CN109974981A - 一种卡爪疲劳测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于蒸汽发生器传热管无损检测与维修技术领域，具体涉及一种卡爪疲劳测试装置；该装置包括传热管固定结构，卡爪固定结构，卡爪动作结构，升降气缸，升降导向轴和底板；所述底板为板状结构，底板中间设置升降气缸，底板两侧设置升降导向轴；所述卡爪固定结构用于固定卡爪，所述卡爪动作结构用于实现卡爪的张开和合拢动作，所述卡爪动作结构上部设置卡爪固定结构，所述卡爪动作结构下端与升降气缸输出轴连接，升降气缸推动卡爪动作结构3和卡爪固定结构整体沿升降导向轴上下运动，所述传热管固定结构设置在升降导向轴顶部，所述传热管固定结构用于固定传热管。本发明通过简单的模块更换，适应目前所有核反应堆型传热管定位机器人卡爪的检测。
Description
技术领域
本发明属于蒸汽发生器传热管及类似设备的无损检测与维修技术领域，具体涉及一种卡爪疲劳测试装置。
背景技术
蒸汽发生器是核电站一回路系统中关键部件之一，要保证蒸汽发生器的安全运行，确保一回路系统的完整性，必须定期利用爬行式定位机器人对蒸汽发生器的传热管进行涡流等方式的无损检测。爬行式定位机器人依靠卡爪在传热管的管板上交替夹持以实现对传热管的定位功能。
卡爪的可靠性直接决定着定位机器人的稳定性和无损检测的效率。卡爪的工艺和加工制造要求都比较严格，但由于每批次的材料热处理、机加工，表面处理等环节都有可能有细微误差，这种不可避免的误差会影响这一批次的卡爪性能。因此每批次的卡爪都需要抽检，进行疲劳测试。
现有的方式是将卡爪安装在爬行式定位机器人上进行疲劳测试，这种方式首先要对爬行式定位机器人进行拆卸和重新装配，每换一个卡爪都需要重复拆装过程，过程复杂，工作量大，而且必须连接爬行式定位机器人的整套系统才能进行疲劳测试，资源浪费严重，多次拆装还会影响爬行式定位机器人的整体性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种卡爪疲劳测试装置，模拟爬行式定位机器人在爬行过程中卡爪的动作及状态对卡爪进行疲劳测试。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种卡爪疲劳测试装置，该装置包括传热管固定结构，卡爪固定结构，卡爪动作结构，升降气缸，升降导向轴和底板；
所述底板为板状结构，底板中间设置升降气缸，底板两侧设置升降导向轴；所述卡爪固定结构用于固定卡爪，所述卡爪动作结构用于实现卡爪的张开和合拢动作，所述卡爪动作结构上部设置卡爪固定结构，所述卡爪动作结构下端与升降气缸输出轴连接，升降气缸推动卡爪动作结构和卡爪固定结构整体沿升降导向轴上下运动，使卡爪进出传热管，所述传热管固定结构设置在升降导向轴顶部，所述传热管固定结构用于固定传热管。
所述传热管固定结构包括直线位移传感器，活动块盖板，螺纹压盖，活动块和活动块固定板；
所述活动块固定板为板状结构，活动块固定板中心加工有通孔，活动块固定板上部沿通孔周围设置有环形凸台，环形凸台内设置活动块，传热管固定在活动块内，螺纹压盖将活动块盖板压紧在活动块上部，直线位移传感器设置在活动块盖板上部；
所述活动块盖板中心加工有通孔，直线位移传感器的触发杆穿过活动块盖板通孔伸入传热管中。
所述卡爪固定结构包括支撑杆，定位销，螺纹套，限位环和卡爪固定板；
所述卡爪固定板为板状结构，卡爪固定板位于活动块固定板下方，卡爪固定板中心加工有通孔，通孔内设置限位环，限位环内加工有通孔，通孔内设置螺纹套，螺纹套内加工有螺纹孔，卡爪下段为圆柱筒体结构，下段外壁加工有外螺纹，卡爪下段外螺纹与螺纹套的螺纹孔配合固定，卡爪上段为瓣状结构，包括多个分离的爪瓣；所述支撑杆上段为圆柱锥状结构，支撑杆从下向上穿入卡爪中，卡爪中部设置定位销，定位销限定卡爪与支撑杆径向位移，支撑杆相对于卡爪轴向上下运动。
所述卡爪动作结构包括压板，支撑杆夹紧块，连接板，连接件，胀紧气缸和气缸固定板；
所述气缸固定板为板状结构，胀紧气缸设置在气缸固定板上，胀紧气缸输出轴上端通过连接件与连接板连接，连接板上部设置支撑杆夹紧块，支撑杆夹紧块中心加工有安装槽，支撑杆下端通过压板压紧在支撑杆夹紧块中心安装槽内固定；
所述胀紧气缸向上推动支撑杆夹紧块和支撑杆整体向上运动，支撑杆向上运动撑开卡爪上段的瓣状结构张开抓紧传热管，胀紧气缸向下运动，带动支撑杆夹紧块和支撑杆整体向下运动，卡爪上段的瓣状结构合拢松开传热管，实现卡爪的张开和合拢动作。
所述卡爪动作结构还包括胀紧导向轴，直线轴承压板和直线轴承；
所述支撑杆夹紧块加工有通孔，支撑杆夹紧块通孔内设置直线轴承，支撑杆夹紧块底部设置直线轴承压板固定直线轴承，胀紧导向轴穿过直线轴承，胀紧导向轴上端与卡爪固定板连接，胀紧导向轴下端与连接板连接。
所述卡爪动作结构还包括支撑套；所述支撑套为圆管状结构，所述卡爪固定板和气缸固定板两侧对应位置加工有通孔，所述支撑套连接卡爪固定板和气缸固定板两侧加工的通孔，所述升降导向轴依次穿过气缸固定板两侧通孔、支撑套和卡爪固定板两侧通孔。
本发明的技术效果主要体现在：
(1)本发明一种卡爪疲劳测试装置，传热管固定模块中采用活动块固定板上装配有活动块和活动块盖板，活动块用来安装传热管，改变活动块的内径即可安装不同型号的传热管从而适应不同的外径大小的卡爪检测，通过简单的模块更换，适应目前所有核反应堆型传热管定位机器人卡爪的检测。
(2)本发明一种卡爪疲劳测试装置，传热管固定模块中的活动块盖板上装配直线位移传感器，可以实现微小滑动的检测，从而判断所检测卡爪是否失效，并记录次数，评估卡爪使用寿命。
(3)本发明一种卡爪疲劳测试装置，卡爪固定模块中在卡爪固定板上增加了一个螺纹套，用来直接连接卡爪；螺纹套通过螺钉连接到卡爪固定板上，安装方便，对卡爪进行疲劳测试无须用定位机器人整个系统来配合。
(4)本发明一种卡爪疲劳测试装置，卡爪动作模块分为两个部分，一部分负责卡爪整体上升和下降动作，另一部分驱动支撑杆上下运动，完成卡爪的打开、合拢动作，两部分均由气缸提供驱动动力，独立控制，互不影响。
附图说明
图1为本发明一种卡爪疲劳测试装置示意图；
图2为本发明一种卡爪疲劳测试装置传热管固定结构示意图；
图3为本发明一种卡爪疲劳测试装置卡爪固定结构示意图；
图4为本发明一种卡爪疲劳测试装置卡爪动作结构示意图；
图5为本发明一种卡爪疲劳测试装置直线导向结构示意图；
图中：1-传热管固定结构，2-卡爪固定结构，3-卡爪动作结构，4-升降气缸，5-升降导向轴，6-底板，7-传热管，101-直线位移传感器，102-活动块盖板，103-螺纹压盖，104-活动块105-活动块固定板，201-支撑杆，202-卡爪，203-定位销，204-螺纹套，205-限位环，206-卡爪固定板，301-胀紧导向轴，302-压板，303-支撑杆夹紧块，304-直线轴承压板，305-连接板，306-支撑套，307-连接件，308-胀紧气缸，309-气缸固定板，310-直线轴承。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和附图对本发明一种卡爪疲劳测试装置详细说明。
如图1所示，本发明一种卡爪疲劳测试装置，包括传热管固定结构1，卡爪固定结构2，卡爪动作结构3，升降气缸4，升降导向轴5和底板6；
所述底板6为板状结构，底板6中间设置升降气缸4，底板6两侧设置升降导向轴5；所述卡爪动作结构3上部设置卡爪固定结构2，所述卡爪动作结构3下端与升降气缸4输出轴连接，升降气缸4推动卡爪动作结构3和卡爪固定结构2整体沿升降导向轴5上下运动，所述传热管固定结构1设置在升降导向轴5顶部，所述传热管固定结构1用于固定传热管7，所述卡爪固定结构2用于固定卡爪202，所述卡爪动作结构3，用于实现卡爪202的张开和合拢动作；
如图2所示，所述传热管固定结构1用于固定传热管7，所述传热管固定结构1包括直线位移传感器101，活动块盖板102，螺纹压盖103，活动块104和活动块固定板105；
所述活动块固定板105为板状结构，活动块固定板105中心加工有通孔，活动块固定板105上部沿通孔周围设置有环形凸台，环形凸台内设置活动块104，传热管7固定在活动块104内，螺纹压盖103将活动块盖板102压紧在活动块104上部，直线位移传感器101设置在活动块盖板102上部；
所述活动块盖板102中心加工有通孔，直线位移传感器101的触发杆穿过活动块盖板102通孔伸入传热管7中；
如图3所示，所述卡爪固定结构2用于固定卡爪202，所述卡爪固定结构2包括支撑杆201，定位销203，螺纹套204，限位环205和卡爪固定板206；
所述卡爪固定板206为板状结构，卡爪固定板206位于活动块固定板105下方，卡爪固定板206中心加工有通孔，通孔内设置限位环205，限位环205内加工有通孔，通孔内设置螺纹套204，螺纹套204内加工有螺纹孔，卡爪202下段为圆柱筒体结构，下段外壁加工有外螺纹，卡爪202下段外螺纹与螺纹套204的螺纹孔配合固定，卡爪202上段为瓣状结构，包括多个分离的爪瓣；所述支撑杆201上段为圆柱锥状结构，支撑杆201从下向上穿入卡爪202中，卡爪202中部设置定位销203，定位销203限定卡爪202与支撑杆201径向位移，支撑杆201相对于卡爪202轴向上下运动；
如图4和图5所示，所述卡爪动作结构3用于驱动支撑杆201相对于卡爪202轴向上下运动；所述卡爪动作结构3包括压板302，支撑杆夹紧块303，连接板305，连接件307，胀紧气缸308和气缸固定板309；
所述气缸固定板309为板状结构，胀紧气缸308设置在气缸固定板309上，胀紧气缸308输出轴上端通过连接件307与连接板305连接，连接板305上部设置支撑杆夹紧块303，支撑杆夹紧块303中心加工有安装槽，支撑杆201下端通过压板302压紧在支撑杆夹紧块303中心安装槽内固定；
所述胀紧气缸308向上推动支撑杆夹紧块303和支撑杆201整体向上运动，支撑杆201向上运动撑开卡爪202上段的瓣状结构张开抓紧传热管7，胀紧气缸308向下运动，带动支撑杆夹紧块303和支撑杆201整体向下运动，卡爪202上段的瓣状结构合拢松开传热管7，实现卡爪202的张开和合拢动作；
所述卡爪动作结构3还包括胀紧导向轴301，直线轴承压板304和直线轴承310；
所述支撑杆夹紧块303加工有通孔，支撑杆夹紧块303通孔内设置直线轴承310，支撑杆夹紧块303底部设置直线轴承压板304固定直线轴承310，胀紧导向轴301穿过直线轴承310，胀紧导向轴301上端与卡爪固定板206连接，胀紧导向轴301下端与连接板305连接；以使支撑杆20获得平稳直线运动；
所述卡爪动作结构3还包括支撑套306；所述支撑套306为圆管状结构，所述卡爪固定板206和气缸固定板309两侧对应位置加工有通孔，所述支撑套306连接卡爪固定板206和气缸固定板309两侧加工的通孔，所述升降导向轴5依次穿过气缸固定板309两侧通孔、支撑套306和卡爪固定板206两侧通孔，为卡爪202进出传热管7提供导向作用。
更换卡爪202时，先将传热管固定结构1中的活动块固定板105拆下，取出定位销203，松开螺纹套204，卸下原始的卡爪202；然后将待测的卡爪202安装在螺纹套204上，并固定螺纹套204，插上定位销203，根据被测卡爪204的型号更换相应的传热管7和活动块104，再将活动块盖板102用螺纹压盖103固定好，然后安装好活动块固定板105；
使本发明处于初始状态，即卡爪202在传热管7的下方，卡爪202处于张开状态，胀紧气缸308驱动支撑杆201下降；当卡爪202随着支撑杆201的下降由张开状态恢复成自然状态，升降气缸4驱动卡爪固定结构2和卡爪动作结构3整体向上运动，使卡爪202上升；当卡爪202的头部完全伸入传热管7中，胀紧气缸308再驱动支撑杆201上升，使卡爪202张开，卡爪202利用摩擦力抓牢传热管7内壁；支撑杆201在上升过程中会压缩直线位移传感器101的触发杆；
然后驱动升降气缸4，在卡爪202抓牢传热管7的情况下拉卡爪202，若直线位移传感器101触发杆的压缩量发生变化，则说明卡爪202因测试出现疲劳失效，摩擦力下降，发生了滑移，若卡爪202滑移量超过设定的允许值，即判定卡爪202疲劳失效；否则，即卡爪202正常，试验继续；在卡爪202正常的情况下，胀紧气缸308驱动支撑杆201下降到原位，使得卡爪202收拢，张开状态恢复成自然状态不贴紧传热管，升降气缸4驱动卡爪202下降至初始状态；接着重复上述动作，直至卡爪失202效或达到设定测试次数。
如在设定测试次数内抽检的卡爪202保证正常状态，则基本可判断本批次卡爪202的使用寿命达到要求。
Claims (6)
1.一种卡爪疲劳测试装置，其特征在于：该装置包括传热管固定结构，卡爪固定结构，卡爪动作结构，升降气缸，升降导向轴和底板；
所述底板为板状结构，底板中间设置升降气缸，底板两侧设置升降导向轴；所述卡爪固定结构用于固定卡爪，所述卡爪动作结构用于实现卡爪的张开和合拢动作，所述卡爪动作结构上部设置卡爪固定结构，所述卡爪动作结构下端与升降气缸输出轴连接，升降气缸推动卡爪动作结构和卡爪固定结构整体沿升降导向轴上下运动，使卡爪进出传热管，所述传热管固定结构设置在升降导向轴顶部，所述传热管固定结构用于固定传热管。
2.根据权利要求1所述的一种卡爪疲劳测试装置，其特征在于：所述传热管固定结构包括直线位移传感器，活动块盖板，螺纹压盖，活动块和活动块固定板；
所述活动块固定板为板状结构，活动块固定板中心加工有通孔，活动块固定板上部沿通孔周围设置有环形凸台，环形凸台内设置活动块，传热管固定在活动块内，螺纹压盖将活动块盖板压紧在活动块上部，直线位移传感器设置在活动块盖板上部；
所述活动块盖板中心加工有通孔，直线位移传感器的触发杆穿过活动块盖板通孔伸入传热管中。
3.根据权利要求2所述的一种卡爪疲劳测试装置，其特征在于：所述卡爪固定结构包括支撑杆，定位销，螺纹套，限位环和卡爪固定板；
所述卡爪固定板为板状结构，卡爪固定板位于活动块固定板下方，卡爪固定板中心加工有通孔，通孔内设置限位环，限位环内加工有通孔，通孔内设置螺纹套，螺纹套内加工有螺纹孔，卡爪下段为圆柱筒体结构，下段外壁加工有外螺纹，卡爪下段外螺纹与螺纹套的螺纹孔配合固定，卡爪上段为瓣状结构，包括多个分离的爪瓣；所述支撑杆上段为圆柱锥状结构，支撑杆从下向上穿入卡爪中，卡爪中部设置定位销，定位销限定卡爪与支撑杆径向位移，支撑杆相对于卡爪轴向上下运动。
4.根据权利要求3所述的一种卡爪疲劳测试装置，其特征在于：所述卡爪动作结构包括压板，支撑杆夹紧块，连接板，连接件，胀紧气缸和气缸固定板；
所述气缸固定板为板状结构，胀紧气缸设置在气缸固定板上，胀紧气缸输出轴上端通过连接件与连接板连接，连接板上部设置支撑杆夹紧块，支撑杆夹紧块中心加工有安装槽，支撑杆下端通过压板压紧在支撑杆夹紧块中心安装槽内固定；
所述胀紧气缸向上推动支撑杆夹紧块和支撑杆整体向上运动，支撑杆向上运动撑开卡爪上段的瓣状结构张开抓紧传热管，胀紧气缸向下运动，带动支撑杆夹紧块和支撑杆整体向下运动，卡爪上段的瓣状结构合拢松开传热管，实现卡爪的张开和合拢动作。
5.根据权利要求4所述的一种卡爪疲劳测试装置，其特征在于：所述卡爪动作结构还包括胀紧导向轴，直线轴承压板和直线轴承；
所述支撑杆夹紧块加工有通孔，支撑杆夹紧块通孔内设置直线轴承，支撑杆夹紧块底部设置直线轴承压板固定直线轴承，胀紧导向轴穿过直线轴承，胀紧导向轴上端与卡爪固定板连接，胀紧导向轴下端与连接板连接。
6.根据权利要求4所述的一种卡爪疲劳测试装置，其特征在于：所述卡爪动作结构还包括支撑套；所述支撑套为圆管状结构，所述卡爪固定板和气缸固定板两侧对应位置加工有通孔，所述支撑套连接卡爪固定板和气缸固定板两侧加工的通孔，所述升降导向轴依次穿过气缸固定板两侧通孔、支撑套和卡爪固定板两侧通孔。
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