摆槽的优化。论文

第一篇：摆槽的优化。论文

连铸保护浇注事故摆槽的优化

摘要：结合生产现场实际，研究和探索连铸保护浇注打摆槽优化的措施和手段，不断完善连铸保护浇注打摆槽的方法，解决连铸生产中溢、漏和停电、水等问题,从而保证人身安全和生产顺行，提高钢水收得率。

关键词：保护浇注 摆槽 Al－C质长水口

一、引言

随着连铸保护浇注技术的应用,铸坯质量在各方面都得到了大幅度的提升。但是中间包与结晶器被Al－C质长水口连接,遇到无拉速、无振动,停电、水等的情况下打摆槽不易操作,容易造成溢钢、烧坏设备、对生产影响极为恶劣,更严重的后果会发生安全事故。

二、目前现状

事故摆槽,在发生漏钢、溢钢和停电、水等事故时将溜槽摆至钢流下面,让钢水经摆槽流至渣盆内 ,以免钢水浇到结晶器、液面自动控制高温电缆、振动大架等造成设备的损害以及对人员的伤害。保护浇注技术的应用,使打摆槽操作难度加大。急需在打摆槽操作，摆槽改造上想办法。

三、Al－C质长水口

1.Al－C质长水口特点

Al－C质长水口是由刚玉和石墨为主要原料制作,主要成分是三氧化二铝,具有良好的抗热振性。具有抗渣性好、防堵塞、长寿命等

特点。

2.Al－C质长水口简易图

四、事故摆槽 1.事故摆槽

事故摆槽是事故摆槽里放入一短一长两块摆槽瓦连接的,材质为：Si质绝热板，其物理性能：耐高温侵蚀，遇外力撞击，易折断，脆性大。其连接部位用耐火泥抹平。

2.初期的事故摆槽

初期的摆槽来自敞开浇注 2.1初期事故摆槽的操作

敞开浇注打摆槽,中间包与结晶器之间没有Al－C质长水口的阻挡,摆槽可以直接接住钢水,从而使钢水断流,处理事故。当连铸保护浇注工艺应用后,中间包与结晶器之间有了的阻挡,打摆槽不能直接接住钢水,反而摆槽因受Al－C质长水口的撞击，发生破碎，钢水不经过摆槽轨迹流入渣锅，四处飞溅，人员无法及时处理，造成事故扩大，严重影响人员安全和设备的正常运行。2.2初期事故摆槽操作案例

2011年7月因拉矫机拉矫辊过流，出现无拉速、无振动,打摆槽,摆槽瓦打坏,堵流不成功,造成烧坏电位器两个的严重后果。2.3初期事故摆槽简易图

3.改进的事故摆槽

改进的事故摆槽是在初期的摆槽扩大事故之后,通过在事故摆槽下端加上螺纹钢改进而来。

3.1改进的事故摆槽的简易图

简易图 3.1改进的事故摆槽的操作

出现突发事故,双手抓住摆槽手柄打摆槽,通过摆槽下加的螺纹钢打断水口,从而接住钢流。3.2改进的事故摆槽的不足

改进后的事故摆槽,主要是在摆槽下加上螺纹钢,从其简易图上可以看出来,螺纹钢打到的位置是靠近Al－C长水口与加长水口的位置。而侵入水口与加长水口之间只有一个支点,从力学上讲,越靠近支点,打断Al－C长水口就越难。生产中,事故摆槽经常打不断,从而扩大事故。

4.进一步改进的事故摆槽

进一步改进的事故摆槽是在改进的事故摆槽在打摆槽操作后,出现经常打不断的现象后改进的。

4.1进一步改进的事故摆槽的简易图及打完摆槽后螺纹钢图

简易图

打完摆槽后实图

4.2进一步改进的事故摆槽的操作

事故摆槽主要是在螺纹钢中间再加一根螺纹钢,出现突发事故,左手立即抬起Al－C长水口的水口碗, 右手握住摆槽手柄进行操作,通过摆槽下加的螺纹钢打断Al－C质长水口或加长水口,从而接住钢流。4.3进一步改进的事故摆槽的不足

从其简易图上可以看出来,螺纹钢打到的位置是靠近侵入水口与加长水口的中间位置。而Al－C质长水口的厚度有24mm,不容易打断,即使打断,断后的Al－C质长水口也容易使摆槽卡在钢流外,不能完全接住钢流。2012年4月因外网停电，造成全部流次无拉速、无振

动,打摆槽,摆槽瓦打坏,堵流不成功，其中就有两流Al－C质长水口卡住摆槽，不能接住钢流，造成液面自动控制的高温电缆烧坏两根。

5.最终定型事故摆槽

最终定型事故摆槽是在总结以上事故摆槽的不足之后,在螺纹钢底部再加一根螺纹钢所改进的。5.1最终定型事故摆槽简易图及实图

简易图

实图 5.2最终定型事故摆槽的操作

事故摆槽主要是在螺纹钢底部再加一根螺纹钢,出现突发事故,左手立即抬起Al－C长水口的水口碗,使水口碗绕过挂勾，右手握住摆槽的手柄，进行打摆槽操作,通过摆槽下加的螺纹钢使Al－C质长水口与加长水口接触点脱离,从而接住钢流。5.3最终定型事故摆槽的原理

从其简易图及实图上可以看出,螺纹钢打到的位置是尽可能远离侵入水口与加长水口的位置。侵入水口与加长水口之间只有一个支点,从力学上讲,越远离支点,打断也比较难。换一个角度,越远离支点,用相同的力,越容易使支点受力最大,从而使侵入水口与加长水口脱离或使加长水口打断,此时左手一拉水口碗,事故摆槽就接住钢流。此

事故摆槽的优点是不必打断Al－C质长水口,而使侵入水口与加长水口分开,接近于取下Al－C质长水口打摆槽的效果。

五、取得效果

近段时间连铸车间频繁针对停电、停水事故紧急预案的演习。从摆槽不加螺纹钢,摆槽瓦打坏,堵流不成功,造成烧坏电位器两个,到加螺纹钢依然经常打不断水口,接不住钢流。不断对事故摆槽进行改进,改造出最终定型事故摆槽。2012年4月12日,某班早班,在最后一炉钢时,连调、机长忽然停电,进行事故演习。当时浇钢人员中有三人不熟练打摆槽操作,其中两人完全没有打过摆槽,但是结果是五流全部接住钢流,能接坯成功。对出现事故后，能避免安全事故的发生，设备的正常运行提供了保证。

六、目前打摆槽操作的不足

最终定型事故摆槽在停电、停水事故紧急预案的演习中取得不错效果,但是由于一些浇钢人员的认识不够,打摆槽操作还不能迅速及时的进行,打摆槽操效果不是很理想。针对这一问题,只能加强设备、操作和培训等手段减少事故率,减少打摆槽操作。同时在雷雨季节增加浇钢操作人员,在事故出现时,尽可能迅速及时的多流打摆槽的应急预案演练。

参考文献: 1.联峰钢铁事故摆槽的改进 《冶金标准化与质量》2010年05期 2.连续铸钢 冶金工业出版社 2007-9-1 周明明

田禾

第二篇：优化课堂教学论文

现代教学论——关于优化课堂教学

摘要:课堂教学设计在课堂教学中的地位日益突出,受到了越来越多教学工作者的关注。知识的巩固贯穿于教学过程的始终，学生对学习内容的感知、理解和实际应用，都对知识的巩固起着重要作用。在课堂教学中教师要根据课程特点、教学内容以及学生的知识储备，整合各种教学资源，灵活应用多种教学手段和方法，为学生学习知识、巩固知识创造条件。应结合实际,以教学设计的基础理论为指导,从而对现代化教学条件下的课堂教学设计的实践进行分析,并深入讨论优化课堂教学设计应遵循的原则。

关键词:现代化教学;课堂教学设计

不可否认,现代化教学工程的实施,突破了传统课堂教学设计的思维定势,为课堂教学设计提供了诸多有利的条件,使课堂教学设计充满了新的生机与活力,但同时也使其在课堂教学的执行过程中出现了松散性、盲目性和不确定性。课堂教学设计应遵循其应有的原则,才能达到课堂效果的最大化与合理化，进而克服课堂教学存在的一系列问题。

1.现代化教学条件下课堂教学设计的实践分析

1.1现代化教学条件下课堂教学设计的优势

①课堂教学设计充分体现了“学为主体、教为主导”等现代教育思想。由于教学设计以“为学生提供最好的教学服务”为宗旨,无论是教学信息的选用与组织,还是教师教学策略的选择都是在了解学生的学习需要、分析学生的学习特点的基础上进行的。因此,在这种课堂教学设计指导下所进行的教学活动,学生具有浓厚的学习兴趣、高度的自主权,能够主动参与,并且按照自己的认知水平进行学习和提高,这样,学生真正获得了智慧而不仅仅是知识本身。这种教学真正达到了因材施教、发展个性的目的,这也恰恰符合建构主义课堂教学设计理论的要求。②课堂教学设计为课堂教学的实施提供了可靠的依据。简单地说,课堂教学设计相当于为课堂教学活动提供一个可执行的“处方”,它高于一般意义上的备课活动,是一种更为系统的教学设计技术。课堂教学设计注重对与课堂教学内容相关的、有价值的所有教学资源进行合理地分析,使教学能够整合各个学科内在的知识体系,并将这些学习资源提供给每一位学生,从而使学生开阔了眼界,扩大了知识面,调动了学生纵向与横向学科学习的兴趣,使学生形成了长久的自主学习的习惯,这对于开发人力资源大有益处。另外,由于课前充分的设计准备,即使在课堂上出现突发的事件,教师也会在第一时间做出反应,并启动备用的教学策略,做到对教学计划的合理调整。因此,无论是在提高课堂知识传授效益方面,还是在增强学生能力生成效益方面,课堂教学设计对课堂教学活动的指导作用都不可小视。

③课堂教学设计使课堂教学过程中形成性评价更加科学合理。我们大部分教师都习惯于讲课与考试测评的分离,认为只有课终的考试评价才是学生是否学好的依据,忽视了教学过程中的形成性评价,甚至走进了“我教我的,你学你的,他考他的”的“教、学、考”相分离的误区,这与现代化教学的要求相去甚远。而课堂教学设计则为我们的教学提供了进行这种形成性评价的时机,以及如何进行评价,如何将评价的结果反馈到课堂教学活动中,并对课堂教学设计进行修改完善,从而使课堂教学思路更顺畅,使课堂气氛更活跃、更融洽,也迎合了现代化教学对课堂“教、学、评”有机结合的要求。因此,课堂教学设计无论对教师进行教学、指导教学,还是对学生学习、建构知识都是非常有效的一项教育技术。1.2现代化教学条件下课堂教学设计在实践中存在的问题

现代化教学工程的实施为课堂教学设计提供了诸多有利的条件,使课堂教学设计技术更具优势,对课堂教学的指导作用越来越突出。但是,由于课堂教学设计的实践仍处于起步尝试阶段,教师对这一教育技术的掌握并不很到位,在设计过程中必然会遇到这样或那样的困难。认真地分析这些在课堂教学设计的实践过程中遇到的问题,对提高教学设计技术的应用有着积极的促进作用。

①课堂教学设计与课堂教学活动相脱节的问题。即课堂教学设计在应用过程中出现了教学活动没有按教学设计程序进行的现象,教学设计是一回事,教学活动又是另外一回事,两者是并行关系,而不是指导、反馈、执行相统一、相协调的关系。产生这一问题主要有两方面的原因:一方面,教师对课堂设计过于理想化,片面地追求现代化教学的形式外显而忽略了教学的实际内容,对教学情况把握不准,没有客观地分析影响课堂教学设计的各种客观因素,比如对教学资源的开发、选择,对学生的认知发展水平、认知风格的分析,对教学任务的分析等等。另一方面,受传统教学形式的影响,教学设计主要依赖的是教学大纲的要求和课程具体的内容,而不是以学生的实际需求为主要因素进行。所以即便是把学生作为课堂教学的主体,但由于与教学设计的指导思想相左而出现课堂教学无法继续的尴尬,从而使教师放弃教学设计的指导,又回到传统的课堂教学活动中去。这样,课堂教学设计的工作就变成了“吃力不讨好”的无用功。

②教师对在教学设计指导下的课堂教学活动中自身角色认识不足,影响了正常的教学次序。即教师在教学实践中摆脱不了传统教学的束缚,既想按照教学设计的课堂教学过程结构进行,又感觉心有余而力不足,产生一种无从下手的无奈,致使课堂教学中教与学的过程出现比较混乱的现象。为解决这一问题,需要教师对自身的角色进行重新的认定,现代化教学的实施强调教师的主导地位,要求教师从“台前”转到“幕后”,教师既要做教学信息资源的设计者,又要做教学设计的组织者、执行者,还要做学生学习的促进者,在课堂中主要对学生的学习起引导、指导的作用。认识了教师的作用,还要有敢于尝试、不怕失败的精神,不断的更新知识、扩大知识面,在实践中增长经验,不断提高教学设计和课堂教学的质量。

③部分学生对这种新的课堂教学方式的排斥,导致教学效果不理想。其主要原因就是学生的学习状态和从属技能不能满足课堂教学设计的要求,使学生失去学的信心,并产生排斥心理。

④还存在课前教学准备活动不充分造成教学设计执行中断等问题。其原因主要是现代化教学资源的开放,现代教学手段的丰富,现代教学方法的千变万化,使教师在进行课堂教学设计时,往往会有一些盲目性的选择。而教师在课前的准备确不充分,比如,没有对所选的媒体播放工具的功能进行熟悉,没有事先检查教具是否完备,没有对学生上课前的情绪状态进行了解,没有对学生的前期知识学习掌握的情况进行摸底等等,这会对教学活动的实施带来一定程度的阻力,甚至会使课程被迫中断。

因此。优化课堂教学应该遵循一定的原则：

1优化课堂教学设计应遵循系统性原则，教学的各个要素与各个环节是相互关联、相互作用、缺一不可的。因此,课堂教学设计必须对一切有利于学生学习的学习资源进行整体协调、统筹规划、合理配置、科学安排,这也是课堂教学设计的特点所决定的。系统性原则要求课堂教学设计,一是做到各个教学要素内部的有机结合,二是实现教学系统各组成要素之间的融合。这样,教学活动程序运行的才能更加有序、更加稳定

2优化课堂教学设计应遵循客观性原则.课堂教学设计包含了大量具有客观属性的因素,比如,真实的教材内容及相关的知识信息,教师的教学设计、组织、实施的能力,学生的认知发展水平及其从属技能的掌握,现有的教具、教学条件等等。因此,客观性原则是课堂教学设计的重要的特征之一,它要求做到对教学过程中的各因素进行客观性的评价,从而为课堂教学设计提供客观性的教学资料,使教学设计的目的更具针对性,并在应用过程中做到有的放矢。

3优化课堂教学设计应遵循建构性原则.为建构良好的认识结构而教”是现代教学论的一个基本结论,是指教师在教学中不是灌输知识,而是启发学生自主建构认知结构。这就要求教师按照学生建构认知结构的过程与规律设计课堂教学,以促进学生建构良好的认知结构,使学生形成自主学习、主动获取知识的良好习惯。

4优化课堂教学设计应遵循主体性原则.主体性是指教学中必须充分发挥学生的主体作用,有效地使学生主动地参与到教学中来,积极主动地探索和发现知识,成为学习的主人,主体性的发挥与发展是与学生的学习动机有内在联系的。因此,教学没计要注意创设激发学生学习的内在动机的教学情境,使学生处于一种主动、活跃的能动状态,唤起学习需要,激发学习动机,进而达到自主学习的目的。5优化课堂教学设计应遵循可行性原则

6优化课堂教学设计应遵循开放性原则和和谐性原则

通过以上的分析，我们看到现代教学中存在的问题，并进一步找到在教学中应该遵循的原则，在教学的设计过程中，我们要遵循这些原则，从而达到教学模式的优化与进步，从而促进教学的发展。优化课堂教学，达到课堂教学的优质。

学院：教育科学学院

班级：2009级1班

姓名：方勇华

学号：20091244002

第三篇：基于FANUC系统巧用G10实现深圆弧槽的优化设计系统论文

摘 要：文章基于典型的FANUC 0i数控系统，另辟蹊径，充分开发特殊指令G10的功能，使用圆弧车刀实现对深圆弧槽零件的加工，简化了编程，提高加工效率，保证加工质量，同时体现数控车床的优越性。

关键词：FANUC系统；G10；优化

中图分类号：TG519.1 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）08-0009-03数控车削加工中工件加工的难点

在数控车削加工中，经常会有深圆弧槽类零件的加工，此类工件一直是数控车削加工中的难点，主要体现如下：

1.1 工艺繁琐

对于深圆弧槽的刀具选择，有时为了避免干涉问题，常采用左右外圆刀加工，这样既增加了工艺的复杂性，又降低了效率，对于两把刀拼接加工，还影响了工件质量，急待选择合理的刀具来解决此类问题。

1.2 编程复杂

对于深圆弧槽的编程，有时选用子程序编程，有时选用固定循环指令，但以上两种编程都存在一定的缺陷，使用子程序编程时，其编程方式受到限制，编程不够灵活。使用外圆车削固定循环指令编程时，因其指令固化，刀路比较固定，导致其空刀比较多，影响了加工效率，急待优化。优化方案

基于以上两点，本文提出解决此类零件加工的方案，从工艺和程序两个方面对此类加工实现优化。

2.1 工艺优化

传统的加工方案，可以先用切槽刀开粗去余量，然后再用左右偏刀来对接加工圆弧，如图1所示，这就不仅增加了工艺安排的难度，增加了加工成本，还降低了加工效率，同时给编程也增加了难度。

2.1.1 刀具优化方案

国内外实践已充分证明，可转位刀具是一种先进刀具。但是，只有掌握它的性能，正确合理使用，才能扬长避短，取得好的效益。推广可转位刀具，一方面是提高刀具的设计制造质量；另一方面，正确合理地使用也是非常重要的。本加工方案选择如图2所示圆弧车刀，这种圆弧车刀属可转位机夹刀，不需刃磨，所用刀片为统一标准，正常磨损后，可直接更换，不需调整程序，提高加工效率。

2.1.2 车刀选择原则

加工凹形轮廓时，车刀圆弧半径应小于或等于被加工凹形轮廓的最小半径，并根据所加工的槽的深度选择刀杆伸出端长度，以免与工件发生干涉。而加工凸形轮廓时，车刀圆弧半径应尽量取大，以利于提高刀具的强度。圆弧车刀可以用于车削内、外表面，特别适于车削各种光滑连接（凹形）的成形面。

2.1.3 刀片型号选择

根据GB/T 2076-1987《切削刀具可转位刀片型号表示规则》规定，可转位刀片的型号由代表一定意义的字母和数字代号按一定顺序排列组成，共有10个号位，每个号位的含义可查相关规定表格，选择适宜的刀片。

2.1.4 切削用量选择

厂家出厂的刀片已经经过无数次的切削试验，无需使用者再去花时间和成本进行切削试验，这就大大地降低了成本，只需根据刀片厂商提供切削参数，如：

f=0.5（0.3-0.8）mm/rev，Vc=220（150-300）m/min，括号前数值为厂家推荐值，括号内为参数最低值和最高值。操作人员使用的时候，可根据转速计算公式：

n=1 000 Vc/∏D；F=f×n

计算出主轴转速和进给量，配以合适的背吃刀量即可实现合理的切削加工。

2.2 程序优化

在手工编程加工中半径补偿值输入CNC储存器的方法主要是用手工方法，即用手动的方法将要使用的半径值从CRT面板中直接输入，这种方法输入的半径值是固定不变的。若用更改磨耗的方法进行加工则只能单次输入单次加工，不能够实现连续加工，这就影响了加工效率，若能实现连续更改磨耗，则将大大提高加工效率，同时降低编程的复杂性。

2.2.1 G10指令的应用

G10是FANUC系统提供给用户应用程序指令方式进行参数修改的指令，其功能强大，如刀具寿命管理、工件坐标修改、刀具补偿值修改等。但在日常的编程中却很少得到应用，如能应用得当，将大大方便编程，将参数变化的设定完成于编程阶段，并避免因参数设置不当而导致机器误动作等问题。在程序中用指令G10将对应的半径值输入到储存器内，通过变量的形式设半径值为一个变量再与G10对应，将不断变化中的半径值输入CNC储存器中，那么这个程序加工的轮廓可以实现不断的变化，在手工编程中这种编程是一个灵活而又强大的功能，特别当它与宏程序结合一起使用时，将更加显出它的功能方便。

G10可编程参数输入允许用户在程序中设置偏置，用G10代替手工输入刀具偏置，补偿、工件坐标系偏置等。对于车削，基主要格式有：

G10 P X Y Z R Q 绝对值模式编程

G10 P U V W C Q 增量值模式编程

P：设置的偏置号，在车削补偿页面中，几何G01表示几何偏置（绝对值），磨耗W01表示磨损偏置（增量值），为了便于区分，磨损偏置与几何偏置差10 000，即10 000以上为几何偏置，10 000以下为磨损偏置。P10001：表示几何页面中1号偏置（G01），P1表示磨损页面中1号偏置（W01）。

X Y Z：偏置寄存器表示X、Y、Z轴绝对值，Y轴适用于车铣复合中心。

U V W：偏置寄存器表示X、Y、Z轴相对值。

R：刀尖圆弧半径绝对值

C：刀尖圆弧半径相对值

Q：半径补偿偏置方位号。

例如：（1）G10 P10001 X0 Z0 R0 Q0清除几何页面中XZR值为0，刀补号清空。（2）G10 P1 X10 Z0 R0.4 Q3将磨耗页面中一号刀位磨耗X轴输入10，Z为0，刀尖半径输入0.4，刀尖方位输入3。

2.2.2 刀补编程

对于如图2所示的圆弧形车刀，圆弧开车刀上构成主切削刃的刀刃形状为一圆度误差或轮廓误差很小的圆弧。在该圆弧上的每一点都是圆弧形车刀的刀尖，当切削加工时刀具切削点在刀尖圆弧上变动，因此，刀位点不在圆弧上，给手工编程带来了一定的麻烦。但若能使用刀补进行编程，则将大大降低编程的难度，优化了程序。而使用刀补编程，要解决好两个方面的问题。

①刀补的判断。G41为刀具左补偿：站在刀具路径上，沿着切削前进方向看，刀具偏在工件的左侧；G42为刀具右补偿：站在刀具路径上，沿着切削前进方向看，刀具偏在工件的右侧。

②刀尖方位的判断。刀尖方位的判断取决于刀尖圆弧中心的动向，它总是与切削表面法向的半径矢量不重合，假想刀尖的方位是由坐标系和切削时的刀具的方向决定的，刀尖方位图如图3所示，共有10种方位（0-9），对 于本案例，刀尖方位应为0或9。加工案例

本文试以形深圆弧槽的加工为例，如图4所示。

3.1 刀具的选择

选用球头车刀，刀杆型号为：EVJNR-2020K16

选用球头刀片，刀片型号为：RCMT0602MO-61

3.2 对 刀

使用试切法对刀，因为球头车刀刀位点在圆弧圆心点，而编程时是以图形轮廓进行编程的，所以在对刀时应以圆圆心点为对刀的基准点，且程序中必须增加刀尖圆弧半径补偿功能，在刀偏页面OFFSET，G01形状Z坐标处输入试切长度值Z3测量，在X坐标处输入（试切直径值+2×3 mm）测量，即完成圆弧车刀的对刀。

3.3 切削用量

切前用量见表1。

3.4 程 序

程序及注释说明见表2。

以上使用G10和宏语句编程实现了对磨耗的连续变化控制，只需按轮廓进行编程，即可实现磨耗的连续变化控制，从而完成深圆弧槽的粗精加工，程序语句简洁明了。在FANUC 0i Mate Tc CKA6140型卧式车床上试车完成验证，工件实物如图5所示，加工过程铁屑断屑合理，加工后各项精度指标达标。结语

对于深圆弧槽的加工，本文从加工工艺和程序两个方面进行优化。尤其在程序优化方面，通过G10对磨耗的连续自动控制，使程序更加简洁明了。

此外，G10还可以完全替代外圆单一循环指令G90和外圆仿形固定循环粗加工G73指令。在端面加工中，又可以替代端面单一循环指令G94，也可用于具备一定规律的多槽加工中，比如等矩多槽的加工，只需设定Z的磨耗为定值，连续不断变换，即可实现多槽的加工。G10指令使数控程序具有一定的柔性、开放性和可适应性，如果能够灵活运用，会使程序简便，并触类旁通，值得推广。

参考文献：

[1] 张文俊，方波.球头车刀在数控车床加工中的应用[J].机床与液压，2010，（18）.[2] 许杰.圆弧车刀在数控车床上应用[J].出国与就业2011，（12）.[3] 冯澍，林萍.巧用宏程序和调用子程序与G10在数车加工中实现一车多件[J].机床与液压，2011，（14）.

第四篇：西二下盘区101运输顺槽系统巷优化设计论文

摘要:综采工作面运输顺槽系统巷主要包括着回风绕道、运料绕道以及辅助设施，由于煤矿生产部门对系统巷设计不合理，经常出现系统巷施工难度大、施工周期长以及损失煤柱多等难题，不仅影响着整个巷道施工进度，而且在施工期间很容易发生重大安全隐患，对此山煤集团左云长春兴煤业有限公司综掘队在施工西二下盘区101运输顺槽系统巷时通过对原系统巷设计存在问题进行分析，并对原系统巷进行优化设计，实践证明优化后系统巷降低了巷道施工难度，提高了巷道掘进效率，取得了显著的成效。

关键词:系统巷掘进；优化设计；研究应用

1.概述

山煤集团左云长春兴煤业有限公司101综采工作面位于矿井西二下盘区，工作面以西依次布置三条盘区大巷，分别为盘区运输巷、盘区皮带巷、盘区回风巷，各巷道之间预留保安煤柱宽度为35m，综采工作面落煤后主要通过安装在101运输顺槽内的胶带输送机搭接盘区皮带巷内胶带输送机进行联合出煤。101运输顺槽设计长度为1800m，巷道设计断面规格为宽×高=4.6m×3.5m，101运输顺槽从盘区皮低矮巷开口施工，巷道掘进5°坡度下山掘进，当101运输顺槽掘进35m后将进入盘区运输巷底板处，然后平行掘进5m后以5°坡度上山掘进，掘进40m后101运输顺槽进入22号煤层并继续平行掘进，为了便于101运输顺槽在施工期间形成安全稳定的通风系统及便于行人、运料，施工巷道施工至55m处按设计进行拐弯施工101运输顺槽回风绕道，回风绕道设计长度为135m，并在盘区运输巷及盘区皮带巷顶板施工2座风桥，101运输顺槽施工至58m处按设计进行拐弯施工101运料绕道，运料绕道设计长度为60m,至此整个101运输顺槽系统巷施工结束，系统巷掘进总长度为295m，其中施工2座风桥，掘进周期为80天。

2.原系统巷存在问题分析

（1）101运输顺槽从盘区皮带巷开口，并以5°斜坡下山掘进，当巷道掘进至盘区运输巷底板下方时两巷层间距为2m，根据矿地测科提供巷道顶底板岩性资料显示22号煤层底板主要以炭质泥岩为主，当101运输顺槽施工至盘区运输巷下方时巷道顶板出现破碎、支护困难现象，同时两巷层间距较小无法加固101运输顺槽穿巷时顶板稳定性。

（2）由于101运输顺槽开口35m范围内以5°下坡下山掘进，当施工巷道穿过盘区运输巷时将继续以5°斜坡上山掘进，受巷道坡度影响输送机稳装后在此段范围内经常出现皮带跑偏、上窜下跳现象，不仅降低了煤炭运输效率，缩短了带式输送机使用寿命，而且很容易发生重大煤矿安全事故。

（3）当101运输顺槽施工85m后按设计拐弯施工101回风绕道，为避免回风系统出现紊乱现象，在施工回风绕道时需在盘区运输巷及盘区皮带巷施工两座风桥，在盘区运输巷风桥挑顶施工时不仅影响运输巷行车、行人，而且不利于挑顶后矸石运输。在盘区皮带巷风桥挑顶时为了确保整个盘区运输系统稳定，需在盘区皮带上搭设工作盘，加大了风桥施工难度，而且很容易造成挑顶后落下煤矸石砸坏胶带输送机。

（4）在施工101运料绕道和回风绕道时由于巷道拐弯较多，巷道无法采用掘进机施工，从而造成巷道施工难度大，巷道施工周期长。

（5）101运输顺槽开口掘进至85m处时开始施工回风绕道及运料绕道，受运料绕道及回风绕道保护煤柱影响，101工作面应提前停采，从而缩短了工作面回采长度，降低了煤柱回采量。

3.系统巷优化设计

为了保证101运输顺槽稳装带式输送机后能够安全高效运行，减少施工巷道开挖量以及煤柱损失量，同时为了巷道施工安全，缩短巷道施工周期，山煤集团左云长春兴煤业有限公司综掘队对原运输系统进行优化设计。

（1）首先根据山煤集团左云长春兴煤业有限公司地测科给定的巷道中线皮运联巷，皮运联巷从盘区皮带巷开口并沿22号煤层顶底板平行掘进，当巷道掘进35m后与盘区运输巷贯通，为确保巷道开口及贯通时施工巷道顶板稳定，在巷道开口处及贯通口处分别施工2根长度为4.5m锁口钢梁。

（2）当皮运联巷施工到位后按巷道中腰线继续从盘区运输巷开口施工101运输顺槽，当从盘区运输巷开口施工30m处开始按设计拐弯施工101回风绕道，由于101运输顺槽与102回风顺槽之间保护煤柱宽度为35m，可将101回风绕道直接与102回风绕道贯通，至此整个优化后的系统巷施工完成，系统巷掘进长度为100m。

（3）整个101运输顺槽施工完后通过在运输顺槽内稳装带式输送机并搭接盘区皮带巷进行联合出煤，但是优化后的101运输顺槽稳装输送机机后必须从盘区运输巷穿过，为了避免不影响运输巷行人、通车及加强输送机安全管理，综掘队通过分析研究决定在盘区运输巷与盘区皮带巷之间起底，并在盘区运输巷起底处铺设密集工字钢，起底后在起底处稳装转载机，将101运输顺槽带式输送机与转载机搭接，再将转载机与盘区皮带巷输送机搭接进行联合出煤。

（4）为了保证皮运联巷之间起底施工安全及施工质量，施工过程中必须严格按设计进行，具体施工方法如下：①首先从皮运联巷距贯通口20m处开始起底，起底宽度2.5m，并以5°斜坡下山掘进；②当起底至盘区运输巷且距101运输顺槽1m时停止起底施工，起底总长度为26m；③起底后为了不影响盘区运输巷行人、通车，在盘区运输巷起底上方铺设密集11号工字钢梁，长度为4.5m，每根钢梁两端切割直径为25mm的圆孔，工字钢铺设完后在两端分别穿插1根长度6.3m钢绞线并采用锁具进行紧固，盘区运输巷共计铺设70根钢料.4.结束语

山煤集团左云长春兴煤业有限公司综掘队在施工101运输顺槽系统巷时对原系统巷存在的问题进行了分析，并根据实际情况对原系统巷进行了优化设计，优化后的运输系统保证了101运输顺槽内带式顺输送机稳装后安全稳定运转，优化后的系统巷由原长度为295m缩短至100m，大大降低了巷道掘进工程量，以及优化后系统巷无需施工风桥及穿巷施工，大大提高了巷道掘进效率及施工安全，同时优化后系统巷减少了工作面煤柱的损失，与原系统巷相比预计减少煤炭损失量达5万t，由此可见通过优化设计后取得了显著的经济、安全效益。

参考文献：

[1]董开封.岩巷上山掘进运输系统优化设计及应用[J].煤炭技术，2014（6）：102-104.[2]杨勇.浅析复杂条件下回采工作面运输系统优化设计[J].江西煤炭科技，2016（2）：81-83.[3]封丽亚.矿井主胶带运输及储装运系统优化设计与实施[J].中州煤炭，2013（5）：13-14.[4]王洪涛.张集煤矿北区东一采区运输系统的优化设计实践[J].山东煤炭科技，2010（6）：33-35.[5]赵加才.张双楼煤矿西翼原煤运输系统优化设计[J].能源技术与管理，2010（6）：80-81.

第五篇：汽缸试水压工装中封板密封槽的优化设计论文

摘要：汽轮机工作时，汽缸内部长期处于高温高压的环境中，因其工作环境的特殊性，对汽缸毛坯铸造品质和制造工艺都有极高要求，针对此，对汽缸试水压工装中的封板密封槽进行了优化设计。文章介绍了汽轮机汽缸试水压试验原理，分析了传统密封槽的优缺点，介绍了此优化设计的密封原理，密封圈的选配及主要设计参数的计算。

关键词：汽缸试水压；形密封圈；封板密封槽

我厂生产的汽轮机产品为输出功率3-30MW的冲动级汽轮机。汽缸部套包括高压前汽缸及后汽缸，汽缸缸体水平中分。汽轮机在电厂投入运行后，汽缸缸体长期处于高温高压的工作环境，为保证汽轮机效率及工作人员的安全，须保证缸体不能出现漏气现象。在加工完毕后总装前需对汽缸体进行试水压试验，检验缸体承压能力，以保证产品满足出厂要求。试压试验使用水作为供压介质，使用压力泵给腔室加压，模拟汽缸各段在工作时的压力，通过水压试验来检验汽缸壁承压能力及汽缸各个加工面的密封性，一般封闭腔室水压试验压力取该段最高工作压力的1.5倍，较高的实验水压对封板的厚度及密封性有极高要求。封板密封槽设计不合理，选配的密封圈搭配不合适，因不当使用导致密封圈在使用期内变型都会影响试验结果，故对试水压工装中的封板密封槽进行了优化设计，以达到加强密封效果、延长密封圈使用寿命的目的。设计采用O形橡胶密封圈作为封板的密封材料。其具有结构紧凑、易拆卸、密封性可靠、成本低廉等特点，是最常用的一种静密封形式，广泛应用于机械领域。O形密封圈为挤压型密封，安装在密封槽内，挤压面对密封圈施压，密封圈变形对挤压面产生回弹压力，从而达到密封目的。

1密封槽形状

密封槽与密封圈尺寸的匹配直接影响到试水压封板的密封性能及密封圈的使用寿命。目前，常用的密封槽有矩形、半圆形、V形、三角形及燕尾形等形状。本优化设计密封槽结构如图1中（a）所示，θ取45°，综合了矩形密封槽及V形密封槽的优点，结构简单、加工方便且能够保证密封圈的压缩量。

2密封槽密封原理

封板在装入汽缸隔板槽后，密封槽处的O形密封圈受到汽缸内壁挤压，密封圈变形，如图1中（b）所示。汽缸内壁对其施加压力Pb0，此时，汽缸内部未施加水压，O形密封圈通过与汽缸壁的接触变形起到密封作用。通过压力泵对密封腔室加压，O形密封圈受压力作用向压力小的一方移动，本设计中45°斜面侧为承压侧，密封圈向斜面侧移动，变形量增加，如图1中（c）所示，由于变形量的加大，密封圈弹力加大，因而作用在汽缸壁上的压力增大至Pb。Pb=Pb0+△Pb式中，Pb为水压试验加压后汽缸壁承受密封圈的总压力，Pb0为密封圈变形产生的初始压力，△Pb为因水压作用而传递给密封圈的变形压力。其中△Pb=kPl，Pl为施加的水压，k为测压系数，对于O形密封圈k取0.9~0.985。在试水压试验中，须保证封板的密封性，密封槽处不得有水渗漏，故Pb必须大于Pl，而△Pc小于Pl，故密封圈应保证有足够的初始压力Pb0。但较大的初始压力意味着O形密封圈有过大的变形量，会缩短O形密封圈的使用寿命，因此密封槽尺寸参数的选配及密封圈压缩率、拉伸量的选择是设计的关键。

3主要设计参数的计算及选择

3.1密封圈压缩率

εO形密封圈的压缩率为ε=（d0-H）/d0，d0为O形密封圈自由状态下的直径，H为密封槽深度，如图1（a）所示。压缩率直接影响到两者配合后的密封性，为设计中的重要参数，对于静密封来说，密封面为平面则ε取15%~30%，密封面为曲面则ε取10%~15%。压缩率取值过小，则封板与汽缸壁间密封性能不好，在试水压过程中容易导致泄漏；压缩率取值过大，导致O形密封圈变形过大，会减少密封圈的使用寿命。故在保证密封性的前提下，压缩率尽量取小值。

3.2密封圈拉伸量

α值是指由于密封圈内圈直径小于封板密封槽内径，当密封圈装入密封槽后产生的一定的拉伸量，α=（D1-d1）/（D0-d0）。其中，D1为密封槽内径，d1为装入密封槽内的密封圈截面直径，D0为密封圈自由状态下的内径。通常α取值范围为1.02~1.05，在这个范围内密封圈能够稳固的装置在封板上，且安装方便，α取值过大钳工安装不便并且密封圈截面直径减小，即影响使用寿命又会影响设定的密封圈压缩量，导致泄漏。

3.3密封槽宽度

L密封槽宽度L需保证密封圈安装后留有一定的压缩变形空间及位移距离。槽宽L不宜太窄，如果O形圈截面填满了槽的截面，则其摩擦阻力会加大，由于试水压封板与汽缸隔板槽间存在轴向缝隙，当试水压时会有位移，会对密封圈造成严重磨损。同样，槽也不宜过宽，槽过宽时O形圈的游离范围很大，也容易磨损。本设计中槽宽取O形密封圈截面直径的1.7倍。

3.4密封槽深度

H为保证试水压时，各腔室不渗漏，密封槽深度H加上封板距汽缸内壁间隙小于O形密封圈截面直径，才能保证封板装入后密封圈有一定的压缩率，密封槽深度H由预设的密封圈压缩率确定。

3.5密封槽圆角

密封槽内侧设计有R1、R2两个圆角，在试水压过程中，随着水泵加压，密封圈沿着圆角R1移动，故该处圆角半径取值需大于密封圈半径，通常取密封圈截面半径的1.5倍。圆角R2可避免该处产生集中应力，通常取O形密封圈半径的一半。密封槽边口初需设计0.2mm导角以防止密封圈在安装时被锐变刮伤。

4使用说明

（1）密封槽加工完成后，需去毛刺、清洗、涂润滑剂后装入O形密封圈。（2）需定期对密封圈进行检查，通过观察O形密封圈是否错位，是否有凹凸变形，表面是否有裂纹等现象来判断是否需要更换密封圈。作为汽轮机汽缸工艺的检测环节，试水压试验的效率影响整个产品生产周期，对试水压工装密封槽的优化设计能够保证检测更加顺利有效的进行。本文对密封槽进行了优化设计，该优化设计提高了密封圈的密封效果及使用寿命，降低了材料成本及人工成本，提高了汽机产品整体生产效率。

参考文献

[1]成大先.机械设计手册（第1卷）第4版[M].北京：化学工业出版社，2002.[2]毛俐丽，黄炉平.O型密封圈和密封槽的选配与应用[J].水雷与舰船防护，2012（1）：69-71+75.