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1二氧化碳制冷应用现状二氧化碳制冷目前已成功应用于商业建筑、冷藏库、热泵系统、汽车空调以及工程机械等领域。
1.1商业建筑1995年瑞典成功安装了第一个二氧化碳超市制冷系统。截至2011年,瑞典至少有180个超市采用了二氧化碳系统。丹麦于2004年安装了第一套超市二氧化碳跨临界循环制冷系统。2007年,泰国安装了亚洲的第一套超市二氧化碳复叠制冷系统。
1.2冷藏库目前我国食品加工与冷藏业中的大中型冷库80%都采用氨作为制冷剂。氨有毒性,需要增加安全保护措施。截至2005年,美国的冷库中氨仍然是一种主要的制冷剂,但二氧化碳已经在冷库制冷系统中得到实际应用。采用二氧化碳/氨复叠式制冷系统的大型冷藏库已经投入使用。
1.3汽车空调目前汽车空调中主要采用R134a。1996年德国生产的以二氧化碳为工质的公交客车空调投入运行。2003年欧洲已有部分汽车装备了二氧化碳空调系统。
1.4热泵系统中的应用1994年由挪威SINTEF率先对二氧化碳跨临界循环在热泵上的应用进行了理论和实验研究。在1995年,日本开发了二氧化碳为工质的家用热泵热水器。
2二氧化碳制冷剂优势
二氧化碳是碳的最高氧化状态,具有非常稳定的化学性质,即使在高温下也不分解产生有害气体。作为制冷剂其优点在于无毒、来源丰富、与普通油相溶、容积制冷量大;同时具有优良的热力特性、安全特性和环保特性的天然制冷工质。二氧化碳制冷剂跨临界循环的放热过程可以和变温热源相匹配,从而可得到较高的能效。与其它制冷剂相比,二氧化碳具有下列优点
2.1环境性能优良二氧化碳是自然界天然存在的物质,它的臭氧层破坏潜能(ODP)为零,温室效应潜能极小(GWP=1)。二氧化碳大多为化工行业的副产品,用它做制冷剂正好回收了原来排向大气的废物,从而使其温室效应为零。目前国际上已商业化使用或提出的潜在的环保工质氢氟烃(HFC)及其混合物不但会增加温室效应,还会产生其他未知的副作用。
2.2价格低廉二氧化碳来源广泛,价格低廉。二氧化碳制冷系统维护简单,无需回收或再生,操作与运行的费用较低。
2.3化学稳定性好二氧化碳无毒、无臭、无污染,不燃、不爆。对常用材料没有腐蚀性,在高温下也不分解产生有害气体,与水混合时呈弱酸性,可腐蚀碳钢等普通金属,但不腐蚀不锈钢和铜类金属。
2.4制冷效率高,稳定性好二氧化碳运动粘度低,压缩比低,单位容积制冷量大,有很好的传热性能。二氧化碳制冷效率高,稳定性好,容积制冷量较大,流动和传热性能高。
2.5设备尺寸小二氧化碳制冷较高的工作压力使得压缩机吸气比容较小,从而使得容积制冷量较大,压缩尺寸较小,流动和传热性能提高。减少了管道和热交换器的尺寸,从而使系统非常紧凑。
二、二氧化碳制冷在工程机械领域的应用
1工程机械驾驶室热环境
工程机械驾驶室玻璃面积较大,室内热环境受外界影响大。太阳辐射通过玻璃窗将热量传入车内,玻璃面积较大时,可通过下式计算,通过玻璃窗进入室内的热量Qb可按下式计算:Qb=A•k(tb-ti)+C•A•qb式中:A为玻璃窗面积;K为玻璃窗的传热系数;tb为车室外温度,℃;ti为车室内温度,单位为℃;C为玻璃窗遮阳系数;qb为通过单层玻璃的太阳辐射强度。另外,受太阳辐射影响车身温度较高,从而影响驾驶室内温度。太阳照射包括直射和散射,车体外表面温度升高的同时也向外反射辐射热,车体外表面所受的辐射热Q1可按下式计算:Q1=(IG+IS-IV)F式中:IG为太阳直射辐射强度;IS为太阳散射辐射强度;IV为车体表面反射辐射强度,单位为W/m2;F为车体外表面积,m2。
2工程机械空调系统特点
工程机械的工作环境极其恶劣,其空调系统与冰箱和家用空调具有明显的区别。
1)工程机械空调系统往往在过热、灰尘、震动等恶劣环境情况下运行,对其质量和性能要求较高。
2)工程机械空调系统冷凝器和蒸发器均处于强制对流换热状态,均需耗费一定电能或发动机功率,而且冬夏季空调运行时,工程机械爬坡或加速等受到较大影响。
3)工程机械工作时往往震动较为剧烈,容易导致制冷剂泄漏,污染环境。
3二氧化碳空调
在工程机械中的应用优势二氧化碳空调系统应用于工程机械领域具备较佳的优势:
1)工程机械空调系统制冷剂易泄露、排放量大。采用二氧化碳作为制冷剂有完全环保的特点。
2)二氧化碳压缩比低,压缩机效率高。同时,高压侧二氧化碳温度变化大,使进口空气温度与二氧化碳的排气温度可以非常接近,减少了高压侧不可逆传热引起的损失。
3)尺寸小二氧化碳空调系统可以满足工程机械安装和布置要求,并获得较高的效率,对工程车辆的节油和动力性能也有改善。
三、结论
1)二氧化碳制冷剂性能良好,化学性质稳定,无毒、无臭、无污染,不燃、不爆。其臭氧层破坏潜能为零,温室效应潜能极小。价格低廉,来源丰富。
2)二氧化碳循环在跨临界条件下运行,压缩机的效率相对较高,在超临界条件下的特殊热物理性质使其在流动和换热方面都具有极大的优势,超临界流体良好的传热和热力学特性使得换热器的换热效率提高,并使得整个系统的能效较高。
3)二氧化碳制冷剂应用广泛,目前已成功应用于商业建筑、冷藏库、热泵系统、汽车空调以及工程机械等领域,具有理想的应用效果。
1.1单机一体化操作和智能控制技术
在实现工程机械智能化的过程中应用最广泛的就是自动换挡技术,自动换挡技术的出现有效地提高了机械的使用效率和整体的工作效率和质量。自动换挡技术又是由液压式和电液式组成的,电液式就是在汽车行驶状态参数转变为电信号后,电子换挡控制器装置接收到电信号后由控制换挡阀来实现的自动换挡的;液压式就是把汽车的行驶状态的相关参数转化为油压信号传送到换挡阀,这时自动换挡就实现了。其中,电液式自动换挡技术更能满足工程机械智能化的需求,所以在工程机械智能化中的应用更加广泛,自动换挡技术是一种实现机电液一体化操作和智能化控制的技术,可以获得更长久的发展。无人驾驶技术也是工程机械智能化的一个重要方面,它是在高智能集成化工程机械上的基础上发展起来的,要采用自动遥控装置。无人驾驶是在自动化机械操作、通讯网络和监控反馈处理系统的基础上,利用定向导航技术对汽车行驶的过程和路线进行远程控制和计算,它的发展是在自动控制、通信网络和自动控制的基础上发展起来的。
1.2智能监控和对故障诊断技术
在工程机械运行过程中应用智能监控和故障诊断,可以对机械运行过程进行远程监测以及诊断,对于工程机械中出现的问题和故障可以及时发现,做出最及时的处理,达到故障诊断的自动智能化的目的。在检测和诊断过程中起关键作用的是传感器,所以对传感器制作的科学技术的进步就是故障诊断智能化技术的进步。传感器的市场发展已经越来越成熟,这对于工程机械的智能化发展是非常有利的,而多传感器又是其中最先进的一项技术。多传感器如何技术就是把很多个信息源的数据都进行收集以获得最多最有用的信息,可以测出工程机械部件的周围环境温度、受到的外力作用和由于自身震动所产生的断裂、变形以及磨损等损坏。
1.3工程机械智能化的发展趋势
在未来的发展当中,工程机械智能化必定会以计算机、自动控制和微电子等技术作为发展的核心,对于工程机械的故障诊断系统是未来的研究反向,所以对于诊断技术方面的开发和研究也使未来的工作重点。对于一些在工程机械运行中遇到的常见的故障,要重点研究对故障的诊断方法,建立对应的故障诊断库,让以后再面对故障时可以快速有效地进行维修,对机械的保养也是研究的一个重点,维修及时不如保养的好,治疗不如预防。
2结语
关键词:三维建模;车床刀架转盘;机械加工;设计;优化
随着我国科学技术的不断进步,我国在机械制造行业所取得的成就也越来越多,车床刀架转盘作为普通的车床刀架的核心零件,它具有造价成本高以及图纸设计构成的体系非常复杂,而且对于这种零件的加工精度非常高,需要的工序也很多等特点。加工车床刀架转盘的设备主要是车床,但是使用的大多数还是传统的二维纸质工艺,在生产的加工阶段,操作的工需反复的查阅相关的资料以及车床刀架转盘的图纸,而且对于车床刀架转盘的操作熟练的人员也非常的少,因此做好对加工转盘的工序进行优化设计的工作就很有必要,从而提高企业的经济效益。
1对于车床刀架转盘零件进行三维建模
对于车床刀架转盘的三维立体建模是通过度对各种方法的结合,制作出不同类型的三维物体形状以及真实环境的过程。对于三维数字化工艺的设计是通过以车床刀架转盘的模型为载体,在进行综合的考虑制造资源以及对产品的制造工艺流程的基础上进行定义,用来控制以及实现可视化表达零件的整个制造过程的数字化模型,从车床刀架转盘的特征角度看,所有的产品零件都可以看成是通过一系列的简单特征所以组成。对车床刀架转盘零件的三维建模的过程中,也就是对很多特征进行叠加,或者是相交和切割的过程,三维工艺的建模过程就是对加工特征以及特征之间的关系进行组织的控制过程。通过对车床刀架转盘零件的图纸进行分析,运用相关的转盘三维模型进行具体的绘制工作。通过打开三维模型的软件,新建对话框进入车床刀架转盘建模环境,再插入车床刀架转盘的图纸,进入草图的环境进行相关的绘制工作,在进行回转命令,进行对回转特征的创建工作,再进行相似的方法绘制其他的零件草图,然后进行零件相关的拉伸特征的设置,除了这些之外还要注意对车床刀架转盘零件的细节特征创建。
2对于车床刀架转盘的机械加工工艺规程的设计
2.1对车床刀架转盘加工的要求进行分析
对车床刀架转盘的零件图进行详细的分析,对相关的零件的尺寸精度以及位置精度的要求进行充分的了解,比如零件的表面粗糙度和燕尾导轨面以及对称度等,相关的精度要求非常高,对相关的零件部位的精度要求分析可以看出导轨面是转盘零件最为关键的加工表面。
2.2对车床刀架转盘的零件图的检查
车床刀架转盘的零件图包括主视图和俯视图以及侧视图,通过采用局部剖视或者半剖视的方法,可以对转盘零件结构表达的更加清晰以及对转盘零件的布局更加的合理,注意对转盘的有关尺寸进行标注,注意对相关的形状精度以及位置精度进行详细的标注,而且要保证标注的统一性以及完整性,确保转盘零件符合国家的相关标准规定,通过对转盘零件的各项技术要求的可行性进行确定,保证了转盘零件设计的合理性,从而为转盘零件的组织生产以及机械加工工艺技术做好充分的准备工作。
2.3对转盘零件生产类型的分析
根据相关的公式以及企业的生产条件进行确定车床刀架转盘的年生产量,结合车床刀架转盘质量的分析,以及对加工工作各种零件的生产类型的数量和工艺的特征进行考虑,从而可以确定出车床刀架转盘的生产类型为中批生产。
2.4确定转盘零件机械加工的工艺流程
通过对转盘零件的零件图进行分析可以得出,转盘长度以及宽度等的设计标准,还有转盘高度的设计标准以及燕尾面的粗基准,对各端面根据相关的基准进行加工,再采用一面两孔的定位方式进行加工其他的表面,从而确定出车床刀架转盘的机械加工工艺的设计流程。
2.5确定相关的设计设备
通过对车床刀架转盘的机械加工工艺的方案以及各种方面加工的方法进行分析,结合对车床刀架转盘的最大轮廓尺寸和加工精度的考虑,进行对加工机床的选择,以及对各种刀具和量具以及夹具的选择。
2.6制定零件机械加工工艺的规程
通过对上文的论述结果的分析,进行车床刀架转盘的机械加工工艺各项要求的制定,制定的车床刀架转盘零件的机械加工工艺的规程是企业组织车床刀架转盘进行生产工作的标准,是整个车床刀架转盘机械加工工艺规程优化设计工作的重要环节之一。
3结束语
车床刀架转盘的三维工艺项目能够大大降低企业的成本,从而增加企业的经济效益。企业的精益化生产才符合现阶段时代的发展,才能够紧紧跟随智能化制造的步伐。在对车床刀架转盘的机械加工工艺规程的优化设计过程中,要做好对于零件的分析以及研究工作,通过对车床刀架转盘零件的机械加工工艺进行优化设计,制定好相关的零件机械加工工艺规程,才能缩短零件的生产周期,从而降低制造的成本以及提高了零件的精密度,对提高企业的劳动生产率以及降低劳动的强度都有着重要的作用。
作者:张克盛 单位:甘肃畜牧工程职业技术学院
参考文献: