CT旋转部件的强度校核与铸件检验.pdf
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1、窑 测试与控制 窑图1 CT环上结构修稿日期院 圆园23原02原14作者简介院刘溢溥渊1987-冤袁硕士袁工程师遥 主要从事安全检查设备的设计与研究工作遥0引言面对公共安全威胁频发的局面袁 爆炸物已成为当今世界民航安全检查和防范的重点1遥X 射线计算机断层成像渊Computed Tomography袁CT冤安全检查设备2具备快速对被检测物体进行三维成像检查和爆炸物自动探测的能力3袁成为机场安全检查的重要设备遥 2022 年 4 月民航局颁布叶民用航空旅客手提行李 X 射线计算机断层成像爆炸物探测安全检查设备鉴定标准曳 等六项安检设备技术标准遥 该标准的颁布实施袁标志着手提行李 CT 技术设备正
2、式纳入中国民航安检设备使用许可清单遥 美国和欧盟等各个航空大国也在积极推动在民航机场应用 CT 技术设备来检查旅客手提行李物品遥 国内外各家安检设备厂商袁 都将安检 CT 作为当前设备研发和市场推广的重点遥 CT 设备中旋转部件是其核心部件袁包含了射线源和探测器箱等数据采集的核心器件遥 由于旋转部件在运行过程中受到离心载荷的作用袁 需要进行强度校核以保证其能安全运行遥 本文介绍了 CT 设备旋转部件从设计尧校核到样件验证等研制的各个环节遥1 CT旋转部件的结构设计1.1 旋转部件的组成CT 内部结构主要包含机架和旋转部件两个部分遥 旋转部件安装在机架上袁 二者通过专门的轴承组件进行连接遥 电机
3、通过楔形带带动旋转部件进行旋转运动遥 旋转部件见图 1遥 旋转部件主要包括安装盘尧探测器箱尧控制器尧射线源和冷却器等组件遥其中控制器尧射线源和冷却器是功能模块袁安装盘和探测器箱是起安装和承载作用的零件遥1.2 旋转部件的设计旋转部件的设计工作主要集中在安装盘和探测器箱上袁其结构形式见图 2遥 需要Strength Check and Casting Inspection of CT Rotating PartsLIU Yi-Pu袁 WANG Xue-Hua袁 HAN Xiu-Hua渊 First Research Institute of the Ministry of Public Secu
4、rity of P.R.C袁Beijing 100048袁China冤Abstract院 The disc and the detector box are introduced as the two main structural parts of CT rotating parts.The casting method andaluminum alloy ZL101A are selected and then precision machining is completed.The strength of the design scheme is checked through fini
5、teelement simulation.The material composition and mechanical properties of the castings are inspected袁 and the casting samples are confirmedto meet the requirements by means of X-ray nondestructive testing.Keywords院 Rotating parts曰 Strength check曰 Casting inspectionCT 旋转部件的强度校核与铸件检验刘溢溥袁王雪华袁韩秀华渊公安部第一
6、研究所袁 北京 100048冤文章编号院 员园园圆原远远苑猿 渊圆园23冤 园4原113原园3摘要院 本文介绍了 CT 旋转部件中两个主要的结构件安装盘和探测器箱袁 选用铝合金 ZL101A 进行铸造成型并完成结构精加工遥 通过有限元仿真对设计方案进行强度校核遥 检验铸件的材料成分和力学性能袁 通过 X射线无损检测的方式确认铸造样件满足要求遥关键词院 旋转部件曰 强度校核曰 铸件检验中图分类号院 TH122文献标识码院 粤doi:10.3969/j.issn.1002-6673.2023.04.031机电产品开发与创新阅藻增藻造燥责皂藻灶贼 驭 陨灶灶燥增葬贼蚤燥灶 燥枣 M葬糟澡蚤灶藻则赠
7、驭 E造藻糟贼则蚤糟葬造 P则燥凿怎糟贼泽灾燥造援36熏晕燥援4Jul援熏圆园23第 36 卷第 4 期圆园23 年 7 月图2旋转部件中的主要结构件渊1冤安转盘渊2冤探测器箱113窑 测试与控制 窑在给定的尺寸和总重限定条件下袁 实现对所有元器件的安装和固定遥此外还需要兼顾零件的强度设计和加工工艺性遥1.3 材料选择安装盘和探测器箱具有尺寸大和结构形式复杂的特点袁考虑到各样件只加工一件袁所以采用铸造的方式进行样件毛坯加工遥铸钢和铸铝是常用的铸造用材料遥分别计算了采用铸钢和铸铝材料的结构重量袁见表 1遥根据设备总体重量和轴承的载重能力要求袁 铝合金材料具有密度低尧 比强度高的特点遥 环上铸件均
8、采用ZL101A 铝合金作为铸造材料遥2有限元分析与强度校核2.1 工况和材料属性标准工况下袁 旋转部件以 n=150rpm 的转速匀速运动袁同时受到重力和离心力作用遥铸件采用的铝合金材料属性见表 2遥2.2 有限元模型对零件进行简化袁去掉各种细节如院不受力小孔尧细小台阶尧倒角等遥 将主要的零件装配为整体袁输出为 STEP格式袁然后导入到有限元分析软件中袁建立旋转部件的有限元模型遥 划分网格后的旋转部件见图 3遥 完成相关设置后袁 对旋转工况下旋转部件进行仿真分析遥2.3 有限元分析结果通过有限元分析袁得到安装盘和探测器箱的应力情况见图 4遥安装盘和探测器箱最大应力分别为为 53.82MPa
9、和18.48MPa遥2.4 强度校核根据有限元分析得到的应力结果和材料的力学性能检测结果袁对安装盘和探测器箱进行强度校核遥选定的铝合金 ZL101A-T6 屈服极限按照 240MPa 进行初步校核袁即 滓s=240MPa袁安全系数 n=4袁许用应力滓s=滓s/n=60MPa遥实际最大应力 滓max=53.82MPa滓s遥 安装盘和探测器箱均满足强度要求遥3铸件检验由于铸造工艺和材料的特点袁 铝合金铸件可能存在多种缺陷遥 铸造铝合金常见的缺陷有六种4袁包括铸造裂纹尧花边状组织尧光亮晶粒尧浇不足尧缩松尧氧化夹渣与气孔遥为了保证铸件能够达到设计要求袁需要对铸件进行检验遥 根据叶GB/T 9438-2
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