第一篇：鐵路內(nèi)燃液壓軌枕更換機的研發(fā)與應(yīng)用

鐵路內(nèi)燃液壓軌枕更換機的研發(fā)與應(yīng)用

摘要：鐵路內(nèi)燃液壓軌枕更換機是根據(jù)鐵路工務(wù)換枕工作實際而研制的一項快速換枕裝置。最大的技術(shù)難題是解決更換軌枕作業(yè)中，換枕全工序工藝相結(jié)合的完整式換枕機，不僅能將舊枕抽出，新枕送進并定位，做到一機多用，功能齊全。

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃液壓；鐵路軌枕；更換機

隨著鐵路運量的不斷提高，列車軸重的逐年加大，列車對鋼軌及線路設(shè)備的破壞也越來越大。特別是高速重載列車對路基產(chǎn)生的不斷沖擊，使線路翻漿冒泥、軌枕破裂損壞、接頭掉塊等線路病害及鋼軌傷損日益嚴(yán)重，給列車運行帶來了極大的安全隱患。對于軌枕病害這個問題的處理，一直有效的做法是盡多更換更重、新型軌枕，加強搗固，以減輕車輪對砼枕的破壞沖擊。但隨著列車軸重的加大，運行速度的提高，更換軌枕已經(jīng)成為工務(wù)部門經(jīng)常需要面對的繁重勞動，同時民工強勞動力的要求及工費的遞增，民工施工人員的增多，民工管理強度的加大，存在嚴(yán)重的綜合費用提高問題和安全隱患。據(jù)鐵道部有關(guān)部門統(tǒng)計，全國鐵路局每年用于更換軌枕的費用高達2～3億元人民幣，由此可見仍靠人工更換軌枕既不經(jīng)濟、更不高效、也不安全。為了實現(xiàn)更換軌枕機械化，達到快捷、高效、經(jīng)濟、安全的目標(biāo)，研制鐵路快速換枕機，減輕換枕工作給鐵路發(fā)展帶來的沖擊和壓力，解決鐵路工人養(yǎng)路中最大量、最繁重的體力勞動，提高鐵路養(yǎng)護機械化水平是當(dāng)務(wù)之急，所以研制鐵路內(nèi)燃液壓軌枕更換機是非常必要的。技術(shù)方案

2008年初，確定了“鐵路內(nèi)燃液壓軌枕更換機”項目科研成果研究小組，并得到上級專業(yè)技術(shù)部門和有關(guān)廠家的支持。經(jīng)多方查尋資料，設(shè)計方案，確定了技術(shù)方案。

1.1 設(shè)計要求

能夠快捷的更換損壞的軌枕，尤其是在運營中的線路上，和內(nèi)燃路搗固機配合，完成利用列車的運行間隙封鎖點或天窗點，進行更換軌枕的全部作業(yè)，減少要點造成的施工延誤。該機質(zhì)量可靠，上下道靈活，易操作，用途廣泛，使用安全。動力強勁，可將路基下或亂石中的鋼軌、軌枕、轍叉心快速拉至目的地。

1.2 基本原理

1.2.1 系統(tǒng)組成。該裝置由主機架，內(nèi)燃機，液壓馬達，繩輪，支撐架，夾持部分液壓多路換向閥，手壓泵，上、下道架組成。結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，易操作，故障效率低，性能可靠，可連續(xù)作業(yè)，上、下道便捷，前后運動推行自如，運行效果良好。是軌枕更換作業(yè)的一種專用設(shè)備，使用該設(shè)備將會節(jié)省大量的人力、物力，使效率提高，勞動強度降低，換枕速度加快。

1.2.2 技術(shù)原理。內(nèi)燃液壓軌枕更換機主要是利用內(nèi)燃機作為動力源，內(nèi)燃機輸出的動力通過液壓馬達帶動輪軸上的鋼絲繩運動，鋼絲繩一端的環(huán)扣套在枕木的螺栓上，操縱桿的前進與后退控制著輪軸的轉(zhuǎn)動，從而帶動鋼絲繩運動，鋼絲繩通過導(dǎo)輪產(chǎn)生前后運動，來帶動軌枕移動，完成更換枕木的目的。

1.2.3 技術(shù)參數(shù)：（1）最大拉力：1500kg；（2）最大拉動距離：150cm；（3）振整機重量：460kg；整機尺寸325×107×123cm；（4）發(fā)動機功率：3.6kW；（5）大工作臂長110cm；小工作臂長53cm。研制和試驗

2.1 研制

2.1.1 調(diào)研及設(shè)計。按照預(yù)定的實施計劃，科研小組于2008年5月開始調(diào)研，對現(xiàn)場情況及存在的問題進行了詳細的調(diào)查，經(jīng)過論證和深入分析，確定了設(shè)計方案及要實現(xiàn)的功能。

隨著鐵路運量的不斷提高，列車軸重的逐年加大，列車對鋼軌、軌枕及線路設(shè)備的破壞性也越來越大。特別是對軌枕的破壞日益嚴(yán)重，由于枕木的損壞造成線路不良、三角坑等線路病害及鋼軌傷損日益嚴(yán)重，給列車運行帶來了極大的安全隱患。

更換軌枕是一項繁重的體力勞動，需要動用大量的人員、民工，并且時間長，勞動強度大，容易造成工作人員的傷害，發(fā)生碰手、碰腳的工傷糾紛。采用先進的生產(chǎn)機械設(shè)備，不但能提高勞動效率，縮短施工時間，還能有效地減少工傷的發(fā)生，因此軌枕更換機是工務(wù)部門急需的一種先進生產(chǎn)機械設(shè)備，市場推廣前景廣闊。

2.1.2 實施。

基本思路：我們要研制的鐵路內(nèi)燃液壓軌枕更換機，能將舊枕推出，新枕送進并定位，功能齊全，是一種非常合適我國國情的鐵路養(yǎng)護專用機械設(shè)備。

創(chuàng)新點：（1）利用起道小車，在不提升鋼軌有效高度的前提下，由人工換枕改為機械換枕，極大地減輕養(yǎng)路工人的勞動強度，并提高了換枕效率；（2）采用直線形移動裝置，可快速將舊枕推出，新枕送進；（3）采用擺式杠桿機構(gòu)，可準(zhǔn)確地將舊枕撥出原位，將新枕定入枕位；（4）采用快速上、下鐵路線傳動滾輪，可提高養(yǎng)路時的安全性；（5）采用特種輕質(zhì)高強度復(fù)合新材料制做架體，具有重量輕、搬運方便、絕緣性能優(yōu)良等特點。

2.2 試驗

首先研制一臺換枕機，進行使用、檢驗，對不足之處提出改進，得出最佳方案、結(jié)果，然后再改進生產(chǎn)、安裝，達到技術(shù)要求，實現(xiàn)創(chuàng)新與推廣使用。

2009年，經(jīng)過廣泛調(diào)研，聽取航天航空部機電研究所、西安電務(wù)器材廠、興平工務(wù)器材機械廠、北京等有關(guān)專家意見，對設(shè)計理念進行了調(diào)整，重新定型設(shè)計。首先必須明白設(shè)計內(nèi)燃液壓軌枕更換機是為了減輕工務(wù)部門換枕木的勞動強度，所以設(shè)計出來的機具應(yīng)具有使用、安裝方便，并且動力強勁，能夠在松動的石碴中輕松的抽出和送入枕木。

因為工務(wù)作業(yè)全部是在野外，為了便于使用，減少攜帶的器具種類，設(shè)計為內(nèi)燃機提供動力，這樣可以不用再攜帶發(fā)電機等笨重的設(shè)備。少量的更換軌枕一般是在運營中的線路上進行，因此，如何能快速的安裝和拆卸機具就顯得十分重要，經(jīng)過多次試驗、改進、提高，最終的內(nèi)燃液壓軌枕更換機由液壓馬達、繩輪、支撐架、夾持部分組成。結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、易操作、故障效率低、性能可靠，是軌枕更換作業(yè)一種較好的專業(yè)設(shè)備，使用該設(shè)備將會節(jié)省大量的人力，效率提高，勞動強度降低，換枕速度加快。

2.2.1 抽枕：（1）將抽換機放置在鋼軌上；（2）啟動起道小車將機器固定在鋼軌上；（3）操縱液壓馬達操縱桿，使離合器處于分離狀態(tài)（將操縱桿置于中間位置）；（4）拉動鋼絲繩，經(jīng)導(dǎo)向輪從兩根鋼軌下穿過后將鋼絲繩環(huán)扣掛在軌枕最外端螺柱根部；（5）發(fā)動機怠速穩(wěn)定時將液壓馬達操縱桿向上推，控制機器油門大??；（6）確認鋼絲繩環(huán)扣與軌枕螺柱根部扣掛好后可使發(fā)動機逐步加速，直至將軌枕抽出。

2.2.2 入枕：（1）將抽換機移一端鋼絲繩經(jīng)機器大梁底部環(huán)繞另一端支架的導(dǎo)輪上；（2）啟動小車將機器固定在鋼軌上；（3）操縱液壓馬達操縱桿，使離合器處于分離狀態(tài)（將操縱桿置于中間位置）；（4）拉動鋼絲繩，經(jīng)導(dǎo)向輪從兩根鋼軌下穿過后將鋼絲繩環(huán)扣掛在軌枕最外端螺柱根部；（5）發(fā)動機怠速穩(wěn)定時將液壓馬達操縱桿向上推，控制機器油門大??；（6）確認鋼絲繩環(huán)扣與軌枕螺柱根部扣掛好后可使發(fā)動機逐步加速，直至將軌枕抽出。應(yīng)用

內(nèi)燃液壓軌枕更換機是為了適應(yīng)現(xiàn)在列車速度快，運行密度大，造成工務(wù)施工不便的現(xiàn)狀而研制的，在使用的過程中可以大大縮短更換砼枕的時間，原來需要五六個人同時作業(yè)的工作，現(xiàn)在兩個人就可以輕松地完成，由于減輕了勞動強度，過去施工中碰手碰腳的現(xiàn)象已被杜絕。內(nèi)燃液壓軌枕更換機使用方便，提高了工作效率。侯馬北工務(wù)段重點維修車間在侯西線清澗站陽光4道更換寬枕板、運城機場線冷庫門處（1.7km處）、南同蒲下行線張禮站1道（628km+800m處）更換砼枕共計約1000余根。使用內(nèi)燃機做為整機動力來源，動力強勁，能夠適應(yīng)運營區(qū)段的區(qū)間作業(yè)。操作方便，適合各種作業(yè)環(huán)境。提高工作效率，縮短施工時間，適合運輸繁忙的干線區(qū)段。減少施工人員人數(shù)，產(chǎn)生了一定經(jīng)濟效益。根據(jù)實際調(diào)查，更換混凝土枕3分鐘/根（包含回填石碴）。現(xiàn)場反映情況良好。效果

該裝置由抽送軌枕、挖砟回填兩部分組成，實現(xiàn)了機械抽換軌枕、挖砟回填的功能，可降低勞動強度；軌枕更換部分利用液壓傳動原理，通過鋼絲繩、導(dǎo)輪產(chǎn)生往復(fù)運動，移動軌枕，完成更換軌枕的目的。不足

建議加強現(xiàn)場操作使用，進一步提高換枕的速度，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計。

參考文獻

[1] 冉卉軍，閆國棋.鐵路大修換枕機方案的探討[J].成鐵科技，2008，（3）.[2] 邱仕輝，劉克明.P95大修列車更換大瑤山隧道寬枕板施工技術(shù)[J].鐵道建筑，2009，（11）.[3] 徐鳳生.運用大型養(yǎng)路機械進行線路綜合施工[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2004，（5）.[4] 吳有松，熊杰，李俊，衛(wèi)星，李小珍.軌枕擺放運輸機的研制與應(yīng)用[J].成都鐵道建筑，2006，（4）.

第二篇：復(fù)合材料的最新應(yīng)用與研發(fā)動態(tài)2011

復(fù)合材料的最新應(yīng)用與研發(fā)動態(tài)

時間:2011-11-6

點擊率:178 編者按：中國工程院院士杜善義關(guān)于“復(fù)合材料的最新應(yīng)用與研發(fā)動態(tài)”的報告，不僅全面介紹了復(fù)合材料研究和應(yīng)用的最新動態(tài)，而且從國家未來發(fā)展的視角提出了推進復(fù)合材料研發(fā)、制備與應(yīng)用的建議，是一篇難得的美文。感謝杜院士提供文本在《力學(xué)園地》發(fā)表，以饗讀者。杜善義院士的簡介附于文后。

杜善義院士

復(fù)合材料的最新應(yīng)用與研發(fā)

動態(tài)

哈爾濱工業(yè)大學(xué) 杜善義 引言

材料作為工業(yè)基礎(chǔ)，是工業(yè)革命的推動力，而具有優(yōu)異性能與功能的新材料本身就是一種高新技術(shù)，是現(xiàn)代高新技術(shù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo)技術(shù)。新材料是國家新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一。作為現(xiàn)代工業(yè)和裝備的共性關(guān)鍵技術(shù)，決定著一個國家的裝備發(fā)展水平，可以說：“一代材料、一代裝備、一代產(chǎn)業(yè)”。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，新材料的發(fā)展日益向著結(jié)構(gòu)功能一體化、功能材料智能化、材料與器件集成化、制備與使用的綠色化、材料全壽命的低成本化、材料的復(fù)合化方向發(fā)展，特別是材料的復(fù)合化已經(jīng)成為21世紀(jì)新材料技術(shù)發(fā)展最為重要的方向之一。

復(fù)合材料是由兩種或兩種以上材料復(fù)合而成的，組分材料間具有明顯界面，能夠充分發(fā)揮組分材料的各自優(yōu)勢，并能獲得各組分材料所不具備的性能。它是二十世紀(jì)最重要的人工材料之一，成為繼金屬、陶瓷、高分子材料之后的第四類材料。從“二戰(zhàn)”玻璃纖維增強復(fù)合材料應(yīng)用開始，到目前以碳纖維增強復(fù)合材料為代表的各種先進復(fù)合材料，由于其優(yōu)越性能和可設(shè)計性等突出優(yōu)點，備受關(guān)注。復(fù)合材料的發(fā)展大都以國防、航空航天需求為牽引，通過材料研發(fā)與應(yīng)用水平的提高，不斷的更新?lián)Q代，現(xiàn)已被推廣到航空航天、船艦、交通、能源、建筑、橋梁以及休閑等領(lǐng)域。

復(fù)合材料的主要優(yōu)勢體現(xiàn)三個方面：(1)提高結(jié)構(gòu)效率：復(fù)合材料具有高比強、高比模等突出優(yōu)點，它的應(yīng)用可顯著減輕裝備結(jié)構(gòu)重量，從而增加有效載荷，節(jié)約能量消耗或提高效率；(2)結(jié)構(gòu)/功能一體化：可實現(xiàn)特殊功能，提高抗極端環(huán)境能力，進一步提高結(jié)構(gòu)的安全性和功能性；(3)智能化：可提高材料對服役環(huán)境的感知和適應(yīng)能力，并產(chǎn)生革命性的效果。圖1給出了軍用運輸機和戰(zhàn)斗機中復(fù)合材料用量的變化情況，事實證明，目前先進復(fù)合材料的應(yīng)用水平和用量成為衡量新一代裝備先進性的重要標(biāo)志。

圖1． 復(fù)合材料在軍機民機中用量的變化情況

1.復(fù)合材料的應(yīng)用現(xiàn)狀與趨勢

從材料的發(fā)展歷史可以看出，近幾十年來復(fù)合材料受重視程度一直呈上升趨勢，特別是21世紀(jì)以來尤為明顯，復(fù)合材料得到了國內(nèi)外的充分重視。2003年美國國防部委托國家科學(xué)院調(diào)研的“面向21世紀(jì)國防需求的材料研究”報告中指出：“到2020年，只有復(fù)合材料才有潛力獲得20-25%的性能提升”，得到國際上廣泛認同。胡錦濤主席在2010年院士大會的講話中指出：“大力發(fā)展新材料和先進制造科學(xué)技術(shù)，??積極發(fā)展先進結(jié)構(gòu)材料和復(fù)合材料、功能材料等”。2011年3月，在“十二五規(guī)劃”綱要中，“科技創(chuàng)新能力建設(shè)重點”的“技術(shù)創(chuàng)新工程”中重點提到了“碳纖維復(fù)合材料”。從應(yīng)用態(tài)勢看，有下述四個方面的顯著特征。

1.1作用越來越大

先進復(fù)合材料在新型或現(xiàn)代裝備中的戰(zhàn)略作用越來越大，顯著提升了裝備性能和效能，在某些關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部位的作用呈現(xiàn)“不可替代”的趨勢。

2010年4月、2011年3月X-37B的兩次發(fā)射引起巨大轟動和廣泛關(guān)注，有可能在“太空軍事化”上產(chǎn)生革命性影響，其中先進復(fù)合材料功不可沒。在X-37B中使用了韌化單片纖維增強抗氧化復(fù)合材料(TURFOC)作為新型高溫?zé)岱雷o系統(tǒng)，其最高溫度不低于1700℃，并且首次應(yīng)用C/SiC復(fù)合材料作為熱結(jié)構(gòu)，使用碳纖維/雙馬來酰亞胺復(fù)合材料作為主結(jié)構(gòu)。大幅提升了飛行器的氣動性能、機動能力、有效載荷能力、可重復(fù)使用性能和結(jié)構(gòu)可靠性。

圖2． X-37中所用的耐高溫TURFOC和碳纖維/雙馬復(fù)合材料主結(jié)構(gòu)

2010年4月美國首次發(fā)射了HTV-2，在實現(xiàn)“全球快速到達”FALCON 新型戰(zhàn)略威懾和戰(zhàn)術(shù)打擊武器裝備的發(fā)展中邁出了最為重要的一步，HTV-2對熱防護要求極其苛刻，其中C/C復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的工程化應(yīng)用是其重要的物質(zhì)保障。在該飛行器中使用了1650℃的C/C復(fù)合材料、2000 ℃以上超高溫復(fù)合材料、多層高效隔熱復(fù)合材料技術(shù)和大面積復(fù)合材料熱防護結(jié)構(gòu)技術(shù)。是目前世界上最大、最復(fù)雜的C/C復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，也是整體承力熱防護結(jié)構(gòu)的首次工程化應(yīng)用，大幅度提升了美國國防和工業(yè)界C/C研制及生產(chǎn)水平。

2011年，航天飛機將全部退役，“Orion”飛船將成為美國載人航天的重要手段，該飛船的熱防護和主結(jié)構(gòu)復(fù)合材料技術(shù)取得了關(guān)鍵的技術(shù)突破，大幅度提高了載人飛船的可靠性和有效載荷能力。在“Orion”飛船擁有目前世界上最大的復(fù)合材料熱防護結(jié)構(gòu)；其主承力結(jié)構(gòu)采用新型樹脂基復(fù)合材料，大大減輕了結(jié)構(gòu)重量，令隔熱層更薄，結(jié)構(gòu)效率更高。其有效載荷能搭乘6名飛行員，返回艙可重復(fù)使用10次，其返回艙結(jié)構(gòu)尺寸直徑達5米，成本降到1000萬美元。

無人機在情報、監(jiān)視、偵察等信息化作戰(zhàn)中發(fā)揮越來越重要的作用，縱觀無人機的發(fā)展，從全球鷹到全球觀察者，再到西風(fēng)和禿鷹，超輕超大復(fù)合材料結(jié)構(gòu)技術(shù)是提高其持續(xù)能力、生存能力、可靠性和有效載荷能力革命性躍升的關(guān)鍵。

圖3． 幾種無人機復(fù)合材料用量和續(xù)航能力比較

上述幾個無人機大量使用復(fù)合材料，提高了覆蓋范圍和生存能力；大展弦比機翼不斷增大，增長了駐留時間；全復(fù)合材料無人機是主流發(fā)展方向；超大和超輕結(jié)構(gòu)復(fù)合材料是其發(fā)展趨勢。

1.2范圍越來越廣

先進復(fù)合材料在裝備中的應(yīng)用范圍越來越廣，不僅在航空航天領(lǐng)域進一步擴大，逐步拓展到陸地、海洋、信息等各個領(lǐng)域。

近年來，耐高溫陶瓷基復(fù)合材料在航空發(fā)動機一些熱端部件的應(yīng)用取得進展，如F-35 發(fā)動機(F136)的第三級渦輪導(dǎo)向葉片，耐溫可達1200℃，但是重量比傳統(tǒng)材料部件明顯減輕(大約只有鎳合金的1/3和鈦合金的1/2)，這是陶瓷基復(fù)合材料在噴氣式發(fā)動機熱端部件的首次工程化應(yīng)用。

樹脂基復(fù)合材料在航空發(fā)動機的較低溫區(qū)應(yīng)用效果明顯，大幅減重和降低成本，如發(fā)動機風(fēng)扇葉片和風(fēng)扇機匣等位置，比如GE公司的F404發(fā)動機外涵機匣重量和成本均降30%，普惠公司的PW4084和PW4168發(fā)動機風(fēng)扇葉片重量和成本均降30%以上。

現(xiàn)代信息化海戰(zhàn)對船艦的高隱身、高機動和長壽命提出更高要求，復(fù)合材料船艦結(jié)構(gòu)技術(shù)將為提升裝備生存能力和壽命期可承受成本作出重要貢獻。美國加利福尼亞大學(xué)教授Robert Asaro說: “同一個多世紀(jì)以前在船舶結(jié)構(gòu)中用鋼鐵代替木材一樣，這也將是一場技術(shù)革命”。比如美國朱姆沃爾特(Zumwalt)驅(qū)逐艦艦體和艙室使用碳纖維夾層復(fù)合材料，大幅提高了其隱身性能；美國新概念海軍艦艇M80主要結(jié)構(gòu)采用了碳纖維復(fù)合材料，時速可達92 km/h，再如世界最先進的全復(fù)合材料隱身戰(zhàn)斗艦艇——瑞典的“維斯比”。復(fù)合材料的應(yīng)用在抗腐蝕、輕量化、隱身和降低成本等方面效果明顯。

復(fù)合材料的應(yīng)用在陸基裝備中同樣取得大量應(yīng)用，包括戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)、發(fā)射平臺、坦克裝甲以及橋梁等技術(shù)領(lǐng)域。比如戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的彈體、發(fā)射筒就大量采用了復(fù)合材料。在21世紀(jì)，復(fù)合裝甲已經(jīng)成為主戰(zhàn)坦克的主要標(biāo)志，如陶瓷-金屬復(fù)合材料、編織復(fù)合材料等。美國正在研究輕型復(fù)合材料便攜橋，20-40米，可承受100噸重量，在快速保障，提高生存能力、機動能力、作戰(zhàn)能力等方面發(fā)揮了重要作用。

透波和隱身技術(shù)是電子信息戰(zhàn)的重要技術(shù)領(lǐng)域。隱身材料的發(fā)展和應(yīng)用已成為決定隱身技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素，既能隱身又能承載的多功能復(fù)合材料是一個重點研究領(lǐng)域。美國的空對地stanf-off遠射導(dǎo)彈(JASSM)開始應(yīng)用，它主要配備給B-52，它的隱身功能的彈身難于被敵發(fā)現(xiàn)。JASSM由美國洛馬公司開發(fā)，進行了纖維創(chuàng)新應(yīng)用、復(fù)合材料彈體由編織復(fù)合材料構(gòu)成，利用RTM工藝制備。美國B-2隱身轟炸機和F/A-22隱身多用途戰(zhàn)斗機均在不同部位大量使用了結(jié)構(gòu)型吸波材料，隱身復(fù)合材料成為先進隱身飛機、艦船、導(dǎo)彈及其它隱身武器的首選技術(shù)之一，大幅提高了生存能力和精確打擊能力。

1.3用量越來越大

先進復(fù)合材料在裝備中從非承力、次承力結(jié)構(gòu)向主承力結(jié)構(gòu)和全復(fù)合材料結(jié)構(gòu)方向發(fā)展迅速，其用量越來越大，得益于TANGO ACT CAI等計劃，與原材料和復(fù)合材料制備工業(yè)界的關(guān)系也愈發(fā)密切

圖4給出了幾種戰(zhàn)斗機的復(fù)合材料用量對比圖，從F16到F22，從F35再到B-2，復(fù)合材料用量越來越大，F(xiàn)-35主要用在了機翼、機身、垂尾、平尾、進氣道等位置，而B-2采用翼身融合，廣泛應(yīng)用了層壓板、蜂窩夾層結(jié)構(gòu)、混雜，用量達到了50%。

圖4． 幾種戰(zhàn)斗機復(fù)合材料用量對比

歐洲A400M軍用運輸機在制造過程中廣泛使用了復(fù)合材料(英國GKN宇航公司負責(zé)為A400M制造復(fù)雜的炭合成翼梁)，其有效載荷大大超過現(xiàn)有的美制C－160和C－130大型運輸機。該機擁有高懸浮起落裝置，可以在短距離內(nèi)完成起飛和降落；在執(zhí)行空投和戰(zhàn)術(shù)飛行過程中，該機擁有很好的低速運行穩(wěn)定性；該機還具備遠距離高速巡航的能力，可以執(zhí)行長距離機動運輸任務(wù)。歐洲A400M運輸機可以進行空中加油，完成長距續(xù)航；同時在兩小時內(nèi)，該機可改裝作為空中加油機使用。其復(fù)合材料用量達35-40%，其碳纖維復(fù)合材料機翼占翼結(jié)構(gòu)重量的85%，減重20-25%，開創(chuàng)了大型復(fù)合材料運輸機機翼的先例

美國空軍實驗室和洛馬公司的先進復(fù)合材料運輸機(ACCA，現(xiàn)稱X-55A)計劃，主要驗證快速設(shè)計與低成本制造大型結(jié)構(gòu)件的可行性。ACCA(X-55)減少零部件(從3000到300)和緊固件(從40000到4000)，機身全長19.8米全為碳纖維蒙皮和夾層結(jié)構(gòu)，采用非熱壓罐成型(2010年1月完成了全尺寸的技術(shù)驗證機)。

1.4需求越來越強烈

隨著裝備向小型化、高性能化、高可靠性發(fā)展，其服役環(huán)境越來越惡劣、要求越來越苛刻，許多新技術(shù)和創(chuàng)新思想受限于材料技術(shù),軍用復(fù)合材料成為大幅度提高性能、拓展服役條件最為重要的技術(shù)途徑，需求越來越強烈。

美國的SHARP、德國的SHEFEX、意大利的USV等一系列計劃都將UHTCC(陶瓷基復(fù)合材料)作為重點發(fā)展材料，未來滑翔式機動戰(zhàn)略彈頭、天對地精確打擊再入飛行器以及演示驗證飛行器上都有巨大應(yīng)用潛力。2000℃以上長時間非燒蝕的特性要求，使得在全世界范圍內(nèi)開始重視發(fā)展UHTCC。

長時間超高溫結(jié)構(gòu)完整性要求是高超聲速飛行器關(guān)鍵部位熱防護系統(tǒng)設(shè)計首先必須解決的技術(shù)瓶頸問題，陶瓷基復(fù)合材料體系是最有望成為解決此問題的有效技術(shù)途徑。美國軍方認為超高溫陶瓷技術(shù)的突破，給飛行器設(shè)計帶來的革命性的變化，目前UHTC材料作為銳型前緣不影響氣動性能的使用溫度可達到2830℃，可重復(fù)使用溫度超過2300 ℃。

圖5． 超高溫區(qū)材料的發(fā)展趨勢

美國DARPA的“綜合傳感器即是結(jié)構(gòu)”(ISIS：Integrated Sensor is Structure，ISIS)是高分辨率持久信息、監(jiān)視和偵查能力的創(chuàng)新概念，是一個續(xù)航性能極高的戰(zhàn)場監(jiān)視平臺，目前來看其艇身材料需求與現(xiàn)狀相差較大，大型輕質(zhì)和多功能復(fù)合材料結(jié)構(gòu)是其關(guān)鍵技術(shù)瓶頸之一。

2.復(fù)合材料技術(shù)發(fā)展動態(tài)

復(fù)合材料的原材料、制造和工藝設(shè)計與新型復(fù)合材料得到了足夠的重視和發(fā)展。

隨著復(fù)合材料在新一代裝備中應(yīng)用需求不斷增加，主導(dǎo)復(fù)合材料性能的增強體向高性能、低成本方向跨越性發(fā)展。以最具有代表性的增強體碳纖維為例來看，未來幾年碳纖維市場需求持續(xù)增長，2010年，碳纖維在工業(yè)領(lǐng)域的需求占到50%，宇航領(lǐng)域占25%，其它領(lǐng)域占25%。而且繼T800、T1000之后，Zylon、HS、M65J、M5等PAN基高強、高模碳纖維以及無機(陶瓷)、有機(PBO、芳綸等)纖維也得到了充分的重視和發(fā)展。不僅如此，研究也表明纖維缺陷尺度和石墨片層的有序度是決定纖維性能的兩大要素，提高小絲束性能，研發(fā)性價比更高的大絲束碳纖維是今后的一個發(fā)展方向。而基體材料則強調(diào)強韌性、功能性和工藝性的協(xié)調(diào)發(fā)展方向。

圖6． 碳纖維的需求趨勢

隨著裝備需求的不斷擴大，對于樹脂基復(fù)合材料提出了更多、更高的發(fā)展需求，一些雙馬(BMI)和聚酰亞胺(PI)類樹脂韌性、耐溫性不斷提高，工藝和成本不斷降低。B-2轟炸機尾部使用了新型耐高溫聚酰亞胺樹脂AFR-PE-4，提高耐溫能力和抗聲振能力，降低維修成本和時間。

復(fù)合材料制造工藝非常重要，占復(fù)合材料成本比例很大，且對其性能影響很大。自動化、新工藝以及無損檢測技術(shù)是先進復(fù)合材料制備的重點發(fā)展方向，以自動鋪帶技術(shù)(ATL)和自動鋪絲技術(shù)(AFP)為代表的自動化制造裝備在大型主承力結(jié)歐洲A400M飛機就采用了以鋪帶技術(shù)為主的自動鋪放技術(shù)。

圖7． A400M 大型軍用運輸機翼梁

以非熱壓釜工藝和液體成型為代表的低成本工藝技術(shù)也發(fā)揮越來越重要的作用，并有望成為降低復(fù)合材料成本的關(guān)鍵技術(shù)。利用新工藝使裝備的零件數(shù)減少一個數(shù)量級，更易制造復(fù)雜構(gòu)型結(jié)構(gòu)。比如美國陸軍CH-47運輸直升機，利用新工藝后，其發(fā)動機吊架結(jié)構(gòu)元件總數(shù)從277減少到72，這些元件使用的緊固件也從2526減少到845。僅上甲板的元件數(shù)就從100個下降到5個。

復(fù)合材料的設(shè)計水平在一定意義上決定其應(yīng)用水平，應(yīng)充分發(fā)揮復(fù)合材料的優(yōu)越性能，科學(xué)設(shè)計，減輕重量，提高可靠性，降低成本，不能簡單用“好材料”，而是要“用好”材料。

復(fù)合材料作為一種新材料，隨著材料科學(xué)、技術(shù)和應(yīng)用水平的不斷提高，新型復(fù)合材料，如納米復(fù)合材料，智能復(fù)合材料以及仿生復(fù)合材料不斷出現(xiàn)，這也是其技術(shù)發(fā)展的一大趨勢。

3.我國未來發(fā)展的幾點思考

對于我國而言，復(fù)合材料的用量和水平將是制約我國攻防對抗體系的綜合能力的主導(dǎo)因素之一，鑒于我們目前的發(fā)展現(xiàn)狀，應(yīng)考慮在以下幾個進行加強和深化。

(1)、高性能增強體的研發(fā)，特別是高性能碳纖維的研發(fā)非常重要，應(yīng)進一步加強T300級碳纖維性能穩(wěn)定性和工程化研究和開發(fā)；加強T800、T1000級等中高端國產(chǎn)碳纖維的預(yù)先研究，重要裝備的發(fā)展應(yīng)立足于國產(chǎn)碳纖維。

(2)、從長遠發(fā)展來看，應(yīng)在國家層面上繼續(xù)推動新裝備、新工藝發(fā)展的重大研究計劃，提高我國復(fù)合材料的制備能力。國外復(fù)合材料在F-

22、F-35和B-2等裝備上的成功應(yīng)用，主要依賴于其先進的復(fù)合材料工藝和生產(chǎn)裝備；雖然Boeing、AirBus都在中國建廠合作生產(chǎn)部件，但裝備和工藝方面的核心技術(shù)仍受其控制，軍用方面的技術(shù)更是進行了嚴(yán)格的技術(shù)封鎖。

(3)、進一步加強設(shè)計、分析、檢測和評價技術(shù)研究，提高復(fù)合材料應(yīng)用技術(shù)成熟度；準(zhǔn)確把握我國復(fù)合材料技術(shù)現(xiàn)狀和趨勢，“用好”材料，而不簡單是用“好材料”。設(shè)計理念上從全壽命周期考慮性能和成本問題，發(fā)揮一體化設(shè)計優(yōu)勢；不能把壓力完全轉(zhuǎn)加給材料，需要認清材料，敢用材料，善用材料。

(4)、重視和加強新型復(fù)合材料與技術(shù)的研發(fā)進程，推動概念驗證-技術(shù)突破-驗證轉(zhuǎn)化，與國外同步發(fā)展的有潛力的新興技術(shù)不能輸在起跑線上。進一步加大基礎(chǔ)研究支持范圍和力度，包括一些有潛力但暫時還不能產(chǎn)生明顯軍事效益的技術(shù)；建立“概念驗證-技術(shù)突破-驗證轉(zhuǎn)化”的良好機制和加速發(fā)展策略!

杜善義院士簡介：

杜善義(1938—)，遼寧省大連人。哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，力學(xué)和復(fù)合材料學(xué)家，中國復(fù)合材料學(xué)會理事長，1964年畢業(yè)于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，1999年當(dāng)選中國工程院院士，全國人大代表(第十屆、第十一屆)。

現(xiàn)主要兼任：總裝備部科技委兼職委員，國家國防科技工業(yè)局科技委委員，國家安全重大基礎(chǔ)研究計劃專家顧問組成員，國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃專家咨詢組成員，中國商用飛機有限責(zé)任公司專家咨詢組成員，國家自然基金委重大研究計劃指導(dǎo)專家組組長等職。

解決了熱防護材料與結(jié)構(gòu)中的若干關(guān)鍵理論與技術(shù)問題，突破了材料超高溫力學(xué)性能測試技術(shù)，提出“非燒蝕”防熱材料概念；將細觀力學(xué)推廣到先進復(fù)合材料力學(xué)分析中，提出了“設(shè)計/分析/評價”一體化研究方法；發(fā)展了隨機夾雜理論，在壓電、鐵電與功能梯度材料等的多場耦合分析和力學(xué)性能預(yù)報方面做出貢獻；開展了智能復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)研究，為推動其在航空航天和基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域的應(yīng)用做了大量開拓性工作；重視和善于人才培養(yǎng)與團隊建設(shè)，20余人次獲國家級人才獎勵，團隊獲國家自然基金委創(chuàng)新群體、國防科技和教育部創(chuàng)新團隊資助；在國家多項重大工程與研究計劃中擔(dān)任專家，在論證和實施中發(fā)揮重要作用。獲國家科技進步二等和三等獎各1項、國家技術(shù)發(fā)明二等獎1項，省部級一等獎5項，并獲光華科技基金一等獎、航天獎和何梁何利科學(xué)與技術(shù)進步獎。發(fā)表論文200余篇，撰寫了《復(fù)合材料細觀力學(xué)》、《智能材料系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)》等著作10部，已培養(yǎng)了71名博士。

第三篇：化學(xué)自制教具的研發(fā)與應(yīng)用

化學(xué)自制教具的研發(fā)與應(yīng)用

化學(xué)新課程中的實驗與傳統(tǒng)課程中的實驗相比，在內(nèi)容的選擇、設(shè)計和呈現(xiàn)方式上，都發(fā)生了很大的變化，表現(xiàn)出了生活化、趣味化、探究化的新特點，這給化學(xué)教師的實驗教學(xué)研究提出了更高的要求。然而在現(xiàn)今中學(xué)理科實驗配備中，能適應(yīng)新課程實驗改革的教學(xué)用具并不多。因此，貫徹執(zhí)行與新課程相適應(yīng)的實驗教學(xué)理念，鉆研教材教法、研制實用教具成為一種教學(xué)需要。

一、化學(xué)自制教具的涵義及其在教學(xué)中的作用

1、自制教具的涵義

教具是指在教學(xué)過程中使用的具有教學(xué)特點、體現(xiàn)教育思想、教育目標(biāo)和教學(xué)方法的實物、模型等輔助課堂教學(xué)的直觀教學(xué)用具。自制教具，顧名思義，則是指利用身邊的廢舊材料、易得物品，采用簡單可行的方法，自己設(shè)計、制作的教具。它是教師在把握了深入理解教材，充分了解學(xué)生，精心設(shè)計教學(xué)過程這三者聯(lián)系后的產(chǎn)物，是滿足教學(xué)需要的工具，是教學(xué)效果的有效支撐和補充。這里需要指出的是化學(xué)自制教具的范圍非常寬泛，它可以是傳統(tǒng)的粉筆、黑板擦等，也可以是先進的傳感器等電教設(shè)備。

2、自制教具在教學(xué)中的作用

（1）自制教具，展示了教師的教學(xué)獨創(chuàng)性

自制教具是教師根據(jù)教學(xué)經(jīng)驗對課堂教學(xué)行為進行創(chuàng)新的一項活動。它針對教學(xué)中的重點、難點和急需解決的問題而設(shè)計制作，融教師的教法和學(xué)生的學(xué)法于一體。這種設(shè)計制作改變了以往平鋪直敘的課堂教學(xué)模式，極大地補充了教材資源、優(yōu)化了教學(xué)結(jié)構(gòu)，教師教得輕松而愉快，學(xué)生學(xué)得扎實而透徹。這都充分地展示出了教師的教學(xué)獨創(chuàng)性。

（2）自制教具，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性

新課程標(biāo)準(zhǔn)特別關(guān)注學(xué)生的興趣與好奇心。特別關(guān)注學(xué)生的求知欲望。而自制教具貼近生活，有較強的針對性與趣味性，用它來呈現(xiàn)科學(xué)現(xiàn)象，探索科學(xué)規(guī)律，學(xué)生感到親切，感到好奇，感到興奮。因此在教學(xué)中，利用自制教具適時適度地進行演示，有意識的創(chuàng)設(shè)出好奇情景，可以最大限度地激發(fā)學(xué)生的求知欲望，從而提高他們的學(xué)習(xí)主動性。其作用是一般的現(xiàn)成教具所無法比擬的。

（3）自制教具，提升了化學(xué)教與學(xué)的廣度和深度 對同一教材的同一內(nèi)容，不同的教師可能在教學(xué)中有不同的處理。而即使是同一教師教同一內(nèi)容，面對的教學(xué)對象不同，需要采取的教法也可能不同。因此，在研究不同教學(xué)方法的同時，就伴隨著研制適應(yīng)教學(xué)要求的不同的教具。而不同教具的研制成功，也就帶來了不同教法的成熟。進而言之，新教具的成功和新教法的成熟，又提升了化學(xué)教與學(xué)的廣度和深度。

二、基于需要的化學(xué)自制教具研發(fā)源泉

1、研發(fā)源于學(xué)生觀察的需要

演示實驗最主要的教學(xué)任務(wù)是將實驗現(xiàn)象的變化展現(xiàn)在學(xué)生的眼前，并引導(dǎo)學(xué)生觀察、思考，從而解決問題，這是一種最有效、最直觀的教學(xué)手段。然而在目前以45～50人為主的班級組織中，教師在講臺上演示的實驗現(xiàn)象并不能讓班級所有的學(xué)生都能清晰的觀察到，尤其是座位較后的學(xué)生?；谶@種需要，就應(yīng)自制教具，以放大實驗情景。

教具1：多功能實驗儀器籃

【制作背景】

傳統(tǒng)的實驗儀器籃功能單一，只用來盛放上課演示實驗用的儀器藥品等（如圖1a），對于一些不能拿在手中邊做邊講的演示實驗，如反應(yīng)非常劇烈的實驗或成套的物質(zhì)制備實驗，其只能放在講臺上演示，這就局限了學(xué)生的觀察視野（如圖1b，坐在第二排的同學(xué)就已經(jīng)看不清講臺上的演示實驗了）。因此想到我們每次實驗必帶的實驗提籃，可在（如圖1a）基礎(chǔ)上進行改造（如圖1c），以充分挖掘它的另一功能——增大演示實驗的可視性。

圖1a

圖1b

圖1c

圖1d 【使用方法】

如圖1d，拿出實驗用品后，將其倒置在講臺上，便可在上面進行演示實驗，即使最后排的學(xué)生，也能清晰地觀察到實驗的現(xiàn)象?！窘叹咛攸c】

本教具在不增加其它輔助用具的前提下，充分開發(fā)出了演示實驗提籃的雙重功能，既可盛放演示實驗所需用品，又可增大演示實驗的可見度和直觀性。

2、研發(fā)源于教學(xué)設(shè)計的需要

設(shè)計并使用自制教具是為了輔助教學(xué)。教師在對教材中的工業(yè)流程圖、化學(xué)發(fā)展的歷史等進行教學(xué)設(shè)計時，若能適應(yīng)教學(xué)需要自制出教材中所沒有的形象教具，則將有助于學(xué)生的觀察、理解和記憶，并為他們盡快地掌握知識而創(chuàng)造條件。

教具2：硫酸的制備流程示教板

【制作材料】

大瓶空飲料瓶（2.5 L）3個、軟塑料管、泡沫塑料 【制作方法】

利用3個大瓶空飲料瓶（如圖2a），依次制作好硫酸制備流程中的三個重要裝置模型：沸騰爐、接觸室、吸收塔（如圖2b）。

圖2a

圖2b 【教具特點】

本自制教具的使用，給了學(xué)生感性的、形象而具體的知識，增強了教學(xué)效果。同樣，利用此想法，還可制作出工業(yè)制備硝酸的流程示教板、煉鐵高爐模型等。

3、研發(fā)源于學(xué)生理解的需要

在化學(xué)教學(xué)中，常有這樣的教學(xué)需求：宏觀知識縮微描述，微觀知識放大描述，抽象概念形象描述。但每遇此類教學(xué)需要，卻常感無現(xiàn)成教具之苦。教師教得困難，學(xué)生學(xué)得吃力。而自制教具具有很強的針對性和靈活性，它應(yīng)教學(xué)中遇到的學(xué)生知識理解上的難點而設(shè)計。如在講解鹽的雙水解原理時，教材無現(xiàn)成實驗輔助說明，學(xué)生理解起來有如空中樓閣。而自制的簡易泡沫滅火器，有效地減輕了學(xué)生學(xué)習(xí)該抽象原理時的困難，并為他們盡快地掌握概念和規(guī)律創(chuàng)造了條件。

教具3：自制泡沫滅火器

【制作材料】

礦泉水瓶（550 mL）1瓶、棒棒冰1個 【制作方法】

（1）去除棒棒冰內(nèi)部的棒冰，配制飽和的Al2(SO4)3溶液（如圖3a）。（2）在空礦泉水瓶的上部用針扎幾個小孔，并在瓶中加入適量小蘇打固體；在棒棒冰里面加滿飽和的Al2(SO4)3溶液（加少許洗滌劑），并將其置于裝有小蘇打固體的空礦泉水瓶中，擰緊瓶蓋，正放于桌上（如圖3b）。

（3）用手指堵牢第（2）步制好的礦泉水瓶上的小孔，并將礦泉水瓶倒置（使Al2(SO4)3與NaHCO3接觸），上下振蕩幾次，對準(zhǔn)酒精燈火焰，松開堵小孔的手指（如圖3c），反應(yīng)產(chǎn)生大量的白色泡沫，并很快將火焰撲滅（如圖3d）。

圖3a

圖3b

圖3c

圖3d 【教具特點】

通過該教具的使用，加深了學(xué)生對Al3+與HCO3-水解相互促進而產(chǎn)生Al(OH)3和CO2的理解，同時還增強了課堂教學(xué)的趣味性。

4、研發(fā)源于示錯教學(xué)的需要

在進行課堂演示實驗時，教師通常的做法是將正確的實驗操作示范給學(xué)生，但學(xué)生在進行分組實驗時，操作卻往往規(guī)范不起來。究其原因是學(xué)生不知道操作不規(guī)范到底會有怎么樣的后果。因而，教師在進行實驗操作示范教學(xué)的同時，也要適當(dāng)?shù)剡\用一些示錯教學(xué)法。

教具4：濃硫酸稀釋操作示錯教學(xué)儀

【制作材料】

具支試管（25 mm×200 mm）、單孔橡皮塞、直角玻璃導(dǎo)管、乳膠管、醫(yī)用注射器、小氣球、雙面膠 【制作方法】

（1）在具支試管的支管口系一小氣球，在直角玻璃導(dǎo)管的上端用雙面膠粘一張pH試紙，將吸有少量水的注射器通過乳膠管與直角玻璃導(dǎo)管連接起來（如圖4a）。小心地往試管中緩緩注入約為試管容積1/4的濃硫酸，然后，立即將單孔橡皮塞塞到試管口上，并旋緊。

圖4a

圖4b

（2）輕推注射器的活塞，并將水緩緩注入到濃硫酸中。濃硫酸遇水釋放出大量的熱，氣球快速鼓起，同時注入濃硫酸的水立即沸騰，夾帶著酸液向四周飛濺，粘在導(dǎo)管上的pH試紙遇到濺起的酸液而出現(xiàn)很多紅色的斑點（如圖4b）?！窘叹咛攸c】

學(xué)生通過氣球膨脹，直觀地體會到濃硫酸溶于水放出大量熱的事實，同時pH試紙上的紅色斑點直觀地顯示了酸液濺起的高度，從而使學(xué)生清晰地認識到“把水加入到濃硫酸中進行稀釋是一種錯誤的實驗操作，它極易釀成安全事故”。通過這種示錯性教具的使用，學(xué)生知道了規(guī)范實驗操作的重要性。

5、研發(fā)源于實驗方法的需要

在實際的教學(xué)過程中，教具為教學(xué)效果的提升起到了極大的幫助。然而隨著新材料和新方法的出現(xiàn)，原有的教具不再適應(yīng)教學(xué)的需要，這時就需在原有教具的基礎(chǔ)上，或調(diào)整、或改造、或更新、或創(chuàng)制新的教具。

教具5：吊針式吸氣裝置

【制作材料】

大瓶空飲料瓶（2.5 L）1個、乳膠管、具支試管（25 mm×200 mm）、玻璃導(dǎo)管、橡膠塞（單孔、雙孔各1個）、止水夾 【制作方法】

（1）在飲料瓶的瓶蓋上打兩個孔，將帶有導(dǎo)管的雙孔橡皮塞的導(dǎo)管從瓶塞上穿過，在飲料瓶中裝滿水，擰緊瓶蓋，將飲料瓶倒立在鐵架臺的鐵圈上，另一空瓶放在其下面用于待接水，此時，上瓶中的水不能流下（如圖5a）。

圖5a

圖5b

（2）緩緩打開止水夾，上瓶中的水受重力作用將流下進入到下面空瓶中，上瓶內(nèi)形成負壓，將反應(yīng)產(chǎn)生的氣體吸入具支試管中并形成連續(xù)的氣泡（如圖5b）。吸氣的速率可由止水夾閉合的大小來控制。【教具特點】

原有教具的最大缺點是產(chǎn)生的氣體不能很快地被試劑所吸收，而此教具通過負壓 原理將氣體很快地匯集起來，并通入到具支試管內(nèi)的試劑中，從而使得實驗效果更加的明顯。此外，該教具還可用作檢驗可燃物（如木炭、甲烷等）在空氣中燃燒后是否有CO2生成，以及火柴頭中是否含有硫元素等。

6、研發(fā)源于分組實驗的需要

隨著課程改革的逐步深入，學(xué)生化學(xué)分組實驗越來越多。對于有一定規(guī)模的學(xué)校來說，往往一次實驗準(zhǔn)備的液體藥品只夠幾個班級使用，后續(xù)班級的實驗要能順利進行，就必需及時、快速地添加液體藥品，但像H2SO4、NaOH溶液等液體藥品是盛放于細口試劑瓶中，而實驗時常用的細口試劑瓶的規(guī)格有60 mL、125 mL、250 mL，它們的瓶口直徑均約為2 cm，瓶口太小。因此如果直接向細口試劑瓶中添加溶液，溶液就很可能灑落到試劑瓶外而造成藥品的浪費。如果通過漏斗向細口試劑瓶中添加溶液，盡管可以避免溶液灑落到試劑瓶外，但由于添加液體時試劑瓶中的氣體無法順利導(dǎo)出，而致使液體不能快速地進入到試劑瓶中。因此，為保證實驗教學(xué)的順利進行，就需自制出適應(yīng)學(xué)生分組實驗要求的教具。

教具6：PVC三通管式快速加液器

【制作材料】

普通漏斗1個，PVC三通管（管口直徑3.2 cm，長度7 cm）1個?！局谱鞣椒ā?/p>

（1）取一PVC三通管（管口直徑3.2 cm，長度7 cm），如圖6a所示；將普通漏斗置于PVC三通管上，如圖6b所示。

圖6a

圖6b

（2）將該教具置于待加溶液的細口試劑瓶上，通過漏斗添加試劑，如圖5c所示。

圖6c 【使用方法】

按圖6c所示裝置向細口試劑瓶中添加溶液?！窘叹咛攸c及用途】

（1）特點：本教具將PVC三通管與普通漏斗結(jié)合在一起，既解決了添加液體時試劑瓶中的氣體不能順利導(dǎo)出的問題，又解決了添加液體時溶液易灑落到試劑瓶外的問題。

（2）用途：本教具既可實現(xiàn)細口試劑瓶中液體藥品的快速添加，也可實現(xiàn)酒精燈中酒精的快速添加。

7、研發(fā)源于教育技術(shù)的需要

在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的今天，自制教具應(yīng)不斷地突破傳統(tǒng)的實驗技術(shù)，較快地將現(xiàn)代科技融入其中，以提升現(xiàn)有教具的功能。比如在進行中和滴定實驗時，傳統(tǒng)的操作只能進行最簡單的酸堿滴定，而對滴定過程中突躍現(xiàn)象的展現(xiàn)卻無能為力。但若在現(xiàn)有教具的基礎(chǔ)上結(jié)合傳感器技術(shù)，則可非常清晰地將滴定的全過程呈現(xiàn)在學(xué)生的面前，從而使學(xué)生更好地理解滴定的實質(zhì)。

教具7：原電池放電效果演示器

【制作材料】

電流傳感器、數(shù)據(jù)采集器、電腦、塑料小盒（1個）、鋅片、銅片、1.0 mol·L-1 CuSO4溶液

【制作方法】

（1）將電流傳感器的兩極分別與Zn、Cu相連，并將Zn、Cu置于1.0 mol·L-1 CuSO4溶液中，再將數(shù)據(jù)采集器分別與電腦和電流傳感器相連（如圖7a）。

圖7a（2）打開朗威DIS Lab實驗軟件，點擊“通用軟件”，再進行校正工作后，點擊“系統(tǒng)控制”的“開始”按鈕。將兩電極間的間距先減小后增大，系統(tǒng)顯示出如圖7b所示的圖形，說明減小電極間的間距可提高原電池的放電效果。同樣的方法，利用該教具還可進一步做如下實驗：①探究不同電極對電流的影響；②探究不同溶液對電流的影響；③探究電極面積對電流的影響。

圖7b 【教具特點】

定量研究是在定性研究基礎(chǔ)上進行的更高層次，通過該教具的使用，學(xué)生直觀地看到了影響原電池放點效果的幾種因素。

8、研發(fā)源于增強興趣的需要

利用生活中的材料自制的教具可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師要利用學(xué)生對實驗的熱愛，組織好實驗教學(xué)。根據(jù)教材的要求和特點，精心自制一些對學(xué)生具有吸引力的演示實驗教具，努力使化學(xué)課節(jié)節(jié)有收獲，節(jié)節(jié)有興趣。如學(xué)生在學(xué)習(xí)原電池原理后，通過自制水果電池，不但更好地理解科學(xué)知識，更感受到了科學(xué)的魅力。

教具8：易拉罐（鋁）—空氣燃料電池

【制作材料】

鋁制易拉罐、枯木炭、導(dǎo)線、海綿、二極管（或小功率風(fēng)扇）、活性MnO2粉末、飽和食鹽水（或濃NaOH溶液）、H2O2溶液 【制作方法】

（1）制作燃料電池正極：取一枯木炭（市場上有售或用火燒過的也可），在海綿上平鋪一些活性MnO2粉末（如圖8a），并用此海綿將枯木炭包裹好（如圖8b左圖）；制作燃料電池負極：取一鋁制易拉罐，用剪刀去除易拉罐的罐蓋（如圖8b右圖）。

圖8a

圖8b

（2）將制作好的燃料電池正極放入易拉罐中，并在其中加入半罐的飽和食鹽水（為增加O2的量，可在飽和食鹽水中加入少許H2O2溶液），分別用導(dǎo)線將兩電極與二極管的正負極相連（如圖8c），或分別用導(dǎo)線將兩電極與小功率風(fēng)扇的正負極相連（如圖8d）。

圖8c

圖8d 【教具特點】

該教具制作簡單，可由學(xué)生自己動手實現(xiàn)，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)電化學(xué)知識的興趣，并使學(xué)生感受到了化學(xué)科技的魅力。同時該教具的制作材料均來源于日常生活，極大地拉近了化學(xué)與學(xué)生的距離。

三、關(guān)于化學(xué)自制教具研發(fā)的幾點思考

1、教師應(yīng)多參加一些自制教具相關(guān)的活動

大力開展自制教具活動，有利于促進教師以突出教學(xué)重點、突破教學(xué)難點為目的，以原有實驗不足或教學(xué)過程中出現(xiàn)的新問題為突破口，而更加深入地挖掘教材，并鉆研實驗教學(xué)的規(guī)律。因此，教研部門要廣泛開展一些自制教具相關(guān)類的活動，并制定獎勵政策，鼓勵更多的教師參與其中。

這種活動可以以教具評展的形式進行。如國家教育部為促使自制教具活動健康發(fā)展，在各地自制教具評展活動的基礎(chǔ)上，每隔三年舉辦一次全國優(yōu)秀自制教具評選活動，由教育部教學(xué)儀器研究所負責(zé)，該活動每次都能得到廣大教師的支持，并涌現(xiàn)出了一大批優(yōu)秀的自制教具。依據(jù)這種全國性的活動，浙江省每次也相應(yīng)的舉辦全省優(yōu)秀自制教具評選活動。省屬的縣市區(qū)同樣也相應(yīng)的舉辦了地區(qū)性的優(yōu)秀自制教具評選活動。通過這種自下而上的活動，每次都能涌現(xiàn)出很多優(yōu)秀的自制教具能手，并帶動了一大批青年教師的積極參與。這種活動還可以以教具自制培訓(xùn)的形式進行。如學(xué)?？梢詫⒔叹咧谱骷{入學(xué)校校本培訓(xùn)計劃之內(nèi)，利用網(wǎng)絡(luò)資源，從網(wǎng)上收集有關(guān)教具制作的文章作為培訓(xùn)的內(nèi)容，或結(jié)合教材內(nèi)容，邀請有經(jīng)驗的教師示范指導(dǎo)，講授教具制作的方法和手工技能。所以，不管教師以哪種形式參與了自制教具活動，其自制教具的能力一定能得到極大程度的開發(fā)，因為看看別人的構(gòu)思與制作，見得多了，想得多了，視野也就自然而然的開闊了。

2、教師應(yīng)多參閱一些學(xué)科相關(guān)類的期刊

教具制作活動是一種運用已有知識和技能，設(shè)計方案、選擇材料、加工組裝成新產(chǎn)品，并且加以運用，進而獲取新知識的綜合性探究實踐活動。這需要教師具有豐富的實驗知識和過硬的操作技能。因此，教師在平時應(yīng)多參閱一些學(xué)科相關(guān)類的期刊雜志，如北京師大雜志《化學(xué)教育》“實驗教學(xué)與教具研制”欄目，華東師大雜志《化學(xué)教學(xué)》“實驗研究”欄目，陜西師大雜志《中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考》“實驗園地”欄目，南京師大雜志《化學(xué)教與學(xué)》“實驗教學(xué)研究”欄目，長沙理工大學(xué)雜志《實驗教學(xué)與儀器》“自制教具”欄目，教育部教學(xué)儀器研究所雜志《教學(xué)儀器與實驗》“儀器自制與改進”等欄目中的大量文章均介紹了化學(xué)實驗教學(xué)及教具研制方面的新鮮經(jīng)驗和成果。如果教師經(jīng)常翻閱這些雜志，那么，一定會從雜志中尋找到新鮮的教具設(shè)計與制作的靈感。

3、教師應(yīng)多關(guān)注一些身邊的事物

在日常生活中，很多隨手可得的東西：一個飲料瓶，一只雞蛋，一張紙，一個氣球……，都可以成為我們教具的來源。如在實驗中用廢針筒和廢輸液壺或者礦泉水瓶和氣球等做成簡易的氣體發(fā)生裝置，用輸液管來代替導(dǎo)氣管，用輸液管上的開關(guān)來代替止水夾，用廢輸液袋來收集氣體等等。所以生活中并不缺少可利用的教具，而是缺少發(fā)現(xiàn)教具的眼睛。只要我們平常超市購物、醫(yī)院看病時善于發(fā)現(xiàn)，善于利用，多留個“心眼”。那么生活中很多器具和廢舊材料都可用來做教具，我們可以直接來用，也可以簡單組裝后再用，正如壇壇罐罐當(dāng)儀器，拼拼湊湊做實驗。

總之，要制作大量適合教學(xué)的教具，平時必須做到“四留心”：留心學(xué)生：知道學(xué)生急欲解決什么樣的共性問題，對哪些問題感興趣；留心教具：知道現(xiàn)有的教具有什么特點，還需要補充改進或制作什么樣的教具；留心材料：知道有哪些新材料的應(yīng)用，這些新材料用起來如何得心應(yīng)手；留心技術(shù)和方法：知道怎樣應(yīng)用新的技術(shù)和方法去研制教具。

第四篇：1880熱軋液壓活套分析與應(yīng)用

熱軋1880新裝備&新技術(shù)

1880熱軋液壓活套分析與應(yīng)用

王啟堯 謝捷

寶鋼分公司熱軋廠1880 設(shè)備車間，上海 201941 摘要1880熱軋活套采用新型伺服液壓系統(tǒng)，比一熱軋、二熱軋活套馬達控制方式響應(yīng)更快、精度更高。本文主要從液壓活套的伺服控制系統(tǒng)應(yīng)用與電氣控制方式等方面進行著重分析。1880熱軋活套控制系統(tǒng)除了傳統(tǒng)控制方式之外，還有較為先進的張力與角度結(jié)耦控制的ILQ控制方式，前機架間還可以選擇投入微張力控制。針對三熱軋活套的特點，對活套的控制方式和時序進行研究分析，提高活套在生產(chǎn)過程中的穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞 液壓系統(tǒng)、伺服閥、單位張力、ILQ控制

1880 hot rolling mill adopts new type hydraulic servo control system.，which have Abstract：quick response and high accuracy than the motor control loopers in NO.1 and NO.2 hot rolling mill.The thesis mainly analyzes the aspects for the application of hydraulic looper servo control system and electrical control.Besides the convention control mode，there is also ILQ control mode in NO.3 hot rolling mill，which uses the coupling control in tension and angle.It also can choose to use looperless control in the frontal stand.It analyses the control mode and timing through the loopers characteristic in NO.3 hot rolling mill in order to advance the looper stability in production.Keywords：Hydraulic system Servo valve unit tension ILQ control

熱軋1880新裝備&新技術(shù)

1.引言

目前，世界上帶鋼熱連軋生產(chǎn)中的活套有電動和液壓2種，電動活套采用低慣量快速直流電機驅(qū)動，一般從起套到升至工作角約0.5秒，到建立給定的張力則共需1S左右，又根據(jù)電動活套系統(tǒng)中電機的轉(zhuǎn)矩與帶鋼張力轉(zhuǎn)矩、重力轉(zhuǎn)矩之合成轉(zhuǎn)矩成對應(yīng)正比關(guān)系，以及電動機轉(zhuǎn)矩與電流對應(yīng)正比關(guān)系可知，直流電機的電流便是電動活套張力控制系統(tǒng)的主要控制對象，通過對電機電流的動態(tài)調(diào)節(jié)，可起到活套對帶鋼恒張力控制的工藝目標(biāo)。而液壓活套系統(tǒng)慣量更小，快速性和追隨性更優(yōu)，從起套到建張的時間遠小于1S,液壓活套主要以安裝于液壓缸內(nèi)有桿腔、無桿腔里的壓力傳感器通過檢測實際液壓缸輸出力，并借助對應(yīng)系統(tǒng)設(shè)定模型，將該輸出力與活套對帶鋼的張力關(guān)聯(lián)起來，來達到對帶鋼恒張力的控制目標(biāo)。后者控制方式更為簡便且應(yīng)用設(shè)備成本相對前者要低。因而，液壓活套的應(yīng)用越來越廣泛。

圖1 液壓活套外形圖

2.液壓活套控制系統(tǒng)應(yīng)用分析 2.1 帶鋼張力計算模型的解析 2.1.1傳統(tǒng)帶鋼張力計算模式

傳統(tǒng)的帶鋼張力控制采用的是開環(huán)控制方式，在基于確定活套轉(zhuǎn)角和高度的條件下，系統(tǒng)主要依據(jù)L2模型設(shè)定的參考值來自動控制活套驅(qū)動油缸的液壓力輸出，以達

熱軋1880新裝備&新技術(shù)

到恒張力控制的要求。

圖2 活套結(jié)構(gòu)幾何模型圖

如圖2所示，，，；油缸擺角；

由此，可首先依據(jù)上文中套量與活套轉(zhuǎn)角之間的對應(yīng)關(guān)系求得活套轉(zhuǎn)角θ的實際數(shù)值，然后由油缸內(nèi)部的位臵傳感器檢測出油缸活塞桿的實際位移量，得出此刻l3的測量值。同時又因為，可分別求出γ和油缸擺?的值。

因為Q點是轉(zhuǎn)動支點，所以液壓缸驅(qū)動力在P點的力矩TLP和活套在R點的力矩相等，即TLP?TR?T。根據(jù)圖2，表達式細化為T?FRR1?F2l2。而F2與液壓缸輸出力F2之間的關(guān)系式為F2?FLCOS(2－γ－ψ）＝FLCOS(?＋?－γ）,因液壓缸驅(qū)動力FLπ可根據(jù)壓力傳感器檢測出的油缸無桿腔、有桿腔的壓力值分別與活塞作用面積的乘積的差值來求出，即FL?PHEAD*AHEAD?PROD*AROD。

熱軋1880新裝備&新技術(shù)

由此，便可根據(jù)上述條件和已求得的參數(shù)值來計算出力矩TLP的實際值{TR?TLP?l2*FLcos(?????)}，為下文的帶鋼張力傳統(tǒng)計算模式提供必要的處理數(shù)據(jù)。

活套所受的載荷力矩如下關(guān)系式描述：

1)帶鋼張力作用在活套上的力矩：

；

f3(?)A?

A-帶鋼橫斷面截面積(mm2)，?-帶鋼橫斷面上單元面積的張力值〔MPａ〕，2)帶鋼重力作用于活套上的力矩

f4(?)?gRW1S/2cos?

?9W??WhL?10(kg), R1為活套輥中心到支點的力臂 S帶鋼重量

3)活套自身重力作用的力矩f5(?)

f5(?)?gRGWLcos?

RG為活套輥在支點處的力臂，WL為活套自身的重量，依據(jù)1880圖紙得到RG＝194mm, WL=1590kg；

4)帶鋼彎曲力作用在活套上的力矩：f6(?)

33f(?)?4E/L?Wh(R1sin??H1?R2)R1cos? 6根據(jù)材料力學(xué)彎曲力公式可演化得到

此時，依據(jù)前文總結(jié)的活套所受力矩平衡公式，TLP?TR?T，T?FRR1?F2l2, F2?FLcos(?/2????)?FLcos(?????)等求出T的實際值，再由等式 T=+

＋

＋, 便可求出液壓活套在工作狀態(tài)時所需要保證的帶鋼橫斷面上單元面積的張力值

〔MPａ〕

2.1.2 融合LOAD CELL后的帶鋼張力計算模式

熱軋1880新裝備&新技術(shù)

1)帶鋼張力作用在活套輥上的分力合：FT(N)

作的角平分線，然后將BA、AC段上的張力分別向的角平分線上投影，便可得到帶鋼張力作用在活套輥上的分力合。

=

2)帶鋼重力:

FS?gWS/2 3)帶鋼彎曲力：

FB?4EWh3(R1sin??H1?R2)/L3 4)活套輥重力：

L/C5)load cell 所測的合力 F

由此，可列出load cell測量值與活套輥所受的各種載荷之和的平衡方程：

FL/C?FL/COP?FL/CDR?(FT?FS?FB)?cos(?????)?FL 上式中，；?為load cell的安裝角度，如下圖3所示；

圖3 load cell 裝配位臵示意圖

因而，〔MPa〕 ?帶鋼橫斷面上單元面積的張力值如此，便可獲得液壓活套在工作狀態(tài)時所需要保證的帶鋼張力值。2.2 活套控制方式 2.2.1ILQ控制方式

熱軋1880新裝備&新技術(shù)

1880活套除了具有傳統(tǒng)控制方式之外，還有ILQ控制方式。與傳統(tǒng)控制方式不同的是ILQ控制方式中活套的張力與套量都是閉環(huán)控制，且張力和套量還有結(jié)耦控制。在真正的軋制控制中主要保持活套套量不變而對活套的張力進行調(diào)節(jié)。同樣當(dāng)前機架的速度發(fā)生變化時，會導(dǎo)致機架間的流量不平衡，ILQ控制方式就是保持活套值迅速增加一個額外的角度α值而保持角度不變，通過改變前機架的速度來達到調(diào)整機架間的張力，保持機架間的流量平衡。ILQ控制方式活套套量的波動比較小，相對而言對于張力調(diào)整量的值也不是很大，運用了張力和角度的結(jié)耦控制，精度比較高。但是也正是由于ILQ控制是雙閉環(huán)控制和結(jié)耦控制，使得在起套和落套時相對不太穩(wěn)定，所以在起套和落套時我們?nèi)匀皇褂脗鹘y(tǒng)的活套控制方式。

圖4 ILQ控制原理圖

2.2.2微張力控制方式

當(dāng)軋制厚板時，由于厚板比較難以彎曲，使用活套控制會造成控制的不穩(wěn)定，所以在機架間我們可以采用微張力控制，也就是不使用活套的機架間張力控制。三熱軋FE1-F1，F(xiàn)1-F2，F(xiàn)2-F3之間具有微張力控制功能，需要注意的是F2-F3之間的微張力控制只有當(dāng)F1機架空過時才能實現(xiàn)。當(dāng)活套發(fā)生故障時，在緊急情況下我們也可以使用微張力控制。微張力控制可以預(yù)估帶鋼的張力，通過預(yù)估的單位張力來控制機架間的張力。

微張力控制原理如下圖所示，L2下發(fā)一個機架間的單位張力，該單位張力通過機架的側(cè)壓頭測得的軋制力、軋制力矩、以及PLC計算得到的機架出口厚度、L2下發(fā)的帶鋼寬度、和L2下發(fā)的影響系數(shù)計算得到的實際單位張力進行補正，補正后的單位張力通過PI調(diào)節(jié)器之后得到前機架的速度修正值來調(diào)節(jié)前機架的速度，從而進行機架間的單位張力調(diào)節(jié)。

熱軋1880新裝備&新技術(shù)

圖5 微張力控制原理圖

機架里側(cè)壓頭采樣得到的軋制力、軋制力矩經(jīng)過計算后得到的單位張力實際值的準(zhǔn)確性對于微張力控制也十分關(guān)鍵。當(dāng)Fi機架咬鋼時，F(xiàn)i＋1機架的側(cè)壓頭開始采集軋制力，采樣周期為CPU的掃描周期50ms一次，當(dāng)采集滿50次之后計算一次軋制力的平均值，之后再采集到的數(shù)據(jù)就覆蓋最前面一次掃描周期的數(shù)據(jù)，保證計算得到的軋制力的平均值是最新采集到的50個數(shù)據(jù)的平均值。當(dāng)然在Fi＋1機架咬鋼之前軋制力基本為0，在Fi＋1機架咬鋼后軋制力開始變化。當(dāng)Fi＋1機架咬鋼時有一個鎖定值，微張力開始控制，通過采集到的最新50次的軋制力、軋制力矩的平均值，以及Fi＋1咬鋼后PLC計算得到的Fi＋1機架的出口厚度和L2下發(fā)的出口寬度的設(shè)定值以及L2下發(fā)的影響系數(shù)，計算得到帶鋼的實際單位張力。圖10是軋制力、軋制力矩采樣方式。

圖6 軋制力、軋制力矩采樣方式

3.設(shè)備維護關(guān)鍵要素分析

熱軋1880新裝備&新技術(shù)

3.1 活套輥變形在線檢測手段研究

依據(jù)2050熱軋生產(chǎn)線實際經(jīng)驗反饋，在高負荷、高頻率的生產(chǎn)節(jié)奏下，且活套輥又由于自身結(jié)構(gòu)的單薄性，較容易產(chǎn)生彎曲變形，導(dǎo)致軋鋼時出現(xiàn)抖動，從而會對連軋板坯的質(zhì)量要求產(chǎn)生較大影響。以往，由于工藝高產(chǎn)量要求的條件約束，同時，缺乏實時動態(tài)跟蹤活套輥的在線使用狀態(tài)的手段，致使機械設(shè)備維護人員只能在定修當(dāng)日，用百分表對活套的徑向跳動量進行檢測，從而依據(jù)檢測數(shù)據(jù)來確定活套是否繼續(xù)在線沿用或者進行備件更換。這樣不僅檢測間隔周期長，而且不利于動態(tài)把握設(shè)備的運行狀態(tài)，為高效管理設(shè)備制造了一定的難度。

為此，依據(jù)這段時間內(nèi)對活套應(yīng)用技術(shù)的理解和掌握，提出一種對1880活套變形進行在線檢測和跟蹤的手段，以供研討。當(dāng)活套相對于帶鋼作純滾動時，活套的轉(zhuǎn)動存在一定的周期性T，可由此設(shè)因活套變形而造成系統(tǒng)抖動的頻率為f(f=1/T),隨著輥子的轉(zhuǎn)動，活套的起套量也以f的頻率發(fā)生著變化，這個變化又可以在活套轉(zhuǎn)角信號θ的頻域中反映出來。

1880精軋活套輥半徑為92.5mm，第i臺機架帶鋼出口速度為Vi,則第i個活套輥的轉(zhuǎn)速為ni?2?wi?2?vi/r=2?vi/92.5

所以，在活套轉(zhuǎn)角信號θ的頻域中，若包含與該頻率相近的信號，則表明該活套輥已存在變形。

經(jīng)過與電氣技術(shù)人員的交流，我們發(fā)現(xiàn)可以間接在TIMEC設(shè)計的ODG（online date gathering）在線數(shù)據(jù)收集功能圖表中根據(jù)50ms/次的數(shù)據(jù)掃描頻率來進行活套轉(zhuǎn)角周期變化著的頻率的檢測和跟蹤。3.2液壓活套系統(tǒng)故障樹分析圖表

圖7液壓活套系統(tǒng)故障樹分析圖表

第五篇：斷電常開技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用

披荊斬棘排困難，和衷共濟搞研發(fā)

——賽文斷電常開技術(shù)行業(yè)領(lǐng)先

斷電無法供暖，住戶苦不堪言

自2006年以來，全國不斷加大力度開展既有建筑節(jié)能改造工作。由于北方地區(qū)采暖能耗占到建筑總能耗的60%以上，供熱計量及室內(nèi)采暖溫控是建筑節(jié)能改造的重要內(nèi)容，對此我國法律也有明確的規(guī)定，《中華人民共和國節(jié)約能源法》

第38條規(guī)定：對實行集中供熱的建筑應(yīng)當(dāng)安裝熱計量裝置、室內(nèi)溫控裝置和供熱系統(tǒng)調(diào)控裝置。

最初，供熱計量，尤其是“通斷時間面積法熱計量裝置”及室內(nèi)采暖溫控都是直接借用中央空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)機盤管的溫控技術(shù)，但與中央空調(diào)系統(tǒng)不同，北方地區(qū)供暖系統(tǒng)有其獨特的“安全性”要求，供暖系統(tǒng)首先要求“防凍”，也就是說如果小區(qū)或大樓停電，必須保證暖氣管上的閥門處于開閥狀態(tài)，否則會凍裂供暖管道，同時室內(nèi)溫度過低會給用戶帶來極大不便。

北京某公司最早研制出通斷時間面積法熱計量裝置，但當(dāng)時該裝置功能還不夠完善，無法實現(xiàn)防凍功能，這為該公司和改造住戶帶來了極大的困擾。該公司將其生產(chǎn)的第一代通斷時間面積法熱計量裝置用于東北某區(qū)域的既有居住建筑節(jié)能改造中。該產(chǎn)品在后期的使用過程中，由于缺乏防凍功能，其缺點暴露無疑。某日，該小區(qū)突然斷電，而許多住戶的暖氣在斷電之前剛好處于關(guān)閉狀態(tài)，導(dǎo)致采暖設(shè)備無法正常運行，屋內(nèi)溫度過低，住戶們足足凍了兩天，當(dāng)即引來這些住戶的不滿和指責(zé)，該區(qū)域的居民中有很多是行動不便的獨居老人，兩天沒有供暖，有人因此而生病。在整個冬季，類似事情發(fā)生過幾次，這讓該公司和供熱公司及相關(guān)部門頭疼不已，與住戶間的糾紛也是頻頻不斷。因此，如何使斷電前處于關(guān)閥狀態(tài)的采暖設(shè)備正常運行，成為了供熱計量節(jié)能改造行業(yè)發(fā)展的技術(shù)瓶頸。

賽文節(jié)能勇于承擔(dān)，敢于創(chuàng)新

面對這個亟待解決問題，全國沒有一家節(jié)能公司愿意去嘗試，大家都在等待搭便車，因為這樣的技術(shù)改進，需要投入大量人力、物力、財力，且可能得不到理想的結(jié)果，一切努力都會付諸東流。斷電常開技術(shù)的研發(fā)看似容易，實際非常困難，當(dāng)時，不僅國內(nèi)無法解決這個問題，國外也無法解決。寧夏賽文節(jié)能股份公司從成立至今一直致力于成為行業(yè)的引領(lǐng)者，一種強烈的使命感促使賽文去解決這個技術(shù)瓶頸，做第一個“吃螃蟹的人”。為了使斷電前處于關(guān)閥狀態(tài)的采暖設(shè)備正常運行，賽文節(jié)能于2009年率先研發(fā)“大通徑斷球閥斷電常開”這項技術(shù)。經(jīng)過所有研發(fā)人員半年多的努力、奮戰(zhàn)，終于有了喜人的研究成果，2010

年該項技術(shù)正式問世，在當(dāng)時，這項技術(shù)屬于國內(nèi)獨有專項技術(shù)。緊接著，賽文節(jié)能將斷電常開技術(shù)應(yīng)用于采暖溫控節(jié)能裝置（家用和公共機構(gòu)）和通斷時間面積法熱計量節(jié)能系統(tǒng)兩款產(chǎn)品，實現(xiàn)了采暖分戶溫控和分戶計量，在保證室內(nèi)舒適度的基礎(chǔ)上實現(xiàn)最大限度的節(jié)能，斷電常開的特殊功能有效解決了斷電后無法正常供暖以及斷電時間過長而導(dǎo)致管道凍裂等問題。賽文的這兩款產(chǎn)品一經(jīng)推出，就在市場上大受歡迎，并且因設(shè)備質(zhì)量高、運行穩(wěn)定、節(jié)能效果顯著等特點受到用戶和相關(guān)部門的一致好評。依靠技術(shù)創(chuàng)新，賽文節(jié)能走在了節(jié)能行業(yè)的最前列，成為國內(nèi)首家研發(fā)出“大通徑球閥斷電常開技術(shù)”的公司，解決了采暖溫控節(jié)能改造的技術(shù)瓶頸。

創(chuàng)新之路，荊棘遍地

賽文節(jié)能在研發(fā)斷電常開這項技術(shù)時，也是面臨了重重困難。賽文節(jié)能于2007年2月成立，研發(fā)這項技術(shù)時公司才成立兩年時間，正處于初創(chuàng)期，與一些大型的節(jié)能公司相比，人力、物力、財力各方面的實力很薄弱，在這樣的情況下搞技術(shù)研發(fā)，在別人眼里簡直就是“瘋了”，不可能實現(xiàn)的?？墒蔷驮谶@樣的困境下，賽文毅然決然地選擇了技術(shù)研發(fā)這條路。

賽文節(jié)能選擇的技術(shù)研發(fā)這條路可謂是困難重重，布滿荊棘。2009年，公司的創(chuàng)始人魯萬鑫去拜訪了全國十幾家大型機電產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)商，希望可以得到相關(guān)的技術(shù)支持，但是得到的回復(fù)令人失望，他們無法或不愿提供這樣的技術(shù)支持，實際上，這些所謂的研發(fā)公司根本不具備真正搞研發(fā)的能力，只是完全照搬國內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)而已。在碰壁之后，賽文節(jié)能決定依靠自己的力量來搞這項技術(shù)研發(fā)。研發(fā)過程中，遇到了種種困難。首先，公司研發(fā)資金嚴(yán)重匱乏，一項新技術(shù)的研發(fā)需要大量的資金支持，賽文節(jié)能當(dāng)時僅是一個剛成立不久的中小微企業(yè)，資金實力本來就不雄厚，為了解決這個問題，公司的創(chuàng)始人魯萬鑫先生將自己的自有資金投入到技術(shù)的研發(fā)中。其次，研發(fā)人才嚴(yán)重短缺，我國一直以來都處于產(chǎn)學(xué)研脫節(jié)的狀態(tài)，研發(fā)人員基本都集中在各高校和一些研究機構(gòu)，因此，企業(yè)非常缺乏這樣的研發(fā)人才，為了解決這個問題，公司專門聘請了北京科技大學(xué)的相關(guān)專家和閥門控制方面的專家一起研發(fā)這項技術(shù)，經(jīng)過半年多的努力，克服了種種技術(shù)困難，終于研發(fā)出“大通徑球閥斷電常開”這項核心技術(shù)。

攻克難題，多方受益

該核心技術(shù)的攻克不僅解決了讓供熱公司和住戶等為之頭疼的事情，更為重要的是推動了采暖溫控節(jié)能改造技術(shù)的發(fā)展。賽文節(jié)能“大通徑球閥斷電常開”技術(shù)的研發(fā)，推動了整個行業(yè)的技術(shù)進步。為了在市場競爭中爭得一席之地，習(xí)慣于“搭便車”的公司紛紛開始效仿賽文研發(fā)的這項技術(shù)，從2010年這項技術(shù)

問世至今，“大通徑球閥斷電常開”這項技術(shù)基本得到普及，采暖溫控節(jié)能改造的技術(shù)瓶頸得到解決。堅持以技術(shù)創(chuàng)新為主的賽文，有著促進整個節(jié)能行業(yè)發(fā)展的強烈使命感，正是這樣的使命感促使賽文節(jié)能在困境中毅然致力于攻克節(jié)能相關(guān)核心技術(shù)，基于這樣的技術(shù)優(yōu)勢，賽文節(jié)能已經(jīng)走在了節(jié)能行業(yè)的前列，并確立了在西北地區(qū)的主導(dǎo)地位，目前，正以成為“節(jié)能服務(wù)行業(yè)引領(lǐng)者”為目標(biāo)在不斷奮進。