2020年, 第7卷, 第5期 刊出日期:2020-10-25
  

  • 全选
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    专题:新材料
  • 李岱, 李顺, 裴广斌, 马腾琪
    工业技术创新. 2020, 7(5): 1-5. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.05.001
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    采用平均粒径10 μm和5 μm的氧化铝粉为主要原料,通过颗粒级配,制备出孔径分布较窄的陶瓷支撑体,并研究颗粒级配对陶瓷支撑体相关性能的影响。研究表明:随着5 μm氧化铝粉比重增大,陶瓷支撑体孔隙率减小,抗压强度增大,平均孔径减小,气体通量减小;当10 μm氧化铝粉与5 μm氧化铝粉质量比为1:1时,所得陶瓷支撑体孔径分布最窄,孔隙率为43.5%,抗压强度为25.8 MPa,平均孔径为0.6 μm,气体通量为21.9 m3/(m2·h)(△P=0.1 bar)。
  • 吴晓娴, 郭文勇, 代芳, 李晓亮, 郭有田
    工业技术创新. 2020, 7(5): 6-10. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.05.002
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    高炉煤气余压透平发电装置(TRT)在运行过程中,叶根密封部位易发生严重腐蚀。采样市售密封胶进行调研,初步筛选出可施工时间为0.25~0.5 h、固化时间大于1 h、耐饱和NH4Cl腐蚀的硅橡胶涂料,通过理化性能、耐腐蚀性和实际附着性测定,对涂料进行适用性评价。研究发现:1)理化性能方面,涂料的表干时间为40 min,实干时间为100 min;湿膜厚度为215 μm,干膜厚度为146 μm;涂料的不挥发物含量为97%(质量分数)和85%(体积分数);涂料固化后,涂层的柔韧性较好;2)耐腐蚀性方面,将涂料制备成拉伸剪切试样,在100℃的饱和NH4Cl溶液中浸泡30 d后,拉伸剪切试板上硅橡胶涂层的颜色未发生改变,涂层与搭接试板的破坏方式均为附着破坏,拉伸剪切强度由1.13 MPa轻微下降至1.09 MPa;3)实际附着性方面,将涂料涂敷于叶根和榫槽之间,室温固化后将叶根从榫槽中推出,涂层对叶根和榫槽的覆盖率大于80%,可以对金属基材起到较好的保护作用。研究表明, 选用的硅橡胶涂料满足TRT的工况要求,可以用作叶根的防腐涂料。
  • 专题:装备研制
  • 周振平, 齐彦民
    工业技术创新. 2020, 7(5): 11-15. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.05.003
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    为了使电气化铁路接触网实现吊弦智能装配技术,研究并开发了全自动吊弦生产设备。设计了智能装配系统,其由信息处理、组装、控制等系统组成;针对线头熔断、长度精度控制、压力精度控制三大重点问题提出了技术解决方案;规划了合理的装配生产线布局;实施了集成送料、熔断、穿线、压接、定长、激光打标、分组包装等功能。经测试,采用全自动吊弦设备生产的接触网吊弦能在3.9 kN的作用力下保持3 min而不发生破坏,最大承受力为5.7 kN,指标好于基本技术要求。与传统人工模式的生产效率(180 s/PSC)相比,设备生产效率为150 s/PSC,效率提升约20%,关键数据可追溯,且产品具有良好的稳定性和均一性。
  • 梁肇文, 刘剑君
    工业技术创新. 2020, 7(5): 16-22. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.05.004
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    原有吸附式自热再生压缩空气干燥器普遍存在抗干扰性差、生产工艺参数难以修改等问题,且未考虑节能需求。根据压缩空气干燥器的工作原理与工艺要求,设计干燥器吸附与再生周期图、时序图,将可编程控制器(PLC)与开关电源有机组合,实现了一体化智能控制。在PLC中按照标准应用,增加节能、自我修复等功能;设定不同的工作周期,对不同压力、温度、湿度下的空气干燥效果进行优化;采用三型聚丙烯(PP-R)、铝塑复合材料(PAP)等新材料替代原有钢材。经验证表明:压缩空气干燥器运行稳定可靠,成品气露点等技术指标满足要求,节能减排30%,维护费节约可达5 000元/(台•年);同时实现了用材改进,降低了成本,增加了可靠性。
  • 康延滨
    工业技术创新. 2020, 7(5): 23-27. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.05.005
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    为解决传统太阳能光热发电真空管排气工艺能耗巨大、温度场不均匀、排气效果差等不足,研制了一种光热发电真空管用新型排气台。设备由真空、加热、自动控制三个系统联合组成,改变了传统的烘烤加热方式,利用太阳能光热发电真空管的内管作为阻性负载,采用KT晶闸管调压器作为加热电源,通过温度控制仪进行高精度温度控制,直接对内管加热。新型排气台将光热发电真空管长度方向上的控温精度保持在±5℃以内,加热能耗节约40%以上,不仅达到了高精度控温和节能的设计目的,而且整个生产工艺过程实现了全自动控制。
  • 丁凡, 姚春良, 姜杰
    工业技术创新. 2020, 7(5): 28-32. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.05.006
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    传统电子锁电磁阀作为受力元件时功耗过高,且开锁瞬间电流超出窄带物联网(NB-IoT)模组的许可电流,易导致元件损坏。结合NB-IoT模组承载性能,为光交箱设计一种采用低功耗双滑块联动机构的智能锁。在联动机构中,电磁阀不再作为受力元件,而是作为触发元件,开锁时瞬间通电,开锁后瞬间断电,实现微电流开锁;采用双滑块设计,严格控制行程误差和复位过程,实现短时触发。经评测,在NB-IoT模组供电电压3.3~5 V范围内,电磁阀通电时间由2 s降低至0.40 s以内,开锁峰值电流由300 mA降低至120 mA以内,提升了智能锁的使用寿命和可靠性。
  • 专题:工业机器人
  • 赵晋秀, 刘文杰
    工业技术创新. 2020, 7(5): 33-37. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.05.007
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    基于正交编码器、陀螺仪等传感装置,为全向底盘机器人设计一套智能定位和姿态检测系统。将陀螺仪安装于全向底盘转动中心处,通过对角速度进行积分运算,得到行驶轨迹偏离原坐标系的角度;将编码器正交布置,作为机器人测速、计路程传感器;使用定位算法,确认机器人所处位置的坐标和姿态信息,由主控芯片作出判断,控制机器人到达目标坐标点和姿态。制作了实物模型,进行了系统应用,通过改变PID权重初步解决了PID算法造成全向底盘震荡的问题。系统误差仅为5 mm/m左右,可满足机器人竞赛和室内物料搬运等应用场景的精度要求。
  • 藕艳萍, 史建国, 张捷, 孟瑞
    工业技术创新. 2020, 7(5): 38-45. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.05.008
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    为了更好地应对斜拉桥钢索检查和维修工作,设计一种基于单片机的拟人爬杆机器人。设计了抓手、上下底座机械结构,针对步进电机及其驱动模块进行了选型,为保障爬杆手臂系统顺利升降,以STC89C52单片机作为控制核心,以步进电机作为执行机构,通过对舵机的控制实现抓手握住爬杆的稳定性,并辅以限位模块提高系统安全性。经测试,拟人爬杆机器人整体结构稳定,可附带重量为2.5 kg的设备,爬升速度可达1.2 m/min。拟人爬杆机器人攀爬动作灵活、迅速、准确,可以使检查人员免于受到高空作业危险性的影响,具有较强的实用性。
  • 知识产权
  • 杨建贺, 李纯章, 陈小明, 丁震, 王敏辉, 常海
    工业技术创新. 2020, 7(5): 46-50. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.05.009
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    为提高长筒形薄壁零件精车内外形加工精度,设计一种分段式涨簧定位夹紧装置。针对长筒形薄壁零件加工过程中易发生变形、壁厚不均匀、整体刚性弱等问题,在原有工件两端支承基础上,设计了内孔小锥度涨体辅助支承,实现了夹紧装置结构,加工过程建立工件全段撑圆。装置设计改进后,主体壁厚差可控制在0.03~0.05 mm,内外圆同轴度达到φ0.06 mm以内的加工要求。该装置已获发明专利授权,长筒形薄壁零件已通过该装置实现批量生产。
  • 王洋, 智雷勇
    工业技术创新. 2020, 7(5): 51-56. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.05.010
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    铝电解低电压生产过程中易出现铝电解槽下料口不畅通的情况,影响生产品质。提出一种铝电解槽打壳气缸行程检测方法,以改进行程质量。通过检测打壳锤头浸入电解质后的电压变化,判断下料口是否畅通;针对气缸体与气缸导杆之间、气缸导杆与打壳锤头之间信号导通不良的问题,提出了检测措施,实施针对性改造。检测方法:一是采集每次打壳获取的电压采样数据,当打壳锤头浸入电解质后的电压值接近于槽压时,表明下料口畅通;二是当电压值接近于0 V时,表明下料口堵塞。通过监控采样数据的波动段,判断打壳锤头浸入电解质的状态,通过适当缩短无效打壳时间,减少锤头粘包情况的发生,延长锤头使用寿命。
  • 标准体系
  • 高慧芳, 田浩
    工业技术创新. 2020, 7(5): 57-63. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.05.011
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    食用油在居民日常生活中得到了广泛使用,同时暴露出的一系列质量和安全问题不容忽视。为保障食用油产品安全,从生产、仓储、运输、销售等业务流程出发,建设一套全过程、全生命周期质量追溯体系。对质量追溯体系建设需求进行分析,得出防窜货乱价、防伪劣假冒、提升公众信任度、加强产品推广营销等建设目标,进而从追溯码编码规范、信息协同两方面形成建设方案。根据建设方案,构建了基于基础层、系统平台层和应用层的整体框架,形成了包含赋码、仓储、物流、防窜货及溯源等子系统的质量追溯体系。产品的正向追踪和逆向溯源得以实现,也为其他领域产品的质量追溯提供了指导依据。
  • 耿文剑, 吴淇, 李德爽
    工业技术创新. 2020, 7(5): 64-69. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.05.012
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    加速寿命试验方案应用在传统数控加工中心可靠性试验中,且需要利用专用设备,多数制造企业不具备试验条件。提出一种基于轴加速度加载的可靠性试验方法,设计了G代码程序,利用直线轴和回转轴(主轴)的加速度—时间图、速度—时间图两者相结合的方式反映载荷加载情况。该试验方法原理简单、操作容易、试验周期短,载荷等效情况好于传统载荷加载方式。各轴加速度、速度、等效载荷等指标通过评定,为相关制造企业自行开展数控加工中心可靠性验证和评定工作提供了参考方法。
  • 刘友生, 蒋雯雯
    工业技术创新. 2020, 7(5): 70-75. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.05.013
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    纯过盈配合是直驱风力发电机轴与轴套连接的一种常见形式,能够满足结构耐振、耐不均匀冲击和苛刻尺寸等要求,轴与轴套的配合公差是反映过盈量精准度的关键。提出一种传统经验法与有限元仿真相结合的过盈配合校核计算思路:首先,计算轴与轴套配合面传递荷载所需的过盈量,初步确定轴与轴套的配合公差;其次,校核配合公差达到最大过盈量时,轴与轴套配合面是否产生塑性变形;最后,基于ANSYS Workbench,进行有限元分析,在多种工况下对配合公差进行校核计算,并根据总体变形和综合应力仿真结果对配合公差进行修正。设计、生产的首批样机已经通过型式试验,与纯过盈配合相关的各项机械性能指标满足设计要求,且装机运行后保持运行状态良好,验证了该方法的准确性、实用性和可靠性。
  • 共性技术
  • 薛长宝, 王建军
    工业技术创新. 2020, 7(5): 76-80. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.05.014
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    为了解决原有虚像显示系统无法呈现近距离景物的问题,提出一种近景立体成像方法。在虚像显示方式的基础上,采用立体式成像方法、头位追踪技术、判断近距离景物成像距离等方法,克服了虚像显示系统近距离景物由于纵深感强造成的尺寸大缺陷,解决了虚像显示系统近距离景物位置失真、尺寸失真等问题。原虚像显示系统8~15 m景物被呈现在1~5 m的正确位置上,实现了虚像显示系统的近景成像模拟。立体成像方法已应用于大型飞行模拟器视景系统,为飞行人员提供了逼真的舱外景物。
  • 罗曼, 徐大, 吴珍珍
    工业技术创新. 2020, 7(5): 81-84. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.05.015
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    带弱奇异核的偏积分微分方程能够表征记忆材料等新材料的机理和特性。采用Crank-Nicolson/sinc组合方法,利用Crank-Nicolson方法的高收敛精度,结合sinc配置方法的指数收敛,在时间方向采用Crank-Nicolson方法,在空间方向采用sinc配置方法,对带弱奇异核的偏积分微分方程进行离散,得到全离散格式,进而推导出相应的矩阵形式。全离散格式在时间方向上能达到1.5阶收敛,相比欧拉方法高0.5阶;在空间方向上也能达到比线性收敛更快速的收敛速度。Crank-Nicolson/sinc组合方法可推广到分数阶偏微分方程等更加复杂的方程的求解,以推动记忆类新材料等研发技术探索。
  • 俞联梦
    工业技术创新. 2020, 7(5): 85-89. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.05.016
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    采用分子动力学方法,对SPC、SPCE、TIP3P、TIP4P、TIP5P五种势能模型下水分子的热力学性质、径向分布函数、自扩散系数进行计算,优选最适合于水分子动力学性质研究的势能模型。研究发现:1)采用SPCE模型通过模拟得到的内能、汽化焓最为准确,其他模型受到了模型固有性质和系综(大量宏观上完全相同的体系的抽象集合)的影响,模拟结果不甚理想;2)采用SPCE、TIP4P、TIP5P模型可以较好地反映水分子短程有序、长程无序的微观结构;3)采用SPCE模型通过模拟得到的自扩散系数相对误差仅为0.39%,远好于其他模型。结果表明,SPCE模型能够较真实地反映水分子的热力学性质、微观结构和自扩散特性等动力学性质。
  • 智能化
  • 陈家旭, 赵永进, 万成才, 宋志洪
    工业技术创新. 2020, 7(5): 90-96. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.05.017
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    以传统交通流模型为基础的交通信号控制方法难以适应具有复杂交通流动力学特性和随机扰动的实际交通场景。以MAXBAND干道绿波协调控制技术为启发,以关联路口上下游协调方向的带宽为切入点,提出一种基于关联交通流的区域交通信号协调控制方法。以相位方案设计和配时方案优化为基础,进行路口信号控制设计;基于点—边有向图构建关联交通流,研究上下游通道协调度和非协调区间的车辆滞留规律,构建区域交通信号协调控制问题的混合整数线性规划(MILP)模型。采用Vissim 8.0作为交通流数据模拟和仿真工具,采用Gurobi 8.1作为数学规划求解工具进行模型验证,表明延误时间下降、行程车速提高、停车次数减少,相邻路口间交通流运行协调性有所改善,区域整体运行态势得以优化,验证了提出的方法的有效性。
  • 刘鹏, 靳彦峰, 刘树伟, 隋相军, 邢立冉, 刘勇
    工业技术创新. 2020, 7(5): 97-100. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.05.018
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    为寻求烟叶叶梗分离后大片(>25.4 mm×25.4 mm)率的合理控制方法,将叶梗分离后叶片结构的指标控制在适宜范围内,以打叶工序一打后物料和圆盘筛分机为试验材料和设备,研究不同圆盘间距、不同筛分机频率对大片率的影响。结果表明:使用圆盘式筛分机可有效控制叶梗分离后叶片结构指标,当筛分机频率为38 Hz,圆盘间距为38 mm时,大片筛出比例为90.1%,中片筛出比例为17.1%;回打后,大片率为33.84%,大中片率为84.14%,<2.36 mm叶片率为0.21%,叶中含梗率0.64%,满足行业《卷烟工艺规范》要求。
  • 工业科学
  • 吴刚, 庄宁, 洪佳杰
    工业技术创新. 2020, 7(5): 101-105. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.05.019
    摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏
    随着地下空间被大量开发和利用,坑中坑的稳定性与安全性越来越成为基坑设计中的关键问题。以杭州运河中央公园工程为例,结合淤泥质粉质粘性土特点,将朗肯土压力理论与库伦土压力理论相结合,得到粘性土的等效内摩擦角φd,进而推演出型钢与板桩组合式坑中坑支护长度L及板桩配筋面积As。将设计的支护参数应用于施工实践,表明支护方案安全性高,现场施工方便,经济合理,支护性能满足GB 50068-2018等国家标准要求。
  • 周瑜, 施江泳, 鲁海深
    工业技术创新. 2020, 7(5): 106-111. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.05.020
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    外挂门是地铁车辆中一种常用的客室门,其机械调门极易发生各种尺寸超差问题,影响地铁车辆运营稳定性。对外挂门总体结构进行分析,总结出外挂门机械调门工序中常见的4种尺寸超差问题,提出针对性的工艺优化措施。对于门页与门密封刮蹭现象,减少门密封的安装垫片数量,增大门页与门密封的间隙尺寸;对于门页上部高度调整螺栓与门悬挂雨檐刮蹭现象,缩短门悬挂调整螺栓的长度,有效降低干涉概率;对于门页对中尺寸超差现象,优化定位基准门密封的对中安装要求;对于开关门力过大的现象,重新调整门悬挂和门槛之间的平行度,保证开门顺畅。经现场验证,机械调门尺寸超差问题明显减少,为地铁车辆制造企业和运营单位在车门安装、调试、故障处理等环节解决尺寸超差问题提供了有效的解决思路。
  • 叶亮, 李权彰, 路广遥
    工业技术创新. 2020, 7(5): 112-117. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.05.021
    摘要 ( ) PDF全文 可视化 收藏
    利用声发射(AE)检测技术,对核电主设备SA508低合金钢焊缝疲劳裂纹的萌生、扩展和断裂阶段进行特征识别研究。对SA508低合金钢焊缝试样进行循环加载,模拟焊缝疲劳裂纹产生过程;采用DSP信号采集系统,采集得到不同阶段的声发射特征。研究发现:1)裂纹在不同阶段下声发射信号的时域特征与理论研究相符;2)在频域下,裂纹萌生、扩展阶段的声发射信号频率成分主要集中在430 kHz以内,断裂阶段出现更高的频率成分;3)幅度、持续时间、上升时间、振铃计数、能量这五个特征参数在不同阶段变化显著,可用于不同阶段下声发射信号的识别。
  • 吴铮
    工业技术创新. 2020, 7(5): 118-124. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.05.022
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    检验单位通过声发射检测信号特征的研究准确地判断出常压储罐底板泄漏等缺陷的性质及位置,能够更有针对性地指导使用单位对常压储罐进行维修。建造了一台模拟泄漏常压储罐,在模拟工况下,探讨泄漏信号对特征参数——参考有效电压(RMS)和平均电平信号(ASL)的影响。研究发现:连续信号持续时间比突发信号持续时间长,可据此将泄漏信号与腐蚀信号区分开来;泄漏信号与噪声信号的RMS值区分度不大;ASL≥15 dB可以作为有效地区分泄漏信号与噪声信号的依据值。经验证,采用ASL≥15 dB结合定位信号和聚类分析的方法对常压储罐底板泄漏情况进行检测,具有操作简便、准确等优势,在2018-2020年常压储罐底板声发射检测中得到了有效应用。
  • 黄乘升
    工业技术创新. 2020, 7(5): 125-131. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.05.023
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    针对龙凤山气田下部火石岭组中基性火山岩储层钻井机械钻速慢、钻井周期长的难题,开展钻井提速提效技术研究。对金刚石复合片(PDC)钻头复合片侧倾角、钻头出露高度、钻压设定及测定方法等进行调整,形成优化的岩石可钻性级值评价方案;结合工区工程地质条件、岩石破碎机理和破岩钻头应用特点,对原有钻井技术的适应性进行评价,形成适用于火山岩储层的、钻头和螺杆性能适合各个井段的钻井提速提效技术。在以滑动钻进为主的井段,采用牙轮—PDC混合钻头,在以滚动钻进为主的井段,采用PDC钻头,并配套等应力螺杆进行钻井提速。技术应用后,单只钻头平均进尺提高35.11%,机械钻速提高25.35%。
  • 张晓昊
    工业技术创新. 2020, 7(5): 132-136. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.05.024
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    纳林河矿区瓦斯地质分析与煤层瓦斯赋存情况存在偏差,对矿井施工人员安全造成了威胁。以纳林河二号矿为研究对象,通过理论分析、现场实测等手段,探讨采空区温度、天然气井、采掘工作面瓦斯含量和采动等因素对瓦斯浓度的影响。研究发现:1)采空区温度稳定,不会造成瓦斯解吸,与瓦斯浓度升高无关;2)采掘工作面无天然气标志性气体,瓦斯浓度高与天然气井无必然关系;3)3-1煤、4-1煤北翼钻孔煤样中瓦斯含量明显高于南翼,同时3-1煤与4-1煤构成保护层与被保护层关系,表明北翼工作面瓦斯含量偏高的主要原因是煤体瓦斯含量偏高,次要原因是采动导致4-1煤瓦斯扩散进入3-1煤采空区。为后期纳林河矿区其他矿井开采时的瓦斯事故安全预防提供了依据。
  • 技改项目管理
  • 邓鹏, 赵宇飞, 林桂武
    工业技术创新. 2020, 7(5): 137-141. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.05.025
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    施工阶段是建设项目的重要一环,将BIM技术应用于建设项目施工阶段,有助于增强多专业、多主体间的协同效应,提升工程建设管理水平。以江南传统村镇住宅翻建项目为研究对象,结合其产业化建设模式,在施工阶段采用项目集成化管理理念,构建了基于BIM技术的4D(3D实体+时间)虚拟施工模型,实现了虚拟施工管理。BIM技术应用后,减少了施工变更,降低了施工成本,工程共计减少施工变更13个,累计节省施工成本135.94万元,并保证了施工质量与安全。BIM技术在村镇住宅建设中具有广阔的应用前景,为村镇工程施工管理提供了管理理论和方法支撑。
  • 段利哲, 包广华
    工业技术创新. 2020, 7(5): 142-146. https://doi.org/10.14103/j.issn.2095-8412.2020.05.026
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    吸收式热泵若发生泄漏,将对产品使用性能产生严重影响,亟待提出工艺改进方案。从吸收式热泵的工作原理出发,介绍三种检漏技术——气密性试验、氦检漏试验和罩检试验;结合洛阳双瑞特种装备有限公司2019年采用气密性试验、氦检漏试验对产品漏点进行检测的情况,从组件焊缝、本体焊缝、真空管道、阀门连接、胀接管头五个方面具体分析了漏点的产生原因,提出了优化箱体结构、改进焊接工艺、弯头一体成型、增强阀门密封性能、优化胀接参数等措施。改进后,平均每台吸收式热泵氦检漏点3.19处,接近行业标杆水平,质量提升效果显著。