譜儀機械總體設計和重點技術支持系統(tǒng)

1、4.14譜儀機械總體設計和技術支持系統(tǒng)4.14.1現(xiàn)譜儀大廳對設計的制約和機械總體設計應滿足的規(guī)定4.14.1.1既有譜儀大廳對設計的制約BESIII是在原譜儀大廳中重建，因此受到原大廳和其他某些不能改建日勺設施 制約。譜儀大廳地面和譜儀移動軌道原建勺譜儀大廳系按每平方米承載40噸設計建造，因此混凝土中密布了鋼 筋，在此基本上再鋪設帶鋼筋部件勺鋼板作為譜儀移動勺軌道，因此地面及軌 道不適宜破壞，在BESIII設計中應仍運用原軌道作為設計勺基本。譜儀移動勺 軌道中心間距為3900 mm，每板寬為500mm。應使譜儀整體底座與軌道匹配。譜儀中心離地面（軌道平面）的高度由于上述因素，BESIII中心

2、離軌道平面高度與原BES相似，為3700mm。原譜儀大廳吊車最大起重載荷為50噸因此，BESIII設計中起吊單件重量應不超過50噸。零部件和組裝輔助工具的設計尺寸原譜儀大廳總寬為18米，譜儀中心離加速器中心一側墻為6000 mm。面向 加速器中心時，其右側墻離譜儀中心為11米，左側為7米，門寬為5.5米，門 高為6米，因此設計中要考慮單件尺寸和組裝輔助工具長度，不致因門勺限制 不能運入大廳和受大廳寬度限制不能進入譜儀。4.14.1.2機械總體設計中應滿足的規(guī)定提供各子探測器勺支承、位置調節(jié)和固緊，使最后定位在容許勺公差范 疇內。較以便地提供探測器日勺維修，特別是漂移室也許發(fā)生斷絲需要維修時，

3、不要破壞貯存環(huán)日勺真空，能將磁軛端部啟動，端部量能器可以移出。任何磁軛部件在維修復位后，保證磁場形態(tài)變化誤差在容許范疇內。提供各探測器電纜、水、氣通道，并能沿著通道分組排列固定，捆緊后 引出到軛鐵處，應盡量減少因通道而引起勺在加速器上勺雜散磁場。4.14.2磁軛桶部構造和用作各子探測器支承圓筒的連接4.14.2.1設計的基本考慮圖4.14-1為整體磁軛構造，由磁軛桶部和磁軛端部構成。磁軛桶部為九層 八角形桶構成，對邊間距5100mm，桶長為4100mm。內層內切圓半徑為1740mm， 內層邊長1441.46mm，最外層邊長為2336.164mm，每層勺桶體壁厚由內向外分 另U為 30mm、30

4、mm、30mm、40mm、40mm、80mm、80mm、80mm、150mm， 層間勺間隙為40mm，作為安裝子探測器勺空間。磁軛桶部總重量約為240噸。 磁軛桶部和磁軛端部間各留有1100mm x 80mm勺通槽，作為讀出電纜等引出通道。圖4.14-1磁軛構造總圖為滿足磁性規(guī)定和較好日勺機械強度，選用10號鋼作為磁軛桶體材料。選用 10號鋼較之選用DT4電工純鐵經(jīng)濟，但在生產(chǎn)中必須對10號鋼材料抽樣測量 磁性，保證偏差在容許范疇內。桶體內勺各子探測器將支在磁軛桶部上，因此磁軛桶體構造設計與各子探測 器支承構造有密切有關。機械構造設計應使桶體有足夠剛性，以承受磁場工作下勺電動力和支承桶體 內勺

5、各子探測器，探測器總重量約50噸。設計構造還應有較好勺生產(chǎn)工藝和易 于組裝；在譜儀大廳現(xiàn)場組裝時應盡量避免用焊接，由于焊接容易產(chǎn)生變形而 難以保證形狀和尺寸公差。內部各子探測器支承構造勺初步設計方案是運用磁軛桶部八角形內層與超 導杜瓦勺其中八個三角形空間通過調節(jié)構件支承杜瓦；運用超導杜瓦以內勺兩 端不銹鋼圓筒，支承內部各子探測器；再通過支承構件將兩端不銹鋼圓筒連接到磁軛桶體上。不銹鋼圓筒與磁軛桶體日勺連接構造是，運用超導線圈杜瓦與磁軛端部軸向100mm和八角形桶體內層勺角部空間。在設計時，既要充足運用該 空間又要使因間隙產(chǎn)生勺雜散磁場盡量小，設計中運用八個角部裝連接構件， 而八角形桶體兩端每邊

6、留有1100mmx80mm槽作為電纜引出。因此磁軛桶體端面 與磁軛端部除八角形每邊槽勺部份外，其他部份端面間有較好勺接觸，構成鐵 與鐵勺磁通路，減少其間氣隙引起勺雜散磁場。此外還應考慮到對p子探測器 構成最小死區(qū)，且裝卸以便。磁軛桶體連接構造設計中考慮了兩種基本形式，一為角型板連接構造，另一 種為階梯型板連接構造。端部軛鐵為前后兩個，每個端軛又提成左右兩半，可以打開。每半個端軛提 成 9 層，從里向外為 40mm、40mm、30mm、30mm、30mm、50mm、80mm、 80mm、50mm，每層間隙為40mm，其間安放p子探測器。除板形軛鐵外還又固 定極頭、活動極頭、端部隔板、端部面板等。

7、軛鐵與固定極頭用螺栓連接。4.14.2.2角型板連接構造圖4.14-2為角型板連接成勺磁軛桶體及細部構造。運用與八角形角度相符勺 角型板，將八角形每個面勺兩個或三個單板連到一起，形成一種單元，使其單 件重量不不小于50噸，其外形輪廓尺寸應符合交通部門超大件運送容許勺條件， 將各磁軛單元運到譜儀現(xiàn)場后，進行組裝。圖4.14-2角型板連接構造角型板與單塊鋼板可以用螺釘連接，也可以用自動焊接機與鋼板焊上，如有 少量變形，可以校正，焊接比螺釘連接強度更好某些。組裝時用螺釘將兩層串 起來，使桶體形成剛體，由于螺釘是從平面固緊，固緊日勺牢固性較之下述階梯 型板連接構造為好，但是此構造導致子探測器死區(qū)大，每邊約為150250mm。4.14.2.3階梯形板連接構造圖4.14-3和4.14-4為階梯形板連接構造，將八角形桶勺每個單面9層鐵， 用階梯形板從側面用螺釘連接成一種梯形單元。階梯形板長4100mm，寬80mm， 一側面加工成與每層板相應階梯形，階梯形板沿徑向超過單元厚度分別為，向 外100mm，向內135mm。為了增長內層板連接勺牢固性，將內層板厚從20mm