底座水平度

底座水平度（精选7篇）

底座水平度 篇1

高压隔离开关的结构包括导电系统、绝缘系统及传动系统三个基本组成部分, 全国隔离开关普遍存在的四大问题分别是触头过热、瓷瓶断裂、运动卡滞和分合闸不到位, 其中合闸不到位和运动机构卡滞是传动系统问题, 而且合闸不到位和运动机构卡滞这两种传动系统的问题可以导致导电系统的触头发热烧毁和绝缘系统中的瓷瓶发生断裂。因此传动系统的可靠性对隔离开关的可靠性有着重要影响。

我公司GW17B-252/3150 (双柱水平伸缩) 型高压交流隔离开关三极独立分装, 每极主要有底座、瓷瓶、主导电回路系统、接地回路系统 (接地时有) 、操动机构等组成, 如图1 所示。

其中GW17B-252/3150 (双柱水平伸缩) 型高压交流隔离开关底座部分地刀的机械传动如图2 所示, 它由一组空间四连杆和一组平面四连杆组成。第一组空间四连杆的主动轴和从动轴在两个互相垂直的平面内转动, 以达到使动力的传动方向变换90°的作用;第二组平面四连杆的作用是传动。机构设计的基本要求是简单、可靠、效率高。机构要做到简单, 就要避免一些不必要的连杆和四杆件组, 杆件少了, 效率就提高, 可靠性也相应增加。按照这个设计原则, 可将图2 中的组合机械传动简化成一组空间四连杆传动, 以提高传动的效率和可靠性, 同时还可以降低产品的成本。

四连杆的设计方法主要有两种, 图解法和解析法。其中图解法主要针对简单的四连杆传动机构, 空间四连杆机构的设计将采用解析法。本次设计的空间四连杆是含有首末两个转动副和两个中间球面副的空间RSSR机构, 对这种机构进行位移分析的内容是求出输出角度 φ 和输入角度 θ 的变化关系, 如图3 所示。主动拐臂OA在XOY平面内转动, 从动拐臂CB在XOZ平面内转动, 设A、B、C的坐标分别为 (xA, yA, zA) 、 (xB, yB, zB) 、 (xC, yC, zC) , 图中已知的结构参数有OA (=a) 、AB (=l) 、BC (=b) 、初始角度 θ0、原点O坐标为 (0, 0, 0) 、C点坐标 (xC, yC, zC) , 由于机构运动时, A、B两点的流动坐标要受到连杆定长的约束, 所以可写出下列等式:

xB=b*sinφ+xC、yB=yC、zB=b*cosφ+zC, 整理后得到方程式

式中U=-2*b (h1-zC)

在输入角度θ已知的情况下, 可以解出输出角度φ, 从而判断输出角度φ能否满足分合闸的要求。

结论:a.改进后的空间四连杆机构提高了机械传动的精度;

b.改进后的空间四连杆机构有效的降低了产品的成本。

参考文献

[1]张启先.空间机构的分析与综合 (上册) [M].北京:机械工业出版社, 1984:195-203.

[2]雷天觉, 张启先, 路甬祥.连杆机构设计[M].上海:上海科学技术出版社, 1995, 10:224-246.

底座水平度 篇2

1 . 1研究背景

技巧啦啦操起源于美国,至今已有100多年的历史。由最初仅仅以简单的形式为球赛呐喊助威发展至今,已成为世界范围内的体育项目。尤其是在国际啦啦操联盟于2001年举行了第一届世界啦啦操锦标赛后,啦啦操运动正式晋升为世界性的竞技运动。人们也开始建议其列入奥运会的比赛项目。

2000年左右,技巧啦啦操传入我国。虽然发展的时间不长,其发展速度却是相当可观的。我国高水平技巧啦啦操运动的主要载体是高校,如广西大学、华东师范大学,而目前来说,华东师范大学在全国范围内水平处于领先地位,但相较于世界一流水平,仍有着不小的差距。

1 . 2选题意义

技巧啦啦操成套由托举、抛接、金字塔、翻腾等内容组成,作为技巧啦啦操成套内容的重要组成部分,抛接动作是所有技巧啦啦队需要克服的重点和难点。底座运动员抛接所达到的高度、保护下落时的尖子运动员的稳定性,将直接影响抛接动作的完成质量和尖子运动员的安全与否。而这些因素都是以底座运动员的专项力量为基础的。所以,技巧啦啦操底座运动员抛接动作的专项力量是十分重要的。

2研究对象与研究方法

2 . 1研究对象

中国高水平技巧啦啦队底座运动员(以华东师范大学为主要参考对象)。

2 . 2研究方法

2.2.1现场观察法

观察华东师范大学技巧啦啦队的训练;在美国参加世界啦啦操锦标赛期间现场观察美国队训练。

2.2.2专家访谈法

对啦啦操世锦赛美国队主教练Cooper、全国冠军华东师范大学啦啦队主教练周燕等专家进行交流。

2.2.3文献资料法

阅读参考相关啦啦队、技巧训练及运动员选材方面的书籍、论文等资料。

3结果与分析

3 . 1相关概念界定

3.1.1力量和专项力量

田麦久在《运动训练学》一书中认为:“力量素质是指人体肌肉工作时克服肌肉阻力的能力。”

吕季东等人在《专项力量概念的界定》一文中认为:“不管专项力量应该如何界定,可以肯定的是,它归属于力量,是力量的下位概念”、“专项力量是,在运动员比赛动作技术和战术所要求的时空条件下,人体参与运动的肌肉或肌群收缩克服阻力的能力。”

3.1.2抛接动作

《2010~2013年全国啦啦操竞赛规则》给抛接动作做出的定义“抛接是尖子由底座从髋位开始抛至空中,在空中完成不同姿态的造型或翻转、转体动作后,再由底座接住的动作过程。抛接过程为: 抛、空中姿态、接三个步骤。”

3 . 2底座运动员抛接动作的专项力量训练

3.2.1下肢力量(股四头肌)

(1)负重半蹲。动作要求:动作开始时,练习者手扶肋木,身体直立,双眼平视前方,双脚比肩略宽,陪练者坐在练习者的肩上;下降时,双腿匀速下降,腰背保持直立,双眼平视前方,无低头、弯腰动作;起立时,双腿快速蹬起,腰背保持直立,双眼平视前方,无低头、弯腰动作。训练负荷:20(个)×3(组),组间间隔不超过1min。

(2)前弓步。动作要求:动作开始时,练习者双手各提10kg杠铃片,身体站直,双眼平视前方;向前动作阶段,练习者一条腿向前跨出一大步,匀速使领先腿屈膝屈髋,后腿随之屈膝屈髋,此时前腿的膝关节呈90度,小腿与地面垂直,身体始终保持直立,身体重心在两腿之间。训练负荷:围绕地毯走一圈(14×14m)为一组,进行3组训练,组间间隔不超过1min。

3.2.2上肢力量(三角肌、肱三头肌、前臂肌群和胸大肌)

(1)双臂屈伸(胸大肌、肱三头肌)。动作要求:动作开始时,身体直立,双眼平视前方,肩膀放平,无耸肩、低头动作;下降时,双臂自然匀速下降,身体保持直立,无塌腰、屈膝动作;撑起时,双臂快速撑起,保证肱三头肌的爆发力得到有效的锻炼,无蹬腿、塌腰动作。训练负荷:20(个)×3(组),组间间隔不超过1min。

(2)俯卧撑(胸大肌、肱三头肌)。动作要求:放置两块踏板在地毯上,踏板间隔比肩宽;动作开始时,双手撑在踏板上,身体保持直立,双眼平视前方,成宽俯卧撑姿势;下降时,双臂自然匀速下降, 身体保持直立,无塌腰动作;撑起时,双臂快速撑起,双手接住撑起的力量脱离踏板;再次下降时,双臂撑在地毯上,自然匀速下降,身体保持直立,成窄俯卧撑姿势,肘关节紧贴身体;再次撑起时,双臂快速撑起,双手接住撑起的力量脱离地毯,成起始动作。训练负荷: 以两种俯卧撑为一个回合,15(回合)×3(组),组间间隔不超过1min。

(3)推倒立(三角肌、肱三头肌)。动作要求:动作开始时,放置踏板在地毯上,练习者成倒立姿势立于踏板之上,身体直立,双手比肩略宽,保护者扶住练习者双腿;下降时,双臂自然匀速下降,身体保持直立,无塌腰动作;撑起时,双臂快速撑起,身体保持直立,无塌腰动作。训练负荷:20(个)×3(组),组间间隔不超过1min。

(4)反握负重腕屈伸(前臂肌群)。动作要求:动作开始时,练习者坐在保护垫上,反握住踏板边缘,双手与肩同宽,放置膝关节上, 手腕关节伸出;手腕抬起和下降过程中,保持匀速,无耸肩动作。训练负荷:20(个)×3(组),组间间隔不超过1min。

3.2.3核心力量(竖脊肌)

(1)悬垂俯卧抬上体(竖脊肌)。动作要求:动作开始时,练习者俯卧保护垫上,上体伸出,双手抱头,陪练者坐在练习者小腿上;上起时,练习者匀速起上体至最高处,双眼平视前方;下降时,练习者匀速下降至最低处,无触地、低头动作。训练负荷:20(个)×3(组), 组间间隔不超过1min。

(2)仰卧桥静控(竖脊肌)。动作要求:动作开始时,练习者身体保持直立,静止仰卧在地毯上,双腿置于保护垫上,头肩部放置于地毯上,双手自然搭在大腿上。训练负荷:5(min)×3(组),组间间隔不超过2min。

3.2.4综合力量

3.2.4.1抛接辅助练习

动作要求:两名底座搭档成抛接姿势站立,双手微屈;尖子笔直站立于底座手上,双眼平视前方;底座上下颤动手臂,幅度不宜过大,颤动手掌落差以30cm左右为宜;底座注意掌握尖子的平衡, 控制尖子,使其重心始终在底座手背上。训练负荷:30(个)×5(组), 组间间隔不超过1min。

3.2.4.2抛冰棍

动作要求:两名底座与一名尖子、一名后点搭档,做抛接冰棍的练习;底座使用正确姿势进行抛接练习,无弯腰、低头等动作;底座每次抛接应尽最大努力进行练习。训练负荷:8(个)×5(组),组间间隔不超过1min。

4结论与建议

4 . 1结论

(1)高水平技巧啦啦操底座运动员抛接动作专项力量包括下肢力量(股四头肌)、上肢力量(肱三头肌、三角肌、前臂肌群和胸大肌)、核心力量(竖脊肌)。

(2)由于肌肉大小关系,抛接过程中,主要发力和受力对象都是股四头肌,而与尖子练习最紧密的是上肢肌肉(肱三头肌、三角肌、前臂肌群和胸大肌)。

(3)核心力量的练习主要是为了避免或减缓底座运动员出现腰伤的现象,在进行抛接专项力量训练时不容忽视。

4 . 2建议

(1)教练员和运动员在进行抛接专项力量训练时,应根据自身情况对训练内容进行搭配,而训练内容包括下肢力量(股四头肌)、上肢力量(肱三头肌、三角肌、前臂肌群和胸大肌)、核心力量(竖脊肌)。

(2)教练员和运动员在进行抛接专项力量训练时,应将下肢力量(股四头肌),上肢力量(肱三头肌、三角肌、前臂肌群和胸大肌)次之。

智能水杯底座的设计研究 篇3

1设计的创新点及解决的主要问题

智能水杯底座具有水温检测、语音提醒、水温调节、节能减排和一座多用五大创新点。

1)水温检测。智能水杯底座能够实时地检测水的温度,并在显示器和流水灯上显示出来。通过水温检测,人们可以及时了解水的实时温度,防止由于水温过高或者过低而造成的操作失误。

2)语音提醒。人们可以根据实际需要设定一个温度,当水温达到这个温度时,蜂鸣器就会播放设定的语音或者音乐,提醒人们喝水。有了语音提醒功能,人们就不用担心由于忙碌而忘记喝水或者由于长时间等待而造成的水温过低无法饮用的情况发生。

3)水温调节。利用制冷片对水温进行控制,当水温过高时可以利用制冷片快速给水降温,当水温过低时,可以给水升温,使我们在最短的等待时间里喝到预定温度的水。

4)节能减排。底座上的温差发电片利用水与外界环境的温差发电,将电储存在蓄电池中,作为系统的辅助电能。这不仅使智能水杯底座可以在没有电的地方使用,更符合节能减排,绿色能源的理念。

5)一座通用。现有的智能水杯并不能脱离传统水杯的桎梏,并且智能化程度不高,价格居高不下,难以进行市场推广。智能水杯底座打破了现有水杯的桎梏,通用性强,一座多用,使普通水杯瞬间变身智能水杯,方便了人们的生活,降低了生产和使用成本,利于面向大众推广,具有广阔的市场前景。

2设计的主要内容

2.1外观设计

智能水杯底座整体形状像文房四宝中的砚台,外方内圆。基座的长方体是木质的,长宽高分别为15 cm,15 cm,5 cm。基座中间有一圆柱形空腔,空腔上的杯托为一个直径可调的铁质圆环,用来放置各种不同的水杯,圆环内放有温度传感器、制冷片和温差发电片。基座的上方有总开关和音乐开关,基座外表面有显示器、制冷片开关、水温调节按键和充电插口,后面则有一排流水灯。智能水杯底座作为一种辅助装置,其外观可以针对不同的人群进行分类设计和包装,通过基座外部图案的变幻体现不同的风格,比如儿童的天真烂漫,年轻人的时尚浪漫,中年人的古朴大方或者老年人的古典实用等。

2.2结构组成

智能水杯底座包括控制系统、检测装置、提醒装置、显示装置、控温装置、发电系统、充电系统和电源控制装置等。

1)控制系统:用stc89c51单片机及其外围电路作为智能水杯底座的控制系统。

2)检测系统:采用18b20温度传感器作为本系统的检测装置。

3)提醒装置:用无源蜂鸣器播放音乐。

4)显示装置:5110显示器和一排LED灯。

5)控温装置:由制冷片和变流电路及其开关组成。

6)电源控制装置:用一个六脚开关作为整个系统的电源控制装置。

7)发电系统:温差发电片和蓄电池。

8)充电系统:USB插口,5 V升9 V,3 V升9 V的直流变压器和蓄电池。

2.3工作流程

将水杯放置于智能水杯底座[3,4]中心的铁质圆环上,首先利用18b20温度传感器检测水温,温度传感器检测到水的温度后,将温度信号传给stc89c51单片机,单片机将温度信号转化为数字信号传送到显示屏,显示屏上显示即时水温,对应的LED灯发光。LED灯有四种颜色,不同颜色代表不同情况,使人们可以更直观地了解水温情况。当水温在70℃以上时,红灯亮,表示水温过高,不适宜饮用,当水温在40℃~70℃之间时绿灯亮,表示水温正好,适宜饮用。当水温在40℃以下时,黄灯亮,表示水温较低,谨慎饮用。当我们通过按键设定一个温度值后,单片机将检测到的温度和设定的温度值作比较,当水温达到设定温度时,蜂鸣器播放提醒音乐,彩灯亮,提醒人们喝水。

制冷片、温差发电片和充电系统独立于单片机的控制之外,制冷片通过开关来对水进行加热或降温。当打开开关,并且水和外界存在温差时,温差发电片发电,并通过升压模块给蓄电池充电。另外,也可以用手机充电器或电脑对底座充电,底座里面的升压系统将5 V的电压升到9 V,给蓄电池充电。

3结束语

随着现代社会生活节奏的加快,饮水时人们同样追求方便快捷,如何能够随时随地喝到温凉可口的水,一直困扰着人们。现如今,水杯底座市场几乎一片空白,智能水杯的智能程度及安全性也不是很高,并且价格居高不下。智能水杯底座具有水温调节和语音提醒功能,通用性强,提醒音乐和外观可针对不同人群进行分类设计和包装,且成本较低,利于面向大众推广,具有广阔的市场前景。

摘要：水杯是必不可少的生活用品,人们可以根据需要进行选择,但是水杯不会自行调节温度,不能根据人的需要随时提供即喝的水。为了使饮水变的更加方便快捷,进行了智能水杯底座的设计,智能水杯底座具有水温调节和语音提醒功能,通用性强,提醒音乐和外观可针对不同人群进行分类设计和包装,且成本较低,利于面向大众推广,具有广阔的市场前景。

关键词：水杯底座,智能,水温检测,语音提醒

参考文献

[1]赵美玲.基于大学生需求的一项产品概念设计—智能人性化水杯[J].中国市场,2013(13):23-24.

[2]聂光辉.智能水杯开发与研制设想[J].发明与创新,2008(9):45-46.

[3]徐娜.创意杯具[J].知识就是力量,2011(6):55-56.

网架式底座拓扑加固研究 篇4

机械臂的复杂运动轨迹或作用于机架不确定的外力,都会导致平台底座大幅晃动,不利于平台上显微镜对样品的检验。本文着力于抑制振动,提高底座刚度。为避免整机过于笨重、节省材料,必须使机架达到必要刚度且尽量轻便。

1 平台底座分析

平台底座是由边长40mm的不锈钢方管焊接而成的架子。其上支承检验平台,检验平台由机械臂及与其几何相关的附属件组成。架子仅于四角设置小凸台与被支承的检验平台接触。底座中部有侯备使用的托物平台,由五根小截面的冷弯不锈钢槽钢与框架焊接组成。底座下方使用橡胶调整块调整平台的水平。

由于底座主要由细长的方管组成,在划分有限元网格时,相比六面体、八面体或壳体单元,梁单元可大幅减少有限元运算量,从而提高计算速度。本文使用Solidworks,该软件具有通过简洁的三维草图及截面绘制结构构件的功能。其自带的有限元分析模块能自动识别模型里的长零件,生成梁单元。

尝试在底座正面施加100N推力,如图4(a)。忽略橡胶调整块中橡胶的变形。最大位移1.429×10-4m,即底座正面刚度为699.79k N/mm。橡胶调整块的螺纹部分变形严重,变形量占总变形量的65%。若再考虑橡胶的变形。每个刚度约为2.94~10k N/mm,变形量将约为钢架变形的18~60倍,是平台晃动的主要原因之一。故首先必须更改为刚度更高的如楔铁的调整形式。下文的建模将忽略橡胶调整块,将钢架立柱延伸并替换橡胶调整块所在的空间,其变形如图4(b)。

2 假想工况

由于机械臂运动轨迹复杂,由此所产生的惯性力加上不可知外力对底座的影响具不确定性。故无法面面俱到,研究时假设相对独立且具代表性的两种工况作为研究依据。由于低刚度主要体现在水平方向,于是载荷也仅从水平方向施加。

工况一,在底座一个凸台上施加35.35N斜向推力,如图5所示,该推力由水平方向沿着两个直角边的25N的推力合成的。右前脚约束X、Y、Z三个方向位移即铰接于地,右后脚约束水平方向左右位移及竖直方向位移,左边两脚只约束竖直方向位移,以减少水平约束,模拟可能存在的滑移。以此工况代表水平方向受力的工况。钢架最大位移为2.731×10-4m。工况二是在四个支承块上施加总扭矩84N·m载荷——由于机架上方长宽比等于5:3,于四角凸台各施加一对大小比例为5:3的力,25N和15N的力沿着直角边组成扭矩,如图6。约束四个脚的三个方向位移,即铰接于地。钢架最大位移为1.041×10-4m。

3 拓扑加固优化

网架式比框架式结构更加稳固。鉴于从框架式结构加固为网架式,理清各结构细节的相互关系较繁琐,决定对结构使用有限元拓扑优化。拓扑优化相对于尺寸优化和形状优化,具有更多自由度,更加灵活。拓扑优化中变密度法被广泛应用。以伪密度为变量决定材料分布;以体积减小的百分比为约束条件;以应变能最小,即提高结构的刚度为目标函数[1,2]。权威有限元软件Ansys的Workbench能方便调用多款软件如Solidworks的建模图形[3],具备人性化的操作界面,方便进行拓扑分析。设置载荷、约束、材料去除比例等参数,便可迭代求解。

为减少单元数量简化分析,将组成机架的杆件建模成实心杆。将候备仓门处留空。其余表面增加板状材料用于拓扑优化,其厚度与杆件截面边长一致。模型如图7所示。并区分设置框架上的材料为优化或非优化去除的两种情况进行分析。

在工况一的情况下,保留钢架,拓扑优化设置去除78%材料得到的结果如图8所示,图中原框架已被隐藏。

若设置框架可以被优化,去除85%材料,结果如图9。

在工况二的情况下进行分析,去除78%材料,图中原框架已被隐藏,如图10。

若设置框架可以被优化去除材料、去除85%材料得到图11。

由分析结果可得出如下结论。

(1)托物平台的材料在两种工况下全被优化消失,对刚度的贡献很小。四个支撑腿底部被拓扑剩余的杆状材料连在一起。

(2)若框架不作为优化削减对象,则如图8、图10所示加宽框架横截面尺寸可能会是好的方法。若把底座的原框架一起作为优化削减对象,可看出各个表面优化结果,是一些特定载荷下形成的杆状斜撑。

(3)从工况一可见,主要是生成了上表面、底面斜撑杆以及侧面的若干支撑。从工况二可见,主要需要的是各个侧面的加固;在保留原框架进行分析的情形下,底面及上表面的斜撑杆没有太大的贡献。

为便于加工安装,必须将不规则的形状以尽量小的差异规则化。鉴于目的是加固已有框架,加大框架截面可行性不高,在原底座上增加斜撑杆会相对方便一些。

4 优化比较

根据拓扑优化分析的结果,为方便分析及安装起见,对所有的加固件都选取与原底座框架相同截面大小的杆件。由于上下表面和后表面该如何加固仍旧相对不确定,例如底面可能如图11所示应该使用两个交叉杆加固,也可能如图9近似只需一个交叉杆加固。上表面及后表面也存在类似情况。于是区分不同的加固方式,根据加载分析结果进行方案择优。分三种方案讨论。如图12~14所示。并将结果列于表1。

方案一、上下表面跟后表面各加两个交叉杆加固。

方案二、后面改为单交叉杆,上下表面各加两个交叉杆加固。

方案三、所有表面都只有一个交叉杆加固。

由结果可见,方案三接近于斜推的拓扑结果,其工况一的刚度略优于其余两种方式;但其工况二的结果相对于前两者略显逊色。从方便制造的角度出发,选取方案三。

5 结论

本文通过有限元及其拓扑方法,简化了设计过程;验证了设计结果。

通过有限元拓扑结果的启示,明确加固的布局方式,将结构从框架式转变为网架式。经拓扑优化加固,在假想的两种工况下,底座刚度分别为原来的199倍和85倍,而重量仅为2.2倍。若考虑去除了的原机架橡胶调整块,包括螺纹及橡胶部分的影响,刚度将提高数千倍。

摘要：对随机受力的框架式底座进行加固。在假定的较具代表性的两种工况下进行有限元拓扑优化,底座加固为网架式。对比若干加固方案,抑制了机架振动。

关键词：有限元,拓扑,机架,刚度

参考文献

[1]杨姝.复杂机械结构拓扑优化若干问题研究[D].大连:大连理工大学,2007.

[2]王伟,杨伟,常楠,等.基于MSC.PATRAN/NAS TRAN的变密度法拓扑优化系统[J].机械设计,2008(5):5-8.

底座零件加工工艺方法研究 篇5

关键词：薄壁,车削,工艺措施,夹头

1 底座零件结构特点

某产品中底座零件材料为AISI416T马氏体不锈钢, 该材料含碳量低、淬透性好, 切削加工性优良。

如图1所示, 该底座零件结构为薄壁盘类结构, 整体壁厚不超过1 mm, 尺寸公差要求严, 零件自身结构稳定性较差, 因此加工中存在很多问题。

2 加工难点与问题分析

零件的加工难点在于薄壁结构的加工和尺寸准22.217±0.002 mm及相关形位公差的实现。该零件如果采用一次车削成型, 必须大端面在外, 加工容易出现振刀, 且小端面壁薄, 将零件从棒料上切下也相对困难;由于零件中心没有通孔, 常用的先内孔再串芯轴车外圆的方法行不通;由于零件壁太薄, 采用夹持外圆 (或过渡套) 需要多次调头加工, 零件刚性差, 存在变形隐患, 同时基准需要转换, 尺寸保证难度大。

尺寸φ22.217±0.002 mm公差要求严, 还有φ23.8 mm所在面对基准A垂直度0.005 mm;φ66.8 mm所在端面对基准A垂直度0.01 mm等形位公差要求严, 因此, 不仅车削加工难保证, 磨削加工装夹也是个难点。外圆φ66.80-0.025mm所在端面, 由于结构特殊性, 即大端面到小端面尺寸阶梯状变化太大, 当刀具沿A向车削φ66.80-0.025mm外圆及B向车削端面时, 存在让刀、振刀现象, 造成外圆尺寸超差、端面振刀, 表面粗糙度达不到要求, 如图2所示。

以上问题都制约了该底座零件的顺利加工。

3 采取的工艺措施

经过研究和探索, 采取了粗车留夹头、精车内孔定位压端面、精磨的工艺方法。工艺路线安排如下:工序5 (数车粗车内孔) →工序10 (数车粗车外圆) →工序15 (数车精车内孔及部分外圆, 去夹头) →工序20 (数车精车外圆) →工序25 (数铣加工端面上孔) →工序30 (钳工研磨大端面) →工序35 (精磨外圆) →工序40 (检验) →工序45 (表面处理) 。

零件下料时在大端面端留20 mm的夹头, 工序5加工中夹持毛坯外圆车大端面端, 车削内孔, 各尺寸留出单边1mm左右精加工余量, 夹头部分外圆尺寸与内孔φ66.8 mm粗加工尺寸一并加工, 加工内容如图3所示;工序10夹持夹头外圆, 夹头内孔塞堵头粗车零件阶梯轴外表面, 除小端面外圆其它尺寸单边留1mm精加工余量, 考虑到工序15小外圆要作为车工装夹面, 要保证强度, 单边留2 mm的余量。加工内容如图4;15工序配车软爪, 夹持工序10φ27.5外圆, 软爪端面顶住φ55.4 mm大面, 车削外圆φ66.8 mm、φ55.4 mm和内腔到尺寸, 保证壁厚, 加工图如图5所示。由于加工中用软爪顶φ55.4 mm大面, 零件刚度增强, 加工大面时避免了加工过程振刀、让刀现象的发生;工序20以工序15加工的φ53.4配车车工工装, 采用内孔定位, 利用3个台阶压板压图5中的E面, 除尺寸φ22.217 mm、分别留0.1 mm和0.05 mm的磨削余量外, 其它外圆尺寸加工到位。工序35磨工使用工序20工装, 采用相同的定位方式磨削保证尺寸φ22.217±0.002 mm, 同时用砂轮侧壁磨削φ23.8 mm端面。由于在工序30安排钳工对D面进行研磨, 以D面定位磨削的φ22.217±0.002 mm在保证尺寸公差的同时, 该尺寸圆度、φ23.8 mm端面对基准A的垂直度和D面对A的垂直度也得到保证。

4 结论

通过该零件的实际加工, 证明了该工艺方法简便易行, 摸索出了薄壁盘类零件加工的一种精度较高的方法, 为类似零件的加工提供了借鉴。

参考文献

浅谈如何避免井架底座拉伤事故 篇6

(1) 当井架起升接近垂直位置时, 没有减少液压控制阀手柄开启度与活塞杆回油路针形截止阀开启度, 待井架越过90°时, 继续操作起升液压控制阀手柄, 举升缸持续工作, 井架受到冲击惯性导致底座拉伤; (见图2)

(2) 提下重钻的过程中刹车过猛或启用紧急刹车按钮, 由于冲击惯性导致底座拉伤; (见图3)

(3) 提下油管瞬间过快 (正常工作状态下, 大钩起升速度0.2~1.5m/s 4×3游动系统) , 造成瞬间悬重过大, 导致井架底座断裂;

(4) 井架与底座连接锁销锁死, 井架举升过程中遇卡阻, 未及时发现而继续起升井架, 造成事故的发生;

(5) 锁销支座与横梁焊接处存在脱焊缺陷, 导致抗拉强度低于额定负载的强度, 造成井架底座拉伤;

(6) Y型支架调整不合理, 井架起升到位后倾角过大 (正常工作状态下, 井架的倾角为3.5°) , 井架由于重心前移, 长时间承受载荷导致底座拉伤。

2 预防措施

2.1日常检查要到位, 巡回检查要仔细

检查井架上不得有异物;检查游动系统大绳、液压小绞车钢丝绳、防坠落差速器, 应无挂连、卡阻等现象。井架底座与井架连接的锁销转动是否灵活, 有无卡阻现象;锁销支座与横梁焊接处是否牢固, 有无脱焊现象;起升井架前确认是否将绷绳从井架上的挂钩内全部移出。 (如图4)

2.2起升井架过程中需注意的事项

首先对液压系统进行排空;操作起升液压控制阀手柄要缓慢起升井架, 在井架起升过程中, 要仔细观察起升液缸的起升顺序 (井架起升到位后如图5) 。在每一级活塞伸出的过渡时期, 要缓慢操作, 防止冲击 (起升液缸伸出的顺序是一级活塞→二级活塞→三级活塞) 。警告如果液缸伸出顺序有误, 应立即收回, 并及时排除故障。

当井架起升接近垂直位置时, 相应减少起升液压控制阀手柄开启度, 待井架越过90°时, 通过控制活塞杆回油路针形截止阀开启度, 使井架缓慢坐于后井架支座上。井架竖起后, 应及时旋紧井架与井架底座间的两锁紧螺杆。连接沙箱与下节井架的四个防风绷绳, 但暂不能旋紧。 (见图6)

伸缩过程中, 应随时观察有无挂拉、异响现象 (见图7) ;指重表读数是否符合要求。井架伸出就位后, 将伸缩液压控制手柄放于中位, 并打开活塞杆回油路针形截止阀, 使升缩油缸卸载。

3 操作过程中注意事项

(1) 提下作业前首先要检查井架支座是否有裂纹等缺陷。

(2) 档位选择:正常作业时, 液力传动箱2、3、4档为提升工作档, 1档用于处理井下事故, 5档用于提升空钩;在起下钻时, 应根据大钩负荷合理选择液力传动箱档位和起升速度。

(3) 提下管柱作业时注意力必须集中, 严禁猛提、猛放等违章作业。

(4) 在可能的情况下, 应避免骤加载荷, 防止产生过大的冲击载荷。特别是在较大的大钩载荷情况下, 如处理井下卡钻等事故时, 应缓慢地加载和卸载, 尽量避免突然加载和紧急刹车, 以确保井架安全。

(5) 在可能的情况下, 井架承受最大钩载的时间尽量缩短, 以免使井架产生永久变形和其他不良损伤。

4 结论

为确保设备安全运转和操作人员的人身安全, 操作人员应熟练掌握修井车正确的使用方法及操作过程中的注意事项, 避免误操作和麻痹大意, 保障人员和设备安全, 在保证安全的前提下完成试油工作任务。

摘要：修井车是油田试油作业中的专用设备之一, 主要用于完成油气井中的起下钻杆、油管、抽油杆、深井泵等井下工具或进行抽汲、打捞等井下工作, 该设备使用广泛, 适用性强, 也是野外常用的提升设备之一, 设备安全的重要性不言而喻。如何正确操作设备, 避免井架拉伤事故, 是人员和设备安全的重要保障。因此我们从修井车井架底座拉伤事故 (见图1) 作为一个切入点, 从根源分析, 找到隐藏在事故背后的隐患, 从源头上杜绝此类事故在我们单位发生。

底座水平度 篇7

随着计算机硬件的发展和软件的不断开发, 工业上开始越来越多地利用有限元分析和优化设计进行新产品的研发以及改善, 尤其适用于大中型结构件的结构优化。在液压支架方面, 目前我国液压支架在产品结构优化和有限元分析方面已经有许多成功的实例[1]。辽宁工程技术大学机械学院对于结构进行强度分析, 利用ANSYS软件分析可能产生的外载状态下的影响, 以此来提高结构的承载能力, 降低整体的重量和液压支架的制造成本, 达到了提高经济效益的目的。山东大学采用Pro/E软件建立液压顶梁的三维模型, 将模型导入ANSYS进行模拟分析。结果表明在柱窝处添加加强筋、增加销轴孔处的壁厚、在盖板尖角处采用倒角等措施可以优化结构。郑州煤矿机械厂采用ADINA对液压支架进行了强度研究, 通过对支架底座的结构优化, 使整个底座在满足结构强度的基础上, 整体质量降低了16.8%, 达到了轻量化的目的。郑州轻工业学院利用ANSYS模拟液压压顶梁在扭转工况下的受力状况, 进行结构优化设计, 使得结构最大等效应力降低了6.5%, 而重量则减轻了11%。近年来, 我国在液压支架的设计、制造方面积累了大量的经验, 目前主要的研究工作集中于支架的顶梁、掩护梁、底座和连杆等主体结构件, 对于其他结构较复杂的结构件, 由于建模速度的限制, 研究工作还较少涉及。

ANSYS提供拓扑优化技术, 可以用来分析确定实体最佳的几何形状。原理是在保证构件整体刚度、自振频率等满足工程要求的前提下, 得到极大值或极小值来确定系统材料的分布状况, 以此来发挥材料的最大利用率。拓扑优化主要应用于线性静力分析和模态分析中, 它可以自动将材料分布作为优化参数。和常用ANSYS优化分析一样, 拓扑优化也需要进行几何形状、有限元模型、所受荷载情况以及边界条件的定义, 然后定义优化目标函数, 从而定义约束函数。

与传统的优化设计不同, 拓扑优化不需要给出参数和优化变量的定义。用户只需要给出结构的参数如模型结构、材料特性、所受荷载和需要省去的材料百分比。目标函数、状态变量和设计变量都是由系统预定义好的。

拓扑优化的目标函数是在满足结构约束的情况下减少结构的变形能, 也就相当于提高结构的刚度。这个技术通过使用设计变量给每个有限元的单元赋予内部伪密度来实现, 我们通过拓扑优化结果对实体进行再设计以节省材料[2,3,4]。

2 液压支架底座的受力分析

对于如图1所示的两柱支顶式液压支架, 其平面受力分析可以通过结构力学的知识求得。取顶梁和掩护梁为隔离体, 各力对O1点取力矩平衡方程为:

各力分别对水平和垂直轴取平衡方程为:

再取顶梁为隔离体, 各力对O点取力矩平衡即:

由以上 (1) - (4) 式联立解得:

其中f———顶梁与顶板间的摩擦系数, 一般取f=0-0.3;P———立柱总工作阻力;PE———平衡千斤顶总作用力。

以郑州煤矿机械集团股份有限公司生产的ZY18000/32/70D型支架为例进行支架平面受力分析, 对应不同支架高度、不同的平衡千斤顶推 (拉) 力, 相应的支架平面受力分析计算结果列出于表1。

3 基于ANSYS拓扑优化

3.1 底座三维建模

ANSYS运用三维实体单元solid95对该支架底座进行三维建模, 底座材料为钢, 其弹性模量为206GPa, 泊松比取0.3, 密度为7 800kg/m3, 材料的容许应力根据相关资料取360MPa[11]。对建立好的实体模型进行有限元网格划分, 设置smart size为0.1。网格划分结果见图2。

3.2 底座拓扑优化

根据表1给定的支架底座受力情况对底座有限元模型施加相应的荷载和边界约束。利用ANSYS系统自定义好的体积优化函数, 设定优化目标为体积减少5%, 迭代次数为3次。然后点击Run开始进行优化。最终算得的优化结果如下图, 图中的红色部分是需保留的材料, 蓝色部分表示可去除的材料。根据拓扑优化结果, 我们可以对该底座模型进行相应的修改, 在其前端截去部分, 从而节省材料, 达到优化设计的目的。修改后的模型如图4。

对比修改前后底座的应力分布:我们对优化前后的两个底座模型施加相同的工况荷载和约束, 然后求解其应力分布, 通过对比计算结果验证我们的优化可行性。优化前后的底座应力分布如图5-6。

通过上述计算结果的对比, 我们可以发现, 优化前后底座的最大局部主应力数值几乎相同, 约为270MPa, 小于材料的容许应力值360MPa, 没有出现屈服, 符合我们的承载要求。因此, 我们的优化方案是可行的, 通过该优化方案我们提高了材料利用率, 节省了近5%的材料。

4 结论

本文主要对液压支架底座的受力情况进行了具体的分析, 得到受力分析结果。根据底座的简化图形运用ANSYS对其进行了三维实体建模分析, 并在承载条件下对底座进行了有限元分析, 得到其应力分布状况。并在此承载前提下实现了底座的最优化设计, 优化后的底座在原结构的基础上减少了近5%的重量, 达到了节省材料的目的。

摘要：本文基于液压支架整体力学性能分析结果, 运用ANSYS中的solid95三维实体单元对支架底座进行三维建模, 并在承载条件下对底座进行了有限元分析, 得到其应力分布状况。在此承载前提下, 利用ANSYS系统自定义好的体积优化函数, 设定优化目标和迭代次数, 对底座进行优化。优化后的底座在原结构的基础上减少了近5%的重量, 达到了节省材料、优化结构的目的。

关键词：放顶煤液压支架,底座,ANSYS三维建模,拓扑优化

参考文献

[1]梅来彬, 王波.浅析ANSYS在桥梁拓扑优化设计中的应用[J].科技创新导报, 2008 (27) , 104-105.

[2]禹言芳, 孟辉波.ANSYS在结构拓扑优化设计中的应用[J].化工装备技术, 2007 (28) , 56-58.

[3]唐朋飞.基于拓扑优化的重型机床立柱轻量化设计[D].苏州大学, 2012.