一种控制棒驱动机构用钩爪的制作方法

本实用新型涉及钩爪组件技术领域，特别是涉及一种控制棒驱动机构用钩爪。

背景技术：

控制棒驱动机构(CRDM)是反应堆控制和保护系统的伺服机构。其功能是根据反应堆控制和保护系统的指令，驱动控制棒组件在堆芯内上下运动，保持控制棒组件在指令高度或断电落棒，完成反应堆的启动、调节功率、保持功率、正常停堆和事故停堆等功能。

钩爪组件为CRDM中的运动组件，其由套管轴、装配在套管轴上的两个钩爪次组件及其他零件组成。在电磁力的作用下，两个钩爪次组件与提升衔铁按照给定的时序相互配合带动驱动杆组件上下运动。

在运行的过程中，驱动杆组件和控制棒组件的重量作用于钩爪的齿面，进而作用于钩爪的支承件，即缓冲轴与钩爪支承架。

现有技术中，为提高控制棒驱动机构的寿命，本领域技术人员针对钩爪组件做了诸多探索，如在钩爪孔的表面、钩爪上的齿面以及铰接轴的表面设置电镀层、堆焊层等以提高对应零部件表面的耐磨性。对控制棒驱动机构做进一步的优化设计，无疑会进一步提高反应堆控制和保护系统的性能稳定性。

技术实现要素：

针对上述提出的对控制棒驱动机构做进一步的优化设计，无疑会进一步提高反应堆控制和保护系统的性能稳定性的问题，本实用新型提供了一种控制棒驱动机构用钩爪，该钩爪的结构形式有利于缓解缓冲轴上销孔的椭圆变形，以达到缓解因为配合误差所导致的钩爪组件上相关配合零件的磨损，达到提高钩爪组件使用寿命的目的。

本实用新型提供的一种控制棒驱动机构用钩爪通过以下技术要点来解决问题：一种控制棒驱动机构用钩爪，包括钩爪本体，所述钩爪本体包括齿面端及缓冲轴连接端，所述缓冲轴连接端的左、右两侧中，至少有一侧上设置有缺口，所述缺口与钩爪本体的内、外两侧均相交。

具体的，以上齿面端即为钩爪本体上设置齿面的一端，以上缓冲轴连接端即为钩爪本体上设置有钩爪轴孔的一端，所述缓冲轴连接端的左、右两侧分别为钩爪本体上与钩爪轴孔相交的两个侧面，所述钩爪本体的内、外两侧分别为钩爪本体上另外两个侧面，即钩爪本体完成在控制棒驱动机构上安装后，钩爪本体上靠近移动衔铁的一侧，即所述外侧、和靠近驱动杆组件的一侧，即所述内侧。

现有技术中，为提升钩爪组件的使用寿命，针对钩爪，本领域技术人员通常在其上的铰接孔孔表面及齿面上设置电镀层或堆焊层，以强化钩爪的耐磨性；针对钩爪轴，现有技术中亦通过选取合适的材料制作。而与钩爪通过钩爪轴相连的缓冲轴为移动副钩爪次组件中钩爪的支承件，其三等分处的销孔(通常尺寸为)除承受驱动杆组件和控制棒组件的重量外还承受提升过程中的加速度力。由于销孔的承压面积较小，故在运行过程中承压面始终承受较大压强，进而磨损严重且有母材变形风险。如缓冲轴在运行一段时间以后，缓冲轴的销孔皆有不同程度的椭圆变形，即圆孔被磨损成椭圆形孔，此变形会加剧钩爪组件相关配合零件的磨损，进而影响钩爪组件的相关参数，降低钩爪组件的使用寿命。同时在控制棒驱动机构中，缓冲轴的尺寸亦受其他零件尺寸的影响，同时，缓冲轴的尺寸使得其上销孔上一般通过电镀的方式获得厚度仅为0.035mm的镀铬层，同时由于缓冲轴要发挥其零件功能，也不宜仅考虑材料的耐磨性，故考虑钩爪与缓冲轴两者的材质及各自耐磨表层设置的工艺性或便捷性，缓冲轴实际上为易损件。综上，缓冲轴上销孔的过度变形会严重恶化钩爪组件上相关配合零件的配合精度，致使钩爪组件的相关参数发生变化，最终导致钩爪组件的使用寿命大大下降。

本方案中，通过在钩爪本体的缓冲轴连接端上设置缺口，以上缺口即用于减小钩爪本体上缓冲轴连接端的厚度，这样，在缓冲轴外形尺寸不发生变化的情况下，缓冲轴径向方向开设的用于容纳钩爪本体缓冲轴连接端的对应型腔的宽度可设置得更窄，这样，缓冲轴上销孔与钩爪轴的接触长度更长，这样，可通过增大钩爪轴与缓冲轴上销孔接触面积的方式，减小缓冲轴上销孔孔壁的压强，达到减缓缓冲轴上销孔磨损的目的；同时本方案中，由于仅在钩爪本体上用于与缓冲轴连接的缓冲轴连接端的侧面上设置缺口，故以上缺口不影响钩爪本体上齿面一端的尺寸，这样，可保证钩爪本体上齿面具有理想的使用寿命。

更进一步的技术方案为：

为使得本钩爪完成与缓冲轴连接后，其两侧缓冲轴上的销孔能够发生均匀磨损，以避免因为偏磨造成钩爪组件的配合精度急剧下降，所述缓冲轴连接端的左、右两侧上均设置有缺口，且两个缺口的深度相等。

为避免所述缺口影响钩爪本体上齿面的尺寸，故设置为如上所述的缺口仅设置在钩爪本体缓冲轴连接端所在的一端，这样，相当于要在钩爪本体的左、右侧面上形成一个台阶，为减小钩爪本体上的应力集中情况，所述缺口在钩爪本体侧面上形成的台阶面包括过渡面，所述过渡面为倒直角面或倒圆角面。作为本领域技术人员，以上台阶面整体可设置为过渡面或仅在缺口与台阶面相连的转角上设置过渡面。

作为所述过渡面的具体实现方式，所述过渡面为倒圆角面。该形式的过渡面具有缓解应力集中性能好好的特点。

本实用新型具有以下有益效果：

本方案中，通过在钩爪本体的缓冲轴连接端上设置缺口，以上缺口即用于减小钩爪本体上缓冲轴连接端的厚度，这样，在缓冲轴外形尺寸不发生变化的情况下，缓冲轴径向方向开设的用于容纳钩爪本体缓冲轴连接端的对应型腔的宽度可设置得更窄，这样，缓冲轴上销孔与钩爪轴的接触长度更长，这样，可通过增大钩爪轴与缓冲轴上销孔接触面积的方式，减小缓冲轴上销孔孔壁的压强，达到减缓缓冲轴上销孔磨损的目的；同时本方案中，由于仅在钩爪本体上用于与缓冲轴连接的缓冲轴连接端的侧面上设置缺口，故以上缺口不影响钩爪本体上齿面一端的尺寸，这样，可保证钩爪本体上齿面具有理想的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型所述的一种控制棒驱动机构用钩爪一个具体实施例的结构示意图；

图2是本实用新型所述的一种控制棒驱动机构用钩爪一个具体实施例的侧视图；

图3是图2所示A部的局部放大图。

图中的附图标记依次为：1、钩爪本体，2、齿面端，3、缓冲轴连接端，4、缺口，5、钩爪轴孔，6、过渡面。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但是本实用新型的结构不仅限于以下实施例。

实施例1：

如图1至图3所示，一种控制棒驱动机构用钩爪，包括钩爪本体1，所述钩爪本体1包括齿面端2及缓冲轴连接端3，所述缓冲轴连接端3的左、右两侧中，至少有一侧上设置有缺口4，所述缺口4与钩爪本体1的内、外两侧均相交。

具体的，以上齿面端2即为钩爪本体1上设置齿面的一端，以上缓冲轴连接端3即为钩爪本体1上设置有钩爪轴孔5的一端，所述缓冲轴连接端3的左、右两侧分别为钩爪本体1上与钩爪轴孔5相交的两个侧面，所述钩爪本体1的内、外两侧分别为钩爪本体1上另外两个侧面，即钩爪本体1完成在控制棒驱动机构上安装后，钩爪本体1上靠近移动衔铁的一侧，即所述外侧、和靠近驱动杆组件的一侧，即所述内侧。

现有技术中，为提升钩爪组件的使用寿命，针对钩爪，本领域技术人员通常在其上的铰接孔孔表面及齿面上设置电镀层或堆焊层，以强化钩爪的耐磨性；针对钩爪轴，现有技术中亦通过选取合适的材料制作。而与钩爪通过钩爪轴相连的缓冲轴为移动副钩爪次组件中钩爪的支承件，其三等分处的销孔(通常尺寸为)除承受驱动杆组件和控制棒组件的重量外还承受提升过程中的加速度力。由于销孔的承压面积较小，故在运行过程中承压面始终承受较大压强，进而磨损严重且有母材变形风险。如缓冲轴在运行一段时间以后，缓冲轴的销孔皆有不同程度的椭圆变形，即圆孔被磨损成椭圆形孔，此变形会加剧钩爪组件相关配合零件的磨损，进而影响钩爪组件的相关参数，降低钩爪组件的使用寿命。同时在控制棒驱动机构中，缓冲轴的尺寸亦受其他零件尺寸的影响，同时，缓冲轴的尺寸使得其上销孔上一般通过电镀的方式获得厚度仅为0.035mm的镀铬层，同时由于缓冲轴要发挥其零件功能，也不宜仅考虑材料的耐磨性，故考虑钩爪与缓冲轴两者的材质及各自耐磨表层设置的工艺性或便捷性，缓冲轴实际上为易损件。综上，缓冲轴上销孔的过度变形会严重恶化钩爪组件上相关配合零件的配合精度，致使钩爪组件的相关参数发生变化，最终导致钩爪组件的使用寿命大大下降。

本方案中，通过在钩爪本体1的缓冲轴连接端3上设置缺口4，以上缺口4即用于减小钩爪本体1上缓冲轴连接端3的厚度，这样，在缓冲轴外形尺寸不发生变化的情况下，缓冲轴径向方向开设的用于容纳钩爪本体1缓冲轴连接端3的对应型腔的宽度可设置得更窄，这样，缓冲轴上销孔与钩爪轴的接触长度更长，这样，可通过增大钩爪轴与缓冲轴上销孔接触面积的方式，减小缓冲轴上销孔孔壁的压强，达到减缓缓冲轴上销孔磨损的目的；同时本方案中，由于仅在钩爪本体1上用于与缓冲轴连接的缓冲轴连接端3的侧面上设置缺口4，故以上缺口4不影响钩爪本体1上齿面一端的尺寸，这样，可保证钩爪本体1上齿面具有理想的使用寿命。

本实施例中，以上缺口4或具有缺口4的钩爪本体1可采用锻造、磨削、切削等方式进行加工制造，如在现有钩爪本体1的尺寸基础上，采用机械式研磨、铣刀切削、电火花加工等手段制备所示缺口4，但考虑到对钩爪本体1的力学性能要求，锻造并非最佳的实施手段。

实施例2：

如图1至图3所示，本实施例在实施例1的基础上作进一步限定：为使得本钩爪完成与缓冲轴连接后，其两侧缓冲轴上的销孔能够发生均匀磨损，以避免因为偏磨造成钩爪组件的配合精度急剧下降，所述缓冲轴连接端3的左、右两侧上均设置有缺口4，且两个缺口4的深度相等。

本实施例中，在现有的钩爪本体1的尺寸基础上，缓冲轴连接端3左、右两侧均加工出深度为1mm的缺口4，这样，钩爪本体1对应端的宽度可由26mm变换为24mm，缓冲轴径向上的对应型腔宽度可由现有技术中普遍采用的26.6mm变换为24.6mm，而此情况下，虽然钩爪本体1上的钩爪轴孔5的长度变短，但由于钩爪本体1本身的材质以及钩爪轴孔5的表层现有技术中可采用堆焊方式制备，其表面耐磨性要明显好于缓冲轴上销孔表面的耐磨性。采用本方案提供的钩爪组件相较于传统钩爪组件，在钩爪组件其他部位零件尺寸和材料一致及使用工况一致的情况下，采用本方案提供的钩爪组件，在钩爪本体1两侧设置等深的缺口4，且缺口4的深度介于0.3-1.2mm时，本方案提供的钩爪组件的综合使用寿命可提高7％以上，在缺口4深度为1mm时，本方案提供的钩爪组件的综合使用寿命可提高20％以上。

实施例3：

本实施例在实施例1提供的技术方案的基础上作进一步限定，如图1至图3所示，为避免所述缺口4影响钩爪本体1上齿面的尺寸，故设置为如上所述的缺口4仅设置在钩爪本体1缓冲轴连接端3所在的一端，这样，相当于要在钩爪本体1的左、右侧面上形成一个台阶，为减小钩爪本体1上的应力集中情况，所述缺口4在钩爪本体1侧面上形成的台阶面包括过渡面6，所述过渡面6为倒直角面或倒圆角面。作为本领域技术人员，以上台阶面整体可设置为过渡面6或仅在缺口4与台阶面相连的转角上设置过渡面6。

实施例4：

如图3所示，本实施例在实施例3提供的技术方案的基础上作进一步限定，作为所述过渡面6的具体实现方式，所述过渡面6为倒圆角面。该形式的过渡面6具有缓解应力集中性能好好的特点。本实施例中，针对深度为1mm的缺口4，以上过渡面6采用尺寸为R0.2的倒圆角面，过渡面6位于缺口4与台阶面相连的转角上。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本实用新型的保护范围内。