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摘 要:企业在生产实践的过程中有时会遇到一些特别的问题,必须通过设计一种特殊的设备或部件加以解决,此时,非标设计就显得非常重要。本文主要介绍非标机械设计的一些特点和准则,以及我们在进行非标机械设计时所需的步骤和应注意的事项。最后,我们就非标机械在工程中的应用做个简单的叙述,了解非标设计应取得的效果,及非标设计在其中所起的作用,并将其应用到各行业中。
关键词:非标设计;工程设计;设计准则;机械产品
1 非标机械设计的特点和准则
非标机械设计主要有以下四个特点。第一,注重设计标准化、简约化和模块化的原则;第二,都采用Auto CAD、Pro/E等三维设计软件来设计产品,可生成零、部件体积、重心位置、重量等物理量,为相关设计和后面加工提供了可靠的依据;第三,所有二维结构图都可以根据三维数字模型由计算机自动生成,确保了视图与尺寸的准确无误性,保证了绘图的质量与工作效率的和谐统一性。第四,设计完成后即可输出BMP、JPG等格式的产品渲染图。由于非标设计具有这些特点,所以,非标设计具有以下几个准则:①能采用标准件及总成的话,就决不采用非标设计,即使是增加成本,也要以此来降低设计风险,增加可靠性。②将复杂机构简单化,复杂机构及运动分解为多个简单的运动,减少调试的难度和机构的复杂系数。③尽量多采用电气或者气动技术,机械传动连锁运动可以分解为几个电动或气动马达实现多个运动,这样可以降低机构复杂性,也可以通过程序实现顺序或同步运动关系。④机械精度由电气数控技术帮助实现。
2 非标机械设计的一般步骤
第一,先要完全的了解消化加工产品的一些基本要求,找出可以提高产品质量的方法和工艺,特别要考虑其它先进的生产工艺。
第二,对于老式工艺技改项目所需的非标产品,要及时了解实际生产过程中的问题和想法,多多思考,找到最有效的方式。
第三,分析设计方案最初所需要的条件以及产品生产工艺,制定设备技术参数,明确所能承受的总制造成本,与传统制造工艺的综合性能相比较等,制定方案前应尽可能地详细这些条件。
第四,设计初步方案,其要体现设备的可行性和制造成本。
第五,设备的设计:
(1)确定产品的加工流程。合理删除一些不必要的步骤,制定相对比较合理的加工流程图;
(2)选择适合的加工方位。要注意以下几项:安全、人性化、设备组合的可能性、设备的清洁等。非标设备设计最主要的是步骤,它能反映设备的优和差。
(3)主功能件和辅助功能的设计,注意产品的寿命,维护以更换易损件不影响设备性能为准则。
(4)功能的合理组合。注意要合理的考虑升级的通用性和可能性。
(5)设备主体的设计。以设备钢性为依据,其次再追求美观。
(6)线路和管路的布置。线路和管路尽量不能影响设备的整体美观。
(7)设备的优化,这是最主要的一点,也是很多设计者最不愿意花时间和精力的地方,因为这要求在设备完工那一天还需不断优化。
(8)控制部分,时间很充足,不容忽视的关键部分。设计简快明了大方,避免控制故障率。设备的有些控制故障真的是很冤枉。
(9)简单实用的控制面板。如果用不锈刚雕刻,美观耐用。
3.在工程中的应用实例
3.1非标设计在锅炉系统设计中的应用
在某矿业集团锅炉改造施工热水锅炉房的设计过程当中, 采用了热水供热, 供料系统通过料斗把煤块从锅炉的头部送入, 经由传动系统控制的带式传送链以输送到锅炉的尾部, 并在输送过程当中用鼓风机送风,从而煤在传送带上燃烧产生了热量,加热了锅炉中的水, 从而产生了热水。在工程设计的过程中发现一个问题, 即传送带上的煤燃烧不充分同时燃烧过程也不均匀, 既而不利于热量的吸收, 造成热量的大量浪费。为解决这个问题,可以使用以下两个方法来解决这个问题; 第一,使传动系统采用变频调速得技术来控制传动带的运行速度;第二,使用分段送风的方法。事实证明,这两种方式在一定程度上解决了热量浪费问题。但是因为风在各个分风道内的阻力并不同, 导致了各分风道的供风量的不同。为应对这个问题而设计了分风道的调节阀门,来控制各分风道的供风量,从而控制煤在各个燃烧段的燃烧情况,这样便达到了均匀受热并使煤充分燃烧的目的。因为有标准的阀门足够满足现场的情况,所以需要进行非标设计。设计中调节阀门的阀板可以采用翻板结构,利用手柄的定位来控制阀板在各个分风道中的角度, 实现控制风量的大小的目的。手柄的可以调节角度并分为4个档位。当需要调节的时候,可以将弹簧的复位机构提起,以使定位销脱离开定位孔,把手柄搬到需调节的档位时,弹簧复位机构便带动定位销插入定位孔之中, 从而调整了阀板的角度。调节阀门具体工作原理:调节手柄的角度→调整阀板的角度→调整各分风道中风量的供给量→控制煤的燃烧状况。在此基础上, 可以进一步改进设计实现调节阀门的无级调控和自动控制,可用方法:在各个燃烧段内设立几个温度监测点, 利用监测点来反馈信息,并将需要调节的信号传递到各分风道的调节阀门中的步进电机,利用电机运行来带动手柄和阀板, 从而控制风量,其工作原理:温度监测点→控制系统→步进电机→手柄及阀板→风量调控→控制煤的燃烧情况。实践证明, 使用了调节阀门的锅炉,使煤的燃烧更加充分,大大降低了煤炭的使用量。
3.2非标设计在运输机械传动系统设计中的应用
在运输机械传动系统设计当中, 非标设计的运用有很好的效果。在带式运输机设计的过程中, 传动系统通常选用 DTS、TD75 及和DTⅡ型传动系统的标准配置。但在特殊情况或有特殊要求的情况时, 标准配置却无法满足要求。此时就需要设计人员来自行选择传动系统、设计传动装置和装置架等非标设备。当根据输送带的输送量和现场布置情况算出所需传动功率和带速以后, 选择吻合功率的电动机;然后根据电动机转数和所需要的带速算出减速器的传动比;再依据减速器的传动比及其功率从厂家提供的产品样品中选择最佳的减速器;最后根据选好的电动机、减速器和连接联轴器搭配的传动系统的中心高和安装尺寸,设计出驱动装置架。
4.结语
非标机械设计在日常生活中有广泛的应用,例如在我们的氧化铝生产行业中,经常就需要设计一些非标金属容器,比如沉降槽、稀释槽、分液器、水冷器等。只有我们足够了解非标机械产品设计的准则,我们才能更有效的设计出理想的产品。
参考文献:
[1]岑军健.非标准机械设计手册[M].北京:国防工业出版社,2010.
[2]郜如钢.浅议非标设计在工程设计中的应用[J].中小企业管理与科技,2010.
[3]王瑞军.法兰的非标设计[J].重型机械科技,2009.
作者简介:庞瑾(1984.4—)女,汉,山西河津人,山西铝厂设计院,设计员,本科学历,机械设计方向。
关键词:非标设计;工程设计;设计准则;机械产品
1 非标机械设计的特点和准则
非标机械设计主要有以下四个特点。第一,注重设计标准化、简约化和模块化的原则;第二,都采用Auto CAD、Pro/E等三维设计软件来设计产品,可生成零、部件体积、重心位置、重量等物理量,为相关设计和后面加工提供了可靠的依据;第三,所有二维结构图都可以根据三维数字模型由计算机自动生成,确保了视图与尺寸的准确无误性,保证了绘图的质量与工作效率的和谐统一性。第四,设计完成后即可输出BMP、JPG等格式的产品渲染图。由于非标设计具有这些特点,所以,非标设计具有以下几个准则:①能采用标准件及总成的话,就决不采用非标设计,即使是增加成本,也要以此来降低设计风险,增加可靠性。②将复杂机构简单化,复杂机构及运动分解为多个简单的运动,减少调试的难度和机构的复杂系数。③尽量多采用电气或者气动技术,机械传动连锁运动可以分解为几个电动或气动马达实现多个运动,这样可以降低机构复杂性,也可以通过程序实现顺序或同步运动关系。④机械精度由电气数控技术帮助实现。
2 非标机械设计的一般步骤
第一,先要完全的了解消化加工产品的一些基本要求,找出可以提高产品质量的方法和工艺,特别要考虑其它先进的生产工艺。
第二,对于老式工艺技改项目所需的非标产品,要及时了解实际生产过程中的问题和想法,多多思考,找到最有效的方式。
第三,分析设计方案最初所需要的条件以及产品生产工艺,制定设备技术参数,明确所能承受的总制造成本,与传统制造工艺的综合性能相比较等,制定方案前应尽可能地详细这些条件。
第四,设计初步方案,其要体现设备的可行性和制造成本。
第五,设备的设计:
(1)确定产品的加工流程。合理删除一些不必要的步骤,制定相对比较合理的加工流程图;
(2)选择适合的加工方位。要注意以下几项:安全、人性化、设备组合的可能性、设备的清洁等。非标设备设计最主要的是步骤,它能反映设备的优和差。
(3)主功能件和辅助功能的设计,注意产品的寿命,维护以更换易损件不影响设备性能为准则。
(4)功能的合理组合。注意要合理的考虑升级的通用性和可能性。
(5)设备主体的设计。以设备钢性为依据,其次再追求美观。
(6)线路和管路的布置。线路和管路尽量不能影响设备的整体美观。
(7)设备的优化,这是最主要的一点,也是很多设计者最不愿意花时间和精力的地方,因为这要求在设备完工那一天还需不断优化。
(8)控制部分,时间很充足,不容忽视的关键部分。设计简快明了大方,避免控制故障率。设备的有些控制故障真的是很冤枉。
(9)简单实用的控制面板。如果用不锈刚雕刻,美观耐用。
3.在工程中的应用实例
3.1非标设计在锅炉系统设计中的应用
在某矿业集团锅炉改造施工热水锅炉房的设计过程当中, 采用了热水供热, 供料系统通过料斗把煤块从锅炉的头部送入, 经由传动系统控制的带式传送链以输送到锅炉的尾部, 并在输送过程当中用鼓风机送风,从而煤在传送带上燃烧产生了热量,加热了锅炉中的水, 从而产生了热水。在工程设计的过程中发现一个问题, 即传送带上的煤燃烧不充分同时燃烧过程也不均匀, 既而不利于热量的吸收, 造成热量的大量浪费。为解决这个问题,可以使用以下两个方法来解决这个问题; 第一,使传动系统采用变频调速得技术来控制传动带的运行速度;第二,使用分段送风的方法。事实证明,这两种方式在一定程度上解决了热量浪费问题。但是因为风在各个分风道内的阻力并不同, 导致了各分风道的供风量的不同。为应对这个问题而设计了分风道的调节阀门,来控制各分风道的供风量,从而控制煤在各个燃烧段的燃烧情况,这样便达到了均匀受热并使煤充分燃烧的目的。因为有标准的阀门足够满足现场的情况,所以需要进行非标设计。设计中调节阀门的阀板可以采用翻板结构,利用手柄的定位来控制阀板在各个分风道中的角度, 实现控制风量的大小的目的。手柄的可以调节角度并分为4个档位。当需要调节的时候,可以将弹簧的复位机构提起,以使定位销脱离开定位孔,把手柄搬到需调节的档位时,弹簧复位机构便带动定位销插入定位孔之中, 从而调整了阀板的角度。调节阀门具体工作原理:调节手柄的角度→调整阀板的角度→调整各分风道中风量的供给量→控制煤的燃烧状况。在此基础上, 可以进一步改进设计实现调节阀门的无级调控和自动控制,可用方法:在各个燃烧段内设立几个温度监测点, 利用监测点来反馈信息,并将需要调节的信号传递到各分风道的调节阀门中的步进电机,利用电机运行来带动手柄和阀板, 从而控制风量,其工作原理:温度监测点→控制系统→步进电机→手柄及阀板→风量调控→控制煤的燃烧情况。实践证明, 使用了调节阀门的锅炉,使煤的燃烧更加充分,大大降低了煤炭的使用量。
3.2非标设计在运输机械传动系统设计中的应用
在运输机械传动系统设计当中, 非标设计的运用有很好的效果。在带式运输机设计的过程中, 传动系统通常选用 DTS、TD75 及和DTⅡ型传动系统的标准配置。但在特殊情况或有特殊要求的情况时, 标准配置却无法满足要求。此时就需要设计人员来自行选择传动系统、设计传动装置和装置架等非标设备。当根据输送带的输送量和现场布置情况算出所需传动功率和带速以后, 选择吻合功率的电动机;然后根据电动机转数和所需要的带速算出减速器的传动比;再依据减速器的传动比及其功率从厂家提供的产品样品中选择最佳的减速器;最后根据选好的电动机、减速器和连接联轴器搭配的传动系统的中心高和安装尺寸,设计出驱动装置架。
4.结语
非标机械设计在日常生活中有广泛的应用,例如在我们的氧化铝生产行业中,经常就需要设计一些非标金属容器,比如沉降槽、稀释槽、分液器、水冷器等。只有我们足够了解非标机械产品设计的准则,我们才能更有效的设计出理想的产品。
参考文献:
[1]岑军健.非标准机械设计手册[M].北京:国防工业出版社,2010.
[2]郜如钢.浅议非标设计在工程设计中的应用[J].中小企业管理与科技,2010.
[3]王瑞军.法兰的非标设计[J].重型机械科技,2009.
作者简介:庞瑾(1984.4—)女,汉,山西河津人,山西铝厂设计院,设计员,本科学历,机械设计方向。