ВИНТОВАЯ ПАРА ТЕЛЕСКОПА ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО МАНИПУЛЯТОРА

Полезная модель относится к ядерной технике, в частности к средствам для перегрузки ампул с пучками отработавших тепловыделяющих элементов (ПТ) реактора РБМК-1000 в пеналы, и предназначена для использования в камере комплектации пеналов (ККП) сухого хранилища.
В ККП перегрузка ампул с ПТ из транспортного чехла в герметичные пеналы хранения отработавшего ядерного топлива осуществляется дистанционно электромеханическим манипулятором (далее по тексту манипулятор) грузоподъемностью 500 кг (проект 1697-20-0002 разработки ОАО «Центральное конструкторское бюро машиностроения»).
Манипулятор содержит мост, на котором размещена тележка с приводом перемещения и с установленным на ней исполнительным механизмом, включающим телескоп. Телескоп исполнительного механизма состоит из цилиндрического корпуса, внутри которого установлены две трубы, внутренняя и наружная, которые перемещаются на роликах одна относительно другой при помощи самостоятельных для каждой трубы винтовых пар. Трубы снабжены в верхней части фланцами. Внутри внутренней трубы смонтированы телескопические валопроводы, осуществляющие управление работой захвата, используемого при перегрузке ампул.
Винтовые пары состоят из установленных в корпусе на подшипниковых опорах вертикальных винтов, по которым по двухзаходной трапецеидальной резьбе перемещаются гайки, закрепленные во фланцах труб, при этом винты изготовлены из конструкционной легированной стали, а резьбовые втулки - из оловянистой бронзы. Винтовая пара, перемещающая наружную трубу, выполнена с двухзаходной трапецеидальной резьбой с шагом 8 мм - Tr 50x16(Р8), а винтовая пара, перемещающая внутреннюю трубу, выполнена с двухзаходной трапецеидальной резьбой с шагом 8 мм - Tr 65х16(Р8) мм. Привод винта снабжен муфтой предельного момента. Для исключения проворачивания труб в них установлены шпонки по всей длине. На винте установлены два фиксатора с выступами, верхний и нижний, ограничивающие перемещение гайки отключением привода винта муфтой предельного момента.
К гайкам труб прикреплены гильзы, на нижнем торце которых выполнен выступ, взаимодействующий с выступом нижнего фиксатора винта. При взаимодействии выступа гильзы с выступом фиксатора муфта предельного момента отключает привод винта.
При работе телескопа одновременным вращением винтов осуществляется одновременное выдвижение внутренней и наружной труб из корпуса, при котором осуществляются зацепление и извлечение ампулы с ОЯТ из транспортного чехла и ее установка в пенал хранения. Также одновременным вращением винтов осуществляется одновременное введение внутренней и наружной труб в корпус, при котором осуществляются поднятие и перемещение ампул, а также перемещение манипулятора в депо для проведения осмотров и ремонта.
К недостаткам известной винтовой пары телескопа относится то, что при ее эксплуатации постоянно наблюдается износ резьбы Tr 50x16(Р8) у гайки, прикрепленной к фланцу наружной трубы, вследствие более высокой весовой нагрузки и меньшего диаметра резьбы, по сравнению с резьбой гайки внутренней трубы. Также наблюдался и несанкционированный выход наружной трубы из корпуса, причиной которого было полное срезание витков резьбы вследствие их повышенного износа.
В случае несанкционированного выхода наружной трубы из корпуса при транспортировке ампулы с ОЯТ отцепление ампулы от захвата телескопа ее поднятие специальным приспособлением с привлечением второго манипулятора требует значительных временных и материальных затрат.
Кроме того, манипулятор с вышедшей из корпуса наружной трубой, увеличившей его габаритный размер по высоте, не может быть перемещен в депо для ремонта и требует присутствия персонала в ККП, что приводит к повышенному радиационному воздействию.
Известная винтовая пара телескопа манипулятора принята заявителем в качестве прототипа.
Задача, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, заключается в создании возможности завершения начатой операции телескопом и его перевода в транспортное положение при срезании резьбы в гайке, а также исключения несанкционированного выхода наружной трубы из корпуса телескопа.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении полезной модели, заключается в передаче нагрузки от наружной трубы на дополнительную гайку при полном износе гайки резьбовой пары.
Для достижения указанного технического результата в винтовой паре телескопа электромеханического манипулятора, расположенной внутри перемещаемой трубы, содержащей винт с трапецеидальной двухзаходной резьбой, снабженный фиксаторами с выступами, и закрепленную во фланце трубы гайку с прикрепленной к ней гильзой, под гильзой на винт установлена дополнительная гайка, соединенная с гильзой посредством кулачковой муфты, кулачки которой выполнены на нижнем торце гильзы и верхнем торце дополнительной гайки.
Дополнительная гайка установлена на винт с осевым зазором в кулачковой муфте, равным 0,7 шага резьбы.
На нижнем торце дополнительной гайки выполнен выступ с возможностью взаимодействия с выступом нижнего фиксатора.
В частном случае исполнения дополнительная гайка выполнена из стали 14X17H2 ГОСТ 5632.
Установка на винт под гильзой дополнительной гайки и ее соединение с гильзой посредством кулачковой муфты, кулачки которой выполнены на нижнем торце гильзы и верхнем торце дополнительной гайки, позволяет осуществлять их совместное синхронное перемещение при вращении винта.
Установка дополнительной гайки на винт с осевым зазором в кулачковой муфте, равным 0,7 шага резьбы, позволяет в начальный период эксплуатации гайки осуществлять совместное синхронное перемещение гайки и дополнительной гайки без нагрузки на последнюю и практически без увеличения крутящего момента на винте.
При эксплуатации телескопа по мере износа витков гайки и уменьшения их сечения осевой зазор в кулачковой муфте уменьшается.
При полном износе и срезании витков гайки установка дополнительной гайки на винт с осевым зазором в кулачковой муфте позволяет передать нагрузку от наружной трубы на дополнительную гайку. В этом случае вращающийся винт, перемещая по резьбе дополнительную гайку, будет перемещать и опирающуюся на нее через гильзу и гайку с наружной трубой. Таким образом, восстанавливается временная работоспособность резьбовой пары и создается возможность завершения начатой операции телескопом, например опускание зацепленной им ампулы с ОЯТ в пенал или обратно в чехол и перевод телескопа в транспортное положение.
При этом первоначальный зазор в кулачковой муфте устанавливается равным 0,7 шага резьбы, что для резьбы Tr 50х16(Р8) составит 5,6 мм.
Кроме того, установка дополнительной гайки на винт позволяет предотвратить и несанкционированный выход внешней трубы из корпуса телескопа.
Выполнение на нижнем торце дополнительной гайки выступа с возможностью его взаимодействия при эксплуатации с выступом нижнего фиксатора позволяет при этом взаимодействии осуществлять отключение привода винта муфтой предельного момента в крайнем нижнем положении внешней трубы телескопа при нормальной эксплуатации.
Выполнение дополнительной гайки из стали 14Х17Н2 ГОСТ 5632 позволяет при возникновении на ней весовой нагрузки значительно увеличить крутящий момент на винте за счет увеличения коэффициента трения между винтом и дополнительной гайкой, изготовленными из стали, что позволяет автоматически отключить привод винта муфтой предельного момента.
Завершение работы телескопа для размещения зацепленной манипулятором ампулы с ОЯТ в пенале или возвращение ее в транспортный чехол, и перевод телескопа в транспортное положение осуществляется с дистанционно отключенной муфтой предельного момента.
Предлагаемая винтовая пара иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1 - 3.
На фиг. 1 показана предлагаемая винтовая пара наружной трубы в разрезе;
на фиг. 2 - вид А с фиг. 1;
на фиг. 3 - предлагаемая винтовая пара с передаваемой нагрузкой от наружной трубы на дополнительную гайку;
Предлагаемая винтовая пара, расположенная внутри наружной трубы 1, состоит (см. фиг. 1 и 2) из вертикального винта 2, по которому по двухзаходной трапециедальной резьбе перемещается гайка 3, закрепленная во фланце 4 наружной трубы 1. К гайке 3 прикреплена гильза 5.
Под гильзой 5 на винт 2 установлена дополнительная гайка 6, соединенная с гильзой 5 посредством кулачковой муфты 7, кулачки 8 которой выполнены на нижнем торце 9 гильзы 5 и на верхнем торце 10 дополнительной гайки 6. Дополнительная гайка 6 устанавливается на винт 2 таким образом, чтобы в кулачковой муфте 7 осевой зазор 11 составлял 5,6 мм. Первоначальный установленный зазор 11 в кулачковой муфте 7 определен исходя из полного износа и срезания витков резьбы Tr 50x16(Р8) гайки 3 витками винта 2.
Дополнительная гайка 6 изготавливается из стали 14Х17Н2 ГОСТ 5632. На винте 2 установлены верхний (на чертеже не показан) и нижний 12 фиксаторы с выступами 13, ограничивающими вертикальный ход гайки 3. На нижнем торце 14 дополнительной гайки 6 выполнен выступ 15.
Предлагаемая винтовая пара наружной трубы телескопа используется следующим образом.
При нормальной работе телескопа (см. фиг. 1) вращающийся винт 2 перемещает по резьбе одновременно гайку 3 вместе с присоединенной к ней наружной трубой 1 и дополнительную гайку 6, присоединенную к гильзе 5 кулачковой муфтой 7. При достижении крайнего нижнего положения наружной трубы 1 выступ 15 дополнительной гайки 6 упирается в выступ 13 нижнего фиксатора 12, и муфта предельного момента выключает привод (на чертежах не показаны), прекращая вращение винта 2. При этом под нагрузкой работает только винтовая пара «винт 2 - гайка 3». Работающая без нагрузки винтовая пара «винт 2 - дополнительная гайка 6» при наличии осевого зазора 11 в кулачковой муфте 7 не оказывает заметного влияния на крутящий момент на винте 2 и на работу телескопа.
По мере износа витков гайки 3 и ее проседания на винте 2, зазор 11 в кулачковой муфте 7 уменьшается.
В случае полного износа и срезания витков гайки 3 (см фиг. 3) зазор 11 исчезает, и гильза 5 будет опираться в дополнительную гайку 6, передавая весовую нагрузку от внешней трубы 1 на нее. В этом случае вследствие значительного увеличения коэффициента трения в резьбе между винтом 2 и дополнительной гайкой 6 муфта предельного момента отключит привод вращения винта 2. В данном случае продолжение начатой операции по перегрузке ампулы с ОЯТ продолжается с дистанционно выключенной муфтой предельного момента. При этом вращающийся винт 2 будет перемещать по резьбе дополнительную гайку 6 и опирающуюся на нее через гильзу 5 гайку 3 с наружной трубой 1.
По завершении начатой операции телескоп переводится в транспортное положение и переводится в депо для ремонта.