職業(yè)院校實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)設(shè)備技術(shù)改造的探索與實(shí)踐
——以熔融指數(shù)儀為例

陳 皓,余忠珍 (湖北省工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)校,湖北荊州434000)

熔融指數(shù)儀是測(cè)定熱塑性塑料在一定條件下的熔體流動(dòng)速率的專(zhuān)用儀器,既適用于熔融溫度較高的聚碳酸酯、尼龍等工程塑料,也適用于ABS樹(shù)脂等熔融溫度較低的常規(guī)塑料的測(cè)試,是塑料高分子專(zhuān)業(yè)教學(xué)和科研中經(jīng)常使用的測(cè)試儀器。湖北省工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)校在20世紀(jì)80年代花7000多元從國(guó)內(nèi)某研究所購(gòu)置了一臺(tái)熔融指數(shù)儀,但現(xiàn)在該儀器結(jié)構(gòu)陳舊,使用過(guò)程中故障頻發(fā),而且制造廠家已停止生產(chǎn)和維修。如果申請(qǐng)報(bào)廢該設(shè)備,將意味著又需要花上萬(wàn)元進(jìn)行采購(gòu)。鑒于職業(yè)院校的設(shè)備經(jīng)費(fèi)比較緊張,本著節(jié)約辦學(xué)的精神,筆者通過(guò)自己動(dòng)手設(shè)計(jì)、改造熔融指數(shù)儀,花了不到3000元,最后使其恢復(fù)了工作能力,還提升了該儀器的技術(shù)水平,同時(shí)延長(zhǎng)了使用壽命。下面,筆者僅對(duì)該儀器的改造實(shí)踐做一個(gè)小結(jié),并結(jié)合該實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)設(shè)備技術(shù)改造的實(shí)踐,論述在職業(yè)學(xué)校中如何對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)儀器設(shè)備進(jìn)行改造,提高設(shè)備的使用率。

1 設(shè)備改造前做好相關(guān)功課

設(shè)備改造之前必須吃透設(shè)備的功能和設(shè)備故障情況。要吃透設(shè)備的功能,必須先研究設(shè)備的相關(guān)文件,如設(shè)備說(shuō)明書(shū)、設(shè)備原理圖紙等。對(duì)于設(shè)備現(xiàn)有的故障,必須摸準(zhǔn)設(shè)備的故障以及故障成因,如零部件損耗,是易損件的正常損耗,還是零件設(shè)計(jì)不合理而引起的工作疲勞損耗。再如工作失靈,究竟是設(shè)備老化引起的接觸失效問(wèn)題,還是原設(shè)備設(shè)計(jì)的問(wèn)題。只有對(duì)設(shè)備的功能、原理以及現(xiàn)在的設(shè)備狀態(tài)做到心中有數(shù),才能對(duì)設(shè)備進(jìn)行完善的改造。

筆者所改造的熔融指數(shù)儀有許多設(shè)計(jì)上的問(wèn)題。比如該儀器的溫度設(shè)定方法是最容易引起操作故障的。原溫控系統(tǒng)是梯度的形式,采用2排復(fù)雜的按鍵設(shè)定溫度:125、150、190～400℃。如果在一個(gè)溫度按鍵按下之前,另外一個(gè)溫度按鍵沒(méi)有彈起復(fù)位,或者誤將2排按鍵中各按一個(gè),都將引起溫控失靈。雖然可以購(gòu)買(mǎi)按鍵按鈕替換,但要提升改造后的設(shè)備性能,就必須解決這個(gè)設(shè)計(jì)隱患。筆者在改造中通過(guò)各種輸入方式的比較,選擇了撥碼開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié),設(shè)置方便快捷,工作可靠,而且成本低廉。

綜上,筆者認(rèn)為,只有對(duì)設(shè)備進(jìn)行充分的調(diào)研,才能在這個(gè)基礎(chǔ)上提出具有可實(shí)施性的改造方案。因此,設(shè)備改造前做好相關(guān)功課,是恢復(fù)設(shè)備工作能力提升設(shè)備性能的前提。

2 仔細(xì)研究設(shè)備儀器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

在設(shè)備改造前必須研究設(shè)備的各種標(biāo)準(zhǔn),如果不掌握相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),設(shè)備的精度、可信度就會(huì)大打折扣。筆者通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)網(wǎng) (WWW.BZJSW.COM)查到熔融指數(shù)儀的設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)是GB/T3682-2000。通過(guò)研讀發(fā)現(xiàn)在GB國(guó)標(biāo)中明確指出了熔融指數(shù)儀的標(biāo)準(zhǔn)、校正維護(hù)的方法、試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)化方法等。這些標(biāo)準(zhǔn)化的要求,既是對(duì)設(shè)備改造明確的目標(biāo)要求,又是改造設(shè)備的依據(jù)。

下面,筆者對(duì)照國(guó)標(biāo)分析熔融指數(shù)儀3大組成部分:加熱爐部分、溫度測(cè)量系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)。

1)加熱爐部分 加熱爐部分由爐體、料筒、活塞、口模、砝碼等部件組成。其中爐體中的電加熱器工作正常,予以保留。料筒、活塞、口模、砝碼等機(jī)械部件由于保養(yǎng)得還好,可以繼續(xù)使用。

2)溫度測(cè)量系統(tǒng) 舊溫度測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)溫元件是鉑電阻溫度傳感器,已損壞失效。雖然,鉑電阻溫度傳感器測(cè)量精度高,但是測(cè)量范圍小、感應(yīng)慢而且價(jià)格高。因?yàn)榭紤]到熱電偶傳感器的價(jià)格低,測(cè)量范圍廣,精度也可達(dá)到要求。所以,在改造中將鉑電阻傳感器更換成熱電偶溫度傳感器。新系統(tǒng)的溫度傳感器采用銅-康銅熱電偶,與原鉑電阻溫度傳感器具有相同的外形尺寸,溫度檢測(cè)范圍也相同,為0～400℃。

3)溫度控制系統(tǒng) 舊溫度控制系統(tǒng)采取的是單結(jié)晶體管可控硅觸發(fā)電路。系統(tǒng)設(shè)計(jì)于20世紀(jì)80年代初,工藝陳舊。維修時(shí)也會(huì)因無(wú)電路圖紙,使得測(cè)繪電路圖工作量巨大,而且修復(fù)后,其可靠性也不高,再次出故障的可能性大,所以筆者對(duì)其全部更新改造。新溫控系統(tǒng)采用整體式比例溫控裝置,由于傳感器與整體溫控為原廠配套,保證了系統(tǒng)的控溫精度。由于熱電偶傳感器有非線性的特性,配套溫度控制裝置內(nèi)部具有線性補(bǔ)償,通過(guò)非線性插值運(yùn)算保證了溫控線性特性。

3 設(shè)備改造工作的成本控制

在設(shè)備改造前進(jìn)行充分的調(diào)研,最后確定改造的目標(biāo)。對(duì)職業(yè)院校而言,如何達(dá)到改造目標(biāo),又能將改造的成本控制在一個(gè)合理的水平,這是設(shè)備改造所必須考慮的。而且,做好設(shè)備改造工作的成本控制,是設(shè)備改造的基本原則。如在調(diào)研中發(fā)現(xiàn),實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)人員的5次切料操作容易造成人為誤差,影響實(shí)驗(yàn)精度。如果改造成自動(dòng)切料,就可有效的提高設(shè)備性能。改造方案有很多,可以對(duì)活塞的位移進(jìn)行測(cè)量后分5段進(jìn)行切料,也可以將位移進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)接?jì)算機(jī)進(jìn)行判斷然后控制切料,也可以將活塞位移進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后利用單片機(jī)進(jìn)行判斷然后控制切料。雖然利用模擬量進(jìn)行控制是成本最低的方案,但是由于現(xiàn)場(chǎng)干擾等因素導(dǎo)致精度不如數(shù)字量控制方案。而利用計(jì)算機(jī)控制靈活性較好,但是成本較高。所以利用單片機(jī)進(jìn)行控制是成本適中,精度較好的控制方式。

4 結(jié) 語(yǔ)

筆者通過(guò)自己動(dòng)手設(shè)計(jì)、改造熔融指數(shù)儀,花了不到3000元,最后使其恢復(fù)了工作能力,還提升了該儀器的技術(shù)水平,同時(shí)延長(zhǎng)了使用壽命。這次改造花錢(qián)不多,但如果不改造直接申請(qǐng)報(bào)廢,采購(gòu)新設(shè)備,2方案間的花費(fèi)相差萬(wàn)元。

通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造,不僅是盤(pán)活了設(shè)備,而且通過(guò)設(shè)備的技術(shù)改造節(jié)約了經(jīng)費(fèi),鍛煉了教師隊(duì)伍,為今后學(xué)校提高實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)設(shè)備利用率積累了經(jīng)驗(yàn)。