核環(huán)吊吊點軌跡偏差分析.pdf

1、核電站環(huán)行橋式起重機（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)堆廠房內(nèi)重型設(shè)備時所用的特種起重機，特殊的工作環(huán)境對核環(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、工作運行平緩，其吊點軌跡主要由系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)決定，因此，滑輪鋼絲繩系統(tǒng)，作為工程中常見的機械系統(tǒng)，其布局和繞繩方式是影響核環(huán)吊吊點定位精度的關(guān)鍵因素。目前，國內(nèi)外很多學(xué)者針對起重機吊重偏擺問題的研究取得了顯著的成果，但在處理滑輪鋼絲繩系統(tǒng)問題時卻過于簡化，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)吊起升機構(gòu)的具體特點，對其吊點軌跡進行了系統(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;在計算鋼絲繩拉力時，考慮了動滑輪位置改變所

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、留在系統(tǒng)分支中的繩長的計算方法;討論了導(dǎo)向輪、平衡柱等部件對吊點軌跡的影響機理。最后，通過對吊重掛點的運動學(xué)分析，說明了所提方法的合理性，對于核環(huán)吊滑輪鋼絲繩系統(tǒng)的設(shè)計有一定的參考價值。
　　(2)對于一些起升機構(gòu)，其鋼絲繩兩端均連于卷筒，當(dāng)提升重物時，兩端鋼絲繩同時驅(qū)動系統(tǒng)中的滑輪，導(dǎo)致

4、在工作過程中部分滑輪的轉(zhuǎn)動方向可能會發(fā)生改變，進而影響滑輪兩端的拉力傳遞關(guān)系。針對這一問題，本文將提升高度作為系統(tǒng)基本描述參數(shù)，將吊鉤組運動速度、轉(zhuǎn)動速度及鋼絲繩拉力變化率作為系統(tǒng)廣義速度，通過對空間滑輪公切點坐標(biāo)方程對高度求導(dǎo)得到滑輪入繩點和出繩點的速度，進而得到拉力方向變化率;然后對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)吊起升機構(gòu)。通過數(shù)值算例，驗證了該模型的有效性，并且相比于原來的非線性方程，一階微分模型顯著加快了計算效率。
　　(3)為準(zhǔn)確分析吊點偏擺，提高吊點定位的精度，本文將提升速度作為已知參數(shù)建立了吊鉤組的剛體動力學(xué)方程。在已知滑輪入繩點和出繩點速度的基礎(chǔ)上，進一步推導(dǎo)了滑輪入繩點和出繩點加速度的表達(dá)式，進而給出了卷筒參數(shù)協(xié)調(diào)方程和系統(tǒng)繩長協(xié)調(diào)方程的二階微分形式，并采