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標(biāo)題: 估算裝配部件沖擊載效應(yīng) [打印本頁(yè)]
作者: 偉光    時(shí)間: 2016-12-3 22:39
標(biāo)題: 估算裝配部件沖擊載效應(yīng)
本帖最后由 偉光 于 2016-12-3 22:43 編輯
! k( T  z) {# g7 p
4 {0 @4 m2 j' O9 M5 |  ]5 U三代核電壓水堆采用非能動(dòng)安全策略，/ L2 O9 L- h( R3 P% s4 ^
采用無(wú)軸封的屏蔽式核主泵，5 r4 j9 l9 w' T+ ]) ]
核主泵為一回路壓力邊界，2 |. F$ @  o# l. k* ?3 t6 j* Q
推力軸承為水潤(rùn)滑，" o, m( [& H/ ^( `5 N
惰轉(zhuǎn)飛輪與推力盤復(fù)合結(jié)構(gòu)，( f# r/ j% x3 \1 ]6 W
推力瓦往往為石墨或碳碳復(fù)合材料，不耐沖擊; x1 }2 b4 O6 F6 B0 B3 S8 O! r& J
在設(shè)計(jì)階段如何估算安裝時(shí)安全落入高度？, e0 I% P, A4 o' b* D$ ^/ Y& S3 G
[attach]408224[/attach]
2 z* Z- |- s9 t( S上圖的物理模型可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化為下圖碰撞數(shù)學(xué)模型
) M+ ]  H: v7 ?" N+ N+ f& i. U[attach]408225[/attach]
$ v3 Q6 J" p, E: [7 M推力瓦的數(shù)量為n，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量抽象為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)m，轉(zhuǎn)子下降速度為v，3 ?6 |# N8 }6 ]4 T* n
推力盤距離推力瓦的高度為h，推力瓦簡(jiǎn)化一個(gè)兩點(diǎn)簡(jiǎn)支梁，
. t& z4 K+ L2 K' d! ~. l并且做以下假設(shè)：
$ d9 }& Z! x1 ba、不考慮推力盤在軸向的微小偏轉(zhuǎn)6 o$ p$ ?) b( H0 X
b、不考慮推力瓦之間載荷不均勻性
, n. t) ?  ?3 S7 U% Hc、不考慮推力瓦具體限位結(jié)構(gòu)帶來(lái)的周向和徑向微小偏轉(zhuǎn)6 x- m9 n1 B% c/ M6 y
d、假設(shè)推力軸承為剛性支撐，沖擊過(guò)程推力盤變形折算至推力瓦處，
# X  G. d( H' [+ W7 W4 @  Ne、假設(shè)被沖擊的推力瓦重量與轉(zhuǎn)子重量相比很小而且可忽略不計(jì)，- _4 |! [" @- M5 G, O
這個(gè)時(shí)候轉(zhuǎn)子與推力瓦接觸后，可認(rèn)為附著與推力瓦上而成為一個(gè)系統(tǒng)，
3 C6 }+ e7 G; a" ]% N$ E在隨后的過(guò)程中轉(zhuǎn)子沿著沖擊方向的運(yùn)動(dòng)即可用一個(gè)單自由度系統(tǒng)的彈性擾動(dòng)來(lái)模擬：  P2 s" q: n7 P3 N, w. {( S% b

- m% y6 a, |* z" e+ Z( d- ~. a（dangdangdang，敲下黑板）/ e* B# B# l& i/ }( Q! K8 }

+ r1 A1 l1 o1 N5 D. c" D! w/ y0 N1 a# w) T, Z, P1 G: ?7 _" f! W
力的本質(zhì)是什么？相互作用，慣性系中的相互作用，9 w1 j+ O- F$ P5 j3 K& N& p
在這個(gè)碰撞工況下，梁的變形應(yīng)力F1，就是相互作用，
' x- r$ h6 ~2 r8 Z( z1 t% `碰撞物所在的慣性體系中的等效力F2=Ma.8 x- c0 }4 w% C, E( {% [( G

4 N! A& K' F& T) Q" Q) v! j' c& c: k# g. ?
好啦，沖擊力F=F1+F2，" \/ y8 }: w5 [) R& X
假設(shè)梁的靜態(tài)變形值為Δ，即位移，
5 f$ q# a1 @' i% s' v; z! @根據(jù)胡克定律F1=k*Δ，k為梁彈性系數(shù)，0 ?, l$ i" O1 F, X$ _& A3 ?! R. F
既然是位移，一階導(dǎo)數(shù)為速度，二階導(dǎo)數(shù)為加速度a，# v# V% g' S- g+ H- q/ N
所以F2=（Δ的二階導(dǎo)）*m/n
8 Z, X6 @- T* D9 V
0 ]2 \, V4 v+ m3 c9 p& @8 e) i0 c% M7 x' q7 ]# ~! a$ ^" k) O; `
整理一下：
& `8 y8 z/ R1 B* m/ X" A[attach]408227[/attach]
( S) x8 a4 Y, Y. j4 R
$ K/ Y3 Z! t4 B6 T; F! o哦原來(lái)是一個(gè)二階微分方程，對(duì)他求解一下：& ]6 c, s9 C; K# f7 f2 O3 D9 @/ I
[attach]408228[/attach]
3 {9 S' S" q9 N& C1 r* ~
; p9 R' G3 T6 y: Q1 I5 P, G根據(jù)前面假設(shè)，Δ一階導(dǎo)為V0，Δ在0秒時(shí)值為Δ，繼續(xù)簡(jiǎn)化為：[attach]408239[/attach]
1 D% p' N. ]* E& A/ Y& x- j. S9 D[attach]408231[/attach]& U- F1 L% T( |8 {, m; t( U/ L1 k$ h
* C2 H8 I4 o% k8 v; }  k
在轉(zhuǎn)子插入屏蔽電機(jī)的過(guò)程，轉(zhuǎn)子是勻速點(diǎn)動(dòng)下降，1 I, }$ ~$ N: V" \' o. i" F+ U
轉(zhuǎn)子的推力盤在與推力瓦接觸前，初速度為0，
$ V) S( v/ ^  I& e; k9 F% s5 `0 ^. [在最后一次點(diǎn)動(dòng)下降之前，推力盤距離推力瓦高度為h；/ C& i+ l; }6 F' [2 W* M
在最后一次下降過(guò)程中，, [% M$ t3 f' R' h: T4 X
推力盤與推力瓦即將接觸的一個(gè)微小時(shí)間前數(shù)值為v0，
5 f9 N% p6 j/ D/ K# i轉(zhuǎn)子的重力勢(shì)能G轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子動(dòng)能E，根據(jù)能量守恒原則，重力勢(shì)能的變化等于下落動(dòng)能的增加。& \* B, X" ?3 B/ H) ~) c
+ ?5 k$ U: \) s8 s& Q/ @
[attach]408233[/attach]
% Q# e+ q, [  n) q
' H% E) [' k0 a3 l可見(jiàn)，安裝過(guò)程中的動(dòng)載荷沖擊是不能簡(jiǎn)單忽略的，; Q0 Q: W* L' G; t; ^! a
即便推力盤在與推力瓦之間無(wú)限接近處初速度為0的狀態(tài)下發(fā)生碰撞，
; [7 a, }, [! D8 M# ~- W碰撞產(chǎn)生的沖擊載荷至少為靜載荷的兩倍。5 M* v2 j; m& h7 R8 }
- ^; ]5 E# B* R8 i% {  C6 h1 M" b
根據(jù)某型核主泵水潤(rùn)滑推力軸承靜態(tài)載荷變形計(jì)算，累計(jì)等效變形為0.07mm，. y% z  r+ Z; t: }6 G
' ^. V- M9 O0 X% b0 j# r. t
; |# v# a7 ~. h% ?5 Z- @
某型核主泵推力軸承裝配對(duì)應(yīng)的動(dòng)載荷系數(shù)
5 z3 ?) |; T. {5 `" ~  D7 ^[attach]408234[/attach]
3 _  O: |  h: Y& r/ x對(duì)于某型核主泵，轉(zhuǎn)子最后一次下落時(shí)的高度h不同時(shí)，- G! G: H6 C% k
其動(dòng)態(tài)載荷系數(shù)K變動(dòng)較為明顯，如下圖所示，
# a* x" `  h5 R0 G' z* h隨著高度h從0mm增加至100mm，動(dòng)態(tài)載荷系數(shù)從2增加至54.46。
1 Q& o/ q! |3 L2 g1 u4 m3 I3 g: Q2 U& P0 I" u  ^. P
[attach]408235[/attach]0 M2 g# T% a" s( o8 j

7 c( |( l) C7 ^! _: q1 v! N9 {核主泵水潤(rùn)滑推力軸承推力瓦材料一般選用石墨或碳碳復(fù)合材料，" Z3 j; D' [; g/ c/ L
三代核電瓦面材料的抗折強(qiáng)度一般應(yīng)大于90MPa，
) h; B2 V5 E& C4 |3 Z  ?/ c6 e8 t可以根據(jù)最小抗壓強(qiáng)度推算裝配過(guò)程發(fā)生沖擊載荷時(shí)轉(zhuǎn)子的最大安裝落入距離hmax；& b; r9 N) J" J7 y5 H3 k7 C
瓦面抗折強(qiáng)度為P，最大取值90MPa，此推力瓦面瓦型為階梯型，最大點(diǎn)靜載荷為P0，取值約1.5MPa，% M0 j: y; ]; z! q" ]$ C# x) S2 ]; r+ R

* v; J2 X* I* E/ e[attach]408236[/attach]! m' L7 Z3 U* b7 \8 w+ t
7 ~. [! b# G/ t5 S
$ F+ L7 w! Z# y9 H8 ]" F$ R
從上可知，在核主泵推力軸承支撐結(jié)構(gòu)固定時(shí)，
: ^# R# I" S$ v, J6 U! W瓦面抗折強(qiáng)度增加時(shí)，最大安裝落入距離增加，
( g4 ?* P4 \! D$ E& }: X2 ]: N瓦面最大點(diǎn)靜載荷增加時(shí)，最大安裝落入距離減小，其分布規(guī)律如下圖所示。  V  X5 c2 t, M, a( K8 k4 |0 k

" w0 c; m! Y3 E  t- L[attach]408237[/attach]- x" r3 N9 c7 X( V' a& @# ^
. j! ]. o  y$ _1 l1 C8 N% o
將P=90，P0=1.5代入，可得hmax=121.8mm。
+ G7 j+ D: h) X) n2 Q# Q8 [% _根據(jù)以上分析，此核主泵插轉(zhuǎn)子過(guò)程中，一旦落入距離大于122mm時(shí)，- d  B+ z, {  z& ]: v# I
瓦面的局部區(qū)域?qū)l(fā)生部分淺表層脫落，在安裝過(guò)程中，推力瓦表面將產(chǎn)生的破碎顆粒。
, h& ?" i8 L7 q- c: N* w
: d9 B' h  f0 D; K* c/ y) Q9 L; z可見(jiàn)當(dāng)初速度為0時(shí)，沖擊載荷主要和兩個(gè)因素有關(guān)，靜載荷變形和碰撞距離。
) ]- w+ J: Z/ P; ?0 U) }6 F  C7 q( p* V& A
PS：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(qǐng)諸君自解。
- k% k0 {9 i* n6 c+ r' |* d4 p- P  p- C
/ D8 V4 v4 V8 Z' z" p" |
+ U* O; b% s' T

+ r9 Q; P9 P/ R+ E  L
作者: 未來(lái)第一站    時(shí)間: 2016-12-3 23:25
嘖嘖！連裝配下落高度都要嚴(yán)格計(jì)算！, ~2 ~( W' q, L& |$ p; j
相比之下我等都是干粗活的苦力了！
0 u% t/ K+ \# D謝謝大俠分享！
6 Y9 O$ z, e6 W8 p% v6 |8 B- f- B
2 r% `5 f! |% G5 \" _0 O5 p
作者: 生存于山水    時(shí)間: 2016-12-4 10:32
敬禮
作者: 454141017    時(shí)間: 2016-12-4 11:47
自由落體動(dòng)能與承接材料的應(yīng)力平衡距離為121.8mm. 計(jì)算出來(lái)之后，減半脫手即可無(wú)憂。
作者: pengzhiping    時(shí)間: 2016-12-4 19:34
大俠你在電機(jī)論壇的發(fā)的手寫帖子怎么沒(méi)有找到！
作者: pengzhiping    時(shí)間: 2016-12-4 19:43
向這務(wù)實(shí)的大俠學(xué)習(xí)致敬！
作者: 成形極限    時(shí)間: 2016-12-4 20:04
高手！這才是工程師應(yīng)該干的事情！分析推理循序漸進(jìn)，有理有據(jù)！典型范本
作者: 菜鳥科學(xué)    時(shí)間: 2017-1-3 16:44
高手的帖子差點(diǎn)錯(cuò)過(guò)了。



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