振动方向角连续调节机构及芯块振动装管机的制作方法

本实用新型属于专用于制造反应堆或其部件的设备或工序领域，具体涉及一种振动方向角连续调节机构及装有该调节机构的芯块振动装管机。

背景技术：

在核燃料组件的生产中，燃料棒的生产是整个燃料组件组装生产工艺中及其重要的环节。燃料棒的生产工艺主要包括包壳管的检查与清洁、下端塞的压塞与焊接、芯块装管、弹簧装入、上端塞的压塞与焊接、充氦气、上端塞堵孔、配套的检查与检测。其中芯块装管的方式不同，装管过程中芯块之间的撞击及芯块与包壳管之间的相对运动所产生的摩擦力不同，装管过程中对芯块的损伤及产生的细小碎块颗粒和粉尘不同，使得芯块装管的质量不同，最终使得燃料棒在核反应堆中的使用寿命不同。因此良好的芯块装管质量对核反应堆安全长寿命运行的影响具有十分重要的意义。

芯块——三氧化二铀陶瓷块，是三氧化二铀粉末经压制成型、高温烧结、精密机械加工而成。芯块具有陶瓷的特点，本身硬度高，但易碎，芯块相互碰撞或与其相接触的其它物体摩擦碰撞时易产生细小的碎末或粉尘。这些细小碎末或粉尘存在于燃料棒中，会对核反应堆安全长寿命运行产生不良影响。因此，芯块装管需要根据芯块的特点选择适当的装管工艺来降低芯块在包壳管中的相互碰撞及与包壳管之间的摩擦及碰撞。水平直线振动输送物料的原理因输送的物料在输送过程中物料与工作面之间为纯滑行运动，物料之间不会碰撞且与工作面之间摩擦力稳定，这种振动输送原理十分适合芯块的振动水平装管输送。因此，在现代的核燃料组件生产，特别是压水堆核燃料组件的燃料棒生产中采用这种原理设计的直线振动芯块装管技术在行业中处于领先地位。当前国内外核燃料组件生产中都推崇开发和使用直线振动方式装置来实现芯块的自动连续装管。

芯块振动装管在不同的工艺阶段，对振动传输系统的性能要求不同，特别是对传输的两个重要指数(正向滑动指数Dk、反向滑动指数Dq)的要求不同。正常运行阶段，为了保证芯块正常装入包壳管，必须使水平直线振动输送机的正向滑动指数大于一(Dk>1)，反向滑动指数小于一(Dq＜1)，才能保证芯块连续均匀地装入到包壳管中。在等待更换料盘阶段，为了确保芯块不会滑动，芯块与包壳管之间相对静止，必须使水平直线振动输送机的正向滑动指数小于一(Dk＜1)，反向滑动指数也小于一(Dq＜1)，才能保证芯块在输送系统中相对静止。

在水平直线振动输送系统中，Dk、Dq这两个滑动指数与输送机的振动强度、振动频率、工作振幅、重力加速度、静摩擦角(物料与工作面之间的静摩擦系数)、振动方向角等有关。对于输送系统，振动强度、振动频率、工作振幅可以根据经验自行选定，重力加速度是一个恒值，对于特定的物料(芯块)和特定的工作面(包壳管)而言，静摩擦角虽然是一个定值，但是对于不同物料(芯块)和工作面(包壳管)此值就是一个变化值了。因此为了可以使振动输送系统满足上述不同阶段要求Dk、Dq的要求，就要通过调节控制振动方向角或同时调节振动频率和振动方向角来实现水平直线振动滑动运动输送易碎物料。

目前，已投入使用的振动装管机中激振源采用带偏心块的自振动电机和电磁力，激振源与振动输送机构的机架间采用固定连接，激振力的振动方向角是固定的。当产品的特性或工作面的特性与初期设计不同时，这种振动传输系统难以满足芯块振动装管对不同阶段对Dk、Dq的要求。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种振动方向角连续调节机构及装有该调节机构的芯块振动装管机，以确保水平直线振动芯块装管机能够满足不同工艺阶段时对Dk、Dq的要求。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种振动方向角连续调节机构，包括带有偏心块的自振动电机，还包括通轴、与通轴相连用以驱动通轴旋转的调节控制动力源以及套接在通轴外端头处的安装座，两个自振动电机对应安装在通轴两外端头处的安装座上。

进一步，调节控制动力源包括伺服电机、减速器以及驱动电源，伺服电机通过减速器与通轴相连，驱动电源与伺服电机相连。

进一步，还包括对应安装在通轴外端头处的锁紧装置；锁紧装置主要由压紧块、锁紧螺母以及锁紧调节动力源组成，其中压紧块空套在安装座内侧的通轴上且由通轴上的轴肩限位，锁紧螺母与装管机机架螺纹连接配合，锁紧调节动力源与锁紧螺母相配合以驱动锁紧螺母压紧或远离压紧块。

进一步，锁紧调节动力源通过链传动与锁紧螺母相配合。

进一步，锁紧调节动力源通过齿啮合与锁紧螺母相配合。

进一步，通轴有两根，均与调节控制动力源连接且两通轴同轴设置。

一种芯块振动装管机，包括装管机机架，包括如上述的振动方向角连续调节机构，其中调节控制动力源设置在装管机机架内的尾部处，相对设置的两自振动电机通过通轴与安装座悬置在装管机机架的两侧面外。

进一步，设置在装管机机架两侧的安装座以及自振动电机关于装管机机架中轴面形成左右对称结构。

进一步，装管机机架的两侧面上设有带通孔的凸台，通轴的外端头及设置在其上的安装座穿过凸台的通孔，锁紧螺母套装在凸台上并与凸台螺纹连接配合。

本实用新型的有益效果在于：

(1)自振动电机不直接固设在振动装管机的两侧面上，而是通过通轴与调节控制动力源设置在装管机机架的底盘处，由调节控制动力源对通轴的驱动作用，从而实现对带偏心块的自振动电机振动方向角的调节与控制，确保能够同步调节和控制振动方向角，能够使得同一台水平直线振动装管机在不同工况时都稳定运行。

(2)该连续调节机构能够连续调节和控制振动方向角，使同一台水平直线振动装管机可以满足不同芯块、不同包壳管的装管需要。通过闭环控制，确保不同芯块和不同包壳管时所对应的振动方向角能够按照工艺配方管理系统的指令得到准确确定和控制，从而实现不同工艺阶段振动装管对Dk、Dq的要求。

(3)通轴两端均设有锁紧机构，与调节控制动力源相结合，使运行中自振动电机的振动方向角不变，确保了芯块装管工艺稳定可靠。

(4)采用了新的管理系统，能够实现不同工况自行转换，能够实现装管工况与等待更换料盘工艺工况、不同芯块不同包壳管的产品工况的自行转换。

(5)采用了新的智能化技术，使其与车间的MES系统，FMCS系统、监控系统、工程管理系统有机结合，很好符合核工业对燃料组件生产的需要。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本实用新型提供如下附图进行说明：

图1为本实用新型的原理图；

图2为本实用新型的俯视图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为图2的B-B剖视图；

图5为图4的Ⅰ部放大图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。

如图所示，一种用于芯块振动装管机的振动方向角连续调节机构，包括带有偏心块的自振动电机1，还包括通轴2、与通轴2相连用以驱动通轴旋转的调节控制动力源3以及套接在通轴2外端头处的安装座4，两个自振动电机1对应安装在通轴2两外端头处的安装座4上。两安装座4均与通轴2键连接，调节控制动力源3驱动通轴2转动，由此带动通轴2两端的自振动电机1同步相向或相离偏转，进而实现对带偏心块的自振动电机振动方向角的调节。

上述的调节控制动力源3包括伺服电机、减速器以及驱动电源，伺服电机通过减速器与通轴2相连，驱动电源与伺服电机相连。调节控制动力源3可为一组，也可为两组。为两组时，通轴2有两根，各调节控制动力源3对应驱动一根通轴，为保证两个自振动电机1的同步调节，两通轴应同轴设置，且关于装管机机架中轴面相互对称，两调节控制动力源3由电气控制系统同步控制驱动。而调节控制动力源3为一组时，其设置在通轴2的中间部位，驱动通轴同步带动或同步锁紧两外端头处的自振动电机1。

作为上述方案的进一步改进，还包括对应安装在通轴2外端头处的锁紧装置5；锁紧装置5主要由压紧块51、锁紧螺母52以及锁紧调节动力源53组成，其中压紧块51空套在安装座4内侧的通轴2上且由通轴2上的轴肩21限位，锁紧螺母52与装管机机架6螺纹连接配合，锁紧调节动力源53与锁紧螺母52相配合以驱动锁紧螺母52压紧或远离压紧块51。

具体的，装管机机架6的两侧面上对应开设有穿过孔，用以穿过通轴2及安装座4，固连在装管机机架6两侧面上的带通孔的凸台7穿插进穿过孔，凸台7的外侧面上设有螺纹，锁紧螺母52套装在凸台7外侧面上并与其螺纹配合，在锁紧调节动力源53的驱动下，在凸台7外侧面上转动的锁紧螺母52沿通轴2轴向左右移动，使其端面压紧或远离压紧块51。由于凸台7是固设在装管机机架6上，而锁紧螺母52又向压紧块51施加顶紧力，故该锁紧装置5可使设置在通轴2外端头处的安装座4端面紧贴在装管机机架6的侧面处，从而通过安装座4与装管机机架6侧面间的摩擦力实现了对通轴2的二次固定，进一步防止了调节好的自振动电机再偏转。

上述的锁紧调节动力源53可为常用的伺服电机等，其可通过链传动或齿啮合与锁紧螺母52相配合。两者间为链传动时，伺服电机531的输出端连接有主动轮532，传动链533对应套装在主动轮532与锁紧螺母52上，从而通过主动轮驱动锁紧螺母52转动。当然，若空间结构允许，可也直接通过齿啮合的形式使主动轮驱动锁紧螺母52，对应地，此时锁紧螺母52外周应对应设置相啮合的齿。

加装了振动方向角连续调节机构的芯块振动装管机，包括装管机机架6，还包括如上述的振动方向角连续调节机构，其中调节控制动力源3设置在装管机机架6内的尾部处，相对设置的两自振动电机1通过通轴2与安装座4悬置在装管机机架6的两侧面外。即两个自振动电机1不直接固设在装管机机架6的两侧面上，而是通过通轴2与调节控制动力源3设置在装管机机架6的底盘处，通过调节控制动力源3对通轴2的驱动作用，从而实现对带偏心块的自振动电机振动方向角的调节与控制。

安装时，设置在装管机机架6两侧的安装座4以及自振动电机1关于装管机机架6中轴面形成左右对称结构。这样在同步调节自振动电机1时，即可保证两侧自振动电机1调节量的一致性，从而确保调节精度。

装管机机架6的两侧面上设有带通孔的凸台7，其中凸台7的凸沿部分固连在装管机机架6的侧面上，而带有通孔的台面部分则插入进装管机机架6侧面上的穿过孔，通轴2的外端头及设置在其上的安装座4穿过凸台7的通孔，锁紧螺母52套装在凸台7的外侧面上并与凸台螺纹连接配合。除调节控制动力源3自身对通轴2的锁定外，实现对通轴2的二次锁定。

调节前需要松开两侧的锁紧装置5，以使调节控制动力源3驱动通轴2转动，实现对自振动电机1振动方向角的调节，调节好后锁紧，实现对振动方向角的闭环调节与控制。

该芯块振动装管机中还包括电气控制系统，而电气控制系统既包括对不同芯块和包壳管装管的工艺配方管理系统，还包括对工艺不同阶段的操作控制系统，对各执行机构的控制系统以及与车间的MES系统、监控系统和工厂管理系统的联络通讯系统。整个系统的调节控制均由电气控制系统完成。

该振动装管机振动方向角的调整动作说明

在设备处于静态时，根据工艺配方发出的指令，需要调节振动方向角时，控制系统转入振动方向角调整程序，具体的：

(1)首先，在锁紧调节动力源的驱动下松开通轴两端的锁紧装置，使通轴脱开装管机机架对其的锁定而处于可运动状态；

(2)根据工艺配方指令要求的振动方向角度数要求，调节控制动力源10驱动(通过大减速比的减速机)通轴2运动，转动的通轴带动两外端头处的自振动电机1偏转，从而使振动方向角调整到所需位置；

(3)再在锁紧调节动力源的驱动下锁紧通轴两端的锁紧装置；

(4)发出振动方向角调节控制完成指令，振动装管机可以开始工艺操作。

正常装管工艺动作时(Dk＞1、Dq＜1)，振动方向角调整控制系统处于待机状态。当一盘或几盘芯块装管完成后，控制系统会检测到装管工艺完成(也可由操作者给出一个装管工艺完成的指令)，需要转换成工艺等待更换料盘的工艺操作时，自动控制系统会将工艺控制程序自动切换到等待更换料盘程序。

而采用本振动装管机后，其工况的转换过程为：(1)系统根据工艺配方所发出的指令，降低芯块装管机的振动频率，同时通过运算(Dk＜1、Dq＜1)向振动方向角调整控制系统发出需要的方向角指令；(2)进行具体的方向角的调整动作；(3)系统按照新的振动频率和振动方向角运行，使系统运行在等待更换料盘程序；(4)新的芯块料盘装载完成后，系统检测后自动发出或操作者发出正常装管工艺动作指令；(5)系统按照正常装管工艺参数自动运行。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。