接到所述升降部件用于输出动力，所述升降运动部件包括手轮、带轮、曲轴、回转连杆、导向连杆、法兰、球面轴承，所述钩爪部件包括钩爪、连杆、缓冲螺钉、缓冲轴、动爪衔铁，钩爪运动部件运动之前钩爪处于初始状态，动爪衔铁向上运动，连杆带动钩爪啮合，动爪衔铁继续向上运动，实现驱动负载的提升，提升到最高点后，动爪衔铁开始向下运动，当缓冲轴与缓冲螺钉接触后，动爪衔铁继续向下运动，实现钩爪的张开。

Description

一种控制棒钩爪及连杆耐磨性能试验装置

技术领域

本发明涉及耐磨试验装置领域，具体地涉及一种控制棒钩爪及连杆耐磨性能试验装置。

背景技术

在压水堆中，控制棒驱动机构(CRDM)的作用是在垂直方向定位控制棒组件。通过CRDM改变或保持CRA的垂直方向的高度，实现反应堆的启停、反应堆正常运行中调节或维持堆芯的功率水平以及在事故工况下的快速停堆。CRDM通过电磁场控制钩爪部件动作，最终带动驱动杆运动。每套CRDM有两组钩爪组成，每组钩爪由3套钩爪、销轴和连杆组成。钩爪和连杆作为关键零部件，其寿命直接影响控制棒驱动机构的寿命和可靠性。故需要开发一套局部模拟试验装置，能够在其上面完成规定步跃数的寿命试验，以验证钩爪及连杆是够满足设计要求，是否可进行工程化应用。同时在试验中可获得堆焊钩爪及连杆磨损状况的关键数据，并对相关数据进行分析，得出影响钩爪及连杆磨损的规律，指导钩爪和连杆设计及优化。

本发明提供的试验装置，局部模拟提升及动爪磁极、衔铁部分的结构,实现钩爪带动模拟驱动杆及其联接的载荷进行上升和下降的动作，并完成了1000万步步跃寿命试验。

研制的试验装置需具有较广的适用性，可直接用于CAP系列以及300MWe等不同堆型、不同材料的钩爪及连杆的耐磨性能的对比试验。

试验装置可实现局部结构设计修改及材料更换后的试验验证(以往只能在完整的驱动机构上进行)。技术外延可实现关键材料性能对比试验，达到关键材料的选择、性能及工艺要求的确定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种控制棒钩爪及连杆耐磨性能试验装置，包括底座、机架、动力部件、升降运动部件、钩爪部件构成，所述支架设置在底座上，所述动力部件连接到所述升降部件用于输出动力，所述升降运动部件包括手轮、带轮、曲轴、回转连杆、导向连杆、法兰、球面轴承，所述钩爪部件包括钩爪、连杆、缓冲螺钉、缓冲轴、动爪衔铁，钩爪运动部件运动之前钩爪处于初始状态，动爪衔铁向上运动，连杆带动钩爪啮合，动爪衔铁继续向上运动，实现驱动负载的提升，提升到最高点后，动爪衔铁开始向下运动，当缓冲轴与缓冲螺钉接触后，动爪衔铁继续向下运动，实现钩爪的张开。

进一步地，所述机架包括支架、支撑平台、水箱、上导向、下导向、砝码缓冲块、单项节流阀，所述支架用于支撑升降运动部件，所述支撑平台用于升降运动部件的安装，上导向与下导向用于稳定驱动负载的运动方向，砝码缓冲块与单项节流阀为驱动负载提供可调节阻尼。

在一个实施例中，所述动力部件包括变速箱匹配器、皮带轮、变速箱总成、电机座、联轴器、变频电机、电机支撑，变速箱匹配器用于连接皮带轮与变速箱总成，变速箱总成用于调节设备速度，电机座用于安装固定变速箱总成与变频电机，联轴器用于连接变速箱总成与变频电机，电机支撑用于调节两带轮中心距。

进一步地，还包括用于模拟驱动棒机构负载的驱动杆与砝码部件。

在又一个实施例中，还包括用于控制变频电机与记录运动步数的控制柜部件。

本发明涉及实现控制棒驱动机构钩爪部件的局部结构及动作模拟。通过装置底座部分、支架部分、动力部分、升降运动部分、钩爪运动部分和驱动负载部分的创新设计，局部模拟提升及动爪磁极、衔铁部分的结构，实现钩爪带动模拟驱动杆及其联接的载荷进行上升和下降的动作，实现控制棒驱动机构钩爪部件的局部结构模拟。并且整个装置结构紧凑，便于安装及调试，可靠性高。同事节省了空间，有利于安装及有效减轻运输平台的负荷。

附图说明

图1是本发明的钩爪及连杆耐磨性能试验装置总成结构示意图。

图2是本发明的钩爪及连杆动作顺序图。

图3是本发明的钩爪及连杆耐磨性能试验装置总成结构示意图。

图4是本发明的机架部分结构示意图。

图5是本发明的动力部分结构示意图。

图6是本发明的升降运动组件结构示意图。

图7是本发明的钩爪运动部分结构示意图。

图8是本发明的砝码及驱动杆部分结构示意图。

图9是本发明的控制柜部分结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

图1是本发明的钩爪及连杆耐磨性能试验装置总成结构示意图，图2是本发明的钩爪及连杆动作顺序图。如图1、图2所示，机械部分主要有底座部分、支架部分、动力部分、升降运动部分、钩爪运动部分和驱动负载部分组成。

底座部分主要功能是固定支架部分、动力部分和电器柜部分。支架部分主要功能是支撑、导向及缓冲负载作用。主要由支架、支撑平台、水箱、上导向、下导向和砝码缓冲器(砝码缓冲块、单项节流阀)组成。动力部分主要功能是提供设备动力。主要由变频电机、联轴器、变速箱总成、变速箱匹配器、皮带轮、电机支座和电机支撑杆组成。升降运动部分主要是将动力部分输出的转动转化为连接杆的升降运动。主要由手轮、带轮、带立座外球面轴承、曲轴、回转连杆、导向连杆和连接法兰组成。钩爪运动部分主要是模拟钩爪的开合动作，并带动驱动杆和砝码组件完成升降运动。主要由钩爪、连杆、上限位螺母、动爪衔铁、缓冲轴和缓冲螺钉组成。砝码及驱动杆部分主要是用于模拟驱动棒机构负载。主要由砝码组件和驱动杆组成。

电气部分主要是实现设备的动作和速度控制以及计数显示，主要由操作面板，计数器，变频器、传感器、电控箱等组成。

电机启动前钩爪处于图2的初始状态，随着曲轴转动，动爪衔铁向上运动，而缓冲轴静止，连杆带动钩爪摆动进入驱动杆齿槽(图3动作1)。钩爪与驱动杆啮合之后动爪衔铁会带动上限位螺母和缓冲轴继续向上运动，将驱动负载提升一个步距(图2动作2)。当曲轴转过最高位置之后，钩爪夹持着驱动杆将下降一个步距，完成钩爪下降工作(图2动作3)。动爪衔铁继续向下运动，而缓冲轴静止，使连杆带动钩爪摆出驱动杆齿槽，完成钩爪与驱动杆分离动作(图2动作4)。

如图3所示，是一台钩爪及连杆耐磨性能试验装置总成结构示意图，其特征主要由底座部分1，机架部分2，驱动负载部分3，钩爪运动部分4，升降运动组件5，控制柜组件6，动力部分7。底座部分1的主要功能是安装固定机架部分2，升降运动组件5，控制柜组件6，动力部分7。

如图4所示，是机架部分结构示意图，其特征主要由支架2、支撑平台1、水箱5、上导向7、下导向6、砝码缓冲块4、单项节流阀3。支架2主要功能是起到升降运动组件15的支撑作用。支撑平台1用于升降运动组件15的安装。上导向7与下导向6共同保证驱动负载7稳定的运动方向。砝码缓冲块4与单项节流阀3为驱动负载提供可调节阻尼。

如图5所示，是动力部分结构示意图，其特征主要由变速箱匹配器1，皮带轮2，变速箱总成3，电机座4，联轴器5，变频电机6，电机支撑7。变速箱匹配器1实现皮带轮与变速箱总成连接。变速箱总成3实现设备的速度调节。电机座4主要功能是安装固定变速箱总成3与变频电机6。联轴器5用于变速箱总成3与变频电机6的连接。变频电机6为设备提供动力。电机支撑7主要功能是调节两带轮中心距。

如图6所示，升降运动组件结构示意图，其特征主要由连接法兰1，导向连杆2，回转连杆3，带立座外球面轴承4，曲轴5，手轮6，带轮7。主要功能是将动力部分输出的转动转化为连接杆的升降运动。

如图7所示，钩爪运动部分结构示意图，其特征主要由上限位螺母1，钩爪2，连杆3，缓冲螺钉4，缓冲轴5，动爪衔铁6。如图2所示，钩爪运动部分运动之前钩爪处于初始状态，动爪衔铁6向上运动，连杆3带动钩爪2啮合(动作1)，动爪衔铁6继续向上运动，实现驱动负载的提升(动作2)，提升到最高点后，动爪衔铁6开始向下运动，当缓冲轴5与缓冲螺钉4接触后(动作3)，动爪衔铁6继续向下运动，实现钩爪2的张开(动作4)

如图8所示，砝码及驱动杆部分结构示意图，其特征主要由驱动杆1，砝码组件2。砝码及驱动杆部分主要是用于模拟驱动棒机构负载。

如图9所示，控制柜部分结构示意图，其特征主要由控制柜支架1，控制柜4。控制柜支架1主要用于控制柜4的安装与固定。控制柜4用于设备的开关，变频电机的控制及运动步数的记录。

如图3所示，通过控制柜组件6启动该装置，动力部分7通过皮带带动升降运动组件5转动，升降运动组件5将转动转化为钩爪运动部分4的上下运动。未启动时钩爪处于初始状态(图2初始状态)，升降运动组件5带动动爪衔铁向上运动，连杆带动钩爪摆动进入驱动杆齿槽(图2动作1)，升降运动组件5带动动爪衔铁继续向上移动，钩爪夹持驱动负载提升至高度h时，钩爪运动部分达到最高点，完成驱动负载的提升动作(图2动作2)，随着曲轴转过最高点，钩爪运动部分夹持这驱动负载下降h高度，完成钩爪下降工作(图2动作3)，动爪衔铁继续向下运动而缓冲轴停止，使连杆带动钩爪摆出驱动杆齿槽，完成钩爪与驱动杆分离动作(图2动作4).

本发明用于钩爪及连杆局部磨损的寿命试验，实现钩爪带动驱动杆及其连接的载荷进行上升和下降动作。创新设计的试验装置在满足使用功能的同时，具有结构简单，经济性好，控制方便，安全可靠等优点。虽然已经附图全面描述例子，但各种示图可示出本公开的示例架构或其他配置，其用来帮助理解可在本公开中包括的特征和功能。本公开不限于示出的示例性架构或配置，而是可用各种替代性架构和配置被实现。另外，虽然以上关于各种例子和实现描述了本公开，但应理解，在例子中的一个或更多个描述的各种特征和功能在它们的适用性方面不限于描述它们的特定例子。而是，对于本公开的其他例子中的一个或更多了，它们可单独地或者以某种组合被应用，不管这样的例子是否被描述，并且不管这样的特征作为描述的例子的一部分被该处。再次，本公开的范围不应被上述例子的任一个限制。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种控制棒钩爪及连杆耐磨性能试验装置，其特征在于，包括底座、机架、动力部分、升降运动部分、钩爪运动部分和驱动负载部分构成；所述机架设置在底座上；所述动力部分连接到所述升降运动部分用于输出动力；

所述升降运动部分将动力部分输出的转动转化为连杆的升降运动，升降运动部分包括手轮、带轮、曲轴、回转连杆、导向连杆、法兰、球面轴承；

所述钩爪运动部分模拟钩爪的开合动作并带动驱动杆和砝码组件完成升降运动，钩爪运动部分包括钩爪、连杆、缓冲螺钉、缓冲轴、动爪衔铁；

还包括用于模拟驱动棒机构负载的砝码组件与驱动杆；

动力部分带动升降运动部分转动，升降运动部分将转动转化为钩爪运动部分的上下运动；未启动时钩爪处于初始状态，升降运动部分带动动爪衔铁向上运动，连杆带动钩爪摆动进入驱动杆齿槽，升降运动部分带动动爪衔铁继续向上移动，钩爪夹持驱动负载部分提升钩爪运动部分达到最高点，完成驱动负载部分的提升动作，随着曲轴转过最高点，钩爪运动部分夹持驱动负载部分下降，完成钩爪下降动作，动爪衔铁继续向下运动而缓冲轴停止，使连杆带动钩爪摆出驱动杆齿槽，完成钩爪和驱动杆分离动作。

2.如权利要求1所述的控制棒钩爪及连杆耐磨性能试验装置，其特征在于，所述机架包括支架、支撑平台、水箱、上导向、下导向、砝码缓冲块、单项节流阀，所述支架用于支撑升降运动部分，所述支撑平台用于升降运动部分的安装，上导向与下导向用于稳定驱动负载部分的运动方向，砝码缓冲块与单项节流阀为驱动负载部分提供可调节阻尼。

3.如权利要求1所述的控制棒钩爪及连杆耐磨性能试验装置，其特征在于，所述动力部分包括变速箱匹配器、皮带轮、变速箱总成、电机座、联轴器、变频电机、电机支撑，变速箱匹配器用于连接皮带轮与变速箱总成，变速箱总成用于调节设备速度，电机座用于安装固定变速箱总成与变频电机，联轴器用于连接变速箱总成与变频电机，电机支撑用于调节两带轮中心距。

4.如权利要求1所述的控制棒钩爪及连杆耐磨性能试验装置，其特征在于，还包括用于控制变频电机与记录运动步数的控制柜组件。