化工机械设计基础

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化工机械设计基础范文第1篇

关键词：化工设备机械基础；教学方法；任务驱动教学法；综合职业能力

俗话说：“教学有法，教无定法。”教学的课程、教师自身专业能力和业务素质、学生特点和培养目标、教学资源配置等不同，教学方法的选择和效果会有很大差异。

一、教学方法及其选择

教学方法是为实现既定的教学目标，在教学过程中师生共同活动时所采用的一系列办法和措施。其中包括：以教为主的教学方法，如讲述教学法、演示教学法、练习教学法；以学为主的教学方法，如自主学习教学法、合作学习教学法、探究学习教学法；教与学并重的教学方法，如角色扮演教学法、讨论教学法、问题教学法等。

一般来讲，教学方法的选择要综合考虑以下几个方面。

1.分析教学内容

2.确定教学目标

3.了解学生的特征

4.了解教师自身的特征

5.认识和利用教学资源

6.确定教学组织形式

7.选择适宜的教学媒体

二、化工设备机械基础课程教学方法

该课程是石油化工专业的必修专业课程。主要学习化工装置中主要设备的结构、功能；机械传动的一般知识；化工设备的维护、维修与管理；化工材料、化工腐蚀与防护等内容。

一般来说，课程内容涉及两大类知识：一类是涉及事实、概念以及规律、原理方面的“陈述性知识”，如，换热设备主要类型和结构、塔设备主要构件的结构、传动系统的组成等；另一类是涉及经验以及策略方面的“过程性知识”，如，多级筛板精馏塔精馏提纯酒精的操作过程以及维护塔设备；用薄板式换热器冷却热麦汁并对设备进行适当清洗维护。

对于前者，可以适当采取提示型教学法，如，讲解、叙述、呈示静态的教学手段，如挂图、模型等。通过讲述提示课程内容，学生接受并内化这些内容。提示型教学法的教育价值在一定条件下具有其他教学方法、手段所不可替代的教育功能，可以在短时间内传授大量理论知识。但是对于后者“过程性知识”采用提示型教学法就显得抽象和枯燥了。目前，职业教育对象的学习自觉性和自制力比较薄弱，教学目标应着重培养学生的综合职业能力。

下面结合化工设备机械基础中化工管道与阀门章节的教学，谈谈任务驱动教学法及其实践运用。

1.任务驱动教学法的概念

任务驱动教学法是基于建构主义学习理论的一种教学方法，教师把一学期或一堂课要完成的教学内容设计成一个或多个具体的任务，让学生通过完成一个个具体的任务，掌握教学内容，达到教学目标。它强调学生在真实情景的任务驱动下，在探究完成任务或解决问题的过程中，在自主和协作的环境中，在讨论和会话的氛围中进行操作学习活动。

2.结合“化工管道拆装”的任务驱动，完成化工管道与阀门的教学

任务驱动法的教学过程是以教师为主导，以学生为主体的双主模式的教学。任务驱动教学法大致可分为五个阶段。

第一阶段，教师主要是提出具体任务：按图“施工”——铺设管道，包含管、泵、阀及流量计等的安装连接。明确要求：美观、操作方便、连接严密无渗漏。

这一阶段的特点是教师主要进行方法上的指导，还可结合实际应用做一些启发性的提问：如连接方向、安装步骤等，使学生知道从哪里入手做。这一阶段的关键是教师引而不发，充分调动学生的操作欲望和好奇心。

第二阶段，以学生具体操作为主。在教师引导后，很多学生已经跃跃欲试了。教师可以根据实际情况，将学生分成若干个小组，引入小组之间的竞争，这样促进小组内互相讨论、互相帮助。这时候，教师应留给学生充足的操作时间，让学生大胆去试，使他们在使用中体会、感受和领悟。

这时，学生充分调动各种感官，发挥动手能力、交流合作能力、协调能力等。这个阶段在时间上可占整个教学进度的一半左右，在教学进程中是一个紧张的期。

第三阶段，交流讨论期，对于施工完成后的管道进行水压试漏实验，主要是教师查漏补缺。

引导学生口述自己的安装步骤，阐述连接件组装的步骤等。引导学生思考问题，如，是否注意到截止阀上的箭头方向；阀门操作盘（柄）朝向是否便于操作；闸阀与截止阀在管道中的位置能否互换；管法连接采用的法兰由哪几部分构成的，分析漏点的原因、交流安装法兰的技巧等。

这一阶段的特点是教师点评为辅，尽可能开展一些热门问题的讨论，让学生在思路上得到一些启发。看一看其他组同学是如何完成的，在方法技巧上和自己有什么不同。在教学节奏上给学生一个放松的时间。

第四阶段，巩固调整期。在热门问题的讨论之后，学生又会涌起再度调整的欲望。讨论交流后再进行改进、完善。

第五阶段，总结期。在完成实际情形的具体任务之后，进行课堂小结和知识点回顾，梳理应该掌握的理论知识点，以达成知识目标。

3.任务驱动教学法的作用

任务驱动教学法使学生学习的目标更明确、具体，有助于学生更容易地掌握专业知识。在课堂教学中学生学习的积极性高、气氛活跃，既培养了学生自主动手的能力，又培养了学生交流合作的能力和团队协作精神。

现在倡导的“国家核心技能”包含：与人交流、数字应用、信息处理、与人合作、自我学习、解决问题、创造革新、应用外语等模块。只有采取合适的教学方法，才能让中职学生在校期间更加全面协调地发展。

参考文献：

［1］朝辉.教学论.北京：清华大学出版社，2010.

化工机械设计基础范文第2篇

关键词：化工机械 防腐蚀 设计

中图分类号：TQ050.9 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（c）-00-02

1 化工机械设备发生腐蚀的原因分析

腐蚀实质上是一种由化学或化学作用导致物体被破坏的过程。化工机械设备的腐蚀则是指金属零部件在与空气、水及各种溶液接触的过程中发生化学反应，进而造成金属变形及尺寸变化而引起的破坏。腐蚀在化工生产中较为普遍，防腐蚀处理也是化工企业的一项重要工作。当化工机械设备遭受腐蚀以后，会导致设备外观、性能等诸多方面受到影响，严重时会使设备损坏，进而给企业造成一定的经济损失。引起化工机械设备腐蚀的原因主要有以下两大方面。

1.1 内在因素

（1）由于设备本身的金属材质不同，使之对于各种介质的抗腐蚀能力也不相同，金属材料的晶粒越粗，腐蚀发生的速度就越快，反之腐蚀的速度就越慢，例如，以不锈钢作为主要材料的设备要比铸铁为材料的设备抗腐蚀性能高。

（2）金属零部件的表面粗糙程度决定其抗腐蚀能力的强弱，即表面越粗糙越容易被腐蚀。

（3）机械设备自身的形状也与腐蚀有着密切关系，如设备上较为突出位置的金属遭受腐蚀的速度相对较快。同时设备上的一些死角和缝隙也很容易出现腐蚀。

1.2 外在因素

（1）在化工生产的过程中，机械设备无可避免地会接触到大量带有腐蚀性的介质，如酸、碱、盐等等，这是造成设备腐蚀的重要原因。此外，介质的含氧量、化学成分、pH值等也是导致设备腐蚀的一大

原因。

（2）当介质的温度不断升高时，其压力也会随之上升，这样便会加快腐蚀的速度，这主要是因为腐蚀本身属于一种化学反应。通常情况下，温度每升高10 ℃左右，会使腐蚀的速度加快1～3倍左右。同时温度升高还会导致扩散面积增大，这也会在一定程度上加快腐蚀速度。

（3）介质的流动速度越快，就越容易造成设备腐蚀，这是因为在介质流动的过程中，会对设备的防腐蚀保护层造成冲刷，当流动速度达到一定时，冲刷便会造成保护层被破坏，进而造成失去保护的金属被腐蚀。

（4）机械设备在应力的作用下会引起金属内部变形，这样一来该部位的电极电位便会下降，从而导致微电池腐蚀加剧，进而形成腐蚀破裂。

2 化工机械设备产生腐蚀的机理分析

化工机械设备产生腐蚀得机理主要包括以下两个方面。

2.1 电化学腐蚀机理

由于机械设备大部分都是金属外壳，而金属表层与离子导电介质非常容易发生电化学反应，这样一来便会引起电化学腐蚀，从而使设备遭受严重的破坏。所有根据电化学机理产生的腐蚀都至少包含一个阳极和一个阴极反应，并且还会通过金属本身的电子流以及介质当中的离子流互相联系。其中阳极反应属于氧化过程，简单来讲就是金属离子从金属当中转移至介质当中，在这一过程中，会释放出大量的电子流，这部分电子流会与介质中的离子流相互联系，并结合到一起，进而引起电化学反应；而阴极反应则主要是对于介质中的氧化剂成分而言的，其通过对阳极中的电子进行吸收进而形成的还原过程。在电化学腐蚀的整个过程中，因电流并不会对外做功，一般都是腐蚀电池的内阴极发生自耗反应，这样一来便会导致金属遭受腐蚀的速度

加快。

2.2 工业大气腐蚀机理

由于化工机械设备长期在工业污染较重的区域内运行，在这样区域中，空气中一般都含有大量的挥发物，如二氧化碳、硫酸、氢氧化物以及硫化物等等，并且还会含有大量的工业分层，而这些种种都是具有极强腐蚀性的介质。当它们在潮湿的条件下，酸性气体便会与H2O相结合，并生成无机酸，这些酸具有非常强的腐蚀性。举个简单的例子，铁质合金在这样的介质中会发生一系列化学反应，从而会导致其被严重腐蚀破坏。在工业大气的环境中，机械设备腐蚀大多都是由电化学和直接化学腐蚀综合作用所导致的。从这两种腐蚀的本质上讲，它们全部都属于金属原子失电子后转变为离子的氧化过程。而两者之间唯一的区别是环境背景有所不同。化学腐蚀是金属与介质发生的化学反应，此时的环境多为高温、干燥，而电化学腐蚀则基本都是发生在较为潮湿的环境当中。

3 化工机械设备的防腐设计要点分析

3.1 设备防腐蚀设计要点

由于化工机械设备全部都是由金属材料加工而成，金属本身又是一种非常容易被腐蚀的材质，为此，在采购设备时，必须对所选的设备进行综合考，选择最为合适的配套附件，并且应对设备附件进行防腐蚀设计，这是非常重要的环节之一，应予以高度重视。化工机械设备的防腐蚀设计要点如下。

（1）优选材料。现阶段，用于制造机械设备的主要材料是碳素钢，其价格相对较为低廉，并且采购也比较方便，最为重要的是这种钢材容易进行加工。通常情况下，碳素钢在普通的环境中基本不会被严重腐蚀，对设备的正常运行也不会造成太大的影响和危害。然而，若是在化工生产中使用，这种环境便有可能对碳素钢造成腐蚀。如最为常用的Q235钢，在高浓度的腐蚀介质中，被腐蚀的速度非常之快，即便采取相应的防腐蚀措施，也会因为防腐漆、膜划伤或脱落，引起腐蚀面积扩大，从而使机械设备的使用寿命大幅度降低。为此，在选择设备时，尽可能不要选用以Q235钢为主要材料的设备，而是要选用一些抗腐蚀性能较强的低合金钢，并以此作为设备的基材。虽然低合金钢本身的价格相对比较昂贵，但是它的抗腐蚀性能极佳，从长远的角度上考虑，选用这种材质所能获得的总体经济效益要比碳素钢高很多。

（2）结构与工艺的防腐设计。当机械设备的形状设计过于复杂时，便很可能引起一些缺陷，如积尘、积液以及设备应力过大等等，这样便容易造成机械设备的局部位置出现腐蚀现象，为了尽可能避免这种情况的发生，应当在进行设备结构设计时，综合考虑抗腐蚀性，并满足以下要求：①设备构件的形状越简单越好，所有构件应尽可能采用相同的金属材料，并减少构件当中的缝隙；②必须选择优质的防锈漆，以确保腐蚀介质能够与设备构件完全隔离。需要特别注意的是在对设备焊缝进行涂漆时，结构的合理性将会直接影响涂漆质量，也就是说只有最为合理的结构形式，才能保证涂漆达到理想中的防腐效果；③应当避免一些残余的水分滞留在机械设备上的情况发生，即设计过程中要尽可能避免向上的容器状凹处，若是必须采取这样的设计，应设置排水孔；④应防止对机械设备焊接时出现应力集中的情况，焊接工艺要合理，尽可能做到连续不间断地焊接。同时还要避免焊接质量缺陷的发生，如焊瘤、咬边等等，一旦形成这样的焊接质量缺陷便有可能导致该位置成为新的腐蚀点，进而引起严重的腐蚀现象；⑤为避免缝隙腐蚀的情况发生，应当对构件连接处的缝隙进行合理处理，如在对接和搭接时，应采用双面连续对接焊，并确保焊接质量，这样有利于防止缝隙腐蚀的现象发生。

3.2 化工机械设备防腐蚀措施

目前，较为常用的化工机械设备防腐蚀措施主要有以下几种。

（1）环境处理法。该方法具体是指在不影响设备工艺的前提下，通过改变环境来达到降低腐蚀性的目的。①去除环境当中的腐蚀性物质。比较常见的有去除水分，如在输送CO2、氯化物等介质时，前置脱水装置；脱氧法，即将溶解在水分当中的氧进行脱除。②在环境中添加防腐蚀成分。如添加防腐剂、钝化剂、中和剂等等。

（2）表面涂层处理法。①涂漆。这种防腐蚀处理方法最为常用的是在机械设备表面进行涂漆，所采用的大部分都是油料涂漆，如酚醛树脂、环氧树脂等等。②金属覆盖层。该方法大致可分为两种，一种是使用耐腐蚀性能较好的金属覆盖在设备表面上，虽然该方法能够起到良好的防腐效果，但对加工工艺的要求却比较苛刻，故此在应用时应当加以注意；另一种方法是用比母材电位低的金属材料进行覆盖，即将该材料作为牺牲阳极，以达到防腐效果。③有机衬里。常用的衬里材料有PVC、环氧树脂、不透性石墨等等。④无机衬里。常用的有化工陶瓷、玻璃、砂浆和化工搪瓷等等。

（3）电防腐蚀。这种防腐蚀方法就是对设备金属表面的局部腐蚀电池从外部直接通上防腐蚀电流，借此来消除局部电池内的腐蚀电流，简单来讲就是利用防腐电流使设备的金属电位降至最为稳定的区域。该方法具体可分为牺牲阳极法和外接电源法。可按照设备的实际情况进行选择。

4 结语

总而言之，为了进一步提高化工机械设备的抗腐蚀能力，除了在具体设计时掌握设计要点之外，还必须了解设备的防腐蚀措施，这样便可以在设备遭受腐蚀后，做出及时、有效地处理，以降低腐蚀给设备造成的损坏。只有通过防腐蚀设计和防腐措施双管齐下，才能确保化工机械设备达到最佳的防腐性能，进而延长设备的使用年限，这对于化工企业而言具有十分重要的现实意义。

参考文献

[1] 于法鑫，毕士君，戚树仁.防腐蚀涂料在化工环境生产中的应用和施工技术要求[C]//2007全国重防腐蚀涂料涂装技术交流会论文汇编.2007.

[2] 孔爱平，王军.基于化工设备金属腐蚀及环氧防腐涂层的应用研究[J].辽宁化工，2009（2）.

[3] 任夫健，常颖.常见化工防腐设备选择与使用[C]//第四届中国国际腐蚀控制大会论文集.2009（4）.

[4] 张文香.设备表面防腐缺陷分析及对策[J].石油工程建设，2008（4）.

[5] 徐暾家，郑建国，肖世猛.阳极保护技术在化工设备防腐中的应用[C]//中国国际腐蚀控制大会论文集.2009.

化工机械设计基础范文第3篇

关键词：制药化工设备机械基础；教学内容；体系；改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）51-0085-02

一、前言

制药化工设备机械基础课程是为满足现代制药工业的需求，在原《化工设备机械基础》课程基础之上进行教W改革，应运而生的一门课程。制药设备行业相对于制药工业而言，发展相对滞后，我国制药设备的复合人才还比较缺乏。目前开设制药设备机械专业学科的大专学校陆续增多，医药院校制药设备机械设计方面的教学还存在普遍被忽视的情况。在这种情况下，对原《化工设备机械基础》课程体系进行改革，将教学内容与制药设备机械行业、制药工业、现代化的设计方法和手段紧密相连，科学合理地构建制药设备机械设计学课程体系的教学内容，势在必行。

二、合理构建制药设备机械（设计）学教学内容

原化工设备机械基础包含：工程力学、化工设备材料、机械传动、容器设计及课程设计五部分内容。该课程的主要落脚点是化工设备，而制药设备与机械与药品的质量密切相关，制药设备与机械的质量直接关系是否能生产出合格药品，是否能通过GMP规范的验证。制药设备机械在卫生、洁净、耐腐蚀、无污染方面比化工设备的要求更为严格，原化工设备机械基础课程教学内容中未涉及现代设计方法方面的知识，这些都使得原化工设备机械基础的教学内容相对陈旧，不能满足现代制药工业、制药设备机械行业对人才培养的需求，因此要在化工设备机械基础课程的基础上，构建科学合理的、与制药设备机械紧密联系的教学内容，以满足制药设备机械及制药工业发展的需要。

笔者根据多年的教学及科研经验，进行总结及归纳，构建制药设备机械（设计）学方向的教学内容如下。

1.简化工程力学部分，强化工程安全安装和维护理念。工程力学是整个工程界的基础，其指导设备安全安装和设备合理维护、工程安全设计、设备安全运转的基础，该部分内容应予以保留。但由于制药化工设备机械基础课程学时的限制，可在教学内容上适当简化。对于静力学部分，可只介绍常见典型制药设备与机械的受力特点、分析方法；材料力学部分，结合工程实例，简化各种载荷下的受力及变形分析，简化强度条件、刚度条件及稳定性条件的理论公式推导，结合强度理论及刚度条件的应用，强化制药工业工程在建厂初期的设备及设施的合理安全安装，及制药设备机械和设施在使用过程中的安全操作及使用等知识。

2.联系制药工业，讲解制药设备机械材料学。原化工设备机械基础课程中，材料学部分内容主要涉及化工行业设备与机械材料的种类、性质及化工设备材料选择原则，重点为碳钢、铸铁、合金钢等，这些知识点已不能满足制药设备机械材料的需求。大多数的制药设备与机械，无论是固体制剂设备，还是包装材料及设备等都要求满足GMP要求，GMP规范中涉及制药设备机械选材的条款如下。（1）GMP（2010版）第74条规定：“生产设备不得对药品质量产生任何不利影响。与药品直接接触的生产设备表面应当平整、光洁、易清洗或消毒、耐腐蚀，不得与药品发生化学反应、吸附药品或向药品中释放物质。”第98条规定：“纯化水、注射用水储罐和输送管道所用材料应当无毒、耐腐蚀；储罐的通气口应当安装不脱落纤维的疏水性除菌滤器；管道的设计和安装应当避免死角、盲管。”（2）GMP（98版）附录第二节3款认为：“与药液接触的设备、容器具、管路等应采用优质耐腐蚀材质……过滤器材不得吸附药液组份和释放异物。禁止使用含石棉的过滤器材”；GMP（2010版）第41条规定：过滤器应当尽可能不脱落纤维。严禁使用含石棉的过滤器。过滤器不得因与产品发生反应、释放物质或吸附作用而对产品质量造成不利影响。美国CGMP中211.65条（a）款规定：“设备表面与组份、中间物料或药品接触时应不起反应，无吸着、吸附作用，以不致改变药品的安全性、鉴别特征、含量（或效价）、质量或纯度而使之超出法定或其他既定要求”。因此涉及制药设备机械及包装材料的选择应以不锈钢及符合卫生条件的非金属材料为主，使用普通碳素钢及铸铁的场合则很少。故制药设备机械材料学部分内容应结合制药设备机械和制药工业行业的实际情况，以讲解制药设备机械设计行业中采用的合金钢、医用非金属材料为主，碳钢、铸铁及有色金属材料为辅。现代医药包装材料多以PET、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯等为主，广泛应用医药塑料包装瓶的制造。聚氯乙烯片材和聚酯主要是片材材料，合成纸和无纺布主要用于医疗器械的包装袋。而在有些腐蚀严重的场合会采用搪瓷及钛材作为制药设备机械的材料。这些知识点紧密地与制药设备机械及药物包装材料相结合，实用而有的放矢。

3.以药剂机械为载体，讲解机械传动部分。原化工设备机械基础课程中有机械传动部分内容，包括V带传动、齿轮传动、轴与联轴器、轴承、轮系及减速机。这些内容对于医药院校的学生来讲，因为没有实践应用环节及课程设计等实习环节而显得枯燥。在学时允许的情况下，教学中，拟辅以实例剖析，将这些机械部件与制药机械相联系，将其作为机械中的一个部件进行剖析；如结合小型手动压片机讲解轮系与减速机、齿轮传动、V带传动；以大型反应器和发酵罐为例讲解轴与联轴器等，可将枯燥的内容生动活化，使学生易于理解。

4.结合制药设备机械工程实际，阐述内外压容器设计。制药设备机械内外压容器的设计及在用制药设备类容器的安全校核及安全评定、附件的选型及校核是本课程的重点。该部分采用新版的GB150-2011《钢制压力容器》的设计及安全校核方法，讲解制药工程用内压、外压容器的设计及在用设备的校核方法、设计参数的选择、容器附件的设计选型等内容。联系制药设备机械实例的设计，阐述设计及校核方法。如带夹套的反应器、提取罐、超临界萃取釜，这些设备为了满足使用过程中温度的要求，大多带有夹套。对于筒体部分，其往往承受内压，应按内压容器进行设计及校核；而超临界萃取釜频繁停车时，或内部压力小于夹套压力工作的反应器、提取罐及膜式蒸发器，筒体又承受外压，就必须按外压容器的设计方法进行设计和校核。结合制药设备机械及制药工业工程实际的教学内容，更为生动。

5.制药设备机械课程设计解析。为了紧密结合制药工业工程及制药设备机械专业方向的需求，增设制药设备机械设计学课程设计环节，选择典型制药设备与机械进行设计训练，可显著增强学生的知识为制药工业服务的理念。可结合药物化学方向的需求，设置化学制药工业中的化学反应器的工艺、结构及控制设计；也可用刮膜式蒸发器设计取代换热器设计，以及有选裥缘厥褂昧骰床干燥器；并将新型的制药设备与机械带入课程设计，介绍新型先进的制药设备及机械，使该课程设计内容真正与制药设备行业的需求紧密联系。通过训练，一方面，可将前期的工程力学、制药设备机械材料学、机械传动及设备机械设计部分的教学内容有机结合，使所学的知识得巩固；另一方面，可以根据现存制药设备中存在的问题、设备的研发方向，引导并鼓励学生进行创新设计，为制药设备机械行业向更高水平发展注入新的技术力量。

6.现代设计方法及技术。现代设计方法是随着科学技术的飞速发展和计算机技术的广泛应用而在设计领域发展起来的一门新兴的多元交叉学科，其应用越来越广泛。因此，在制药设备机械设计学的教学中，增加现代设计及分析方法的内容，开阔学生视野，为后续的制药设备机械方向的科研及工程应用打下基础。现代设计方法包括：计算机辅助设计、优化设计、有限元法及CFD模拟设计等。在学时允许的情况下，在课程中，主要介绍计算机辅助设计、现代智能优化设计、或基于ANSYS的有限元法及CFD模拟方法，这些设计及分析方法可以为学生的毕业设计环节提供帮助，为制药设备机械的研发及解决工程中出现的问题提供先进的设计及分析手段。通过上述教学内容的调整，增强了紧密联系制药工业及制药设备机械行业的环节，达到教学内容服务于制药工业及制药设备机械行业的目的，课程的学时需要根据教学内容进行实时调整，以满足教学需要。

三、展望

制药化工设备机械基础课程的教学改革，旨在为制药设备机械及制药工业提供缺乏的人才，该课程改革和建设之路还任重道远。目前需编写满足要求的制药化工设备机械基础课程的教材，并强化制药设备机械设计学方向的教学改革、加强师资队伍建设，推动培养制药设备机械及制药工业行业培养复合型人才。

参考文献：

[1]田耀华.再议制药机械选材原则[J].中国制药设备，2007，（5）.

[2]于颖.制药工程制图[M].北京：化学工业出版社，2009.

The Course Reform of Basis of Pharmaceutical Engineering Equipment and Machinery

YU Ying，DAI Su-mei，ZhANG Li

（School of Engineering，China Pharmaceutical University，Nanjing，Jiangsu 210009，China）

化工机械设计基础范文第4篇

关键词：低碳环保；工程机械；自动化控制系统；机械行业；环境问题

中图分类号：TF325 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）33-0090-02

随着我国建设的不断发展，为我们改善生活水平、提高生活质量带来不小优势。然而，随着工业的迅猛发展，在带来一定经济效益的同时，我们生存的环境也遭到了极大破坏。科技水平的发展意味着我们现在不用耗费过多的人力，然而随着科技的创新，我们机械设计的目的以及方法并未改变，这就导致了现在很多工程机械存在较大弊端。现在的机械虽然不需要耗费过多人力，然而还是会给操作人员带来一定不适感，与此同时，机械制作过程中还大大污染我们所在的环境。目前，我国走的是可持续性发展路线，为了跟上时代的脚步，在机械设计过程中我们需要注入一些低碳环保元素，同时还要设计出比较人性化的机械。

1 在机械设计中添加人性化因素

现今社会中，我们一直在贯彻“以人为本”的理念，因此想要设计好一个机械必须要考虑好人的因素，在设计中添加人性化因素。人性化因素添加的目的在于保证操作人员的安全以及舒适度，工作过程中主要是操作人员在进行，所以工作人员的基本安全需要防护好；另外，还要照顾到操作人员的情绪以及舒适度。为了操作人员工作的效率，让其在一个舒适、愉悦的环境中工作，我们需要设计出一种人性化的低碳环保型机械。如何能够体现设计中的人性化，具体表现如下：

1.1 舒适驾驶室的设计

驾驶室是操作人员工作的环境，为了保证工作人员安全，需要充分利用工程机械的设计原理，设计出具备足够安全性的驾驶室，在此基础上，还可以加入一些操作便捷的设计来保证操作人员的舒适度。

1.2 外观的设计

操作人员需要长时间在机器面前工作，因此，机器的外观非常重要，在外观设计过程中多加入一些温馨的元素，通过改变外观的颜色、标牌以及造型来改善员工的心情，让员工高高兴兴地开始一天的工作。

1.3 自动化控制系统的设计

将计算机系统与机械设计结合起来，应用计算机的控制系统，让员工通过电脑来控制机器的运作，设计过程中需要考虑设计的安全性、舒适度等。

1.4 可靠性的设计

为了能够更好地符合人性化原则，还需要保证机器整体的可靠性，设计比较完整的体系，避免零部件的频繁更换，最重要的是在设计环节中注意不要破坏环境。

1.5 系统的设计

在设计过程中需要注意防尘，在结构中加入一些防尘设计，以免异物进入机器中。设计过程中不能忘记系统，在一个机器中，作用非常重要，为了在安全前提下更好地节省成本，我们可以设计定时定量的自动注入系统，这样还可以更有效地将集中到

一起。

2 优化低碳环保工程机械自动化控制系统的设计

2.1 对材料的选择

设计过程中为了符合我们的环保主题，我们需要严格控制材料的选择。对于不可再收、不可利用的材料，我们全部放弃，选择可再回收利用的资源。在材料选择过程中，尤其是结构件的选择，我们更需要保证其无毒、环保。为了提高机械运作效率，保证机械的耐久性，我们必须遵守一个原则，即长寿、无污染、低

能耗。

2.2 对电机的选择

选择电机的时候也需要保证其低碳环保性，电机是带动整个机械运作不可或缺的物体，因此，对电机的选择需要慎重。选取的时候需要找公害较小的电机，保证其排废气少、耗油量低、噪音少。同时，在设计的时候，需要利用先进的科学发展技术，更好地减轻机械噪音以及污染的影响。为了让机械能够更好地运转，设计过程中我们需要遵守低噪音、低排放、低耗能的原则。

2.3 对技术的改进

2.3.1 对机械产品噪音和振动的改善。在机械产品中，噪音和振动问题一直困扰着人们，如何设计更好的产品，减轻产品的振动问题以及噪音污染一直是我们要面对的问题。减轻产品噪音以及振动不仅仅是为了保护我们的环境，还能够体现出产品的人性化设计，减轻噪音与振动问题，员工操作起来才能更舒心。

2.3.2 液压系统的保养与后续改进。液压系统的寿命和液压系统的日常清洁有很密切的关系，要想保持液压系统的工作性能，延长液压系统的使用寿命，日常的清洁和保养必不可少。日常的液压系统保养和清洁能够确保其工作过程中内部油温不会升得过快，从而延长更换机油的时间。一般的液压系统会采用增压液压油箱，这种油箱能够防止灰尘以及外部空气水分进入其中，从而达到清洁液压的目的。为了延长液压油箱的使用时间，对液压系统的零部件选择也有要求，一般都采用耐腐蚀能力强，性能优良的材料以确保液压系统使用过程中不会出现渗漏污染。此外，液压系统的设计阶段也很重要，目前液压系统的设计多采用国内外先进的科学技术和相对前沿的设计想法，这种设计理念能够确保液压系统在工作中尽量减少油液中的垃圾，并最大程度降低液压系统运行时的零部件磨损。

2.4 液压系统的节能设计

随着国际能源供应的日趋紧张，节能问题日益为人们所重视。液压系统有很大的节能潜力，绿色是当前社会倡导的热点话题，也是机械工程发展的最终目标。因此如何确保液压系统的低消耗、无污染也是一个我们需要关注和思考的问题。那么如何让液压系统做到高效、节能呢？笔者以为首先可以选用节能发动机，其次利用双泵分合流技术、液压负荷传感技术和静液驱动技术等多项技术来实现低消耗。通过对液压系统的控制元件、执行元件、工作介质和辅助装置等方面的节能设计，可以很大程度上降低液压系统的能源损耗，有效节约

资源。

3 结语

随着社会的发展，机械自动化的脚步已不可阻挡。为顺应大潮，设计人员要做的是在现阶段的基础上实现设计里面的创新并将其应用的机械设计实践当中去，只有这样我国的机械行业才能够取得巨大的进步和实质上的质量提升。以上所表达的就是这一主题――如何做好绿色环保机械的设计，如何在绿色环保机械设计中融入人性化的理念以及最新的设计思想。只有做到这两点，才能够说我们在机械自动化这一块有了一定的心得体会。而笔者以人为本的最新机械设计理念将是机械工程产品今后发展的必然趋势，同时也会对我国的可持续发展产生重大影响。

参考文献

[1] 李学忠，孙宽.工程机械产品的自动化与智能化控制――信息技术在工程机械上的应用综述之一[J].工程机械，2009，7（9）.

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[5] 唐建勇，李宏业.机械设计中优化设计的重要性和实现路径的探讨[J].黑龙江科学，2014，16（4）.

化工机械设计基础范文第5篇

(1)针对化工机械回收环节的合理性设计。绿色化工机械的设计理念重点在于“绿色”，在充分考虑环境影响因素的基础上，尽可能的体现“节俭”，即节俭资源和能源，合理设计机械回收部分，实现环保目标的同时创造更大的经济价值。就目前我国大部分化工机械而言，手工分解依然为主流，虽然回收率较为客观，但是环保效果却不尽人意。DFR即化工机械回收设计是指在化工机械的设计过程中将机械零部件以及材料的回收纳入到考量范围内，尽量选取回收价值高、处理方式简易的环保材料，以实现资源的回收再利用，从而达到环保的目的。在此过程中，还应注重对外国先进科技手段的引进，以创造符合我国社会发展需求和环境保护标准的现代设计方式。

(2)面向化工机械拆卸环节的设计。DFD即化工机械拆卸设计是指在化工机械的设计过程中充分考虑机械的拆卸性能，通过现代科技手段的运用提高机械的可拆卸性，这其中应注重以下几个方面的设计原则:一是在充分满足化工机械使用要求的前提下，秉承“预测”原则，即在化工机械的设计过程中尽量简化装卸设计，从而减少未来机械的拆卸步骤，为将来的零部件回收奠定良好的设计基础;二是化工机械的材料选取上尽量减少使用种类，使用兼容性能好的材料;三是坚持化工机械设计的统一性原则，即尽量规则化、标准化、通用化结构和功能相近的机械零部件，这样减少拆卸使用工具种类和数量的同时便于机械零部件的循环利用;四是绿色化工机械的设计应在坚持拆卸设计原则的基础上依据使用和操作功能的不同而进行具体设计。

(3)必要的化工机械使用寿命评价。所谓的化工机械使用寿命评价在此主要是就其使用过程中所产生的环境问题而提出的，与此同时它也是绿色化工机械设计分析和评价的主要措施。化工机械使用寿命评价主要包括两个方面的内容:一方面是指环保材料的选用、化工产品所涉及到的回收设计、可装卸设计、废弃物的回收再利用以及资源优化处理等绿色设计;另一方面是指在化工机械的可使用生命周期过程中使得技术、经济以及环境实现最优化。由此可见，对化工机械进行必要的使用寿命评价就绿色化工机械与环境的和谐发展而言是必然的、是不可或缺的。

二、化工机械自身生产制造过程中的环保措施。

1．将“绿色”灌输到生产制造过程中。此处所指的“绿色”主要包括两个深层次的含义即环保和节省。环保是指在绿色化工机械的整个生产制造过程中从产品的设计、生产、包装、运输、回收等环节降低对环境所产生的不利影响;节省即为节约、节俭的意思，是指通过先进的技术手段改造整个生产制造工艺流程，进而达到低消耗、高产出的目的。就目前我国的经济形势而言，实现资源配置最优化，厉行节俭，无疑是实现企业和环境双赢的重要举措。

2．注重先进科技在生产制造过程中的应用。当前化工机械所应用到的先进技术手段主要分为四种，即:一是数字化。数字化主要是指在化工机械的生产制造过程中，将繁杂多变的信息转化成可度量的数字、数据予以记载，继而通过计算机进行精准的计算和控制，从而优化资源配置，降低能源消耗。二是自动化。自动化是指通过化工机械的自主运行，较少人工操作，节省人力资源，使得整个生产制造过程实现自动控制、自动调节、自动补偿等。以不影响产品质量为前提，完善操作环境，通过先进生产工艺以及管理体制的应用，促进绿色化工机械产业的再发展。三是集成化。集成化不仅包括技术集成，还包括管理集成。融合各先进技术手段的优点，从管理以及技术方面双管齐下，创建一种符合现代制造标准，节省高效的生产模式。四是网络化。信息网络化是顺应全球经济一体化潮流的必然趋势。通过信息技术与通信技术的融合，汲取当前世界最先进的生产制造、管理、工艺等方面的技术，并结合自身的生产制造特点，形成一种新型的现代生产制造流程，从而实现绿色制造。

3．建立完善的废弃物再循环利用体系。废弃物的再循环利用，一方面改善了化工机械生产制造的环境，另一方面循环使用，降低了成本，节约了能源，对促进绿色化工机械与环境的和谐发展具有重大的意义。在充分做好设计和生产过程中环保工作的同时还应注意化工生产后所产生的废弃物再利用。对“三废”的开发和利用予以应有的重视，高效回收，重复使用，以尽量规避其对生态环境、人体健康以及经济等方面所产生的不良影响。

4．实现绿色包装。绿色包装是实现绿色化工机械与环境和谐发展的必要因素，在此应注重以下几方面的内容:一是设计符合环保标准的绿色包装，优化包装结构;二是在包装材料的选取上，选用污染小、无毒无害的材质，减少材料浪费;三是包装废弃物应易回收再利用或易于自行降解，对环境无污染;四是尽量避免对生态环境、人身健康等产生不良影响。