用于主机部件旋转驱动装置的制作方法

本发明属于托卡马克装置主机部件环向套装，尤其涉及一种用于主机部件旋转驱动装置。

背景技术：

1、托卡马克作为核聚变的重要装置，主要用于未来聚变的科学研究及商业化。托卡马克装置因为采用磁约束，内部等离子体运行呈环形。托卡马克装置的主机部分主要包括tf磁体、pf磁体、真空室、真空室冷屏、杜瓦冷屏、外围辅助机构等。主机本体装置呈现圆柱形，相对应的主机部件，如tf磁体、真空室、真空室冷屏、杜瓦冷屏都呈环形布置。在实际制造过程中及安装过程中，需要将这些大型主机部件组合套装形成托卡马克主机本体装置。

2、现有技术中，tf磁体（>90吨）作为重要的主机部件，需要在pit基坑内即主机坑内沿环向布置导轨，布置驱动部件，进行旋转驱动套装，因此主机部件旋转驱动装置需要满足驱动力足够、定位精度要高、可靠性高、方便调节等要求。

3、一种现有技术为：tf磁体先通过sector（子部件模块）吊具从预装大厅进入主机大厅，并在sector吊具的径向梁上外侧布置驱动轮。驱动轮采用传统的摩擦驱动方式，选用一台大功率变频电机通过减速机直接驱动其中1-2个承重钢轮。依靠100吨自重带来的正压力产生摩擦力（驱动力）。而运动到指定位置后，通过激光测距仪进行测量，再用楔形圆角进行位置固定。这样的做法结构简单，成本低，但是存在如下缺陷：由于摩擦启动和停止时可能发生微观滑差，定位精度稍差；而通过摩擦驱动到达指定位置后，需要人工安装楔形圆角固定器才能满足具体位置的固定要求；施工不方便，且人工高空作业存在一定的危险性。

4、另一种现有技术为：沿主机半径轨道内侧或外侧铺设圆弧形齿条，在径向梁驱动模块采用减速电机和齿轮进行驱动。承重方向则主要采用重载承重轮，重载承重轮负责承受100t垂直载荷（从动）。这种驱动方案驱动力较为可靠，因为采用齿轮驱动，也无打滑风险，定位精度极高，但因为采用弧形齿条加工拼装组合而成，成本较高，安装精度要求也高。虽然采用这种方案还有一个优势，即电机本身可以自带电磁抱闸进行锁紧，但是不能采用单一的锁紧方式，需要到达指定位置后，增加如液压顶轨器的固定装置。无法实现在中间任意过程中的定位及调整。如果采用液压顶轨器，则有可能会导致主轨道产生变形或产生压痕。

5、随着托卡马克主机装置尺寸变大，主机部件的加工制造及安装都会显得更为困难。综合考虑，目前主机部件采用旋转套装、预组装、吊装的组合方案。对于未来的聚变堆，主机的安装及精细调整将会有更高的要求。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用于主机部件旋转驱动装置，能实现重载托卡马克装置的主机部件在环向套装过程中的精确定位，可靠性高、使用寿命长、成本低。

2、根据本发明实施例的用于主机部件旋转驱动装置，应用于托卡马克装置的主机部件在pit基坑内进行环向套装，所述pit基坑设置外墙和位于所述外墙内的中心柱，所述中心柱上设置可绕所述中心柱旋转的径向梁；所述用于主机部件旋转驱动装置包括：

3、车轮轨道，所述车轮轨道呈圆弧形设置在所述外墙上；

4、圆柱销轴，所述圆柱销轴呈竖向延伸并沿所述外墙的一圈等间隔布置；

5、环形制动盘，所述环形制动盘沿环向间隔设置在所述外墙上，并分别与所述车轮轨道上指定的起点位置、中间位置和终点位置对应；

6、承重轮，所述承重轮设置在所述径向梁的径向外端处，用于适配在所述车轮轨道上；

7、水平定位轮，所述水平定位轮设置在所述径向梁的径向外端处，用于顶在所述车轮轨道的一侧面上；

8、销齿轮，所述销齿轮通过驱动电机与所述径向梁的径向外端相连，所述销齿轮用于与所述圆柱销轴啮合，所述驱动电机用于驱动所述销齿轮转动，以使所述径向梁旋转；

9、液压夹紧制动器，所述液压夹紧制动器设置在所述径向梁的径向外端处，用于当所述液压夹紧制动器到达对应的所述环形制动盘处时，夹紧所述环形制动盘。

10、本发明实施例的用于主机部件旋转驱动装置具有如下优势：

11、一、本发明实施例的用于主机部件旋转驱动装置中车轮轨道只用于承重；驱动电机只用于驱动销齿轮带动径向梁环向移动；液压夹紧制动器只用于制动，实现与环形制动盘锁紧；水平定位轮只用于限位；承重、定位、驱动及锁紧功能之间相互独立，如车轮轨道承载和环形制动盘锁紧两个功能的部件完全分离开来。由此，本发明实施例的用于主机部件旋转驱动装置做到承重、制动、驱动及锁紧互不干扰，可以最大程度上方便检修维护，可以延长使用寿命，增加可靠性。

12、二、通过设置水平定位轮，实现旋转圆周运动的径向定位。

13、三、本发明实施例的用于主机部件旋转驱动装置采用销齿轮与圆柱销轴的销齿啮合传动，在半径方向的制造误差对传动影响小，可以忽略。无需高精度机加工和现场精调，显著降低制造成本。相比现有技术，销齿轮与圆柱销轴的销齿啮合传动可以实现更高精度的定位，同时施工方便，成本更低。

14、四、本发明实施例的用于主机部件旋转驱动装置沿外墙圆周间隔布置多个环形制动盘，液压夹紧制动器随径向梁旋转至任意环形制动盘处即可夹紧锁紧，实现环向起点位置、中间位置和终点位置，做到精确定位，有利于激光测距仪准确测距，提高安装精度。相比现有技术，锁紧力不经过车轮轨道和承重轮，从而保护了车轮轨道和承重轮免受压痕损伤、延长了车轮轨道和承重轮的使用寿命；锁紧机构（环形制动盘和液压夹紧制动器）采用模块化设计，可根据需要进行叠加布置多个，同时环形制动盘和液压夹紧制动器可根据需要布置在外墙的外侧或者内侧。

15、五、液压夹紧制动器设置在径向梁的径向外端处，与环形制动盘呈水平方向布置，这样可以减少液压夹紧制动器在制动过程中的误差影响，也方便根据实际情况进行位置调整。

16、六、由于承重轮是纯粹滚动，抗污染能力极强（不怕灰尘、铁屑）；销齿轮采用水平方向驱动，沾污也比较少。综上，为了实现重载托卡马克装置的主机部件在环向旋转过程中的精确定位，同时能够在主机部件旋转的中间的任意位置进行固定及调整；也为了降低成本，本发明实施例的用于主机部件旋转驱动装置将承重、定位、驱动及锁紧装置进行解耦，使各功能能够各司其职，最大程度满足托卡马克装置的主机部件在pit基坑内进行环向套装现场的使用需求。

17、本发明实施例的用于主机部件旋转驱动装置主要涉及托卡马克装置的主机部件沿环向进行旋转方向的精确控制，目前可应用于tf磁体在pit基坑内进行套装，如果未来聚变堆尺寸变大，也可应用于其他主机部件的环向安装。

18、在一些实施例中，还包括承载机构；所述承载机构固定在所述径向梁的径向外端的下侧上，所述承重轮、所述水平定位轮、所述驱动电机和所述液压夹紧制动器安装在所述承载机构上。

19、在一些实施例中，所述车轮轨道采用高强度锻钢钢轨，并进行表面淬火。

20、在一些实施例中，所述车轮轨道的车轮踏面呈圆锥形，所述车轮轨道的车轮踏面在径向上自内向外逐渐变高。

21、在一些实施例中，所述承重轮的踏面呈锥形，所述承重轮的踏面的锥形角与所述车轮轨道的车轮踏面的锥形角适配。

22、在一些实施例中，所述承重轮为无轮缘钢轮。

23、在一些实施例中，所述承重轮的数量为2~4个，并沿环向间隔分布。

24、在一些实施例中，所述水平定位轮采用重型水平轴承轮。

25、在一些实施例中，所述水平定位轮沿环向间隔布置。

26、在一些实施例中，所述驱动电机具有抱闸自锁功能。

27、在一些实施例中，所述圆柱销轴为高强度圆柱销轴。

28、在一些实施例中，所述环形制动盘为钢板。

29、在一些实施例中，所述液压夹紧制动器包括夹紧机构；当所述液压夹紧制动器泄压时，驱动所述夹紧机构夹紧。

30、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。