一种低净空吊装工装的设计.pdf
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1、772023,61(8)总第7 0 8 期机械制造装备一种低净空吊装工装的设计郑乐见2李继红1.2黄金书1.21.中国科学院高能物理研究所北京1000492.散裂中子源科学中心广东东莞523803摘要:中国散裂中子源是开展多学科前沿研究的大科学装置,伴生质子束实验平台搭建在中国散裂中子源直线加速器末端,安装空间布局紧凑,净空较小,设备上方用于屏蔽辐射的屏蔽体安装困难。针对屏蔽体的安装特点,设计了一种低净空吊装工装。介绍了这一吊装工装的结构,应用计算机软件对这一吊装工装进行有限元分析,确认强度和刚度满足整体吊装要求,确保吊装过程的安全性。这一吊装工装用于伴生质子束实验平台工程实践,验证了结构设计
2、的合理性,解决了低净空吊装安装问题,节省了工程造价,缩短了安装时间。关键词:吊装工装设计中图分类号:TH122文献标志码:A文章编号:10 0 0-49 9 8(2 0 2 3)0 8-0 0 7 7-0 4Abstract:China spallation neutron source is a large scientific device for multidisciplinary frontierresearch,and the associated proton beam experimental platform is built at the end of the linear
3、accelerator ofChina spallation neutron source,with compact installation space layout,small headroom,and difficultinstallation of shield for shielding radiation above the equipment.According to the installation characteristic ofthe shield,a low headroom lifting tooling was designed.The structure of t
4、his hoisting tooling was introduced,and the finite element analysis of this hoisting tooling was carried out by computer software to confirm that thestrength and stiffness meet the overall lifting requirements and ensure the safety of the hoisting process.Thishoisting tooling was used in the enginee
5、ring practice of the associated proton beam experimental platform,which verified the rationality of the structural design,solved the problem of low headroom hoisting andinstallation,saved the engineering cost and shortened the installation time.Keywords:HoistingToolingDesign1设计背景中国散裂中子源是国家“十一五”期间重点建
6、设的大科学装置,可以为国内外的科学家提供世界一流的中子科学综合实验平台。中国散裂中子源包括高功率强流质子加速器、中子靶站、中子谱仪,以及相应的配套设施等。加速器由8 0 MeV负氢直线加速器、1.6GeV快循环同步加速器及相应的束流输运线组成。伴生质子束实验平台搭建在中国散裂中子源直线加速器末端,用于开展质子辐照应用相关的实验及测试研究,包括电子器件及集成电路的辐照效应研究、半导体材料的辐照损伤效应和改性、加速器装置上结构材料的辐照损伤、质子束的活化分析、质子探测器的标定实验研究等。中国散裂中子源一期工程于2 0 11年11月开工建设,2 0 18 年8 月完成国家验收。伴生质子束实验平台于2
7、 0 2 1年7 月开始现场安装,属于后期改造升级工程。工程安装于早期预留的隧道内,项目的设计受现场安装环境的极大限制,同时还需兼顾工程造价、安装时间等问题2工装设计要求伴生质子束实验平台设备周围用于屏蔽辐射的屏蔽体主要包括三部分:厅外屏蔽体、厅内屏蔽体、电子设备屏蔽墙。厅内屏蔽体顶部高度为2.6 m,顶部屏蔽体外形尺寸长为1.2 m,宽为0.7 5m,高为0.58 m,质量为1.5t。屏蔽体所在隧道的正上方有工字梁轨道,可以用于吊装,考虑采用低净空的手拉葫芦安装在轨道梁上用于吊装,手拉葫芦吊钩离轨道底部为0.5m,轨道下净空为3.3m,可以用于吊装的净空高度为0.2m。为节省经费,该位置处屏
8、蔽体回收利用前期靶782023,61(8总第7 0 8 期机械制造装备站试验用屏蔽体,顶部没有预埋吊点用于吊装,只能采用吊带兜底的方式进行吊装。如果采用常规的吊带直接吊装,为保证吊装安全,吊带夹角应不大于6 0。常规吊装方式如图1所示。该状态下吊装净空为0.6 5m,大于0.2 m,吊装净空高度不够,无法吊装。故需设计一个吊装工装,要求能在0.2 m的低净空情况下吊装屏蔽体,并减少经费的使用,安装方便快捷。起重吊钩吊带60屏蔽体、被吊物宽度八图1常规吊装方式3工装结构设计低净空吊装工装的工作载荷为15kN,主要结构为工字型的钢制框架,配合主吊轴、四个花篮螺栓,以及两根吊带。低净空吊装工装如图2
9、 所示。低净空吊装工装起重吊钩屏蔽体吊带图2低净空吊装工装工装中心与起重吊钩保持在同一平面上,选择两根长度合适的吊带,通过四个花篮螺栓调节被吊屏蔽体的水平。吊装净空取决于吊具本身高度,吊装高度非常小。吊装情形如图3所示。工装主体由两根主吊梁、两根横吊梁焊接而成,主吊梁和横吊梁间焊接三角形加强筋板,提高强度。工装主体如图4所示。为了减小吊装空间,起重吊钩下沉至吊具内部,设计两根背靠背的槽钢作为主吊梁,主吊梁中心开孔设置吊点。主吊梁采用Q345A槽钢,长为30 0 mm,宽为48 mm,高为10 0 mm,吊点处设置加强筋板。设计两根空心方钢作为横吊梁,横吊梁采用100mm100mm的Q345A空
10、心方钢,壁厚为5mm。横起重吊钩、低净空吊装工装屏蔽体吊带被吊物宽度人图3吊装情形吊梁设置四个吊点,并在吊点处设置加强筋板。装配四个花篮螺栓及螺母,选择合适的吊带进行吊装。花篮螺栓可以进行微调,对吊起的设备进行调整水平起吊。经过工装设计,整体的吊装高度约等于吊具本身的高度0.1m,小于可用于吊装的净空高度,满足工装设计要求。图4工装主体4工装受力计算工装的工作载荷F为15kN,主体材料为Q345A型钢,通过焊接而成。主梁长度L为30 0 mm,横吊梁长度方向两个吊点距离为8 0 0 mm。根据工装的具体形式进行受力计算。工装主体由主吊梁和横吊梁组成,分别对主吊梁和横吊梁进行受力计算。主吊梁作为
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