制造安裝誤差對(duì)核電環(huán)行起重機(jī)定位精度的影響

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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(wèn)題綜合體現(xiàn)出來(lái)。在核電環(huán)行起重機(jī)的設(shè)計(jì)與制造過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)程中，安裝部件過(guò)程中常會(huì)出現(xiàn)形位誤差，部件安裝完成后行檢測(cè)時(shí)，受人為因素影響會(huì)使檢測(cè)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(guò)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(guò)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(jiǎn)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(guò)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(guò)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(guò)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)：

[1] 奚艷紅，曹旭陽(yáng)，藤儒敏，等.制造安裝誤差對(duì)核電環(huán)行起重機(jī)定位精度的影響[J].建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理，2019，32（1）：50-54.

[2] 呂宇飛，曹旭陽(yáng)，高順德，等.高定位精度的第三代核環(huán)行起重機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)仿真[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2018，（1）：123-127.

[3] 祁鵬，曹旭陽(yáng)，呂宇飛，等.三代核環(huán)行起重機(jī)結(jié)構(gòu)剛度對(duì)精度定位的影響[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2018，523（9）：104-107.

[4] 楊擴(kuò)嶺，吳淑芳，李志雄，等.核電橋式起重機(jī)橋架結(jié)構(gòu)地震分析方法研究[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化，2018，255（2）：79-83.

[5] 李強(qiáng)，王建華，尹培麗，等.光柵讀數(shù)頭安裝誤差對(duì)光柵測(cè)量精度的影響[J].工具技術(shù)，2019，53（3）：112-115.

作者簡(jiǎn)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(guó)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(guó)核工業(yè)二三建設(shè)有限公司。