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论文摘要阐述了黄姜的形态特征,并总结了黄姜人工栽培技术,包括地块和栽培种的选择、繁殖方法、藤架的搭法与管理、病虫杂草综合防治以及根状种茎的采挖与贮运,以期为黄姜人工栽培提供技术参考。
1黄姜形态特征
黄姜,学名盾叶薯蓣,也叫火头根,是薯蓣科薯蓣属的一种多年生草质藤本作物[1]。地上茎左旋,光滑无毛,有时分枝或叶柄基部两侧微突起或有刺。单叶互生,盾形、三角状卵形、心形或箭形,叶片厚纸质,两侧裂片圆耳状或长圆形,两面光滑无毛,表面绿色,常有不规则的斑块,叶柄盾状着生。花单性,雌雄异株少有同株。雄花无梗,常2~6朵簇生,再排列成重穗状,花序单一或分枝,1~2个簇生于叶腋,通常每簇花仅1~2朵发育,基部常有膜质,苞片3~4枚,花被片6,长1.2~1.5mm,宽0.8~1.0mm,开放时平展,紫红色,干后黑色,雄蕊6枚,着生于花托的边缘,花丝极短,与花药近等长。雌花序与雄花序相近似,雌花具花丝状退化雄蕊。蒴果三棱形。每棱翅状,长1.2~2.0cm,宽1.0~1.5cm,干后紫黑色,表面常有白粉;种子通常每室2枚,着生于中轴中部,四周围有薄膜状翅。花期5~8月,果期6~9月。地下根状茎横生,近圆柱形,指状或不规则分枝,直径1.5~3.0cm;新鲜时外皮棕褐色,粗糙,有明显皱纹和白色圆点状根痕。断面桔黄色,质地细而嫩,干后粉质,维管束明显。根状茎薯蓣皂苷配基含量高,最高达16.15%,是合成甾体激素药物的重要原料[2]。
2人工栽培黄姜地块和栽培种的选择
2.1栽培地块的选择
人工栽培黄姜地块,要求土壤疏松、土质肥沃,土层厚度15cm以上、土壤有机质含量1%以上、全氮含量0.1%以上、pH值6~7。栽培黄姜的地块应具有良好的物理性能,不能过砂过粘或过酸过碱。
栽培黄姜的地块,应进行深翻细整,并结合整地施足底肥。一般早春种植的,头年冬整地,整地时,铺施45~60t/hm2腐熟的农家肥,均匀翻入土中,种植前进行1次深翻细耙;秋末冬初种植的,栽前应深翻,打碎土块,拣净石头、杂草。
2.2栽培种的选择
作种的黄姜,根状茎应粗细均匀,生命力强,无病虫害和损伤,粒度饱满,无霉变,千粒重达10g以上,需种子45kg/hm2左右,并尽量选用一年生根基做种茎。
3繁殖方法
3.1种子繁殖
黄姜的种子发芽较慢,繁殖倍数高,实用价值较大。播种前需将种子晾晒并将周围翅壳搓去,用25℃的温水浸泡12h捞出晾干,然后拌细沙或肥土进行播种。露地育苗方法,播种期一般在3月中旬前后,苗床应选在靠近水源和较肥沃的地块,施腐熟农家肥60t/hm2左右及黄姜专用肥1500kg/hm2左右,翻耕后作成1m宽的床,床面要平整、绵软、疏松,苗床作好后,将处理好的种子均匀撒播或开沟撒播上去,种上覆盖细肥土2~3cm,床面覆盖作物秸秆,经常喷水,保持土壤处于湿润状态,土壤温度处于20~25℃。播后25~30d后发芽率可达50%~60%,40~50d左右即可出苗,有条件的地方,可先将黄姜种子放在培养皿或营养钵内,置于20~25℃的湿润条件下发芽,发芽率可达80%~90%,然后播入湿润、遮荫的苗床里培育,当年可形成小根状茎种。
3.2根状茎繁殖
根状茎繁殖时将根状茎掰成5~10cm长的茎段,每段根茎上保留2~3个健状的潜伏芽。实行起垄种植,播种时间一般在11月至来年3月以前为佳。将选好的种子按25cm×30cm的株行距,开深13cm左右的沟下种,芽向上,覆土6~8cm,保持土壤处于湿润状态。待苗长到15cm左右,移栽于大田。
4藤架的搭法与管理
薯蓣的藤架一般可采用竹棍或木条绑缚搭成。山坡或不成行的稀林地,藤架高度宜在1.5m。平川地带或成行的稀林地,藤架可顺行搭成长方体或长弓形,藤架高度宜在1.5m左右。垄作的,可2垄合搭1道藤架;沟植的,可3行搭1道藤架。
薯蓣种植后,应使土壤处于湿润状态,干旱季节,应灌几次水;有条件的地方可结合灌水追施适量速效肥。当黄姜的地上茎攀上藤架到地下根状茎增生膨大期间,应适时松土,除去杂草,尤其是每次雨过天晴,应待土不粘锄时进行1次松土,松土深度5~6cm。松土除草时,勿伤藤茎。
5病虫杂草综合防治
5.1农业防治
(1)选用无病虫、无霉变种薯,防治病虫传播,保证苗全苗壮。种姜1年为佳,要求大小一致,1kg种子150~200个芽头,每个芽头有2~3个芽眼,用种2250~3000kg/hm2。
(2)采用高畦垄作种植,改善土壤通气性,促进地下根茎生长。按1m宽作垄,垄高20cm,株行距25cm×25cm,每垄种4行,种10.5~13.5万株/hm2,以冬播为好。
(3)合理轮作倒茬,采用与禾本科作物2年以上轮作倒茬,防灾避害。
(4)施用腐熟农家肥,增加土壤有机质,改良土壤,重施磷钾肥,增强植株抗病性。一般施农家肥30~45t/hm2、磷肥750kg/hm2、钾肥375kg/hm2、黄姜专用肥1125~1500kg/hm2,以基肥为主。
(5)搭架栽培。当苗高30cm以后,按每平方米4根竹杆搭成”人”字架,促进通风透光和湿气流动,促进叶片光合作用和根茎生长,能有效提高产量和防病控害。5.2药剂防治
(1)土壤消毒。在病害发生严重地块,整地时选用70%甲基托布津、50%多菌灵、50%福美双4500~6000g/hm2拌细土撒施土中;在酸性土壤中施用石灰消毒,预防土传病害。防治地下害虫,采用50%辛硫磷、48%乐斯本乳油2250~3000g/hm2,或3%呋喃丹45kg/hm2,拌细土300~450kg/hm2均匀撒施。
(2)病害防治。在病害发生地块,当达到防治指标时,选用75%百菌清1000倍液,50%多菌灵、50%溶菌灵、70%托布津或86.2%铜大师500~800倍液,在发病部喷雾或灌根,每株灌50~100mL。
(3)虫害防治。在叶面害虫发生地块,选用55%一遍净225~300g/hm2、50%辛硫磷1500mL/hm2、20%菊脂农药450~600mL/hm2或Bt乳剂2250~3000g/hm2对水450~600kg/hm2,在幼虫3龄始盛期喷雾防治。
5.3化学除草
(1)土壤封闭处理。在黄姜播后苗前,选用50%姜草净750~900g/hm2、90%禾耐斯600~750g/hm2、50%乙草胺2250~2700g/hm2或72%拉索1500~2250g/hm2,对水900kg/hm2喷雾。
(2)茎叶喷雾。当田间杂草生长在3~5片叶时,选用5%精禾草克、5%旱草枯或10.8%高效盖草能乳油675~750mL/hm2,对水450kg/hm2作茎叶喷雾。
(3)定向喷雾。对局部地块多年生恶性杂草,选用74.7%农民乐1500~2250g/hm2或20%克无踪2250~3000g/hm2,对水450~600kg/hm2定向喷雾,切记不要喷洒在黄姜茎叶上。
施药后因降雨等原因影响防治效果时,应及时补治;土壤处理除草,要抢雨后天晴,土壤湿时喷药,施药后禁止在田间操作和人畜践踏,以免破坏药土层影响防除效果。
6根状种茎的采挖与贮运
薯蓣根状茎入土较深,采挖比较费力。采挖时,先剪去地上茎,拆除藤架,然后沿两行正中间开挖20cm深的沟,分别向两边小心抱出根状茎。陕南一般在11月左右采挖。
根状茎采挖后,应将潜伏芽较多无病虫的上部茎段连同芦头一起截下作种田,晾干水气贮藏。贮藏的方法是:①地下沙藏:选地下水位低、土质较黏的地方挖深70cm、宽50cm的方坑,坑低和四周铺1层稻草或麦草,然后1层干砂1层种茎层放在距地面15cm处,上盖40cm的潮土,作成高出地面的土垄,垄边开两条排水沟。②窖藏:将地窖用来苏儿消毒后,将种茎堆入,堆高40~50cm,窖口留1个通风口。贮藏期间的温度最好保持在5~7℃范围内,不宜高于9℃,以免发芽。
长途调用新鲜种茎时,应将种茎与锯末层放在木箱或较硬的纸箱内,上加盖封紧。若运输时间过长,应避免种茎过冷受冻或过热发芽。
7参考文献
【关键词】步进血管造数字减影下肢动脉
各类下肢动脉疾病是血管外科常见病,发病率高。其诊断及治疗均要借助于数字减影血管造影来完成[1,2],而步进血管造影技术是目前较为先进的造影方法[3,4]。我院使用这一方法诊断治疗32例病人,均取得良好效果。
1资料与方法
1.1一般资料全组32例患者中,男21例(占65.6%),女11例(占34.4%);年龄17~86岁,平均61.5岁。其中18例患者有间歇性跛行,7例有静息痛,3例有下肢溃疡及坏疽,5例有局部肿胀压痛,10例有高血压史,3例有糖尿病史。
1.2仪器采用SIEMENSmultistar心血管造影机,C臂床及40cm影像增强器,SIEMENSFluorospotH影像处理系统,MarkVProVis高压注射器,KODAK2180激光相机。
1.3方法病人仰卧于床上,双腿下中间放置标尺,以便造影后校正测量血管病变部位的大小。保持双腿并拢,用固定带固定膝盖。双下肢动脉造影选一侧股动脉穿刺,单侧造影选健侧股动脉穿刺,采用5~6F导管,在透视下将导管送至髂总动脉上或目的位,近端作为步进造影起始位。调整影像增强器与球管距离为最大,患者肢体靠近影像增强器,确保双下肢动脉全在显示范围内。将C臂移至起始位后准备高压注射器,双侧造影以6~10ml/sec速度注射40~60ml造影剂,压力300~500PSI;单侧造影以3~5ml/sec速度注射20~40ml造影剂,压力150~300PSI,造影剂选用76%泛影葡胺或欧乃派克,均用生理盐水稀释。在采集菜单中选PERI模式,起始位透视2s以上以便测试曝光条件,调整遮光器及半透遮光片,按下操纵杆按钮使C臂前进一步,重复上述操作使C臂分次步进定位,适时插入分腿遮光片,直到肢体造影结束位,再按下曝光手闸或脚闸,C臂向反方向步进并自动在不同部位采集蒙片,待C臂返回起始位后高压注射器自动开始注射,持续按住曝光手闸或脚闸,观察监视器上血管造影剂充盈图像,适时按动手闸步进按钮,C臂前进一步,重复上述操作直至步进采集减影图像结束。
图像后处理选PERISCROLL显示自动拼接方式,AUTOSEW自动拼接,PERISCENE图像分别回放;选PERISEW进行手动拼接,操纵杆上下移动,改变重叠部分的大小,按下按钮,移动操纵杆改变接缝的位置,使图像拼接最佳。
2结果
步进下肢动脉造影32例显示,下肢动脉硬化闭塞症27例,其中完全闭塞11例(图1),不完全闭塞16例(图2),动静脉瘘3例(图3),血管畸形2例(图4),(每图均取自步进全程图像中的病变部分图像)。32例中24例(占75.0%)图像质量较佳,病变部位清晰,达到诊断目的。3例(占9.4%)病人下肢移动而使图像产生移动模糊。2例(占6.3%)遮光片调整不合理使图像曝光不足。3例(占9.4%)步进启动时机不精确使图像拼接不佳。图1双侧步进造影显示股动脉下段完全闭塞,经侧支循环灌注使闭塞远端动脉显影图2单侧步进造影显示股动脉及其分支多发狭窄,管壁毛糙,不规则图3单侧步进造影显示大量含造影剂血液经动静脉瘘充盈于迂曲股深、浅静脉图4单侧步进造影显示股动脉、股深动脉、旋股外侧动脉细小分支迂回增多,造影剂集聚3讨论
步进数字减影技术目前装置有两类:一类是在注射造影剂的同时通过控制C臂的运动时间,使其与被检部位的血流速度同步来获得要检查血管的全程减影图像。另一类是通过控制导管床运动速度追踪血管造影剂充盈而获得全程减影图像[5,6],但后者由于是在床运动中采集图像,因此血管减影图像略逊于前者。该两种方式均能一次注射造影而获得血管造影全貌,从而解决了下肢动脉血管行程长,增强器视野小,需要多次曝光系列和多次造影的矛盾。从X线受照辐射剂量和造影剂用量上有很重要的意义。
通过本组32例下肢动脉步进血管造影,笔者体会造影成功的关键在于造影前的准备,包括病人下肢的固定,蒙片的采集,减影采集方式,造影剂注射参数,减影采集方式,以及造影中C臂的移动与下肢动脉血流同步。
病人准备:造影剂的刺激常产生下肢剧痛及血管痉挛,引起下肢移动。本组3例由于此种原因引起减影图像模糊,因此必须用固定带固定下肢,造影剂浓度控制在40%左右或用非离子造影剂以及血管活性药物的应用等,以便消除或减轻这一不良反应。
蒙片采集:蒙片采集好坏将直接关系到减影后图像的质量,因此要求双侧下肢尽量靠近增强器,球管与增强器的距离为最大,以便使双侧下肢都在显影范围内,合理调整遮光及半透遮光片,并适时插入分腿遮光片,使每一蒙片曝光准确,确保与造影时曝光一致,另外蒙片采集常规可分5段,分别为盆腔、大腿、膝部、小腿、踝部,必要时可延长1~2段。本组2例由于蒙片采集时曝光不足,噪声增加,使膝部以下动脉显影不清。
造影剂注射参数:双侧造影时,造影剂总量、每秒流速及压力均要增加到单侧造影时的1倍左右。另外,根据动脉病变的类型,选择合适的高压注射器参数,以使血管充盈良好,图像清晰,如血管伴动-静脉分流时注射速率10ml/s,血管无明显改变时注射速率8ml/s,轻度阻塞性病变注射速率6ml/s,严重阻塞性病变注射速率4ml/s。
减影方式:使用脉冲方式采集图像,以获取较强的射线剂量及较高的图像信噪比。另外,由于每段流速不同,因此合理选择采集帧率从上至下依次为3F/S,3F/S,2F/2,2F/S,1F/S较佳。
C臂移动:由手控按钮完成C臂的移动,主要保证其移动与血流速度同步。下肢动脉显影图像拼接是否良好与其密切相关,一般当造影剂充盈至每步图像的2/3时,启动手控按钮,血管拼接成功率较高。另外,由于不同类型的血管病变对动脉血流影响很大,如有动静脉分流疾病时血流速度明显加快,则每步启动加快;而动脉阻塞性疾病血流速度明显减慢,则每步启动减慢。因此,合理控制C臂每步移动时机,实际操作经验尤其重要。本组3例由于步进的时机没有完全掌握好而使下肢动脉拼接不完全。
实际造影中,往往在步进数字减影的基础上为更明确病变性质,可做局部血管造影。对一些下肢动脉急性栓塞,步进数字减影可减少造影的盲目性,步进数字减影路径图对下肢动脉疾病的介入治疗有很重要的参考作用。
【参考文献】
1裴玉昆.周围血管学.北京:北京科学技术出版社,1993,45-68.
2GuthanerDF,etal.EvaluationofperiphevalvascularDiseaseUsingDigitalSubtractionAngiography.Radiology,1983,147:393.
3余建明.数字减影血管造影技术.北京:人民军医出版社,1999,434-439.
论文摘要:从黔东南州为保护现有楠木资源的目的出发,对楠木的栽培技术及其保护措施进行了一定的研究和分析。
1形态特征及分布
楠木属樟科,是国家Ⅱ级重点保护野生植物。分布于四川、贵州、湖北、湖南(九山)、云南、广西等。在长江以南各省(区)以至台湾省均可栽培。其中,贵州省的楠木则主要在黔东南州分布最广,黎平、锦屏、从江、榕江与剑河等县均有分布。
2生物学特征
楠木在幼龄期,顶芽发达,顶端优势明显,主干端直茁壮,侧枝较细短,冠层厚而密,整个树冠呈尖塔形。及至壮年期,随着高生长的减慢,侧枝的扩展,树冠变为钟形,但冠层仍较厚。幼树的顶芽一年形成3次,抽3次新梢,即冬芽-春梢-夏芽-夏梢-秋芽-秋梢。一般春梢生长慢,夏梢和秋梢生长快。特别是在6月上中旬(夏梢期),顶梢10d可增高30~40cm,平均日生长达1.50~2cm,为全年生长的最高峰。8~9月也有一次生长高峰,但不如前者快,两次高峰的生长量,占全年高生长总量的70%以上。胸径生长主要是在5~11月,其生长量占全年总生长量的70%~90%。据解析木资料(福建三明):一般天然生楠木,初期生长甚缓慢,20年生,高和胸径的生长量仅5.60m和4.10cm,至60~70年生以后,才达生长旺盛期。楠木树高生长以50~60年最快,胸径以70~95年最快,材积以60~95年最快。特别是材积,60~95年间的生长量占树干总材积生长量89%,90~95年间生长量,占树干总生长量25.50%。表明楠木具有后期生长迅速的特性。但在人工林中,楠木初期生长则远较天然林生长迅速。13年生的人工林与20年生的天然林相比,则人工林胸径、树高和材积的年平均生长量,分别比天然生长快3倍、2.30倍和7.10倍。楠木幼年期根系生长发育较好,主根能深入土壤下层,侧根数量也较多。
楠木系耐阻树种,适生于气候温暖、湿润,土壤肥沃的地方,特别是在山谷、山洼、阴坡下部及河边台地,土层深厚疏松,排水良好,中性或微酸性的壤质土壤上,生长尤佳。深根性树种,根部有较强的萌生力,能耐间歇性的短期水浸。寿命长,病虫害少,能生长成大径材。
3造林技术及栽培要点
3.1造林技术楠木4月开花,种子成熟期在“小雪”前后,果皮由青转变为蓝黑色,即达成熟。采种选20年生以上的优良母树,用钩刀或高枝剪剪下果枝,采取果实。采集的果实,要及时处理,处理的方法是将果实放在箩筐或木桶中捣动,脱出果皮,再用清水漂洗干净,置室内阴干,切忌曝晒,水迹稍干,即可贮藏。一般100kg果可出种子40~50kg。种子纯度92%~99%,千粒重200~345g,场圃发芽率达80%~95%。种子含水量较高(20%~40%),容易失水开裂,子叶发霉,丧失发芽力,因此,处理好的种子须马上用潮湿河沙倒分层贮藏。如需催芽,可贮放在温度较高或有阳光照射的地方,这样“立春”前后种子开始大量萌动,用来播种能提早数天发芽。
楠木幼苗初期生长缓慢,喜阴湿,宜选择日照时间短,排灌方便,肥沃湿润的土壤作圃地。土质粘重,排水不良,易发生烂根;土壤干燥缺水,则幼苗生长不良,又易造成灼伤。播种从“大寒”至“雨水”均可进行。播种前,圃地要施足基肥,整地筑床要细致。一般用条播条,条距15~20cm,条宽6~10cm。每亩播种量15~20kg。播后覆盖火烧土1~2cm,再盖草或锯屑、谷壳,以保持苗床湿润。幼苗出土后,要及时进行除草、松土、施肥和灌溉。在平地育苗,由于日照时间长,地表温度高,在暑天,易遭日灼为害,因此尚需给以适当遮荫。但据福建三明莘口林场试验,选背阴圃地,适当提高留苗密度,使床面保持一定的覆盖,不遮荫亦可避免幼苗灼伤。间苗应分期进行,要量少次多。7月苗高达10cm左右时,即可定苗。每亩留苗3万株。8~10月为楠木幼苗速生期,在此期间,应加强苗圃水肥管理,以加速苗木生长,提高苗木质量。11月份还有部分植株抽梢生长,因此在苗圃后期管理中,要注意不使幼苗越冬时受冻害。1年生壮苗造林比2年生苗造林效果好。一些生长细弱的苗木,可留圃一年再造林。
3.2病虫防治
3.2.1鼻虫的防治。
鼻虫:以幼虫钻蛀嫩稍为害,使被害梢枯死。据调查:为害严重的,被害株数可达69.10%,早口密度为16.50头/株,平均每株被害梢数占平均每株总梢数5.10%。成虫体长圆柱形、漆黑色。体长5.20~7.50mm。喙长约2mm。前胸背板有鲨鱼皮状突起。鞘翅各有10行刻点,前足腿节上有一强大的刺。幼虫:体乳白,老熟幼虫长5~8mm,头部黄褐色。蛹体淡黄褐色,长6~8mm,头部及前胸背板浅灰色,有许多褐色圆圈、腹部有许多小刺列,腹末有刺状突起二个。
一年一代,以成虫越冬。于3月份楠木抽梢时,成虫产卵于新梢中,卵孵化后,幼虫在当年新梢中蛀食为害,蛀道长10cm左右。幼虫期3月底到4月中旬,幼虫成熟后即在嫩梢基部的蛀道中化蛹,5月中旬成虫开始羽化,成虫期长,直到次年3月份产卵后死亡。
防治方法:在3月份成虫产卵期及5月中下旬成虫盛发期用621烟剂熏杀成虫,每亩用药0.50~1kg。在4月上旬用40%乐果乳剂400~600倍液喷洒新梢,可杀死梢中幼虫。
3.2.2灰毛金花虫的防治。
灰毛金花虫:以成虫啃食嫩叶、嫩梢及小叶皮层,严重的可使嫩梢枯萎。被害株率达80%以上。最多被害株有虫50多头。成虫体黑色,密被灰白色毛,外观呈灰白色。体长5~7mm,触角线状,鞘翅近肩角处有一瘤凸起,翅面有许多不规则的颗粒状突起,并有三条隆脊。3月底到6月份均有成虫出现,4月中下旬为盛发期。
防治方法:在4月下旬用621烟剂熏杀成虫,每亩用药0.50kg。
3.3栽培要点用种子繁殖。果实采收后,搓去外果皮,种子有油质,寿命短,阴干后即可播种。若次年春播,需用湿沙贮藏。幼苗期需遮荫,当幼苗长成真叶即可间苗或移植,一般1年生苗即可出圃造林。如绿化用大苗,可换床培育3~5年。大苗栽植,必须带土团,并剪去部分叶片。栽植时要选择温暖湿润、土壤肥沃的环境。
4保护价值与保护措施
4.1楠木珍贵的原因木质坚硬耐腐,寿命长,用途广泛;产地范围小,主要分布于四川、贵州、湖北和湖南等海拔1000~1500m的亚热带地区阴湿山谷、山洼及河旁;生长缓慢,成为栋梁材要上百年。
4.2保护价值楠木有三种:一是香楠,木微紫而带清香,纹理也很美观;二是金丝楠,木纹有金丝,是楠木中最好的一种,更为难得的是,有的楠木材料结成天然山水人物花纹;三是水楠,木质较软,多用其制作家具。
楠木常用于建筑及家具的主要是雅楠和紫楠。前者为常绿大乔木,产于四川雅安、灌县一带;后者别名金丝楠,产浙江、安徽、江西及江苏南部。楠木的色泽淡雅匀称,伸缩变形小,易加工,耐腐朽,是软性木材中最好的一种。
4.3保护措施
4.3.1健全法律法规,制订有效保护措施,严禁砍伐,提倡木材综合利用和节约使用木材,鼓励开发、利用木材代用品;鼓励植树造林、封山育林,扩大楠木覆盖面积。
4.3.2积极进行抚育管理,防治病虫害,保护好现有资源。根据国家和地方人民政府有关规定,对集体和个人造林、育林给予经济扶持或者长期贷款;
4.3.3大力开展育苗造林,扩大栽培范围,特别在植物园、公园应大量栽培,可有效地保护这一物种。国家对森林资源实行保护性措施:
4.3.4建立林业基金制度。国家设立森林生态效益补偿基金,用于提供生态效益的防护林和特种用途林的森林资源、林木的营造、抚育、保护和管理。森林生态效益补偿基金必须专款专用,不得挪作他用。具体办法由国务院规定。
1加热切削技术及现状
加热切削技术的出现及发展
加热切削加工方法巧妙地利用了高能热源的热效应,对被切削材料进行加热,使材料切削部位受热软化,硬度、强度下降,易产生塑性变形(图1)。由于加热温升后工件材料的剪切强度下降,使切削力和功率消耗降低,振动减轻,因而可以提高金属切除率,改善加工表面的粗糙度。又因刀具耐用度与工件温度存在一定的关系(通常,当工件温度在810℃左右时刀具的耐用度最大),所以还可延长刀具寿命。
早在1890年就出现了对材料进行通电的加热切削,并获美国和德国专利。20世纪40年代,加热切削在美、德开始进入工业应用实践,证明高温能使“不可能”加工的金属提高加工性能,并取得经济效益。但这个时期加热切削尚处于发展的初步阶段,加工质量难以保证,基本上没有应用到生产实际中。60年代以后,利用刀具与工件构成回路通以低压大电流,实现了导电加热切削,使切削能顺利进行。70年代初,出现了一种有效的等离子弧加热切削,最初由英国研制成功。80年代以后,开发了激光加热切削,由于激光束能快速局部加热,较好地满足了加热切削的要求,因而提高了加热切削技术的实用价值。
一般热源
加热切削所用热源,如通电加热、焊矩加热、整体加热、火焰和感应局部加热及导电加热,通称为一般热源。这些热源都能对被加工材料加热,对加热切削技术的出现和发展起了重要作用,但它们存在加热区过大、热效率低、温控困难、加工质量难以保证等问题,使切削不理想,难以甚至未能应用到生产实际中去。
等离子弧及激光热源
等离子弧加热切削,用等离子弧喷枪中的钨作阴极,工件材料作阳极,通电后形成高温的等离子弧,其特点是加热温度高,能量集中,可对难加工材料进行高效切削。研究表明,在加热切削冷硬铸铁和高锰钢等难加工材料时,切削速度高达100~150m/min,刀具耐用度可提高1~4倍。这种方法存在的问题是加热点必须与刀具有一定距离,加热效果难控制;加工条件恶劣,需要防护装置。
激光加热切削以激光束为热源,对工件进行局部加热,其优点是热量集中,升温迅速;热量由表及里逐渐渗透,刀具与工件交界面的热量较低;激光束可照射到工件的任何加工部位并形成聚焦点,便于实现可控局部加热。研究结果表明,激光加热切削可使切削力下降25%左右,还能有效改善工件的表面粗糙度。存在的主要问题是大功率激光器价格昂贵,能量转换效率低,金属材料对激光吸收能力差,吸收率一般只有15%~20%左右,经磷酸处理后,吸收能力可提高到80%~90%,但经济可行性差,这是这种加热方法难以推广应用的原因之一。
以上两种热源的出现,大大推动了加热切削技术的发展,国内外已进行了大量卓有成效的研究工作。但要顺利地用于生产,达到预期的切削效果,还有一些问题需要解决,尤其是切削机理还需进一步探索和研究,如加工过程中还存在由于一定的热扩散而影响加工质量,功率消耗多,温度控制困难,热源装置不理想,价格昂贵等问题,所以生产上实用进程不快。加热切削技术的关键在于加热,目前,一般的目标是加热到难加工材料熔化前处于软化的温度,但这一温度是否合适,怎样达到和控制这个温度,还需进一步探索、分析和研究。
2加热切削的研究及关键技术
研究目标和意义
研究课题以难加工材料组织相变理论、金属切削原理和热学传导为基础,以难加工材料难切削的机理为出发点,着重分析和寻找温度、材料组织形态的变化以及与切削力之间的关系,摸索切削规律,确定改善材料可切削性的对策,进而从根本上解决难加工材料的切削问题。
研究工作的前提条件之一是,目前已有了激光和等离子弧这类热梯度很陡的热源,加热温度能在几毫秒内达到需要值,容易控制、调节温度的高低。前提条件之二是,相当部分材料组织具有相变时的超塑特征,在这种状态下,材料组织分子的结合力最低,而此状态的温度又大大低于材料熔化前软化的温度,所以有可能摆脱难加工材料切削加工目前所处的困境。因为,如果难加工材料实现加热切削必须达到材料软化温度的话,实践已证明很难取得预期的切削效果。
研究的意义在于提出的基于改变组织形态的切削方法,是将材料科学的固态相变理论扩展用于切削加工领域。这种深入的机理探讨和研究,是金属切削原理的创新,也是制造技术发展方向上的新思路。另外,如果能使难加工材料的加热切削技术朝着比目前的切削温度更低、加工精度更高、加工速度更快的方向发展,无疑能推进加热切削的实用进程。
关键技术
材料的相变超塑性能力及变化规律。
金属材料超塑性状态的特点,是在一定条件下呈粘性或半粘性,没有或只有很小的应变硬化现象,流动性和填充性很好,超塑变形为宏观均匀变形,变形后表面光滑,没有起皱、凹陷、微裂及滑移痕迹等。金属材料在超塑状态进行切削是否也呈现上述现象,或者是否还有其他特殊现象是需要搞清楚的。材料在超塑状态下切削时的超塑性能力及其变化规律是需要研究的关键技术之一,这对提高难加工材料的切削效果有着重要意义。
一般钢铁材料都有相变超塑性(图2),它是在相变发生和进行时产生的,依存于加热)冷却速度。黑色金属超塑性变形有一定的温度区,这个温度区比较狭窄,可以有1个,也可以有2个以上。如30CrMnSiA只在处于770℃才出现较好的超塑性,此时a与b两相的体积比率接近于1,最大应力降到30MPa,温度区窄;在700℃左右的一个范围内,超过临界温度就没有超塑性了。在超塑区域内,温度值应该稳定,不应起伏波动,恒温持续时间也不应过长,否则超塑现象会消失。钢从奥氏体区域以大于临界冷却速度进行淬火,可得到马氏体。由于加工应变诱发和进行马氏体相变,产生相变超塑性。马氏体转化与温度有关,并有一定限度。超塑性是在某一适当的温度范围才出现的状态,若想有效利用超塑性,必须在0.5T熔以上到相变温度以下的温度范围内进行加工。
加热温度的影响因素及控制方法。金属材料的相变超塑性对温度有苛刻的要求,在温度循环中的应变、应变速度、作用应力及加热速度等都会对温度产生影响,这是研究的关键技术之二。激光辐射材料时,其光能被材料吸收,并转换为热能。激光加热的热传导是一个非常复杂的过程,激光以很高的速度穿透表面进入材料深处,其初始速度可达5~20cm/s。热量在材料中传导扩散,造成一定的温度场。用数学方法分析计算热传导,对把握激光加热效果有重要意义。可以利用激光辐射形成的线状热源的变长度和变热源的性质,用数学分析方法来研究,寻找热源的温度场。根据上述理论建立的传热数学模型与激光加热切削过程进行仿真,对各主要参数作出精确的预测,加热切削的研究是非常重要的,也是取得良好效果的有力保证。
等离子弧加热切削淬火钢的试验表明,如果等离子枪安置在切削刀具前适当的位置,其倾斜角度、离加工面的距离及距切削刀尖的弧长等均可调节,并与适当的电压、电流、压缩气体压力和流量相配合,这样来控制加热温度,实现超塑组织状态下的切削,可以获得好的加工质量。
采用上述两种热源加热,使金属(尤其是Fe-C合金系)中亚共析钢容易实现超塑性,低碳钢等材料较易处于相变超塑状态,可以达到加热作用时间短、热源对材料作用区域小的目的,其面积、形状、大小都可调节,为金属超塑组织形态应用于切削加工创造了条件。
应用前景
使金属处于一定组织形态的加热切削有着广阔的应用前景:(1)实现难加工材料的切削加工,并提高切削质量,这是主要的应用领域;(2)对于低碳钢、纯金属等材料的切削,可以改善加工表面粗糙度;(3)对于常用金属材料,如45钢的切削,因为切削力降低,可节省能源消耗;(4)可有效解决机修工业中高硬度堆焊层的难切削问题;(5)在航宇工业等尖端科学的制造技术研究工作中有独特的作用。
关键词:石榴;采果后;土肥水管理;树体管理
石榴在10月份采果后至越冬前(11月中旬),是树体营养由采前向果实输送而转向积累时期。一般在9月份,石榴处于第1次花芽分化结束,第2次花芽开始分化并逐步达到分化高峰期。通常来说,第1~2花芽分化高峰期间所分化的花芽,在翌年则为第1~2茬花,占产量的比例很大,达80%以上。同时,石榴树树势的强弱,与其对冬季低温的抗性有很大的关系。生产实践证明:石榴采摘后的技术管理好坏和树势恢复的优劣,对石榴树的安全越冬和翌年的产量影响很大。石榴采后管理主要包括园地土肥水管理、树体管理等内容;其中树体管理又包括树体的修剪、病虫害的防治等内容。
1园地土肥水管理
1.1果园深翻
深翻可以改善土壤理化性状,提高土壤肥力及土壤孔隙度,为根系的生长、扩展及养分吸收创造良好的理化条件;同时还能将部分在土壤中越冬的害虫翻出冻死。果园深翻可结合施基肥进行,对新建果园实行扩穴深翻;对成年果园根据立地条件进行隔行、隔年轮换进行,深翻深度为40~60cm。
1.2采果后及时追肥
采果后,石榴树处于“休养生息”的树势恢复期,及时追施化肥,对于补充树体营养、恢复树势将起到重要的作用。追肥多以环状、放射状、条状等方法施入。追肥的目的是为了速效,因此通常采用尿素、三元复合肥、硫酸钾复合肥等速效性化肥。施肥量应根据树龄的大小、当年产量而定,壮年树、当年产量大的树,一般每株施尿素0.2~0.5kg,三元复合肥或硫酸钾复合肥以每株1.0kg左右为宜。追肥的时间一般在9月底至10月上旬进行。
1.3叶面施肥
采果后,为了尽快恢复树势,结合采后的追肥,及时对石榴树进行叶面喷肥。石榴叶面喷肥的肥料一般为尿素(0.3%~0.5%)、磷酸二氢钾(0.2%~0.4%)、硫酸钾(0.3%~0.5%)、硫酸铵(0.3%~0.4%)、硫酸锌(0.4%~0.5%)等。为了增加和补充树体的营养,在叶面喷肥时可加入0.2%~0.3%的蔗糖。
1.4早施基肥
早施基肥,可使肥料早分解、早吸收、早利用及早恢复树势,以便提高树体抵御冬季的寒害和各种不良环境对树体的伤害。施肥时间在10月中下旬,施基肥时应当结合果园深翻;施肥的种类以充分腐熟的猪粪、羊粪、鸡粪、厩肥、人粪尿等农家肥、有机肥为主;使用量可根据树龄大小和产量水平而定,每株50~100kg不等;施用方法同追肥,施肥部位应当与追肥施肥部位错开。一般而言,早施基肥时可在树冠垂直投影的树盘外缘开沟施肥。
果园内如有杂草、秸秆类可先将其压进施肥沟的下部,上部压以肥料,尔后埋土封沟。若是10月中下旬气温较高,可以边挖沟,边剪根(将施肥沟内露出的根,均用修枝剪剪断),边施肥,边回填,以免晾根时间过长。
1.5肥后浇水
在追施化肥和沟施基肥后要及时浇水,以解除秋旱、沉实土壤,促使肥料分解、吸收,进而达到尽快恢复树势和充实花芽分化之目的。在干旱、无灌溉条件地区,可在雨后趁墒追施化肥。
1.6松土保墒
浇水后要及时进行中耕松土保墒,保持水分,防止土壤板结,特别是盐碱地区,浇水后松土保墒,可以防止土壤反碱的作用。
2树体的管理
2.1摘净残果
将树上残留的达不到商品果要求的残、次果和没有商品价值的裂果、病果和虫果、僵果等全部摘除,以便于节约树体营养,同时防止其作为传播石榴病(果腐病、干腐病等)、虫(桃蛀螟、桃小食心虫、龟蜡蚧、康氏粉蚧、石榴绒蚧等)害的自然载体。一般而言,上述的病、虫、残、次、裂、僵果应在9月底,最晚不超过10月上旬全部摘除,并在果园外深埋处理掉。2.2清除杂草
杂草传播病害、滋生害虫,同时杂草丛生时由于与石榴争夺养分而影响石榴产量。因此,应当在杂草不超过20cm时,就予以铲除,结合挖沟深施基肥,与肥料一起埋入地下。
2.3适度修剪
此时适度修剪,不仅有利于恢复树势,而且还有利于养分的积累,进而充实花芽,促使花芽的形成,为安全越冬和翌年丰产打下良好的基础。石榴树的萌芽、成枝力均较强,在修剪方法上应多疏少截;时间上应以冬剪为主、夏剪为辅,同时贯彻修剪三大原则:上稀下密、外稀内密、大枝稀小枝密。
通常,对于初果期的树,以培养树形骨架为目的,促使树冠扩大,采取轻剪长放,多用撑、拉、吊等方法,多留枝条,缓和树势,促进花芽分化,从而达到整形、结果两不误,并多培养斜生、下垂状态的各类枝组。对着生于树冠外冠的长枝进行短截回缩和剪除树体基部萌蘖枝,培养中型结果枝组。对于盛果期树,主要调整树体营养与生殖生长的平衡。应运用多种修剪技术控制树冠扩大外移,改善内膛光照,合理负载,杜绝“大小年”。
(1)疏枝。即疏去背上的直立枝、大剪口的萌条枝、过密的营养枝、上下临近的重叠枝、水平相邻的平行枝、已感染病害的带病枝、被虫蛀空的“空心枝”、过于拥挤的结果枝等。
(2)短截。短截已结过果的果台枝及被茎窗蛾、蚱蝉、豹纹木蠹蛾危害的虫害枝。
(3)回缩。要回缩因结果压弯的下垂枝、生长势不强的衰弱枝和尖削度较小的“两头停”枝。
总的来说就是:以轻为主,轻重结合,保持树冠原有结构;疏除或短截直立枝和竞争枝,减少树冠上部和枝数量,让阳光透进内膛;对过密、干枯、病虫枝全部剪除,集中营养,改善光照。
2.4病虫害防治
此期主要防治对象为桃蛀螟、桃小食心虫、茎窗蛾、刺蛾、中华金带蛾、金毛虫等虫害及干腐病、果腐病、褐斑病等病害。防治方法为结合修剪,采取以下措施。
(1)刮老皮。八年生以上的成龄树,随着树龄的增加、树皮的更新和干腐病等病菌的侵染,使树干的老皮逐渐增多而出现翘裂现象。为了防止干腐病等病菌的再侵染,在石榴采摘后,及时刮除老皮,并用50%甲基托布津或50%多菌灵可湿性粉剂100倍液,也可用50%退菌特可湿性粉剂100倍液,涂刷刮老皮后的树干,对树干有保护和防治病害的作用。同时,将刮掉的老皮火烧或深埋处理。
(2)树体喷药。石榴采摘后的9月下旬及10月,防治蚜虫可用25%的吡虫啉2000倍液或1%阿维菌素乳油3000~4000倍液或5%氟氯氰菊酯(百树得)2000倍液液进行叶面喷雾;防治枣龟蜡蚧、榴绒粉蚧可用25%的甲氰菊酯(灭扫利)乳油2000~3000倍液进行防治;若防治蚜虫与枣龟蜡蚧和榴绒粉蚧,可用25%的吡虫啉2000倍液+20%氰戊菊酯(速灭杀丁)2000倍液混合液进行防治;若蚜虫、枣龟蜡蚧、榴绒粉蚧、石榴巾夜蛾、中华金带蛾一起防治,可用25%吡虫啉可湿性粉剂、25%灭幼脲、20%甲氰菊酯乳油与水,按(0.4∶0.3∶0.3)∶2000的比例,进行树体喷杀防治。在后期应尽量减少有毒农药的使用量。
参考文献
关键词变频压缩机变频调速系统技术现状
1引言
由于传统的制冷系统采用定速压缩机,因此人们对制冷系统及压缩机的研究重点一直是在名义工况和额定转速下稳态工作时的效率和其它工作特性上。传统的制冷系统采用定转速压缩机,实行开关控制,利用压缩机上附带的鼠笼式电动机驱动压缩机,从而调节蒸发温度。这种控制方式使蒸发温度波动较大,容易影响被冷却环境的温度。压缩机电机在工作过程中要不断克服转子从静止到额定转速变化过程中所产生的巨大转动惯量,尤其是带着负荷启动时,启动力矩要高出运行力矩许多倍,其结果不仅要额外耗费电能,而且会加剧压缩机运动部件的磨损。另外这种运行方式在启动过程中还会产生较大的振动、噪声以及冲击电流,引起电源电压的波动,因此应采用变频压缩机替代定转速压缩机,从而避免这种频繁的起停过程。
而变频调速技术主要由以下4个方面的关键技术组成:逆变器,微控制器,PWM波的生成以及变频压缩机的电机选择。
2三种变频压缩机的研究状况
针对变频压缩机的研究,是从往复活塞机开始的,但由于其往复运动的特点,影响到变频特性的发挥;从而转到滚动转子式压缩机、涡旋压缩机等回转式压缩机上来,大大提高了压缩机的性能。总体说来,实验研究居多,而理论分析较少。
2.1往复式活塞压缩机
日本东芝公司在1980年开发了往复式变频压缩机,又在1981年开发了转子式变频压缩机,文献[1]给出这两种机器的制冷量和总效率随频率变化的实验数据,从中可以看出往复式在频率为25~75Hz时,效率高;而转子式在30~90Hz时,效率高。并且两种机型均存在效率最高频率。在大于此频率时效率缓慢降低,小于此频率时,效率则下降很快。另外,Scalabrin测量一台可变速的开启式往复压缩机在不同转速下的制冷量和输入功率,他指出这台压缩机的容积效率在转速为1000rpm时最高,而等熵效率和制冷系数随转速的降低而增高[2]。Krueger讨论了BPM电机及变频器的设计,对转速在2000~5000rpm的冰箱和往复式压缩机进行了实验研究,得到压缩机的转速为3000~5000rpm时制冷系数最高;而文献[3]则给出了其对冰箱用往复式压缩机的性能试验和模拟计算结果,在其研究的转速范围内2000~4000rpm,制冷系数随转速的增加而降低。还有学者对往复式变频压缩机的热力性能进行了仿真研究,计算了压缩机内各部位的换热量和压力损失。
2.2滚动转子式压缩机
在1984年,日本东芝公司的Sakurai和美国普渡大学的Hamilton建立了简单的滚动转子式压缩机的摩擦损失模型[4],并选取不同的边界摩擦系数和制冷剂在油中的溶解度计算了不同的转速下的摩擦功耗。其结果与实验值相比较,偏差较大。文献[5]叙述了日立公司1983年批量生产的变频转子压缩机在结构和材料上的改进。文献[6]研究了单缸和双缸转子压缩机的转速波动,讨论了电流频率减小时,压缩机性能降低的原因。文献[7]采用低密度和铝合金制作的滑片和转子以降低高转速时滑睡瑟转子间的接触力和转子轴承承载。文献[8]简单分析了适当降低滑片的质量和厚度可以提高变频转子压缩机的效率,并给出了气缸、转子和滑处的温度及应力分布的有限元分析结果。Liu和Soedel分析了变频转子压缩机的吸气和排气气流脉动[9,10]和吸气管气缸间的传热及压缩机的温度分布[11],讨论了影响变频转子压缩机容积效率和气缸压缩过程效率的因素,给出了他们用计算机模拟计算出的在不同转速下的容积效率和压缩过程效率,从实验数据和文献[1]的实验可以看出,其计算的容积效率随转速的增大而很快的增大。
2.3涡旋式压缩机
涡旋式压缩机的原理早在1886年意大利的专利文献[12]论及到了,1905年法国工程师Creux正式提出涡旋式压缩机原理及结构,并申请美国专利[13]。涡旋式压缩机是一种新型的容积式压缩机,具有结构紧凑、效率高、可靠性强、噪声低等特点,尤其是用于变频控制运行。但由于没有数控加工技术和缺乏对轴向力平衡问题的妥善解决方法,因而长期未能完成其实用化。进入70年代,美国A.D.L公司完成富有成效的研究,首先解决了涡旋盘端部磨损补偿的密封技术。并在此基础上与瑞士合作开发了多种工质的涡旋式压缩机样机。涡旋式压缩机的真正规模生产始于日本。1981年日本三电(SANDEN)公司开始生产用于汽车空调的涡旋式压缩机,1983年日立公司开始生产2~5Hp用于房间空调的涡旋式压缩机。此外,在美国,自Copeland公司1987年建立涡旋式压缩机生产线推出其产品后,Carrier、Trane、Tecumseh等公司也分别设厂生产高质量的涡旋式压缩机。而变频涡旋压缩机已应用于柜式空调器上,节能效果明显,制冷系数提高20%左右,成为目前涡旋压缩机的一个研究热点。
3变频调速技术的发展及现状
变频调速技术适应于节能降耗和舒适性的要求,目前已应用于新一代的空调器上,在90年代初进入国内空调市场,其核心是:逆变器、微控制器、PWM波的生成和变频压缩机的电机。
3.1逆变器
变频空调的核心部件是变频器,其主要电路采用交-直-交电压型方式。交-直过程一般采用单相二级管不可控直接整流,直-交过程一般采用6管三相逆变器,另有一个辅助电源,一个逆变器控制器和相应的驱动电路。
早期的变频器采用分立元件构成,整流器采用单相倍压整流电路,逆变器由6只分立的功率晶体管(GTR)构成。这种电路复杂,可靠性差。目前大部分厂家采用的逆变桥由6个绝缘栅极晶体管(IGBT)组成,其综合了MOSFET和GTR的优点,开关频率高、驱动功率小。随着智能功率模块(IPM)技术的发展应用,IPM正在逐步取代普通IGBT模块。由于IPM内部既有IGBT的棚极驱动和保护逻辑,又有过流、过(欠)压、短路和过热探测以及保护电路,提高了变频器的可靠性和可维护性。另外,IPM的体积与普通IGBT模块不相上下,价格也比较接近,因此目前应用较为广泛。比较成功的产品如:日本三菱电机公司所生产的PM20CSJ060型以及日本新电元公司生产的TM系列IPM模块等。
功率因素校正(PFC)环节和逆变桥集成是新一代的空调器逆变电源技术。PFC技术的应用不但可以极大改善电网的工作环境,减少输电线的损耗,而且在变频工作时可以减小输入端电感和输出端电容器,减小模块体积。因此PFC环节和IPM逆变桥集成一体化是家用空调器发展的必然。
3.2微控制器
微电子技术的发展使变频调速的实现手段发生了根本的变化,从早期的模拟控制技术发展数字控制技术。目前国外一些跨国公司的微控制器产品占据着主要的市场,如:Motorola公司的MC68HC08MP16、Intel公司的80C196MC、三菱公司的M37705等。这些公司的产品性能价格比较高、功能强大,如带有A/D转换器、PWM波形发生器、LED/LCD驱动等,且一般都有OTP产品以及功耗低可长期稳定的工作。微控制器目前主要由单片机向DSP(信号处理器)过渡。以目前应用比较广泛的TI公司的TMS320C240为例,其具有:50Ns的指令周期,544字的RAM,16K的EEPROM,12个PWM通道,三个16位计数器,两个10位A/D转换,WATCHDOG,串行通讯口,串行接口等,采用DSP,可使控制电路简单,而且控制功能强大。
3.3PWM波的生成
在家用空调器中,目前国内大部分厂家采用常规的SPWM方法,在国外,在部分厂家以采用磁通跟踪型SPWM生成方法,该方法以不同的开关模式在电机中产生的实际磁通去逼近定子磁链的给定轨迹—理想磁通圆,即用空间电压矢量的方法决定逆变器的开关状态,以形成PWM波形,该方法电压利用率高,低频谐波转矩小,频率变化范围宽、运行稳定,具有比较好的控制性能。近期出现的PAM控制(PulseAmplitudeModulation)不采用载波频率进行整流,而直接改变电压,减少了整流所需的能耗,提高了变频器的工作效率,满足了节电和降低高次谐波的要求,使供暖能力得到提高。
3.4变频压缩机的电机
变频压缩机电机主要分为交流异步电动机和直流无刷电动机两种。目前国内一些大的压缩机生产厂家如:万宝、松下、上海日立、东芝万家乐等已有能力生产变频压缩机(包括交流机和直流机),交流电动机成本低,制造工艺简单,但其节能效果较差。直流无刷电机拖动由无刷电机本身,转子位置传感器和电子换向开关组成。转子磁极为永磁体,电枢绕组采用自控式换流,定子旋转磁场与转子磁极同步旋转,通常采用按转子磁场定向的定子电流矢量变换控制,既有普通直流电机良好的调速性能和启动性能,又从根本上消除了换向火花、无线电干扰的弊端,具有寿命长、可靠性高和噪声低,控制方便等优点。以1998年三菱电机公司开发的适用于空调压缩机的节能高效直流无刷电机为例,其具有:转子上安装了8块V字型永久磁体。磁体为埋入式,转子不会在不锈钢外壳中因涡流因而产生损耗;采用了新的压缩机电机驱动方式,效率比普通的无刷电机高,但是这种压缩机电机的价格较高。
逆向工程也称反求工程或反向工程,是根据已存在的产品或零件原型构造产品或零件的工程设计模型,并在此基础上对已有的产品进行剖析、理解和改进,是对已有设计的再设计。
从广义讲,逆向工程可分以下三类:
(1)实物逆向:它是在已有产品实物的条件下,通过测绘和分折,从而再创造;其中包括功能逆向、性能逆向、方案、结构、材质等多方面的逆向。实物逆向的对象可以是整机、零部件和组件。
(2)软件逆向:产品样本、技术文件、设计书、使用说明书、图纸、有关规范和标准、管理规范和质量保证手册等均称为技术软件。软件逆向有三类:既有实物,又有全套技术软件;只有实物而无技术软件;没有实物,仅有全套或部分技术软件。
(3)影像逆向:设计者既无产品实物,也无技术软件,仅有产品的图片、广告介绍或参观后的印象等,设计者要通过这些影像资料去构思、设计产品,该种逆向称为影像逆向。
目前,国内外有关逆向工程的研究主要集中在几何形状的逆向,即重建产品实物的CAD,称为“实物逆向工程”。逆向工程与顺向工程如下图l所示:
2逆向工程数据测量技术
数据测量是通过特定的测量设备和测量方法获取产品表面离散点的几何坐标数据,将产品的几何形状数字化。其测量原理是:将被测产品放置于三坐标测量机的测量空间内,可以获得被测产品上各个测量点的坐标位置,根据这些点的空间坐标值,经过计算机数据处理,拟合形成测量元素,如圆、球、圆柱、圆锥、曲面等,经过数学计算的方法得出其形状、位置公差及其它几何量数据。高效、高精度地获取产品的数字化信息是实现逆向工程的基础和关键。
现有的数据采集方法主要分为两大类:
(1)接触式数据采集方法接触式数据采集方法包括使用基于力的击发原理的触发式数据采集和连续式扫描数据采集、磁场法、超声波法。接触式数据采集通常使用三坐标测量机,测量时可根据实物的特征和测量的要求选择测头及其方向,确定测量点数及其分布,然后确定测量的路径,有时还要进行碰撞的检查。触发式数据采集方法采用触发探头,触发探头又称为开关测头,当测头的探针接触到产品的表面时,由于探针受理变形触发采样开关,通过数据采集系统记下探针的当前坐标值,逐点移动探针就可以获得产品的表面轮廓的坐标数据。常用的接触式触发探头主要包括:机械式触发探头、应变片式触发探头、压电陶瓷触发探头。采用触发式测头的优点在于:适用于空间箱体类工件及已知产品表面的测量;触发式探头的通用性较强,适用于尺寸测量和在线应用;体积小,易于在狭小的空间内应用;由于测量数据点时测量机处于匀速直线低速状态,测量机的动态性能对测量精度的影响较小。但由于测头的限制,不能测量到被测零件的一些细节之处,不能测量一些易碎、易变形的零件。另外接触式测量的测头与零件表面接触,测量速度慢,测量后还要进行测头补偿,数据量小,不能真实的反映实体的形状。
(2)非接触式数据采集方法非接触式数据采集方法主要运用光学原理进行数据的采集,主要包括:激光三角形法、激光测距法、结构光法以及图像分析法等。
非接触式数据采集速度快、精度高,排除了由测量摩擦力和接触压力造成的测量误差,避免了接触式测头与被测表面由于曲率干涉产生的伪劣点问题,获得的密集点云信息量大、精度高,测头产生的光斑也可以做得很小,可以探测到一般机械测头难以测量的部位,最大限度地反映被测表面的真实形状。非接触式数据采集方法采用非接触式探头,由于没有力的作用,适用于测量柔软物体;非接触式探头取样率较高,在50次/秒到23000次/秒之间,适用于表面形状复杂,精度要求不特别高的未知曲面的测量,例如:汽车、家电的木模、泥模等。但是非接触式探头由于受到物体表面特征的影响(颜色、光度、粗糙度、形状等)的影响较大,目前在多数情况下其测量误差比接触式探头要大,保持在10微米级以上。该方法主要用于对易变形零件、精度要求不高零件、要求海量数据的零件、不考虑测量成本及其相关软硬件的配套情况下的测量。
总之,在可以应用接触式测量的情况下,不要采用非接触式测量;在只测量尺寸、位置要素的情况下尽量采用接触式测量;考虑测量成本且能满足要求的情况下,尽量采用接触式测量;对产品的轮廓及尺寸精度要求较高的情况下采用非接触式扫描测量;对离算点的测量采用扫描式;对易变形、精度要求不高的产品、要求获得大量测量数据的零件进行测量时采用非接式测量方法。
3逆向工程数据处理技术
数据处理是逆向工程的一项重要的技术环节,它决定了后续CAD模型重建过程能否方便、准确地进行。根据测量点的数量,测量数据可以分为一般数据点和海量数据点;根据测量数据的规整性,测量数据又可以分为散乱数据点和规矩数据点;不同的测量系统所得到的测量数据的格式是不一致的,且几乎所有的测量方式和测量系统都不可避免地存在误差。因此,在利用测量数据进行CAD重建前必须对测量数据进行处理。数据处理工作主要包括:数据格式的转化、多视点云的拼合、点云过滤、数据精简和点云分块等。
每个CAD/CAM系统都有自己的数据格式,目前流行的CAD/CAM软件的产品数据结构和格式各不相同,不仅影响了设计和制造之间的数据传输和程序衔接,而且直接影响了CMM与CAD/CAM系统的数据通讯。目前通行的办法是利用几种主要的数据交换标准(IGES、STEP、AutoCAD的DXF等)来实现数据通讯。
在逆向工程实际的过程中,由于坐标测量都有自己的测量范围,因此无论我们采用什么测量方法,都很难在同一坐标系下将产品的几何数据一次完全测出。产品的数字化不能在同一坐标系下完成,而在模型重建的时候又必须将这些不同坐标下的数据统一到一个坐标系里,这个数据处理过程就是多视数据定位对齐(多视点云的拼合)。多视数据的对齐主要可以分为两种:通过专用的测量软件装置实现测量数据的直接对齐;事后数据处理对齐。采用事后数据处理对齐又可以分为:对数据的直接对齐和基于图形的对齐。对数据的直接对齐研究研究中,出现了多种算法,如ICP算法;四元数法;SVD法;基于三个基准点的对齐方法等。
数据平滑的目的是消除测量数据的噪声,以得到精确的数据和好的特征提取效果。目前通常是采用标准高斯、平均或中值滤波算法。其中高斯滤波能较好地保持原数据的形貌,中值滤波消除数据毛刺的效果较好。因此在选用时应该根据数据质量和建模方法灵活选择滤波算法。
运用点云数据进行造型处理的过程中,由于海量数据点的存在,使存储和处理这些点云数据成了不可突破的瓶颈。实际上并不是所有的数据点都对模型的重建起作用,因此,可以在保证一定的精度的前提下减少数据量,对点云数据进行精简。•目前采用的方法有:利用均匀网格减少数据的方法;利用减少多变形三角形达到减少数据点的方法;利用误差带减少多面体数据点的方法。
数据分割是根据组成实物外形曲面的子曲面的类型,将属于同一曲面类型的数据成组,划分为不同的数据域,为后续的模型重建提供方便。数据分割方法可以分为基于测量的分割和自动分割两种方法。目前的分割方法有:基于参数二次曲面逼近的数据分割方法;散乱数据点的自动分割方法;基于CT技术的数据分割方法。
4逆向模型重建技术
在整个逆向工程中,产品的三位几何模型CAD重建是最关键、最复杂的环节。因为只有获得了产品的CAD模型我们才能够在此基础上进行后续产品的加工制造、快速成型制造、虚拟仿真制造和进行产品的再设计等。在进行模型重建之前,设计者不仅需要了解产品的几何特征和数据的特点等前期信息,而且需要了解结构分析、加工制作模具、快速成型等后续应用问题。目前使用的造型方法主要有:
(1)曲线拟合造型:用一个多项式的函数通过插值去逼近原始的数据,最终得到足够光滑的曲面。曲线是构成曲面的基础,在逆向工程中常用的模型重建方法为,首先将数据点通过插值或逼近拟合成样条曲线,然后采用造型软件完成曲面片的重构造型。优点是原理比较简单,只要多项式的次数足够高就可以得到满意的曲面,但也容易造成计算的不稳定,同时边界的处理能力也比较差,一般用于拟合比较简单的曲面。
(2)曲面片直接拟合造型该方法直接对测量数据点进行曲面片拟合,获得曲面片经过过渡、混合、连接形成最终的曲面模型。曲面拟合造型既可以处理有序点,也可以处理散乱数据点。算法有:基于有序点的B样条曲面插值;B样条曲面插值;对任意测量点的B样条曲面逼近。
(3)点数据网格化网络化实体模型通常是将数据点连接成三角面片,形成多面体实体模型。目前已经形成两种简化方法:基于给定数据点在保证初始几何形状的基础上,反复排除节点和面片,构建新的三角形,最终达到指定的节点数;寻找具有最小的节点和面片的最小多面体。
5展望
逆向工程的研究已经日益引人注目,在数据处理、曲面片拟合、几何特征识别、商用专业软件和坐标测量机的研究开发上已经取得了很大的成绩。但是在实际应用当中,整个过程仍需要大量的人机交互工作,操作者的经验和素质直接影响着产品的质量,自动重建曲面的光顺性难以保证,下面一些关键技术将是逆向工程主要发展方面:
(1)数据测量方面:发展面向逆向工程的专用测量设备,能够高速、高精度的实现产品几何形状的三维数字化,并能进行自动测量和规划路径;
(2)数据的顶处理方面:针对不同种类的测量数据,开发研究一种通用的数据处理软件,完善改进目前的数据处理算法;
论文关键词:知识管理;图书馆事业;管理创新
在知识经济时代,知识管理是最新型的管理思想和管理方法。作为社会文化力核心的图书馆,运用最新的管理成果,推进当代公共图书馆的管理创新,不仅是时代的需要。社会的需要,更是人的全面发展的需要。
1新经济时代的知识管理
关于知识管理,目前还没有一个权威的定义。知识管理专业网站的创始人认为:“知识管理是当前企业面对日益增长的非连续性的环境变化时,针对组织的适应性、组织的生存和竞争能力等重要的一种迎合性措施。本质上,它包含了组织的发展进程。并寻求将信息技术所提供的对数据和信息的处理能力。以及人的发明能力这两方面进行有机的结合。”武汉大学图书馆学情报学研究所所长邱均平教授等认为:“狭义的知识管理主要是对知识本身的管理,包括对知识的创造、获取、加工、存储、传播和应用的管理。而广义的知识管理不仅包括对知识进行管理,还包括对知识有关的各种资源和无形资产的管理,涉及知识组织、知识设施、知识资产、知识活动、知识人员的全方位和全过程的管理。”虽然学术界对知识管理众说纷纭,但是知识管理以人为中心、以信息为基础、以创新为目标的基本观点却是不容置疑的。
知识经济是以人的知识为基础,以人的智力为资源的经济。知识经济时代对人力资源也有了不同以往的要求。它要求人力资源拥有高科技知识,有扎实的知识基础和广博的知识结构;要求人们有与之相适应的良好的心理素质;要求人们加快学习、不断学习、学会学习;要求人们有创新精神和创造能力;要求人们具有应变观念和应变能力。所以.在知识经济时代,人们必然把渴求知识、智慧、信息的目光,更加集中地投向图书馆。同工业经济时代相比,图书馆的社会地位将明显提高,其社会作用更为社会所公认。
2公共图书馆是知识管理的重要载体
知识经济时代的图书馆。其服务职能已不仅局限于文献借阅.而是利用现代技术方便地提供各种资源。如网上多媒体的在线服务、全国或区域性的文献采编交换中心、全球性的数字化信息网络等等。这些将把图书馆转换成为一个全新概念的、多功能的现代信息中心。要面向全社会提供联合化的信息服务。世界首富比尔·盖茨经营的微软集团在信息产业界以其强大的实力、新颖的产品、众多的精英人才而称雄于世,其显赫的业绩背后,微软集团图书馆提供的信息服务为其决策、产品开发和推广发挥了强大的支持与后盾作用。比尔·盖茨在1997年接受美国专业图书馆协会记者采访时说:“微软图书馆是一个我们职员的加油站和充电站。虽然人们可以自己上网来获取大量信息,但是图书馆所做的大量不可替代的工作更有助于人们提高工作效率。”
图书馆肩负着传播科学文化知识,进行社会教育的职能。一方面,它以潜移默化的方式塑造社会成员的道德观念和行为规范;另一方面,进入知识经济时代,知识更新越来越快,终身教育成为世界趋势。图书馆公益性、公共性和开放性的特点。能贴近群众、服务社会。社会上每一位公民都可以在这里根据自己的需要自由平等地、随心所欲的进行终身学习。图书馆通过自己的工作.给千千万万普通群众以实际帮助。它可以为失业者做就业前的指导,为失学者提供自学辅导,为受损者提供法律帮助,为患病者提供医疗咨询,为创业者提供宝贵的致富信息,为涉世不深的青年提供必需的人生知识。随着知识经济的到来,图书馆不仅被誉为“大学的心脏”,而且得到全社会的重视,成为“社会的心脏”。
知识经济时代图书馆的地位更加重要.对图书馆员也提出了新的要求,美国的图书馆学专家迈克尔-戈曼就提出“图书馆拥有三大资源.一支由训练有素和知识渊博的图书馆员和其他图书馆工作者组成的队伍;馆藏;供检索馆藏使用的书目控制系统。”在美国,还有这样一种说法:图书馆服务所发挥的作用,5%来自图书馆的建筑物。20%来自信息资料,75%来自图书馆员的素质。就是说。在图书馆的服务中,图书馆员作为知识和智力的载体在图书馆生存和发展中成为首要因素,优秀的图书馆员成为图书馆最重要的资源。图书馆事业要发展。要在知识经济中发挥作用,搞好图书馆人力资源管理.势在必行。
随着网络的快速发展和知识经济的到来,知识的收集、获取、利用和创新将成为贯穿于图书馆各项业务工作的主线。图书馆知识管理的根本目的就是最大限度地获取、挖掘、利用和传播知识。为读者提供获取知识的窗口.提供有效的知识共享平台。因而,如何运用知识管理的理念和决策,开展创新服务,已经成为图书馆能否持续发展的关键。
图书馆知识管理就是对显性知识和隐性知识的搜集、整理、存储和应用。并使其充分发挥作用的过程。主要体现在3个方面:一是对显性知识的序化。即对显性知识加以序化组织,以便建立知识库,供读者使用;二是对隐性知识的发掘。即强调人是知识管理的核心,图书馆要建立一种创新、交流、学习和应用知识的环境与激励机制,培养知识型馆员,建立人才库;三是用知识管理的理念指导图书馆服务,充分发挥服务的价值和知识的价值,走知识服务之路。
3知识管理是公共图书馆实现管理创新的有效途径
图书馆引进知识管理的目的是实现知识的价值和服务的价值,不论是对显性知识的管理还是对隐性知识的管理,落到图书馆的实处,都是为了以知识为内涵,以服务为中心,走知识服务之路。
不管是传统图书馆还是数字图书馆,服务是图书馆不变的宗旨。也是图书馆永恒的主题。而搞好服务的根本是创新。新技术的应用是创新。管理的改革是创新,服务方式的改变是创新。图书馆实施知识管理的最终目的.也在于以创新的服务满足读者的需求。
创新是人类活动中的一种普遍行为,存在于人类生活的每一个领域中.因而在管理活动的每个环节和每项职能中都普遍地存在着创新的问题。著名管理学家彼得·杜拉克指出.管理学及其在实践中的一个重要进步是他们现在都包含人们的精神和创新。随着知识经济时代的来临.将不可避免地从根本上动摇各类组织的管理思想、管理制度和管理方式,现代图书馆的管理也概莫能外。
管理创新是图书馆发展的原动力。美籍奥地利经济学家熊彼特在其名著<经济发展论》一书中,提出了组织创新的概念。并将其纳入社会发展中,论述了创新在社会发展过程中的重大作用。面对科技日新月异,知识量、信息量剧增和市场剧变的新世纪,谁能感觉敏捷,抓住时机,当机立断,快速作出反应,力争处处先行一步,谁就会在竞争中获得胜利。管理上的创新能使图书馆打破常规,改革管理工作流程,大大提高管理效率;能使图书馆以敏锐的观察力,密切关注未来变化的新趋势、新动向、新问题,从而能以超前的意识果敢决策,适应未来发展的要求。
管理创新是迎接知识经济挑战的外在需要。以往图书馆的管理制度和管理模式的设计.常常以规范人的行为、使人不犯错误为出发点,有着过多的管制和约束,这种过细过严的规则,通常会窒息那些最初很难识别的新生事物的嫩芽.致使图书馆管理僵化,抑制了首创精神。而新世纪是知识经济的时代,是不断产生新思想、新理念、新技术、新知识的时代。国内外管理理论的研究表明。决定社会发展竞争优势的是人才和科学技术的优势。而决定人才、科学技术优势的是创新,所以强调创新已成为现代管理的时代趋势。
一、管理会计的定义
管理会计是一个非常年轻的学科,从产生到现在只有百年以下的历史并且关于管理会计理论研究的历史更是只有十几年的时间而已。到目前为止,不论是国内的研究还是国外的研究,管理会计理论都未能形成一套标准的,公认的理论体系。最初的“管理会计”名字,在H·W ·奎因坦斯教授出书的代表作《管理会计:财务管理入门》中出现,之后西方国家的各个会计学者和相关组织机构根据自身的专业了解程度,开始从不同角度对管理会计进行描述和分析[1]。1997年美国会计学者罗伯特·S·卡普兰在他与其他学者合作写的《管理会计》第二版中定义:管理会计能够为各级管理者和组织中的员工提供财会和非财会信息的过程。此过程需要组织内部全部职员对相关信息需求的推动,并有助于员工们设计出各类投资和经营决策方案。1970年到1980年之间,我国决定引入国外管理会计的相关内容,中国对管理会计研究非常优秀的学者有汪家佑和李天民[2]。
二、管理会计主体
管理会计主体通常是指管理会计为其办事的某一特定单位[3]。众所周知,管理会计大部分是向内部管理者提供有效决策信息的内部会计,不需要遵从公认的会计准则,所以管理会计的主体是具有层次性的。依照企业内部的各类管理需求,管理会计的主体既是企业内部各个责任单位,也是一个企业。然而随着网络经济的兴起与发展,无体企业是可以依照交易的需求,在短时间内能把若干个体由网络连接起来一起工作,交易结束便可以告知解散;再比如有些上市公司拥有多个子公司,而每个子公司又有许多联营企业、关联公司等。在这种情形下,有些学者建议,有必要拓宽管理会计主体的空间领域。不仅是企业内部的各个责任单位或单个小企业整体,还可以是多个个体的联合体,如母子公司或者是无实体公司。
三、管理会计的发展
(一)成本控制是管理会计初期阶段的基本特征。19世纪末至20世纪初,西方国家开始启用“科学管理”模式来解决日益严峻的生产问题。泰罗是古典管理理论的重要代表人物,他曾在伯利恒钢铁公司利用与会计紧密结合的方法进行了有效的资本管理。他认为成本管理是企业控制和规划中的一个必不可少的构成部分,所以他把成本会计的管理机能交由计划部门来执行,这样做有利于在一般的生产设备的条件下可以推进企业用稀少的材料和较短缺的工时生产出更多的产品,提高生产效率和经济效益。泰罗的研究成果在经过不断的实践发展后对管理会计的兴起起了关键性作用,逐渐构成以泰罗学说为基本方向的管理会计。在这一期间,管理会计以成本节制为基础,以提升企业的生产效益为目的,关键内容有三个方面:预算控制、标准成本和差异分析。
(二)预测决策是管理会计决策阶段的重要特征。二战之后,西方国家开始兴起行为科学理论。行为科学派别认为企业管理模式的发展应该由最初的以事体为中心到以人为中心,这同时也是管理思想的一个重大改革。行为科学之后便是管理科学。在管理过程中管理科学流派采用科学的方式并运用数学来攻克问题的方案,偏重解析了管理中的科学和理性等。之后,管理会计合并了管理科学中大部分内容。
(三)战略管理会计的产生。战略管理会计是随着信息普遍化和全国经济一体化的发展而产生的,人们逐渐认识到企业外部环境对企业本身发展具有非常重要的影响,尤其是跨国企业对企业内部和外部的管理环境都很重视,他们认为这样更有利于企业未来的长期发展。并且,企业为了能实现最终目的,得到核心的发展能力和逾额利润,就得分析企业本身的内部环境和外部环境 (包含竞争者、 客户和政府机构等) ,并及时传递外部环境的动态变化。战略管理会计的定义是由美国经济学家西蒙斯在1981年提出的,他将“战略管理会计”解释为:“用于监督与构建企业战略的、有关企业竞争对手的管理会计数据的提供与分析”。[4]它主要分析的是企业的竞争地位和提升企业市场占有率。研究结果表明这不仅扩展了传统管理会计学的研究范围,还联系了竞争者经营管理的分析来对本企业在市场中的竞争地位进行探察[4]。
四、战略管理会计特点
(一)适用范围:较为关注企业外部环境管理,跳出仅关注企业内部管理的固定框架,能为企业提供更为有利的财务信息,尤其注重各种相对指标或绝对指标的分析和计算。
(二)决策目标:战略管理会计比较注重企业的长远发展,超出了较为单一的期间范围,还能利用它了解企业在经济市场中的动态变化。
(三)研究对象:战略管理会计一般分析与企业经营策略有关的非财会信息,例如生产指标的弹性、产品品质、客户的满意程度、市场占有率、与战略资本有关的数据、企业资产的规模和基本产业布局对企业的影响等。
结论
战略管理会计是由传统管理会计的延伸而来,近几年来它在我国的企业管理中运用较广[5]。随着我国的现代企业制度的推行以及市场经济的不断发展,企业自由发展空间较大,具有较强的独立性,能自主决定其投资、生产、经营等各方面的问题。加之我国信息技术的发展快速以及电子信息技术的普及,使得人们能更好地收集,整理和使用这些信息,为战略管理会计的应用与实践提供了良好的平台支持。企业运用战略管理会计,来制定合理的战略方案,提升企业生产效率和利润最大化,为企业赢得经济市场上的优势。但是,传统的管理会计在当今依然占有一席之地,对我国企业原有的内部管理依然具有广泛地实用性。所以,我们得正确认识和了解传统管理会计和战略管理会计的适用性和局限性,使两者能够相辅相承,互相补充,进一步促进企业未来的发展。