中天仕名科技集团有限公司

   

 

       中天仕名科技集团有限公司是天津水泥工业设计研究院有限公司投资控股的具有独立法人资格的高新技术企业。公司年供货量超过15万吨,满足1000-6000t/d不同规模的新型干法水泥生产线专业设备加工的装备能力,几乎涵盖了新型干法水泥生产的全部专业设备。在2005、2006年中国建材机械协会组织的“中国建材机械20强”评选中中天仕名名列第二位。集团公司技术力量雄厚,以具有强大的研发能力,拥有各类技术人员220多人其中教授级高级工程师10人,高级工程师60余人,工程师150多人。迄今为止,中天仕名共开发设计了7000多台套水泥专业设备,为我国水泥生产奠定了国产装备基础,多项研究成果获国家级及省部级奖励。目前,已获得批准的国家专利有30多项。由中天仕名最新研制开发的第四代行进式稳流冷却机、专用大型破碎机、立式辊磨、大型辊压机、高效选粉机、气震式袋收尘器等多项产品处于国内的领先水平。


困难与挑战:

       进入新世纪的中国水泥工业现己进入新的发展阶段,水泥工业的节能与环保是时代发展的需要。要全面落实科学的发展的需要,走出一条技术含量高、经济效益好、资源消耗低、环境汅染少的新型工业化之路,为新工艺、新技术、新装备的应用提供更好的条件,是天津水泥工业设计研究院有限公司创新水泥装备产品时面临的主要课题。

     “产品设计与技术创新能力是制造企业的核心竞争力,”中天仕名科副总工程师许芬先生谈到,“天津水泥院如何选择适合其自身发展战略的产品设计与技术创造道路,如何在产品设计开发中应用各种现代设计方法,如何在全球范围内获取设计知识服务是我们持续关注的主题。”

       三维CAD技术从根本上改变了机械设计概念,克服了传统设计带来的比弊端,使冷却机产品的设计与生产发生了深刻的变化。从开始使用SolidWorks软件进行三维设计,从概念设计至详细设计,最终到产品的零件、装配、工程图等,充分利用建立多种机构进行对比,立体感强、效果逼真、从而更好激发设计师的新颖构思。


收获与改进:

       三维CAD技术正逐渐成为水泥装备制造企业设计运用的热点,但企业所有的设计问题三维CAD技术未能很方便的全部解决。因此,企业在进行软件选型时要结合三维软件以及该企业所属行业的特点。鉴于合作伙伴丹麦富士摩根公司一直采用三维CAD软件SolidWorks进行产品的研发,天津水泥院亦采购了SolidWorks Office Professional版软件应用于第四代冷却机产品的合作研发中。

       SolidWorks软件提供自顶向下设计装配体,或自下而上进行设计,或两种方法结合使用的方式。自下而上设计法是一种比较传统的方法,主要应用于相互结构关系及重建行为较为简单的零部件独立设计,对于装配关系复杂的篦冷机零部件独立设计,自顶向下的方法是工程师的首选。它从篦冷机装配体中开始设计工作,在设计过程中,可以使用一个零件的几休何体来帮助定义另一个零件,或生成组装零件后再添加加工特征,可以将布局草图作为设计的开端,定义固定的零件位置、基准面等,然后参考这些定义来设计零件。

       在篦冷机装配模型完成后,工程师需要进行初步的功能与结构分析。许总谈到:“通过产品功能与结构设计的详细分析,可以评价这些功能的实现是否消耗了比较少的资源、对环境造成了比较小的负荷。在设计过程中,既要分析产品的功能结构,也要分析产品的材料结构,使产品的结构更加合理。”


解决方案:

       在第四代篦冷机的研发项目中,优化的篦床分区供风,精确控制各冷却区域的用风量,最终达到高效冷却,获得高的热回收效率。在自顶向下的篦床装配设计里,主要部件篦板则建立在下一级装配体中。而每个部件可能还会有更小的部件装配体,例如支持蓖板的四杆机构,这些装配体也建立在其大的部件装配体内,自顶向下设计过程的最末端则是零件。从篦冷机的整个空间结构来看,产品的“顶层基本骨架”类似于该产品的装配草图,它代表篦冷机模型的主要空间形状和空间位置,能基拓扑关系以及其主要功能,是整个产品自顶向下设计过程中的核心内容,是各个子装配之间相互联系的中间桥梁和纽带。

       在Simulation之前,还不能能够中最短时间内精确地优化设计,建立物理原型或者使用一个非常复杂的分析工具意味着要对分析师进行特殊培训,这势必会大大降低我们开发速度,而Simulation使用起来非常信赖它的分析结果。例如,蓖冷机上的蓖板是易损件,材料是高的合金钢,磨损量较大,通过COSMOS有限元分析解决方案,得到其简单的应力分析和分布方式测试。

至于更为复杂的分析(如非线性和疲劳分析),Simulation也能为工程师得到高质量分析结果而提供简单高效的方法,满足在简单的FEA软件上实现完全的分析控制需求,从而帮助真正实现缩短产品上市时间、减少成本并提升工程生产力。


总结:

       天津水泥院与丹麦富摩根公司通力合作的最新成果━第四代行进式稳流冷却机,使用了多项专有技术,达到国际先进水平。通过丹麦富摩根公司基于SolidWorks三维设计方法,建立参数化模型,为篦冷机设计提供了高效的计算机辅助设计系统。借助该系统,工程师通过更改装配模型的主要驱动参数,可以自动并实时地更新不同型号的种系列产品,生成产品零件、装配体模型的同时自动更新工程师图,并进行相应的工程分析。

       结果显示,第四代行进稳流冷却机具有独特的结构,比第三代冷却机提高热回收率3至5个百分点,熟料冷却效率大幅提高,冷却机风耗低价20%篦床寿命成倍增加,并具有高运转率、低磨损率、整机结构紧凑、节省投资等显著特点。

       谈到成功,许总谈到,在开发新一代冷却机的过程中,水泥企业、化工企业都有极大的付出,反映出中国企业渴望技术进步,实现节能减排的强烈愿望。同时在创新开发过程中,我们希望能够普及三维设计技术,实现产品的系列化设计,对提高质量、增强企业的竞争力与灵活的市场反应能力都有重要的现实意义。

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