DB34/T 3179-2018 超导回旋加速器 输运线旋转机架设计准则

ICS27.120.99

F91

DB34

安徽省地方标准

DB34/T3179—2018

超导回旋加速器

输运线旋转机架设计准则

SuperconductingcyclotronDesigncriteriaforrotatinggantryofbeamline

文稿版次选择

2018-08-08发布2018-09-08实施

安徽省质量技术监督局发布

DB34/T3179—2018

前言

本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。

本标准由合肥中科离子医学技术装备有限公司提出。

本标准由安徽省超导回旋加速器标准化技术委员会归口。

本标准起草单位：合肥中科离子医学技术装备有限公司、安徽省质量和标准化研究院、中国科学院

等离子体物理研究所。

本标准主要起草人：郑金星、宋云涛、谷鹏飞、李明、程瑶、朱雷、张午权、刘海洋、沈俊松、陈

永华、张俊生、王明、张卢锐。

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DB34/T3179—2018

超导回旋加速器输运线旋转机架设计准则

1范围

本标准规定了超导回旋加速器输运线旋转机架设计的术语和定义、设计要求、设计步骤、结构设计、

关键参数计算。

本标准适用于超导回旋加速器质子治疗360度等中心型旋转机架的设计。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T16823.1-1997螺纹紧固件应力截面积和承载面积

GB/T25306-2010辐射加工用电子加速器工程通用规范

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

束流线beamline

根据束流光学计算，在满足束流偏转条件以及治疗需求的束流强度的情况下得到的束流走线。

注：束流强度的检测应按GB/T25306-2010中9.2.3.2中所述的两种方法之一实施。

3.2

旋转机架束流线rotatinggantrybeamline

在旋转机架段，实现束流从水平面到垂直面偏转，并且束流性质不随机架旋转而变化的束流线。

注：起始段为直线，起始点为束流光学耦合点，位于水平面；终点段位于竖直平面。

3.3

束流光学等中心点beamopticsiso-centricpoint

旋转机架束流线终点段与旋转机架旋转轴线的交点。

注：束流光学等中心点示意图见图1。

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图1束流光学等中心点

3.4

变直径主体圆筒结构variablediametercylinderbodystructure

在旋转机架的束流输入端，带有一定厚度的卷曲圆筒结构，根据旋转机架束流线的走向，采取不同

的直径，通过锥形过度筒体连接而成的结构。

注：变直径主体圆筒结构示意图见图2。

图2变直径主体圆筒结构

3.5

支撑环结构supporttingring

可旋转、承载筒体重量的环形结构。

注：支撑环内环面和端面与变直径圆筒主体结构连接。变直径主体圆筒结构由两个支撑环支撑，示意图见图3。

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图3支撑环结构

3.6

多平台维护桁架结构multi-platformmaintenancetrussstructure

安装于旋转机架上方，沿着旋转机架束流线布置，并预留多个平台进行设备维护的结构。

3.7

可调磁体支撑结构adjustablemagnetsupportstructure

安装于磁体两侧，固定磁体并实现磁体XYZ水平调整以及绕XYZ轴旋转调整的结构。

注：可调磁体支撑结构见图4。

图4可调磁体支撑结构

3.8

配重adjustablecounterbalance

安装在与磁体呈180度对称的位置，可通过增减配重块进行旋转机架平衡调整的结构。

4设计原则

4.1总体要求

4.1.1工况要求：应保证机架上安装的零部件能顺利运转，机架的外形或内部结构无阻碍运动件通过

的突起；设置执行某一工况所必需的平台；保证人工方便及安全的操作。

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4.1.2强度要求：材料的屈服强度应大于实际所受屈服应力，抗拉强度应大于拉应力。齿轮弯曲疲劳

强度安全系数为2，接触疲劳强度安全系数为1.6，螺栓抗拉强度安全系数为2，齿轮销轴抗剪强度安

全为5。

4.1.3机架旋转稳定性好。

4.1.4旋转机架外壁喷涂涂料，防腐蚀等级Sa2.5。齿轮表面防腐蚀等级Sa3。

4.1.5机架内部散热性好。

4.2设计要求

4.2.1结构要求

4.2.1.1选择相对轻质的材料，如部分零件可选用铝合金材料。

4.2.1.2结构便于制造，便于零部件安装、调整、修理和更换。

4.2.1.3工艺性好，机架本身的内应力小，由温度变化引起的变形应力小。

4.2.2性能指标

4.2.2.1旋转性能应满足：

——最大机架旋转角度宜大于360°；

——最大旋转速度宜大于6°/s；

——最大旋转加速度宜大于2°/s2；

——紧急制动路径：全速宜小于3°，减速宜小于1°。

4.2.2.2角位置偏差：实际机架角度与指令机架角度的偏差，见图5。最大机架旋转角度偏差宜小于

0.1°。

图5机架的角位置偏差

4.2.2.3机械等中心点偏差：机械等中心点是由理论束流中心线（由机头中机械部件所规定，特别是

狭缝）与机架旋转轴的交叉点，见图6。机架旋转的形变会导致机械等中心点偏离理想位置。机械等中

心点的最大径向偏差宜小于0.5mm。

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图6机械等中心点偏差

5设计步骤

5.1根据设计准则和一般要求，初步确定机架结构的形状和尺寸。

5.2初定制造工艺。

5.3分析载荷情况，载荷包括机架上的设备重量、机架本身重量、设备运转的动