振动效应监测（精选7篇）
振动效应监测 篇1
摘要：露天采场的边坡稳定是矿山安全生产的基础和前提, 本文针对内蒙古某铁矿实际工程地质情况, 使用爆破测振仪及配套的速度传感器对矿山生产中不同爆区实施监测, 经回归分析和反向计算, 寻求在采场的不同地质条件下边帮上质点振动速度的衰减规律, 进而分析研究边帮上质点最大振动速度与爆心的径向距离及最大一段装药量的关系, 从而确定近帮爆破时最大一段限制药量, 降低爆破振动对边坡的危害。
关键词：爆破振动效应,监测,回归分析
露天采场爆破振动效应的观测与分析是内蒙古某铁矿二号露天矿采场边坡稳定性研究的一个组成部分, 其目的是寻求在采场的不同地质条件下, 边帮上质点最大振动速度与爆心的径向距离及最大一段装药量的关系, 从而确定近帮爆破时最大一段限制药量。课题组对该矿的生产爆破及扩帮爆破振动效应进行了现场测试, 获得了有效数据。经数据处理分析, 得到了边帮上质点振动速度的衰减规律。
1 测试仪器及测试方法
爆破振动的测试设备来自成都中科测控公司, 其研发的拳头产品TC-4850爆破测振仪具有体积小、重量轻、准确度高、“三防”等优点, 能采集多个通道数据、自动存储和分析。测振仪自带的接口与计算机相关软件配套运用, 可快速分析波形, 使人能很直观地看到波形的特征。测振仪自带的液晶屏也可在测振现场显示出测振波形的特征, 还可选择功能显示波形的特征值等, 非常方便和快捷。设备的量程可自动调整也可人工设置, 自动模式下采集数据无须调整量程, 通过仪器本身可自适应显示波形。数据采集时间设置便捷, 能随时根据实际需要设置数据采集时间。
测振仪在振动效应的检测过程中, 测点的位置对数据的采集和以后数据分析结果的准确性和实用性有很大影响, 必须分组测试, 按照不同地质条件、不同爆区等因素综合考虑测点的布置。本次观测依据露天采场边坡的不同工程地质情况, 在爆破区域不同时, 设置一个测点在爆区后方。测点与爆区的距离应在安全距离范围内, 以免爆破飞石威胁测振设备和人员安全。
露天矿日常的生产爆破一般在下午进行, 爆破时车辆设备、工作人员要进行安全避险。爆破的过程非常短, 测振仪和配套的速度传感器要事先布置好, 而且仪器设备和工作人员要采取必要的安全措施。测振仪的安装要遵循以下原则, 以降低人为因素所造成的数据误差。速度传感器应固定在测点位置并水平放置, X轴方向指向被测爆区的径向, Y轴方向指向被测爆区的切向。然后将传感器与测振仪连接, 接通电源, 进行参数的设置, 之后工作人员可去安全避险, 等待测振仪被爆破振动波触发。爆破产生的地震波在岩体中传播, 岩体中某一等效质点的水平切向分量相对较小, 对岩体所造成的剪切力或拉应力可以忽略。所以本次测振工作只考虑质点的垂直向分量和水平径向分量, 并对这两个分量进行分析计算。
2 爆破方案与监测结果
二号露天矿采场生产爆破孔径150mm-200mm, 采用硝铵炸药进行多排孔微差爆破, 段间间隔时间一般为100m/s, 一次生产爆破总药量最大不超过10t, 通常为2t左右, 最大段药量有时可达3t, 月均爆破次数为13次。日常的生产爆破已经影响了边坡的稳定, 部分边坡已出现裂缝和松动。鉴于爆破振动会随时间推移对岩体造成累积的损伤, 影响边坡稳定危害人员设备安全, 有必要监测爆破振动效应, 分析爆破振动衰减规律, 降低爆破振动的危害。根据该铁矿采场边坡工程地质状况, 爆破振动效应的监测共进行了3次。
爆破振动测试所获得的一系列试验数据大多是以模拟量形式出现的时间历程曲线, 通常称为振动参量的波形, 实测的爆破振动记录曲线是一条非常复杂的曲线。试验数据处理就是运用数学的方法, 突出爆破振动有关的信息, 抑制和排除无关的信息, 以便从复杂的现象中揭示其内在的规律性。根据爆破振动信号的特点, 爆破地震波属于随机信号波形。
3 监测结果分析
爆破引起的质点振动速度是安全振动控制标准的主要物理量, 目前国内较多采用萨道夫斯基经验公式来确定爆破振动速度及衰减规律:
式中:V-质点振动速度, cm/s;Q-最大一段装药量, kg (齐发爆破时取总药量;秒差时取最大一段的药量) ;R-测点至爆源中心的距离, m;K、α—分别为与爆区地形地质条件有关的系数和衰减系数。
公式两边取对数, logV=logK+αlogp, 式中, p为折合药量, 令Y=logV, B=logK, X=logp, C=α, 于是得到:Y=B+CX。根据表1数据, 通过计算机, 利用最小二乘法求得计算振动速度所需的K, α见表2
经过计算可得到采场爆破振动衰减规律关系式, 此关系式表示logV与logp呈线性关系, 即质点振动速度与单段最大起爆药量呈正相关关系, 与爆心至测点的距离呈负相关关系。因此, 在靠近边坡区域爆破时, 尽量远离边坡并控制装药量以减小爆破振动效应对边坡的不利影响。
由萨道夫斯基经验公式可推出如下的关系式:
式中:V-临界速度 (cm/s) 。
对于近帮爆破, 若式中V为保证边坡完整性的限制速度, 则可计算出不同距离对应的药量。根据相关的资料及国内有关工程惯例选定12cm/s作为边坡质点振动速度的最大限值。鉴于采场目前实行多排孔微差起爆, 单段最小装药量大于400kg, 按此计算, 正常生产爆破距离采场边坡水平最小距离为9.7m。
4 结论
鉴于采场靠界边坡工程地质条件较为复杂, 综上分析结果, 得出如下结论:爆破质点振动速度安全限值12cm/s, 距离边坡水平距离9.7 m时, 单段最大药量不能超过400kg;在边坡9.7m区域内, 应先在境界线处实施预裂爆破。
本次爆破振动效应的测试由于时间和实际生产条件的限制, 所采集的数据只有三组, 数据的准确性也受运输设备、人为因素等因素影响, 因此在实际的爆破设计中应考虑这些因素, 并根据实际的工程地质条件调整装药量, 既要达到良好的爆破效果, 也要减小爆破振动效应, 确保采场边坡的稳定和矿山的安全生产。
参考文献
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[4]国家质量监督检验检疫总局.GB 6722—2003爆破安全规程[S].北京:中国标准出版社, 2004.
振动效应监测 篇2
(1) 振动效应监测的目的与内容。
工程爆破技术使用非常普及, 它加快了工程进度, 提高了施工效益, 但是同时也出现了一些安全问题, 如冲出波、飞石、有害气体、地震波等。而爆破中最常见的就是爆破地震, 它严重影响了周围建筑等的安全, 必须对其进行振动效应监测。 (1) 通过对现场爆破振动安全监测试验, 量测地表质点振动速度和爆破振动频率, 并以此为依据, 研究这个过程中的地表振动特性以及变化规律, 分析地表质点振动峰值速度与装药量等之间的关系, 回归出该场地的爆破参数。 (2) 根据回归出的爆破参数, 计算安全爆破的用药总量和单段 (响) 用药量, 进而指导爆破施工单位对爆破炮孔布置及爆破的单段 (响) 用药量的设计, 以便更好的控制爆破施工对地表振动造成的危害。
(2) 监测与分析试验的方法。
1) 爆破上方地表布置监测点, 采用质点振动速度测量系统, 实地监测各项参数。2) 在爆破区建筑屋顶 (高层) 以及地基 (单层) 埋设监测点, 监测质点振动速度是否符合安全标准。3) 采用专业测试分析软件对爆破震动波形进行分析, 获得每个测点的主振频率、持续时间等爆破振动参数。4) 爆破振动效应监测时, 有针对性地选取具有代表性的位置进行振动测试, 最好选取离爆区较近处布置振动测点。5) 尽管在工程爆破中很多因素都会影响爆破振动, 但最主要的因素为一次同时起爆炸药量Q (kg) 和爆源距测点的距离R (m) 。爆破振动安全多采用质点峰值振速进行控制, 根据萨道夫斯基提出的经验公式计算:
βV=K (Q) α (1) R
式中可知, 爆破振动强度与段药量Q成正比关系, 与爆心距成反比关系, 当段药量减少, 质点振动强度降低:V为爆破地震对建筑物或构筑物产生的质点垂直振动速度, cm/s;K为与地形、地质、爆破方式有关的系数;Q为炸药量, 齐发爆破时取总装药量, 延期爆破时取最大一段装药量, kg;β为药包形状系数, 一般取1/3;α为爆破地震随距离衰减系数;R为从爆破地点药量分布的几何中心至观测点或被保护对象的水平距离, m。
6) 最大分段装药量按萨道夫斯基公式变换进行计算:
式中Q为最大分段装药量, kg;R为爆心距, m;V为爆破安全振动速度值, cm/s;K, α为岩石性质、地质条件、爆破规模等综和因素。
(3) 现场监测试验结果要求。
1) 对爆区环境条件进行实地勘察, 确定爆破振动监测方案。2) 现场布置测点, 获得现场数据。3) 对爆破振动监测结果进行数据处理, 获得振动的最大振幅、质点振动速度、主振频率等爆破参数。4) 根据测试数据, 结合有关规定, 分析施工爆破振动的影响情况。
1 爆破振动效应现场监测试验实例
1.1 爆区环境、地质概况
某隧洞过长冲河浅埋段线路调整段长约为943.702m, 隧洞坡降为1/2151, 隧洞开挖断面尺寸为5.4m×5.8m。隧洞轴线仅穿越一户的围墙, 隧洞轴线60m宽度范围内有5户居民, 线路在桩号GB0+492.396~+641.208m段暂定段为该段隧洞施工的风险控制段。由于该隧洞地质条件复杂, 可供施工面积小, 存在巨大的施工风险。
1.2 测点布置
(1) 按照爆破设计单位设计要求 (施工单位爆破设计) 和国家安全爆破规程的要求, 本次测试区域暂定为以隧洞掌子面为爆心半径50 m内的地表圆形区域。涵盖受震动影响的民居和其他建筑物。每个测点均为三向 (垂向, 水平径向, 水平切向) 。现场实施过程中可根据需要扩大监测半径以及监测区域和选择监测对象。
(2) 通过现场条件和爆破振动监测的要求, 每一个测点上放置一台TC-4850爆破测振仪和一只三轴向速度传感器 (TT-3A系列三轴向电磁式振动传感器和ZCC-202型速度传感器) 。传感器托盘采用石膏粉固定于预先筑好的平台上 (土壤则将仪器埋入土层) 。三向测点上使用的水平传感器方向与垂直向垂直。为了得到准确的数据和保护设备的安全, 每个测点上的设备全部使用保护罩盖住。
(3) 振动速度测量系统由传感器、记录仪和笔记本电脑组成。首先选用适宜的记录仪记录振动信号, 然后用传感器将信号转换成数字量存储起来, 最后用计算机将转换后的信息进行波形显示、数据分析、结果输出。
1.3 爆破振动效应检测结果及分析
1.3.1 测试现场概况
测试现场表面为麦田, 土壤覆盖层。隧洞顶部到地面平均距离为25m。长冲村民用建筑多为砖混结构、以及简易房, 抗振性能较差。有资料显示一般砖结构房屋, 其最大安全允许振动速度为V=2.0~3.0cm/s。土坯房最大安全允许振动速度为0.7~1.0cm/s。在风险控制段有砖房四座, 土基房2座, 石棉瓦房一座, 不明建筑一座。
1.3.2 测试结果
本次测试的研究内容是爆破振动对民用建筑的影响范围以及影响程度, 因此根据实际情况, 在爆破作业掌子面上方地面各个方向布置了监测点, 总计进行了8次40个点的测试。以爆心为圆心半径50m的地面范围作为测试研究对象, 本次测试的目的是爆破振动对地面建筑物的影响。一般情况下, 垂直方向的震动对建筑物影响较大, 但是考虑到现场民房建筑质量不高, 因此也要考虑爆破振动水平切向和水平径向地震波剪切力对建筑物的破坏作用。本次测试分别在爆心各个方向不同距离布置测点, 取得大量实验数据。如表1。
注:X=水平切向;Y=水平径向;Z=垂直向.
根据实测数据分析, 并与安全允许标准比较, 判断其安全性。
通过对某隧道浅埋段爆破振动进行监测, 得到以下结论: (1) 本次监测过程中, 隧洞开挖爆破单段 (响) 装药量在1.4kg~2.2kg之间, 一次爆破总装药量在26kg~42kg之间。在掌子面正上方地表质点振动速度较大, 超过了相关标准, 人员感到了明显的震动感。 (2) 在距离掌子面正上方地表30m半径的圆形区域之外, 质点振动速度迅速衰减。 (3) 本次监测区域的地质条件非常适宜进行爆破, 但由于爆破区域附近存在少量民房, 因此, 在实际的爆破过程中应合理控制装药量, 根据计算, 单段 (响) 装药量不宜高于0.3kg~0.5kg, 总装药量不宜高于15kg~20kg。在风险控制段以外, 可以逐步增大爆破装药量。 (4) 随着开挖向风险控制段接近, 宜逐步减少装药量, 尤其是在离保护建筑物四十米内飞范围内更应严格控制装药量。 (5) 振动频率分析表明, 分段微差起爆能有效地控制爆破振动效应;小药量下的岩石松动控制爆破的主振频率主要集中在20~50Hz, 高于建筑物自振频率, 不会出现共振现象, 爆破施工对周围建 (构) 筑物的影响较小。 (6) 萨道夫斯基公式计算较为复杂, 为方便起见, 本次测试给出了距离爆心0~97m, 单段 (响) 装药0.2~3.6kg的振速预测表。根据该表, 可以方便查询相应距离的安全装药量。
2 结语
通过以上案例分析可知, 对于建 (构) 筑物集中的地区, 进行爆破设计施工时, 必须提前进行振动效应监测试验, 找到最合理、最安全的爆破参数, 确保爆区周围人员和建筑物等的安全, 也可采取如下措施来控制或减弱爆破地震效应, 将爆破震动效应控制在允许范围之内。
(1) 采用微差爆破技术。根据微差爆破原理, 采用微差爆破技术可以使爆破地震波的能量在时空上分散, 使主震相的相位错开, 从而有效地降低爆破地震强度, 一般可降低30%~50%。
(2) 预裂爆破或减震沟减震。为了提高减震效果, 预裂孔、缝和沟应有一定的超深 (20~30cm) 或宽度 (不小于1.0cm) , 而且切忌充水。
(3) 采用合理的装药结构。实践证明:装药结构对爆破震动有明显的影响。装药越分散, 地震效应越小。常采用不耦合装药、空气间隔装药、孔底空气垫层装药等减震。
(4) 采用合理的起爆顺序。试验研究表明, 在垂直于炮孔连心线方向上地震速度较大。因此, 根据爆区条件和被保护物体情况, 选择合适的起爆方向或顺序可以起到一定的减震作用。
(5) 注重爆破地震效应监测。对于一些重要的保护设施或爆破, 应采用振动仪表进行爆破安全监测, 为安全检算提供较为准确的数据。
摘要：爆破工程施工作业有较大的安全隐患, 其中地震波对爆破区周围建 (构) 筑物影响很大, 本文以工程实例证明, 在建 (构) 筑物较集中区进行工程爆破就必须进行爆破振动效应监测试验, 提供试验数据, 便于调整、优化爆破参数, 防止出现安全事故。
关键词：爆破工程,振动效应监测,爆破参数,安全
参考文献
[1]凌同华, 李夕兵.多段微差爆破振动信号频带能量分布特征的小波包分析[J].岩石力学与工程学报, 2005 (07) .
[2]陈士海.爆破地震动作用下结构震动响应研究现状与发展[J].爆破, 2003 (S1) .
风机振动监测系统振动保护的实现 篇3
某电厂二期容量2×1000 MW, 采用哈尔滨锅炉厂生产的超超临界、一次再热变压运行直流锅炉。控制系统为日本日立提供的H5000M。锅炉设有送风机、一次风机、引风机、增压风机各2台, 采用美国本特利公司3500系统和国产SDJ-3L振动监测保护仪实现对风机的监测功能。
1系统简介
锅炉送风机、一次风机、增压风机为动叶可调轴流式风机, 引风机则为静叶可调轴流式风机。风机类型虽然不同, 振动测量方式却大同小异。该电厂机组送风机与一次风机是通过 在风机轴承上1X点 (1:驱动端;X:平行于地 面, 垂直于轴) 安装一个本特利3300压电式加速度传感器测量轴承振 动, 引风机通过安装在壳体上X向和Y向 (Y:垂直于地面, 垂直于轴) 的一对同类型传感器测量壳体振动。二者一并通过中间电缆 传至放置于电子间的本特利3500系统柜内, 再将风机 振动模拟量值传至DCS (DistributedControlSystem, 分散式控 制系统) 和TDM (TestingDataManagement, 试验数据管理系统) 柜内, 进行画面监视报警和日常数据分析。
原3500振动监测系统 模件主要 包括3500/15电源模块、3500/20框架接口模块、3500/32继电器模块、3500/42M四通道监测模块等。其中, 3500/42M模块用于 监测送风 机1X、一次风机1X、引风机壳体1X/1Y振动。监测系 统将4~20 mA电流信号送至DCS系统, 在操作员 站CRT上显示各 风机振动值。
增压风机振动系统则与一次风机、送风机、引 风机大不 相同, 采用江苏江阴第三电子仪器厂SDJ-3L振动监测保护仪, 安装在轴承上1X和1Y点的SZ-6磁电式振动探头进行轴承振动连续监视和测量, 通过延长电缆将振动信号输出至本体附近的二次表内, 该振动二次表带有就地LED实时振动 数据显示 和信号预处理并远传模拟量至DCS功能。即振动模拟量信号通过就地振动二次表输出直接送至DCS。
2存在问题及原因分析
机组运行以来, 多次出现八大风机 (增压风机A/B、送风机A/B、一次风机A/B、引风机A/B) 振动信号失真缺陷导致报警误报, 不但给运行人员监视带来不便, 同时增大了维护人员 工作量。缺陷频发的原因主要有增压风机振动二次表无防雨柜, 导致多雨季节仪表外接线进水, 信号跳变而无测量值;引风机壳体振动探头露置空气中, 导致航空插头时常受外力影响出现虚接和接线松动现象而失去监视;一次风机和送风机振动信号线接地, 导致测量不准确。八大风机工作环境 (日晒、雨淋及高温烟尘) 恶劣, 信号传输距离远, 外界环境电磁干扰导致信号陡增骤降等一系列问题说明现有振动监测系统存在抗干扰能力弱、稳定性差、可靠性低等缺点。
更为紧要的是, 该电厂机组风机振动信号高一值作报警信号、高二值为手动停 风机信号 并未作振 动大跳闸 风机逻辑 保护, 如果运行人员不能及时停运风机, 振动问题将直接威 胁到机组的安全经济运行。但是, 要在原来的振动监测系统上实现振动保护存在风险和难题。增压风机原来用的SDJ-3L振动监测保护仪虽然能提供4~20mA信号, 满足DCS监视要求, 但无法提供保护接点输出, 缺少逻辑组态必备要素;引风机外 部壳体离真正内部轴承还有一段距离, 因此引风机壳体的振动不能客观反映轴振, 远不能作为振动保护信号。还有一个八大风机共存的问题, 就是单点或双点测量不仅不能全面反映风机驱动端和非驱动端振动轴承振动情况, 而且可靠性不满足重要辅机保护信号选取要求, 一旦引入风机跳闸逻辑, 容易造成 保护误动作后果。
3改进方案
根据以上分析, 结合3500系统参数设置灵活、继电器组态方便、图表分析直观等优点, 该厂决定在3500系统基础上进行改造。
(1) 将增压风机振动信号同引风机、一次风机、送风机一样引入3500系统, 取消就地二次表, 装设防雨 接线柜, 降低雨季设备进水信号丢失的风险。引风机探头安装位置 由原来的 壳体改至轴承上, 这样, 探头的内置既防止了外力破坏性影 响又使振动信号测量的准确性达到了保护信号要求。此外, 进一步详细规划了八大风机探头安装位置、方向和数量, 统一在八 大风机驱动端 (用1表示) 和非驱动端 (用2表示) 轴承侧各安装2支本特利加速度传感器, 分别测X向和Y向振动, 即每台风机安有4支探头 (1X、1Y、2X、2Y) , 科学地反映风机振动情况, 也为下一步作保护信号提供可实施性基础。
(2) 3500振动监测系统中3500/42M监测模块改为8块, 用于接收送风机 (A/B) 、一次风机 (A/B) 、引风机 (A/B) 、增压风机 (A/B) 的32路加速度传感器信号, 每台风机1X、1Y、2X、2Y4点接入1个模块, 将模拟量信号传至日立DCS, 通过4取3 (4个信号有3个为1, 则输出为1) 后实现光字报警和保护停风机逻辑功能。八大风机同理, 仅以一次风机为 例, 保护逻辑如图1所示。
(3) 以本特利3500系统为整体规范接地处理, 保证从就地探头、3300监测系统至DCS系统单点接地, 避免接地不当导致信号受干扰。同时, 整个回路按照电缆设计安装规范重新敷设屏蔽铠装电缆, 达到降低外界噪声的影响的目的。
4效果评估
改进后的振动监测系统已投运一年多, 期间运行 正常, 出现缺陷的频率明显下降。原系统缺少风机保护的隐患得到 了整改, 避免了人为手动停风机的延迟性弊端, 真正做到了准确、可靠地连续测量 和保护机 组安全运行。
摘要：对原风机振动监测系统的不足进行了分析, 阐述了在3500系统基础上实现风机振动保护的改进方案, 给风机安全运行提供了可靠性保障。
关键词：风机,3500系统,振动监测系统,振动保护
参考文献
[1]谢麟阁.自动控制原理[M].北京:水利电力出版社, 1991
[2]梁晓明.机组状态监测系统的应用[J].石油化工自动化, 2007 (5)
振动效应监测 篇4
1 爆破振动的传播规律
前苏联科学家萨道夫斯基提出的爆破地面振动速度经验公式:
式中:
V———地面质点峰值振动速度, cm/s;
Q———炸药量 (齐爆时为总药量, 延迟爆破时为最大一段装药量) , kg;
R———观测 (计算) 点到爆源的距离, m;
K、α———与爆破点至计算点间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数。
式中, R、K、α为客观不变因素, 是定值, 因此要降低爆破振动效应, 就必须减少延迟爆破时最大单响药量Q。
2 爆破网路设计
利用孔内、孔外毫秒延期雷管组成的非电网路, 导爆管雷管段别少, 施工方便。孔内安置高段别的8～11段雷管, 一般每次爆破3～4排炮孔;孔外用低段别的2段雷管, 每排2个孔或1个孔进行捆联组成孔外微差网路, 炮孔布置为梅花型, 孔间距a为4.5～5.5m, 排间距b为3～3.5m。这样在理论上就可以实现逐孔爆破。优化爆破网路设计后, 最大单响药量为100kg。
逐孔起爆网路敷设方法是:从前排往后排在炮孔孔内分段放置毫秒延期雷管, 第一排为8段 (250ms) , 第二排为9段 (310ms) , 第三排为10段 (380ms) , 第四排为11段 (460ms) 。炮孔深度为16.5m, 直径为Φ115mm, 填塞高度为3.5m, 连续密实装药100kg, 内置同段雷管2发;地表连线从一端到另一端按照每排一个孔组成簇联, 用2段 (25ms) 雷管捆联成节点, 再与每排一个孔组成另一个簇联, 再用2段 (25ms) 雷管捆联成另一个节点, 以此类推, 直至把地表每排每孔均簇联完毕, 最后用导爆管连线至避爆室, 用高能脉冲起爆器引爆即可, 见图1。
采取上述爆破网路, 在时间及空间上, 都减少了爆破振动的有害效应;如果毫秒延期间隔时间恰当, 错开主振相的相位, 即使初振相和余振相叠加也不会超过原来主振相的最大振幅。
3 爆破安全校核
GB6722—2011《爆破安全规程》规定, 对一般民用建筑物, 深孔爆破主振频率在10～60Hz时, 其安全允许质点振动速度为2.0～2.5cm/s。
优化爆破网路前, 每次爆破最大单响药量为500kg, 而爆区岩性为中硬岩石, 其K=150～250, 取250, α=1.5～1.8, 取1.5, 爆破振动速度V最大为1.98cm/s;优化爆破网路后, 最大单响药量Q=100kg, 爆破振动速度V最大为0.88cm/s。
4 降低爆破振动的相应技术措施
1) 选择最小抵抗线方向布孔, 尽可能使被保护的对象位于最小抵抗线两侧位置。
2) 增加布药的分散性, 多点多次爆破, 每次爆破总药量尽可能小些, 以减少爆破的振动强度。
3) 进行爆破振动监测, 为安全校核提供准确依据, 这样可及时调整爆破参数, 确保被保护目标安全。
4) 使用高精度导爆管起爆系统, 实现逐孔爆破。
5 需注意的问题
我公司采用的国产导爆管雷管为南京理工大学科技化工公司生产的第一系列毫秒延期雷管。雷管延期段别一般为毫秒级, 从1段至20段共20个段别。导爆管雷管具有抗静电、抗雷电、抗射频电流、抗水及抗杂散电流的能力, 使用安全可靠, 简便易行, 因此得到广泛应用。但该系列导爆管雷管段数越高, 雷管的延期精度越差, 延期离散性越大, 加上孔外接力雷管的延时时间又较短, 以及网路导爆管自身的延时性, 造成网路叠加或可能引起网路跳段现象, 这将严重影响爆破效果和加剧地振波效应的危害, 所以在设计导爆管接力起爆网路时点燃阵面不能太长, 也不能太小。根据目前该延期雷管的精度及延期时间离散情况, 采用3～5排炮孔的点燃阵面比较适宜。
参考文献
振动效应监测 篇5
4.2.3调制
图9示出了一个被调制的振动信号的轨迹。它看起来与拍相似, 事实上它只有一个分量, 其幅值随时间变化 (调制) 。与拍明显不同的是峰的间距在腹部和腰部是相同的。但腹部的长度可能不同。齿轮故障经常会导致在齿轮转动频率上调制齿轮的啮合频率。
通常振动记录包含两个以上的分量, 并且可能涉及到调制, 也可能还有拍。这样的记录特别难以分析。但分析者可以找到一个记录段, 在这个段里, 一个分量暂时性地占主导地位, 并可得到在那样一段内该分量的频率和幅值。
4.2.4包络分析
包络分析是一个窄频带低量级分量的解调过程, 此时低量级分量被高量级的宽带振动 (脉冲激励的自由振动、齿轮啮合振动和其他) 遮蔽。包络检测为更早并可靠地认识缺陷提供了手段。它是最普遍的应用是齿轮和滚动轴承的分析, 在这里一个低频、一般是低幅值的重复事件 (如一个有缺陷的齿进入啮合, 一个剥落的球或滚柱与保持架碰撞) 就会激发高频共振, 结果高频被缺陷频率调制。一个包络轨迹的例子在图10中显示出来。
应注意被调制的成分需要用窄带滤波器预先分离出来。
4.2.5窄带频谱包络的监测
监测窄带频谱包络可以发现围绕参考频谱的任何包络突破点通常都是报警界限。恒定带宽的包络一般用于恒定转速的机器, 它的频率差在高、低频段谱线是相同的。
恒定百分比带宽的包络与被监测分量之间的频率差 (偏移) 的增加正比于频率的增加。这种方法有优势, 因为所有的谐波分量在小的速度变化范围内将保持相同的频带。
单个频率分量的幅值限有两种类型。恒定百分比偏置是最通用的, 因为它计算最简单, 只需要一个单参考谱。
一个比较有代表性的方法是为包络线上每一段计算一个统计平均值, 然后设定报警限在平均值之上2.5～2.8标准偏差。统计计算需要4或5个高分辨率谱, 并自动计算通常观察得到的机器谱线幅值变化的正常差。
4.2.6轴心轨迹
在同一径向位置上相隔90°安装了两个位移传感器的任何机器都可以进行轴心轨迹分析。对于带有套筒轴承的大型旋转机器, 用轴心轨迹分析确定轴在轴承间隙空间内的运动是适用的。但是, 应注意确保轴心轨迹不能因轴机械的或电气的偏摆而引起不必要的失真。正确的解读轨迹可以判断施加力的性质。确定转轴的正向 (旋转方向) 或反向 (逆旋转方向) 涡动也是有可能的。轴心轨迹可以是未滤波的或是已滤过波的。典型的宽带 (未滤波的) 和单一频率 (已滤波的) 轴心轨迹图示于图11中。
滤波后的同步分量 (1X) 显示是通用的;然而, 为了更深入的描述和解决问题, 其他谐波或次同步频率也可显示在轨迹图上。轨迹图上提供的轴键相信号 (如每转一次的信号) 标记 (点或亮点等) 给出了关于振动频率和旋转频率关系的信息。
轴心轨迹图代表了在测量平面上的旋转轴中心的动态运动。有时称轴心轨迹图为李沙育 (Lissajous) 图。用于轴心轨迹测量的传感器应该是同一类型并且正交安装 (相隔90°) 。如果传感器未正交安装, 轨迹图就会歪斜。在轴心轨迹有切口的情况下, 惯例是采用“空白一亮”表示。空白指示切口开始, 亮指示切口结束。因此, 在图11中, 涡动方向是顺时针的。
轴旋转的方向是顺时针或逆时针取决于视图方向。如果涡动方向与旋转方向相同, 就认为是正向涡动, 反向涡动就是指涡动方向与旋转方向相反。在图11中, 由于旋转方向和涡动方向都是顺时针的, 是正向涡动。
4.2.7轴心平均位置
为了确定轴心平均位置, 位移传感器经常用偏心率表示套筒轴承的相对载荷。由测量信号的直流部分 (即间隙) 测量出的轴颈在轴承中的监测大型机器时是非常有用的。轴心平均位置可以确定合适的轴承抬高量以及正确的轴位置。但是, 需要注意的是, 应避免由于长时间的直流信号的漂移造成的误描述。
4.2.8瞬态振动
变速瞬态振动通常是描述机组在开机和停机期间得到的振动信息。振动数据通常显示成如级联图 (瀑布图) 、波德图、极坐标图 (奈奎斯特图) 、坎贝尔图等格式。
结构的瞬态振动发生在被一瞬时力激励 (该力可能是单个脉冲或一个短时振荡激励) , 当激励停止时, 结构趋向于它的固有频率振动, 系统中的阻尼导致它按指数衰减。
因此, 在激振力停止后结构响应的时间历程是一衰减的正弦波集合。图12给出一个衰减正弦波示例。由于系统的固有模态叠加的复合波形是被瞬时强迫力同时激起的, 一般而言, 比较高的频率分量衰减较迅速, 较高的频率的模态很快被衰减掉, 合成波形逐渐退化为一最低频率模态的有阻尼正弦响应。
滚动轴承的故障通常可以检测到由于球或轴承圈的缺陷引起的重复的高频瞬态响应。
4.2.9脉冲
脉冲响应是机械系统对一冲量的振动响应的时间历程, 此冲量可以表示为F1·dt从t到 (t+Δt) 内的积发, 力F1作用在一个非常短的时间周期Δt内, 见图13。
在许多情况下, 脉冲响应用于识别固定结构的共振频率。
4.2.10阻尼
阻尼是指通过它振动运动被转化为其他形式的能量 (通常是热) , 导致振动的幅值衰减的作用。阻尼的大小c, 一般与振动速度成比例, 即使不是这样的关系, 为了数学分析方便, 它常被假设为这样的关系。系统有一个临界阻尼cc, 它是系统不振荡地恢复到它的平衡位置所要求有的最小阻尼。如果系统的阻尼小于临界阻尼, 系统将作衰减振荡 (见图14和ISO2041) 。对多自由度系统, 一些模态可能小于临界阻尼, 也有些可能大于临界阻尼。
如果一个特定模态的衰减振动的幅值X, 对时间作图, 对数衰减率d可以表示为:
式中n———振幅由X1衰减到Xn+1的循环数。
损耗因数是系统相对阻尼的普通量度。对数衰减率d与
损耗因数h有关, 即h=d/π。
损耗因数也可通过衰减率X′ (每秒分贝) 求出如下:
式中fn———固有频率, 单位为赫兹 (Hz) 。
系统中阻尼的大小c可以用Q表示, Q值是在无阻尼固有频率时的品质因数。品质因数是频率的函数, 是系统动态位移幅值与系统的静态位移 (假如系统被施加一相同量值的恒定的力时) 幅值的比。假如在模态之间没有明显的相互作用, 对于一个特定模态, Q可以由下式得到:
从测量手响应曲线, 在每一个曲线的两侧, 对一个特定的模态Q值可能接近于共振频率fr与半功率点 (0.707倍最大幅值) 两处的频率差的比值。
式中fr———共振频率
Δf=f2-f1———f1和f2是半功率点处的频率
品质因数与对数衰减是通过以下近似关系联系在一起的。
注:如果阻尼很小, Q=1/h。
作为例子, 图15显示了一个从波德图推导Q因数的典型的表示方法。相似的结果可能通过极坐标图得到。
研究旋转机械振动的原因和影响时, 阻尼是一个有用的量。一个接近工作转速的模态要有足够的阻尼, 因此不产生较大的响应时才可以被接受。同样, 阻尼非常小的模态可能非常灵敏, 以致机器响应剧烈, 或者甚至不能通过共振转速。
4.2.11时域平均
每一个信号都包含有与被监测的机器或设备的过程或运动同步的分量, 也有非同步的分量 (有独立于被观测系统之外的来源) 。这些分量可以通过频率分析被分离出来 (见4.3) 。另外一个通用的适用于识别这些事件的技术称为时域平均。在这个过程中, 通过一个参考脉冲或一个触发使每一个数据样本与不同的旋转成分同步。这个平均可以是几个样本到200多个样本在时域中计算, 并且一个谱可以权基于合成的平均时间波形得到。那些与参考信号非同步的时间信号相互之间会逐步渐进地抵消。平均越多越好, 平均次数依赖于应用的需要。
在时域平均时, 每一个记录对应的样本实际是代数相加, 然后除以记录个数。其结果是所要求的重复的波形保存完整, 而所有其他的平均趋于0 (包括其他的重复波形) 。它们衰减的速率等于平均次数的平方根。
注:100次 (个记录) 平均将减少9/10多余的信号;10000次 (个记录) 平均将减少99/100多余的信号。
时域平均可用来识别多转子机器中引起振动的转子。还可以用来检测各种故障, 如造纸机械中失效的齿轮、叶片和滚轮等。
时域平均虽然非常有效, 但不能显示异步事件, 如滑动轴承故障。
频率谱的平均法一般要求稳态的振动状态。如果有一个非稳态的激励频率或变化的转速, 简单的时域平均不再适用。取而代之的是, 信号需要在激励过程的恒定的间隔内采样 (如等转角间距或其他位置, 这可以通过编码器来做) 。频率变换的结果是阶比谱代替了频率谱。对脉冲响应信号, 平均法可以在时域通过事件触发来执行, 如被激励脉冲调节的触发器。
振动效应监测 篇6
陶瓷抛光砖是现代建筑装修工程中应用最为广泛的陶瓷制品之一。随着审美观念的日益提高,对陶瓷砖的表面加工质量提出了更高的要求。国内外对瓷砖进行了大量研究。在瓷砖生产和检测方面:L.F.A.Campos等[1,2]提出利用废物生产瓷砖,并提出了瓷砖的回收和利用。G M Atiqur Rahaman等[3,4,5,6]利用分类技术、智能机器对瓷砖的表面缺陷进行检测。在瓷砖加工方面:F J.P.SOUSA等[7,8,9]对瓷砖加工过程中的运动进行了分析。I.M.Hutchings等[10]对瓷砖的微观结构进行了研究,得出瓷砖微观结构对磨头磨损的影响很大。国内的研究人员对瓷砖的加工过程,以及瓷砖抛光机的振动故障进行了大量研究。如:李松等[11]通过试验得出瓷砖的抛光轨迹以及磨头转速对瓷砖抛光质量的影响。在抛光机设备的研发方面:汤迎红等[12]优化了抛光盘的凸轮曲线,解决了柔性冲击问题。吴南星等[13]用加水方法控制噪声。陈彩如等[14]对抛光机水平方向的抛光过程进行了建模和仿真,得出了平面抛光时当量磨削量的分布规律。陈丽芬等[15]对利用功率谱分析磨头的故障。程洪涛[16,17,18]等磨头轴的模态以及动态特性进行了分析。国内的研究主要宏观上对抛光机的进行了研究。但是瓷砖微观结构对抛光机加工性能的影响以及抛光机磨头的微观加工机理从未进行研究,也未见相关文献发表。国外对瓷砖微观结构的缺陷检测研究得比较多,而对瓷砖抛光机的微观加工理论研究的很少。特别是瓷砖微观结构与抛光机微观加工机理之间的关系没有进行研究。
这里建立了低、高速磨头微观冲击速度、振幅模型,通过实验获得的瓷砖微观形貌,验证了冲击机理的正确性。通过振动实验验证了所建微观冲击模型的正确性。利用研究结果指出现行粗、精抛光过程中的问题,并给予建议。
1 摆动式磨头的工作原理
图1为摆动式抛光磨头工作原理图,磨头工作原理为:电机1驱动主动带轮2,通过传送带又驱动从动带轮4(从动带轮4与磨头主轴、磨头壳体以及主动齿轮3刚性连接在一起)。从动带轮4带动带动磨头壳体实现公转,同时从动带轮带动主动齿轮3转动。主动齿轮3驱动从动齿轮6、凸轮5旋转(从动齿轮与凸轮5是刚性连接在一起)。磨头壳体在公转的同时,通过差动(主动齿轮3与从动齿轮6相差两齿)轮系,使凸轮5相对磨头壳体产生一个相对转动,凸轮5驱动主动摆杆7,主动摆杆又驱动从动摆杆11。使连接在摆杆上的磨块座8、12做往复的摆动。
(a)磨头结构示意图(b)磨块座系统展开示意图1电机,2主动带轮,3主动齿轮,4主动带轮,5凸轮,6从动齿轮,7主动摆杆,11从动摆杆,8、12磨块座,9、13磨块,10瓷砖
2 轴向力和切向力共同作用时磨头下方瓷砖的应力状态
由磨头工作原理可知,在抛光过程中,磨头以轴向载荷压在瓷砖表面,同时磨块绕磨头轴线旋转,对瓷砖施加切向作用力。
李春林等以及文献研究表明:脆性材料在轴向力和切向力共同作用时,等应力线分布是非均匀的,不对称的。在接触面上,在切应力的前方将产生压应力而后方则产生拉应力。根据这一研究结果,磨头下方瓷砖应力状态分成为三个区:压应力区A、过渡区B、拉应力区C。如图2所示。
压应力区A随着轴向力F增加而扩大,随着切向力T的增加而缩小。拉应力区C与上述情况相反。过渡区B内既有压应力又有拉应力。瓷砖的抗拉强度比抗压强度小十倍以上,因此,瓷砖在较小的轴向力F作用下,在拉应力区开始破碎。即磨粒的“后部效应”。
(1)磨粒压入时瓷砖的应力状态
磨粒尖部对瓷砖的压入作用,抽象为球形尖部对瓷砖的作用。如图3所示。
1磨粒3瓷砖
图3为图2中Ⅰ的局部放大图,并且是旋转为水平状态后的放大图。
接触面上的压力分布为:
式中,P为作用在磨粒上的力,该力为轴向力F与切向力T的合力;a为接触面投影圆的半径;r为压力点离开压力中心的距离。
压力面中心处的压力为:
在半无限体内沿对称轴上的应力分量为:
(3)(4)(5)式中,μ为瓷砖的泊松比;Z为压力面中心轴上坐标值。
因此,在压力面中心处(Z=0)有:
在压力面边缘处(Z=0,r=a)有:
由(1)知,磨粒压入瓷砖平面时,中心处压力最大,边缘处最小。由(6)知,最大的剪应力产生在瓷砖内部。由(7)知,在接触面的圆周边界上,沿径向产生拉应力。
由上可知:在磨粒压入平面时,在压力面周边以及瓷砖内部将产生破碎裂纹。
(2)磨粒在切应力作用下瓷砖的应力状态
图4为图2中Ⅱ的局部放大图。磨粒在受切向力T作用时,由于摩擦力作用,磨粒底部有宽度为2b平面与瓷砖接触。
瓷砖中任意一点K(x,z)的应力为:
(8)(9)(10)式中,θ1为KM与过M点垂线的夹角;θ2为KN与X轴夹角;b为磨粒与瓷砖接触宽度的一半。
由(9)知,在瓷砖表面(z=0)、x=b处,将产生极大的压应力;在x=-b处,将产生加大的拉应力。在切向力T作用的前方极大的压应力使瓷砖产生塑性变形,切向力T的后方极大的拉应力,使瓷砖产生垂直于瓷砖表面的裂纹。
3 磨粒破碎瓷砖过程
磨粒破碎瓷砖过程为:
(a)初始压实阶段
在载荷P作用下,磨粒球形尖头,在DE面上,产生应力集中。瓷砖发生弹性变形,初始的压缩以瓷砖晶粒沿着加载方向整体移动为特征。如图5(a)所示。
(b)初裂纹产生阶段
由前面分析结论知,磨粒压入瓷砖表面式,在接触面的圆周边界上,沿径向产生拉应力。因此,在瓷砖DF面上产生一个拉应力σ1,DF面和FG面以F点为转折点。FG面受到磨粒压应力σ2的作用。其作用方向与拉应力σ1作用方向相反。因此,F点在拉应力σ1和压应力σ2作用下产生了裂纹4。该裂纹也叫赫兹裂纹。如图5(b)所示。
(c)压实体形成阶段
由前面分析结论知,磨粒对瓷砖的最大剪应力产生在瓷砖内部。瓷砖在最大剪应力H处开始破坏,并呈封闭曲面扩展,直至磨粒底部形成一个粉碎区。压碎后的瓷砖重新固结,形成压实体5。如图5(c)所示。
(d)主裂纹形成阶段
在载荷进一步作用下,压实体5底部的瓷砖受到压力的作用,瓷砖产生了应变。在应变作用下产生了拉应力σ3、σ4。拉应力σ3、σ4共同作用下,产生了瓷砖的主裂纹6。如图5(d)所示。
(e)小碎块形成阶段
由文献[]实验结果知,脆性材料受轴向力和切向力共同作用时,等应力圆朝着合力P方向旋转。文献[]研究表明:脆性材料受轴向力和切向力共同作用时,与轴向力单独作用时的区别为:脆性材料受轴向力和切向力共同作用时,主裂纹的方向与切向力方向呈锐角,中位裂纹与侧向裂纹重合。
1磨粒3瓷砖4赫兹裂纹5压实体6中位主裂纹7侧向裂纹8圆弧形裂纹9大碎块10侧向残留裂纹11凹坑区12碎屑压实区13微剪切屑14拉应力作用下的垂直裂纹15磨粒后部崩屑16拉应力残留裂纹(a)初始压实阶段(b)初裂纹产生阶段(c)压实体形成阶段(d)主裂纹形成阶段(e)小碎块形成阶段(f)大碎块形成阶段(g)碎屑压实阶段(h)磨粒后部拉应力裂纹形成阶段(i)磨粒破碎瓷砖的后部效应
图5(e)上边图为主视图,下边图为俯视图。在主视图上,主裂纹6、侧向裂纹7朝着瓷砖自由面发展。侧向裂纹7与赫兹裂纹4贯通。形成小碎块并崩裂出去。
由俯视图知,瓷砖内部裂纹和表面裂纹相互贯通,扩展为圆弧状裂纹。圆弧状裂纹相互叠加,并朝磨粒前方扩展。
(f)大碎块形成过程
在载荷进一步增加下,主裂纹6进一步朝着瓷砖表面扩展,最终崩裂。并在瓷砖面上留下侧向裂纹10。如图5(f)。
在大碎块崩裂破碎后,作用在磨粒的轴向力F和切向力T,会瞬时减小。磨粒继续前进,直到再次破碎瓷砖时,轴向力F和切向力T会缓慢上升。如此循环下去。由此可知,轴向力F和切向力T是跳跃性的,非连续性。
(g)(h)碎屑压实及磨粒后部拉应力裂纹形成阶段
由前面分析结论知,在切向力T作用的前方极大的压应力使磨粒前方的碎屑压实,并使瓷砖产生塑性变形,形成压实区12。而不足以被压实的,便形成凹坑区11。如图5(g)。切向力T的后方极大的拉应力,使瓷砖产生垂直于瓷砖表面的裂纹14,裂纹14与侧向残留裂纹贯通,崩碎。并残留拉应力裂纹16。由于磨粒后部的瓷砖由于压应力的释放,转变为拉应力。在拉应力的作用下,瓷砖表面被压实的塑性变形层13被拉起,断裂为磨屑。如图5(h)。
(a)瓷砖破碎区形貌(b)碎屑压实区放大图(c)瓷砖凹坑区形貌(d)磨粒后部效应图(e)精加工后瓷砖形貌
(i)磨粒破碎瓷砖的后部效应
由前面分析知,磨粒后部的拉应力产生的裂纹致使磨粒后部的瓷砖崩裂,塑性层拉起。并残留拉应力裂纹。磨粒在循环抛光过程中,在这些残留的裂纹处首先产生应力集中,并破坏。同时主裂纹6、侧向裂纹7与残留拉应力裂纹16相互贯通。如图5(i)。使瓷砖破碎容易,并减小了破碎瓷砖的载荷。提高了破碎效率。
4 实验
4.1 瓷砖微观形貌实验
为了验证磨粒后部效应对瓷砖破碎的影响及建模正确性,以SD-286型瓷砖抛光生产线为例进行实验。实验的工序为粗抛、精抛,实验所用瓷砖15块,规格为800mm×800mm。瓷砖成分为:石英、长石、高岭土。在粗、精抛工序中挑一块瓷砖为对象,对其进行电镜扫描和表面粗糙度扫描。电镜型号为:FEI Sirion。实验后结果如图6所示。
由图6(a)(b)看出:磨头的切向力使磨粒的前方产生了极大的压应力,使瓷砖产生了塑性流变。同时使磨粒后部产生的极大拉应力使瓷砖崩碎。磨粒过后,在碎屑压实区和瓷砖崩碎区都有拉应力残留裂纹。磨粒两侧和前方的瓷砖,在磨粒挤压瓷砖产生的裂纹,扩展为圆弧形。
由图6(c)可知,磨粒走过瓷砖凹坑区,不进行瓷砖破碎,并将凹坑边缘的塑性压实区瓷砖拉碎,碎屑不成块状,而是塑性卷成筒形,由磨粒带向凹坑区。
由图6(d)可知,磨粒破碎瓷砖后,瓷砖形貌是由弧形面、垂直面、弧形裂纹、垂直裂纹组成,并相互交错和贯通。弧形面是由瓷砖主裂纹,从瓷砖内部向自由面扩展的结果。垂直面是磨粒后部拉应力产生垂直裂纹的结果。弧形面和垂直面的交错和贯通是磨粒后部拉应力效应的结果。
由图6(e)看出,精抛后的瓷砖,表面是塑性犁沟组成。无裂纹扩展崩碎。磨粒的后部拉应力效应可以忽略。
由上实验结果分析可知,磨粒的后部效应对瓷砖破碎的影响很大。实验的结果验证了前面所建磨粒应力状态模型的正确性。同时也验证了磨粒的破碎过程完全符合瓷砖实际。
1磨头,2磨块座,3磨块,4瓷砖,5X方向测点,6Y方向测点,7Z方向测点
(a)X方向振动加速度,(b)Y方向振动加速度,(c)Z方向振动加速度
磨粒后部瓷砖表面残留的拉应力裂纹以及圆弧形裂纹残留造成的预破坏,为磨粒的下次破碎提供了条件。
4.2 振动实验
为了磨粒的后部效应对磨头振动的影响,对SD-286型抛光生产线中的粗抛瓷砖抛光机磨头进行实验,如图7所示。实验仪器为TV100测振仪、SD1406压电式传感器。
由上面分析知,磨粒后部效应对瓷砖粗抛的影响大。因此,实验瓷砖采用毛坯砖1块。磨头实验参数:磨头转速为475rpm;磨头压力为0.2MPa;磨块粒度号为80#;磨头摆动速度为0。
利用压电式传感器测量X、Y、Z三个方向的振动加速度。其结果如图8所示。
由磨粒破碎过程分析知,磨粒在破碎过程中,轴向力和切向力是波动的。在大块瓷砖破碎后,波动量达到最大。轴向力和切向力的波动必然引起磨头的振动。
磨粒后部效应使磨粒破碎瓷砖的载荷减小,相对的波动量也会减小。
图8中(a)(b)(c),X、Y、Z方向的振动,由小逐步增大,然后又有所降低,逐步达到一个波动比较小的状态。说明磨粒后部效应会使磨头的振动有所降低,并促使振动幅度稳定。
从图8中,看出开始振动比较大,原因是:磨头启动运行时,磨头与瓷砖瞬间接触产生的冲击振动。
5 结论
(1)轴向力和切向力共同作用时磨头下方瓷砖的应力分为三个区:压应力区、过渡区、拉应力区。
(2)磨粒的切向力使磨粒前方的瓷砖受极大压应力作用产生塑性变形;磨粒后部的瓷砖受到拉应力作用产生垂直裂纹。并通过实验得到验证。
(3)磨粒的后部拉应力产生的裂纹与主裂纹的残余裂纹,贯通崩碎。有效地提高了瓷砖的破碎效率。
(4)磨粒的后部拉应力产生的残余裂纹对瓷砖的预破碎提供了有利条件。
(5)磨粒的后部效应使磨头的振动减小,促使振动平稳。
摘要：为了研究磨头微观加工机理,提出低、高速磨头微观冲击机理。建立微观冲击速度和振幅模型。通过SEM实验得出瓷砖微观缺陷形成过程,并验证了冲击机理理论符合瓷砖表面形貌。通过振动实验得出:粗抛阶段,低速磨头可以减少瓷砖缺陷,降低冲击振动;精抛阶段,高转速磨头可以提高瓷砖的表面质量。
工程振动监测方法及实例 篇7
1 振动监测
1.1 振动监测方法
进行振动监测时, 将仪器架设在监测点上, 周边环境引起的振动由振动源经过地下介质传播到地面 (见振动监测示意图1) , 振动传感器监测到振动信号后, 将其转换成电信号送入数据采集系统中完成放大、采集等一系列工作;G P S天线接收卫星信号以提供准确的记录时间;笔记本电脑通过通讯接口与仪器相连接, 通过专用软件可监控仪器的工作状况, 并记录实时监测数据。
1.2 振动监测方案
对振动源附近的监测对象进行详细的调查后, 确定监测对象, 然后在振动前对监测系统进行检查、检测和标定, 同时根据监测对象与振动源相对位置关系, 确定测点位置及布置方法, 提前进入现场进行安置, 根据振动时间进行监测。
1.2.1 测点布置
根据振动源与监测对象位置的关系应合理布置监测点, 其中一监测点应选取离振动源最近的点, 测试振动源引起地表振动的速度, 监测对象离振动源最近和最远的地方也应布置监测点, 其他的监测点可按实际情况或要求布置, 但测点的数目要足够多, 以便有足够的数据分析地面振动的速度、主频率以及振动源与测点之间的关系。
1.2.2 传感器的安装
传感器安装时, 若测点表面为坚硬的岩石, 可直接在岩石表面修整平台。若岩石风化, 则可将风化层清除, 再浇筑混凝土墩。测点表面为土质时, 一般将表面松土夯实, 铺以砂或碎石, 再浇筑混凝土墩, 然后再将传感器调水平后固定在平台或混凝土墩子上。传感器安装时, 常采用生石粉粘结, 取适量生石膏粉加水调制成浆糊状, 将传感器粘结在测点上, 约10min后石膏凝固后即可进行测试 (图2) 。
1.3 振动监测数据处理
数据处理时, 对监测期间的振动数据做进行波形分析、频率分析, 同时还需要进行三分向振动的矢量处理, 给出监测期间的振动最大速度、主频率。
1.4 振动监测结果分析评估
根据数据处理结果对各测点与振动源之间关系进行分析, 分析施工参数与地面振动效应的关系, 然后依据国家标准《中国地震烈度表》 (G B/T 17742-1999) [1]和《爆破安全规程》 (G B 6722-2003) [2]对振动监测结果进行分析评估并提出合理施工参数该进和减振措施建议。
2 振动监测应用实例
2.1 汕梅高速公路路面工程施工振动监测
为了评估汕梅高速公路路面工程施工引起的振动对周边房屋结构的安全影响程度和改进施工参数, 按委托单位要求对该工程路面施工产生的振动效应进行了现场监测。
汕梅高速公路路面工程施工产生的振动主要是由振动压路机作业时产生, 对振动源附近的监测对象进行详细的调查和监测对象与振动源相对位置关系分析后, 布设了四个监测点, 监测点位置图如图2所示
这次振动监测结果虽然未超出国家标准《中国地震烈度表》 (G B/T 17742-1999) 和《爆破安全规程》 (G B 6722-2003) 的安全规定, 但工程施工现场离居民房屋区比较近, 几台振动压路机一起作业产生的振动叠加效果不可忽视, 因尽量避免几台振动压路机同时启动和控制各台振动压路机的速度, 减少共振效果叠加, 必要时可以做相关减振措施。
2.2 四会市某宿舍楼振动监测
为评估周边环境产生的振动对四会市某宿舍楼的影响程度, 按委托单位要求对该宿舍楼进行了现场监测。
宿舍楼的振动源主要为周边公路车辆经过产生的振动和周边工程施工产生的振动, 对监测对象周边环境做了详细调查和监测对象与振动源相对位置关系分析后, 布设了三个监测点, 监测对象周边环境图如图3所示, 监测点位置图如图4所示, 现场监测数据处理结果如表1所示。
从振动监测数据结果来看, 宿舍楼南北向振动干扰源明显较多, 一是主要公路干线, 二是施工工地;三个分向测量结果表明振动水平南北向大于东西向, 与振动干扰源方向有关, 地面测量三分向结果相差不大, 而楼上振动水平向明显大于垂直向, 地面振动传播到六楼后两个水平方向上有明显的放大作用。
这次振动监测结果虽然未超出国家标准《中国地震烈度表》 (G B/T 17742-1999) 和《爆破安全规程》 (G B 6722-2003) 的安全规定, 但从振动监测数据来看建议对这个宿舍楼做相关减振措施, 特别是南北方向。
3 结语
随着社会经济的发展, 各种建设项目越来越多, 工程施工引起的振动在所难免, 同时其他振动干扰源也相继出现, 对建筑物和周围环境将会产生不同程度的影响甚至危害, 通过工程振动监测方法可以对这些振动源进行定量分析, 进而为施工参数改进、减振抗震措施提供技术依据和重要数据。
摘要：为了详细了解不同频率的振动源对建筑物的影响程度, 采用工程振动监测方法对工程施工及周围环境的振动进行监测, 得出建筑物不同方向的振动主频率及峰值速度, 为减振措施的选取提供技术支持。主要介绍监测方法及应用实例。
关键词：工程振动,监测,振动源
参考文献
[1]中华人民共和国国家标准.GB/T17742-1999, 中国地震烈度表[S].