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[關(guān)鍵詞]機(jī)械產(chǎn)品 方案設(shè)計(jì)方法 發(fā)展趨勢(shì)
根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)學(xué)者進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)所用方法的主要特征,將方案的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法概括為下述四大類型。
一、系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法
系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是:將設(shè)計(jì)看成由若干個(gè)設(shè)計(jì)要素組成的一個(gè)系統(tǒng),每個(gè)設(shè)計(jì)要素具有獨(dú)立性,各個(gè)要素間存在著有機(jī)的聯(lián)系,并具有層次性,所有的設(shè)計(jì)要素結(jié)合后,即可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)所需完成的任務(wù)。系統(tǒng)化設(shè)計(jì)思想于70年代由德國(guó)學(xué)者Pahl和Beitz教授提出,他們以系統(tǒng)理論為基礎(chǔ),制訂了設(shè)計(jì)的一般模式,倡導(dǎo)設(shè)計(jì)工作應(yīng)具備條理性。德國(guó)工程師協(xié)會(huì)在這一設(shè)計(jì)思想的基礎(chǔ)上,制訂出標(biāo)準(zhǔn)VDI2221“技術(shù)系統(tǒng)和產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)方法。由于每個(gè)設(shè)計(jì)者研究問(wèn)題的角度以及考慮問(wèn)題的側(cè)重點(diǎn)不同,進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)采用的具體研究方法亦存在差異。下面介紹一些具有代表性的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法。
1.設(shè)計(jì)元素法。用五個(gè)設(shè)計(jì)元素(功能、效應(yīng)、效應(yīng)載體、形狀元素和表面參數(shù))描述“產(chǎn)品解”,認(rèn)為一個(gè)產(chǎn)品的五個(gè)設(shè)計(jì)元素值確定之后,產(chǎn)品的所有特征和特征值即已確定。我國(guó)亦有設(shè)計(jì)學(xué)者采用了類似方法描述產(chǎn)品的原理解。
2.圖形建模法。研制的“設(shè)計(jì)分析和引導(dǎo)系統(tǒng)”KALEIT,用層次清楚的圖形描述出產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu)及其相關(guān)的抽象信息,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能關(guān)系的圖形化建模,以及功能層之間的聯(lián)接。將設(shè)計(jì)劃分成輔助方法和信息交換兩個(gè)方面,利用Nijssen信息分析方法可以采用圖形符號(hào)、具有內(nèi)容豐富的語(yǔ)義模型結(jié)構(gòu)、可以描述集成條件、可以劃分約束類型、可以實(shí)現(xiàn)關(guān)系間的任意結(jié)合等特點(diǎn),將設(shè)計(jì)方法解與信息技術(shù)進(jìn)行集成,實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)過(guò)程中不同抽象層間信息關(guān)系的圖形化建模。
3.“構(gòu)思”―“設(shè)計(jì)”法。將產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)分成“構(gòu)思”和“設(shè)計(jì)”兩個(gè)階段。“構(gòu)思”階段的任務(wù)是尋求、選擇和組合滿足設(shè)計(jì)任務(wù)要求的原理解?!霸O(shè)計(jì)”階段的工作則是具體實(shí)現(xiàn)構(gòu)思階段的原理解。將方案的“構(gòu)思”具體描述為:根據(jù)合適的功能結(jié)構(gòu),尋求滿足設(shè)計(jì)任務(wù)要求的原理解。即功能結(jié)構(gòu)中的分功能由“結(jié)構(gòu)元素”實(shí)現(xiàn),并將“結(jié)構(gòu)元素”間的物理聯(lián)接定義為“功能載體”,“功能載體”和“結(jié)構(gòu)元素”間的相互作用又形成了功能示意圖(機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖)。方案的“設(shè)計(jì)”是根據(jù)功能示意圖,先定性地描述所有的“功能載體”和“結(jié)構(gòu)元素”,再定量地描述所有“結(jié)構(gòu)元素”和聯(lián)接件(“功能載體”)的形狀及位置,得到結(jié)構(gòu)示意圖。Roper,H.利用圖論理論,借助于由他定義的“總設(shè)計(jì)單元(GE)”、“結(jié)構(gòu)元素(KE)”、“功能結(jié)構(gòu)元素(FKE)”、“聯(lián)接結(jié)構(gòu)元素(VKE)”、“結(jié)構(gòu)零件(KT)”、“結(jié)構(gòu)元素零件(KET)”等概念,以及描述結(jié)構(gòu)元素尺寸、位置和傳動(dòng)參數(shù)間相互關(guān)系的若干種簡(jiǎn)圖,把設(shè)計(jì)專家憑直覺(jué)設(shè)計(jì)的方法做了形式化的描述,形成了有效地應(yīng)用現(xiàn)有知識(shí)的方法,并將其應(yīng)用于“構(gòu)思”和“設(shè)計(jì)”階段。
4.矩陣設(shè)計(jì)法。在方案設(shè)計(jì)過(guò)程中采用“要求―功能”邏輯樹(“與或”樹)描述要求、功能之間的相互關(guān)系,得到滿足要求的功能設(shè)計(jì)解集,形成不同的設(shè)計(jì)方案。再根據(jù)“要求―功能”邏輯樹建立“要求―功能”關(guān)聯(lián)矩陣,以描述滿足要求所需功能之間的復(fù)雜關(guān)系,表示出要求與功能間一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。將矩陣作為機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),把機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)空間分解為功能子空間,每個(gè)子空間只表示方案設(shè)計(jì)的一個(gè)模塊,在抽象階段的高層,每個(gè)設(shè)計(jì)模塊用運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換矩陣和一個(gè)可進(jìn)行操作的約束矢量表示;在抽象階段的低層,每個(gè)設(shè)計(jì)模塊被表示為參數(shù)矩陣和一個(gè)運(yùn)動(dòng)方程。
5.鍵合圖法。借用鍵合圖表達(dá)元件的功能解,希望將基于功能的模型與鍵合圖結(jié)合,實(shí)現(xiàn)功能結(jié)構(gòu)的自動(dòng)生成和功能結(jié)構(gòu)與鍵合圖之間的自動(dòng)轉(zhuǎn)換,尋求由鍵合圖產(chǎn)生多個(gè)設(shè)計(jì)方案的方法。
二、結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法
從規(guī)劃產(chǎn)品的角度提出:定義設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)以功能化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),引用已有的產(chǎn)品解(如通用零件部件等)描述設(shè)計(jì)任務(wù),即分解任務(wù)時(shí)就考慮每個(gè)分任務(wù)是否存在對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品解,這樣,能夠在產(chǎn)品規(guī)劃階段就消除設(shè)計(jì)任務(wù)中可能存在的矛盾,早期預(yù)測(cè)生產(chǎn)能力、費(fèi)用,以及開發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程中計(jì)劃的可調(diào)整性,由此提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)的可靠性,同時(shí)也降低新產(chǎn)品的成本。Feldmann將描述設(shè)計(jì)任務(wù)的功能化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分為四層,(1)產(chǎn)品(2)功能組成(3)主要功能組件(4)功能元件。并采用面向應(yīng)用的結(jié)構(gòu)化特征目錄,對(duì)功能元件進(jìn)行更為具體的定性和定量描述。同時(shí)研制出適合于產(chǎn)品開發(fā)早期和設(shè)計(jì)初期使用的工具軟件STRAT。認(rèn)為專用機(jī)械中多數(shù)功能可以采用已有的產(chǎn)品解,而具有新型解的專用功能只是少數(shù),因此,在專用機(jī)械設(shè)計(jì)中采用功能化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu),對(duì)于評(píng)價(jià)專用機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造風(fēng)險(xiǎn)十分有利。
三、基于產(chǎn)品特征知識(shí)的設(shè)計(jì)方法
基于產(chǎn)品特征知識(shí)設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是:用計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的語(yǔ)言描述產(chǎn)品的特征及其設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)<业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn),建立相應(yīng)的知識(shí)庫(kù)及推理機(jī),再利用已存儲(chǔ)的領(lǐng)域知識(shí)和建立的推理機(jī)制實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)。機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)主要是依據(jù)產(chǎn)品所具有的特征,以及設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)<业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推量和決策,完成機(jī)構(gòu)的型、數(shù)綜合。欲實(shí)現(xiàn)這一階段的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),必須研究知識(shí)的自動(dòng)獲取、表達(dá)、集成、協(xié)調(diào)、管理和使用。
四、智能化設(shè)計(jì)方法
智能化設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是:根據(jù)設(shè)計(jì)方法學(xué)理論,借助于三維圖形軟件、智能化設(shè)計(jì)軟件和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),以及多媒體、超媒體工具進(jìn)行產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)、表達(dá)產(chǎn)品的構(gòu)思、描述產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。在利用數(shù)學(xué)系統(tǒng)理論的同時(shí),考慮了系統(tǒng)工程理論、產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)和系統(tǒng)開發(fā)方法學(xué)VDI2221,研制出適合于產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期使用的多媒體開發(fā)系統(tǒng)軟件MUSE。
我國(guó)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)還處于剛剛起步階段。利用面向?qū)ο蟮募夹g(shù),重點(diǎn)研究了按時(shí)序合成的機(jī)構(gòu)組合方案設(shè)計(jì)專家系統(tǒng),并借助于具有高性能圖形和交換處理能力的OpenGL技術(shù),在三維環(huán)境中從各個(gè)角度對(duì)專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)出的方案進(jìn)行觀察,如運(yùn)動(dòng)中機(jī)構(gòu)間的銜接狀況是否產(chǎn)生沖突等。
五、各類設(shè)計(jì)方法評(píng)述及發(fā)展趨勢(shì)
綜上所述,系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法將設(shè)計(jì)任務(wù)由抽象到具體(由設(shè)計(jì)的任務(wù)要求到實(shí)現(xiàn)該任務(wù)的方案或結(jié)構(gòu))進(jìn)行層次劃分,擬定出每一層欲實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)和方法,由淺入深、由抽象至具體地將各層有機(jī)地聯(lián)系在一起,使整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程系統(tǒng)化,使設(shè)計(jì)有規(guī)律可詢,有方法可依,易于設(shè)計(jì)過(guò)程的計(jì)算機(jī)輔助實(shí)現(xiàn)。
結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法視具有某種功能的實(shí)現(xiàn)為一個(gè)結(jié)構(gòu)模塊,通過(guò)結(jié)構(gòu)模塊的組合,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)。對(duì)于特定種類的機(jī)械產(chǎn)品,由于其組成部分的功能較為明確且相對(duì)穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)模塊的劃分比較容易,因此,采用結(jié)構(gòu)模塊化方法進(jìn)行方案設(shè)計(jì)較為合適。因此,若將結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法用于一般意義的產(chǎn)品方案設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)模塊的劃分和選用都比較困難,而且要求設(shè)計(jì)人員具有相當(dāng)豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和廣博的多學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)。
機(jī)械產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)通常無(wú)法采用純數(shù)學(xué)演算的方法進(jìn)行,也難以用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行完整的描述,而需根據(jù)產(chǎn)品特征進(jìn)行形式化的描述,借助于設(shè)計(jì)專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理和決策。因此,欲實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì),必須解決計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和運(yùn)用產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)和專家設(shè)計(jì)決策等有關(guān)方面的問(wèn)題,由此形成基于產(chǎn)品特征知識(shí)的設(shè)計(jì)方法。
目前,智能化設(shè)計(jì)方法主要是利用三維圖形軟件和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì),直觀性較好,開發(fā)初期用戶可以在一定程度上直接參與到設(shè)計(jì)中,但系統(tǒng)性較差,且零部件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸、位置的合理確定,要求軟件具有較高的智能化程度,或者有豐富經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者參與。
在機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)中,視能夠?qū)崿F(xiàn)特定功能的通用零件、部件或常用機(jī)構(gòu)為結(jié)構(gòu)模塊,并將其應(yīng)用到系統(tǒng)化設(shè)計(jì)有關(guān)層次的具體設(shè)計(jì)中,即將結(jié)構(gòu)模塊化方法融于系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法中,不僅可以保證設(shè)計(jì)的規(guī)范化,而且可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過(guò)程,提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量,降低設(shè)計(jì)成本。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的蓬勃發(fā)展,異地協(xié)同設(shè)計(jì)與制造,以及從用戶對(duì)產(chǎn)品的功能需求設(shè)計(jì)加工裝配成品這一并行工程的實(shí)現(xiàn)成為可能。但是,達(dá)到這些目標(biāo)的重要前提條件之一,就是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)效果的三維可視化。為此,不僅三維圖形軟件、智能化設(shè)計(jì)軟件愈來(lái)愈多地應(yīng)用于產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)中,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及多媒體、超媒體工具也在產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)中初露鋒芒。
機(jī)械產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)正朝著計(jì)算機(jī)輔助實(shí)現(xiàn)、智能化設(shè)計(jì)和滿足異地協(xié)同設(shè)計(jì)制造需求的方向邁進(jìn),由于產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法的研究起步較晚,目前還沒(méi)有成熟的、能夠達(dá)到上述目標(biāo)的方案設(shè)計(jì)工具軟件。作者認(rèn)為,綜合運(yùn)用文中四種類型設(shè)計(jì)方法是達(dá)到這一目標(biāo)有效途徑。雖然這些方法的綜合運(yùn)用涉及的領(lǐng)域較多,不僅與機(jī)械設(shè)計(jì)的領(lǐng)域知識(shí)有關(guān),而且還涉及到系統(tǒng)工程理論、人工智能理論、計(jì)算機(jī)軟硬件工程、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等各方面的領(lǐng)域知識(shí),但仍然是產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)必須努力的方向。國(guó)外在這方面的研究已初見成效,我國(guó)設(shè)計(jì)學(xué)者也已意識(shí)到CAD技術(shù)與國(guó)際交流合作的重要性,及其應(yīng)當(dāng)采取的措施。
參考文獻(xiàn):
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[2]盛伯浩陳宗舜:機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)與CAD技術(shù),2005
關(guān)鍵詞:高職教育 機(jī)械制圖課程 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)
中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007—3973(2012)009—158—03
1 引言
實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室是民辦高職院校培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用型人才重要的校內(nèi)場(chǎng)所,而《機(jī)械制圖CAD技術(shù)》課程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)教學(xué),面向我院l5個(gè)專業(yè)、2000多名學(xué)生授課,是機(jī)電、汽車、交通類學(xué)生必修的技術(shù)基礎(chǔ)課,其專業(yè)覆蓋面約占工科專業(yè)的80%,具有較強(qiáng)的理論性、實(shí)踐性、綜合性和創(chuàng)新性,在培養(yǎng)和增強(qiáng)學(xué)生對(duì)機(jī)械技術(shù)工作的適應(yīng)能力方面具有舉足輕重的作用。制圖是大一新生最先接觸到的專業(yè)課,好奇激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣,但抽象、難學(xué)歷來(lái)是高職學(xué)生對(duì)本課程的主要評(píng)價(jià)。
2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)預(yù)計(jì)達(dá)到的目標(biāo)
目前我院已有的制圖模型室承擔(dān)了該課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù),但是作為以汽車和交通類專業(yè)為主的民辦高職院校,教學(xué)目標(biāo)不但是本課程知識(shí)的掌握,更重要的是動(dòng)手實(shí)踐和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。培養(yǎng)應(yīng)用型人才就是要提高學(xué)生的動(dòng)手能力,在原有模型觀察實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,構(gòu)建多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有目的、有步驟的實(shí)踐學(xué)習(xí),提高學(xué)生應(yīng)用能力。
(1)培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐與動(dòng)手操作能力。在理論課程中使用實(shí)物、模型,甚至錄相,對(duì)形體進(jìn)行拆解分析增加學(xué)生的直觀認(rèn)識(shí)。在機(jī)械制圖實(shí)驗(yàn)室教學(xué)讓學(xué)生自己動(dòng)手操作和繪制圖形,能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣,并加深理對(duì)論課程的理解和應(yīng)用。
(2)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和綜合設(shè)計(jì)能力。在理論教學(xué)中要提出各種設(shè)計(jì)問(wèn)題,引導(dǎo)并培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新意識(shí)。比如,教材中零件圖是教學(xué)的核心內(nèi)容,由于其實(shí)踐性強(qiáng)和設(shè)計(jì)靈活的特點(diǎn),曾經(jīng)是理論教學(xué)和課程設(shè)計(jì)的難點(diǎn)?,F(xiàn)在開設(shè)“零件測(cè)繪實(shí)驗(yàn)”,通過(guò)三維建模可幫助學(xué)生理解零件的結(jié)構(gòu)、組成和技術(shù)要求,使理論上抽象、模糊的東西變得具體而清晰,易學(xué)易懂。
(3)培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的基本技能。通過(guò)測(cè)繪實(shí)驗(yàn),學(xué)生可以掌握使用不同測(cè)量工具的方法,對(duì)各種機(jī)械零件測(cè)量、采集數(shù)據(jù)和處理的過(guò)程。開設(shè)械制圖實(shí)驗(yàn)課,使課堂和實(shí)驗(yàn)室有機(jī)地結(jié)合、使理論和實(shí)踐有機(jī)結(jié)合,既培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì),又促進(jìn)教師的科研教改活動(dòng),也成為大學(xué)生“制圖技能競(jìng)賽”的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所。
3 建設(shè)思路
3.1 實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)
機(jī)械制圖CAD技術(shù)已經(jīng)建設(shè)成為校級(jí)精品課,目前要加大實(shí)驗(yàn)課程建設(shè),將其建成市級(jí)或省級(jí)重點(diǎn)精品課程。因此,根據(jù)機(jī)械制圖實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求,編寫“基于工作過(guò)程”的實(shí)踐性機(jī)械制圖教材。在教材中將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與理論知識(shí)相結(jié)合,使理論與實(shí)踐一體化;將理論課堂搬到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,使教室與實(shí)驗(yàn)室一體化;將理論講授、示范演示、實(shí)踐操作放在一起完成教學(xué)過(guò)程,使“教、學(xué)、做”一體化。
3.1.1 三層次體系實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的實(shí)施
(1)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)——網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室展示模型與分解示范。
平面圖繪制實(shí)驗(yàn)是最基本的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué),教師先展示實(shí)驗(yàn)任務(wù)圖紙,再提出實(shí)驗(yàn)要求,講解運(yùn)用到的相關(guān)知識(shí),最后示范實(shí)驗(yàn)過(guò)程。然后要求學(xué)生自己動(dòng)手繪制平面圖,在實(shí)踐中掌握繪圖的GB要求、繪制技巧和儀器的使用方法。通過(guò)分組討論互動(dòng)的方式,提出設(shè)計(jì)方案并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)劣的比較,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,使學(xué)生更好地理解投影原理。
(2)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)——任務(wù)驅(qū)動(dòng)工作過(guò)程引導(dǎo)實(shí)踐與分節(jié)檢查。
教師展示并分發(fā)需要學(xué)生測(cè)繪的不同汽車零件作為實(shí)驗(yàn)任務(wù),再提出應(yīng)用的基本知識(shí)點(diǎn),要求學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書自行完成,收集實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)資料、擬定實(shí)驗(yàn)方案步驟、測(cè)量汽車零件數(shù)據(jù)、繪制零件投影圖形最后撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告,強(qiáng)調(diào)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程的“全自主性”;教師可按完成時(shí)間或設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)置檢查節(jié)點(diǎn),及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并引導(dǎo)學(xué)生提出解決方案,進(jìn)行修正。
(3)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)——科研課題驅(qū)動(dòng)任務(wù)指導(dǎo)合作與設(shè)計(jì)創(chuàng)新。
科研創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是與本??蒲袃?yōu)勢(shì)相結(jié)合,與其它發(fā)動(dòng)機(jī)、地盤、汽車電氣等實(shí)驗(yàn)室合作,讓學(xué)生參與專業(yè)相關(guān)的科研課題,給予必要的指導(dǎo),讓學(xué)生利用模型、積木、三維軟件、虛擬實(shí)驗(yàn)室等進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì),并根據(jù)所設(shè)計(jì)的模型繪制出圖樣,加工出零件并進(jìn)行應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)。獨(dú)立思考或通過(guò)團(tuán)隊(duì)小組共同討論解決遇到的難題和應(yīng)用缺陷,這種基于任務(wù)的研究性實(shí)踐學(xué)習(xí),極大地提高了學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì),培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力。
3.1.2 應(yīng)用基于工作過(guò)程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容(見表1)
(1)提高制圖實(shí)驗(yàn)課的比重。開設(shè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的方式,如“模型繪制”、“模型制作”、“部件測(cè)繪”、“CAD訓(xùn)練”、“三維建?!钡葐为?dú)開課,相比原來(lái)附屬于制圖理論課的模型和繪圖實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)生更加重視,提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。
(2)制圖實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容應(yīng)加強(qiáng)與生產(chǎn)實(shí)踐、科學(xué)研究的密切聯(lián)系。與奇瑞、比亞迪、東風(fēng)等汽車生產(chǎn)企業(yè)合作,認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)生產(chǎn)圖紙、設(shè)計(jì)樣圖等;成立興趣科研小組將科學(xué)研究引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,將其轉(zhuǎn)化為圖紙、模型甚至是樣品,替代傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。
(3)增加汽車零件測(cè)繪、發(fā)動(dòng)機(jī)裝配圖拆分等綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,設(shè)置汽車變速箱設(shè)計(jì)等研究探索性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
(4)組織各類技能培訓(xùn),增強(qiáng)學(xué)生的工程技能。對(duì)于社會(huì)上需求旺盛,有利于拓寬學(xué)生就業(yè)渠道和學(xué)生綜合能力的技能,如制圖大賽、CAD等級(jí)證等,開展培訓(xùn)與考核。
(5)參與和開展大學(xué)生科技競(jìng)賽活動(dòng),提高學(xué)生的綜合能力。如機(jī)械制圖大賽、模型制作大賽、三維設(shè)計(jì)大賽等,積極鼓勵(lì)學(xué)生開展個(gè)性化實(shí)驗(yàn)與制作。
3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備建設(shè)
力求用有限的經(jīng)費(fèi),創(chuàng)出最大的特色。在機(jī)械制圖理論教學(xué)中首先應(yīng)將抽象的圖形形象化,讓學(xué)生從空間想象轉(zhuǎn)化為感性認(rèn)知。這就要求機(jī)械制圖理論課走出教室,在兼具模型室功能的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行,在經(jīng)費(fèi)有限的情況下,不求規(guī)模、檔次,但求齊全。首先應(yīng)盡量配置或收集齊全常用機(jī)構(gòu)和通用零件的模型或?qū)嵨?,甚至是模型積木或橡皮泥等模型制作材料,讓學(xué)生有機(jī)會(huì)見多識(shí)廣、動(dòng)手實(shí)踐。其次,應(yīng)根據(jù)課程大綱對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求,配置足夠數(shù)量的常規(guī)儀器、工具、設(shè)備。例如:制圖實(shí)驗(yàn)臺(tái),出圖儀器等。
(1)設(shè)備共享(見表2)。
機(jī)械制圖實(shí)驗(yàn)室可實(shí)現(xiàn)跨系、跨專業(yè)設(shè)備共享,如交通工程系的《道路制圖》、《建筑制圖》,機(jī)電系、信息系的《電子制圖》等。制圖實(shí)驗(yàn)室可使用已有的模型陳列室,并且陳列模型可與其他機(jī)械課程(如:《機(jī)械基礎(chǔ)》、《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》、《機(jī)械原理》、《工程力學(xué)》、《公差與配合》等)共享使用,甚至于機(jī)械制圖實(shí)驗(yàn)可共享汽車專業(yè)的減速器等設(shè)備。CAD制圖設(shè)備可使用計(jì)算機(jī)中心電腦及制圖軟件。
(2)設(shè)備布局。
機(jī)械制圖CAD技術(shù)理論課老師帶模型雖然為了讓學(xué)生直觀的認(rèn)識(shí),但校區(qū)的擴(kuò)大,實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備的借還制度,后排學(xué)生的遠(yuǎn)距離,都使其不再現(xiàn)實(shí),因此我們針對(duì)民辦高職院校資金不足等方面,機(jī)械制圖實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)布局提出以下構(gòu)想:
利用原有制圖模型陳列室進(jìn)行改建,構(gòu)建教學(xué)和實(shí)驗(yàn)一體的多媒體實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂。將實(shí)驗(yàn)室前添置投影儀,中間擺放工程制圖桌,每桌旁邊放CAD制圖用電腦,將教學(xué)模型及零件展示柜環(huán)形分布于教室三面靠墻,使學(xué)生在學(xué)習(xí)理論的同時(shí),可以隨時(shí)觀察各種機(jī)構(gòu)模型和常用零件實(shí)物,達(dá)到“身臨其境”的效果。
為了與工作實(shí)踐接軌,通過(guò)學(xué)生的好奇心理激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,可以借助Web 精品課件以AUTOCAD、SOLIDWORKS、FLASH等軟件為平臺(tái),通過(guò)校園網(wǎng)絡(luò)為渠道,搭建出機(jī)械制圖虛擬實(shí)驗(yàn)室,學(xué)生在系統(tǒng)中找到所需要的模塊進(jìn)行自主學(xué)習(xí),并針對(duì)教學(xué)任務(wù)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,展開學(xué)生實(shí)踐操作,網(wǎng)絡(luò)提交檢驗(yàn),真正做到“教、學(xué)、做”一體化。
4 實(shí)驗(yàn)室管理
采用開放式實(shí)驗(yàn)室管理制度。例如,對(duì)于科技興趣活動(dòng)或技能大賽等興趣小組,學(xué)生希望能通過(guò)預(yù)約方式隨時(shí)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)。以校內(nèi)教師和校外工程技術(shù)人員為實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)將測(cè)繪改變?yōu)殚_放式的實(shí)踐訓(xùn)練,即讓學(xué)生自己利用模型、積木、三維軟件、虛擬實(shí)驗(yàn)室等進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)并繪制出圖樣,開放性的與車、鉗工實(shí)訓(xùn)車間聯(lián)合作業(yè),由學(xué)生完成部分零件的生產(chǎn),從中學(xué)習(xí)加工技術(shù)要求和尺寸標(biāo)注,熟悉機(jī)件加工過(guò)程中所涉及到的制圖知識(shí),增強(qiáng)學(xué)生成就感。利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立的開放型虛擬實(shí)驗(yàn)室,做到實(shí)驗(yàn)時(shí)間開放、內(nèi)容開放和設(shè)備開放。
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【關(guān)鍵詞】 數(shù)控;機(jī)床;機(jī)械
1.引言
由于工業(yè)自動(dòng)化的全面發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷提高,對(duì)工作效率的提高迫在眉睫。單純的手工勞作以滿足不了工業(yè)自動(dòng)化的要求,因此,必須利用先進(jìn)設(shè)備生產(chǎn)自動(dòng)化機(jī)械以取代人的勞動(dòng),滿足工業(yè)自動(dòng)化的需求。其中機(jī)械手是其發(fā)展過(guò)程中的重要產(chǎn)物之一,它不僅提高了勞動(dòng)生產(chǎn)的效率,還能代替人類完成高強(qiáng)度、危險(xiǎn)、重復(fù)枯燥的工作,減輕人類勞動(dòng)強(qiáng)度,可以說(shuō)是一舉兩得。在機(jī)械行業(yè)中,機(jī)械手越來(lái)越廣泛的得到應(yīng)用,它可用于零部件的組裝,加工工件的搬運(yùn)、裝卸,特別是在自動(dòng)化數(shù)控機(jī)床、組合機(jī)床上使用更為普遍。目前,機(jī)械手已發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS和柔性制造單元FMC中一個(gè)重要組成部分。把機(jī)床設(shè)備和機(jī)械手共同構(gòu)成一個(gè)柔性加工系統(tǒng)或柔性制造單元,可以節(jié)省龐大的工件輸送裝置,結(jié)構(gòu)緊湊,而且適應(yīng)性很強(qiáng)。但目前我國(guó)的工業(yè)機(jī)械手技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的距離,應(yīng)用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化水平低,機(jī)械手的研究和開發(fā)直接影響到我國(guó)機(jī)械行業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)水平的提高,從經(jīng)濟(jì)上、技術(shù)上考慮都是十分必要的。因此,進(jìn)行機(jī)械手的研究設(shè)計(jì)具有重要意義。
目前,我國(guó)大多數(shù)工廠的生產(chǎn)線上數(shù)控機(jī)床裝卸工件仍由人工完成,其勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低,而且具有一定的危險(xiǎn)性,已經(jīng)滿足不了生產(chǎn)自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)。為了提高工作效率,降低成本,并使生產(chǎn)線發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng),適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械行業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的要求,針對(duì)具體生產(chǎn)工藝,結(jié)合機(jī)床的實(shí)際結(jié)構(gòu),利用機(jī)械手技術(shù),設(shè)計(jì)出上下料機(jī)械手代替人工工作,以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。本文主要對(duì)機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。
2.發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)
目前,國(guó)內(nèi)外各種機(jī)械手和機(jī)械手的研究成為科研的熱點(diǎn),其研究的現(xiàn)狀和大體趨勢(shì)如下:
(1)機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。(2)工業(yè)機(jī)械手控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展,便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化;器件集成度提高,結(jié)構(gòu)小巧,且采用模塊化結(jié)構(gòu);大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性,而且維修方便。(3)機(jī)械手中的傳感器作用日益重要,除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外,還引進(jìn)了視覺(jué)、聽覺(jué)、接觸覺(jué)傳感器,使其向智能化方向發(fā)展。(4)關(guān)節(jié)式、側(cè)噴式、頂噴式、龍門式噴涂機(jī)械手產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計(jì);柔性仿形噴涂機(jī)械手開發(fā),柔性仿形復(fù)合機(jī)構(gòu)開發(fā),仿形伺服軸軌跡規(guī)劃研究,控制系統(tǒng)開發(fā); (5)焊接、搬運(yùn)、裝配、切割等作業(yè)的工業(yè)機(jī)械手產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化研究;以及離線示教編程和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真。
總的來(lái)說(shuō),大體是兩個(gè)方向:其一是機(jī)械手的智能化,多傳感器、多控制器,先進(jìn)的控制算法,復(fù)雜的機(jī)電控制系統(tǒng);其二是與生產(chǎn)加工相聯(lián)系,性價(jià)比高,在滿足工作要求的基礎(chǔ)上,追求系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)潔、可靠,大量采用工業(yè)控制器,市場(chǎng)化、模塊化的元件。
3.機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)
3.1機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)的類型:工業(yè)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式主要有四種:直角坐標(biāo)結(jié)構(gòu),圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu),球坐標(biāo)結(jié)構(gòu)和關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)。各結(jié)構(gòu)形式及其相應(yīng)的特點(diǎn),分別介紹如下:
(1)直角坐標(biāo)機(jī)械手結(jié)構(gòu)特點(diǎn):直角坐標(biāo)機(jī)械手的空間運(yùn)動(dòng)是用三個(gè)相互垂直的直線運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于直線運(yùn)動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)的位置控制,因此,其運(yùn)動(dòng)位置精度高,但此種類型機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)空間相對(duì)較小,如要達(dá)到較大運(yùn)動(dòng)空間,則要求機(jī)械手的尺寸足夠大。直角坐標(biāo)機(jī)械手的工作空間為一空間長(zhǎng)方體,主要用于裝配作業(yè)及搬運(yùn)作業(yè)。直角坐標(biāo)機(jī)械手有懸臂式,龍門式,天車式三種結(jié)構(gòu)。(2)圓柱坐標(biāo)機(jī)械手結(jié)構(gòu)特點(diǎn):圓柱坐標(biāo)機(jī)械手的空間運(yùn)動(dòng)是用一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其工作空間是一個(gè)圓柱狀的空間。這種機(jī)械手構(gòu)造比較簡(jiǎn)單,精度相對(duì)較高,常用于搬運(yùn)作業(yè)。(3)球坐標(biāo)機(jī)械手結(jié)構(gòu)特點(diǎn):球坐標(biāo)機(jī)械手的空間運(yùn)動(dòng)是由兩個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其工作空間是一個(gè)類球形的空間。這種機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低,但精度不很高,主要應(yīng)用于搬運(yùn)作業(yè)。(4)關(guān)節(jié)型機(jī)械手結(jié)構(gòu)特點(diǎn):關(guān)節(jié)型機(jī)械手的空間運(yùn)動(dòng)是由三個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。相對(duì)機(jī)械手本體尺寸,其工作空間比較大,動(dòng)作靈活,結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積小。此種機(jī)械手在工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛,如焊接、噴漆、搬運(yùn)、裝配等作業(yè)。關(guān)節(jié)型機(jī)械手又分為水平關(guān)節(jié)型和垂直關(guān)節(jié)型兩種。
3.2機(jī)械手設(shè)計(jì)的一般要求
機(jī)械手手爪設(shè)計(jì)有如下要求 :(1)機(jī)械手手爪是根據(jù)機(jī)械手作業(yè)要求來(lái)設(shè)計(jì)的。既根據(jù)其應(yīng)用場(chǎng)合設(shè)計(jì)手爪,在滿足作業(yè)要求的前提下,機(jī)械手手爪還要求體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。(2)機(jī)械手手爪的萬(wàn)能性與專用性是矛盾的。萬(wàn)能手爪在結(jié)構(gòu)上很復(fù)雜,甚至很難實(shí)現(xiàn),從工業(yè)實(shí)際應(yīng)用出發(fā),應(yīng)著重開發(fā)各種專用的、高效率的機(jī)械手手爪,加之以快速更換裝置,以實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的多種作業(yè)功能,而不主張用一個(gè)萬(wàn)能的手爪去完成多種作業(yè),以考慮設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)效益。(3)機(jī)械手手爪的通用性。通用性是指有限的手爪,可適用于不同的機(jī)械手,這就要求末端執(zhí)行器要有標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械接口(如法蘭),使末端執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。(4)機(jī)械手手爪要便于安裝和維修,易于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。
3.2具體采用方案:根據(jù)實(shí)際操作的需要,該機(jī)械手在工作中需要3種運(yùn)動(dòng),其中手臂的伸縮和立柱升降為直線運(yùn)動(dòng),另一個(gè)為手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),因此其自由度數(shù)目為3,綜合考慮,應(yīng)選擇圓柱坐標(biāo)機(jī)械手結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作范圍相對(duì)較大,且有較高的精度,滿足設(shè)計(jì)要求。
4.結(jié)論
本設(shè)計(jì)是一個(gè)特定功能、滿足特殊要求的數(shù)控機(jī)床上下料機(jī)械手的設(shè)計(jì)。機(jī)械手采用可編程序控制器控制,可以實(shí)行手動(dòng)調(diào)整、手動(dòng)及自動(dòng)控制。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠,設(shè)計(jì)周期短且造價(jià)較低。PLC有較高的靈活性,當(dāng)機(jī)械手工藝流程改變時(shí),只要對(duì)I/O點(diǎn)的接線稍作修改,或?qū)/O重新分配,在控制程序中作簡(jiǎn)單修改,補(bǔ)充擴(kuò)展即可。經(jīng)過(guò)重新編制相應(yīng)的控制程序,就能夠比較容易的推廣到其他類似的加工情況。
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關(guān)鍵詞:機(jī)械設(shè)計(jì) 架構(gòu)方案 零部件
如今機(jī)械產(chǎn)品已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)當(dāng)中,由于行業(yè)的不同,其架構(gòu)方案和架構(gòu)要求也是存在一定差異的,當(dāng)然,還是具有相當(dāng)一部分的相同之處。本文就機(jī)械設(shè)計(jì)中架構(gòu)方案和架構(gòu)要求進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析。
一、機(jī)械設(shè)計(jì)架構(gòu)的基本概念及主要特點(diǎn)
1.機(jī)械設(shè)計(jì)架構(gòu)的基本概念
機(jī)械設(shè)計(jì)的架構(gòu)是基于整體的設(shè)計(jì),再結(jié)合規(guī)定的原理及方案,制出相應(yīng)結(jié)構(gòu)圖的具體過(guò)程。在結(jié)構(gòu)圖中應(yīng)體現(xiàn)該機(jī)械的所有具體要求及功能,并將抽象的工作原理量化為具體的零件。機(jī)械設(shè)計(jì)架構(gòu)的具體內(nèi)容是在對(duì)零部件的外觀、材質(zhì)、尺寸、耐熱性、公差、表面處理等參數(shù)進(jìn)行確定的同時(shí),也不能忽略該零件的工藝參數(shù),例如強(qiáng)度、硬度、及各種零件之間的影響等。
2.機(jī)械設(shè)計(jì)架構(gòu)階段的主要特點(diǎn)
機(jī)械設(shè)計(jì)架構(gòu)的主要特點(diǎn)包括以下內(nèi)容:設(shè)計(jì)架構(gòu)是將思考、繪圖、計(jì)算等環(huán)節(jié)相結(jié)合而形成的設(shè)計(jì)過(guò)程,該階段在整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中是最為復(fù)雜的,它涉及的問(wèn)題非常多,且工作量極大,所需時(shí)間占了總設(shè)計(jì)時(shí)間的百分之八十以上,由此可見該階段對(duì)整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)起著舉足輕重的影響和作用。此外,機(jī)械設(shè)計(jì)架構(gòu)中遇到的問(wèn)題具有多重解答,換句話說(shuō),也就是若想滿足同一個(gè)設(shè)計(jì)要求,其架構(gòu)方式并不是唯一的。最后,機(jī)械設(shè)計(jì)的架構(gòu)階段具有很強(qiáng)的活躍性,需要循環(huán)進(jìn)行,所以在開展該階段工作的同時(shí),必須先了解整個(gè)機(jī)械的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)的基本要求。
二、機(jī)械設(shè)計(jì)中的架構(gòu)方案與應(yīng)用
1.機(jī)械中各種零部件的幾何要素
機(jī)械設(shè)計(jì)中的加工功能只要是通過(guò)其零部件的幾何形狀及關(guān)聯(lián)實(shí)現(xiàn)的。零部件的表面形成了其幾何形狀,一般情況下,每個(gè)零件都會(huì)有多個(gè)表面,而在這些不同的表面中,有些表面會(huì)與其他零部件的表面進(jìn)行直接接觸,則這種表面被稱為功能表面,而功能表面中連接其他表面的部分叫做聯(lián)接表面。由于零部件中的功能表面可以直接影響到機(jī)械的功能,因此在機(jī)械設(shè)計(jì)的架構(gòu)時(shí),功能表面的設(shè)計(jì)是核心環(huán)節(jié)。對(duì)功能表面進(jìn)行描述的重要幾何參數(shù)只要有幾何形狀、尺寸、表面數(shù)量、位置度等等。設(shè)計(jì)者可以對(duì)功能表面進(jìn)行各種變換式設(shè)計(jì),來(lái)達(dá)到同一技術(shù)多種架構(gòu)方案的目的。
2.零部件之間的連接與架構(gòu)
在任何機(jī)械中所存在的零部件都不是獨(dú)立運(yùn)作的,它們互相聯(lián)系互相影響。所以在架構(gòu)過(guò)程中,不僅要對(duì)每個(gè)零部件本身的性能和特征進(jìn)行研究分析,還應(yīng)對(duì)各個(gè)零部件之間的聯(lián)系和相互間的影響進(jìn)行探究。
所有零部件之間的關(guān)系均可以分為兩大類,即直接相關(guān)和間接相關(guān)。當(dāng)兩個(gè)零部件之間存在直接組裝關(guān)系,則這兩個(gè)零件之間的關(guān)系成為直接相關(guān),以此類推,兩個(gè)零部件之間不存在直接裝關(guān)系,被稱為間接相關(guān)。而間接相關(guān)又包含位置相關(guān)與運(yùn)動(dòng)相關(guān)兩種類型,位置相關(guān)兩個(gè)零件在位置上相互制約相互要求,例如減速器中相間的傳動(dòng)軸中心距離必須確保規(guī)定的精度,來(lái)保證兩軸之間的平行度,這樣才能使齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候保持吻合。運(yùn)動(dòng)相關(guān)是指每個(gè)零部件的運(yùn)動(dòng)軌跡均影響著另一個(gè)零件的,例如在車床刀架中,它的運(yùn)動(dòng)軌跡必須與主軸的中心線保持平行,因此主軸與導(dǎo)軌之間的關(guān)系是位置相關(guān),而刀架與主軸之間的關(guān)系為運(yùn)動(dòng)相關(guān)。一般來(lái)說(shuō),大部分零件都有兩個(gè)或者兩個(gè)以上的直接相關(guān)零件,因此每個(gè)零件最少都有兩個(gè)部分在結(jié)構(gòu)上受到其他零部件的影響。在對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行架構(gòu)時(shí),必須同時(shí)分析兩個(gè)零部件之間的直接相關(guān)部位,這樣可以針對(duì)不同的材料選擇更合適的熱處理加工方式,也能更合理地確定相關(guān)尺寸、形狀、表面處理等參數(shù)。除此之外,還應(yīng)滿足間接相關(guān)的一些要求,例如精度計(jì)算等參數(shù)。通常來(lái)講,若一個(gè)零件的直接相關(guān)零件越多,它的結(jié)構(gòu)和功能就越復(fù)雜。若一個(gè)零件的簡(jiǎn)介相關(guān)零件越多,它在精度方面的要求也就越高
三、機(jī)械設(shè)計(jì)架構(gòu)中各種零部件中應(yīng)注意的問(wèn)題
由于機(jī)械設(shè)計(jì)中可使用的材料多樣化,每種材料都具有不同的特性和性能,且不同的加工工藝所要求的材料也是不同的,在對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行架構(gòu)時(shí),必須結(jié)合功能需求來(lái)選擇合適的材料,再根據(jù)所選取的材料來(lái)選擇不同的工藝,最后根據(jù)不同的加工工藝所對(duì)應(yīng)的條件來(lái)確定合適的架構(gòu)方案。只有選擇了合理的架構(gòu)方式,才能最大限度地利用該材料所具備的優(yōu)勢(shì),達(dá)到利益最大化。因此,設(shè)計(jì)者要想選擇最恰當(dāng)?shù)牟牧?,必須首先?duì)材料進(jìn)行一個(gè)充分的了解,包括材料的物理性能、加工性能等等。在架構(gòu)過(guò)程中,應(yīng)根據(jù)材料的性能及加工工藝來(lái)選擇相應(yīng)的設(shè)計(jì)原理。例如,在受到拉力時(shí)的力學(xué)特征與受到壓力時(shí)的大體上一致,這一特性決定了鋼梁結(jié)構(gòu)基本上都為對(duì)稱結(jié)構(gòu)。而在鑄鐵材料中,它的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于抗拉強(qiáng)度,所以鑄鐵結(jié)構(gòu)多數(shù)為非對(duì)稱結(jié)構(gòu),這種架構(gòu)方式可以是負(fù)重時(shí)它的最大壓力大于最大拉力。在塑料材料中,由于其剛度非常差,在鑄造后會(huì)由于冷卻不均勻等因素,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形,因此在對(duì)塑料結(jié)構(gòu)進(jìn)行架構(gòu)時(shí),其筋板與壁厚應(yīng)均勻分布并對(duì)稱。
有些零件在制造完成之后需要進(jìn)行熱處理,因此在前期的架構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮以下幾點(diǎn):一是零件的形狀應(yīng)確保對(duì)稱均勻,球形是最合理的形狀;二是若某零部件具有不同的截面,則這些截面之間的國(guó)度必須保持平緩,防止過(guò)大變化而引起的內(nèi)應(yīng)力;三是應(yīng)避免產(chǎn)生銳邊尖角結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)通常會(huì)發(fā)生熔化或過(guò)熱的情況,為了避免這種情況的發(fā)生,應(yīng)在槽或孔的邊緣上倒出2至3厘米的倒角;四是要避免厚度不均勻的截面產(chǎn)生,這種厚度不均勻的截面在遇到烈火,冷的情況下,會(huì)容易產(chǎn)生變形和開裂。
四、結(jié)語(yǔ)
目前,機(jī)械設(shè)計(jì)的架構(gòu)僅僅局限在數(shù)理模型方面的問(wèn)題上,將來(lái)會(huì)逐漸轉(zhuǎn)向以加工工藝、數(shù)量、尺寸、材料、順序、連接方式等參數(shù)為基礎(chǔ)的架構(gòu)進(jìn)行發(fā)展。這種模式的機(jī)械設(shè)計(jì)架構(gòu)會(huì)更具潛力,且更適合現(xiàn)有的發(fā)展現(xiàn)狀。
參考文獻(xiàn)
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1.1系統(tǒng)開發(fā)工具的使用
在Web的數(shù)據(jù)庫(kù)中實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的查詢,現(xiàn)在在食品廠已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用,Web界面操作過(guò)程不復(fù)雜,而且Web界面能夠支持多種協(xié)議,而且數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎芨?,其說(shuō)明語(yǔ)言來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行定義,而且能夠自動(dòng)地建立數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)獲取的方法也是多種多樣,數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存比較安全可靠,而且不會(huì)造成數(shù)據(jù)的丟失,使數(shù)據(jù)保持高度的完整性。在使用Web數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)自動(dòng)查詢時(shí),要采用Access2000作為輔助軟件,通過(guò)使用PS進(jìn)行設(shè)計(jì)。
1.2系統(tǒng)的任務(wù)分析
基于Web的食品設(shè)備查詢軟件的設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)方面的信息,一個(gè)是作為信息查閱者的客戶的信息,還有一個(gè)是信息提供者的信息,對(duì)于用戶而言,運(yùn)用Web的查詢系統(tǒng)能夠?qū)υO(shè)備的信息進(jìn)行查詢,對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行分析,及時(shí)診斷設(shè)備的故障,及時(shí)地進(jìn)行維修。而且,食品設(shè)備的制造廠家也可以運(yùn)用這一系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)該設(shè)備信息的,讓用戶通過(guò)直觀地方法了解食品設(shè)備的使用方法。
1.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思想分析
基于Web的查詢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)在用戶不連接網(wǎng)絡(luò)的條件下對(duì)設(shè)備使用信息的查詢,而且用戶可以在任何地方對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)查詢,不用親自到設(shè)備放置的地方查詢,而且運(yùn)用此查詢系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)與生產(chǎn)廠家的溝通,在Web查詢系統(tǒng)中通常使用的是B/S模式。
1.4基于Web查詢系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
Web查詢系統(tǒng)可以在沒(méi)有連接網(wǎng)絡(luò)的情況下實(shí)現(xiàn)查詢,但是該系統(tǒng)必須在能夠?qū)W(wǎng)頁(yè)支持的條件下實(shí)現(xiàn)查詢功能,只有能夠?qū)崿F(xiàn)上述的條件,用戶才能夠運(yùn)用網(wǎng)頁(yè)實(shí)現(xiàn)直觀的查詢。用戶在使用Web查詢系統(tǒng)時(shí)需要運(yùn)用統(tǒng)一的瀏覽器,而且系統(tǒng)要是最新的,系統(tǒng)要是Win-dows98的平臺(tái)。只有滿足以上的條件,而且要確保計(jì)算機(jī)的內(nèi)存足夠大,才能夠?qū)崿F(xiàn)Web查詢功能。
2機(jī)械工業(yè)食品裝備的腐蝕問(wèn)題和腐蝕性結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
2.1機(jī)械工業(yè)食品裝備的應(yīng)力腐蝕
應(yīng)力腐蝕是機(jī)械裝備在應(yīng)力的作用下產(chǎn)生的腐蝕現(xiàn)象,當(dāng)食品裝備發(fā)生腐蝕現(xiàn)象時(shí),裝備的應(yīng)力主要分為殘余應(yīng)力、熱應(yīng)力和結(jié)構(gòu)方面的應(yīng)力,當(dāng)食品進(jìn)行加工時(shí)很容易出現(xiàn)殘余應(yīng)力,當(dāng)裝備對(duì)食品進(jìn)行加熱和冷卻處理的過(guò)程中很容易產(chǎn)生熱應(yīng)力,當(dāng)裝備由于在生產(chǎn)食品時(shí)發(fā)生劇烈的振動(dòng)而導(dǎo)致零部件松動(dòng)時(shí),會(huì)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)應(yīng)力。對(duì)食品裝備的設(shè)計(jì)應(yīng)該防止應(yīng)力過(guò)于集中,在對(duì)食品裝備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該控制好食品裝備的最大應(yīng)力,可以采用流線型設(shè)計(jì)的方法,這樣能夠使裝備的應(yīng)力能夠均勻的分布,防止死角的出現(xiàn)。在食品裝備焊接的地方,一定要將應(yīng)力分散,如果焊接處的斷面是不同的,應(yīng)該采取對(duì)接的方法。如果食品裝備結(jié)構(gòu)的厚度不同,則不能焊接在一起,以免因?yàn)楹穸炔煌荒芎附永喂?。在?duì)薄板面和后板面進(jìn)行焊接的時(shí)候,會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力過(guò)于集中的問(wèn)題,這時(shí),可以采用K形焊接的方法。
2.2機(jī)械工業(yè)食品裝備的縫隙腐蝕
機(jī)械工業(yè)食品裝備的縫隙腐蝕指的是設(shè)備結(jié)構(gòu)內(nèi)部由于強(qiáng)化作用發(fā)生的腐蝕問(wèn)題,裝備的金屬和非金屬之間如果存在縫隙,當(dāng)雜物進(jìn)入到縫隙中時(shí),就會(huì)導(dǎo)致金屬的腐蝕。在防止機(jī)械工業(yè)食品裝備發(fā)生縫隙腐蝕問(wèn)題時(shí),在進(jìn)行焊接時(shí),盡量避免采用螺栓,盡量將焊接后出現(xiàn)的縫隙填充,避免大量的雜物進(jìn)行縫隙中造成裝備金屬材質(zhì)的腐蝕。在對(duì)食品裝備進(jìn)行焊接的時(shí)候,要將焊接的部件盡量焊接完整,在對(duì)容器進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候,應(yīng)該將容器內(nèi)的液體排出,保持容器的干燥。在焊接的時(shí)候盡量不要使用陰極較大的材料,如螺栓,不同材質(zhì)的金屬部件不能直接進(jìn)行焊接,應(yīng)該墊上一層絕緣的材料。
3結(jié)語(yǔ)
關(guān)鍵詞:東方電機(jī)QFSN-660-2-22D型發(fā)電機(jī),發(fā)電機(jī)定子,行車并車分段吊裝,推進(jìn)器(又稱大件推移機(jī)),推移,液壓千斤頂,鋼軌、滑道、托運(yùn)架
中圖分類號(hào):TB857+.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào):
一、施工方案
1.工程概況
國(guó)電都勻發(fā)電有限公司2×600MW級(jí)機(jī)組新建工程汽機(jī)主廠房跨度為29m,檢修場(chǎng)縱長(zhǎng)11500mm,汽輪發(fā)電機(jī)沿主廠房縱向順列布置,發(fā)電機(jī)中心線距A排軸為14.2m,距B排軸為14.8m,汽機(jī)房運(yùn)轉(zhuǎn)層平臺(tái)標(biāo)高為13.7m。#2發(fā)電機(jī)基座位于12~13軸之間。發(fā)電機(jī)選型為東方電機(jī)股份有限公司生產(chǎn)QFSN-660-2-22D型“水、氫、氫”冷發(fā)電機(jī),定子為三段式:中段254t,汽端端罩29t,勵(lì)端端罩32t。定子中段尺寸8.9×3.82×3.85m,外圓尺寸為3800mm,定子高度為4250mm,同側(cè)吊攀間距為2830mm,兩側(cè)吊攀間距4424mm。本次定子起吊作業(yè)使用的兩臺(tái)汽機(jī)房行車為江西起重機(jī)械總廠生產(chǎn)的QD80/32t-27m-26/29m橋式起重機(jī),行車主鉤最大起吊高度為26m。
2.施工簡(jiǎn)介:
發(fā)電機(jī)定子組裝就位方案:發(fā)電機(jī)臺(tái)板就位后,在其上方制作臨時(shí)支架平臺(tái),將勵(lì)端端罩臨放在平臺(tái)上且靠死勵(lì)端基坑,兩臺(tái)行車并車、抬吊定子中段與提前臨放在支架平臺(tái)上的勵(lì)端端罩進(jìn)行穿裝組合,利用2臺(tái)100t在軌重物推移機(jī)將與勵(lì)端端罩組合完畢的定子依舊靠死勵(lì)端基坑,然后用行車吊起汽端端罩、靠緊汽端基坑下落臨放在支架平臺(tái)上,行車配合、利用在軌重物推移機(jī)將與勵(lì)端端罩組合完畢的定子中段沿縱向中心線平移至定子就位位置(此時(shí)發(fā)電機(jī)定子線圈已部分穿入汽端端罩內(nèi)),接著用行車吊起發(fā)電機(jī)汽端端罩與定子中段進(jìn)行組裝,最后用4臺(tái)200t同步液壓千斤頂將發(fā)電機(jī)定子整體頂起、拆除臨時(shí)平臺(tái),垂直下落定子,完成最終就位。
3. 施工準(zhǔn)備:
砂漿墊塊接觸檢查驗(yàn)收完、發(fā)電機(jī)臺(tái)板正式就位。
在發(fā)電機(jī)臺(tái)板上鋪設(shè)由43Kg/m重軌及δ=20鋼板構(gòu)成的支架平臺(tái)。
用Φ325×13、Φ159×4.5無(wú)縫鋼管及δ=20鋼板制作4件液壓千斤頂支座。
行車負(fù)荷試驗(yàn)及并車(在定子中段吊裝措施中已作闡述,在此不再重復(fù))。
行車并車前,將出線罩臨放發(fā)電機(jī)基坑下方,清理勵(lì)端端罩,將勵(lì)端端罩靠死勵(lì)端基礎(chǔ)臨放在支架平臺(tái)上。
4.臨時(shí)支架平臺(tái)安裝。
支架平臺(tái)鋪設(shè)前,將支架平臺(tái)重軌上表面及與臺(tái)板接觸墊板的下表面清理平整、防止高點(diǎn)對(duì)臺(tái)板結(jié)合面的損傷。臨時(shí)支架平臺(tái)鋪設(shè)時(shí),將臺(tái)板間空擋處用I20工字鋼及鋼板墊實(shí)并與支架平臺(tái)點(diǎn)焊牢固,每段支架平臺(tái)雙拼重軌的端部用鐵板貼焊連接,支架平臺(tái)與發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)周圍埋件用槽鋼連接、增加整體穩(wěn)固性。
5. 臨時(shí)支架平臺(tái)及砂漿墊塊抗壓強(qiáng)度校核:
選用43Kg/m重軌雙拼及δ=20鋼板構(gòu)成的支架平臺(tái),平臺(tái)的最大受力位置的截面積A=0.7×2×0.0145=0.0203m²,最大受力P=64t,重軌受到實(shí)際壓縮應(yīng)力σ= P /A=64÷2.03=31.53MPa<[σ]= 320 MPa(16MnR材質(zhì)的許用應(yīng)力),滿足要求。
發(fā)電機(jī)中段臺(tái)板下方砂漿墊塊最大受力為P=64t,此處砂漿墊塊承力面積A=0.1716×0.5=0.0858m²(墊塊與臺(tái)板間按50%接觸考慮),最大載荷σ=P/A=64÷8.58=7.46MPa,小于墊塊的抗壓強(qiáng)度55 MPa,故滿足要求。為確保臺(tái)板下方砂漿墊塊不受損傷,在受力較大的墊塊兩側(cè)適當(dāng)增加臨時(shí)墊鐵。
6.端罩穿裝組合、定子垂直下落就位
6.1雙車抬起定子中段,調(diào)整兩臺(tái)行車的主起升機(jī)構(gòu),同步走小車至定子中段與基礎(chǔ)中心線重合,緩緩下落定子中段調(diào)整至可穿裝端罩高度,緩慢行走大車,將定子中段穿入勵(lì)端端罩內(nèi)正式組合位置時(shí)(此時(shí)暫不組合),下落定子中段在支架平臺(tái)上,此時(shí)勵(lì)端端罩仍靠死勵(lì)端基坑,定子中段汽側(cè)線圈端部與基坑間距為2200mm,汽端端罩長(zhǎng)度為2110mm,間距足夠、具備下落汽端端罩條件
6.2解除扁擔(dān)與定子中段吊攀間的千斤繩,用行車吊起汽端端罩并用倒鏈將其調(diào)平后、靠緊臨放在汽端基坑內(nèi)。
6.3將汽端端罩臨放完畢后,將起吊扁擔(dān)與定子中段吊攀間的千斤繩重新捆綁,同步操作
兩臺(tái)行車的主起升機(jī)構(gòu),稍微提升定子中段(使兩行車承載約200t、定子中段線圈與兩側(cè)端罩四周要保持間隙),利用2臺(tái)100t在軌重物推移機(jī)配合行車走大車將定子中段推移至至正式就位位置上方、下落定子中段于支架平臺(tái)上。
6.4解列行車,拆除并車裝置、去除起吊扁擔(dān)及千斤繩等,恢復(fù)行車的單車性能,分別吊起兩側(cè)端罩與中段進(jìn)行試組及正式組合工作。
6.5雙車抬吊定子中段行走過(guò)程中,兩臺(tái)行車主起升系統(tǒng)應(yīng)以0.18m/min慢速同步起吊。大車以3.15m/min慢速同步行走,小車以1.2 m/min慢速同步行走。
6.6定子中段與兩端罩正式組裝完畢后,拆除2臺(tái)100t在軌重物推移機(jī),利用2臺(tái)100t、2臺(tái)32t螺旋千斤頂前后左右調(diào)整定子、使定子臺(tái)板螺栓孔與地腳螺栓對(duì)正。
6.7在定子4個(gè)吊攀位置下方的基礎(chǔ)平臺(tái)上放置千斤頂支座,架設(shè)4臺(tái)200t同步液壓千斤頂將發(fā)電機(jī)定子整體頂起、拆除臨時(shí)支架平臺(tái),垂直下落定子,完成最終就位。
6.8定子調(diào)整時(shí)摩擦力:定子三段組裝完后整體重量315t,調(diào)整時(shí)滑動(dòng)摩擦力為:
f滑=315×0.25=78.75t
本次定子橫向水平調(diào)整時(shí)所用千斤頂為100t及32t,穿裝端罩過(guò)程中縱向調(diào)整使用2臺(tái)100t在軌重物推移機(jī),滿足調(diào)整要求。定子垂直頂升所用千斤頂為4臺(tái)200t同步液壓頂,定子組裝完后整體重量315t,滿足垂直頂升定子的要求。
6.8千斤頂支座制作校核:擬選用Φ325×13、、Φ159×4.5無(wú)縫鋼管及δ=20鋼板制作焊接而成,共4件,支座高度H視千斤頂處的支撐基礎(chǔ)與吊攀間高差而定
定子垂直頂升時(shí)每個(gè)千斤頂座實(shí)際承力315÷4≈80t,千斤頂座截面積A=127+40=167cm2,
則每個(gè)千斤頂座可承受壓力為:P =117.5×167=19622.5KN≈200t,滿足要求。
二、現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境和場(chǎng)地情況調(diào)查分析
汽機(jī)房?jī)?nèi)發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)已經(jīng)交付安裝施工,預(yù)留、預(yù)埋件、孔、管等已完成。發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)層為13.7米,布置于12?!?3#軸,A~B列之間,其座板、端蓋座板、軸承座板的頂面與運(yùn)轉(zhuǎn)層平臺(tái)平齊。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子中心線距運(yùn)轉(zhuǎn)層平面為800 mm,機(jī)組縱向中心線與30#軸中心線距離為6400。發(fā)電機(jī)基坑的尺寸:11415×5000 (長(zhǎng)×寬)。進(jìn)入#1、2機(jī)組檢修通道大門高度和寬度為9300×6000,大門口到廠區(qū)道路之間的地面為斜坡,高低點(diǎn)之間的最大高差為450,且大門口到廠區(qū)道路間有地下管網(wǎng)設(shè)施,地下-1.6米處埋有發(fā)電機(jī)循環(huán)水管和雨水管。
現(xiàn)場(chǎng)和市場(chǎng)適合于本工程的施工機(jī)具情況調(diào)查分析
本工程施工現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有大型吊車機(jī)具,只有發(fā)電機(jī)房?jī)?nèi)的80/32t的行車,結(jié)合本工程2#發(fā)電機(jī)定子相關(guān)參數(shù)和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的特點(diǎn),對(duì)市場(chǎng)上工程施工中使用的液壓千斤頂,液壓推進(jìn)器(又稱大件推移機(jī))等機(jī)具進(jìn)行結(jié)構(gòu)、性能、及使用情況進(jìn)行調(diào)查、分析。
三、結(jié)束語(yǔ)
本文僅通過(guò)對(duì)貴州福泉電廠項(xiàng)目工程#2機(jī)發(fā)電機(jī)定子雙機(jī)抬吊、推移就位,從定子輔助措施開始制作到成功就位在座板上的施工,整個(gè)工作僅用時(shí)7天。此結(jié)果是對(duì)施工方案選用的可行性和正確性最有力證明。
在整個(gè)方案中,主要的工作是制作、安裝輔助措施,以及定子轉(zhuǎn)向、推移、垂直下落。本工程施工方案所進(jìn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性、合理性、可行性分析和相關(guān)計(jì)算,是建立在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)的,其主要體現(xiàn)了對(duì)不同的工程,對(duì)施工方案從發(fā)展、創(chuàng)新、靈活的角度進(jìn)行編制,對(duì)工程中新施工機(jī)具使用和施工技術(shù)的大膽嘗試和創(chuàng)新,本工程施工方案的成功運(yùn)用,為其他類似工程重大件設(shè)備就位起到借鑒啟示作用,從施工方面講起到一定的經(jīng)驗(yàn)積累作用。
編制依據(jù)
1.東方電機(jī)集團(tuán)股份有限公司提供的發(fā)電機(jī)安裝相關(guān)圖紙資料
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3. 江西起重機(jī)械總廠QD80/32t-27m-26/29m型橋式起重機(jī)技術(shù)資料
4. 《電力建設(shè)施工及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范(汽輪機(jī)機(jī)組篇)》DL5011-92
5. 材料力學(xué)(第二版);高等教育出版社
關(guān)鍵詞:公路建設(shè);新理念;路線設(shè)計(jì);通盤考慮;;合理選線
中圖分類號(hào):X734 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
1 引言
路線設(shè)計(jì)方案是路線設(shè)計(jì)中最根本的問(wèn)題,路線方案一經(jīng)確定,整個(gè)工程的設(shè)施布局及工程造價(jià)便基本確定,因此,在設(shè)計(jì)過(guò)程中,既要防止忽視標(biāo)準(zhǔn)過(guò)分遷就現(xiàn)有公路,又要避免片面追求過(guò)高標(biāo)準(zhǔn),大量廢棄原有公路,而應(yīng)綜合考慮,不僅要做到美觀實(shí)用,還要與地形地貌吻合,造價(jià)經(jīng)濟(jì)合理,為項(xiàng)目所在地區(qū)的美麗風(fēng)光錦上添花。
2 設(shè)計(jì)原則
路線線型選擇涉及諸多因素,如地質(zhì)條件、地形條件、交通流量、景觀協(xié)調(diào)等等【1】。在具體項(xiàng)目的路線設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)符合一定的設(shè)計(jì)原則:
(1)安全性原則
設(shè)計(jì)中要把安全放在首位,對(duì)控制性的工程通過(guò)綜合比較論證,合理選擇線位和工程方案,保證公路設(shè)施自身安全、運(yùn)行車輛行駛安全及行人的安全。
(2)可持續(xù)發(fā)展原則
根據(jù)可持續(xù)發(fā)展原則進(jìn)行方案論證。盡量少占農(nóng)田,少干擾居民村落及學(xué)校,保護(hù)名勝古跡及人文景觀,促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
(3)尊重地區(qū)特性原則
根據(jù)具體項(xiàng)目的方位,設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮并尊重其地理位置,地形地貌特征、氣候及社會(huì)環(huán)境特征以及當(dāng)?shù)氐奈幕瘋鹘y(tǒng)、風(fēng)俗習(xí)慣及審美觀。
(4)整體協(xié)調(diào)性原則
在公路景觀環(huán)境設(shè)計(jì)中,高度重視公路自身的平縱線形、路基寬度、橋隧、路線交叉、沿線設(shè)施等與沿途地形、地貌、生態(tài)特征以及其他人工系統(tǒng)配合協(xié)調(diào),并努力使公路在滿足運(yùn)輸功能的基本前提下,完善原有的景觀環(huán)境【2】。
(5)自然性原則
重點(diǎn)體現(xiàn)對(duì)原有景觀資源的尊重、保護(hù)、利用和開發(fā),確保公路主體與原有景觀的相融和有環(huán)境景觀。
3 實(shí)例參照
下面我們以大神項(xiàng)目寧武北互通為例,來(lái)看一下路線方案的選定。
(1)位置及其在路網(wǎng)中的作用、設(shè)置理由、集散交通量、銜接道路
寧武北互通為寧武縣、S305車輛上下高速公路而設(shè),位于寧武縣石湖河村西側(cè),距上一互通(原平北互通)37.21km,距下一互通(神池北互通)14.93km。此互通的設(shè)置可直接帶動(dòng)寧武縣城的發(fā)展,方便百姓出行;寧武縣有山西六大煤田之一的寧武煤田,可方便煤炭資源流通;可帶動(dòng)寧武萬(wàn)年冰洞、天池、管涔山、內(nèi)長(zhǎng)城等多處旅游景點(diǎn)的發(fā)展。
(2)地質(zhì)、地形、地物情況
地形屬于山區(qū)大型沖溝之間的山前坡麓地帶,表現(xiàn)為黃土梁峁?fàn)?,一般由馬蘭組(Q3m)、離石組(Q2l)黃土和石炭系、二疊系砂泥巖組成。其特點(diǎn)為陽(yáng)坡面一般為黃土,陰坡面一般為基巖,斜坡上的黃土比坡頂?shù)狞S土層厚,溝底兩側(cè)常出露有小面積的基巖。地表由于受到強(qiáng)烈侵蝕,地形破碎,沖溝發(fā)育,切割深度10~40m,地下水位埋深大。
(3)互通方案與指標(biāo)的選用
根據(jù)遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)交通量、實(shí)際地形及地物等情況,寧武北互通采用單喇叭A型,匝道下穿主線,方案示意圖見圖1-2。寧武北互通主要技術(shù)指標(biāo)及工程數(shù)量詳見下表:
寧武北互通式立體交叉主要技術(shù)指標(biāo)及工程數(shù)量表表1-1
寧武北互通式立體方案示意圖1-2
(4)匝道車道數(shù)的確定,變速車道設(shè)置
根據(jù)交通量和匝道長(zhǎng)度確定匝道車道數(shù)和路基寬度,A匝道為對(duì)向分離式雙車道,路基寬度15.5m,出收費(fèi)站廣場(chǎng)后,A匝道路基寬度為23m,B、C、E匝道為單向單車道,路基寬度8.5m,D匝道為單向雙車道,路基寬度10.5m。
加速車道采用平行式,減速車道采用直接式,在規(guī)范的基礎(chǔ)上根據(jù)縱坡要求給予修正。
根據(jù)交通工程設(shè)計(jì)單位提供的近遠(yuǎn)期車道數(shù),收費(fèi)站機(jī)電與土建采用4進(jìn)6出設(shè)計(jì),收費(fèi)站用地采用5進(jìn)7出設(shè)計(jì),考慮安裝ETC系統(tǒng)。
收費(fèi)廣場(chǎng)設(shè)計(jì)考慮了出口計(jì)重收費(fèi)和進(jìn)口超限檢測(cè)設(shè)施的技術(shù)要求,設(shè)置了超載車輛專用的勸返車道,將超載車輛引出互通區(qū),避免超載車輛在收費(fèi)廣場(chǎng)內(nèi)調(diào)頭引起的交通堵塞,勸返車道終點(diǎn)接S305,超限檢測(cè)勸返車道路基寬度8.5m。設(shè)置兩條超限檢測(cè)車道,一條為主治超車道,一條為備用治超車道,車道寬度均為4.5m。
(5)排水方案及跨線構(gòu)造物的方案
根據(jù)整個(gè)互通區(qū)各段的平、縱面線形、地形、水文狀況等,通過(guò)邊溝、排水溝、及涵洞將水排出互通區(qū),該互通在方案中,設(shè)置結(jié)構(gòu)型式為1-30m裝配式預(yù)應(yīng)力砼簡(jiǎn)支箱梁。
(6)寧武北互通L匝道
寧武北互通L匝道采用一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)速度60km/h,路基寬度23m,L匝道起點(diǎn)接單喇叭互通A匝道終點(diǎn),終點(diǎn)接寧武縣規(guī)劃外環(huán)路,長(zhǎng)2.9km,公路用地為147.18畝。技術(shù)指標(biāo)按《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTGB01-2003)執(zhí)行【3】。
4 與周圍環(huán)境和自然景觀相協(xié)調(diào)
在路線布設(shè)中,除考慮有關(guān)線形指標(biāo)外,充分考慮了國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的有關(guān)法規(guī),結(jié)合實(shí)際地形,對(duì)修建項(xiàng)目可能對(duì)環(huán)境造成的影響采取了相應(yīng)措施。
(1)在設(shè)計(jì)中盡量少占用、少拆遷。盡量避免高填深挖,注意與自然景觀相協(xié)調(diào)。線路盡可能避讓村莊、學(xué)校、文物。
(2)路基設(shè)計(jì)時(shí)加強(qiáng)對(duì)路基邊坡和公路用地范圍的地表進(jìn)行防護(hù)。
(3)通過(guò)綜合排水設(shè)計(jì)將截水溝、排水溝、急流槽、橋涵等構(gòu)造物相互溝通,使水流匯入自然溝渠或河流,避免浸濁地表,造成水土流失。
(4)對(duì)互通立交綠化美化、對(duì)取土場(chǎng)進(jìn)行復(fù)耕等工程環(huán)保措施,使水土流失得到有效控制【4】。
由于高速公路的工程建設(shè)中,高填深挖不僅給生態(tài)帶來(lái)了不良影響,同時(shí)也嚴(yán)重破壞了人們的視覺(jué)感受。因此在景觀設(shè)計(jì)中,通過(guò)植物高低的變化引導(dǎo)視線【5】,構(gòu)造景觀的節(jié)奏感,從公路線形入手,優(yōu)化平縱組合、改善線形,使其流暢連續(xù),確保車輛快速安全通過(guò),提供舒適的行車條件,營(yíng)造出“車在路上走,人在畫中游”的優(yōu)美的公路交通環(huán)境。
5 結(jié)論
路線設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性的設(shè)計(jì)工作,它涉及并影響到公路設(shè)計(jì)的各個(gè)方面。由于公路建設(shè)對(duì)自然環(huán)境、生態(tài)環(huán)境破壞較為嚴(yán)重,而環(huán)境恢復(fù)又是一個(gè)非常困難和漫長(zhǎng)的過(guò)程,所以必須綜合考慮各種影響因素,樹立“環(huán)保優(yōu)先”的設(shè)計(jì)理念,靈活運(yùn)用線形指標(biāo),充分使用先進(jìn)的測(cè)量和設(shè)計(jì)手段,結(jié)合三維數(shù)字地面模型做詳細(xì)的方案分析和比較,使公路以最少的干擾與天然地形、地貌適度吻合,盡可能遠(yuǎn)離環(huán)境敏感點(diǎn),減少土方填挖,避免高填深挖,努力將公路建設(shè)對(duì)環(huán)境的破壞程度降至最低,爭(zhēng)取做到既使公路迅速、舒適、安全、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行,又滿足社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需要。
參考文獻(xiàn)
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【4】劉天玉.交通環(huán)境保護(hù)[M].人民交通出版社, 2004.
關(guān)鍵詞:機(jī)械設(shè)備 安裝 調(diào)試
Abstract: with the improvement of mechanical manufacturing industry to all kinds of mechanical equipment installation debug skill also more and more strictly. But in actual installation operation process, fault or occurred frequently, how to improve the design of the system, the test and operation to the work before is very important. So pay close attention to the mechanical equipment in the operation process of the abnormal phenomenon, maintenance and improve mechanical equipment reliability of the key. This paper expounds the mechanical equipment installation and debugging method.
Key words: machinery and equipment installation
中圖分類號(hào):U415.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):
1 機(jī)械設(shè)備的安裝
機(jī)械設(shè)備安裝是指設(shè)備由生產(chǎn)廠運(yùn)輸?shù)绞┕さ攸c(diǎn),在借助工具和儀器,將設(shè)備正確地安裝到指定的位置上,并通過(guò)調(diào)試運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到使用條件。一臺(tái)機(jī)械設(shè)備是否能順利地投入生產(chǎn),發(fā)揮它的使用性能,延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命,保證生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量,很大程度上取決于機(jī)械設(shè)備安裝的質(zhì)量。
1.1 設(shè)備開箱與清點(diǎn):在設(shè)備交付現(xiàn)場(chǎng)安裝前,由總承包方負(fù)責(zé)與業(yè)主 (或其代表)或供貨商共同按設(shè)備裝箱清單和設(shè)備技術(shù)文件對(duì)安裝的機(jī)械設(shè)備逐一清點(diǎn),登記和檢查,對(duì)其中的重要零部件還需按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查驗(yàn)收,查驗(yàn)后,雙方簽字鑒證,移交。
1.2 基礎(chǔ)放線(設(shè)備定位):依據(jù)設(shè)備布置圖和有關(guān)建筑物的軸線或邊沿線和標(biāo)高線,劃定安裝基準(zhǔn)線;互相有連接,銜接或排列關(guān)系的設(shè)備,應(yīng)放出共同的安裝基準(zhǔn)線;必要時(shí)應(yīng)埋設(shè)一般的或永久的標(biāo)板或基準(zhǔn)點(diǎn);設(shè)置具體基礎(chǔ)位置線及基礎(chǔ)標(biāo)高線。
1.3 設(shè)備基礎(chǔ)檢驗(yàn)
1.3.1 基礎(chǔ)施工單位應(yīng)提供設(shè)備基礎(chǔ)質(zhì)量合格證明書:主要檢查其混凝土配比,混凝土養(yǎng)護(hù)及混凝土強(qiáng)度是否符合設(shè)計(jì)要求。如果對(duì)設(shè)備基礎(chǔ)的強(qiáng)度有懷疑,可用回彈儀或鋼珠撞痕法等對(duì)基礎(chǔ)的強(qiáng)度進(jìn)行復(fù)測(cè)。
1.3.2 對(duì)基礎(chǔ)的外觀檢查:主要察看基礎(chǔ)表面有無(wú)蜂窩,麻面等質(zhì)量缺陷。
1.3.3 對(duì)基礎(chǔ)的位置,幾何尺寸的測(cè)量檢查:檢查的主要項(xiàng)目有基礎(chǔ)的坐標(biāo)位置,不同平面的標(biāo)高,平面外形尺寸,凸臺(tái)上平面外形尺寸,凹穴尺寸,平面的水平程度,基礎(chǔ)的鉛垂程度,預(yù)埋地腳螺栓的標(biāo)高和中心距,預(yù)埋地腳螺栓孔的中心位置,深度和孔壁鉛垂程度,預(yù)埋活動(dòng)地腳螺栓錨板的標(biāo)高,中心位置,帶槽錨板和帶螺紋錨板的水平程度等。
1.4 設(shè)備就位:設(shè)備安全地安放到基礎(chǔ)上,在工業(yè)設(shè)備安裝工程中所占的份量很大,它主要對(duì)起重作業(yè)提出了要求。一臺(tái)重量大,體積大,安裝位置又很高的設(shè)備,其吊裝難度和消耗的費(fèi)用都是很高的,對(duì)于解體設(shè)備,應(yīng)先將設(shè)備底座就位。
1.5 精度檢測(cè)與調(diào)整: 精度檢測(cè)與調(diào)整是機(jī)械設(shè)備安裝工程中關(guān)鍵的一環(huán),是安裝工程質(zhì)量的重要指標(biāo)。它幾乎包括了所有位置精度項(xiàng)目和部分形狀精度項(xiàng)目,涉及到誤差分析,尺寸鏈原理以及精密測(cè)量技術(shù)。精度檢測(cè)是檢測(cè)設(shè)備,零部件之間的相對(duì)位置誤差,如垂直度,平行度,同軸度誤差等;調(diào)整是根據(jù)設(shè)備安裝的技術(shù)要求(由規(guī)范或設(shè)備隨機(jī)技術(shù)文件規(guī)定)和精度檢測(cè)的結(jié)果,調(diào)整設(shè)備自身和相互的位置狀態(tài),例如設(shè)備的安裝水平,垂直度,平行度和傾斜等。
1.6設(shè)備固定:除少數(shù)可移動(dòng)機(jī)械設(shè)備外,絕大部分機(jī)械設(shè)備須牢固地固定在設(shè)備基礎(chǔ)上。尤其對(duì)于重型,高速,振動(dòng)大的機(jī)械設(shè)備,如果沒(méi)有牢固的固定,可能導(dǎo)致重大事故的發(fā)生。對(duì)于解體設(shè)備應(yīng)先將底座就位固定后,再進(jìn)行組裝
1.7拆卸,清洗與裝配:對(duì)于解體機(jī)械設(shè)備和超過(guò)防銹保存期的整體機(jī)械設(shè)備,應(yīng)進(jìn)行拆卸,清洗與裝配,這是要求比較精細(xì)的一道程序,如果清洗不凈或裝配不當(dāng),會(huì)給以后設(shè)備正常運(yùn)行造成影響。設(shè)備裝配的一般步驟如下:
悉設(shè)備裝配圖,技術(shù)說(shuō)明和設(shè)備結(jié)構(gòu),清掃好裝配用的場(chǎng)地,了解設(shè)備的結(jié)構(gòu),配合精度,確定裝配方法,準(zhǔn)備好工器具和材料對(duì)零部件的收集和檢查包括外觀檢查和配合精度檢查,檢查應(yīng)做好記錄。清洗零部件并涂油 (脂):設(shè)備裝配配合表面必須潔凈并涂油 (
脂)(有特殊要求的除外),這是保證配合表面不容易生銹,便于拆卸的必要措施。
組合件的裝配:先從組合件開始,從小到大,從簡(jiǎn)單到復(fù)雜。部件的裝配:由組件裝配成部件。總裝配:由部件進(jìn)行總裝配,先主機(jī)后輔機(jī)。
1.8 與設(shè)備加油:這是保證機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件。油路和部位要潔凈,劑選擇合理,質(zhì)量要符合要求,備用油和劑的加入量要適當(dāng)。
2 機(jī)械設(shè)備安裝過(guò)程中的調(diào)試
2.1 軸承溫度過(guò)高
風(fēng)機(jī)軸承溫度異常升高的原因有三個(gè):不良、冷卻不夠、軸承異常。當(dāng)發(fā)生軸承溫度過(guò)高時(shí),在調(diào)試運(yùn)行中應(yīng)先從以下幾個(gè)方面入手:
第一,加油是否恰當(dāng):要按照生產(chǎn)廠家說(shuō)明書規(guī)定的要求給軸承箱加油。當(dāng)軸承加油后有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)溫度高的情況,其主要原因是加油過(guò)多。這時(shí)現(xiàn)象表現(xiàn)為溫度持續(xù)不斷上升,當(dāng)溫度到達(dá)一定高度后 (一般在常運(yùn)行溫度在 10―15℃)維持不變,然后再逐漸下降。
第二,冷卻風(fēng)機(jī)的小冷卻風(fēng)量不足。引風(fēng)機(jī)處的煙溫一般在120―140℃,軸承箱如果不能有有效的冷卻,軸承溫度就會(huì)升高。比較簡(jiǎn)單同時(shí)又節(jié)約用電的解決方法是在輪轂側(cè)軸承處設(shè)置壓縮空氣冷卻。當(dāng)溫度低時(shí)可不開啟壓縮空氣冷卻,溫度高時(shí)再開啟。如確認(rèn)不存在上述問(wèn)題后再檢查軸承箱。
2.2 軸承振動(dòng)
風(fēng)機(jī)軸承振動(dòng)是運(yùn)行中常見的故障。它不僅會(huì)引起軸承和葉片損壞、螺栓松動(dòng)、機(jī)殼和風(fēng)道等的損壞,嚴(yán)重的會(huì)危及風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行。
風(fēng)機(jī)的振動(dòng)一般來(lái)自本身振動(dòng)。如轉(zhuǎn)動(dòng)部件材料不均勻;制造加工時(shí)轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡;負(fù)荷變化時(shí)風(fēng)機(jī)運(yùn)行調(diào)整不良;轉(zhuǎn)子、導(dǎo)葉磨損、變形;進(jìn)出口擋板開度調(diào)節(jié)不到位等等都會(huì)引起軸承振動(dòng)。
2.3 風(fēng)機(jī)喘振
喘振,顧名思義就象人哮喘一樣,風(fēng)機(jī)出現(xiàn)周期性的出風(fēng)與倒流。喘振是發(fā)動(dòng)機(jī)的致命故障,嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)空中停車甚至發(fā)動(dòng)機(jī)致命損壞。判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否是在喘振,可根據(jù)風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的不同情況來(lái)判斷。
第一,聽測(cè)風(fēng)機(jī)出氣管道的氣流噪音。在接近喘振工況時(shí),出氣管道中氣流發(fā)出的噪音時(shí)高時(shí)低,產(chǎn)生周期性變化。當(dāng)進(jìn)入喘振工況時(shí),噪音會(huì)立即劇增,甚至還有爆音出現(xiàn)。
第二,觀測(cè)風(fēng)機(jī)出口壓力和進(jìn)口流量變化。正常工作時(shí)其出口壓力和進(jìn)口流量變化不大,當(dāng)進(jìn)入喘振區(qū)時(shí),二者的變化都很大。
第三,觀測(cè)機(jī)體的振動(dòng)情況。進(jìn)入喘振區(qū)時(shí),機(jī)體和軸承都會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng)。
防止喘振主要方法是采用出風(fēng)管放氣。在出風(fēng)管上設(shè)置旁通管,一旦風(fēng)量降低至 0min 值,旁通管上的閥門將會(huì)自動(dòng)打開放氣,此時(shí)進(jìn)口的流量會(huì)增加,從而避免氣流失速,可有效防止風(fēng)機(jī)的喘振。
2.4動(dòng)葉卡澀
軸流風(fēng)機(jī)動(dòng)葉調(diào)節(jié)是通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)滑閥改變液壓缸兩側(cè)油壓差實(shí)現(xiàn)的。在軸流風(fēng)機(jī)的運(yùn)行中,有時(shí)會(huì)出現(xiàn)動(dòng)葉調(diào)節(jié)困難或完全不能調(diào)節(jié)的現(xiàn)象。出現(xiàn)這種現(xiàn)象通常會(huì)認(rèn)為是風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)油系統(tǒng)故障和輪轂內(nèi)部調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)損壞等。但實(shí)際中通常是另外一種原因,在風(fēng)機(jī)動(dòng)葉片和輪轂之間有一定的空隙以實(shí)現(xiàn)動(dòng)葉角度的調(diào)節(jié),但不完全燃燒造成碳垢或灰塵堵塞空隙形成動(dòng)葉調(diào)節(jié)困難
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備;電氣控制
舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備控制系統(tǒng)是根據(jù)舞臺(tái)機(jī)械方案的特殊要求,通過(guò)最具先進(jìn)性的系統(tǒng)和編碼器的準(zhǔn)確計(jì)算來(lái)定位,全套控制模式,由專業(yè)技術(shù)人員開發(fā)軟件來(lái)事例系統(tǒng);以工業(yè)總線通訊的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的高速傳輸,使系統(tǒng)達(dá)到高精度、高響應(yīng)、全自動(dòng)動(dòng)作。
一、控制系統(tǒng)通用技術(shù)
1、電源
舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備供電電源為50HZ,三相380V.AC,單相220V AC,電壓波動(dòng)范圍為-10%~+10%。電源引自貴場(chǎng)館的分區(qū)配電室。舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備的380V.AC/220V.AC級(jí)配電系統(tǒng)為TH-S系統(tǒng)(H線和PE線分開)。
2、控制系統(tǒng)的總體要求
我們提供的控制系統(tǒng)已經(jīng)過(guò)可靠性測(cè)試及充分的論證,完全可以完成所要求的功能。同時(shí)滿足各種技術(shù)規(guī)范與要求??刂葡到y(tǒng)能穩(wěn)定、安全、可靠地監(jiān)控分散在臺(tái)上、臺(tái)下范圍內(nèi)的舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備,并滿足裝臺(tái)、排練、演出對(duì)舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備的控制和操作要求。
控制系統(tǒng)高速實(shí)時(shí)監(jiān)視設(shè)備運(yùn)動(dòng)的參數(shù)(速度、位置、限位等信號(hào)),各設(shè)備按設(shè)定的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和內(nèi)置于控制系統(tǒng)中的保護(hù)措施運(yùn)行,以保證設(shè)備安全,并滿足定位精度和同步精度的要求。當(dāng)有緊急情況發(fā)生或運(yùn)動(dòng)誤差超過(guò)允許范圍時(shí),采取有效的措施。設(shè)備運(yùn)行的距離必須受到行程終止限位開關(guān)或超程限位開關(guān)的控制。單體設(shè)備的控制裝置相互獨(dú)立。
3、控制方式的基本要求
控制系統(tǒng)提供對(duì)舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備的不同控制方式??刂葡到y(tǒng)的不同控制方式滿足下面的基本要求。
(1)主控制系統(tǒng)
主控制系統(tǒng)由標(biāo)準(zhǔn)的可編程序控制器和計(jì)算機(jī)用網(wǎng)絡(luò)總線方式構(gòu)成。主控制系統(tǒng)提供正常情況下的全功能控制與操作,包括單體設(shè)備的控制、設(shè)備聯(lián)鎖、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視、預(yù)選擇設(shè)備、設(shè)定運(yùn)動(dòng)參數(shù)、編組運(yùn)行、場(chǎng)景記憶、場(chǎng)景序列、故障診斷、系統(tǒng)維護(hù)、操作向?qū)У?。主要操作以屏幕窗口、圖形、表格方式結(jié)合功能鍵盤或鼠標(biāo),并有適當(dāng)?shù)氖謩?dòng)介入功能;可靈活進(jìn)行返回、重復(fù)、跳躍和連續(xù)運(yùn)行等操作。
為了充分滿足裝臺(tái)、排練、演出等各種控制與操作要求,主控制系統(tǒng)的操作設(shè)備是多個(gè)操作臺(tái)的組合,包括:主操作臺(tái)、移動(dòng)式操作盤,以方便在主控制室、舞臺(tái)臺(tái)面、臺(tái)下、各層天橋等不同位置完成對(duì)設(shè)備運(yùn)動(dòng)的監(jiān)控。
(2)緊急控制系統(tǒng)
緊急控制系統(tǒng)應(yīng)提供在設(shè)備旁就地控制的功能,就地控制可在現(xiàn)場(chǎng)控制器或附近的電氣機(jī)柜面板上進(jìn)行控制,可完成對(duì)單臺(tái)設(shè)備的單獨(dú)運(yùn)行控制。這種控制功能的實(shí)現(xiàn)不應(yīng)受到來(lái)自主控制系統(tǒng)和智能型手動(dòng)控制系統(tǒng)的任何影響。
二、基本功能構(gòu)成
1、設(shè)備編組運(yùn)行
系統(tǒng)存儲(chǔ)盡可能多的設(shè)備編組,可存貯的設(shè)備編組數(shù)量不應(yīng)少于3000個(gè)。根據(jù)設(shè)備組運(yùn)行狀況的不同,系統(tǒng)有幾種編組形式,并以不同顏色對(duì)設(shè)備編組進(jìn)行區(qū)分。
鎖定型編組:吊掛或運(yùn)載的場(chǎng)景需要固定連接到多個(gè)舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備上時(shí),該組中所有的舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備必須以相同的速度同時(shí)運(yùn)行并移動(dòng)相同的距離。
安全型編組:用于控制速度、距離等參數(shù)組合復(fù)雜的設(shè)備組的運(yùn)行,操作的失誤將導(dǎo)致場(chǎng)景及設(shè)備碰撞或損壞等危險(xiǎn)情況。系統(tǒng)規(guī)定更高的操作權(quán)限,系統(tǒng)必須高速監(jiān)控該組中所有運(yùn)行設(shè)備的速度和位置,當(dāng)該組中的任一設(shè)備沒(méi)有按照預(yù)設(shè)定或計(jì)算出的速度曲線運(yùn)行,速度或位置偏差超出了系統(tǒng)允許的誤差范圍時(shí),系統(tǒng)必須立即停止該組內(nèi)所有設(shè)備的運(yùn)行,系統(tǒng)發(fā)出的停止命令應(yīng)該是緊急停機(jī)命令(EMS),以免損壞場(chǎng)景和發(fā)生危險(xiǎn)情況。
自由型編組:用于控制相互之間獨(dú)立的多個(gè)設(shè)備的聯(lián)合運(yùn)行,適用于在演出中需要經(jīng)常調(diào)用的多個(gè)設(shè)備的同時(shí)運(yùn)行。自由型編組中允許各設(shè)備的運(yùn)行獨(dú)立于其它設(shè)備,按照已定的速度圖和動(dòng)作距離來(lái)運(yùn)行,當(dāng)該組中任一設(shè)備的速度或位置偏差超出系統(tǒng)允許的誤差范圍時(shí),系統(tǒng)發(fā)出針對(duì)單個(gè)設(shè)備的停止命令,而其它正常運(yùn)行的設(shè)備不受任何影響。
2、預(yù)設(shè)停車位置
系統(tǒng)具有支持任意設(shè)定停車位置的功能。停車位置參考點(diǎn)的設(shè)定,對(duì)懸吊設(shè)備或升降設(shè)備以舞臺(tái)臺(tái)面為參考點(diǎn),對(duì)水平運(yùn)行設(shè)備或旋轉(zhuǎn)運(yùn)行設(shè)備以設(shè)備原始配置為參考點(diǎn)。預(yù)設(shè)停車位置的設(shè)定可以在主操作臺(tái)及相應(yīng)授權(quán)的操作盤面上方便的進(jìn)行。設(shè)定好的預(yù)設(shè)停車位置數(shù)據(jù)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或用數(shù)據(jù)盤傳輸?shù)较到y(tǒng)中。
3、設(shè)備起動(dòng)
設(shè)備的起動(dòng)可以按照預(yù)選擇、預(yù)設(shè)定的方式通過(guò)屏幕窗口、圖形或表格方式用功能鍵盤或鼠標(biāo)進(jìn)行,也可利用操作臺(tái)上的按鈕、操作桿等操作部件起動(dòng)單個(gè)設(shè)備或編組設(shè)備的運(yùn)行。設(shè)備的運(yùn)行將按照預(yù)設(shè)定的速度、預(yù)設(shè)定的時(shí)間等參數(shù)從一個(gè)預(yù)設(shè)停車位置運(yùn)行到另一個(gè)預(yù)設(shè)停車位置,或者從任意有效位置起動(dòng)運(yùn)行到另一個(gè)有效位置。單個(gè)設(shè)備、設(shè)備編組、場(chǎng)景記憶、場(chǎng)景序列等運(yùn)行方式中都有手動(dòng)介入功能來(lái)控制設(shè)備運(yùn)行。
4、設(shè)備運(yùn)動(dòng)的挑選和忽略
在自由型編組設(shè)備運(yùn)行控制中,系統(tǒng)允許操作人員從中選擇幾個(gè)設(shè)備處于可控狀態(tài),而該組中其余設(shè)備可以被忽略,同樣也可以選擇幾個(gè)設(shè)備被忽略,其余設(shè)備為可控狀態(tài)。
在場(chǎng)景記憶運(yùn)行中,系統(tǒng)允許操作人員從中選擇幾個(gè)設(shè)備編組處于可控狀態(tài),而其余設(shè)備編組可以被忽略。系統(tǒng)還允許操作人員在設(shè)備編組之間進(jìn)行跳躍操作。
5、默認(rèn)速度
在缺省對(duì)設(shè)備的速度設(shè)定或無(wú)法進(jìn)行速度設(shè)定時(shí),設(shè)備按照系統(tǒng)默認(rèn)的速度運(yùn)行。默認(rèn)速度隨不同的設(shè)備而不同,對(duì)此作出合理的設(shè)計(jì),通過(guò)軟件或硬件方式內(nèi)置于控制系統(tǒng)中。
三、電氣元件與裝置
所有電氣元件與裝置選用高質(zhì)量的產(chǎn)品,在滿足舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備的傳動(dòng)和控制系統(tǒng)要求和前提下,采用國(guó)產(chǎn)知名的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。所有電氣元件或裝置有永久標(biāo)簽,包括制選商名稱、型號(hào)、技術(shù)參數(shù)(額定值、接點(diǎn)組態(tài)方式等),快速更換和查找故障的操作方法等。
1、所有斷路器、接觸器、繼電器、變壓器和其他帶電磁設(shè)備都靜噪工作,必要時(shí)采用柔性安裝,以限制傳遞噪聲和振動(dòng)。所有框架和外罩都結(jié)實(shí)堅(jiān)固,不隨元件振動(dòng)而振動(dòng)。
繼電器一般為組合型,安裝在DIH標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌上??刂瓢粹o和控制開關(guān)滿足控制與操作的要求,并符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和人體工程學(xué)。其防護(hù)等級(jí)為IP65,最短工作壽命為100000次。指示器滿足各種信號(hào)顯示的要求,并符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和人體工程學(xué)要求。其防護(hù)等級(jí)為IP65,指示器型號(hào)和種類越少越好。
2、驅(qū)動(dòng)裝置
電源隔離及保護(hù):每一特定電氣柜組的電源進(jìn)線電纜至柜內(nèi)電源母線之間設(shè)置負(fù)荷開關(guān)(或斷路器)。電氣柜面板上設(shè)有控制按鈕,電源接通指示器、電壓表等電源信息元件;控制電源設(shè)熔斷器或其他保護(hù)。
定速裝置:不需要調(diào)速的舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備的主回路由斷路器、熱繼電器、正反向接觸器組成。
操作設(shè)備:操作臺(tái)具有控制按鈕和控制開關(guān),指示器、緊急停車按鈕等。操作臺(tái)的設(shè)計(jì)制造和安裝符合人體工程學(xué)且滿足電氣安全的要求。
3、電氣設(shè)備柜
電氣設(shè)備柜的機(jī)柜和機(jī)架都采用經(jīng)過(guò)防銹處理的金屬或鋼板鋼性制作,必要時(shí)用鋼板或型鋼的框架加強(qiáng)。電氣設(shè)備柜具有防塵措施。除電纜進(jìn)出口外,所有機(jī)柜和機(jī)架都全部封閉,每個(gè)機(jī)柜的深度能保證適當(dāng)?shù)脑O(shè)備和接線空間。
機(jī)柜或機(jī)架加壁掛式,背靠背安裝或自由固定式;安裝的固定點(diǎn)和安裝板在安裝時(shí)不對(duì)設(shè)備造成變形或應(yīng)力。
所有鋼結(jié)構(gòu)件,機(jī)械設(shè)備、操作臺(tái)、電氣機(jī)柜、金屬外罩,金屬管以及設(shè)備部件都有效的接地,并符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
結(jié)語(yǔ):該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)清晰、可靠性高、操作靈活、快速、控制線路少等優(yōu)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了軟件及硬件的模塊化擴(kuò)展性,滿足了舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備對(duì)各種工況的控制和操作要求。
參考文獻(xiàn):
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