动力切割器（精选7篇）
动力切割器 篇1
笔者所在科自2005年8月至2008年11月收治腺样体肥大106例,均采用鼻内窥镜下动力系统切割术,现报告如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料
106例患者中,男78例,女28例;年龄5～45岁,平均9岁。患者均有鼻塞,93例说话时带闭塞性鼻音伴睡眠时打鼾,憋气,张口呼吸;18例伴耳闷听力下降;12例伴头痛,注意力不集中,智力下降;5例伴腺样体面容。参照国外腺样体肥大诊断标准[1]:鼻咽X线侧位片患者腺样体肥大:Ⅳ度10例,Ⅲ度46例,Ⅱ度41例,I度3例。
1.2 手术方法
患者均采用静脉复合麻醉气管插管下手术,并发扁桃体肥大者同期予以切除,取2.7 mm 0°或30°鼻内窥镜,观察腺样体大小,识别咽鼓管及圆枕与腺样体的关系。在鼻内窥镜下取美敦力动力系统0°刀头,从鼻腔进路直至鼻咽部,或取动力系统40°、60°从口腔进路至鼻咽部。切割腺样体由边缘开始向中央切割,切割器刀刃朝向腺样体,术中时刻注意勿损伤咽鼓管咽口、圆枕,注意在切割咽鼓管周围腺样体时应保持切割器距咽鼓管咽口2～3 mm,避免无规则的切割,注意保护周围组织。同时做另外一侧手术,术毕,用纱布球压迫止血5 min。查有活动性出血渗血可用电凝在内窥镜下止血。
1.3 疗效判断标准
治愈:鼻塞、鼻涕,睡眠时打鼾张口呼吸,说话闭塞性鼻音等症状消失,鼻内窥镜下无腺样体残留,周围组织无损伤;好转:以上症状好转,鼻内窥镜下见腺样体部分残留;无效:症状无改善,鼻内窥镜下腺样体大部分残留。
2 结果
术后1年随访,有1例受凉后鼻阻、流涕,用药后好转,无打鼾憋气;其他无鼻阻、头痛,无耳闷、听力下降,睡眠时无打鼾,说话时无带闭塞性鼻音,治愈率99.06%。
3 讨论
腺样体肥大是儿童阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征的主要原因之一。腺样体切除术通常分3类:(1)传统的腺样体刮除术,因不在直视下进行及患儿合作欠佳,盲目操作,常出现腺样体残留、粘连、出血,咽鼓管咽口损伤后粘连、咽鼓管圆枕损伤、咽壁损伤后粘连及软腭轻瘫、窒息咽腔狭窄等并发症[2]。(2)低温等离子射频腺样体切除术,其优点为出血少,速度快,不需堵塞,但费用高,腺样体不能完全切除有残留。(3)鼻内窥镜下动力系统腺样体切割术,优点为在内镜下视野清楚,对周围组织保护好,不同方向的动力系统刀刃可将腺样体切割无残留,术后症状完全改善且无并发症[3]。鼻内窥镜下采用动力系统进行腺样体切割术的方法临床上值得推广。
参考文献
[1]邹明舜.儿童增殖体-鼻咽腔比率测定的临床价值.中华放射学杂志,1997,31(3):190-192.
[2]王军,韩德民,林忠辉.应用鼻窦切割器内窥镜下腺样体切割术24例分析.北京医学,2001,23(5):291.
[3]张龙成,全超坤,钟海林,等.经鼻和进路内镜下显微外科在腺样体再手术中的应用.临床耳鼻咽喉头颈外科杂志,2008,4 (22):368.
齿形链式切割器切割棉秆试验研究 篇2
新疆是我国最大的商品棉基地, 棉秆资源丰富, 棉秆具有很高的营养价值, 其蛋白质含量一般为8%～9%, 经过微化处理后, 其蛋白质含量可高达12%, 比麦草、稻草的蛋白质含量高5～6倍, 可作为牛羊的饲料, 棉秆粉碎后还可用作无公害食品食用菌的培养基, 用秸秆做成的一次性餐具无污染、可降解、可再生。同时棉秆是一种很好的木材代用品, 可用作生产人造纤维, 同时又可制造刨花板、纤维板、吸音板等板材和建材造纸原料[1], 因此, 从发展绿色农业的角度来说, 棉秆回收后可为实现农业的深加工提供充足的、必需的原材料。然而, 制约棉秆收获的主要因素是没有配套的收获机具。
目前, 棉秆收割主要采用往复式切割器和回转式切割器。往复式切割器通用性广, 适应性强, 工作可靠, 但往复惯性力较大, 割台振动大, 影响割台使用寿命和作业质量, 切割速度和作业速度偏低;回转式切割器, 速度高, 切割能力强, 但受回转直径的限制, 割幅较窄, 生产率低, 传动复杂, 割刀的寿命较短;齿形链式切割器是一种集往复式切割器和回转式切割器优点于一体, 既可宽幅收获又可高速作业的一种切割器, 切割速度可在20 m/s以上[2]。目前, 对该切割器切割小麦和牧草等细茎秆作物的切割试验研究表明切割效果较好[3], 而对于较粗茎秆的作物的过程数据采集流程示意如图2所示, 试验研究较少。为此, 确立项目, 将棉秆作为切割对象, 进行齿形链式切割器切割试验研究, 以期为棉秆收获新机具的研制奠定基础。
1 试验材料和方法
1.1 试验材料
试验所用棉秆来源于石河子大学试验基地, 平均含水率为19.6% (湿基) 。
1.2 试验设备
本试验所用装置为自制的切割试验台, 其总体结构如图1所示, 主要由数据处理系统、传感器、切割器总成、运输导轨、运输小车、变速箱总成、传动轴系总成及试验台架等组成。
1.3 数据采集及试验方法
切割过程在棉秆切割试验台上进行, 电动机功率为5KW, 棉秆固定在运输小车上的两夹持板上, 模拟棉秆在田地中的情况在运输导轨上运动, 电动机的输出功率经扭矩和转速传感器传入切割装置主动轴, 用于采集主动轴的扭矩和转速参数值, 数据由计算机自动显示与记录, 并计算切断所需的动力能耗, 切割过程数据采集流程示意如图2所示。
2 试验与结果分析
2.1 试验因素
在生产中用户对棉秆收获的要求有根茬高度、生产率和消耗功率三个方面, 与此相关的机具性能因素有3个。
(1) 链轮的转速, 根据理论分析, 主动链轮的转速确定为500 r/min以上[4]。
(2) 机具前进速度, 取其水平范围为12～25 km/h。
(3) 刀具静态下刀刃离地最低间隙设为10 cm, 棉秆在试验台夹持高度为8～10 cm。
2.2 试验指标
收获后的棉秆, 随机抽取10根以上的秸秆, 观察断面结构是否光滑以及消耗功率大小。
2.3 试验结果与分析
试验采集数据如表1所示。
试验结果显示, 随着转速增大, 消耗的最大功率越来越大, 主动轴承受的最大转矩也越来越大。当最大切割速度低于800 r/min时, 切割效果如图3所示, 棉秆不能被光滑切断, 而是由夹板的夹紧力和切刀之间的拉、拽力拉断的。为了得到更好的切割效果, 应将转速继续提高。当最大切割速度高于1 000 r/min时, 切割效果如图4所示, 切割顺利、平稳, 基本没有拉、拽现象。由切割效果发现, 棉秆切割端面光滑, 试验表明当切割速度在1 000 r/min左右时, 齿形链式切割器就可实现对棉秆的顺利切割, 随着切割速度的增大, 切割效果较好, 但功耗也增大, 噪声也较大, 故在转速为800～1 000 r/min时为最佳切割速度, 此时功率消耗较小, 转速平稳, 最大转矩也较小。
3 结论
(1) 转速800～1 000 r/min, 为最佳切割速度, 切割顺利、平稳, 此时功率消耗较小, 转速平稳, 最大转矩也较小。当切割速度高于1 000 r/min时, 切割效果较好, 但功耗较大;低于800 r/min时, 切割过程中就会出现棉秆的拉、拽现象, 此时转速时高时低, 不能顺利完成棉秆的正确切割过程。
(2) 本试验为棉秆的切割、收获提供了一定的理论依据。
(3) 本试验是在实验室中进行的, 与实际的田间作业还有一定的区别和差距, 拟在今后的研究中再做具体的分析和研究。
参考文献
[1]李景彬, 葛云等.棉秆切割性能的试验研究[J].甘肃农业大学学报.2011.2:136.
[2]韩正晟, 栗震霄等.齿形链式切割器的试验研究[J].农业工程学报.1998.2:86～89.
[3]杨天兴.齿形链式牧草收割机的设计与研究与设计[J].机械研究与应用.2006.10:85.
动力切割器 篇3
切割器是甘蔗收获机械中的重要部件,其性能的好坏直接影响收获的甘蔗质量和功率的损耗。杨坚、王汝贵等人对单刀盘切割器的结构参数与工作参数进行了试验优化[1,2,3];刘庆庭、孙秀花等人对甘蔗切割过程中的切割力计算进行了相关的试验研究[4,5,6]; C. P. Gup ta 通过试验研究了单刀盘切割器的切割力和切割能量的相互关系[7];Moses Frank Oduori,Kroes-S等人通过试验对切割甘蔗的切割力和切割能量进行了研究[8,9]。但是,对双圆盘甘蔗切割器的切割功率与切割质量(破头率)的相互关系还没有进行深入的研究。
本文在双圆盘甘蔗切割试验台对刀盘转速、台车行走速度、刀盘前倾角、刀片刃角等因素对甘蔗的切割功率与破头率的相互关系进行了试验研究,以寻求最小的切割功率与破头率下影响因素的优化组合。
1 试验设备
甘蔗切割综合试验台如图1所示。其主要由5部分组成:台车、切割装置、甘蔗固定装置、控制电柜和信号采集系统。
控制柜控制台车的行走速度及切割装置的刀盘转速;切割装置由两个圆盘和刀片构成,刀片均匀分布在圆盘上,圆盘外径570mm,厚8mm,刀片为梯形,工作长度75mm,厚度5mm,圆盘轴由无级调速液压马达驱动;甘蔗固定装置利用弹簧夹持器模拟土壤抱紧甘蔗根部的效果固定甘蔗。台车前进,刀片切割甘蔗时,信号采集系统采集圆盘轴上应变片的扭矩应变信号,再将应力信号转化为扭矩,最后转变为切割功率。
1.钢索 2.电源线与控制线 3.导轨 4.台车 5. 双刀盘切割器部件6. 信号测试传输线 7. 甘蔗 8.甘蔗夹持装置 9.电气控制柜10.动态应变仪 11.显示器 12.电脑主机 13. 电源
2 试验材料与方法
2.1 试验材料
试验材料为广西南宁市金光农场种植的甘蔗。品种:台糖25#;宿根蔗,长度1.6m,通直,直径在23～28mm,无虫害,去除蔗叶及毛根。
2.2 试验方法
2.2.1 切割功率
切割功率是指切割器上刀片切割甘蔗时所消耗的功率。本试验不能直接测量刀片切割甘蔗的切割功率,必须通过信号测试系统测得的应力值来转化。已知条件:圆盘转轴材料为45#钢,外径D=24mm,内径d=16mm,转轴转速n。由功率公式得
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扭矩公式
T=τ·Wt (2)
其中,P为刀片切割甘蔗时消耗的切割功率(kW);T为圆盘转轴的最大扭矩(N·m);τ为最大剪应力;Wt为抗扭截面系数,对空心轴undefined及undefined。计算出转轴的抗扭截面系数Wt和测得转轴的最大剪应力值τ,即可通过式(1)和式(2)计算得出P值。
2.2.2 试验安排
本试验研究圆盘转速、台车行走速度、圆盘前倾角、刀片刃角对最大切割功率、破头率的影响,采用二次回归旋转组合设计方法安排试验,切割功率和破头率为两个独立指标,进行四因素实施,因素水平编码表如表1所示。
3 试验结果与分析
本文参考NJ-9《甘蔗收获机械田间试验方法》标准,模拟干土壤抱紧甘蔗,每次试验切割2列甘蔗数量32株,行距40mm,株距105mm,两列相邻两根甘蔗距离50mm。试验方案及结果如表2所示。
续表2 试验方案及试验结果
3.1 数学模型的建立与检验
采用SPSS数据统计分析软件对表2中的数据进行处理,得最大切割功率和破头率的回归数学模型分别为
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对回归方程(3)、(4)进行显著性检验,检验结果如表3所示。由表3知方程在0.00条件下达到不同程度的显著水平。以破头率为因变量,切割功率和影响因素为自变量,不考虑因素间的交互作用,处理得回归数学模型为
3.2 切割功率与破头率关系分析
本文重点探讨破头率与切割功率两者都有最小值情况下影响因素的优化组合。回归方程(3)、(4)是试验各因素与试验指标的关系式。结合回归方程(5),可知刀盘转速和刀盘前倾角对切割功率与破头率有显著的影响。
分别做出单因素对试验指标的关系图,如图2所示。
由关系图可知破头率和切割功率的取值范围分别为[0,30],[1,5];刀盘转速的取值范围在[550,800]较为理想;前进速度越小越好,考虑到收割机的工作效率问题,前进速度不宜取太小,且速度增大对试验指标影响不显著,取值范围为[0.5,15];刀片刃角增大,切割功率随之增大;刀盘前倾角增大,则破头率减小。刀片刃角和刀盘前倾角取零水平值。现考察破头率与切割功率的关系,由回归方程(5)刀盘转速与刀盘前倾角取取值范围的中间值,其关系图如图3所示。
破头率与切割功率成线性正比关系,切割功率越大,则破头率随之增大。可知欲降低破头率,切割功率不能变大。切割功率值在3kW附近,能够确保有较低的破头率,其值在6%左右,可达到较为理想的效果。
4 数学模型优化
依据上述结果,用Matlab软件分别对式(3)、式(4)进行优化,结果为:切割功率Pmin=1.1kW,x1=519.07r/min,x2=0.528m/s,x4=7.5°;破头率ymin=0.572%,x1=675.915r/min,x2=1.1m/s,x3=16°。对方程(5)采用综合平衡法进行综合优化,得到因素较优组合为:切割功率Pmin=1.708kW,破头率ymin=3.259%,x1=581.7r/min,x2=0.818m/s,x3=16°,x4=7.5°。
在因素较优组合下进行5次验证试验,破头率值范围在3.125%～6.25%,切割功率值范围在1.6～2.1kW,都在预测区间内,表明因素优化结果合理。
5 结论
1)切割功率随刀盘转速增加而增大,破头率随刀盘转速增加而减小;台车前进速度增大都会使得切割功率和破头率增大,故前进速度应越小越好,但考虑工作效率问题,不宜取值太小。
2)刀片刃角与刀盘前倾角只分别对切割功率和破头率有显著的影响:刀片刃角增加,切割功率增大;刀盘前倾角变大,破头率减小。
3)破头率与切割功率成线性正比关系,在刀盘转速x1=581.7r/min,台车前进速度x2=0.818m/s,刀盘前倾角x3=16°,刀片刃角x4=7.5°的组合下,切割功率和破头率都有较低的数值,Pmin=1.708kW,ymin=3.259%,达到较理想的效果。
摘要：为了减少甘蔗切割器的切割功率耗损、切割损失并满足切割甘蔗破头率小的要求,在双刀盘甘蔗切割试验台上,通过对刀盘转速、台车行走速度、刀盘前倾角、刀片刃角进行四因素与二指标(切割功率、破头率)进行试验研究,采用二次回归旋转组合设计、综合平衡法等分析方法,得出四因素的优化值下切割功率与破头率最小。最优组合是:刀盘转速581.7r/min,行走速度0.818m/s,刀盘前倾角16°,刀片刃角7.5°。优化后的破头率和切割功率分别是3.259%和1.708kW。
关键词：切割器,切割功率,破头率
参考文献
[1]王汝贵,杨坚,梁兆新,等.甘蔗收割器工作参数试验优化研究[C]//农业机械学会2003年会,北京,2003.
[2]杨坚,梁兆新,莫建霖,等.甘蔗切割器切割质量影响因素的试验研究[J].农业工程学报,2005,21(5):60-64.
[3]陈国晶.单圆盘甘蔗收割机切割器切割破头率影响因素的试验研究与机理分析[D].南宁:广西大学,2006.
[4]刘庆庭.甘蔗切割机理[D].广州:华南农业大学,2004.
[5]刘庆庭,区颖刚,袁纳新.甘蔗茎在弯曲荷载下的破坏[J].农业工程学报,2004,20(3):6-9.
[6]孙秀花.小型甘蔗联合收获机运动学、动力学虚拟仿真研究[D].南宁:广西大学,2005.
[7]Moses Frank Oduori,Jun Sakai,C.P.Gupta.Kinematics of Revolving-knife Disk-type Sugarcane Basecutter-1[J].AMA,1992,23(4):9-15.
[8]Kroes S,Harris HD.AKinematic Model of the Dual Basecut-ter of a Sugar Cane Harvester.J.agric[J].Engng.Re,1995,62:163-172.
圆盘切割器性能测试系统的设计 篇4
关键词：圆盘切割器,单片机,测试
0 引言
随着社会的发展以及科学的进步，农业机械在农业生产的作用越来越大，农产品的收获机械已经从最原始的的人力、畜力收获工具发展到机械收获。随着收获机械性能的不断提高，对收获机械所使用的切割器性能的要求越不断提高。以往收获机械的切割器一般都采用形式简单的往复式切割器，现在圆盘切割器越来越多的应用到各种农产品的收割。圆盘式切割器具有结构简单、运作平稳、工作可靠等特点，在牧草和玉米、油菜等多种农作物的收获机械上广泛应用。将来圆盘切割器会应用到联合收获机的收割装置上。那么圆盘切割器的性能就很重要。
随着工业技术的不断发展，越来越多的场合需要用到精确的转速测量，它们不仅要求转速测量装置能够对不同频率范围内的电流、电压、转速均能够进行精确的测量，在许多情况下，还要求能够对所测装置的转速进行控制。现代电子技术的飞速发展，使我们的测试装置更具有便捷性、低成本与实时性。本文主要研究圆盘切割器性能测试系统的设计，这个系统是为了测试和控制圆盘切割器在工作时的电压、电流、转速、功率、扭矩，以及它们的变化情况。系统示意图如图1所示。
1 系统的总体设计
本系统采用Microchip公司生产的PIC16F877单片机为核心芯片，由单片机实时监测圆盘切割器的工作电压、工作电流、转速、扭矩等工作状态，根据研究需要调节控圆盘切割器的转速，并把测得的数据通讯到PC机上显示出来，从而实现了圆盘切割器功率和转速的测试及控制，以及对测试数据的显示和储存功能，本测试系统的框图如图1所示：
本测试系统为了试验方便，采用通用了无刷直流电机驱动圆盘切割器，通过电机控制模块可以很方便的改变电机的转速，从而调节圆盘切割器的转速。本系统通过测试圆盘切割器的电流和电压，间接测量出其功率。为了使测试系统更加简洁化，本系统采用霍尔传感器测量圆盘切割器的电流和转速，采用分压的方式测量电压。对控制圆盘切割器的转速，只需控制直流电机的转速，而通过控制电机控制模块就能实现对电机转速的控制。
1.1 电压检测模块
本系统采用交流变直流再分压的方法检测电压。本电路采用二极管桥式整流电路把交流电整流为直流电。再选用两个阻值何时的电子分压整流后的直流电，保证分压后的电压在在单片机能稳定、安全测量的范围之内。最后输入到单片机，检测圆盘切割器的工作电压，具体电压测电路图如图2所示。
如图2所示，1、2两根线是交流电两根电线，选用对交流电整流的二极管时，要注意二极管的性能是否符合该整流电路的的要求。在选择R1和R2时要先计算其阻值，保证分压后输入到单片机的电压为安全电压。
1.2 电流检测模块
霍尔传感器检测电流有方便、简单的特点，是检测交流电流最常用的方法，经试验测试，圆盘切割器工作是电流最大在10A以内，因此本系统中选择的电流传感器是南京中旭电子科技有限公司生产的HNC025A霍尔电流传感器。HNC025A霍尔电流传感器是一款测量相对较小电流的传感器，根据其管脚接法的不同可以测量5个大小不同的电流：25A、12A、8A、6A、5A。本系统的额定电流为6A，测量电路图如图3所示.
在该电流测量电路中，要注意的是输入到单片机的电压不能大于5V。由于HNC025A霍尔电流传感器输出的是25mA的直流电流信号，因此我们要保证传感器输出最大电流时输入到单片机的电压信号小于5V。所以通过计算选择RM=200Ω。在使用霍尔电流传感器时还要注意量程的选择，本系统的额定电流为6A,因此选择比6A大且最接近6A的量程8A,这样可以最大限度的提高电流的测量精度。另外，在安装电流传感器时要注意管脚的接法是否正确，不要选择错误的量程。在正式测量之前要对电流传感器进行检查、标定以及注意环境是否影响传感器的正常工作。
1.3 转速检测模块
圆盘切割器切转速的控制也是采用的霍尔传感器，本测试系统选用的是国产的HZL201霍尔齿轮传感器，其检测和电路图和电流检测电路图相似。该霍尔传感器是一种用于测量速度、角度、转速、长度等的新型传感器。由传感黑色金属齿轮或齿条的齿数转换成电压脉冲信号来测量物体的速度、转速等参量。传感器红色端接电源正极，黑色端接地，绿色端为输出端。而它的特点在于传感黑色金属目标、输出幅度与齿轮转速无关，低速性能优异，工作频率高达20 kHz。
1.4 扭矩检测模块
本系统中，扭矩的测量采用应变片，应变片是安装在电机转动轴上的，因为电机一直在转动，所以不可能从应变片上引出数据传输线，因此只能采用无线传输。先采用应变片采集到扭矩的变化量，再经过放大电路放大信号。把放大后的信号通过A/D转换器ADS8320转换后经过单片机RIC18F13K22输送到扭矩发送器RFMO2，通过无线传送传到扭矩接收器RFMO1，然后经过单片机PIC16F877处理，最后通过MAX487输送到PC机上。
1.5 电机控制模块
本系统的电机控制模块采用的是集成芯片UCC3626。UCC3626是TI公司生产的三相无刷直流电机控制器集成芯片，它可为无刷直流电机提供高性能的三相、两象限或四象限控制器所需的设计功能，并可从转子位置输入信号解码。同时控制模块还可以方便的控制电机的停止、转动以及变数，可以提供圆盘切割器多个不同的工作状态，实现对圆盘切割器转速的控制。
2 系统软件设计
首先单片机PIC16F877系统初始化，单片机内部集成了很多模块(因此共用管脚),每个模块在不同情况也有不一样的用法，先对单片机初始化，关掉不用的模块。然后电机控制器开始工作，，驱动直流电机转动以及改变电机转速。电机运转起来后根据需要，用不同的方法采集电流、电压、转速、扭矩等信号，单片机对他们进行处理后输入PC机，就很直观的显示在PC机上了，便于研究人员对圆盘割刀进行各方面的研究。
本系统前面电流、电压、转速的的测量都比较简单，都是通过传感器采集信号经过单片机A/D转换，只有射频模块对扭矩的测量的时候发送和接收比较复杂需要流程图说明，具体流程图如图4所示。
如上图所示，发送数据时RFO2先进行系统初始化，然后要等等待nRIQ信号下降沿，就是等待系统有中断要求才开始发送数据。执行发送命令时保持片选信号为低，发完命令后再恢复为高。然后检查是否发送完毕，发送完毕就返回，没发送完就返回发送数据循环发，直到发完为止。
3 结论
系统由于PIC16F877单片机强大的自带功能：A/D与D/A转换器，使得系统在无需附加模数转换和数模转换外围电路的情况下，测量出圆盘切割器的电流、电压、转速以及扭矩。电机控制模块实现了对圆盘切割器转速的控制，可以很方便的控制其转动、停止以及变速，改变圆盘切割器的工作状况。在节约了成本的同时，也大大的简化了系统电路。
本系统为本人第一次设计实验装置，其中可能有很多地方需要更进一步的研究与琢磨，还有待今后进一步的完善。
参考文献
[1]李学海.PIC单片机实用教程——基础篇(第二版)[M].北京航空航天大学出版社.2007年.54-64,248-284.
[2]鲁光辉.霍尔电流传感器的性能及应用[J].四川文理学院学报(自然科学),2007年,第l7卷第2期:40-42.
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[4]郭华玲.基于单片机的转速扭矩测试系统[J].华北工学院学报,2005年,第26卷第4期:297-230.
[5]陈培玉,阙沛文.单片机控制的扭矩测试仪[J].机电工程,2003年,第20卷第4期:14-18.
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[7]秦曾煌.电工学(上册)[M].电子技术,2006(6).104-140.
一种医用胶布切割器的设计与应用 篇5
医用胶布是医院最为常见的的医疗必需品, 在临床上给病人输液、换药等护理过程中经常要用到胶布进行固定, 使用量大, 且在使用时首先要将整张或整卷的胶布裁剪成一定规格的胶布条, 或从成卷的胶布条上扯拉出需要的长度后用力扯断或剪断。这样操作十分麻烦且费时费力, 给医务人员增加了工作量。为减轻医务人员工作量, 笔者设计了一种医用胶布切割器。现介绍如下。
1 结构
医用胶布切割器包括盒体、卷轴、分切刀、导向辊、切割台和切割架, 盒体的一端对称设置滑槽, 滑槽内通过分切刀轴间隔状安装有多个分切刀, 滑槽一侧的盒体外壁上通过销钉安装有与分切刀轴连接的拉紧弹簧, 分切刀轴一侧的盒体内通过卷轴槽安装有卷轴, 卷轴上方的盒体顶部通过铰链活动安装有透明罩, 卷轴一侧的盒体内设置有导向辊, 导向辊一侧上方设置有胶布分离辊和衬布分离辊, 导向辊与胶布条分离辊和衬布分离辊之间设置有分离块, 胶布条分离辊和衬布分离辊上方的盒体顶部依次设置有胶布引导辊、衬布引导辊A和衬布引导辊B, 胶布引导辊一侧的盒体顶部设置有切割台, 切割台下方的盒体上通过销轴活动安装切割架, 切割架顶部下端安装有切割刀, 切割刀与切割台接触连接。卷轴上轴向设置有固定槽, 卷轴一端的端头装有转动手柄。切割架的端头一侧设置有按压柄。见图1。
2 操作方法
2.1 整块胶布切割成卷
首先将整张的胶布通过固定槽缠绕在卷轴上, 然后通过卷轴槽将其放置于盒体内。在拉紧弹簧的作用下, 分切刀轴上的多个分切刀与缠绕在卷轴上的胶布紧密接触, 旋转转动手柄, 使缠绕在卷轴上的胶布从分切刀上滑动, 在拉紧配合下, 胶布逐步分切成为多个胶布卷。
2.2 整卷胶布切割成条
将整卷胶布直接通过卷轴一端套装在卷轴上, 然后旋转转动手柄, 即可将整卷的胶布分切成多个一定宽度的小胶布卷。使用过程中如果该小胶布卷的胶面不带有复合纱网衬布, 可拉住该小胶布卷的端头依次绕过导向辊、胶布分离辊和胶布引导轴延伸至切割台上, 依据需要的长度, 通过按压切割架上的按压柄, 在切割刀的作用下即可切割成一定长度的胶布条。如果该小胶布卷的胶面带有复合纱网衬布, 可分别拉住该小胶布卷的胶布条和纱网衬布的端头, 使胶布条依次绕过导向辊、胶布条分离辊和胶布引导辊延伸至切割台上, 使纱网衬布依次绕过导向辊、衬布分离辊、分离块、衬布引导辊A和衬布引导辊B延伸至盒体外端。使用过程中同时拉动胶布条和纱网衬布的端头, 在分离块的作用下, 从而达到胶布条和纱网衬布两者分离的目的。医用胶布切割器的切割架为活动安装, 以销轴为轴心可在一定角度内转动, 因此, 切割完一个一定长度的胶布条后, 可方便地拿取下一胶布条的端头, 方便切割操作。
1—盒体;2—卷轴;3—分切刀;4—导向辊;5—切割台;6—切割架;7—滑槽;8—分切刀轴;9—拉紧弹簧;10—卷轴槽;11—固定槽;12—转动手柄;13—透明罩;14—胶布条分离辊;15—衬布分离辊;16—分离块;17—胶布引导辊;18—衬布引导辊A;19—衬布引导辊B;20—切割刀;21—按压柄;22—小胶布卷
3 优点
动力切割器 篇6
一、动刀片
上海-III型谷物联合收割机采用的是II型动刀片。新的动刀片齿纹高度不低于0.4～0.5毫米, 当齿纹高度磨损不足0.2～0.3毫米, 或齿纹脱落部分大于5毫米, 或刀片齿尖连续掉3～5个齿尖时, 则应更换刀片。在刀片遇到石头、木棍、金属物时, 产生折断、裂纹和崩口的缺陷时, 也不能继续使用。更换刀片前, 应先拆下刀杆与摇臂焊合上球头锁紧螺母, 使球头与摇臂焊合分开;拆下压刀器;拆下刀杆压板;将刀杆抽出。用錾子先剔去需更换的刀片, 再铆上新刀片。铆接时, 应先把铆钉头顶在铆钉底模上, 然后用锤子把铆钉墩粗, 将刀片铆紧, 再用铆钉冲打击铆钉头圆帽。如发现个别铆钉松动, 一般可在割台上直接铆固, 将需铆刀片移动到两定刀片之间, 在松动的铆钉下垫上垫铁, 再用铆钉冲把铆钉重新铆紧。必要时可剔去松动铆钉, 直接换上新铆钉后铆紧动刀片。动刀片铆接后应检查刀杆是否变形。
二、刀杆
按技术要求规定:刀杆应平直, 其窄面的弯曲度不超过1.1毫米, 刀杆宽面的局部弯曲度不能超过0.5毫米。刀杆的弯曲和扭曲多半都是在铆接刀片时方法不正确引起的。刀杆弯曲时, 可用木锤敲击校正, 也可用手锤轻轻地打击垫板矫正, 不允许用手锤直接打击刀杆, 以免在矫正过程中刀杆上留下凹陷、毛刺和改变刀杆断面形状。
刀杆扭曲时, 可将刀杆不扭曲的部位固定在虎钳上, 用大活动扳手夹住扭曲部位, 缓慢地用力, 将刀杆向扭曲的反方向板转, 直到刀杆平直为止。为防止钳口损失刀杆, 应在刀杆两侧放置保护垫板。校正时, 扳手夹持刀杆的位置尽可能靠近虎钳, 避免校正刀杆扭曲时引起刀杆弯曲。
刀杆断裂后, 一般不再修复而应更换。因为刀杆断裂的修复工艺比较复杂, 而且修复后的刀杆很难保证其平直度及有关刀片间的距离。如果使用断裂后修复的刀杆, 常会加剧相邻零件的损坏和产生卡滞现象。但是在买不到新的刀杆的情况下, 只好用焊接法修复。先用长25毫米的20×5.5扁铁制作垫板, 它在刀杆断裂处能压住两个以上的刀片, 如果垫板影响压刀器作往复运动, 这时可将压刀器改串位置。刀杆的断裂经常发生在铆钉孔处, 用电焊焊接时, 为了保证刀杆的精确性必须使用样板。焊前打下刀杆断处的2～3个刀片, 并沿刀杆断裂处两端切去一段刀杆, 然后按尺寸重新制作垫板, 这样板上的销钉与刀杆上铆钉孔对正, 在焊合端都磨修出2×45°的倒角, 然后从两面施焊。焊后趁热锻打焊缝, 既防止刀杆冷却后尺寸缩短, 又增加了焊缝的牢固性。焊接的刀杆焊缝需要加工修整, 然后再用样板复查刀片的铆钉孔距, 必要时重新加热锻打。用样板在焊接垫上划线、钻孔, 然后铆上所有的刀片。不在铆钉孔处折断的刀杆, 只在折断处磨出倒角, 就可以用样板按上法焊接。第二次折断的刀杆和刀杆宽度磨损3毫米时, 刀杆应报废。
三、护刃器梁
护刃器梁是切割器基础件, 它由一根50×5的角钢制成, 其上安装了15个标II型的双联护刃器, 1块压板和6个护刃器。护刃器梁经常出现折断、裂纹和变形的缺陷。护刃器的梁折断或出现裂纹, 可开出坡口后用焊接法修复。护刃器梁变形, 一般用冷矫, 严重变形时可以用热矫。在焊修和矫正中要注意保护护刃器梁角钢90°直角面工作, 它与另一垂直面的垂直偏差应不超过3毫米。修好的护刃器梁在水平面内弯曲不超过被测长度的0.1%, 在垂直平面内弯曲不超过被测长度的0.5%。
四、护刃器
护刃器常见的损坏形式是出现裂纹、折断和变形缺陷。有裂纹的护刃器常用黄铜硬钎焊的办法修复。折断的护刃器一般做报废处理。一般程度变形的护刃器可以在护刃器梁上直接用小锤或专用扳手矫正, 专用扳手的孔应与护刃器前端端面形状一致。严重变形的护刃器应在锻工炉加热到750～800℃ (樱桃红色) 以后矫正。修理好的护刃器应紧贴在护刃器梁上, 局部间隙不得超过1毫米, 护刃器的横臂应彼此相紧贴, 局部间隙不得超过1毫米。更换损坏的刀片时, 先拆下护刃器上的方颈螺栓, 拆下护刃器, 用錾子剔去报废刀片再铆上新刀片, 铆接中应注意铆钉头应低于定于刀片工作面。在装配好的切割器中, 定刀片的工作表面应在同一平面上, 其偏差不得超过0.5毫米。当割刀处于极端位置时, 动刀片与定刀片的前端应贴合, 允许有0.5毫米的间隙;后端应有0.5～1.5毫米的间隙, 允许达到2毫米, 但这种情况不超过护刃器数量的1/3。当割刀运动在极端位置时, 所有的动刀片与相应的护刃器中心线都重合, 其偏差不超过3毫米。
五、压刃器
动力切割器 篇7
切割器是甘蔗收获机械的重要组成部分, 根据本课题组的研究, 研制出切割器。根据实验室的试验情况, 从试验装置到物理样机的过渡, 切割器结构与动力的工程实现、台架提升机构的设计、夹紧装置的布置都与切割器齿轮箱紧密联系。为了最终实现样机的制造, 有必要对齿轮箱结构优化设计。
1建立齿轮箱的优化模型
1. 1建立齿轮箱体的参数化有限元模型［1 －4］
切割器齿轮箱结构如图1所示。利用ANSYS软件的APDL语言建立齿轮箱体的参数化模型。
1) 单元的选择[2]。箱体: shell63单元 ( 注意定义实常数) , 单元边缘尺寸控制0. 01; 箱盖: solid92单元, 单元边缘尺寸控制0. 01。
2) 定义材料属性。齿轮箱材料: HT200。安全系数:s=1.5。许用应力:。弹性模量:E=1.43E11Pa;泊松比:μ=0.27;密度:ρ=7300kg/m3;压蔗辊质量:35kg;刀盘质量:120kg。
3) 网格划分。箱体网格划分如图2和图3所示。
4) 添加载荷、约束。1箱体载荷: 单个刀盘质量为60kg, 单个法兰力为147N。压蔗辊为35kg。平面力系往箱体侧面简化: 集中向下力为171. 5N, 弯矩力为1 157. 625N, 如图4所示。2箱盖载荷: 箱体体积V = 0. 007 21m3, 箱体质量m = ρυ = 52. 633kg, 合计为515. 803 4N, 螺栓承受总质量M = m + 120 × 9. 8 ( 两个刀盘重量) ≈1 692N, 每个液压缸承受载荷f' = 846 N。
同时, 在建立模型时还需要注意以下几点[3]:
1) 建模时尽量采取自上向下的建模方法, 尽量避免涉及到点、线、面号的操作。因为在优化过程中随着自变量参数不断的改变和迭代的次数变化, 模型的点、线、面号会发生改变。
2) 进行齿轮箱体的结构尺寸参数化时, 要保证模型尺寸链的封闭性。
3) 由于齿轮箱的实际模型较复杂, 在真实反映齿轮箱体结构的力学特性的条件下, 对齿轮箱的部分局部特征进行一些适当的简化, 如去掉一些功能性的凸台、安装孔、定位销和螺丝孔等。
1. 2规定设计变量及取值范围
根据齿轮箱体的静力学分析结果及结构特点选取设计变量, 同时根据齿轮箱体材料的铸造性能和齿轮箱体结构的最小壁厚, 在保证原结构的外形尺寸不变的条件下, 确定各设计变量的取值范围。设计变量及取值范围如表1所示。
mm
表1各设计变量实际意义如图5所示。齿轮箱体截面参数示意图如图6所示。
1. 3状态变量的确定
齿轮箱体既是切割器传动布置的容器, 也是整个切割器提升、夹紧的主要受力部分。齿轮箱体的刚性和强度直接关系到切割器的刚性。因此, 主要考虑切割器的最大应力与变形。铸铁材料在强度范围内, 变形一般不大。故选取齿轮箱体的最大应力为状态变量如表2所示。
MPa
齿轮箱体优化设计的目的是: 在保证齿轮箱体的机械性能不变、强度满足要求的情况下, 其结构质量最小。因为在密度不变的条件下, 齿轮箱体的体积最小时, 其质量也最小, 所以选取齿轮箱体的体积作为目标函数。
综上所述, 齿轮箱体优化设计的数学模型[5 - 8]为:
其中, X = [x1, x2, …, xn, …, xN]T为N维设计变量组成的向量; V ( X) 为目标函数; J为不等式约束的数目; gj ( X) 为约束函数; XL≤ X ≤ XU为设计变量定义域, XL与XU分别为设计变量的下限和上限。
2齿轮箱的优化设计的计算
有限元软件ANSYS的优化模块提供了两种优化方法: 一阶分析法和零阶分析法。其中, 零阶分析法是最常用的方法, 可以解决大部分的实际工程问题。 而一阶方法使用偏导数, 计算量大, 计算精度高但不能保证得到最佳结果[7，9]。因此, 本文选用零阶分析法来对齿轮箱体进行优化设计。ANSYS的优化设计部分命令流如下:
3齿轮箱优化前后结果比较及分析
为了方便生产制造对齿轮箱优化后的数据进行圆整。齿轮箱优化前后以及取整后的比较如表2所示。 优化取整后齿轮箱体的应力云图, 如图7所示; 箱盖的应力云图, 如图8所示。
4结论
从表3、图7和图8可以看出, 通过有限元ANSYS优化结果得出: 在保证齿轮箱的静刚度的条件下, 优化后的齿轮箱体结构的强度和刚度都能满足要求, 且优化后的齿轮箱体质量降低了51. 27% , 静刚度也有一定的提高, 箱体最大变形为0. 046 5mm, 箱盖最大变形为0. 111mm。这说明齿轮箱体的优化设计达到了轻量化的设计目的。
参考文献
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[2]张昌明.圆柱齿轮减速器下箱体参数化设计与快速原型制作研究[J].陕西理工学院学报:自然科学版, 2008, 24 (2) :5-8.
[3]杨帆, 王红岩, 尚其刚, 等.基于虚拟样机技术的坦克传动箱箱体结构强度分析[J].装甲兵工程学院学报, 2008, 22 (2) :35-38.
[4]夏怀鹏, 李爱东, 赵移风, 等.除尘器中箱体压型板结构受力分析[J].刚结构, 2008, 23 (1:0) :41-44.
[5]ANSYS高级分析手册[Z].北京:ANSYS北京公司, 2004.
[6]王鹰宇, 姚进, 成善宝.基于ANSYS环境的参数化有限元建模[J].机械, 2003, 30 (4) :12-14.
[7]沃德·海伦, 斯蒂芬·拉门兹, 波尔·萨斯, 等.模态分析理论与试验[M].北京:北京理工大学出版社, 2001.