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機(jī)械工程專業(yè)課程有哪些 機(jī)械工程專業(yè)課程主要有機(jī)械工程制圖、電工與電子技術(shù)應(yīng)用、機(jī)電設(shè)備自動檢測、機(jī)械結(jié)構(gòu)分析、液壓系統(tǒng)應(yīng)用與維護(hù)、機(jī)械制造技術(shù)、數(shù)控設(shè)備操作與維護(hù)、機(jī)械系統(tǒng)安裝與調(diào)試、設(shè)備電氣控制與修理、現(xiàn)代設(shè)備管理、機(jī)電設(shè)備故障診斷與維修。
機(jī)械工程專業(yè)介紹 機(jī)械工程專業(yè)培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展,具有一定的文化素養(yǎng)和良好的社會責(zé)任感,掌握必備的自然科學(xué)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識,具備良好的學(xué)習(xí)能力、實踐能力、專業(yè)能力和創(chuàng)新意識,畢業(yè)后能從事專業(yè)領(lǐng)域和相關(guān)交叉領(lǐng)域內(nèi)的設(shè)計制造、技術(shù)開發(fā)、工程應(yīng)用、生產(chǎn)管理、技術(shù)服務(wù)等工作的高素質(zhì)專門人才。
機(jī)械工程專業(yè)可在機(jī)械工程、機(jī)械制造及其自動化、機(jī)械電子工程、機(jī)械設(shè)計及理論等相關(guān)專業(yè)攻讀研究生。畢業(yè)生可在機(jī)械工程領(lǐng)域從事機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計、制造、應(yīng)用、生產(chǎn)運(yùn)行管理和營銷等方面的工作。
機(jī)械工程專業(yè)就業(yè)前景怎么樣 隨著經(jīng)濟(jì)日趨繁榮,制造及服務(wù)業(yè)均需求大量曾接受專門訓(xùn)練的機(jī)械工程師及技術(shù)員。
雖然新科技導(dǎo)致生產(chǎn)程序自動化及電腦化,但大部份與工業(yè)營運(yùn)及儀器制作有關(guān)的程序,仍是以機(jī)械原理為依歸。
鑒于各行業(yè)均朝著高科技的方向發(fā)展,相信各級機(jī)械技術(shù)人員的需求將繼續(xù)保持增長。
機(jī)械工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo) 培養(yǎng)目標(biāo)
機(jī)械工程專業(yè)培養(yǎng)具備機(jī)械設(shè)計、制造、機(jī)電工程及自動化基礎(chǔ)知識與應(yīng)用能力,能在科研院所、企業(yè)、高新技術(shù)公司利用計算機(jī)輔助設(shè)計、制造及技術(shù)分析,從事各種機(jī)械、機(jī)電產(chǎn)品及系統(tǒng)、設(shè)備、裝置的研究、設(shè)計、制造、控制、編程,數(shù)控設(shè)備的開發(fā)、計算機(jī)輔助編程,工業(yè)機(jī)器人及精密機(jī)電裝置、智能機(jī)械、微機(jī)械、動力機(jī)械等高新技術(shù)產(chǎn)品與系統(tǒng)的設(shè)計、制造、開發(fā)、應(yīng)用研究,以及從事技術(shù)管理的高級工程技術(shù)人才。
培養(yǎng)要求
(吉林交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院,長春 130012)
(Jilin Communications Polytechnic,Changchun 130012,China)
摘要: 本文研究多動體力學(xué)在機(jī)械工程領(lǐng)域的應(yīng)用,運(yùn)用多體動力學(xué)的模型建立作為基礎(chǔ),主要包含本模型坐標(biāo)系的建立、模型元素、動力學(xué)方程和管理體系的分析等。另外運(yùn)用了在柔性機(jī)械臂振動控制、工業(yè)機(jī)器人動力分析中多體動力學(xué)的應(yīng)用的實例來說明了它如何應(yīng)用于機(jī)械工程領(lǐng)域中的高精度制造與位置跟隨。
Abstract: This paper researches the application of the multi body dynamics in the field of mechanical engineering. As the foundation, the establishment of the multi body dynamics model mainly includes the establishment of coordinate system of itself, the analysis of the model elements, dynamic equation and the management system and so on. In addition, it takes the control of the flexible mechanical arm vibration and the application of the multi body dynamics in the dynamic analysis of the industrial robot for example to expound how the multi body dynamics applied to the high precision manufacturing and position follow in the field of the mechanical engineering.
關(guān)鍵詞 : 多體動力學(xué);機(jī)械工程;端點(diǎn)振動
Key words: multi body dynamics;mechanical engineering;endpoint vibration
中圖分類號:TH11 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1006-4311(2014)34-0067-02
作者簡介:鄭旭浩(1973-),女,吉林通化人,畢業(yè)于長春工業(yè)大學(xué),研究生講師,機(jī)械設(shè)計與理論專業(yè),現(xiàn)就職吉林交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院工程機(jī)械分院。
0 引言
大部分機(jī)械系統(tǒng)最全面的完整抽象、高度概括和有效描述就是多體系統(tǒng),研究與分析機(jī)械系統(tǒng)的最優(yōu)模型形式就是此多體系統(tǒng)。多體動力學(xué)作為綜合性的學(xué)科,它綜合了工程力學(xué)、計算力學(xué)等許多類學(xué)科,它是機(jī)械領(lǐng)域發(fā)展較為迅速的高新技術(shù)學(xué)科之一。經(jīng)過數(shù)年發(fā)展,計算機(jī)技術(shù)現(xiàn)在也融入了其中,并且已經(jīng)實踐了一段時間。多動體力學(xué)在機(jī)械工程領(lǐng)的作用很大,并且這一技術(shù)的應(yīng)用也越來越多的得到了人們的重視?,F(xiàn)在多體動力學(xué)主要應(yīng)用于航空、機(jī)械制造、機(jī)器人、車輛及其它眾多工程領(lǐng)域,并且取得了很大的成就。
1 多體動力學(xué)的模型建立
多個不同的部件相連而成機(jī)械多體系統(tǒng),機(jī)械設(shè)備要想實現(xiàn)的運(yùn)動與功能的,機(jī)械裝置的各個部件將會發(fā)生作用力、位移、速度等參數(shù)的改變。在多體動力學(xué)的系統(tǒng)建模過程中,它主要包括建立系統(tǒng)的坐標(biāo)系、建立系統(tǒng)部件的模型以及相關(guān)定義約束、力偶。系統(tǒng)的動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)是多體動力學(xué)的兩個研究兩個部分,相對于經(jīng)典力學(xué)來說,運(yùn)用多體動力學(xué)中研究的系統(tǒng)都十分復(fù)雜,每個部件的自由度都有差異,各部件的相對位移變化也很大。所以,運(yùn)動微分方程的建立以及求解過程中都相當(dāng)復(fù)雜,求解運(yùn)動方程還需借助計算機(jī)技術(shù)。
1.1 參考框架和坐標(biāo)系 剛體就是機(jī)械運(yùn)動過程中任意兩點(diǎn)間距離保持不變的物體。任選剛體上的C點(diǎn)建立起一個空間的三角坐標(biāo)系會將剛體固定。該坐標(biāo)系的原點(diǎn)選為C點(diǎn),此坐標(biāo)系為剛體的連體基,也被稱為局部坐標(biāo)系。連體基都固定于機(jī)械的部件上,部件運(yùn)動時會帶動它運(yùn)動,連體基并不會因為剛體的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化而變化。因此,一旦確定連體基的位置后,剛體上的任意一點(diǎn)位置也就已經(jīng)確定了。連體基的參考對象一般選地面坐標(biāo)系,地面坐標(biāo)系為一個全局坐標(biāo)的固定值。在多體系統(tǒng)中對剛體與柔性體的坐標(biāo)定義有差異,我們選擇固定坐標(biāo)定義對剛體的坐標(biāo)定義,剛體的狀態(tài)而發(fā)生變化時它不會隨著變化,選擇浮動坐標(biāo)定義柔性體的坐標(biāo),柔性體的變化會改變坐標(biāo)系的角位移與線位移,并能夠清晰的表述出柔性體的某些局部變化。建立廣義坐標(biāo)可以直接影響后續(xù)動力學(xué)方程的求解速度,所以,為了得到解析坐標(biāo)系的方位,需要選用對應(yīng)的轉(zhuǎn)動廣義坐標(biāo)來確定方向余弦矩陣。其中一種方法是運(yùn)用卡爾丹角或者歐拉角來作為物體的轉(zhuǎn)動坐標(biāo),該種算法規(guī)范,但計算奇點(diǎn)附近的數(shù)值時難度很大,第二種方法是采用余弦矩陣為元素的轉(zhuǎn)動廣義坐標(biāo),而此方法要同時增加 6 個方向的約束方程,并且方程的變量求解難度相對較大。而對于基于歐拉參數(shù)作為轉(zhuǎn)動廣義坐標(biāo),該坐標(biāo)的變量求取較少,計算過程中沒有奇點(diǎn)。
1.2 模型與模型元素 上所述的部件、約束以及力元等要素構(gòu)成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)多體動力學(xué)系統(tǒng)的動力學(xué)模型的一部分。對于機(jī)械設(shè)備來講,機(jī)械設(shè)備的鉸、力元、力偶、部件等幾個要素的種類卻相當(dāng)多。例如機(jī)械設(shè)備中最基本的約束類型就有將近達(dá)數(shù)十個。所以,為了管理機(jī)械各要素,可根據(jù)各元素的不同屬性類型對它們進(jìn)行分類,大致分為分析力模型元素、約束模型約束、部件模型約束、力模型約束。
1.3 多體動力學(xué)模型的表達(dá)研究 多體動力學(xué)系統(tǒng)中的部件作為系統(tǒng)中的基礎(chǔ),受到系統(tǒng)外或者系統(tǒng)內(nèi)其他部件的約束作用,而多體動力學(xué)在機(jī)械設(shè)備中的模型建立過程中,需要對各個部件進(jìn)行定義。鉸:它是機(jī)械設(shè)備的一個運(yùn)動副,在實際應(yīng)用中,將多體動力學(xué)中各部件的約束作為鉸。力元:力元的定義是在多體動力學(xué)中將各個部件的相互作用??梢詫椈桑ㄅまD(zhuǎn)彈簧)或-阻尼器-致動器等效為理想的力元。外力偶:外力偶的定義是多體系統(tǒng)中內(nèi)部各部件承受的外力作用。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):多體系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就是多體動力學(xué)系統(tǒng)中系統(tǒng)內(nèi)部各部件之間的相互關(guān)系與鏈接方式。
2 多剛體系統(tǒng)動力學(xué)方程
進(jìn)行質(zhì)點(diǎn)系動力學(xué)方程的推理過程中,從矢量形式的牛頓力學(xué)角度直接建立起動力學(xué)方程的矢量力學(xué)方法簡易直觀,歐拉方程組就是采用此方式進(jìn)行的多體動力學(xué)的分析,從而將剛體的空間運(yùn)動分解為平動和該點(diǎn)上的繞動兩個運(yùn)動狀態(tài)。分析力學(xué)中的牛頓力運(yùn)用該思路建立起應(yīng)用較為廣泛的動力學(xué)方程組學(xué),并充分展現(xiàn)出達(dá)朗貝爾原理。而基于拉格拉日乘數(shù)的質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)方程建立了當(dāng)前機(jī)械工程領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛的多體動力學(xué)方式。由于多剛體系統(tǒng)在建立方程組與計算的過程中的復(fù)雜性,相對于笛卡爾坐標(biāo)系來講采用獨(dú)立的拉格拉日坐標(biāo)系就相當(dāng)簡便。
3 多體動力學(xué)在機(jī)械領(lǐng)域的實際應(yīng)用
3.1 動力學(xué)分析 工業(yè)機(jī)器人作為經(jīng)典型的多體動力學(xué)的模型,它由1個分支、6個自由度構(gòu)成,各個部件之間都是通過鉸來進(jìn)行銜接。以常用的PUMA760機(jī)器人為例,分析時建立在頻率域以及時間域上,相關(guān)參數(shù)用高速攝像儀測量設(shè)備獲得,將測量得的電樞電流值轉(zhuǎn)化為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩,得出大臂當(dāng)量轉(zhuǎn)矩值為7.1N·m/A。根據(jù)建立的多體動力學(xué)的逆預(yù)算得到該設(shè)備的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩與實驗計算得到的平均值一樣。用手錘激打,測量出大臂在不同狀態(tài)下的傳遞函數(shù)及剛體不同振幅階越和時域脈沖的響應(yīng)結(jié)果,經(jīng)離散方法等處理后與傳遞函數(shù)進(jìn)行比對,可以發(fā)現(xiàn)二者間的記過基本相吻合,得出工業(yè)機(jī)器人大臂與小臂間的固有頻率分別為10.83Hz和16.62Hz。將擬合處理后的模態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的物理參數(shù),得到工業(yè)機(jī)器人的當(dāng)量阻尼系數(shù)和剛度系數(shù)。由上述的理論方法與實際應(yīng)用于機(jī)器人設(shè)計中的研究,可以證明在保證精確度的情況下采用多體動力學(xué)的模型對工業(yè)機(jī)器人的動力學(xué)進(jìn)行分析可有效提高數(shù)值分析效率。
3.2 柔性機(jī)械臂振動控制 輕質(zhì)重載航天機(jī)械臂是高精度的航天技術(shù)設(shè)備,它的端點(diǎn)處要完成大范圍高精度的位置跟蹤運(yùn)動,所以,有必要對該機(jī)械臂的振動情況進(jìn)行控制;但衛(wèi)星會由于鞭狀天線的振動作用而失穩(wěn),對其狀態(tài)的關(guān)鍵也是確保對端點(diǎn)振動的有效控制。這都可看做是一個柔性的多體系統(tǒng)。實現(xiàn)對端頭振動的有效控制的另兩種方法是模態(tài)法或有限段法,已經(jīng)過論證和分析,對于某些在很大范圍內(nèi)運(yùn)行的柔性臂端點(diǎn)振動的抑制關(guān)鍵在于,在恰當(dāng)?shù)臅r間里對設(shè)備端頭施加一個制動力。柔性臂的固有阻尼與頻率都有該時間點(diǎn)有密切的關(guān)系。為了對有效控制航天機(jī)械臂的端點(diǎn)振動,還要考慮伺服系統(tǒng)的動態(tài)特性。研究發(fā)現(xiàn),運(yùn)用柔性臂端點(diǎn)的變形來達(dá)到全閉環(huán)反饋會獲得最優(yōu)的效果,并能降低機(jī)械臂振幅達(dá)到一個數(shù)量級。而運(yùn)用力控制,用力學(xué)逆向計算所得結(jié)果對機(jī)械臂施加制動力,這樣效果最佳。
4 結(jié)論
多體動力學(xué)在機(jī)械領(lǐng)域中的運(yùn)用已有數(shù)十年,并且不斷發(fā)展。近些年計算機(jī)技術(shù)、智能識別等技術(shù)的有效融合運(yùn)用,使其在航空海天、智能機(jī)器等方面取得了更大的發(fā)展。隨著多體動力學(xué)的相關(guān)理論的不斷發(fā)展,其在機(jī)械領(lǐng)域中已經(jīng)創(chuàng)造出很多成果,并是一個新的創(chuàng)新工具,在未來,它的相關(guān)理論會進(jìn)一步發(fā)展,我國機(jī)械領(lǐng)域的高新技術(shù)將進(jìn)一步發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:風(fēng)機(jī)翼型 數(shù)值模擬 鍋爐仿真
1.熱能動力工程的研究方向
熱動主要研究熱能與動力方面,是跨熱能與動力工程、機(jī)械工程等學(xué)科領(lǐng)域的工程應(yīng)用型專業(yè)。目前我國有120多所院校開設(shè)有該專業(yè),它由舊本科的九個相關(guān)專業(yè)合并而成,包括了原來的熱力發(fā)動機(jī)(080311)、熱能工程(080501)、流體機(jī)械及流體工程(080313)、熱能工程與動力機(jī)械(080319W)、制冷與低溫技術(shù)(080502)、能源工程(080506W)、工程熱物理(080507W)、水利水電動力工程(080903)、冷凍冷藏工程(081409)專業(yè)。
熱動主要學(xué)習(xí)機(jī)械工程、熱能動力工程和工程熱物理的基礎(chǔ)理論,學(xué)習(xí)各種能量轉(zhuǎn)換及有效利用的理論和技術(shù)。專業(yè)通過理論力學(xué)、材料力學(xué)、工程制圖、機(jī)械設(shè)計、電工與電子技術(shù)、工程熱力學(xué)、流體力學(xué)、傳熱學(xué)、控制理論、熱工測試技術(shù)以及專業(yè)方向課程的學(xué)習(xí),使我們具備工程熱力學(xué)、流體力學(xué)、傳熱學(xué)和熱工測試技術(shù)等熱能與動力工程領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論、實驗技能和基本專業(yè)知識,掌握制冷空調(diào)設(shè)備、制冷裝置、動力機(jī)械與動力工程、流體機(jī)械等設(shè)計、制造和實驗研究的基本技術(shù)。在此基礎(chǔ)上,它是一個寬口徑的專業(yè),拓展空間很大,就業(yè)方向很廣,有電廠熱能工程及其自動化方向、工程熱物理過程及其自動控制方向、流體機(jī)械及其自動控制方向、空調(diào)制冷方向等。同時,熱動還是現(xiàn)代動力工程師的基本訓(xùn)練,可見熱動是現(xiàn)代動力工程的基礎(chǔ)。
2.熱能工程技術(shù)在能源方面需要解決的問題
能源問題在當(dāng)今社會舉足輕重,熱能與動力工程專業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位可想而知。
能源動力工業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)與國防建設(shè)的重要基礎(chǔ)和支柱型產(chǎn)業(yè),同時也是涉及多個領(lǐng)域高新技術(shù)的集成產(chǎn)業(yè),在國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)與社會發(fā)展中一直起著極其重要的作用。
風(fēng)機(jī)是一種裝有多個葉片的通過軸旋轉(zhuǎn)推動氣流的機(jī)械。葉片將施加于軸上旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能,轉(zhuǎn)變?yōu)橥苿託怏w流動的壓力,從而實現(xiàn)氣體的流動。風(fēng)機(jī)廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠、鍋爐和工業(yè)爐窯的通風(fēng)和引風(fēng),礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和建筑物的通風(fēng)、排塵和冷卻等[1]。尤其是在電站,隨著機(jī)組向大容量、高轉(zhuǎn)速、高效率、自動化方向的發(fā)展,電站也對風(fēng)機(jī)的安全可靠性提出了越來越高的要求,鍋爐風(fēng)機(jī)在運(yùn)行中常發(fā)生燒壞電機(jī)、竄軸、葉輪飛車、軸承損壞等事故,嚴(yán)重危害設(shè)備、人身安全,也給電廠造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失[2]。此外,風(fēng)機(jī)一直是電站的耗電大戶,電站配備的送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)和冷煙風(fēng)機(jī)是鍋爐的重要輔機(jī),降低其耗電率是節(jié)能的一項重要措施。
3.熱能專業(yè)中工業(yè)爐的發(fā)展
工業(yè)爐是在工業(yè)生產(chǎn)中,利用燃料燃燒或電能轉(zhuǎn)化的熱量,將物料或工件加熱的熱工設(shè)備。
中國在商代出現(xiàn)了較為完善的煉銅爐,在春秋戰(zhàn)國時期,人們在熔銅爐的基礎(chǔ)上進(jìn)一步掌握了提高爐溫的技術(shù),從而生產(chǎn)出了鑄鐵。1794年,世界上出現(xiàn)了熔煉鑄鐵的直筒形沖天爐。后到1864年,法國人馬丁運(yùn)用英國人西門子的蓄熱式爐原理,建造了用氣體燃料加熱的第一臺煉鋼平爐。隨著現(xiàn)代化管理水平的提高,計算機(jī)控制系統(tǒng)的不斷完善,現(xiàn)代連續(xù)加熱爐也應(yīng)運(yùn)而生. 現(xiàn)代連續(xù)加熱爐爐型可以歸入兩大類:推鋼式爐和步進(jìn)式爐。兩類爐型的根本區(qū)別,僅在于爐內(nèi)的輸料方式。
4.爐內(nèi)燃燒控制技術(shù)
其燃燒控制是步進(jìn)爐的核心技術(shù)之一,手動控制已被自動控制方式所取代。目前大規(guī)格鋼錠推鋼式加熱爐可選用的燃燒自控方式通常有:
(1)空燃比例連續(xù)控制系統(tǒng),該系統(tǒng)主要由燒嘴、燃燒控制器、空氣/燃?xì)獗壤y、空氣/燃?xì)怆妱拥y、空氣/燃?xì)饬髁坑?、熱電偶、氣體分析裝置、PLC等組成。工作原理是由熱電偶或氣體分析裝置檢測出來的數(shù)據(jù)傳送到PLC與其設(shè)定值進(jìn)行比較,偏差值按比例積分、微分運(yùn)算輸出4-20 mA的電信號分別對空氣/燃?xì)獗壤y和空氣/燃?xì)怆妱拥y的開度進(jìn)行調(diào)節(jié),從而達(dá)到控制空氣/燃?xì)獗壤蜖t內(nèi)溫度之目的。
(2)雙交叉限幅控制系統(tǒng),該系統(tǒng)主要由燒嘴、燃燒控制器、空氣/燃?xì)饬髁块y、空氣/燃?xì)饬髁坑?、熱電偶等組成。工作原理是:通過一個溫度傳感器熱電偶把測量的溫度變成一個電信號,該信號表示測量點(diǎn)的實際溫度,該測量點(diǎn)的溫度期望給定值是由預(yù)存貯在上位機(jī)中的工藝曲線自動給定的。根據(jù)這兩個溫度值偏差的大小,PLC自動校準(zhǔn)燃?xì)?空氣流量閥的開度。該閥通過電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)定位??諝?燃料比控制,借助于孔板和差壓變送器來測量空氣流量,燃?xì)獾牧髁渴墙柚谝慌_安裝在燃?xì)庵Ч苌系馁|(zhì)量流量計來測量,使精確的溫度控制得以實現(xiàn)。
5.軟件仿真鍋爐風(fēng)機(jī)翼型葉片
由于鍋爐葉輪機(jī)械內(nèi)部流場非常復(fù)雜,并帶有強(qiáng)烈的非定常特征,進(jìn)行細(xì)致的實驗測量非常困難,目前尚沒有完善的流體力學(xué)理論解釋諸如流動分離、失速和喘振等流動現(xiàn)象,這就迫切需要可靠詳細(xì)的流動實驗和數(shù)值模擬工作來了解機(jī)械內(nèi)部流動本質(zhì)。將利用軟件對鍋爐風(fēng)機(jī)翼型葉片進(jìn)行二維的數(shù)值模擬,研究空氣以不同的方向流入翼型葉片入口所造成的流動分離。根據(jù)數(shù)值模擬的一般步驟:創(chuàng)建二維模型,進(jìn)行網(wǎng)格劃分,設(shè)定邊界條件和區(qū)域,輸出網(wǎng)格,再利用求解器求解,對不同空氣來流攻角角下的流動進(jìn)行二維數(shù)值模擬。在得到模擬結(jié)果后,對不同攻角下模擬所得到的速度矢量圖進(jìn)行比較分析,得出鍋爐風(fēng)機(jī)翼型邊界層分離和攻角的關(guān)系。(作者單位:遼寧工程技術(shù)大學(xué))
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:熱能;動力;鍋爐
中圖分類號:TK223文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A 文章編號:
一、熱能動力工程
熱能動力工程顧名思義主要研究熱能與動力方面,其包括熱力發(fā)動機(jī),熱能工程,流體機(jī)械及流體工程,熱能工程與動力機(jī)械,制冷與低溫技術(shù),能源工程,工程熱物理,水利電動力工程,冷凍冷藏工程等九個方面,其中鍋爐的運(yùn)行方面主要運(yùn)用熱力發(fā)動機(jī),熱能工程,動力機(jī)械,能源工程以及工程熱物理等部分專業(yè)技術(shù)。熱能與動力工程主要研究方面為熱能與動力之間的轉(zhuǎn)換問題,其研究方面橫跨機(jī)械工程、工程熱物理等多種科學(xué)領(lǐng)域。其發(fā)展方向多為電廠熱能工程以及自動化方向、工程物理過程以及其自動控制方向、流體機(jī)械及其自動控制方向、空調(diào)制冷方向、鍋爐熱能轉(zhuǎn)換方向等,熱能動力工程是現(xiàn)代動力工程的基礎(chǔ)。熱能動力工程主要需要解決的問題是能源方面的問題,作為熱能源的主要利用工程,熱能動力工程對于我國的國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中具有很高的地位。
二、我國的熱能動力工程發(fā)展情況
隨著改革開放,我國國民經(jīng)濟(jì)體制發(fā)生很大的變化。社會對人的培養(yǎng)提出了新的要求。為了適應(yīng)這種要求, 1993年7月國家教委頒布的普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄,將幾十個小專業(yè)壓縮為9個專業(yè),即熱能工程、熱能工程與動力機(jī)械、熱力發(fā)動機(jī)、制冷及低溫工程、流體機(jī)械與流體工程、水利水電動力工程、工程熱物理、能源工程和冷凍與冷藏。1998年教育部頒布的新專業(yè)目錄進(jìn)一步將以上9個專業(yè)合并為1個,即熱能與動力工程專業(yè)。從原來的幾十個專業(yè)合并為1個專業(yè),全國現(xiàn)在有120多所高校設(shè)有熱能與動力工程專業(yè)。熱動主要研究熱能與動力方面,是跨熱能與動力工程、機(jī)械工程等學(xué)科領(lǐng)域的工程應(yīng)用型專業(yè)。熱動主要學(xué)習(xí)機(jī)械工程、熱能動力工程和工程熱物理的基礎(chǔ)理論,學(xué)習(xí)各種能量轉(zhuǎn)換及有效利用的理論和技術(shù)。本專業(yè)涵蓋的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域十分廣泛。能源動力產(chǎn)業(yè)既是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),又在各行各業(yè)中有特殊的應(yīng)用,也是國家科技發(fā)展基礎(chǔ)方向之一。能源動力領(lǐng)域人才教育的成敗關(guān)系到國家的根本利益。隨著我國市場經(jīng)濟(jì)的建立,社會需求和經(jīng)濟(jì)分配狀態(tài)的變化、科技發(fā)展的趨勢、對本專業(yè)的生源、就業(yè)等形成了挑戰(zhàn),更是熱能動力專業(yè)教育的關(guān)鍵。同時,熱動還是現(xiàn)代動力工程師的基本訓(xùn)練,可見熱動是現(xiàn)代動力工程的基礎(chǔ)。
三、熱能動力工程在鍋爐風(fēng)機(jī)方面需要解決的問題
風(fēng)機(jī)主要作用為氣體的壓縮和氣體的輸送,其原理是吧旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為氣體壓力能和動能,將氣體輸送到特定的地點(diǎn)的機(jī)械,風(fēng)機(jī)經(jīng)常用于鍋爐中,隨著對于能源的需求越來越大,鍋爐中的風(fēng)機(jī)在工作中經(jīng)常會燒壞電機(jī)的事故,對于工廠的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生巨大損失,嚴(yán)重危害工作人員的人身安全,因此,正確運(yùn)用熱能動力工程技術(shù)不斷改進(jìn)風(fēng)機(jī),對于風(fēng)機(jī)和鍋爐的安全性提出更高的要求勢在必行。
四、熱能動力工程中鍋爐及工業(yè)爐的發(fā)展
1872 年第一臺鍋爐在英國被制造,隨著鍋爐的產(chǎn)生,蒸汽機(jī)時代出現(xiàn),1796 年瓦特發(fā)明了分離冷凝器,代表著鍋爐的完整運(yùn)作體系的初步確立,工業(yè)爐和鍋爐原理類似,從某些方面來講,鍋爐也是工業(yè)爐的一種,工業(yè)爐是指在工廠的工業(yè)生產(chǎn)過程中通過燃料的燃燒進(jìn)行熱量的轉(zhuǎn)換,對材料進(jìn)行加熱的設(shè)備,工業(yè)爐產(chǎn)生于中國商代,主要的工作方式是通過加熱提煉銅器,春秋時期產(chǎn)生了鑄鐵技術(shù),這證明著工業(yè)爐的溫度控制正在進(jìn)步。1794 年熔煉鑄鐵的高爐出現(xiàn),1864 年馬丁建造了氣體燃料加熱的平爐,隨著現(xiàn)代化科技的進(jìn)步,計算機(jī)逐漸代替了人工進(jìn)行對鍋爐系統(tǒng)的控制,推鋼式爐和步進(jìn)式爐成為吸納帶連續(xù)加熱爐的兩種基本類型,兩者只有運(yùn)輸燃料的方式有所不同而已。
五、熱能動力工程爐內(nèi)燃燒控制技術(shù)運(yùn)用
鍋爐的燃燒控制是調(diào)整能量轉(zhuǎn)換幅度的核心技術(shù),在當(dāng)今社會,鍋爐由人力向鍋爐內(nèi)填充燃料逐漸轉(zhuǎn)型為步進(jìn)式的自動控制填充燃料所代替,更加先進(jìn)的鍋爐甚至使用全自動燃燒控制,根據(jù)其運(yùn)用熱能動力自動控制技術(shù)的不同,鍋爐的燃燒控制分為以下幾種:
1、以燒嘴、燃燒控制器、電動蝶閥、熱電偶、比例閥、流量計、氣體分析裝置以及PLC 等部件組成的空燃比里連續(xù)控制系統(tǒng)。這種燃燒控制系統(tǒng)是由熱電偶檢測出數(shù)據(jù)傳送至PLC 與其本身設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較,偏差值通過使用比例積分及微分運(yùn)算輸出電信號同時分別對比例閥門以及電動蝶閥的開放程度進(jìn)行調(diào)節(jié),從而達(dá)到控制空氣與燃料比例調(diào)節(jié)鍋爐內(nèi)溫度的目的,此種方式溫度控制并不十分精確,需要仔細(xì)確認(rèn)額定數(shù)值。
2、由燒嘴、燃燒控制器、流量閥、流量計、熱電偶幾個部分組成的雙交叉先付控制系統(tǒng),其工作原理主要是通過溫度傳感器熱電偶吧需要進(jìn)行精確測量的溫度變成電信號,這個電信號即是用來代表測量點(diǎn)的實際溫度,此測量點(diǎn)溫度期望給定值是由預(yù)先存貯在上位機(jī)中的工藝曲線自動給定的,并根據(jù)兩者數(shù)據(jù)之間的偏差值的大小,由PLC 自動調(diào)整燃料與空氣流量閥門的開合程度,通過電動的方式運(yùn)行機(jī)構(gòu)的定位以及空氣和燃料的控制比例,并接住孔板和差壓變送器測量空氣的流量,燃料的控制也通過一個專用的質(zhì)量控制裝置來測量,是溫度精確的控制在必要的數(shù)值上。這種燃燒控制優(yōu)點(diǎn)在于方式節(jié)省部件,并且溫度控制精確。
六、仿真鍋爐風(fēng)機(jī)翼型葉片
鍋爐的內(nèi)部的葉輪機(jī)械內(nèi)部流暢需要帶有十分強(qiáng)烈的非定常特征,并且其內(nèi)部構(gòu)造十分復(fù)雜,不容易進(jìn)行十分細(xì)致的測量實驗,并且到目前為止,仍然沒有可以解釋流動分離、失速和喘振等流動現(xiàn)象的完善的流體力學(xué)原理,因此要了解機(jī)械內(nèi)部流動的本質(zhì)需要更加可靠詳細(xì)的流動實驗和數(shù)值模擬實驗,通過使用軟件二維數(shù)值模擬鍋爐風(fēng)機(jī)翼型葉片,對空氣以不同方向吹入翼型葉片造成流動分離進(jìn)行模擬,并根據(jù)模擬的數(shù)值創(chuàng)建而未模型,進(jìn)行網(wǎng)格的劃分,設(shè)定邊界條件和區(qū)域,最后輸出網(wǎng)格,在使用求解器求解,這樣才可以對不同的氣流攻角的流動進(jìn)行二維數(shù)值模擬,,達(dá)到模擬的目的,同時可以根據(jù)模擬不同攻角下所得到的速度矢量制成矢量圖進(jìn)行比較和分析,最后得出鍋爐風(fēng)機(jī)翼型邊界層分離和攻角的關(guān)系。
七、熱能動力工程的發(fā)展方向
1、熱能動力及控制工程方向(含能源環(huán)境工程方向)主要掌握熱能與動力測試技術(shù)、鍋爐原理、汽輪機(jī)原理、燃燒污染與環(huán)境、動力機(jī)械設(shè)計、熱力發(fā)電廠、熱工自動控制、傳熱傳質(zhì)數(shù)值計算、流體機(jī)械等知識。
2、熱力發(fā)動機(jī)及汽車工程方向掌握內(nèi)燃機(jī)(或透平機(jī))原理、結(jié)構(gòu),設(shè)計,測試,燃料和燃燒,熱力發(fā)動機(jī)排放與環(huán)境工程,能源工程概論,內(nèi)燃機(jī)電子控制,熱力發(fā)動機(jī)傳熱和熱負(fù)荷,汽車工程概論等方面的知識。
3、制冷低溫工程與流體機(jī)械方向掌握制冷、低溫原理、人工環(huán)境自動化、暖通空調(diào)系統(tǒng)、低溫技術(shù)學(xué)、熱工過程自動化、流體機(jī)械原理、流體機(jī)械系統(tǒng)仿真與控制等方面的知識。使學(xué)生掌握該方向所涉及的制冷空調(diào)系統(tǒng)、低溫系統(tǒng),制冷空調(diào)與低溫各種設(shè)備和裝置,各種軸流式、離心式壓縮機(jī)和各種容積式壓縮機(jī)的基本理論和知識。
4、水利水電動力工程方向掌握水輪機(jī)、水輪機(jī)安裝檢修與運(yùn)行、水力機(jī)組輔助設(shè)備、水輪機(jī)調(diào)節(jié)、現(xiàn)代控制理論、發(fā)電廠自動化、電機(jī)學(xué)、發(fā)電廠電氣設(shè)備、繼電保護(hù)原理等方面的知識,以及水電廠計算機(jī)監(jiān)控和水電廠現(xiàn)代測試技術(shù)方面的知識。
結(jié)束語
熱能動力工程的迅速發(fā)展使得熱力發(fā)動機(jī)專業(yè)方向,其中包括熱力發(fā)動機(jī)主要研究高速旋轉(zhuǎn)動力裝置,包括蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、渦噴與渦扇發(fā)動機(jī)、壓縮機(jī)及風(fēng)機(jī)等的設(shè)計、制造、運(yùn)行、故障監(jiān)測與診斷以及自動控制等行業(yè)的發(fā)展都到了提速。熱動能的發(fā)展為航空、航天、能源、船舶、石油化工、冶金、鐵路及輕工等部門培養(yǎng)高級工程技術(shù)人才,若能將這些理論知識轉(zhuǎn)換成實際的運(yùn)用,我國的能源壓力將大大降低。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:路橋機(jī)械 工程管理
前言:各個工程領(lǐng)域的發(fā)展都要求機(jī)械工程有與之相適應(yīng)的發(fā)展,都需要機(jī)械工程提供所必需的機(jī)械。某些機(jī)械的發(fā)明和完善,又導(dǎo)致新的工程技術(shù)和新的產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)和發(fā)展,例如大型動力機(jī)械的制造成功,促成了電力系統(tǒng)的建立;機(jī)械工程就是在各方面不斷提高的需求的壓力下獲得發(fā)展動力,同時又從各個學(xué)科和技術(shù)的進(jìn)步中得到改進(jìn)和創(chuàng)新的能力。筆者針對路橋機(jī)械工程設(shè)備管理進(jìn)行了闡述和分析。
路橋機(jī)械原理及特點(diǎn)
本文以DPC單段錘式破碎機(jī)為例進(jìn)行介紹,其主要用于破碎一般的脆性礦石,如石灰石、泥質(zhì)粉砂巖、頁巖、石膏和煤等,此系列破碎機(jī)是水泥生產(chǎn)專用破碎機(jī),同時也適合破碎石灰石(泥灰?guī)r)和粘土質(zhì)混合料。由于破碎機(jī)轉(zhuǎn)子尺寸設(shè)計合理,機(jī)身適當(dāng),使得配套設(shè)備如吊車、板喂機(jī)的選型規(guī)格較小,從而節(jié)省整個系統(tǒng)的設(shè)備投資和基建投資。因此,只要礦石的物理性質(zhì)合適,選用DPC單段錘式破碎機(jī)作為大型礦山的破碎設(shè)備是比較經(jīng)濟(jì)可靠的方案。此單段破碎機(jī)具有入料粒度大,破碎比大的特點(diǎn),可將大塊原礦石一次破碎到符合入磨的粒度。操作簡單、維修方便、改善了工人的勞動強(qiáng)度,因此,只要礦石的物理性質(zhì)適合,選用本機(jī)做為大型礦山的破礦設(shè)備是比較經(jīng)濟(jì)可靠的方案。DPC單段錘式破碎機(jī)作為水泥廠主要原料的破碎設(shè)備,與單轉(zhuǎn)子單段破碎設(shè)備相比,更適合降雨量較多、料濕、含土較大的工作狀況,由于它具有特殊的結(jié)構(gòu),使得破碎較粘物料時消除了堵塞粘附之患,并且具有特殊的雙重過鐵保護(hù)裝置,可將不慎混入機(jī)內(nèi)的鏟齒、鉆頭、鐵錘等金屬異物自動反彈回給料輥或排出機(jī)外,不必為此停機(jī)。與相同生產(chǎn)能力的單轉(zhuǎn)子單段錘式破碎機(jī)相比,設(shè)備重量較輕。由于兩個轉(zhuǎn)子可以懸掛更多錘頭,所以可供使用的磨損金屬量更大,錘頭壽命更長。增強(qiáng)型轉(zhuǎn)子―國際領(lǐng)先的有限元分析技術(shù)對轉(zhuǎn)子關(guān)鍵部位進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,使其更加完美耐用;DPC系列單段錘式破碎機(jī)主要是由轉(zhuǎn)子、軸承部、排料篦子、承擊板、殼體和驅(qū)動部分等部件組成。DPC系列單段破碎機(jī)是一種仰擊型錘式破碎機(jī),主要靠破碎機(jī)錘頭在上腔中對礦石進(jìn)行強(qiáng)烈的打擊,礦石對反擊襯板的撞擊和礦石之間的碰撞而使礦石破碎。原礦通過重型給料設(shè)備(如可調(diào)速的板式給料機(jī))喂入破碎機(jī)的進(jìn)料口后,落入由窄V帶驅(qū)動的兩個高速相向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子之間的破碎腔內(nèi),受到錘頭的打擊而被初步破碎。初破碎后物料在向下運(yùn)動過程中在轉(zhuǎn)子和承擊板之間受到進(jìn)一步的再次破碎,然后被承擊板分流,分別進(jìn)入兩個相互對稱的排料區(qū),最后由篦子和轉(zhuǎn)子形成的下破碎腔進(jìn)行最終破碎直至顆粒尺寸小于篦縫的尺寸從機(jī)腔下部排出。
2、路橋機(jī)械管理措施
機(jī)械設(shè)備管理是為了更好地適應(yīng)企業(yè)管理模式的轉(zhuǎn)變,強(qiáng)化機(jī)械設(shè)備的現(xiàn)場管理,本著保持設(shè)備完好,發(fā)揮設(shè)備效能,取得良好資產(chǎn)效益的宗旨,特制定本辦法。負(fù)責(zé)公司所屬大型專用設(shè)備的選型、購置、安裝、調(diào)試等項工作,并 協(xié)助、指導(dǎo)二級機(jī)構(gòu)做好上述工作; 建立機(jī)械設(shè)備固定資產(chǎn)總臺帳,實現(xiàn)機(jī)械設(shè)備固定資產(chǎn)微機(jī)管理。上報機(jī)械設(shè)備相關(guān)統(tǒng)計資料。負(fù)責(zé)對二級管理機(jī)構(gòu)日常機(jī)械設(shè)備的管、用、養(yǎng)、修進(jìn)行監(jiān)督、檢查及考評,負(fù)責(zé)對公司所屬大型專用機(jī)械設(shè)備的統(tǒng)一調(diào)度,采用租賃的方式供各工程處使用。
3、路橋機(jī)械工程管理細(xì)則
認(rèn)真執(zhí)行公司文件和管理辦法并根據(jù)公司文件和管理辦法,編制作業(yè)指導(dǎo)操作性文件;負(fù)責(zé)自有設(shè)備的選型、購置、驗收、安裝、調(diào)試等項工作;建立自有機(jī)械設(shè)備臺帳及技術(shù)檔案。做好機(jī)械設(shè)備原始記錄和統(tǒng)計資 料的積累和分析;負(fù)責(zé)自有機(jī)械設(shè)備的日常的管、用、養(yǎng)、修,保持良好狀態(tài)、延長使 用壽命、降低維修成本。負(fù)責(zé)機(jī)械設(shè)備的經(jīng)濟(jì)核算,組織機(jī)械設(shè)備的合理使用,保障安全生產(chǎn),組織或參與機(jī)械事故的分 析處理;負(fù)責(zé)公司所屬機(jī)械設(shè)備的租賃使用及設(shè)備的維修、保養(yǎng);負(fù)責(zé)公司所屬機(jī)械設(shè)備的經(jīng)濟(jì)核算。經(jīng)營模式:在公司目標(biāo)考核前提下,機(jī)械工程處為獨(dú)立成本核算經(jīng)營單位。由機(jī)械工程處集中管理使用的大型機(jī)械:對外有經(jīng)營自,機(jī)械出租 與市場租賃機(jī)械相一致,對外承接工程業(yè)務(wù),按市場化規(guī)則進(jìn)行運(yùn)營;對內(nèi)機(jī)械租賃采用市場化,對外機(jī)械設(shè)備租賃:經(jīng)機(jī)械處經(jīng)理審核簽字后 作為結(jié)算依據(jù);按合同約定由財務(wù)開票,機(jī)械處經(jīng)理協(xié)助委托財務(wù)部門收款 進(jìn)賬。對內(nèi)承接工程業(yè)務(wù):可采用按分包模式進(jìn)行管理,缺項機(jī) 械按市場價自行租賃以滿足機(jī)械配套需要,按同等條件下優(yōu)先安排業(yè)務(wù)、結(jié) 算優(yōu)先,確保機(jī)械設(shè)備充分發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞:污水處理;自動化;應(yīng)用
中圖分類號:U664 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
近幾年來,隨著城市化進(jìn)程的進(jìn)一步加強(qiáng),城市人口急劇增加,城市用水量猛增,城市污水的處理,也就是通過一定的物理、化學(xué)、生物工藝使用過的水進(jìn)行處理,去除水中的有害物質(zhì),達(dá)到不危害環(huán)境水域甚至可以重新使用的目的,這一點(diǎn)關(guān)系著城市的生態(tài)環(huán)境,影響人們的生活質(zhì)量。另外,由于我國的淡水資源極其缺乏,污水處理后的二次應(yīng)用對于解決城市供水量不足也具有重要的戰(zhàn)略意義。將自動化系統(tǒng)引入污水處理過程極大地節(jié)省了人力資源,同時提高了污水處理效率。
1城市污水處理工藝流程
污水處理是將污染物與污水分離,將有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可回收利用的物質(zhì),目的是充分利用水資源。對于城市污水的處理通常有三個步驟:預(yù)處理、一級處理及二級處理,對于具有特殊要求的用水還要進(jìn)行深度處理。
1.1預(yù)處理
預(yù)處理過程主要是物理處理過程,污水需要依次經(jīng)過格柵、泵房、沉砂池。在格柵過程中,通過設(shè)置過濾網(wǎng)將大塊的物質(zhì)攔截下來,防止大塊物質(zhì)對系統(tǒng)的破壞;在泵房中,主要是運(yùn)用機(jī)器對污水進(jìn)行抽升以便提高水頭,保證污水在重力作用下順利流過后續(xù)的處于較低地勢的處理構(gòu)筑物;沉砂處理應(yīng)用重力學(xué)的常識,根據(jù)不同體積密度的雜質(zhì)流速的區(qū)別將污水中攜裹的砂石和顆粒物剔除。
1.2一級處理
一級處理應(yīng)用物理處理法通過初級沉淀池對污水進(jìn)行沉降,通過沉降將污水中50%左右的懸浮物除去。
1.3二級處理
二級處理包括曝氣池及二次沉淀池,采用好氧技術(shù),通過專用曝氣裝置對曝氣池供氧,微生物將部分污染物通過自身的新陳代謝作用轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2和H2O;二次沉淀池對微生物進(jìn)行沉降,并通過管道和泵將微生物回送到曝氣池,二次沉淀后的水基本可以使用。
所謂深度處理,是通過混凝沉淀、過濾、加氯等操作進(jìn)一步提高水質(zhì),以滿足高標(biāo)準(zhǔn)的受納水體的要求。另外還要對污泥進(jìn)行處理,通常狀況下,需要對污泥進(jìn)行濃縮、消化、脫水以及堆肥或家用填埋,即通過機(jī)械濃縮后進(jìn)行厭氧中溫消化,經(jīng)過脫水縮小體積,有利為繼續(xù)堆肥進(jìn)行運(yùn)輸。
2機(jī)械設(shè)備自動化技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用原則與發(fā)展
2.1應(yīng)用原則
計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、PLC 站、儀表檢測系統(tǒng)加組態(tài)軟件是當(dāng)前主流工業(yè)控制模式,其在污水處理機(jī)械自動化控制方面廣泛應(yīng)用。當(dāng)進(jìn)行污水處理設(shè)備自動化系統(tǒng)組成設(shè)計時要針對污水處理過程中各個工藝特點(diǎn)展開,一般首先考慮“現(xiàn)場無人值守,分站少人值班”原則,并且要滿足以下要求。
(1)選擇在嚴(yán)格的工業(yè)環(huán)境下能夠安全、可靠性高以及穩(wěn)定性好的污水處理控制系統(tǒng)。
(2)污水處理系統(tǒng)必須符合當(dāng)前先進(jìn)的控制模式,例如現(xiàn)場總線技術(shù)等。
(3)污水處理設(shè)備必須方便擴(kuò)展,有較好的可操作性和維護(hù)性,通信方式靈活。
(4)自動控制系統(tǒng)具備較好的實時性,降低控制滯后帶來的影響,對不同工作狀況擁有較強(qiáng)的適應(yīng)性。
2.2我國污水處理設(shè)備自動化發(fā)展
相對于國外進(jìn)口污水處理設(shè)備,國產(chǎn)設(shè)備只能滿足污水處理的基本功能,可靠性、安全性以及先進(jìn)性的研究方面總體水平偏低。其中,先進(jìn)性主要指設(shè)備自動化方面,該方面國內(nèi)外差距最大。我國污水處理的自動化系統(tǒng)應(yīng)用起步較晚,直至九十年代,污水處理的自動化水平才有了很大提高。我國污水處理自動系統(tǒng)有如下特點(diǎn)。
1)早期建設(shè)的污水處理廠污水處理設(shè)備自動化水平很低,大部分是靠手動調(diào)節(jié);近幾年,隨著國外先進(jìn)的污水處理控制模式的引入,國內(nèi)污水處理設(shè)備參差不齊,依然是手動控制模式與自動控制模式并存;
2)國產(chǎn)在線檢測設(shè)備的穩(wěn)定性能較差,不能長期可靠運(yùn)行;
3)污水處理廠各個站點(diǎn)間無信息交換,無法滿足“資源共享”的原則;
4)無法對整個處理廠區(qū)內(nèi)的設(shè)備實時監(jiān)控,大部分?jǐn)?shù)據(jù)需要人工記錄;
5)國內(nèi)污水處理設(shè)備的互換性、通用性較差。
3城市污水處理過程中的綜合自動化系統(tǒng)
城市污水處理涉及到污水處理的達(dá)標(biāo)率、處理成本以及污水處理量,本文針對這三項指標(biāo)對城市污水處理設(shè)計了包含污水處理控制裝置、污泥處理控制裝置的控制網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)以及包含生產(chǎn)計劃與調(diào)度、成本控制、質(zhì)量管理、過程性能分析等管理網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)。
3.1控制網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)
控制網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計系統(tǒng)包含了兩個PLC工作站,以及若干與之相對應(yīng)的I/O站點(diǎn),兩個PLC工作站分別設(shè)置在水區(qū)及污泥區(qū),構(gòu)成水區(qū)和污泥區(qū)兩個子控制系統(tǒng)。在水區(qū)工作站中,在旋流沉砂池、終沉池內(nèi)分別設(shè)置了I/O站點(diǎn)對污水進(jìn)行采樣和物理化學(xué)分析,工作站對整個裝置的啟動及停止進(jìn)行控制,并對藥劑的用量、微生物及污水的回流量進(jìn)行實時操作,同時對污水的微生物含量、污泥的分解率、污水的PH值、懸浮物濃度、污水的溫度進(jìn)行實時的監(jiān)控,計算下一步驟中藥劑的投入量及污水的處理量等等。污泥控制工作站中,對污泥的濃縮以及加藥進(jìn)行控制,具體流程與水區(qū)相似。工作站負(fù)責(zé)污水處理的各種具體操作并得出污水處理的各項指標(biāo),將其及時反饋到管理網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)。
3.2管理網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)
管理網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)中設(shè)計了一個中央工作室,中央工作室與工作站相連接,接收來自工作站的有關(guān)污水的各種信息,并對工作站的運(yùn)行情況進(jìn)行實時的監(jiān)控。在中央工作室的計算機(jī)中安裝了特定的監(jiān)督控制和系統(tǒng)優(yōu)化軟件系統(tǒng),通過這些軟件,計算機(jī)對污水處理的狀況進(jìn)行分析,繪制出污泥微生物含量、污水PH值、微生物含量等圖表,并對各種指標(biāo)的走勢進(jìn)行預(yù)測,估算污水處理的進(jìn)度及當(dāng)前的水質(zhì)狀況,同時能夠預(yù)計工作站的運(yùn)行狀況,檢驗工作站以及污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行是否正常,并對工作站及污水處理系統(tǒng)下發(fā)下一步的工作指示。同時,同樣工作室對污水的處理量、機(jī)器的耗電量、折舊狀況以及藥劑的投放量進(jìn)行統(tǒng)計,計算每噸污水的平均處理成本,并對成本進(jìn)行控制。這一遠(yuǎn)程監(jiān)管系統(tǒng),在發(fā)生危險狀況時,將在第一時間進(jìn)行報警,并提供報警信息,提高了污水處理的安全性。
3.3機(jī)械自動化設(shè)備
污水處理設(shè)備主要分為通用、專用兩種,其中專用處理設(shè)備占主導(dǎo)地位,投資比重約占 60%。通用機(jī)械設(shè)備主要包括:污水處理風(fēng)機(jī)、污水處理閥門、污水處理水泵等;專用污水處理設(shè)備包括:機(jī)械攔污設(shè)備、刮泥設(shè)備、攪拌及曝氣設(shè)備、離子交換設(shè)備、污泥處理設(shè)備等。按照污水處理流程和處理流程劃分,城市污水處理可分為一級處理、二級處理和三級處理,其中一級處理也稱為預(yù)處理。
4城市污水處理綜合自動化系統(tǒng)的針對性分析
4.1城市污水處理綜合自動化系統(tǒng)的優(yōu)越性
城市污水處理廠分布范圍極其廣泛,現(xiàn)場情況又是極其的復(fù)雜,傳統(tǒng)的依靠人工的方法對污水進(jìn)行處理不但浪費(fèi)了人力物力,處理效率極其緩慢,而且由于污水中含有的有害物質(zhì)較多,可能對操作人員的身體產(chǎn)生很大的傷害,另外,由于人工操作偶然性較大,造成污水指標(biāo)誤差較大,處理后的水質(zhì)不統(tǒng)一,合格率低。這些問題都能夠通過城市污水處理過程綜合自動化系統(tǒng)得到很好地解決。首先,這一系統(tǒng)能夠在很大程度上節(jié)約污水處理成本。這一系統(tǒng)能夠精確地進(jìn)行藥劑投放,對設(shè)備的維修、折舊、故障進(jìn)行很好的處理,比如在某市污水處理綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)用中,使每噸水的處理費(fèi)用節(jié)省0.3元左右。另外,該自動化系統(tǒng)得出的信息還可以在財務(wù)系統(tǒng)中使用,節(jié)省了后續(xù)成本。其次,這一系統(tǒng)加強(qiáng)了集團(tuán)公司對下屬項目公司的監(jiān)管。中央工作室的設(shè)置使集團(tuán)公司掌握污水處理最真實的數(shù)據(jù),方便對下屬的績效進(jìn)行考核,有利于公司的管理,生成的各種數(shù)據(jù)信息方便保存,能夠作為日后生產(chǎn)經(jīng)營的重要參考。最后,這一自動化綜合系統(tǒng)提高了污水處理的速率。隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展,居民用水和工業(yè)用水勢必會繼續(xù)增長,這對污水的處理必然提出進(jìn)一步的要求,該系統(tǒng)在系統(tǒng)升級和污水處理方面更能夠滿足人們的需求。
4.2城市污水處理綜合自動化系統(tǒng)在我國運(yùn)行中遇到的困難
然而,功能如此強(qiáng)大、優(yōu)越性如此明顯的污水處理系統(tǒng)在我國并未得到廣泛的應(yīng)用,我國污水的處理仍然面臨著較大的困難,其原因是綜合性的。首先,我國缺乏專業(yè)的技術(shù)人員。高端的技術(shù)必然需要與之相對應(yīng)的高端人才,然而受我國目前特殊的人才結(jié)構(gòu)影響,能夠應(yīng)用并妥善處理該項技術(shù)的人才還是略顯不足,該系統(tǒng)在應(yīng)用的過程中功能沒有完全發(fā)揮出來。其次,購買設(shè)備的成本較高。雖然該項處理技術(shù)能夠極大地節(jié)約污水處理的邊際成本,但是,由于目前污水處理采用的系統(tǒng)仍是先前的,新系統(tǒng)的應(yīng)用需要購置大量軟硬件,前期成本較高,而污水處理中成本的回收期較長,這一系統(tǒng)在污水處理廠的普遍應(yīng)用受到阻礙。最后,我國的污水處理體制不健全。城市污水不僅包括居民日常生活產(chǎn)生的污水,更大部分是工業(yè)污水,然而,由于環(huán)保意識不足,懲罰力度不夠,很多工廠將污水偷偷排放到河流中,使得污水實際處理量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于該系統(tǒng)能夠甚至應(yīng)該的處理量。
5結(jié)語
城市污水處理過程綜合自動化系統(tǒng)的應(yīng)用是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然要求,雖然目前該系統(tǒng)在我國的應(yīng)用受到阻礙,但是隨著法律法規(guī)的健全、人們環(huán)保意識的增強(qiáng)以及法律執(zhí)行力度的加大,該系統(tǒng)必然會得到廣泛的應(yīng)用。在技術(shù)方面仍應(yīng)該不斷更新以適應(yīng)下一步的需要,同時應(yīng)該盡可能的培養(yǎng)相關(guān)方面的應(yīng)用型人才以適應(yīng)技術(shù)的需要。
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1、機(jī)械工程概述
機(jī)械工程主要是通過提升機(jī)械本文由設(shè)備,完成機(jī)械建設(shè)的內(nèi)容。機(jī)械設(shè)備是生產(chǎn)事業(yè)中的必備工具,可以分為動力機(jī)械、搬運(yùn)機(jī)械、交通運(yùn)輸機(jī)械、粉碎機(jī)械等。當(dāng)前機(jī)械設(shè)備在工作的過程中需要依照不同原理及方法制造,可以產(chǎn)生不同機(jī)械工程內(nèi)容,系節(jié)能工程相互配合及相互銜接的分支系統(tǒng),如機(jī)械設(shè)計系統(tǒng)、機(jī)械制造系統(tǒng)、機(jī)械運(yùn)用及維修系統(tǒng)等。機(jī)械工程系統(tǒng)之間的相互交叉及重疊提升了技術(shù)融合效果,提升了我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展效益,是確保生產(chǎn)逐漸邁向高層次的關(guān)鍵。機(jī)械工程中的自動化技術(shù),主要指在實施機(jī)械生產(chǎn)的過程中依照程序和預(yù)設(shè)指令完成機(jī)械操作和控制的操作技術(shù)。通過機(jī)械工程自動化控制可以明顯提升設(shè)備生產(chǎn)、運(yùn)行效益,提升系統(tǒng)之間的管理控制質(zhì)量。將自動化技術(shù)貫徹于機(jī)械工程,在今后的機(jī)械發(fā)展過程中勢在必行。
2、自動化技術(shù)在機(jī)械工程建設(shè)中的重要意義
2.1自動化技術(shù)本身是一種高新技術(shù),融入到機(jī)械工程當(dāng)中能夠使企業(yè)的生產(chǎn)工藝發(fā)生很大的變化,可提高企業(yè)生產(chǎn)的整體運(yùn)行效率。
2.2在機(jī)械工程建設(shè)中,生產(chǎn)加工是重要的操作環(huán)節(jié),而自動化技術(shù)主要就是給生產(chǎn)加工提供便捷,給企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。
2.3增強(qiáng)企業(yè)的市場競爭力。在機(jī)械工程建設(shè)中,應(yīng)用自動化技術(shù)調(diào)控整個生產(chǎn)流程,能夠很好地保證生產(chǎn)成本和質(zhì)量,從而在很大程度上縮短生產(chǎn)周期。目前,自動化技術(shù)在機(jī)械工程建設(shè)中的應(yīng)用已經(jīng)取得了明顯的效果,隨著社會的不斷進(jìn)步,其必然會普及到各行各業(yè)當(dāng)中。
3、自動化技術(shù)中的機(jī)械工程建設(shè)
3.1自動化技術(shù)在機(jī)械工程中的表現(xiàn)形式
隨著自動化技術(shù)的逐漸提升,機(jī)械工程建設(shè)得到了飛速發(fā)展。自動化技術(shù)在機(jī)械工程中的表現(xiàn)主要體現(xiàn)在對信息流的自動化控制、對物流供輸系統(tǒng)的自動化控制、對加工中的自動化控制、對系統(tǒng)設(shè)備的自動化控制、對監(jiān)測操作的自動化控制幾方面。
信息流自動化可控制是依照產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理需求實施的各項計算機(jī)輔助控制或計算機(jī)輔助制造。自動化技術(shù)通過對數(shù)據(jù)產(chǎn)品過程中的各項信息進(jìn)行綜合、集成,實現(xiàn)產(chǎn)品過程中的處理及控制,已經(jīng)成為信息處理及控制的關(guān)鍵操作。上述信息處理完成后,自動化系統(tǒng)通過計算機(jī)設(shè)計,優(yōu)化各項內(nèi)容及設(shè)計理念,通過計算機(jī)輔助繪圖及設(shè)計,完成機(jī)械工程自動化構(gòu)建,有效提升了信息控制的有效性和可靠性。
對物流供輸系統(tǒng)的自動化控制主要是通過物流運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計及控制完成物料運(yùn)輸;對加工中的自動化控制主要是通過加工循環(huán)設(shè)計及輔助設(shè)備控制完成工件加工操作或設(shè)備加工操作;對系統(tǒng)設(shè)備的自動化控制主要是在系統(tǒng)生產(chǎn)過程中對參數(shù)調(diào)節(jié),實現(xiàn)設(shè)備及零件控制,完成套件、組建;對監(jiān)測操作的自動化控制主要是通過自動化監(jiān)測提升監(jiān)測的可控性,提升監(jiān)測工作效益。
3.2基于自動化技術(shù)上的機(jī)械工程建設(shè)內(nèi)容
3.2.1柔性自動化技術(shù)上的機(jī)械工程建設(shè)
在柔性化自動化技術(shù)上的機(jī)械工程建設(shè)過程中,相關(guān)人員要將提升自動化技術(shù)性操作作為構(gòu)建基礎(chǔ),提升操作的有效性。設(shè)計人員要明確機(jī)械設(shè)備加工目的,在常規(guī)機(jī)械工程操作基礎(chǔ)上設(shè)計自動化過程,依托計算機(jī)技術(shù)及自動化操作設(shè)備,完成柔性自動化設(shè)計。構(gòu)建的過程中,人員要將提升機(jī)械工程生產(chǎn)效益作為建設(shè)的主體,提升生產(chǎn)數(shù)量和生產(chǎn)效益,降低人工強(qiáng)度,要通過建設(shè)高端計算機(jī)自動控制體系,提升產(chǎn)品的各項效益。柔性自動化機(jī)械工程要將數(shù)控技術(shù)為核心,對高端計算機(jī)內(nèi)容進(jìn)行明確,合理布線和設(shè)置設(shè)備,最大限度發(fā)揮柔性控制效益。
3.2.2集成自動化技術(shù)上的機(jī)械工程建設(shè)
在集成自動化技術(shù)上的機(jī)械工程建設(shè)過程中,設(shè)計人員要首先定位設(shè)計方向,依托機(jī)械工程制造操作及內(nèi)容,形成準(zhǔn)確的設(shè)計框架。設(shè)計人員要對機(jī)械工程生產(chǎn)中的流程進(jìn)行全面了解和認(rèn)識,明確生產(chǎn)過程中的信息需求,合理設(shè)置信息收集途徑,確保在集成自動化系統(tǒng)控制的過程中能夠全方面收集有效信息,提升自動化控制的有效性。設(shè)計人員要將強(qiáng)化機(jī)械工程集成化效果作為設(shè)計的主體,對高精度、高集成性設(shè)備及操作進(jìn)行運(yùn)用,提升集成控制應(yīng)用效果。例如在機(jī)械工程質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)庫信息集成建設(shè)的過程中,設(shè)計人員可以合理選取自動化監(jiān)測儀器、數(shù)據(jù)收集儀器,嚴(yán)格依照監(jiān)控及收集原理,完成設(shè)備設(shè)置。除此之外,在集成自動化建設(shè)的過程中,人員還需對工業(yè)系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行明確,依托機(jī)械工程環(huán)境變化,不斷改進(jìn)及完善,最大限度發(fā)揮集成控制效益。
3.2.3智能自動化技術(shù)上的機(jī)械工程建設(shè)
智能自動化技術(shù)上的機(jī)械工程建設(shè)主要是依托人工智能網(wǎng)絡(luò)及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理實現(xiàn)自動化控制的體系。在上述體系構(gòu)建的過程中,設(shè)計人員要對數(shù)據(jù)收集及分析內(nèi)容進(jìn)行強(qiáng)化,提升智能化效果。人員要選取智能化設(shè)備,對智能機(jī)械及智能技術(shù)進(jìn)行交叉應(yīng)用,確保兩者之間緊密結(jié)合在一起,形成統(tǒng)一的、集成化的機(jī)械核心。除此之外,在上述體系構(gòu)建的過程中,設(shè)計人員還要對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別能力、機(jī)械制造中的適應(yīng)能力進(jìn)行強(qiáng)化,觀察自動化控制效益及質(zhì)量,對無法及時處理突發(fā)事件的系統(tǒng)要重新檢查及分析,及時處理存在的問題。
4、自動化技術(shù)在機(jī)械工程建設(shè)中的實際應(yīng)用
PLC是機(jī)電一體化的重要組成部分。在安裝設(shè)備時,由于PLC模塊體積很小,而且很輕,所以特別容易安裝,在連接器件時操作也十分方便。建立PLC控制系統(tǒng)所消耗的時間并不是很長,而且其操作界面上簡單明了地給了用戶指示,這為使用者的操作帶來了很大方便。同時,在PLC系統(tǒng)中每個模塊都安裝了故障檢測系統(tǒng),通過監(jiān)視器可以準(zhǔn)確地判斷故障的位置,當(dāng)其中某個模塊存在問題時,可以利用其他模塊代替發(fā)生故障的模塊繼續(xù)工作,從而使系統(tǒng)快速地恢復(fù)正常,不影響系統(tǒng)的整體運(yùn)行。所以通過PLC技術(shù)能夠提高機(jī)械工程系統(tǒng)的運(yùn)行效率。
在機(jī)械工程建設(shè)中應(yīng)用自動化技術(shù)可以使生產(chǎn)效率明顯得到提升。首先,在工程建設(shè)和生產(chǎn)中應(yīng)用自動化技術(shù),能夠提高建設(shè)和生產(chǎn)的安全可靠性,保證生產(chǎn)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。其次,在實際操作中應(yīng)用自動化技術(shù)能夠縮短生產(chǎn)周期,提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。最后,自動化技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用能夠節(jié)約能源,減少原材料的浪費(fèi),對節(jié)
論文關(guān)鍵詞:課程設(shè)計;動力機(jī)械及工程;實踐教學(xué)
一、課程設(shè)計的目的與基本要求
在全國開設(shè)動力機(jī)械及工程專業(yè)方向的高校中,很多都安排“內(nèi)燃機(jī)課程設(shè)計”這一教學(xué)環(huán)節(jié),旨在通過課程設(shè)計使學(xué)生應(yīng)用、鞏固、豐富、提高所學(xué)內(nèi)燃機(jī)專業(yè)知識,加深對所學(xué)理論知識的理解,獲得與專業(yè)有關(guān)的實踐經(jīng)驗,培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和專業(yè)技能以及綜合運(yùn)用理論知識分析和解決實際問題的方法與能力。因此,課程設(shè)計是對前期理論與實踐教學(xué)效果的檢驗,也是對學(xué)生綜合分析能力與獨(dú)立工作能力的培養(yǎng)與檢查過程。
課程設(shè)計通常包括:設(shè)計目標(biāo)和內(nèi)容制定、方案選擇、設(shè)計計算、設(shè)計繪圖、設(shè)計報告和圖紙的提交、答辯及教師的成績評估。課程設(shè)計目標(biāo)和題目選擇由實踐教學(xué)大綱確定,設(shè)計目標(biāo)必須清晰和明確,設(shè)計題目和內(nèi)容必須符合專業(yè)方向要求,在深廣度與分量上要求合理;方案選擇是由學(xué)生在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下完成;設(shè)計計算即學(xué)生根據(jù)所學(xué)相關(guān)理論知識進(jìn)行設(shè)計計算的過程;設(shè)計繪圖是工科學(xué)生必須具備的能力,一般可以手繪或利用繪圖軟件在電腦上完成;設(shè)計報告為學(xué)生在設(shè)計結(jié)束時完成和提交的成果;教師最后根據(jù)預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)生設(shè)計效果進(jìn)行評估,并給出成績。
通過內(nèi)燃機(jī)專業(yè)課程設(shè)計,應(yīng)該能夠達(dá)到以下基本教學(xué)要求:掌握內(nèi)燃機(jī)設(shè)計的基本要求和方法,了解內(nèi)燃機(jī)現(xiàn)代設(shè)計理論和方法的基本內(nèi)容和實際應(yīng)用;能正確分析內(nèi)燃機(jī)各主要零件所受載荷的大小和性質(zhì),掌握其工作特點(diǎn)和設(shè)計要點(diǎn),掌握基本尺寸和結(jié)構(gòu)的確定原則以及計算方法,了解有關(guān)的新技術(shù)和發(fā)展趨勢;熟悉內(nèi)燃機(jī)工作過程,掌握各參數(shù)對工作過程的影響和提高內(nèi)燃機(jī)動力性、經(jīng)濟(jì)性的措施;熟悉內(nèi)燃機(jī)的性能指標(biāo)。
二、原課程設(shè)計內(nèi)容安排和存在的問題
1.課程設(shè)計內(nèi)容安排
課程設(shè)計安排在第6學(xué)期末進(jìn)行,為期3周。指導(dǎo)教師提供一套四缸發(fā)動機(jī)的設(shè)計橫向和縱向參考圖紙,要求每個學(xué)生根據(jù)實際比例畫出橫向和縱向圖,并熟悉其中的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),然后進(jìn)行發(fā)動機(jī)在某轉(zhuǎn)速下的運(yùn)動分析,并提交一份相應(yīng)的設(shè)計報告,最后教師利用兩天時間對學(xué)生的課程設(shè)計進(jìn)行答辯評分。
2.存在的問題
(1)原課程設(shè)計內(nèi)容安排中繪圖工作量大,在兩周左右時間內(nèi)要求每個學(xué)生在認(rèn)識、消化和整理原圖的基礎(chǔ)上,完成兩張四缸發(fā)動機(jī)的橫向和縱向圖,這對于大部分學(xué)生來說是一件很難完成的事情。所以,到最后造成的結(jié)果就是大部分學(xué)生無法達(dá)到課程設(shè)計基本要求,即學(xué)生并不能通過課程設(shè)計掌握發(fā)動機(jī)的工作特點(diǎn)和設(shè)計要點(diǎn),掌握基本尺寸和結(jié)構(gòu)的確定原則以及計算方法,更談不上在設(shè)計中發(fā)現(xiàn)問題,進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計。另外,學(xué)生在課程設(shè)計中沒有應(yīng)用內(nèi)燃機(jī)現(xiàn)代設(shè)計理論和方法進(jìn)行設(shè)計,從而背離了課程設(shè)計鍛煉學(xué)生實際應(yīng)用能力、盡可能實現(xiàn)零距離上崗的目的。
(2)課程設(shè)計答辯是以教師提問為主的“問、答”方式,不能全面地考核學(xué)生們對課程設(shè)計的掌握程度。更重要的是,學(xué)生們對自己的設(shè)計過程及結(jié)果并沒有系統(tǒng)地總結(jié),對自己的成功與不足之處沒有一個明確的認(rèn)識,使他們在今后的學(xué)習(xí)中沒有明確的努力方向,這并不是一個好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。
(3)課程設(shè)計的組織形式單一。課程設(shè)計的目的之一就是要培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力。從人才培養(yǎng)的過程來看,在一個人的經(jīng)驗還很不豐富的情況下,團(tuán)隊合作是迅速提升其分析問題和解決問題能力的最好途徑之一,也是知識共享、成長最快的方式。然而,原課程設(shè)計還只是處于單打獨(dú)斗、一人一題的局面。為了在短時間內(nèi)迅速完成自己所承擔(dān)的課程設(shè)計內(nèi)容,每個學(xué)生都只顧埋頭做自己的事情,這樣也直接造成學(xué)生們在遇到問題的時候,沒有互相討論、互相學(xué)習(xí)、相互借鑒的可能,同時,對于職業(yè)意識、合作精神的培養(yǎng)也沒有起到應(yīng)有的效果,這也不符合我們所倡導(dǎo)的工程教育的理念。
三、課程設(shè)計的改革探索
1.改進(jìn)課程設(shè)計內(nèi)容
內(nèi)容安排中減少機(jī)械重復(fù)的畫圖工作量,將四缸發(fā)動機(jī)設(shè)計改成二缸機(jī)設(shè)計,并強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊合作設(shè)計理念,安排2人一組,每個學(xué)生只要求手畫一張縱向圖或橫向圖,另加兩張用繪圖軟件繪制的零件圖,由此一方面補(bǔ)充了現(xiàn)代設(shè)計方法在內(nèi)燃機(jī)輔助設(shè)計中應(yīng)用的培訓(xùn),也使得學(xué)生有時間對設(shè)計進(jìn)行全面思考,保證了對設(shè)計計算過程的理解。
2.加強(qiáng)現(xiàn)代設(shè)計方法在內(nèi)燃機(jī)輔助設(shè)計中應(yīng)用的培訓(xùn)
分別以動力機(jī)械及工程專業(yè)的兩大主干課程“內(nèi)燃機(jī)原理”和“內(nèi)燃機(jī)設(shè)計”為基礎(chǔ),將學(xué)生分為內(nèi)燃機(jī)工作過程熱力學(xué)計算和內(nèi)燃機(jī)運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)計算兩大組,加強(qiáng)了現(xiàn)代設(shè)計方法在課程設(shè)計中的應(yīng)用。要求進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)工作過程熱力學(xué)計算的學(xué)生根據(jù)熱力計算公式,對內(nèi)燃機(jī)各熱力參數(shù)、指示參數(shù)進(jìn)行計算,并繪制示功圖,它對內(nèi)燃機(jī)的設(shè)計有一定的指導(dǎo)意義。要求進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)計算的學(xué)生以發(fā)動機(jī)運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)仿真分析為目標(biāo),掌握發(fā)動機(jī)運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)分析問題的思路與方法,并能將思路與方法付諸于程序語言進(jìn)行仿真,通過仿真結(jié)果進(jìn)一步加深對發(fā)動機(jī)發(fā)火順序、轉(zhuǎn)矩波動和軸承負(fù)荷圖的理解。
3.設(shè)計過程進(jìn)度安排階段化
第一階段:大約1~2天時間,進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)總體設(shè)計和方案選擇,在產(chǎn)品總體設(shè)計中要選擇和確定內(nèi)燃機(jī)的主要設(shè)計參數(shù),在進(jìn)行熱計算和外特性計算及主要零部件設(shè)計前,首先要選擇零部件的類型、布局方式,如:氣缸的布局方式、燃燒室的選擇等。
第二階段:大約2~3天時間,進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)工作過程熱力學(xué)計算和內(nèi)燃機(jī)運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)計算,學(xué)生依據(jù)分組情況分別按要求進(jìn)行具體的計算。
第三階段:大約8~9天時間,進(jìn)行繪圖工作,每個學(xué)生手畫一張縱向圖或橫向圖,另加一張用繪圖軟件繪制的零件圖。
第四階段:大約2~3天時間,整理并編寫課程設(shè)計說明書。
4.細(xì)化課程設(shè)計成績的評定方式,鼓勵創(chuàng)新意識,加強(qiáng)平時考核監(jiān)督
課程設(shè)計改革要做到成績評定嚴(yán)肅、認(rèn)真、科學(xué)、公正,只有制定合理的成績評定標(biāo)準(zhǔn)才能取得學(xué)生對成績的認(rèn)同感。改進(jìn)后的課程設(shè)計從一開始就明確給出評定的辦法以及細(xì)則,并嚴(yán)格加以實施。最后的總成績是將設(shè)計說明書質(zhì)量、創(chuàng)新意識、圖紙質(zhì)量、答辯以及平時成績進(jìn)行加權(quán)綜合計算得出。其中說明書質(zhì)量包括方案說明、設(shè)計計算過程,以及學(xué)生對課程設(shè)計的理解、認(rèn)識和收獲等,要求報告思路清晰、文字通順,書寫規(guī)范,符合技術(shù)要求與撰寫規(guī)范??偝煽儎e考慮了創(chuàng)新意識的成績點(diǎn),只要學(xué)生在教師給的簡單的原設(shè)計模板上有所創(chuàng)新的都予以成績上的鼓勵。此外,加強(qiáng)平時成績的考核,主要參照出勤、提問和平時階段性任務(wù)的抽查情況等方面給出成績。出勤情況除了教師抽查記錄,還委任幾個組長進(jìn)行記錄。四個設(shè)計階段完成情況均分別記入平時成績。
5.改進(jìn)課程設(shè)計答辯方式
答辯時除了采用教師提問的“問、答”方式外,還要求學(xué)生能指出自己在圖紙方面和報告方面的問題,注意引入學(xué)生自我的認(rèn)識,允許學(xué)生參與對成績的評定。或者要求學(xué)生指出別人圖紙問題,以考查學(xué)生對實際問題的處理能力和對基礎(chǔ)知識掌握的程度,側(cè)面也反映該學(xué)生是否親自完成了課程設(shè)計任務(wù)。此外,答辯時還現(xiàn)場抽查某些學(xué)生對繪圖軟件的使用情況。對于不合要求的學(xué)生,必須要求在規(guī)定時間內(nèi)重新完成,否則不予通過。
【關(guān)鍵詞】水利工程;農(nóng)業(yè)生產(chǎn);冬季施工;保溫
水利工程在社會發(fā)展中發(fā)揮著極為重要的作用,尤其是在目前工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,更是起著決定性作用。就當(dāng)前我國的水利工程現(xiàn)狀進(jìn)行分析,其基礎(chǔ)設(shè)施還是較為脆弱的,在低于自然災(zāi)害以及功能發(fā)揮方面還存在著一定的問題,這也是制約我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要缺陷所在。因此,在目前工作中大力開展農(nóng)田水利工程建設(shè)已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重中之重,也是保障社會持續(xù)、健康發(fā)展的關(guān)鍵。然而,我國大部分地區(qū)都有著漫長的寒冬,這就給工程施工帶來了一定的影響,也需要我們在工作中對于冬季施工中常見的問題進(jìn)行全面系統(tǒng)的總結(jié),提出合理有效的特殊防護(hù)措施。
1.農(nóng)田水利工程冬季施工概述
水利工程是當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要命脈,也是農(nóng)村經(jīng)濟(jì)、農(nóng)村社會發(fā)展的主要基礎(chǔ)設(shè)施。在目前社會中,各地政府都大力的支持和倡導(dǎo)農(nóng)田水利工程建設(shè),組織和實施水利工程基本設(shè)施建設(shè)已成為政府工作的重要內(nèi)容之一。這主要是由于在工作中加大農(nóng)田水利工程建設(shè)一方面能夠保證國家糧食生產(chǎn)安全,提高我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)競爭力,另外,其建設(shè)也是確保社會主義新農(nóng)村建設(shè)順利進(jìn)行的關(guān)鍵。但是就目前的工程施工中而言,由于我國北方大部分地區(qū)都擁有著漫長的冬季,使得其在施工的過程中極容易受到低溫的限制而出現(xiàn)質(zhì)量影響。同時,在目前施工的過程中由于受到混凝土本身特性的限制,使得手動臨界強(qiáng)度已成為混凝土允許受凍控制的關(guān)鍵所在,也是混凝土施工中各項性能都避免遭受破壞的一個重要的參考指數(shù)。
在北方水利工程施工中,由于混凝土在施工中受到外界因素(環(huán)境、溫度和空氣)的影響而造成工期的延緩,也使得施工過程中各種問題不斷涌現(xiàn),給工程施工質(zhì)量帶來了一定的影響和制約。因此,在施工的過程中需要對冬季施工中常見的問題進(jìn)行全面預(yù)防和處理,從而確保工程施工效率和施工質(zhì)量,進(jìn)而發(fā)揮最大的工程施工優(yōu)勢。
2.冬季施工要求
2.1混凝土施工要求
在水利工程項目施工中,混凝土已成為應(yīng)用最多的原材料之一,但是由于其在凝固中與溫度的變化密切相關(guān)。低溫條件下進(jìn)行施工極容易造成水分子容易出現(xiàn)凍結(jié)狀況,這就造成了工程在施工的過程中出現(xiàn)了破碎和脆裂的隱患,給工程質(zhì)量帶來了一定的影響。在這種低溫條件下如果進(jìn)行混凝土澆筑,那么在施工中就必須要保證周圍溫度的穩(wěn)定性,避免施工中由于溫度的變化而引起混凝土施工缺陷。
2.2溫度要求
在水利工程施工的過程中,由于低溫條件下極容易給工程各環(huán)節(jié)和各種材料的施工帶來影響,因此在施工中就需要我們及時的對溫度進(jìn)行控制。在這種控制工作中,電加熱方式是最為常見的一種,也是整個目前北方各種工程施工中都較為常見的溫度管理和控制手段。
3.北方冬季水利工程施工的主要方法
保溫法施工
一般來說,在水利工程施工的過程中,為了保證冬季施工中工程的建筑強(qiáng)度,我們通常都是使用恰當(dāng)?shù)谋卮胧?,以確保砌體砂漿和混凝土結(jié)構(gòu)能夠在施工條件下及時的凝固在一起,然后進(jìn)行合理的養(yǎng)護(hù)。這種方法在目前的施工中,最為常見的措施主要有蓄熱法施工、溫水熱拌法施工和暖棚法施工三種。
(1)蓄熱法施工。
對于那些冬季溫度變化較小的地區(qū),其是施工中多是采用蓄熱法進(jìn)行施工的。在這種施工的過程中,由于地區(qū)晝夜溫度變化較小,夜間上凍、白天一般都會出現(xiàn)解凍要求,因此我們在施工的過程中通常都是以蓄熱法來進(jìn)行施工,對于冬季施工中,一天中溫度最低的時候主要分布在晚上和造成,而溫度最高的時候是在中午,我們應(yīng)當(dāng)在施工中按照這一規(guī)律來科學(xué)的安排施工時間。在溫度較高的中午我們應(yīng)當(dāng)加快工程砌筑的速度,在上午時砌東墻,在下午時建西墻,并在早晚修筑工程的內(nèi)墻,在一天的施工完成之后應(yīng)當(dāng)進(jìn)行覆蓋,可以挑選薄膜、草席作為工程的保溫材料。
(2)溫水熱拌法施工。
若氣溫出現(xiàn)突然變冷的情況,而且平均的晝夜溫度大于0℃,夜間的溫度高于一3℃,在這種情況下我們可以使用溫水熱拌的施工方法,以保障砂漿的溫度不低于20℃。應(yīng)當(dāng)注意的是,在拌制砂漿時,我們應(yīng)注意量的問題,不能一次拌太多,只有這樣才能隨用隨拌,才能有效地配合砌筑的實際進(jìn)度。與蓄熱法一樣,在夜間應(yīng)注意保溫,可使用薄膜、草席、沙石等進(jìn)行覆蓋。
(3)暖棚法施工。
在暖棚中砌筑磚石砌體,就是我們所說的暖棚法施工。通常情況下,我們會在棚內(nèi)配備生火爐與熱風(fēng)機(jī),以確保砂漿凝結(jié)所需要的溫度。在使用這一施工方法時,應(yīng)確保磚、砂、石保持5℃以上的溫度,砂漿的拌制溫度應(yīng)等于或高于15℃。由于這種施工方法費(fèi)料費(fèi)工,所以我們只有在時問緊迫時或者是進(jìn)行局部性的修復(fù)工程時才使用這一方法。
4.抗凍砂漿法施工
在砂漿砌筑時,將一定量的抗凍劑添加進(jìn)去,在砌筑之后,砂漿逐漸受凍,在這一過程中砂漿已經(jīng)具備了一定的強(qiáng)度,在解凍之后,砂漿的粘結(jié)力可以逐步提高,和沒有凍結(jié)的砂漿的強(qiáng)度基本一樣。
5.冬季抹灰施工
5.1冬季抹灰的具體做法
對于抹灰工程而言,若白天的最低氣溫低于3℃且平均氣溫低于5℃,就應(yīng)當(dāng)執(zhí)行冬季施工的標(biāo)準(zhǔn)。而且,對那些普通及中級的抹灰工程而言,在進(jìn)行施工時室內(nèi)外的溫度應(yīng)不低于0℃;而對那些飾面_丁程與高級抹灰工程而言,其施工現(xiàn)場的溫度應(yīng)在℃之上。對于冬季抹灰工程而言,有冷作法及熱作法兩種。
5.2施工措施
(1)熱作法施工,應(yīng)確保5℃以上的室溫。在砂漿拌制時應(yīng)使用熱砂、熱水,除此之外在貯存與運(yùn)輸砂漿時也應(yīng)做好保溫工作,應(yīng)將溫度維持在8℃以上。
(2)冷做法施工,對于這種施工方法而言,摻配、測定抗凍劑是關(guān)鍵。應(yīng)從當(dāng)時當(dāng)?shù)氐木唧w的氣溫情況出發(fā),來確定抗凍劑中食鹽的摻入量。此外,我們還可以在抹灰砂漿里加入濃度為4%的食鹽與濃度為4%的硫酸鈉,也可以用濃度為2%的食鹽、3%的硫酸鈉及2%的亞硝酸鈉調(diào)制成混合液。這種抗凍砂漿能夠在一5℃的施工環(huán)境下使用。施工時如果使用冷作法,應(yīng)澆水濕潤基層表面,并用鹽水洗凈其表面上的霜雪與冰渣,在結(jié)束施工之后,無需澆水養(yǎng)護(hù)。