一种装卸料机大车跑偏调整方法
阅读说明：本技术 一种装卸料机大车跑偏调整方法 (Method for adjusting deviation of cart of loading and unloading machine ) 是由 周晨曦 顾新荣 吴雪松 王涛 黄金勇 黄宏志 徐红卫 孙超 曾义强 杨凌枫 杨堃 于 2021-08-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种装卸料机大车跑偏调整方法,在核电厂的大型装卸料机大车的自动纠偏系统失效时,可采用本发明中的调整方法进行调整。使用本发明时需要同时转动主手摇机构和次手摇机构,第一步先让大车进行单纯的直线运动,让距离轨道最接近的轮缘朝标准缘轨距离的方向运动。第二步以两个驱动轮同速异向驱动的方法,让大车进行原地旋转运动,第三步反复调整基准轮的距离和旋转大车,最终使大车归正。使用新方法后,大车运动时车轮与导轨发生的是滚动摩擦,克服了传统调整方法中发生滑动摩擦,阻力巨大的问题,将原来传统方法需要六个人和四小时的工程量降低至四个人和两小时的工程量,大大提高了工作效率,减少人员受辐射剂量。(The invention discloses a method for adjusting the deviation of a cart of a loading and unloading machine, which can be used for adjusting when an automatic deviation correcting system of the cart of the large loading and unloading machine of a nuclear power plant fails. When the invention is used, the main hand-operated mechanism and the secondary hand-operated mechanism need to be rotated simultaneously, and in the first step, the cart is firstly subjected to pure linear motion, and the wheel rim closest to the track moves towards the direction of the distance of the standard wheel rim. And step two, the cart is driven in the same speed and different directions by the two driving wheels to rotate in situ, and step three, the distance of the reference wheels is repeatedly adjusted and the cart is rotated, so that the cart is finally corrected. After the novel method is used, rolling friction is generated between the wheels and the guide rail when the cart moves, the problems of sliding friction and huge resistance in the traditional adjusting method are solved, the engineering quantity of six persons and four hours required by the original traditional method is reduced to the engineering quantity of four persons and two hours, the working efficiency is greatly improved, and the radiation dose of personnel is reduced.)
技术领域
本发明涉及核电厂装卸料机领域，具体涉及一种装卸料机大车跑偏调整方法。
背景技术
装卸料机是核电厂燃料操作与贮存系统的关键设备，它能做X、Y、Z，三个坐标轴线方向的运动，以及做0°～270°范围内的旋转运动，以完成装卸和转运核燃料组件的任务。一般来说装卸料机安装在反应堆安全壳内，换料水池上方，标高至少20米以上，可在反应堆首次装卸料和换料时装卸燃料组件，在堆芯与燃料转运装置之间运输燃料组件。
以西安核设备有限公司生产的M310装卸料机为例，该装卸料机一般由纵向运动大车、横向运动小车和一系列提升机构、抓取机构组合而成。大车以类似于铁轨的方式在相应轨道上进行移动，正常情况下大车的每个车轮轮缘与轨道的距离应该相等，但是由于大车车轮踏面宽度要大于轨道接触面宽度，所以就难以避免的出现轮缘与轨道距离不相等的情况出现，即出现大车跑偏的情况。反应堆安全等级非常高，因此装卸料机对定位精度的要求也极高，要求大车不允许在运转轨道上发生跑偏。为了避免大车跑偏，现有设计中一般在大车的左右两个驱动轮上设置编码器，编码器会对沿导轨设置的齿条进行数齿作业，通过相同时间内齿数计数差异来判断大车是否跑偏，除此以外还在大车底部左右两侧设置导向轮，编码器校准后就会安装导向轮，两个导向轮从轨道外侧夹紧轨道实现二次定位。由于左右齿条之间的精度差异与编码器数齿装置本身的精度差异，偶尔会出现编码器误判的情况发生，即大车实际上没有跑偏而编码器误判并进行了纠偏动作，所以当装卸料机大车运动若干个循环后可能会出现编码器反馈给控制台的信号为大车未跑偏，而实际上大车已经发生跑偏，此时编码器的作用已经失效，导向轮也在强行挤压的情况下变形失效，即认为大车跑偏。
发现大车跑偏后，为避免后续出现一系列连锁问题，应停止装卸料作业，将装卸料机停至安全位置，查找跑偏原因并进行检修处理。由于编码器此时已经失效，所以只能采取人工调整的方法，同时调整完后重新定位编码器的标准位。大车的左右两个驱动轮上各有一个手摇驱动机构用于大车位置调整，传统的大车跑偏调整方法是通过只转动一侧驱动轮上的手摇机构，使得大车围绕着另一侧不动的驱动轮作圆周运动，通过不停的变更不同侧的手摇机构让大车往同一方向进行蛇形运动，最后达到标准位。由于大车的质量非常重，以十吨计，所以每次调整时都需要几个人候着，排队转手摇机构。而传统方法的缺陷在于当一侧手摇机构保持不动时，除了手摇机构摇动的驱动轮在导轨上作滚动外，其他三个轮作的是平移摩擦运动，这样就导致了手轮转动非常吃力，这样的操作耗时耗力，即延迟了大修周期，又增加了操作人员受辐射计量增加的风险，且强行以单一支点转动大车会影响装卸料机大车、大车轮和导轨寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种装卸料机大车跑偏调整方法，解决现有技术中存在操作困难，耗时耗力，工作人员接受辐照剂量高，设备损坏概率增加的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种装卸料机大车跑偏调整方法，其中所述装卸料机大车包括车体，分别安装于所述车体两侧的驱动轮和从动轮，所述从动轮为两个且分别安装在车体前端两侧，所述驱动轮有两个，分别安装在车体后端两侧，每个驱动轮上均设有手摇机构，车体通过车轮的车轮踏面与设置在车轮下方的轨道连接，所述车轮上均设置有轮缘，轮缘设置在两条轨道之间，用于防止车体滑出轨道，所述轮缘与轨道之间的距离为D，即缘轨距离为D，标准状态下每个车轮的缘轨距离均为D0，所述D0是一个区间值，最大区间值为Dmax,最小区间值为Dmin,当轮缘距离离开D0区间时则需要调整大车，其特征在于：所述调整方法包括顺序相接的如下步骤：
S1:定义缘轨距离D为经过轮缘圆心并垂直于轨道接触面平面的虚拟线与轨道的最近距离，定义Dmid为(Dmax+Dmin)/2，定义四个大车轮中的最短缘轨距离为D1，与D1所属车轮相对一侧车轮的缘轨距离为D2，相同一侧车轮的缘轨距离为D3，与D3所属车轮相对一侧的缘轨距离为D4，定义完成后，后续调整中D1、D2、D3、D4不再重新定义；
S2:同时同向同速摇动两个手摇机构，驱动驱动轮，让大车朝D1趋近于Dmid的方向沿轨道作直线运动，摇动一定距离后停止，测量D1的值，若
|D1-Dmid|>0.1mm，则继续摇动，直至|D1-Dmid|<0.1mm，此时
|D2-Dmid|<0.5mm,D3＝D0+X，X为变量；
S3:同时异向同速摇动两个手摇机构，驱动驱动轮，让大车沿可使D3趋近于Dmid的方向转动，手摇机构每转动一定圈数后停止并测量一次D1、D2、D3、D4的值；
S4:若|D1-Dmid|<(Dmax-Dmin)/2且|D2-Dmid|<(Dmax-Dmin)/2且|D3-Dmid|<(Dmax-Dmin)/2且|D4-Dmid|<(Dmax-Dmin)/2,即为调整完毕，若|D1-Dmid|、|D2-Dmid|、|D3-Dmid|、|D4-Dmid|四个值中任一个的值大于(Dmax-Dmin)/2且|D1-Dmid|>0.1mm，则进行步骤S5，否则重复步骤S3；
S5:同时同向同速转动两个手摇机构，驱动驱动轮，使得大车朝D1趋近于Dmid的方向沿轨道作直线运动，每转动一定圈数后停止并测量D1的值；
S6:若|D2-Dmid|<0.1mm则进行步骤S3，否则进行步骤S5。
进一步的技术方案是，所述Dmax＝8mm,Dmin＝7.0mm。
进一步的技术方案是，所述步骤S3中的一定圈数为十圈。
进一步的技术方案是，若所述步骤S2完成后测量的X值大于1mm时，则步骤S3中的一定圈数为二十圈，若X的值为0.5mm<X<1mm时，则步骤S3中的一定圈数为十圈，若X的值为X<0.5mm时，则步骤S3中的一定圈数为五圈。
进一步的技术方案是，所述步骤S5中的一定圈数为十圈。
进一步的技术方案是，当所述步骤S3完成后测量的D1为|D1-7.5m|>0.5mm时，则步骤S5中的一定圈数为十圈，当所述步骤S3完成后测量的D1为|D1-7.5m|<0.5mm时，则步骤S5中的一定圈数为五圈。
本发明的有益效果在于：
使用本发明的方法进行装卸料机大车跑偏调整的过程时，同时驱动主驱动轮和次驱动轮，让大车的四个轮在导轨上进行滚动滑动而非平移滑动，车轮移动时发生了滚动摩擦，摩擦力远小于平移滑动的摩擦力，这样操作者在转动手摇机构的时候就会更加的省力，操作人数也可以减少。变更手摇机构的转动数量后，操作方法也进行了适应性匹配，第一步先让大车进行单纯的直线运动，让距离轨道最接近的轮缘朝标准缘轨距离的方向运动。第二步以两个驱动轮同速异向驱动的方法，让大车进行原地旋转运动，根据大车不同的跑偏量，设置不同的停止检测驱动量，第三步让大车重复第一步和第二步，最终使大车归正。使用新方法后，将原来传统方法需要六个人和四小时的工程量降低至四个人和两小时的工程量，大大提高了工作效率，减少人员受辐射剂量。
附图说明
图1为本发明的装卸料机大车总体示意图；
图2为本发明的大车标准位置俯视图；
图3为大车偏移初始状态图；
图4为传统方法调整第一步示意图；
图5为传统方法调整第二步示意图；
图6为传统方法调整第N步示意图；
图7为本发明一种装卸料机大车跑偏调整方法第一步示意图；
图8为本发明一种装卸料机大车跑偏调整方法第二步示意图；
图9为本发明一种装卸料机大车跑偏调整方法的流程示意图；
图10为大车未偏转时角度计算示意图；
图11为大车发生最大偏转时角度计算示意图。
图中，1车体，2轨道，3主驱动轮，4次驱动轮，5从动轮，6主手摇机构，7次手摇机构，8驱动电机，9轮缘。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。
参见图1至图8，以西安核设备有限公司生产的M310装卸料机为例，正常情况下大车的每个车轮轮缘与轨道的距离应该相等，车轮轮缘与轨道的距离定义为经过轮缘圆心并垂直于轨道接触面平面的虚拟线与轨道的最近距离。但是由于大车车轮踏面宽度要大于轨道接触面宽度，所以就难以避免的出现轮缘与轨道距离不相等的情况出现，即出现大车跑偏的情况。反应堆安全等级非常高，因此装卸料机对定位精度的要求也极高，要求大车不允许在运转轨道上发生跑偏。为了避免大车跑偏，现有设计中一般在大车的左右两个驱动轮上设置编码器，编码器会对沿导轨设置的齿条进行数齿作业，通过相同时间内齿数计数差异来判断大车是否跑偏，除此以外还在大车底部左右两侧设置导向轮，编码器校准后就会安装导向轮，两个导向轮从轨道外侧夹紧轨道实现二次定位。由于左右齿条之间的制造精度差异与编码器数齿装置本身的制造精度差异，经常性的会出现编码器误判的情况发生，即大车实际上没有跑偏而编码器误判并进行了纠偏动作，所以当装卸料机大车运动若干个循环后可能会出现编码器反馈给控制台的信号为大车未跑偏，而实际上大车已经发生跑偏，此时编码器的作用已经失效，导向轮也在强行挤压的情况下变形失效，即认为大车跑偏。
该装卸料机的大车详细情况如下：
一种装卸料机大车，包括车体、轨道、主驱动轮、次驱动轮、从动轮、驱动电机和手摇机构，从动轮安装在车体前端两侧，主驱动轮和次驱动轮安装在车体后端两侧，两个驱动轮上各设置有一个驱动电机，手摇机构与驱动电机的输出轴转动连接，车体可以在驱动电机的作用下行驶，也可以在手摇机构的驱动下行驶。所有车轮上都设置有轮缘，轮缘在两轨道之间，用于防止车体滑出轨道，车轮踏面与轨道连接。大车处于标准位时，轮缘与轨道的距离为标准距离D0，即D1＝D2＝D3＝D4＝D0＝7.5mm±0.5mm，两个驱动轮轮心之间虚拟连线与轨道相互垂直。当大车驱动轮上的编码器在运转一段时间后，会出现误判故障导致大车跑偏，由于大车本身具有纠偏机构和大车本身结构限制，大车跑偏时的偏转角度不会超过0.5°。根据实地测量，该大车实际轴距约5000毫米，轮距约9000毫米，大车轮直径约300毫米，轮缘凸出约30毫米，轮缘厚度约8毫米，根据理论计算，大车处于标准位置时可偏转角度最大，该偏转角度计算如下：
参见图10至图11，大车未发生偏转时，以左上侧的车轮为例，轮缘A点到经过大车旋转中心的水平延长线的垂直距离L1为：L1＝轮距÷2+轮缘厚度＝9000mm÷2+8mm＝4508mm；
轮缘A点与经过大车旋转中心的水平延长线的垂心到旋转中心的距离L2为：L2＝轴距÷2+车轮半径+轮缘凸出＝5000mm÷2+300÷2+30＝2680mm；
轮缘A点与大车旋转中心的连线距离L3为：
L3＝(L12+L22)1/2＝(45082+26802)1/2≈5244.47mm；
根据三角函数可求出大车未偏转时的轮缘A点与大车旋转中心的连线和水平延长线之间的锐角夹角的初始角度ɑ为：
ɑ≈arctan(L1÷L2)≈arctan(4508÷2680)≈59.2686°；
当大车偏转至极限角度θ时，即轮缘抵触到轨道时，L1θ的距离为：
L1θ＝轮距÷2+轮缘厚度+标准位缘轨距离＝4508mm+7.5mm＝4515.5mm；
根据三角函数可求出大车旋转后的角度ɑ1为：
ɑ1≈arcsin(L1θ÷L3)≈arcsin(4515.5÷5244.47)≈59.4293°；
用ɑ1-ɑ即可得到最大允许偏转角度θ为：
θ＝ɑ1-ɑ＝(59.4293°-59.2686°)＝0.1607°；
轮缘中心B点到大车旋转中心的水平延长线的垂直距离L4为：
L4＝轮距÷2+轮缘厚度＝9000mm÷2+8mm＝4508mm；
轮缘中心B点与经过大车旋转中心的水平延长线的垂心到旋转中心的距离L5为：L5＝轴距÷2＝5000mm÷2＝2500mm；
轮缘中心B点与大车旋转中心的连线距离L6为：
L6＝(L42+L52)1/2＝(45082+25002)1/2≈5154.81mm；
根据三角函数可求出大车未偏转时的轮缘中心B点与大车旋转中心的连线和水平延长线之间的锐角夹角的初始角度β为：
β≈arctan(L4÷L5)≈arctan(4508÷2500)≈60.9886°；
当大车偏转θ＝0.1607°后，偏转后的角度β1为：
β1＝β+θ＝60.9886°+0.1607°＝61.1493°；
根据三角函数可求出偏转后L4θ为
L4θ＝sinβ1×L6＝sin61.1493°×5154.81mm＝4515.00mm；
由上可得，当大车发生最大偏转时，L1θ与L4θ的差值N为：
N＝L1θ-L4θ＝4515.50mm-4515.00mm＝0.5mm；
因此在进行人工测量时，仅需要测量轮缘与轨道之间的距离即可满足调整大车测量要求，误差范围可控制在0.5mm内。而且随着大车不断的调整，偏转角度越小时，N也趋近于0，约往后调整测量的精细度越高。
如图3所示，在大多数情况下大车整体将沿Y轴方向一侧偏移，此时D1≈1mm、D3≈2mm，经过三角函数计算，此时大车的偏转角度约为0.0114°。
在详细介绍本发明的新型调整方法之前，需要介绍传统的调整方法。
参见图3至图6，面对上述的偏移情况，传统的调整方法如下所示：
第一步：通过手摇机构先驱动次驱动轮，保持主驱动轮不动，使车体在向着X轴正向运动的同时绕着主驱动轮作逆时针转动，一直调整到如图4所示的D3＝0mm，此时D1的值为2mm～3mm；
第二步：驱动主驱动轮，保持次驱动不动，使车体向着X轴正向运动的同时绕着次驱动轮作逆时针转动，一直调整到如图5所示的D4＝0mm,此时D1的值为1mm～2mm；
第三步：重复第一步，调整至D3＝0mm,D1的值为2.5mm～3.5mm；
第四步：重复第二步，调整至D4＝0mm,D1的值为1.5mm～2.5mm；
依次类推……
第N步：直到调整到D3＝0、D2＝6mm～8mm时或D4＝0、D1＝6mm～8mm时，根据实际情况来微调，最终调整到如图6所示的D1＝D2＝D3＝D4＝D0＝7.5mm±0.5mm。
这个过程中，手摇机构每转动约40圈，大车车轮移动约1mm，全过程至少需要六个人，持续时间约为四小时。
参见图3和图7至图9，面对上述的偏移情况，一种装卸料机大车跑偏调整方法如下所示：
第一步：先将大车的两个手摇机构以基本相同的速度摇动，让大车逐渐沿X轴的负向和Y轴的正向移动，摇动一定距离后停止，测量D1的值，若|D1-7.5m|>0.1mm，则继续上述步骤的摇动，直至|D1-7.5m|<0.1mm时停止调整，如图7所示，因为是两车轮同速运动，此时D2≈7.5mm,D3≈8.5mm，D4≈6.5mm；
第二步：同时异向驱动主驱动轮和次驱动轮，让主驱动轮向X轴正向移动，次驱动轮向X轴负向移动，此时保持次驱动轮上的手摇机构转速与主驱动轮手摇机构转速相同，即可让大车保持原地转动，两侧的手摇机构每转动十圈停止测量一次D1、D2、D3、D4的值，若D1＝D2＝D3＝D4＝7.5mm±0.5mm,则调整完毕。若D1、D2、D3、D4中任一个的值不在7.5mm±0.5mm内，且|D1-7.5m|>0.1mm则进行第三步，否则再次转动十圈，直至D1＝D2＝D3＝D4＝7.5mm±0.5mm。优选的，若重复调整过程中发生D3-7.5的值X为0.5mm<X<1mm时，则每转动十圈停止测量一次，若X的值为X<0.5mm时，则每转动五圈停止测量一次，若是大车出现第二步开始前X的值大于1mm时，则每转动二十圈停止测量一次。
第三步：同时同向同速转动两侧的手摇轮，使得大车朝向X轴正向和Y轴的负向移动，每转动十圈停止测量R1的值，若|D1-7.5m|<0.1mm则重复第二步，若D1小于7.4mm则反向转动两侧摇轮，使得大车朝向X轴负向和Y轴的正向移动，直到|D1-7.5m|<0.1mm后再重复第二步，具体反向转动多少圈停止测量D1值可以根据实际情况进行调整,优选的，当|D1-7.5m|>0.5mm时，可以每转动十圈测量一次，当|D1-7.5m|<0.5mm时，可以每转动五圈测量一次。
经验证，这个操作过程只需要四个人，持续时间为两小时。
本发明工作原理：
使用本发明的方法进行装卸料机大车跑偏调整的过程时，同时转动主驱动轮和次驱动轮，让大车的四个轮在导轨上进行滚动滑动而非平移滑动，车轮移动时发生了滚动摩擦，摩擦力远小于平移滑动的摩擦力，这样操作者在转动手摇机构的时候就会更加的省力，操作人数也可以减少。同时通过理论计算和实际操作情况相互结合，形成一种新的调整方法，第一步先让大车进行单纯的直线运动，让距离轨道最接近的轮缘朝远离轨道的方向运动。第二步以两个驱动轮异向同速转动的方法，让大车进行原地旋转运动，而由于大车本身制造精度问题，车轮踏面不同部位摩擦系数差异问题，传动齿轮精度差异问题，操作人员不可能完全同步的问题，大车不可能出现以四个车轮虚拟连线中心为圆点的原地旋转轨迹，多少会出现偏差，这时就要用第三步的方法，重新平移大车，让基准轮的距离D1回到基准值后再重复第二步，最终使大车归正。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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