产品设计说明书-模板

1、项目编号： 工程编号： 版本号:保密级别:球罐焊缝（表面是打磨焊缝及周围热 铁锈油漆） 影响区露出金属光泽 的焊缝末）机密厂牡 A :移动向接壁T :影响热照，绝密厂专业资料产品设计说明书产品名称:产品型号:工程编号:设 计:编 写:校 核:审 核:错误!未指定书签XXX 产品设计说明书目录1.背景及意义 12.设计需求分析 12.1 需求表 12.2 需求分析 23 概念设计 33.1 功能设计 33.1.1 总功能模型图 33.1.2 功能结构模型图 33.2 功能原理映射矩阵 33.3 原理方案分析 6名称容XXX产品设计说明书1背景及意义根据我国有关规程规定，根据基础情况，每隔2-6年

2、需对大型球罐或圆柱形储罐检测一次，每隔2年需对使用5年以上的管线进行检测（通常，在低洼、潮湿的地方挖开数处检 查）。各项检测之前，都必须进行罐体的清洗打磨。目前国传统的清洗和打磨方法主要利用 人工手持打磨设备进行打磨，存在着劳动强度大，施工周期长、安全性差等问题。随着我国大型石油储罐的大量建设，以及人类对环境保护问题的日益重视，人工作业已不符合环境和发展的客观要求，淘汰人工作业是历史的必然。机器人技术的出现和发展，以及检测人员自我保护意识的增强，使得机器人代替人工进行罐壁打磨作业成为迫切任务。本项目开发的能携带自动化打磨装备的爬壁机器人，可以大大降低大型容器打磨作业的成本， 提高工作效率，特别

3、是把检测人员从危险作业环境中解脱出来。因此，大型容器壁面打磨机器人的研制具有重要的社会效益、经济意义和广阔的应用前景。2 .设计需求分析2.1需求表汇总表2.1 XXX产品设计需求表名称容基小车最大尺寸本焊缝打磨宽度需越障咼度求自重和承载能量要求名称容吸附功能机器人在罐壁工作时，应可靠地吸附在球罐、外表面，且吸附力不 能过大。功移动转向功能能需求专业资料性能需求03m/min机器人移动速率 打磨力大小打磨后表面要求 运动精度要求2.2基本需求依据2.2.1 储罐打磨的基本要求根据GB/T17261-1998钢制球形储罐型式与基本参数，现有的球罐直径在 4600mm到26800mm之间。根据GB

4、12337-1998钢制球形储罐中制造球罐的钢板厚度在6mm到120mm之间。根据球罐焊接工艺，焊缝与母材应圆滑过渡，对接焊缝的余高尺寸为0-3mm，考虑裕量，取打磨机器人的越障高度为5mm ;球罐必须开设人孔，且人孔直径大于等于 500mm 。2.2.2 打磨工具及打磨工艺分析1 打磨工具2.2.3 机器人自重和承载要求2.3功能需求分析1.吸附要求机器人在罐壁表面爬行时应该保证其可以可靠的吸附在罐壁面上，但吸附力不宜过大， 否则需要的电机驱动力过大，也不容易转向；打磨时，机器人应该要增大吸附力使其可以牢 牢吸附在罐壁表面，以免打磨过程中力的作用导致机器人滑落。2.4性能需求分析1.机器人移

5、动速率和打磨速率的估算2 .打磨力和打磨质量要求3 .运动精度要求3 .概念设计3.1功能设计3.1.1总功能模型图E球罐焊缝（表面是铁锈、油漆）S打磨球罐焊缝及其两侧各150mr左右范围露出金属光泽的打磨区域残屑- 信号功能图3.1大型容器壁面打磨机器人总功能模型图3.1.2 功能结构模型图待打磨球罐焊缝及两侧各150mr范 围信号电能电能物质 能量 信号 .主功能I电能电能能量吸附罐壁观看打磨机械能I电能I转换电能为 机械能转换电能为 机械能改变移动方 向1 FTlr驱动机器人固定机器人移动打磨工控制打磨力1 r-l具4Ijl转换电能为 I 机械能电能照亮现场移动打磨工具旋转砂轮无锈干净的

6、焊缝及两侧各150mm范围残渣转换电能为I 机械能 I电能图3.2大型容器壁面打磨机器人功能结构图3.2 功能一原理映射矩阵功能一原理映射矩阵如表3.1。表3.1大型容器壁面打磨机器人功能一原理映射矩阵能名称原理方案吸附罐壁吸附动机器人器人转向伸缩杆定机器人动打磨头O.磨壁面专业资料磨亮现场各个功能原理间的优缺点:(1)吸附方式比较吸附方式优点缺点永磁吸附结构简单，维持吸附力不需要能耗， 安全跟壁面离合较难，要求壁面是铁磁性 材料维持磁力需要能耗，重量大，突然断电磁吸附跟壁面离合容易，吸附力易调整电会造成吸附力消失，要求壁面是铁 磁性材料真空吸附不受壁面材料的影响,壁面材料都可 以采用真空吸附

7、容易漏气，控制较难，需要维持干活(2)驱动方式比较驱动方式优点缺点轮式移动速度快，便于控制着地面积小，跟壁面离合难，需要较大驱动力，转向易履带式着地面积大，对壁面适应性强，体积较大，转向难(3)固定方式比较固定方式优点缺点电磁式吸附力大，重量小，与壁面离合简单需要持续消耗能量，需要要与壁面接 触才产生吸附力磁力座式吸附力大，结构简单，不需持续耗能重量大，与壁面离合难(4)移动打磨头方式比较移动打磨 头方式优点缺点龙门直线模组式结构简单，控制简单占用空间大关节式占用空间小结构复杂，控制复杂3.3原理方案分析3.3.1 方案1分析1 原理方案描述方案1采用：三维结构图工作原理：2 设计参数、设计变量及评价参数设计参数：设计变量：评价参数：总质量，总成本；3 概念设计参数计算计算容计算过程计算结果11 FaFfK磁吸附力Fa的计算1(a)(b)考虑图（a）情况，为了保证小车可以牢牢吸住壁面，要求：FAfFfn入GFa 900N其中，f为橡胶履带和壁面之间摩擦系数， 其值为f 0.5 ； n为安全系数，取n 1.5 ; ng为瞬间加速度系数，取仏