第52卷第23期 2016年12月
机械工程学报
JOURNALOFMECHANICALENGINEERING
DOI:10.3901/JME.2016.23.207
Vol.52
No.23
Dec.
2016
中国散裂中子源遥控维护液压剪刀防扭刀刃
结构设计
2李常峰1,2
赵崇光1,2
贾学军2,3
泓1，2
陈海彬4马静静1，2
汤
(1.中国科学院高能物理研究所北京100049：
2.东莞中子科学中心东莞523803
3.中国科学院物理研究所北京散裂中子源靶站谱仪工程中心北京
100190
4.东莞理工学院机械工程学院东莞523808)
摘要：中国散裂中子源(CSNS)的运行维护需要对活化的慢化器反射体进行定期的远程更换。在慢化器反射体逐操作维护工艺的设计中，最关键的一个工序是管道的剪切。传统的管道剪切工艺采用标准液压剪刀加装长柄工具实现远距高的剪切操作。由于管道位于深井环境，长柄与水平液压剪刀的组合方式在剪切操作时会存在管道扭曲，从而造成剪切效果不理想的情况。提出一种基于逆向工程与有限元分析相结合的防扭刀刃设计方法，通过逆向建模剪切刀刃、应力分析模拟剪切过程的应力分布以及对打孔位置进行优化设计等技术手段，有效地解决了遥控剪切自由管道时，剪刀与管道的姿态不协调问题，从面保护了刀具免受扭曲的管道造成的刀头损坏，并且提高了剪切效率。
关键词：防扭曲；遥控维护；结构设计：液压剪刀中图分类号：TH122
Anti-twistingBladeDesign of RemoteHandlingHydraulic Scissors in
China SpallationNeutronSource
ZHAO Chongguang'.2JIA Xuejun2.3. CHEN Haibin*
MA Jingjingl2
TANGHong.2LI Changfeng.2
(1. Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences (CAS), Beijing 100049;
2. Dongguan Neutron Science Center, Dongguan 523803;
3. Institute of Physics Chinese Academy of Sciences (CAS), Engineering Center for Target Station and
Spectrometers of Chinese Spallation Neutron Source, Beijing, 100190;
4.Dongguan UniversityofTechnology,School ofMechanicalEngineering,Dongguan523808)
Abstract: China spallation neutron source (CSNS), as one of the most important large scientific facilities in the "Eleventh Five-Year' period in China, its operation and maintenance includes the remote handling tasks of exchanging the moderator reflector plug which asaeaaaaee the general hydraulic scissor with a long-handled tool to cut the pipes which will twist, resulting in the bad shear effect. An anti-twisting blade design is presented, combining the reverse engineering method with the finite element method, which effectively solves the remote handling problem when cutting the unconstrained pipes by means of the cutter reverse modeling, the static stress analysis and the optimization design technology, that's the inconsistent posture problem between the scissor and pipes, thereby
protecting the scissor from damage caused by distortion of the pipeline, and improve the shear efficiency. Key words: anti-twisting: remote handling; structure design; hydraulic scissors
慢化器反射体插件具有高放射性，因此它被设计安
0前言
CSNS的慢化器和反射体结合在一起，设计成整体式插件结构，称为慢化器和反射体插件。由于·国家重大科技基础设施资助项目(发改高技(2008)2578号)。20151208
收到初稿，20160917收到修改赛万方数据
装于深井中，对其维护需要先将其项部的多层屏蔽块吊装-2)，见图1慢化器反射体维护深井。慢化器和反射体插件的设计寿命是10年，服役期满后将整体被更换3。更换工艺主要有六大工序：管道剪切-—管道拾起松开螺栓一屏蔽桶就位一屏蔽块吊装一屏蔽桶转运。其中，管道剪切作为最初的一步，