载荷因素（精选10篇）
载荷因素 篇1
1 引言
AZ61镁合金是Mg-Al-Zn系镁合金, 具有良好的强度、塑性和耐腐蚀性, 并具有良好的可成形性能, 且价格较低, 是常用的商用镁合金之一[1]。本文以田口实验法对AZ61镁合金热挤压薄板成形过程中挤压参数对挤压载荷的影响进行了实验研究, 为镁合金薄板的生产提供参考依据。
2 实验方法
本实验所用材料为连续铸造法制备的AZ61镁合金, 试件尺寸为准80mm×100mm, 成形板材截面积为70mm×2mm, 挤压比为35.9。实验采用正交实验规划法。实验时根据正交表中设定的润滑剂种类将试件涂上润滑剂, 再将其放入加热炉内加热到所需要温度, 并持续预热6h。挤压之前, 预热挤压筒、模具等部件, 预热温度低于挤压温度25℃, 以抵消挤压过程中由于工件和挤压筒之间的摩擦和金属变形所引起的温升。
2.1 挤压参数的选取
2.1.1 材料加热温度[1]
一般AZ61镁合金在350℃~400℃范围内塑性较好, 因此材料加热温度设定为350℃、365℃、380℃三个水平。试验证明, 在其他挤压参数不变的情况下, 材料加热温度为400℃时, 所得的薄板表面有较明显的氧化和局部起泡的缺陷发生。
2.1.2 挤压速度的选取
Lapovok对AZ31镁合金的研究表明[2], 当挤压速度较低时 (4mm/s) , 挤压板材表面质量较好, 随着挤压速度的增加, 表面质量降低。Su-Hai Hsiang对AZ31镁合金热挤压研究表明[3], 以固定初速度挤压时, 成品出现严重破裂现象。因此, 本实验采用变速度法进行热挤压, 初速度设为2、3、4mm/s, 末速度设为0.8、1、1.2mm/s。
2.1.3 润滑剂
镁合金挤压时, 为减少材料料与挤压筒和模具之间的摩擦, 防止黏模, 降低摩擦力, 可以采用润滑剂[4]。本实验采用石墨、氮化硼、二硫化钼。
2.2 信噪比计算
在挤压加工中, 为减小压力机与模具间的磨损, 因此挤压载荷越小越好, 所以将挤压板材的质量特性目标值设定为挤压载荷的望小特性[5]。
望小特性的信噪比S/N计算公式如下:
2.3 田口式正交表规划
本实验采用的控制因子及水平如表1所示, 正交表L9 (34) 如表2所示。
3 实验结果与分析
3.1 挤压载荷信噪分析
将实验所得的挤压载荷数据代入望小特性的信噪比计算式 (1) , 计算出不同条件下挤压载荷的信噪比, 计算结果如表3所示。
3.2 因子挤压载荷信噪比回应值
因子挤压载荷信噪比回应值是控制因子在同一水平条件下的信噪比平均值。计算结果如表4所示, 其中控制因子的水平差越大, 表明其对实验结果的影响程度越大。
由表4分析的结果, 我们发现影响挤压载荷的因子中, 材料加热温度影响最大, 其次是挤压末速度、润滑剂、挤压初速度。材料加热温度越高, 相对所需的挤压载荷越小, 这是因为提高温度可降低材料的塑流应力, 因此材料有较好的流动性。在润滑剂方面, 因润滑剂有助于提升材料的流动性, 进而降低挤压载荷。而润滑剂则以二硫化钼效果最佳, 其次为石墨。本实验中挤压载荷最小的挤压参数组合为:材料加热温度380℃, 挤压末速度1mm/s, 润滑剂为二硫化钼, 挤压初速度3mm/s。
4 结论
(1) 在AZ61镁合金薄板热挤压成形实验过程中, 镁合金在350℃~400℃均有较好的挤压成形性能, 且随着温度升高, 所施加的挤压载荷降低。
(2) 在高挤压比情况下, 降低挤压速度, 可使挤压载荷降低。
(3) 由田口实验法对实验数据分析结果可知, 材料加热温度、挤压末速度、润滑剂为影响挤压载荷的重要因素。
摘要：在高挤压比 (35.9) 情况下, 利用正交实验法和变速度法, 实验研究AZ61镁合金热挤压成薄板的过程中挤压工艺参数对挤压力的影响。通过田口法对实验数据进行分析, 结果表明材料加热温度、挤压末速度、润滑剂对挤压载荷影响较大, 并得出挤压力最小情况下的实验参数。研究结果可作为工程技术人员的参考。
关键词：AZ61镁合金,热挤压,挤压载荷,挤压参数,田口法
参考文献
[1]姚素娟, 张英.镁及镁合金的应用与研究[J].世界有色金属, 2005 (1) :26-30.
[2]LAPOVOK R Y, et al.Construction of extrusion limit diagram for AZ31magnesium alloy by FE simulation[J].Journal of Materials Processing Technology, 2004, 146 (3) :408.
[3]HSIANG S H, et al.An investigation on the hot extrusion process of magnesium alloy sheet[J].Journal of Materials Processing Technology, 2003 (140) :6-12.
[4]陆国桢, 王强, 张治民, 等.镁合金挤压成形技术的研究进展[J].热加工工艺, 2012, 41 (15) :86-89.
[5]RITCHIE K F, 吴玉印, 等.田口方法指南[M].北京:克劳士质量研究所, 1999.
利用载荷差值预测清蜡周期 篇2
关键词：油井结蜡；洗井周期；信息化提升
1 地质概况简介
桩23断块位于五号桩洼陷北部，含油面积13.49km2，探明地质储量1668×104t，油层中深3750m。目前油井87口，开井83口，日液水平469.2t/d，日油267.8t/d，综合含水42.9%。原油物性具有“高凝、中含蜡、高油气比”的特点。桩23断块属特低渗透构造岩性油藏。油井结蜡是区块开发过程中存在已久的问题，当原油从地下抽到地面时，由于溶解气体的逸出与膨胀而使原有温度逐渐降低，蜡析出，并继而沉积在油管内壁上，致使井筒变窄，油井产量降低，严重时会堵塞油管造成停产。
2 油井结蜡过程
主要分为三个阶段：
2.1 缓慢结蜡阶段：在这个阶段载荷缓慢上升，根据油井油品性质及井筒情况这个阶段可以持续数月。以下图1中WHZ23-X414井为例，在1个月内最大载荷只上升2kN，最小载荷下降0.5KN，电流变化不明显，该阶段示功图形状相对正常。
2.2 急剧结蜡阶段：在这个阶段载荷数据变化明显，一般持几小时或续数日，图1中可以看出WHZ23-X414井载荷上升明显，在21小时内，最大载荷由90 kN上升到102 kN，最小载荷由54 kN下降到47 kN，该阶段示功图形状轻微结蜡。
2.3 蜡卡井阶段：阶段二结束后进入阶段三，这个阶段最大载荷突然大幅上升，最小载荷大幅下降，电流变化明显，功图为典型的结蜡严重功图。
图1 结蜡三个阶段内示功图、电流曲线图变化
3 利用载荷差值预测清蜡周期
抽油机悬点最大载荷：Pmax= Wr′+ Wt′+ Fi + Fv +f
Wr′——抽油杆柱在液体中的重量；
Wt′——作用在活塞总结面积上的液柱重量；
Fi——抽油杆柱上的惯性力；
Fv——抽油杆柱在自由纵振的悬点上引起的震动载荷；
f——油管和抽油杆间摩擦力。
载荷差值：P′=Pmax-Pmin
在信息化前，单纯利用最大载荷判断洗井结蜡往往受到多重因素影响而判断不准确，在现场应用效果不好。应用载荷差值判断结蜡排最大限度的减小抽油杆自重、震动载荷、惯性力影响因素，放大油管和抽油杆间摩擦力影响因素，判断结蜡比更准确。区块在2014年实现信息化提升后，技术人员实现了远程数据采集，实时监控。
在判断热洗周期时我们引入了结蜡系数的概念，定义为单位时间内的载荷差值变化率，计算公式：
r=（P2′- P1′）/（T2-T1）
r——结蜡系数；
P1——油井某一时刻载荷值1；
P2——油井某一时刻载荷值2；
T2-T1——时间段。
依据结蜡系数，从而判断洗井周期。
4 应用实例
螺旋板载荷试验浅析 篇3
关键词：螺旋板载荷试验,变形模量,地基承载力特征值
0 引言
由于城市的不断发展，高层建筑层出不穷，对原本的工程勘察要求也在不断提高，普通的浅层平板载荷试验已经不能满足工程的要求，迫使岩土工程勘察中的测试手段不断完善，螺旋板载荷试验这种试验深度范围较大的测试手段也较多的应用在高层建筑的岩土勘察当中，笔者将工作中的经验总结本文，供同行参考。
1 试验方法
螺旋板载荷试验是将一螺旋型的承压板用人力或机械旋入地面以下的预定深度，通过传力杆向螺旋形承压板施加压力，测定承压板的下沉量，其深度可达10-15米，可测求地基土的压缩模量、固结系数、承载力等指标。
试验时应按如下步骤进行：
1.1 在所需进行试验的位置进行钻孔，当钻至试验深度上20-30cm处，停止钻进，清除孔底受压或受扰动土层。
1.2 将螺旋板连接在传力杆上旋入土层，螺旋板入土时，应按每转一圈下入一个螺距进行操作，减少对土的扰动。螺旋板与土层的接触面应加工光滑，可使对土体的扰动大大减少。
1.3 在测试点周围将反力锚旋入周边土层，固定好反力梁，将油压千斤顶与反力装置安装好，将测读承压板位移的两个百分表安装好，确保测读准确。将测力传感器连接线与数显仪正确连接并调校正确。
1.4 用油压千斤顶对载荷板分级加压，对砂土、中低压缩性的粘性土、粉土宜采用每级50kPa，对于高压缩性土宜采用每级25kPa。第一级荷载可视土层性质适当调整。一般情况下砂类土为100kPa、粘性土为50kPa、高压缩性土为25kPa
1.5 每级加荷后，按间隔时间10、10、10、15、15min，以后每隔半小时读一次承压板沉降量，当连续两小时，每小时沉降量小于0.1mm时，则达到相对稳定标准，可施加下一级载荷。
1.6 满足下列条件时可终止加载：(1)沉降s急骤增大，荷载-沉降（p-s）曲线上有可判定极限承载力的陡降段，且沉降量超过0.06d(d为承压板直径）；(2)某级荷载下24h沉降速率不能达到相对稳定标准；(3)当出现本级荷载的沉降量大于前级荷载沉降量的5倍；(4)当持力层坚硬，沉降量很小时，最大加载量不小于设计要求的2倍。
1.7 试验精度：位移量测的精度不应低于±0.01mm；荷载量测精度不应低于最大荷载的±1%；同一试验孔在垂直方向的试验点间距应大于1m，以保证试验的准确性。
2 资料整理
2.1 地基土的承载力特征值的确定。
根据p-s曲线上的特征点（P0、Py、Pu）可评定地基土的承载力。P0相当于上覆土的自重压力，Py相当于试验深度处的地基土承载力容许值，Pu相当于试验深度处地基承载力极限值。
(1)当p-s曲线上有比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值；即fak=Py-P0。(2)当满足终止加载条件前三条时，其对应的前一级荷载定为极限荷载Pu，当该值小于对应比例界限的荷载值Py的2倍时，取极限荷载的一半；即fak=Pu/2且Pu<2 Py。(3)当不能按比例界限和极限荷载确定地基土承载力时，可取s/d=0.01-0.015所对应的荷载值，但其值不应大于最大加载量的一半。
同一土层参加统计的试验点不应少于3个点，当试验实测值的极差不超过平均值的30%时，取此平均值为该土层的地基承载力特征值。所确定的地基承载力特征值不再进行基础埋深的地基承载力修正。
2.2 计算变形模量E0:
E0—变形模量（MPa）；ω—与试验深度和土类有关的系数，可根据《工程地质手册》（第四版）表3-5-4查取；d—承压板直径（m）;p—p-s曲线线性段的压力（kPa）;s—与p对应的沉降量（mm）。
2.3 计算固结系数Cr:
按每级荷载下的沉降量s与时间的平方根绘制曲线。根据曲线可估算土不同固结度的固结系数。根据一维轴对称径向排水的固结理论，导得径向固结系数Cr为：Cr=T90R2/t90
Cr—径向固结系数（cm2/min）;R—螺旋板半径（cm）;T90—相当于90%固结度的时间因子，取0.335。
t90—完成90%固结度的时间（min），可用作图法求得：过曲线初始直线段与s轴的交点，做1.31倍初始直线段斜率的直线，交曲线的交点，其对应的时间为完成90%固结度的时间t90。
以上为本人在螺旋板载荷试验实际工作中的一点总结，供同行参考，如有错漏，还望指正。
参考文献
[1]GB50021-2001岩土工程勘察规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2009.
载荷因素 篇4
此次活动由国防科工局、教育部、中国科学院、中国科协、共青团中央联合主办，由国防科工局探月与航天工程中心、教育部深空探测联合研究中心、中国科学院科学传播局、中国科协青少年科技中心、中国光华科技基金会承办。主要征集创新性突出、科普效果好，可用于探测活动、科学实验或技术试验的载荷创意设计（含原理说明、科学教育意义、设计图等）。评审出的优秀创意将在工程条件允许的情况下，交有资质的企业研制，并由嫦娥四号及后续月球探测任务搭载到月面工作。
刘继忠表示，期待广大科技爱好者大胆想象，结合自身对月球的认识和有兴趣的航天领域进行验证和设计，未来还将开发创意库，收集此次活动征集到的好想法、好创意。刘继忠指出，通过实施嫦娥三号任务，我国已经具备开展月球背面探测的科学和技术基础，并形成了主要产品，而美国、欧空局等其他航天大国和空间组织的相关探测项目尚处在论证阶段。嫦娥四号任务的启动，有望实现人类探测器首次造访月球背面，实现我国在月球探测领域由追随到引领的跨越。嫦娥四号可为我国科学工作者提供难得的空间科学研究平台。利用月球背面屏蔽地球无线电干扰的独特条件，开展空间科学领域最前沿的低频射电天文观测，有望填补国际空白；利用月球背面保存的最古老月壳岩石的独特条件开展地质特征调查，有望在国际上首次建立集地形地貌、浅层结构、物质成分于一体的综合地质剖面和演化模型，获得对月球早期演化历史的新认知。
具有载荷差分环的轴承 篇5
(专利号:201110055702.6)
“具有载荷差分环的轴承”由外圈 (或轴承座) 、内圈 (或转轴) 、载荷差分环、滚动体、内枕垫及枕垫等关键件组成, 与现有技术相比, 其特点在于:载荷差分环将内外圈相对转速几乎折减一半, 同时载荷差分环还起弹性载体的作用, 故具有更高极限转速、抗冲击和高载荷, 而噪声更低的特点。该专利既适用于滚动轴承也适于滑动轴承, 属“超高转速、超大负荷、低噪声”类轴承的创新换代产品, 适用于航空、风动、高铁等领域。同时附带的“双耳凸度滚子”还有防跑偏作用。该专利属原理性、原创性保护。X13.03-07
矿井提升载荷监测装置的设计 篇6
随着现代工业发展对能源需求的不断增加, 煤炭资源的开采与利用近几年来达到了高峰, 主要体现为矿井的开采深度越来越大, 提升速度显著加快, 单次提升量不断在增加。在这种高负荷运行状态下, 矿井提升机系统的事故频率有增加的趋势, 主要有提升机系统振动、过速、容器下坠、冲击、运行过卷、断绳、坠罐、松绳等故障[1,2,3], 其原因大多与钢丝绳张力即提升载荷有关。
多绳摩擦式提升设备是我国各大煤矿的主要提升设备。《煤矿安全规程》规定:多绳摩擦提升装置中任一根提升钢丝绳的载荷与平均载荷之差不得超过±10%[4]。目前, 大部分煤矿采用定期停产检查调整或者更换钢缆等方法来确保提升机钢丝绳的运行安全。这不仅影响正常的煤炭生产, 而且不能从根本上保证提升机系统的安全运行。为此, 笔者设计了一种矿井提升载荷监测装置。
1 装置结构及工作原理
矿井提升载荷监测装置可实时、自动地监测各钢丝绳的载荷变化状况, 一旦钢丝绳张力不在正常范围之内, 能及时发出警告, 工作人员可根据警告及时采取相应措施, 从根本上保证提升机的安全运行。矿井提升载荷监测装置结构如图1所示, 主要由以下3个部分组成:
(1) 信号采集部分:对张力信号的采集、转换与处理以及一些开关量信号的采集。
(2) 信号传输部分:主要包括信号发射模块对无线信号的调制与发射、信号接收模块对调制信号的解调与传输。
(3) 数据处理部分:对解调后的钢丝绳张力数据以及各种辅助判定数据进行分析, 并进行相应的决策。
矿井提升载荷监测装置采用称重传感器 (称重传感器安装在箕斗与钢丝绳的连接处, 在提升循环中随箕斗在罐道中做上下往复运动) 实时测试钢丝绳张力值, 并将钢丝绳张力值的物理量转换为与之成线性关系的电信号, 该电信号经初步处理后以无线电磁波方式传输到安装在井口的无线信号接收模块, 该模块再将该电信号以串行通信的方式接入到工控机, 在工控机上进行数据处理, 并根据监控要求输出控制信号。同时, 该装置可检测定量斗关闭、箕斗到位等开关量参数, 这些开关量参数与检测到的钢丝绳张力值相配合, 可实现对过载、卸不净、卡罐、张力不平衡等故障的判断[5], 并在必要时进行相应的报警。
2 装置的硬件设计
矿井提升载荷监测装置的硬件核心为钢丝绳张力值信号的采集及发射部分。钢丝绳张力值信号的采集及发射部分主要由放大电路、AD转换器、单片机数据采集与计算电路、数字频率调制器、信号发射模块组成, 如图2所示。钢丝绳张力值信号由称重传感采集, 输出为微弱的电压信号, 该信号经过变换和整形后作为AD转换器的输入信号, AD转换器的输出是数字载荷信号。通过对该数字信号的编码运算数据处理, 产生具有校验位的串行输出信号, 然后对载波进行调制产生高频调制波, 由信号发射模块将钢丝绳张力值发送给信号接收模块。
图2中, 单片机选用STC12C5410AD芯片, 它是高速/低功耗的新一代8051单片机, 全新的流水线/精简指令集, 内部集成看门狗和MAX810专用复位电路, 在P1口有8路10位高速AD转换器。该装置的实现需把STC12C5410AD的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3口配置为AD转换器。数字频率调制器采用KI公司生产的2 400/1 200 bit/s单片调制解调器OKI6882-5, 它采用OKI公司生产的低功耗CMOS硅门技术制作, 将MSK调制器、解调器、发送滤波器、接收、时钟信号再生器、时钟振荡电路等集成于一个电路上。信号发射模块采用上海桑博公司生产的STR-15无线模块, 该模块内置高纠错信道编码技术, 无需任何编码, 具有抗干扰能力强、通信稳定等特点。
针对立井环境恶劣、干扰源多等情况, 为提高钢丝绳张力值信号传输的有效性和可靠性, 采用无线数字传输技术;在信号的传输过程中利用编码技术与校验技术实现差错控制, 使装置具有较高的纠错能力和检错能力;采取了抗干扰和降低功耗的措施, 使装置具有较高的可靠性和较低的功耗。
3 装置的软件设计
矿井提升载荷监测装置的软件包括上位机软件和仪器软件2个部分。上位机软件采用LabVIEW编写, 主要完成钢丝绳张力值的计算, 并对装载与卸载完成后钢丝绳张力值的变化量进行判断, 根据钢丝绳张力状态发出相应的报警信号并在适当情况下输出控制信号;创建监测结果的数据库, 以便对监测结果进行归档与查询。上位机软件程序流程如图3所示。仪器软件主要对AD转换器转换好的数字信号进行计算, 并传输给数字频率调制器进行调制发射。
4 结语
目前, 矿井提升载荷监测装置已在邯郸峰峰煤业集团九龙矿、山西同煤集团同家梁矿等多个现场得到应用。实际应用表明, 该装置具有结构简单、易于安装调试、维护成本低、抗干扰性强等特点, 能监测到提升机系统出现的过载、卡罐、张力不平衡等故障现象, 确保了提升机系统的安全运行。
参考文献
[1]刘清平, 杨国华.提升钢丝绳动载荷及其动应力分析[J].矿山机械, 2000 (5) :5-6.
[2]王德堂, 肖兴明, 赵玉彬, 等.装卸载系统防过装问题的分析与实现[J].工矿自动化, 2005 (5) :36-37.
[3]吴永祥.卡箕斗故障的分析与对策[J].煤炭科学技术, 1998 (8) :11-14.
[4]国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[M].北京:煤炭工业出版社, 2005.
文海水库大坝地基载荷试验分析 篇7
文海水库位于丽江市玉龙县白沙乡文海行政村境内, 距丽江古城36公里, 文海水库是一座以农业灌溉为主的水利枢纽工程。其总库容1217.0万m3, 正常库容1030.9m3, 兴利库容814.2万m3。水库建成后可增加灌溉面积3.12万亩。坝型为均质土坝, 大坝坝顶高程3088.00m, 坝顶长973.877m, 坝顶宽度为5.0m, 不含截水槽最大坝高13.0m。大坝上游坝坡坡比为1∶3.0。下游坝坡坡比为1∶3.0。堤坝上游采用干砌块石护坡, 堤坝下游3080.50m以下采用堆石凌体排水, 凌体顶宽2.3m, 上游坡比1∶1.5, 下游坡比1∶2。
文海是一个由四周群山环抱的封闭山间天然古老的冰蚀湖, 湖盆地排洪无明显出口, 仅靠盆地南部附近岩溶地带的落水洞排泄, 因泄洪能力极为有限, 盆地中心形成一季节性湖泊, 俗称文海。蓄水库盆主要为湖盆沉积粉质粘土、有机质、淤泥质粘土弱微透水层, 厚度达20~60m。坝基持力层为Qpl+l洪湖积与Ql湖积层, 均为高压缩性土。初设阶段根据标贯击数2.42~2.93, 判定的承载力[R]=108~112KPa, 地基承载力偏低, 坝基土压缩变形大, 存在坝基不均匀沉陷;深度0~14.7m, 天然含水量62~70%, 空隙比1.7~1.9, 抗剪强度低, 抗剪强度建议值:￠=7.68°~9.68°, C=8.04~16.0KPa, 坝基抗滑不稳定, 需加固处理。由于地基承载力偏低, 抗剪强度低, 需要采用工程措施提高基础承载力及抗剪强度, 经方案比较坝轴线上、下游侧坝基土均采用振冲碎石桩加固处理, 坝轴线处坝基土采用深层搅拌桩防渗处理。
2 振冲试验段地基载荷试验
由于振冲区域不是由单一土质组成, 厚度变化大, 加上施工质量方面不可避免的差异, 所以正式施工前需先进行振冲试验, 试验的主要目的是:确定桩径、桩距的合理性, 是否满足建筑物基础承载力及抗滑稳定性, 并验证设计确定的施工工艺和加密技术参数, 以指导大面积振冲碎石桩的施工。
文海水库2011年12月堤坝进行了基础开挖, 2012年1~3月根据规范并结合文海水库堤坝实际, 选定振冲试验区, 在振冲试验区拟定振冲碎石桩间排距2.2m、2.0m和1.8m试桩, 进行复合地基载荷试验、桩间土标准贯入实验、重型动力触探试验、桩间土物理力学指标实验;由于单桩复合地基特征值, 原初设拟定的振冲碎石桩间排距2.2m为122KPa, 振冲碎石桩间排距2.0m为102~112KPa, 均小于坝高13m所要求的承载力143~157KPa, 只有振冲碎石桩间排距1.8m基本满足所要求的承载力, 表明初设阶段判定的地基承载力[R]=108~112KPa可能偏大, 为此在坝基开挖线外 (边缘) 做三组天然土的综合试验 (标准贯入和天然地基承载力试验) , 用于检验天然土承载力。
3 天然地基载荷试验
天然地基载荷试验, 试验点A、B、C三点均位于初设地质报告主坝段 (0+400~1+065) 开挖线外, 坝基土为Qpl+l洪湖积与Ql湖积层, 其中A点位于坝轴线下游47.4m (地质里程0+610.708) , 垂直坝轴线对应地质钻孔有ZK16和ZK05, 与ZK05平面位置基本重合;B点位于坝轴线上游54.7m (地质里程0+791.548) , 垂直坝轴线对应地质钻孔有ZK17、ZK53和ZK54, 与ZK54平面位置大致接近;C点位于坝轴线上游46.47m (地质里程0+902.408) , 垂直坝轴线对应地质钻孔有ZK18和ZK55, 与ZK55平面位置基本重合。
据对现场实测资料计算整理, 综合分析, 检测结果列表如下:
检测方经对丽江市玉龙县文海水库坝基坝外天然地基进行试验, 结论如下:天然地基承载力试验:承载力特征值最大值75k Pa;最小值60kPa。
4 天然地基载荷试验分析
天然地基载荷试验, A点地基承载力特征值为60.0KPa;B点地基承载力特征值为61.0KPa;C点地基承载力特征值为75.0KPa, 极限承载力约120KPa, 与地质报告[R]=108~112KPa, 有较大出入, 地质报告的[R]与天然地基载荷试验极限承载力数值较为接近。
原因一方面, 天然地基载荷试验时, 表层有一定开挖 (0.5~1.5m, 其中B点0.5m) , 虽然试验点距振冲点有10m左右的距离, 但振冲对天然地基仍将造成不可避免的扰动, 加之载荷试验的仿真局限性, 导致载荷试验值与实际有一定程度的减少 (难以定量) 。
另一方面, 由于标准贯入试验锤击数N值的修正有一定的人为性 (用经过修正后的N值确定地基承载力) , 为地基承载力标准值 (在正常情况下, 可能出现承载力最小值, 系按标准方法试验, 并经数理统计处理得出的数据。可由野外鉴别结果和动力触探试验的锤击数直接查规范承载力表确定, 也可根据承载力基本值乘以回归修正系数即得) , 在工程地质手册及相关规范中, 以标贯击数查承载力值只是经验数据, 特别是3级以下无法查找, 如 (《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002) 表4.1.6-2中N63.5与承载力的关系就无3级以下关系, 需凭地区及个人经验判定。而载荷试验, 地基承载力特征值 (正常使用极限状态计算时的地基承载力, 即在发挥正常使用功能时地基所允许采用抗力的设计值。它是以概率理论为基础, 也是在保证地基稳定的条件下, 使建筑物基础沉降计算值不超过允许值的地基承载力。) 是由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值, 其最大值为比例界限值;两者方法不同, 承载力取值也有所不同, 虽其取值方法大概相同, 但考虑的修正有所区别, 载荷试验法为最可靠的基本原位测试法。
虽然地质报告的[R]系由标贯试验确定, 本次在B点也做了标贯试验, 过B点垂直坝轴线的地质钻孔有ZK17、ZK53和ZK54, ZK54平面位置大致与B点接近, 初设阶段均做了标贯试验, 见下表。
由该表可看出, 在贯入深度基本一致时, 本次标贯试验与地质报告击数基本一致, 表明二者基本无差异。初设阶段标贯试验承载力标准值最小值仍比天然地基承载力特征值小, 但数值更接近, 也表明两者方法不同, 承载力取值也有所不同。
5 结语
对湖盆沉积粉质粘土、有机质、淤泥质粘土通过振冲碎石桩施工, 受条件限制, 一般情况下采用标准贯入试验锤击数, 判断天然地基承载力, 以标贯击数查承载力值只是经验数据, 特别是3级以下无法查找, 天然地基承载力的取值对振冲碎石桩桩距设计影响巨大, 对标贯击数3级以下判定天然地基承载力应高度注意, 在整理判定范围内宁小勿大;天然地基承载力特征值取值载荷试验法为最可靠的基本原位测试法。
摘要：文海水库堤坝基础为软基, 初设阶段按标贯击数分析判定地基承载力, 经振冲试验, 按初设判定地基承载力设计的振冲碎石桩间距偏大, 不能满足坝体承载力要求, 通过地基载荷试验, 检验初设阶段标贯击数确定的地基承载力。
关键词：软基,振冲碎石桩,标贯击数,载荷试验
参考文献
完井管柱载荷和强度分析 篇8
1.1 稳定力的计算。关于稳定力的定义为:
1.2 真实轴力的计算。真实轴力FZ包括管柱活塞力, 温度变形, 坐封力和流体摩阻引起的轴向载荷。
1.2.1 自重和浮力引起的轴向载荷。管柱任意点所受活塞力为:
式中Pd—井底油压, Pa;q—单位长度管柱自重, N/m;z—管柱井底距离井底的高度, m;
1.2.2 温度变形引起的轴向载荷。井内温度变化导致管柱变形, 变形转化为附加轴向力, 既管柱处于超静定状态[2]。
由温度改变引起的变形为:
由虎克定律, 可得
式中α—管柱材料的温度因数, m/℃;Tb—井底温度, ℃;
Ts—井口温度, ℃;To—地面温度, ℃;A—管柱的横截面积, m2。
1.2.3 流体摩阻引起的轴向载荷。计算可得流体摩阻引起的轴向载荷为
式中Ai—管柱内圆的面积, m2;λ—单位长度管柱的压力降, Pa;
L—管柱的长度, m。
1.2.4 坐封力引起的轴向载荷。设坐封时的压强为P, 管柱的横截面积为A, 则坐封力为:
式中Ai为管柱的内圆面积;AO为管柱的外圆面积
1.3 等效轴力的计算。等效轴力为真实轴力和稳定力的和[3], 公式如下:
2 应力分析
2.1 轴向应力分析。轴向应力为
式中F—实际轴向载荷, 包括真实载荷和附加轴向载荷, N;
A—管柱横截面积, m2。
2.2 周向应力和径向应力分析。管柱的周向和径向应力的计算, 通过拉美公式得[4]:
式中σθ—管柱周向应力, Pa;σr—管柱径向应力, Pa;Pi—管柱内部压力, Pa;
P0—管柱外部压力, Pa;D—管柱外径, m;d—管柱内径, m;
R—管柱半径, m。
2.3 强度校核。第四强度理论校核条件为:
则由公式, 将合成应力和管柱材料的许用应力进行比较, 即可即校核完井管柱的安全性。
3 结论
载荷因素 篇9
【关键词】风力发电机组；机械；载荷测试；疲劳分析
目前我国形成了最大规模的中小型风力发电市场，但是其中很多发电机生产企业的产品质量参差不齐，市场销售产品大部分没有经过测试和认证，导致一些劣质产品充斥市场。这就需要风力发电企业必须加强对机械进行检测，尤其是机械的载荷，测试的项目主要包括叶片静载荷测试、电机主轴弯矩和扭矩动态测试以及塔架底部的偏航力矩、俯仰弯矩静态测试，其中以叶片静载荷测试为主。
一、风力发电机组机械荷载测试
（一）叶片测试原理
进行叶片检测时，需要先测量物理特性。叶片静力试验就是对叶片施加载荷，同时在叶片上粘贴应变片采集叶片应力应变信号数据。在进行测试时，首先建设一个拥有足够刚、强度和稳定性的固定基座，试验过程中，将叶片安装到试验台上。在叶片静力试验期间，叶片的加载载荷必须不间断地测量，同时需要利用分布在叶片上的应变片测量叶片结构的应变。采用起重机、绞盘、葫芦或其它加载方式，一般采用起重器垂直加载或葫芦水平加载，条件受到限制，也可以采用沙包等重物模拟施加压力的方式进行。对叶片加载的同时，采用电测法测量应变信号。测试方案为距离叶片根部的截面施加静载荷，加载方法为初级载荷按满载荷的10%，进行分级协调加载，试验载荷通过起吊设备和安装在叶片上的加载夹具传递到叶片上，其矢量方向通过叶片的剪切中心。
（二）叶片测试
安装叶根转换器及叶片翻身，将叶片翻转到Flapwise-Max方向，压力侧朝上，安装角度为-185°。将叶片安装到试验台，通过两点起吊的方式，将叶片吊到静力试验台。安装定位连接螺栓，就是通过72根M36的长螺栓将转换器安装到试验台上。转换器与试验台连接，通过液压扳手将转换器与试验台紧密连接。安装Flapwise-Max时，检测相关夹具及保护钢丝绳。检测安装试验相关测试设备及连接测试导线。叶片调平，根据调平载荷数据将叶片调整到水平状态。画水平零度线并作预加载60%的加载试验，叶片调平后，在位移线上做出标记，然后进行预加载60%的试验。进行加载试验，如果温度低于20℃时，每降低5 ℃额定载荷需增加1%，由于试验温度为5℃，所以试验时，需要加载到103%，并记录试验时的温度、湿度和叶根水平度，给出加载103%时测试效果图。Flapwise-Max方向测试结束，得出测试值及与理论值的偏差。依次进行试验。
（三）电机主轴弯矩和扭矩动态测试
电机主轴弯矩和扭矩动态测试的原理与叶片静载荷测试原理基本相似，唯一的区别是测点布置位置不同，如图1、图2所示。
在测试过程中，由于主轴是旋转的，针对主轴应变片进行数据传输，采用滑轮或无线连接的方式，如图3所示。
（四）塔架底部的偏航力矩和俯仰弯矩静态测试
塔架底部的偏航力矩和俯仰弯矩静态测试原理与叶片静载荷测试原理相同，应变片安装在塔架内壁上，应该尽量避免门、法兰盘、焊缝、平台的影响。安装位置如图4所示。
二、风力发电机组机械的疲劳分析
（一）平均应力的等效转换
平均应力对累计损伤具有较大的影响，所以必须按照等效损伤的原则，将非零平均应力的应力循环等效转换为零平均应力的应力循环。等效寿命曲线图是用来描述S-N数据的。在曲线图中，等效寿命曲线和相同的估算寿命之间建立联系，作为平均应力和应力幅值的函数。根据疲劳经验公式进行转换，经过转换，将二维矩阵压缩处理成一维矩阵，矩阵元素是关于应力幅值的，就可以进行载荷谱的编制过程。
其中，Si为等效零均值应力，Sai为第i个应力幅值，Smi为第i个应力均值，σb为拉伸强度极限。
（二）疲劳载荷谱的编制
表示测量随机载荷与出现次数关系的表格、图形和矩阵等称之为载荷谱。疲劳寿命预测结果在很大程度上是由载荷谱的准确性决定的。风机载荷——时间历程在经过处理后，会得到载荷循环次数。根据风速分布情况和风机设计寿命，便能够得到各个载荷工况在风机寿命期间的总循环次数，从而绘制风机疲劳载荷谱。横坐标用来表示载荷循环次数，纵坐标用来表示疲劳载荷大小，就能够完整地生成疲劳载荷谱。编制风机疲劳载荷谱是设计机械结构，预测疲劳寿命的基础。
（三）利用载荷谱进行疲劳分析和寿命预测
计算材料和机械疲劳载荷谱的方法主要有兩种，即时域法和频域法。其中时域法通过有效的疲劳载荷时间序列的数据进行统计处理，得到风机测试机械在某工况下的疲劳循环次数，从而得到疲劳载荷谱，完成对疲劳损伤寿命的估计。首先确定风力发电机所在风场的风速分布模型，并预测风力发电机在寿命期间可能出现的各种具体事件的数量信息。其次从数据中提取相关数据，对存储的单位与雨流数确定最大俘获周期幅值，将雨流计数平均分成步长为1m/s风速下的单位数据包。最后，将数据包的计数乘以相应的风速分布，计算累积频率和估算寿命是否满足设计要求。
三、结语
总而言之，经过载荷测试后，所获测试结果，时间序列曲线，主要包括风况，风力发电机组运行特性，叶片、风轮、塔架的载荷，叶片的摆振弯矩及轴扭矩随方位角的变化，风速测量统计，风力发电机组运行参数统计，疲劳载荷统计。
参考文献：
[1]杨婷，杜文超，杨贺，等.风电叶片静载荷应变测试试验[J].实验室研究与探索，2011，30（11）：33-39.
实心式永磁电机轴承载荷分析 篇10
实心式永磁电机在交变磁场、冲击载荷条件下工作, 要求所选用的轴承具有较高的刚度。实心式永磁电机由于采取涡流启动, 在电机启动及运行过程中对轴承的作用将不同于异步电机。为证明实心式永磁电机的工作正常、可靠, 以TYCKK3554-4 (6k V 250 k W) 电机为例, 选用轴承为6224, 分析轴承载荷影响因素并对轴承进行合理的分析与计算, 使其性能指标满足使用要求。
1 影响因素分析
(1) 永磁电机工作在交变磁场中, 而轴具有自身的挠度, 由此产生的单边磁拉力对轴承具有交变冲击载荷[1]。
(2) 转子在加工制造及安装过程中将产生误差, 转子将产生偏心, 由于偏心带来的离心力对轴承也将产生冲击载荷。
电机负载的不对称性对轴承也有一定的冲击载荷。
2 轴承载荷计算
2.1 单边磁拉力影响
若电机转子在定子内偏心, 则造成空间气隙不对称, 产生定子对转子的单边磁拉力, 其中定子与转子的偏心主要由轴的挠度及单边磁拉力共同影响。
2.1.1 轴承自重引起的挠度
轴伸处无作用力时, 两轴承由转子自重引起挠度, 其中轴的当量直径为[2]:
其中:li为阶梯轴i段的长度;
di为阶梯轴i段的直径;
L为两支乘之间的长度。
解析获得dm=123.612 6 mm。
通过挠度计算公式获取轴的最大挠度为:
其中:F为阶梯轴自重;
d为阶梯轴的当量直径;
b为轴伸端支撑到转子质心距离;
L为两支撑之间的长度。
计算得ymax=0.114 2 mm。
2.1.2 单边磁拉力引起的轴的挠度
单边磁拉力一般认为集中在重力所作用的同一截面处, 在单边磁拉力的作用下, 使转子相对于定子在初始偏心的基础上, 再增加一个附加的偏心, 后者又进一步引起附加的单边磁拉力, 这样一直进行下去。但这些附加的单边磁拉力和相应的附加挠度都是逐渐减小的, 因此最后将达到稳定状态, 此时, 它与轴的弹性力向平衡, 保证轴的平稳运行。
根据单边磁拉力挠度计算公式:
式 (3) 中, K0为磁拉力刚度;
K为轴的弯曲刚度;
fG为转子的初始偏心, 大小为0.114 2 mm。
可知, 由单边磁拉力引起的挠度与轴的弯曲刚度、磁拉力刚度及定子与转子的初始偏心有关。
根据公式:
计算得轴的弯曲刚度为45.653 k N/mm。
式 (4) 中G为转子总重;
fG为轴伸处无作用力时, 两轴承有转子自重引起的挠度, 大小为0.114 2 mm。
根据公式:
计算得磁拉力刚度为7.603 2 k N/mm。
式 (5) 中β为经验系数, 取值0.4;
D为定子内径, 取值360 mm;
lef为铁芯有效长, 取值365.07 mm;
Bδ为气隙磁密;
δ为单边平均气隙, 取值6.75 mm。
为求解Bδ的大小, 对电机进行模型仿真, 得出气隙磁密曲线如图1所示。
根据图1分析得出最大气隙磁密均值为0.9 T。
因此, 由公式 (3) 计算得出单边磁拉力引起的轴的挠度为0.03 mm。
2.1.3 轴的总挠度
由上可知, 在轴承中部处产生的总挠度为0.144 2 mm。为保证电机能安全可靠运行, 电机总挠度应不超过电机气隙值的8%, 计算得出总挠度满足要求。
通过此时的总挠度计算得出单边磁拉力为1.1 k N。
2.2 转子偏离转动中心的影响
影响转子偏离转动中心的因素主要有以下几点。
(1) 制造质量问题。转动件不均匀、几何不对称, 质心偏离几何中心。
(2) 安装质量问题。轴及叶轮安装摆度使几何中心偏离转动中心。
(3) 运行时, 电机轴线、转子温度场不对称, 引起变形、弯曲, 造成弓形旋转, 质心偏心距变化。
轴线偏心主要是由于转子在自重及单边磁拉力的作用下产生的挠度, 同时由于转子质心偏离转动中心, 二者共同作用产生离心力。
由公式:
得知离心力为1.469 k N。
式 (6) 中m为转子重量;
ω为转速;
r为转动偏心距。
2.3 过盈装配产生的应力
采用Ansys接触分析[3]获取其过盈转配时的接触应力, 设置轴的轴径为110 mm, 同时设置过盈量为0.035 mm, 分析结果见图2所示。
分析得到此时加载到轴承上的载荷为43.12 k N。
2.4 转子自重影响
本电机转子质量为521.36 kg, 其自重为5.109 k N。
2.5 外部载荷影响[4]
考虑外部载荷对电机影响因素约为1.5倍转子自重, 即7.66 k N。
2.6 静态分析计算
以破坏试验为方法, 通过上述分析得出后轴承承载力约为54.53 k N。
考虑力矩载荷的当量动载荷, 采用力矩载荷系数2, 轴承冲击载荷系数1.2, 得到后轴承的当量动载荷为130.87 k N。
通过机械设计手册[5]得出该轴承的基本额定动载荷为312 k N。计算得出结果小于额定动载荷, 轴承可以正常使用。
3 动态载荷分析计算
为验证分析计算结果, 建立转轴与轴承的三维模型, 迫使轴承承受周期载荷作用, 获取轴承在不同时间内承受载荷情况见图3所示。
由图3分析得知, 在循环载荷下, 轴承承受载荷力为48.3 k N, 与第二部分静态分析结果基本一致, 此分析方法结果可靠。
4 结论
通过上述分析获得永磁电机轴承寿命影响因素主要为单边磁拉力、转子偏心量旋转惯性离心力、转子自重及负载不平衡力, 通过这些影响因子的计算可以获取永磁电机轴承寿命, 为永磁电机合理选用轴承提供理论依据。
参考文献
[1]武文虎, 李有生, 王志林.电机壳体侧壁优化设计[J].机电工程技术, 2014 (09) :35-37.
[2]陈世坤.电机设计[M].北京:机械工业出版社, 2011.
[3]苏荣华, 梁斌.结构仿真分析-ANSYS应用[M].沈阳:东北大学出版社, 2005.
[4]仇宝云.大型立式轴流泵导轴承载荷分析计算[J].煤矿机电, 2006 (5) :92-93.