测量及试验

测量及试验（精选9篇）

测量及试验 篇1

0概述

在内燃机曲轴系中,主轴承的作用是支承曲轴,保证曲轴的工作轴线,使曲轴在转动中以较小的摩擦和磨损传递动力。主轴承决定着内燃机曲轴轴线、主轴承中心线与气缸中心线垂直并相交的准确性,决定曲轴、连杆、活塞和气缸之间的正确位置关系,是内燃机中极为重要的部件。

在内燃机工作过程中,主轴承会受到来自曲轴的气体力和惯性力的作用及由于曲轴轴颈在主轴承中转动而产生的摩擦力作用。主轴承表面合金层在循环交变应力作用下产生的应变是导致其疲劳失效的主要原因。此外,由于主轴承工作表面与曲轴轴颈工作表面之间的相对运动速度很高,会造成主轴承发热,使润滑油温度升高,机油黏度降低,油膜承载能力下降,加速主轴承的磨损,并导致润滑油的氧化变质,加速轴承工作面的腐蚀[1]。而主轴承一旦发生损坏,将直接影响内燃机的正常工作,严重时会导致曲轴挠曲变形过大而折断[2]。所以,在内燃机工作过程中准确了解主轴承表面的状态变化,是确定轴承材料的承载能力及轴承油膜厚度的设计计算的重要依据,这对于主轴承设计十分重要[3,4]。然而,内燃机曲轴和主轴承的配合关系非常紧密,在其中置入传感器极为困难。目前,大部分研究采用间接的信号监测分析方法,主要包括振动信号分析、应变信号分析及轴心轨迹分析等方法。其中,振动信号分析通过内燃机机体表面振动信号监测机体内部主轴承的磨损状态[5];应变分析法将应变片贴放在内燃机曲柄箱上的轴承盖表面,通过测量得到的轴承盖表面纵向应变信号来分析主轴承状态[6];轴心轨迹法通过电涡流传感器产生的电涡流效应,将曲轴轴心位移的变化量转化成电压的变化量,再将实时测得的轴心轨迹数据与事先测得的内燃机正常工作时的标准数据进行对比,对主轴承的故障状态加以分析[7]。上述方法只能间接地了解主轴承状态。为了得到主轴承表面状态变化的直接测量结果,文献[8]通过物理气相沉积的方法在主轴承表面制得一层厚度为3~6μm的Cu-Mn-Ni合金薄膜,可以在内燃机工作过程中进行主轴承表面油膜压力的直接测量;但是,由于缺少与主轴承表面油膜压力测量数据同步的温度数据,不能全面反映内燃机工作过程中主轴承表面状态变化情况。为满足对内燃机主轴承状态进行准确监测和主轴承结构优化设计的要求,仍须寻求更好的测量方法。

本文中利用光纤传感的原理和方法,研究了主轴承表面应变及温度的测量方案设计、光纤传感器铺设及标定等关键问题,并结合实例进行了测量试验。

1 测量方法研究

1.1 测量方法的选择

光纤传感器是通过光纤传输的光波强度、频率、相位、偏振态等变化,测得波长的变化,测量被测结构的温度、应力等物理量的大小。图1为在工程实际中应用最为普遍的布拉格光栅(FBG)的结构。由于周期的折射率扰动仅会对很窄的一小段光谱产生影响,因此如果宽带光波在光栅中传输时,入射光将在相应的波长上被反射回来,其余的透射光将不受影响,这样光纤光栅就起到了光波选择的作用[9]。

与传统的机械和电类传感器相比,光纤光栅传感器具有以下优点:(1)抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀、本质安全。光波的频率比常见的电磁辐射的频率要高得多,在光纤光栅中光信号不会受到电磁波干扰;而且光纤传感器主要依靠光波传输信息,不受潮湿环境影响,耐久性好,可以在恶劣环境中使用;同时,光纤由石英构成而不需要电源驱动,在油、气等易燃易爆的化工生产中使用也是安全的。(2)具有灵敏度好、精度高、质量轻、体积小、可挠曲等特点。能够根据工程应用的特殊需要,设计不同大小及形状的传感器,有利于在狭窄空间中的应用。(3)测量对象广泛。由于其优良的性能,目前已有不同种类的光纤传感器用于测量物理量、化学参量等,且对被测介质影响小,有利于在复杂环境下的应用。(4)信息传输容量大,既可以实现点测量,也可以实现多点式分布测量。

基于光纤光栅传感器的优点,本文中采用光纤光栅传感方法研究内燃机主轴承表面温度及应变的监测问题。

1.2 测量系统方案设计

由于内燃机曲轴轴颈与主轴承工作面之间的间隙很小,如果采用光纤传感的测量方法,对测量系统的要求是既要能够实现主轴承表面温度及应变数据的准确测量,又要保证不影响内燃机的正常运转和润滑油补充。所以,测量系统方案设计的关键要素包括:(1)光纤传感器的合理性布置问题,要求可实现主轴承表面应变和温度的同时测量;(2)在不影响内燃机正常工作的条件下完成光纤传感网络的铺设,实现光栅传感信号的输入和输出。按照上述要求,本文中提出的光纤传感器在主轴承座中的布置方案如图2所示。

为实现表面应变及温度数据的同步测量,每个主轴承需要三个布拉格光栅传感器。其中,FBGn1、FBGn2用于测量主轴承工作表面的轴向和周向应变;FBGn3用于测量内燃机主轴承工作面的温度,铺设在主轴承座侧壁表面,n为主轴承的顺序编号。此外,在主轴承座上的废弃机油孔内放置一个用不锈钢管封装好的光栅温度传感器,用于测量机油温度。测量系统采用解调仪作为宽带光源的发射装置发出宽带光,通过光纤传入铺设在主轴承表面的光栅传感器,经反射后波长满足耦合理论的光信号返回解调仪,通过解调仪实现波长信号的采集和分析。

1.3 光纤光栅传感器的铺设

由于内燃机工作过程中温度可能达到90℃以上,所以在主轴承下瓦表面铺设光纤应变传感器时,采用航空用耐高温胶粘剂J133进行封装,胶粘剂的耐热温度为150℃。用于监测主轴承表面温度的光栅传感器FBGn3需要用毛细钢管铠装。与光栅传感器相连的光纤通过主轴承座机体部分引出后,与解调仪相连。

1.4 光纤光栅传感器的标定

由光纤模式耦合理论可知,光纤光栅中心波长λ取决于光纤光栅周期Λ和有效折射率neff,波长漂移量可以由式(1)计算得到。

式中,ΔΛ为由于温度引起的热膨胀或应变对波长周期的影响;Δneff为温度引起的热光效应或由应变引起的弹光效应对光纤纤芯有效折射率的影响[10]。式(1)表明:光纤光栅同时对温度和应变敏感。在采用光纤光栅作为应变传感器时,必须考虑其应变-温度耦合作用,当温度和应变同时发生变化时,仅通过单个光纤光栅测量得到的波长变化量将无法对二者加以区分。在工程实际中,常用的解决方法是在光纤光栅应变传感器相同的温度场内布设仅受温度影响而不受应变影响光纤光栅传感器,对应变传感器进行温度补偿。

假定温度与应变对中心波长的影响相互独立并且是严格线性的,温度与应变共同产生的波长变化可用式(2)表示。

式中,Kε为光纤光栅应变的灵敏度系数;KT为光纤光栅温度的灵敏度系数;ΔT为温度变化量;ε为应变[7]。由于光纤材料、写入工艺及退火工艺的差异,使得光纤光栅的温度和应变灵敏度系数会有所不同;同时,封装材料也会极大地改变光栅的温度和应变灵敏度系数。由此可知,在工程实际中应用光栅传感器时,需要分别对温度和应变灵敏度系数进行标定。

本文中采用了五种不同波长值的光纤光栅传感器,在温度灵敏度系数标定时,首先采用J-133型高温胶粘剂将不同波长值的光纤光栅传感器封装好后放置在温控箱中,调整温控箱的温度分别为20、40、60、80℃,记录各温度下光纤光栅的波长数据与温度数据,然后绘制出每个传感器温度响应曲线,拟合后得到相应的温度灵敏度系数。

试验中采用的五种不同波长值的光纤光栅传感器温度标定结果见表1。其中,1-1#表示第一主轴承上铺设的第一个光纤光栅传感器;1-2#表示第一主轴承上设的第二个光纤光栅传感器;由于在第三主轴承上铺设的第一个光纤光栅传感器无信号输出,因此只有第二个光纤光栅传感器3-2#和3-3#。

在对上述光纤光栅传感器进行应变灵敏度系数标定时,需要同时使用电子应变片以获得应变的对比数据。首先,在轴瓦不受力的情况下读取初始波长λ0,然后在轴瓦上施加外力,读取不同外力作用下的对应波长λi,再绘制出每个传感器应变响应曲线,拟合后得到相应的应变灵敏度系数。应变标定试验结果见表2。

2 测量试验研究

2.1 试验过程

试验用机为玉柴的YC115四缸柴油机,其主要性能参数见表3。

首先,按照1.2节中所述方法在YC115的主轴承座中完成主轴承下瓦表面光纤传感器的铺设,与解调仪连接,确认传感光栅的完好性。然后,把主轴瓦安放在主轴承座孔中,用J-133型耐高温胶粘剂将连接光栅传感器的光纤牢固粘接于轴承座机体内表面,再将主轴承座与内燃机体进行装配。在上述操作过程中,需要特别小心不要损伤光纤。本文中主轴承表面应变及温度测量试验中光纤光栅传感器的铺设位置、类型及初始波长见表4。

在测量试验过程中,柴油机在怠速下持续工作,通过理工光科的高速解调仪对铺设在主轴承表面应变传感器FBGn1、FBGn2和侧面的温度传感器FBGn3的波长λ进行采集,采样速度为200Hz,阈值5 000。根据式(2)和标定试验中得到的温度和应变灵敏度系数对主轴承表面的应变和温度进行计算分析。

2.2 试验结果

2.2.1 机油温度测量结果

根据表1的数据拟合函数对2#温度传感器测量数据处理后的结果如图3所示。其中,速度204.7Hz为采样频率。从图3可以看出,机油温度刚开始上升时幅度较大,当温度达到34℃时,上升趋势趋于平缓,原因是此时发动机内机油冷热循环趋于平稳。

2.2.2 内燃机主轴承表面温度测量结果

如图4所示,主轴承3表面温度要高于主轴承1表面温度。这是因为主轴承3位于发动机中心且受两个气缸作用力的作用,而主轴承1位于发动机边缘只受一个气缸作用力的作用。

2.2.3 内燃机主轴承表面应变测量结果

由式(2)可知,光栅中心波长的波长由温度和应变共同产生,因此由应变传感器测量得到的波长漂移Δλ,需要减掉其中由温度变化引起的波长漂移量ΔλT才能得到由应变引起的波长漂移Δλε。按照这一方法对主轴承1表面轴向及周向铺设的光栅测量数据进行处理,结果如图5所示。从图5可以看出,主轴承表面的应变呈现出正负交替变化的规律。从应变的变化范围来看,主轴承底部轴向区域的应变变化幅度远远大于周向区域。

为了更好地观察主轴承内表面应变变化情况,在一个工作循环时间(0.014min)范围,对主轴承1和主轴承3表面的应变变化情况进行分析。

如图6所示,在0.014min时间范围内,主轴承1表面应变呈现出显著的周期性变化,周期循环数为6。与内燃机此时在怠速工作下的转速进行对比分析后发现,主轴承表面的应变变化规律与内燃机曲轴的工作循环周期一致。

在0.014min时间范围内,主轴承3下工作面周向铺设的应变测量光栅的分析结果如图7所示。与主轴承1表面周向应变的变化规律不同的是,在内燃机的一个循环周期内,主轴承3下工作表面周向的应变值有正负两个峰值,与轴承负荷峰值出现的时刻一致。这是因为在内燃机的一个工作循环中,主轴承3会分别受到相邻两个气缸燃烧过程的影响。

2.3 测量结果与仿真结果的对比分析

运用有限元软件ANSYS建立轴承的有限元模型,分析在油膜压力作用下主轴承合金层的应变分布。简化后的有限元轴承模型由合金层和钢背两部分所组成,其中内层为合金层,外层为钢背层,主要结构及材料参数见表5。

取图6中主轴承1处于第一个应变峰值点的瞬时,通过ANSYS软件求解得到该瞬时点主轴承1的轴向和周向应变分布,结果如图8所示。其中,由图8(a)可见,主轴承1最大轴向应变为9.6×10-7,最小轴向应变为-0.19×10-7。由图8(b)可见,主轴承1最大周向应变为0.75×10-7,最小周向应变为-0.15×10-7。

将通过有限元分析得到的结果和测量试验结果进行对比,见表6。

由于在有限元的简化模型中忽略了主轴承中的油槽及油孔等细节,所以分析得到的应变数值和测量结果存在一定的差别。此外,在有限元分析结果中没有同步的温度变化数据,但通过有限元分析可以得到一个特定瞬时主轴瓦上所有部位的应变分布。

3 结论

(1)主轴承表面的应变变化规律与内燃机曲轴轴颈的工作循环周期相同,应变的峰值与轴承负荷峰值出现的时间点一致。

(2)在内燃机工作过程中,主轴瓦表面的应变传感光栅测量得到的应变值呈现出正负交替变化的规律,主轴承底部轴向区域应变值大小变化幅度远远大于周向区域。

(3)在内燃机工作过程中,主轴承3的表面温度要高于主轴承1的表面温度,在相同时间内主轴承1和主轴承3表面温度升高幅度要高于机油温度的升高幅度。

(4)试验分析结果表明:采用光纤光栅传感测量方法能够在内燃机工作过程中实现主轴承表面应变及温度数据的同步采集。通过光纤传感器可以在内燃机工作过程中了解主轴承工作面上特定位置在不同时间点上的应变变化情况。

摘要：利用光纤传感原理和方法,研究了主轴承表面应变及温度测量系统的方案设计、光纤传感器的铺设及标定等关键问题,并以YC115四缸内燃机为例进行了测量试验。试验结果表明:采用光纤光栅传感测量方法能够在内燃机工作过程中实现主轴承表面应变及温度数据的同步采集,通过光纤传感器可以在内燃机工作过程中了解主轴承工作面上特定位置在不同时间点上的应变变化情况。

关键词：内燃机,主轴承,表面应变及温度测量,光纤光栅传感器

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[10]吴朝霞,吴飞.光纤光栅传感原理及应用[M].北京:国防工业出版社,2011.

测量及试验 篇2

1、为了保证计量结果的准确性，为了各种仪器设备保持良好的运行，特制定本办法。

2、各种检验、测量仪器设备、计时器具定期由施工技术部负责人检测。

3、购置仪器设备前一定要做好考察，选择耐用的具有所需准确度的精度仪器、设备、计量器具。

4、购置的设备计量器具到货后由测试人员根据供货合同和装箱清单逐件清点，凡数量不符合、检测不合格的及时查明原因，并通知采购人员办理退货或索赔手续，并做好记录。

5、购置的新设备由材料设备部、科登记入台帐，并做出检定计划，签定合格后给予标识方可使用。

6、自检仪器设备、计量器具由操作人员及时自检，按规程进行检测并做好记录。

7、仪器设备、计量器具经检定不合格而又无法修复或无修复价值的，做好报废标识。

8、仪器设备、计量器具，一定要保持良好的工作环境，使用时一定要按仪器的操作规程操作，做到专人专机，持证上岗，严禁无证人员使用。

9、设备、计量器具除按周期或初次使用前进行校准外，使用中对仪器设备、计量器具的精度产生怀疑的，设备处理和拆卸或设备搬迁就位时，必须重新校准。

10、仪器设备、计量器具一定要按设备维修保养技术要求进行维修保养，保持调和清洁干净。

测量及试验 篇3

1.1 桥梁平面控制以桥轴线控制为主, 并保证全桥与线路连接的整体性, 同时为墩台定位提供测量控制点。

为确保桥轴线长度和墩台定位的精度, 对于大桥、特大桥, 必须布设专用的施工平面控制网。点位布设应力求满足以下要求:

(1) 图形应尽量简单, 估算出来的未知数的协因数阵主对角元素应尽量小, 并能用这些虑以足够的精度用前方交会法对桥墩进行放样。

(2) 控制网一般布设成三角网或边角网, 其边长与河宽有关。

(3) 为使桥轴线与控制网紧密联系, 在布网时应将河流两岸轴线上的两个点作为控制点。

(4) 所有控制点应便于观测和保存。桥梁平面控制网按常规方法布设时基本网形是三角形和四边形。按观测要素的不同, 桥梁控制网可布设成三角网、边角网、精密导线网等:

为了施工放样时计算方便, 桥梁控制网常采用独立的坐标系统, 其坐标轴采用平行或垂直于桥轴线方向, 坐标原点选在工地以外的西南角上, 这样场地范围内点的坐标都是正值。桥轴线上两点间的长度可以方便地由坐标差求得。

1.2 高程控制测量

高程控制测量要满足施工中高程放样和桥梁建成后监测桥梁墩台垂直变形的需要。建立高程控制网的常用方法是水准测量和测距三角高程测量。

高程控制网的主要形式是水准网。当桥长在300m以上时, 应采用二等水准测量的精度;当桥长在1000m以上时, 两岸的水准连测需采用一等水准测量的精度;当桥长在300m以下时, 施工水准测量可采用三等。

桥梁高程控制点由基本水准点组成, 应选择在地质条件好、地基稳定处。正桥两岸桥头附近均应设置基本水准点, 当引桥长于l000m时, 在引桥的始站或终端应建立基本水准点。为了方便桥墩高程放样测量, 在距基本水准点较远处增设-施工水准点。

1.3 桥涵放样测量及要求

1.3.1 当有良好的丈量条件时可采用直接丈量法进行墩台施工定位, 应对尺长、温度、拉力、垂度和倾斜度进行改正计算。

1.3.2 大、中桥的水中墩、台和基础的位置, 宜用全战仪测量。

1.3.3 曲线上的桥梁施工测量, 应按照设计文件参照公路曲线测定方法处理。

1.4 桥梁施工过程中的测量和竣工测量

1.4.1 施工过程中, 应测定并经常检查桥涵结构浇砌和安装部

分的位置和标高, 并作出测量记录和结论, 如超过允许偏差时, 应分析原因, 并予以补救和改正。桥轴线超过l000m的特大桥梁和结构复杂的桥梁施工过程, 应进行主要墩、台 (或塔、锚) 的沉降变形监测, 桥梁控制网应每年复测一次, 以确保施工安全和质量。

1.4.2 桥梁竣工后应进行竣工测量, 测量项目如下:

(1) 测定桥梁中线, 丈量跨径; (2) 丈量墩、台 (或塔、锚) 各部尺寸; (3) 检查桥面高程。

2 桥梁施工荷载的计算方法

精确的测量以保证桥梁施工的顺利进行, 当施工完成时, 需要对成桥进行荷载试验。

通常可以将作用在公路桥梁上的各种荷载和外力归纳成三类:

2.1 永久荷载:

包括结构物自重、桥面铺装及附压设备向重量、作用于结构上的土重及土侧压力、基础变位的影响力、水浮力、长期作用干结构上的人工预施力以及混凝土收缩和徐变的影响力。

2.2 可变荷载:

按其对桥涵结构的影响程度, 又分为基本可变荷载 (亦称活载) 和其他可变荷载。基本可变荷载有汽车、平板挂车和履带车的车辆荷载和人群荷载。同时, 对于汽车荷载应计及其冲击力和离心力。对于所有车辆荷载尚应计算其所引起的土侧压力。其他可变荷载包括, 汽车制动力、支座摩阻力、温度影响力、风力、流水压力和冰压力等。

2.2.1 车辆荷载:

标准中把大量、经常出现的汽车荷载排列成车队形式, 作为设计荷载, 把偶然、个别出现的平板挂车或履带车作为验算荷载。汽车车队分为汽车-10级、汽车-15级、汽车-20级和汽车-超20级四个等级。荷载级别的数字表示一辆主车的重量、以吨计。除了辆数不限的主车之外, 每一车队中均规定有一辆重车。验算荷载分为80、100和120t的平板挂车 (简称挂车-80、挂车-100和挂车-120) 以及50t的履带车 (简称履带-50) 。

用验算荷载进行验算时, 对于履带车, 顺桥纵向可考虑多辆行驶, 但两车间净距不得小于50米, 对于平板挂车, 全桥均以通过一辆计算。履带车或平板挂车通过桥涵时, 应靠中以慢速行驶。验算时, 不考虑冲击力、人群荷载和其它非经常作用在桥上的各种外力。

2.2.2 车辆荷载的影响力:

包括汽车荷载的冲击力、离心力、车辆荷载引起的土侧压力 (以上属基本可变荷载) 和汽车制动力 (属其他可变荷载) 。

2.2.3 人群荷载:

设有人行道的桥梁, 在以汽车荷载计算内力时, 应同时考虑人行道上人群荷载所产生的内力。一般公路桥梁的人群荷载规定为300kg/ (3000N/) ;城市郊区行人密集地区一般为350kg/ (3500N/) , 但亦可根据实际情况或参照所在地城市桥梁设计的规定予以确定。

2.3 偶然荷载:偶然荷载包括地震力和船只或漂流物的撞击力。

2.4 荷载组合的规定

组合I:基本可变荷载 (平板挂车或履带车除外) 的一种或几种与永久荷载的一种或几种相组合。

组合Ⅱ:基本可变荷载 (平板挂车或履带车除外) 的一种或几种与永久荷载的一种或几种与其他可变荷载的一种或几种相组合;设计弯桥时, 当离心力与制动力组合时, 制动力仅按70%计算。

组合Ⅲ:平板挂车或履带车与结构自重、预应力、土重及土侧压力中的一种或几种相组合。

组合IV:基本可变荷载 (平板挂车或履带车除外) 的一种或几种与永久荷载的一种或几种与偶然荷载中的船只或漂流物撞击力相组合。

组合V:桥涵在进行施工阶段的验算时, 根据可能出现的施工荷载 (如结构重力、脚手架、材料机具、人群、风力以及拱桥的单向推力等) 进行组合。

构件在吊装时, 共自重应乘以动力系数1.2或0.85, 井可视构件具体情况作适当增减。

组合Ⅵ:结构自重、预应力、土重及士测压力中的一种或几种与地震力相组合。

3 结束语

近年来, 随着公路基本建设体制改革的深入, 把竞争机制引入了公路建设领域, 这样对提高工程质量有了明显的改善, 实践证明, 精确的测量放样能准确控制施工质量和节约成本, 而荷载试验又对桥梁工程的施工质量和使用状况提供了科学依据, 所以在桥梁工程施工过程了, 二者缺一不可。

参考文献

[1]刘培文.公路施工测量技术[M].北京:人民交通出版社.[1]刘培文.公路施工测量技术[M].北京:人民交通出版社.

[2]闫超君, 丁明科, 费秉胜.道路工程施工技术[M].中国水利水电出版社, 2008.[2]闫超君, 丁明科, 费秉胜.道路工程施工技术[M].中国水利水电出版社, 2008.

工程测量实训试验室简介 篇4

工程测量实训试验室简介

实验室功能：工程测量实训实验室是一个专业基础类实验室，主要承担《控制测量》、《工程测量》、《测量学》、《GPS原理与应用》等专业课程的实验教学和实习任务，培养学生动手能力，提高学生的实际操作技能，今后能从事各类精密工程测量、提供工程测绘服务。

主要仪器设备：全站仪、电子水准仪、静态GPS、电子经纬仪、光学经纬仪、激光准直仪、自动安平水准仪、视距测高器、激光扫平垂仪、测微器、叁棱镜、地形地籍成图软件等。

测量及试验 篇5

1 输电线路可听噪声产生机理

按不同频率分量所表现出的特征,交流输电线路的可听噪声可以分为两部分[1]:宽频带噪声和频率为工频倍数的纯音。宽频带噪声(无规噪声)是由导线表面正极性流注放电产生的杂乱无章的脉冲所引起。宽频带噪声属于中高频噪声,频率范围通常集中在400 Hz~10 k Hz[2]。这种放电产生的突发脉冲具有一定的随机性,听起来像破碎声、“吱吱”声或“咝咝”声,与一般环境噪声有着明显区别。无规噪声叠加的方法是其功率密度线性相加,声压级等于每个个别噪声声压级的平方和的平方根。房屋对无规噪声有较好的屏蔽效能,通常认为无规噪声每30 m的衰减值在1 d B(A)左右[3]。

所谓交流声(纯声),是由于电压周期性变化,使导线附近带电离子往返运动产生的"嗡嗡"声。对于交流输电线路,随着电压正负半波的交变,导线先后表现为正电晕极和负电晕极,由电晕在导线周围产生的正离子和负离子被导线以2倍工频排斥和吸引,在每半周内使空气压力变换方向2次。因此,这种噪声的频率是工频的倍数,对应100 Hz的分量最为明显,对应不同的导线相数和导线特性,100 Hz分量值会比200 Hz值大5~20 d B。

交流声(纯声)叠加的方法则与它们的相位有关。如果2个交流声同相,则声压级相加;如果它们反相,则合成声级为两者之差。纯声随距离的增加衰减甚微,可以传播较远,且房屋对纯声的屏蔽效果较差。因此,距离输电线路较远的地区,主要考虑纯声对居民可能造成的影响[4]。

2 特高压交流试验线段可听噪声测试

2.1 可听噪声测试方案

交流特高压试验线段的电磁环境测试研究是国网特高压交流试验基地的主要任务之一。试验线段的测试路径中的地形条件较为复杂,基本呈梯田状分布:自第二基杆塔附近起,档距中央地表高程依次降低。根据目前的地形条件,选取了2条满足测试条件的测试路径(如图1所示)。各测量路径的相关参数如表1所示。

测试仪器和测试方法均满足电力行业标准DL501—1992《架空送电线路可听噪声测量方法》的相关要求。对试验线段的A计权可听噪声水平及试验线段的横向衰减特性进行了测量。测试时间段一般选择在上午10~12时,下午15~17时和晚上22~24时之间进行。

2.2 单回试验线段可听噪声水平

2.2.1单回试验线段背景噪声水平

选取了测量路径1的远端(远离线路的一侧)、路径2的始端作为线路背景噪声的测点。对试验线段未带电时的背景噪声进行了多次测量,测量结果偏差很小,背景噪声水平基本维持在34 d B左右。

以下为某次实测结果。其中白天天气情况为多云,有风,温度为12~16℃,相对湿度为54%~62%;夜间天气情况为阴天,微风,温度为8~11℃,相对湿度为88%~95%。

(1)白天背景噪声水平。选择测量路径2,线路北侧,距离线路北边相15 m处的测点为测点1和测量路径1的始端作为测点2。图2和图3分别为该测点在2 min时间内的背景噪声水平和背景噪声典型频谱分布图。

(2)夜间背景噪声水平。图4和图5分别为该测点在2 min时间内的背景噪声水平和背景噪声典型频谱分布图。

同一测点,白天的背景噪声A计权平均值33d B左右,晚上的背景噪声A计权平均值35.5 d B左右。两者频谱分布均以100 Hz以下频段占优,夜间背景噪声中高频段频谱分布较白天丰富,主要原因是受到夜间虫鸣等其他噪声的影响。

2.3 好天气条件下的可听噪声水平

交流特高压试验基地单回试验线段在好天气条件下的可听噪声水平很低,在靠近基地侧的3号杆塔处有较为稳定的电晕放电,可听到微弱的电晕放电声。表2,3所示为好天气条件下单回试验线段的多次测量结果的平均值,测量时电压水平为1 100k V,测试点分别选在中相下、边相下以及距边相导线对地投影外20 m处。

从测试结果来看,单回试验线段好天气条件下的可听噪声水平较低,和背景环境噪声基本持平。边相导线对地投影20 m外的可听噪声水平维持在35d B(A)左右。

2.4 雨天条件下的可听噪声水平

交流输电线路雨天条件下的可听噪声水平是评价线路噪声对周围环境影响的主要因素。

选择测量路径2,距离线路北边相60 m处的测点为背景噪声测点。天气情况为中雨(3.8 mm/h),无风,温度为18℃,相对湿度为95%。运行电压水平为1 100 k V。图6、图7分别为该测点在2 min时间内的背景噪声水平和背景噪声典型频谱分布图。

此时的背景噪声水平维持在49.8 d B(A)左右。和晴天条件下的背景噪声频谱相比,雨天条件下的背景噪声频谱中高频段的声级值水平明显高于晴天水平。雨天试验线段可听噪声测量结果见表4。雨天的可听噪声频谱见图8。

雨天时,试验线段附近能够听到明显交流嗡嗡声,从图8可以明显的看出100 Hz及200 Hz纯声分量,且各频段的声级值都较高,电晕噪声较晴天天气明显增大。从已经获得的测试数据来看,雨天条件下的可听噪声水平和降雨率的大小有一定的关系。其中在毛毛雨条件下,线路可听噪声给人的感觉最为明显,背景噪声和线路实测可听噪声值也相差最大,差值在15 d B左右。测量结果显示,雨天的电晕噪声比好天气条件下大15~18 d B。

3 结束语

交流输电线路的可听噪声与环境噪声有着明显区别:线路可听噪声在各个频段的声级值均高于环境噪声,尤其在低频段。环境噪声在1 k Hz后随着频率增高明显衰减。输电线路电晕产生的噪声则不同,频率很高(大于8 k Hz)时才开始衰减。这样,在环境噪声较低的场合,电晕产生的高频噪声很容易分辨。正是这一特性,输电线路电晕产生的可听噪声才给人在听觉上一种异常感。与同一声压级下的交通噪声相比,可听噪声更令人讨厌。而且,在比普通公共噪声低10 d B左右时,与睡眠者获得的唤醒概率相同[5]。此外,由于输电线路大多都是常年全天候运行,因此输电线路可听噪声具有持续时间长的特点。

我国特高压交流输电线路可听噪声推荐限值为距边相导线对地投影20 m处的声级值不超过55d B。测量路径1和测量路径2上距边相对地投影20 m处的可听噪声值分别为;52.4 d B和52.7 d B,均小于55 d B的限值,控制在与500 k V交流输电线路一致的水平。

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测量及试验 篇6

1 试验的意义

变压器在出厂时, 其绕组绝缘和铁芯绝缘的状态经过检验应良好, 在经历运输、验收保管、器身内检、附件安装、真空注油等工序过程中一旦发生冲撞、受潮等问题, 将引起绝缘状况的下降甚至绝缘损坏或铁芯多点接地, 所以每隔1～3年或规定时间及大修后均要求进行变压器绝缘电阻的测量, 是检查变压器绝缘状态最简便的方法。通过变压器绝缘电阻及吸收比的测量可以灵敏地发现变压器绝缘整体或局部受潮或严重老化现象;检查变压器高低压绕组之间及高低压绕组与地 (外壳、铁芯) 之间是否存在由贯穿性绝缘损伤所造成的短路、接地现象;检查变压器的瓷件是否破裂、部件表面是否脏污等问题。通过对该项目的测试结果分析, 确定变压器的绝缘性能是否存在严重缺陷, 能否进行后续的高压试验。

2 试验的方法

目前测量变压器绝缘电阻及吸收比的仪表有2种:测量电压及量程满足试验要求的指针式兆欧表和自动化、智能化的绝缘电阻测量仪。由于造价的原因, 采用指针式兆欧表进行测量的方式更为广泛。绝缘电阻测量仪价格较高, 但具有测量范围广、量程大、操作安全、简便、读数直观等特点, 成为电气试验专业人员用常用试验设备。当采用兆欧表进行测量时, 要正确选择兆欧表的型号才能保证测量结果的准确性和测量中的设备安全问题。当测量额定电压在1kV以上的变压器时, 应选用2500V的兆欧表, 其量程一般不低于10000MΩ;测量额定电压在1kV以下的变压器时, 选用1000V的兆欧表, 量程不低于2000MΩ;对于220kV及以上的变压器, 使用2500V或5000V、输出电流不小于3m A的兆欧表;测量变压器铁芯及金属附件的绝缘电阻时一般采用2500V兆欧表 (对运行年久的变压器可用1000V兆欧表) 。测量前应检查兆欧表是否正常。指针式兆欧表在检测时, 应先将兆欧表放置平稳, 断开兆欧表的L线路端子和E接地端子并快速摇动兆欧表手柄, 看指针是否能够指向无穷大;再将2端子短接, 慢慢摇动兆欧表, 看指针是否能够指向零位, 即检测兆欧表能够在0值与无穷大值之间进行检测读数。

变压器绝缘电阻及吸收比的测量应在变压器无电状态下进行, 因此在试验前应先对所测变压器进行停电、验电, 并将其绕组逐个接地充分放电, 放电时间不少于1min, 对于电容量较大的变压器, 放电时间一般不少于2min。放电时应使用绝缘棒、绝缘手套、绝缘钳等绝缘安全工具, 不得用手直接接触放电导线。

在进行测量接线之前, 为保证测量数据不受变压器套管表面污垢所引起的泄漏电流的影响, 放电后要用清洁柔软干燥的布对变压器的套管表面进行清洁处理, 必要时要先用汽油或其他适当的去垢剂洗净套管表面的积污。当测量时的环境相对湿度较高时, 可从兆欧表的屏蔽端子引出屏蔽线, 并用软裸线缠绕在套管表面与之连接, 将套管表面的泄漏电流屏蔽, 使测量结果不受外部条件的影响。同时断开变压器的所有外部连线, 使测量数值仅反映变压器本体的绝缘情况。

测量变压器绕组的绝缘电阻时, 采用空闲绕组接地的方法, 即将变压器被测试侧各相绕组的套管引出线短接 (否则通过绕组的电流将影响绝缘电阻的数值;当该侧有中性点引出线时应一并短接, 以同时测量绕组中性点处的绝缘状况) 后做连接到兆欧表的“L”端的准备, 其他侧各相绕组短接后与油箱外壳相连并可靠接地, 然后一同与“E”端子相连接。此法的优点是可以同时测出被测部分与接地部位以及与不同电压部位间的绝缘状态, 且能避免各绕组中剩余电荷造成的测量误差。

变压器各绕组绝缘电阻的测量顺序通常由易出现问题的低压绕组开始, 具体测量顺序和次数见表1。

注:试验时铁芯接地套管与油箱连接在一起并接地。

考虑到试验数据需要与以往的试验数据进行对比的缘故, 测量顺序应尽量与以往的测量顺序保持一致。

试验要求有2人以上进行操作。待试验接线完毕确认无误后, 由一人负责转动兆欧表手柄和读数, 另一人持兆欧表“L”端对准被测试部位, 并听从转动兆欧表手柄操作者所发出的“搭接”、“拉开”、“放电”口令。

在采用手摇式兆欧表测绝缘时, 应将兆欧表放置平稳, 用一手的虎口于靠近摇柄处卡稳兆欧表, 另一只手匀速摇动兆欧表并保持额定转速, 一般为120转/分, 即2转/秒。待转速达到额定转速时再搭接测试部位, 并开始计时, 在整个测量过程中, 兆欧表转速应尽可能保持恒定。由于绝缘电阻是指测量1分钟 (或待指针稳定) 后的读数, 因此测试时间应持续1分钟。当变压器的电压等级为35kV, 容量在4000kVA及以上或63kV电压等级以上时, 还应测量吸收比 (吸收比是测试开始后60s的绝缘电阻与15s时的绝缘阻值之比, 即R60/R15) 。变压器的电压等级为220kV及以上, 容量在120MVA及以上时, 宜测量其极化指数 (即R10min/R15min) 。

待相应的绝缘测试值读取完毕, 应在手柄转动不停止的情况下发出“拉开”口令后使用绝缘工具断开L端的连接线, 然后才能停止摇转, 以防止由于试品电容积聚的电荷对兆欧表反馈放电而损坏表计。每测完1个测试部位后, 应采用接地线对被测绕组充分放电后才能拆线、接线, 进行下一步的操作。

3 试验注意事项

为了确保试验的安全性、准确性及试验数据的可比性, 应注意以下事宜:

(1) 禁止在雷电时或附近有高压导体的变压器上测量绝缘。

(2) 一般应在干燥的晴天, 环境温度不低于5℃、空气相对湿度一般不高于85%时进行。阴雨潮湿的气候及环境湿度太大时, 不宜进行测量。测量时应同时记录试验环境的温度与湿度, 作为试验数据分析判断的基础。

(3) 高压测试端“L”的连接线应尽量保持架空, 确要使用支撑时, 要保证支撑材料的绝缘状态和绝缘距离, 以确保测量结果的可信度。

(4) 测量时手不得靠近或接触被测电路及接线桩。

(5) 对于新安装或大修后的油浸变压器应在注油后静放一段时间, 待油中气泡消除后方可开始试验。一般110kV及以上的变压器应静置20h以上;3～10kV的变压器静置5h以上。

(6) 对于刚退出运行的变压器, 应等待30min, 待绕组温度接近油温时再进行测量, 并以变压器的上层油温作为绕组温度, 尽量在油温低于50℃时进行测量。

(7) 在较潮湿的环境中, 套管表面所增加的屏蔽线不要靠近表计的E端子。

4 试验数据的分析与判断

变压器的绝缘电阻及吸收比的测量结果会受到测试电压的作用时间、测试电压的高低、变压器剩余电荷的大小、湿度及温度等诸多因素的影响, 故其数值没有固定的判断标准, 通常采用比较分析法进行判断。将试验数据与同类型的变压器进行相互比较;与该变压器的历次测量结果进行比较;将大修前后的测量数据进行比较;与出厂值进行比较。要求交接试验的测试值不低于出厂值的70% (换算到同一温度下) , 大修后的测试值不低于上次数值的70%, 预防性试验时的测量值不低于安装或大修后投入运行前的测量值的50% (换算到同一温度下) 。

由于绝缘电阻的数值受温度的影响很大, 所以测量时应尽量使每次测量温度相近, 或将绝缘电阻换算至同一温度下 (以顶层油温为变压器测试时的温度) 。不同温度下的绝缘电阻值一般可按下式换算

式中R1、R2分别为温度t1、t2时的绝缘电阻值, 一般可将温度统一换算到20℃时进行比较。

如果比较数据不足时, 绝缘电阻 (MΩ) 可以按表2的数值作为下限进行参考判断。

一般情况下, 同一变压器所测的绝缘电阻值, 其高压绕组的测量值应大于中压绕组的测量值, 中压绕组的测量值应大于低压绕组的测量值。

大型变压器需测的吸收比与出厂值比较应无明显差别, 常温下不应小于1.3, 当R60s大于3000MΩ时, 吸收比可不做考核要求;极化指数与出厂值比较应无明显差别, 数值不低于1.5 (吸收比和极化指数不需要进行温度换算) 。当R60s大于10000MΩ时, 极化指数可不做考核要求。若数值明显低于以上参考数据, 说明绝缘受潮或油质严重老化。

为了防止变压器铁芯与金属件之间的直接接触产生感应电势, 从而产生非常大的涡流损耗, 同时也为了检查铁芯是否单点可靠接地, 防止产生悬浮电位, 还应在大修时使用1000V兆欧表进行测试。先检查铁芯接地是否良好。检测铁芯对夹件和外壳、铁芯对夹件、夹件对铁芯和外壳之间的绝缘电阻。在测量穿芯螺栓、铁轭夹件及绑扎钢带对铁轭、铁芯、油箱及绕组均压环的绝缘电阻时, 应能够在采用兆欧表持续测量一分钟的过程中无闪络及击穿现象 (在进行该项目的测量时应注意:当轭铁梁及穿芯螺栓一端与铁芯相连时, 应将连接片断开后进行试验;铁芯必须为一点接地;变压器上有专用的铁芯接地线引出套管时, 应在注油前测量其对外壳的绝缘电阻) 。测量的绝缘电阻不低于初试值的50%。

5 试验现象及案例分析

测量变压器绝缘电阻及吸收比所得的数值可能会出现以下几种情况:

(1) 绝缘电阻高, 吸收比较低。这种情况一般反映变压器的绝缘状态良好, 吸收比较低是由于变压器夹层绝缘介质的绝缘性能改善使得吸收过程延长所致。如要进一步对其绝缘状态进行判断, 可对变压器进行加温测试, 在变压器温度升高的过程中, 对绝缘电阻及吸收比进行监测。由于绝缘电阻具有负的温度变化系数, 将出现绝缘电阻的大小随温度的升高而减小的现象, 而由于温度升高后, 变压器吸收现象变得更加明显, 使得吸收比随温度的升高而增大。

例如某变压器在油温16℃时测得的绝缘电阻为7080MΩ、吸收比为1.16, 吸收比的数值偏低。为进一步分析变压器状态, 对变压器进行加温测试, 在34℃时测得的绝缘电阻为3650MΩ、吸收比为1.33, 符合吸收比数值的基本要求。经其他绝缘特性试验后, 综合分析确认该变压器的绝缘合格。

(2) 绝缘电阻低, 吸收比较高。这种情况一般是由于变压器油的绝缘电阻偏低或介质损耗因数偏高所致。

(3) 变压器绕组绝缘电阻测试值过低时, 可对每个绕组进行单独的绝缘电阻测试, 以确定变压器绝缘劣化的具体部位, 有必要时应进行解体试验。接线方法是先将需测试的绕组首尾端短接, 然后再将其他非被测绕组的首尾端短接并利用屏蔽端子将其屏蔽, 从而测出被测绕组与其他部位的绝缘电阻值以便找出绝缘电阻最低的部位。

例如某三绕组变压器在测量变压器三侧的绝缘电阻值时发现高压绕组对中压、低压及地的绝缘电阻明显低于其他两侧绕组的绝缘电阻值, 为了明确造成绝缘电阻低的具体部位, 将高压绕组短接后接“L”端, 低压及中压绕组短接后接屏蔽端子“G”, “E”端接变压器外壳 (及地电位) 测量高压绕组与外壳间的绝缘电阻, 所得数值明显偏低。再采用同样类似的方法将低压及外壳屏蔽 (接“G”端) 测量高压绕组 (“L”端) 与中压绕组 (“E”端) 的绝缘电阻。同理再测量高压绕组 (“L”端) 与低压绕组 (“E”端) 的绝缘电阻。所得数值均明显大于高压绕组的对地绝缘电阻, 从而判断变压器高压绕组的对地绝缘不良。经检查发现高压绕组的中性点套管法兰处存在绝缘缺陷, 经检修处理后再测高压绕组的绝缘电阻值恢复到正常水平。

6 结束语

龙眼摩擦因数测量试验 篇7

物料的摩擦特性是设计其加工机械的重要依据[1,2]。龙眼要进行高附加值的深加工,剥壳工序是深加工前处理作业必不可少的环节[3]。龙眼剥壳作业依靠柔性对辊与果壳间的摩擦力来剥离掉果壳[4]。因此,要成功实现果壳和果肉的剥离,就要选择合适材料的辊子并使辊子与果壳之间有合适的摩擦因数。为此,利用斜面式农业物料摩擦因数自动测量装置,对不同状态下龙眼果壳和果肉的摩擦因数进行测验,为龙眼柔性对辊剥壳设备和采摘机械的设计提供参考依据。

1 斜面式摩擦因数测量原理

1.1 静摩擦因数测量原理

滑块放置于斜面上,逐渐增大斜面倾角,当斜面倾角增大到一定值时,滑块恰可下滑,此时沿斜面下滑力恰与摩擦力大小相等,如图1所示。则

μN=μmgcosα=Ff=mgsinα (1)

μ=tgα (2)

其中,μ为静摩擦因数;α为斜面倾角。

1.2 滑动摩擦因数测量原理

如图1所示,当滑块所受下滑力大于摩擦力时, 滑块在斜面上做匀加速运动,其加速度为a,则运动方程满足

mgsinα-μsmgcosα=ma (3)

undefined (4)

如图1所示,当物体沿斜面在A0点上方任意处下滑, 下滑过程中分别依次通过点A0,A1,A2,A3等4点,假设物块从A0到A1,A1到A2,A2到A3所用时间和所经过距离分别为t1,t2,t3和S1,S2,S3。则只要测得S1,S2,S3和t1,t2,t3,根据文献[5]可求得试样与滑道之间的滑动摩擦因数μs。有

undefined

(5)

式中 S1,S2,S3—分别为A0A1,A1A2,A2A3等3段的距离(mm);

t1,t2,t3—试样分别经过A0A1,A1A2,A2A3等3段所需要的时间(s);

μs—试样与斜面板之间的滑动摩擦因数。

1.3 摩擦因数测量装置的设计

斜面式摩擦因数测量装置如图2所示。其主要由可调式斜面板、机架、橡胶片、横杆支架、红外开关、测试控制系统和显示器组成。可调式斜面板可通过其横杆支架的高低很方便进行斜面倾角的调节,橡胶片可根据测量时的需要而更换不同材料(如尼龙),可调式斜面板上布置有4个红外开关,每两个红外开关之间的位置分别为S1,S2,S3,红外开关可以测量龙眼下滑时经过相应段的时间分别为t1,t2,t3,通过测试控制系统,最后由显示器直接读出所测量的摩擦因数值。

1.可调式斜面板 2.机架 3.橡胶片 4.横杆支架 5.红外开关6.测试控制系统 7.显示器

测试控制系统测量方法为:系统上电复位,1602液晶清屏,软件进入测试状态,液晶显示“ready…”。此时,若有试样从斜板上滑落,当龙眼通过第1个红外传感器时,触发T0计数器计数,当龙眼到达第2个红外传感器时,T0计数器停止计数,单片机计算出龙眼通过第1和第2个红外传感器的时间t1,用同样的方法测出龙眼通过第3个和第4个红外传感器的时间t2和t3,将t1,t2和t3代入公式(5)中,计算出龙眼和斜板之间的摩擦因数并在液晶上显示出来。

2 龙眼果壳摩擦因数测量试验

2.1 试验设备、材料

试验设备为斜面式摩擦因数自动测量试验台,其测量精度0.01s,如图2所示。试验材料为成熟度好的龙眼鲜果,表皮无损伤。

2.2 试验方法

2.2.1 静摩擦系数测量

龙眼形状接近球形会沿斜面自行向下滚动,为测量的方便,将龙眼果壳制成样条。生物果限制了壳的最大长度,因此将龙眼果壳沿一定方向剪成8mm×25mm矩形长条平整且牢靠贴于长方体滑块下表面,滑块的下表面尺寸为75mm×32mm,滑块试样如图3所示。将滑块试样置于装有橡胶板的斜面上,用手慢慢抬起斜面至滑块即将开始滑动,测量并记录此时斜面倾角α,果壳与被测材料间的静摩擦因数可根据式(2)求出。试验测量3个品种龙眼果壳与橡胶板之间的静摩擦因数,分5组进行,每组重复10次。

2.2.2 滑动摩擦因数测量

滑动摩擦因数试验所用滑块试样与静摩擦测试试样相同。根据前期的初步试验, 橡胶板和尼龙板斜面倾角范围宜分别选取在47°～50°和36°～40°之间,故试验中分别取橡胶板斜面倾角为47°,48°和49°,尼龙板斜面倾角为36°,38°和40°。试验分别测量不同果壳取样方向、不同斜面倾角及不同品种的龙眼果壳与橡胶板、尼龙板之间的滑动摩擦因数。试验时在斜面上第一个红外开关的上方选取合适位置作为试样下滑的初始位置,滑块每次从同一初始位置沿斜面下滑,记录下相应的滑动摩擦系数值, 分5组进行,每组重复10次。

2.3 试验结果与分析

2.3.1 龙眼果壳静摩擦因数分析

表1为不同品种龙眼果壳与橡胶板之间的静摩擦因数试验值,表2为采用SPSS对不同试样的静摩擦因数试验值进行方差分析的结果。由表1和表2可知, 龙眼果壳与橡胶板间的静摩擦因数在不同品种和不同取样方向时其显著水平在α= 0.05差异显著, 品种上储良龙眼静摩擦因数略大于石硖、泰国龙眼,横径方向取样的果壳静摩擦因数大于纵径向, 果壳取样方向与龙眼品种之间的交互影响不显著。

2.3.2 龙眼果壳滑动摩擦因数分析

表3为龙眼果壳与被测材料之间的滑动摩擦因数试验值,表4为龙眼果壳试样滑动摩擦因数试验值的多因素方差分析结果。由表3和表4可知:①龙眼果壳与橡胶板、尼龙板之间的滑动摩擦因数显著水平在α=0.01 下差异显著,龙眼果壳与橡胶板之间的滑动摩擦系数大于果壳与尼龙板之间的滑动摩擦因数;②不同品种的龙眼果壳与被测材料间的滑动摩擦因数显著水平在α=0.05 下差异显著,主要是由于果壳表面结构差异所导致;③龙眼果壳滑动摩擦因数与取样方向、斜面倾角显著水平在α=0.1 下差异不显著。因此,建模计算分析时,可将龙眼果壳近似看作各向同性材料。

3 龙眼果肉摩擦因数测量试验

3.1 试验设备、材料

试验设备与龙眼果壳摩擦因数测量装置相同。试验材料为成熟度好的储良龙眼鲜果,并且个体完好无损伤。

3.2 试验方法

试验选择3个个体大小相近的龙眼,将果顶部果壳剥除,制成如图4 所示试样。试验分5 组,每组试验重复10 次,试验台斜面倾角为25°,分别测量果肉与橡胶板、尼龙板之间的滑动摩擦因数。

3.3 试验结果与分析

龙眼果肉滑动摩擦因数试验测定结果如表5所示。由表5可知,龙眼果肉与橡胶板、尼龙板之间的滑动摩擦因数远小于果壳与材料的滑动摩擦因数,为此可以利用龙眼果肉、果壳与橡胶板之间的摩擦因数不同,将果实中的果肉与果壳分离。

4 结论

1)龙眼果壳与橡胶板的静摩擦因数为0.828 ～0.902,果壳取样方向和品种对龙眼果壳静摩擦因数影响显著。

2) 龙眼果壳与橡胶板的滑动摩擦因数为0.660～0.757,龙眼果壳与尼龙板之间的滑动摩擦因数为0.608～0.658。龙眼果壳滑动摩擦因数在不同取样方向、斜面倾角时差异不大,故在建模时可将龙眼果壳近似当作各向同性材料。

3)龙眼果肉与橡胶板、尼龙板之间的滑动摩擦因数在0.113～0.185之间,因此对辊脱壳中利用龙眼果肉、果壳与橡胶板之间的摩擦因数不同,可以实现果肉与果壳分离。

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测量及试验 篇8

PHC管桩生产过程中的常压蒸汽养护, 决定着管桩的脱模强度、混凝土质量和管桩脱模后的有效预应力, 是管桩生产中重要的工序。如何在保证管桩质量性能的基础上, 优化设计和制定合理的工艺制度, 从而最大限度的利用好宝贵的资源, 是摆在我们技术人员面前的课题。

蒸养过程实际就是离心完毕后的管桩在一定温度的蒸汽环境中混凝土快速水化反应, 强度快速增长的过程。温度和时间是最主要的控制参数。通常我们控制温度是通过看温度表来实现。温度表反映的是池内空间的温度, 确切的说是蒸汽池两端温度感应器周围的温度。那么蒸汽池内的温度分布如何, 以及池内空间温度和混凝土温度有什么样的差别呢?不同部位的管桩温度又有那些不同呢?为此我们做了一些测试。

1 池内上中下位置温度分布情况

测试工具:DB170混凝土温湿度探头、SWP巡检控制仪。

温度测试点:在蒸汽池的同一截面上放置上中下三个感温探头, 见图1;测试结果见图2。

供汽方式:从池底部顺着管桩摆放方向从头到尾两边供汽, 每个气孔间隔60cm。

由图2中数据可以看到从送汽到恒温开始阶段上中下温度差别很小, 进入恒温阶段后中部和上部温度差别不大, 但相对与下部温度起伏比较大, 而且高于下部温度2~3℃, 降温阶段温度依然是保持上高下低这个态势, 但是差值在缩小, 至开池时温度已趄于一致, 开池后各部位温度差别也很小基本相同。

以上情况可以解释为, 升温供汽阶段蒸汽进入频繁, 池空间气体对流强烈因此各部位温度差别很小;而进入恒温阶段只是间歇式供汽维持温度不变, 因此池内气体对流放缓, 产生分层, 即高温气体在上相对较低温气体在下的情况;开池后池内热气散去与外界无阻隔, 各部位温度又基本相同。

2 混凝土内部温度与池空间温度的关系

为模拟桩壁厚中心环境, 我们用150mm×150mm×150mm标准试件来做测试, 感温探头固定于试件中心, 如图3。

探头摆放位置:一个试件 (放置池底部) 和一个池温检测探头 (与试件同高) , 如图4。

图5为底部池温与试件内部温度变化的关系图, 由图5我们可以看出, 混凝土温度相比于池内空间温度在升温阶段存在延迟性，降温阶段存在滞后性。在某 一时刻有一定的温差，不同阶段温差不同。由于混凝土 的热容比空气的大， 所以在升温阶段池内空间温度比 混凝土的温度要偏高 4~5℃， 开始恒温后池内空间温 度基本稳定，而混凝土温度逐渐达到池空间温度，随着 时间的推移会超过池内空间温度 4~5℃。 降温过程试 件温度也在池内温度之上，直至开池。

当然, 影响混凝土与池空间温度的因素比较多, 混凝土的配比不同热容不同, 以及蒸汽池供汽方式不同等等都会影响温度分布变化, 这些都有待一步研究, 但不会有太大区别基本都符合以上规律。由此我们在设定最高温度, 以及各阶段的时间时可以根据此规律来参考调整。

3 不同位置试件温度

由图2可知, 池上下空间温度在恒温阶段有2~3℃左右的差值, 为了进一步弄清楚混凝土试件在池不同位置的温度情况, 我们放置两个试件分别在离出汽口较近的底部和较远的上部, 如图6。

由图7我们可以看出, 在升温供汽阶段两试件温度基本一致, 恒温阶段开始出现底部比顶部温度低1.5℃, 温差值比较稳定, 且会持续到开池后一段时间。

以上测试均是在蒸汽池内放满管桩的情况下进行, 当蒸养时未放满管桩, 池空间利用率低的时候温度变化幅度会变大。

国内很多管桩厂的常压蒸养温度都在80℃左右。混凝土温度最高可达85~90℃。对于用于海洋、腐蚀、冻融等环境的管桩有些设计要求不允许通过高温高压养护, 蒸养温度也有限制。研究发现混凝土温度大于70℃时容易发生延迟性钙钒石反应, 此反应产生膨胀影响微观结构, 因此很多国外标准要求混凝土养护温度不大于70℃ (如我公司承接的越南和黄码头工程, 设计要求管桩养护最高温度不得超过70℃) , 所以我们在控制最高温度时池温应在65℃左右, 脱模后采取自然养护方式, 当然混凝土配比也要做调整。

使用坑池式蒸汽养护管桩, 上下层管桩在恒温开始后存在一定的温差 (笔者测量为1.5℃) , 具体到不同生产厂家由于池结构、蒸养制度配合比等有所不同, 温差值可能有偏差。由此产生的温差对上下层管桩混凝土脱模强度有多大影响还需要进一步试验确认。

4 结语

测量及试验 篇9

1 整机工作原理

籽棉回潮率自动测量装备包括机械系统 (机械装置极其控制系统) 和信息管理系统, 机械系统用于装卡回潮率采集仪器, 并带动其在三维空间里自由动作, 实现采集仪器的随机定位;信息管理系统用于采集仪器测量结果的显示、统计、储存和查询等, 实现测量结果的信息化管理;从而集成一套能够快速测量多点、多层次运棉车内籽棉回潮率的自动测量装备, 可以降低人力测量所引起的误差, 实现运棉车内籽棉回潮率的自动化测量。

工作时, 运棉车合理停至于机械装置 (图1) 下方——运行机械装置控制系统人机操作界面 (图2) ——点击总开关 (设备通电, 准备启动) ——点击开始测量按钮 (系统产生X、Y方向上运动的随机值, 并赋予PLC, 实现X、Y方向的随机运动, X、Y方向运行完毕后, Z方向上开始定量运动, 从而使回潮率采集仪器插入运棉车内, 进行数据采集) ——系统停顿30秒 (即Z方向运动完毕, 籽棉回潮率采集仪器插入运棉车内, 运行信息管理系统 (图3) , 点击采集数据——点击数据采集界面的开始采集按钮 (图4) ——测量结果通过蓝牙传输至信息管理管理系统的数据采集界面, 后续可进行统计、保存、查询、打印等操作) ——测量仪器从运棉车内抽出, 设备归为初始状态, 运棉车开出机械装置, 完成本次运棉车籽棉回潮率的测量, 等待下次测量, 设备操作流程如图5。

2 物理样机的实现

籽棉回潮率自动测量装备物理样机的实现, 主要包括机械装置及其控制系统的搭建。机械装置的机架采用80×80×5的型钢制成, 丝杠采用45号钢制成, 螺母采用35号钢制成, 其余零部件采用普通碳钢制成, 驱动电机采用Y系列三相异步电动机Y90S-4:额定功率1.1千瓦、满载转速1400转/分钟、额定转矩2.3牛米, 减速器采用微型蜗轮蜗杆减速器NMRV-063-7.5-DZ1-Y1.1KW-4P-B1:中心距为63毫米、速比为7.5、单输出形式。根据Solidworks设计模型, 输出机械装置工程图纸, 进行零部件的加工制作, 在此基础上完成了机械装置的安装、调试。

机械装置控制系统从PLC、交流接触器、熔断器、行程开关等硬件选择, 到电机控制原理图、I/O分布与外部接线图的绘制, 以及控制系统实现程序的编写, 实现了控制系统硬件的搭建。

集成机械装置及其控制系统, 完成籽棉回潮率自动测量装备物理样机的搭建 (图6) , 测量装备的外形尺寸如表1。

3 试验研究

3.1 试验目的

试验研究是机械设计、加工制作、安装调试、改进优化必不可少的组成部分之一。籽棉回潮率自动测量装备的设计以采集效率高、可靠性高为目的, 本次试验的目的是检验籽棉回潮率自动测量装备的单车测量时间、测量精度等性能参数是否满足技术要求。

3.2 试验准备与条件

(1) 本次试验所采用的仪器、仪表应首先检验是否符合试验所需精度, 其次应检验所用仪器仪表是否合格并在有效的使用期限内。测试用主要仪器仪表见表2。

(2) 空载 (无实物) 试验时应保证机械装置内无人员或其他障碍物, 以免伤人伤物和损坏设备。

(3) 满载 (有实物) 时, 满载运棉车车厢尺寸应满足表3。

(4) 对测试期间出现的一切异常现象, 均应详细记录。

(5) 试验条件如表4。

3.3 试验方法

目前国内未见籽棉回潮率自动测量装备试验方法行业标准, 本试验方法的设计参考G B/T5667-2008《农业机械生产试验方法》以及GB/T5262-2008《农业机械试验条件测定方法的一般规定》, 同时结合籽棉回潮率自动测量装备的结构特点、工作原理、设计参数以及作业性能, 制订籽棉回潮率测量装备试验方法。选择单车测量时间、测量精度作为试验指标。

3.3.1 单车测量时间

单车测量时间是指本次运棉车从停至于测量装置下至测量完毕开出测量装置时所需的时间。该时间影响到装置是否能满足实际生产需求, 单车测量时间单位为秒。

3.3.2 测量精度

测量精度是指整机采用机械驱动讲采集仪器插入运棉车内测量的结果与手动插入测量存在的差异, 测量精度可按式 (1) 进行计算。

式中:a为测量精度 (%) ;A为机械驱动测量值 (%) ;A0为手动驱动测量值 (%) 。

3.4 试验结果分析

在前期空载调试 (图7) , 确定整机性能无误后, 进行了测量装备的验证试验 (图8) 。

本次验证性试验共进行了20组, 单车测量时间和测量精度的试验数据如表5和表6。

根据试验数据分析计算, 可得整机性能参数 (表7) 。

试验结果表明: (1) 集成机械装置、机械装置控制系统以及信息管理系统的籽棉回潮率自动测量设备是切实可行的, 且采集效率高、运行可靠, 能够实现运棉车内籽棉回潮率多点多层次的测量, 提高了采集效率、降低了劳动强度。 (2) 整机的实际性能指标能够满足理论设计的要求, 验证了理论设计的可行性。

4 结论

本研究基于籽棉回潮率自动测量装备的虚拟样机的结构设计和性能分析, 进行了物理样机的搭建;为验证理论设计的可行性 (技术要求:单车测量时间≤240秒, 测量精度≥98%) 和整机工作性能参数的确定, 严格按照整机操作规程, 以技术要求的两个指标为试验指标, 进行了试验研究, 试验结果表明:单车测量时间为228秒, 测量精度为98.9%, 满足设计要求, 验证了理论设计的可行性, 为整机性能的进一步优化, 实现籽棉回潮率的自动化和智能化的测量具有重要意义, 为将研究成果最终推向市场奠定了基础。

摘要：为探索籽棉回潮率自动测量装备的工作性能, 结合前期虚拟样机的结构设计和性能分析, 完成了籽棉回潮率自动测量装备物理样机的搭建;按照整机操作规程, 以单车测量时间和测量精度为试验指标, 进行了整机性能试验研究, 试验结果表明:单车测量时间为228秒, 测量精度为98.9%, 该装备的研究对提高测量效率、减轻劳动强度, 实现籽棉回潮率的自动化和智能化测量具有重要意义。