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中图分类号:G424 文献标识码:A
Vocational CNC Technology Professional Graduate Design Reform
PAN Dong
(Shaanxi Institute of Technology, Xi'an, Shaanxi 710300)
Abstract Vocational education aims to cultivate high-skilled applied talents, in the whole process of training, professional and comprehensive training is particularly important; this article carried out bold reforms on CNC technology for vocational graduate design implementation process, take the original traditional text bold reforms to the typical structure of processing and assembly, through professional comprehensive training to improve students' ability to shorten vocational NC graduates distance between enterprises. The paper proposed features for professional conduct vocational graduate design reform, has important significance in cultivating qualified graduates of vocational CNC technology.
Key words higher vocational; CNC technology; graduate design; reform
高职教育是高等教育的重要组成部分,而它又不同于本科教育,高职教育以适应社会需求为目标、以培养技术应用能力为主线;高职毕业生应具有一定的理论知识基础,较强的技术应用能力,较高的职业能力和职业素养。
最近几年数控技术专业一直是国家技能型紧缺人才培养专业,高端技能型数控人才的培养是高职教育一直研究的重要课题。高职数控技术专业人才的培养,主要经过三个过程:基础学习阶段、专业技能学习阶段、专业综合能力培养阶段。在专业综合能力培养阶段,毕业设计又是检验专业学习情况,锻炼专业综合能力的最有效途径之一。
1 高职数控技术专业毕业设计现状
目前高职数控学生毕业设计依然主要停留在文本设计,对典型零件进行数控加工工艺规程设计,工装的选择设计,数控加工程序的编制。而这些内容主要从理论角度出发,无法真正地实现专业综合训练,贴近实际生产的目的。
2 改革立意
针对这一现状,结合高职数控技术专业培养目标——真正使高职学校与企业的零距离对接,专业综合训练设计的合理与否,是实现专业理论知识与实践相对接的最有效途径。从这个角度出发,我院在数控技术专业毕业设计环节提出过多种思路,如:采用一人一题进行毕业设计,抓过程、重答辩、严审设计资料;让毕业生在顶岗实习过程中,结合企业实际选题,由企业学校双导师进行毕业设计指导;通过理论设计然后通过数控加工仿真软件进行设计的验证,并进行分析,然后进行答辩。多种毕业设计思路通过实践,总存在诸多条件限制,而终未取得良好的效果。
在改革的道路上我们通过多次探索,最终确定了一种通过机械结构设计编程加工毕业设计论文答辩,全过程的专业综合训练模式。这种训练模式,第一阶段是有指导老师提前选择适合数控技术专业进行综合训练的毕业设计机构,然后对所带学生根据学习情况分组确定完成的零件;第二阶段学生根据自己所要完成的任务进行零件造型设计,编程加工,待全组成员完成零件加工进行机械结构的组装;第三个阶段,学生进行所设计部分零件的数控加工毕业设计论文;第四个阶段进行毕业答辩。
3 实施
我院在2010级数控技术专业毕业设计执行时采用上述模式,进行了数控技术专业毕业设计教学改革试点。试点选取30名数控技术专业毕业生进行,分为4组,根据学生综合能力高低每组题目各有差异。
第一阶段,指导老师根据学生情况选题。在试点阶段,为了保质保量完成教改全过程,除风力推料机构为我院参加全省机械设计创新大赛机构难度较大外,其他的如装卸器,槽轮机构,大力神杯相对难度都较小。风力推料机构由15人分别完成叶轮加工,凸轮轴加工,齿轮加工,偏心轮加工,底板、推杆、料筒等部分加工,其余3项目共有15人完成。
第二阶段,毕业设计学生根据设计任务进行造型、编程、加工、装配。本阶段,由指导老师指导学生完成料单上报,所需工装清单;院部进行材料的准备,并由数控实训中心提供相应的工装,机床;在不影响正常教学的前提下,毕业设计机构的加工我们主要安排在课余时间进行,如晚自习、周末。学生进行零件工艺设计、数据计算、造型、数控编程、数控加工;在整个加工过程中,老师指导学生选用合适的刀具、夹具、量具、切削用量保证零件的加工精度。最终各小组成员完成零部件加工后,进行装配。标准件:如轴承、螺钉、螺母、垫片由项目组统一购买;在装配过程中,出现问题,老师指导学生进行修正,直至完成机构装配达到预定目标。
图1 数控专业毕业设计实施流程图
第三阶段,毕业设计资料整理完善。各小组成员根据自己完成的指定零件进行毕业设计资料整理,主要内容有零件图绘制,零件结构分析,工艺规程设计,各工序工装的选择,各工序切削用量的选择,数控加工程序的编制,毕业设计总结几个部分。本阶段不仅仅要对零件进行工艺设计,更重要的是提高工艺规程资料的填写、毕业设计文本资料的规范,通过本阶段的总结,真正实现毕业设计内涵的升华,使理论与实践相结合,为走上工作岗位做好铺垫。
第四阶段,进行毕业设计答辩。在答辩过程中我们一改以往提问基础理论知识的模式,重点让学生陈述自己在机构加工过程中出现的问题,以及问题的解决方案,真正通过毕业设计让学生学会自己动脑、动手解决实际问题。图1为数控技术专业毕业设计教学改革实施流程图。
4 毕业设计教改效果
通过2013届数控技术专业毕业生毕业设计教学改革试点后座谈,学生普遍反映收获颇丰,既巩固了原本所学的专业理论知识,同时又加强了数控编程、加工、装配等知识的学习,尤其对数控刀具、夹具、量具、切削用量这些知识理解更深刻,还教会了学生如何处理实际问题,如何独立解决问题,学生的积极性很高,效果很好。
关键词:薄壁 闭式叶轮 变形
中图分类号:TG659 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)03(b)-0050-01
1 薄壁闭式叶轮加工变形控制技术的提出和研究现状
1.1 问题的提出
随着航空事业的飞速发展,发动机制造的精度要求越来越高,更新换代时间越来越短。作为航空产品生产单位,对新品研制周期要求越来越短,产品结构更加复杂,产品质量要求越来越高,加工的难度也越来越大。对于发动机中的叶轮部件提出了更高的使用及加工要求。
某型机薄壁闭式叶轮,为该机型关键部件,材料为铝合金,尺寸相对较大,叶片及轮辐比较薄,叶片最薄处约为0.25左右,并且尺寸精度及叶型形位公差要求高。在整个加工过程中必须采取有效方法严格控制车削及铣削变形。加工难度大,生产研制周期长。整个研制过程中,因其尺寸及形位公差要求严格,无现成经验可以借鉴,超差报废严重,缺少必要的刀具、量具、有效工装,工艺路线及加工方法需多次改进。
1.2 研究现状
几年来,已经过多轮试验研究。工艺方案及工艺路线经过多次更改,但加工中仍无法有效控制零件变形,试验件大量报废,今年再次投入一批产品进行试验摸索,总结以往经验,并对零件切削加工中的变形点进行分解控制,聘请专家对出现的问题逐项解决,逐项固化。
2 薄壁闭式叶轮车、铣削变形控制技术
2.1 选择和制定合理的工艺方案和路线
薄壁零件的几何形状和技术要求各不相同,根据零件的特点和要求选择合理的工艺方案,是保证薄壁零件加工质量的关键。在加工过程中防止产生变形和保证产品精度要求,工序的设置、夹具的设计等均应以此为基础。工艺规程在编制开始时,就要从零件的毛坯形状、余量大小、热处理方法等方面考虑零件加工过程中的变形。对于该薄壁闭式叶轮,粗、半精加工后需要进行时效处理,进一步消除其内应力,稳定零件的尺寸精度,消除在精加工时产生的变形量。
该薄壁闭式叶轮的加工,分为粗加工和半精加工及精加工,粗加工后进行一次消除应力处理,半精加工后再进行一次消除应力,每次消除应力后,都需对基准进行一次加工,且保证基准的准确和统一,并反复对薄壁闭式叶轮的内、外表面进行加工,减小零件的变形。
在薄壁闭式叶轮的加工过程中,加工余量的分配是否得当,将影响其加工质量。加工余量的分配必须适当。同时为了保证零件的加工精度,精加工工序前的余量需很小,但一般仍要分多次走刀将其加工到最终尺寸。
2.2 防止薄壁闭式叶轮装夹时变形
薄壁闭式叶轮在加工过程中,采用合理的工艺路线等工艺措施,是保证产品精度的重要保证,另一个重要的环节就是控制装夹。零件加工前的合理装夹,是防止因装夹不当引起零件变形,保证其加工质量的一项重要措施,装夹前找正零件外径跳动0.01以内,夹紧后保证外径四等分点的跳动变化在0.01以内。
2.3 薄壁闭式叶轮定位基准的选择和夹具定位基准面的要求
在车削加工薄壁闭式叶轮时,一般都是旋转表面和由旋转而成的平面。加工前应根据该零件的形状、特点和要求,分析选用哪些表面和部位作为工艺定位基准,以保证零件的加工精度要求。一般来讲要将设计基准作为工艺基准,选用精度要求较高的表面作为定位基准,或尽可能选择零件装配或工作的表面作为加工用的定位基准。才能更好地保证产品的形状和位置精度的要求。定位基准应该选择刚性较强的位置,在加工中可以避免因受切削力和夹紧力的影响而产生大的变形。
薄壁闭式叶轮的定位基准,必须具有足够的刚度,保证定位可靠,并具有较高的几何精度和表面光洁度。可以在零件上人为的设定加工基准,待精加工时去除该基准。
夹具的安装基准定位面,具有较高的几何精度、定位精度及表面光洁度。这些基准特征在安装时要保证和机床的旋转中心的同心度和垂直度要求。对于精加工工序用的工装夹具来说,夹具安装在机床上,首先应该检查它的定位基准面对于机床主轴旋转中心是否同心或垂直,如果不能达到零件加工精度的要求,就要对夹具定位面进行修正,使其满足产品加工精度的要求。
在薄壁闭式叶轮加工中,对零件夹紧部位的选择及对夹具夹紧件的要求如下。
薄壁闭式叶轮最突出的特点就是刚性弱,承受不了大的夹紧力。零件装夹在工装夹具上,即使安装合理,稳定可靠,往往由于夹紧力不合适,或者夹具夹紧零部件结构不合理,或者操作时不注意等因素,致使零件产生变形,不能满足产品质量的要求。因此在加工时,正确地安装和夹紧零件,是防止零件产生变形的两个重要环节。
零件装在夹具上,首先检查零件定位基准和夹具定位面是否自由吻合,如不吻合要分析原因或修正零件定位基准,修正夹具的定位基准面,使其紧密吻合。
夹紧薄壁闭式叶轮时,夹紧力要均匀一致,用几个压板去压紧零件时,要按照对角交错的顺序,压紧零件,在零件外径或相关部位,用表压力来控制压紧力的均匀分布及变形。精加工前,进行一次松夹操作,消除粗加工时产生的应力。
2.4 薄壁闭式叶轮加工中振动控制技术
精车削基准前,因叶型已经基本形成,去除余量比较大,精车削产生振动,造成加工表面质量差,尺寸及形位公差超差。精车削时,因刀具悬伸长,必须采用减振刀杆,并在刀杆上及叶片之间缠绕橡皮筋,能够起到吸振的作用,但缠绕力需适当,否则将造成叶轮叶片等的变形,造成超出。
3 薄壁闭式叶轮工装应用原则
薄壁闭式叶轮工装设计及拼装时,必须考虑装夹部位的刚性,装夹力对零件变形的影响。因零件基准在叶型上,必须拼装出辅助找正基准,增加刚性的辅助支点,夹具必须保证零件的加工质量,还不能因为夹具对零件造成破坏。
4 结语
经过多轮研制、不断的调整工艺方法,减小了薄壁闭式叶轮加工中的变形,保证了产品质量,降低了生产成本;该控制技术仍需在后续该类零件的研制中进行完善,希望该文能对该类零件的研制起到借鉴作用。
参考文献
[1] 董兆伟.铝合金整体结构件铣削加工残余应力及变形研究[D].北京:北京航空航天大学,2006.
Abstract: Duifang River extra-large bridge is located in Liuku-Bingzhongluo section of the highway in Yunnan province. It is the controlling project of Yunnan entering Tibet and is also a key project in the whole line. The height of the main pier of this bridge is 105m. The pier structure uses reinforced concrete double thin-wall hollow pier, comprehensive using crane and elevator and other equipment with hydraulic creeping formwork system with the construction. This article introduces the principle, construction technology and construction quality control measures of the hydraulic creeping formwork system. The actual construction effect shows that the technology fully ensures the safety, quality and construction progress of the high pier, which can provide reference for similar engineering applications.
关键词: 特大桥;墩身;液压爬模系统
Key words: extra-large bridge;pier;hydraulic creeping formwork system
中图分类号:U445 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2014)19-0111-04
1 工程概况
兑房河特大桥位于云南省六库~丙中洛段公路,为跨越沙坝沟而设,是本合同段的控制性工程。桥跨布置为:4×31m预应力T梁+(100+180+100)m连续钢构+3×31m预应力T梁,本桥平面位于直线,立面位于-2.2%的纵坡上。
主墩墩高105m,墩身结构采用钢筋混凝土双薄壁空心墩,截面尺寸为8.5×3.5m,双壁外到外距离12米,承台厚度5米,采用16根D2米钻孔桩基础,顺桥向壁厚100cm、横桥向壁厚60cm,墩底及墩顶分别设2m实心段,中间设5到横隔板,4道厚度为60cm,一道厚度200cm。
2 施工方案
2.1 总体施工方案及施工工艺流程
2.1.1 总体施工工艺 承台施工塔机安装墩身首节段施工爬模架体第一步安装墩身第二节段施工爬架架体第二步安装爬模架体爬升墩身第三节段施工爬架安装完毕爬架循环爬升完成墩身正常段施工墩顶施工爬模体系拆除。
2.1.2 施工总体施工方案 在施工过程中,根据现场的实际情况,通过采用液压自升式爬模进行施工,在钢筋场地集中制作钢筋,并且通过车辆运输到墩身旁,然后通过附着式塔吊进行垂直运输,借助拌合站集中拌合墩身混凝土,混凝土通过输送泵泵入模,利用塑料薄膜进行包裹养护。
2.2 爬模施工工艺原理
通过液压油缸对导轨和爬模架交替实现自升式爬模的顶升。导轨和爬模架之间可进行相对运动,但是二者相互不关联。当模板工作时,导轨和爬模架都在埋件支座上进行支撑,退膜后在腿模留下的爬锥上立即安装受力螺栓、挂座体及埋件支座,通过对上、下换向盒方向进行调整导轨来顶升,导轨顶升到位,在该埋件支座之后就位,操作人员立即转到下平台拆除导轨提升后露出的位于下平台处的埋件支座、爬锥等。
爬模架上所有拉结解除之后,开始顶升爬模架,这时保持导轨不动,通过导轨和爬模架交替附墙,对方相为提升,爬模架即可沿着墩体上预留爬锥进行提升。
2.2.1 液压自爬模的安装过程 准备两片木板300mm×2440mm左右,按照爬锥中到中间距摆放在水平地面上。保证两条轴线绝对平行,轴线与木板连线夹角90°,两对角线误差不超过2mm。将三角架扣放在木板轴线上,保证三角架中到中间距等于爬第一次浇筑爬锥中到中间距。两三角架对角线误差不超过2mm,安装平台立杆,用钢管扣件连接。两三脚架间同样用钢管扣件连接。
安装平台板,平台要求平整牢固,在与部件冲突位置开孔,以保证架体使用,并再次校正两三角架中道中间距是否为第一次浇筑爬锥中到中间位置。
拼装桁架、安装所有操作平台。先在模板下垫四根木梁,然后在模板上安装主背楞、斜撑、挑架,注意背楞调节器与模板背楞的支撑情况,安装背楞扣件,用钢管扣件将挑架连接牢固。斜撑用铁丝和模板背楞绑在一起,防止在吊起过程中晃动。平台要求平整牢固,在与部件冲突位置开孔,以保证架体使用。
将拼装好的模板和架体整体吊起,平稳挂于第一次浇筑时埋好的受力螺栓上,插入安全插销。利用斜撑调节角度,校正模板。完成吊装过程。
2.2.2 爬升流程 浇筑混凝土拆模后移安装附装置提升导轨爬升架体绑扎钢筋模板清理刷脱模剂埋件固定模板上合模浇筑混凝土。
安装预埋件,在模板上用受力螺栓固定爬锥,爬锥孔内抹黄油后拧紧高强螺杆,保证爬锥螺纹内不能流进混凝土。在高强螺杆的另一端埋拧件板。锥面向模板和爬锥成反方向。
埋件与钢筋存在冲突时,将钢筋适当移位处理后进行合模。提升导轨,请将上下换向盒内的换向装置调整为同时向上。换向装置上端顶住导轨。爬升架体上下换向盒同时调整为向下,下端顶住导轨。导轨提升就位后拆除下层的附墙装置及爬锥,周转使用。
3 爬模设计及计算
爬模组成。砼强度达10MPa以上时,液压自爬模具备爬升及承受设计荷载条件。
3.1 ZL-ZPM-100型液压自爬模
3.1.1 主要性能指标
架体支承跨度:≤6米;
架体高度:11.79米;
架体宽度:主平台④=3.00(2.7)m,模板平台①②③=1.20m,液压操作平台⑤=2.60m,吊平台⑥=1.80m。
3.1.2 电控液压升降系统
额定压力: 25MPa;
油缸行程: 400mm;
液压泵站流量: n×2L/min, n为机位数量;
伸出速度: 约300mm/min;
额定推力: 100kN;
双缸同步误差: ≤20mm。
3.2 爬升机构
爬升机构有自动导向、液压升降、自动复位的锁定机构,能实现架体与导轨互爬的功能。
3.3 承载能力
①平台宽度1.4米,设计承裁3.0kN/sqm (爬升时0.75kN/sqm);
②平台宽度1.0米,设计承裁0.75kN/sqm;
③平台宽度1.0米,设计承裁0.75kN/sqm;
④平台宽度3.0米,设计承裁1.5kN/sqm;
⑤平台宽度2.5米,设计承裁1.5kN/sqm;
⑥平台宽度1.8米,设计承裁0.75kN/sqm;
只允许两层平台同时承载,爬升速度:10分钟/米。
3.3.1 高强螺杆设计拉力:
T=A×fu
=3.14×13.252×600
=330.8kN
式中A――高强螺杆有效截面面积(直径d=26.5mm);
fu――高强螺杆抗拉强度(600N/mm2)。
3.3.2 混凝土最大握裹力:
按锚板锚固锥体破坏计算埋件的锚固强度如下:
F=0.1 fc (0.9h2+bh)
=0.1×15(0.9×4102+84×410)
=278(kN)
fc――混凝土抗压强度设计值(15N/mm2);
h――破坏锥体高度(通常与锚固深度相同)(410mm);
b――锚板边长(84mm).
3.4 锥体处砼承压力
爬锥受到受力螺栓施加的剪力N后,力传递到周围的砼上,其受力分布如右图:根据力与力矩平衡得方程组:
N=P×a/2-Px×b/2
(P×a/2) ×a/3=( Px×b/2) ×(2b/3+a)
L=a+b
P/Px=a/b
P=1.35βcβl fcd
式中 fc――混凝土轴心抗压强度(15N/mm2);
βc――混凝土强度影响系数;
βl――混凝土局部受压时的强度提高系数(βl=1.732)。
解方程组得:
N=1.35βcβl fcd L/4
=1.35×1.732×15×78×150/4
=102.58kN
3.5 基本假定
为计算方便,特作如下假定:
单元宽度9米(本工程实际最大跨度为8米);
两个爬升机位(与本工程实际相同);
四个后移模板支架(与本工程实际相同)。
模板高度6.0米(本工程模板实际高度为4.65米)
3.6 拆模非爬升状态结构计算
①说明
取模板处于非合模状态,即模板已后移600mm。钢筋绑扎平台及主平台同时承载。
②风荷载
风荷载按高度方向分两部分取值,下部为模板的风荷载,上部为护拦及安全网的风荷载,按《建筑结构荷载规范》:ωk=0.7βzμsμzηω0c。
系数0.7为附墙爬升脚手架风荷载取值时的折减
系数;
ωk―风荷载标准值;
βz―风振系数,βz=1.0;
μs―风荷载的体形系数;爬架绕结构全封闭。挡风系数Φ=1.3,因而风荷载的体形系数为1.3;
μz―风荷载的高度变化系数,地面按C类200m高空μz=2.30;
η―风荷载的地理位置修正系数,η=1.0;
ω0―基本风压(kN/m2);《建筑结构荷载规范》规定的基本风压,系以当地比较空旷平坦地面上离地10m高,按统计所得50年一遇的10min平均最大风速v为标准,按ω0=v2/1600确定的风压值。基本风压为0.50kN/m2。
风荷载标准值:
ωk=0.7βzμsμzηω0=0.7×1.3×1.0×2.30×1.0×0.50=1.047(kN/m2)
沿垂直方向,将风荷载转化为线荷载:
q=ωk×L=1.047×9=9.423kN/m
L―爬升单元宽度。
③施工荷载
钢筋绑扎平台施工荷载:设计荷载为3.0kN/m2
q=3.0×L=3.0×9=27kN/m
爬升时q=0.75×L=0.75×9=6.75kN/m
桁架平台施工荷载:
q=0.75×L=0.75×9=6.75kN/m
主平台施工荷载:
q=3×L=3×9=27kN/m
中平台施工荷载:
q=1.5×L=1.5×9=13.5kN/m
吊平台施工荷载:
q=0.75×L=0.75×9=6.75kN/m
④平台自重
平台自重含平台跳板及平台梁;
平台板为40mm木板,密度0.2kN/m2;
主平台梁为6根9米长的双[20,槽钢背靠背用螺栓紧固,([20自重:0.2577kN/m);
桁架平台梁、中平台及吊平台梁均为[12,假定按0.5米间距铺设,([12自重:0.1206kN/m)。
综合分析出:
主平台:
平台梁(双20#槽)自重:6×9×0.2577/2.85=4.88kN/m(注:平台宽2.85米,为便于爬模架的结构分析,式中结果已按平台宽转化为线荷载)
平台板自重:9×0.2=1.8kN/m
所以主平台综合自重:4.88+1.8=6.68kN/m
桁架平台:
平台梁自重:9×0.1206×2/1.5=1.44kN/m
平台板自重:9×0.2=1.8kN/m
所以桁架平台综合自重:1.44+1.8=3.24kN/m
中平台:
平台梁自重:9×3×0.1206/2.85=1.14kN/m
平台板自重:9×0.2=1.8kN/m
所以中平台综合自重:1.14+1.8=2.94kN/m
吊平台:
平台梁自重:9×2×0.1206/1.8=1.21kN/m
平台板自重:9×0.2=1.8kN/m
所以吊平台综合自重:1.21+1.8=3.01kN/m
⑤护拦自重
爬模护拦为封闭式,重量按0.76kN/m2,护拦自重:9×0.076=0.68kN/m
⑥爬模架自重
单个后移支架自重=5kN,四个后移支架自重=20kN,单个爬升机位自重=18.0kN,两个爬升机位自重=36.0kN。为方便计算,将爬架自重平均分布在主平台上:(20+36)/2.85=19.64kN/m
⑦模板自重
模板高:H=6.0m;(本工程模板实际高为4.65米)
模板自重:W=0.65kN/m2
则:模板共重9×6×0.65/2=17.55kN
⑧爬模架荷载分布简图
单榀支架受力如下:
钢筋平台受均布荷载q1=(27+3.24)/2=15.12kN/m
桁架平台受均布荷载q2=(6.75+3.24)/2=5kN/m
主平台受均布荷载q3=(27+6.68)/2=16.84kN/m
中平台受均布荷载q4=(13.5+2.94)/2=8.22kN/m
吊平台受均布荷载q5=(6.75+3.01)/2=4.88kN/m
所受风荷载q6=9.43/2=4.8kN/m
所受模板荷载为q7=17.55/6=2.93kN/m
护栏荷载q8=0.68/2=0.34kN/m
⑨埋件支座反力
说明:
分配到一个机位的支座拔力:(注:每个机位有两个
埋件)
F=211kN
分配到一个机位的支座剪力:
T=155kN
8.8级M42受力螺栓有效计算截面直径:D=38mm
每个机位有两个受力螺栓;
单个受力螺栓的抗拉力:
f=600×3.14×(38/2)2=680kN
单个受力螺栓的抗剪力:
t=350×3.14×(38/2)2=397kN
受力螺栓同时承受拉力和剪力,所以:
K[(F/f)2+(T/t)2]1/2
=1.5 [(146.8/680)2+(170/397)2]1/2
=072
K―安全系数
F―单个受力螺栓受到的拉力
T―单个受力螺栓受到的剪力
4 质量保证措施
4.1 设计配合比 由于墩身高,泵送混凝土的垂直距离大,在和易性方面,如果混凝土不够,容易出现堵管现象。通过与水泥的相容性试验选定,高效减水剂及参量。
4.2 泵送混凝土 按照泵送混凝土的相关规定,对混凝土进行泵送操作,对混凝土进行泵送前,为了避免发生堵管,需要利用砼水胶比砂浆对管道进行处理。
4.3 振捣混凝土 对于高性能混凝土来说,在浇筑过程中,利用高频振捣器进行振捣,并且是垂直点振,为了防止漏振、过振等,在振捣过程中不得进行平拉。
4.4 浇筑后的养护 浇筑完混凝土后,为了确保混凝土表面湿润,需要立即进行覆盖养护,避免表面失水过快使得表面出现裂纹。浇洒养护水时,水的温度与混凝土表面温度之差不大于15℃。
5 结束语
通过多次论证,根据实际施工条件及工期要求,采用液压爬模系统对兑房河特大桥进行施工,同时制定了相应的机制和方案。该施工技术操作方便,安全性高,为同类型高墩施工积累了经验。
参考文献:
[1]杨继明.主跨416m劲性骨架外包混凝土拱桥高墩爬模施工技术[J].铁道建筑技术,2013(12).
关键词:电液控制技术;大型养路机械;电业比例控制阀;应用
Abstract::electro-hydraulic proportional control valve because of its simple structure, manufacture and maintenance cost is low and the anti pollution ability and other advantages is widely applied in the large railway maintenance machinery, realize the modernization of railway construction equipment and professional goals. Research of electro-hydraulic proportional control technology, and actively explore its application in large maintenance machinery in the control, to enhance the level of railway maintenance machinery of far-reaching influence. Based on the survey of the electro-hydraulic proportional control technology and its system structure, further analysis of the application of electro-hydraulic proportional control technology in the large maintenance machinery.
Keywords:electro hydraulic control technology; large maintenance machinery electric proportional control valve; application;
中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号
随着铁路运输业的飞速发展,对铁路线路的标准化程度以及机车高速运行安全提出了更高的要求,因此铁路线路的养护问题受到社会各界的高度重视。自先进的制造技术以及大型养路机械的引入,我国在铁路养护工作中实现了机械化作业的目标,并促进了我国铁路大型养路机械的控制水平的逐步提高。因此,加强电液比例控制技术的研究,实现其在铁路大型养路机械中的有效应用,对于实现我国铁路运输业的快速发展具有重要的现实意义。
一、电液比例控制技术及其系统结构
(一)电液比例控制技术简述
电液比例控制技术是以电液比例阀为基础的机电液一体化的新型综合控制技术。就广义上上而言,在应用气压传动与控制以及液压传动与控制的工程系统中,只要系统的转速、流量、位移、压力、力矩以及加速度等输出量,能够随系统的输入信号得到成比例且连续地控制,这类的工程控制系统皆可称作比例控制系统。但在工程的具体实际中,结合控制系统的技术与构成特性,广义上的电液控制又可分为一般性的电液比例控制以及电液伺服控制。电液比例技术在其初步发展阶段中,比例阀主要采用流量以及电压,此时比例控制技术正式被应用于液压系统之中。随着比例阀控制器、耐高压比例电磁铁等运用了内部反馈原理的比例元件,以及此类元件在技术上的成熟,电液比例技术获得了快速发展。随着数学理论以及微电子技术的的发展,比例元件在设计上采用了动压、位移以及流量等电校正与反馈方式,全面提高了比例阀的稳定性与精度,使电液比例技术在工业控制领域的应用更加广泛。之后,电液比例技术进入了逐步完善阶段,在此阶段中,伺服比例阀以及比例元件与计算机技术的有机结合,提升了比例阀的性能,使电液比例技术应用越来越广泛。
(二)电液比例控制系统的基本结构
人们通常将使用比例控制元件的液压控制系统称作为电液比例控制系统。实质上,电液比例控制技术是为满足现代工业在节能、大功率控制以及维护方便等方面的要求而发展起来的电液控制系统。就技术的角度而言,比例控制是一种能够实现控制量与被控制量两者间的线性关系的技术方式,从而保障了在电液控制系统中的,随着输入量的变化,其系统输出量根据相应比例而变化。电液比例控制系统中,其控制元件通常为电液比例阀,它是将阀与控制器以及测量放大器、传感器等复合于一体的机电一体化元件,促使电液控制系统的性能大幅提高,为其创造了更加广阔的应用空间。指令元件(控制信号产生以及输入)、比较元件(比较输入以及反馈信号,从而得出偏差信号)、电控器元件(比例放大器)、比例阀、液压执行器以及检测反馈元件等是电液比例控制系统的基本组成单元,其系统结构如图一所示。
图一电液控制系统结构图
二、电液比例控制技术在大型养路机械中的应用
在大型养路机械中,其网络控制平台大多应用了电液比例技术。大型养路机械在进行电路控制的过程中,通常运用电液比例控制阀对其加以控制。例如,在稳定车以及捣固车中运用电液控制技术,分别进行稳定装置震动控制以及捣固装置的升降控制等。由于大型养路机械的工作环境的特殊性,要求大型养路机械在进行电路控制中所选择的电子元器件的抗干扰能力以及电气性能都比较好。本文主要对运用电业控制技术提高大型养路机械硬件的抗干扰性能进行其应用研究。
在大型养路机械进行电路控制的过程中,运用了大量的电液比例控制阀,这些比例阀基本上都是通过在系统的流量等输出量进行取样,并整理与放大取样的信号,再通过驱动电液比例控制阀进行输出量的调节达到控制的目的,它们的控制原理基本相同,但各比例阀的接地方式存在着差异。电液比例控制阀在大型养路机械的使用以及调试的过程中,往往会因为接地因素影响系统显示,导致系统的作业精度不高,甚至对系统中其余的控制电路的工作产生严重的影响。因此,接地是能够提高机械设备抗干扰性能的一种有效的手段。
在运用了大量电液比例控制阀的大型养路机械中,其捣固车通常运用的接线方式是由柴油发电机提供的DC24V电源或者车载蓄电池为其负载端的功率电源,车体与蓄电池端直接运用负端OD进行短接,并在控制箱端通过车体将箱体汇流排直接接入,之后再进入电路板。也即是在大型养路机械的电气系统中前箱与后箱的连接中,系统的信号地线皆为车体,从而进行连接以及传输。在大型养路机械的电气系统中,其电源的电压等级主要分为5V、±10V、±15V以及24V等几大类。5V、±10V、±15V等电压等级的电源都将OA作为电源的负端,在系统中可先进行直接短接,之后再与接地面(即车体)进行连接。OD是24V电源的负端,在电路连接过程中,也以车体作为接地面进行前后司机室之间的电路连接。
现阶段,运用单个电液比例控制阀的大型养路机械在电路控制中至少存在着三个接地点。一个为蓄电池地OD,在车体与蓄电池端进行连接;一是模拟地OA,在车体与前司机室以及后司机室下方进行连接;另一个是24V地,在车体与其余控制箱四周或者前后司机室下方后进行连接。同时,OA与OD在电路板上又存在着直接短接以及不直接短接两种连接方式。采用直接短接方式,虽不会影响大型养路机械电气系统的正常作业,但会对其作业精度造成影响。采用不直接短接方式,大型养路机械的电气系统在其实际应用中,只要存在其电源负端OD或者OA没有与车体之间进行良好连接的问题,除了会影响整个电器系统的反馈显示以及作业精度之外,同时还可能影响系统中其他电路作业的稳定性。因此,为使反馈精度提高,就需要将电气系统中两个电路中的地环路切断,使系统之间的地环路抗阻加大,从而有效降低环路电流对大型养路机械中电气系统的影响。通过电液比例控制技术的运用,使输入信号在进入电路的过程中通过隔离芯片将其隔离,而且电流反馈信号也在经过隔离芯片的隔离之后进入仪表显示或者计算机控制系统,这样完全断开了这两个电路的金属路径,从而避免了共模噪声电压在电路的输入端出现,确保了大型养路机械中电气控制系统反馈信号的准确性,进而使其作业精度得到有效的保障。
总之,电液比例控制技术拥有广阔的应用前景。在电液比例控制技术的应用中,应注重提高电液比例阀的线性度以及频响等性能指标,从而实现电液比例控制系统整体性能的提高,为其应用创造广阔的空间。同时,电液比例控制技术在大型养路机械的应用中,要综合考虑其现场作业环境状况,如电源不稳以及存在强电磁辐射干扰等因素对电控设备正常运行的影响,因此要注重提高大型养路机械的电气系统电路的抗外界干扰性能,确保其硬件线路的长时间运行,提高其作业精度与控制水平。
参考文献:
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[2]罗璟,孙春耕,李留柱,任海勇.电液比例控制技术在冶金设备行业中的应用研究[J]. 液压与气动,2010,(02):36-38.
【摘要】 目的 观察不同水平控制性降压对鼻内镜手术视野清晰度及脑氧供需平衡的影响。方法 将240例临床择期手术患者随机分成4组,每组均为60例。组1(G1)控制性降压水平为原平均动脉压的64%,组2(G2)为70%,组3(G3)为80%,组4(G4)未施降压,作为对照。监测颈内静脉血氧饱和度、动静脉乳酸浓度及其他血生化指标,同时根据Fromme术野质量评分表由同一术者进行术野质量评分。结果 G1、G2、G3组平均动脉压降至原血压的64%、70%、80%,维持1 h,上述各组代谢指标与对照组间无显著性差异,降至64%术野清晰度各组间及与对照组间有显著性差异。结论 吸入性全麻下用0.01%硝普钠(SNP)+安氟醚(ENF),血压降至原血压的64%,维持1 h,在供氧充分的情况下,对氧供需平衡无明显影响,但术野清晰度最佳,该方法是安全有效的。
【关键词】 控制性降压; 氧供需平衡;鼻内窥镜
【Abstract]】 Objective The clinical experiment was designed for observing the effects of controlled hypotension at different levels on cerebral metabolism and the definition of surgical field.Methods 240 ASA Grade patients were randomly allocated to one of four groups(each group n=60).Hypotension was induced by sodium nitroprusside in group 1[mean arterial pressure(MAP)=64% of former MAP],group 2 (MAP=70% of former MAP),and group 3(MAP=80% of former MAP).Group 4 (control) was on no hypotension.Oxygen saturation in ternal jugular vein (SjO2 ) were monitored,meanwhile the scores of surgical field quality (SSFQ) were assessed according to fromme surgical field qulity list.Results Hypotesion caused a moderate decrease in metabolism index,but had no significant difference,either among three groups or during the procedure;on the contrary,the definition of surgical field has significant difference.Conclusion There is no significant effect on oxygen balance with controlled hypotension at MAP=64% of former MAP,but the definition of surgical field is the best.
【Key words】 controlled hypotension,oxygen balance,nasal endoscope
鼻内镜手术(endoscopic sinus surgery,ESS)现已广泛应用于鼻息肉和慢性鼻窦炎的治疗。由于手术视野狭小,术中出血将妨碍术者操作并可导致严重并发症[1],所以大多需要控制性降压麻醉。控制性降压麻醉是临床常用的减少术中出血、改善手术条件、减少输血量的麻醉技术,不同的降压措施及降压水平对生命器官可产生不同影响。脑组织具有代谢高、缺氧耐受性差等特殊生理及代谢特点,是降压不良反应的好发器官。本研究对不同控制性降压水平下脑组织氧供需平衡状况及术野清晰度进行观察,以期为临床提供控制患者原有血压的百分之多少对提高手术视野清晰度,并且对脑组织代谢指标变化影响不大的最佳状况。
1 资料与方法
1.1 病例选择及分组 选择2004年3月—2007年1月以来在我科住院治疗的临床拟行控制性降压鼻内窥镜手术(ESS)患者240例,男140例,女100例,年龄21~50岁,无明显心、肺、肾疾患及高血压病史。ASA分级,随机分为4组:组1(G1)控制性降压水平为原平均动脉压的64%,组2(G2)为70%,组3(G3)为80%,组4(G4)未施降压,作为对照。各组病例在性别、年龄、体重、血压、手术方式及手术时间等项均无统计学差异。
1. 2 麻醉用药及麻醉实施 ①术前用药:0.5 mg阿托品、50 mg哌替啶肌肉注射。②麻醉诱导:1 mg/kg琥珀胆碱,2.5 mg/kg异丙酚静脉诱导经口快速插管。③麻醉维持:1%~2.5%安氟醚(ENF)、70%N2O、30%O2吸入。术中调节通气指数使呼气末二氧化碳分压(PaCO2)维持在35~45 mm Hg。
1. 3 降压实施 用微量泵输注1 mg/kg的硝普钠(SNP)液,调节输注速度为0.5~8 μg·kg-1·min-1,缓慢降压使MAP降至预期水平。维持60 min后停止输注。
1.4 术中观察指标 术中监测心电图、心率(HR)、脉搏氧饱和度。桡动脉置管监测MAP, 同时监测气道呼气末N2O、O2、CO2 及ENF浓度。
1.5 脑组织代谢及氧供需平衡监测 颈内静脉逆行穿刺置管至球部, 分别于降压前、降压后10 min、40 min及停止降压后10 min采集桡动脉及颈内静脉球部血液作血气分析并测定血乳酸含量、pH、二氧化碳分压(PaCO2 )、氧分压(PaO2 )、HCO-3、标准剩余碱(BE)、血红蛋白(Hb) 及氧饱和度(SO2)。
1. 6 术野清晰度的监测 由同一术者根据Fromme术野质量评分表[2],分为1~5级(1级为术野轻微出血,不需要吸引;2级为术野轻微出血,偶尔吸引,不妨碍术野;3级为术野轻微出血,需经常吸引,停止吸引后几秒钟中出血,妨碍术野;4级为术野中度出血,需经常吸引,停止吸引后则妨碍术野;5级为术野严重出血,需持续吸引,出血妨碍术野),分别在每组降压后10 min、40 min进行术野质量评分。
1.7 统计学处理 所有数据以均数±标准差(x±s)表示。组内用自身配对检验,组间用方差齐性检验和子样均数q检验。采用SPSS 10.0统计学软件包处理,P<0.05认为差异具有显著性意义。
2 结果
2.1 血流动力学参数及相关指标变化 MAP、HR及Hb 在降压前后, 无论组内还是组间差异均无统计学意义(P>0.05)。
2.2 氧供需平衡状况指标 降压前后4 组患者颈内静脉血氧饱和度(SjO2 )、动脉血氧饱和度(SaO2 ) 及乳酸含量无显著性差异(P>0.05),见表1、2。表1 降压前后4组患者颈内静脉血氧饱和度变化表2 降压前后颈内动脉及静脉乳酸含量变化表3 降压后4组患者术野评分的变化4组患者的动脉血氧含量(CaO2) 及颈内静脉血氧含量(CjO2)、脑氧摄取率(ERO2)、动脉颈内静脉血氧含量差(DajO2) 在降压过程中均有一定程度下降,但无统计学意义(P>0.05)。4组患者在降压前后的动静脉pH、BE值呈进行性下降(P<0.05),但相同时间点相比无显著性差异(P>0.05)。
2.3 术野质量评分 如表3所示,术中G1、G2与G3、G4相比患者每一个时间段均有显著性差异(P<0.05)。G1与G2相比每组患者每一个时间段亦有显著性差异(P<0.05)。G3与G4相比各组患者每一个时间段无显著性差异(P>0.05)。
转贴于 3 讨论
鼻内镜手术(ESS)由于手术视野狭小,术中出血多,妨碍术野并影响操作,所以控制性降压用于此类手术[3]。硝普钠作用于动、静脉系统,松弛血管平滑肌,扩张血管,降压作用强,效果可靠,半衰期短,可控性强,且无后遗效应,所以是控制性降压的首选药物[4]。 在ESS术中控制性降压的主要目的是提高术中术野清晰度,为术者提供良好术野,所以本研究用术野质量评分而不是用术中出血量来表示降压效果。术野质量评分根据术中出血及视野的可见度综合后进行量化评分。用1~5级评估手术条件,2~3级被认为理想的手术条件。由于硝普钠直接扩张黏膜血管平滑肌,在硝普钠存在时,儿茶酚胺对黏膜处的血管作用减弱。血管扩张和心输出量的增加,使流经黏膜的血量增加即所谓的“低血压高灌流”,术野出血增多。轻微控制性降压时不能提高术野质量。Fromme等[2]也发现,在颌面外科手术时轻微控制性降压不能提高提高术野质量。本研究发现控制性降压至原血压70%以下,术野质量提高,原血压64%左右,术野质量最理想。
研究表明全身麻醉比局部麻醉出血多,但在全身麻醉时进行控制性降压,将平均动脉压降到50~65 mm Hg,这样能降低血管内的张力,减少出血,手术野清晰,提高手术的精确度,减少神经及血管的损伤,有利于手术操作,减轻水肿程度,伤口愈合快。根据心、脑、肾等重要器官对缺血、缺氧的耐受情况,目前公认的控制性血压“安全”低限平均动脉压是50~55 mm Hg,但根据个体的差异,理想的低血压水平取决于年龄、身体状况、患者和手术的需要[5]。本研究中控制性降压至原血压80%,至原血压70%,至原血压64%水平,结果显示4组患者降压期间(10 min、40 min) 的颈内静脉血氧饱和度无明显变化(P>0.05) , 维持在正常范围(54%~ 75% ) 之内, 甚至略有升高。动脉及颈内静脉乳酸浓度也无明显变化, 维持在正常生理范围。说明降压期间脑氧代谢平衡维持良好, 无灌注不足或无氧代谢出现。降压期间与降压前后4组间的CaO2、CjO2、DajO2及ERO2 均无统计学差异(P>0.05) , 从另一侧面反映了降压组患者降压期间脑组织氧合良好, 氧供需平衡。
另外在本研究中, pH 和BE在试验期间呈进行性下降趋势(P<0.05) , 与类似研究结果不同[6]。其原因可能是:①降压及麻醉时间不同, 由于需要建立相关监测,本研究试验对象插管后至降压所需时间较长, 且降压持续1 h;②测定方法不同;③SNP 代谢产物CN基团抑制组织氧化还原反应所致。但4组患者中, 降压组和对照组在各时间点相比, pH和BE 的差异均无显著性意义, 且血清乳酸值4 组患者各时间点均在正常范围。
总之, 从本研究结果看, 吸入性全麻下用0.01%SNP + ENF, 血压降至原血压64%水平, 维持1 h, 在供氧充分的情况下, 对脑组织氧供需平衡无明显影响, 但术野清晰度最理想。
【参考文献】
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