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機械社區(qū)

標題: 估算裝配部件沖擊載效應 [打印本頁]

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作者: 偉光    時間: 2016-12-3 22:39
標題: 估算裝配部件沖擊載效應

% p* {% |: [( K. c  G4 U8 z
三代核電壓水堆采用非能動安全策略,，
采用無軸封的屏蔽式核主泵，
核主泵為一回路壓力邊界,，
推力軸承為水潤滑,，
惰轉飛輪與推力盤復合結構，
推力瓦往往為石墨或碳碳復合材料,，不耐沖擊
$ A0 _% m2 f2 w) q5 W' f: ?% N9 ]9 q在設計階段如何估算安裝時安全落入高度,？
[attach]408224[/attach]
5 u# P0 ?: j( i1 T2 F上圖的物理模型可以進一步簡化為下圖碰撞數(shù)學模型
0 r. {) I! p5 Y[attach]408225[/attach]
推力瓦的數(shù)量為n，轉子的質量抽象為一個質點m,，轉子下降速度為v,，
推力盤距離推力瓦的高度為h，推力瓦簡化一個兩點簡支梁,，
) {  C! |: M. A0 h/ b0 y$ e并且做以下假設：
a,、不考慮推力盤在軸向的微小偏轉
9 U9 h. S+ V7 Q' L" [  ?0 o) s6 ub、不考慮推力瓦之間載荷不均勻性
c,、不考慮推力瓦具體限位結構帶來的周向和徑向微小偏轉
d,、假設推力軸承為剛性支撐，沖擊過程推力盤變形折算至推力瓦處,，
e,、假設被沖擊的推力瓦重量與轉子重量相比很小而且可忽略不計，
9 d5 ^! E/ o( }; \* j這個時候轉子與推力瓦接觸后,，可認為附著與推力瓦上而成為一個系統(tǒng),，
在隨后的過程中轉子沿著沖擊方向的運動即可用一個單自由度系統(tǒng)的彈性擾動來模擬：

4 N* h4 B6 T+ e8 x（dangdangdang，敲下黑板）


力的本質是什么,？相互作用,，慣性系中的相互作用，
; C( M% `! ^" ~6 |! H/ C在這個碰撞工況下,，梁的變形應力F1,，就是相互作用，
$ J4 ?. E5 F! `6 h6 K碰撞物所在的慣性體系中的等效力F2=Ma.
, H- E; I, J0 a; X
8 L& m) P/ ^/ A
5 Y7 n9 ~- y' @; F& `7 l( E好啦,，沖擊力F=F1+F2,，
假設梁的靜態(tài)變形值為Δ,，即位移，
根據(jù)胡克定律F1=k*Δ,，k為梁彈性系數(shù),，
既然是位移，一階導數(shù)為速度,，二階導數(shù)為加速度a,，
9 {% b5 |) z8 p% X( S+ r所以F2=（Δ的二階導）*m/n

$ L' c3 I; z6 }, s
7 S* ~' u  u6 R7 k! ^2 m整理一下：
7 b9 K% o, n( u6 f1 o6 o: A7 D[attach]408227[/attach]
( W3 I% a) N/ K% H# @+ L) v
哦原來是一個二階微分方程，對他求解一下：
. N  a4 b/ o  V9 W[attach]408228[/attach]
+ h3 ?6 h7 F! s9 H
8 r$ ?% j: ?/ k& D  L5 I) R4 x根據(jù)前面假設,，Δ一階導為V0,，Δ在0秒時值為Δ，繼續(xù)簡化為：[attach]408239[/attach]
2 Q! z5 i: t' ]9 E- E[attach]408231[/attach]

在轉子插入屏蔽電機的過程,，轉子是勻速點動下降，
轉子的推力盤在與推力瓦接觸前,，初速度為0,，
& R8 s  p. x  R6 ~: A. {  |在最后一次點動下降之前，推力盤距離推力瓦高度為h,；
! K0 ?' r# l- E+ @1 C: P9 E在最后一次下降過程中,，
8 H$ [2 ?6 x; z推力盤與推力瓦即將接觸的一個微小時間前數(shù)值為v0，
+ ?/ I/ Y2 V/ @% B' |) L2 ~轉子的重力勢能G轉化為轉子動能E,，根據(jù)能量守恒原則,，重力勢能的變化等于下落動能的增加。
* D' R  h) ]6 K) Z+ K$ r
, c+ ]" z6 E, j0 ^! I, A6 v; k# U, ?[attach]408233[/attach]

可見,，安裝過程中的動載荷沖擊是不能簡單忽略的,，
) Q# Y8 W! H. Z5 L6 l: v8 B即便推力盤在與推力瓦之間無限接近處初速度為0的狀態(tài)下發(fā)生碰撞，
碰撞產(chǎn)生的沖擊載荷至少為靜載荷的兩倍,。

) g7 I  i0 z7 w/ U- D. ~5 x根據(jù)某型核主泵水潤滑推力軸承靜態(tài)載荷變形計算,，累計等效變形為0.07mm，
1 l6 O" R3 j! i* A4 [$ b4 E

- t' G1 Y) j2 U某型核主泵推力軸承裝配對應的動載荷系數(shù)
/ u2 M  o7 _! {9 T5 D: ^[attach]408234[/attach]
% N: x3 P: ?* ~- q! Y1 x對于某型核主泵,，轉子最后一次下落時的高度h不同時,，
8 g% \$ ]3 t7 g8 A8 R5 x其動態(tài)載荷系數(shù)K變動較為明顯，如下圖所示,，
隨著高度h從0mm增加至100mm,，動態(tài)載荷系數(shù)從2增加至54.46。

. n9 \* m! M: i% `) A$ A2 O[attach]408235[/attach]

核主泵水潤滑推力軸承推力瓦材料一般選用石墨或碳碳復合材料,，
三代核電瓦面材料的抗折強度一般應大于90MPa,，
7 X- J% m& i3 x5 `; W; @可以根據(jù)最小抗壓強度推算裝配過程發(fā)生沖擊載荷時轉子的最大安裝落入距離hmax；
瓦面抗折強度為P,，最大取值90MPa,，此推力瓦面瓦型為階梯型，最大點靜載荷為P0，取值約1.5MPa,，

: Y4 Y  C8 }7 k6 i2 ]0 K0 i[attach]408236[/attach]
+ F. }6 \% Q9 u/ R/ g
# E" C* j$ ?4 _7 A3 m
從上可知,，在核主泵推力軸承支撐結構固定時，
, g( M9 r" u" N& U! L! |& D$ n瓦面抗折強度增加時,，最大安裝落入距離增加,，
1 L- d( A! e* `4 N% B. S$ n  A瓦面最大點靜載荷增加時，最大安裝落入距離減小,，其分布規(guī)律如下圖所示,。
( u8 }8 V" ~+ }. {
. k. U  C- `2 ?, Z* R[attach]408237[/attach]

& j" D1 [7 e  R$ O將P=90，P0=1.5代入,，可得hmax=121.8mm,。
' v0 y5 _$ m1 ]; z7 z( V0 [根據(jù)以上分析，此核主泵插轉子過程中,，一旦落入距離大于122mm時,，
瓦面的局部區(qū)域將發(fā)生部分淺表層脫落，在安裝過程中,，推力瓦表面將產(chǎn)生的破碎顆粒,。

可見當初速度為0時，沖擊載荷主要和兩個因素有關,，靜載荷變形和碰撞距離,。

5 }! j4 Q( k& KPS：江湖傳言天下武功唯快不破乎？為何武功高手劈樹不砍樹梢,，請諸君自解,。
# v7 d5 B8 L* p9 R  X

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作者: 未來第一站    時間: 2016-12-3 23:25
嘖嘖！連裝配下落高度都要嚴格計算,！
相比之下我等都是干粗活的苦力了,！
4 j% d) T& P% ~1 J2 c7 x謝謝大俠分享！

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作者: 生存于山水    時間: 2016-12-4 10:32
敬禮

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作者: 454141017    時間: 2016-12-4 11:47
自由落體動能與承接材料的應力平衡距離為121.8mm. 計算出來之后,，減半脫手即可無憂,。

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作者: pengzhiping    時間: 2016-12-4 19:34
大俠你在電機論壇的發(fā)的手寫帖子怎么沒有找到！

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作者: pengzhiping    時間: 2016-12-4 19:43
向這務實的大俠學習致敬,！

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作者: 成形極限    時間: 2016-12-4 20:04
高手,！這才是工程師應該干的事情！分析推理循序漸進,，有理有據(jù),！典型范本

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作者: 菜鳥科學    時間: 2017-1-3 16:44
高手的帖子差點錯過了。

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