连接结构改进（精选10篇）
连接结构改进 篇1
1 引言
节流阀在油田各项流体作业中应用极为广泛, 主要用于流体的流量调节或压力调节, 是钻井、油气井测试中必不可少的流体控制元件。在作业中, 通过旋转手轮, 使节流阀阀杆作轴向移动来调节节流孔的面积, 从而改变管路中流体的压力和流量, 以获得所需的流体参数。因此, 节流阀的性能直接影响到节流作业的质量。
针式节流阀的关键部件是阀杆和阀座, 其中阀杆是最易损坏的部件。目前, 国内外最常用的针式节流阀阀杆为镶硬质合金阀杆, 其结构为不锈钢杆体与硬质合金锥体焊接而成。阀杆失效的主要表现是锥体与杆体脱落, 导致节流阀无法正常工作, 甚至堵塞节流通道, 造成恶性事故。
1.阀体2.阀座3.调节阀杆4.泄压针阀5.密封环6.翼形螺母7.阀盖8.开度显示套9.手轮
2 阀杆常用结构
造成锥体与杆体脱落的主要原因是其连接结构设计不合理。节流阀在高压、大流量工况下工作, 锥体处将受到高速含砂流体的冲刷、交变载荷的作用并伴随有高频振动, 因此, 杆体与锥体连接结构的合理性和焊接质量是尤为重要的。
目前常用结构如图2和图3。
从以上两种结构可以看出, 硬质合金锥体通过焊接与杆体连接在一起。图2为键槽式焊接结构, 图3为端面焊接结构。众所周知, 硬质合金为高硬度、高耐磨性、低韧性材料, 在节流作业中, 硬质合金锥体处于悬臂状态, 并承受高频振动和交变载荷的作用, 因此, 在靠近杆体附近极易发生断裂 (见图4) , 导致节流阀无法正常工作, 甚至堵塞节流通道, 造成恶性事故。
3 杆体与锥体连接结构改进方案
杆体与锥体连接结构的关键是如何让硬质合金锥体避免承受高频振动和交变载荷的作用。基于这个原则, 笔者设计了一个杆体与锥体连接的新结构, 如图5、图6所示。
4 结构原理
在杆体端部外圆柱面加工出三个尺寸为R2mm的外环形槽和两个尺寸为R2mm的对称纵向槽, 锥体内孔也对应加工出三个内环形槽和两个纵向槽, 并且内孔深度比杆体端部圆柱长度多2mm。焊接时, 首先将铜焊水熔于锥体内孔, 然后将杆体的纵向槽与锥体的纵向槽对齐后缓慢插入锥体内, 在杆体插入锥体的过程中, 焊水在逐渐填充环形槽的同时, 多余的焊水沿纵向槽向体外流出, 直到杆体与锥体的端面完全贴合为止, 然后保温, 消除应力。此时, 在其内部形成三个铜环:两个纵向铜柱和一个圆柱底面焊接面, 从而将杆体和锥体牢牢地焊接在一起。从结构可以看出, 三个铜环限制了锥体的轴向自由度, 而纵向铜柱则限制了锥体的旋转自由度。
由于锥体是套在杆体上, 在高频振动和交变载荷作用时, 承受载荷的是不锈钢杆体, 而不锈钢为塑性材料, 具有很好的抗疲劳强度, 因此, 阀杆整体的抗疲劳强度得到很大提高。另外, 由于焊接面置于硬质合金锥体内部, 不与流体接触, 从而避免了因流体冲刷所造成的破坏, 同时铜环和铜柱具有一定的韧性, 在高频振动过程中, 也可起到一定的缓冲作用。
5 应用效果
按此结构加工出的针式节流阀阀杆, 可靠性得到了极大提高。交付油田使用的针式节流阀未再出现硬质合金锥体断裂的情况, 很好地满足了油田现场的使用需要。
连接结构改进 篇2
关键词：钢结构；构件连接；设计
连接破坏是钢结构地震破坏的常见形式之一。1994年1月美国北岭地震后，调查了1000多栋钢结构房屋建筑，有100多栋建筑的梁柱连接破坏，其中80％以上破坏发生在梁的下冀缘连接。我国《建筑抗震设计规范》吸取了震害教训和国内外的研究成果，结合我国国情，提出了抗震钢结构的连接方法。
一、连接方式与连接设计的原则
构件连接方式有焊接、高强度螺栓连接和栓焊混合连接。焊接的传力充分，不会滑移，延性好，但为保证焊缝质量，要求对焊缝进行探伤检查，此外，焊接有残余应力。高强度螺栓施工较方便，但全部采用高强螺栓连接的接头尺寸较大，钢材消耗多，价格较高，大震时螺栓连接可能会滑移。高层建筑钢结构中，栓焊混合连接比较普遍，通常冀缘用焊接。腹板用螺栓连接，栓焊混合连接施工比较方便。
房屋建筑钢结构的构件连接，应遵循强连接弱构件的原则，即构件破坏先于连接破坏。抗震设防的房屋建筑钢结构构件的连接计算，包括小震作用下按内力设计值的弹性计算，以及为实现强连接弱构件的极限承载力验算。弹性设计方法可按照《钢结构设计规范》的规定执行，节点板件、连接螺栓及连接焊缝的强度，应除以承载力抗震调整系数γER。
二、梁柱连接与梁、柱拼接
1、梁柱连接与极限承载力要求
钢框架一般采用柱贯通型，较少采用梁贯通型。抗震设计时，钢框架和钢支撑框架的梁柱连接应为刚接。工程中常用的方法有两种：①梁与柱直接连接；②在柱上焊接悬臂短梁，梁与悬臂短梁拼接。后一种连接方法对构件制作要求较高。梁与柱直接连接时，梁翼缘与柱翼缘之间采用全熔透坡口焊缝，梁腹板可采用摩擦型高强度螺栓通过连接板与柱连接，或采用角焊缝通过连接板与柱连接。梁与柱采用柱带悬臂短梁连接时，悬臂短梁与柱的连接在工厂完成，短梁翼缘与柱的连接采用全熔透坡口焊缝连接，腹板采用角焊缝连接。悬臂短梁与梁的拼接在工地完成。
梁柱连接的极限受弯承载力，由翼缘全熔透焊缝提供；极限受剪承剪力，由腹板连接提供。梁柱连接的极限受弯承载力应不小于梁的全塑性受弯承载力的1.2倍；梁柱连接的极限受剪承载力应不小于梁跨中作用集中荷载时梁端达全塑性受弯承载力对应的梁端剪切力的1.3倍，且不小于梁腹板的屈服受剪承载力。系数1.2和1.3是考虑梁钢材的实际屈服强度可能高于标准值。
2、梁、柱拼接与极限承载力要求
柱上悬臂短梁与梁的拼接在工地完成。梁的拼接位置，应在内力较小的截面处，且在梁端塑性铰区段以外。冀缘采用全熔透坡口焊缝连接，腹板可采用摩擦型高強度螺栓连接，或冀缘和腹板均采用高强度螺栓连接。梁拼接的极限受弯承载力应不小于梁的全塑性受弯承载力的1.2倍。梁拼接的极限受剪承载力应不小于梁腹板的屈服受剪承载力。
框架柱的拼接位置，宜在框架梁上方1.3m附近，以方便现场施工。框架柱的拼接采用全熔透焊缝。柱拼接的极限受弯承载力应不小于柱考虑轴力时的全截面受弯承载力的1.2倍。柱的轴力不大时，其全截面受弯承载力取其截面全塑性受弯承载力；轴力较大时，小于全截面全塑性受弯承载力。柱拼接的极限受剪承载力应不小于柱腹板的屈服受剪承载力。
梁拼接和柱拼接的极限受弯承载力，由翼缘全熔透焊缝提供；极限受剪承裁力由腹扳连接提供。弹性设计方法可按照《钢结构设计规范》的规定执行。抗震设计时，节点板件，连接螺栓及连接焊缝的强度，应除以承载力抗震调整系数γER。
3、梁柱连接抗震构造
梁与工字形截面柱的翼缘或箱形截面柱直接连接时，应符合下列抗震构造要求；梁翼缘与柱翼缘之间采用全熔透坡口焊缝，8度乙类建筑和9度时，应检验V形切口的冲击韧度，柱在梁翼缘对应位置设置横向加劲肋，加劲肋的厚度不小于梁翼缘的厚度，6度抗震设防时，可以通过计算适当减小加劲肋的厚度，但不小于梁翼缘厚度的一半；梁腹板采用摩擦型高强度螺栓通过连接板与柱连接。腹板角部设攫扇形切角，其端部与梁翼缘的全熔透焊缝应避开，当梁翼缘的塑性截面模量小于梁全截面塑性模量的70％时，梁腹板与柱的连接螺栓不得少于两列，当计算仅需一列时，仍应布置两列，此时螺栓总数不得少于计算值的1.5倍。
梁与工字形柱腹板刚接时，应在梁翼缘的对应位置设置柱的横向加劲肋，在梁高范围内设置柱的竖向连接板。梁与柱直接连接时，柱横向加劲肋宜伸出往外约l00mm，以免加劲肋在与柱冀缘的连接处因板件宽度突变而破裂，梁冀缘与柱横向加劲肋用全熔透焊缝连接，以免地震作用下框架往复变形而破坏，腹板与柱连接板用高强度螺栓连接。当采用悬臂短梁时，短梁与柱全部焊接。
梁与柱刚性连接时，柱在梁翼缘上，下各500mm的节点范围内，柱冀缘与板腹板间或箱形柱的壁板间的连接焊缝，应采用坡口全熔透焊缝。柱拼接接头上、下各100mm范围内，工字形截面柱冀缘与腹板间及箱形截面柱角部壁板间的焊缝，应采用全熔透焊缝。箱形截面柱与梁翼缘对应位置设置的隔板，采用全熔透对接焊缝与柱壁板连接；工字形截面柱的横向加劲肋，与柱冀缘采用全熔透对接焊缝连接，与腹板可采用角焊缝连接。
三、中心支撑与梁柱连接
支撑与框架的连接及支撑拼接，一般采用螺栓连接。连接在支撑轴线方向的极限承载力，应不小于支撑净截面屈服承载力的1.2倍。不超过12层的中心支撑框架，若支撑与框架采用节点板连接，节点扳的边与梁柱的夹角分别不应小于30°。支撑端部至节点板嵌固点在沿支撑杆件方向的距离（由节点板与框架构件焊缝的起点垂直于支撑杆轴线的直线至支撑端部的距离），不小于节点板厚度的2倍，在罕遇地震时，节点板可以产生平面外屈曲，减轻支撑杆件破坏。
超过12层的中心支撑框架，支撑杆件宜采用轧制H型钢制作，两端与钢框架采用刚接连接。为安装方便，支撑两端用一段短杆件在工厂与框架焊接，支撑杆件的中间部分在工地与焊接在框架上的短杆件用摩擦型高强螺栓拼接。框架梁柱在与支撑杆件、连接处，都要设置加劲肋，加劲肋应按承受支撑轴向力对柱或梁的水平或竖向分力计算；支撑翼缘与箱形柱连接时，在柱壁板的相应位置应设置隔板。
四、侧向支撑与刚接柱脚
为了使梁端形成塑性铰后梁翼缘保持稳定，在梁塑性铰端部截面处，其上、下翼缘应设置侧向支撑，支撑构件的长细比，按《钢结构设计规范》关于塑性设计的有关规定确定。采用V形支撑或人字形支撑的中心支撑框架，梁在其与支撑杆件相交处应设置侧向支撑。该支撑点与梁端支撑点的侧向长细比及支撑力，应该符合相关的规定。
连接结构改进 篇3
重油催化装置的反应沉降再生系统是兰州石化炼油厂催化装置中的关键设备之一, 它的主要功能是烧掉附着在催化剂上的焦炭而恢复催化剂的催化活性, 并且提供热量使原料油充分裂化。反应沉降再生系统的稳定运行是保证催化剂正常再生的关键因素, 而反应沉降再生系统的衬里是这个装置的关键之一, 衬里的损坏是影响到重油催化装置长周期正常运行的主要因素之一, 衬里在近些年被大大重视。
由于重油催化装置操作条件苛刻, 催化剂运输以流化床为主, 流速高, 操作温度高, 往往能达650~750℃。并且催化剂本身粒度细且强度高, 在流化状态下对设备冲刷磨损严重。因此, 在140万t/a重油催化装置反应沉降再生系统中主要采用的是龟甲网隔热耐磨衬里, 用以降低器壁温度和抵御催化剂的冲刷腐蚀[1]。
由于这种衬里隔热效果好, 成本低, 自上世纪60年代开始大量使用, 但是在近些年的检修工作中发现该衬里强度低, 龟甲网易开裂, 易鼓包脱落等现象。这些问题都是导致重油催化装置频繁停车检修的因素。严重影响了装置的正常运行和炼厂的经济效益。
2 重油催化装置衬里损坏的原因分析
2.1 主要部位衬里结构
重油催化装置提升管反应器、沉降器、外取热器及其连接管道等设备一般为龟甲网双层隔热耐磨衬里结构;第一再生器为龟甲网双层层隔热耐磨衬里结构;第二再生器为龟甲网单层隔热耐磨衬里结构;沉降器及再生器旋分器一般为龟甲网单层高耐磨衬里结构;外取热器与再生器连接管道内为双层隔热耐磨衬里结构[2,3]。
2.2 衬里损坏情况
在近些年140万吨/年重油催化装置每年都进行了检修工作, 在近些年的检修施工中, 每次都有隔热耐磨衬里的更换工作。衬里的损坏主要表现在以下几个方面:
1) 第一再生器内龟甲网双层隔热耐磨衬里出现小范围甚至大面积的的脱落 (如图1, 2所示) , 第二再生器内单层隔热耐磨衬里表层出现大量无规则的细小裂纹;
2) 沉降器内部衬里局部出现鼓包、错位、龟甲网翘起现象较多;
3) 再生器旋分器内部衬里耐磨衬里脱落起较严重, 旋分器涡形入口及顶板处龟甲网衬里鼓包开裂现象较多;
4) 外取热器催化剂进出口斜管及外取热器本体经常出现热点, 且热点面积较大;
再生斜管与提升管底部交界异型部位、外循环管人口斜管异型部位及再生斜管与再生器相贯线部位衬里开裂、脱落现象较严重[4]。
2.3 衬里损坏原因分析
在以往反再系统大检修过程中进行衬里的更换工作时, 只是简单的在新旧衬里的连接处的器壁上点焊锚固件, 浇筑新衬里。而新旧衬里连接处没有做别的处理, 旧衬里龟甲网很容易翘起, 使的新旧连接处缝隙过大。开车后重油催化装置反应再生系统设备内温度高, 内部催化剂与空气对缝隙处的高速冲刷, 很容易掏空隔热层, 造成衬里的脱落 (如图3, 4所示) , 致使年年都要对其进行修补。
通过对隔热耐磨衬里脱落的调查与分析, 在装置正常运行时内部催化剂与空气高速冲刷, 检修后锚固件在其内部长期以来被腐蚀磨损, 新旧连接处极易开裂, 造成衬里的脱落。这是造成衬里频繁检修的主要原因。
3 新检修方法的应用
3.1 新的施工方法
针对发现的问题, 提出的解决方法是:鉴于以往的检修施工中新旧衬里连接处衬里磨损严重, 所以采用带有端板的保温钉进行加固。此种保温钉高度为126mm, 上面焊接的端板尺寸为100mm×80mm×6mm, 比以往使用的保温钉高出26mm, 这种新的保温钉刚好能够将端板直接压在新旧衬里的连接处, 增加其强度 (如图5, 6所示) 。
3.2 材料的确定[5]
根据表1可以看出, 18-8钢的线膨胀系数比0Cr13高约50%;而0Cr13的含碳量又比1Cr13低约50%。并且0Cr13钢韧性好, 可焊性好, 所以选它来做保温钉的材料比较理想。而保温钉上焊接的端板采用6mm厚的不锈钢板, 因为通过对近年来对140万t/a重油催化装置的检修分析得出:在装置正常开工的情况下, 衬里受到高温高速空气的冲刷的表面磨损程度为1~2mm每年, 所以我们采用的6mm不锈钢钢板刚好能够抵抗新旧连接处的磨损, 保证衬里3年内不脱落。
3.3 施工步骤
在衬里检修施工过程中如图7, 8所示, (1) 清理干净旧衬里脱落的的地方, 保证焊接的地方无杂物; (2) 在脱落的一圈边缘新旧连接点处点焊带有端板的保温钉, 保证端板直接压在旧衬里龟甲网上面; (3) 将带有侧拉环的保温钉焊在新加保温钉的中间; (4) 浇筑衬里材料, 完成对衬里的检修工作。
采用新型衬里检修方法后的衬里新旧连接处示意图如图9所示。
在今年进行140万t/a重油催化装置大检修时, 我们的施工人员对之前采用新方法更换的衬里进行了检查, 发现当时更换的衬里没有出现磨损脱落的现象, 说明新的施工方法能够延长耐磨隔热衬里检修后的使用寿命。
通过对重油催化装置反应沉降再生系统衬里检修安装技术的改进, 有效地解决了装置内衬里频繁脱落反复修补的问题, 使得装置能够长时间的平稳运行、生产。提高了装置的生产效率以及公司的经济效益。
4 结论
重油催化装置反应沉降再生系统长周期稳定运行与衬里有密切关系, 衬里损坏后应该选择正确的对策, 采用合理的修复方法, 严格控制施工过程的质量。在140万t/a重油催化装置大检修施工中, 针对老衬里容易损坏导致频繁检修的问题, 采用带端板的柱形保温钉加固新旧衬里连接处, 延长了重油催化装置衬里的使用寿命。从而实现了重油催化装置长周期平稳运行生产。
参考文献
[1]顾一天, 黄荣臻, 徐清, 等.延长催化裂化装置设备衬里寿命的有效措施[J].石油化工设备技术, 2006, 27 (6) :28-31.
[2]GB-50474-2008隔热耐磨衬里技术规范[S].
[3]付春辉.催化裂化装置衬里损坏情况分析及对策[J].石油化工设备技术, 2010, 31 (5) :26-28.
[4]高荣莉, 任派辰, 刘元重.重油催化裂化装置设备衬里破坏原因分析及修复[J].化工管理, 2013, 6:136-138.
连接结构改进 篇4
摘 要：针对某型飞机电连接器后附件松动问题，开展了预防后附件松动的调查与技术研究，并设计研制出专用拧紧工具。通过采用该专用拧紧工具，大大降低了后附件松动的故障率，并且提高了生产效率，保证了飞机的飞行安全。
关键词：插头；后附件；松动；专用工具
引言：飞机插头遍布飞机的各舱位，连接不同部位和不同系统的电缆及产品部件，起着关键作用。由于飞机飞行振动原因，造成电连接器后附件松动现象普遍存在，严重影响着产品连接质量，对飞机的飞行安全造成极大威胁。
为了解决这一故障，本文对原有的电连接器后附件拧紧过程及方法进行分析研究，找到后附件松动的原因，并在此基础上设计研制出一款专用拧紧工具，大大提高了修理的可靠性。
一、故障现象
由于飞机飞行振动原因，对某型飞机电缆进行修理时，原机电缆插头后附件存在普遍松动现象，如图1所示。经统计，原机插头后附件松动每架约在八百个左右，每架飞机在交检与下工序接收时插头后附件松动约二十个左右，此现象严重威胁飞机的飞行安全。为便于分析，对该型飞机的单座和双座分别选取9架和8架，对不同修理阶段的插头后附件松动率及单个插头拧紧平均时间进行统计，统计结果见表1和表2。其中，A表示原机松动率；B表示专检时检查松动率；C表示下工序接收、装配时松动率；D表示单机插头损伤发生率；E表示单个插头拧紧平均时间。由表1和表2统计结果可知，修理后，专检时检查松动率平均值为21‰，下工序接收、装配时松动率平均值为8.84‰，单机插头损伤发生率平均值为6.6%，单个插头拧紧平均时间为296.7秒。显然，修理后，插头后附件松动的概率依然不小，仍然对飞机的飞行安全造成极大隐患，且对插头后附件的拧紧时间较长，生产效率不高。
二、故障原因
通过对原来的后附件拧紧过程与方法进行调查和系统研究，得到造成后附件松动的原因有很多（如图2所示），包括缺少专用的拆装工具；鹰嘴钳和鱼口钳工具不能满足全部需求；装配人员装配不当；拧紧方法不合理和留机电缆插头所在舱位狭窄等。下面从这五方面详细阐述造成电连接器后附件松动的原因。
（1）无专用的拆装工具。该型飞机多采用JY型电连接器，其特点是壳体与连接螺帽之间的距离非常小，根本无法使用通用工具进行夹紧拆装。纯粹用手劲进行拧紧工作，较为吃力（如图3所示）。
（2）鹰嘴钳、鱼口钳工具不能满足全部需求。鹰嘴钳、鱼口钳工具只能满足方盘电连接器的拆装（如图4所示），方盘电连接器的拧紧问题能解决，但全机约70﹪的电连接器不是方盘的，因此得不到彻底解决。
（3）装配人员装配不当。电连接器与机件装配时（如图5所示），因为正反力的作用，稍不注意，就容易造成后附件松动问题。
（4）拧紧方法不合理。经调查发现，操作者在拧紧插头时，特别是女同志，由于自身手劲小，常采用两把螺刀插在插头壳体的缝中进行拧紧（如图6所示），此方法不仅不能拧紧插头后附件，若采用不当，极容易造成插头变形损坏。
（5）留机电缆插头所在舱位狭窄。该型飞机大部分电缆处于留机状态，其受制于留机导管等众因素影响，而且很多电连接器所在舱位极其狭窄（如图7所示），大号工具很难进入，造成拧紧插头后附件极其不易。
三、改进措施
针对调查及研究发现的众多造成后附件松动的原因，一一寻找解决途径和方法。首先，整理出该机型电缆插头中无法用鹰嘴钳、鱼口钳工具拧紧的插头型号，为制定解决措施提供方向；然后，与下工序人员沟通，并交流其注意事项，避免因装配不当造成插头后附件松动问题；其次，对员工进行培训，不允许用螺刀拧紧的方法进行作业，避免因插头拧紧方法不合理造成插头的磨损和破坏；最后，在原有工具的基础上设计了新的插头拆卸专用工具（如图8所示），该专用工具采用320酚醛层压布板制成加力手柄，以不同型号的的插座前壳体为主体配合而成，体积小，易操作，操作方法如图9所示。该专用工具成功解决了留在狭窄舱位电缆的插头后附件拧紧问题。
为检验改进方法的有效性，对5架单座和6架双座该型飞机采用改进方法，并对不同修理阶段的插头后附件松动率及单个插头拧紧平均时间再次进行统计，统计结果见表3和表4。由表3和表4统计结果可知，采用改进方法后，专检时检查松动率平均值为0.86‰，下工序接收、装配时松动率平均值为0.41‰，单个插头拧紧平均时间为19.7秒，而且不存在因插头拧紧而产生的损伤现象。结果表明，采用改进方法后，电缆插头后附件松问题得到了根本性的解决，而且减少了插头损伤率，提高了生产效率，节约了成本。
四、结论
针对某型飞机的电连接器后附件松动故障进行了调查和技术研究，发现导致后附件松动的主要原因是没有专用的拧紧工具，且对某些拧紧工具使用不当。通过采用本文提出的拆卸专用工具，从根本上解决了电连接器后附件松动的问题，证明了改进方法的有效性，而且降低了产品修理成本，提高了生产效率，减少了排故次数，提升了质量形象，并且为飞机的飞行安全提供了重要保障。
参考文献：
[1] 乔月纯，李吉浩. 电线电缆结构设计[M]. 中国电力出版社.2011（4）.
[2] 刘长萍. 某型飞机JY系列电连接器缩针/孔故障分析及改进措施[J]. 航空维修与工程，2015（12）.
坐便椅连接方式的改进 篇5
座便椅主要由扶手部分、靠背部分、座面部分等三部分, 再加上塑料扶手、仿皮靠背、仿皮座面、拐头等其他附件组成。原有产品的扶手部分、靠背部分、座面部分结构等金属部分主要是分别由扶手管和支撑管、靠背管和支撑管、座面管等薄壁管焊接而成。而扶手部分, 靠背部分, 座面部分这三部分之间主要有不同的塑料件连接。通过座便椅的主要结构和连接方式可以看出, 该产品主要是由薄壁管构成骨架, 由焊接或者塑料件连接而成, 在使用中出现的问题主要有三个:
一个是成品的变形问题。由于该产品所采用的管材都是薄壁管, 不论铁管或者不锈钢管的壁厚在1mm上下, 现在市场是出售的标准管材的材质也不标准, 不同批次的管材材质也不尽相同, 所谓的变形问题就是由于管材在成型过程中, 受材质和模具磨损等因素的影响, 难免出现一定的成型角度误差, 再一个因素就是焊接, 虽然现在的焊接设备已经采用了氩弧焊接, 比原先采用的电焊焊接的焊接工艺提高了很多, 但是薄壁管材在焊接中还是会受热变形, 同时在焊胎装卡过程中, 零件装卡位置的准确度和焊接完成后起模时间的早晚, 这些因素也会使最后焊接成的部件出现误差, 这样就会使成品在最后的形状的累积误差较大, 造成成品的水平误差和外形误差达不到标准要求, 也就是四脚不能按要求同时着地和尺寸外形有很大的变形, 这种情况在产成品中出现上面问题的比例不小, 对这种问题的解决, 还需要花很大的精力和专门的人员进行逐一的调校, 虽然绝大部分的产成品都达到了出厂检验的要求, 但是在这些调教过的产品中会出现一些潜在的问题, 主要是由对有问题的产品进行最后的调教引起的, 一个是如果调教量小情况, 虽然在产品检验时调教过来了, 但随着时间的推移, 管材由最初焊接或者成型造成的变形, 又会慢慢的恢复, 又会造成产品的四脚不同程度的不能同时着地, 会给使用者造成不便;再一个如果掌握不好力度, 调教量大的情况, 很容易对管材的焊接处或者薄弱处造成潜在的破坏, 会出现一些看不见的硬伤, 对以后的使用会造成安全隐患。
二是产品的牢靠问题。由于市场上大部分座便椅的各个部件之间甚至部件内部都采用塑料件连接, 这样的好处是生产装配时非常方便、快捷、准确, 并且成品能达到折叠方便的目的。虽然塑料件连接有它的优点, 但是除了制作塑料件模具的费用不低以外, 在实际的使用中, 也会出现下面的问题, 由于使用者——老年人行动不便、身体虚弱, 手臂和腿部都没有太大的支撑力, 坐的时候会在最后的过程中无力持续支撑, 造成坐的最后阶段自由落下, 对座便器有很大的冲击力, 即使有人搀扶也会或大或小的出现这一情况, 因此, 座便椅在使用一段时间后, 各个部件尤其是连接部件的塑料件难免就会出现变形, 塑料件变形以后, 零件之间就会出现间隙, 即使使用者平时注意维修, 但是塑料件变形以后即使是维修也是达不到最初的形状的, 这会使产品的部件或者零件之间产生松动, 在使用时整个产品会出现晃动, 在这种情况下让老年人使用, 太容易出现危险。
三是包装运输问题。由于市场上大部分的座便椅都采用塑料件连接各个部件或者是部件内部连接, 生产装配、折叠时非常方便快捷, 但是由于产品整体上是折叠在一起的, 会使最后的产成品的体积变大, 相应的造成包装箱体积也相应增大, 纸箱成本肯定会增加, 同时由于包装箱体积大, 会使在商品流通中运费增加, 由于现在通货膨胀, 货物的每立方米运费增加的很多, 体积大的商品受影响更大。这些累积下来的成本肯定会不同程度的转嫁到消费者头上, 使本来就是弱势群体的老年人的负担更重。
根据上面文章的阐述可以看出, 由于采用焊接加工和使用塑料连接件出现的一些问题, 或轻或重的都会对使用者会造成不便, 下面针对上面出现的问题, 对座便椅的连接方式进行改进。
改进的方法是变塑料件和焊接连接为五金件连接。具体方法是:使用塑料件连接的两个零件或者部件, 在管材相应的位置钻孔, 用合适直径和长度的螺丝进行连接;由焊接连接的零件, 在支撑管管材零件的两端, 栽入固定尺寸的螺母, 焊接固定在管材的两端, 在相应连接支撑管的零件管材的对应位置钻相应的孔, 部件组合时, 用相应尺寸的螺栓和支撑管管材两端的螺母相连接;和采用塑料件连接时的生产过程不同, 采用五金件连接产品的生产过程的最后对几部分零部件只是进行半组装, 分别组装成靠背、扶手、座面等四个部件, 然后把需要配套使用的螺丝、螺母、平垫、弹垫、扳手等五金件和工具, 一起装进包装箱。使用者购买后, 用随箱带的工具和五金件把四部分组合在一起, 组装成成品。
这种方法的优点很明显, 用五金件连接, 对管材成型误差有一定的可接受性, 最大程度的降低采用焊接加工造成的误差, 用五金件连接后, 使最后的产品成为一个不可折叠的整体, 牢固程度比塑料件连接要好的多, 耐冲击性要好的多, 而且不用再制作塑料件模具, 降低了成本, 再一个因为是半散件包装, 整体的外形尺寸减小很多, 使包装箱的体积也相应降低, 相应的使包装成本和运输成本降低, 在一定程度上也减轻了消费者的负担。
这种方法的不足之处也有, 首先是需要二次组装, 增加了销售商或者使用者的工作量, 第二个是需要厂家对各个部件的抽检的比例要高, 不然会因为个别零件尺寸有误差造成消费者或者销售商对产品最后装配不了。第三个是使用者会在多次搬迁中, 需要拆卸。
供配电线路连接工艺的改进 篇6
接触电阻广泛存在于电气导线的连接处和电气控制设备的触点接触面。接触电阻一般在微欧到几欧姆之间,往往被忽略。虽在单个导线连接点处,接触电阻较小,但在整个供配电系统中,由于连接点数目众多,接触电阻所消耗的电能累计较大。同时供配电导线的接头处存在易发热、易腐蚀、接触电阻变化大等问题也长期困扰电力系统,一直没能得到很好的解决。在电网正常运行中,因接头发热造成接头熔断或火灾,甚至使供电中断的事故,屡见不鲜。
1 接触电阻的产生机理
由于受到机械加工工艺的限制,不可能将电能传输导线和触点接触面加工得非常光洁,在显微镜下观察连接导体接触点的表面,能观察到5～10μm的凸起,如图1所示。所接触的两金属表面并不是整个接触面的接触,而是散布在接触面上一些点的接触,致使实际接触面积小于理论面积。实际接触面可分为两部分:(1)真实金属与金属直接接触部分,即金属间无过渡电阻的接触微点,亦称接触斑点,它是由接触压力或热作用破坏界面膜后形成的,约占实际接触面积的5%～10:%。(2)通过接触界面污染薄膜后相互接触的部分。因为任何金属都有返回原氧化物状态的倾向。实际上,在大气中是不存在真正洁净的金属表面,即使很洁净的金属表面,一旦暴露在大气中,便会很快生成几微米的初期氧化膜层。例如铜只要2～3min,镍约30min,铝仅需2～3s,其表面便可形成厚度约2μm的氧化膜层。即使特别稳定的贵重金属,其表面也会形成一层有机气体吸附膜。此外,大气中的尘埃等也会在接触件表面形成沉积膜。综上所述,真正的接触电阻大小应由以下几部分组成:
(1)集中电阻Rc,即电流通过实际接触面时,由于电流线收缩显示出来的电阻。
(2)膜层电阻Rf,由接触表面膜层及其他污染物所构成的膜层电阻。
(3)导体电阻iRp,实际测量电连接器接触件的接触电阻时,都是在接点引出端进行的,故实际测得的接触电阻还包含接触表面以外接触件和引出导线本身的导体电阻。其大小主要取决于金属材料本身的导电性能,它与周围环境温度的关系可用温度系数来表征。
在实际测量接触电阻时,常使用按开尔文电桥四端子法原理设计的接触电阻测试仪(毫欧计),其专用夹具夹在被测接触件端接部位两端,故实际测量的总接触电阻R为:R=Re+Rf+Rp。
2 电路连接工艺现状分析
常用的金属导体有银、铜、铝、锡、钢等。由于任何金属导体自身都有一定的电阻,其电阻与其本身的电阻率和平均温度系数有关,且有相应的熔点。对于电气接头类的纯电阻设备来说,根据R=d/s和Q=12Rt,可以计算出导体的电阻及电流流过导体时的发热量:当电气接头的接触电阻由于某种因素使导线接头处产生接触不良时,会造成局部电阻过大。其供配电线路发生接触电阻过大的主要原因有:
(1)导线连接处的表面氧化、灰尘等影响。电气施工人员在连接导线并剥去绝缘层后,将导线长时间地暴露在空气中,受到空气的氧化作用,在金属导体表面形成氧化层。同时因施工环境卫生条件差,空气中的灰尘和杂质污染了连接点等都会在导线连接好后,造成导线接触电阻的增加。
(2)导线接头施工质量差。由于电气施工人员工作责任意识薄弱、节能观念淡薄或赶工时等原因,对导线接头的处理没有按照电工规范操作,只是进行了简单的铰接处理,缠绕上绝缘胶布,故导线的连接质量不过关,致使有效的导电面积和连接强度达不到要求,造成的接触电阻过大,这一点在广大的农村供配电和家居照明系统中极为普遍。
(3)导线的连接点受到腐蚀的影响,造成接触电阻过大。在照明供电系统中,众多的导线连接点因为受到电工施工人员汗渍、空气中的水蒸气、腐蚀性气体及其建筑材料(如水泥、石灰等酸碱性材料)的作用,其导线露铜处已被腐蚀,形成腐蚀层;同时由于现在电气市场中所提供的绝缘胶布的绝缘性能及耐腐蚀性寿命为2～3年,而照明电路的使用寿命通常在10～15年,甚至更长,绝缘胶布在使用有效期过后,导线的接点还将受到电流的热效应的影响,加快了导线连接点处的金属腐蚀,致使导线接点处的有效导电面积降低,接触电阻增大,甚至造成电路接触不良,进而导致供电线路的故障。
(4)由于电流的热效应或频繁震动使接头松动。导线的连接点由于受到电流的热效应作用,使导线的连接点产生热变性,造成导线间的接触压力降低;同时因外力频繁作用而造成导线连接点的松动,也使接触电阻增加。
(5)两种导电材料混接时,由于接头处处理不当,在电腐蚀作用下造成接触电阻过大等。
3 降低接触电阻的措施
(1)应尽量减少不必要的接头,对于必要的接头,必须遵循电工操作规范,使连接点紧密结合,牢固可靠,保证施工质量。同时在连接点处使用导电膏,减少金属导体的腐蚀和氧化,增加导线接触的有效面积,降低接触电阻。
(2)采用导线铰接时,应增加锡焊工艺处理。可以利用焊锡的金属亲附特性、高温液态焊锡的流动特性及抗氧化和抗腐蚀特性来提高导线连接点处的接触质量,避免金属表面集中电阻和膜层电阻的形成,增大导体的有效接触面积,提高导线连接点的接触强度,从而降低接触电阻。
(3)两种材质导线相接时应采用过度接头,并用压接法连接,避免直接铰接施工。
(4)做好连接导线处的绝缘恢复,在此基础上还应防止导线连接点处的抗腐蚀性材料的侵蚀,可以采用环氧树脂将接点处进行密封处理,以隔绝空气和腐蚀性材料的影响。
(5)经常进行检查测试,发现问题,及时处理。
为了防止和减少供配电线路事故的发生,必须按照电气安全技术规程进行设计和施工。安装操作时应严格遵守岗位责任制和安全操作规程,树立节能意识,加强维护管理,及时消除隐患,保障用电安全。
4 结束语
接触电阻一般较小,如果施工工艺较差,接触电阻值将增大,其电能损耗也将增加。因此提高供配电系统中对接头的工艺处理水平,减少接触电阻的影响,对降低传输电能的损耗,提高电能的利用率及供配电线网运行的可靠性和经济性有着重要的意义。
摘要：针对导线连接点处接触电阻对电能传输效率的影响,提出了降低接触电阻的措施,以促进供配电网的有效节能。
关键词：导线连接点,接触电阻,节能
参考文献
[1]姚文华.电触点材料接触电阻分析[J].电工材料,2005, 03
[2]张运波,刘淑荣.工厂电气控制技术[M].北京:高等教育出版社,2004
连接结构改进 篇7
1 传统连接工艺简介
1.1 工艺过程
当大轴法兰清扫完毕后, 转子回吊, 两大轴法兰相距10-15mm时, 对称穿入4个销钉螺栓 (起引导作用) , 待止口进入后, 将转子回落到风闸上, 然后带上螺帽。按照图1所示, 设置轮滑、扳手、钢丝绳, 利用桥式起重机通过拽拉钢丝绳使螺栓逐渐拧紧。
由于转子回落到风闸后, 上下法兰之间要留有5-9mm的缝隙, 加之连接螺栓为销钉螺栓, 螺栓与法兰孔洞配合间隙极小, 要合上上下法兰之间的缝隙, 需要对称拧紧4个引导螺栓, 使缝隙逐渐变小直至为零。使用的专用扳手重量达60kg, 要合上此缝隙, 需要倒用扳手和滑轮多达80次, 历时4个小时, 不仅浪费人力也浪费时间。
大轴法兰缝隙为零后, 穿入其它16个螺栓, 设上螺栓伸长值测量工具, 依次拉紧至规程规定的伸长值。此过程又要耗费近3个多小时, 待16个螺栓全部合格后, 采用同样的方法将4个引导螺栓拉松, 设上测量工具, 重新拉紧至规程规定的伸长值。至此, 大轴法兰连接工作才算正式完成。
1.2 传统工艺的弊端
(1) 工作危险性较大。拉紧螺栓的过程中, 容易发生钢丝绳断裂、轮滑崩裂、扳手折断的情况, 可能造成人身伤亡或设备损坏事故。2010年, 云峰发电厂3号机组A级检修过程中, 就发生了扳手折断现象, 差点酿成事故。
(2) 过程繁琐, 费时费力。整个连接过程耗时7个多小时, 频繁倒用60kg的专用扳手和轮滑100多次, 4个引导螺栓拉紧后还得拉松再拉紧, 间接增加了8个螺栓的工作量。
(3) 在上下法兰合缝环节中, 由于频繁倒用专用扳手或轮滑, 容易导致杂物进入法兰结合面, 降低法兰连接质量, 造成主轴弯曲度过大, 导致机组摆度过大。
2 新工艺简介
2.1 技术核心
新工艺的技术核心:当转子回吊, 上下法兰相距10-15mm时, 对称穿入4个引导螺栓, 并装设4套专用工具 (见图2, 具体布置方式见图3) , 以上法兰为支撑面, 利用8台油压千斤顶, 将转轮和水轮机主轴直接顶起, 直至间隙为零, 然后使用液压扳手按顺序直接将4个引导螺栓拧紧至规定伸长值, 卸下工具, 穿入其它螺栓, 按顺序将各个螺栓拧紧至规定伸长值即可。
2.2 技术依据
根据新工艺的特点, 专用工具的设计和制作, 油压千斤顶及液压扳手的选取是关键。根据图2可见, 转轮和水轮机主轴顶起后, 全部重量通过千斤顶传递到专用工具底座, 再通过中心螺杆1传递到上法兰, 因此中心螺杆的强度要求很高, 且螺杆不易太粗以致加重工具重量。为此应根据机组转轮和水轮机主轴的重量, 选取合理的中心螺杆, 选取合适的油压千斤顶。
下边以云峰发电厂3号机组为例, 介绍中心螺杆直径的确定方法及油压千斤顶的选取方法。
经查阅资料得知, 3号机转轮重量G1=38.7t, 主轴重量G1=22.171t。
考虑到止口及销钉螺栓存在一定的摩擦力, 故总载荷:
(1) 中心螺杆直径的确定
由于设置四套工具, 故单个螺栓承受的轴向载荷为:
根据公式:
其中SS为安全系数, 一般取1.7。求得:
根据GB/T196-2003, 选择M42螺栓, 即可满足要求。
(2) 油压千斤顶的选取
根据转轮重量和水轮机轴重量, 可选择8台同种型号的25吨油压千斤顶即可。
(3) 底座和顶座的选取
根据转轮重量和水轮机轴重量, 底座采用厚度为20mm钢板焊接成工字结构, 顶座采用直径为φ180mm的圆钢制作。详见下图2。
(4) 液压扳手的选取
根据螺栓大小和预紧力的要求, 选择合适的液压扳手。
根据以上的计算结果, 可知此种工艺是切实可行的。
3 新工艺实施方式
3.1 附图说明
图2为专用工具结构图。1为中心螺杆, 2为螺帽, 3为顶座 (具有承重、限位双重作用) , 4为下部限位机构, 5为油压千斤顶, 6为底座。 (全部重量均通过它传递到中心螺杆上, 在传递到上法兰。)
图3为专用工具及引导螺栓平面布置图。图中1号、6号、11号、16号孔穿入引导螺栓 (也可选取其他4个对称的孔) , 3号、9号、13号、19号孔为专用工具设置位置。
图4为专用工具安装示意图。
3.2 具体实施方式
下面结合附图, 详细介绍一下新工艺的具体实施方式。
(1) 参照图3, 穿入1号、6号、11号、16号销钉螺栓, 作为引导螺栓, 旋上螺帽。
(2) 参照图4, 设置专用工具, 专用工具设置在3号、9号、13号、19号, 将各台油压千斤顶压至刚使力为止。
(3) 安排一人作总指挥, 每台压机各安排一人操作, 听从总指挥指令, 同时操作, 使压机同步上升。总指挥时刻检查测量圆周各部位缝隙大小, 适当调整, 使缝隙慢慢合上, 直至间隙为零, 用0.05mm塞尺测量不通过为合格。目前市场已有1拖8的新型油压千斤顶, 使用此种千斤顶, 可保证上升过程中千斤顶始终同步, 更加可靠稳定。
(4) 将4个引导螺栓用千斤顶顶靠, 用专用扳手将螺帽拧紧。
(5) 4个引导螺栓底部打入楔铁, 并用电焊点死, 使螺栓不能旋转。
(6) 装上伸长值测量工具, 用液压扳手按顺寻将4个螺栓拧紧至规程规定的伸长值。
(7) 4个螺栓全部拧紧后, 卸下专用工具, 穿入其他16个大轴螺栓, 用千斤顶顶靠, 并用专用扳手将螺帽拧紧。
(8) 16个螺栓底部打入楔铁, 用电焊点死, 保证拉螺栓过程中螺栓不旋转。
(9) 按照步骤 (6) , 按顺序将16个螺栓拉紧至规程规定的伸长值。
(10) 回装保护罩, 清洁现场, 连接工作结束。
4 新工艺的优点
(1) 使用专用的液压扳手松紧螺栓, 取代了吊车松紧螺栓法, 避免了钢丝绳断裂、轮滑崩裂、扳手折断的情况的发生, 消除了隐患, 提高了工作的安全性。
(2) 通过设计专用工具解决了上下法兰的合缝问题。传统工艺仅法兰合缝就需要4个小时, 采用新工艺, 上下法兰合缝仅需要10分钟时间, 大大的提高了工作效率。合缝后, 可直接将4个引导螺栓拉紧至规程规定的伸长值, 较传统工艺间接减少了8个螺栓的工作量。
(3) 使用专用工具连接法兰, 缩短连接时间的同时, 降低了杂物进入法兰结合面的可能性, 提高了法兰连接质量。
(4) 采用传统工艺拉紧一个螺栓需要10分钟左右的时间, 采用液压扳手拧紧螺栓仅需3分钟时间, 大大的提高了工作效率。另外, 无需再浪费人力来频繁倒用专用扳手、轮滑等, 节约了人力和物力。
结语
大轴法兰连接工艺改进后, 减少了8个螺栓的工作量, 大大的缩短了工作时间, 以前3个小时的合缝工作, 现在仅需10分钟, 大大的提高了工作效率, 节省了大量的人力和物力, 为云峰发电厂创造了一定的经济效益。2013年5月, 3号机A级检修中, 首次采用了新型连接工艺, 机组恢复运行至今已有一年时间, 大轴各部位的摆度和振动均满足规程要求。实践证明, 新型工艺是可行的、也是可靠的。
新工艺不仅可以用于水轮机轴与发电机轴的连接, 也可用于水轮机轴和转轮的连接。新工艺不仅仅适合于云峰发电厂的机组, 也适合于其它立式水电机组, 具有广泛的应用前景。
摘要：大轴法兰连接传统工艺是利用吊车通过拽拉钢丝绳使螺栓逐渐拧紧, 作业过程费时费力, 工作效率低, 且工作危险性较大。为解决此问题, 通过设计一套专用工具, 以上法兰面为支撑点, 利用油压千斤顶将转轮和水轮机主轴直接顶起, 消除其缝隙, 然后利用液压扳手使螺栓逐渐拧紧。新工艺提高了工作效率, 节约了大量的人力和物力, 保证了作业安全和作业质量, 同时还可用于其它水电机组, 具有广泛的应用前景。
关键词：传统工艺,新工艺,大轴法兰,专用工具
参考文献
[1]孙训方, 方孝淑, 关来泰.材料力学 (I) 第五版.北京:高等教育出版社, 2009.
连接结构改进 篇8
关键词：DICOM3.0,CT,MRI,激光照相机
DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)医学数字成像及通信标准[1],简单地讲它是传输医学图象以及相关信息的通信标准标准,是DICOM3.0由美国放射学会(ACR)和国家电器制造厂商协会(NEMA)于1993年联合制定的。现在每年都更新DICOM的修订草案,最后更新年度是2009,目前版本是DICOM3.0。它是一个涉及面很宽的一个协议,分成18个部分,下面对DICOM标准与本文有关的部分总结如下:
(1)DICOM 3.0支持网络的OSI模型及TCP/IP协议[2]。
(2)DICOM协议把服务封装到一个对象里,即IOD,并通过使用该对象的服务类来实现服务。对提供服务的服务类叫SCP(Service Class Provider,SCP),对服务类的使用者叫SCU(Service Class User,SCU),这两个总称为服务对象对SOP(Service-Object Pair,SOP),每个DICOM服务都是通过SOP实现的。
(3)DICOM协议的服务类型包括4大类[3]:(1)存储类(Storage Service Class);(2)查询类(Query Service Class);(3)检索服务类(Retrieval Service Class);(4)研究管理服务类(Study Management Service Class)。但DICOM协议并不要求设备提供所有类型的服务。
1 旧式连接
以往大多数设备的连接方法是一对一连接。以CT与激光照相机、MRI与激光照相机的连接为例,如图1所示:
2 新式连接
新式连接做了以下改动:
(1)增加一台交换机。原来设备之间的连接线为级联口连接线,需要改成普通口连接线。(网线水晶头有两种标准做法,TIA/EIA568B和TIA/EIA568A[4]。制作水晶头首先将水晶头有卡的一面向下,从左至右排序为:12345678。TIA/EIA-568A做法依次为:1、白绿,2、绿,3、白橙,4、蓝,5、白蓝,6、橙,7、白棕,8、棕。TIA/EIA-568B做法依次为:1、白橙,2、橙,3、白绿,4、蓝,5、白蓝,6、绿,7、白棕,8、棕。网线两端水晶头做法相同的网线为级连口连接线,两端做法不同的网线为普通口连接线。这是OSI/RM计算机网络7层结构中物理层对硬连接的基本要求。
(2)把所有设备都用普通口网线接到交换机上。如图2所示。
如果需要CT使用MRI的激光照相机,需在CT上添加照相机MRI PRT,对应3个重要参数,IP、PORT、AET,其中IP(Internet Protocol)是OSI/RM计算机网络7层结构中网络层的要求,PORT是传输层的要求,AET(Application Entity Title)是一个或几个DICOM服务的唯一标识。可以把IP形象比喻成一座大楼,那么PORT就是楼中的某个房门,而AET就是这个房间里的指定的事物。具体做法就是在CT上添加MRI PRT的IP、PORT、AET 3个参数,其中IP须设在一个网段,即IP的前3位必须相同,HOST NAME为主机名称,可以任意填写,另两个参数必须按设备说明书填写,如设备配置参数表1[5]:
(3)新连接法的功能。现在在所有设备均正常使用时,一切设置均无需做任何改动。而且如果CT支持DICOM的检索服务类,MRI支持DICOM的存储服务类,那么还可以从MRI把图像发到CT上进行处理,或者把MRI的图像打印到CT对应的照相机上,CT的图像打印到MRI的照相机上。优点在于当一台激光照相机发生故障时,另一台可以替代使用;另外还可以灵活布局两台激光照相机的物理位置。使医疗流程更加合理。
3 小结
对支持DICOM协议的设备要有新的认识,尤其是对设备的DICOM兼容性及DICOM提供服务的形式的局限性和服务的具体形式要有新的认识。
参考文献
[1]Digital Imaging and Communications in Medicine(DICOM)[M].2009.
[2]王中锋,徐明.DICOM网络通信模型的设计与实现[J].计算机工程,2001,27(6):120-122.
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[5]亢德洪,吴书平,刘伟,等.医学数字影像设备间实现互联[J].中国医疗设备,2008,23(2):26-27.
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连接结构改进 篇9
一、引言
螺旋分级机是重力选矿厂的主要设备之一，其构造简单、工作稳定且操作方便，与球磨机配成闭路循环，借助固体颗粒因比重不同而在液体中沉淀速度不同的机理，来进行机械分级。主要用于磨矿回路中的预先分级和检查分级，也可用于洗矿和脱泥等作业。螺旋分级机主要有高堰式单螺旋和双螺旋、低堰式单螺旋和双螺旋、沉没式单螺旋和双螺旋分级机，低堰式分级机目前运用较少，主要是高堰式和沉没式。螺旋分级机主要结构如图l所示。
其主要由传动装置、螺旋轴体、槽体、升降机构、下部支座和排矿阀等组成。
螺旋分级机的工作原理是：因为于固体颗粒的大小和比重不同，所以在液体中沉降速度不同的原理，通过螺旋轴体的转动，对矿浆起搅拌作用，细矿颗粒浮游于矿浆上面由槽体溢流口流出，粗矿粒沉于槽底，由螺旋在搅拌的同时推向槽体上部排料口作为返砂排出。通常螺旋分级机与磨机组成闭路，将粗砂返回磨机再磨。
螺旋分级机的螺旋轴体结构如图2所示，其通过电动机、减速器、圆柱齿轮或圆锥齿轮副进行传动，其使用寿命决定了螺旋分级机整体工作性能和生产效率，螺旋轴体的轴头和中空轴在螺旋分级机工作中，长期处于交变应力的作用下，轴头、中空轴及其连接处容易发生断裂或脱离。因此，对螺旋轴体的轴头与中空轴的连接进行分析设计是十分必要的。本文利用SolidWorks三维设计软件，以2m螺旋分级机上轴头连接为例，对目前采用的几种轴头与中空轴的连接方式进行三维建模有限元分析，为进一步结构设计和改进提供合理的依据。
二、2m螺旋分级机主要技术参数
1.主要技术参数
（1）电机功率：15kW。
（2）电机转速：970r/min。
（3）减速机速比：31.5。
（4）大小齿轮速比：8.5523。
（5）总速比：269.4。
（6）螺旋轴转速：3.6r/min。
（7）中空轴规格：377×30mm。
2.有限元分析时零件材质相关属性参数有限元分析时零件材质相关属性参数如表1所示。
3.计算中空轴所受的最大扭矩
（1）电机输出扭矩。
平衡方程式：T=9550P/n
式中，T为电机输出转矩，单位为N·m；P为电机功率，单位为kW；n为电机输出转速，单位为r/min。
根据平衡方程式计算电机输出转矩扭：
T=9550×15/970=147.68（N·m）
（2）中空轴所受最大扭矩。
T（轴）=Txi减Xi齿
式中，f减为减速机速比；f齿为大小齿轮速比。
T（轴）=147.68×31.5×8.5523=39785N·m
三、轴连接结构的有限元分析
SolidWorks三维CAD设计软件，除其基本的零部件三维建模和工程图快速生成外，它还内容包括了应力分析、应变分析、变形分析、热力分析、运动分析、线性和非线性分析等有限元分析模块，通过对这些模块的应用，我们可以大大地缩短设计周期，对零部件的结构进行优化设计，非常接近地模拟出产品在实际工况条件下的使用状态，降低产品测试成本，提高产品质量。
下面就分级机轴头几种常用的连接方式进行建模分析比较。
1.传统轴头的连接方式
（l）连接方式如图3所示。
图3中轴头材质为：ZG270-500；中空轴为：377×30钢管，材质：20钢；圆柱销材质为：45钢。
（2）利用SolidWorks软件对轴、中空轴和圆柱销连接建模如图4所示。
因我们主要是分析轴头连接处的应力分布情况，中空轴下部支座体简化为用一轴套固定。
（3）打开SolidWorks软件中的SolidWorks Simulation插件，新建静应力分析算例，分析零件为：轴、中空轴和圆柱销，并应用材质，输入各零件材质属性参数。连结选择边焊缝接头：使轴和中空轴焊缝连接（图5），再选择零部件接触为全局接触无穿透。
（4）确定边界条件（即软件中的夹具）：选择固定的几何体，使轴键槽段和中空轴末端的轴套约束固定（图6）。
（5）添加外载荷为扭矩，选择中空轴外表面受扭，输入扭矩为39785 N·m
（6）生成网格如图7所示，网格细节为：最大单元大小40mm，最小单元大小8mm，节总数131932节，单元总数71750个。
（7）运行此算例得到如图8-ll所示的结果。
在实际工作中，螺旋分级机槽为倾斜一定角度（14°）安装，螺旋轴倾斜，除承受一定的扭力外，还承受自重、叶片自重等的径向力和叶片推动物料的轴向力，在此分析中忽略不计。
由此算例可以得出表2中的数据，轴的最大VON Mises应力为：27.22MPa，所在部位为轴肩直径过处，最小安全系数为8.6，钢管的最大VON Mises应力为46.62MPa，所在部位为钢管与轴焊接处，最小安全系数为4.6，圆柱销的最大VON Mises应力为11.8MPa，最小安全系数为14，此连接结构轴和钢管的强度是满足的，圆柱销的安全系数为最大，在本文以下的分析中，不再专门列出。
同时，利用此模型算例，在其他条件都不变的情况下，在去除管与轴的焊缝连接（即管和轴不焊接，而只用圆柱销连接），得到表3所示结果。
此结果可看出，如只采用圆柱销连接，在较恶劣的工况条件下，是不可靠的，轴和钢管在圆柱销连接处容易发生应力屈服，在交变应力下断裂。
此传统的设计方案由于主轴头采用一般铸钢件材质（ZG270-500），虽然理论上强度已够，制造成本较低，但作为分级机的重要传动零件，在实际生产过程中，其铸造制造工艺过程的控制质量，往往对最终的产品使用效果有很大的影响。铸件内部易产生晶粒粗大、疏松、夹渣、气孔、裂纹和元素偏析等缺陷，并有较大的残留内应力，其强度、塑性和韧性指标难以达到规定要求。通过有限元分析我们可以得知，在轴受扭矩的情况下，其最大应力在轴肩处，在分级机的实际工作中，常常由于矿浆浓度、返砂量的大小等，使轴头在交变应力的作用下发生断裂。对此我们进行了改进设计。
2.改进后的轴头连接方式
改进后的轴头连接方式如图12所示。
图12中的轴头通过轴套与中空管连接。轴头材质改为45钢，为节约材料降低制造成本，使之与中空轴钢管的连接用一轴套来过渡，轴套材质为ZG270-500；中空轴为377×30钢管，材质20钢；圆柱销为二排且在轴截面上交叉均布，材质为45钢。
利用SolidWorks软件，按分析传统连接方式的步骤，输入与传统连接方式相同的分析数据和条件（相同的材料属性数据、网格大小和边界条件等），进行有限元分析结果如图13-18所示。
由分析数据可以得出表4结果，此改进后的连接结构，轴的最大VON Mises应力为26.84MPa，所在部位为轴肩直径过处，最小安全系数为6，钢管的最大VON Mises应力为37.32MPa，所在部位为钢管与轴焊接处，为4.3，轴套的最大VON Mises应力为63.4IMPa，最小安全系数为3.7，所在部位为轴套与轴焊接处，此连接结构轴、钢管和轴套的强度是满足的。
从分析数据上来看，改进后的轴头连接方式上，轴头的最大VON Mises （MPa）应力比传统的连接方式要低，最大剪应力下的最小安全系数略有下降，这是因为45钢的抗剪模量和弹性模量比ZG270-500铸钢低，但从制造厂的角度来说，45为轧制钢，轴头毛坯可直接从专业厂家购入，材料的各项性能指标容易得到保证，轴头的制造成本降低，且质量稳定。
改进后的轴头连接方式，在多年制造和使用过程中，偶尔出现在轴头与轴套焊缝处发现裂纹，有的用户和设计人员提出了再改进的方案如图19所示。
拟再改进的结构中，加长了轴套长度，并增加了一排圆柱销连接，预期提高整个轴头的连接强度和抗扭性。
使用SolidWorks软件，按以上分析步骤，输入相同的分析数据和条件（相同的材料属性数据、网格大小、边界条件等），进行有限元分析结果如表5所示。
从以上分析数据可以看出，拟改进的连接结构，轴、钢管和轴套的最大VON Mises应力及安全系数均与改进前相比，没有大的改善，并略有降低，拟改进前轴头与轴套焊缝处出现裂纹的主原因是由于焊接质量而产生的。由于轴和轴套的材质分别为45钢和铸钢ZG270-500，它们均属于中碳钢，其焊接性能较差，且为异种钢的焊接，其焊件刚度较大，淬硬倾向也大，焊缝区容易产生低塑性的淬硬组织，如焊接工艺控制不严时，焊缝金属本身易产生热裂纹和冷裂纹，所以轴头的连接质量，除应充分考虑其结构的工艺性外，还应严格控制其制造的工艺。
四、结语
混合结构的界面连接方式 篇10
目前我们普遍用到的高层或超高层混合结构类型就是钢-混凝土混合结构体系。在日常生活中, 我们选取钢结构包裹于结构的外部, 并将钢筋混凝土结构作为整体内部的不可或缺的一部分。使二者结构形式相互依靠, 既发挥了钢框架的刚度大、应变延性好的优势, 能经受住外来荷载的摧毁作用力, 又体现出了钢筋混凝土的柔性比钢结构强, 并弥补了钢结构的曲率延性不足等特点, 使整体结构的稳定性发展迈向了一个新的台阶。关于内部的钢筋混凝土的设计内容, 它是由内筒附带一些伸臂桁架, 叠合为带伸臂桁架的钢框架-混凝土内筒体系, 或者选用部分或全部的钢骨混凝土, 统一组成钢骨混凝土框架-混凝土内筒体系。
2 研究的价值
对我国的混合结构体系大量统计得出, 现如今中国的建筑市场中, 高度排名1~58的超高层建筑全都超过150m, 其中有14栋楼的修建形式是钢-混凝土混合结构体系;有30栋结构的总高度为170 m以上, 这30栋建筑中包含了11栋的钢-混凝土混合体系, 例如20世纪90年代就已竣工的上海金茂大厦 (共88层, 约365 m) , 还有已经修建完毕的上海环球金融中心 (共96层, 高度为460 m) , 香港东北大厦 (88层, 高度为420 m) 等超高层。尽管如此, 伴随着建筑高度增加, 房屋的抗震等级要求也越来越严格。故而关于混合结构界面连接的设计方案考验众多设计人员, 例如在框架-核心筒内设置各类伸臂连接构件、采用支撑斜杆组成的桁架、在某些部位设置转换层等方式, 是否导致整体结构的刚度发生较大变化, 是否会导致某一截面的刚度突变等。
3 钢框架-混凝土节点连接方式
3.1 梁和柱及墙的节点单元搭接
建筑的梁柱搭载方式对彼此间的相互约束有三种: (1) 铰接相接; (2) 半刚性相接; (3) 刚性相接。铰接作用的时候, 梁两侧的剪力作用能分化出一部分能量供给柱子, 有些情况下也能分化出全部能量, 但是梁两侧的弯矩作用却很少甚至没有可能传递到柱子上去;梁柱的半刚性搭接时, 其梁两侧的剪力不仅能将部分乃至全部能量流向柱子, 而且同时也会把自身的弯矩作用分享给与之接壤的柱;梁和柱的刚性搭载时囊括了其铰接与半刚性连接的能量传递形式, 不但梁两侧的剪力在某些情况下可以全部传递给与之相连的柱子端口, 而且能够把自身截面以及极限端口处的弯矩作用传递到柱子上, 该类作用方式不仅保证了上述二构件的使用延性, 而且还能体现出二者共同抵抗外力时的持续效应。设计者可在位于钢筋混凝土墙里面参设预埋构件, 再于预埋件至其他构件的连接处焊上连接板, 最后再使连接板和钢梁腹板取高强螺栓固定。
3.2 节点转动刚度的判定
如若通过计算, 发现节点的扭转刚度约为梁线刚度的0.5或低于0.5, 便可判定为铰接形式;如若经节点与梁线刚度相比较得到其结果超过了25, 说明该连接方式是刚性的;半刚性则介于以上两种类型之间。国外专家为了严格归类上述三者, 列出了如下陈述以示规范。
1) 当有外部荷载通过特定方式传递给节点时, 如果梁和柱中心线的角度数相差变动的数字与设计时假设的角度数相差不多甚至超过假设的80%, 即可视为铰接。
2) 计算刚接时, 我们将其设想为梁柱中心线的角度数始终为固定值, 但实际应用过程中, 只要二者接壤时共同的制动效应大于或等于假象状态时的90%, 即可视为刚性作用。
经试验研究, 我们总结出三类刚接类别和铰接类别: (1) 刚接:包括了带加劲肋全焊型, 带加劲肋栓焊混合型, 带加劲肋外伸式端板型; (2) 铰接:包含了腹板双角钢型、端头板型和腹板单板型, 其中第三者的刚度较前二者较小, 看作是简支型。
3.3 应用软件对界面连接方式的探索
某实例的连接机理和试验研究情况为:专家在进行实际工程中的构件模拟运算时, 大致概括出了构件子单元相接的3种运行方式: (1) 梁单元与壳单元的搭接运转模式; (2) 梁单元和实体微型单元的搭接运转模式; (3) 壳单元及实体微型单元的搭接运转模式。
我们已然熟知将结构中的各个子构件划分为不同单元级别时, 这些单元自身的节点自由度和灵敏度互相是不一样的, 所以即便使用准确度很高的软件实行连接运作, 也很不容易达到完美无缺的连接效果。因此, 可以将上述3种单元组的运转模式做出从大到小的排列:梁单元-壳单元-实体微型单元;经过单元的排序有助于在其组合上获得更加直观的节点连接方式, 以达到简便快速的连接效果, 并且软件计算时能同时兼顾到构件单元相连的宏观上的自由度和微观上的其他相互作用力。将排好序的两两单元按相似精度进行搭配接壤后发现, 这些单元组的运转模式及构建原理并无太大区别。
研究上述单元组相互搭接后并分析出多余约束力与构件自由位移的关系图、宏观刚接铰接下的框架分担剪力比值图, 并以第 (3) 种运转原理为代表, 如图1所示。图1中反映结构自由位移的增长度基本上与它处在不同种类的约束力条件下的增长度呈正比曲线;从图2可以看出尽管构件的两种连接方式表现出了不同的承载变形状态, 构件从弹性阶段开始至中期构件刚接与铰接的分担剪力曲线紊乱且差异较大, 但是从中期至后期的弹塑性状态中能够发现两种连接方式下的构件分担剪力模式曲线重叠且一致。另外, 刚接形式下的结构, 处于总高度h/3附近的楼层处, 框架分担剪力作用有个别位置发生分担值较大的现象。
4 混合结构的优势
4.1 混合结构与钢筋混凝土结构的比较
当设计者于结构中加入钢构件方案时, 会让局部构件的抗压、抗剪和压弯承载力进一步提高, 使构件的变形能力变强, 提升了较大空间的延性;在相同承载力要求下, 结构构件尺寸减小, 增加房屋使用空间, 结构自重明显减轻。由于型钢混凝土构件的徐变变形发展缓慢, 所以设计基础采用钢筋混凝土结构以及上部结构为钢结构时, 可以采用型钢混凝土结构充当地上与地下之间的过渡层, 从而减小地面上下层的结构刚度突变, 还可以施工时利用型钢架承担施工荷载, 节省模板用量, 提高施工效率。
4.2 混合结构与钢结构的比较
混合结构同时具备参与构件受力与保护层的功能, 结构防火、防腐性能较好, 提高了结构的耐久性和耐火性, 经济性也较好;相对于单一钢结构而言, 混合结构具有更大的刚度和阻尼比, 在风荷载和地震作用下, 结构的水平侧移较小, 有利于改善建筑物的舒适度。混合结构还有利于提高型钢的整体稳定性, 钢板的局部屈曲, 从而使杆件弯曲失稳及梁的侧向失稳不易发生。
5 结语
混合结构的综合经济指标优于全钢结构和钢筋混凝土结构, 是一种符合我国国情的高层建筑结构形式, 被大量用于我国的高层建筑特别是超高层建筑结构中。
参考文献
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