時間：2023-09-15 17:41:41
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇機(jī)械密封的基本原理，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
【關(guān)鍵詞】水泵；密封；問題；對策
【中圖分類號】U464.138+. 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1672—5158（2012）08—0129-01
1.機(jī)械密封裝置的原理
機(jī)械密封是靠一對相對運動的環(huán)的端面A（一個固定，另一個與軸一起旋轉(zhuǎn)）相互貼合形成的微小軸向間隙起密封作用，這種裝置稱為機(jī)械密封機(jī)械密封通常由動環(huán)、靜環(huán)、壓緊元件和密封元件組成。其中動環(huán)和靜環(huán)的端面組成一對摩擦副，動環(huán)靠密封室中液體的壓力使其端面壓緊在靜環(huán)端面上，并在兩環(huán)端面上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)谋葔汉捅３忠粚訕O薄的液體膜而達(dá)到密封的目的。壓緊元件產(chǎn)生壓力，可使中開泵在不運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，也保持端面貼合，保證密封介質(zhì)不外漏，并防止雜質(zhì)進(jìn)入密封端面。密封元件起密封動環(huán)與軸的間隙B、靜環(huán)與壓蓋的間隙c的作用，同時對中開泵的振動、沖擊起緩沖作用。機(jī)械密封在實際運行中不是一個孤立的部件，它是與中開泵的其它零部件一起組合起來運行的，同時通過其基本原理可以看出，機(jī)械密封的正常運行是有條件的，例如：泵軸的竄量不能太大，否則摩擦副端面不能形成正常要求的比壓；機(jī)械密封處的中開泵軸不能有太大的撓度，否則端面比壓會不均勻等等。只有滿足類似這樣的外部條件，再加上良好的機(jī)械密封自身性能，才能達(dá)到理想的密封效果。
2.水泵密封存在的問題
2.1 機(jī)械密封裝置管系的焊接質(zhì)量差嚴(yán)重影響給水泵的安全，當(dāng)運行中管系輕微泄漏使機(jī)械密封液溫度緩慢升高（由于經(jīng)熱交換器的機(jī)械密封液減少，或機(jī)械密封液得不到良好的冷卻）；當(dāng)管系嚴(yán)重泄漏使機(jī)械密封液溫度急劇升高。這些都使機(jī)械密封動環(huán)和靜環(huán)及貼和面得不到很好的冷卻，使動靜環(huán)過熱而損壞。運行中多次發(fā)生由于機(jī)械密封管系泄漏導(dǎo)致給水泵跳閘，也加重了機(jī)械密封的磨損。因此對機(jī)械密封裝置管系的焊接質(zhì)量提出了更高的要求。
2.2 給水水質(zhì)對機(jī)械密封裝置的影響。由于機(jī)械密封裝置對水質(zhì)的要求較高，當(dāng)水質(zhì)惡化時，由于機(jī)械密封裝置的循環(huán)管系比較細(xì)，使機(jī)械密封裝置急易堵塞造成機(jī)械密封液溫度升高；當(dāng)給水泵在低轉(zhuǎn)速運行時，當(dāng)水質(zhì)惡化時，由于高魯皮夫（Golubiev）反向螺旋槽的提升壓力較低，使雜質(zhì)不能被水及時帶走，導(dǎo)致雜質(zhì)沉積在機(jī)械密封貼和面處，劃傷機(jī)械密封動靜環(huán)的貼和面，使機(jī)械密封泄漏。因此必須加強(qiáng)機(jī)組啟停機(jī)和正常運行的水質(zhì)的監(jiān)督。
2.3 運行方式對機(jī)械密封裝置的影響。
2.3.1 當(dāng)機(jī)組處于經(jīng)常性的負(fù)荷調(diào)整，使給水泵處于變工況狀態(tài)或給水泵經(jīng)常處于啟停狀態(tài)時，導(dǎo)致給水泵泵軸的瞬間竄動，使給水泵動靜環(huán)間的貼和面間隙過小，不足以形成流動膜，而造成動靜環(huán)的干摩擦，使機(jī)械密封裝置損壞。
2.3.2 當(dāng)給水泵處于正常備用狀態(tài)時，此時該泵靜止。由于泵備用時必須投入暖泵裝置，這時雖然投入了機(jī)械密封裝置的冷卻水，但由于泵組未轉(zhuǎn)動，因此機(jī)械密封裝置中的水不可能流動，所以機(jī)械密封裝置的石墨環(huán)（靜環(huán)）處于100℃以上的高溫中，而當(dāng)備用泵聯(lián)啟立即帶負(fù)荷時，100℃以上水突然流動起來經(jīng)過冷卻器后變成30℃以上的回水流過機(jī)械密封裝置的石墨環(huán)，使石墨環(huán)驟冷而產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致機(jī)械密封裝置泄漏。因此在泵組正常備用時可加一個小的循環(huán)泵使機(jī)械密封裝置的水流動起來，避免上述現(xiàn)象的發(fā)生。
3.水泵密封存在問題的成因分析
3.1 泵軸的軸向竄量大
平衡盤平衡軸向力的工作原理平衡盤工作時自動改變平衡盤與平衡環(huán)之間的軸向間隙b，從而改變平衡盤前后兩側(cè)的壓差，產(chǎn)生一個與軸向力方向相反的作用力來平衡軸向力。由于轉(zhuǎn)子竄動的慣性作用和瞬態(tài)中開泵工況的波動，運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子不會靜止在某一軸向平衡位置。平衡盤始終處在左右竄動的狀態(tài)。平衡盤在正常工作中的軸向竄量只有0105～011mm，滿足機(jī)械密封的允許軸向竄量015mm的要求，但平衡盤在泵啟動、停機(jī)、工況劇變時的軸向竄量可能大大超過機(jī)械密封允許的軸向竄量。泵經(jīng)過長時間運行后，平衡盤與平衡環(huán)摩擦磨損，間隙b隨著增大，機(jī)械密封軸向竄量不斷增加。由于軸向力的作用，吸入側(cè)的密封面的壓緊力增加，密封面磨損加劇，直至密封面損壞，失去密封作用。吐出側(cè)的機(jī)械密封，隨著平衡盤的磨損，轉(zhuǎn)子部件的軸向竄量大于密封要求的軸向竄量，密封面的壓緊力減小，達(dá)不到密封要求，最終使泵兩側(cè)的機(jī)械密封全部失去密封作用。
3.2 中開泵軸的撓度偏大
機(jī)械密封又稱端面密封，是一種旋轉(zhuǎn)軸向的接觸式動密封，它是在流體介質(zhì)和彈性元件的作用下，兩個垂直于軸心線的密封端面緊密貼合、相對旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到密封效果，因此要求兩個密封之間要受力均勻。但由于泵產(chǎn)品設(shè)計的不合理，泵軸運轉(zhuǎn)時，在機(jī)械密封安裝處產(chǎn)生的撓度較大，使密封面之間的受力不均勻，導(dǎo)致密封效果不好。
3.3 沒有輔助沖洗系統(tǒng)或輔助沖洗系統(tǒng)設(shè)置不合理
機(jī)械密封的輔助沖洗系統(tǒng)是非常重要的，它可以有效地保護(hù)密封面，起到冷卻、、沖走雜物等作用。有時設(shè)計員沒有合理地配置輔助沖洗系統(tǒng)，達(dá)不到密封效果；有時雖然設(shè)計人員設(shè)計了輔助系統(tǒng)，但由于沖洗液中有雜質(zhì)，沖洗液的流量、壓力不夠，沖洗口位置設(shè)計不合理等原因，也同樣達(dá)不到密封效果。
4.解決對策
4.1 消除泵軸竄量大的對策
合理地設(shè)計軸向力的平衡裝置，消除軸向竄量。為了滿足這一要求，對于多級離心中開泵，比較理想的設(shè)計方案有兩個：一個是平衡盤加軸向止推軸承，由平衡盤平衡軸向力，由軸向止推軸承對中開泵軸進(jìn)行軸向限位；另一個是平衡鼓加軸向止推軸承，由平衡鼓平衡掉大部分軸向力，剩余的軸向力由止推軸承承擔(dān)，同時軸向止推軸承對中開泵軸進(jìn)行軸向限位。第二種方案的關(guān)鍵是合理地設(shè)計平衡鼓，使之能夠真正平衡掉大部分軸向力。對于其它單級中開泵、中開中開泵等產(chǎn)品，在設(shè)計時采取一些措施保證中開泵軸的竄量在機(jī)械密封所要求的范圍之內(nèi)。
4.2 消除中開泵軸撓度偏大的對策
首先，減少兩端軸承之間的距離。中開泵葉輪的級數(shù)不要太多，在中開泵總揚程要求較高的情況下，盡量提高每級葉輪的揚程，減少級數(shù)；其次，增加中開泵軸的直徑。在設(shè)計中開泵軸直徑的時候，不要簡單地僅考慮傳遞功率的大小，而要考慮機(jī)械密封、軸撓度、起動方法和有關(guān)慣性負(fù)荷、徑向力等因素。很多設(shè)計員沒有充分認(rèn)識到這一點。
4.3 增加輔助沖洗系統(tǒng)
[關(guān)鍵詞]污水泵 填料密封 機(jī)械密封 改造
污水處理工程是環(huán)境保護(hù)的重要項目,而污水泵作為污水處理工程的主要配套設(shè)備被廣泛應(yīng)用于城市排污、礦山、冶金、電力以及石化等污水處理作業(yè),發(fā)展前景廣闊。污水泵產(chǎn)品除了要求技術(shù)性能好之外,密封是污水泵的關(guān)鍵,必須可靠性高,污水泵無故障運行時間長。污水泵在工作中,密封一旦失效,外部介質(zhì)或油室中的油便會進(jìn)入電機(jī)腔,引起潛水電機(jī)缺相、短路、漏電、燒壞電機(jī),甚至影響人身安全。因此,為了進(jìn)一步提高污水泵使用的安全性、運行可靠性以及提高污水泵無故障運行時間,有必要對污水泵通常使用的機(jī)械密封進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,實行改進(jìn)。
一、常用的密封形式及不足
目前,污水泵產(chǎn)品常用的密封形式有兩種:填料密封和機(jī)械密封。填料密封,如圖1所示,是最古老的一種密封結(jié)構(gòu),發(fā)源于工業(yè)革命之前的傳統(tǒng)密封裝置,有著100年的材料工藝、劑系統(tǒng)和制造方法,并保持持續(xù)進(jìn)步,目前很多的應(yīng)用場合。經(jīng)分析,該軟填料密封結(jié)構(gòu)存在如下缺陷:
圖1 填料密封的結(jié)構(gòu)示意圖1.密封介質(zhì)含有的雜質(zhì)嚴(yán)重影響密封性能。雜質(zhì)進(jìn)入軟填料密封內(nèi)部,進(jìn)一步增大了填料密封和軸套之間的摩擦、磨損。雖然材料耐磨性較好,但是使用效果仍然不佳,泄漏頻繁。另外由于沒有采用封液對填料密封進(jìn)行冷卻,也加劇了填料與軸套之間的磨損。
2.工作狀態(tài)不穩(wěn)定需頻繁調(diào)整和更換填料。由于軟填料自身具有的粘彈特性,在工作狀態(tài)下會出現(xiàn)明顯的應(yīng)力松弛。為保持其正常的密封功能,需不斷地通過壓緊壓蓋來增大填料與軸的徑向接觸力,同時也增大了軟填料與軸的磨損,因此不得不經(jīng)常更換(或添加)填料,維修工作量和費用大大增加。
3.磨損嚴(yán)重致使能耗量大。根據(jù)軟填料密封的工作機(jī)理,填料密封與軸(或軸套)之間必須保持較大的徑向接觸壓力以維持密封,因此填料和軸(或軸套)的摩擦、磨損都很嚴(yán)重,在密封很快失去工作能力的同時,造成相當(dāng)大的能耗浪費。
機(jī)械密封具有摩擦功率損失小、壽命長、不泄漏等諸多優(yōu)點,目前已在水泵上廣泛應(yīng)用。要把填料密封結(jié)構(gòu)的水泵改造成機(jī)械密封結(jié)構(gòu)需從設(shè)計、結(jié)構(gòu)和加工幾方面考慮。
文獻(xiàn)討論了污水泵工況時軟填料密封的失效原因,并提出了改進(jìn)的方案,有一定的借簽和實用價值;機(jī)械密封亦稱端面密封,其有一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面,該端面在流體壓力及補(bǔ)償機(jī)械外彈力的作用下,依賴輔助密封的配合與另一端保持貼合,并相對滑動,從而防止流體泄漏。
污水泵中常用的機(jī)械密封結(jié)構(gòu)有兩種形式:一種方案是在潛水污水泵的油室里安裝一套雙端面機(jī)械密封(見圖2);另一種方案是在污水泵油室里設(shè)置一套單端面機(jī)械密封,而另一套設(shè)置在泵腔,使用在所抽送的污水介質(zhì)中。
圖2 機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)示意圖
1―軸套;2―動環(huán)輔助密封圈;3―動環(huán);4―密封墊片;5―靜環(huán);6―靜環(huán)輔助密封圈圖機(jī)械密封通常由動環(huán)、靜環(huán)、壓緊元件和密封元件組成。其中動環(huán)和靜環(huán)的端面組成一對摩擦副,動環(huán)靠密封室中液體的壓力使其端面壓緊在靜環(huán)端面上,并在兩環(huán)端面上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)谋葔汉捅３忠粚訕O薄的液體膜而達(dá)到密封的目的。壓緊元件產(chǎn)生壓力,可使泵在不運轉(zhuǎn)狀態(tài)下,也保持端面貼合,保證密封介質(zhì)不外漏,并防止雜質(zhì)進(jìn)入密封端面。圖2所示為雙端面機(jī)械密封,水泵側(cè)與電機(jī)側(cè)兩道密封端面都是靠彈性構(gòu)件-彈簧和密封介質(zhì)的壓力在旋轉(zhuǎn)的動環(huán)和靜環(huán)的接觸表面上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膲壕o力,使這兩個密封端面緊密貼合,端面間維持一層極薄的液體膜而達(dá)到密封的目的。其中水泵側(cè)密封端面與電機(jī)側(cè)密封端面結(jié)合處B,是密封點,防止所抽介質(zhì)進(jìn)入油腔,防止油腔內(nèi)的油進(jìn)入電機(jī)腔;6為靜環(huán)與壓蓋端面之間密封點, A處是動環(huán)與軸配合面之間的密封點,C是箱體間的密封。
圖2中,A、B、C所示結(jié)構(gòu)機(jī)械密封最容易出現(xiàn)泄露現(xiàn)象,由于使用介質(zhì)的復(fù)雜性,易使抱軸橡膠老化,一旦出現(xiàn)老化就直接影響彈簧傳動而使得密封失效,同時,兩端面密封都得靠同一個彈簧產(chǎn)生壓力,若其中一邊端面接觸失效,整套密封也就失效。因此,這種機(jī)械密封一直存在失效快、返修率高的不足之處,直接影響到泵使用壽命。
機(jī)械密封在實際運行中不是一個孤立的部件,它是與泵的其它零部件一起組合起來運行的,同時通過其基本原理可以看出,機(jī)械密封的正常運行是有條件的,例如:泵軸的竄量不能太大,否則摩擦副端面不能形成正常要求的比壓;機(jī)械密封處的泵軸不能有太大的撓度,否則端面比壓會不均勻等等。只有滿足類似這樣的外部條件,再加上良好的機(jī)械密封自身性能,才能達(dá)到理想的密封效果。
因此,在實際應(yīng)用中,以機(jī)械密封來代替填料密封的情況越來越多。
二、填料密封的機(jī)械密封改造
1.改裝方法
污水泵填料筒的徑向尺寸和軸向尺寸較小,影響了機(jī)械密封的安裝。在滿足強(qiáng)度的情況下,將填料筒的內(nèi)徑相應(yīng)地擴(kuò)大;若有軸套,可將軸套的外徑相應(yīng)地縮小或?qū)⑤S套拆除。
2.主要尺寸確定
(1)確定傳動套或彈簧座在軸套上的位置。如圖3所示。為了防止傳動套或彈簧座同填料內(nèi)套端面碰,把安裝機(jī)械密封的起點尺寸定為[H-K=5～15mm]。
(2)確定軸套總長度。軸套的總長度一般比原來的總長度稍稍長一點。因為考慮到軸套尾端部分要伸出密封壓蓋5～10mm左右,以利于安裝方便。尺寸根據(jù)設(shè)計的密封壓蓋厚度而定。
(3)確定傳動套或彈簧座在軸套上的定位尺寸D:D=L-[H-K-(5-10)+l]。
圖3 填料箱結(jié)構(gòu)尺寸簡圖
1.填料箱平面 2.填料箱殼體 3.填料內(nèi)套 4.軸套 5.軸 6.密封圈 E.內(nèi)套端面 H.填料箱深度 L.套筒長度
(4)軸套與軸的密封。軸套與的形圈軸的密封可采用聚四氟乙烯車制成直徑為3mm的O形圈來進(jìn)行密封。安裝機(jī)械密封的軸套,要求具有良好的抗腐蝕性和耐磨性,對于放置動環(huán)密封圈的軸套表面要求鍍鉻處理,表面粗糙度為0.8。
(5)密封壓蓋結(jié)構(gòu)尺寸的確定。機(jī)械密封的靜環(huán)裝在壓蓋上。壓蓋上安裝靜環(huán)的各種配合尺寸均按靜環(huán)的幾何尺寸進(jìn)行設(shè)計,結(jié)構(gòu)可參照機(jī)械密封有關(guān)資料。
3.改造技術(shù)要求
(1)安裝機(jī)械密封部位的軸或套。軸或套的徑向跳動0.04～0.06mm;表面粗糙度不低于0.8,軸或套外徑尺寸公差為h7;密封軸套端部必須做倒角并修光滑。
(2)密封壓蓋。密封壓蓋應(yīng)有足夠的厚度,防止在液體壓力作用下產(chǎn)生變形;密封壓蓋固定螺栓不少于3個;與靜環(huán)密封圈接觸部位的表面粗糙度不低1.6,其接觸面對軸中心線跳動允差±0.04mm;安裝靜環(huán)密封圈的端部必須做倒角并修光滑。
(3)轉(zhuǎn)子。瞬時軸向竄動量不超過±0.15mm;軸向游動量不超過±0.1mm軸振動量不超過±0.05mm。
(4)密封腔。密封腔與密封壓蓋配合的止口跳動允差為0.04～0.08mm;密封腔與密封壓蓋配合的端面跳動允差為 0.06～0.08mm。
三、機(jī)械密封結(jié)構(gòu)改造
將圖2中C處密封面是機(jī)械密封最容易發(fā)生泄露處,而錐面機(jī)械密封特別適合于含有固體懸濁物的泵送設(shè)備,因此將C處改為錐面密封,如圖4所示。靜環(huán)材料為填充聚四氟乙烯,動環(huán)材料為不銹鋼,錐面噴涂碳化鎢。其主要特點為:
1.錐面機(jī)械密封的動環(huán)為一錐環(huán),其半錐角為α;靜環(huán)的內(nèi)徑R1為定值,隨著靜環(huán)的磨損接觸母線長度T增長,靜環(huán)的外徑R2也隨之增大,R2=R1+2T sinα。
2.密封接觸面母線長度很短(穩(wěn)定運轉(zhuǎn)初期為0.3～0.5mm),因此接觸端面內(nèi)外溫差小,溫升低,降低了粘著磨損的程度。靜環(huán)具有較大的抗壓截面,壓力變形小。
3.密封套和動環(huán)都具有一定的浮動性,可使密封面始終保持良好的接觸狀態(tài),介質(zhì)中的懸浮顆粒不易進(jìn)入密封面。
4.介質(zhì)泄漏方向與其離心力方向成一定角度,對減少泄漏有利。
錐面機(jī)械密封的密封比壓計算為:
pc=ps+p1(G-λ)在上式中:pc―密封比壓,MPa;ps―彈簧比壓,MPa;p1―介質(zhì)壓力,MPa;G―載荷系數(shù);λ―反壓系數(shù)(可根據(jù)文獻(xiàn)中[5]推薦值選取)。
在設(shè)計中注意G與接觸母線T的關(guān)系,當(dāng)錐面機(jī)械密封的靜環(huán)磨損后,接觸母線長度T不斷增加,使得載荷系數(shù)G不斷減小。圖5所示為接觸母線長度T與載荷系數(shù)G的關(guān)系曲線,運轉(zhuǎn)過程中,靜環(huán)磨損和G值降低所造成的卸載,使密封比壓pc降低。由此而產(chǎn)生泄漏時,必須通過調(diào)節(jié)彈簧壓縮量(彈簧加載)來維持足夠的密封比壓。
機(jī)械密封在運轉(zhuǎn)中,彈簧一般不再進(jìn)行調(diào)整。彈簧在錐面機(jī)械密封中起著補(bǔ)償密封環(huán)磨損卸載和G值降低卸載雙重作用,設(shè)計中正確確定彈簧比壓是保證密封性能和使用壽命的重要一環(huán)。
四、結(jié)束語
改造后的密封結(jié)構(gòu),密封可靠,泵在運轉(zhuǎn)中基本不漏,調(diào)節(jié)維護(hù)方便。提高了密封性能,延長了運行周期,節(jié)省了檢修費用。經(jīng)過上述改造之后的污水泵運行良好,延長了設(shè)備的連續(xù)運行時間。
參考文獻(xiàn):
[1]郝木明,顧永泉.密封填料的粘彈特性及其對密封性能的影響[J].化工機(jī)械,1995, 22(5): 277 282.
[2] 趙丹峰.污水泵用軟填料密封改造[J]. 化工機(jī)械, 2008,35(4):244-245.
[3]田應(yīng)雄,徐德東.關(guān)于液下污水泵軸封結(jié)構(gòu)的改造[J].通用機(jī)械, 2008.73-74.
關(guān)鍵詞：含能材料;固體推進(jìn)劑;實驗教學(xué);燃速
中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）06-0246-02
一、前言
隨著高等教育體制改革的逐步深化，要求高校培養(yǎng)出來的人才在知識結(jié)構(gòu)和能力上都具有較高的素質(zhì)。實驗教學(xué)是高等教育中培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力、高素質(zhì)人才的一個重要環(huán)節(jié)，越來越受大家的關(guān)注。
含能材料應(yīng)用于陸、海、空及二炮各類武器系統(tǒng)，是完成發(fā)射、推進(jìn)和毀傷的能源材料。隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭對武器裝備性能要求的進(jìn)一步提高，對炸藥、推進(jìn)劑和發(fā)射藥等含能材料的性能提出了更高的要求。國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)軍事化學(xué)與煙火技術(shù)專業(yè)開設(shè)了《含能材料及性能測試》課程，主要介紹含能材料的配方特點、性能測試的基本原理及測試方法，為碩士論文的研究工作及今后從事含能材料研制工作打下良好的基礎(chǔ)。
實驗教學(xué)作為學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力培養(yǎng)手段，已經(jīng)越來越受到人們的關(guān)注[1，2]。固體推進(jìn)劑燃速測試是《含能材料及性能測試》課程的實驗教學(xué)內(nèi)容之一，為提高教學(xué)效果，對實驗教學(xué)方法進(jìn)行了改革探索。
二、主體式實驗教學(xué)方法
傳統(tǒng)的實驗教學(xué)是實驗教師提前把實驗所用的儀器設(shè)備準(zhǔn)備好，由教師講解實驗?zāi)康摹嶒炘怼嶒灢襟E等內(nèi)容。然后學(xué)生操作，得到實驗數(shù)據(jù)，完成實驗報告。在這種教學(xué)模式下學(xué)生思維只能跟教師走，學(xué)生雖然參與了實驗教學(xué)活動，但實質(zhì)上是處于被動接受的狀態(tài)，這導(dǎo)致許多學(xué)生的實驗技能和動手能力較差，而動手能力差又使學(xué)生畏懼實驗課[3]。學(xué)生的主動性、積極性都受到一定的限制，創(chuàng)新能力和設(shè)計思想等各方面能力也無法得到訓(xùn)練。無法滿足培養(yǎng)研究生的自主動手能力、實驗方法設(shè)計能力和今后從事科研工作解決問題的能力的要求。
實驗教學(xué)方法改革主要是改變不顧學(xué)生的個體差異，忽視學(xué)生的個性、能力、興趣，按同一模式進(jìn)行教學(xué)的方式。深化實驗教學(xué)對學(xué)員動手能力、知識運用能力、分析解決問題能力和團(tuán)隊精神的培養(yǎng)，在實驗教學(xué)過程中必須體現(xiàn)學(xué)員的主體地位，以此作為實驗教學(xué)的出發(fā)點。
教學(xué)過程中進(jìn)行分組，本組人員共同準(zhǔn)備實驗，并由擔(dān)任組長的同學(xué)負(fù)責(zé)該實驗設(shè)備的調(diào)試和實驗過程講解。教師對學(xué)生提實驗要求、提供實驗材料，負(fù)責(zé)實驗設(shè)備調(diào)試指導(dǎo)、講解要點補(bǔ)充和檢查實驗結(jié)果。使學(xué)生自己有目的、有步驟地去設(shè)計實驗，完成實驗任務(wù)，不再是簡單、被動地驗證基礎(chǔ)知識，而是激發(fā)了學(xué)習(xí)的主動性，充分發(fā)揮了想象力和創(chuàng)造力，從而培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。
引導(dǎo)學(xué)生對實驗過程的分析和處理能力，實驗過程中可能會出現(xiàn)點火失敗或測試數(shù)據(jù)錯誤的現(xiàn)象。此時，要鼓勵學(xué)生通過討論、分析實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象，通過思考找出解決問題的方法。雖然實驗過程中會出現(xiàn)許多問題，但正是這些問題的出現(xiàn)，提高了學(xué)生綜合處理問題的能力。
三、固體推進(jìn)劑燃速測試實驗過程
燃速[4]是表征固體推進(jìn)劑燃燒性能的一個重要參數(shù)，有兩種表示方法，即線性燃速和質(zhì)量燃速。線性燃速是指垂直于推進(jìn)劑燃面的方向上，單位時間內(nèi)推進(jìn)劑被燒掉的長度。燃速壓強(qiáng)指數(shù)是評定推進(jìn)劑燃燒穩(wěn)定性的重要指標(biāo)之一，代表壓強(qiáng)對推進(jìn)劑燃速的影響程度。
靶線法測試原理是將包覆的試樣鉆孔穿入靶線，在規(guī)定的試驗壓強(qiáng)和溫度下，記錄試樣在氮氣中燃盡靶距長度所需的時間，計算出燃速。根據(jù)一定溫度下不同壓強(qiáng)下的燃速，可以計算出燃速壓強(qiáng)指數(shù)。
首先由主講教師在課堂上集中講授固體推進(jìn)劑靶線法燃速測試實驗的目的、原理、注意事項，試樣的制備方法和要求。根據(jù)研究生人數(shù)，分組，每組3～4人，分組輪流實驗。
采用開放實驗室方式，對定時、定人、定內(nèi)容的實驗教學(xué)進(jìn)行改革。學(xué)生分組后，可以與教師預(yù)約實驗室，利用課余時間到實驗室進(jìn)行實驗準(zhǔn)備，實驗準(zhǔn)備工作包括推進(jìn)劑試樣的包覆、壓強(qiáng)傳感器的標(biāo)定、燃速儀燃燒室氣密性的調(diào)試、燃速儀控制系統(tǒng)的操作等。這些工作需要運用多種課程知識，如推進(jìn)劑試樣的包覆涉及高分子化學(xué)的知識，壓強(qiáng)傳感器的標(biāo)定涉及機(jī)械、控制相關(guān)知識，燃燒室氣密性調(diào)試涉及機(jī)械知識，控制系統(tǒng)的操作涉及計算機(jī)軟件、自動控制的相關(guān)知識，可以培養(yǎng)學(xué)生動手能力、集成和測試能力。
在實驗準(zhǔn)備過程中，教師按照GJB770B-2005《火藥試驗方法》的要求指導(dǎo)，培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神。教師設(shè)計一些科研活動中與實驗相關(guān)的內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生在實驗過程中對這些問題進(jìn)行思考，使學(xué)生通過實驗達(dá)到對基本知識、技能的系統(tǒng)化和完整化。
實驗時，由各組學(xué)生負(fù)責(zé)介紹實驗的基本原理、操作步驟、注意事項等內(nèi)容，對于學(xué)生介紹不全面的內(nèi)容或介紹有錯誤的內(nèi)容，教師進(jìn)行補(bǔ)充。教師指導(dǎo)學(xué)生的操作，發(fā)現(xiàn)問題及時給予原理性或方法性的引導(dǎo)。提倡同組學(xué)生間的溝通與合作，解決遇到的問題和難題。例如采用靶線法測試富燃料推進(jìn)劑的燃速時，第一靶線和第二靶線的低熔點絲同時熔斷，可能是由于燃燒后的殘渣掉落，造成實驗測試失敗。針對這一實驗現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生分析原因。學(xué)生通過小組討論，認(rèn)為由于富燃料推進(jìn)劑中氧化劑含量低，金屬含量高，燃燒后有大量熾熱的金屬殘渣，金屬殘渣可能同時熔斷兩個靶線;另外，燃燒產(chǎn)物具有較強(qiáng)的導(dǎo)電性，造成測試系統(tǒng)采集的信號有干擾。采用絕緣膠布保護(hù)第一靶線和第二靶線的低熔點絲，有效防止了金屬殘渣同時熔斷兩個靶線，提高了實驗的成功率。通過這種主體式實驗教學(xué)，不僅鍛煉了學(xué)生的專業(yè)技能，也提高了學(xué)生團(tuán)隊合作、理論聯(lián)系實際的能力，從而提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。
實驗結(jié)束后，由實驗小組同學(xué)共同完成實驗報告。實驗報告的評定除了考核具體的諸如實驗?zāi)康摹嶒炘怼嶒灢襟E和實驗結(jié)論是否準(zhǔn)確，重點放在實驗的思考與討論上，因為這部分最能體現(xiàn)學(xué)生對相關(guān)知識的理解，體現(xiàn)學(xué)生分析和解決問題的能力。每一小組實驗方案不完全相同，最終的實驗報告也會有所不同，這就避免了實驗報告的雷同現(xiàn)象。實踐表明，這種考核方式能明顯地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，增強(qiáng)思考和團(tuán)隊合作的能力。
四、主體式實驗教學(xué)的優(yōu)勢
以能力培養(yǎng)為核心的主體式實驗教學(xué)是創(chuàng)新的教學(xué)方式，學(xué)生能夠親自動手操作，現(xiàn)場親身感受;進(jìn)一步加深了學(xué)生對固體推進(jìn)劑燃速測試知識的理解與掌握，較好地鞏固了專業(yè)理論課程的教學(xué)效果;實驗綜合性強(qiáng)，很好地鍛煉了學(xué)生綜合利用知識解決實際問題的能力;擴(kuò)大了學(xué)生自主實驗的空間和想象，激發(fā)了學(xué)生的自主思考與創(chuàng)新意識;實驗需要多人共同協(xié)作完成，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力。主體式實驗教學(xué)具有以下優(yōu)勢。
1.教學(xué)與科研實踐密切結(jié)合。通過科研項目中涉及的不同燃燒性能的固體推進(jìn)劑藥條燃速測試，加深學(xué)生對固體推進(jìn)劑燃燒性能測試基本原理和概念的認(rèn)識與理解，培養(yǎng)理論和實際相結(jié)合的良好作風(fēng)，在鍛煉學(xué)員動手能力的同時，訓(xùn)練其科研思路。
2.促進(jìn)學(xué)員主動探索和分析問題。不同配方固體推進(jìn)劑在相同壓強(qiáng)下的燃速不同，同一配方固體推進(jìn)劑在不同壓強(qiáng)下的燃速也不同，促使學(xué)生進(jìn)一步深入思考引起燃速差異的原因，激發(fā)他們進(jìn)行深入研究和進(jìn)一步探索的積極性。提高他們獨立分析、歸納、總結(jié)的能力，激發(fā)他們繼續(xù)探索的熱情，培養(yǎng)各方面分析問題的能力。
3.實驗設(shè)計的拓展性強(qiáng)。此實驗教學(xué)可起到啟發(fā)的作用，學(xué)生可以通過自學(xué)或交流，更深入地了解與燃燒性能測試相關(guān)的知識，如壓強(qiáng)傳感器的標(biāo)定原理、靶線計時原理、恒壓原理和機(jī)械密封原理。極大地拓寬了學(xué)生的知識面。
深入研究和大力推廣主體式實驗教學(xué)有利于提高研究生課程實驗的教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn)：
[1]陳德碧，楊帆.應(yīng)用型人才培養(yǎng)的實驗教學(xué)改革實踐[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2010，8（4）：42-43，133.
[2]易昆南，于菲菲.在綜合性、設(shè)計性實驗中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力[J].實驗技術(shù)與管理，2007，24（8）：8-9.
