核環(huán)吊吊點(diǎn)軌跡偏差分析.pdf

1、核電站環(huán)行橋式起重機(jī)（核環(huán)吊）是核電站內(nèi)更換反應(yīng)堆燃料、吊裝和維修反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)重型設(shè)備時(shí)所用的特種起重機(jī)，特殊的工作環(huán)境對(duì)核環(huán)吊的定位精度提出了很高的要求。由于核環(huán)吊工作環(huán)境封閉、工作運(yùn)行平緩，其吊點(diǎn)軌跡主要由系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)決定，因此，滑輪鋼絲繩系統(tǒng)，作為工程中常見(jiàn)的機(jī)械系統(tǒng)，其布局和繞繩方式是影響核環(huán)吊吊點(diǎn)定位精度的關(guān)鍵因素。目前，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者針對(duì)起重機(jī)吊重偏擺問(wèn)題的研究取得了顯著的成果，但在處理滑輪鋼絲繩系統(tǒng)問(wèn)題時(shí)卻過(guò)于簡(jiǎn)化，所建模

2、型已不適用于核環(huán)吊高精度定位的要求。本文基于核環(huán)吊起升機(jī)構(gòu)的具體特點(diǎn)，對(duì)其吊點(diǎn)軌跡進(jìn)行了系統(tǒng)性的分析，所做工作主要如下:
　　(1)考慮滑輪鋼絲繩系統(tǒng)的具體布局和繞繩方式，提出了一種分析核環(huán)吊吊點(diǎn)軌跡偏差的準(zhǔn)靜態(tài)平衡路徑法。在該方法中:給出了吊鉤滑輪組平衡路徑方程和系統(tǒng)繩長(zhǎng)協(xié)調(diào)條件，并詳細(xì)討論了方程中所涉及的各種變量的性質(zhì)和計(jì)算方法;提出了確保與鋼絲繩繞繩方式一致的空間滑輪公切線求解方法;在計(jì)算鋼絲繩拉力時(shí)，考慮了動(dòng)滑輪位置改變所

3、引起的拉力方向變化;綜合考慮鋼絲繩僵性效應(yīng)和滑輪摩擦阻力的影響，得到了新的滑輪效率系數(shù)，進(jìn)而給出了滑輪兩端拉力的傳遞關(guān)系;給出了卷筒卷入的繩長(zhǎng)、留在系統(tǒng)分支中的繩長(zhǎng)的計(jì)算方法;討論了導(dǎo)向輪、平衡柱等部件對(duì)吊點(diǎn)軌跡的影響機(jī)理。最后，通過(guò)對(duì)吊重掛點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，說(shuō)明了所提方法的合理性，對(duì)于核環(huán)吊滑輪鋼絲繩系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有一定的參考價(jià)值。
　　(2)對(duì)于一些起升機(jī)構(gòu)，其鋼絲繩兩端均連于卷筒，當(dāng)提升重物時(shí)，兩端鋼絲繩同時(shí)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的滑輪，導(dǎo)致

4、在工作過(guò)程中部分滑輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向可能會(huì)發(fā)生改變，進(jìn)而影響滑輪兩端的拉力傳遞關(guān)系。針對(duì)這一問(wèn)題，本文將提升高度作為系統(tǒng)基本描述參數(shù)，將吊鉤組運(yùn)動(dòng)速度、轉(zhuǎn)動(dòng)速度及鋼絲繩拉力變化率作為系統(tǒng)廣義速度，通過(guò)對(duì)空間滑輪公切點(diǎn)坐標(biāo)方程對(duì)高度求導(dǎo)得到滑輪入繩點(diǎn)和出繩點(diǎn)的速度，進(jìn)而得到拉力方向變化率;然后對(duì)吊鉤組平衡方程與協(xié)調(diào)條件求一階偏導(dǎo)數(shù)，把高度非線性的平衡路徑方程轉(zhuǎn)換為一階微分方程進(jìn)行求解，并采用約束穩(wěn)定化方法防止數(shù)值求解中出現(xiàn)違約，提出了一種更具普

5、適性的滑輪鋼絲繩系統(tǒng)吊點(diǎn)軌跡分析的一階微分模型，可應(yīng)用于不同類型的核環(huán)吊起升機(jī)構(gòu)。通過(guò)數(shù)值算例，驗(yàn)證了該模型的有效性，并且相比于原來(lái)的非線性方程，一階微分模型顯著加快了計(jì)算效率。
　　(3)為準(zhǔn)確分析吊點(diǎn)偏擺，提高吊點(diǎn)定位的精度，本文將提升速度作為已知參數(shù)建立了吊鉤組的剛體動(dòng)力學(xué)方程。在已知滑輪入繩點(diǎn)和出繩點(diǎn)速度的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步推導(dǎo)了滑輪入繩點(diǎn)和出繩點(diǎn)加速度的表達(dá)式，進(jìn)而給出了卷筒參數(shù)協(xié)調(diào)方程和系統(tǒng)繩長(zhǎng)協(xié)調(diào)方程的二階微分形式，并采