Development of Special Device for Cutting Irradiation Test Tube
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摘要: 为消除棒状辐照考验管在水下径向切割过程中产生的金属飞屑危害及切割位置发生异常变形的影响，提出了旋转挤压式管件切割法；该方法采用伺服电机-蜗轮驱动结构，配合线性可变差动位移传感器（LVDT）控制系统，同时考虑安全措施，设计了旋转式棒束型燃料考验管的切割专用装置。三维建模及仿真分析表明：该装置能够保证棒束型考验管径向切断，且切口处材料朝管内变形，整个切割过程中无切屑产生，可以确保安全地完成辐照后考验管的水下切割。Abstract: In order to eliminate the harm of metal flying debris and the influence of abnormal deformation of cutting position in the process of underwater radial cutting of rod-shaped irradiation test pipe, we developed a rotary extrusion pipe cutting method; In this method, we invented a special cutting device for rotating rod bundle fuel test tube by using servo motor-worm gear drive structure, Linear Variable Differential Transformer (LVDT) displacement sensor control system and considering safety measures. The three-dimensional modeling and simulation analysis show that the device can ensure the radial cutting of the rod bundle test tube, the material at the notch deforms towards the tube, and there is no chip in the whole cutting process, which can ensure the safe underwater cutting of the test tube after irradiation.
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Key words:
- Irradiation test tube /
- Underwater control /
- Metal cutting /
- Modular design
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图 2 辐照考验管切割专用装置结构示意图
1—X向平台轨道；2—Y向平台轨道；3—横梁；4—Z向螺纹转动手轮；5—分段式联接杆；6—连接法兰；7—被切割辐照考验管；8—进刀伺服电机及密封装置；9—手动退刀机构；10—旋转伺服电机及密封装置；11—旋转连接蜗轮；12—弹簧夹紧机构；13—接近开关；14—LVDT位移传感器；15—配重；16—暂存容器；17—位移指示板；18—抓取工具；19—夹紧机构钢丝绳滑轮
Figure 2. Structural Siagram of Special Cutting Device for Irradiation Test Tube
图 3 三维调节平台结构图
1—Y向调节手轮；2—Y向滚珠丝杠；3—Y向滑轨；4—X向滑轨；5—X向调节手轮；6—X向滚珠丝杠；7—不锈钢槽钢悬臂梁；8—凹形口
Figure 3. Structure Diagram of Three-Dimensional Adjustment Platform
图 4 旋转刀架结构图
1—伺服电机；2—蜗杆；3—蜗轮；4—接近开关；5—刀杆；6—刀具；7—LVDT位置传感器
Figure 4. Structure Diagram of Rotary Tool Carrier
图 5 支撑平台结构图
1—转动蜗轮；2—伺服电机；3—3节联接管；4—三维平台手轮；5—配重块
Figure 5. Structure Diagram of Support Platform
图 6 弹簧夹紧机结构图
1—不锈钢弹簧；2—滑块；3—固定槽；4—导向管
Figure 6. Structure Diagram of Spring Clamping Mechanism
表 1 316L不锈钢材料性能参数
Table 1. Performance Parameters of 316L Stainless Steel
参数名 最小值 σb/ MPa 483 σ0.2/ MPa 177 δ/% 40 σ0.2—屈服强度；σb—抗拉强度；δ—伸长率 
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[1] 万远富. 辐照肿胀与蠕变对弥散型核燃料力学行为影响的研究[D]. 上海: 复旦大学, 2012. [2] 卫小艳, 刘彤, 周跃民, 等. 燃料棒力学行为分析的数值计算方法[C]//中国核科学技术进展报告(第二卷)——中国核学会2011年学术年会论文集第3册(核能动力分卷(下)). 贵阳: 中国原子能出版社, 2011: 206-213. [3] 严晓青. 弥散型核燃料板辐照力学行为的数值模拟[D]. 上海: 复旦大学, 2009. -
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