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關鍵詞:施工現場、臨時用電、安全、負荷計算
中圖分類號:TU714文獻標識碼: A 文章編號:
根據《施工現場臨時用電安全技術規范》JGJ46-2005第3.1.1規定:“施工現場臨時用電設備在5臺以上或設備總容量在50KW以上者,應編制用電組織設計”。下面根據自己在施工和管理中的一些經驗,就施工用電方案需編制的幾個方面做簡單分析。
1、臨電施工方案一般包含以下內容
(1)編制依據
(2)變壓器容量核算
(3)配電箱設置及電器裝置的選擇
(4)電纜截面選擇及敷設
(5)施工現場照明
(6)防雷、接地(零)保護系統的設計施工
(7)施工現場用電安全技術措施
2、編制依據
一般執行標準為《建設工程施工現場供電安全規范》GB50193、《施工現場臨時用電安全技術規范》JGJ46、施工現場的布置情況、施工現場的永久性市政管線等。
3、變壓器容量核算
列出詳細的用電設備清單,弄清楚每種設備的額定功率,計算出所有設備的總功率和計算功率,核算現場變壓器是否能滿足用電需要。需要注意的是,變壓器的容量是KVA,而設備功率累加起來的功率,是設備的額定功率,單位是KW,需要經過計算,才能得出視在功率的值。
4、配電箱設置及電器裝置的選擇
4.1電箱內電器選擇
配電箱內電器的選擇,是整個配電系統是否安全的關鍵。配電箱開關的配置,要遵守以下規定,并根據現場情況在此基礎上優化方案。
(1)當總路設置總漏電保護器時,還應裝設總隔離開關、分路隔離開關以及總斷路器、分路斷路器或總熔斷器、分路熔斷器。當所設總漏電保護器是同時具備短路、過載、漏電保護功能的漏電斷路器時,可不設總斷路器或總熔斷器。
(2)當各分路設置分路漏電保護器時,還應裝設總隔離開關、分路隔離開關以及總斷路器、分路斷路器或總熔斷器、分路熔斷器。當分路所設漏電保護器是同時具備短路、過載、漏電保護功能的漏電斷路器時,可不設分路斷路器或分路熔斷器。
對于漏電保護器的規定:
8.2.10 開關箱中漏電保護器的額定漏電動作電流不應大于30mA,額定漏電動作時間不應大于0.1s。使用于潮濕或有腐蝕介質場所的漏電保護器應采用防濺型產品,其額定漏電動作電流不應大于15mA,額定漏電動作時間不應大于0.1s。
8.2.11 總配電箱中漏電保護器的額定漏電動作電流應大于30mA,額定漏電動作時間應大于0.1s,但其額定漏電動作電流與額定漏電動作時間的乘積不應大于30mA·s。
此兩條為強制性條文,必須遵循。
每個電器型號,都由它后面接什么設備決定。既要充分考慮其大小,又要充分考慮其保護功能。
4.2負荷計算
施工現場負荷計算多采用需要系數法,即:用設備的功率乘以需要系數和同時系數直接求出計算負荷。
進行負荷計算時,需將用電設備按照其性質分為不同的用電設備,然后確定設備功率。
用電設備的額定功率Pr或是額定容量Sr是指銘牌上的數據。對于不同負載持續率的額定功率或者額定容量,應換算為統一負載率下的有功功率,即設備功率Pe。
連續工作制
式中Pr——電動機的額定功率(KW)
短時工作制的設備功率等于設備額定功率
斷續工作制(如起重機用電動機、電焊機等)的設備功率是指將額定功率換算為統一負載持續率下的有功功率。
1)當采用需要系數法和二項式法計算負荷時,起重機用電動機類的設備是指將額定功率換算到負載持續率ε=25%下的有功功率。
式中 Pr——負載持續率為時電動機的額定功率(KW);
εr ——電動機的額定負載持續率。
2)當采用需要系數法和二項式法計算負荷時,斷續工作制電焊機的設備功率是指額定容量換算到負載持續率ε=100%時的有功功率。
式中 Sr——負載持續率為時電焊機的額定容量(KVA);
εr——電焊機的額定負載持續率;
CosΦ——電焊機的功率因數。
需要系數法確定計算負荷:
用電設備組的計算負荷及計算電流
有功功率
無功功率
視在功率
計算電流
式中:Pe——用電設備組的設備功率(KW);
Kx——需要系數
tanΦ——用電設備組的功率因數角的正切值
Ur——用電設備的額定電壓(KV)
4、電纜截面的選擇和及敷設
電纜的選擇要根據已選定開關的整定電流大小,和電纜敷設的方式,選擇電纜的規格。電纜的敷設方式,要根據現場的實際情況決定。一般在塔吊回轉半徑內,不建議架空敷;室內的垂直引上的電纜,注意固定間距和絕緣保護。
對于線路較長的設備,除了查詢載流量以外,還應計算其電壓損失。尤其是線路長的大功率設備,由于設備瞬間啟動時的電流是正常工作電流的5~7倍,如果壓降較大,可能導致設備不能正常啟動。
電壓損失的計算公式:
式中S——導線的截面積(mm²)
——待選導線上的總負載計算負荷(單相或三相)(KW)
Li——導線長度(指單程距離)(m)
%——電壓變化率允許電壓損失;
M——負荷矩(KW·m)
C——由電路的相數、額定電壓及導線材料的電阻率等決定的常數,稱為電壓損失計算常數。
5、施工現場照明
對于施工照明,室外照明我們多數選擇大功率金鹵燈。對于燈具的開關,制作開關箱,用接觸器控制其開關,較為安全。地下室照明一般要求低壓照明,設專門的照明箱,安裝變壓器,并在變壓器后面的回路中設熔斷器和漏電保護器,才能對變壓器和后續電路做充分的保護。
6、防雷、接地(零)保護系統的設計施工
施工現場塔吊、電梯、腳手架都應做防雷接地。接地極可用主體工程的接地極,也可以單獨設置接地極。人工接地極的做法參照03D501-4《接地裝置安裝》。現場接地裝置的接地電阻必須符合規范要求。施工電梯、井架、塔吊都要設置接閃裝置,建議采用Φ12以上鍍鋅圓鋼做接閃器。引下線可利用設備本身的通長構件,上與接閃器連結,下與接地極聯結。在施工過程中,要嚴格控制焊接質量。整個防雷系統施工完成后,務必測量接地電阻,要求不超過4Ω。在施工過程中,每月都要測量一次接地電阻,以保障接地系統安全。
保護接地系統必須采用TN-S系統。做防雷接地機械上的電氣設備,所連接的線必須同時做重復接地,重復接地電阻不得大于10Ω。配電箱門、箱體接地措施齊全。
7、施工現場用電安全技術措施
7.1旅行臨時用電方案審批制度
臨時用電組織設計及變更時,必須履行“編制、審核、批準”程序,由電氣工程技術人員組織編制,經相關部門審核及具有法人資格企業的技術負責人批準后實施。變更用電組織設計時應補充有關圖紙資料。臨時用電工程必須經編制、審核、批準部門和使用單位共同驗收,合格后方可投入使用。
7.2加強安全用電管理,落實責任制,完善安全用電條件
繼續加強分級負責的安全保障體系,健全專管成線、群管成網的安全管理機構和工程項目部以項目經理為第一責任人的崗位責任制。
7.3加強對施工現場管理人員及現場電工的臨時用電安全技術規范知識的學習和培訓,提高對安全用電的重視程度,并能更好地按標準進行作業和管理。建立職工入場安全培訓制度,認真對進場施工工人進行三級安全教育。
7.4加強建設工程現場用電施工組織設計的管理加強安全技術交底,加強安全用電檢測、維修、拆除制度。要求施工用電組織設計中要有施工用電的平面圖和接線系統圖。建立安全用電技術檔案,配備專職電工,堅持持證上崗。
7.5加強施工現場安全用電的監督檢查
各級安全監管部門對現場施工用電的安全情況要定期進行檢查,發現問題要求施工單位立即整改。
參考文獻:
JGJ46-2005 .施工現場臨時用電安全技術規范. [S] 國家標準局,2005
關鍵詞:人口分布;空間結構;郊區化;西安
中圖分類號:K901.3 文獻標識碼:A
城市內部空間結構是在一定的經濟、社會背景和基本發展動力下,綜合了人口變化、經濟職能的分布變化以及社會空間類型等要素而形成的復合性城市地域形式,城市人口分布是城市空間結構研究的核心部分,也是諸多相關研究的基礎[1]。人口群體在地理空間中的分布、集散及組合狀況,是重要的人口現象和社會經濟現象[2],已成為衡量和反映城市空間結構演化與發展的重要指標。自20世紀50年代開始,國外學者對城市人口空間分布展開了大量的定量研究,形成了人口空間分布測度與模擬研究、郊區化研究、城市空間結構研究以及城市社會空間分異等多個研究領域[3-8],并從交通、就業、政府行為等方面對城市人口空間集聚與擴散的機理進行了探討[9-11]。國內學者關于人口空間分布的探索大致可以分為三個方面:①人口空間分布特征描述性研究,主要通過定性描述和計量模型擬合來實現對人口空間分布特征的解讀及預測[12-16]。②人口空間集聚與不均衡程度的定量測度研究,具體表現為運用空間統計分析方法實現對人口空間分布集聚擴散情況的分析與探索[17-20]。③人口多中心空間結構的識別與判定,主要通過人口密度多核心模型的擬合來比較擬合優度,以此判別人口次中心的有無以及發育情況[21-22]。
西安市是我國西北地區的重要核心城市,也是2014年國務院關于城市規模劃分新標準下的代表性特大城市,人口總量大、流動性強。西安市城市范圍的擴張與歷史因素和政策驅動作用密切相關,為了保護西安古城原有風貌,西安城墻范圍內的開發受到了嚴格的限制。此外,西安市憑借其良好的區位以及教育、科研等優勢,在國家政策的支持下,近年來建立了多個國家級園區,經濟、文化、社會等各方面的發展有獨特的“園區色彩”。基于此背景下,西安市的人口分布特征與空間結構是否也有獨特的發展趨勢與特征?因此,本文以西安市為研究案例,采用第五次和第六次人口普查數據中街道和鄉鎮尺度的人口數據作為研究基礎,并根據期間街道和鄉鎮層面的行政區劃變動情況對相關數據進行了適當調整,結合運用GIS、Geoda空間表達方法對西安市人口空間分布與演化特征、人口空間結構進行探討,以期為優化西安市人口空間布局提供支持。
1 研究區范圍及人口分布概況
1.1 研究范圍
為考察西安市圈層人口變動特征,本文將西安市市域范圍劃分為中心區、近郊區和遠郊區三個圈層:以蓮湖區、新城區和碑林區作為中心城區,其他在繞城高速以內的街道和鄉鎮為近郊區,剩余街道和鄉鎮為遠郊區。
1.2 西安市人口空間分布特征
(1) 圈層差異較大,“東北-西南”軸向擴張明顯。2000年~2010年間,西安市總人口增長120萬,增長率為16.40%,其中近郊區吸納了73萬,遠郊區吸納了42萬,中心城區增長了4.6萬。從人口密度來看,十年間中心區、遠郊區有小幅增長,近郊區人口密度上升快。從增長速度來看,西安市三個圈層人口增長分化明顯,中心區幾乎保持不變,增長率僅為2.49%,近郊區超高速增長,增長率高達47.5%、遠郊區也保持較高的增長,增長率為10.71%,形成了中心區人口低速增長、近郊區爆發式增長、遠郊區人口快速增長的空間格局(表1,圖2)。可以看出,十年間西安市人口空間分布趨勢沒有發生大的改變,呈現出以中心區為核心向近郊和東北-西南方向連綿擴展的空間格局。蓮湖區、新城區、碑林區人口中心的核心地位得到強化,未央區、灞橋區、雁塔區等街道(鄉鎮)成為人口由中心區向擴展的重要承接地,它們均是城市化發育成熟的區域。閻良區、臨潼區、高陵縣(區)的大部分街道(鄉鎮)人口密度處于1500~4999人/ km2的水平,是城市化擴張已經完成、城市化發育水平漸趨成熟、城市服務有待提升的區域。西安市南部周至縣、戶縣、長安區、藍田縣則因受到地形及交通干線的影響,始終是西安市人口低密度地區,這些區域也是未來西安市城市區域向外擴張的重要區域。
(2) 戶籍人口郊區化與外來人口的局部集聚相伴而生。中心城區戶籍人口的減少是反映郊區化真實水平的重要指標[23]。為了解中心城區的郊區化情況,本文對2000年~2010年西安市中心城區戶籍人口的變動情況進行了分析。結果顯示,西安市戶籍人口減少的街道數量為23個,中心城區戶籍人口減少的街道占中心城區所有街道數量比例高達88.5%,人口郊區化現象顯著。在有明顯郊區化現象的街道中,西安市有87%的街道艏人口減少10%以上,同時有61%的街道戶籍人口減少20%以上,顯示出西安市人口郊區化具有較高的強度。由圖3可以看出,西安市外來人口局部集聚特征明顯。蓮湖區、新城區、碑林區三個老城區2000年外來人口密度達到6000人/km2的水平,成為外來人口集聚度最高的地區。此外,自2000年起,未央區三橋街道、大明宮街道、張家堡街道,以及南部長安區韋曲街道等因緊鄰中心城區,經濟發展條件良好,就業機會多,基礎設施條件完善吸引了大量外來人口集聚。2010年,西安市外來人口顯著增加,呈現出以老城區為核心向近域擴展的格局,高陵縣(區)涇渭鎮,雁塔區曲江街道、長安區郭杜街道等都成為新的外來人口次高密度中心。
2 研究方法
2.1 人口結構指數
人口結構指數包括不均衡指數U和集中指數C,用來描述人口分布的集中和分散趨勢。
其中,n為研究單元個數;xi為第i個研究單元的土地面積占區域總面積的比重; yi為第i個研究單元的人口占區域總人口的比重。不均衡指數和集中指數越小,說明人口分布越均勻;兩者數值越大,則說明人口分布集中于某地。
2.2 Moran’I指數
Moran’I指數是用來研究空間自相關性的一項指標,它檢驗整個研究區中鄰近地區間是相似、相異(空間正相關、負相關),還是相互獨立的。包括全局Moran’I指數和局部Moran’I指數;通過對城市人口分布的空間相關性分析,可以有效揭示出城市人口分布的空間集聚和分散特征[24]。Moran’I指數計算公式如下:
式中,I為全局Moran’I指數,Ii為局部Moran’I指數,n為研究單元個數,Wij為研究單元i與j的相鄰空間權重矩陣。當i與j相鄰時,Wij為1;當i與j不相鄰時,Wij為0。對于全局Moran’I指數來說,其值介于-1至1之間,大于0時為空間正相關,小于0時為空間負相關。Moran’I指數越大,空間分布相關性越高,說明空間有集聚分布現象;Moran’I指數越小,空間分布相關性越低;當其值趨于0時,空間分布呈隨機分布的情況。根據局部Moran’I指數的顯著性水平,結合Moran’I散點圖可對每個區域與周邊地區間的空間差異程度進行分類:Ⅰ類(HH):表示高密度人口區域被高密度人口區域所包圍;Ⅱ類(HL):表示高密度人口區域被低密度人口區域所包圍;Ⅲ類(LL):表示低密度人口區域被低密度人口區域所包圍;IV類(LH):表示低密度人口區域被高密度人口區域所包圍。Ⅰ和Ⅲ反映相似值的空間集聚,Ⅱ和Ⅳ反映空間異常。
2.3 Gi指數
Geary指數的局部聚類檢驗,稱為Gi指數(Gi statistic),用來檢驗局部地區是否存在統計顯著的高值或低值。Gi指數的定義如下:
這個指數用來檢驗局部地區是否有高值或低值在空間上趨于集聚。高的Gi值表示高值的樣本集中在一起,而低的Gi值表示低值的樣本集中在一起。Gi統計可以揭示人口“熱點”,反映人口空間集聚的情況。
3 西安市人口空間集聚特征
3.1總體特征
運用人口結構指數計算2000年和2010年常住人口、外來人口、老齡人口的不均衡指數和集中指數可直觀地觀察三類人口分布的集聚與分散情況。由表2可看出,常住人口、外來人口、老齡人口的不均衡指數U較小且有小幅下降,表明三類人口空間分布更趨均衡。集中指數C有小幅上升,說明在局部地區三類人口有集中分布的趨勢。兩個指數的變化情況表明,西安市常住人口、外來人口、老齡人口的空間分布趨向均衡,但仍有向局部地區集聚的趨勢,呈現出“總體均衡,局部集中”的空間分布格局。從Moran’I指數來看,西安市常住人口、外來人口空間分布表現出較強的空間依賴性且集聚程度在不斷增強。2000年西安市常住人口全局Moran’I指數為0.6242, 2010年為0.7175,外來人口Moran’I指數值由0.6463上升為0.7656。老齡人口空間相關程度與常住人口、外來人口相比,空間自相關程度較低,2000年、2010年Moran’I指數值分別為0.4030、 0.4562。
3.2 局部特征
木植坷純矗西安市從整體集聚演化趨勢來看變化不大(圖4),2000年“高-高”集聚區包括碑林區、新城區、蓮湖區各個街道、未央區和雁塔區的部分街道。從地理位置上看,這些區域完全包括了城市中心區及其周邊的部分地區,是高密度人口集聚區,也是西安市政治、經濟、文化的核心區,作為城市的主體功能區充分發揮了較強的人口向心效應,能夠帶動周邊地區人口的增長。2010年人口“高-高”集聚區在2000年的基礎上,新增曲江街道和韋曲街道,其中曲江街道由“低-高”集聚區演化為“高-高”集聚區,反映出中心區在不斷增強集聚的同時還通過擴散效應來帶動近郊區人口的增長,這也與曲江國家文化產業示范區的建立和作為西安建設國際化大都市的重要承載區的重要地位密切相關。韋曲街道由“低-低”集聚區演化為“高-高”集聚區,說明西安市中心城區的高密度人口集聚區在不斷擴大,經濟發達、交通等基礎服務設施完善等優勢條件使靠近傳統中心區的郊區具有強大的人口吸引力。“低-低”集聚區仍集中在西安藍田縣、周至縣的大部分地區并且范圍有擴大的趨勢。這些區域均處于西安市遠郊區范圍,距離中心區有一定距離,人口密度遠小于中心區,具有明顯的低密度集聚趨勢。
外來人口空間集聚變化不大,2010年長安區韋曲街道由“低-低”集聚區演化為“高-高”集聚區,“低-低”集聚區仍集中在周至縣及藍田縣的大部分地區。“高-高”集聚區集中在蓮湖區、新城區、碑林區的各個街道,未央區大明宮街道、雁塔區魚化寨街道、丈八溝街道等由于中心城區的輻射影響和近郊區良好的發展態勢成為外來人口的“高-高”集聚區。老齡人口“高-高”集聚區為中心城區及其近郊區的部分街道,“低-高”集聚區為中心城區北部未央區未央宮街道、大明宮街道、灞橋區十里鋪街道。2010年“高-高”集聚區向中心城區西南方向蔓延,雁塔區魚化寨街道、丈八溝街道、長延堡街道成為新的老齡人口集聚區。周至縣及藍田縣的大部分地區“低-低”集聚的空間關聯模式沒有發生太大改變。
3.3 熱點分析
總體來看,西安市中心城區及中心城區的近郊區是人口“熱點”區域,人口密度分布存在高度集聚現象;Gi指數負值主要分布在遠郊區,表現為人口密度的低值集聚,整體Gi指數呈現出“由中心向”遞減的規律。南部長安區韋曲街道Gi指數增加,成為新的人口“熱點”區,這也與局部Moran’I指數的識別結果一致,反映了西安城區范圍的外擴以及郊區基礎設施的完善匯集了大量人口的集聚。西安市藍田縣及長安區南部的部分鄉鎮Gi指數降低,表現為人口密度的低值集聚。從外來人口來看,外來人口“熱點”區除中心城區及周圍街道外新增韋曲街道,由此可見韋曲街道已逐漸發展成為西安市新的人口集聚區;灞橋區洪慶街道Gi指數值降低,人口密度高值集聚性下降;西安市東北部臨潼區新豐街道及其周圍街道、藍田縣葛牌鎮經過十年的人口增長變化成為外來人口密度低值集聚的“冷點”區。從老齡人口來看,人口集聚程度并沒有發生改變,中心城區及其周圍街道為老齡人口分布的“熱點”,即老齡人口集聚程度最高的區域。灞橋區洪慶街道為老齡人口分布的次“熱點”區,藍田縣湯峪鎮Gi指數最低,是老齡人口密度的低值集聚區。
4 結論與討論
基于第五、第六次人口普查數據,對西安市人口空間分布、集聚特征進行了研究,發現:①西安市人口空間分布上圈層分化明顯,人口擴張呈現出向近域和“東北-西南”方向連綿擴展的格局。人口郊區化現象與外來人口的局部集中相伴而生,老齡人口的向心集聚特征明顯。②西安市人口局部空間集聚造成“空間馬太效應”不斷增強。常住人口、外來人口和老齡人口的“高-高”集聚區均集中在中心城區各街道以及空間上與之相鄰的近郊區部分街道;“低-低”集聚區主要集中在東西兩側的遠郊區部分鄉鎮,且隨著時間的推移兩者的空間范圍均有不同程度的擴大。
園區開發、大學城建設、行政中心遷移、老工業區轉型以及城市更新改造等因素是推動西安市人口布局演變的核心動力。首先,從東北到西南方向,依次分布了閻良區國家航空高新技術產業基地、未央區西安經濟技術開發區、西安出口加工區、西安市高新技術產業開發區等多個國家級園區,這些園區依托良好的基礎設施、便利的交通條件、眾多的就業崗位吸引了大量人口集聚,從而形成了西安市人口布局的“東北-西南”連綿擴展格局。其次,伴隨著西安眾多高校的擴建,分別在南部的L安區和北部的未央區形成了兩個大學城,西安市南部的長安區和北部的未央區的許多街道(鄉鎮)成為遠郊區人口增長的重要區域,引導了大量人口從中心城區向郊區的轉移。另外,雁塔區的曲江街道伴隨著“曲江模式”的成功吸引了大量人氣,未央區的張家堡街道隨著西安市行政中心的北移也具備了較強的人口集聚功能,灞橋區紡織城街道依靠原有的工業基礎成為郊區的人口集聚高地。
通過對西安市人口布局的研究,歸納總結了西安市人口分布和集聚的特征,研究結果對于西安市人口空間布局優化以及針對外來人口的公共基本服務設施的配置具有一定參考作用。對于人口分布影響因素的定量測度和人口次中心發育形成機制的深入探討將是未來研究進一步深化的方向。
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關鍵詞:薄壁零件;加工變形;控制方案;整體加工;超硬鋁合金艙體 文獻標識碼:A
中圖分類號:TH121 文章編號:1009-2374(2016)29-0080-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.29.035
現階段,一些高強度的復雜型腔需要選擇整體銑削加工成型,選擇的材料為特種鋁合金。整體加工指的是功能主模型檢具零件都選擇鋁合金材料進行加工。因為模型結構復雜,外形匹配具有較高的要求,零件外輪廓尺寸相對較大,加工余量相當大,剛度偏低,同時其加工工藝水平不高,加之機械振動、切削力等方面的影響,極易產生加工變形,加工精度難以有效控制,特別是隔艙零件其最薄部位不足0.97mm,由此數據加工變形控制難度極高。
1 薄壁零件數控加工變形定性分析
本文介紹的鋁合金薄壁零件加工變形原因基本含有下面五種:
1.1 待加工材料的屬性
較之鋼材,鋁合金材料屈服應力偏低,加工過程中由于塑性變形極易出現積屑瘤。彈性模量低造成加工之后會形成較大的彈性回復,會對加工完畢的表面粗糙度以及精度形成負面影響。
1.2 毛坯的初始殘余應力
零件通過切削加工之后,截面大小和形狀的改變同樣會引起內部殘余應力分布情況改變,最終導致難以回復的變形。
1.3 切削過程
切削加工中工藝參數選擇合理性不足,切削力過大會造成毛坯形成極大的彈性或塑性變形,由此對尺寸和精度的影響。切削時造成的熱應力同樣會同切削抗力一起作用,引起變形。
1.4 零件的裝夾條件
因為鋁合金薄壁零件缺乏較強的剛性,加工過程中由于壓、夾彈性變形會降低尺寸、形狀、位置三者的精度。此外,假如沒有選擇合適的支撐力和夾緊力的作用點,會形成附加應力。一旦裝夾力過大,該零件非常容易因為擠壓而變形。假如裝夾力不足,則在加工過程中出現裝夾不穩,零件發生移動的情況,必然會對加工精度造成嚴重影響。
1.5 刀具路徑的影響
在對薄壁零件進行切削加工的過程中,采取垂直進道形式可以對腹板加工精度造成影響,采取水平進道形式則會對側壁加工精度造成影響。此外,機床加工和零件剛度、加工環境、刀具磨損情況、零件散熱性能等都會給零件加工精度造成相應的影響。
2 薄壁件銑削加工變形
在明確加工途徑、裝夾環境、材料型號的前提下,鋁合金薄壁零件發生的加工變形通常都是銑削力所引起的。比如,根據某艙體頂蓋的加工,對銑削力加工變形進行分析。在對頂蓋進行加工時,立銑刀軸向形成的銑削力是形成彈性變形的主要原因,而彈性變形是導致讓刀引發加工誤差的主因,所以通過有限元分析法的分析主要是為了明確因為銑削力的影響而產生的零件變形量,由此對銑削力進行判斷。此外,根據分析可對增加的支撐點進行判斷,分析其位置合適與否,由此降低剛性不足部分的變形。同時,根據不同工況下的量化對比,判斷易變形的部位,為加工工藝提供實際的參考數據。
通過MSC/Nastran軟件分析鋁合金頂蓋工況。通過切削力計算辦法,如果對頂蓋尖角進行加工時,在特定的切削條件下,Z向銑削力F為0.07kN,此部位Z向彈性變形最大是0.5032mm,由于公差要求為0.05mm,由此彈性變形變差,表明切削力顯著降低。基于以上工況下零件彈性變形是因為剛性不足而造成的,可考慮在剛性不足的部位加設支撐點,在有限模型中指的是在指定部位增加零位移約束。在這種工況下,夾角部位最大彈性為0.034mm,滿足公差要求,所以設置支撐塊不僅能確保生產效率,同時也可以保障生產質量,是防止薄壁零件發生變形的有效措施。
3 銑削工藝對加工變形的控制方案
3.1 選擇工藝樁
鋁合金材質的薄壁零件外形一般不規則,加工時難以平放,所以應當設計一個工藝樁進行支撐。工藝樁也會受力變形,通常無法作為基準。假如零件上下兩側均需進行加工,比如進氣道蓋板以及頂蓋等,工藝樁應當上下貫通,可以利用有限元分析確定工藝樁位置。
3.2 選定加工基準
薄壁零件加工時,一般選擇球形基準,只要找到合適的定位,則可以進行X軸、Y軸、Z軸的定位,此外還需要進行輔助工藝基準的確定。由于加工相關工位較多,一旦工件發生位移就會影響加工精度。
在對大型鋁合金零件進行銑削加工時,通常選擇“2x/2y/4z”基準法,這一方法的運行原理為:在X、Y方向上設置兩個基準,在各個基準上再設置兩個基準塊。將兩個相距較遠的基準塊作為基準進行加工,距離較近的基準進行輔助校核,兩個基準塊直線度必須保持在0.01mm以內。
高速加工重要步驟包含:粗加工除去余量、半精加工及精加工為獲得高質的加工表面。結束一項粗加工或者半精加工之后,均需要將工藝樁的螺絲松開,銑平工藝樁。松開螺絲之后,殘余應力得以釋放,由此工件會發生變形,而基準工藝樁也會出現變形。為確保基準面準確性,可以結束每一步驟之后釋放應力、銑平工藝樁。
3.3 選用銑刀
刀具技術是進行高度加工的保障,首先需要結合材料高速環境下特性選用適合的刀具,進而依據加工工藝以及刀具性質設計相應的刀具參數和結構。高速加工通常采用的涂層、金剛石、硬質合金等材質的刀具。
關于銑削半精加工和精加工,PCD材料精度最高,但是價格過高,考慮到經濟和精度兩項因素,選擇硬質合金材料最合適。
3.4 選擇切削液
使用切削液可以顯著的降低刀具磨損、優化加工表面、提升生產效率。進行粗加工時,因為銑刀直徑及銑削用量均較大,從而形成了大量切削熱,加劇刀具磨損,此時可以使用具有冷卻性能的切削液。假如選用硬質合金刀具,因為硬質合金自身具有較強的耐熱性,通常不使用切削液,若要使用,使用時要連續,防止冷熱不均而形成很大的熱應力,最終損壞刀具。對鋁合金材料進行精加工時,使用切削液可以提升加工精度,通常選擇離子型切削液。銑削時選擇合適的切削液能夠有效降低銑削力,降低加工材料和切屑間的摩擦。
3.5 CAM編程技術
CAM編程是重要的數控加工準備工作,高質量的編程可以確保加工質量,制作周期的縮減。艙體零件精加工與半精加工可以選擇固定軸輪廓銑,刀具一直保持固定的方向。而對進氣道檢具側輪廓進行加工時,需要改變刀具方向,可選擇可變軸輪廓銑。通過對鋁合金頂蓋零件的加工進行分析,這種零件正面加工技術要求極高,刀具不可直接跳過上面的孔,防止刀軌在空下沉產生圓角。為保障刀軌平順,可在孔上建立和邊界實體曲率相同的過渡曲面,從而連續在引擎蓋和過度面生成刀軌,確保孔邊緣成形質量。加工方式選擇定軸輪廓銑,采用曲面驅動,可以防止過切情況。
頂蓋邊緣技術也存在較高的要求,要求刀軌平順,降低波動。其曲面和邊緣部分需要分別生成刀軌,由此保障邊緣刀軌平順。零件上部分刀具很難加工的位置,比如小半徑的內圓角,應當采用清根切削驅動辦法。
3.6 特殊形狀的分型問題
該模型的部分零件形狀相對繁雜,對其加工時可以通過劃分分型面進行處理。因為檢具的大型零件很多無法通過單工位加工,進行零件分型必須結合下列原則:分型位置的隱蔽性、分型面一貫性、區域性以及易加
工性。
4 結語
綜上所述,本文根據艙體中鋁合金薄壁零件的加工,詳細地論述了些許加工變形控制方案,希望可以對相關零件加工變形起到一個指導作用。
參考文獻
[1] 王志剛,何寧,武凱,等.薄壁零件加工變形分析及控制方案[J].中國機械工程,2015,(2).
[2] 孔嘯,李銘,卞大超.鋁合金薄壁零件切削加工變形控制技術[J].機械設計與制造,2015,(2).
[3] 鄭永康.薄壁零件控制加工變形的工藝方法[J].機械制造,2016,(4).
[4] 紀微微,高克,趙.試析薄壁環形件零件加工變形的解決措施[J].中國新技術新產品,2015,(24).
關鍵詞 有效硼;變異系數;趨勢分析;空間變異特性;空間分布;貴州安順;西秀區
中圖分類號 S151.9 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2014)08-0202-02
硼對作物的生長、繁殖特別是開花結實具有重要作用[1],硼參與碳水化合物在作物體內的分配和轉運[2]。油菜是需硼量較多的作物,對硼反應較敏感,在缺硼土壤上易發生“花而不實”[3]。生產實際中,種植油菜的地塊既不能缺硼,同時也不能硼過量,否則會對后茬作物產生潛在危害[4-7]。安順市西秀區油菜種植面積占總播種面積的31%左右,為了給合理施用硼肥提供指導,采用地統計學及GIS技術對當地土壤有效硼空間變異特征進行研究,以供參考。
1 材料與方法
1.1 研究區域概況
安順市西秀區地處北緯25°56′30″~26°26′42″,東經105°44′32″~106°21′58″,位于貴州省中部偏西,東南西北分別與長順縣,鎮寧、紫云縣,普定縣,平壩、織金縣相連。全區土地總面積為1 551.44 km2,海拔高度1 102~1 695 m,年平均降水量1 146.3 mm,年平均氣溫14 ℃,年日照時數1 276 h,無霜期271 d,屬亞熱帶季風濕潤氣候。安順市西秀區是典型的農業區,種植作物主要有油菜、馬鈴薯、水稻、蔬菜、玉米等,總播種面積59 318 hm2,其中油菜播種面積18 767 hm2。全區耕地以黃壤、水稻土、石灰土為主,占全區耕地總面積的95.5%以上[8]。
1.2 土樣采集及分析方法
為保證采樣地點具有典型性和代表性,同時兼顧空間分布均勻性,將土壤圖與土地利用現狀圖進行套合,以確定采樣點位置,并繪制采樣布點圖。
采用“S”形布點法在具有代表性的田塊中采集7~20個土壤樣本,后將其混合,采取四分法取1 kg混合土樣,用美國麥哲倫公司推出的探險家手持式GPS接收機定位,記錄采樣點的經緯度。及時風干土樣,研磨過篩,裝入樣品瓶。2011年共采集土壤樣品710個(圖1)。按照《測土配方施肥技術規范》[9]的要求,采用沸水浸提―甲亞胺-H比色法測定。
1.3 數據處理
用Excel進行土壤養分描述性統計分析,用ArcGIS9.2軟件進行普通克里格插值和繪制有效硼空間分布圖。
2 結果與分析
2.1 有效硼描述性統計分析
檢測結果顯示,安順市西秀區有效硼的平均值為0.46 mg/kg,中位數達0.44 mg/kg,眾數0.47 mg/kg,標準差0.22,方差0.05,有效硼含量范圍0.03~1.34 mg/kg,極差1.31 mg/kg,變異系數47.83%。根據變異系數對土壤養分變異性進行粗略分級,當地有效硼的變異系數屬于中等變異[10]。
2.2 有效硼正態分布檢驗
用GS+7.0軟件對數據進行正態分布檢驗,原始數據趨向正態分布(圖2),滿足半方差函數的計算和克里格方法進行土壤養分特性空間分析的前提。
2.3 有效硼趨勢分析
利用ArcGIS 9.2 軟件探索性數據分析(Explore Data)功能模塊,獲取土壤有效硼含量的空間趨勢圖(圖3)。圖3中的黑點是各數值在平面上的投影,2條曲線分別表示各樣本數值在東西向和南北向投影點的擬合線。在東西向,土壤有效硼含量呈東部高于西部,在南北向,南北部略低,而中部則略高。
2.4 有效硼的半方差分析
對各樣點的土壤有效硼數據進行半方差分析,對地統計軟件GS+7.0提供的線性(Linear)、球狀(Spherical)、指數(Exponential)、高斯(Gussian)4種模型分別進行計算擬合,相關參數見表2。最優半方差函數模型的選擇原則為殘差最小、決定系數最大[11],經過比較表明,指數模型擬合效果最好。半方差函數中的塊金值(nugget)、基臺值(sill)、變程(range)作為重要參數[12],前二者分別表示隨機性因素引起的空間異質性、系統內的總變異。二者的比值稱為塊基比,用來表示隨機性因素引起的空間變異性占系統總變異的比例,如果塊基比高,說明隨機性因素引起的空間異質性程度較高,從結構性因素的角度來看,塊基比可以表明系統變量的空間相關性的程度,如果比值75%說明系統空間相關性很弱[13]。從表1可以看出,有效硼的塊基比為13.90%,說明有效硼的空間變異主要受到土壤類型、母質、地形等結構性因素的影響,人為活動的影響程度較小。變程反映出土壤有效硼的空間自相關范圍為33 m。
有過培養寶寶坐便習慣的父母都知道,看似簡單的坐馬桶,讓孩子學起來可不是件容易事。
朱莉?露蒙是密歇根州立大學兒童發育與行為專家,她結合自己多年臨床經驗給年輕父母提出了六條建議。
培養孩子蹲馬桶的前提條件:
1.確保孩子在身體發育上已經具備了蹲馬桶的條件。
2.進行蹲馬桶訓練前,孩子應該能聽懂簡單的指令,能夠蹲下去坐在馬桶上然后再站起來,能夠自己脫下并穿上褲子。
朱莉博士指出,大多數孩子在2歲前還不能進行蹲盆訓練,女孩可以比男孩早一些。蹲盆訓練通常要持續3個月,到3歲左右98%的孩子都能成功地使用馬桶了。
訓練寶寶蹲馬桶時,父母應注意以下方面:
1.做好準備:當孩子具備坐馬桶的條件、心理上最合作時再開始訓練。
2.堅持一致:要與幼兒園或保姆協作,以使這種訓練不間斷地持續下去。
3.給孩子自由:不要過于頻繁地提醒他們使用馬桶,這樣會給他們造成壓力。
4.掌握訓練時機:例如在午覺后或飯后20分鐘時訓練他們蹲馬桶,效果會更好。
5.及時表揚:當孩子配合或成功時要及時稱贊鼓勵他們。
6.獎勵:當孩子學會使用馬桶時可以給一點小小的獎勵,表示對他們成長為“大孩子”的一種承認。
胖寶寶飲食方案
原則:低脂肪、低碳水化合物、低熱量。
步驟:
1.先從主食減起,然后減副食。
2.量的減少應循序漸進,先減1/4量,依次變成1/3量、1/2量。
三餐分配原則:
1.早餐占全天飲食總量的35%,要吃好。
2.中餐占全天飲食總量的45%,要吃飽。
3.晚餐占全天飲食總量的20%,要吃少。
各營養素所占比例
1.蛋白質占總量20%。
2.脂肪占總量30%。
3.碳水化合物占總量50%。
每日飲食參考值
1.每日蔬菜類400-500克,水果類100-200克。
2.谷類200-300克。
3.蛋類50克、肉類50克、豆制品50克、奶類100克。
4.油脂25克。
特別提示:
在減肥的過程中,因兒童正處于生長發育階段,所以絕對不能讓孩子有饑餓感。
避免多吃的小貼士
1.讓孩子多吃蔬菜、水果這些體積較大并容易有飽腹感的食物。
2.進餐時先吃蔬菜、水果,然后喝湯,最后吃主食,這樣不會過度進食。
3.吃飯時讓孩子細細地咀嚼,進食速度要慢,但時間不要過長,以免吃進太多食物。
4.吃過飯漱口刷牙,去掉食物氣味,免得刺激食欲。