【摘要】：能源短缺以及化石能源使用過程中帶來的環(huán)境污染已經(jīng)成為阻礙經(jīng)濟(jì)的增長和困擾人類社會可持續(xù)發(fā)展及生存的瓶頸。為了解決限制人類發(fā)展的能源問題,進(jìn)行對聚變能研究。研究發(fā)現(xiàn)聚變反應(yīng)堆本身是安全的,沒有核泄漏、核輻射等潛在威脅人類生命安全的因素,且核聚變能的原料是氘氚,地球藏量相當(dāng)豐富,是清潔安全的理想能源。因此,核聚變能源被認(rèn)為是人類未來的永久能源,開發(fā)核聚變能具有極其重大的科學(xué)意義和戰(zhàn)略意義。真空室作為未來聚變堆主體,是提供等離子體穩(wěn)態(tài)運行環(huán)境的核心容器部件。目前,我國未來聚變堆還處于概念設(shè)計階段,對于真空室制造過程中必須涉及到的一些技術(shù)難題進(jìn)行深入研究意義重大。在研究這些關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上,完成一件全尺寸截面的真空室1/8扇區(qū)的制造,并以此作為將來開展聚變堆真空室內(nèi)部部件裝配,檢測,遙操作等工程物理試驗的實物平臺,使我國在未來聚變堆真空室的制造技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)實質(zhì)性突破,躋身國際先進(jìn)行列。中國聚變工程試驗堆(CFETR)真空室體積龐大不能一次加工完成,真空室分成16個扇區(qū)進(jìn)行加工組裝,2個1/16扇區(qū)組通過補(bǔ)償環(huán)對焊成一個1/8真空室。真空室運行過程中要求具有極高的穩(wěn)定性和可靠性。1/16扇區(qū)組對焊可能存在焊接缺陷影響未來真空室的可靠性,因此檢測1/16扇區(qū)組對焊處的焊接質(zhì)量對保證未來聚變堆整個反應(yīng)裝置能夠安全運行具有重要意義。通過查閱大量文獻(xiàn),首先對國內(nèi)外真空室研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析,了解焊縫檢測常用方法,通過對比檢測方法的特點,對內(nèi)殼焊縫提出了射線檢測理論的方法。真空室為雙殼體結(jié)構(gòu),兩殼體之間距離變化范圍為180-280mm,兩殼體間設(shè)有加強(qiáng)筋,兩相鄰筋板間的距離為300mm,焊縫在兩筋板間。為保證裝配精度,2個1/16扇區(qū)組焊接時在豎直面內(nèi)進(jìn)行吊裝,1/8真空室豎直面內(nèi)截面為D型,則產(chǎn)生D型焊縫。此處射線檢測存在人工布片空間不足、膠片定位難、檢測空間變化等問題。為解決上述檢測難題設(shè)計一種輔助工裝能夠?qū)崿F(xiàn)在內(nèi)外殼體間進(jìn)行自動化布片,完成射線檢測。布片裝置能滿足在內(nèi)外殼體狹小可變的空間內(nèi)自由行進(jìn),且能夠?qū)⒌灼瑴?zhǔn)確的送至預(yù)定位置,并能保證底片與焊縫貼合,在射線檢測完成后將膠片送出。根據(jù)檢測空間變化特點總結(jié)布片工裝所要滿足射線檢測的所有功能。將功能進(jìn)行分解,分別建立爬行支撐部分、布片機(jī)構(gòu)、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。將各機(jī)構(gòu)進(jìn)行整合建立三維模型,根據(jù)三維模型在不同檢測工況下的運行情況,計算各結(jié)構(gòu)的尺寸參數(shù)。同時為保證射線檢測的準(zhǔn)確性,對膠片定位裝置進(jìn)行設(shè)計計算。實際檢測工況時真空室為豎直狀態(tài),分析布片工裝在整個布片過程中最大受力位置進(jìn)行分析,根據(jù)分析可知在豎直段所爬行時所要克服的力最大,根據(jù)這一分析結(jié)果對該處電機(jī)及滾珠絲杠進(jìn)行選型計算。對布片工裝控制進(jìn)行設(shè)計。根據(jù)布片工裝檢測時的運行特點,對布片工裝進(jìn)行PID控制設(shè)計。此外對工作平臺運用ANSYS Workbench對布片工裝所在的危險工況進(jìn)行有限元分析驗證。
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TL628

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本文編號：2727555