时间：2023-07-21 16:50:21
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化工生产是生产行业中比较特殊的一种行业，其主要的生产类型为反应生产。化工生产依托化学反应，提供化学反应原料，然后在特定的反应条件下，并在一定规格的反应器皿中进行生产。那么，对于化工生产而言，其反应设备需要满足非常苛刻的要求，才能够实现正常生产。如果需要实现高效生产，那么对于化工生产设备的要求就更高。因此，针对化工生产以及其后期的处理而言，化工设备的设计需要进行严格的考究，并在一定程度上影响着其生产的效率。
2 化工设备的基本范围解析
化工生产不仅仅包括实际上是化学生产的全过程，其中包含诸多生产的环节以及生产后的处理流程的。因此，对于化工设备的定义，也不应该仅仅局限于是在生产过程中。因此，在对化工设备的设计标准进行分析之前，应该首先对化工设备的范围进行分析，探究究竟哪些属于化工设备。
2.1 化工设备的分类解析
对于化工设备而言，其主要的对象是指化工的生产设备以及产品的存储设备等等。两者在一定程度上有着直接的联系。随着人们对于绿色生产以及节约型生产的理念的逐步认识，开始出现了更多的化学设备。在化学反应结束后，涉及到一些废水废气处理工作，而处理这些废物的设备也属于化工设备中的一部分。化工厂的废物处理已经成为了重点工程。因此，对于废物处理设备而言，也是在一定程度上加强了化工设备的设计要求和理念，从而让化工生产更加利于人们的生产需求。
2.2 化工设备的生产作用解析
对于化工生产设备而言，其主要的作用在于进行生产反应环境的提供。生产设备是化工生产中最为重要的设备之一，维护着整个生产过程中的稳定性。一般情况下，化学反应都会在化工生产设备中发生，从而生产所需要的产品。对于化工的生产设备而言，其质量要求方面会更加苛刻。毕竟如果一旦化工生产过程中，化工生产设备出现问题，不仅仅会影响生产的进行，更在一定程度上会影响施工人员的人身安全。因此，在进行化工生产设备的设计的过程中，一定要保证其质量的合格。其次，是化工存储设备。一般化学反应都需要大量的反应原料。这些原料有的具有腐蚀性，有的具有挥发性。因此，对于这类化工设备而言，需要具备一定的封闭性和抗腐蚀性。这类化工存储设备，虽然在制造工艺以及质量要求的程度上没有化工生产设备那么苛刻，但是依然需要有足够的质量标准，从而实现其功能与性质。最后，是化工的废物处理设备。这类设备最早没有得到人们的重视，是在近年来，随着人们对于环境污染的重视等才大量出现的设备。这类设备的质量方面与材料方面与前两者都是无法比拟的，但是其重要的意义在于能够有效减少废物中的有害物质，保证工厂废物能够无危害的排出。因此，针对这类设备的特点，其制造工艺以及除污的技术能力一定要达到一定的标准。同时，由于排放的废弃物中有可能存在腐蚀性的液体。因此，这类化工处理设备还需要具备防腐蚀性。
总之，针对不同的生产需求以及生产流程，会有不同的化工设备，作为其生产需求，从而保证化工生产的正常进行。
3 化工设备的设计标准分析
对于化工设备而言，由于生产线的不同以及生产需求的不同，其化工设备也不相同。因此，对于不同生产车间以及生产需求的化工设备而言，其设计的标准也不一样的。从总体上分析，可以高温环境的化工设备设计、高压环境的化工设备设计以及腐蚀环境的化工设备设计等。
3.1 高温环境的化工设备设计标准
对于化工生产而言，由于其生产的主要实际过程就是一系列的化学反应。因此，在进行化工设备的设计时，首先要考虑到的就是高温环境下的化工设备。对于高温环境而言，一定要采用耐高温的材料进行制造，并且对于高温的环境下，其设备的形体和构架也需要从耐高温的角度进行分析，从而设计出能够持续在高温环境下进行工作的化工设备。对于高温的生产环境，一般是反应过程中出现的。因此，耐高温的化工设备一般是以生产设备为主。
3.2 高压环境的化工设计标准
高温的情况下，就会存在高压环境。对于化工反应而言，高温高压是比较常见的化学反应条件。通过高温高压的环境，才能够使得一些化学反应进行，从而进行化工生产。对于耐高压的化工生产设备而言，一般需要采用密封性比较好的材料进行设计。此外，在进行设计的时候，需要考虑其压力的承受能力。
3.3 腐蚀环境下的化工设计标准
腐蚀环境的化学生产还是比较常见的。因此，在进行化工设备的设计时，一定要有针对性和分类型进行设计，将惰性金属作为主要的腐蚀性化学反应的容器，从而不会造成对化工设备的腐蚀。此外，在进行安全防护过程中，依然需要足够的设计理念，来保证这些腐蚀性化学物质在反应过程中不会出现产生危险，或者将危险系数降到最低，从而保证其生产的稳定性与安全性。
4 结语
本文探讨了化工生产的特点以及化工设备的安全性等问题，并通过对化工设备的分类分析，了解不同生产环节对不同化学生产设备的需求。其中，对于在高温、高压以及腐蚀性环境下都有了较为精细的设计流程，从而保证其在整个生产环节中不会出现问题。因此，本文重点对化工设备的设计标准进行分析，并探讨其设计的理念和原则。最终的结论在于要根据其设备的应用环境以及应用作业方式等进行区别性设计，从而满足不同的化学生产需求。
参考文献
[1] 刘军.化工设备与机械的高效化运行及管理实践[J].硅谷，2012（20）：192-192
[2] 侯国安，郝枫林.化工设备机械基础.在项目化教学中的实践和研究[J].中国科教创新导刊，2012（32）：95-96
[3] 徐君臣，王泽武，银建中.化工设备中体与面结构连接模型的有限元分析[J].化工设备与管道，2012（06）：11-16
图幅
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非标准专用机械设备设计图 400 288 224 123 80
关键词：以太网供电（POE）；电源供电设备（PSE）；受电设备（PD）；IEEE802.3af
IEEE802．3af标准对以太网供电（POE）做出了详尽的规定，它允许通过以太网传输数据的同时提供48V电源，IEEE802．3af标准中定义的电源供电设备（PSE）是能够通过10BASE－T、100BASE－T或者1000BASE－T网络提供电源的DTE或者Midspan设备，而IEEE802．3af标准中定义的受电设备（PD）则是通过网络从电源供电设备（PSE）取得电源的设备。IEEE802．3af标准中规定的PSE可以提供约13W功率。从而使小型数据设备可以通过它们的以太网连接获得电源，而不需要从墙上的交流电源插座获取电源。这些设备包括数字VoIP电话、网络无线接入点、因特网设备、计算机电话、安全摄像机或任何以太网连接的数据设备。IEEE802．3af标准的推出，大大扩展了以太网的应用，同时也给以太网带来了巨大的发展空间。
1MAX5941的功能
MAX5941A／MAX5941B是一款高度集成的电源IC，适用于以太网供电（POE）系统中的受电设备（PD）。MAX5941A／MAX5941B有两个功能，一是提供PSE与PD之间的接口，二是通过DC－DCPWM控制器实现48V电源转换以输出5V或者PD所需要的电压，输出电压可实现隔离或者非隔离。MAX5941A的最大占空比为85％，可用于反激式转换器。MAX5941B的占空比限制在50％以内，主要用于单端正激式转换器中。
2IEEE802．3af标准的PD接口特性
MAX5941的PD接口特性符合IEEE802．3af标准，可为PD提供侦测特征信号和分级信号，此外，MAX5941还集成了一个具有可编程浪涌电流控制功能的集成隔离开关，同时还具有宽滞回供电模式欠压锁定（UVLO）以及“电源好”状态输出等功能。
在侦测和分级期间，由于集成的MOSFET可提供PD隔离，MAX5941可保证侦测阶段的泄漏电流失调小于10μA。其可编程限流功能可防止上电期间产生很高的浪涌电流。这些器件的UVLO供电模式具有宽滞回和长故障消隐时间等特性，因而可补偿电压在双绞电缆上的阻性衰减，并确保系统在侦测、分级和上／掉电诸状态间无扰动地转换。MAX5941的UVLO门限可调，并具有一个兼容于IEEE802．3af标准的缺省值。MAX5941可工作于PD前带有或不带二级管桥的设计中。
图1
MAX5941有三种不同的工作模式：PD侦测、PD分级和PD供电模式。
侦测模式（1．4V≤VIN≤10．1V）下，供电设备（PSE）将向VIN施加两种1．4V～10．1V范围内的电压（最小步长1V），然后记录两个点的电流值，并由PSE计算ΔV／ΔI，以确认25．5kΩ特征电阻是否存在。在此模式下，MAX5941内部的大部分电路处于关闭状态，失调电流小于10μA。如果施加在PD上的电压有可能被颠倒，则需要在输入端安装保护二极管，以免对MAX5941造成内部损伤。由于PSE使用斜率技术（ΔV／ΔI）来计算特征阻抗，这样，保护二极管引起的直流偏差已被扣除，因而不会影响侦测过程。
分级模式（12．6V≤VIN≤20V）下，PSE根据PD所要求的功率对PD进行分级。以便PSE高效地管理功率分配。IEEE802．3af标准定义了五个不同的级别。分级电流可由连接在RCL与VEE之间的外部电阻（RCL）来设定。PSE通过在PD输入端施加一个电压，以及测量流出PSE的电流来确定PD的分级。当PSE施加一个介于12．6V～20V之间的电压时。PSE利用分级电流信息区分PD所需要的功率。分级电流包括25．5kΩ侦测特征电阻吸收的电流和MAX5941的电源电流，PD吸收的总电流应在IEEE802．3af标准要求之内。进入供电模式后，分级电流将被关断。
供电模式下，当VIN上升至欠压锁定门限(VUV-LO,ON)以上时，MAX5941将逐步开启内部N沟道MOSFET管Q1。图1是MAX5941的内部接口电路框图。MAX5941用一个恒流（典型值为10μA）对Q1栅极充电。Q1的漏－栅电容限制了MOSFET漏极电压的上升速率，因而限制了浪涌电流。为了降低浪涌电流，也可在外部添加漏－栅电容。当Q1的漏－源电压降至1．2V以下，且栅－源电压高于5V时，MAX5941会发出“电源好”信号。由于MAX5941具有较宽的UVLO滞回和关断消隐时间，因而可补偿双绞电缆的高阻抗。
3用MAX5941实现48V电源转换
MAX5941是电流模式的PWM控制器，可将48V输入电源转换成5V电压输出，MAX5941用内部稳压器取代高功耗的启动电阻，这不但可为MAX5941提供启动所需的电能，还能稳定第三（偏置）绕组的输出电压，从而为IC提供稳定的工作电源。开始启动时，调节器将V＋调整到VCC并为器件提供偏置。启动之后，改由VDD稳压器从第三绕组输出稳定的VCC。此结构只需一只很小的电容即可对第三绕组的输出进行滤波，从而省下了一只滤波电感的成本。
在设计第三绕组时，所设计的线圈匝数应保证最小反射电压始终大于12．7V。而最大反射电压则必须小于36V。
为降低功耗，当VDD电压达到12．7V后，可以将高压调节器关掉。这样可以降低功耗并改善效率。如果VCC降低到欠压锁定门限（VCC＝6．6V）以下，低压调节器将被关闭，电路重新进入软启动。此时欠压锁定状态MOSFET驱动器的输出（NDRV）保持为低。
如果输入电压介于13～36V之间，只要不超出最大功耗，就可以将V＋和VDD连接到线电压。这样就可省掉第三绕组。
4MAX5941的设计实例
MAX5941的一般设计步骤如下：
确定具体需求
设定输出电压
计算变压器主、副绕组匝比
计算复位绕组与主绕组匝比
计算第三绕组与主绕组匝比
计算检流电阻值
计算输出电感值
选择输出电容。
图2
图2是用MAX5941B设计的正激式DC／DC转换器，具体计算如下：
(1)对于30V≤VIN≤67V，VOUT＝5V，IOUT＝10A，VRIPPLE≤50mV的要求。开启门限应设为38．6V。
(2)设定输出电压时，可根据下式计算电阻R1和R2：
VREF／VOUT＝R2／(R1＋R2)
式中VREF是并联调节器的基准电压。
（3）根据最小输入电压和MAX5941B的最大占空比下限（44％）计算变压器匝比时，为了能够使用漏－源击穿电压小于200V的MOSFET，本设计选用最大占空比为50％的MAX5941B。然后根据下式计算匝数比：
NS／NP≥（VOUT＋VD1×DMAX）／（DMAX×VIN＿MIN）
式中：NS／NP为匝数比（NS是副绕组匝数，NP是主绕组匝数），VOUT为输出电压（5V），VD1为D1上的压降（功率肖特基二极管典型压降为0．5V），DMAX为最大工作占空比的最小值（44％），VIN＿MIN为最小输入电压（30V），对于本例：NS／NP≥0．395，选择NP＝14时，NS＝6。
（4）较低的复位绕组匝比（NR／NP）可确保变压器中的所有能量在最大占空比下的关闭周期内能够全部返回V＋。可用下式来确定复位绕组匝比：
NR≤NP×（1－DMAX＇）／DMAX＇
式中：NR／NP为复位绕组匝比，DMAX＇为占空比的最大值（50％），计算NR＝14。
（5）选择第三绕组匝比（NT／NP），以使最小输入电压能够在VDD处提供最小工作电压（13V）。可采用下式计算第三绕组匝比：
NP（VDDMIN＋0．7）／VIN＿MIN≤NT≤NP（VDDMAX＋0．7）／VIN＿MAX
式中：VDDMIN是最小VDD电源电压（13V），VDDMAX是最大VDD电源电压（30V），VIN＿MIN是最小输入电压（30V），VIN＿MAX是最大输入电压（本设计为67V），NP是主绕组匝数，NT是第三绕组匝数：可选择NT＝7。
（6）根据下式选择RSENSE：
RSENSE≤VILIM／（NS×1．2×IOUTMAX／NP）
式中：VILIM是检流比较器的触发门限电压（0．465V），NS／NP是副端匝比（本例为5／14），IOUTMAX是最大直流输出电流（本例为10A），RSENSE选90．4mΩ。
（7）选择电感时，应使电感中的峰值纹波电流（LIR）介于最大输出电流的10％和20％之间：
L≥(VOUT＋VD)(1－DMIN)／(2LIR×275kHz×IOUTMAX)
关键词：装备设备；设计
一、非标准自动化装配设备产品装配工艺设计
装配工艺直接影响装配设备的总体功能实现方式、结构布局、控制和检测方式等。自动化装配工艺一般包括五个部分。
1、装配工序。装配工序分为安装工序和固定工序，安装工序是指在自动装配设备的专用工位上进行装配零部件的预备联接。通常固定工序在安装工序之后，也可以把安装和固定放在一个工位上进行。根据装配任务的复杂程度，一个装配过程具有多个装配工序，装配工序的合理分析是进行工艺设计的重要内容。
2、检测工序。检测工序包括对装配零部件的检验、检查和测试等，检测工序一方面保证装配质量，如装入零件是否有缺陷、装入零件方向位置是否准确、装入后的尺寸精度、密封质量、装配质量等，另一方面在装配过程中对各种故障进行处理。
3、调整工序。调整工序是对装配工序后具有安装偏差的零部件位置的纠正。
4、辅助工序。辅助工序包括对装配件的清洁、打标记、分选等环节。
5、机械加工工序 在某些自动装配设备上，在对零部件安装和固定的过程中，还对一个或几个特定零件进行机械加工。产品的生产装配工艺往往不是唯一的，符合产品性能要求的生产工艺很多，对可行的装配工艺进行分析比较，结合功能实现的难易程度和品质差异，选择最优的产品装配工艺。
二、非标准自动化装配设备的设计内容
1、设备的结构布局设计
装配性生产设备按照自动化程度可以分为半自动装配机、全自动装配机、自动化装配线。设备的结构布局一般可以分为转盘型布局设计、环线型布局设计和直线型布局设计。
如何选择合适的设备结构布局，需要考虑具体的生产实际，按照装配工艺的复杂程度和装配设备的使用需要进行分析。
转盘型布局具有结构紧凑，占地面积小，操作方便等特点，适合于装配工艺简单，单机生产，产品大小适中的装配环境。但由于所有的装配单元都围绕转盘来布局，使得转盘型装配机具有实现机构复杂，且不宜改进和进行柔性化生产的缺陷。环线型布局适合于装配工艺复杂程度适中的装配环境，并可以最大限度地节省使用场地，环线型布局增大了产品在装配线上的装配空间，因此可以按照装配要求的改变增减装配的功能单元，使装配设备具有柔性化。
直线型布局主要使用于大、中型的自动化生产装配生产线，不但可以完成产品加工制造后期的各种装配、检测、标识、包装等，也可以集合产品的加工制造、装配、检测于一体，完成成品的全自动化生产和装配过程。它适用于装配工序多，产品设计成熟，市场需求巨大的产品的生产和装配。直线型布局占用场地较大，有足够的空间布局各装配单元的实现机构和装置，可以简化装配机构，并易于增减和改进装配的功能单元，但由于整个生产线较为复杂，对生产线上各装配单元的控制和协同，生产节拍和效率提出较高要求。
2、自动化机构系统设计
自动化机构系统设计是按照设定的装配工艺和组成功能单元的原理解，针对组成装配工艺的每个工序模块或功能单元，分别构建完整的机构，然后按照整体装配工艺和功能实现要求进行组合联接，构建出能实现整个装配过程的机构系统。一个自动化装配设备一般包括如下几个机构单元。
（1）供料单元
供料单元是自动化装配设备的重要组成部分，从装配单机的上料机构到大型装配生产线的物料输送系统，供料单元是自动装配设备具有高效率的先决条件。供料机构单元必须保证各种装配零件能在准确的位置、时间和空间状态，从行列中分离并移置到相应的装配工位上。供料单元的检测的可靠性是影响自动装配过程故障率的主要因素。
（2）装配主体机架单元
装配主体机架单元是指可完成装配主件输送功能的主体部分，它包括自动输送机构，实现装配主件的多工位同步或异步传递、夹取、装配和检测，还包括配置齐全的液、气压管路及电气配线装置，而且具有驱动某些装配单元的装配工作头的主动轴。
为了实现装配主件在输送过程中实现同步装配，需要选择和设计精确的机械分度控制装置，以保证每个装配单元的工装夹具与输送动作准确吻合。装配主体机架上一般应间隔排列装配工位和检测工位，以在上次装配工序完成后在下道检测工位上检测有无工件和装配位置是否正确，各装配工位和检测工位之间进行智能化控制，以保证发生错误时自动停机，以消除连续的误装配，避免生产浪费。
（3）自动化装配单元
自动化装配单元布置在装配主体机架上，对应于各装配工位的装配功能，自动化装配单元可以由机构、液气压、电机拖动所构成，和装配主体机架相配合完成特定装配动作。
机械手或工业机器人可以在一次动作循环中完成各种动作，可以作为布置在主体机架上的装配单元进行复杂部件的装配。使用机械手可以简化装配主体机架的复杂程度，提高装配的可靠性。
（4）分捡单元
保证最终装配成品的合格率，在装配自动化机构系统的设计中，要充分考虑和布置适当的分选换向机构，对各道装配工序中产生的次品按照要求进行分检和分流。分检单元不但可以提高装配的成品合格率，而且可以有效保证装配错误的半成品避免进入下面的装配工序，减小因装配和检测故障造成的停机，大大提高装配生产效率。
三、结束语
综上所述，装配是决定产品质量的关键环节，根据自动化装配设备的特点，提出在自动化非标装配设备设计中，从装配工艺、结构布局、等方面进行总体设计，优化和合理的总体设计可以加快非标装配设备的设计进度，保证自动化装配设备系统的可靠性。
参考文献
[1] 姜帆，杨振宇，何佳兵.自动化装配设备的总体设计[J]. 机电工程技术. 2011（07）.
区各委办局、各直属单位：
为规范区级机关办公设备的配备，切实加强机关党风廉政建设，构建资源节约型政府，优化资源配置，节约财政资金，经区政府同意，现将《xx区区级机关办公设备配备标准（试行）》印发给你们，并提出以下意见，请遵照执行。
一、本标准作为区级各部门、各单位办公设备配备的限额标准。财政部门将根据各部门、各单位的办公设备配备方案，按原经费安排政策和渠道，在限额标准范围内据实核定相关经费。
二、区级机关办公设备的配备，应遵循简朴、节约、实用的原则，兼顾美观和地方特色，不得盲目追求高档次。办公设备一般以国产品牌（包括合资品牌）中的中档物品为主，优先购买国家认证的节能产品。特殊情况或国产品牌在技术上达不到要求的，经财政部门审批，可采购国外进口产品。办公自动化设备的配置数量要根据工作岗位和实际需要从严控制。
三、现有办公设备未达到配备标准的，本着“统筹安排、逐步到位”的原则，逐步改善现有办公条件。
四、办公设备的配备，要严格按照《中华人民共和国政府采购法》、《中华人民共和国招标投标法》、《xx区政府统一采购暂行办法》以及区级有关规定进行政府统一采购。
五、各部门、各单位要统一认识，严格按照规定在标准限额范围之内配置办公设备，如因工作等因素确需突破标准限额的，必须按现有规定和程序办理审批手续。
六、本标准自之日起试行，各街道可参照试行。以往规定与本标准不符的，以本标准为准。今后区有关部门将根据实际情况对限额标准定期进行调整。
七、本标准由区财政局负责解释，标准未尽事项由区财政局另行制定。
附件：xx区区级机关办公设备配备标准（试行） 二六年四月十五日
xx区区级机关办公设备配备标准（试行）
一、 机关办公家具、空调配置标准
（一）办公室家具
1、区级领导办公室
按照每间办公室不超过11000元配备。
具体包括：
⑴ 办公桌（2米） 实木材质，价值不超过2600元；
⑵ 办公椅 真皮材质 价值不超过1200元；
⑶ 真皮沙发一套（1大2小含茶几）价值不超过3300元；
⑷ 5门书柜 实木材质 价值不超过2400元（本文源于文秘城 :）；
⑸ 电视柜1个，价值不超过300元；
⑹ 床（1.5米）价值不超过1200元；
2、处级领导办公室
按照每间办公室不超过6500元配备。包括：
⑴办公桌 （1.6米） 价值不超过1600元；
⑵办公椅 真皮材质 价值不超过1200元；
⑶西皮沙发一套（1大2小含茶几）价值不超过1600元；
⑷ 3门书柜 实木材质 价值不超过1300元；
⑸ 床（1.2米）价值不超过800元；
3、科级及科以下办公室
按照每间办公室不超过4400元配备。包括：
⑴办公桌椅每人一套，每套不超过1000元。
办公桌 （1.4米） 价值不超过600元；
办公椅 中班 价值不超过400元；
⑵ 文件柜1－2个，每个不超过600元。
⑶ 科级办公室可根据需要配置沙发，每套不超过1500元。
⑷ 普通椅每房间2张，每张不超过150元。
（二）会议室家具
1、小会议室，按照建筑面积每平方米不超过400元配备。
2、中、大型会议室，按照建筑面积每平方米不超过500元配备。
（三）分体式空调
1、区级领导办公室可配置1.5p分体空调一台，每台不超过1600元。
2、处级领导办公室可配置1.2p分体空调一台，每台不超过1400元。
二、办公自动化配备标准
（一）计算机
⑴区级领导办公室可配置17家壕显示屏台式电脑1台，每台标准不超过7000元。
⑵处级领导办公室可配置17即科教ㄊ降缒1台，每台标准不超过5000元。
⑶科级办公室可根据需要配置17即科教ㄊ降缒1台，每台标准不超过5000元。
⑷ 笔记本电脑：可根据工作需要配置，区级领导干部每台标准不超过12000元，其余人员每台标准不超过8000元。
所有电脑的使用年限均为6年以上。
（二）打印机
普通激光打印机：每台标准不超过1300元。
普通喷墨打印机：每台标准不超过600元。
针式打印机：每台标准不超过1800元。
大幅面的工作组激光打印机3000元/台。
打印机使用年限均为6年以上。
（三）复印机
区四大班子、综合经济管理部门及政法部门，或50人以上单位可配中档数码复印机一台，价格不超过18000元，50人以下单位可配复印机一台，价格不超过8000元。
（四）一体印刷机
区四大班子及独立对外发文数量多的单位可配一体机一台，价格不超过25000元。综合经济管理部门及政法部门根据工作需要可配置一体机1台，价值不超过15000元。
（五）多媒体显示系统
根据工作需要，每个单位只能装配一个多媒体会议室，多媒体显示系统每套标准不超过4万元，包括调音台、功放、dvd、音箱、话筒、投影（或大屏幕平板电视）等。
（六）其他设备
扫描仪：每台标准不超过800元。
传真机：每台标准不超过2300元。
电话机：每台标准不超过150元。
碎纸机：每台标准不超过1200元。
电视机：每台标准不超过2000元。
关键词：非标准设备；机械设计 ； 机械制造
Abstract: The determination of parameters, the formulation of the design, parts of the rational design and several important issues of non-standard design are discussed.Key words: non-standard equipment; mechanical design; machinery manufacturing
中图分类号: G356.9献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）01-0020-02
1引言
非标准设备，简称为非标设备。它包括的内容十分广泛，种类繁多，工作条件差别大，生产数量少，专用的工、夹、量、模具难以配置齐全，原材料也往往不易得到充分计划供应。其特点决定在非标准设备设计过程中，往往难以在理论上或具体结构上找到现成的参考资料，或作一些必要的模拟实验，比标准设计所遇到的困难要多得多，因非标准设备设计是一项相当繁重而又必须经常进行的重要工作，故探讨非标准设备设计有着积极的意义。本文从参数的确定、设计方案的拟定、零件的合理设计等方面，对非标准设备设计过程中的几个重要问题进行了探讨。
2非标准设备参数的确定
在进行设计前，通常需要预先确定的参数有设备工作效率、传动功率、主轴转速、往复运动速度、工作行程等，这些参数是进行非标设计的依据。其大小变化往往会引起结构甚至整个设计方案的变动，故对原始参数的选定，必须十分慎重。在许多情况下，原始参数是由使用单位提供，使用单位对设备的使用条件比较熟悉，通常能提出比较切合实际的要求，但也可能提出一些不合理的或难以实现的参数和设计要求，这时应多做调查研究，与使用单位共同商量。
3非标准设备设计方案的拟定
方案的好坏关系到设备是否适用、可行和经济的决定性环节。方案拟定包括两个方面内容：根据工作原理确定结构方案。
（1）确定工作原理为完成同一工作，可以选择不同的工作原理。究竟选用哪一种工作原理，要根据具体条件和各种要求的综合性能指标评定。对传统的工作原理，行之有效的应酌情考虑。同时，应大胆慎重地寻求新的，可简化结构、提高工作性能及获得较好的经济效果的工作原理。因此，作为设计者应密切注意新技术的发展，把比较成熟的新技术和先进经验及时吸收到非标准设备设计中，但不能盲目，因为衡量设备设计的好坏，不以是否采用新技术或实现某某化为标准，而是从工作性能及经济效果等方面来衡量。
（2）确定结构方案正确的工作原理只有通过合理的结构方案才能实现。因为相同的工作原理可用不同的结构方案来实现。这要求设计者对可能的方案进行分析和比较，利用已有的实践经验和理论知识，找出存在的矛盾，通过调研去判别各种方案的优劣，以决定取舍，使之逐步完善起来。当然具有良好工作性能的设计方案，并不一定靠采用复杂的结构来实现，有些不好解决的设计问题，往往采用很简单的结构就能实现。
总的说来，拟定设备结构方案应注意以下五个方面：①适当选择机构及传动形式，使所拟定的机构既要符合所选定的工作原理，又能符合机构运动学规律。②在总体布置上，合理安排各零件的相对位置，在保证操作安装和维修方便的条件下，尽量缩小结构尺寸。③在结构中，尽可能采用外购标准件及本厂产品零部件，或用标准设备的零部件来进行必要的改装，以节省工作量，有利于提高质量、降低生产成本和维护成本。④对较复杂的非标设备，尽可能采用组合结构，即将设备设计成由各个部件组成，可减少零件数，既便于装配和拆卸，又便于生产管理缩短生产周期，也便于设备的设计修改和改装。⑤注意从结构上改进零件的工艺性，特别是利用加工等方面的经验和知识，设想各零件实际装配和加工过程，考虑装配和加工的可能性，分析可能出现的问题，逐一加以解决。
前述各个环节是互相联系的有机整体，设计时要反复交替考虑，多做调查研究，使结构方案逐步完善。
4非标准设备零件的合理设计
（1）合理确定零件的结构形式和尺寸零件的结构形式和尺寸主要决定于零件的工作性能、装配关系、工艺性以及对强度和刚度的要求。这些要求之间常存在各种各样的矛盾，但经验证明，在满足既定工作性能的要求下，零件形状及尺寸往往有较大的余地，这要求设计者善于根据具体情况加以解决。
为保证加工工艺性，一般尽可能简化零件形状，减少零件加工余量，从而减少材料消耗及降低加工成本。由于非标设备大多是单件生产，钢制毛坯多用现成的材料、板料或其它型钢，很少根据零件形状锻制毛坯，故减少零件最大外形尺寸对降低材料消耗具有决定性的意义。比如：用棒料车制轴类零件，耗材仅取决于最大轴肩尺寸及轴的长度；为提高零件强度，可以采取增大危险断面尺寸、选择高强度材料、适当改变零件结构形状的方法（如制成过渡圆角或柔性结构）；为提高零件刚度，在不增加零件的截面的前提下，把实心改成空心的截面，圆截面改方截面等方法从结构上采取措施，可使抗弯或抗扭的刚度系数提高数倍至数十倍。同时，还应考虑在现有条件下便于装夹、切削及测量，尽可能减少配制专用工、夹、刀、量、模具，尽可能用工厂现有的和效率较高的设备来加工，尽可能减少安装及换刀次数。当然，为了便于合理选择材料或毛坯，或者机械加工工艺、便于装配及更换磨损零件，根据工作及制造条件的不同，考虑零件采用整体式结构，或采用组合式结构。若是受载荷零件，为满足强度和刚度要求，其结构形状及主要尺寸就通过一定的计算来确定。
（2）合理选择材料及毛坯种类为满足零件的作用要求，应了解并掌握各种材料的特性及应用范围，根据零件的使用要求、加工性能及材料经验等具体条件，以及类似零件的制造和使用的经验来选取合适的材料。
在目前蛋鸡生产饲料成本居高不下、劳动力成本不断提高、蛋鸡养殖的疫病防控难度日益增大的情况下,要进一步发展我省蛋鸡产业,就必须大力推进标准化生产。为了推动我省蛋鸡业的可持续发展,改变目前落后的养殖方式,促进蛋鸡产业的升级和整体素质提高,实现蛋鸡生产的优质、高产、高效、安全,省畜牧技术推广总站组织编印了蛋鸡“153”标准化养殖模式。
目前该模式已开始在全省组织推广,其推广的核心是蛋鸡“153”标准化养殖模式的鸡舍设备配套与鸡舍建筑。
1蛋鸡“153”标准化养殖模式
蛋鸡“153”标准化养殖模式,即1栋蛋鸡舍,饲养蛋鸡
5 000只以上,实行湿帘风机、喂料机、清粪机3机配套。这一先进模式,是在总结全省多年的规模化商品蛋鸡养殖经验基础上,结合无公害鲜蛋生产技术要求,以农户蛋鸡养殖为条件,以标准化生产为手段,以生产“放心蛋”为目的,从而实现蛋鸡生产的优质、高产、高效、安全。
该模式一是强调了饲养规模。要求1栋鸡舍的蛋鸡饲养数量达到5 000只以上,这个规模与当前农村经济发展水平相适应。就国内目前1栋蛋鸡舍人工集蛋下的设备配套能力而言,饲养蛋鸡20 000只以内是可以解决的。提倡农户饲养蛋鸡时只建一栋蛋鸡舍,提高鸡舍规模、减少鸡舍数量,便于做到以场为单位的“全进全出”,从而有利于鸡场疫病防控。并且由于1栋鸡舍规模的扩大,便于实行机械配套,有利于提高设施装备的利用效率和降低只均蛋鸡的投资额。二是强调了“3机”配套。“3机”配套是蛋鸡标准化养殖的重要体现。通过“3机”配套,可较好地控制鸡舍环境与养鸡生产的小气候,提高鸡群的健康水平、生产水平和劳动生产率,减轻劳动强度。这样的养鸡方式,虽然比手工饲养投入稍高,但获得的是高产出、高品质、高收益。
总结国内外蛋鸡养殖的经验教训,分析国内外蛋鸡养殖现状和发展趋势,今后蛋鸡养殖要获得成功,必须注重“优良品种+设施装备+精心管理+品质保障”4个关键要素的整合。在养殖户数与规模上,我国也必然与发达国家所走过路子一样,养殖农户将逐渐减少、户养规模将逐渐扩大。在规模不断扩大的情况下,以机械化、标准化实现生产方式的转变、产业的升级和养殖效益的提高。只有这样我国的蛋鸡产业才能摆脱目前面临的诸多问题,否则延续过去那种粗放式蛋鸡生产经营,在今后的新形势下将难以生存。
2鸡舍与饲养工艺
2.1鸡舍配比
(1)两段式饲养:育雏育成舍与产蛋鸡舍1∶3。
(2)三段式饲养:育雏舍、育成舍和产蛋鸡舍1∶2∶6～7。
为了有利于农户蛋鸡养殖的疫病防控,推荐建立专门化育雏育成鸡场,推广专门化育雏育成生产,蛋鸡生产者可只饲养商品蛋鸡,实现蛋鸡的专业化生产。这样可改变目前蛋鸡生产的“大而全”或“小而全”,从而更适宜推广彻底的“全进全出”生产经营制度,降低蛋鸡养殖的疫病风险。
2.2鸡舍类型
蛋鸡舍类型主要有卷帘开放式、有窗开放式、封闭式3种。这3种鸡舍各有优缺点。卷帘开放式、有窗开放式鸡舍造价相对低廉,日常生产中可充分利用自然光照和自然通风,节约生产用电,其生产运行成本相对于封闭式鸡舍低。但开放式鸡舍易受外界环境条件影响,鸡舍保温隔热性能不如封闭式鸡舍。此外,由于开放式鸡舍主要依靠开启、关闭两侧窗户或卷帘进行通风换气,鸡舍空气质量相对较差,鸡舍周围环境易受微生物污染,因此,开放式鸡舍养鸡的生产水平如饲料报酬、产蛋性能、成鸡的死淘率等经济指标不如封闭式鸡舍优良。封闭式鸡舍日常生产运行成本虽高,但鸡舍小气候控制得好,蛋鸡产蛋水平高,另外鸡舍实行纵向通风,有利于降低鸡场病原微生物污染和防病。据我省封闭式蛋鸡舍饲养实践观察,在湖北地区实行蛋鸡封闭式饲养,500日龄其产蛋率仍保持近85%,产蛋期死淘率不超过7%,90%以上产蛋率可维持约7个月,只均产蛋量20kg。这一生产水平可以说基本与国际水平接轨。由于封闭式鸡舍的饲养环境控制良好,鸡群较少发生疾病,可大量节省兽药开支,同时鲜蛋品质较好。如我省黄冈某封闭式鸡场,该场共育雏24万只(为社会提供育雏鸡)、另饲养产蛋鸡3万只,其一年的药物开支不到1.5万元,蛋鸡产蛋期间基本不使用抗生素药物。封闭式鸡舍是蛋鸡饲养的发展方向,鉴于封闭式鸡舍的诸多优点,在资金允许条件下宜大规模推广应用。
2.3舍内布局
开放式鸡舍宜两列三走道或三列四走道布局;封闭式鸡舍根据饲养规模,可三列四走道、四列五走道布局。
配套笼具:目前国内蛋鸡的笼具主要有390型、4128型。390型笼具为3层阶梯式,每组可养蛋鸡90只;4128型笼具为4层阶梯式,每组可养蛋鸡128只。4128型笼具具有饲养密度大、鸡舍利用率高的特点,在同等饲养规模下,通常使用4128型笼具比390型笼具可节约鸡舍建设费用20%,并节约鸡舍占地面积。4128型笼具最大不足是在人工捡蛋情况下,由于笼具较390型高,捡蛋稍有不便,但饲养管理人员身高1.70m以上即可解决。
3养殖模式与鸡舍建筑设计
蛋鸡“153”标准化养殖模式,要求1栋鸡舍饲养规模达到5 000只以上,采用390型或4128型笼具,实行湿帘风机、喂料机、清粪机3机配套,人工捡蛋。在这种模式下,鸡场环境整洁,鸡舍空气质量较好,劳动效率高,通常一个劳动力可以饲养蛋鸡8 000～10 000只,其劳动效率是人工清粪、人工喂料的一倍以上,可大大降低蛋鸡生产的劳动强度,做到快乐养鸡。
蛋鸡饲养在规模较大情况下,本可以配套机械集蛋设备,但考虑采用机械集蛋的养鸡设备费用是人工集蛋情况下的鸡场设备费用的一倍(通常3机配套加笼具,人工集蛋,万只规模情况下设备费用在11万元,而机械集蛋需要22万元),另外机械集蛋情况下,鲜蛋的破损率较人工集蛋高,这对于经济实力有限的一般农户推广有其困难。因此本模式未将机械集蛋纳入推广模式,但对于较大规模的养殖企业,推广机械集蛋是可行的。
3.1蛋鸡舍建筑参考价格
(1)砖混结构鸡舍:每平方米约240元(自己组织材料)。
(2)卷帘开放式鸡舍:依据彩钢厚度、鸡舍高度、保温棉厚度、屋面彩钢单双层不同其价格不同。彩钢鸡舍适应蛋鸡生产需要的建筑费一般250元/m2(外层单面彩钢瓦、7.5cm厚保温棉、内层抗老化纺织布)。如自己组织材料自建,每平方米约210元。
(3)KB保温板鸡舍:采用高强度水泥为基料加钢丝网(原理是钢筋混凝土原理),用氯化镁水泥改变配方生产的。具有防火、防腐、强度高、经久耐用的特点。通过对屋面抗紫外线、抗老化的金属铝箔布处理,鸡舍具有反光、不吸热、抗老化,经久耐用的特点。墙体材料采用现场支模板浇注膨胀型混凝土,强度高、保温性能好,其0.16m厚墙体相当于0.24m砖墙另加0.03m厚的泡沫板保温效果。产品成熟,已在国内大规模推广。这种鸡舍建筑的大致费用为:8m(宽)×2.8m(高)=225元/m2,10～11m宽鸡舍每平方米约210元。
3.2鸡舍设计
(1)蛋鸡舍设计考虑的因素。鸡舍设计应注意以下几个方面:①鸡舍朝向:座北朝南偏东或偏西15°。②鸡舍宽:鸡笼+走道,390型笼具两列三走道、三列四走道舍宽分别为7.8m、11m,4128型笼具舍宽分别为8m、11.5m。③鸡舍长:开放式鸡舍一般80m以内,封闭式鸡舍80~120m。④鸡舍高:屋檐高:390型笼2.8～3.0m;4128型3.0～3.2m。屋脊高3.7～3.9m。屋脊的高度一般在屋檐高的基础上加1.0～1.2m。⑤地面、粪槽:鸡舍地坪高出地面0.30m,粪槽起始端深0.30～0.35m,出口端深0.45～0.60m。粪槽位于鸡舍外,贮粪池长2～3m(根据养鸡数量)。⑥鸡舍窗户:有窗开放式+湿帘降温鸡舍,窗户高0.8m,宽1.2m,窗户不宜过大,否则对保温隔热不利。封闭式鸡舍应急窗高0.25m、长0.65m,每隔3m安装1个。⑦风机:封闭式饲养情况下应考虑最大通风量和冬季最小通风量的风机大小功率搭配,以满足最大通风量和最小通风量为准。⑧风机安装:风机轴心与鸡笼中心持平,离地高度大风机0.20m、小风机0.60m。⑨鸡舍间隔:有窗开放式鸡舍同一类型生产(如全为产蛋舍)的鸡舍,舍与舍间隔距离一般为鸡舍屋檐高度的5倍,通常相互间隔12～15m,全封闭式鸡舍10～12m。不同类型生产的鸡舍(育雏、育成、产蛋舍)相互间隔30m。
(2)鸡舍长宽的设计依据。鸡舍设计时,须注意不同设备厂提供的同类型笼具的规格有所不同,鸡舍的长、宽应根据设备厂提供的笼具规格进行计算。一般情况下,390型、4128型笼具长1.95m左右,笼宽390型约2.15m,4128型约2.30m。粪槽390型笼具一般宽1.80～1.85m,4128型笼具的粪槽一般宽1.95m。以390型蛋鸡笼具、两列三走道为例,鸡舍长、宽为:①鸡舍宽:鸡舍基础宽为:边走道加喂料轨道1.4m(包括下层0.15～0.20m集蛋槽宽)+1.85m(粪槽)+中走道1.3m(包括笼具两边下层各0.15～0.20m集蛋槽宽)+1.85m(粪槽)+边走道加喂料轨道1.4m(包括下层0.15～0.20m集蛋槽宽)=7.8m。这样实际行人走道宽为:边走道约0.95～1.00m,中走道1.00m。②鸡舍长:一列笼具总长(笼具组数×每组长)+入口工作走道1.2m+清粪机头及粪槽0.8m+鸡舍末端1.5m=鸡舍总长(没有包括管理间,如设管理间,须在入口端加3.5m左右)。
一栋5 000只有窗开放式蛋鸡舍390型笼具两列三走道布局平面、剖面图见图1。
(3)湿帘降温系统设计。①我国常用9FJ-TXGQ风机设备及性能见表1。风速:夏季1~2m/s,冬季0.3m/s。一般冬季为夏季通风最高值的10%,温和季节为夏季的2/3。此外看湿帘板厚度,0.10m厚度的风速1.5m/s,0.15m厚的风速2m/s。②不同体重蛋鸡在不同温度下的通风量见表2。③商品蛋鸡湿帘降温系统设计步骤:
通风量:查鸡的不同体重、最高气温下的每只鸡需要的通风量。鸡舍封闭不严时应增大通风量10%~15%。
计算通风量公式:一栋鸡舍的鸡数量×每只每小时通风量=总通风量(m3)÷0.85~0.90=修正通风量(鸡舍密闭不严密情况下)。
计算风机数:查有关风机数据,与需要通风量相符,并考虑不同季节下的通风量大小及风机大小搭配。风机通风量与总通风量相符即可。
计算每秒通风量=总通风量÷3 600s
计算进风口面积=每秒通风量÷风速1.5~2m/s
计算湿帘面积=进风口面积÷0.85
通常300～350只蛋鸡需要1m2湿帘板。
(4)一栋5 000只蛋鸡舍湿帘降温系统设计实例
计算通风量:5 000只×10.26m3/h(体重2.2kg、夏季气温40℃情况下)=51 300m3/h,修正通风量51 300÷0.85=60352 (m3/h)。
风机数:2台1m直径(2.5万m3/h×2)+1台0.6m直径(1.1万m3/h)=6.1万(m3/h)。
每秒通风量:6.1万÷3 600=16.94(m3/s)。
进风口面积:16.94÷1.5=13.3(m2)。
湿帘面积:13.3÷0.85=15.65(m2)(320只蛋鸡/m2湿帘)。
3.3建设一栋5 000只蛋鸡舍需要费用
(1)鸡舍费用:两列三走道布局。使用390型和4128型笼具的不同建设费用如下:①390型笼具鸡舍:舍净长58.94m、净宽7.8m,建筑面积约为舍长59.95m、宽8.8m,总建筑面积528m2,其中鸡舍净面积459.81m2。按建筑面积以每平方米240元,528m2×240元/m2=12.67万元。②4128型笼具鸡舍:鸡舍净长41m、净宽8.05m,建筑面积舍长42m、宽9.05m,总建筑面积380.1m2,其中鸡舍净面积330.05m2。按建筑面积以每平方米240元,380.1m2×240元/m2=9.12万元。
