1 概述

膜式燃气表属于容积式计量仪表，其基表按结构划分包括外壳、机芯以及计数齿轮等部件；按照功能划分可分为外壳保护系统和测量系统，测量系统又分为动力系统、传动系统以及计数显示系统，测量系统的组成框图见图1。动力系统包括柔性子系统和刚性子系统两部分。柔性子系统的驱动能量由燃气提供，通过滑槽和摇臂向刚性子系统传递动力，推动刚性子系统运转。同时，刚性子系统通过其气流分配阀的运转约束柔性子系统的运行，进而实现动力系统的自动化运行。动力系统通过中心轮(与曲柄同轴)与过渡轮的啮合，推动传动系统和计数显示系统运行。

  

图1 测量系统的组成框图

2 传统动力系统设计存在的缺陷

2.1 柔性子系统

2.1.1 传统柔性子系统设计特点

柔性动力组件包括压环、密封圈和膜片组件等，采用超声波压焊的方式密封固定在膜盒的膜片安装面上。膜片组件包括膜片、平行夹板以及滑槽，膜片采用超声波压焊方式夹紧在平行夹板和滑槽之间。膜片运动时牵动滑槽运动并向刚性子系统传递动力。柔性子系统的组成框图见图2。

  

图2 柔性子系统的组成框图

膜片在安装进燃气表之前，均会进行膜片深度检测，以确定膜片的回转体积。膜式燃气表膜片多采用限位式设计[1]，以膜片深度h来确定柔性子系统膜片的行程(2h)，膜片在到达行程终点位置时膜片处于张紧的临界点。膜片结构见图3。在膜片组件中，滑槽和平行夹板与膜片底部固定在一起，具有一定强度，能同步运动。

  

图3 膜片结构

柔性子系统包括前后计量室两组柔性动力组件，采用两室(Q1-Q2计量室和Q3-Q4计量室)四腔(Q1计量腔、Q2计量腔、Q3计量腔和Q4计量腔)结构。Q1-Q2计量室又称为前计量室，简称为前室，Q3-Q4计量室又称为后计量室，简称后室。其中Q2和Q3两计量腔相邻，且处在内侧，称为内腔，Q1和Q4称为外腔。膜式燃气表两室四腔结构简图见图4，此时Q1计量腔和Q3计量腔处于进气状态，Q2计量腔和Q4计量腔处于出气状态。

  

图4 膜式燃气表两室四腔结构

膜式燃气表膜片的运动行程具有内极限点和外极限点，内极限点也称近极限点，外极限点也称远极限点，这两点之间的距离称为膜片行程。当后室膜片达到极限位置时，前室膜片刚好到达其行程中心位置。膜片从近极限点运动到远极限点的过程称为往程，从远极限点运动到近极限点的过程称为返程，且膜片往返运动的时间相等：

tw=tf

第一，政治权力必须来自民众的自愿让渡。实行民主政治，政治领导人必须由民众或民意代表在不受干扰的情况下按真实意愿选举产生。无论民众中的“民”的范围有多大，是氏族公社的成年男女，奴隶主和自由民，资产阶级，还是无产阶级和广大劳动人民。总之，政治权力首先必须获得大多数“民”的认可，才会有威望，才有合法地位。当然，对于被统治、被压迫的阶级来说，统治阶级的这种权力永远是非法的。

(1)

8. 线粒体能量代谢障碍：线粒体能量代谢障碍可能参与了PSD的发病机制。抑郁症动物模型中也发现了线粒体功能障碍。尽管PSD缺乏具体的临床或实验研究，但有2个因素支持这一假设：(1)对能源的高需求使大脑特别容易受到缺血引起的有氧代谢障碍，氧化应激在脑卒中缺血性再灌注损伤中也起到关键作用；(2)神经影像学研究抑郁(非缺血性)患者出现的脑血流量和脑葡萄糖代谢率的变化，测定脑组织能量代谢出现变化。抑郁症患者的氧化应激也得到了生物化学、遗传学和药理学研究的证据支持。有鉴于此，Renshaw等进一步证实了增加脑ATP有效性的药物可能具有抗抑郁作用[19]。

tf——膜片从远极限点运动到近极限点所需时间，s

2.1.2 传统柔性子系统设计存在的缺陷

β1——摇杆往程运动时，曲柄由C2D位置运动到C1D位置经过的圆心角，(°)

动力系统的动力源为流动燃气的机械能，通过推动柔性子系统作直线往复式活塞运动，进而推动刚性子系统的气流分配阀作匀速圆周运动，气流分配阀旋转一周就是一个计量循环。因此，从整个系统来看，动力系统的动力就是柔性子系统的两组膜片的运动，系统的阻力是传动系统和计数显示系统的运动。由于传动系统和计数显示系统的阻力一般是恒定的，因此，不会影响燃气表计量性能的稳定性。

膜式燃气表柔性子系统实际运行中，阻力除了来自上文提到的传动系统和计数显示系统外，还存在柔性子系统的膜片到达极限位置时产生的阻力，此阻力会使膜式燃气表的计量稳定性变差。以图4为例，在Q3计量腔的端口关闭的瞬间，Q3计量腔完全密闭，膜片侧面处于张紧的临界点，由于气体压力和惯性的作用会使膜片组件趋于继续向远极限位置运动，膜片底部的两端会发生变形，产生阻碍摇臂返程运动的阻力，此阻力使膜片侧面处于张紧状态，进而对动力系统的运行造成阻碍。当运行到下一个极限位置时，又会出现一个膜片提供动力，另一膜片阻碍运动的情况，系统阻力显著提高。每一个测量循环存在4个这样的阻力变化过程，这就是膜式燃气表动力系统动力周期性变化的特点。极限位置时膜片组件状态见图5。若长期存在膜片张紧现象，会使膜片发生严重的结构变形甚至破损，影响计量结果的准确性。因此，为了保证计量准确可靠，在燃气流量计量过程中膜片应始终处于非张紧的自由状态。

  

图5 极限位置时膜片组件状态

2.2 刚性子系统

2.2.1 传统刚性子系统设计特点

创造新优势，推动改革举措具体落实。“江苏要努力在全面深化改革中走在前列”是习近平总书记2014年视察江苏时提出的要求，这是全省改革工作必须牢牢把握的总目标总定位。江苏把握好力度、时点，以改革赋权赋能，打好改革组合拳，激发改革内生动力，形成合力，创出了一系列江苏特色改革品牌。近年来，按照全面深化改革新要求，把“不见面审批”作为行政体制改革的重要抓手，大力推进行政审批制度改革，着力打造“审批事项最少、办事效率最高、创新创业活力最强的区域”；以县级集成改革和综合改革破解经济社会发展各领域行政管理体制障碍，放大全面深化改革的整体效应，为全省乃至全国的改革大局探索新路径。

刚性子系统包括刚性动力组件、平面双摇杆单曲柄机构以及气流分配阀，能够实现膜片和阀盖做同步运动。刚性动力组件包括摇臂和立轴，双摇杆单曲柄机构包括摇杆、连杆和曲柄，摇臂和摇杆压铆在立轴的上下两个端面上，气流分配阀包括阀座和阀盖。刚性子系统的组成框图见图6。

  

图6 刚性子系统组成框图

在刚性子系统中，摇臂为主动件，平面双摇杆单曲柄机构为从动件，前室和后室所对应刚性子系统完全相同，并关于膜盒中壁对称面对称。以后室对应的刚性子系统为例，膜式燃气表后室对应刚性子系统结构俯视图见图7。刚性子系统动力来源于柔性子系统，图中点A为立轴，AB为摇杆，CD为曲柄，曲柄与中心轮同轴，BC为连杆，AF为摇臂，λ为摇臂和摇杆的空间装配角度，σ为摇臂在近极限位置时与膜盒中壁对称面的夹角，大小与摇臂结构有关，是一个固定值。摇臂和摇杆压铆在立轴的上下两个端面上，固定连接。摇臂位于计量室内部，通过滑槽与膜片组件连接。摇杆位于计量室外部的上方，通过连杆与曲柄连接。摇臂的摆动会带动摇杆同步摆动，二者摆角大小相同。膜式燃气表柔性子系统的往复运动通过刚性子系统最终将燃气的计量体积在计数显示系统中显示出来。

  

图7 膜式燃气表后室对应刚性子系统结构俯视图

2.2.2 传统刚性子系统设计存在的缺陷

如图7所示，摇臂和摇杆固定连接在一起，摇臂的摆动角度和摇杆的摆动角度相等，当膜片的行程确定后，摆角大小便已确定。膜式燃气表平面双摇杆单曲柄机构是两个摇杆共用一个曲柄组成的双动力驱动装置，后室对应平面双摇杆单曲柄机构简图见图8。

  

图8 后室对应平面双摇杆单曲柄机构简图

点A为立轴位置，点D为中轴位置，AD为机架，固定不动。绿线AB1为摇杆处于远极限位置，红线AB2为摇杆处于近极限位置。绿线B1C1是摇杆处于远极限位置时连杆所处位置，红线B2C2是摇杆处于近极限位置时连杆所处位置。绿线C1D是摇杆处于远极限位置时曲柄所处位置，红线C2D是摇杆处于近极限位置时曲柄所处位置。MD为膜盒中壁对称面，θ为摇杆摆角，与摇臂摆角大小相同。蓝线为摇杆轴头的行程轨迹。

传统上对平面双摇杆单曲柄机构进行设计时，一般未考虑到无急回运动设计，即：在远极限位置时，摇杆、连杆和曲柄分别运动到AB1、B1C1、C1D的位置，此时点B1、点C1和点D共线；在近极限位置时，摇杆、连杆和曲柄分别运动到AB2、B2C2、C2D的位置，此时点B2、点C2和点D共线。摇杆分别处于远极限位置和近极限位置时，两次连杆所处位置的夹角为极限位角φ，即∠B1DB2。

可见摇杆往程和返程运动时，曲柄的角速度分别为：

当摇杆往程运动时，从近极限位置运行到远极限位置，曲柄由C2D运行到C1D，经过的圆心角β1为180°加φ，所耗费的时间是膜片的往程时间tw。

当摇杆返程运动时，从远极限位置运行到近极限位置，曲柄由C1D运行到C2D，经过的圆心角β2为180°减φ，所耗费的时间是膜片的返程时间tf。

式中 tw——膜片从近极限点运动到远极限点所需时间，s

社会信息化水平的提升，使得企业对人才素质的要求逐渐提高。企业传统的会计核算方式，以人工核算为主。在互联网背景下，人工核算已经逐渐被“电算化”所取代。在此环境下，会计专业教学，必须适应时代以及企业的需求，对自身的教学模式进行改革。通过提高会计电算化课程教学效率及质量的方式，提高人才的综合技能。

第四，学业成就最大化的寝室氛围激励学生持续奋进。学霸寝室的学习氛围浓厚，这种浓厚的氛围饱含的巨大的正能量将寝室学生向上托举，推动他们的学习势头不断上升；而学渣寝室的氛围刚好相反，形成的向下的力量拖拽着寝室成员向上努力。向上或向下的氛围一旦形成，难以改变。学霸寝室以实现学业成就最大化的氛围推动学生积极主动地参加学术交流、学术比赛、科技创新或者为继续深造做充分准备，这种氛围的影响力和感染力无以伦比，任何学生都会深受感染和洗礼。学霸日日身临其境，在这种氛围的熏陶下，他们自然会养成一种持续拼搏的学习习惯，这正是我国在新时代实现伟大复兴中国梦对大学生的要求，也是高校培养人才的目标所在。

 

(2)

β1=180°+φ

(3)

式中 ωw——摇杆往程运动时,曲柄的角速度，(°)/s

改革开放以来，我国城镇化率迅速增长，城市规模不断向郊区蔓延。2014年城市建成区面积逼近5万km2，比起1981年的0.74万km2，30多年来我国城市建成区面积增加约5.1倍，年均增长率为3.2%（如图1）。与此同时，交通拥堵、人口拥挤、环境污染等城市问题愈演愈烈，对城市居民的生产、生活带来消极影响。在这样的宏观背景下，城市增长应当由“外延式”转型“内涵型”的新型城镇化道路被提出，着重提高城镇化发展“质量”，倡导以人为本。所以在新型城镇化的大背景下，理清城市精明增长与城市蔓延发展的关系，做到“外延”与“内涵”相协调，对新型城镇化发展也有着重要的意义。

φ——四杆机构的极限位角，(°)，φ>0

 

(4)

β2=180°-φ

(5)

行程速比系数K计算公式如下：

我国后卫队员破紧逼防守乏术，是中国男篮在国际大赛上始终没能解决好的一个老问题。第29届奥运会中国男篮的失误，从位置上分析, 后卫的失误居首，失误主要发生在三分线区域。中、前锋的失误次数大致相当，分别主要发生在限制区以内和限制区至三分线区域。失误方式排序依次为持球(43)、传球(28)、运球(18)、进攻犯规(7)、时间违例(5)。

ωw>ωf

由式(1)～(5)得：

β2——摇杆返程运动时，曲柄由C1D位置运动到C2D位置经过的圆心角，(°)

由图4可知，当集装箱运输需求量小于90 TEU时，集装箱拖车经济性更好，集装箱运输需求量等于90 TEU时两者经济性相当，大于90 TEU时水上“巴士”优势更明显.

(6)

式中 ωf——摇杆返程运动时，曲柄的角速度，(°)/s

随着科学技术的进步和市场的不断发展，智能机器人在未来物流的各个领域中的应用范围和规模都将不断加剧；智能机器人技术的发展将会随着竞争和需求而不断进步。未来，在物流领域如何不断提高效率，节省更多的时间成本到主流事务上去，必将成为各个企业和公司的一个痛点。2020年，国内的自动化物流系统市场规模预计将超过1000亿元，未来几年行业增速有望保持15%以上。智能仓储机器人很好地证明了人工智能的无限可能性，因此，智能仓储机器人在未来的发展前景将不可估量。

 

(7)

式中 K——行程速比系数

图8中，左侧为货位随机分配示例图，右侧为EMBBO算法货位分配优化示例图；图中不同颜色立方体分别代表A,B,C,D 4种货物，对比两种货位分配方案，右侧货架重心明显降低，高出/入库频率货物(C类、D类货物)放置于距离出/入库台近的位置，满足存储效率优先原则、结构稳定性原则，货位分配布局更为合理。

由于ωw>ωf，则K>1。说明虽然曲柄每旋转一周的总时间是不变的，但曲柄的往程时间(从近极限位置到远极限位置)要大于曲柄的返程时间(从远极限位置到近极限位置的时间)，其形成的刚性冲击将会干扰柔性子系统运动，同时引起后续齿轮的转动不均匀，在大流量时更为明显，使膜式燃气表计量不稳定。

3 动力系统优化设计

3.1 柔性子系统膜片非张紧技术

膜片非张紧状态设计是将柔性子系统膜片的设计行程小于由膜片深度确定的行程，这样膜片在达到极限位置后，即使在气体压力和惯性的作用下膜片继续向前运动，但由于膜片侧面此时处于松弛状态，会吸收一部分阻力，令阻碍摇臂返程运动的阻力变小，使膜片到达极限位置时，返程运动的转换变得平稳。采用膜片非张紧技术，在长期使用过程中，膜片结构不易变形、破损，提高了膜式燃气表计量的稳定性。采用非张紧技术时膜片在极限位置的状态见图9。膜片非张紧状态可以通过调节刚性子系统运行参数来实现。

  

图9 采用非张紧技术时膜片在极限位置的状态

3.2 刚性子系统双摇杆单曲柄无急回运动技术

曲柄摇杆机构中急回运动广泛应用于生产实践，如碎石机等，能够提高工作效率。但在膜式燃气表动力系统中，若平面双摇杆单曲柄机构存在急回运动，摇杆往程和返程角速度的突变会造成刚性冲击，干扰膜片运动和后续齿轮的转动，计量稳定性差。因此，膜式燃气表在设计时应对平面双摇杆单曲柄机构采用无急回运动设计，使膜式燃气表测量系统平稳地、匀速地运动。

平面双摇杆单曲柄机构的无急回运动设计需要使行程速比系数K=1，就是使得摇杆在到达两个极限位置时，两次曲柄的夹角φ=0，此时无急回运动。以φ=0作出四杆结构运行的示意图,即无急回运动的平面双摇杆单曲柄机构示意图见图10。图10中，γ是机架AD与极限位置时连杆所在直线的夹角，此时点B1、点B2、点C1、点D、点C2共线，无急回运动现象。是否存在急回运动，与摇杆、连杆、曲柄、机架的参数有关。由于AD为机架，是固定的，不能移动，因此，平面双摇杆单曲柄无急回运动设计只能通过改变摇杆、连杆、曲柄的尺寸来实现。

  

图10 无急回运动的平面双摇杆单曲柄机构示意图

3.3 整体设计

膜式燃气表柔性子系统和刚性子系统是动力系统中的传动链上的两个子系统，柔性子系统是主动链，而刚性子系统是从动链，柔性子系统是带动和决定刚性子系统运动特性的子系统，而刚性子系统又通过自身的运动来约束柔性子系统的运动。

柔性子系统和刚性子系统之间的关系表明，二者之间任何参数的改变都会对整个动力系统产生影响。膜片行程直接决定了膜式燃气表的回转体积，其柔性子系统运行参数能够确定刚性子系统运行参数，即膜片的行程决定了摇杆摆角θ。刚性子系统的无急回运行参数反过来能够约束柔性子系统的运行，即通过调整平面双摇杆单曲柄机构相关参数，改变摇杆摆角θ来约束膜片行程，实现膜片非张紧。因此，膜式燃气表动力系统的设计应遵循以柔性子系统运行参数来确定刚性子系统运行参数、以刚性子系统运行参数来约束柔性子系统的设计理念。

在整体设计过程中，摇臂和摇杆空间装配角度λ的确定尤为重要。实际生产装配过程中，摇臂和摇杆空间装配角度的准确性直接影响着膜式燃气表工作性能的稳定性及计量准确性，因此，需要开发一种空间角度定位技术来实现摇臂和摇杆的准确装配。

⑨强化成果管理，促进创新转化。通过多种形式宣传，一大批引进成果进入了水利建设主战场，初步形成了生产力，为新时期水利发展作出了巨大贡献。

4 结语

膜式燃气表动力系统是一个整体，柔性子系统和刚性子系统互为交叉与关联，设计时需要考虑到每个部件对整体性能的影响，使膜式燃气表的运行更加稳定，以此来保证膜式燃气表的计量准确性。

参考文献：

[1] 杨有涛，廖新. 膜式燃气表[M]. 北京：中国质检出版社，2013:111-113.