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关键词:综合实验;科研素质;生物仿生
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)05-0263-02
在本科生结束所有专业实验后,毕业论文设计实验开始之前,很多高校开设了大学综合实验,该课程将引领本科生正式进入科学研究的道路。综合实验涵盖了大学阶段所学的重要实验方法和技术,是学生的科研素质培养的重要环节[1]。我们结合高分子材料专业学生的基础知识与厦门大学软物质与生物仿生研究院的特色研究方向,设计了粒径可控单分散高分子微球的制备及其自组装光子晶体结构色。这不仅综合运用了高分子化学实验技术,而且以合成绚丽多彩的蛋白石结构产品为目标,有效激发了学生的科研兴趣,潜移默化地提高了学生的科研素质。
一、教学步骤
本实验模拟科研项目研究过程,设计了如下环节。
1.实验准备和讲解。阅读相关中英文文献和实验大纲,自行设计基本的实验步骤,小组讨论后与指导教师共同确定实验计划。
2.制备过程。本实验采用无皂乳液聚合制备不同粒径聚苯乙烯-丙烯酸P(St-co-AA)微球,利用重力自组装和垂直沉淀组装法制备不同颜色光子晶体,比较不同组装方法对光子晶体质量的影响。
3.表征。高分子微球组分:红外光谱(FTIR)可以对高分子微球的分子结构与组分进行表征。形貌:采用扫描电子电镜(SEM)观察样品在微观尺度上的形貌,观察光子晶体的组装情况。粒径:动态光散射(DLS)可以测得微球的大小和粒径分布,SEM以观察并统计计算微球的粒径大小及分布。光子晶体光学性质:紫外可见分光光度计可以表征光子晶体的反射性质。
4.实验总结。通过小组讨论,以公开答辩和撰写综合实验论文的方式,分析和讲述实验结果。
二、实验目的
光子晶体结构色在生物中广泛存在,如蝴蝶的翅膀,孔雀的羽毛等[2-4]。本实验将利用高分子微球自组装方法制备光子晶体结构色,模仿生物光子晶体结构色。具体实验目的如下:
1.掌握无皂乳液聚合的方法制备单分散粒径大小可控的高分子微球原理,通过改变共聚单体的量,制备不同粒径的微球。
2.通过对高分子微球进行自组装,了解微球自组装原理,掌握高分子微球自组装方法。
3.掌握自组装高分子微球光子晶体的结构及性能表征方法。
三、实验步骤
1.聚苯乙烯-丙烯酸P(St-co-AA)微球的制备。本实验采用无皂乳液聚合制备不同粒径聚苯乙烯-丙烯酸P(St-co-AA)微球,聚合以过硫酸铵为引发剂,去离子水为分散介质,氮气为保护气体,机械搅拌为300转/分钟(rpm),通过改变丙烯酸的添加量控制微球粒径大小。
由于苯乙烯容易自聚,在运输过程中需要加入阻聚剂,购买来的苯乙烯需精制。苯乙烯的沸点为145.2℃,为了防止在高温下苯乙烯自聚,需采用减压蒸馏,减压可降低苯乙烯的沸点。具体实验步骤如下:安装减压蒸馏系统,检查系统漏气情况,方法是:关闭安全瓶上阀门,开始减压,压力稳定后,夹住连接减压泵的橡皮管,观察压力计所示系统压力是否减小,没有减少表示系统密闭性好。加入不要超过蒸馏瓶的一半苯乙烯,开动油泵,调节毛细管导入的空气量,以能冒出一连串小气泡为宜。当压力稳定后,开始加热。液体沸腾后,应注意控制温度,并观察沸点变化情况。待沸点稳定时,转动多尾接液管接受馏分,蒸馏速度以0.5~1滴/秒为宜。蒸馏完毕,除去热源,慢慢旋开夹在毛细管上的橡皮管的螺旋夹,待蒸馏瓶稍冷后再慢慢开启安全瓶上的活塞,平衡内外压力,然后才关闭抽气泵。
聚苯乙烯-丙烯酸P(St-co-AA)微球的聚合首先在500mL的四颈瓶中依次加入184mL去离子水、20g苯乙烯、不同量的丙烯酸(2.0g,2.2g,2.4g,2.6g,2.8g),通入氮气除去反应体系中的氧气,机械充分0.5小时混合后,开始升温。升温至70℃,将0.1g引发剂过硫酸铵溶解于4mL去离子水中,分别用2mL去离子水润洗烧杯二次,用10mL注射器将8mL过硫酸铵溶液快速注入四颈瓶中。反应7h后,冷却至室温。在得到的乳液中加入少量的氯化钠固体,震荡摇匀后,在13000r/min的转速下离心15min,倒掉上层清液,加入与上层清液体积相同的去离子水,超声震荡至沉淀完全溶解,再次离心,重复上述操作2次,得聚P(St-co-AA)微球。该实验根据丙烯酸的添加量不同,共分5组,得五组不同粒径高分子微球。
从乳液聚合角度解释丙烯酸添加量对微球粒径影响的原理。写出实验过程中遇到的问题,提出解决办法,并总结经验。
2.不同粒径聚苯乙烯-丙烯酸微球自组装。采用重量法测定固含量。取出1.5mL左右的洗涤后的乳液放入到130℃烘箱中10h,得干胶。按下式计算固含量:
C%=■×100
W0为称量瓶;W■为乳液+称量瓶;W2为干胶+称量瓶。需平行测定3个样品,将测得固含量取平均值。
玻璃片处理:将26×26cm和76×26mm玻璃片放入去离子水中超声20min,用乙醇溶液冲洗干燥后,放入浓硫酸和过氧化氢(体积比为70:30)的混合溶液中浸泡一夜。玻璃片放入去离子水超声30min,用去离子水冲洗,放入烘箱内烘干备用。
重力自组装:取含有20mg微球乳液5组分别滴加在亲水表面26×26cm(处理后的玻璃片)和疏水表面(聚苯乙烯)的载体上组装,观察并表征微球组装成光子晶体的情况。
垂直沉积法:将200mL的烧杯中加入150mL微球乳液,将76×26mm的玻璃片悬置于乳液中,用提拉仪匀速提拉。观察并表征微球组装成光子晶体。
比较分析重力自组装和垂直沉积法制备光子晶体的各自优缺点,并从组装原理上加以解释。
3.结构及性能表征。动态光散射(DLS),将所制得的聚苯乙烯-丙烯酸乳液加去离子水稀释至澄清,超声振荡均匀,在粒径分析仪(如:MalvernNano-zs)上进行测试。傅立叶变换红外光谱(FT-IR),采用红外衰减全反射法(ATR)附件测试。紫外可见分光光度计,采用积分球反射附件测试,分析光子晶体光子带隙的波长范围,扫描波长范围为900nm~300nm。扫描电子显微镜测试(SEM),将所制备的光子晶体用导电胶黏在样品台上,在SCD005(spulter coater)喷金机喷金处理,喷金电流为61 mA,喷金时间为40s,真空度为10-1mbar。采用德国LEO-1530场发射高分辨扫描电镜对样品形貌进行观察,电镜真空度为2.04×10-7mbar,加速电压为20kV。
四、教学总结
本综合实验课程的教学难点是培养学生的科研综合能力,重点是让学生掌握科研实验的流程,培养学生组织管理科研实验的能力。学生通过粒径可控单分散高分子微球的制备及其自组装光子晶体结构色,初步掌握了文献调研、实验计划与安排、无皂乳液聚合和高分子微球自组装、分析实验结果、撰写科研实验报告以及口头汇报实验结果的能力。同时,学生锻炼了在实验过程中相互协调及配合的能力,总体达到了教学的目标。但是学生在实验过程对基本操作不熟练,缺少严谨的科学态度,极少部分学生不积极努力解决实验过程中遇到的问题,实验态度不端正。
问题、建议及今后须注意的问题。进入第四学年的专业课学习,部分学生迫于就业、考研、考公务员等等的压力,精力有所分散,但是学生中还是有相当一部分学生乐于学习,表现在实验教学过程中听讲认真,文献调研及实验操作认真。应该将这种态度带到以后的本科毕业论文中。
参考文献:
[1]舒红英,吴光辉,周韦.正交实验法引入应用化学综合实验[J].南昌航空工业学院学报(自然科学版),2006,20(1):46-48.
[2]X.Y.Liu.Bioinspiration from nano to micro scales[M].New York:Springer,2012.
【关键词】夏热冬暖;外墙外保温;节能;措施
近年来,我国外墙保温技术迅速发展,节能材料的发展必须与外墙保温技术相结合,才能真正发挥其作用。由于节能材料的不断革新,外墙保温技术的优越性也日益受到人们重视。目前,采用传统的单一墙体材料很难满足节能的要求。大幅度地提高外墙保温性能的有效途径是采用结构材料与高效保温材料结合而成的复合墙体。
在夏热冬暖地区,内外墙的温差是相当大的,例如在经过较长时间的曝晒后突然降下阵雨,外墙表面无疑会受到比较大的损害。采取外保温形式,可以有效地控制主体结构受温度应力产生的变形,避免墙面出现裂缝。下面主要谈谈夏热冬暖地区外墙外保温形式。
1 外墙外保温措施
随着建筑节能技术的不断完善和发展,利用新技术对建筑围护结构进行高水平的保温隔热,是建筑节能的主要措施,外墙外保温技术逐渐成为建筑保温节能形式的主流。外墙外保温系统所具备的保温隔热功能是建筑节能的关键技术,这种技术可以有效解决我国冬夏两季室内外温差而造成的能源损失问题,它代表了我国节能保温技术的发展方向。从科学的合理性而言,外墙外保温形式是一种先进的、有应用前景的保温节能技术。将绝热材料做在外墙外侧,其建筑热稳定性好,可避免冷桥,有利于提高墙体的防水和气密性,还不影响建筑使用面积,对主体结构有保护作用,对于反复供热的房间,冬天不易结露。适用于新建工业与民用建筑,也适用于旧楼的节能改造。但其缺点就是外墙外饰面的做法会受到影响。
2 常用外墙外保温材料
在现阶段,常用的外墙外保温材料主要有:粘贴式EPS板外墙保温、粘贴式挤塑板外墙保温、聚氨酯现场发泡外墙保温、保温砂浆、外挂钢丝网EPS板外墙保温、轻钢骨架预制外保温墙板、炉渣水泥聚苯复合板、聚氨酯硬质泡沫塑料喷涂外保温。
3 安装方式
目前,外墙外保温系统根据保温材料的不同、安装方式不同,主要有以下5种固定方式将保温材料安装在基层墙体上:
3.1 粘结固定方式,即用聚合物胶浆将保温材料粘结在墙体上。
3.2 干挂固定方式,即机械固定保温材料、饰面材料。幕墙系统是这种固定方式应用较成熟的系统。但此类系统尚未在国内经历长期工程实践的检验,因此其安全性待进一步观察,且此法造价较高,施工条件要求也较高,不利于广泛使用。
3.3 粘钉结合的固定方式,即用聚合物胶浆粘结加机械锚固件把保温材料固定于墙体。
3.4 整体现浇方式,即将聚苯板预先放入外模板内侧,并插预埋件待与混凝土锚接。此系统明显优势在于可省去安装保温板的工序,但对施工精度要求较高。
3.5 涂抹方式,即将搅拌好的糊状浆料类保温材料像涂抹砂浆一样抹到墙体上,但必须严格控制每次涂抹的厚度以保证施工质量。
在以上的几种方式中,其中第三种是比较安全的,第四种是现在常用的方式。在几种常用的保温材料中,粘贴式EPS板是比较经济的,保温砂浆由于其节能的局限性用得越来越少。对于外挂钢丝网EPS板外保温,首先要达到同样的保温节能效果,就要比粘贴式EPS板的厚度增加近一倍。
4 外墙常用外保温做法
4.1 墙体外粘苯板
在现有的外墙保温材料里,墙体外粘苯板保温效果较好,其保温效果与其他几种保温技术相比经济技术指标均较高,施工也较容易,但也存在一些问题:因其强度不高,因此对外力撞击抵抗较差,特别是较低处的外墙,容易被损坏。不耐高温,特别是不可有明火接触到苯板,如出现火灾这种保温层会很快熔化燃烧,并释放有害气体。
外粘苯板的施工目前均为高分子粘接材料,高分子材料的老化现阶段还没有较好的解决办法,一旦达到使用寿命,需要重新更换,达不到一劳永逸的效果。外粘苯板外装饰面可选择的材料较少,如磁砖及大理石等较重的粘贴材料不可以选用,在国标及地方标准中都要求外粘苯板的外装修材料是涂料装饰。
4.2 钢丝网架聚苯乙烯板外保温
这种保温方式可以满足外墙镶贴釉面砖的需求,防火也好,但存在的缺点是:钢丝网架聚苯乙烯板抹水泥砂浆保温由于仅依靠墙体内的外伸钢筋挑着保温板外的水泥砂浆抹灰保护层的重量,易发生钢筋变形使抹灰层下坠,造成水泥砂浆抹灰层开裂,而且仅对50mm钢丝网苯板的抗震实验就发现,传出钢丝网切割聚苯板的声音,尤其当保温层较厚时这个问题更突出。水泥砂浆外保护层的开裂将使雨水进入保温层,加速了苯板的光老化和氧老化,使保温层破坏。
因苯板内有斜插钢丝(每平方米200根斜插钢丝),以及在苯板与墙体之间有间距600mm的外伸钢筋6固定苯板,大大降低保温效果;单面腹丝非穿透型钢丝网架苯板比外粘苯板增加传热系数50%~60%左右;双面腹丝穿透型钢丝网架苯板增加传热系数70%,保温效果下降很多。该种保温体系造价高,并且要达到和外贴苯板的保温效果时,厚度会增加很多。
4.3 轻钢骨架预制外保温墙板
就是在轻钢骨架中间放置保温板,内外加钢网和耐碱网格布,并通过苯板粘结胶抹灰后形成的预制保温外墙大板,适用于框架结构的填充墙体,从安全性上优于外粘苯板。因为没有基层墙体,所以外墙薄,外墙蓄热能力差,抵抗温度波动的能力差,不满足夏热地区建筑热惰性指标不小于2.5的要求。采暖地区虽然没有关于外墙热惰性指标的规定,但是外墙仍然有一定的蓄热能力为宜。
4.4 砂浆保温
保温砂浆作为砂浆的一类,采用通常涂抹做法,为保证砂浆的热工性能,防止开裂,下面着重介绍在施工过程中,阻止砂浆开裂的方法。
4.4.1 减少早期开裂,调整膨胀组份。
在保温砂浆施工工程,为达到砂浆早期零收缩的目的,在原材料中引入膨胀剂,产生晶体膨胀,补偿各类收缩变形,抵消或部分抵消相应的拉应力,从而提高整体的抗裂性。同时在保温层加入引气剂,增加砂浆的密实度,从而减少自由收缩,减少早期开裂的原动力。
4.4.2 使用耐碱网格布和耐碱纤维等抗裂功能材料。
在保温层施工完成并可以继续下一步施工时,在保温层进行聚合物水泥抗裂砂浆施工,施工完成的同时,应立即压覆耐碱网格布,该网格布能抵抗一定的应力应变,网格布之间搭结牢固。
4.4.3 增加砂浆的柔韧性。
传统砂浆泌水量大、保水性差,容易分层离析,涂抹在保温隔热墙体表面上时,由于保温隔热墙的吸水率高、外界蒸发失水,砂浆将发生严重的失水现象,影响沙浆的正常硬化,减弱砂浆与保温层的沾接力,降低强度及抗裂性,导致墙面空鼓开裂、脱落等现象。
在水泥砂浆中引入聚合物能有效改善其性能,使砂浆抗裂能力大大增加。
参考文献:
[1]张健.外墙保温技术及建筑节能材料的应用[J].中国新技术新产品,2010,(03):157
关键词:建筑工程 ; 防水材料; 应用;
引言:新型的防水材料是近十多年发展起来的, 我 国的新型建筑材料虽然起步较晚, 但发展较快, 并注意到多品种、多档次、系列化产品的发展。防水新材料、新技术的出现已成为我国建筑防水事业的转折点, 并在建筑防水工程中起到非常重要的作用。
1 .建筑防水材料的选择
新型的防水材料不断被研制出来进入市场销售,对于建筑防水材料的选择并不是防水材料越好,其作用就越好, 在对防水材料的选择上,应该根据设计和实际情况,选择合适的防水材料。在选择时,应该根据这方面的原则选择材料。防水材料性能好,质量有保证,材料稳定性要好,而且要求便于贮存运输,施工方便灵活,使用寿命较长的,材料价格适中。总之,在每种材料的选择上,应根据每种材料都有不同的特性以及工程的部位、条件、所处的环境、建筑的等级等方面选用不同的材料;才能让各类材料的特性发挥好,才能获得最佳的防水效果。
2. 建筑防水技术的重要性及常见在问题
2.1 建筑防水技术的重要性
1)在建筑工程施工中,防水技术与建筑的质量有着最为密切的关系,由于在工程施工中,其所涉及内容多,程序繁杂,一旦缺乏高度重视,就会出现质量问题,进而就会造成渗漏现象的发生,最终导致建筑质量极剧下降。根据目前的一项调查表明,在建筑工程,造成工程渗透的原因是多方面的,现在以数据的统计结果来说明一下,由于管理造成的占到15%,设计占18%,材料占22%,而施工占到45%,显然,施工是最为主要的一个方面,因此,建筑施工是控制防水的一个关键环节。
2)防水技术作为建筑施工技术的重要组成部分,可以有效地避免建筑不受浸蚀,是保证建筑结构和使用功能的重要技术。在建筑施工中,通过防水技术的应用,加强对建筑空间结构的保护,做好分项施工,结合防水材料的合理应用,避免渗漏和浸蚀现象的发生,大大延长建筑的使用寿命。
3)建筑防水技术还与人们生命安全有着最为直接的关系,同时,也关系到我国的经济发展。随着我国社会的发展和经济体制的改革,人们越来越重视建筑防水技术的重要性。在建筑工程施工中,一旦建筑物发生渗漏,一方面,会影响到人们正常的生活、生产与工作,降价建筑物的使用年限,另一方面,会危害人们的身体健康,威胁到人们的生命安全,第三个方面,为我国的经济发展,带来巨大的经济损失。由此可见,防水技术在建筑工程施工中的应用的重要性
2.2建筑防水常见问题
屋面防水卷材特别注意的是细部节点处理。如阴、阳转角的空鼓现象,落水口、管根部因其几何形状各异,做增强层时最好由技术过硬,操作较好者处理施工。要特别注意上人屋面在铺贴层时,对防水层的防护,因损坏的防水层,很可能会造成隐患,修补工作困难极大。
3.新型水固化聚氨酯防水涂料
3.1固化聚氨酯防水涂料的理化性质
水固化聚氨酯防水涂料是以聚醚多元醇和多异氰酸酯等为原料,以水为固化剂反应固化成膜,其原理是水与异氰酸酯反应,首先生成不稳定的氨基甲酸,然后由氨基甲酸分解成二氧化碳及胺。在过量的异氰酸酯存在下,所生成的胺将与异氰酸酯继续反应生成取代脲(聚脲)。由于是单组分包装出厂,所以人们又称为单组分水固化聚氨酯防水涂料(加水做固化剂,实质上也是双组份)。
3.2固化聚氨酯防水涂料的特性
它属聚氨酯弹性体材料,弹性好,它的拉伸强度和断裂延伸率超过聚氨酯防水涂料的国家标准指标。单组份包装出厂,固化剂的水易得,无毒无害,节省了另一个组份的仓储和运输。涂料固含量大,比重小,从多次测试固含量指标均达到96%,而涂膜容重只有1.04,所以每厚2涂层只用2.1kg。涂膜耐高低温性能好,可达-40℃~95℃,我国南北地区均适宜使用。环保产品,参照HBC12-2002环境产品认证标准检测,该涂料不含三苯、氯化烃、甲醛和重金属,游离TDI的含量小于0.5%,经国家疾病预防控制中心的职业卫生与中毒控制所检验属无毒产品。生产和施工后又无废弃物,与同类产品比较,各项性能均优越。根据对上述品质的认识。
3.3在防水工程的应用
水固化聚氨酯在防水工程中的应用有以下特点:可在潮湿基面(无明水)上施工,经多次试验,在刚凝固的砂浆找平层上,地下室刚拆模的砼面,基面上刚被雨淋泡过,只要没有明水,就可以直接在上面进行施工,而且粘结良好,不起泡起鼓。因为涂料系反应固化,最后一道涂料涂刮后立即可以铺贴卷材,这是一举二得,既省去了卷材的粘结剂降低成本,又与卷材粘结良好,不会发生卷材下窜水现象。在通风条件差,湿度大的场所,如厕浴间,地坑或潮湿天气,挥发固化型的涂料固化困难,不能厚涂溶剂污染环境。水固化聚氨酯由于是反应固化,没有挥发成份,又无溶剂污染是在通风条件差的环境中使用的理想涂料。虽然是用水做固化剂,但工程实践证明零度还可施工(加适量催化剂)。用量少与其它涂料对比,价格适中,性价比高。
4.新型建筑防水具体施工技术
4.1卷材施工技术采用胶粘剂或玛蹄脂实现卷材与基层,卷材与卷材的粘结。不需要加热施工的方法。合成高分子卷材和玛碲脂粘贴的沥青卷材施工属此工艺。多组分胶粘剂必须每次称量,误差不应该超过1%。凝胶的胶粘剂不应该混入使用。卷材搭接缝涂胶应均匀不得在同一处反复涂刷,并准备掌握粘合时间粘合应充分排气,压实,经检验合格后再用密封材料封边。应弹线,试铺,使卷材贴平直,位置准确。合成高分子材料铺贴时,不得拉伸过紧,高聚物改性沥青卷材不应松弛。卷材接缝口末端收节点部位应用密封材料封严。卷材热熔粘贴施工共工艺是采用加热器熔化热熔型防水卷材底层的热熔胶,实现卷材与基层,卷材粘结的施工方法,高聚物改性沥青热熔卷材施工属此工艺。
4.2热熔粘贴工艺流程
基层处理---- 基层干燥度测定-----喷涂基层处理剂-----节点附加增强,空铺层----定位,弹线,试铺---加热卷材热熔胶----滚压,排气,压实-----刮挤出胶----接缝口末端收头,节点密封------检查整理------保护层施工
4.3 注意事项
应适当掌握加热器的火焰温度不得过火或欠火,火焰与卷材面的距离烘烤时间,烘烤面均匀程度,并避免烧穿或焦化卷材。应弹线,试铺,使卷材铺贴位置准确。铺贴卷材时不得松弛,须适当拉紧。卷材自粘贴施工技术是采用带有自粘胶的防水卷材,不需要加热,不需要涂胶粘材料而实现基层与材料卷材与卷材粘结的施工方法,合成高分子高聚物改性沥青自粘型防水卷材施工属于此工艺。
5.结语
本文以水固化聚氨酯防水涂料为例,介绍了其在建筑防水施工中的应用,分析和阐述了在屋面防水施工中应注意的问题及相应的解决措施和办法,随着科技的不断进步,各种新型的防水材料不断被研制出来,大大的提高了建筑防水效果,我们还应在施工的技术手段上入手,不断创新技术手段,完善理论体系,使防水材料和防水技术双管齐下,从而使整个防水工程的施工质量大幅提高。从而真正做到以人为本,让人们有一个舒适的生活环境。
参考文献:
摘 要:导、地线是输电线路中导、地线是输电线路中最重要的元件,依靠导线输送电力至用户,依靠它形成电力网络,平衡各地电力供应。依靠地线防雷保护,通讯。导线材料可用铜、钢、铝。本文根据架空送电路中对导线和地线技术要求进行详细分析和探讨。
关键词:架空送电线路;导线;地线;要求
一、导地线断股、损伤
导线外部包裹材料不完整,但并不影响内部钢芯,内部钢芯作为导线中承力部分并不会因为导线外部损坏而受到影响,因此可以对导线进行补修。还存在一种情况就是起到承力作用的钢芯没有受到损坏,但是导线中的铝金线等较细的线会遭到严重的损坏,因此导线的强度会大幅度降低,虽然对导线进行修补,但是不能使导线恢复到最初的强度和承载力,只有将导线断开然后进行重新连接。只要承力部分的钢芯受到损坏就要将导线断开重连。下面列举几种导线、地线断股损伤减少截面时的处理方法:
1、当钢芯铝绞线和钢芯铝合金绞线断股损伤截面占铝股或者合金股总面积百分之七以下时,可利用缠绕或护线预绞丝的办法;当断股损伤截面在铝股或合金股总面积的百分之七到百分之二十五之间时,可以利用补修管或者补修预绞丝的办法;当钢芯断股,断股损伤截面达到铝股或者合金股总面积百分十二十五以上,则需要切断重接。
2、当钢绞线和铝合金绞线断股损伤截面在总面积的百分之七以下时,可利用缠绕或护线预绞丝的办法;当断骨损伤截面在总面积中占据百分之七到百分之十七时,可以利用补修管或者补修预绞丝的办法;当断股损伤截面占总面积的百分之十七以上时,要采取切断重接的办法。
3、当镀锌钢绞线中十九股只断了一股时,可利用缠绕或护线预绞丝的办法;当七股段一股或者十九股断两股时,可以利用补修管或者补修预绞丝的办法;当七股断两股或者十九股断三股则需要切断重连。
二、导地线腐蚀
导地线表面腐蚀、镀锌层脱落或呈现疲劳状态,应取样进行强度试验。若试验值小于原破坏值的80%,应换线。一般地区铝合金线或钢芯铝绞线腐蚀老化不明显,但在污染严重的化工工业区,空气污染严重,线路运行一段时间后,导地线会受到乐氐母蚀。有的导地线在安装存放地点就已受到了一些腐蚀,运行后老化腐蚀会加快。
空气中的氧及酸碱盐等有害气体对导地线均有腐蚀作用,在温度、湿度、导地线的张力及恶劣气候的联合作用下,腐蚀过程会加快。如钢芯铝绞线遭到腐蚀后,导线表面会产生缺陷,造成应力集中,加速导线抗疲劳能力的下降。在腐蚀和应力的同时作用下,导线的疲劳状态会更加加剧,其主要表现为:导线线股表面的麻点增加、裂纹扩展,从而进一步降低了导线耐疲劳的抵抗力。据有关地区的运行经验表明,有氯气污染源附近的线路,普通钢芯铝纹线的寿命不过几年,镀锌纲绞线的寿命只有几年。
三、导线防腐的主要措施
1、要想提高导线的防腐功能就必须在铝线上进行改进,可以通过加强铝线的纯度来达到防腐的功能。纯度高的铝线具有良好的耐腐蚀性,并且电流阻力小能够保证电流的顺畅,铝线纯度的提高能够降低导线的腐蚀率,提高导线的使用效率,同时在经济利益方面也有所提升。
2、将导线的总体结构进行改进。对于容易被腐蚀的区域要采用多层导线的结构,并且要注意线与线之间的距离。在进行绞制时,张力不能时大时小,要力量均匀,保证线与线之间接触力度均匀,这样外部导线能够起到保护内层导线的作用。
3、注意钢芯的质量问题,只有保证钢芯的质量,才能提高导线的稳定度。
4、改进镀层。在锌锭中加入一定量的锡,锡在锌层外边形成稳定的薄膜。在沿海地区的使用证明,加入锡的镀锌层可以延长近40年左右寿命。
5、采用铝合金线。铝合金线不用钢芯,避免了接触腐蚀。
6、采用涂油导线。油膜可以保护线股不受大气中有害气体的侵蚀。
四、导线和地线的最小外径
在海拔不超过1000m的地区,导线的最小外径:110kv为9.6mm;220kv为21.6mm,330kv为2×21.6mm,500kv为4×21.6mm。
地线选用镀锌钢绞线时与导线配合:导线IGJ―185/30及以下时,地线最小标称截面为35mm2;导线LGJ185/45到LGJ―400/50时,地线最小标称截面为50mm2;导线LGJ―400/65及以上时,地线最小标称截面为70mm2;500kv线路的地线采用镀锌钢绞线时,地线最小标称截面为70mm2。
五、杆塔上地线对边导线的保护角
对于单回路:500―750kv送电线路不宜大于10°,330kv及以下送电线路不宜大于15°左右。对于同塔双回或多回路:110kv不宜大于l0°,220kv及以上线路均不宜大于0°。单地线线路不宜大于25°。对重浮冰线路的保护角可适当加大。
六、导线、地线的距离
杆上两根地线间的距离,不应超过地线与导线间垂直距离的5倍。在一般档距(L)的档距中央,若导线与地线间的距离为S,则在15℃、无风时,应满足式(1)的要求:
S≥0.012L+1(1)
七、对导地线基本性能的要求
导地线最基本的性能是有效地传播电磁波(场)。根据电磁场理论:导地线是一种导插传输线,电磁波在其中按规定的导向传播.并在沿线传播的过程中实现电磁场能量的转换。一般将其基本性能归纳为六项。
1、电气性能。指导电性能、电绝缘性能和传输性能。电绝缘性能一般针对电缆产品而言,义主要项目足绝缘电阻、介电常数、介质损耗、耐电压特性等。传输性能本要指高频传输特性和抗干扰特性等。
2、机械性能。指抗拉强度、伸长率、弯曲性、弹性、柔软性、耐振动性、耐磨性以及耐冲击性等。
3、热性能。指产品的耐热等级、工作温度、电力电缆的发热和散热特性、载流量、短路和过载能力、合成材料的热变形和耐热冲击力、材料的热膨胀性及浸渍或涂层材料的滴落性能等。
4、耐腐蚀性。指耐电化腐蚀、耐生物和细菌侵蚀、耐化学药品(油、酸、碱、化学溶剂等)侵蚀、耐盐雾性能等。
5、耐候性能。指在机械(应)力、电应力、热应力以及其他各种外加因素的作用或外界气候的条件下,产品及其组成材料保持其原有性能(耐日光、耐寒、防霉和变潮)的能力。
6、其他性能。指部分材料的物理性能(如金属材料的硬度、蠕变、高分子材料的相容性)以及产品的有些特殊使用性(如阻燃、耐原子辐射、防虫咬、延时传输以及能量阻尼等)。
总结:根据本文能够了解到导地线断股、损伤时具体的解决办法,和对于导线腐蚀情况的解决措施。并且总结出在导地线性能方面的一些基本要求。
关键词:油缸;密封系统;使用现状;改进措施
1.引言
在工程领域当中,液压传动技术发挥着重要的作用,其以液体为工作介质进行能量的转换、传递和控制,最终完成对液体压力能的转换。实践表明:液压传动工作平稳、重量轻、惯性小、反应快,因此易于实现快速启动、制动和换向,广泛应用于矿山冶金技术领域。
以液体作为传递介质的液压系统,必须保证油缸的密封性,如果出现漏油现象,不仅会影响系统的工作性能,而且会浪费资源,对安全生产造成威胁。在液压系统当中,产生漏油的元件有液压缸、液压管路和液压泵,分别占总泄漏量的28%,44.5%和7.5%。其中,液压管路和液压泵的泄漏量可以通过合理的密封结构设计、生产制造和装配等进行缓解,这方面的技术已日趋成熟。但在一个液压系统当中,液压缸的种类往往很多且数量庞大,因此有时难以得知系统泄漏的真正原因,严重影响了系统的生产效率。
2. 矿用密封系统使用现状
油缸密封系统归根结底是对活塞和活塞杆进行密封,密封结构的设计、密封元件的选型直接影响液压系统的工作稳定。针对现有的油缸密封系统,如图1所示,介绍了煤矿机械的典型油缸密封系统。图中,1 为活塞用导向环,在活塞作往返运动时,可以避免活塞与缸筒内壁刚性碰撞,也可补偿活塞与缸筒内壁的间隙,具有支承导向作用;2 为鼓形密封圈,用于油缸往复运动的密封;3 为活塞用导向环,作用同活塞用导向环1;4 为活塞杆用导向环,在活塞杆往返运动时,可以避免塞杆与导向套壁刚性碰撞,也可补偿活塞杆与导向内壁的间隙,具有支承导向作用;5 为“O”型密封圈;6 为挡圈;7 为防尘圈,用于除去往复运动活塞杆露在缸外部表面上所附着的尘土、灰砂、雨水及冰霜等污物,防止外部灰尘、雨水进入密封机构内部。
这种密封系统结构紧凑,可靠性好,耐高压,抗冲击,无内泄。但由于使用的介质为乳化液,因此使得其摩擦阻力很大。主要适用于恶劣工作环境,压力变化大,可靠性要求高的工况条件下,即在煤矿作业条件下使用非常合适。对这种密封系统进行介绍与分析,表明油缸密封系统的密封性能受其结构形式和密封元件的影响。换言之,针对不同的工作要求,设计出合理的密封结构,并选择恰当的密封元件,对于提供油缸密封系统的工作性能具有非常重要的意义。
3.油缸密封系统泄漏原因
油缸密封系统产生泄漏的原因多而复杂,在上述分析基础上,不考虑密封系统本身的结构形式,本文主要从密封元件和元件制造装配误差两个方面进行归纳分析。
3.1.密封元件泄漏
密封件是液压油缸中用于防止泄漏的元件之一,其种类繁多,功用各异,主要有“YX”型密封圈、组合密封圈、“U”型密封圈、“V”型密封圈、“O”形圈、格来圈、斯特封等。密封元件泄漏的原因主要有以下几方面:
①质量有问题。密封元件的材料、工艺和精度等某方面达不到要求,存在一定的缺陷。②选用不合理。没有结合具体的工程应用进行密封元件的选择,导致元件不能满足工作压力、速度和温度等方面的实际工况。③设计不合理。没有认真计算和选择安装间隙与压缩量参数,导致安装沟槽的形状和尺寸设计不合理,或者与密封元件配合部分的加工精度和粗糙度设计不合理。④装配不合理。没有按照规范进行安装,导致结构受到撞击而损坏或带入外界杂质。⑤贮存不合理。贮存位置的温度、湿度等对密封元件的工作性能有较大影响。
3.2.制造装配精度差
在液压缸系统的制造与装配过程中,每一个液压元件都有严格的尺寸和形位公差要求,比如油缸或活塞在加工过程中,必须能够保证其圆度、表面光滑和镀层平整等;存放密封元件的沟槽必须能够保证其宽度和深度尺寸在公差范围之内。如果这些特征参数不合理,使得密封件发生变形、划伤、压死或压不实等现象,最终将失去密封功能。
4.油缸密封系统改进措施
造成油缸密封系统泄漏的原因错综复杂,受多方面的综合影响。如果想依靠现有的技术和材料,完全杜绝密封系统泄漏现象的发生,显然是不可能的。只有从油缸密封系统泄漏的原因出发,采取合理的改进措施才能减少油缸密封系统泄漏。
4.1.密封元件方面
在了解液压设备工作性能、工作压力、工作油温、工作介质及运动速度基础上,根据已有液压密封件的结构形式、密封特点及密封材质的性能,进行全面地分析和比较,从中选用适宜材质及适宜结构形式的常用液压密封件,确保密封件、密封表面、密封槽的设计制造质量及密封件的装配质量。另外,密封元件大多是由合成橡胶为主的高分子材料制成,因此对环境的要求很高,应该妥善保存。一般情况下,既要避免日光照射,又要防止受潮受湿,更不能接触强酸、碱性物质,甚至外界的强力破坏。
4.2.元件装配方面
在液压元件和液压系统装配前,首先应检查元件各结合面有无外渗漏现象,若出现渗漏,则应采取相应措施,只有当所有元件不漏不渗后才可正式装进系统使用;其次要对液压元件进行严格地清洗,去毛刺、除焊渣,并进行必要的防锈蚀处理;最后严格按照装配工艺要求进行装配,杜绝因装配引起的间隙畸变和毛刺、焊渣及锈蚀物等形成的间隙磨料。
5.结论
液压传动技术在生产生活中发挥着重要作用,其工作介质为液体,因此必须保证其密封性完好,否则将影响产品的性能和寿命。总结油缸密封系统常用的结构形式,分析油缸密封系统泄漏的原因,针对原因提出析油缸密封系统的改进措施,对于油缸密封系统在实际工程中的有效应用提供了重要参考。
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