分装热室与K边界工作箱样品输送小车设计

姜小亮

中国原子能科学研究院 浙江嘉兴 314300

分装热室与K边界工作箱之间两个独立密闭空间之间设有专用圆形通道，通道内设置了长为500mm，高为25mm，宽为15mm，夹角成90°对称分布的两条导轨，工艺人员操作机械手推拉小车，使小车在两个密封小室之间的圆形通道内往复运动。

1 小车输送过程中存在的问题

1.1 小车在通道内无法动作

原因分析：设小车距圆形通道左边最小距离为a，距圆形通道右边最小为b，小车运行时偏离中心最大偏移量为C。由于C＞a且C＞b，无论何种情况，小车均无法动作

对策：机械维修人员调整了定位片与通道之间的间距a、b，使小车最大偏移量小于定位片与通道的最小间距a、b。小车在通道内示意图如图所示。

1.2 小车卡滞在出口处，机械手无法操作

原因分析：两端配对轴承的安装精度要求较高，小车没有放倾斜设计，容易造成安装轴承变形，超出小车安装精度，小车无法回到水平位置。

对策：重新设计小车结构。

2 小车结构设计

2.1 小车结构构思

根据圆形通道内部的已有结构，初步拟定为半圆柱型结构，半圆柱型结构有自找平的优点[1]。小车底部均布6个滚动轴承，6个滚动轴承在小车在小车底部呈线性排列。行程两端设计可调节定位螺柱，底部加工两条宽16mm、高26mm、夹角成90°的导向槽，小车中心设计46mm×2mm，高25mm样品托架。

2.2 运动形式的设计

钢与钢的滑动摩擦系数μ=0.05-0.1，钢与钢的滚动摩擦系数μ=0.005-0.01[2]。，在作用力相同的条件下，滑动摩擦受到的阻力是滚动摩擦的10倍，在小车底部设计6个滚动轴承，小车自重垂直作用在6个滚动轴承上，受到的摩擦阻力只是有滚动摩擦产生。

2.3 定位和防倾斜设计

通道内壁设计与小车U型槽匹配的条形定位款，条形定位块外侧与通道内壁紧贴焊接，上下两侧与U型槽见习为2mm，小车车身设计可调节定位螺柱。假设条形定位块允许小车最大倾斜角为α，tgα≈（17-15）/100；小车到达极限位置的最大倾斜角为β，tgβ=2/80。由于tgα＜tgβ，所以条形定位块尺寸设计合理[3]。

2.4 样品托架设计

样品托架设计为对开式半圆柱型，机械手可以加持在样品瓶任意段，防止机械手夹持样品瓶顶端时脱落。

3 特点分析

3.1 小车结构合理

圆形通道内样品输送小车结构多种多样，例如三角柱型、半圆柱型、菱柱型等。根据现场通道内已有结构构造，设计出适宜的小车结构。

3.2 运动形式优化

在热室、取样柜等使用机械手操作的密闭空间内，设计上应考虑减轻机械手负载，采用滚动摩擦减小了摩擦阻力，降低机械手的负荷。

3.3 转配运转件较少

小车除底部有6个不锈钢轴承外，没有其他运转件。6个不锈钢轴承运行速度较低，磨损可忽略不计。

3.4 运行安全可靠

小车运行安全是本设计的最大特点，产品设计应用到现场工况，4年内未发生一次故障。

4 结语

测试设计的样品输送小车的性能及样品在分装热室与K边界工作箱的运转，现场应用情况表明：设计的样品输送小车降低了检修频次；提高了分析人员工作效率；实现了样品的安全、可靠输送。