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1、反应釜清洗用定位伸缩臂的机械系统设计 密密 级级公开公开 学学 号号130338 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文） 反应釜清洗用定位伸缩臂反应釜清洗用定位伸缩臂 的机械系统设计的机械系统设计 院院（系系、部部）：机械工程学院机械工程学院 姓姓 名：名：陈世达陈世达 年年 级：级：20132013 级级 专专 业：业：机械工程机械工程 指指导导教教师师：窦艳涛窦艳涛 教教师师职职称称：讲师讲师 2017 年 6 月 10 日 反应釜清洗用定位伸缩臂的机械系统设计 反应釜清洗用定位伸缩臂的机械系统设计 北京石油化工学院 学位论文电子版授权使用协议 论文反应釜清洗用定位伸缩臂的机械系统设计系
2、本人在北京石油 化工学院学习期间创作完成的作品，并已通过论文答辩。 本人系作品的唯一作者， 即著作权人。现本人同意将本作品收录于 “北京石油化工学院学位论文全文数据库”。本人承诺：已提交的学位论 文电子版与印刷版论文的内容一致，如因不同而引起学术声誉上的损失由 本人自负。 本人完全同意本作品在校园网上提供论文目录检索、文摘浏览以及 全文部分浏览服务。公开级学位论文全文电子版允许读者在校园网上浏览 并下载全文。 注：本协议书对于“非公开学位论文”在保密期限过后同样适 用。 院系名称：机械工程学院 作者签名： 陈 世 达 学 号： 130338 2017 年 6 月 8 日 反应釜清洗用定位伸缩臂
3、的机械系统设计 北京石油化工学院北京石油化工学院 毕毕 业业 设设 计计 （论（论 文）文） 任任 务务 书书 学院（系、部） 机械工程学院 专业 机械工程 班级 机 132 学生姓名 陈世达 指导教师/职称 窦艳涛（讲师） 1.毕业设计（论文）题目 反应釜清洗用定位伸缩臂的机械系统反应釜清洗用定位伸缩臂的机械系统设计设计 2.任务起止日期： 2017 年 2 月 20 日至 2017 年 6 月 9 日 3.毕业设计（论文）的主要内容与要求 课题简介：课题简介： 高压水射流清洗技术是近年来在国际上兴起的一门高科技清洗技术。高压 水射流清洗具有清洗成本低、速度快、清净率高、不损坏被清洗物、应用
4、范围 广、不污染环境等特点。自 80 年代中期传入我国以来，逐渐得到了工业界的 普遍认同与重视。在传统的清洗作业中采用的清洗技术有机械钻孔清洗、蒸汽 清洗、化学清洗、超声波清洗、以及水射流清洗等几十种形式。日本、欧美等 西方发达国家在 70 年代以前主要采用化学方法清洗，自 70 年代末开始发展高 压水射流清洗技术。到目前为止，高压水射流清洗已经成为西方发达国家的主 流清洗技术，占到了清洗业市场份额的 80%以上，在美国，高压水射流清洗已 占到了清洗业的 90%。我国的清洗行业多年来一直处于化学和手工清洗的落后 状态，据估计，我国工业清洗目前 80%是用化学方法。无论是化学清洗还是人 工清洗都
5、存在着清洗成本高、效率低、污染环境等问题，远远不能满足现代社 会日益增长的工业及民用清洗要求。因此基于高压水射流机理的反应釜清洗定 位伸缩臂装置的设计及开发具有较好的现实意义。 反应釜清洗用定位伸缩臂的机械系统设计 任务要求：任务要求： （1）查阅国内外文献 25 篇以上，其中英文文献 5 篇以上，详细了解 石油化工清洗技术的现状，具体了解高压水在反应釜清洗定位伸缩臂装置、 石油化工设备、清洗管道等场合的技术比较、应用场合、技术优劣等。查 阅相关资料，详细了解高压水射流原理的基本理论、动力驱动数据分析， 并对基于高压水射流技术相关设备进行结构分析，并阐述国内外发展现状 及发展趋势。 （2）在大
6、量查阅国内外文献资料的基础上，依据原始数据，完成基于 高压水射流机理的反应釜清洗定位伸缩臂装置的设计及强度校核，完成附 件结构设计及标准件选择。 （3）各个机械结构的设计，包括装置结构设计、清洗方案的制定，附件 结构设计及 SolidWorks 三维模拟。 （4）在完成反应釜清洗定位伸缩臂装置的个零件图的工程图绘制。 预期培养目标：预期培养目标： 培养学生科技资料查阅检索能力、培养学生社会调研能力、培养学生机械 方案设计能力，进而提高学生针对实际需求进行创新思维、机械设计和工艺制 作等实际工作能力。课题较新颖，新知识较多，难度中等，工作量饱满，课题 结合生产实际情况，对学生的能力训练意义重大。
7、 本项目具有良好的社会效益和经济效益，紧密结合新技术应用，突出我校 特色，对北京石油化工学院学科建设和创新人才培养、科研梯队建设有着重要 的促进作用。 原始数据：原始数据： 待清洗对象为反应釜规格尺寸：公称容量 5000L，高度 5200mm，直径 2000mm；人孔直径：600mm。 提交成果提交成果： （1）开题报告； 要求：查阅国内外文献 25 篇以上，其中英文文献 5 篇以上，详细了解石 油化工清洗技术的现状，具体了解反应釜清洗定位伸缩臂装置、清洗石油化工 反应釜清洗用定位伸缩臂的机械系统设计 设备、清洗管道等场合的技术比较、应用场合、技术优劣等。查阅相关资料， 详细了解高压水射流原理
8、的基本理论、动力驱动数据分析，并对基于高压水射 流技术相关设备进行结构分析，并阐述国内外发展现状及发展趋势。 （2）英文文献翻译； 要求：查阅近年来国外期刊杂志，翻译一篇基于反应釜清洗定位伸缩臂装 置方面的英文文献，完成翻译工作量 2 万字符。 （3）论文； 要求： 1 在大量查阅国内外文献资料的基础上，依据原始数据，完成反应 釜清洗定位伸缩臂装置结构设计及强度校核，完成附件结构设计及标准件 选择。包括装置结构设计、清洗方案的制定，附件结构设计及 SolidWorks 三维模拟，并设计选择连接管道和阀门。 2 在完成反应釜清洗定位伸缩臂装置的设计的基础上，完成装置控 制系统的设计、零部件选用、
9、程序编写等。 3 设计说明书字数不少于 1.8 万字。 4 图纸：绘图量不少于折合成图幅为 A0 号的图纸 2 张，或手工绘 图不少于折合成图幅为 A1 号的图纸 4 张。 4.主要参考文献 （1） 机械设计书籍 （2） 化工设备清洗书籍 （3） 机械制图国家标准 （4） 机械设计手册 （5） GB151、GB150 （6） 储罐清洗方面论文 （7） 近年来相关国外资料 （8） 最近几年相关研究的博硕士论文 （9）高压水射流理论书籍 反应釜清洗用定位伸缩臂的机械系统设计 5.进度计划及指导安排 时间工作内容备注 第1周熟悉题目，查阅资料，撰写综述及开题报告查阅相关资料20篇以上 第2周翻译英文
10、文献不少于2万英文字符 第3周 撰写开题报告 查阅相关资料 第4周调研国内外相关产品，确定技术方案查阅相关资料 第5周结构初步设计，确定运动参数和动力参数查阅相关资料 第6周传动装置设计，确定运动参数和动力参数查阅相关资料 第7周零部件机构设计确定查阅相关资料 第8周零部件强度校核查阅相关资料 第9周零部件三维造型查阅相关资料 第10周零部件工程图绘制查阅相关资料 第11周装配工作图的结构设计及绘制查阅相关资料 第12周三维装配运动模拟仿真查阅相关资料 第13周控制系统设计及程序编制查阅相关资料 第14周撰写修改设计报告，答辩准备参照毕业设计要求 第15周答辩准备，预答辩参照毕业设计要求 任务
11、书审定日期 年 月 日 系（教研室）主任（签字） 任务书批准日期 年 月 日 教学院（系、部）院长（签字） 任务书下达日期 年 月 日 指导教师（签字） 计划完成任务日期 年 月 日 学生（签字） 反应釜清洗用定位伸缩臂的机械系统设计 摘要 反应釜广泛应用于石油、化工、医药、食品等各个工业领域，其粘釜问题 是影响其产量和产品质量的最重要原因之一，因此必须对其定期进行清洗维护。 随着技术的进步，高压水射流技术已经成为反应釜清洗方式的主流，作为高压 水射流技术清洗反应釜装备的核心部件，定位清洗装置一直是其研究的一个重 点，基于此本研究设计了一款适用于反应釜的反应釜清洗用定位伸缩臂的机械 系统。本文
12、首先通过文献调研及总结对装置的总体设计方案进行了设计及遴选， 明确了其设计的相关参数指标及其范围，最终确定了整个机械清洗装置由旋转 机构、摆动机构以及伸缩机构三部分的结构设计方案。确定了各个机构的参数 设置，确定了各传动零件的基础设计参数。对伸缩机构的工作原理进行理论分 析，通过公式推导及实验验证得出伸缩臂的结构参数、在受喷头的最大反冲力 情况下的受力分析；结合机械设计及材料力学等相关知识对反应釜清洗用定位 伸缩臂的机械系统设计进行了结构设计、强度校用寿命计算等，最后基于设计 结果采用三维设计软件 SolidWorks 进行了反应釜清洗用定位伸缩臂的机械系 统设计的虚拟建模，并完成了经济技术分
13、析及成本核算。 关键词关键词：反应釜，定位伸缩臂，水射流清洗 反应釜清洗用定位伸缩臂的机械系统设计 Abstract Reactors are widely used in petroleum, chemical, pharmaceutical, food and other industrial fields, the sticky kettle problem is the impact of its production and product quality is one of the most important reasons, it must be regularly clean
14、ed and maintained. With the progress of technology, high-pressure water jet technology has become the mainstream of the reactor cleaning method, as a high-pressure water jet cleaning equipment, the core components of the reactor, positioning cleaning device has been a focus of its research, based on
15、 this study designed a The mechanical system for positioning the telescopic arm for the reactor for the reactor. In this paper, the design and selection of the overall design of the device are reviewed and summarized. The relevant parameters and their scope of the design are clarified. Finally, the
16、whole mechanical cleaning device is determined by the rotating mechanism, the swing mechanism and the three parts of the telescopic mechanism. Structural design. The parameters of each mechanism are determined, and the basic design parameters of each transmission part are determined. The theoretical analysis of the working principle of the telescopic mechanism is carried out. The structural param
