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核电大型回转体工件90/180度翻转机构型综合与关键技术研究

[导读]:核电大型回转体工件90/180度翻转机构型综合与关键技术研究 杨召 【摘要】: 核电大型回转体工件包括直筒节、锥形筒节、管板和封头等,是组成反应堆压力容器、蒸汽发生器和稳压器等核岛设备的重要零部件。在核电大型件的切削加工、部件装配和探伤过程中经常需要90或180度翻转变位。但是,针对核电零部件翻转设备构型的研究鲜见报道,而其他大型工件翻转设备在构型层面存在功能单一、适应不同工件类型、尺寸和规...

核电大型回转体工件90/180度翻转机构型综合与关键技术研究


杨召
【摘要】:核电大型回转体工件包括直筒节、锥形筒节、管板和封头等,是组成反应堆压力容器、蒸汽发生器和稳压器等核岛设备的重要零部件。在核电大型件的切削加工、部件装配和探伤过程中经常需要90或180度翻转变位。但是,针对核电零部件翻转设备构型的研究鲜见报道,而其他大型工件翻转设备在构型层面存在功能单一、适应不同工件类型、尺寸和规格的能力较差的问题。针对该问题开展核电大型回转体工件90/180度翻转机的构型综合理论研究,得到了一系列90/180度翻转机创新构型。利用空间向量描述回转体工件的位置与姿态,即向量起点表示工件位置,向量方向表示工件姿态。基于旋转矩阵对空间向量的变换,求得以90度翻转为步长的60种实现回转体工件180度翻转的旋转矩阵排列,提出剔除多余排列及合并同类排列的3个原则,得到了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等3类翻转运动模型。通过推导翻转运动模型中每一步刚体运动齐次变换矩阵的李代数,并表示为运动旋量,得到了与之对应的运动副。提出运动副顺序变换原则,综合出了3类共19种90/180度翻转机初始构型。在此基础上重构,针对3种基本初始构型,添加移动副~zP,综合得到了15种90/180度翻转机整体构型。针对Ⅰ类构型和Ⅲ类构型应用上的局限性,提出多模式90/180度翻转机的构型再综合,多模式的意义为既能实现I类翻转运动模型的运动又能实现III类翻转运动模型的运动。将I类初始构型中的~xR_1~xR_2机构和~xR_1+~xR_2机构,分别与III类初始构型中的~xR_(1(4))~yR_(2(3))机构融合重组,得到了6种多模式90/180度翻转机初始构型。针对其中的每一种构型,通过添加移动副~zP,共综合得到了79种多模式90/180度翻转机整体构型。最后,针对团队已开发的基于~xR_1~zP_1~xR_2机构的“核电大型工件90/180度重载翻转机”进行了运动学分析,得到了机构雅可比矩阵及正、反卷扬系统牵引翻转工作台的速度协调函数;针对翻转工作台绳牵引机构的控制难题,提出主从协同运动的拮抗驱动控制策略,建立了拮抗力求解的优化目标函数,结合重载翻转机动力学分析,得到了拮抗力与外载荷、关节变量的关系。
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TM623;TH112

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