四翼型射频四极场加速器腔体安装平台及其装配方法
阅读说明：本技术 四翼型射频四极场加速器腔体安装平台及其装配方法 (Four-wing type radio frequency quadrupole field accelerator cavity mounting platform and assembling method thereof ) 是由 金晓凤 王锋锋 张斌 李晨星 张周礼 窦为平 王志军 何源 于 2021-08-04 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种四翼型射频四极场加速器腔体安装平台及其装配方法,包括如下部件：主焊接底架,主焊接底架上装配有两直线导轨,直线导轨上装配有若干滑块,沿主焊接底架长度方向的两侧间隔且均匀设置有若干侧翼板；蜗轮蜗杆调节组件,数量若干,包括底部调节装置以及装配于底部调节装置上的举升千斤顶,蜗轮蜗杆调节组件装配于侧翼板的下方；三维可调组件,数量若干,包括滑轨台、支架组件和微调组件,滑轨台装配于滑块上,支架组件移动装配在滑轨台上,微调组件装配在支架组件上,支架组件被配置为调整加速器腔体的左右位置。该平台利用上下两层调节机构对腔体进行束流高度方向粗调和细调,提高了腔体安装的调整精度和效率。(The invention relates to a four-wing type radio frequency quadrupole field accelerator cavity mounting platform and an assembling method thereof, wherein the four-wing type radio frequency quadrupole field accelerator cavity mounting platform comprises the following components: the main welding chassis is provided with two linear guide rails, the linear guide rails are provided with a plurality of sliding blocks, and a plurality of side wing plates are arranged at intervals and uniformly along the two sides of the length direction of the main welding chassis; the worm and gear adjusting assemblies are a plurality of in number and comprise bottom adjusting devices and lifting jacks assembled on the bottom adjusting devices, and the worm and gear adjusting assemblies are assembled below the side wing plates; the three-dimensional adjustable assembly, quantity is a plurality of, including slide rail platform, bracket component and fine setting subassembly, the slide rail platform assembles on the slider, and the bracket component removes the assembly at the slide rail bench, and the fine setting subassembly assembles on the bracket component, and the bracket component is configured to the position about the adjustment accelerator cavity. The platform utilizes the upper and lower layers of adjusting mechanisms to carry out coarse adjustment and fine adjustment on the beam height direction of the cavity, so that the adjusting precision and efficiency of cavity installation are improved.)
技术领域
本发明涉及一种四翼型射频四极场加速器腔体安装平台及其装配方法，属于机械装配技术领域。
背景技术
四翼型射频四极场(Radio Frequency Quadrupole，RFQ)加速器腔体是粒子加速器低能段的核心部件，由数段腔体连接而成，在有限的现场环境内，需要有专门的调整平台来支撑和调节各段腔体，并且保证各段腔体之间的装配精度。
目前，四翼型射频四极场腔体的支架虽然也能实现整体调节和单段支撑调节功能，但因腔体重量较重，导致支架变形厉害，调节装置在高度方向的调节很难实现；再加上现有的四翼型射频四极场腔体的长度增加，现场空间有限等困难，而现有支架结构无法承载更长、更重的腔体装配；再者根据现场情况，需要将腔体及其支架整体吊装到试验场地，这更要考虑腔体和支架在吊装过程中的承重及其变形问题；这些问题造成现有支架结构无法适用于超长的四翼型射频四极场腔体装配、调节及吊装。
发明内容
本发明提供一种四翼型射频四极场加速器腔体安装平台及其装配方法，该装配平台结构紧凑，充分利用主焊接底架和可拆卸的副焊接底架，在有限空间内将所有加速器腔体安装在精度比较高的直线导轨上，利用上下两层调节机构(蜗轮蜗杆调节组件和三维可调组件)对加速器腔体进行束流高度方向粗调和细调，提高了加速器腔体安装的调整精度和效率。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种四翼型射频四极场加速器腔体安装平台，包括如下部件：
主焊接底架，所述主焊接底架上装配有两直线导轨，所述直线导轨上装配有若干滑块，沿所述主焊接底架长度方向的两侧间隔且均匀设置有若干侧翼板；
蜗轮蜗杆调节组件，数量若干，包括底部调节装置以及装配于所述底部调节装置上的举升千斤顶，所述蜗轮蜗杆调节组件装配于所述侧翼板的下方，所述举升千斤顶被配置为调整所述主焊接底架的上下位置，所述底部调节装置被配置为调整所述主焊接底架的左右位置；
三维可调组件，数量若干，包括滑轨台、支架组件和微调组件，所述滑轨台装配于所述滑块上，所述支架组件移动装配在所述滑轨台上，所述微调组件装配在所述支架组件上，所述支架组件被配置为调整加速器腔体的左右位置，所述微调组件被配置为调整加速器腔体的上下位置。
所述的四翼型射频四极场加速器腔体安装平台，优选地，所述蜗轮蜗杆调节组件还包括顶部支撑板和举升球头，所述顶部支撑板的下端面上设置有与所述举升球头相抵接的凹球面，所述举升球头与所述举升千斤顶紧固连接。
所述的四翼型射频四极场加速器腔体安装平台，优选地，所述底部调节装置包括底部基座焊接箱，所述底部基座焊接箱内垂直方向上由上至下依次装配有第一卧滚柱盖板、第一卧滚柱保持框架、第二卧滚柱盖板、第二卧滚柱保持框架和卧滚柱承载板，所述第一卧滚柱保持框架和所述第二卧滚柱保持框架内装配有交叉布置的卧滚柱，所述卧滚柱被配置为调节所述主焊接底架的水平位置。
所述的四翼型射频四极场加速器腔体安装平台，优选地，所述底部基座焊接箱内还装配有侧滚柱，所述侧滚柱通过侧滚柱固定板固定在所述底部基座焊接箱内，所述底部基座焊接箱的每个外侧面装配有焊接调节螺杆，在所述焊接调节螺杆的两侧装配有两台阶轴，所述台阶轴一端固定在所述侧滚柱固定板上，另一端为自由端，贯穿所述底部基座焊接箱的侧壁。
所述的四翼型射频四极场加速器腔体安装平台，优选地，所述三维可调组件还包括滑台垫高块和拉紧螺杆，所述滑轨台通过所述滑轨台垫高块装配在所述直线导轨上；
所述支架组件包括由下至上依次装配的支撑座、垫高块、微调座以及微调组件，所述支撑座滑动装配在所述滑轨台上，所述垫高块、所述微调座以及所述微调组件上设置有容纳所述拉紧螺杆的通孔，所述支撑座被配置为调节加速器腔体的左右位置，所述微调组件被配置为调节加速器腔体的上下位置。
所述的四翼型射频四极场加速器腔体安装平台，优选地，所述微调组件包括推力球轴承、微调内螺纹套以及环套在所述微调内螺纹套外部的微调外螺纹套，所述微调座上设置有容纳所述推力球轴承的台阶孔，所述推力球轴承环套在所述拉紧螺杆上。
所述的四翼型射频四极场加速器腔体安装平台，优选地，还包括副焊接底架，所述副焊接底架通过导轨与所述主焊接底架可拆卸连接，所述副焊接底架上装配有调节部件，所述调节部件被配置为调节所述主焊接底架与所述副焊接底架的平面度。
所述的四翼型射频四极场加速器腔体安装平台，优选地，还包括吊装焊接顶架，所述吊装焊接顶架通过若干吊装螺杆与所述主焊接底架可拆卸连接，在所述吊装焊接顶架与所述主焊接底架的首尾两端装配有端部防护筋板，以形成一个刚性的吊装框架。
所述的四翼型射频四极场加速器腔体安装平台，优选地，在所述端部防护筋板与加速器腔体出入口端板之间装配有柔性防护板，以预防在吊装过程中加速器腔体有所损伤。
基于上述的四翼型射频四极场加速器腔体安装平台，本发明还提供该安装平台的装配方法，包括如下步骤：
将若干所述蜗轮蜗杆调节组件放置于提前规划好的位置，将所述主焊接底架装配在所述蜗轮蜗杆调节组件上方，调节所述蜗轮蜗杆调节组件，使所述主焊接底架安装尺寸符合要求，在所述滑块上装配各段加速器腔体的所述三维可调组件；
将所述副焊接底架放置在所述主焊接底架的尾端，调节所述副焊接底架底部的所述调节部件，使所述副焊接底架的导轨装配在所述主焊接底架的导轨面上，并保证所述滑块无障碍滑动；
依次将各段加速器腔体装配在所述三维可调组件的上方，将末端加速器腔体及与其相适配的所述三维可调组件滑动到所述副焊接底架的上方，每段加速器腔体之间都留有一定的空间；然后装配各加速器腔体之间的定位销、密封圈，调整各加速器腔体的位置尺寸，装配各定位销，固定加速器腔体两端面不锈钢夹克上的螺钉；
将所述吊装焊接顶架吊起，依次装配所述吊装螺杆及两端的所述端部防护筋板，将所述吊装螺杆装配在所述主焊接底架两侧的吊装孔内，在加速器腔体的首尾部装配所述防护板，将所述端部防护筋板底部紧固在所述主焊接底架的首尾部，调整所述吊装螺杆的位置并紧固，完成所述吊装焊接顶架的装配。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明装置结构紧凑，充分利用主焊接底架和可拆卸的副焊接底架，在有限空间内将所有加速器腔体安装在精度比较高的直线导轨上，利用上下两层调节机构对加速器腔体进行束流高度方向粗调和细调，提高了加速器腔体安装的调整精度和效率；将主焊接底架、吊装焊接顶架、吊装螺杆及端部防护筋板组成刚性的框架，预防加速器腔体和主焊接底架在整体吊装过程中的变形，满足现场吊装要求。
2、本发明的安装平台采用全长直线导轨，装配精度高，单段加速器腔体在导轨上可微小误差地移动，上下两层调节及巩固对加速器腔体高度方向进行粗精调节，可满足各加速器腔体之间以极小误差装配，满足加速器腔体中心准直的要求，提高了加速器腔体准直、装配效率，利用副焊接底架与主焊接底架连接装配，可满足加速器腔体之间有足够的移动和装配空间，缩短加速器腔体调整平台长度，满足现场装配要求，吊装焊接顶架将加速器腔体与主焊接底架整体吊入现场，解决了有限空间内的腔体装配问题。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的四翼型射频四极场加速器腔体安装平台的整体结构示意图；
图2为本发明该实施例提供的蜗轮蜗杆调节组件的整体结构示意图；
图3为本发明该实施例提供的轮蜗杆调节组件的俯视图；
图4为图3中H-H方向的剖视图；
图5为本发明该实施例提供的吊装焊接顶架的整体结构示意图；
图6为本发明该实施例提供的三维可调组件的整体结构示意图；
图7为本发明该实施例提供的微调组件的结构示意图；
图中各标记如下：
1-第一段腔体；2-第末段腔体；3-主焊接底架；4-直线导轨；5-滑块；6-蜗轮蜗杆调节组件；7-三维可调组件；8-副焊接底架；9-吊装焊接顶架；10-侧翼板；
6-1为顶部支撑板；6-2为举升球头；6-3为举升千斤顶；6-4为底部调节装置；
6-4-1为顶板；6-4-2为底部基座焊接箱；6-4-3为焊接箱边盖；6-4-4为侧滚柱保持板；6-4-5为第一卧滚柱盖板；6-4-6为第一卧滚柱保持框架；6-4-7为第二卧滚柱盖板；6-4-8为卧滚柱承载板；6-4-9为卧滚柱；6-4-10为侧滚柱；6-4-11为台阶轴；6-4-12为台阶轴支撑套；6-4-13为侧滚柱固定板；6-4-14为焊接调节螺杆；6-4-15为地脚板；6-4-16为第二卧滚柱保持框架；
7-1为滑轨台；7-2为滑轨台垫高块；7-3为支撑座；7-4为垫高块；7-5为微调座；7-6为微调组件；7-7为拉紧螺杆；
7-6-1为推力球轴承；7-6-2为微调外螺纹套；7-6-3为微调内螺纹套；7-6-4为碗型垫片组；
8-1为调节部件；8-2为副焊接底架导轨；
9-1为吊装螺杆；9-2为吊装板；9-3为吊环；9-4为端部防护筋板；9-5为防护板。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”、“第三”、“第四”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
如图1所示，本发明提供一种四翼型射频四极场加速器腔体安装平台，包括如下部件：
主焊接底架3，主焊接底架3上装配有两直线导轨4，直线导轨4上装配有若干滑块5，沿主焊接底架3长度方向的两侧间隔且均匀设置有若干侧翼板10；
蜗轮蜗杆调节组件6，数量若干，包括底部调节装置6-4以及装配于底部调节装置6-4上的举升千斤顶6-3，蜗轮蜗杆调节组件6装配于侧翼板10的下方，举升千斤顶6-3被配置为调整主焊接底架3的上下位置，底部调节装置6-4被配置为调整主焊接底架3的左右位置；在调节举升千斤顶6-3时，自动补偿了承载力引起的轴向倾斜，具有较大的自动补偿能力，便于对主焊接底架3的调节；
三维可调组件7，数量若干，包括滑轨台7-1、支架组件和微调组件7-6，滑轨台7-1装配于滑块5上，支架组件移动装配在滑轨台7-1上，微调组件7-6装配在支架组件上，支架组件被配置为调整加速器腔体的左右位置，微调组件7-6被配置为调整加速器腔体的上下位置。
在本发明一个优选的实施方案中，主焊接底架3由碳钢方管焊接而成，焊接后做失效处理，保证焊接应力最大程度释放，之后整体加工上表面的导轨安装面，保证两侧导轨安装面的平面度及对称度。
在本发明一个优选的实施方案中，如图2-4所示，蜗轮蜗杆调节组件6还包括顶部支撑板6-1和举升球头6-2，顶部支撑板6-1的下端面上设置有与举升球头6-2相抵接的凹球面，举升球头6-2与举升千斤顶6-3紧固连接。举升球头6-2与举升千斤顶6-3螺纹连接后，在侧面装配螺纹顶丝固定举升球头6-2的位置；举升千斤顶6-3下底面固定在底部调节装置6-4中的顶板6-4-1上，调整底部调节装置6-4中的四个侧面的焊接调节螺杆6-4-14，可以带动顶板6-4-1及举升千斤顶6-3做对应方向的位置调整，从而所支撑的主焊接底架3做相应的位置调整。
在本发明一个优选的实施方案中，如图4所示，底部调节装置6-4包括底部基座焊接箱6-4-2，底部基座焊接箱6-4-2内垂直方向上由上至下依次装配有第一卧滚柱盖板6-4-5、第一卧滚柱保持框架6-4-6、第二卧滚柱盖板6-4-7、第二卧滚柱保持框架6-4-16和卧滚柱承载板6-4-8，第一卧滚柱保持框架6-4-6和第二卧滚柱保持框架6-4-16内装配有交叉布置的卧滚柱6-4-9，卧滚柱6-4-9被配置为调节主焊接底架3的水平位置。
在本发明一个优选的实施方案中，如图4所示，底部基座焊接箱6-4-2内还装配有侧滚柱6-4-10，侧滚柱6-4-10通过侧滚柱固定板6-4-13固定在底部基座焊接箱6-4-2内，底部基座焊接箱6-4-2的每个外侧面装配有焊接调节螺杆6-4-14，在焊接调节螺杆6-4-14的两侧装配有两台阶轴6-4-11，台阶轴6-4-11一端固定在侧滚柱固定板6-4-13上，另一端为自由端，贯穿底部基座焊接箱6-4-2的侧壁。
在本发明一个优选的实施方案中，如图6所示，三维可调组件7还包括滑台垫高块7-2和拉紧螺杆7-7，拉紧螺杆7-7与加速器腔体上的夹克固定，底端穿过微调座7-5、垫高块7-4与支撑座7-3紧固连接，滑轨台7-1通过滑轨台垫高块7-2装配在直线导轨4上；
支架组件包括由下至上依次装配的支撑座7-3、垫高块7-4、微调座7-5以及微调组件7-6，支撑座7-3滑动装配在滑轨台7-1上，垫高块7-4、微调座7-5以及微调组件7-6上设置有容纳拉紧螺杆7-7的通孔，支撑座7-3被配置为调节加速器腔体的左右位置，微调组件7-6被配置为调节加速器腔体的上下位置。可以通过调节三维可调组件7上的微调组件7-6对加速器腔体进行高度方向的调整，调整滑轨台7-1侧面的螺栓对加速器腔体进行左右方向的调整，调节滑轨台7-1侧面的螺栓，可左右调节2个支架组件，从而达到调节加速器腔体左右位置的目的；等加速器腔体左右尺寸调整到位后，紧固支架组件与滑轨台7-1之间的连接螺栓，完全固定支架组件。垫高块7-4的高度可以根据加速器腔体束流中心高度和微调组件7-6的调节范围适当更改，以达到最优的尺寸。
在拉紧螺杆7-7的上部安装微调组件7-6，微调组件7-6放置在微调座7-5的台阶孔内，加速器腔体高度方向的调整通过微调组件7-6相互拟合来调整，而拉紧螺杆7-7在加速器腔体高度调节完成后通过螺母进行紧固，以完全固定加速器腔体。
微调组件7-6中的微调内螺纹套7-6-3、微调外螺纹套7-6-2均采用细牙螺纹，可以提高调节精度，并且在拟合表面镀有固体润滑材料，可以减小螺纹相互拟合中的摩擦力；底部装配推力球轴承7-6-1，顶部装配碗型垫片组7-6-4，可以减小相互拟合过程中的误差影响，进一步提高了加速器腔体的高度位置调整精度。
在本发明一个优选的实施方案中，如图7所示，微调组件7-6包括推力球轴承7-6-1、微调内螺纹套7-6-3以及环套在微调内螺纹套7-6-3外部的微调外螺纹套(7-6-2，微调座7-5上设置有容纳推力球轴承7-6-1的台阶孔，推力球轴承7-6-1环套在拉紧螺杆7-7上。
在本发明一个优选的实施方案中，如图1所示，还包括副焊接底架8，副焊接底架8通过导轨与主焊接底架3可拆卸连接，副焊接底架8上装配有调节部件8-1，调节部件8-1被配置为调节主焊接底架3与副焊接底架8的平面度。在主焊接底架3尾部装配可拆卸的副焊接底架8，可以解决因主焊接底架3空间位置无法将末端腔体安装到调整平台上的问题。在将末端加速器腔体安装在主焊接底架3后，可以将副焊接底架8拆卸移走。
在本发明一个优选的实施方案中，如图1、5所示，还包括吊装焊接顶架9，吊装焊接顶架9通过若干吊装螺杆9-2与主焊接底架3可拆卸连接，在吊装焊接顶架9与主焊接底架3的首尾两端装配有端部防护筋板9-4，以形成一个刚性的吊装框架。
在本发明一个优选的实施方案中，如图1、5所示，在有端部防护筋板9-4与加速器腔体出入口端板之间装配有柔性防护板9-5，以预防在吊装过程中加速器腔体有所损伤。
基于上述的四翼型射频四极场加速器腔体安装平台，本发明还提供该安装平台的装配方法，包括如下步骤：
主焊接底架3与蜗轮蜗杆调节组件6的装配，通过调整蜗轮蜗杆调节组件6将主焊接底架3调至要求的尺寸高度，并且保证主焊接底架3水平尺寸精度，然后在主焊接底架3上面装配直线导轨4和滑块5，并在滑块5上装配滑台垫高块7-2；
在4个滑轨台垫高块7-2上装配滑轨台7-1，并调整尺寸与滑块5连接后，配打滑轨台垫高块7-3与滑轨台7-1之间的定位销孔并装配定位销，然后在滑轨台7-1上装配2个支撑座7-3，在2个支撑座7-3上装配4个垫高块7-4、4个微调座7-5，调整尺寸确定4个微调座7-5的中心间距与加速器腔体不锈钢夹克上的连接螺孔间距一致，配打定位销孔并装入定位销；然后依次在4个微调座7-5上装配4个微调组件7-6及4个拉紧螺杆7-7，自此单段腔体的三维可调组件7装配完成，依次装配好数段加速器腔体的三维可调组件7；
将副焊接底架8放置在主焊接底架3的尾端，调整副焊接底架8的高度，将其导轨放置在主焊接底架3上的导轨安装面上，调整尺寸装入螺栓固定导轨，将副焊接底架8底部的调节部件8-1落地固定，推动装配好的末端加速器腔体的三维可调组件7，确定三维可调组件7可以在导轨上前后无障碍滑动，副焊接底架8与主焊接底架(3)连接固定完成；
4)单段加速器吊入现场后，拆卸三维可调组件7中的拉紧螺杆7-7，然后装配到加速器腔体底部的不锈钢夹克安装孔内，移动加速器腔体到三维可调组件7上方，慢慢下降拉紧螺杆7-7装入到微调座7-5与微调组件7-6通孔中，拉紧螺杆7-7底部与支撑座7-3连接固定，加速器腔体装入调整平台完成；
用激光跟踪仪检测加速器腔体中心与控制网中坐标差值，将第一段加速器腔体的三维可调组件7在导轨上滑动至第一段腔体1的位置，调整滑轨台7-1侧面的四个调节螺栓，调整加速器腔体左右方向尺寸与束流中心吻合，调整三维可调组件7中的微调组件7-6，调整加速器腔体高度方向尺寸与束流中心尺寸吻合，紧固支撑座7-3底部的螺栓，将第一段腔体1位置固定；
依次推入后续加速器腔体，依照以上调整顺序进行调节，确保各加速器腔体中心与束流中心吻合，在各加速器腔体端面装入高频接触圈、真空密封圈及定位销，将彼此相连的加速器腔体用螺栓连接并紧固，完成所有加速器腔体的调整平台上的装配；
加速器腔体连接完成后，拆除尾部副焊接底架8，在加速器腔体首尾部装入橡胶防护板和G10防护板，将吊装焊接顶架9吊起，两侧装入吊装螺杆9-1，首尾部装配端部防护筋板9-4，将装配好的吊装焊接顶架9吊至加速器腔体上方，缓慢放下，将吊装螺杆9-1插入主焊接底架3侧面的通孔内，将端部防护筋板9-4连接在主焊接底架3的首尾部，紧固所有连接的螺母，将吊装焊接顶架9固定在腔体上方；
将吊绳装入吊装焊接顶架9顶部的吊环9-4，配合天车对整体设备进行吊装，将加速器腔体与调整平台整体吊入到指定位置。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
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