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中圖分類號:G424 文獻標識碼: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
高職教育是高等教育的重要組成部分,而它又不同于本科教育,高職教育以適應社會需求為目標、以培養技術應用能力為主線;高職畢業生應具有一定的理論知識基礎,較強的技術應用能力,較高的職業能力和職業素養。
最近幾年數控技術專業一直是國家技能型緊缺人才培養專業,高端技能型數控人才的培養是高職教育一直研究的重要課題。高職數控技術專業人才的培養,主要經過三個過程:基礎學習階段、專業技能學習階段、專業綜合能力培養階段。在專業綜合能力培養階段,畢業設計又是檢驗專業學習情況,鍛煉專業綜合能力的最有效途徑之一。
1 高職數控技術專業畢業設計現狀
目前高職數控學生畢業設計依然主要停留在文本設計,對典型零件進行數控加工工藝規程設計,工裝的選擇設計,數控加工程序的編制。而這些內容主要從理論角度出發,無法真正地實現專業綜合訓練,貼近實際生產的目的。
2 改革立意
針對這一現狀,結合高職數控技術專業培養目標——真正使高職學校與企業的零距離對接,專業綜合訓練設計的合理與否,是實現專業理論知識與實踐相對接的最有效途徑。從這個角度出發,我院在數控技術專業畢業設計環節提出過多種思路,如:采用一人一題進行畢業設計,抓過程、重答辯、嚴審設計資料;讓畢業生在頂崗實習過程中,結合企業實際選題,由企業學校雙導師進行畢業設計指導;通過理論設計然后通過數控加工仿真軟件進行設計的驗證,并進行分析,然后進行答辯。多種畢業設計思路通過實踐,總存在諸多條件限制,而終未取得良好的效果。
在改革的道路上我們通過多次探索,最終確定了一種通過機械結構設計編程加工畢業設計論文答辯,全過程的專業綜合訓練模式。這種訓練模式,第一階段是有指導老師提前選擇適合數控技術專業進行綜合訓練的畢業設計機構,然后對所帶學生根據學習情況分組確定完成的零件;第二階段學生根據自己所要完成的任務進行零件造型設計,編程加工,待全組成員完成零件加工進行機械結構的組裝;第三個階段,學生進行所設計部分零件的數控加工畢業設計論文;第四個階段進行畢業答辯。
3 實施
我院在2010級數控技術專業畢業設計執行時采用上述模式,進行了數控技術專業畢業設計教學改革試點。試點選取30名數控技術專業畢業生進行,分為4組,根據學生綜合能力高低每組題目各有差異。
第一階段,指導老師根據學生情況選題。在試點階段,為了保質保量完成教改全過程,除風力推料機構為我院參加全省機械設計創新大賽機構難度較大外,其他的如裝卸器,槽輪機構,大力神杯相對難度都較小。風力推料機構由15人分別完成葉輪加工,凸輪軸加工,齒輪加工,偏心輪加工,底板、推桿、料筒等部分加工,其余3項目共有15人完成。
第二階段,畢業設計學生根據設計任務進行造型、編程、加工、裝配。本階段,由指導老師指導學生完成料單上報,所需工裝清單;院部進行材料的準備,并由數控實訓中心提供相應的工裝,機床;在不影響正常教學的前提下,畢業設計機構的加工我們主要安排在課余時間進行,如晚自習、周末。學生進行零件工藝設計、數據計算、造型、數控編程、數控加工;在整個加工過程中,老師指導學生選用合適的刀具、夾具、量具、切削用量保證零件的加工精度。最終各小組成員完成零部件加工后,進行裝配。標準件:如軸承、螺釘、螺母、墊片由項目組統一購買;在裝配過程中,出現問題,老師指導學生進行修正,直至完成機構裝配達到預定目標。
圖1 數控專業畢業設計實施流程圖
第三階段,畢業設計資料整理完善。各小組成員根據自己完成的指定零件進行畢業設計資料整理,主要內容有零件圖繪制,零件結構分析,工藝規程設計,各工序工裝的選擇,各工序切削用量的選擇,數控加工程序的編制,畢業設計總結幾個部分。本階段不僅僅要對零件進行工藝設計,更重要的是提高工藝規程資料的填寫、畢業設計文本資料的規范,通過本階段的總結,真正實現畢業設計內涵的升華,使理論與實踐相結合,為走上工作崗位做好鋪墊。
第四階段,進行畢業設計答辯。在答辯過程中我們一改以往提問基礎理論知識的模式,重點讓學生陳述自己在機構加工過程中出現的問題,以及問題的解決方案,真正通過畢業設計讓學生學會自己動腦、動手解決實際問題。圖1為數控技術專業畢業設計教學改革實施流程圖。
4 畢業設計教改效果
通過2013屆數控技術專業畢業生畢業設計教學改革試點后座談,學生普遍反映收獲頗豐,既鞏固了原本所學的專業理論知識,同時又加強了數控編程、加工、裝配等知識的學習,尤其對數控刀具、夾具、量具、切削用量這些知識理解更深刻,還教會了學生如何處理實際問題,如何獨立解決問題,學生的積極性很高,效果很好。
關鍵詞:薄壁 閉式葉輪 變形
中圖分類號:TG659 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2015)03(b)-0050-01
1 薄壁閉式葉輪加工變形控制技術的提出和研究現狀
1.1 問題的提出
隨著航空事業的飛速發展,發動機制造的精度要求越來越高,更新換代時間越來越短。作為航空產品生產單位,對新品研制周期要求越來越短,產品結構更加復雜,產品質量要求越來越高,加工的難度也越來越大。對于發動機中的葉輪部件提出了更高的使用及加工要求。
某型機薄壁閉式葉輪,為該機型關鍵部件,材料為鋁合金,尺寸相對較大,葉片及輪輻比較薄,葉片最薄處約為0.25左右,并且尺寸精度及葉型形位公差要求高。在整個加工過程中必須采取有效方法嚴格控制車削及銑削變形。加工難度大,生產研制周期長。整個研制過程中,因其尺寸及形位公差要求嚴格,無現成經驗可以借鑒,超差報廢嚴重,缺少必要的刀具、量具、有效工裝,工藝路線及加工方法需多次改進。
1.2 研究現狀
幾年來,已經過多輪試驗研究。工藝方案及工藝路線經過多次更改,但加工中仍無法有效控制零件變形,試驗件大量報廢,今年再次投入一批產品進行試驗摸索,總結以往經驗,并對零件切削加工中的變形點進行分解控制,聘請專家對出現的問題逐項解決,逐項固化。
2 薄壁閉式葉輪車、銑削變形控制技術
2.1 選擇和制定合理的工藝方案和路線
薄壁零件的幾何形狀和技術要求各不相同,根據零件的特點和要求選擇合理的工藝方案,是保證薄壁零件加工質量的關鍵。在加工過程中防止產生變形和保證產品精度要求,工序的設置、夾具的設計等均應以此為基礎。工藝規程在編制開始時,就要從零件的毛坯形狀、余量大小、熱處理方法等方面考慮零件加工過程中的變形。對于該薄壁閉式葉輪,粗、半精加工后需要進行時效處理,進一步消除其內應力,穩定零件的尺寸精度,消除在精加工時產生的變形量。
該薄壁閉式葉輪的加工,分為粗加工和半精加工及精加工,粗加工后進行一次消除應力處理,半精加工后再進行一次消除應力,每次消除應力后,都需對基準進行一次加工,且保證基準的準確和統一,并反復對薄壁閉式葉輪的內、外表面進行加工,減小零件的變形。
在薄壁閉式葉輪的加工過程中,加工余量的分配是否得當,將影響其加工質量。加工余量的分配必須適當。同時為了保證零件的加工精度,精加工工序前的余量需很小,但一般仍要分多次走刀將其加工到最終尺寸。
2.2 防止薄壁閉式葉輪裝夾時變形
薄壁閉式葉輪在加工過程中,采用合理的工藝路線等工藝措施,是保證產品精度的重要保證,另一個重要的環節就是控制裝夾。零件加工前的合理裝夾,是防止因裝夾不當引起零件變形,保證其加工質量的一項重要措施,裝夾前找正零件外徑跳動0.01以內,夾緊后保證外徑四等分點的跳動變化在0.01以內。
2.3 薄壁閉式葉輪定位基準的選擇和夾具定位基準面的要求
在車削加工薄壁閉式葉輪時,一般都是旋轉表面和由旋轉而成的平面。加工前應根據該零件的形狀、特點和要求,分析選用哪些表面和部位作為工藝定位基準,以保證零件的加工精度要求。一般來講要將設計基準作為工藝基準,選用精度要求較高的表面作為定位基準,或盡可能選擇零件裝配或工作的表面作為加工用的定位基準。才能更好地保證產品的形狀和位置精度的要求。定位基準應該選擇剛性較強的位置,在加工中可以避免因受切削力和夾緊力的影響而產生大的變形。
薄壁閉式葉輪的定位基準,必須具有足夠的剛度,保證定位可靠,并具有較高的幾何精度和表面光潔度。可以在零件上人為的設定加工基準,待精加工時去除該基準。
夾具的安裝基準定位面,具有較高的幾何精度、定位精度及表面光潔度。這些基準特征在安裝時要保證和機床的旋轉中心的同心度和垂直度要求。對于精加工工序用的工裝夾具來說,夾具安裝在機床上,首先應該檢查它的定位基準面對于機床主軸旋轉中心是否同心或垂直,如果不能達到零件加工精度的要求,就要對夾具定位面進行修正,使其滿足產品加工精度的要求。
在薄壁閉式葉輪加工中,對零件夾緊部位的選擇及對夾具夾緊件的要求如下。
薄壁閉式葉輪最突出的特點就是剛性弱,承受不了大的夾緊力。零件裝夾在工裝夾具上,即使安裝合理,穩定可靠,往往由于夾緊力不合適,或者夾具夾緊零部件結構不合理,或者操作時不注意等因素,致使零件產生變形,不能滿足產品質量的要求。因此在加工時,正確地安裝和夾緊零件,是防止零件產生變形的兩個重要環節。
零件裝在夾具上,首先檢查零件定位基準和夾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準,修正夾具的定位基準面,使其緊密吻合。
夾緊薄壁閉式葉輪時,夾緊力要均勻一致,用幾個壓板去壓緊零件時,要按照對角交錯的順序,壓緊零件,在零件外徑或相關部位,用表壓力來控制壓緊力的均勻分布及變形。精加工前,進行一次松夾操作,消除粗加工時產生的應力。
2.4 薄壁閉式葉輪加工中振動控制技術
精車削基準前,因葉型已經基本形成,去除余量比較大,精車削產生振動,造成加工表面質量差,尺寸及形位公差超差。精車削時,因刀具懸伸長,必須采用減振刀桿,并在刀桿上及葉片之間纏繞橡皮筋,能夠起到吸振的作用,但纏繞力需適當,否則將造成葉輪葉片等的變形,造成超出。
3 薄壁閉式葉輪工裝應用原則
薄壁閉式葉輪工裝設計及拼裝時,必須考慮裝夾部位的剛性,裝夾力對零件變形的影響。因零件基準在葉型上,必須拼裝出輔助找正基準,增加剛性的輔助支點,夾具必須保證零件的加工質量,還不能因為夾具對零件造成破壞。
4 結語
經過多輪研制、不斷的調整工藝方法,減小了薄壁閉式葉輪加工中的變形,保證了產品質量,降低了生產成本;該控制技術仍需在后續該類零件的研制中進行完善,希望該文能對該類零件的研制起到借鑒作用。
參考文獻
[1] 董兆偉.鋁合金整體結構件銑削加工殘余應力及變形研究[D].北京:北京航空航天大學,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.
關鍵詞: 特大橋;墩身;液壓爬模系統
Key words: extra-large bridge;pier;hydraulic creeping formwork system
中圖分類號:U445 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2014)19-0111-04
1 工程概況
兌房河特大橋位于云南省六庫~丙中洛段公路,為跨越沙壩溝而設,是本合同段的控制性工程。橋跨布置為:4×31m預應力T梁+(100+180+100)m連續鋼構+3×31m預應力T梁,本橋平面位于直線,立面位于-2.2%的縱坡上。
主墩墩高105m,墩身結構采用鋼筋混凝土雙薄壁空心墩,截面尺寸為8.5×3.5m,雙壁外到外距離12米,承臺厚度5米,采用16根D2米鉆孔樁基礎,順橋向壁厚100cm、橫橋向壁厚60cm,墩底及墩頂分別設2m實心段,中間設5到橫隔板,4道厚度為60cm,一道厚度200cm。
2 施工方案
2.1 總體施工方案及施工工藝流程
2.1.1 總體施工工藝 承臺施工塔機安裝墩身首節段施工爬模架體第一步安裝墩身第二節段施工爬架架體第二步安裝爬模架體爬升墩身第三節段施工爬架安裝完畢爬架循環爬升完成墩身正常段施工墩頂施工爬模體系拆除。
2.1.2 施工總體施工方案 在施工過程中,根據現場的實際情況,通過采用液壓自升式爬模進行施工,在鋼筋場地集中制作鋼筋,并且通過車輛運輸到墩身旁,然后通過附著式塔吊進行垂直運輸,借助拌合站集中拌合墩身混凝土,混凝土通過輸送泵泵入模,利用塑料薄膜進行包裹養護。
2.2 爬模施工工藝原理
通過液壓油缸對導軌和爬模架交替實現自升式爬模的頂升。導軌和爬模架之間可進行相對運動,但是二者相互不關聯。當模板工作時,導軌和爬模架都在埋件支座上進行支撐,退膜后在腿模留下的爬錐上立即安裝受力螺栓、掛座體及埋件支座,通過對上、下換向盒方向進行調整導軌來頂升,導軌頂升到位,在該埋件支座之后就位,操作人員立即轉到下平臺拆除導軌提升后露出的位于下平臺處的埋件支座、爬錐等。
爬模架上所有拉結解除之后,開始頂升爬模架,這時保持導軌不動,通過導軌和爬模架交替附墻,對方相為提升,爬模架即可沿著墩體上預留爬錐進行提升。
2.2.1 液壓自爬模的安裝過程 準備兩片木板300mm×2440mm左右,按照爬錐中到中間距擺放在水平地面上。保證兩條軸線絕對平行,軸線與木板連線夾角90°,兩對角線誤差不超過2mm。將三角架扣放在木板軸線上,保證三角架中到中間距等于爬第一次澆筑爬錐中到中間距。兩三角架對角線誤差不超過2mm,安裝平臺立桿,用鋼管扣件連接。兩三腳架間同樣用鋼管扣件連接。
安裝平臺板,平臺要求平整牢固,在與部件沖突位置開孔,以保證架體使用,并再次校正兩三角架中道中間距是否為第一次澆筑爬錐中到中間位置。
拼裝桁架、安裝所有操作平臺。先在模板下墊四根木梁,然后在模板上安裝主背楞、斜撐、挑架,注意背楞調節器與模板背楞的支撐情況,安裝背楞扣件,用鋼管扣件將挑架連接牢固。斜撐用鐵絲和模板背楞綁在一起,防止在吊起過程中晃動。平臺要求平整牢固,在與部件沖突位置開孔,以保證架體使用。
將拼裝好的模板和架體整體吊起,平穩掛于第一次澆筑時埋好的受力螺栓上,插入安全插銷。利用斜撐調節角度,校正模板。完成吊裝過程。
2.2.2 爬升流程 澆筑混凝土拆模后移安裝附裝置提升導軌爬升架體綁扎鋼筋模板清理刷脫模劑埋件固定模板上合模澆筑混凝土。
安裝預埋件,在模板上用受力螺栓固定爬錐,爬錐孔內抹黃油后擰緊高強螺桿,保證爬錐螺紋內不能流進混凝土。在高強螺桿的另一端埋擰件板。錐面向模板和爬錐成反方向。
埋件與鋼筋存在沖突時,將鋼筋適當移位處理后進行合模。提升導軌,請將上下換向盒內的換向裝置調整為同時向上。換向裝置上端頂住導軌。爬升架體上下換向盒同時調整為向下,下端頂住導軌。導軌提升就位后拆除下層的附墻裝置及爬錐,周轉使用。
3 爬模設計及計算
爬模組成。砼強度達10MPa以上時,液壓自爬模具備爬升及承受設計荷載條件。
3.1 ZL-ZPM-100型液壓自爬模
3.1.1 主要性能指標
架體支承跨度:≤6米;
架體高度:11.79米;
架體寬度:主平臺④=3.00(2.7)m,模板平臺①②③=1.20m,液壓操作平臺⑤=2.60m,吊平臺⑥=1.80m。
3.1.2 電控液壓升降系統
額定壓力: 25MPa;
油缸行程: 400mm;
液壓泵站流量: n×2L/min, n為機位數量;
伸出速度: 約300mm/min;
額定推力: 100kN;
雙缸同步誤差: ≤20mm。
3.2 爬升機構
爬升機構有自動導向、液壓升降、自動復位的鎖定機構,能實現架體與導軌互爬的功能。
3.3 承載能力
①平臺寬度1.4米,設計承裁3.0kN/sqm (爬升時0.75kN/sqm);
②平臺寬度1.0米,設計承裁0.75kN/sqm;
③平臺寬度1.0米,設計承裁0.75kN/sqm;
④平臺寬度3.0米,設計承裁1.5kN/sqm;
⑤平臺寬度2.5米,設計承裁1.5kN/sqm;
⑥平臺寬度1.8米,設計承裁0.75kN/sqm;
只允許兩層平臺同時承載,爬升速度:10分鐘/米。
3.3.1 高強螺桿設計拉力:
T=A×fu
=3.14×13.252×600
=330.8kN
式中A――高強螺桿有效截面面積(直徑d=26.5mm);
fu――高強螺桿抗拉強度(600N/mm2)。
3.3.2 混凝土最大握裹力:
按錨板錨固錐體破壞計算埋件的錨固強度如下:
F=0.1 fc (0.9h2+bh)
=0.1×15(0.9×4102+84×410)
=278(kN)
fc――混凝土抗壓強度設計值(15N/mm2);
h――破壞錐體高度(通常與錨固深度相同)(410mm);
b――錨板邊長(84mm).
3.4 錐體處砼承壓力
爬錐受到受力螺栓施加的剪力N后,力傳遞到周圍的砼上,其受力分布如右圖:根據力與力矩平衡得方程組:
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――混凝土軸心抗壓強度(15N/mm2);
βc――混凝土強度影響系數;
βl――混凝土局部受壓時的強度提高系數(βl=1.732)。
解方程組得:
N=1.35βcβl fcd L/4
=1.35×1.732×15×78×150/4
=102.58kN
3.5 基本假定
為計算方便,特作如下假定:
單元寬度9米(本工程實際最大跨度為8米);
兩個爬升機位(與本工程實際相同);
四個后移模板支架(與本工程實際相同)。
模板高度6.0米(本工程模板實際高度為4.65米)
3.6 拆模非爬升狀態結構計算
①說明
取模板處于非合模狀態,即模板已后移600mm。鋼筋綁扎平臺及主平臺同時承載。
②風荷載
風荷載按高度方向分兩部分取值,下部為模板的風荷載,上部為護攔及安全網的風荷載,按《建筑結構荷載規范》:ωk=0.7βzμsμzηω0c。
系數0.7為附墻爬升腳手架風荷載取值時的折減
系數;
ωk―風荷載標準值;
βz―風振系數,βz=1.0;
μs―風荷載的體形系數;爬架繞結構全封閉。擋風系數Φ=1.3,因而風荷載的體形系數為1.3;
μz―風荷載的高度變化系數,地面按C類200m高空μz=2.30;
η―風荷載的地理位置修正系數,η=1.0;
ω0―基本風壓(kN/m2);《建筑結構荷載規范》規定的基本風壓,系以當地比較空曠平坦地面上離地10m高,按統計所得50年一遇的10min平均最大風速v為標準,按ω0=v2/1600確定的風壓值。基本風壓為0.50kN/m2。
風荷載標準值:
ωk=0.7βzμsμzηω0=0.7×1.3×1.0×2.30×1.0×0.50=1.047(kN/m2)
沿垂直方向,將風荷載轉化為線荷載:
q=ωk×L=1.047×9=9.423kN/m
L―爬升單元寬度。
③施工荷載
鋼筋綁扎平臺施工荷載:設計荷載為3.0kN/m2
q=3.0×L=3.0×9=27kN/m
爬升時q=0.75×L=0.75×9=6.75kN/m
桁架平臺施工荷載:
q=0.75×L=0.75×9=6.75kN/m
主平臺施工荷載:
q=3×L=3×9=27kN/m
中平臺施工荷載:
q=1.5×L=1.5×9=13.5kN/m
吊平臺施工荷載:
q=0.75×L=0.75×9=6.75kN/m
④平臺自重
平臺自重含平臺跳板及平臺梁;
平臺板為40mm木板,密度0.2kN/m2;
主平臺梁為6根9米長的雙[20,槽鋼背靠背用螺栓緊固,([20自重:0.2577kN/m);
桁架平臺梁、中平臺及吊平臺梁均為[12,假定按0.5米間距鋪設,([12自重:0.1206kN/m)。
綜合分析出:
主平臺:
平臺梁(雙20#槽)自重:6×9×0.2577/2.85=4.88kN/m(注:平臺寬2.85米,為便于爬模架的結構分析,式中結果已按平臺寬轉化為線荷載)
平臺板自重:9×0.2=1.8kN/m
所以主平臺綜合自重:4.88+1.8=6.68kN/m
桁架平臺:
平臺梁自重:9×0.1206×2/1.5=1.44kN/m
平臺板自重:9×0.2=1.8kN/m
所以桁架平臺綜合自重:1.44+1.8=3.24kN/m
中平臺:
平臺梁自重:9×3×0.1206/2.85=1.14kN/m
平臺板自重:9×0.2=1.8kN/m
所以中平臺綜合自重:1.14+1.8=2.94kN/m
吊平臺:
平臺梁自重:9×2×0.1206/1.8=1.21kN/m
平臺板自重:9×0.2=1.8kN/m
所以吊平臺綜合自重:1.21+1.8=3.01kN/m
⑤護攔自重
爬模護攔為封閉式,重量按0.76kN/m2,護攔自重:9×0.076=0.68kN/m
⑥爬模架自重
單個后移支架自重=5kN,四個后移支架自重=20kN,單個爬升機位自重=18.0kN,兩個爬升機位自重=36.0kN。為方便計算,將爬架自重平均分布在主平臺上:(20+36)/2.85=19.64kN/m
⑦模板自重
模板高:H=6.0m;(本工程模板實際高為4.65米)
模板自重:W=0.65kN/m2
則:模板共重9×6×0.65/2=17.55kN
⑧爬模架荷載分布簡圖
單榀支架受力如下:
鋼筋平臺受均布荷載q1=(27+3.24)/2=15.12kN/m
桁架平臺受均布荷載q2=(6.75+3.24)/2=5kN/m
主平臺受均布荷載q3=(27+6.68)/2=16.84kN/m
中平臺受均布荷載q4=(13.5+2.94)/2=8.22kN/m
吊平臺受均布荷載q5=(6.75+3.01)/2=4.88kN/m
所受風荷載q6=9.43/2=4.8kN/m
所受模板荷載為q7=17.55/6=2.93kN/m
護欄荷載q8=0.68/2=0.34kN/m
⑨埋件支座反力
說明:
分配到一個機位的支座拔力:(注:每個機位有兩個
埋件)
F=211kN
分配到一個機位的支座剪力:
T=155kN
8.8級M42受力螺栓有效計算截面直徑:D=38mm
每個機位有兩個受力螺栓;
單個受力螺栓的抗拉力:
f=600×3.14×(38/2)2=680kN
單個受力螺栓的抗剪力:
t=350×3.14×(38/2)2=397kN
受力螺栓同時承受拉力和剪力,所以:
K[(F/f)2+(T/t)2]1/2
=1.5 [(146.8/680)2+(170/397)2]1/2
=072
K―安全系數
F―單個受力螺栓受到的拉力
T―單個受力螺栓受到的剪力
4 質量保證措施
4.1 設計配合比 由于墩身高,泵送混凝土的垂直距離大,在和易性方面,如果混凝土不夠,容易出現堵管現象。通過與水泥的相容性試驗選定,高效減水劑及參量。
4.2 泵送混凝土 按照泵送混凝土的相關規定,對混凝土進行泵送操作,對混凝土進行泵送前,為了避免發生堵管,需要利用砼水膠比砂漿對管道進行處理。
4.3 振搗混凝土 對于高性能混凝土來說,在澆筑過程中,利用高頻振搗器進行振搗,并且是垂直點振,為了防止漏振、過振等,在振搗過程中不得進行平拉。
4.4 澆筑后的養護 澆筑完混凝土后,為了確保混凝土表面濕潤,需要立即進行覆蓋養護,避免表面失水過快使得表面出現裂紋。澆灑養護水時,水的溫度與混凝土表面溫度之差不大于15℃。
5 結束語
通過多次論證,根據實際施工條件及工期要求,采用液壓爬模系統對兌房河特大橋進行施工,同時制定了相應的機制和方案。該施工技術操作方便,安全性高,為同類型高墩施工積累了經驗。
參考文獻:
[1]楊繼明.主跨416m勁性骨架外包混凝土拱橋高墩爬模施工技術[J].鐵道建筑技術,2013(12).
關鍵詞:電液控制技術;大型養路機械;電業比例控制閥;應用
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;
中圖分類號:TP273 文獻標識碼:A 文章編號
隨著鐵路運輸業的飛速發展,對鐵路線路的標準化程度以及機車高速運行安全提出了更高的要求,因此鐵路線路的養護問題受到社會各界的高度重視。自先進的制造技術以及大型養路機械的引入,我國在鐵路養護工作中實現了機械化作業的目標,并促進了我國鐵路大型養路機械的控制水平的逐步提高。因此,加強電液比例控制技術的研究,實現其在鐵路大型養路機械中的有效應用,對于實現我國鐵路運輸業的快速發展具有重要的現實意義。
一、電液比例控制技術及其系統結構
(一)電液比例控制技術簡述
電液比例控制技術是以電液比例閥為基礎的機電液一體化的新型綜合控制技術。就廣義上上而言,在應用氣壓傳動與控制以及液壓傳動與控制的工程系統中,只要系統的轉速、流量、位移、壓力、力矩以及加速度等輸出量,能夠隨系統的輸入信號得到成比例且連續地控制,這類的工程控制系統皆可稱作比例控制系統。但在工程的具體實際中,結合控制系統的技術與構成特性,廣義上的電液控制又可分為一般性的電液比例控制以及電液伺服控制。電液比例技術在其初步發展階段中,比例閥主要采用流量以及電壓,此時比例控制技術正式被應用于液壓系統之中。隨著比例閥控制器、耐高壓比例電磁鐵等運用了內部反饋原理的比例元件,以及此類元件在技術上的成熟,電液比例技術獲得了快速發展。隨著數學理論以及微電子技術的的發展,比例元件在設計上采用了動壓、位移以及流量等電校正與反饋方式,全面提高了比例閥的穩定性與精度,使電液比例技術在工業控制領域的應用更加廣泛。之后,電液比例技術進入了逐步完善階段,在此階段中,伺服比例閥以及比例元件與計算機技術的有機結合,提升了比例閥的性能,使電液比例技術應用越來越廣泛。
(二)電液比例控制系統的基本結構
人們通常將使用比例控制元件的液壓控制系統稱作為電液比例控制系統。實質上,電液比例控制技術是為滿足現代工業在節能、大功率控制以及維護方便等方面的要求而發展起來的電液控制系統。就技術的角度而言,比例控制是一種能夠實現控制量與被控制量兩者間的線性關系的技術方式,從而保障了在電液控制系統中的,隨著輸入量的變化,其系統輸出量根據相應比例而變化。電液比例控制系統中,其控制元件通常為電液比例閥,它是將閥與控制器以及測量放大器、傳感器等復合于一體的機電一體化元件,促使電液控制系統的性能大幅提高,為其創造了更加廣闊的應用空間。指令元件(控制信號產生以及輸入)、比較元件(比較輸入以及反饋信號,從而得出偏差信號)、電控器元件(比例放大器)、比例閥、液壓執行器以及檢測反饋元件等是電液比例控制系統的基本組成單元,其系統結構如圖一所示。
圖一電液控制系統結構圖
二、電液比例控制技術在大型養路機械中的應用
在大型養路機械中,其網絡控制平臺大多應用了電液比例技術。大型養路機械在進行電路控制的過程中,通常運用電液比例控制閥對其加以控制。例如,在穩定車以及搗固車中運用電液控制技術,分別進行穩定裝置震動控制以及搗固裝置的升降控制等。由于大型養路機械的工作環境的特殊性,要求大型養路機械在進行電路控制中所選擇的電子元器件的抗干擾能力以及電氣性能都比較好。本文主要對運用電業控制技術提高大型養路機械硬件的抗干擾性能進行其應用研究。
在大型養路機械進行電路控制的過程中,運用了大量的電液比例控制閥,這些比例閥基本上都是通過在系統的流量等輸出量進行取樣,并整理與放大取樣的信號,再通過驅動電液比例控制閥進行輸出量的調節達到控制的目的,它們的控制原理基本相同,但各比例閥的接地方式存在著差異。電液比例控制閥在大型養路機械的使用以及調試的過程中,往往會因為接地因素影響系統顯示,導致系統的作業精度不高,甚至對系統中其余的控制電路的工作產生嚴重的影響。因此,接地是能夠提高機械設備抗干擾性能的一種有效的手段。
在運用了大量電液比例控制閥的大型養路機械中,其搗固車通常運用的接線方式是由柴油發電機提供的DC24V電源或者車載蓄電池為其負載端的功率電源,車體與蓄電池端直接運用負端OD進行短接,并在控制箱端通過車體將箱體匯流排直接接入,之后再進入電路板。也即是在大型養路機械的電氣系統中前箱與后箱的連接中,系統的信號地線皆為車體,從而進行連接以及傳輸。在大型養路機械的電氣系統中,其電源的電壓等級主要分為5V、±10V、±15V以及24V等幾大類。5V、±10V、±15V等電壓等級的電源都將OA作為電源的負端,在系統中可先進行直接短接,之后再與接地面(即車體)進行連接。OD是24V電源的負端,在電路連接過程中,也以車體作為接地面進行前后司機室之間的電路連接。
現階段,運用單個電液比例控制閥的大型養路機械在電路控制中至少存在著三個接地點。一個為蓄電池地OD,在車體與蓄電池端進行連接;一是模擬地OA,在車體與前司機室以及后司機室下方進行連接;另一個是24V地,在車體與其余控制箱四周或者前后司機室下方后進行連接。同時,OA與OD在電路板上又存在著直接短接以及不直接短接兩種連接方式。采用直接短接方式,雖不會影響大型養路機械電氣系統的正常作業,但會對其作業精度造成影響。采用不直接短接方式,大型養路機械的電氣系統在其實際應用中,只要存在其電源負端OD或者OA沒有與車體之間進行良好連接的問題,除了會影響整個電器系統的反饋顯示以及作業精度之外,同時還可能影響系統中其他電路作業的穩定性。因此,為使反饋精度提高,就需要將電氣系統中兩個電路中的地環路切斷,使系統之間的地環路抗阻加大,從而有效降低環路電流對大型養路機械中電氣系統的影響。通過電液比例控制技術的運用,使輸入信號在進入電路的過程中通過隔離芯片將其隔離,而且電流反饋信號也在經過隔離芯片的隔離之后進入儀表顯示或者計算機控制系統,這樣完全斷開了這兩個電路的金屬路徑,從而避免了共模噪聲電壓在電路的輸入端出現,確保了大型養路機械中電氣控制系統反饋信號的準確性,進而使其作業精度得到有效的保障。
總之,電液比例控制技術擁有廣闊的應用前景。在電液比例控制技術的應用中,應注重提高電液比例閥的線性度以及頻響等性能指標,從而實現電液比例控制系統整體性能的提高,為其應用創造廣闊的空間。同時,電液比例控制技術在大型養路機械的應用中,要綜合考慮其現場作業環境狀況,如電源不穩以及存在強電磁輻射干擾等因素對電控設備正常運行的影響,因此要注重提高大型養路機械的電氣系統電路的抗外界干擾性能,確保其硬件線路的長時間運行,提高其作業精度與控制水平。
參考文獻:
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【摘要】 目的 觀察不同水平控制性降壓對鼻內鏡手術視野清晰度及腦氧供需平衡的影響。方法 將240例臨床擇期手術患者隨機分成4組,每組均為60例。組1(G1)控制性降壓水平為原平均動脈壓的64%,組2(G2)為70%,組3(G3)為80%,組4(G4)未施降壓,作為對照。監測頸內靜脈血氧飽和度、動靜脈乳酸濃度及其他血生化指標,同時根據Fromme術野質量評分表由同一術者進行術野質量評分。結果 G1、G2、G3組平均動脈壓降至原血壓的64%、70%、80%,維持1 h,上述各組代謝指標與對照組間無顯著性差異,降至64%術野清晰度各組間及與對照組間有顯著性差異。結論 吸入性全麻下用0.01%硝普鈉(SNP)+安氟醚(ENF),血壓降至原血壓的64%,維持1 h,在供氧充分的情況下,對氧供需平衡無明顯影響,但術野清晰度最佳,該方法是安全有效的。
【關鍵詞】 控制性降壓; 氧供需平衡;鼻內窺鏡
【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
鼻內鏡手術(endoscopic sinus surgery,ESS)現已廣泛應用于鼻息肉和慢性鼻竇炎的治療。由于手術視野狹小,術中出血將妨礙術者操作并可導致嚴重并發癥[1],所以大多需要控制性降壓麻醉。控制性降壓麻醉是臨床常用的減少術中出血、改善手術條件、減少輸血量的麻醉技術,不同的降壓措施及降壓水平對生命器官可產生不同影響。腦組織具有代謝高、缺氧耐受性差等特殊生理及代謝特點,是降壓不良反應的好發器官。本研究對不同控制性降壓水平下腦組織氧供需平衡狀況及術野清晰度進行觀察,以期為臨床提供控制患者原有血壓的百分之多少對提高手術視野清晰度,并且對腦組織代謝指標變化影響不大的最佳狀況。
1 資料與方法
1.1 病例選擇及分組 選擇2004年3月—2007年1月以來在我科住院治療的臨床擬行控制性降壓鼻內窺鏡手術(ESS)患者240例,男140例,女100例,年齡21~50歲,無明顯心、肺、腎疾患及高血壓病史。ASA分級,隨機分為4組:組1(G1)控制性降壓水平為原平均動脈壓的64%,組2(G2)為70%,組3(G3)為80%,組4(G4)未施降壓,作為對照。各組病例在性別、年齡、體重、血壓、手術方式及手術時間等項均無統計學差異。
1. 2 麻醉用藥及麻醉實施 ①術前用藥:0.5 mg阿托品、50 mg哌替啶肌肉注射。②麻醉誘導:1 mg/kg琥珀膽堿,2.5 mg/kg異丙酚靜脈誘導經口快速插管。③麻醉維持:1%~2.5%安氟醚(ENF)、70%N2O、30%O2吸入。術中調節通氣指數使呼氣末二氧化碳分壓(PaCO2)維持在35~45 mm Hg。
1. 3 降壓實施 用微量泵輸注1 mg/kg的硝普鈉(SNP)液,調節輸注速度為0.5~8 μg·kg-1·min-1,緩慢降壓使MAP降至預期水平。維持60 min后停止輸注。
1.4 術中觀察指標 術中監測心電圖、心率(HR)、脈搏氧飽和度。橈動脈置管監測MAP, 同時監測氣道呼氣末N2O、O2、CO2 及ENF濃度。
1.5 腦組織代謝及氧供需平衡監測 頸內靜脈逆行穿刺置管至球部, 分別于降壓前、降壓后10 min、40 min及停止降壓后10 min采集橈動脈及頸內靜脈球部血液作血氣分析并測定血乳酸含量、pH、二氧化碳分壓(PaCO2 )、氧分壓(PaO2 )、HCO-3、標準剩余堿(BE)、血紅蛋白(Hb) 及氧飽和度(SO2)。
1. 6 術野清晰度的監測 由同一術者根據Fromme術野質量評分表[2],分為1~5級(1級為術野輕微出血,不需要吸引;2級為術野輕微出血,偶爾吸引,不妨礙術野;3級為術野輕微出血,需經常吸引,停止吸引后幾秒鐘中出血,妨礙術野;4級為術野中度出血,需經常吸引,停止吸引后則妨礙術野;5級為術野嚴重出血,需持續吸引,出血妨礙術野),分別在每組降壓后10 min、40 min進行術野質量評分。
1.7 統計學處理 所有數據以均數±標準差(x±s)表示。組內用自身配對檢驗,組間用方差齊性檢驗和子樣均數q檢驗。采用SPSS 10.0統計學軟件包處理,P<0.05認為差異具有顯著性意義。
2 結果
2.1 血流動力學參數及相關指標變化 MAP、HR及Hb 在降壓前后, 無論組內還是組間差異均無統計學意義(P>0.05)。
2.2 氧供需平衡狀況指標 降壓前后4 組患者頸內靜脈血氧飽和度(SjO2 )、動脈血氧飽和度(SaO2 ) 及乳酸含量無顯著性差異(P>0.05),見表1、2。表1 降壓前后4組患者頸內靜脈血氧飽和度變化表2 降壓前后頸內動脈及靜脈乳酸含量變化表3 降壓后4組患者術野評分的變化4組患者的動脈血氧含量(CaO2) 及頸內靜脈血氧含量(CjO2)、腦氧攝取率(ERO2)、動脈頸內靜脈血氧含量差(DajO2) 在降壓過程中均有一定程度下降,但無統計學意義(P>0.05)。4組患者在降壓前后的動靜脈pH、BE值呈進行性下降(P<0.05),但相同時間點相比無顯著性差異(P>0.05)。
2.3 術野質量評分 如表3所示,術中G1、G2與G3、G4相比患者每一個時間段均有顯著性差異(P<0.05)。G1與G2相比每組患者每一個時間段亦有顯著性差異(P<0.05)。G3與G4相比各組患者每一個時間段無顯著性差異(P>0.05)。
轉貼于 3 討論
鼻內鏡手術(ESS)由于手術視野狹小,術中出血多,妨礙術野并影響操作,所以控制性降壓用于此類手術[3]。硝普鈉作用于動、靜脈系統,松弛血管平滑肌,擴張血管,降壓作用強,效果可靠,半衰期短,可控性強,且無后遺效應,所以是控制性降壓的首選藥物[4]。 在ESS術中控制性降壓的主要目的是提高術中術野清晰度,為術者提供良好術野,所以本研究用術野質量評分而不是用術中出血量來表示降壓效果。術野質量評分根據術中出血及視野的可見度綜合后進行量化評分。用1~5級評估手術條件,2~3級被認為理想的手術條件。由于硝普鈉直接擴張黏膜血管平滑肌,在硝普鈉存在時,兒茶酚胺對黏膜處的血管作用減弱。血管擴張和心輸出量的增加,使流經黏膜的血量增加即所謂的“低血壓高灌流”,術野出血增多。輕微控制性降壓時不能提高術野質量。Fromme等[2]也發現,在頜面外科手術時輕微控制性降壓不能提高提高術野質量。本研究發現控制性降壓至原血壓70%以下,術野質量提高,原血壓64%左右,術野質量最理想。
研究表明全身麻醉比局部麻醉出血多,但在全身麻醉時進行控制性降壓,將平均動脈壓降到50~65 mm Hg,這樣能降低血管內的張力,減少出血,手術野清晰,提高手術的精確度,減少神經及血管的損傷,有利于手術操作,減輕水腫程度,傷口愈合快。根據心、腦、腎等重要器官對缺血、缺氧的耐受情況,目前公認的控制性血壓“安全”低限平均動脈壓是50~55 mm Hg,但根據個體的差異,理想的低血壓水平取決于年齡、身體狀況、患者和手術的需要[5]。本研究中控制性降壓至原血壓80%,至原血壓70%,至原血壓64%水平,結果顯示4組患者降壓期間(10 min、40 min) 的頸內靜脈血氧飽和度無明顯變化(P>0.05) , 維持在正常范圍(54%~ 75% ) 之內, 甚至略有升高。動脈及頸內靜脈乳酸濃度也無明顯變化, 維持在正常生理范圍。說明降壓期間腦氧代謝平衡維持良好, 無灌注不足或無氧代謝出現。降壓期間與降壓前后4組間的CaO2、CjO2、DajO2及ERO2 均無統計學差異(P>0.05) , 從另一側面反映了降壓組患者降壓期間腦組織氧合良好, 氧供需平衡。
另外在本研究中, pH 和BE在試驗期間呈進行性下降趨勢(P<0.05) , 與類似研究結果不同[6]。其原因可能是:①降壓及麻醉時間不同, 由于需要建立相關監測,本研究試驗對象插管后至降壓所需時間較長, 且降壓持續1 h;②測定方法不同;③SNP 代謝產物CN基團抑制組織氧化還原反應所致。但4組患者中, 降壓組和對照組在各時間點相比, pH和BE 的差異均無顯著性意義, 且血清乳酸值4 組患者各時間點均在正常范圍。
總之, 從本研究結果看, 吸入性全麻下用0.01%SNP + ENF, 血壓降至原血壓64%水平, 維持1 h, 在供氧充分的情況下, 對腦組織氧供需平衡無明顯影響, 但術野清晰度最理想。
【參考文獻】
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