ZC104型主从机械手研制.doc

ZC104型主从机械手研制 机糍手,整杠糟手,,主从械手 ZC104型主从机械手研制 4I八室研究衄高瓤工程师 — ?-L2?7 一 ,概述 主从机械手是核工程热室操作的关键设 备.我国与外国设计的某工程八个热室,由于 国内没有合适的机械手可供选用,初步设计时 曾考虑从国外购买,也由于种种原因未能解决. 为解决工程的急需,有关领导决定立足国内自 行研制. ZC104型主从机械手就是专门为国外某工 程而研制的,也是国内首次研制适于中型热室 操作的大型主从机械手,它的结构复杂,精密 度要求较高,又是首次出口的热室关键设备, 加上时间紧.研{Ii4难度较大.由于设计时对各 国先进的机械手作了深入的了解,吸取各国机 械手的优点并结合工程使用要求,确定基本参 数和技术方案,并反复论证其可行性,在技术 设计时对影响机械手主要性能同时又是关系副 研制成败的关键技术问题作了较详细的分析和 计算,在绪构设计上大胆创新,在施工设计时 注意总结因内研制的经验教训,对设计中没有 把握的一些问题通过现场试验得到较理想的解 决. 二,主要技术参数 t1)操怍能力,夹钳任意位露可操作7ikg 的物体. (2)利用吊钩可垂直起吊15,kg:的物体. 【3,从动臂缩回后手脑距热室底板的最小 高度>600mm. t4)操作覆盏谢祝在热室深度为2111,宽 度为2.热宝底板高度为900?m时> 95. (5)穿墙管的安装高度为3050mm. 三,主要结构及其特点简介 :(见图i) 1.主要结构 机械手系由主动手臂11,从动手臂2,穿墙 管3三个主要部分构成,主动手臂和从动手臂 分别铰接于穿墙管的主动和从动端.主动和从 动伸缩管的端头分别装有结构相同的主动手腕 4和从动手腕5,主动手腕装有磔作手把6,从 动手腕装有夹持物体的夹钳7,穿墙管的主动 端与电机安装架9相联,该支架又与主耳叉9 联接,其间装有专门设计的结构紧凑的双排滚 针轴承,主耳叉又与主动手臂的枢轴铸件铰接, 穿墙管的从动端与从动手臂枢轴铸件铰接,构 成活动联接结构.穿墙管内装有与防护墙等效 的铅防护块.整个穿墙管支承在两个滚动妻座 i0上,可灵活自如地回转.为了防止从动手臂 污染瓤密封热室还可装上保护套. 审机械手除能完成通常七个独立动作外 (即X向[左右],Y向[前后],z向[上下]三个 直线运动,方位旋转,手腕能俾.手兢扭转三 个旋敷运动和夹嚣动作),还设有两个附加的 嘲调整动作,即.X向(侧面旋转),Y向(前 后)电动调整动作.机械手七个运动和力的传 递除X向,Y向两个动作外.其余动作系籍助 1.5不锈钢锻丝绳来传动的,四根手腕动作钢 丝绳和夹紧锕丝绳的主动端与平把板机相联均 采用小节矩滚子链条.x向动作依靠穿墙管在 滚动支座上回转来实现,Y向动作系由主动手 寓啦,拉穿墙管内的乎行四联杆的上,下拉杆 靶驱动从动手臂髓主动手臂前后摆动而摆动. 圈1结椅图 2.主要特点’ (1)从动手臂采用双伸缩三重套管结构, 即可喊小从动内,中管的长度又可增加该两管 垒伸时的重叠长度,可改善受力状况. (2)主动手臂采用伸缩管在双撞管中间上 下移动结构,z向动作两个平衡锤在双柱管内 随主动伸缩管伸缩而上升,下降,具有刚崖好, 外形美观的优点. (3)夹钳是四联杆平行移动式,可远距离 更换夹爪,适应性较大手把为轻巧摩托车式 手把,其上设有锁紧夹钳和衙整夹钳开度机构 42 及控制X,Y电动调整动作的按钮. (4)设有x,Y向电动调整装置,可扩大 从动臂的操作范臣和有利于观察及便于安装, 拆除. (5)更换保护套采用顶出技术,更换过程 不会破坏热室的负压. 四,几个关键技术问题的研究 1.在超长距离传动中.钢丝绳的弹性伸长 对运动和力传递的影响 本机械手外形尺寸大,手臂伸缩范围大, 传动中采用1.5mm不锈钢钢丝绳最长达9m 多,设计时曾担心会影响机械正常工作,经分 析机械手的传动绳除个别绳子外一般张力都不 大.调试中采取对绳子以500N负荷预拉伸l2 h使绳子的长度稳定,安装时将各绳子适当张 紧到既没有松弛现象又不致于影响运动的灵活 性为宜,而2号(中管上升)绳,8号(中管下 降)绳必须按规定的张力(65N,130N)张 紧才能保证央钳夹紧的正常工作. 2?机械手的平衡与摩擦力 平衡计算是机械手设计最重要同时又是最 困难的问题,它关于到机械手操作是否轻便, 灵活,由于机械手零件形状复杂,很难准确地 确定零件的重量和重心位置,设计时只能根据 近似计算来确定备平衡锤的重量和重心位置. 准确的平衡须在总调时