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起重机的故障诊断及维护毕业论文

发布时间:2024-07-07 23:28:52

起重机的故障诊断及维护毕业论文

工程机械是这些工程建设的施工机械总称,工程机械的种类繁多,而且绝大多数的工程机械都在野外作业,对于工程机械的管理与维修工作是一系列项目工程的重点工作内容,只有保障好工程机械的正常运作,才能提高工程的施工效率。下面是我为大家整理的工程机械毕业论文,供大家参考。

摘要:随着社会的不断发展,工程建设逐渐增多,工程机械的应用渐渐广泛,在工程机械的不断发展中,其自身的的功能也增加了信息执行、信息传递、信息处理、信息转换、信息检出的部分。而在远程操作系统中GPRS又有着重要的作用,对工程机械提供了重要的解决方案。本文主要对工程机械与GPRS无线通信进行了概述,分析了GPRS无线通信在工程机械中的应用情况。

关键词:工程机械;GPRS无线通信;远程操作系统

GPRS无线通信在快速发展的背景下,被广泛应用到各个领域中,社会发展也渐渐步入无线电时代,工程机械领域在应用信息技术的同时也向着信息化、智能化趋势发展。

1工程机械与GPRS无线通信概述

工程机械

在机械中工程机械是比较特殊的种类,和普通机械相比,工程机械没有固定的工作场所,工作对象是地球,即使是在恶劣的环境下、复杂的地形下也要进行工作。目前,信息化发展是工程机械的发展方向,在这种趋势下工程机械远程操作系统主要是实现远程维修、远程管理、远程控制、远程监视等方面的工作。其中远程保险防盗系统、远程使用管理系统、远程故障诊断系统是在工程机械中应用较为普遍的远程操作系统[1]。

无线通信

GPRS是指通用分组无线业务,该无线通信技术处在第二代和第三代通信技术之间。目前GSM手机网络上能够实现数据、语音无线承载的技术。可以说在GSM手机平台上GPRS提供无线数据传输服务,而这种服务也是相对稳定、经济、高速的。GPRS有很多优点,对数据传输有重要意义。如用户在使用GPRS时可同时进行上网、通话等活动;同时有高速的数据传输功能、计费方式是由流量计算的、始终在线的特点。另外GPRS的使用范围较广,在少量的、频繁的、突发性的、间断的数据传输中比较适用,而对偶尔的大数据量传输也同样适用[2]。

2GPRS无线通信在工程机械中的应用

远程通信是远程操作系统的主要任务,工作地点较多、需进行大范围的移动、工作地点在野外等特点决定了工程机械要使用无线通信。通过无线的方式将国际互联网Internet与终端设备相连是远程无线通信系统普遍采用的方法,传递远程异地信息由在全球范围内覆盖的Internet完成。卫星通信系统、移动通信系统等是无线接入的方式,工程机械在野外进行作业的时候适合用卫星通信,但是这种通信方式具有较高的成本、较差的双向实时通讯性能,所以在实际应用中更多的是使用方便、成本较低的移动通信系统。而移动通信系统中接入Internet无线时采用GPRS方式是相对高速稳定、经济简单的[3]。随着机电一体化的逐渐深入,对工程机械的要求不断提高,而工程机械传统的信息传输和管理技术也呈现出难以满足新时期的需求的特点。要及时将GPRS应用到工程机械的信息传输中。如在单片机的信号控制方面,GPRS可以对IPM发出的报警信号、故障信号进行远程的感知,当接收到这些信号的时候,就可以及时的传送到相应的检修部门,然后相关指导人员就可以通过远程通信对操作人员进行技术指导,及时的消除故障。从而保证工程机械的安全运行。GPRS模块在工程机械中的应用主要是对信息的收发进行处理,在连接GPRS网络的时候利用GSM基站进行连接,然后再和Internet相连。但在海域、大山、沙漠等地区没覆盖GPRS无线通信,所以会选择备用的无线通信方式,如卫星通信方式。从而为工程机械在任何地方的通信、数据传输提供安全保障。另外对卫星进行GPS定位,还可为系统发挥重要的定位功能。可以将工程机械位置信息及时、准确的发布到Internet上。在连接Internet时利用远程通信系统,对工程机械的维护程序、操作程序等可以到系统的服务器上进行直接、定制的下载,为管理使用人员带来了极大的便利,同时也可以实现对工程机械的使用情况进行及时的监视,遥控管理工程机械。而在诊断工程机械的故障时,工程机械的专家可以直接的对维修人员进行远程指导,从而将工程机械的故障有效的排除,实现工程机械的安全运行。另外在维护远程操作系统数据库的时候,使用GPRS无线通信,可以使制造商服务支持人员进行及时的维护,还可以将更新升级的相关软件及时的发布到工程机械用户手中,促进工程机械的更新升级[4]。

3结束语

综上所述,通过对GPRS无线通信在工程机械中的应用的深入分析,从中可以了解到目前工程机械中在数据信息传输中,使用GPRS无线通信具有重要意义,不但可以实现远程的数据传输,还能够打破空间、时间的局限等,另外还能够为工程机械的使用降低成本,为工程机械的数据传输提供安全保障,从而推动工程机械的健康发展,促进科学技术的进步。

参考文献:

[1]肖巍.基于GPRS的远程数据传输系统[D].太原:太原科技大学,2012.

[2]李晓海,南新元.GPRS无线通信在油井集中监控系统中的应用研究[J].化工自动化及仪表,2012,(1):130-132.

[3]何寿福.无线通信技术在测绘工程中的应用研究[J].通信技术,2012,(7):94-96.

[4]刘长征,赵卫国,武中强,等.GPRS无线通信技术在长距离管道输水实时监测系统中的应用[J].地下水,2013,(6):93-94+112.

摘要:要合理选用工程机械,不仅要符合经济性、适应性、先进性、安全性等原则,而且要结合施工现场具体情况,选用适宜的机种、机型,有时还需要不同机械的合理组合,再辅之以科学的管理方式,对于各种因素要全面兼顾,突出重点,灵活运用,只有这样才能达到良好的效果。

关键词:工程机械;基本原则

1工程机械合理选用的基本原则

优先选用经济性好的工程机械

选择工程机械的依据应当是首先能保证优质高效地完成工程任务,同时又能保证经济实用的使用效果。所选用的工程机械的作业特点和性能完全满足工程需要,作业质量稳定,不误工、不浪费,这就是最大的经济性。另外提高施工效率和工程质量,减轻工人劳动强度,是机械施工的必然选择。在机械化施工中以最少的资源消耗取得最大的成果就是经济性的集中体现,不仅如此,经济性还与下列指标密切相关。(1)生产量是工程机械的重要指标,它标志着生产能力的大小,一定要选择与工程量相适应的生产量参数,避免造成生产能力不足和生产能力过剩的两极化错误;(2)机械功率是工程机械的动力性指标,它随着生产量的增大而增大,同时也随着功率自身的增大带来油消耗等成本的增加;(3)较大的耗油量和较大的整机重量也导致成本费用上升;(4)市场价格因素更与经济性直接相关,无论购买还是租凭工程机械,价格因素都影响经济性,另外,易损件的消耗量也影响经济性;(5)对于同类机型的优化选择,可以在满足生产能力的前提下采用生产量指标与消耗量指标的比值,在合理区间内决定取舍,采用定量选择的方法。

要选择具有较高选进性和可靠性的工程机械

随着科技发展和技术进步和制造水平的提高,设备先进性和可靠性在不断提升,从过去的机电液一体化技术上升为智能化控制,新技术、新材料、新工艺的使用给这些先进工程机械带来高效能、低消耗、安全可靠等优点,尽管这种先进新产品的价格可能有所提高,但其总的综合性价比仍然较好,那些配置较低的工程机械因效率低、故障高、可靠性差,安全隐患多,在结构调整中正逐步被改造或淘汰。所以要顺应发展趋势,选用先进性、可靠性好的工程机械,在市场竞争中保持优势和主动,成为机械化施工的先进引领者和行业标杆,为优质高效完成工程任务提供硬件保证。

要选用适应性强、耐久性好的工程机械

我国是一个幅员辽阔的国家,在工程建设中,工程机械使用地区跨度广,从南到北方,从沼泽到高原,这就要求工程机械既要适应一般的施工环境,还要适应特殊的施工环境,不因地理位置和自然条件变化而使其效能大打折扣。工程机械工况复杂,作业对象多变,常常在变载荷情况下工作,对机器的可靠性和适应能力要求较高,这就要求施工机械的工作容量、生产率、机械功率等技术参数有较大的弹性和兼容性,作业能力有较高的储备系数,能更好适应复杂多变的工况要求。工程机械多在自然条件比较恶劣的地方使用,且常年在野外露天工作,因此必须具备良好的防尘和耐腐蚀性,加之常出现超负荷工况,所以一定要选用经久耐用的工程机械。

要选用具有较强通用性,较强的专业性的工程机械

在保证工程质量和满足施工进度的前提下,根据工程项目的具体内容和项目所处的阶段,灵活选用具有通用性或专业性的施工设备,在工程建设中,由于作业场地的限制,或作业工序的简化与合并,需要减少机械种类和数量,扩大某种机械的使用范围,尽可能实现一机多用、一专多能,提高机械利用率的同时,也便于机械的维修与管理工作。也有些工程项目必须使用专业设备才能达到工程质量要求,如摊铺机等,或者某些通用设备虽可使用,但采用专业设备后施工效率会成倍增加,如平地机等。

要选用安全性能和环保性能优良的工程机械

安全性能是指机械在运输、装卸、安装、调试、使用、维修时不产生损伤或危害健康的能力,而环保性能是指机械在使用过程中不会对周围环境及大气产生严重污染及其它有害影响,符合国家环保政策对机械设备的规范要求,做到低噪音、低污染、低能耗。

2结合施工实际情况合理选用工程机械

结合工程内容选用

(1)路基及土石方工程中,经常面临场地平整,土方开挖,需要选用推土机,挖掘机、装载机、平地机等类机械,在工程量不大或适中的情况下可优先选用挖掘装载机。在工程量很大时,可以选用平地机,效率很高。(2)在运输土石方时,要选用重型卡车,此时除考虑载重量和经济运距外,还要注意选用行驶稳定性好,刹车可靠性好,带有落体保护及防尘装置等。

结合土质情况及天气季节情况选用

土质和天气晴雨状况常对施工机械的选用施加影响,土质含水量高的粘土和多雨季节,可以考虑选用履带式等作业机械。

结合自然条件和施工环境选用

(1)在自然条件恶劣、交通路况差、施工场地受限的情况下,应优先选用小型工程机械,在管理使用和维修方面采用个人承包方式,实行费用包干,经济性更好。(2)对于在高原地区施工的工程机械,其发动机须选用带有涡轮增压的柴油发动机,以克服因缺氧、空气稀薄等客观因素带来的动力不足现象。

结合专业施工队伍和专业性较强的工程项目选用

(1)在路面施工中必须选用专业的摊铺机、压路机,对于生产铺路用的沥青混凝土,必须使用专业的拌合站成套设备。(2)工程隧道专业的盾构机,桥梁建设用的架桥机、起重机,地基处理用的钻孔机,打桩机等都要结合工程项目的具体要求选用。

3结束语

要合理选用工程机械,不仅要符合经济性、适应性、先进性、安全性等原则,而且要结合施工现场具体情况,选用适宜的机种、机型,有时还需要不同机械的合理组合,再辅之以科学的管理方式,对于各种因素要全面兼顾,突出重点,灵活运用,只有这样才能达到良好的效果。

参考文献

1、建设项目全过程工程造价控制研究王政宇湖南大学2005-11-1828

2、基于工程量清单计价模式的工程造价控制方法研究周景阳西安建筑科技大学2006-04-0128

3、工程量清单计价模式下的工程造价管理研究路晓庆西南大学2007-04-2028

关于起重机械检验中存在的问题及对策分析论文

起重机械的检验工作十分重要,检验人员要严格按照检验要求和检验流程对起重机械进行检验,杜绝漏检、误检等情况的出现,在保障相关人员生命安全的同时,能够提高起重机械工作环境的安全性,使其更好的为城市建设服务。

1 起重机械概况及检验技术要求

1. 1 起重机械概况

用于垂直升降或者垂直升降并水平移动重物的机电设备被称为起重机械,包括电动机、联轴器等11 个组成部分,升降机的额定起重量至少为范围规定为额定起重量大于或者等于0. 5t 的升降机; 额定起重量不低于1t,且提升高度大于或者等于2m 的起重机和承重形式固定的电动葫芦等。

由于起重机械对材料搬运时的影响范围非常大,安全问题和质量问题是起重机械检验重要的内容,如果这两项工作没有做到位,轻则导致起重机械出现故障,影响施工进度,重则可能造成重大的特种设备安全事故,造成生命和财产损失。除此之外,起重机械主要的工作任务就是对货物材料进行起升、装卸、运输等,而且在实际的操作过程中,没有固定的方向和路径,起重机械装载的货物材料性质和形状也都各不相同,甚至包括易燃易爆等危险物品,再加上外界条件等不确定因素,如崎岖不平的作业场地,极端恶劣的气候条件、高强度的生产负荷,起重机械的安全面临着严峻的考验,导致安全事故频发。值得注意的是,如果操作人员直接接触外露运动部件,还会给人体带来严重伤害,因此,必须定期对起重机械进行全方面的检验,发现问题及时解决,做到安全生产、安全使用设备。

1. 2 起重机械检验技术要求

根据功能的不同,起重机械的型号也是多种多样,每一种型号的起重机械设备都有与其对应的检验技术要求,但在检验过程中都是按照以下原则进行的: 首先,在对起重机械进行检验前,需要熟读理解对应的.检验技术规范,利用符合检验技术的方法对其进行检验,其次,需要对起重机械不同位置的零部件进行全方位检查,检查不同种类的零部件是否存在损坏、功能是否有效等。起重机械设备的零部件多而复杂,大致包括电磁铁、挂钩、吸盘、集装箱吊装用具、高强螺丝、吊链、钢丝绳套管、滑轮、卷筒、制动设备、齿轮、锚链、车轮以及安全钩等。其次起重机械主要受力构件的焊接缝隙也是检查的重点,拿焊接缝隙来说,尤其对于主梁盖板、腹板以及翼缘板等拼接的地方焊接情况进行仔细全面的检查,避免出现开裂等问题,一旦出现问题,要与相关技术人员进行告知,及时解决。对于长期在摩擦作用下使用的零部件,如钢丝绳、吊装工具、滑轮、齿轮、等的磨损消耗情况也要按照严格的标准进行检验;对于零配件的焊接缝隙、专用的零配件都要根据对应的检验标准和方法进行检验。

2 起重机械检验中存在的问题

2. 2 缓冲器与止挡装置的不搭配

一般情况下,起重机械生产厂家在生产环节就已经在起重机端梁的适当位置安装了缓冲器,使用单位在收到货时只需焊接安装上止挡,但是目前大部分生产厂家为了追求经济收益,仅在轨道的端部轨面焊接一块普通的铁板来代替止挡装置,这种没有经过规范设计强度校核的止挡装置,不仅不能实现撞板与缓冲器的紧密配合,而且,及其容易与车轮相碰撞,当撞幅较大时会对车轮产生巨大冲击,导致车轮变形,缩短使用寿命,在实际的运行作业中出现啃轨,长期啃轨可能导致严重的跑偏脱轨事故。

2. 2 限位器失灵

限位器有行程限位器和上升限位器两种,是起重机械十分重要的安全装置,随着起重机械工作时间的逐渐增加,刹车片的磨损程度也会越来越严重,伴随着老化和抱闸间隙过大等问题,其中任何一个问题都会给运行机构制动器带来影响,导致其松动,最终导致制停距离变大,会对行程限位器产生冲击,导致行程限位器失效,酿成越程事故。另外,人为因素的操作疏忽导致撞击上限位时速度过大,操作不正当出现斜吊问题,致使钢丝绳的运动路径发生改变,受到倾斜方向的拉力,钢丝容易出现缠绕导致动作缓慢、跳脱,最终导致起重机械限位器失灵。最后,起重机械的大车制动过紧,会导致钢丝绳、限位螺杆等出现问题,也容易造成起重机械安全事故。在实际的检验过程中,检验人员往往容易忽视限位器的检查,为事故的发生埋下了隐患。

2. 3 电气线路问题

一般情况下,起重机械想要完成作业,必须由多个线路进行共同控制才能完成,所以对电气线路质量的检验也是重中之重。然而,由于现场条件错综复杂。对于电气线路是否达到国家规定、电气线路是否出现老化等问题很难被发现。

3 解决起重机械问题的措施

首先,在我国现存的管理制度及相关制度条件下,逐渐改变起重机械检验的垄断地位,引入竞争机制,大力支持起重机械检验市场的开放,在竞争机制的作用下,会增加起重机械检验的市场竞争,检验机构为了寻找出路,必然提升检验质量; 其次,要严格建立完善起重机械检验市场准入制度,对于不符合标准的机构、公司坚决不允许其进入市场,质监部门也要转变传统的思想观念,提高服务意识,便民利民,促进质监部门的服务力度和服务水平,并且要积极接受上级部门的监督,配合相关部门的管理工作。检验机构在检验过程中,一旦发现不合格的起重机械设备,一定要将结果及时上报给有关部门,不合格报告的项目一定要全面准确。其次,监督部门要做好监督工作: 使安装单位能严格按照安装规范要求自己,对起重机械进行规范安装,及时到相关部门办理告知手续,在起重机械安装工作完成之后,及时到检验机构办理检验手续。检验机构接到安装单位的申请后,应该根据实际情况尽快对起重机械进行检验,检验结束后,要及时出具检验报告,向相关监察部门汇报检验结果与存在的问题。如果起重机械存在问题,相关监察部门要及时督促有关单位进行整改。第三,提高检验人员的检验水平,保证每一台起重机械设备的检验都能有效规范进行。第四,建立相关的制度,鼓励企业进行安装报检,施工单位在进行安装的时候要严格按照安装规范进行安装,检验环节不仅要做到对每一台起重机械进行规范检验,而且对于各个零部件都要进行全面细致的检验,避免由于出现检验疏忽而造成的安全事故。通过对起重机械进行检验,及时发现存在的问题,避免起重机械安全事故的发生,对提升起重机械的安全使用有着指导性作用。

4 结语

在现代化进程中,起重机械在促进经济建设中扮演着举足轻重的角色,伴随其发挥作用的同时,也潜伏着诸多安全隐患。只有安装企业增强安全意识,起重机械检验机构规范检验工作,提高检验能力和水平,监察机构加强监督管理,才能从根本上发现隐患消除隐患,保证经济发展的同时,更重要的是尊重每一个人的生命,为维护社会稳定尽微薄之力。

数控机床故障诊断维修毕业论文

数控技术主要是采用高速、高精度化、复合化、系统化、智能化、柔性化的加工 方法 代替传统的加工方法,它在现代机械制造中发挥着不可替代的作用。下面是我为大家整理的数控技术 毕业 论文,供大家参考。

【论文关键词】数控技术;高职 教育 ;教学改革

【论文摘要】 文章 根据数控行业对人才能力的培养要求,深化课程体系、教学内容和 教学方法 的改革,同时对教材建设、课程建设和实训基地建设等问题进行了一些探讨。

我国加入世贸组织后,中国正在逐步变成“世界制造中心”,制造业已成为我国经济的主要增长点,这也促使数控技术的广泛应用,数控人才的严重短缺引起了社会普遍关注。许多高校和培训机构都开设计数控技术专业,然而从有关部门得知,这一两年数控专业高职毕业生切合专业的就业率并不很高。

一方面企业找不到合适的数控人才,另一方面数控专业学生却找不到合适的工作。在人才使用方面,企业和人才本身都不满意,社会上还是缺口较大,其原因就是学校培养的人才不是企业所需要的人才,说明我们高职教育在教学机制、办学理念、课程设置、就业指导、实践教学模式、教材建设等方面都存在单方面的行为,没有与企业沟通、合作,没有按企业的愿望培养人才。

为什么会出现这种现象?原因有多方面的,毕业生专业能力不强;学生技能力很弱,实际 经验 和动手能力差;学生没有专长和一技之长,没有特色;学生定位不准,不愿立足一线,缺乏吃苦耐劳和为企业奉献精神;学校就业和就业指导体系不力。

一、制造业呼唤专业教学改革

随着科学技术的突飞猛进,经济全球化趋势日益增强,国际产业分工正在“重新洗牌”,许多发达国家和跨国公司看好中国市场,将部分制造业进一步向我国转移。虽然我国制造业已开始广泛使用先进的数控技术,但掌握数控技术的机电复合型人才奇缺,其中仅数控机床的操作、编程、维修人员就短缺60多万人。我国数控技术人才不仅数量上奇缺,而且质量上也存在一定缺陷,即他们的知能结构不能适应和满足现代制造业的需求。

在高等教育从精英教育向大众化教育转变的时期,生源基础变化较快,企业对人才层次要求上移,使用重心下移的情况下,由于学校专业建设教学方案调整没能及时跟上社会变化,没有一套适时的高质量教材,此外,在理论教学和实践教学的比例上还显得不够。

数控技术是集机械、电子、信息和管理等学科于一体的新兴交叉学科,数控技术的发展对人才的知识、能力、素质结构提出了新的要求。“中国制造”竞争力的提高呼唤我国高职数控技术专业要适应市场需求,改革现行的课程体系、教学内容和教学方式,高起点地培养从事数控技术人才,以满足制造业发展对人才的需求。

二、专业教学改革指导思想和目标

1.改革的指导思想。进一步加快教育思想与教育观念的变革,全面推进素质教育,深入探索高等职业教育教育人才的培养模式,努力提高高职人才培养质量,深化课程体系、教学内容和教学方法的改革,培养出有较强的职业能力和较高综合素质的机械制造业生产和管理一线的高级应用型人才。

2.改革的目标 。通过教学改革,要建立一个完整的、科学的、有特色的高职数控制造人才培养的教学体系。体现“以就业为导向”, “以企业活动为主线” ,研究其职业分布和学生就业方向; “以能力培养为中心,知识够用为度”来架构专业教学体系,在教学内容突出专业技能、综合能力及综合素质的培养。

毕业生将具备较强的专业能力和职业素质,有一技之长或一专多能,能够很快适应企业生产的需要,且具有良好的可持续发展能力。

三、专业改革的基本思路

1.学生现状剖析:(1)专业能力不强。除了其基础较差之外,还有很多原因。(2)技能不足。(3)定位不准。很多人认为自己是大学生,一定要做管理人员,没有立足一线的意识;缺乏吃苦耐劳精神,不愿干脏、累、苦的工作,不愿到小企业和条件差的企业;缺乏奉献精神,不愿立足企业,与企业同甘共苦,只讲索取,不讲奋斗、拼搏、奉献;对 企业 文化 和环境的认识不够,缺乏 安全生产 、节约、合作、严格遵守纪律等认识,难以适应企业,普遍认为 企业管理 太严。(4)就业指导和专业教育不力。目前很多学校就业指导没有引起足够的重视,没有形成就业指导体系。

2.专业教学改革方案。(1)针对学生现状,根据企业岗位群的要求,以提高人才培养质量和学生就业为目的,针对性的对原有的教学计划、教学大纲、教材、教学方法、技能训练方法和内容、师资力量、实训条件、就业指导、实习基地等方面进行改革和加强。改变学生知识和能力结构,满足企业用人要求。(2)重新构建专业课程体系。根据职业岗位群的知识和能力要求来对课程体系进行整合。专业知识以“必需、够用”为度,突出核心专业课程。确定以能力为中心来构建理论教学体系和实践教学体系,拓宽基础,注重实践,强化技能训练,加强能力培养,提高综合职业素质。将专业课提前,使学生尽早接触专业课,(下转第117页)(上接第105页)这样可提高学生学习兴趣,学生也可提前就业,缓解集中就业的压力。(3)改进教学方法和考试方法,提高教学效果。(4)教材建设和课程建设。撰写适合本专业实践教学的实践课程的校本教材并完善实训指导书;在进行专业主干课程建设的基础上,撰写专业主干课的校本教材。完成适合本专业图册和主干课程的题库建设。建设几门校级精品课。(5)师资队伍建设规划。一是加强了师资队伍建设,改善了师资队伍结构。(6)校内、校外实训场地建设。根据培养目标,新建、扩建和完善一些实训场,为学生技能训练和专业知识学习提供坚实的基础和保障。加强校企合作,建立校外实习基地,建成满足学生企业生产管理环境认识、生产实习、毕业实习等不同层次实习要求实习基地。 加强产、学结合,通过参与解决企业生产的实际问题,提高学生的综合素质。(7)完善职业素质教育和就业体系。落实专业教师职业素质教育,让他们在专业教育时就传递怎样做人、做事的知识,在实践中严格要求,使之潜移默化。积极拓展毕业生实习和就业基地,设定专人负责学生就业和就业跟踪工作,并发动全体专业教师共同参与。

四、专业教学改革的保障 措施

为了保证专业教学改革试点工作顺利进行,将逐步完善有关配套措施:

1.加强师资队伍的建设,提高师资队伍的质量,制定“双师型”教师的培养和引进制度。

2.充分发挥教研室在教学运行过程中的管理职能,加强教学改革研究;

3.结合专业立项,做好本专业教学改革工作。

4.加强和相关行业、企业合作办学的力度,建立一体化管理模式。

【参考文献】

[1]黄梓平.改革课程体系 加强技能训练 提高综合素质[J].青海大学学报, 2002.

[2]黄克孝.构建高等职业教育课程体系的理论思考[J].职业技术教育,2004.

[3]王建平.高职《数控编程》课程教学改革探析[J].长沙航空职业技术学院学报,2006.

摘要:数控技术是实现机械制造自动化的关键,直接影响到国家工业的发展和综合国力的提高。以数控技术为核心的机械设备的生产和应用已经成为衡量一个国家技术水平和战略地位的重要标准。因此广泛采用数控技术应用于制造业,无论从战略角度还是发展策略,都是我国实现工业经济大国必须要大力提倡和广泛发展的。

关键词:机械制造 数控技术

0 引言

在机械制造业中,数控加工技术已经越来越受到重视。随着计算机技术为主流的现代科技技术发展和市场产品竞争的加剧,传统的机械制造技术很难满足现代产品多样化的发展和日新月异的换代速度。面对多品种小批量生产比重的加大,产品交货质量和成本要求的提高,要求现代的制造技术具有很高的柔性。如何能增强机械制造业对外界因素的适应能力以及产品适应市场的变化能力,就需要我们能利用现代数控技术的灵活性,最大限度的应用于机械制造行业。将机械设备的功能、效率、可靠性和产品质量提高到一个新的水平,从而满足现代市场的竞争需求。

1 技术特点

数控技术是用数字信息对机械加工和运动过程进行控制的技术。它是集传统的机械制造技术、计算机技术、传感检测技术、网络通信技术、光机电技术于一体的现代制造业基础技术,具有高精度、高效率、柔性自动化等特点。

目前是采用计算机控制,预先编程然后利用控制程序实现对设备的控制功能。由于计算机软件的辅助功能替代了早期使用纯硬件电路组成的数控装置,使得输入数据的存储、处理、判断、运算等功能均由现场可编辑的软件来完成,这样极大的增强了机械制造的灵活性,提高设备的工作效率。

2 机械制造中数控技术的应用

工业生产 工业机器人和传统的数控系统一样是由控制单元、驱动单元和执行机构组成的。主要运用机器设备的生产线上,或者运用于复杂恶劣的劳动环境下下,完成人类难以完成的工作,很大程度上改善了劳动条件,保证了生产质量和人身安全。

在实际操作中,控制单元是由计算机系统组成,指挥机器人按照写入内核的程序向驱动单元发出指令,完成预想的操作,同时同步检测执行动作,一旦出现错误或发生故障,由传感系统和检测系统反馈到控制单元,发出报警信号和相应的保护动作。而执行机构是由伺服系统和机械构件组成。有动力部分向执行机构提供动力,使执行机构在驱动元件的作用下完成规定操作。

煤矿机械 现代采煤机开发速度快、品种多,都是小批量的生产,各种机壳的毛坯制造越来越多地采用焊件,传统机械加工难以实现单件的下料问题,而使用数控气割,代替了过去流行的仿型法,使用龙骨板程序对采煤机叶片、滚筒等下料,从而优化套料的选用方案。使其发挥了切割速度快、质量可靠的优势,一些零件的焊接坡口可直接割出,这样大大提高了生产效率。同时,数控气割机装有自动可调的切缝补偿装置。它允许对构件的实际轮廓进行程序控制,好比数控机床上对铣刀的半径补偿一样。这样可以通过调节切缝的补偿值来精确的控制毛坯件的加工余量。

汽车工业 汽车工业近20年来发展尤为迅猛,在快速发展的过程中,汽车零部件的加工技术也在快速发展,数控技术的出现,更加快了复杂零部件快速制造的实现过程。

将高速加工中心和 其它 高速数控机床组成的高速柔性生产线集“高柔性”与“高效率”于一体,既可满足产品不断更新换代的要求,做到一次投资,长期受益,又有接近于组合机床刚性自动线的生产效率,从而打破汽车生产中有关“经济规模”的传统观念,实现了多品种、中小批量的高效生产。数控加工技术中的快速成形制造技术在复杂的零部件加工制造中可以很轻易方便的实现,不仅如此,数控技术中的虚拟制造技术、柔性制造技术、集成制造技术等等,在汽车制造工业中都得到了广泛深入的应用。21世纪的汽车加工制造业已经离不开数控加工技术的应用了。

机床设备 机械设备是机械制造中的重中之重,面对现代机械制造业的需求,具备了控制能力的机床设备是现代机电一体化产品的重要组成部分。计算机数控技术为机械制造业提供了良好的机床控制能力,即把计算机控制装置运用到机床上,也就是用数控技术对机床的加工实施控制,这样的机床就是数控机床。它是以代码实现机床控制的机电一体化产品,它把刀具和工件之间的相对位置、主轴变速、刀具的选择、冷却泵的起停等各种操作和顺序动作数字码记录在控制介质上,从而发出控制指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件,使机床自动加工出所需零件。

3 数控技术的发展

从第一台数控机床开发成功到现在已有50多年的历史,由传统的封闭式数控系统发展到现今的开放式PC数控系统。传统的计算机数控系统,由于采用封闭的体系结构,它的通用性、软件移植性、功能扩展和维修都比较困难;开放式体系结构的计算机数控系统的发展,使传统的计算机数控系统的市场正在受到挑战。开放式计算机数控系统,采用软件模块化的体系结构,显示了优良的性能,能适应各种计算机的软件平台,具有统一风格的用户交互环境,操作、维护、更新换代和软件开发都比较方便,具有较高的性能价格比,已成为数控系统发展的方向。

4 结束语

机械制造技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志,也是国际间科技竞争的重点。我国正处于经济发展的关键时期,制造技术是我们的薄弱环节。PC机进入数控领域,极大的促进了数控技术的发展,也为我国在数控生产领域赶超发达国家提供了机遇。跟上发展先进数控制造技术的世界潮流,将其放在战略优先地位,并以足够的力度予以实施,尽快缩小与发达国家的差距,在激烈的市场竞争中立于不败之地。同时,数控加工技术的发展孕育产生大量的数控专业技术人才,进而推动我国现代机械制造业进一步走向繁荣。

参考文献:

[1]马岩.中国木材工业数控化的普及[J].木材工业.2006(02).

[2]陈光明.基于数控加工的工艺设计原则及方法研究[J].制造业自动化.2005(09).

[3]南生春,傅万四.浅谈数控技术在木材加工机械上的应用[J].木材加工机械,2004(01).

[4]孙荣创.数控技术及装备的发展趋势及策略[J].中国科技信息.2006(12)

【摘要】随着国内数控机床的迅速发展,数控机床逐步出现故障高发时段。然而,目前的数控维修工作混乱无序,根本不能适应数控行业快速发展的步伐。为了使数控维修工作适应现代化制造业的发展,提高数控设备维修质量,那么规范数控维修行业,已经迫在眉睫。本文通过阐述了数控机床的维修方法,使其具有可利用性、可持续发展性,为规范数控维修行业奠定坚实的基础。

【关键词】数控;机床;维修;技术分析

随着我国机械加工的快速发展,国内的数控机床也越来越多。由于数控机床的先进性和故障的不稳定性,大部分故障都是以综合故障形式出现,所以数控机床的维修难度较大,并且数控机床维修工作的不规范,使得数控维修工作处于一种混乱状态,为了规范数控维修工作,提高数控机床的利用价值,本文提出五步到位数控维修法。

一、

1、故障记录具体

数控机床发生故障时,对于操作人员应首先停止机床,保护现场,并对故障进行尽可能详细的记录,并及时通知维修人员。

(1)故障发生时的情况记录

1)发生故障的机床型号,采用的控制系统型号,系统的软件版本号。

2)故障的现象,发生故障的部位,以及发生故障时机床与控制系统的现象。

3)发生故障时系统所处的操作方式。

4)若故障在自动方式下发生,则应记录发生故障时的加工程序号,出现故障的程序段号,加工时采用的刀具号等。

5)若发生加工精度超差或轮廓误差过大等故障,应记录被加工工件号,并保留不合格工件。

6)在发生故障时,若系统有报警显示,则记录系统的报警显示情况与报警号。

7)记录发生故障时,各坐标轴的位置跟随误差的值。

8)记录发生故障时,各坐标轴的移动速度、移动方向,主轴转速、转向等。

(2)故障发生的频繁程度记录

1)故障发生的时例与周期。

2)故障发生时的环境情况。

3)若为加工零件时发生的故障,则应记录加工同类工件时发生故障的概率情况。

4)检查故障是否与“进给速度”、“换刀方式”或是“螺纹切削”等特殊动作有关。

(3)故障的规律性记录。

(4)故障时的外界条件记录。

2、故障检查方法

维修人员故障维修前,应根据故障现象与故障记录,认真对照系统、机床使用 说明书 进行各顶检查以便确认故障的原因。当数控设备出现故障时,首先要搞清故障现象,向操作人员了解第一次出现故障时的情况,在可能的情况下观察故障发生的过程,观察故障是在什么情况下发生的,怎么发生的,引起怎样的后果。搞清了故障现象,然后根据机床和数控系统的工作原理,就可以很快地确诊并将故障排除,使设备恢复正常使用。故障检查包括:

(1)机床的工作状况检查。

(2)机床运转情况检查。

(3)机床和系统之间连接情况检查。

(4)CNC装置的外观检查。

维修时应记录检查的原始数据、状态,记录越详细,维修就越方便,用户最好编制一份故障维修记录表,在系统出现故障时,操作者可以根据表的要求及时填入各种原始材料,供维修时参考。

3、故障诊断

故障诊断是进行数控机床维修的第二步,故障诊断是否到位,直接影响着排除故障的快慢,同时也起到预防故障的发生与扩大的作用。首先维修人员应遵循以下两条原则:

(1)充分调查故障现场。这是维修人员取得维修第一手材料的一个重要手段。

(2)认真分析故障的原因。分析故障时,维修人员不应局限于 CNC部分,而是要对机床强电、机械、液压、气动等方面都作详细的检查,并进行综合判断,达到确珍和最终排除故障的目的。

1)直观法。2)系统自诊断法。3)参数检查法。4)功能程序测试法。5)部件交换法。6)测量比较法。7)原理分析法。8)敲击法。9)局部升温法。10)转移法。

除了以上介绍的故障检测方法外,还有插拔法、电压拉偏法、敲击法等等,这些检查方法各有特点,维修人员可以根据不同的现象对故障进行综合分析,缩小故障范围,排除故障。

4、维修方法

在数控机床维修中,维修方法的选择到位不到位直接影响着机床维修的质量,在维修过程中经常使用的维修方法有以下几种:

(1)初始化复位法。由于瞬时故障引起的系统报警,可用硬件复位或开关系统电源依次来清除故障,若系统工作存贮区由于掉电、拔插线路板或电池欠压造成混乱,则必须对系统进行初始化清除,清除前应注意作好数据拷贝记录,若初始化后故障仍无法排除,则进行硬件诊断。

(2)参数更改,程序更正法。系统参数是确定系统功能的依据,参数设定错误就可能造成系统的故障或某功能无效。有时由于用户程序错误亦可造成故障停机,对此可以采用系统搜索功能进行检查,改正所有错误,以确保其正常运行。

(3)调节、最佳化调整法。调节是一种最简单易行的办法。通过对电位计的调节,修正系统故障。

(4)备件替换法。用好的备件替换诊断出坏的线路板,并做相应的初始化启动,使机床迅速投入正常运转,然后将坏板 修理 或返修,这是目前最常用的排故办法。

(5)改善电源质量法。目前一般采用稳压电源,来改善电源波动。对于高频干扰可以采用电容滤波法,通过这些预防性措施来减少电源板的故障。

(6)维修信息跟踪法。一些大的制造公司根据实际工作中由于设计缺陷造成的偶然故障,不断修改和完善系统软件或硬件。这些修改以维修信息的形式不断提供给维修人员

(7)修复法。对数控机床的故障进行恢复性修复、调整、复位行程开关、修复脱焊、断线、修复机械故障等。

5、维修记录到位

维修时应记录、检查的原始数据、状态较多,记录越详细,维修就越方便,用户最好根据本厂的实际清况,编制一份故障维修记录表,在系统出现故障时,操作者可以根据表的要求及时填入各种原始材料,供再维修时参考。

通常维修记录包括以下几方面的内容;(1)现场记录;(2)故障原因;(3)解决方法;(4)遗留的问题;(5)日期和停工的时间;(6)维修人员情况;(7)资料记录。

二、小结

数控机床维修技术的实施,提高重复性故障的维修速度,提高维修者的理论水平和维修能力,有利于分析设备的故障率及可维修性,改进操作规程,提高机床寿命和利用率,并能充分实现资源共享。使其具有可利用性、可持续发展性,为规范数控维修行业奠定坚实的基础。

参考文献:

[1]孙伟.数控设备故障诊断与维修技术.北京国防工业出版社, 2008.

[2]杨中力.数控机床故障诊断与维修.天津:天津理工大学出版社, 2008.

[3]沈兵,历承兆.数控系统诊断与维修手册.北京机械工业出版社, 2009.

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摘要]电子技术的发展以及国内数控装置的发展使得数控装置的价格走低,特别是经济型数控车系统的价格已经是到达了它的最低点。经济型数控车床在中国的机械加工行业中得到了迅速普及,使得我国机械加工水平无论在加工质量方面还是在加工效率方面也得到了迅速提高。但是随着机床使用时间的延长,数控机床会出现这样或那样的故障,本文就以经济型数控机床的常见故障为例,谈了一些解决的办法。 [关键词]数控车床 霍尔开关 继电器 伺服驱动 数控车床典型故障诊断及维修一、换刀装置故障 数控车换刀一般的过程是:换刀电机接到换刀信号后,通过蜗轮蜗杆减速带动刀架旋转,由霍尔元件发出刀位信号,数控系统再利用这个信号与目标值进行比较以判断刀具是否到位。刀换到位后,电机反转缩紧刀架。在我维修数控车的过程中遇到了以下几个故障现象。 故障一:一台四刀位数控车床,发生一号刀位找不到,其它刀位能正常换刀的故障现象。 故障分析:由于只有一号刀找不到刀位,可以排除机械传动方面的问题,确定就是电气方面的故障。可能是该刀位的霍尔元件及其周围线路出现问题,导致该刀位信号不能输送给PLC。对照电路图利用万用表检查后发现:1号刀位霍尔元件的24V供电正常,GND线路为正常,T1信号线正常。因此可以断定是霍尔元件损坏导致该刀位信号不能发出。 解决办法:更换新的霍尔元件后故障排除,一号刀正常找到。 故障二:一台六刀位数控车床,换刀时所有刀位都找不到,刀架旋转数周后停止,并且数控系统显示换刀报警:换刀超时或没有信号输入。 故障分析查找:对于该故障,仍可以排除机械故障,归咎于电气故障所致。产生该故障的电气原因有以下几种:1.磁性元件脱落;2.六个霍尔元件同时全部损坏;3.霍尔元件的供电和信号线路开路导致无电压信号输出。其中以第三种原因可能性最大。因此找来电路图,利用万用表对霍尔元件的电气线路的供电线路进行检查。结果发现:刀架检测线路端子排上的24V供电电压为0V,其它线路均正常。以该线为线索沿线查找,发现从电气柜引出的24V线头脱落,接上后仍无反应。由此判断应该是该线断线造成故障。 解决办法:利用同规格导线替代断线后,故障排除。 故障三:一台配有FANUC-0imate系统大连机床厂的六刀位车床,选刀正常但是当所选刀位到位之后不能正常锁紧。系统报警:换刀超时。 故障分析查找:刀架选刀正常,正转正常,就是不能反向锁紧。说明蜗轮蜗杆传动正常,初步定为电气线路问题。在机床刀架控制电气原理图上,发现刀具反向锁紧到位信号是由一个位置开关来控制发出的,是不是该开关即周围线路存在问题呢?为了确认这个故障原因,打开刀架的顶盖和侧盖,利用万用表参照电路图检查线路,发现线路未有开路和短路,通过用手按动刀架反向锁紧位置开关,观察梯形图显示有信号输入,至此排除电气线路问题。推断可能是挡块运动不到位,位置微动开关未动作。于是重新换刀一次来观察一下,结果发现:果然挡块未运动到位。于是把挡块螺栓拧紧,试换刀一次正常。再换一次刀,原故障又出现了,同时发现蜗杆端的轴套打滑并且爬升现象。难道是它造成了电机反转锁紧时位置开关的挡块不能到位?于是把该轴套进行了轴向定位处理,将刀架顶盖装好。结果刀架锁紧正常了。 解决办法:对轴套进行轴向定位故障解决。 二、稳压电源故障 机床在运行时机床照明灯突然不亮,机床操作面板灯也不亮,系统电源正常,同时系统急停报警,和主轴无信号警。关机后重新上电故障依旧。 故障分析检查:经询问当时操作人员,没有违规操作,排除人为原因,也可以排除机械原因,应该是电气故障引起。该机床的电器原理图显示,这些失电区域都和24V有关,并且该机床拥有两个稳压电源,一个是I/O接口电源,另一个为系统电源。失电区域都与I/O接口有关,于是打开电气柜观察发现I/O接口稳压电源指示灯未能点亮,说明该电源未能正常工作或损坏。由稳压电源的工作原理知道,稳压电源有电流短路和过载保护的功能,当电源短路或过载时自动关断电源输出,以保护电源电路不被损坏。于是试着把电源的输出负载线路拆下来,结果发现重新上电后电源指示灯亮了。这说明电源本身没有损坏。通过分析得知该电源为I/O接口电源,负载不大,也不会出现过载现象,应该是输出回路中有短路故障。沿着输出线号进行检查发现有一根24V+输出线接头从绝缘胶布中露出并接触到机床床体。原因很明显:由于该线与机床发生对地短路,造成该稳压电源处于自我保护状态,使得操作面板和一些I/O接口继电器供电停止,导致发生以上故障。至于变频器报警可能24V信号不能到位发出报警。 解决办法:用绝缘胶布把接头处重新包好,重新上电开机所有故障解决,报警解除照明灯也亮了。

数控机床故障诊断与维修论文班级:学号:姓名:数控机床故障诊断与维修论文科学技术的发展,对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求,而且产品的更新换代也在加快,这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求,而且也对其提出了通用性和灵活性的要求。数控机床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化机床。数控机床集微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体,是高度机电一体化的典型产品。它本身又是机电一体化的重要组成部分,是现代机床技术水平的重要标志。数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流,是衡量机械制造工艺水平的重要指标,在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的基础核心作用。因此,如何更好的使用数控机床是一个很重要的问题。由于数控机床是一种价格昂贵的精密设备,因此,其维护更是不容忽视。一、数控机床1. 数控加工的概念数控机床的工作原理就是将加工过程所需的各种操作(如主轴变速、工件的松开与夹紧、进刀与退刀、开车与停车、自动关停冷却液)和步骤以及工件的形状尺寸用数字化的代码表示,通过控制介质(如穿孔纸带或磁盘等)将数字信息送入数控装置,数控装置对输入的信息进行处理与运算,发出各种控制信号,控制机床的伺服系统或其他驱动元件,使机床自动加工出所需要的工件。所以,数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取,即数控编程。数控加工一般包括以下几个内容:(1) 对图纸进行分析,确定需要数控加工的部分;(2) 利用图形软件(如CAXA制造工程师)对需要数控加工的部分造型;(3) 根据加工条件,选择合适的加工参数,生成加工轨迹(包括粗加工、半精加工、精加工轨迹);(4) 轨迹的仿真检验;(5) 生成G代码;(6) 传给机床加工。2. 数控机床的特点(1) 具有高度柔性在数控机床上加工零件,主要取决于加工程序,它与普通机床不同,不必制造、更换许多工具、夹具,不需要经常调整机床。因此,数控机床适用于零件频繁更换的场合。也就是适合单件、小批生产及新产品的开发,缩短了生产准备周期,节省了大量工艺设备的费用。(2) 加工精度高数控机床的加工精度,一般可达到~,数控机床是按数字信号形式控制的,数控装置每输出一个脉冲信号,则机床移动部件移动一个脉冲当量(一般为),而且机床进给传动链的反向间隙与丝杠螺距平均误差可由数控装置进行补偿,因此,数控机床定位精度比较高。(3) 加工质量稳定、可靠加工同一批零件,在同一机床,在相同加工条件下,使用相同刀具和加工程序,刀具的走刀轨迹完全相同,零件的一致性好,质量稳定。(4) 生产率高数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间,数控机床的主轴转速和进给量的范围大,允许机床进行大切削量的强力切削,数控机床目前正进入高速加工时代,数控机床移动部件的快速移动和定位及高速切削加工,减少了半成品的工序间周转时间,提高了生产效率。(5) 改善劳动条件数控机床加工前经调整好后,输入程序并启动,机床就能自动连续的进行加工,直至加工结束。操作者主要是程序的输入、编辑、装卸零件、刀具准备、加工状态的观测,零件的检验等工作,劳动强度极大降低,机床操作者的劳动趋于智力型工作。另外,机床一般是封闭式加工,即清洁,又安全。(6) 利于生产管理现代化数控机床的加工,可预先精确估计加工时间,所使用的刀具、夹具可进行规范化、现代化管理。数控机床使用数字信号与标准代码为控制信息,易于实现加工信息的标准化,目前已与计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)有机地结合起来,是现代集成制造技术的基础。3. 数控机床使用中应注意的事项使用数控机床之前,应仔细阅读机床使用说明书以及其他有关资料,以便正确操作使用机床,并注意以下几点:(1) 机床操作、维修人员必须是掌握相应机床专业知识的专业人员或经过技术培训的人员,且必须按安全操作规程及安全操作规定操作机床;(2) 非专业人员不得打开电柜门,打开电柜门前必须确认已经关掉了机床总电源开关。只有专业维修人员才允许打开电柜门,进行通电检修;(3) 除一些供用户使用并可以改动的参数外,其它系统参数、主轴参数、伺服参数等,用户不能私自修改,否则将给操作者带来设备、工件、人身等伤害;(4) 修改参数后,进行第一次加工时,机床在不装刀具和工件的情况下用机床锁住、单程序段等方式进行试运行,确认机床正常后再使用机床;(5) 机床的PLC程序是机床制造商按机床需要设计的,不需要修改。不正确的修改,操作机床可能造成机床的损坏,甚至伤害操作者;(6) 建议机床连续运行最多24小时,如果连续运行时间太长会影响电气系统和部分机械器件的寿命,从而会影响机床的精度;(7) 机床全部连接器、接头等,不允许带电拔、插操作,否则将引起严重的后果。二、数控机床的维护数控系统是数控机床的核心部件,因此,数控机床的维护主要是数控系统的维护。数控系统经过一段较长时间的使用,电子元器件性能要老化甚至损坏,有些机械部件更是如此,为了尽量地延长元器件的寿命和零部件的磨损周期,防止各种故障,特别是恶性事故的发生,就必须对数控系统进行日常的维护。概括起来,要注意以下几个方面。1. 制订数控系统日常维护的规章制度根据各种部件特点,确定各自保养条例。如明文规定哪些地方需要天天清理(如CNC系统的输入/输出单元——光电阅读机的清洁,检查机械结构部分是否润滑良好等),哪些部件要定期检查或更换(如直流伺服电动机电刷和换向器应每月检查一次)。2. 应尽量少开数控柜和强电柜的门因为在机加工车间的空气中一般都含有油雾、灰尘甚至金属粉末。一旦它们落在数控系统内的印制线路或电器件上,容易引起元器件间绝缘电阻下降,甚至导致元器件及印制线路的损坏。有的用户在夏天为了使数控系统超负荷长期工作,打开数控柜的门来散热,这是种绝不可取的方法,最终会导致数控系统的加速损坏。正确的方法是降低数控系统的外部环境温度。因此,应该有一种严格的规定,除非进行必要的调整和维修,不允许随便开启柜门,更不允许在使用时敞开柜门。3. 定时清扫数控柜的散热通风系统应每天检查数控系统柜上各个冷却风扇工作是否正常,应视工作环境状况,每半年或每季度检查一次风道过滤器是否有堵塞现象。如果过滤网上灰尘积聚过多,需及时清理,否则将会引起数控系统柜内温度高(一般不允许超过55℃),造成过热报警或数控系统工作不可靠。4. 经常监视数控系统用的电网电压FANUC公司生产的数控系统,允许电网电压在额定值的85%~110%的范围内波动。如果超出此范围,就会造成系统不能正常工作,甚至会引起数控系统内部电子部件损坏。5. 定期更换存储器用电池FANUC公司所生产的数控系统内的存储器有两种:(1) 不需电池保持的磁泡存储器。(2) 需要用电池保持的CMOS RAM器件,为了在数控系统不通电期间能保持存储的内容,内部设有可充电电池维持电路,在数控系统通电时,由+5V电源经一个二极管向CMOS RAM供电,并对可充电电池进行充电;当数控系统切断电源时,则改为由电池供电来维持CMOS RAM内的信息,在一般情况下,即使电池尚未失效,也应每年更换一次电池,以便确保系统能正常工作。另外,一定要注意,电池的更换应在数控系统供电状态下进行。6. 数控系统长期不用时的维护为提高数控系统的利用率和减少数控系统的故障,数控机床应满负荷使用,而不要长期闲置不用,由于某种原因,造成数控系统长期闲置不用时,为了避免数控系统损坏,需注意以下两点:(1) 要经常给数控系统通电,特别是在环境湿度较大的梅雨季节更应如此,在机床锁住不动的情况下(即伺服电动机不转时),让数控系统空运行。利用电器元件本身的发热来驱散数控系统内的潮气,保证电子器件性能稳定可靠,实践证明,在空气湿度较大的地区,经常通电是降低故障率的一个有效措施。(2) 数控机床采用直流进给伺服驱动和直流主轴伺服驱动的,应将电刷从直流电动机中取出,以免由于化学腐蚀作用,使换向器表面腐蚀,造成换向性能变坏,甚至使整台电动机损坏。

机电设备故障诊断与维修论文

我国化工企业虽然发展很快,但是,在我国机电系统的维护管理方面还缺乏一套科学的管理方法和维护规范,急需对已有机电设施进行准确地维护和管理。 基于GIS的化工企业机电维护管理系统的开发与研究,旨在使机电设备维护管理制度化,并制订出机电设备维护的管理方法、维护规程、评测办法等,以实现对机电系统进行有效地、科学地管理,保证各类机电设施可靠运行;真正实现化工企业的安全生产,提高企业生产管理水平。化工企业机电维护管理信息系统是化工企业信息化的重要组成部分。完善的机电系统可以保证化工企业的高速有效运作,杜绝生产事故和安全隐患的发生,有利于生产保质保量安全进行,同时对机电设施良好的维护管理能大大提高其使用寿命,提高经济效益。 本课题针对化工企业机电设备较落后的维护管理现状展开研究,主要任务是探讨怎样利用GIS地理信息技术实现对化工企业机电系统设备进行管理与维护,以提高机电设备的利用率、安全性和可维护性,同时提供一套维护质量的评价体系。通过本课题的研究,主要取得了如下几方面的成果:1.本文分析了化工企业机电管理的现状,研究开发了化工企业机电维护管理的管理信息系统,填补了国内没有一套有效的化工企业机电维护管理系统的空缺;2.本系统规范统一化工企业机电设备管理标准,实现机电设备管理有据可依,维护有标准可循;3.实现化工企业机电设备维护管理的可视化管理,做到机电设备管理的快捷性和较高的数据信息检索率,达到管理的高效化和信息共享化;4.为化工企业机电管理部门提供有效的管理手段,合理制定相关计划,提高机电设备管理资金的合理运用;5.结合多个化工企业在机电维护管理方面的的经验,制定与完善了机电维护管理制度、规程。这些制度和规程可提高机电系统的维护服务效率和水平,提高设备完好率,降低故障发生率,保障安全生产;6.提出了机电设备维护管理的科学方法,提出了通过对机电设备故障原因及沉淀的维护数据的分析产生维护参考预案的见解; 7.研究了机电设备维护管理网络化的问题,实现了机电设备管理的实时性和有效性。浅谈高校计算机实验室安全与管理计算机局域网网络的安全建设漫谈浅谈计算机网络安全技术浅析计算机网络优化安全技术试论计算机安全漏洞的动态检测试论计算机网络安全的维护浅谈计算机网络安全管理的技术计算机网络安全隐患与对策计算机网络安全风险防范必要性浅析计算机网络安全问题探析计算机安全加固技术研究计算机网络安全及防范浅谈计算机网络安全的防护措施探析防火墙技术在计算机网络安全中的应用浅议计算机网络安全与防火墙技术浅析计算机网络安全及防范策略计算机办公终端安全管理的探究浅谈新木采油厂计算机使用安全浅谈如何构建安全计算机网络浅析计算机网络安全计算机布线网络安全探析计算机网络安全中数据加密技术应用探讨浅析计算机网络安全技术方面的问题计算机网络安全及防范技术防火墙技术在计算机网络安全中的应用研究浅析计算机网络安全的评估

设备在使用过程中,由于零部件磨损、疲劳或环境造成的变形、腐蚀、老化等原因,使原有性能逐渐降低的现象称为设备劣化。我整理了机械设备维修管理论文,欢迎阅读!

机械设备维修管理

摘要:本文介绍了国内机械设备的常见故障诊断以及维修管理的流程。

关键词:机械设备,故障,维修,诊断,管理

中图分类号: TB486 文献标识码: A

引言

设备在使用过程中,由于零部件磨损、疲劳或环境造成的变形、腐蚀、老化等原因,使原有性能逐渐降低的现象称为设备劣化。机械设备的劣化可以分为使用劣化、自然劣化、灾害劣化。使用劣化是指设备在使用过程中,由于零部件磨损等原因造成的损坏或变形,使机械设备失去本身的性能;自然劣化是指随着时间的流逝材料的老化,或者遭受意外的灾害而加快老化速度的现象;灾害劣化是指由于自然灾害使设备遭受破坏的现象。由于设备不同的零部件的使用寿命都不一样,因此做好设备的故障诊断及维修管理,具有重要的经济意义。

1机械设备维修管理现状及发展趋势

目前,国内企业的机械维修,基本采用的是前苏联的周期计划维修,即定期大、小修。理论上来说,周期计划维修是属于预防维修范畴,在保证设备完好、增加设备的使用寿命方面发挥了积极作用。但是,随着现代工业技术的不断发展,机械工艺性能和安全性能有了很大提高,随之引起的设备维修管理也更趋合理。自上个世纪八十年代以后,预知维修的理论逐步渗透到我国,根据设备运行状态,确定维修时间和维修方式,相比周期计划维修更加先进。预知维修则是特别注重预防检查、监测,既做到了预防,同时还避免了过剩维修。90年代初,我国先后引进了一大批具有世界先进水平的机械设备。这些进口设备除了润滑、保养、清洁和局部检修项目之外,并无大小修项目,并且一般设备都具有机电一体化,技术含量高,结构相对复杂,装配精度极高。若按照传统的维修方法,周期性的拆装,很难使设备的精度恢复到出厂的标准,同时可能在拆装过程中造成不必要的损坏,影响设备发挥原有的性能。因此,有的企业从设备投入使用初期,就采用预知维修代替周期计划维修,后来又根据国内设备新老机型特点不同,采用周期计划维修与状态维修相结合的方式进行设备维修,也取得了良好效果。

2机械设备维修管理的常见问题

对机械设备维修与管理的重视程度不够

机械设备维修与管理是一个系统的过程,涉及到多个环节(采购、使用、改造、更新等),部分企业比较注重对设备的前期管理,而在设备使用过程中的维修与管理则不太重视,导致实际维修与管理工作出现问题。

维修与管理跟不上

机械设备维修与管理机械的按照计划进行,很容易忽视设备的实际情况,导致机械设备的维修、保养等工作不能满足实际需求,降低了机械设备的使用性能和工作效率。

重修理,不重改造

目前国内大部分企业对于机械设备的态度是“不坏不修”,导致大量设备长期“亚健康”运行,严重的影响了工作的效率和质量。同时对于部分需要改造的设备,迫于改造费用高或者技术要求高等难题导致必要的改造被迫中断。

3机械设备维修的理论指导

机械故障

(1)机械故障的概念

所谓机械故障,就是指机械系统(零件、组件、部件或整台设备乃至一系列的设备组合)已偏离其设备状态而丧失部分或全部功能的现象。

(2)机械故障的类型

根据故障发生的速度分渐发型故障、突发型故障和复合型故障;根据故障后果分参数故障和功能故障;根据故障出现的情况分为已发生的实际故障和未发生的潜在故障;根据故障发生的原因或性质分人为故障和自然故障;根据故障发生的部位分机械故障和电气故障;根据故障发生的频率分常见故障和特殊故障;根据故障来源分设计、制造、使用和检修维护发生的故障等。研究故障类型是为了通过各种故障分析其对设备功能、参数、零部件失效形式的影响,从而在设计,使用中采取相应的改进措施,减少或杜绝类似的故障再次发生。

(3)机械故障的规律

机械设备故障的规律是指机械故障随时间变化而变化的规律。设备的故障率随时间的变化大致可以分3个阶段:早期故障期、偶发故障期和耗损故障期。

(4)机械故障发生的原因

机械设备故障的原因是多种多样的,总的来说可以分为外部原因和内部原因。外部原因主要有:使用环境原因,如粉尘、气候等因素;设备负荷原因,如负荷超过设计能力、负荷不均等;安装调试问题,如安装调试不当或未达到设计要求等;未按要求维护操作设备,如润滑不良、密封问题、设备使用初期未按要求试车磨合、岗位工错误操作等;上次检修不当,如更换或修复的零件不合要求、装配问题等。内部原因主要有:机械本身设计存在问题、零件制造质量不过关等。

机械零件的失效形式

①断裂。零件在外载荷作用下,某一截面上的应力超过零件的强度极限时,就会造成断裂失效。在变应力作用下,长时间工作的零件容易发生疲劳断裂。零件的断裂失效对机械产品造成的危害最大。

②过大残余变形。零件受载荷作用后发生弹性变形,过度的弹性变形会使零件的机械精度降低,造成较大的振动,引起零件的失效;当作用在零件上的应力超过了材料的屈服极限,零件会产生塑性变形,甚至发生断裂。在高温、载荷的长期作用下,零件会发生蠕变变形,造成零件的变形失效。

③表面损伤失效。零件在长期工作中,由于磨损、腐蚀、磨蚀、接触疲劳等原因,造成零件尺寸变化超过了允许值而失效,或者由于腐蚀、冲刷、气蚀等而使零件表面损伤失效。

④材质变化失效。由于冶金元素、化学作用、辐射效应、高温长时间作用等引起零件的材质变化,使材料性能降低而发生失效。

⑤破坏正常工作条件而引起的失效。有些零件只有在一定条件下才能正常工作,如带传动,只有当传递的有效圆周力小于临界摩擦力时,才能正常工作。如果这些条件被破坏,将会发生失效。

4机械故障诊断技术

机械故障诊断是一种了解和掌握机器在运行过程的状态,确定其整体或局部正常或异常,早期发现故障及其原因,并能预报故障发展趋势的技术。油液监测、振动监测、噪声监测、性能趋势分析和无损探伤等为其主要的诊断技术方式。机械故障诊断技术是20世纪70年代以来,随着电子测量技术、送信号处理技术以及计算机的发展而逐渐形成的一门综合技术。目前我国在一些特定设备的诊断研究方面很有特色,形成了一批自己的监测诊断产品。全国各行业都很重视在关键设备上装备故障诊断系统,特别是智能化的故障诊断专家系统,在电力系统、石化系统、冶金系统、以及高科技产业中的核动力电站、航空部门和载人航天工程等。

机械诊断技术的任务:①弄清引起设备劣化或故障的主要原因②了解设备劣化部位及程度③了解设备的性能、强度、效率等④预测设备的使用寿命。

5机械设备故障维修

机械设备维修前的准备工作很多都是技术性很强的工作,其完善程度、准确性、及时性都会直接影响大修计划进度、维修质量和经济效益。不同企业的设备维修组织和管理分工相应的有所不同,但设备维修前的准备工作内容及过程大致相同。

为了全面深入了解设备劣化的具体情况,在大修前需要安排的停机预检。预检工作由技术人员负责,设备使用部门的机械维修人员参加,并共同承担。预检工作量大小由设备的复杂程度、劣化程度决定,设备越复杂,劣化程度越严重,预检工作量就越大,预检时间也越长。从预检结束到设备维修开始之间的时间间隔不宜过长,否则可能在此期间导致设备的状态加速劣化,致使预检的准确性降低,给维修施工带来困难。

通过预检和分析确定修理方案后,要以修理技术文件的形式做好修理前的技术准备。机械设备修理技术文件有修理技术任务书、修换件明细表、材料明细表、修理工艺和修理质量标准等。这些技术文件是编制修理作业计划,准备备品、配件、材料,校算修理工时与成本,指导修理作业以及检查和验收修理质量的依据,它的正确性和先进性是衡量企业设备维修技术水平的重要标志之一。

结论

做好机械设备维修管理工作,是保证机械设备正常运转的基本条件,对提高企业的经济效益,保证企业持续发展十分重要。

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电动机故障诊断技术的应用分析论文

无论是在学习还是在工作中,大家一定都接触过论文吧,论文一般由题名、作者、摘要、关键词、正文、参考文献和附录等部分组成。相信写论文是一个让许多人都头痛的问题,下面是我收集整理的电动机故障诊断技术的应用分析论文,欢迎阅读与收藏。

摘要:

当前,大型机械设备中安装电动机是非常普遍的,是辅助机械设备生产功能的一种手段,然而电动机在长期不间断工作,在电能转化为机械能的过程中造成温度持续上升、电动机性能降低、工作效率低下、电动机出现故障的情况,因此故障诊断技术的快速发展是延长电动机使用寿命的关键。本文立足于现实角度,针对现阶段电动机容易出现故障的类型,维修管理中应用的故障诊断技术的如何应用进行分析。希望通过本次研究,来探讨故障诊断技术在电动机维修管理上的应用情况,从而对相关专业知识有更深层次的理解。

关键词:

故障诊断技术,电动机,维修管理,技术

引言:

电动机的出现可以追溯到上个世纪初,随着二次工业革命的快速发展,电动机发挥了巨大的作用。随着我国科学技术、生产技术的突飞猛进,电动机在制造业、工业、农业中发挥了巨大的作用。然而长时间通过工程机械高频率使用电动机,很容易造成电动机故障。因此,故障诊断技术也顺势而生,当前电动机的故障主要包括四种类型,然而该如何进行故障诊断,从而对症下药,是当前专家学者与技术人员共同重视的问题,也是需要持续研究的课题。

1、电动机出现的故障类型分析

转子故障

转子故障主要是因为电动机在长期运行的过程中,由于转子长期处于机械制动的高频率里,所以很容易存在转子故障。电动机转子也包括两个板块:定位轴承、非定位轴承。定位轴承主要是承担转子在高速运转过程中承担负荷力度。在电动机运行的过程中为了避免其他外部作用力造成的损害电动机的情况,还需要安装非定位轴承。

因此,定位轴承与非定位轴承都可能因为电动机遭受了各种作用力造成损害或者损毁的情况,最终导致电动机出现转子故障,这种故障出现是电动机的常见故障之一,也是电动机无法持续运转的关键因素,最终形成断条。

定子故障

定子故障的产生很大程度是因为电动机的外部绝缘体受到了损害导致的;还有一种可能是由于电动机在使用的过程中出现了匝间短路故障。一旦出现了匝间短路则匝间绝缘需要承担暂态过电压。出现这种情况很大程度上是由于电动机长期处于较差环境中,并且持进行高速作业,造成的短路故障、绝缘变形、绝缘损坏的情况下出现的定子故障。

定子故障的产生也是非常常见的,维修人员可以通过故障检修技术来探讨电动机的使用状况、预计电动机的未来使用寿命。定子故障的产生也说明电动机的各个零部件、线路的性能出现了问题。

气隙偏心故障

气隙偏心故障的产生是由于电动机在组装过程中产生零部件、线路出现偏差。出现这种故障一般情况下是由于组装问题、组装人员专业素质导致的。

出现气隙偏心故障的另一原因就是电动机长期作业,在不断震动和高频度使用的过程中造成了零部件松动、轴承故障,或者是因为定子铁芯内径的椭圆度不符合电动机的长期作业指标,从而导致的气隙偏心故障。一旦出现这种故障,很容易产生连锁效应,导致电动机无法正常运作,最终导致定子、转子之间出现了间隙。当电动机无法正常运转时,自然对工程机械的使用造成了困难。

轴承故障

轴承故障的产生原因与气隙偏心故障有相似之处,也是由于零部件长期作业的过程中出现了松动、间隙之后产生的问题。由于轴承承担着电动机运转的多方力量,所以在实际运作的过程中很容易出现温度升高的情况。当温度不断升高,则轴承的径杆因热量影响,产生胀力,从而使轴承松动。电动机的轴承受到转子重力的影响,也必然会导致轴承径杆的表面因为长时间的旋转导致了磨损的情况。再加上轴承圈和轴表面在长期的旋转中呈现机械摩擦,最终导致电动机内部出现热量,最终对轴承造成破坏,导致电动机无法正常、持续的运转。

2、电动机故障诊断技术的应用分析

神经网络诊断

神经网络诊断的方法是目前使用较多的一种诊断方法。神经网络诊断是模仿人类大脑神经元结构,将电动机内部作为大脑结构,从而建立起非线性动力学网络系统,最终由各个单元进行集成式扫描处理,高度并联。

通过互联网数学模拟的能力,进行电动机的故障诊断工作。神经网络诊断方法与传统的计算机诊断方法有所不同。只需要通过软件编制相应的程序,以软件编制任务为基础,高度实行诊断指令,感知与处理电动机内部各个零部件的参数、具体数据,并对比故障之前的.电动机各项零部件的参数,从而扫描出高故障的零部件样本。

通过这种方法,能够更强的感知到电动机内部故障,判断是定子故障还是转子故障,并判断什么区域的零部件出现了松动、磨损的情况。因此,可以看出神经网络诊断主要是将电动机内部各项参数提前掌握,最终实现运算、对比、扫描工作来确诊。

专家系统诊断

专家系统故障诊断与神经网络诊断有相似之处,前者是依靠互联网数字技术,而专家系统诊断则是依靠了人工智能技术。该技术是综合了电动机故障检修相关专家的意见,并结合智能技术检测电动机各项参数,最终进行综合判断。

在使用专家系统诊断时,工程师需要根据自身知识素养来建立诊断模型,通过模型对比,逐一排查的方式,对电动机故障确诊。这种方法是目前较为新颖的检测技术,在建立模型、与专家系统诊断结合的过程中,能够对应解决故障,针对性延长电动机使用寿命,而且综合判断的准确率很高,在快速检测中实现全面排查工作,还能够对电动机有更加系统的诊断报告,帮助相关人员了解与判断电动机状态、未来预计使用寿命。

信号处理诊断

信号处理诊断技术是针对电动机发生故障后发出信号、指令来判断故障情况。除了一些先进的电动机机器设备外,一些企业会在电动机的绝缘设备上安装诊断用信号处理装置,通过安装这种装置,能够完全对应信息处理要求。而维修人员、工程师则根据信号处理诊断技术,对电动机发出的信号时域、时频来进行分析(分析内容是信号的时域、频域、频率分量的变化、信号非平稳时的时变函数判断),从而对相关设备发出的故障进行计算、参数对比,信号处理方式。

混合诊断方法

混合诊断方法也是常见的故障诊断技术,是结合以往的应急型故障诊断方法(该方法需要综合素质较高的工程师、检修工人来进行,结合仪器检测来综合判断电动机故障原因,但由于是肉眼检测和主观判断检测,所以准确率不高)的基础上,结合电动机维修管理工作,实施定期维护、管理工作,来进一步获取电动机内部定子、转子、各项零部件的数据参数,从而避免一旦出现故障会出现明显的数据误差,不利于判断重点损坏区域。当前,这种故障诊断技术随着互联网技术、数字技术的推进,也逐渐走向智能化,方便检修人员实时进行参数对比,方便预判电动机的状态,制定故障维修方案。

3、结束语

本文主要分析的是故障诊断技术在电动机维修管理中的应用,针对目前电动机故障类型进行系统分析与探讨,并针对故障诊断技术的分别具体应用进行详细的探讨,希望通过本文的分析,能够对相关专业知识有更深层次的了解。电动机是工程机械运行的重要组成部分,因此了解故障诊断技术的基础上,能够对相关专业研究有一定的引导作用。

参考文献

[1]刘迎春.故障诊断技术在煤矿机电设备维修中的运用探讨[J].现代工业经济和信息化,2019,9(02):111-113.

[2]王镇林.“电动机故障诊断”实训教学中任务驱动教学法的“微课”应用[J].科技创新导报,2018,15(31):144,146.

[3]孙慧影,林中鹏,刘银丽,李萌.基于随机游走蜂群算法优化的RBF神经网络电动机故障诊断研究[J].水电能源科学,2017,35(08):165-168.

机电设备是企业生产的物质技术基础,作为现代化的生产工具在各行各业都有广泛的应用。下面是我整理的机电设备维修与管理论文,希望你能从中得到感悟!

机电设备的维修与管理

摘 要:机电技术管理作为企业管理系统中一个重要体系,具有至关重要的作用;机电设备是企业生产的物质技术基础,作为现代化的生产工具在各行各业都有广泛的应用。随着生产力水平的提高,设备技术状态对企业生产的正常运行,对产品生产率、质量、成本、安全、环保和能源消耗等在一定意义上起着决定性的作用。

关键词:机电设备;维修;管理

一、机电设备维修管理的现状及发展趋势

设备维修是确保设备正常运行的主要手段,是企业的一项重要管理工作,是生产费用支出的主要部分。以往机电维修管理模式的演变是与生产方式和生产手段的发展紧密相联的,目前已建立了设备维修管理的一系列规章制度和组织机构,并逐步引入了设备故障诊断与状态监测技术;但从整体上,机电设备维修管理仍然采用计划预修为主的定期维护和检修管理模式;机电设备的维修管理仍然主要是以时间为基础的传统计划维修管理模式,致使约1/3的工作量由于时机不准而做无效维修,设备开机率低、维修时间长,有时严重影响了安全生产的正常运行。

现阶段我们机电设备维修管理水平和企业生产的特点决定要对设备寿命周期实施全过程管理,追求设备最佳综合效益和最经济的寿命周期费用。应建立健全设备维修管理的信息反馈和处理的机构和系统,充分利用信息技术为设备维修管理决策服务,并应通过组织企业各部门全员全过程参与设备的维修管理。同时,应用现代化方法,如:可靠性工程、维修性工程、系统论、信息论、决策论等;以及先进的技术,如:状态监测和故障诊断技术、人工智能、专家系统等,经济合理地组织设备的维修管理,将是今后我们机电设备维修管理的努力方向和发展趋势。

二、设备维修管理基本模式的发展

机电设备的维修管理是随着生产发展而形成的一门学科,其发展过程大致经历了4个阶段,即事后维修、计划维修、预防维修、以及处于发展中的运用可靠性维修理论和故障监测及诊断技术的主动维修或视情维修。

进入工业社会后就产生了设备的维修问题。最初由于设备简单,维修费用少,设备维修管理主要是实行事后维修管理模式,即设备坏了才修。事后维修的结果,致使停机时间增加且无法保证机器的正常和及时使用,影响到生产任务的完成。随着生产技术和工艺的不断发展,出现了流程生产和简单的流水作业,生产越来越强烈地依赖于设备,事后维修管理所造成的非计划停机就成为突出问题。这使人们认识到应该积极地设法预防设备的故障。

由于设备故障造成的停机影响了成品的交货期,以及因紧急排除故障所需支付的突击加班费用等,使我们不得不考虑如何有效地组织设备的修理和维护工作。研究和实践发现,采用有计划的预防维修可以减少设备的故障,节约大量维修时间和费用,结果逐步形成了预防性维修的概念。之后在生产实践中,我们又针对预防维修存在着既有过剩维修又有维修不足的问题,将预防维修制度发展成为生产维修。生产维修除了坚持日常保养外,还包含以下4种主要维修方式:事后维修、预防维修、改善维修和维修预防。针对不同的设备及使用情况,分别采取不同的维修方式。预防性维修和计划预修是以时间为基础定期对设备进行的大规模检查与修理。

以可靠性为中心的维修管理模式已成为目前最受人们重视的维修管理模式之一。以可靠性为中心的维修是一种用于确定设备在其运行环境下维修需求的方法,是预防维修管理模式的进一步完善和发展。它更多地将注意力集中在设备的故障原因、故障模式、故障影响、故障预防等方面,通过使用维修计划软件对设备的运行状况进行跟踪记录并加以分析,从而制定出维修计划,并自动提示所需要的维修事宜。这种模式改变了原来设备损坏后才进行的被动维修,而逐步过渡到基本消除故障,进而控制维修费用和对生产的影响。这种维修方法采用计算机辅助可靠性维修技术,对提高设备的可靠性,确保设备在要求的寿命周期内安全、高效地运行具有重要的作用。

应当看到,设备维修管理模式无论多么完美,一旦发生故障,还必须由人来完成设备的修理、恢复工作。而这就无法排除人为因素,如维修人员的技术水平、工作态度、情绪、心理等影响。因此未来的设备将更多地依靠自己的能力按既定的程序来进行自我修复,从而出现免维修的机电设备。

三、改进机电设备维修管理的建议

(1)改进机电设备维修管理的方式,加强机电设备使用和维护的管理。在现有条件下,生产企业应当高度重视对设备使用、维护、修理人员技能和素质的培养,进一步完善包括三级保养、点检、班检、定期维护和巡回检查以及交接等日常维护和文明生产的制度。企业应根据现代维修理论、行业特点、设备特性、工作环境及设备在生产中的作用等因素来进行维修决策,健全设备管理的规章制度并严格执行;选择包括事后维修、预防维修、计划预修和状态维修等合适的维修方式,逐步形成具有特色的科学的新型维修管理模式。

(2)建立和完善机电设备维修管理工作标准,积极开展机电设备可靠性、维修性的基础研究。包括各种技术管理标准、经济管理标准、维修技术标准、设备管理人员的工作标准以及维护修理的各种定额标准等,逐步形成科学的现代化维修管理制度。系统研究机电设备的可靠性、维修性,找出设备的薄弱环节,不断改善和提高机电设备的可靠性和维修性,提高设备的开机率和可用度,大力推广无维修设计。

(3)借助于监测仪器等硬件大力开展视情维修。视情维修是一种非常好的维修管理模式,运用得当会带来非常明显的经济效益和社会效益。应结合实际,对机电设备的维修管理从时间维修逐步过渡到状态维修模式,保证设备在寿命周期内处于良好的技术状态,以获得最佳的经济效益和最经济的设备周期费用。

(4)建立和完善机电设备维修管理系统,实现计算机辅助维修管理。由计算机完成维修数据的收集、分析、处理,并对维修计划做出预测和决策。应做到数据规范准确、传递及时、决策可靠、反馈畅通,并向可视化、网络化和智能化维修管理系统方向发展。

四、总结

随着科技的不断发展,信息自动化技术也随之发展起来,很多领域都引入了机电设备的应用,通过机电设备的应用来减少人工,并且机电设备的应用已经成了生产工作的重要组成部分。机电设备的维修工作影响着企业生产的正常进行,所以企业对于机电设备的维修管理上要加以重视。

参考文献:

[1]李晖.浅谈机电设备日常管理[J].中国高新技术企业.2010(21)

[2]叶本端.机电设备安装常见问题与改善[J].现代商贸工业.2007(05)

[3]李季,吕厚轶,周斌.机电设备安装常见技术问题及改善办法[J].湖南农机.2011(03)

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数控机床的诊断及维护毕业论文

数控机床故障诊断与维修论文班级:学号:姓名:数控机床故障诊断与维修论文科学技术的发展,对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求,而且产品的更新换代也在加快,这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求,而且也对其提出了通用性和灵活性的要求。数控机床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化机床。数控机床集微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体,是高度机电一体化的典型产品。它本身又是机电一体化的重要组成部分,是现代机床技术水平的重要标志。数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流,是衡量机械制造工艺水平的重要指标,在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的基础核心作用。因此,如何更好的使用数控机床是一个很重要的问题。由于数控机床是一种价格昂贵的精密设备,因此,其维护更是不容忽视。一、数控机床1. 数控加工的概念数控机床的工作原理就是将加工过程所需的各种操作(如主轴变速、工件的松开与夹紧、进刀与退刀、开车与停车、自动关停冷却液)和步骤以及工件的形状尺寸用数字化的代码表示,通过控制介质(如穿孔纸带或磁盘等)将数字信息送入数控装置,数控装置对输入的信息进行处理与运算,发出各种控制信号,控制机床的伺服系统或其他驱动元件,使机床自动加工出所需要的工件。所以,数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取,即数控编程。数控加工一般包括以下几个内容:(1) 对图纸进行分析,确定需要数控加工的部分;(2) 利用图形软件(如CAXA制造工程师)对需要数控加工的部分造型;(3) 根据加工条件,选择合适的加工参数,生成加工轨迹(包括粗加工、半精加工、精加工轨迹);(4) 轨迹的仿真检验;(5) 生成G代码;(6) 传给机床加工。2. 数控机床的特点(1) 具有高度柔性在数控机床上加工零件,主要取决于加工程序,它与普通机床不同,不必制造、更换许多工具、夹具,不需要经常调整机床。因此,数控机床适用于零件频繁更换的场合。也就是适合单件、小批生产及新产品的开发,缩短了生产准备周期,节省了大量工艺设备的费用。(2) 加工精度高数控机床的加工精度,一般可达到~,数控机床是按数字信号形式控制的,数控装置每输出一个脉冲信号,则机床移动部件移动一个脉冲当量(一般为),而且机床进给传动链的反向间隙与丝杠螺距平均误差可由数控装置进行补偿,因此,数控机床定位精度比较高。(3) 加工质量稳定、可靠加工同一批零件,在同一机床,在相同加工条件下,使用相同刀具和加工程序,刀具的走刀轨迹完全相同,零件的一致性好,质量稳定。(4) 生产率高数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间,数控机床的主轴转速和进给量的范围大,允许机床进行大切削量的强力切削,数控机床目前正进入高速加工时代,数控机床移动部件的快速移动和定位及高速切削加工,减少了半成品的工序间周转时间,提高了生产效率。(5) 改善劳动条件数控机床加工前经调整好后,输入程序并启动,机床就能自动连续的进行加工,直至加工结束。操作者主要是程序的输入、编辑、装卸零件、刀具准备、加工状态的观测,零件的检验等工作,劳动强度极大降低,机床操作者的劳动趋于智力型工作。另外,机床一般是封闭式加工,即清洁,又安全。(6) 利于生产管理现代化数控机床的加工,可预先精确估计加工时间,所使用的刀具、夹具可进行规范化、现代化管理。数控机床使用数字信号与标准代码为控制信息,易于实现加工信息的标准化,目前已与计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)有机地结合起来,是现代集成制造技术的基础。3. 数控机床使用中应注意的事项使用数控机床之前,应仔细阅读机床使用说明书以及其他有关资料,以便正确操作使用机床,并注意以下几点:(1) 机床操作、维修人员必须是掌握相应机床专业知识的专业人员或经过技术培训的人员,且必须按安全操作规程及安全操作规定操作机床;(2) 非专业人员不得打开电柜门,打开电柜门前必须确认已经关掉了机床总电源开关。只有专业维修人员才允许打开电柜门,进行通电检修;(3) 除一些供用户使用并可以改动的参数外,其它系统参数、主轴参数、伺服参数等,用户不能私自修改,否则将给操作者带来设备、工件、人身等伤害;(4) 修改参数后,进行第一次加工时,机床在不装刀具和工件的情况下用机床锁住、单程序段等方式进行试运行,确认机床正常后再使用机床;(5) 机床的PLC程序是机床制造商按机床需要设计的,不需要修改。不正确的修改,操作机床可能造成机床的损坏,甚至伤害操作者;(6) 建议机床连续运行最多24小时,如果连续运行时间太长会影响电气系统和部分机械器件的寿命,从而会影响机床的精度;(7) 机床全部连接器、接头等,不允许带电拔、插操作,否则将引起严重的后果。二、数控机床的维护数控系统是数控机床的核心部件,因此,数控机床的维护主要是数控系统的维护。数控系统经过一段较长时间的使用,电子元器件性能要老化甚至损坏,有些机械部件更是如此,为了尽量地延长元器件的寿命和零部件的磨损周期,防止各种故障,特别是恶性事故的发生,就必须对数控系统进行日常的维护。概括起来,要注意以下几个方面。1. 制订数控系统日常维护的规章制度根据各种部件特点,确定各自保养条例。如明文规定哪些地方需要天天清理(如CNC系统的输入/输出单元——光电阅读机的清洁,检查机械结构部分是否润滑良好等),哪些部件要定期检查或更换(如直流伺服电动机电刷和换向器应每月检查一次)。2. 应尽量少开数控柜和强电柜的门因为在机加工车间的空气中一般都含有油雾、灰尘甚至金属粉末。一旦它们落在数控系统内的印制线路或电器件上,容易引起元器件间绝缘电阻下降,甚至导致元器件及印制线路的损坏。有的用户在夏天为了使数控系统超负荷长期工作,打开数控柜的门来散热,这是种绝不可取的方法,最终会导致数控系统的加速损坏。正确的方法是降低数控系统的外部环境温度。因此,应该有一种严格的规定,除非进行必要的调整和维修,不允许随便开启柜门,更不允许在使用时敞开柜门。3. 定时清扫数控柜的散热通风系统应每天检查数控系统柜上各个冷却风扇工作是否正常,应视工作环境状况,每半年或每季度检查一次风道过滤器是否有堵塞现象。如果过滤网上灰尘积聚过多,需及时清理,否则将会引起数控系统柜内温度高(一般不允许超过55℃),造成过热报警或数控系统工作不可靠。4. 经常监视数控系统用的电网电压FANUC公司生产的数控系统,允许电网电压在额定值的85%~110%的范围内波动。如果超出此范围,就会造成系统不能正常工作,甚至会引起数控系统内部电子部件损坏。5. 定期更换存储器用电池FANUC公司所生产的数控系统内的存储器有两种:(1) 不需电池保持的磁泡存储器。(2) 需要用电池保持的CMOS RAM器件,为了在数控系统不通电期间能保持存储的内容,内部设有可充电电池维持电路,在数控系统通电时,由+5V电源经一个二极管向CMOS RAM供电,并对可充电电池进行充电;当数控系统切断电源时,则改为由电池供电来维持CMOS RAM内的信息,在一般情况下,即使电池尚未失效,也应每年更换一次电池,以便确保系统能正常工作。另外,一定要注意,电池的更换应在数控系统供电状态下进行。6. 数控系统长期不用时的维护为提高数控系统的利用率和减少数控系统的故障,数控机床应满负荷使用,而不要长期闲置不用,由于某种原因,造成数控系统长期闲置不用时,为了避免数控系统损坏,需注意以下两点:(1) 要经常给数控系统通电,特别是在环境湿度较大的梅雨季节更应如此,在机床锁住不动的情况下(即伺服电动机不转时),让数控系统空运行。利用电器元件本身的发热来驱散数控系统内的潮气,保证电子器件性能稳定可靠,实践证明,在空气湿度较大的地区,经常通电是降低故障率的一个有效措施。(2) 数控机床采用直流进给伺服驱动和直流主轴伺服驱动的,应将电刷从直流电动机中取出,以免由于化学腐蚀作用,使换向器表面腐蚀,造成换向性能变坏,甚至使整台电动机损坏。

数控机床旋转进给系统的状态空间模型及性能分析摘要:高性能多坐标数控机床的摆头、转台等旋转进给系统多采用永磁同步伺服电机进行直接驱动,其控制问题较常规进给系统更为复杂。因此建立更为科学的适用于直接驱动的永磁同步电机的数学模型对提高旋转进给系统的控制水平具有重要意义。本文提出在矢量控制的基础上建立直接驱动用永磁同步电机的状态空间模型的方法,并运用现代控制理论对系统的能控性、可观测性及稳定性等进行分析和计算以及对系统进行极点配置,并用Simulink进行了系统仿真,为数控机床旋转进给伺服系统的设计和分析提供了理论基础和分析方法。关键词:旋转进给;直接驱动;永磁同步电机;中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1009-0134(2007)08-0040-05State space model and performance analysis of numerical controlmachine rotary feed systemZHANG Ao, ZHOU Kai(Department of Precision Instrument and Mechanics,Tsinghua University,Beijing 100084,China)Abstract: Rotary feed system such as pendulum head and revolving table of high-powered multicoordinatesnumerical control machine adopts PMSM to drive directly. It's more complex tocontrol than the conventional feed system. So it's significative to set up mathematic modelof PMSM which is applicable for the direct drive more scientifically in order to improve thecontrol level of rotary feed system. Thus a modeling of PMSM method for state spaceequation modeling of PMSM based on vector control is proposed. The controllability,observability, stability and Pole assignment are analysed by modern control theory. And thesystem emulation is finished by Simulink. This method offers theoretical basic and analyticalmethod for rotary feed servo system designing of numerical control words: rotary feed; direct drive; PMSM; state space equation0 前言高性能数控机床的旋转进给伺服系统,特别是直接驱动伺服系统(即取消了从电动机到执行机构或负载之间的一切机械中间传动环节,把传动链的长度缩短为零。)广泛使用永磁同步电机(permanentmagnet synchronous motor, PMSM)作为控制对象。其优点是结构简单,运行可靠,通过在结构上采取措施,如采用高剩磁感应、高矫顽力和稀土类磁铁等,可比直流电动机的外形尺寸约减少1/2,重量轻60%,转子惯量可减小到直流电动机的1/5 。[2]还应该看到,传统驱动系统由于传动环节的存在,控制环节的受力较小,系统对扰动的敏感度相对较低,而直接驱动伺服系统,负载与控制环节之间几乎是直接相联,没有传动链的缓冲,因此控制环节受力较大,对扰动比较敏感,这可能会对系统的动态性能造成影响;同时,摆头与转台的特点是要承受低速大负载,因此其大负载条件下的低速平稳性也是系统设计中的一个重要问题。因此,对于此类数控机床转台、摆头等旋转进给直接驱动系统而言,其控制问题较常规进给系统更为复杂。在工程实际中多采用基于矢量变换控制的经典3 环控制方法进行系统控制,其建立控制模型的基础是经典控制理论,即对系统使用传递函数加以描述,将某个单变量(如转速等)作为输出,直接和输入(如电压等)联系起来。但实际上系统除了输出量外还包含其它相互独立的变量,而微分方程或传递函数对这些内部的中间变量是不便描述的,因而不能包含系统的所有信息,不能完全揭示系统的全部运动状态。而若应用现代控制理论的状态空间法分析系统,其动态特性是由状态变量构成的一阶微分方程组来描述的,它能反映系统全部独立变量的变化,确定系统全部内部运动状态,方便地处理初始条件。因此可以更为全面的表征系统以及系统内部变量的关系,尤其适合应用于非线性、多输入-多输出系统。[5]综上所述,旋转进给直接驱动伺服系统是一个强耦合、非线性的复杂系统,因此用状态空间法来进行建模是更为科学和有效的。本文在矢量控制的基础上通过状态空间法建立永磁同步电机状态空间模型,并应用现代控制理论的各种方法对模型进行全面的分析,为进一步应用先进的控制方法对系统进行控制打下坚实的基础。1 PMSM 的数学模型我们考虑的是正弦型永磁同步电动机系统。该电动机具有正弦形的反电动势波形,其定子电压、电流也为正弦波形。假设电动机是线性的,参数不随温度等变化,忽略磁滞、涡流损耗,转子无阻尼绕组。基于电动机统一理论的结论可以得到,转子坐标系(d-q轴系)中永磁同步电动机定子磁链方程为:(1)其中:——转子磁钢在定子上的耦合磁链;Ld、Lq——永磁同步电动机的直、交轴主电感;、 ——定子电流矢量的直、交轴分量。PMSM 定子电压方程为: (2)其中, 、——定子电压矢量us的d、q轴分量;w——转子电角频率。PMSM 的转矩方程为: (3)电动机转矩系数Kt 为:Kt = pmyr此外,电动机系统还要满足基本运动方程:( 4)其中,n ——电动机转速;wr ——转子机械角速度,w=pmwr ;Td、TL ——电动机的电磁转矩和负载转矩。采用现代控制理论的状态方程对永磁同步电机进行数学建模。若采取矢量控制,一般要求id=0,但是状态方程中不出现md和id是不合理的。因为在id=0的控制模式中,只是要求id的取值等于0,但id的实际值并不一定总是等于0(特别是在动态过程中)。同时,ud的实际数值也不会等于0。因此,必须将ia也作为状态变量,将md 也作为控制变量,由控制器根据所有状态变量(包括id)的取值进行控制。因此取状态变量 ,q 为转子位置角。将(1)式带入(2)式的第2 式,由(3)式和(4)式可得,则永磁同步电机的状态方程为( ) :(5)由此可见,该系统是一个非线性时变系统,且在系数矩阵中含有wr,id,iq状态变量的交叉相乘项,因此需要进行系统解耦,令因此采取id=0的矢量控制方法,uq'=uq,TL'=TL,系统可化为线性系统。取ud,uq 为控制量,负载转矩TL 作为扰动处理,因此单独提出,则系统化为=AX+BU+B0TL 的形式,则原系统化为:(6)2 PMSM 系统的分析PMSM 的参数如下:则系统状态空间方程为: 多项式模型将状态空间模型转换为多项式模型,系统的传递矩阵为: 能控性与可观测性分析状态完全能控的充分必要条件是系统的能控矩阵的秩为n。状态完全能观测的充分必要条件是能观测矩阵的秩为n。计算可得,系统的能控矩阵秩为4,满秩,则系统状态是完全能控的。系统的能观测矩阵的秩为4,满秩,则系统状态是完全可观测的。 控制系统的稳定性分析对于由状态空间模型表示的系统,其系统稳定的充分必要条件是:系统矩阵A 的特征值全部具有负实部。eig(a)'= *[0 - + ]由于系统矩阵a 的特征值中有一个是零,因此该系统是临界稳定的。由于能控矩阵的秩为4,满秩,因此可以通过状态反馈配置极点使得系统稳定。 多输入控制系统的极点配置对于多输入系统的极点配置的基本思路是:首先求一状态反馈,使得其闭环系统对某一输入(例如第一个输入)是能控的,再按单输入系统配置极点的方法进行极点配置[5]。图1 极点配置的闭环系统框图期望极点为: *[ + ](1)构造Q、S 矩阵。,由系统可得,n=4,m=2,u1+u2=4,a 为Q-1 的最后一行向量。(2)先按能控标准型进行极点配置。对 单输入系统进行极点配置。的特征多项式为,所期望的特征多项式为,则增益阵为:(3)求化为能控标准型的变换矩阵T,即则增益阵返回原坐标系为(4)使原系统(A,B)实现极点配置的状态反馈为: 系统仿真系统位置状态向量对阶跃信号的响应:图2 极点配置前位置状态向量的阶跃响应图3 极点配置后位置状态向量的阶跃响应系统位置状态向量对速度信号的响应(虚线为输入位置信号,实线为输出位置信号):图4 极点配置前的速度信号跟踪曲线系统位置状态向量对正弦信号的响应(虚线为输入位置信号,实线为输出位置信号)图5 极点配置后的速度信号跟踪曲线图6 极点配置前的正弦信号跟踪曲线图7 极点配置后的正弦信号跟踪曲线由此可见,通过极点配置使系统稳定,且对各种输入信号的响应有很大改善,具有很好的跟踪性能,这对于随动系统来说是十分重要的。3 总结使用状态空间方程表征系统,可以把系统的状态与系统的输入和输出联系起来,并在系统的内部变量与外部输入和测量输出之间建立联系,保存系统内部特性的信息,因此模型更为精确和科学。本文即在矢量控制的基础上提出了一种建立完整的永磁同步电机状态空间模型的方法。根据此模型,运用现代控制理论的各种方法对系统性能进行了分析和计算,分析表明该系统具有完全能控性、完全可观测性以及临界稳定性,通过状态反馈配置极点的方法使得系统稳定,使状态变量对输入信号有很好的跟踪性能。为进一步分析和设计控制系统提供了有效的方法和思路。参考文献:[1] 欧阳黎明.MATLAB控制系统设计[M].北京:国防工业出版社,2001.[2] 张崇巍,李汉强.运动控制系统[M].武汉:武汉理工大学出版社,2002.[3] 李三东,薛花.基于Matlab永磁同步电机控制系统的仿真建模[J].江南大学学报,2004,(2):115-120.[4] 杨平,马瑞卿,张云安.基于Matlab永磁同步电机控制系统的建模仿真方法 [J].沈阳工业大学学报,2005,(4):195-199.[5] 侯媛彬,嵇启春,张建军,杜京义.现代控制理论基础[M].北京大学出版社,2006.[6] 孙亮. MATLAB语言与控制系统仿真[M].北京:北京工业大学出版社,2006国物流管理逐渐走向社会化和供应链化的形势下,必须接合具体企业的物流运作管理实际,根据精益物流的基本原则和企业信息化状况,通过理论与应用的研究,在精益供应链物流管理原型系统的基础上不断修改和完善,不断地进行研究和实践,以此来推动我国制造企业精益供应链物流管理信息系统的发展。参考文献:[1] 乌跃.论精益物流系统[J].中国流通经济,2001(5):11-13.[2] (美)詹姆斯·P. 沃麦克, (英)丹尼尔·T. 琼斯, 沈希瑾,张文杰,李京生.精益思想:消灭浪费,创造财富[M].北京:商务印书馆,1999.[3] RICHARD Wilding. Lean, Leaner, Leanest[J]. InternationalJournal of Physical Distribution & Logistics Management1996,25(3/4)20.[4] 王之泰. 物流工程研究[M].北京:首都经济贸易大学出版社,2004.[5] 田宇,朱道立.精益物流[J].物流技术,1999(6):19-21.[6] LIU X Q, MA S H. Supply chain logistics circulation quantityand response time calculation model[J].WSEAS Transactionson Systems, 2006,5(4): 在机床数控改造中的典型应用邵晓嵬, 任有志, 王燕丽(河北科技大学机械电子工程学院, 石家庄050054)摘要: 讨论了利用可编程控制器对机床进行数控改造的具体方案和一般步骤,并以锯片切割机的改造为例介绍了利用西门子公司S7 - 200 系列可编程控制器进行改造的具体过程,阐述了机床数控改造后的应用效果及其未来的社会和经济效益。关键词: 可编程控制器; 机床; 数控改造中图分类号: TG51 文献标志码: A 文章编号:100320794 (2007) 1120147202Typical Application of PLC in NC Transformation for Machine ToolSHAO Xiao - wei , REN You - zhi , WANGYan - li(College of Mechanical and Electronic Engineering ,Hebei University of Science & Technology , Shijiazhuang 050054 ,China)Abstract :Discussed how to use the programmable logical controller (PLC) to deal with the transformation inmachine tool , particularly introduced the whole process of transformation on incise machine based on SIEMENSS7 - 200 PLC. Finally expatiate the effect of NC transformation and its coming benefit .Key words :programmable logical controller (PLC) ; machine tool ; NC transformation0 前言在我国现有的机床中有一部分仍采用传统的继电器- 接触器控制方式,这些机床触点多、线路复杂,使用多年后,故障多、维修量大、维护不便、可靠性差,严重影响了正常的生产。还有一些旧机床虽然还能正常工作,但其精度、效率、自动化程度已不能满足当前生产工艺要求。对这些机床进行改造势在必行,改造既是企业资源的再利用,走持续化发展的需要,也是满足企业新生产工艺,提高经济效益的需要。1 解决方案利用PLC 对旧机床控制系统进行改造是一种行之有效的手段。采用PLC 进行控制后,机床控制电路的接线量大大减少,故障率大大降低,提高了设备运行的稳定性和使用率,增强了可靠性,减小了维修,维护工作强度。当机床加工程序发生变化时,只需要修改PLC的程序就可以进行新的加工,更改较方便,有助于提升机床的应用。由于具有通信功能,采用可编程控制器进行机床改造后,可以与其他智能设备联网通信,在今后的进一步技术改造升级中,可根据需要联入工厂自动化网络中。2 改造过程、步骤及应用实例(1) 深入了解原有机床的工作过程,分析整理其控制的基本方式、完成的动作时序和条件关系,以及相关的保护和联锁控制,尽可能地与实际操作人员充分交流,了解是否需要对现有机床的控制操作加以改进,提高精度、可操作性和安全性等;如有需要,在后续的设计中予以实现。(2) 根据分析整理的结果,确定所需要的用户输入P输出设备。由于是对旧机床的改造,在保证完成工艺要求的前提下,最大限度地使用原有机床的输入P输出设备,如: 按钮、行程开关、接触器、电磁阀等,以降低改造成本。(3) PLC 机型选择。根据输入P输出设备的数量与类型,确定所需的IPO 点数。确定IPO 点数时,应留有20 %左右的裕量,以适应今后的生产工艺变化,为系统改造留有余地。由IPO 点数,利用一条经验公式:总内存字数= (开关量输入点数+ 开关量输出点数) ×10 + 模拟量点数×150来估算内存容量。在估算出内存字数后,再留25 %的裕量。据此,选择合适的机型。(4) 设计并编制IPO 分配表,绘制IPO 接线图。应注意到:同类型的输入点或输出点应尽量集中在一起,连续分配。(5) 进行程序设计。可借鉴机床原有继电器控制电路图,加以修改和完善。完成程序设计后,应进行模拟调试。(6) 模拟调试后,进行现场系统调试。调试中出现的问题逐一排除,直至调试成功。最后还应进行技术资料整理、归档。图1 IPO 接线图下面是对某锯片切割机的数控改造过程,机床的各控制过程如下:(1) 主轴电机的控制。起动,停止;(2) 进给电机控制。工作台纵向进给到与锯片相切的位置,之后工作台横向快速进给锯片,完成后工作台慢速移动后退,其间锯片主工作台变速旋转一个锯齿的角度,两运动同时进行插补出一个锯齿圆弧;(3) 冷却泵电机的起动控制以及相关的保护、联锁控制,工作台的各运动方向的超程保护,各运动方向的联锁控制等。确定所需的用户输入P输出设备。根据设备的硬件条件分析出,面板上有6 个按钮需占6 个数字输入口,一个BCD 拨码开关占用4 个输入口,一条直线光栅尺占用3 个输入口,一个三位状态旋钮占2 个输入口,执行元件为3 个步进电机和2 个异步电机,其中3 个步进电机共需8 个数字输出口,砂轮主电机和冷却泵各需1 个输出口,报警指示灯和上电指示灯各需1 个输出口。为保证安全起见,热继电器不接入输入端,而直接接在PLC 的输出端;合计输入点数15 点,输出点数12 点。考虑到要留有20 %左右的裕量,所以IPO 点数要在30 个点以上。因此,选用西门子公司S7 - 200 系列226 型号的PLC ,其输入点数24 点,输出点数16 点, IPO 总点数40 点;编制IPO 分配表(见表1) ,绘制IPO 接线图(见图1) ;借助机床原有的继电器控制电路图,进行程序设计,编写STL 结构化程序语言;模拟调试及现场系统调试,完成技术资料的归档。表1 IPO 分配表输入输出I0. 0 BCD 拨码开关1 位Q0. 0 W轴CP 端I0. 1 BCD 拨码开关2 位Q0. 1 X轴PY轴CP 端I0. 2 BCD 拨码开关3 位Q0. 2 W轴DIR 端I0. 3 BCD 拨码开关4 位Q0. 3 W轴FREE 端I0. 4 启动Q0. 4 X轴DIR 端I0. 5 暂停Q0. 5 X轴FREE 端I0. 6 光栅尺A 相输入Q0. 6 Y轴DIR 端I0. 7 光栅尺B 相输入Q0. 7 Y轴FREE 端I1. 0 光栅尺Z相复位Q1. 0 主电机继电器I1. 1 锯片直径输入确定Q1. 1 冷却泵继电器I1. 2 砂轮直径输入确定Q1. 2 报警指示灯I1. 3 三位状态旋钮输入1 Q1. 3 上电指示灯I1. 4 三位状态旋钮输入2I1. 5 冷却泵启动I1. 6 急停3 改造后效果可实现加工的柔性自动化,效率比传统锯片机提高5~6 倍。加工的锯齿精度高,尺寸分散度小,提高了锯齿的强度。拥有自动报警、自动监控、补偿等多种自我调节功能,可实现长时间无人看管加工。由于锯片采用的是某新型合金钢,齿磨损后修补的成本很高,采用该锯片机以后,为工厂节省了可观的维修成本,真正提高了工厂的效益。4 结语利用PLC 对传统机床进行数控化改造,能够有效地解决复杂、精密和小批多变的零件加工问题,满足高质量、高效益和多品种、小批量的柔性生产方式的要求,适应各种机械产品迅速更新换代的需要,同时为企业节省了大量的设备改造成本,提高了企业的经济效益和社会效益,提升了企业的产品竞争力,使企业更容易在竞争激烈的市场环境里生存与发展。参考文献:[1 ]陈立定. 电气控制与可编程控制器[M]

数控技术主要是采用高速、高精度化、复合化、系统化、智能化、柔性化的加工 方法 代替传统的加工方法,它在现代机械制造中发挥着不可替代的作用。下面是我为大家整理的数控技术 毕业 论文,供大家参考。

【论文关键词】数控技术;高职 教育 ;教学改革

【论文摘要】 文章 根据数控行业对人才能力的培养要求,深化课程体系、教学内容和 教学方法 的改革,同时对教材建设、课程建设和实训基地建设等问题进行了一些探讨。

我国加入世贸组织后,中国正在逐步变成“世界制造中心”,制造业已成为我国经济的主要增长点,这也促使数控技术的广泛应用,数控人才的严重短缺引起了社会普遍关注。许多高校和培训机构都开设计数控技术专业,然而从有关部门得知,这一两年数控专业高职毕业生切合专业的就业率并不很高。

一方面企业找不到合适的数控人才,另一方面数控专业学生却找不到合适的工作。在人才使用方面,企业和人才本身都不满意,社会上还是缺口较大,其原因就是学校培养的人才不是企业所需要的人才,说明我们高职教育在教学机制、办学理念、课程设置、就业指导、实践教学模式、教材建设等方面都存在单方面的行为,没有与企业沟通、合作,没有按企业的愿望培养人才。

为什么会出现这种现象?原因有多方面的,毕业生专业能力不强;学生技能力很弱,实际 经验 和动手能力差;学生没有专长和一技之长,没有特色;学生定位不准,不愿立足一线,缺乏吃苦耐劳和为企业奉献精神;学校就业和就业指导体系不力。

一、制造业呼唤专业教学改革

随着科学技术的突飞猛进,经济全球化趋势日益增强,国际产业分工正在“重新洗牌”,许多发达国家和跨国公司看好中国市场,将部分制造业进一步向我国转移。虽然我国制造业已开始广泛使用先进的数控技术,但掌握数控技术的机电复合型人才奇缺,其中仅数控机床的操作、编程、维修人员就短缺60多万人。我国数控技术人才不仅数量上奇缺,而且质量上也存在一定缺陷,即他们的知能结构不能适应和满足现代制造业的需求。

在高等教育从精英教育向大众化教育转变的时期,生源基础变化较快,企业对人才层次要求上移,使用重心下移的情况下,由于学校专业建设教学方案调整没能及时跟上社会变化,没有一套适时的高质量教材,此外,在理论教学和实践教学的比例上还显得不够。

数控技术是集机械、电子、信息和管理等学科于一体的新兴交叉学科,数控技术的发展对人才的知识、能力、素质结构提出了新的要求。“中国制造”竞争力的提高呼唤我国高职数控技术专业要适应市场需求,改革现行的课程体系、教学内容和教学方式,高起点地培养从事数控技术人才,以满足制造业发展对人才的需求。

二、专业教学改革指导思想和目标

1.改革的指导思想。进一步加快教育思想与教育观念的变革,全面推进素质教育,深入探索高等职业教育教育人才的培养模式,努力提高高职人才培养质量,深化课程体系、教学内容和教学方法的改革,培养出有较强的职业能力和较高综合素质的机械制造业生产和管理一线的高级应用型人才。

2.改革的目标 。通过教学改革,要建立一个完整的、科学的、有特色的高职数控制造人才培养的教学体系。体现“以就业为导向”, “以企业活动为主线” ,研究其职业分布和学生就业方向; “以能力培养为中心,知识够用为度”来架构专业教学体系,在教学内容突出专业技能、综合能力及综合素质的培养。

毕业生将具备较强的专业能力和职业素质,有一技之长或一专多能,能够很快适应企业生产的需要,且具有良好的可持续发展能力。

三、专业改革的基本思路

1.学生现状剖析:(1)专业能力不强。除了其基础较差之外,还有很多原因。(2)技能不足。(3)定位不准。很多人认为自己是大学生,一定要做管理人员,没有立足一线的意识;缺乏吃苦耐劳精神,不愿干脏、累、苦的工作,不愿到小企业和条件差的企业;缺乏奉献精神,不愿立足企业,与企业同甘共苦,只讲索取,不讲奋斗、拼搏、奉献;对 企业 文化 和环境的认识不够,缺乏 安全生产 、节约、合作、严格遵守纪律等认识,难以适应企业,普遍认为 企业管理 太严。(4)就业指导和专业教育不力。目前很多学校就业指导没有引起足够的重视,没有形成就业指导体系。

2.专业教学改革方案。(1)针对学生现状,根据企业岗位群的要求,以提高人才培养质量和学生就业为目的,针对性的对原有的教学计划、教学大纲、教材、教学方法、技能训练方法和内容、师资力量、实训条件、就业指导、实习基地等方面进行改革和加强。改变学生知识和能力结构,满足企业用人要求。(2)重新构建专业课程体系。根据职业岗位群的知识和能力要求来对课程体系进行整合。专业知识以“必需、够用”为度,突出核心专业课程。确定以能力为中心来构建理论教学体系和实践教学体系,拓宽基础,注重实践,强化技能训练,加强能力培养,提高综合职业素质。将专业课提前,使学生尽早接触专业课,(下转第117页)(上接第105页)这样可提高学生学习兴趣,学生也可提前就业,缓解集中就业的压力。(3)改进教学方法和考试方法,提高教学效果。(4)教材建设和课程建设。撰写适合本专业实践教学的实践课程的校本教材并完善实训指导书;在进行专业主干课程建设的基础上,撰写专业主干课的校本教材。完成适合本专业图册和主干课程的题库建设。建设几门校级精品课。(5)师资队伍建设规划。一是加强了师资队伍建设,改善了师资队伍结构。(6)校内、校外实训场地建设。根据培养目标,新建、扩建和完善一些实训场,为学生技能训练和专业知识学习提供坚实的基础和保障。加强校企合作,建立校外实习基地,建成满足学生企业生产管理环境认识、生产实习、毕业实习等不同层次实习要求实习基地。 加强产、学结合,通过参与解决企业生产的实际问题,提高学生的综合素质。(7)完善职业素质教育和就业体系。落实专业教师职业素质教育,让他们在专业教育时就传递怎样做人、做事的知识,在实践中严格要求,使之潜移默化。积极拓展毕业生实习和就业基地,设定专人负责学生就业和就业跟踪工作,并发动全体专业教师共同参与。

四、专业教学改革的保障 措施

为了保证专业教学改革试点工作顺利进行,将逐步完善有关配套措施:

1.加强师资队伍的建设,提高师资队伍的质量,制定“双师型”教师的培养和引进制度。

2.充分发挥教研室在教学运行过程中的管理职能,加强教学改革研究;

3.结合专业立项,做好本专业教学改革工作。

4.加强和相关行业、企业合作办学的力度,建立一体化管理模式。

【参考文献】

[1]黄梓平.改革课程体系 加强技能训练 提高综合素质[J].青海大学学报, 2002.

[2]黄克孝.构建高等职业教育课程体系的理论思考[J].职业技术教育,2004.

[3]王建平.高职《数控编程》课程教学改革探析[J].长沙航空职业技术学院学报,2006.

摘要:数控技术是实现机械制造自动化的关键,直接影响到国家工业的发展和综合国力的提高。以数控技术为核心的机械设备的生产和应用已经成为衡量一个国家技术水平和战略地位的重要标准。因此广泛采用数控技术应用于制造业,无论从战略角度还是发展策略,都是我国实现工业经济大国必须要大力提倡和广泛发展的。

关键词:机械制造 数控技术

0 引言

在机械制造业中,数控加工技术已经越来越受到重视。随着计算机技术为主流的现代科技技术发展和市场产品竞争的加剧,传统的机械制造技术很难满足现代产品多样化的发展和日新月异的换代速度。面对多品种小批量生产比重的加大,产品交货质量和成本要求的提高,要求现代的制造技术具有很高的柔性。如何能增强机械制造业对外界因素的适应能力以及产品适应市场的变化能力,就需要我们能利用现代数控技术的灵活性,最大限度的应用于机械制造行业。将机械设备的功能、效率、可靠性和产品质量提高到一个新的水平,从而满足现代市场的竞争需求。

1 技术特点

数控技术是用数字信息对机械加工和运动过程进行控制的技术。它是集传统的机械制造技术、计算机技术、传感检测技术、网络通信技术、光机电技术于一体的现代制造业基础技术,具有高精度、高效率、柔性自动化等特点。

目前是采用计算机控制,预先编程然后利用控制程序实现对设备的控制功能。由于计算机软件的辅助功能替代了早期使用纯硬件电路组成的数控装置,使得输入数据的存储、处理、判断、运算等功能均由现场可编辑的软件来完成,这样极大的增强了机械制造的灵活性,提高设备的工作效率。

2 机械制造中数控技术的应用

工业生产 工业机器人和传统的数控系统一样是由控制单元、驱动单元和执行机构组成的。主要运用机器设备的生产线上,或者运用于复杂恶劣的劳动环境下下,完成人类难以完成的工作,很大程度上改善了劳动条件,保证了生产质量和人身安全。

在实际操作中,控制单元是由计算机系统组成,指挥机器人按照写入内核的程序向驱动单元发出指令,完成预想的操作,同时同步检测执行动作,一旦出现错误或发生故障,由传感系统和检测系统反馈到控制单元,发出报警信号和相应的保护动作。而执行机构是由伺服系统和机械构件组成。有动力部分向执行机构提供动力,使执行机构在驱动元件的作用下完成规定操作。

煤矿机械 现代采煤机开发速度快、品种多,都是小批量的生产,各种机壳的毛坯制造越来越多地采用焊件,传统机械加工难以实现单件的下料问题,而使用数控气割,代替了过去流行的仿型法,使用龙骨板程序对采煤机叶片、滚筒等下料,从而优化套料的选用方案。使其发挥了切割速度快、质量可靠的优势,一些零件的焊接坡口可直接割出,这样大大提高了生产效率。同时,数控气割机装有自动可调的切缝补偿装置。它允许对构件的实际轮廓进行程序控制,好比数控机床上对铣刀的半径补偿一样。这样可以通过调节切缝的补偿值来精确的控制毛坯件的加工余量。

汽车工业 汽车工业近20年来发展尤为迅猛,在快速发展的过程中,汽车零部件的加工技术也在快速发展,数控技术的出现,更加快了复杂零部件快速制造的实现过程。

将高速加工中心和 其它 高速数控机床组成的高速柔性生产线集“高柔性”与“高效率”于一体,既可满足产品不断更新换代的要求,做到一次投资,长期受益,又有接近于组合机床刚性自动线的生产效率,从而打破汽车生产中有关“经济规模”的传统观念,实现了多品种、中小批量的高效生产。数控加工技术中的快速成形制造技术在复杂的零部件加工制造中可以很轻易方便的实现,不仅如此,数控技术中的虚拟制造技术、柔性制造技术、集成制造技术等等,在汽车制造工业中都得到了广泛深入的应用。21世纪的汽车加工制造业已经离不开数控加工技术的应用了。

机床设备 机械设备是机械制造中的重中之重,面对现代机械制造业的需求,具备了控制能力的机床设备是现代机电一体化产品的重要组成部分。计算机数控技术为机械制造业提供了良好的机床控制能力,即把计算机控制装置运用到机床上,也就是用数控技术对机床的加工实施控制,这样的机床就是数控机床。它是以代码实现机床控制的机电一体化产品,它把刀具和工件之间的相对位置、主轴变速、刀具的选择、冷却泵的起停等各种操作和顺序动作数字码记录在控制介质上,从而发出控制指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件,使机床自动加工出所需零件。

3 数控技术的发展

从第一台数控机床开发成功到现在已有50多年的历史,由传统的封闭式数控系统发展到现今的开放式PC数控系统。传统的计算机数控系统,由于采用封闭的体系结构,它的通用性、软件移植性、功能扩展和维修都比较困难;开放式体系结构的计算机数控系统的发展,使传统的计算机数控系统的市场正在受到挑战。开放式计算机数控系统,采用软件模块化的体系结构,显示了优良的性能,能适应各种计算机的软件平台,具有统一风格的用户交互环境,操作、维护、更新换代和软件开发都比较方便,具有较高的性能价格比,已成为数控系统发展的方向。

4 结束语

机械制造技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志,也是国际间科技竞争的重点。我国正处于经济发展的关键时期,制造技术是我们的薄弱环节。PC机进入数控领域,极大的促进了数控技术的发展,也为我国在数控生产领域赶超发达国家提供了机遇。跟上发展先进数控制造技术的世界潮流,将其放在战略优先地位,并以足够的力度予以实施,尽快缩小与发达国家的差距,在激烈的市场竞争中立于不败之地。同时,数控加工技术的发展孕育产生大量的数控专业技术人才,进而推动我国现代机械制造业进一步走向繁荣。

参考文献:

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【摘要】随着国内数控机床的迅速发展,数控机床逐步出现故障高发时段。然而,目前的数控维修工作混乱无序,根本不能适应数控行业快速发展的步伐。为了使数控维修工作适应现代化制造业的发展,提高数控设备维修质量,那么规范数控维修行业,已经迫在眉睫。本文通过阐述了数控机床的维修方法,使其具有可利用性、可持续发展性,为规范数控维修行业奠定坚实的基础。

【关键词】数控;机床;维修;技术分析

随着我国机械加工的快速发展,国内的数控机床也越来越多。由于数控机床的先进性和故障的不稳定性,大部分故障都是以综合故障形式出现,所以数控机床的维修难度较大,并且数控机床维修工作的不规范,使得数控维修工作处于一种混乱状态,为了规范数控维修工作,提高数控机床的利用价值,本文提出五步到位数控维修法。

一、

1、故障记录具体

数控机床发生故障时,对于操作人员应首先停止机床,保护现场,并对故障进行尽可能详细的记录,并及时通知维修人员。

(1)故障发生时的情况记录

1)发生故障的机床型号,采用的控制系统型号,系统的软件版本号。

2)故障的现象,发生故障的部位,以及发生故障时机床与控制系统的现象。

3)发生故障时系统所处的操作方式。

4)若故障在自动方式下发生,则应记录发生故障时的加工程序号,出现故障的程序段号,加工时采用的刀具号等。

5)若发生加工精度超差或轮廓误差过大等故障,应记录被加工工件号,并保留不合格工件。

6)在发生故障时,若系统有报警显示,则记录系统的报警显示情况与报警号。

7)记录发生故障时,各坐标轴的位置跟随误差的值。

8)记录发生故障时,各坐标轴的移动速度、移动方向,主轴转速、转向等。

(2)故障发生的频繁程度记录

1)故障发生的时例与周期。

2)故障发生时的环境情况。

3)若为加工零件时发生的故障,则应记录加工同类工件时发生故障的概率情况。

4)检查故障是否与“进给速度”、“换刀方式”或是“螺纹切削”等特殊动作有关。

(3)故障的规律性记录。

(4)故障时的外界条件记录。

2、故障检查方法

维修人员故障维修前,应根据故障现象与故障记录,认真对照系统、机床使用 说明书 进行各顶检查以便确认故障的原因。当数控设备出现故障时,首先要搞清故障现象,向操作人员了解第一次出现故障时的情况,在可能的情况下观察故障发生的过程,观察故障是在什么情况下发生的,怎么发生的,引起怎样的后果。搞清了故障现象,然后根据机床和数控系统的工作原理,就可以很快地确诊并将故障排除,使设备恢复正常使用。故障检查包括:

(1)机床的工作状况检查。

(2)机床运转情况检查。

(3)机床和系统之间连接情况检查。

(4)CNC装置的外观检查。

维修时应记录检查的原始数据、状态,记录越详细,维修就越方便,用户最好编制一份故障维修记录表,在系统出现故障时,操作者可以根据表的要求及时填入各种原始材料,供维修时参考。

3、故障诊断

故障诊断是进行数控机床维修的第二步,故障诊断是否到位,直接影响着排除故障的快慢,同时也起到预防故障的发生与扩大的作用。首先维修人员应遵循以下两条原则:

(1)充分调查故障现场。这是维修人员取得维修第一手材料的一个重要手段。

(2)认真分析故障的原因。分析故障时,维修人员不应局限于 CNC部分,而是要对机床强电、机械、液压、气动等方面都作详细的检查,并进行综合判断,达到确珍和最终排除故障的目的。

1)直观法。2)系统自诊断法。3)参数检查法。4)功能程序测试法。5)部件交换法。6)测量比较法。7)原理分析法。8)敲击法。9)局部升温法。10)转移法。

除了以上介绍的故障检测方法外,还有插拔法、电压拉偏法、敲击法等等,这些检查方法各有特点,维修人员可以根据不同的现象对故障进行综合分析,缩小故障范围,排除故障。

4、维修方法

在数控机床维修中,维修方法的选择到位不到位直接影响着机床维修的质量,在维修过程中经常使用的维修方法有以下几种:

(1)初始化复位法。由于瞬时故障引起的系统报警,可用硬件复位或开关系统电源依次来清除故障,若系统工作存贮区由于掉电、拔插线路板或电池欠压造成混乱,则必须对系统进行初始化清除,清除前应注意作好数据拷贝记录,若初始化后故障仍无法排除,则进行硬件诊断。

(2)参数更改,程序更正法。系统参数是确定系统功能的依据,参数设定错误就可能造成系统的故障或某功能无效。有时由于用户程序错误亦可造成故障停机,对此可以采用系统搜索功能进行检查,改正所有错误,以确保其正常运行。

(3)调节、最佳化调整法。调节是一种最简单易行的办法。通过对电位计的调节,修正系统故障。

(4)备件替换法。用好的备件替换诊断出坏的线路板,并做相应的初始化启动,使机床迅速投入正常运转,然后将坏板 修理 或返修,这是目前最常用的排故办法。

(5)改善电源质量法。目前一般采用稳压电源,来改善电源波动。对于高频干扰可以采用电容滤波法,通过这些预防性措施来减少电源板的故障。

(6)维修信息跟踪法。一些大的制造公司根据实际工作中由于设计缺陷造成的偶然故障,不断修改和完善系统软件或硬件。这些修改以维修信息的形式不断提供给维修人员

(7)修复法。对数控机床的故障进行恢复性修复、调整、复位行程开关、修复脱焊、断线、修复机械故障等。

5、维修记录到位

维修时应记录、检查的原始数据、状态较多,记录越详细,维修就越方便,用户最好根据本厂的实际清况,编制一份故障维修记录表,在系统出现故障时,操作者可以根据表的要求及时填入各种原始材料,供再维修时参考。

通常维修记录包括以下几方面的内容;(1)现场记录;(2)故障原因;(3)解决方法;(4)遗留的问题;(5)日期和停工的时间;(6)维修人员情况;(7)资料记录。

二、小结

数控机床维修技术的实施,提高重复性故障的维修速度,提高维修者的理论水平和维修能力,有利于分析设备的故障率及可维修性,改进操作规程,提高机床寿命和利用率,并能充分实现资源共享。使其具有可利用性、可持续发展性,为规范数控维修行业奠定坚实的基础。

参考文献:

[1]孙伟.数控设备故障诊断与维修技术.北京国防工业出版社, 2008.

[2]杨中力.数控机床故障诊断与维修.天津:天津理工大学出版社, 2008.

[3]沈兵,历承兆.数控系统诊断与维修手册.北京机械工业出版社, 2009.

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Key words: gas turbine; combined cycle power plant; heat and power cogeneration 燃气轮机由压气机、燃烧室、透平、控制系统和辅助设备组成.燃气轮机的设计是基于布莱顿循环.压气机(即压缩机)连续地从大气中吸入空气并将其压缩;压缩后的空气送入燃烧室,与喷入的天然气混合,并点火燃烧;燃烧后产生的高温烟气随即流入燃气透平中膨胀做功,推动透平带动压气机叶轮一起旋转.加热后的高温燃气的做功能力显著提高,因此,透平在带动压气机的同时,还有余功作为燃气轮机的输出功输出. 由于燃气轮机的工质是高温烟气而不是水蒸气,故可省去锅炉、冷凝器、给水处理等大型设备.因此,燃气轮机电厂附属设备较少,系统简单,占地面积较少. 燃气轮机可分为重型燃气轮机、工业型燃气轮机和航改型燃气轮机三类.重型燃气轮机的零件较为厚重,大修周期长,寿命可在10万h以上,主要用于满足城市公用电网需求,例如日立的H25和H80系列燃气轮机、通用电气的F级燃气轮机、西门子的SGT-8000系列燃气轮机、三菱的M701系列燃气轮机和阿尔斯通的GT系列重型燃气轮机等.工业型燃气轮机的结构紧凑,所用材料一般较好,燃气轮机的效率较高,例如索拉的T130燃气轮机和西门子SGT-800燃气轮机,常用于热电联产工程.航改型燃气轮机是由航空发动机改装而成的燃气轮机,在航空领域运用较多,但也有应用于发电及相关工业领域,例如通用电气的 LM 系列航改型燃气轮机等.航改型燃气轮机的结构最紧凑,最轻巧,效率最高,但寿命较短[1-2]. 燃气轮机自上世纪30年代诞生以来发展迅速.当今国际上最新型的G型燃气轮机和H型燃气轮机,单机功率已达到292~334 MW,发电热效率已达到.其中,由G型燃气轮机组成的联合循环单机功率可达489 MW,发电热效率可达;由H型燃气轮机组成的联合循环机组的发电热效率可达60%[3-5].H型燃气轮机组成的联合循环机组是目前已掌握的热-功循环效率最高的大规模商业化发电方式.不仅如此,燃气轮机与以煤为燃料的蒸汽轮机相比,它具有重量轻、体积小、效率高、污染少、启停灵活等优点.燃气轮机发电机组能在无外界电源的情况下迅速启动,机动性好.在电网中用它带动尖峰负荷和作为紧急备用电源,还能携带中间负荷,能较好地保障电网的安全运行,所以得到广泛应用[6]. 国内外科技界与产业界已经认识到燃气轮机将是21世纪乃至更长时期内能源高效转换与洁净利用系统的核心动力装备. 1燃气轮机在热电联产工程中的应用方式 燃气轮机在热电联产工程中的应用形式主要有两种:一种是燃气轮机联合循环热电厂;另一种是燃气轮机简单循环热电厂. 燃气轮机联合循环热电厂由燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机(背压式、抽背式或者抽凝式)和发电机共同组成.燃气轮机排出的做功后的高温烟气通过余热锅炉回收烟气中的热量而得到高温水蒸气,水蒸气注入蒸汽轮机发电.蒸汽轮机的排汽或者部分在蒸汽轮机中做功后的抽汽用于供热,形式有:燃气轮机、蒸汽轮机同轴推动一台发电机的单轴联合循环;燃气轮机、蒸汽轮机推动各自的发电机的多轴联合循环.单轴的燃气轮机联合循环电厂规模较大,例如通用电气的9F系列机组.而多轴的联合循环机组常见于中小型的燃气轮机联合循环电厂.因此,对于电厂规模相对较小的热电联产工程来说,常选择多轴的燃气轮机联合循环机组. 燃气轮机简单循环热电厂由燃气轮机和余热锅炉组成.该类型燃气轮机热电厂不配置蒸汽轮机,通过余热锅炉直接对外供热.因此该类型燃气轮机热电厂发电热效率相对联合循环燃气轮机热电厂较低,约为30%~35%之间;热电比和供热成本的指标方面,简单循环燃气轮机热电厂也低于联合循环燃气轮机热电厂[7]. 由此可见,燃气轮机联合循环可大大提高发电厂整体发电热效率.即使只有燃气轮机和余热锅炉组成的不配置蒸汽轮机的简单循环燃气轮机发电厂,其发电效率也高于常规的小型燃煤热电厂. 2热电联产工程中燃气轮机机型选择 热电联产工程遵循“以热定电”原则,首先满足外界对蒸汽负荷的需求,一般对发电量的需求相对较少.因此,对于热电联产工程来说,大功率的重型燃气轮机使用相对较少,常配置一些中小型的燃气轮机. 世界主要的中小型燃气轮机有:索拉的T130燃气轮机;日立的H25和H80燃气轮机;通用电气的6F和LM系列的航改型燃气轮机;西门子的SGT-800燃气轮机.各机型的主要技术参数如表1(见下页)所示(表中数据来自各个燃气轮机厂家产品宣传手册,且会因计算的天然气热值等参数变化而发生微小的变化). 表1各中小型燃气轮机相关性能参数 Performance parameters of some gas turbines 表1中,H25,H80 和6F为重型燃气轮机;SGT-800和T130为工业型燃气轮机;LM6000为航改型燃气轮机.从表1可知,工业型和航改型燃气轮机单机发电热效率相对重型燃气轮机的单机发电效率明显更高,但燃气轮机的排烟温度相对较低.由于排到余热锅炉的高温烟气所包含的热量相对较少,因此对于整个联合循环热电厂,工业型和航改型燃气轮机联合循环热电厂的整体发电热效率反而低些[8-9].简单循环的燃气轮机热电厂若选择工业型燃气轮机及航改型燃气轮机,其热电厂发电热效率会较高. 对于配置蒸汽轮机的燃气轮机联合循环,重型燃气轮机因其排烟温度较工业型燃气轮机和航改型燃气轮机高,排到余热锅炉的高温烟气所包含的热量相对较多,余热锅炉产出的供蒸汽轮机发电用的高温高压的蒸汽也更多.因此,重型燃气轮机联合循环整体发电热效率比工业型燃气轮机和航改型燃气轮机联合循环的发电热效率高.燃气轮机联合循环热电厂中大多选择重型燃气轮机. 从能量的充分利用和逐级利用角度讲,相比于燃气轮机简单循环热电厂,燃气轮机联合循环热电厂更具有优势.目前我国燃气轮机热电联产工程中,大多选择重型燃气轮机组成的联合循环燃气轮机热电厂,如浙江省的某热电厂,采用6F级燃气轮机匹配余热锅炉和蒸汽轮机组成燃气轮机联合循环机组对外供热供电,燃气轮机联合循环热电厂整体发电热效率约60%. 但是对于某些对占地面积有严格要求的场合,如海上油气平台井等,一般可选择结构紧凑、效率高的工业型燃气轮机或者航改型燃气轮机机. 具体燃气轮机机型的选择可根据各工程的实际情况进行分析、计算、确定,如热电厂的对外供热参数和供热量、装机容量、机组数量、占地面积、整体热效率等. 3燃气轮机联合循环热电联产工程相对于常规火力发电热电联产的优势[10] 相对于常规燃煤的小型火力发电的热电联产电厂,燃气轮机联合循环热电厂的优势主要有: (1) 高效:燃气轮机联合循环的发电热效率已经达到甚至突破60%,这是一般常规火电机组无法比拟的,甚至高于目前最先进的超超临界机组而稳居各类火电机组之首. (2) 单位造价低:燃气轮机联合循环机组单位容量造价约400美元·kW-1,而常规火电机组造价为600~1 000美元·kW-1;若我国国产燃气轮机的制造加工水平进一步提升,燃气轮机联合循环机组单位容量造价还有非常大的下降空间. (3) 低排放:燃气轮机联合循环不排放SO2以及飞灰和灰渣;NOx的排放量也非常低,一般都可以达到 mg·m-3以下,甚至可以根据需要达到小于 mg·m-3的水平,CO2的排放量可以做到 mg·m-3;环保性能居于现有各种火电机组之上. (4) 节水:燃气轮机联合循环机组以燃气轮机发电为主,燃气轮机发电机功率占总容量的70%,联合循环机组所需用水量约为常规燃煤机组的1/3.这在某些缺水的地区显得尤为重要.若选择燃气轮机和余热锅炉配置的简单循环,整个电厂对机组冷却水量的需求相对于常规火电厂的冷却水量更是大幅度减少. (5) 省地:燃气轮机联合循环机组因附属设备较少,无需储煤场、输煤设施,占地面积仅为加脱硫装置的常规火电厂的1/3.这在城市边缘及城区的供热电厂显得尤为重要. (6) 建设工期短:燃气轮机联合循环机组最适合模块化设计,燃气轮机各部件模块可工厂化生产,运至现场吊装,因而大大缩短了燃气轮机电厂的建设工期. (7) 调峰性能好:通过余热锅炉的旁路烟囱,不运行蒸汽轮机及发电机组的情况下,一般在20 min 内就能达到燃气轮机及发电机组的100%负荷,而燃气轮机及其发电机组负荷占整个燃气轮机联合循环电厂额定负荷的70%左右,这保证了燃气轮机联合循环的良好调控性能,实现机组的日启夜停和调峰功能. (8) 操作运行和维护人员少:因为燃气轮机联合循环电厂自动化程度高,采用先进的控制系统,电厂对员工数量的需求大幅下降.一般情况下占同容量常规燃煤电厂人员的20%~25%就足够了. 4影响燃气轮机在热电联产工程中推广的主要因素 燃气轮机联合循环电厂在国外已经得到了普遍发展,近几年已占据美国电力市场的重要地位,欧洲的燃气轮机联合循环电厂也获得了长足的发展.目前我国燃气轮机联合循环电厂能否获得大力推广和发展,主要受制于如下三个因素: (1) 我国能提供多少天然气资源供燃气轮机发电工业使用;当前国内已有部分燃气轮机联合循环电厂因受制于燃料供应,每年运行的时间远远少于常规燃煤机组. 2012年,随着“西气东输”二线最后几条干线的建成投产,整个输气管道实现每年输气300亿m3.未来中国甚至有可能规划修建“四线”或者“五线”,进一步便于西部地区的天然气输送到东部地区开发利用. 另外,海上(东海、南海)天然气的开发、沿海港口城市液化天然气(LNG)的进口,也为联合循环发电扩充了气源供应条件.国内已经探明了华北、东北、西北三大煤层气资源储量,并将逐步开采. 随着天然气来源渠道的扩大,燃气轮机联合循环电厂的应用范围将大大突破西气东输管网和海上天然气所能影响的地区. (2) 如何合理确定天然气价格,使燃气轮机联合循环发电成本能够与严重污染的以煤为燃料的常规火电相竞争. 必须指出,天然气的价格对燃气轮机及联合循环的运行成本有着决定性的影响.在燃气轮机三项发电成本的组成中(设备折旧成本、机组运行维护成本、燃料成本),燃料成本的比例高达60%~65%,即使在天然气的产地,运输过程费用大为降低,天然气价格相对东南沿海地区更加便宜,其成本占燃气轮机发电成本的比例仍然是非常高的[4].在天然气价格居高不下的今天,燃料成本高已经成为制约燃气轮机发电大力推广的一个关键性因素. 当前,作为工业企业及城市基础设施的重要组成部分的许多中小型燃煤热电厂,通常地处城市之中或者城市郊区,因此不可避免地会对当地大气环境质量产生很大影响.中小型燃煤热电厂改造为燃气轮机联合循环热电厂,对当地环境质量的改善效果非常明显,也最容易得到人民群众的接受和支持. 热电厂的燃料从煤炭改造为天然气,虽然合理调整了能源结构,提高了能源利用效率,减少了煤炭运输环节的损失和浪费,但是对燃气轮机联合循环热电厂来说,燃料成本必然要增加,能源代价必然会提高,因此争取群众和企业的理解和参与,合理分担部分天然气成本因素,是解决天然气市场和成本关系的一条合理途径. 政府在制定燃气轮机联合循环热电厂上网电价和外供蒸汽价格时,应考虑到燃气轮机的环境效益,适当提高上网电价和外供蒸汽价格,这也是对天然气成本过高的一种消化. (3) 从长远的角度看,我国燃气轮机整体行业水平的提高是决定我国燃气轮机及联合循环电厂能否大力推广的一个重要因素. 燃气轮机的发展水平代表着一个国家的重大装备制造业的总体水平.当前我国的燃气轮机技术水平与世界先进水平之间的差距还很大,燃气轮机的核心部件依赖于进口,燃气轮机的每次大修花费很大.若某些燃气轮机的大修只能运回美国等发达国家进行,则其费用更大. 近年来,为了推动燃气轮机工业的发展,按照“市场换技术”的原则,我国对规划批量建设的燃气轮机发电站工程项目采取“打捆”式招标采购模式,由国外先进燃气轮机制造企业与国内制造企业相互结合组成联合体,进行燃气轮机联合循环电站工程项目的竞争投标,以吸收和引进国外先进技术.在这一过程中,我国同时引进了世界三大动力集团(通用电气、西门子、三菱)的F级重型燃气轮机.在实现燃气轮机设备制造本土化和国产燃气轮机技术开发方面都取得了良好的成果.在吸收和引进国外先进燃气轮机技术的基础上,逐步实现了燃气轮机联合循环电站设备研发和制造的国产化、本地化和知识产权自主化[11-12]. 2008年,我国具有完全自主知识产权的110 MW级R0110燃气轮机进行了点火及实验验证,其性能已经接近于目前国际上先进的F级燃气轮机,对我国的燃气轮机设计、制造和加工的整体水平是一个巨大的提升[13-14]. 目前,我国燃气轮机技术水平与国际先进水平之间的差距正在不断缩小,我国的燃气轮机自主研发、生产制造等方面取得了重大进展.2012年9月12日,上海市科委重大专项课题“高温合金叶片制造技术研究”通过专家验收,这标志着我国在燃气轮机核心部件国产化、自主化生产的道路上迈出了坚实的一步. 从制约燃气轮机联合循环电厂发展的三个因素及我国目前的相应情况可知,我国大力发展燃气轮机联合循环的条件已经具备,燃气轮机联合循环电厂的快速发展在近期将成为可能. 5总结 实现节能减排,提高能源利用率是我国能源结构调整的目标.随着我国天然气资源的开发、利用及液化天然气资源的引进,我国燃气轮机联合循环机组将不断增加.燃气轮机联合循环以其高效、清洁和灵活的特点,必将成为我国未来大力发展的电厂类型. 目前可用于热电联产的中小型燃气轮机容量和整个热电厂供热能力与我国广泛使用的蒸汽轮机热电机组的规格十分接近,因而可在不改变外部系统,不增加发电容量和不间断供热、发电的前提下,以较短的时间、较低的投资和较合理的电、热成本实现对热电厂以气代煤的改造.这也是燃气轮机联合循环热电厂可获得大力推广的现实条件. 总之,燃气轮机联合循环机组在我国电力工业中的作用将逐渐增强,发展燃气轮机联合循环热电厂任重而道远,但是前景是非常光明的. 参考文献: [1]李孝堂.燃气轮机的发展及中国的困局[J],航空发动机,2011,37(3):1-7. 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关于汽车发动机的探讨学生姓名: X X 学号:xxxxxxxxxxx入学时间: 2004 年 9 月指导老师: x x 职称: 讲师 学 校: xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 目 录第一节 发动机的分类……………………………………………3第二节 发动机的总体构造………………………………………4第三节 四冲程发动机的工作原理………………………………6第四节 二冲程发动机的工作原理………………………………10第五节 发动机的主要性能指标与特性…………………………13致谢…………………………………………………………………16参考文献……………………………………………………………171关于汽车发动机的探讨内容提要:目前汽车普遍采用的是往复活塞式内燃机,发动机是汽车的心脏,它以其热效率高、结构紧凑、机动性强、运动维护简便的优点著称于世。本文针对发动机作出详细的讲解,包括发动机的分类、发动机的结构、发动机的工作原理,并据此分析汽车发动机的性能及主要指标。关键词:汽油机 柴油机 二冲程 四冲程 性能指标 特性2第一节 发动机的分类 发动机是将自然界某种能量直接转换为机械能并拖动某些机械进行工作的机器。将热能转化为机械能的发动机,称为热力发动机(简称热机),其中的热能是由燃料燃烧所产生的。内燃机是热力发动机的一种,其特点是液体或气体燃料和空气混合后直接输入机器内部燃烧而产生热能,然后再转变成机械能。另一种热机是外燃机,如蒸汽机、汽轮机或燃气轮机等,其特点是燃料在机器外部燃烧以加热水,产生高温、高压的水蒸气,输送至机器内部,使所含的热能转变为机械能。 内燃机与外燃机相比,具有热效率高、体积小、质量小、便于移动、起动性能好等优点,因此广泛应用于飞机、船舶以及汽车、拖拉机、坦克等各种车辆上。但是内燃机一般要求使用石油燃料,且排出的废气中所含有害气体成分较高。为解决能源与大气污染的问题,目前国内外正致力于排气净化以及其他新能源发动机的研究开发工作。 根据车用内燃机将热能转化为机械能的主要构件形式的不同,可分为活塞式内燃机和燃气轮机两大类。前者又可按活塞运动方式不同分为往复活塞式和旋转活塞式两种。往复活塞式内燃机在汽车上应用最广泛,是本文的主要讨论对象。汽车发动机(指汽车用活塞式内燃机)可以根据不同的特征分类: (1)按着火方式分类 可分为压燃式与点燃式发动机。压燃式发动机为压缩气缸内的空气或可燃混合气,产生高温,引起燃料着火的内燃机;点燃式发动机是将压缩气缸内的可燃混合气,用点火器点火燃烧的内燃机。 (2)按使用燃料种类分类可分为汽油机、柴油机、气体燃料发动机、煤气机、液化石油气发动机及多种燃料发动机等。 (3)按冷却方式分类可分为水冷式、风冷式发动机。以水或冷却液为冷却介质的称作水冷式发动机;以空气为冷却介质的称作风冷式发动机。(4)按进气状态分类可分为非增压(或自然吸气)和增压发动机。非增压发动机为进入气缸前的空气或可燃混合气未经压气机压缩的发动机,仅带扫气泵而不带增压器的二冲程发动机亦属此类;增压发动机为进入气缸前的空气或可燃混合气已经在压气机内压缩,藉以增大充量密度的发动机。3 (5)按冲程数分类 可分为二冲程和四冲程发动机。在发动机内,每一次将热能转变为机械能,都必须经过吸人新鲜充量(空气或可燃混合气)、压缩(当新鲜充量为空气时还要输入燃料),使之发火燃烧而膨胀作功,然后将生成的废气排出气缸这样一系列连续过程,称为一个工作循环。对于往复活塞式发动机,可以根据每一工作循环所需活塞行程数来分类。凡活塞往复四个单程(或曲轴旋转两转)完成一个工作循环的称为四冲程发动机;活塞往复两个单程(或曲轴旋转一转)完成一个工作循环的称为二冲程发动机。 (6)按气缸数及布置分类仅有一个气缸的称为单缸发动机,有两个以上气缸的称为多缸发动机;根据气缸中心线与水平面垂直、呈一定角度和平行的发动机,分别称为立式、斜置式与卧式发动机;多缸发动机根据气缸间的排列方式可分为直列式(气缸呈一列布置)、对置式(气缸呈两列布置,且两列气缸之间的中心线呈180。)和V形(气缸呈曲列布首,且两列气缸之问夹角为V形)等发动机。第二节 发动机的总体构造 发动机是一部由许多机构和系统组成的复杂机器。现代汽车发动机的结构形式很多,即使是同一类型的发动机,其具体构造也是各种各样的。我们可以通过一些典型汽车发动机的结构实例来分析发动机的总体构造。下面以CA1014系列轻型货车用的CA488Q型汽油发动机为例,介绍四冲程剐机的一般构造(图1-1)。(1) 机体组 CA488Q型发动机的机体组包括气缸盖14、气缸体7及油底壳37。有的发动机将气缸体分铸成上下两部分,上部称为气缸体,下部称为曲轴箱。机体组的作用足作为发动机各机构、各系统的装配基体,而且其本身的许多部分又分别是曲柄连杆机构、配气机构、供给系统、冷却系统和润滑系统的组成部分。气缸盖和气缸体的内壁共同组成燃烧室的一部分,是承受高温、高压的机件。在进行结构分析时,常把机体组列入曲柄连杆机构。(2) 曲柄连杆机构 曲柄连杆机构包括活塞13、连杆10、带有飞轮28的曲轴5等。它是将活塞的直线往复运动变为曲轴的旋转运动并输出动力的机构。(3) 配气机构 配气机构包括进气门19、排气门15、摇臂45、气门间隙调节器46、凸轮轴25以及凸轮轴定时带轮20(由曲轴定时带轮6驱动)等。其作用是使可燃混合气及时充入气缸并及时从气缸排除废气。4 图2-1 解放CA488Q型汽油机的构造5(4) 供给系统 供给系统包括汽油箱、汽油泵、汽油滤清器、化油器38、空气滤清器、进气管39、排气管53、排气消声器等。其作用是把汽油和空气混合为成分合适的可燃混合气供入气缸,以供燃烧,并将燃烧生成的废气排出发动机。 (5) 点火系统 点火系统的功用是保证按规定时刻及时点燃气缸中被压缩的混合气。其中包括供给低压电流的蓄电池和发电机以及分电器、点火线圈与火花塞等。 (6) 冷却系统 冷却系统主要包括水泵、散热器、风扇22、分水管以及气缸体和气缸盖里铸出的空腔——水套等。其功用是把受热机件的热量散到大气中去,以保证发动机正常工作。 (7) 润滑系统 润滑系统包括机油泵50、机油集滤器51、限压阀、润滑油道、机油滤清器等,其功用是将润滑油供给作相对运动的零件,以减少它们之间的摩擦阻力,减轻机件的磨损,并部分地冷却摩擦零件,清洗摩擦表面。 (8) 起动系统 包括起动机及其附属装置,用以使静止的发动机起动并转入自行运转。 车用汽油机一般都由上述两个机构和五个系统组成。第三节 四程发动机的工作原理一、四冲程汽油机工作原理 现代汽油发动机的构造如图3-1所示。气缸内装有活塞10,活塞通过活塞销、连杆11与曲轴12相连接。活塞存气缸内作往复运动,通过连杆推动 曲轴转动。为了吸入新鲜充量和排除废气,设有进、排气系统等。图3-2所示为发动机示意图。活塞往复运动时,其顶面从一个方向转为相反方向的转变点的位置称为止点。活塞顶面离曲轴中心线最远时的止点,称为上止点(TDC——Top Dead Center);活塞顶面离曲轴中心线最近时的止点称为下止点(BDC——Bottom Dead Centel),活塞运行的上、下两个止点之间的距离s称为活塞行程。曲轴与连杆下端的连接中心至曲轴中心的垂直距离月称为曲柄半径。对于气缸中心线与曲轴中心线相交的发动机,活塞行程5等于曲柄半径R的两倍。6四冲程发动机的工作循环包括四个活塞行程:进气行程、压缩冲程、作功行程、和排气行程。(1) 进气行程 汽油机将空气与燃料先在气缸的外部的化油器中、节气门体处或进气道内进行混合,形成可燃混合气后被吸入气缸。进气过程中进气门开启,节气门关闭。随着活塞从上止点向下止点移动,活塞上方的气缸容积变大,从气缸内的压力将到大气压以下,即在气缸内形成真空度。这样可眼燃混合气便经进气门被吸入气缸。由于进气系统的阻力,进气终了时气缸内的气体压力约为~。 (2) 压缩行程 为使吸入气缸的可燃混合气能迅速燃烧,以产生较大的压力,从而使发动机发出较大功率,必须在燃烧前将可燃混合气压缩,使其容积缩小,密度加大,温度升高,故需要有压缩过程。在这个过程中,进、排气门全部关闭,曲轴推动活塞由下止点向上止点移动一个行程,称为压缩行程。活塞到达上止点时压缩终了,此时,混合气被压缩到活塞上方很小的空间,即燃烧室中。可燃混合气压力升高到~,温度可达600~700K。压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比称为压缩比。7现代汽油发动机的压缩比一般为6~9(轿车有的达到9~11)。如一汽一大众捷达轿车EA827型发动机的压缩比为,而EA113型发动机的压缩比为。 压缩比越大,在压缩终了时混合气压力和温度越高,燃烧速度增快,因而发动机发出的功率增大,热效率提高,经济性越好。但压缩比过大时,不仅不能进一步改善燃烧情况,反而会出现爆燃和表面点火等不正常的燃烧现象。爆燃是由于气体压力和温度过高,在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。爆燃时,火焰以极高的速率传播,温度和压力急剧升高,形成压力波,以声速向前推进。当这种压力波撞击燃烧室壁而时就发出尖锐的敲缸声。同时,还会引起发动机过热,功率下降,燃油消耗量增加等一系列不良后果。严重爆燃时,甚至造成气门烧毁、轴瓦破裂、活塞烧顶、火花塞绝缘体击穿等机件损坏现象。表面点火是由于燃烧室内炽热表面(如排气门头,火花塞电极,积炭)点燃混合气产生的另一种不正常燃烧现象。表面点火发生时,也伴有强烈的敲击声(较沉闷),产生的高压会使发动机机件承受的机械负荷增加,寿命降低。因此,在提高发动机压缩比的同时,必须注意防止爆燃和表面点火的发生。此外,发动机压缩比的提高还受到排气污染法规的限制。(3) 作功行程 在这个行程中,进、排气门仍旧关闭。当活塞接近上止点时,装在气缸体(或气缸盖)上的火化塞即发出电火花,点燃被压缩的可燃混合气。可燃混合气燃烧后,放出大量的热能,其压力和温度迅速增加,所能达到的最高压力p,约为3~5MPa,相应温度则为2200~2800K。高温、高压燃气推动活塞从上止点向F止点运动,通过连杆使曲轴旋转并输出机械能。它除了用于维持发动机本身继续运转而外,其余即用于对外作功。(4) 排气行程 可燃混合气燃烧后生成的废气,必须从气缸中排除,以便进行下一个工作循环。当膨胀接近终了时,排气门丌启,靠废气的压力进行自由排气,活塞到达下止点后再向上止点移动时,继续将废气强制排到大气中。活塞到上止点附近时,排气行程结束。由于燃烧室占有一定的容积,因此在排气终了时,不可能将废气排尽,这一8部分留下的废气称为残余废气。综上所述,四冲程汽油机经过进气、压缩、燃烧作功、排气四个行程,完成一个工作循环。这期问活塞在上、下止点问往复移动了四个行程,曲轴旋转了两周。二、四冲程柴油机工作原理现代柴油发动机的构造如图3-3所示。四冲程柴油机(压燃式发动机)的每个工作循环也经历进气、压缩、作功、排气四个行程。但由于柴油机的燃料是柴油,其粘度比汽油大,而其自燃温度却较汽油低,故可燃混合气的形成及着火方式都与汽油机不同。柴油机在进气行程吸人的是纯空气。存压缩行程接近终了时,柴油机喷油泵将油压提高到10MPa以上,通过喷油器喷人气缸,在很短时间内与压缩后的高温空气混合,形成可燃混合气。因此,这种发动机的可燃混合气是在气缸内部形成的。由于柴油机的压缩比高(一般为16~22),所以压缩终了时气缸内的空气压力可达~,同时温度高达750~1000K,大大超过柴油的自燃温度。因此,柴油喷入气缸后,在很短时间内与空气混合便立即自行发火燃烧。气缸内气压急剧上升到6~9MPa,温度也升到2000~2500K。在高压气体推动下,活塞向下运动并带动帅轴旋转而作功。废气同样经排气管排人大气中。柴油机与汽油机比较,各有特点。汽油机具有转速高(目前轿车汽油机最高9转速达5000~6000r/min,货车汽油机转速达4000r/min左右)、质量小、工作噪声小、起动容易、制造和维修费用低等特点,故存轿车和轻型货车及越野车上得到广泛的应用;其不足之处是燃油消耗率高,燃油经济性差。柴油机因压缩比高,燃油消耗率平均比汽油机低20%~30%左右,且柴油价格较低,所以燃油经济性好。一般装载质量为5t以上的货车大都采用柴油机;其缺点是转速较汽油机低(一般最高转速在2500~3000r/min左右)、质量大、制造和维修费用高(因为喷油泵和喷油器加工精度要求高)。但目前柴油机的这些缺点正在逐渐得到克服,其应用范围正在向中、轻型货车扩展。国外有的轿车也采用柴油机,其最高转速可达5000r/min。由此可见,四冲程发动机在一个工作循环的四个活塞行程中,只有一个行程是作功的,其余三个行程则是作功的辅助行程。因此,在单缸发动机内,曲轴每转两周中只有半周是由于膨胀气体的作用使曲轴旋转,其余一周半则依靠飞轮惯性维持转动。显然,作功行程时.曲轴的转速比其他三个行程内的曲轴转速要高,所以曲轴转速是不均匀的,因而发动机运转就不平稳。为了解决这个问题,飞轮必须做成具有很大的转动惯量,而这样做将使整个发动机质量和尺寸增加。显然,单缸发动机工作振动大。采用多缸发动机可以弥补上述缺点。因此,现在汽车上基本不用单缸发动机。用得最多的是4缸、6缸、8缸发动机。在多缸四冲程发动机的每一个气缸内,所有的工作过程是相同的,并按上述次序进行,但所有气缸的作功行程并不同时发生。例如,在4气缸发动机内,曲轴每转半周便有一个气缸在作功;在8缸发动机内,曲轴每转1/4周便有一个作功行程。气缸数越多,发动机的工作越平稳。但发动机气缸数增多,一般将使其结构复杂,尺寸及质量增加。第四节 二冲程发动机的工作原理一、二冲程汽油机工作原理二冲程发动机的工作循环是在两个活塞行程内,即曲轴旋转一周的时间完成的。发动机气缸上有三个孔,这三个孔可分别在一定的时刻为活塞所关闭。进气孔与化油器相连通,可燃混合气经进气孔流入曲轴箱,继而可经扫气孔进入气缸内,而废气则可经过与排气管连通的排气孔被排出。10活塞向上移动,到活塞将三孔都关闭时,开始压缩在上一循环即已吸入缸内的可燃混合气,同时在活塞下面的曲轴箱内形成真空度(这种发动机的曲轴箱必须足密封的)。当活塞继续上行时,进气孔开启,在大气压力作用下,可燃混合气便自化油器流入曲轴箱。活塞接近上止点时,火花塞发出电火花,点燃被压缩的混合气。高温、高压气体膨胀迫使活塞向下移动。进气孔逐渐被关闭,流人曲轴箱的混合气则因活塞的下移而被预先压缩。当活塞接近下止点时,排气孔开启,废气经过排气孔、排气管、消声器流到大气中。受到预压的新鲜混合气便自曲轴箱经扫气孔流入缸内,并扫除废气。废气从气缸内被新鲜混合气扫除并取代的过程,称为气缸的换气过程。由上述可知,在二冲程发动机内,一个工作循环所包含的两个行程是: (1) 第一行程 活塞自下止点向上移动,事先已充入活塞上方气缸内的混合气被压缩,新的可燃混合气又自化油器被吸入活塞下方的曲轴箱内。 (2) 第二行程 活塞自上止点向下移动,活塞上方进行着作功过程和换气过程,而活塞下方则进行可燃混合气的预压缩。 为了防止新鲜混合气大量与废气混合并随废气一起排出气缸而造成浪费,活塞顶做成特殊的形状,使新鲜混合气的气流被引向上部。这样还可以利用新鲜混合气来扫除废气,使排气更为彻底。但是在二冲程发动机中,要完全避免可燃混合气的损失是很困难的。 图4-1为二冲程发动机示功图。它的工作循环如下:活塞由下止点向上止点运动,当将排气孔(a点)关闭时,压缩过程开始。到上止点前开始点火燃烧,缸内压力迅速增高,叮段即燃烧过程。接着活塞下行膨胀作功,一直到6点,排气孔被打开,开始排气。此时,缸内压力较高,一般为0.3~0.6MPa,11故废气以声速从缸内排出,压力迅速下降。当活塞继续下移将换气孔打开,曲轴箱内的新鲜可燃混合气进入气缸。这段时问里的排气称为自由排气。排气一直延续到活塞下行到下止点后再向上将排气孔关闭为止。示功图bda曲线为二冲程发动机的换气过程,大约占130度~150度曲轴转角。接着活塞继续向上,便重复压缩过程,进行新的循环。 二冲程化油器式发动机与四冲程化油器式发动机相比较,其主要优点如下: 1)曲轴每转—周就有一个作功行程,因此,当二冲程发动机的工作容积和转速与四冲程发动机相同时,在理论上它的功率应等于四冲程发动机的2倍。 2)由于发生作功过程的频率较高,故二冲程发动机的运转比较均匀平稳。 3)由于没有专门的换气机构,所以其构造较简单,质量也比较小。 4)使用方便。因为附属机构少,所以易受磨损和经常需要修里理的运动部件数量也比较少。 由于构造上的原因,二冲程发动机的最大缺点是不易将废气自气缸内排除得较干净,并且在换气时减少了有效工作行程。因此,在同样的工作容积和曲轴转速下,二冲程发动机的功率并不等于四冲程发动机的2倍,只等于~倍;而且在换气时有一部分新鲜可燃混合气随同废气排出,因此二冲程发动机不如四冲程发动机经济。 由于上述缺点,二冲程化油器式发动机存汽车上较少被采用。但这种发动机的制造费用低廉,构造简单,质量小,所以在摩托车上广泛应用。二冲程发动机可以通过减少扫气损失来改善燃油经济性差的缺点,因此电控喷射的二冲程发动机在汽车上得到了发展。二、二冲程柴油机工作原理二冲程柴油机的工作过程和二冲程化油器式发动机的工作过程相似。所不同的是进入柴油机气缸的不是可燃混合气,而是纯空气。空气由扫气泵提高压力以后,经过装在气缸外部的空气室和气缸壁(或气缸套)上的许多小孔进入气缸内,废气经由气缸盖上的排气门排出。在第一行程中,活塞自下止点向上止点移动。行程开始前不久,进气孔和排12气门均已开启,利用自扫气泵流出的空气(压力约为~)使气缸换气。当活塞继续向上移动,进气孔被遮盖,排气门也被关闭,空气受到压缩。当活塞接近上止点时,气缸内的压力增到3MPa,温度约升至850~1000K,燃油在高压(约17~20Mpa)下喷入气缸内,致使燃油自行着火燃烧,使气缸内压力增高。在第二行程中,活塞受燃烧气体膨胀作用自上止点向下止点移动而作功。活寒卜行2/3行程时排气门开启,排出废气,此后气缸内压力降低,进气孔开启,进行换气。换气一直继续到活塞向上移动1/3行程的距离,直到进气孔完全被遮盖为止。这种形式的发动机称为气门—窗孔直流扫气柴油机。与四冲程柴油机比较,二冲程柴油机的优缺点与上面讨论二冲程汽油机时所指出的优缺点基本相同,但由于二冲程柴油机用纯空气扫除废气,没有燃料损失,故经济件较高。第五节 发动机的主要性能指标与特性发动机的主要性能指标有动力性能指标(有效转矩、有效功率、转速等)、经济性能指标(燃油消耗率)和运转性能指标(排气品质、噪声和起动性能等)。一、动力性能指标(1)有效转矩发动机通过飞轮对外输出的平均转矩称为有效转矩。有效转矩与外界施加于发动机曲轴上的阻力矩相平衡。(2)有效功率发动机通过飞轮对外输出的功率称为有效功率。它等于有效转矩与曲轴角速度的乘积。发动机曲轴转速的高低,关系到单位时间内作功次数的多少或发动机有效功率的大小,即发动机的有效功率随曲轴转速的不同而改变。因此,在说明发动机有效功率的大小时,必须同时指明其相应的转速。在发动机产品标牌上规定的功率及其相应的转速分别称作标定功率和标定转速。发动机在标定功率和标定转速下的工作状况,称为标定工况。标定功率是发动机所能发出的最大功率,它是根据发动机用途而制定的有效功率最大使用限度。同一种型号的发动机,当其用途不同时,其标定功率值并不相同。按照汽车发动机可靠性试验方法的规定,汽车13发动机应能在标定工况下连续运行300~1000h。二、经济性能指标发动机每发出1 kw有效功率,在1h内所消耗的燃油质量(以g为单位),称为燃油消耗率。 发动机的性能是随着许多因素而变化的,其变化规律称为发动机特性。三、运转性能指标发动机的运转性能指标主要指排气品质、噪声、起动性能等。由于这些性能不仅与使用者利益相关,更关系到人类的健康,因此必须指定共同遵守的统一标准,并给予严格控制。(1)排气品质发动机的排气中含有对人体有害的物质,它对大气的污染已形成公害。为此,各国采取了许多对策,并制定相应的控制法规。发动机排出的有害排放物,主要有氮氧化合物,碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)等以及排气颗粒。(2)噪声噪声会刺激神经,使人心情烦躁,反应迟钝,甚至造成耳聋,诱发高血压和神经系统的疾病,因此,也必须用法规形式进行限制。汽车是城市中主要的噪声源之一,发动机又是汽车的主要噪声源,故必须给予控制。在我国制定的汽车加速行驶车外噪声限值标准(GBl495--2002)中,对不同分类的汽车以及同一分类中不同总质量及发动机不同额定功率的汽车,详细制定了噪声限值。(3)起动性能起动性能好的发动机在一定温度下能可靠地发动,起动迅速,起动消耗的功率小,起动期磨损少。发动机起动性能的好坏除与发动机结构有关外,还与发动机工作过程相联系,它直接影响汽车机动性、操作者的安全和劳动强度。我国标准规定,不采用特殊的低温起动措施,汽油机在-10℃、柴油机在-5℃以下的气温条件下起动发动机时,15s以内发动机要能自行运转。四、发动机的速度特性当燃料供给调节机构位置固定不变时,发动机性能参数(有效转矩、功率、燃油消耗率等)随转速改变而变化的曲线,称为速度特性曲线。14如果改变燃料供给调节机构的位置又可得到另外一组特性曲线,则当燃料供给调节机构位置达到最大时,所得到的是总功率特性,也称发动机外特性;而把燃料供给调节机构其他位置下得到的特性称为部分速度特性。外特性曲线下标出的发动机最大功率和最大有效转矩及其相应的转速,是表示发动机性能的重要指标。要联系汽车使用条件,诸如道路情况所要求克服的阻力数值、最高车速等,来分析发动机外特性曲线是否符合要求。五、发动机工作状况发动机运转状态或工作状态(简称发动机工况)常以功率和转速来表征,有时也用负荷与转速来表征。 发动机负荷是指发动机驱动从动机械所耗费的功率或有效转矩的大小;也可表述为发动机在某一转速下的负荷,就是当时发动机发出的功率与同一转速下所可能发出的最大功率之比,以百分数表示。15致 谢本论文的设计历时三个多月的时间。在此我要向我的讲师x老师表示最诚挚的感谢。从课题的设计方案、课题的编辑到论文的撰写和修改的各个阶段,都得到了钱老师的认真指导、严格要求。钱老师渊博的学识、严谨的治学精神以及平易近人的态度,使我在学习知识的同时,如浴春风。在整个课题的研究和设计过程中,也得到了同组的其它同学的支持和帮助,大家一起克服了一个又一个难题,在此表示感谢。在大学四年的学习过程中,我的学识有了长进,能力有了提高。为此我要感谢我的家人,以及所有教导过我的老师和长辈们,是他们鼓励着我前进。另外我要感谢我的朋友和同学,使我每天都轻松、愉快。16【参考文献】1、陈家瑞 《汽车构造 上 》 机械工业出版社2、陈家瑞 《汽车构造 下 》 机械工业出版社3、扶爱民 《汽车运用基础》 电子工业出版社4、扶爱民 《汽车发动机构造与维护》 电子工业出版社5、巫安达 乔国荣 《汽车维护技术》 高等教育出版社6、凌凯汽车资料编写组 《汽车原理》 北京邮电大学出版社17

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