一种耐磨试验台架的制作方法

1.本实用新型涉及核电站技术领域，具体涉及一种耐磨试验台架。


背景技术：

2.海洋核动力平台反应堆设计寿命提升至40年，其反应堆关键设备控制棒驱动机构使用寿命也提升至40年。海洋核动力平台反应堆采用丝杆螺母式控制棒驱动机构，为提升控制棒驱动机构的使用寿命，其易损件寿命也需要满足15000m要求。
3.易损件寿命是影响控制棒驱动机构寿命的关键因素，而小滚轮与丝杠的材料是影响易损件寿命的主要原因。小滚轮材料优先选用crnimo，丝杠材料优先选用05cr17ni4cu4nb，为验证小滚轮材料crnimo性能指标是否满足设计要求，需开展试验进行验证。
4.为验证小滚轮与丝杠材料的使用寿命是否满足15000m的要求，可以通过控制棒驱动机构试验台架的热态寿命考核。但由于控制棒驱动机构热态寿命试验成本高、单次试验时间长，为降低成本、加快试验进展，专门设计并开展针对易损件尤其是小滚轮的耐磨试验，为控制棒驱动机构易损件选材提供进一步的技术支撑。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种耐磨试验台架。
6.为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：
7.一种耐磨试验台架，包括：
8.转子部件，其内部沿轴向贯穿设有容置空间，其外周设有多个凹槽，每个凹槽内均设有至少一个滚轮组件，滚轮组件包括沿转子部件轴向设置的转轴和套设在转轴上的滚轮，每个滚轮的外圈均设置有螺纹且该螺纹具有螺旋升角；
9.丝杆，其贯穿设置在转子部件的容置空间内，且丝杆外壁上的螺纹与所有滚轮组件的滚轮外圈上的螺纹啮合；
10.动力组件，其输出动力以带动转子部件转动，通过转子部件上所有滚轮组件的滚轮的转动带动丝杆做直线运动。
11.支撑台架，其上安装转子部件、丝杆、以及动力组件，动力组件位于转子部件和丝杆上方。
12.在上述技术方案的基础上，多个凹槽均匀分布在转子部件的外周。
13.在上述技术方案的基础上，动力组件包括：
14.伺服电机，其动力输出端通过联轴器连接动力输出轴；
15.小齿轮，其套设在动力输出轴上；
16.大齿轮，其套设在丝杆外且连接转子部件顶端，大齿轮和小齿轮啮合；
17.控制器，其连接伺服电机，用于向伺服电机输出启闭命令，并处理得到小齿轮转动圈数、大齿轮转动圈数、转子部件转动圈数、每个滚轮转动圈数、以及丝杆行进距离。
18.在上述技术方案的基础上，由小齿轮和大齿轮构成减速机构，该减速机构的减速比为10:4。
19.在上述技术方案的基础上，耐磨试验台架还包括：
20.行程开关，其包括两个位置传感器，一个位置传感器设置在丝杆顶端一侧，另一个位置传感器设置在距离丝杆顶端预设距离的位置一侧，两个位置传感器用于向控制器发送采集到的丝杆的位置信息。
21.在上述技术方案的基础上，支撑台架包括从上之下依次设置的相互连接的上支撑平台、中支撑平台、以及下支撑平台；
22.伺服电机安装为上支撑平台上，联轴器安装在中支撑平台上，伺服电机的动力输出轴延伸向下支撑平台方向，转子部件安装在下支撑平台上，丝杆顶端贯穿中支撑平台和上支撑平台，位置传感器均设置在上支撑平台上。
23.在上述技术方案的基础上，耐磨试验台架还包括：
24.压紧套筒，其套设在转子部件上且位于大齿轮和下支撑平台之间；
25.固定套筒，其套设在转子部件上且位于下支撑平台和配重盘之间，固定套筒下支撑平台。
26.在上述技术方案的基础上，耐磨试验台架还包括：
27.固定台架，其上安装支撑台架。
28.在上述技术方案的基础上，所述耐磨试验台架还包括：
29.配重组件，其包括配重盘和至少一个配重导杆，丝杆底端连接配重盘，每个配重导杆均贯穿配重盘设置且均与丝杆平行。
30.在上述技术方案的基础上，所述耐磨试验台架还包括：
31.监控组件，其连接控制器，用于采集丝杆做直线运动时的视频图像并将视频图像发送至控制器，由控制器对视频图像进行图像分析处理得到丝杆的行进距离。
32.与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
33.耐磨试验台架通过模拟控制棒驱动机构丝杠与滚轮组件的运动模式，当丝杠累积往复运动达到设计行程后，对丝杠及小滚轮材料的耐磨性能进行测试分析，使用便捷高效。
附图说明
34.图1为本实用新型实施例中耐磨试验台架的结构示意图。
35.图中：1
‑
转子部件，2
‑
滚轮组件，3
‑
丝杆，4
‑
伺服电机，5
‑
联轴器，6
‑
动力输出轴，7
‑
小齿轮，8
‑
大齿轮，9
‑
行程开关，10
‑
上支撑平台，11
‑
中支撑平台，12
‑
下支撑平台，13
‑
配重盘，14
‑
配重导杆，15
‑
压紧套筒，16
‑
固定套筒。
具体实施方式
36.以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细说明。
37.参见图1所示，本实用新型实施例提供一种耐磨试验台架，包括安装在支撑台架上的转子部件1、丝杆3、以及动力组件，动力组件位于转子部件1和丝杆3的上方，用于带动转子部件1转动，转子部件1转动后带动丝杆3做直线往复运动，通过动力组件控制转子部件1转动周数即可控制丝杆3运行设计行程，当丝杠累积往复运动达到设计行程后，对丝杠及小
滚轮材料的耐磨性能进行测试分析。
38.具体的，转子部件1内部沿轴向贯穿设有容置空间，其外周设有多个凹槽，每个凹槽内均设有至少一个滚轮组件2，滚轮组件2包括沿转子部件1轴向设置的转轴和套设在转轴上的滚轮，每个滚轮的外圈均设置有螺纹且该螺纹具有螺旋升角。丝杆3贯穿设置在转子部件1的容置空间内，且丝杆3外壁上的螺纹与所有滚轮组件2的滚轮外圈上的螺纹啮合，在转子部件1转动时，滚轮抱住丝杠，当滚轮旋转时，可以驱动丝杆3向上和向下运动。动力组件输出动力以带动转子部件1转动，由动力组件控制转子部件1转动周数，进而控制丝杆3行程，丝杆3提升有效长度为一个行程，累计行程满足指标要求后，将滚轮与丝杆3拆卸后进行检查测量，评估滚轮材料和丝杆3材料的耐磨性能。
39.较佳的实施例中，多个凹槽均匀分布在转子部件1的外周。例如，转子部件1包括1个转子部件1模拟件和4个滚轮组件2。其中，转子部件1模拟件最大外径尺寸为内径为高度为400mm。
40.较佳的实施例中，动力组件包括：
41.伺服电机4，其动力输出端通过联轴器5连接动力输出轴6。伺服电机4是整个试验台架的动力来源，主要功能是通过自带输出减速器实现较低的转速输出，自带控制器能够平稳实现电机的正反转，电机转矩能满足一定负载要求，电机可靠性满足要求。伺服电机4为满足以上要求，需自带控制器及减速器，其主要技术指标中，电源及功率要求为交流220v、50hz，功率≥3kw。转速要求最低转速≤18r/min，最高转速≥1200r/min。负载要求300kg。精度要求：低速≤1r/min，高速≤10r/min。
42.小齿轮7，其套设在动力输出轴6上。大齿轮8主要技术指标：齿数100，模数2，压力角20，分度圆直径200mm，孔径60mm。
43.大齿轮8，其套设在丝杆3外且连接转子部件1顶端，大齿轮8和小齿轮7啮合。小齿轮7主要技术指标：齿数40，模数2，压力角20，分度圆直径80mm，孔径25mm。
44.伺服电机4输出转速后，通过大齿轮8、小齿轮7进行二级减速，减速比为10：4，由于齿轮浸没在水中，没法添加润滑剂，因此齿轮要寿命要超过小滚轮寿命15000米要求。齿轮选用标准定制齿轮。
45.控制器，其连接伺服电机4，用于向伺服电机4输出启闭命令，并处理得到小齿轮7转动圈数、大齿轮8转动圈数、转子部件1转动圈数、每个滚轮转动圈数、以及丝杆3行进距离。
46.较佳的实施例中，耐磨试验台架还包括：
47.行程开关9行程开关99，其包括两个位置传感器，一个位置传感器设置在丝杆3顶端一侧，另一个位置传感器设置在距离丝杆3顶端预设距离的位置一侧，两个位置传感器用于向控制器发送采集到的丝杆3的位置信息。
48.具体的，在丝杆3运动行程的起点和终点位置分别设一个位置开关，共2个位置开关，位置开关寿命不小于20万次。
49.较佳的实施例中，支撑台架包括从上之下依次设置的相互连接的上支撑平台10、中支撑平台11、以及下支撑平台12。伺服电机4安装为上支撑平台10上，联轴器5安装在中支撑平台11上，伺服电机4的动力输出轴6延伸向下支撑平台12方向，转子部件1安装在下支撑平台12上，丝杆3顶端贯穿中支撑平台11和上支撑平台10，位置传感器均设置在上支撑平台
10上。
50.较佳的实施例中，耐磨试验台架还包括：
51.压紧套筒15，其套设在转子部件1上且位于大齿轮8和下支撑平台12之间。
52.固定套筒16，其套设在转子部件1上且位于下支撑平台12和配重盘13之间，固定套筒16下支撑平台12。
53.较佳的实施例中，耐磨试验台架还包括：
54.固定台架，其上安装支撑台架。小滚轮耐磨试验所有零部件都固定在固定台架上。固定台架尺寸约为：长
×
宽
×
高为600mm
×
800mm
×
1800mm。固定台架下部放置于一个水池中，水池尺寸长
×
宽
×
高为650mm
×
850mm
×
800mm。
55.较佳的实施例中，所述耐磨试验台架还包括：
56.配重组件，其包括配重盘13和至少一个配重导杆14，丝杆3底端连接配重盘13，每个配重导杆14均贯穿配重盘13设置且均与丝杆3平行。
57.控制棒驱动机构实际负载为150kg，采用配重方式进行模拟。配重盘13为机加工钢板或铅锭，总重量为300kg，其中包括一个基础配重块50kg，10个20kg配重块，5个10kg配重块。配重盘13与丝杠通过螺纹连接，接口尺寸为m18
×
1.5，在配重盘13需设置配重导杆14接口，配重盘13与配重导杆14进行配合，防止丝杠运动过程中的周向旋转。丝杆3尺寸为tr32
×
6，丝杆3段有效长度为800mm。丝杆3提升配重时，通过两根长1200mm，直径的配重导杆14和两个带法兰直线轴承提供导向和支撑。
58.较佳的实施例中，所述耐磨试验台架还包括：
59.监控组件，其连接控制器，用于采集丝杆3做直线运动时的视频图像并将视频图像发送至控制器，由控制器对视频图像进行图像分析处理得到丝杆3的行进距离。
60.耐磨试验台架控制器控制伺服电机4正反转，实现丝杆3和配重盘13的上下运动，并利用伺服电机4正反转次数及伺服电机4转动圈数，换算丝杆3提升及下降的累积总行程。整个实验过程通过监控组件进行完整监测记录。
61.测量过程为：本试验通过便携式计算机上的控制软件，设定丝杆3单向运动的速度和行程后，通过控制器给伺服电机4控制信号，使伺服电机4以一定速度转动从而带动丝杠上下运动，其中上下运动转换通过控制器自动实现。
62.控制器对运动行程进行采集分析，在便携式计算机控制软件上实时显示丝杆3提升速度及累积行程。
63.耐磨试验中丝杆3的累积运动行程需要达到15000米，试验期间运动累积行程满2000米，需要对丝杆3、各个轴承及滚轮进行初步检查，如发现有除滚轮的易损件损坏，需要及时更换。
64.当丝杆3累积运动15000米后，拆卸检查滚轮磨损情况，并将滚轮送专业检查机构出具检测报告。
65.本实用新型不仅局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本实用新型相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。