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1.1齿轮箱的功能
常规的普通发电机组都需要达到一定的转速才能试运转发电,但是风力发电机的转速由于风力原因显然不高,所以风力发电机的风轮轴需要经过增速箱增速才能达到发电机的转速要求,而齿轮箱就是传递风轮动力并且使转速明显提升的关键设备。风轮的转速越低,齿轮箱的增速比要求也就越高,相应的复杂性、造价都会有很大的提升。所以齿轮箱是希望风轮的转速越高越好的。但是现在国际上风力发电的基本趋势是风轮为三叶片,而且叶越来越长,风轮的半径越来越大,这就要求了齿轮箱的技术越来越复杂与精密。
1.2齿轮箱技术现状
我国的风力发电机组的相关技术是从国外引进并发展的,但是从国外引进的相关技术中并没有风力发电齿轮箱的相关制造技术,所以我国的风力发电齿轮箱制造技术没有实际的技术借鉴,全靠研究人员按照电机组的技术规范自行研究和制造,所以齿轮箱制造技术不算很高。另一个尴尬的现实是,我国对风力发电的技术研究起步很晚,国内缺少对于风力发电技术特别精通的相关专业人才,相关的教育基础也比较低,种种原因都限制了我国的风力发电齿轮箱制造技术的快速发展。现在的齿轮箱产品离满足市场需求还有很长的路要走。
2、齿轮箱生产工艺
2.1齿轮箱生产的常见困难
目前我国生产的齿轮箱大多数都会遇到相同的困难,这些常见的困难有:
(1)轴承的使用寿命问题。齿轮箱的轴承属于高损耗的部件,国内生产的轴承大多数使用寿命低于平均水平,容易过早的疲损。
(2)齿轮箱的设计计算方法拙计。国内的齿轮箱因为成本的考虑大多数使用直齿,而国外先进的生产厂家大多数使用斜齿,而且精度也足够。
(3)齿轮的原材料问题。国内的材料质量稍逊于国外,而且仿制的齿轮箱在加王锐张旭沈阳鼓风机集团风电有限公司辽宁沈阳110869工水平上也明显不如原厂。国内的实际情况也决定了从国外引进的技术并不是全部适合,因此齿轮箱的制造必须自主设计研发,包括材料、工艺等。
2.2齿轮箱的生产工艺
2.2.1部件。齿轮箱由多个部件构成,其中的一些关键部件严重影响齿轮箱的寿命和质量问题,在制造是应该给与一些部件重点关注。首先是齿轮。涉及齿轮的过程中要尤其注意减速传动和增速传动的差异,变位系数的选定必须考虑到降低滑差,然后参考实际需要设计齿向和齿廓。内齿圈轮缘厚度要3倍于模数,外齿轮以渗碳淬火配合磨齿,齿轮精度要求不低于6级。另外齿轮的计算问题要尤其重视,齿轮的疲劳强度要参考实际使用时候的载荷谱在经过详细的计算才能获得,齿轮的工作载荷很难确定,而且工作中的变化很多,致使计算工作很复杂。然后是轴承。和齿轮类似,因为风力工作环境的不确定性和载荷难以控制的问题,风力发电机轴承非常脆弱。这就要求了齿轮箱在设计的时候要注重轴承的类型选择以及措施的制定,重点研究提升轴承的使用寿命。
2.2.2工艺改进。传统的齿轮箱的制造工艺流程分为锻造、正火、高温回火、粗加工、去毛刺清洗、渗碳淬火、清理抛丸、磨齿、检验等步骤。这种传统的齿轮箱适合船舶等高安全系数的制造中,但是近些年在一些从国外引进的某些产品或者某些科技前沿的产品中使用时发现了容易失效的问题。而近些年出现了一些改进之后的工艺流程,改进后的工艺流程分为锻造、正火、高温回火、较高精度粗加工、去毛刺清洗、预热、重行奥氏体化渗碳淬火、清理抛丸、少余量缓进给磨齿、检验等步。这一工艺流程比较符合国产化的齿轮箱的制造现状,该工艺过程提高了粗加工精度,增加了渗碳前的预先热处理工艺,这是为了减少渗碳淬火过程的变形并减少磨削余量。磨削过程中了采用少余量缓进给磨削,使齿面保留较大的压应力状态并提高精度与粗糙度。采用重行奥氏体化渗碳淬火工艺能够提高齿轮的耐磨性和承载能力。
2.2.3工艺参数设计。齿轮的承载能力非常重要,所以工艺参数要仔细选定。渗碳层的含碳量除只有存在严重的冲击载荷时才需要考虑低周疲劳问题。在渗碳工艺中经过对工厂成本和渗层内氧化现象的综合考虑之后,含碳量应该在0.77到1个百分点之间。表面碳浓度过高可能会导致表面出现大量碳化物和残余奥氏体的情况,但是低的含碳量却有可能造成贫碳的非马氏体组织,这两种情况都会降低齿轮的接触疲劳性能。接着,渗碳温度提高会使齿轮的加工时间变短,既提高生产的效率,也能有效降低成本,但是同时这也可能导致变形加大、渗层不均的问题;但是温度过低、保温时间长则会导致成本的提升。淬火温度的提高则会很明显的影响表面组织和芯部硬度。淬火温度和渗碳温度需要考虑具体的原材料性能来决定才能使效果达到最佳。
3、结语
自锁器共由6个基本件、6个外购标准件组成,基本件中自锁器体、五花头、外套为关键零件,以下为关键零件的机加生产工艺:自锁器体如图2所示,其生产工艺见表1;五花头结构如图3所示,其生产工艺见表2;外套生产结构如图4所示,其生产工艺见表3。
2自锁器装配工艺
为提高自锁器的一次交检合格率,避免拆装返修,提高自锁器的装配质量,结合车间生产的实际情况采用以下的方法流程进行安装调整。
1)员工在装配前要认真检查自锁器体1、五花头11、外套13等各零件表面是否存在锈蚀或磕碰划伤,如果存在要及时清除或修整。
2)配装五花头11与外套13、外套13与自锁器体1内孔间隙,可用组塞尺测量保证五花头11与外套13间隙0.02mm以内,外套13与自锁器体1内孔间隙单侧0.03~0.05mm。
3)清洗自锁器体1内孔,将铜垫5装入自锁器体1内,要求铜垫5与自锁器体1底面完全接触,保证接触面积。将滚柱9、弹簧、顶帽安装在五花头11豁槽内,安装外套13,此时逆时针转动五花头11,可以转动无阻滞现象即可。
4)将安装完成的五花头11组件装入自锁器体1内,涂抹锂基脂,将铜压垫6装入并用圆柱销2定位,安装碟簧7,将锁紧垫12M56×1.5螺纹旋入自锁器体1并适度预紧,然后安装M5×10J24-2螺钉8定位。
5)将完成的自锁器使用4个内六角螺钉紧固在升降台体上,调整自锁器锁紧垫12的预紧力,手摇升降机床升降台,当满足下降时力为上升时的1.5倍时调整完成。
6)机床升降慢速进给与快速进给试车,在试车时升降动作灵活可靠,静止时停车平稳升降台无下滑现象,此时自锁器交检合格。
3结语
1.1理论应用从20世纪初到现在,汽车的生产一直以降低成本、结构简单安全为目标。与此同时,很多大型的汽车生产公司也在以汽车生产标准化为导向逐步引进汽车总装生产模块化这一生产方式。在汽车生产行业,所谓的模块化生产,是指将众多独立的生产模块通过排列组合,整合成一个相对较大的单位,即产品。日系与德系是世界上居于领先地位的两大汽车代表,这二者分别围绕不同的理念应用了模块化生产这一生产模式。首先是以丰田为代表的日系汽车,围绕ECU,即电子控制装置和标准化生产而推进的模块化生产模式。丰田公司的目标是将ECU按照各种不同的功能进行细致的分类,然后将其整合起来,最终完成一个更大范围的功能设计。丰田公司模块化开发的重点在于车身传动控制、全方位安全控制和车载多媒体等。而德系汽车走的是与日系汽车不同的模块化发展思路。汽车制造业公认的德系汽车模块设计分别是动力总成模块、车门总成模块、仪表总成模块和车前端总成模块四种。德系汽车希望通过对这几种模块的制造来实现生产过程的简化和生产效率的提高。
1.2具体实践在传统的汽车装配生产方式下,生产者要把零件逐个地进行叠加,但是运用这种生产方式所需要的工人数量众多,生产线拉长,并且不利于生产效率的提高。将模块化生产应用到汽车总装生产以后,打破了传统工艺中一串一行的生产流程,并将其改进为平行进行的生产方式,实现了把所有模块利用在同一生产线上的生产方式,并通过将这些模块整合起来而生产出一辆新的汽车,这就在很大程度上提高了汽车的生产效率。另外,在传统的装配方式下,必须要在生产要素密集的场地进行生产,而企业采取了模块化生产以后,可以在总装生产地以外或者某个独立的车间进行生产。模块化生产采取的是集约式管理,大大减少了总装线上的零部件需求量,在生产过程中,生产者可以把部分任务从总装生产线上转移到模块装配线上,减少了每一辆汽车的生产时间。例如,汽车生产者可以把变速箱、发动机、车前轴和前后悬挂都集合在底盘模块上,最终把这些经过集成的模块排序组合而生产出一辆汽车。
2模块化装配生产对汽车总装生产的意义
模块化生产在成本投入上与传统生产方式相比并没有明显的减少,但是模块化生产在生产过程中体现的优势却是传统生产工艺所不具备的。例如,由于同系列的模块有相同的规格和尺寸,所以模块装配生产不会因为零部件不匹配而难以进行下去;模块化装配生产所利用的模块可以很方便地进行设计和调整,所以可以更充分地适应不同客户对不同规格产品的要求并及时作出调整更改;汽车总装生产采取了模块化生产以后可以明显减少生产工作人员的数量,缩短生产线的长度,所以有效地降低了生产成本,为企业创造更大的利益提供条件。
假设在传统的汽车装配工艺中,完成一项完整的装配任务需要150个工位,那么引进模块化生产方式后,就可以把其中50个工位需要完成的工作内容转移到模块装配生产线上,这样在总装生产线上生产的汽车就从150辆减少到了100辆。如果每辆汽车在流动中的资金用量是10万,那么150辆汽车需要1500万的流转资金,但是在引进了模块化生产之后,100辆汽车的流转资金需求量也就降为了1000万,从而减少了500万的流转资金量。由此可见,在汽车总装生产中,引进模块化生产能够为企业创造巨大的经济效益。
随着世界经济的飞速发展,人们的生活水平也渐渐得到提高,这使得人们对汽车安全性、舒适性以及总体性能等方面的要求也日渐提高,因此,汽车生产行业的竞争越来越激烈,世界各大汽车生产企业纷纷引进了模块化生产方式,零部件模块生产企业的任务越来越艰巨,整个汽车生产行业的竞争核心逐渐转移到品牌上。汽车生产制造商在生产过程中,可以面向世界各个品牌的模块部件生产商来寻找最合适和最优秀的装配模块,从而在设计汽车制造方案时可以最大限度地进行优化,提高所生产汽车的质量并且创造属于本企业的特色品牌。
3结语
(1)溶胀反应。当橡胶粉与沥青在高温条件下反应表现为橡胶粉颗粒体积的膨胀、沥青粘度的增加,但在橡胶沥青的抽提试验中可以回收部分橡胶粉,所以,在一般的条件下橡胶粉并不会完全溶解在沥青中。
(2)脱硫反应。在橡胶加工成轮胎的过程中,为了提高其强度和整体性需要采用硫化工艺。硫化是橡胶材料具备高强度、高弹性、高耐磨、抗腐性等优良性能的过程,是橡胶制品的最后一个工艺过程。脱硫工艺主要有化学方面和物理机械方面两类,化学脱硫是通过高温、高压来促使橡胶中的C-S-C中的碳—硫键断裂;物理机械脱硫主要是通过高挤压、高剪切来破坏碳—硫键。橡胶沥青的加工温度在180℃以上,最高能达到230,在沥青介质中橡胶粉保持高温状态(1~2h),同时橡胶沥青加工过程中采用高剪切设备进行分散,并采用搅拌设备使其保持运动状态,因此橡胶沥青的生产过程近乎是橡胶粉的脱硫过程。橡胶粉脱硫以后,硫会以单个物质存在于沥青中,而且沥青易于硫元素反应。单质硫的作用能够改善沥青的低温性能和高温流动性能。同时,橡胶粉脱硫后,橡胶成分能够完全溶解在沥青中,能够显著改善沥青的温度敏感性能,使沥青更明显的具有橡胶的一些高温回弹、低温柔性和高温稳定性。因此,采用具有显著脱硫效果的加工工艺能够拓宽橡胶沥青的温度域范围,改善沥青的性能。
2橡胶沥青的质量控制
橡胶沥青的生产工艺主要有干法和湿法两条技术路线,干法是指橡胶粉与集料先拌合后再喷入沥青拌制的混合料;湿法是橡胶粉与沥青混合作为粘结剂再与矿料混合。本项目采用的是湿法生产。橡胶沥青的质量直接关系到沥青路面的路用性能,所以控制好橡胶沥青质量是我们研究的重点,橡胶沥青的质量主要与橡胶粉质量、掺量基质沥青和加工工艺密切相关。本文主要分析加工工艺对橡胶沥青的影响。本项目采用的橡胶粉为“长大华础”废胎胶粉,细目为40目,掺加量为18%(内掺),基质沥青为埃索90#A级道路石油沥青。
(1)反应温度的影响。反应温度是影响胶粉和沥青反应效果的一个重要参数,他直接影响到最终生产的橡胶沥青的性能。沥青的温度越高,沥青的黏度越小,胶粉在沥青中的分散效果越好,胶粉越容易溶胀和进行脱硫反应,橡胶沥青的黏度变高,低温性能、温度敏感性和弹性等指标更好;但温度太高,沥青的老化越严重,硫化更充分,黏度开始减小。下面是不同的加工温度对黏度的影响。
(2)反应时间的影响。除反应温度外,反应时间是影响橡胶沥青性能的另一个非常重要的参数。在高温下橡胶沥青反应时间过长,橡胶沥青的高温性能会降低。详见橡胶沥青各项指标与反应时间关系表2。
3结束语
实际上是指将港区临时堆场上的原盐尽快转运至目的地盐库或堆场。其生产工艺流程为:原盐装车(港区堆场内)载重汽车运输目的地待卸汽车轮胎冲洗计量(全数字电子汽车衡称重)统一调度定位卸车定点清理车厢装载机铲堆(铲堆高度3m左右)堆坨机(或挖掘机)堆廪(堆坨机可加堆高度至9m左右)布盐(分流板)做廪空车过磅计量空车出场等。尽管工艺流程简单,但要抓好现场技术管理、有效利用资源、保质保量做好这项突击性的工作难度较大。国内目前多数厂家采用装载机(50型)和堆坨机(非标设备,一般长30m、高度11m、带宽800mm)组合生产工艺,并结合人工做廪,这种工艺能耗较低、盐廪形状饱满,方便苫盖。在生产中生产要素必须做到优化配置和组合,作业组织形式要科学制订,由于运盐车辆夜间行驶,突击运输,能否做到随到随卸,不耽误车辆周转,也是技术管理协调的重要内容。各项技术组织措施如:装载机、堆坨机技术故障应急抢修方案;车辆在现场抛锚时,现场处理方案;车辆漏油、污染盐斤的现场处置方案等。由于机械、车辆、人员过于集中,作业面狭窄,加之动力电源电缆和移动照明电路、人员登高做廪、地面潮湿、卤水又是强导电介质等,均存在许多潜在的危险源和隐患点,稍有管理不到位的地方,就极易发生各种人事伤害事故,安全生产是入坨工作中的重点内容。
2整体入坨技术技术管理要点
(1)严把运输车辆关,防止原盐遭受二次污染。使用车况良好的车辆运盐,运盐车辆要清洗干净,包括车厢内外、轮胎等部位,同时对港区作业的装载机的轮胎和铲斗要进行清洗。特别注意要拒绝运输过有毒有害的车辆运盐。车辆装车结束后,临行前要盖好防雨防尘蓬布。运盐车辆经过长距离的行驶,进入堆场过磅计量之前,根据不同情况,有必要冲洗的,一定要及时冲洗,防止汽车进入堆场后,将污物带进盐中。(2)把好计量关,保证盐斤数量。原盐是加工盐生产的主要原料,占生产成本的70%左右,所以原盐入坨数量必须计量准确,称重之前要仔细检查电子汽车衡的灵敏度、必须做归零试验,合格后方可称重,并做好打印、保存、数据管理等工作。(3)合理调度,按工艺规定秩序进行生产。入坨生产要求专业人员统一指挥和调度,防止汽车一涌而入、随意倾倒原盐,现场要专门划出重车行驶路线、车厢清空地点、空车回程路线。经过称重后汽车即可按次序进入作业区域等候,根据盐库内或露天堆场的作业面上的作业情况,由调度员统一安排车辆进入堆场作业面,严格卸车顺序,在指定的位置卸车,卸车后的车辆必须立刻驶出作业面,到指定地点清理车厢。(4)精心组织安排,科学生产。盐库入坨的,可在一个较宽阔的纵向工作面卸车、堆坨,装载机、堆坨机都位于盐廪断面上进行作业。如果是露天堆场,一般有两个主要作业面,第一个作业面是重载车辆和装载机作业面,车辆贴近盐廪断面倾倒,由装载机铲堆,初堆成3米高左右的大廪基础轮廓,卸车作业与装载机铲堆作业轮番进行,倒一车盐,堆一波廪。另一个作业面是重载车辆与堆坨机作业面,堆坨机放置在侧面,汽车开到指定地点进行卸车,然后由装载机铲盐倒入堆坨机集盐料仓,再由堆坨机输送至3m以上的盐廪之上(俗称:打坨),人工利用分流板,配合做廪,盐流由分流板进入各个预定位置,再由人工利用木掀拍实定型,形成一个连续的饱满廪形,既方便苫盖,又美观。装载机作业面在前面初堆,打基础,堆坨机作业面在后面跟进,加堆至9m以上,最多可堆至11m高,提高了坨地利用率。两个作业面前、后次序和进度不能倒置,车辆分布和盐量调配要科学管理好,才能使整个生产井然有序,人员不窝工,机械均衡作业不闲置。露天堆放的盐廪,每做好30m~50m长时,必须及时组织人员苫盖,采用帆布苫盖的,帆布要订制成带压舌结构的,帆布盖好后,要扣好拉绳,防止突发大风大雨,掀起盖布,淌化盐斤。(5)制订安全操作规程,确保执行到位。入坨工作所用的机械许多是特种设备,如:装载机、叉车、供电接、拆线、抢修的气割和电焊设备等,操作方面也涉及到许多特殊工种,如:装载机工、叉车工、电工、电焊工、做廪工(高处作业)等,堆坨机虽然不是特种设备,而属于非标制作,其安全操作规程更是必不可少,安全操作规程均应包括以上设备的开停、运行和保养维护过程。
3入坨后的生产管理
现行生产工艺有几大类:
1)将制备好的氧化物陶瓷颗粒与自熔性金属合金粉末混合后(按一定比例)用油压机或等静压压制成工艺所需的形状,用高于自熔性金属合金熔点的温度下,进行烧结;
2)将制备好的氧化物陶瓷颗粒与自熔性金属合金粉末混合烧结,是利用自熔性金属合金与氧元素结合能力的差异,将金属从其氧化物中置换出来,形成氧化物陶瓷/铁基耐磨复合材料;
3)将自熔性金属合金熔液熔渗到陶瓷预制体多孔之中。上述方法只能生产小型复合材料块,无法将复合材料复合到需要耐磨的部位,运用到矿山机械、粉碎设备上难度很大。此工艺经济性稍差。
2研究方向
氧化物陶瓷铁合金复合材料性能优良,但与大型结构件复合复合困难,制备过程比较复杂。虽然,现有工艺解决了一些问题,在制作单个氧化物陶瓷铁合金复合材料上等研究取得了一定的进展,在实际应用领域但仍未开发出适合实际的产品。因此,需要研究开发出适合的新型制备工艺。我们主要研究方向是如何将复合材料复合到需要耐磨的部位,运用到矿山机械、粉碎设备上,重点在能降低成本、实现大规模生产进行研究探讨。
3实施方法
1)合金耐磨预制件制成工艺:将氧化物陶瓷颗粒与自熔性合金粉末按比例用机械进行充分混合,依据用户产品结构不同设计不同的模具,在油压机下将合金耐磨预制件压制制成特定形状,如柱状、条状、块状、蜂窝状等;
2)冶金工艺:将耐磨预制件置于用泡沫、塑料等高分子有机材料制作的实体模具内用真空冶金铸造工艺进行复合铸造。利用金属母液的温度将合金耐磨预制件烧制成型并与合金耐磨预制件形成冶金结合面。该工艺设备投资小、工艺简单、金属母体与耐磨预制件冶金结合面良好。
4工艺过程
1)将粒径为8目的氧化物陶瓷颗粒10%、粒径为30目的氧化物陶瓷颗粒39%、粒径为60目的氧化锆陶瓷颗粒48%与自熔性铁基合金粉末7%,使用水溶性树脂4%机械混合均匀得混合物,放入油压机中用模具压制成型然后放入80°C的烘箱中烘干得到耐磨预制件;
2)将耐磨预制件在800℃的箱式炉中进行排胶;
3)将排胶后的耐磨预制件涂抹硬钎剂;
4)将涂抹硬钎剂的耐磨预制件置于用泡沫、塑料等高分子有机材料制作成为与要生产铸造的零件结构、尺寸完全一样的实体模具内;
5)实体模具经过浸涂强化涂料并烘干后,装入真空造型砂箱中排列好做好浇铸口,然后用干石英砂埋好,经三维振动台振动埋实;
与国际先进工艺接轨,国内开发了钢筋笼全自动生产工艺和相应设备。钢筋笼自动化成型机的基本结构如图3所示。主筋原料架包括原料台和动力喂料系统,主筋旋转支架包括旋转导向及防撞系统,盘筋放线架包括矫直机构和箍筋导向机构,固定旋转盘包括全自动焊接系统,移动旋转盘包括行走系统和双向移动安全保护系统,起落架包括液压系统,在固定旋转盘旁还有电控及操作系统。钢筋笼成型前需做如下几项准备工作:主筋定尺剪切下料,并放置到主筋喂料架上;支撑环弯弧成型,并放到固定旋转盘附近;盘条箍筋上料、解捆;确定钢筋笼的直径、主筋的直径、主筋的数量、盘筋的直径及盘筋间距;在固定盘上根据钢筋笼规格排布套管,用扳手固定;根据固定盘套管分布顺序,在移动盘上同样的位置安装固定管;调整盘筋的导向,按要求抬高或降低盘筋矫直机构;按下移动盘寻参按钮,使移动盘小车回到零位。准备工作结束后开始生产制作,自动化成型主要工艺如图4所示。将钢筋笼的主筋穿过固定旋转盘模板圆孔,在移动旋转盘圆孔中固定后,经过去应力矫直的箍筋端头先在主筋上焊2~3圈;同步转动两个旋转盘,移动盘边旋转边后移,主筋同时在纵向和圆周两个方向运动,拖动箍筋在主筋上缠绕,形成螺旋箍筋,焊头对箍筋与主筋的交叉处进行点焊定位,从而形成钢筋笼。按下移动盘顺转按钮,移动盘继续前进,直到主筋尾部离开固定盘0.5m左右。使用扳手松开所有的钢筋端部紧定螺栓。再按下盘顺转按钮,移动盘继续前进,直至钢筋笼从移动盘上卸下。按下支撑落下按钮,将成品钢筋笼下降卸载。如果没有安装卸载装置,可以使用桥式起重机和足够的缆绳将钢筋笼提升、吊运到储存区域。此次生产结束,检查设备各部分恢复初始状态,按下移动盘寻参按钮让移动盘小车回到零位,开始下一次生产。根据钢筋笼的刚度情况,支撑环可在固定旋转盘处人工焊接上去,间距由程序设置;也可以在钢筋笼成型并卸到地面后再焊接。自动化成型工艺通常采用如下技术:控制部分采用变频器和PLC控制,箍筋间距无级可调,加密段、中间段及过渡段箍筋间距均由程序设置,加工速度无级可调,根据焊接能力合理调整旋转和移动速度;采用触摸式液晶显示屏,可在屏幕上监控各种技术参数,并可通过触摸方式对之进行修改;焊接模式有手工焊、自动焊、隔点焊三种选择,根据不同的钢筋笼成型要求灵活处理;采用三轴伺服系统驱动:两盘旋转同步精度控制在±0.1°以内,钢筋笼无扭转变形,主筋、缠绕箍筋的间距均匀,钢筋笼直径一致。因此,在手工生产钢筋笼时工程监理几乎每天都到加工现场进行检查,而使用自动化工艺加工后,钢筋笼基本可实行“免检”;箍筋不需搭接,较之手工作业节省材料1%,降低了施工成本;由于主筋在其圆周上分布均匀,多个钢筋笼搭接时很方便,节省了吊装时间;操作维修也简单,仅一名操作人员就能够完成操作。
2创新工艺
在发达国家钢筋笼生产工艺的基础上,集合我国现实国情,形成了具有中国特点的创新工艺,主要在3个方面不同于国外。1)将设备分为喂料、成型和下料3个模块,可快速拆解、运输、安装及移机,满足国内大量工程现场加工钢筋笼的需要。如图5所示,一辆车即可运送一整台钢筋笼成型机,只需拆装16条螺栓就可以分解和组合各模块,设备在工地间周转非常方便。2)参数环的设计采用,节约了大量的模具费用,并显著缩短了模具更换周期,提高了成笼效率。如图6所示,更换钢筋笼规格时只需更换对应参数环,无须人工均布过线套。参数环连接牢固,主筋位置准确,轻便灵活,成本低;而国外设备更换钢筋笼规格时,要拆下分料传动轴,再拆掉参数盘,更换难度大、时间长,参数盘重量大、成本高。3)钢筋笼螺纹连接工艺的突破,则把从钢筋主筋螺纹加工开始到钢筋笼对接后入桩孔的成套技术有机结合起来,解决了钻孔灌注桩快速施工中的关键问题。主筋预加工连接螺纹,自动成型和吊运存储过程中,连接螺纹始终处于预设位置,吊装入孔时对位准确,采用分体套筒快速连接,其连接速度是焊接工艺的5倍以上,降低了桩孔垮塌现象出现的概率(图7)
3结语
自然凝固天然橡胶(z-NR)的制备:取一定量新鲜天然胶乳,将其调节至干胶含量为25%,在室温下自然凝固7~12d,将凝固后的胶片进行压片,清水漂洗,然后将湿胶片分成两部分,一部分进行70℃热风干燥7~12h至胶片完全呈透明状为止,得到生胶片z-NR-r,另外一部分进行自然风干7~12d,得到生胶片z-NR-z。微波凝固天然橡胶(w-NR)的制备:取一定质量新鲜天然胶乳,将其调节至干胶含量为25%,取200mL左右胶乳与烧杯中,加入胶乳质量分数2%的醋酸铵,完全溶解均匀,放入XHMC-1型微波合成反应仪(简称微波仪,北京祥鹄科技发展有限公司生产)中,调节温度和功率,在10min左右后,胶乳完全凝固,取出、压片、漂洗,将湿胶片分成两部分,一部分进行70℃热风干燥7~12h至胶片完全呈透明状为止,得到生胶片w-NR-r,另外一部分进行自然风干7~12d,得到生胶片w-NR-z。微生物凝固胶(m-NR)的制备:取一定质量新鲜天然胶乳,将其调节至干胶含量为25%,在室温条件下,加入一定质量的蔗糖和蛋白酶,搅拌均匀,待凝固并熟化一段时间后压片,淋洗,晾片7~15d,再在空气干燥箱中用70℃热风干燥至胶片呈没有白点为止,得到生胶片m-NR。天然橡胶硫化胶的制备:使用的纯胶配方为NR100g,硬脂酸0.5g,促进剂M0.5g,氧化锌6g,硫磺3.5g。在JTC-T52型开放式炼胶机上,按常规混炼法将NR混炼,将混炼胶置于QLB-D型平板硫化机中制备NR硫化胶。性能测试天然橡胶理化性能的测试:天然橡胶的杂质含量、灰分含量、氮含量、挥发分含量、塑性初值P0,抗氧指数PRI,分别按GB/T8086、GB/T3510、GB/T3517、GB/T8088、GB/T6737和GB/T4496标准测定。天然橡胶硫化胶臭氧作用下物理力学性能的测试:将已裁好的硫化胶片按照放入型号为YCY-100臭氧老化试验箱(深圳市宇泰试验设备有限公司)中,按照GB/T7762-2003将硫化胶片处于20%的拉伸状态下,且环境处于40℃、湿度65%、臭氧浓度50pphm/100pphm中老化8h。老化前后的硫化胶的300%定伸应力、拉伸强度、扯断伸长率GB/T528-92测定,撕裂强度按GB/T528-91测定。天然橡胶热重分析:在海南大学测试中心采用美国TA仪器公司Q600型TG/DTA320热重/差热分析仪对硫化胶进行热分析,每个样品重约10mg,以空气为载气,流速为50mL/min,升温速率为10℃/min,由室温升到600℃,记录得到TG曲线和DTG曲线。天然橡胶FTIR分析:在海南大学测试中心采用傅立叶红外光谱(FTIR)分析,型号为TENSOR27(德国Bruker),用衰减全反射附件(ATR)进行红外扫描测试。
2结果与分析
2.1理化性能的比较
凝固和干燥是天然橡胶生胶片生产的两个重要环节,不同的凝固和干燥方式对NR理化性能的影响如表1所示。从表1可见,微生物凝固工艺的杂质在所有工艺中灰分最低,杂质含量、挥发物处于中间,氮含量最低,P0达到55,PRI接近最高值;该工艺由于酶与胶乳中蛋白质相互作用,消耗了大量蛋白质,其氮含量降低,同时由于粒子表面蛋白质减少,使得橡胶烃分子之间相互作用增强,其流动性变差,其P0、PRI偏高。在相同干燥情况下,自然凝固的杂质和灰分含量最高,微波凝固杂质最低,酸凝固的灰分含量最低。微波凝固的氮含量最高,酸凝固次之,自然凝固最低;微波凝固属于全乳凝固过程,在凝固时,胶乳中的蛋白质被包裹在胶粒中,其氮含量最高,而自然凝固过程中,胶乳中的蛋白质与空气中微生物及其自身酶相互作用而减少一部分,其氮含量较低。微波凝固的P0与PRI都是最高,酸凝固的P0最低,自然凝固的RPI最低,微波凝固后的NR加工性能和耐老化性能最好,自然凝固的NR耐老化性能最差。然而,在相同凝固方式、不同干燥方式条件下,自然风干后NR的杂质、灰分、P0均高于热风干燥,但是其挥发物以及氮含量、PRI低于热风干燥后NR。自然风干过程中,空气中的少量变价金属离子附着在其表面,影响NR的生胶片的耐老化性能,PRI变小。
2.2天然橡胶硫化胶物理力学性能
不同工艺NR硫化胶臭氧老化(臭氧浓度为50pphm)前后的物理机械性能变化如表2所示。从表2可以看出,在臭氧老化前,相同干燥方式时,微波凝固和自然凝固的300%定伸应力相差不大,但高于酸凝固;自然凝固拉伸强度和拉断伸长率最高,微波凝固次之,酸凝固最差;微波凝固撕裂强度最高,自然凝固次之,酸凝固最小。在相同凝固方式时,热风干燥的300%定伸应力、拉伸强度、拉断伸长率均高于自然风干,其撕裂强度小于自然风干。在臭氧老化后,相同凝固方式下,自然凝固的拉伸强度变化率为11.2,酸凝固次之,微波凝固最大;但是在相同干燥方式下,自然风干拉伸强度变化率要小于热风干燥,最低达到10.1%。而微生物凝固除了拉断伸长率略小于自然风干的自然凝固工艺,其他性能的均高于其他工艺,其老化后的拉伸强度变化率最小。这可能是由于降蛋白过程中橡胶粒子紧密结合,NR分子间的相互作用增强[16],并且再晾干过程中,促进了分子间的交联作用,所以其拉伸性能与撕裂性能高于其他工艺。
2.3不同工艺条件下NR硫化胶臭氧老化后的热重分析
由图1可以看出,不同工艺NR的TG是一条平滑的曲线,只有1个明显的台阶,其DTG也只有一个明显的峰,这说明NR硫化胶在氮气氛围中的热分解反应为1步反应。表3给出的是其降解的特征温度T0、Tp和Tf。由表3可以看出,m-NR的T0、Tp和Tf均高于其他工艺下的NR。这可能是因为m-NR工艺中有一个降蛋白的过程,过多的蛋白质导致为分子间或分子内的部分键能降低,适量的蛋白质可以促使橡胶分子内和分子间的结合更加紧密。再由于在氮气气氛的绝氧条件下,氧化断链作用不易发生,交联链的断裂反应占主导作用,所以m-NR表现出更优越的热稳定。
2.4天然橡胶的臭氧龟裂
不同工艺NR硫化胶在臭氧浓度为100pphm的臭氧老化仪中观察其开始龟裂的时间如表4所示。由表4可知,微生物凝固的臭氧出裂时间最久可以达到945min,自然风干的NR整体耐臭氧老化性能较好,微生物凝固耐老化性能比较优异。微生物凝固过程中,由于酶与蛋白质相互作用,加快了蛋白质的分解;而蛋白质包裹在胶粒表面,蛋白质的减少以及晾片过程,使橡胶粒子间距离减少,其相互作用增强,分子间更加紧密,分子间运动减少;另外,蛋白质的分解产物有耐老化作用,固微生物凝固工艺要较其他工艺更加耐臭氧老化。
2.5天然橡胶的FTIR-ATR分析
由于m-NR在理学性能和老化前后机械性能均表现出优异的特性,其FTIR-ATR谱图如图2所示。由图2可见,m-NR硫化胶随着臭氧老化时间的增加,m-NR在1715cm-1处的C=O伸缩振动峰一直在增强,在834cm-1处C-H变形振动不断减弱,这是由于随着老化时间的增加,臭氧不断与C=C双键反应生成羰基,1715cm-1处为饱和醛、酮、羧酸的C=O伸缩振动吸收峰。1538cm-1、1598cm-1为酰胺中的N-H变形振动吸收峰,其吸收谱带不断减弱,这是由于蛋白质在与臭氧不断反应生成氨基酸,对应的在1025~1200cm-1处胺中的C-N伸缩振动吸收峰。1375cm-1为m-NR中甲基变形振动吸收峰,1449cm-1为亚甲基变形振动吸收峰。从图中可以看出1538cm-1、1598cm-1为酰胺中的N-H变形振动吸收峰以及在1025~1200cm-1处胺中的C-N伸缩振动吸收峰,在臭氧老化前期过程中变化很大,但在后期变化相对缓慢,这可能是由于在臭氧老化前期臭氧主要在硫化胶表面,蛋白质与臭氧在胶料表面形成一层薄薄的氧化膜阻碍臭氧与C=C的作用;在硫化胶臭氧龟裂以后,在834cm-1处C-H变形振动吸收峰相对前期变化增强,这可能是因为臭氧进入分子链中更加容易,加快了与C=C双键作用形成醛、酮、羧酸等羰基化合物。
3讨论与结论
从2000-2013年,河南省产业结构不断调整优化,其结构类型逐渐由“二、一、三”转变为“二、三、一”的结构类型。第一产业产值比重呈逐年下降趋势,第二产业仍是河南省经济发展的重要推动力量,而河南省产业结构调整方向重点在第三产业。产业结构升级的另一个重要标志就是就业人口的非农业化,表现为第一产业就业比重下降,第二、三产业就业比重上升。2004-2010年,河南省加工贸易的发展呈现出平稳较快增长态势,但加工贸易在河南省外贸总额中所占比重呈下降趋势:2011年至今,加工贸易在河南省外贸总额中所占比重大幅上升至近40%,而2013年增长到98.6%,增速达到了360%,其中有15.7个百分点是加工贸易拉动的。笔者发现,这一大幅增长时间与富士康等一批企业入驻河南时间吻合:2011年,富士康入驻河南半年之后,其进出口合计94.7亿美元,占全省进出口总值的29.0%。经测算,2011年全省进出口增幅中有52.6个百分点由富士康集团拉动。河南省进出口贸易总额不断扩大,加工贸易所占比重偏小的趋势得到明显改变,发展势头良好,但是,其存在的一些问题,仍不能忽视。
2.加工贸易对河南省产业结构升级的影响机制
近年来河南省进出口贸易额的增长绝大部分来源于中间品贸易的迅速增长。本文着重从就业结构升级效应和技术溢出效应来阐述这两种效应是如何影响河南省产业结构升级的。
2.1就业结构升级效应
就业结构升级对产业结构升级的影响主要体现在就业结构能够通过对劳动力消费习惯的影响进而对产业结构产生反作用。从第一产业转移到第二、三产业的劳动者,其劳动生产率和收入水平明显提高,因此造成社会需求结构、居民消费结构发生变化。此外,不同生产部门其生活方式差异较大,这些变化都要求供给结构做出相应调整。
2.2技术溢出效应
加工贸易企业通过以下几种方式产生技术溢出的效应:示范效应、产业关联、技术人员流动。第一,加工贸易通过示范效应对其当地竞争者产生技术示范作用。通过复制、模仿与逆向工程,本土加工贸易企业在反复的拆分产品中反向推导出产品中所包含的设计技巧、组成成分,间接获得生产该产品的技术,再结合当地需要重新改造,这种活动需要的投入资源更少,更容易提高本土企业劳动生产率。第二,加工贸易通过产业关联对当地企业扩散了技术。加工贸易正是通过产业关联效应对产业升级产生积极影响,主要表现在对配套企业的采购订货要求和对配套企业的技术援助两个方面。当地采购率越高、最终产品的技术含量越高、内资企业配套体系越健全,加工贸易企业对相关配套产业升级的作用越大。第三,加工贸易通过技术人员的流动促进技术溢出。加工贸易企业一般比当地企业有着较高的技术、质量与管理水平,其员工在生产经营活动中了解和熟悉了产品的生产工艺、技术标准和操作技巧,在“干中学”中积累了大量的产品信息和丰富的经验。
3.相关政策建议
3.1积极承接东部加工贸易转移,实现区域优势互补
随着东部加工贸易的升级换代,产业升级和产业转移势在必行,低附加值、劳动密集型的加工贸易必然会像中西部地区转移。河南省承接加工贸易产业转移应坚持可持续发展和发挥比较优势为原则、以市场为导向,有序可行地贯彻实施。发达国家和我国东部地区产业转移有助于河南省充分利用自身优势,并与国内外产业转移所输入的先进的技术、资本、管理经验等形成优势互补,推动加工贸易更高更快更强发展。
3.2加大加工贸易本土采购率,推动配套产业的发展
发展河南省内配套产业,加大加工贸易的本土采购是加工贸易带动当地产业成长、实现产业结构升级换代的关键。河南省加工贸易的主体仍为外商投资企业,这不利于充分发挥加工贸易的产业升级作用。大力培养加工贸易的其他微观主体,如国有企业和民营企业,从政策上引导扶持其快速发展,逐步发展成为加工贸易的主导力量。
3.3促进高新技术产业发展,提高加工贸易产品档次