一種改進(jìn)的海洋環(huán)境腐蝕模擬試驗(yàn)裝置的研制

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1、一種改進(jìn)的海洋環(huán)境腐蝕模擬試驗(yàn)裝置的研制Researchofanimprovedsimulationtestdeviceforcorrosioninmarineenvironment浙江海洋學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院施勤龍，趙曉棟，周楓，謝亞勝，范細(xì)秋SchoolofElectromechanicalEngineering,ZhejiangOceanUniversityShiQinlong,ZhaoXiaodong,ZhouFeng,XieYasheng,FanXiqiu摘要：本文綜述了一種改進(jìn)的海洋環(huán)境腐蝕模擬試驗(yàn)裝置的研制，并依據(jù)海洋實(shí)際環(huán)境結(jié)合計(jì)算機(jī)輔助制造設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)裝置原動(dòng)機(jī)的選

2、擇、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、水循環(huán)系統(tǒng)和試片架進(jìn)行了設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：海洋環(huán)境；腐蝕模擬；研制Abstract:Inthispaper,theresearchofanimprovedsimulationtestdeviceforcorrosioninmarineenvironmentwerereviewed,anddesignedtheselectionofthemotor,transmission,watercyclesystemandspecimenframebasedonthemarineenvironmentcombinedwithCADtechnology.Keywords:Marin

3、eenvironment;corrosionsimulation;design引言研究海洋環(huán)境下鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)筑物的腐蝕規(guī)律，發(fā)展海洋腐蝕控制的新方法和新技術(shù)，對(duì)于保障海洋設(shè)施安全、促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)、保護(hù)海洋環(huán)境、發(fā)展節(jié)約型社會(huì)具有重大意義。發(fā)展海洋腐蝕控制的新方法和新技術(shù)需要以海洋環(huán)境中鋼鐵材料的腐蝕行為規(guī)律和相關(guān)的腐蝕數(shù)據(jù)積累為依據(jù)。而實(shí)海試驗(yàn)是一種可靠的方法，但是這種方法的缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)需要大量的人力、物力，工作量大，不便于隨時(shí)觀察和測(cè)試，周期較長(zhǎng)。另外，由于惡劣的海洋條件，試樣很容易丟失也給工作造成困難，甚至失敗。因此，為了解決這些問(wèn)題，本研究旨在開(kāi)發(fā)一套海洋環(huán)境腐

4、蝕模擬試驗(yàn)裝置。本裝置能夠在室內(nèi)模擬外海真實(shí)腐蝕環(huán)境，并且通過(guò)水循環(huán)系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)全天候自動(dòng)化作業(yè)，實(shí)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬海洋環(huán)境，尤其是對(duì)潮差區(qū)的模擬。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室掛片試驗(yàn)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)腐蝕數(shù)據(jù)，研究鋼鐵材料在海洋環(huán)境下五個(gè)不同區(qū)帶的腐蝕行為及規(guī)律，為發(fā)展海洋腐蝕控制的新方法和新技術(shù)提供理論依據(jù)。1.裝置的設(shè)計(jì)思想及方案確定1.1設(shè)計(jì)思想本研究的設(shè)計(jì)思想就是使整個(gè)機(jī)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)捷，整體裝置使用方便，工作時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)水循環(huán)使用，準(zhǔn)確模擬潮起潮落。整體思路上，首先明確該機(jī)構(gòu)所要實(shí)現(xiàn)的功能，確定一個(gè)總體輪廓，然后根據(jù)各個(gè)零部件的特點(diǎn)和功能分別對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)，再綜合已有模型優(yōu)化系統(tǒng)的總體布局。最后利

5、用UG軟件對(duì)各零部件進(jìn)行三維設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)仿真，完成整個(gè)機(jī)構(gòu)的工作仿真和實(shí)物制作。1.2裝置性能指標(biāo)和總體構(gòu)成本試驗(yàn)裝置要求能夠模擬出外海海洋腐蝕環(huán)境，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、試驗(yàn)成本低、操作簡(jiǎn)單。要求根據(jù)海洋實(shí)際情況來(lái)完成試驗(yàn)裝置的總體設(shè)置，要擬合海洋環(huán)境中的五個(gè)腐蝕區(qū)，尤其是試驗(yàn)的重點(diǎn)區(qū)域潮差區(qū)和飛濺區(qū)。裝置的另一特點(diǎn)就是要實(shí)現(xiàn)水的循環(huán)使用，即在有限的空間里利用有限的資源來(lái)完成實(shí)驗(yàn)。海洋環(huán)境腐蝕模擬實(shí)驗(yàn)裝置的主要機(jī)構(gòu)是造波系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)及試片架四部分構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)造波和海水的循環(huán)利用是本裝置的關(guān)鍵所在。（1）造波系統(tǒng)迄今為止，造波機(jī)以機(jī)械式為主，即通過(guò)造波部件的機(jī)械運(yùn)動(dòng)對(duì)水體施加

6、擾動(dòng)產(chǎn)生波動(dòng)。常見(jiàn)的有一下幾種：⑴搖板式。通過(guò)機(jī)械驅(qū)動(dòng)使搖板繞固定軸擺動(dòng)，使池中水產(chǎn)生波動(dòng)。搖板的擺動(dòng)幅度控制波高，波長(zhǎng)或周期則由擺動(dòng)的頻率來(lái)確定。⑵活塞式。通過(guò)連桿驅(qū)動(dòng)設(shè)在水槽一端的活塞進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使池中水產(chǎn)生波動(dòng)。波高取決于活塞沖程和速度，波長(zhǎng)則取決于往復(fù)頻率。⑶沖箱式。造波部件為斷面呈特殊形狀的柱體，通過(guò)該柱體沿垂直水面方向圍繞水面作往復(fù)運(yùn)動(dòng)達(dá)到造波目的。⑷轉(zhuǎn)桶式。轉(zhuǎn)桶式則是通過(guò)設(shè)置在水面的圓柱體繞偏心輪旋轉(zhuǎn)使水產(chǎn)生波動(dòng)。（2）水循環(huán)系統(tǒng)目前，在開(kāi)展此類實(shí)驗(yàn)時(shí)，還沒(méi)有一個(gè)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)水的自動(dòng)循環(huán)，水循環(huán)也是本裝置的一個(gè)獨(dú)特之處。為了實(shí)現(xiàn)水的循環(huán)使用和模擬海洋潮汐情況，流

7、量控制方式必須是間斷性的，所以本裝置中水循環(huán)系統(tǒng)主要由動(dòng)力元件、管道、定時(shí)開(kāi)關(guān)和流量控制器三部分組成。（3）傳動(dòng)系統(tǒng)目前，造波機(jī)的傳動(dòng)類型有兩種：液壓傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)。由于液壓傳動(dòng)價(jià)格較高，加上某些液壓元件質(zhì)量難以保證及維修復(fù)雜，漏油現(xiàn)象難以消除，因此選擇了價(jià)格較低，性能可靠的機(jī)械傳動(dòng)。由于本裝置是在室內(nèi)模擬海洋環(huán)境，對(duì)于傳動(dòng)系統(tǒng)要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。所以在選用減速器的時(shí)候必須要有較大的傳動(dòng)比，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇也很重要，目前，在造波系統(tǒng)里通常情況下選擇四桿機(jī)構(gòu)來(lái)完成此動(dòng)作。因此本裝置選用四桿機(jī)構(gòu)作為傳動(dòng)