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摘要:近年来,随着经济的快速发展,我国机械钟制造业得到很大发展,而由于市场竞争的进一步加剧,使得机械钟设计的要求也不断提高,高温机械钟应用途径较为广泛,因此,对于高温机械钟的设计应当更加重视。本文通过对高温机械钟的设计技术指标进行分析,提出了其振动周期的选择及工作环境要求,以期更好的满足高温机械钟设计需求,扩宽市场应用范畴。
关键词:高温机械钟;设计途径;探析
近年来,我国的高温机械中设计取得了巨大的成就,对于更好的满足石油等各方面的应用需求起到了较大的促进作用,但随着市场经济的进一步发展,各领域对于高温机械钟的应用要求不断提高,在设计方面也越发要求精进与创新,以更好的满足应用需求。因此,针对高温机械钟设计的技术指标,设计出更符合个领域需求的产品。
1.高温机械钟的设计技术指标
现阶段,我们根据国家对各领域机械钟应用设计的要求,设计高温机械钟的技术指标主要包括以下几方面:
1.1.使用寿命要大于300小时。出于经济性的考虑下高温测试仪器的使用寿命不能太短,使用寿命太短既不利于正常工作也不利于生产经营的经济性。所以,要保证高温机械钟的使用寿命大于300小时。
1.2.走时精度要控制在5min左右。因为井下工作的特殊性,对高温测试仪器的走时精确度要求较高,要控制在5min左右。
1.3.工作压力保持常压即可。
1.4.输出力矩要大于或等于30N·mm。
1.5.工作温度要在360℃左右。在一些应用机械钟的领域,如油田井下,温度较高,最高时可达到360℃。所以,设计的高温测试仪器必须满足工作温度360℃的要求。
1.6.耐冲击:4g(轴向)。
1.7.外形尺寸:Φ5.5x225rnm。
1.8.走时时间要大于3小时。因为井下工作的特殊性,对高温测试仪器的走时时间要求严格,必须保证走时时间大于3小时,也就是要求输出轴每转12min。
1.9.相对湿度要控制在90%左右。在应用高温机械钟的工作环境中,潮湿环境是不可避免的。所以,为适应潮湿环境,要控制高温机械钟的相对湿度在90%左右,这样才能保证正常工作的进行。
2.高温机械钟振动周期的选择
摆轮振动周期在高温机械钟的设计中是非常重要的参数。在平时设计机械计时仪器时,我们一般选用0.45即可。但因为一些工作环境的特殊性,高温机械钟的抗震性能要好,所以这里将选用0.335的摆轮振动周期。这样做主要是出于两种考虑:第一,可以减小加工误差和碰撞等因素对高温机械钟走时精度的影响,使高温机械钟更精确;第二,高压蒸汽注入时会产生震动,选用0.335的摆轮振动周期可以提高高温机械钟对震动的抗干扰能力。
3.高温机械钟工作环境及要求
目前,我国许多许多领域尤其是石油行业会采用热采工艺,这项工艺可以更好的满足企业生产发展需求,采用这种工艺对提高产品的产量是十分有利的,成本不高但成果显著。但采用石油热采工艺时井下的蒸汽温度最高可以达到360℃。所以,我们设计的高温机械钟的工作环境是360℃,也就是说高温机械钟必须具备在360℃的环境中正常运作的能力。由此可见,温度要求是高温机械钟设计的主要指标。还有,因为高温机械钟在油田作业环境的特殊性,高温机械钟还要具有抗腐蚀性能和易维修等优点。另外,蒸汽对高温机械钟的震动很大,这就要求高温机械钟抗震性能要好。高温机械钟测试油井底部参数时,油井底部的冲击很大,这对高温机械钟的耐冲击性要求也很高。
4.高温机械钟的结构选择
通过对现有高温机械钟的各种结构比较,销钉式擒纵机构更适于我国的高温机械钟的设计。因为销钉式擒纵机构有以下优点:第一,销钉式擒纵机构的结构采用对称形式(零部件材料的膨胀系数要接近),可保证高温机械钟在高温情况下正常工作;第二,销钉式擒纵机构的零部件工艺较简单,在测量检查时更方便,而且对精度的要求较低。所以,高温机械钟的结构采用销钉式擒纵机构更好。另外,通过对高温的机械钟夹板结构形式做比较,发现平板式结构更适于我国高温机械钟的设计。平板式结构的轴的抗冲击性强,因为夹板间距小,齿轮轴的长度短。平板式结构易于清洗且拆卸安装方便。所以,高温的机械钟夹板结构采用平板式结构。
5.高温机械钟的零部件材料选择
5.1.游丝材料的选择
游丝材料的选择在高温机械钟设计中具有至关重要的作用,关系到高温机械钟能否准确纪录时间。经过实践验证,艾林瓦合金43HKTIO是作为游丝材料的首选。其弹性模量的温度稳定性好,磁性转变温度高,可达420℃。通过确保游丝材料与高温机械钟设计相符合,以确保机械钟设计质量的提升。
5.2.发条材料的选择
发条材料的选择,对高温机械钟的设计也是非常重要的。经实践验证,在各3J21弹性和强度较高,耐疲劳性能好,是作为发条材料的首选。此外,对于发条材料的选择还应当注重韧性,确保机械钟的设计韧性,提升机械钟设计质量,从而更好的满足机械钟在各个领域的应用需求。
6.结束语
近年来,为适应市场经济的高速发展,我们加快了对高温机械钟的设计与研发。高温机械钟与其他井下高温测量仪器相比,在工作温度方面有突出特色,可在井下360℃高温的环境中继续工作。想要克服温度难关,我们在设计研发时,对高温机械钟的材料热膨胀和机械性能进行了完备的实验。所以,高温机械钟才有如此特色。我相信,在我们的不断努力下,高温机械钟将会更加完善。
参考文献:
[1]顾连城.法国秋千钟——斧式擒纵的机械钟[J]. 钟表. 2008(01)
[2]李约瑟,王木南.中国人是如何发明机械钟的[J]. 中国历史博物馆馆刊. 2010(02)
[3]胡维佳.《新仪象法要》中的“擒纵机构”和星图制法辨正[J].自然科学史研究.2013(03)
[4]程新.改报废机械钟为石英钟[J].农村新技术.2012(04).
关键词:高温机械钟;设计途径;探析
近年来,我国的高温机械中设计取得了巨大的成就,对于更好的满足石油等各方面的应用需求起到了较大的促进作用,但随着市场经济的进一步发展,各领域对于高温机械钟的应用要求不断提高,在设计方面也越发要求精进与创新,以更好的满足应用需求。因此,针对高温机械钟设计的技术指标,设计出更符合个领域需求的产品。
1.高温机械钟的设计技术指标
现阶段,我们根据国家对各领域机械钟应用设计的要求,设计高温机械钟的技术指标主要包括以下几方面:
1.1.使用寿命要大于300小时。出于经济性的考虑下高温测试仪器的使用寿命不能太短,使用寿命太短既不利于正常工作也不利于生产经营的经济性。所以,要保证高温机械钟的使用寿命大于300小时。
1.2.走时精度要控制在5min左右。因为井下工作的特殊性,对高温测试仪器的走时精确度要求较高,要控制在5min左右。
1.3.工作压力保持常压即可。
1.4.输出力矩要大于或等于30N·mm。
1.5.工作温度要在360℃左右。在一些应用机械钟的领域,如油田井下,温度较高,最高时可达到360℃。所以,设计的高温测试仪器必须满足工作温度360℃的要求。
1.6.耐冲击:4g(轴向)。
1.7.外形尺寸:Φ5.5x225rnm。
1.8.走时时间要大于3小时。因为井下工作的特殊性,对高温测试仪器的走时时间要求严格,必须保证走时时间大于3小时,也就是要求输出轴每转12min。
1.9.相对湿度要控制在90%左右。在应用高温机械钟的工作环境中,潮湿环境是不可避免的。所以,为适应潮湿环境,要控制高温机械钟的相对湿度在90%左右,这样才能保证正常工作的进行。
2.高温机械钟振动周期的选择
摆轮振动周期在高温机械钟的设计中是非常重要的参数。在平时设计机械计时仪器时,我们一般选用0.45即可。但因为一些工作环境的特殊性,高温机械钟的抗震性能要好,所以这里将选用0.335的摆轮振动周期。这样做主要是出于两种考虑:第一,可以减小加工误差和碰撞等因素对高温机械钟走时精度的影响,使高温机械钟更精确;第二,高压蒸汽注入时会产生震动,选用0.335的摆轮振动周期可以提高高温机械钟对震动的抗干扰能力。
3.高温机械钟工作环境及要求
目前,我国许多许多领域尤其是石油行业会采用热采工艺,这项工艺可以更好的满足企业生产发展需求,采用这种工艺对提高产品的产量是十分有利的,成本不高但成果显著。但采用石油热采工艺时井下的蒸汽温度最高可以达到360℃。所以,我们设计的高温机械钟的工作环境是360℃,也就是说高温机械钟必须具备在360℃的环境中正常运作的能力。由此可见,温度要求是高温机械钟设计的主要指标。还有,因为高温机械钟在油田作业环境的特殊性,高温机械钟还要具有抗腐蚀性能和易维修等优点。另外,蒸汽对高温机械钟的震动很大,这就要求高温机械钟抗震性能要好。高温机械钟测试油井底部参数时,油井底部的冲击很大,这对高温机械钟的耐冲击性要求也很高。
4.高温机械钟的结构选择
通过对现有高温机械钟的各种结构比较,销钉式擒纵机构更适于我国的高温机械钟的设计。因为销钉式擒纵机构有以下优点:第一,销钉式擒纵机构的结构采用对称形式(零部件材料的膨胀系数要接近),可保证高温机械钟在高温情况下正常工作;第二,销钉式擒纵机构的零部件工艺较简单,在测量检查时更方便,而且对精度的要求较低。所以,高温机械钟的结构采用销钉式擒纵机构更好。另外,通过对高温的机械钟夹板结构形式做比较,发现平板式结构更适于我国高温机械钟的设计。平板式结构的轴的抗冲击性强,因为夹板间距小,齿轮轴的长度短。平板式结构易于清洗且拆卸安装方便。所以,高温的机械钟夹板结构采用平板式结构。
5.高温机械钟的零部件材料选择
5.1.游丝材料的选择
游丝材料的选择在高温机械钟设计中具有至关重要的作用,关系到高温机械钟能否准确纪录时间。经过实践验证,艾林瓦合金43HKTIO是作为游丝材料的首选。其弹性模量的温度稳定性好,磁性转变温度高,可达420℃。通过确保游丝材料与高温机械钟设计相符合,以确保机械钟设计质量的提升。
5.2.发条材料的选择
发条材料的选择,对高温机械钟的设计也是非常重要的。经实践验证,在各3J21弹性和强度较高,耐疲劳性能好,是作为发条材料的首选。此外,对于发条材料的选择还应当注重韧性,确保机械钟的设计韧性,提升机械钟设计质量,从而更好的满足机械钟在各个领域的应用需求。
6.结束语
近年来,为适应市场经济的高速发展,我们加快了对高温机械钟的设计与研发。高温机械钟与其他井下高温测量仪器相比,在工作温度方面有突出特色,可在井下360℃高温的环境中继续工作。想要克服温度难关,我们在设计研发时,对高温机械钟的材料热膨胀和机械性能进行了完备的实验。所以,高温机械钟才有如此特色。我相信,在我们的不断努力下,高温机械钟将会更加完善。
参考文献:
[1]顾连城.法国秋千钟——斧式擒纵的机械钟[J]. 钟表. 2008(01)
[2]李约瑟,王木南.中国人是如何发明机械钟的[J]. 中国历史博物馆馆刊. 2010(02)
[3]胡维佳.《新仪象法要》中的“擒纵机构”和星图制法辨正[J].自然科学史研究.2013(03)
[4]程新.改报废机械钟为石英钟[J].农村新技术.2012(04).