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2017屆畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）
題目名稱： 小型秸稈壓塊機(jī)
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論文題目：小型秸稈壓塊機(jī)
總 計(jì)：畢業(yè)論文 頁(yè)
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完 成 日 期：
小型秸稈壓塊機(jī)
摘 要
秸稈壓塊技術(shù)是隨著時(shí)代發(fā)展而來(lái)的，是適應(yīng)于農(nóng)業(yè)發(fā)展的，這種技術(shù)將秸稈這種廢棄的資源進(jìn)行有利的整合以及再回收的利用，將秸稈這種被閑置的資源進(jìn)行致密壓緊處理過(guò)程之后，形成塊狀的產(chǎn)品之后能夠更好的儲(chǔ)存方便，這種新技術(shù)也越來(lái)越受到人們的歡迎，也受到科技人員更多的重視。
本次設(shè)計(jì)主要是對(duì)壓塊機(jī)這種機(jī)器設(shè)備進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析以及一些必要的計(jì)算過(guò)程說(shuō)明，研究的主題為環(huán)模式的秸稈壓塊機(jī)，通過(guò)對(duì)環(huán)模的內(nèi)徑以及外徑等眾多因素的分析整合，從而設(shè)計(jì)出最為合適的尺寸以及一些必要的參數(shù)要求。
再者通過(guò)solidworks繪圖軟件，對(duì)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行3維立體的構(gòu)圖之后，完成總體的裝配，與此同時(shí)，在這種情況下為了提高輸料的能力，選用的是螺旋式的輸送桿等進(jìn)料裝置。
最后從現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際生產(chǎn)情況來(lái)說(shuō)，將整體的尺寸進(jìn)行合理的優(yōu)化并最終確定一些必要的設(shè)計(jì)要求參數(shù)，使秸稈壓塊機(jī)設(shè)備能夠運(yùn)轉(zhuǎn)工作的更高效更能使利益最大化。
說(shuō)明書(shū)從分析秸稈壓塊機(jī)的歷年來(lái)的發(fā)展過(guò)程以及各自的優(yōu)缺點(diǎn)入手，進(jìn)而著重對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的剖析來(lái)最終確定設(shè)計(jì)方案，得出最終的設(shè)計(jì)圖紙。
關(guān)鍵詞： 秸稈資源；機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)；壓塊機(jī)器；環(huán)模結(jié)構(gòu)
- I -
小型秸稈壓塊機(jī)
ABSTRACT
Straw briquette technology is developed over time, and is adapted to the agricultural development, This technology will make the waste material better integrated and recycled, After a tight compression of the unused resources,It's more convenient to store when the product block.The new technology is also becoming more and more popular with people from technology.
This design is mainly for the structural analysis of the machine equipment and some necessary calculation,The subject of the study was the loop pattern straw press,By analyzing the inner diameter and outer diameter of the ring, the paper designs the most suitable size and some necessary parameter requirements.
Also through solidworks drawing software,after three dimensional composition of the design product,completing the overall assembly.At the same time, in this case, in order to improve the ability of the material, it is a spiral conveyor.
And finally, in terms of actual production in real life,optimize the overall size and finally determine the necessary design requirements parameters,It maximizes the benefits of making the straw press equipment?.
The specification starts with the analysis of the development process of the straw press and the advantages and disadvantages of each.Then the internal structure is analyzed to determine the design,make the final design drawings.
Keywords: straw resources; Mechnical structure; Block making machine; The ring structure
- IV -
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
引 言 1
1. 方案的選擇比較 2
1.1 秸稈壓塊機(jī)種類(lèi)的簡(jiǎn)單介紹及比較 2
1.1.1 鑄模式壓塊機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn) 2
1.1.2 擠壓式壓塊機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn) 3
1.1.3 平模式壓塊機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn) 3
1.1.4 環(huán)模類(lèi)型壓塊機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn) 4
1.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 4
1.2.1 齒輪傳動(dòng) 4
1.2.2 連桿機(jī)構(gòu) 5
1.2.3 帶傳動(dòng) 6
1.3內(nèi)部結(jié)構(gòu)的選擇 6
1.3.1 三輥結(jié)構(gòu) 6
1.3.2 雙輥結(jié)構(gòu) 7
2. 方案的總體設(shè)計(jì) 8
2.1 壓塊機(jī)結(jié)構(gòu)的主要組成 8
2.2 主電機(jī)功率P的選擇 8
2.3 環(huán)模結(jié)構(gòu)的分析與計(jì)算 9
2.3.1 環(huán)模和壓輥的結(jié)構(gòu)關(guān)系 9
2.3.2 壓輥和環(huán)模的受力分析 10
2.3.3 環(huán)模的單位功率面積 11
2.3.4 壓輥直徑的計(jì)算 12
2.3.5 確定環(huán)模的內(nèi)徑和外徑 12
2.3.6 環(huán)模的成型構(gòu)造 13
3.傳動(dòng)系統(tǒng)與動(dòng)力系統(tǒng)的選擇與確定 16
3.1 選擇設(shè)計(jì)的帶輪 16
3.1.1 計(jì)算功率的確定 16
3.1.2 選擇帶輪的直徑以及驗(yàn)算帶的速度v 16
3.1.3 帶的根數(shù)的確定計(jì)算過(guò)程 17
3.2 設(shè)計(jì)以及計(jì)算主軸的結(jié)構(gòu)尺寸 18
3.3 設(shè)計(jì)以及計(jì)算中間的傳動(dòng)軸 22
4. 喂料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 24
4.1 螺旋式輸送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 24
4.2 進(jìn)料料斗 26
5. 機(jī)架機(jī)構(gòu) 27
6. 總論 28
參考文獻(xiàn)...................................................................................................................................29
附錄1 外文譯文 30
附錄2 外文原文.................................................................................................................... 35
致謝.......................................................................................................................................... 43
小型秸稈壓塊機(jī)
引 言
中國(guó)是一個(gè)以農(nóng)業(yè)為基礎(chǔ)的大國(guó)，土地富饒而且十分的廣闊，在廣袤的土地上種植著各種各樣的農(nóng)作物，養(yǎng)育著十幾億的人口，當(dāng)然農(nóng)作物除了作為糧食之外，剩余的部分也 可以成為生物質(zhì)能源，被重復(fù)綜合利用。其中分布最為廣泛的當(dāng)屬秸稈這種生物質(zhì)能源了，以往由于人們環(huán)保意識(shí)的缺乏以及對(duì)于生物質(zhì)能源利用方面認(rèn)識(shí)的不足，這種能源不是被人們焚燒就是隨意丟棄，這不僅是對(duì)環(huán)境的肆意破壞，也是一種能源的浪費(fèi)。隨著年代的不斷發(fā)展進(jìn)步，對(duì)于農(nóng)村的這種廣泛廢棄的能源的利用開(kāi)發(fā)變得具有重大的實(shí)際應(yīng)用前景，同時(shí)給予我們新時(shí)代的科技人員更大的發(fā)展平臺(tái)，能夠更好的研發(fā)這種“變廢為寶”，對(duì)生物質(zhì)能源更好的綜合利用的設(shè)備，因此對(duì)于秸稈壓塊機(jī)的研究具有不可磨滅的實(shí)際價(jià)值，這對(duì)于我們今后科技技術(shù)發(fā)展的研究方向有著顯著的指導(dǎo)作用。
秸稈壓塊技術(shù)不僅能夠把農(nóng)作物飼料秸稈的使用價(jià)值發(fā)揮到極致，也能夠使這種生物質(zhì)能源的利用率得到大幅度的提升，這就使這種技術(shù)的研究具有明顯的經(jīng)濟(jì)效率，優(yōu)良的社會(huì)以及生態(tài)效益。同時(shí)，秸稈壓塊技術(shù)又為我們提供了一條嶄新的途徑去探索秸稈的綜合利用及提升，根據(jù)往年的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)繼續(xù)探索研究“治本”的方法，我們可以說(shuō)秸稈壓塊技術(shù)是我們新時(shí)代條件下一項(xiàng)重大的突破，新型的秸稈壓塊的綜合利用具有十分遠(yuǎn)大的廣闊的研究前景，為未來(lái)的生物質(zhì)能源的綜合利用研究奠定了廣大的研發(fā)平臺(tái)。
縱觀秸稈壓塊機(jī)的發(fā)展歷程，螺旋式的擠壓型壓塊機(jī)、活塞式的沖壓成型機(jī)以及具有環(huán)模結(jié)構(gòu)的壓塊機(jī)3種型號(hào)的機(jī)器。分析理解過(guò)材料物的結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，在接下來(lái)的設(shè)計(jì)的主要過(guò)程中 ，選用環(huán)模型結(jié)構(gòu)的秸稈壓塊機(jī) ，采取的設(shè)計(jì)，主要是近似于Top-down這樣的設(shè)計(jì)思路，最后再進(jìn)行總計(jì)裝配。之所以采用環(huán)模式的結(jié)構(gòu)，是因?yàn)檫@種形式的結(jié)構(gòu)可以使生產(chǎn)率得到很大程度的提升，能耗大幅度的降低，工作的穩(wěn)定性得到增強(qiáng)等等優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)如今也得到了廣泛的應(yīng)用，秸稈壓塊的產(chǎn)量也在逐年增加，加上科技人員的不斷改革創(chuàng)新，我們也在一步步的與國(guó)際頂尖水平接軌。
注：頁(yè)碼，居中，底部，宋體，小五，正文起始頁(yè)頁(yè)碼為1。
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1. 方案的選擇比較
1.1 秸稈壓塊機(jī)種類(lèi)的簡(jiǎn)單介紹及比較
對(duì)于我們來(lái)說(shuō)，秸稈壓塊是一項(xiàng)嶄新的科技技術(shù)，它在世界上最初是出現(xiàn)在五十年代中期的，而我國(guó)開(kāi)始引進(jìn)這一技術(shù)的起始時(shí)間大約也是在20世紀(jì)的80年代，生物質(zhì)這種能源可以進(jìn)行壓縮的處理方式達(dá)到所需的要求，并且在政府的大力支持下可以得到快速的研究以及發(fā)展，現(xiàn)如今已經(jīng)可以有一定得成熟程度，在90年代各個(gè)研究所以及各個(gè)省市的的生產(chǎn)廠家已經(jīng)開(kāi)始研究制造壓塊的設(shè)備機(jī)器，發(fā)展到今天所取得的成就我們也有目共睹，類(lèi)型與型號(hào)也更加趨于多樣化。從最初的鑄模壓塊機(jī)到后來(lái)的擠壓壓塊機(jī)再到平模式，再到現(xiàn)在最普遍使用的就是環(huán)模型的秸稈壓塊機(jī)。雖然種類(lèi)型號(hào)不一，但環(huán)模式秸稈壓塊機(jī)研究的進(jìn)展確實(shí)為我國(guó)的生物質(zhì)能源作出了重大貢獻(xiàn)。
1.1.1 鑄模式壓塊機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：鑄模式這種種類(lèi)的壓塊機(jī)的特點(diǎn)十分明顯且具有代表性，內(nèi)部結(jié)構(gòu)中最重要的部分即是壓輥結(jié)構(gòu)，而且他們的形狀是完全一致的，在運(yùn)轉(zhuǎn)工作期間，兩個(gè)棍子做類(lèi)似于旋轉(zhuǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而且每一個(gè)壓輥上都具有著一個(gè)明顯的特點(diǎn)那就是：半個(gè)球形的凹狀形狀的坑，通過(guò)這種設(shè)備顆粒加工出的密度比較低，強(qiáng)度也是比較小的；
缺點(diǎn);因?yàn)橐ＷC在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，壓輥上的兩個(gè)半球具有比較良好的配合情況，所以這種類(lèi)型的壓塊機(jī)要求安裝的精度非常高,但與之相對(duì)應(yīng)的是這種設(shè)備的生產(chǎn)率卻很小并且消耗的功耗非常大等。
圖1.1 鑄模型壓塊機(jī)
1.1.2 擠壓式壓塊機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：擠壓壓塊機(jī)的壓輥結(jié)構(gòu)類(lèi)似于齒輪的形狀，材料物有一個(gè)螺旋型的輸送桿向前逐漸推進(jìn)，最后到達(dá)?？滋帞D壓成柱狀的產(chǎn)品，在外緣均勻分布著刀具，在做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候?qū)⒅鶢畹某善窌?huì)切成顆粒狀的產(chǎn)品，很顯然這種設(shè)備與之前的機(jī)器設(shè)備相比生產(chǎn)率得到了較好的提高；
缺點(diǎn)：由于來(lái)回的摩擦擠壓作用造成機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)非常容易受到磨損破壞，由此造成的后果就是制造的成本相對(duì)較高等。
圖1.2 擠壓型壓塊機(jī)
1.1.3 平模式壓塊機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：平模結(jié)構(gòu)的設(shè)備最大的特點(diǎn)就是它的滾輪在中心軸處來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)、模板在水平方向上得到固定，并且模板上會(huì)分布著擠壓的孔，生產(chǎn)率較之前的已有的機(jī)器有了大幅度提升、機(jī)械的磨損量又有所減少等。
缺點(diǎn)：但是因?yàn)樵谄侥：椭陛佭\(yùn)動(dòng)的過(guò)程中會(huì)有接觸的地方，在這個(gè)地方運(yùn)動(dòng)的線速度的徑向的方向會(huì)有所不同，在這種情況下制造生成的成品的質(zhì)量變得比較不均勻，而且模輥也會(huì)由于摩擦的種種原因磨損的速率變得較快，這樣造成的后果最具有代表性的就是模輥表面的表面質(zhì)量會(huì)遭受到一定的破壞。
圖1.3 平模式壓塊機(jī)
1.1.4 環(huán)模類(lèi)型壓塊機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：環(huán)模的結(jié)構(gòu)的擠壓方式屬于開(kāi)式壓縮，具有不止一個(gè)的壓輥以及表面分布著許多?？椎沫h(huán)模，由于這種類(lèi)型的機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定性得到了大幅度的提高，因此發(fā)生故障的概率也會(huì)大大降低，并且?？壮隽献兊檬志鶆颍玫疆a(chǎn)物的質(zhì)量相對(duì)以前會(huì)有顯著的變化，反而隨著生產(chǎn)效率變高，消耗的能量卻隨之減少，操作也變得十分簡(jiǎn)單方便。
缺點(diǎn);環(huán)模壓塊機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)速度較高這樣會(huì)容易導(dǎo)致產(chǎn)料排出時(shí)的破損率可能較高。
圖1.4 環(huán)模式壓塊機(jī)
綜合上面說(shuō)的幾種情況，環(huán)模型的秸稈壓塊機(jī)從產(chǎn)品的生產(chǎn)情況，能源的消耗情況，產(chǎn)品的密度以及質(zhì)量情況等方面考慮，與其他幾種類(lèi)型的壓塊機(jī)相比較而言都具有較大的明顯優(yōu)勢(shì)，因此本次設(shè)計(jì)選用的環(huán)模式的壓塊機(jī)研究的價(jià)值以及應(yīng)用的前景還是十分廣泛的。
1.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇
1.2.1 齒輪傳動(dòng)
優(yōu)點(diǎn)：齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)工作時(shí)所需要的空間比較小，結(jié)構(gòu)也十分的緊湊，相比于其他的傳動(dòng)方式傳動(dòng)比也比較穩(wěn)定，壽命比較長(zhǎng)，工作具有較強(qiáng)的可靠性，效率高，速度和尺寸選擇的范圍比較大；
缺點(diǎn)：因?yàn)辇X輪的形狀比較特殊，所以齒輪的制造過(guò)程以及對(duì)于安裝精度的要求相對(duì)于鏈傳動(dòng)，帶傳動(dòng)或者連桿運(yùn)動(dòng)都高，價(jià)格相對(duì)于以上列舉的其他的方式也貴得多，并且齒輪對(duì)于適宜工作的場(chǎng)合具有較大的局限性，比如那些對(duì)于傳動(dòng)的距離要求非常大的場(chǎng)合，齒輪傳動(dòng)就會(huì)顯得十分吃力，進(jìn)而并不適合那些場(chǎng)合。
圖1.5 齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)圖
1.2.2 連桿機(jī)構(gòu)
優(yōu)點(diǎn)：使用這種結(jié)構(gòu)能夠在多種形式之間的運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，由于連桿運(yùn)動(dòng)上的各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡所形成的運(yùn)動(dòng)曲線有多種對(duì)樣的變化形式，這樣就可以將生產(chǎn)過(guò)程中的各種工作要求應(yīng)用到實(shí)際，另外潤(rùn)滑較為方便，不容易收到磨損，構(gòu)件成桿狀，制造的過(guò)程比較簡(jiǎn)單并且傳遞的路線相比較而言較長(zhǎng)；
缺點(diǎn)：雖然連桿運(yùn)動(dòng)具有多種多樣的曲線運(yùn)動(dòng)形式，但是因?yàn)闃?gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的數(shù)量很多，如果想要將任何可能的運(yùn)動(dòng)規(guī)律都盡可能地實(shí)現(xiàn)的話，就會(huì)顯得十分不足，并且在這種情況下造成的累計(jì)誤差非常大，運(yùn)動(dòng)精度較低且效率不高，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)比較容易引起動(dòng)載荷的產(chǎn)生，不適宜高速運(yùn)動(dòng)。
圖1.6 連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)示意
1.2.3 帶傳動(dòng)
優(yōu)點(diǎn)：對(duì)于兩軸的中心距離要求并不高，也適合于較大的場(chǎng)合，帶傳動(dòng)的帶有十足的彈性，這樣可以使沖擊造成的破壞力降到最低，起到過(guò)載保護(hù)的作用，結(jié)構(gòu)較其他類(lèi)型的傳動(dòng)方式簡(jiǎn)單，傳動(dòng)的平穩(wěn)性強(qiáng)，設(shè)備需要的造價(jià)低廉而且所需要的維護(hù)費(fèi)用少。
缺點(diǎn)：因?yàn)閹鲃?dòng)會(huì)由于相互之間的摩擦而導(dǎo)致彈性滑動(dòng)以及打滑的現(xiàn)象的出現(xiàn)，由此會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)比變得不穩(wěn)定的現(xiàn)象發(fā)生，帶傳動(dòng)這樣的方式最大的缺點(diǎn)就是會(huì)使軸以及軸承上會(huì)有相對(duì)來(lái)說(shuō)很大的力，造成的后果就是會(huì)造成帶的壽命不長(zhǎng)。
圖1.7 帶傳動(dòng)
從經(jīng)濟(jì)方面以及實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的問(wèn)題的因素綜合考慮，因?yàn)閹鲃?dòng)的優(yōu)勢(shì)十分明顯，譬如它的機(jī)械結(jié)構(gòu)相對(duì)來(lái)說(shuō)十分簡(jiǎn)單，制造成本低廉，不像齒輪的傳動(dòng)十分的昂貴，連桿傳動(dòng)使用的局限性有十分的大，所以綜合考慮擬采用帶傳動(dòng)這樣的傳動(dòng)類(lèi)型最為合適。
1.3內(nèi)部結(jié)構(gòu)的選擇
1.3.1 三輥結(jié)構(gòu)
優(yōu)點(diǎn)：三輥結(jié)構(gòu)非常適合于具有較高粘度的材料物，對(duì)于這種材料具有最有效的研磨以及分散效率，性價(jià)比相對(duì)來(lái)說(shuō)也是比較好的，使用的壽命相對(duì)來(lái)說(shuō)比較長(zhǎng)，適合于大型工廠：
缺點(diǎn)：這種結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，使用過(guò)程中的所需要的維修費(fèi)用比較高，因此造成的使用成本大，所以非常不適合于大批量的生產(chǎn)等。
圖1.8 三輥對(duì)稱結(jié)構(gòu)模擬
1.3.2 雙輥結(jié)構(gòu)
優(yōu)點(diǎn)：雙輥結(jié)構(gòu)對(duì)于材料物的成型具有較高的效率，并且能夠?qū)崿F(xiàn)大批量的連續(xù)不斷地生產(chǎn)，設(shè)備機(jī)器的平穩(wěn)性良好；
缺點(diǎn):因?yàn)槲锪系某尚唾|(zhì)量與壓輥之間的縫隙緊密相關(guān)，所以對(duì)于棍子的安裝的精度要求較其他類(lèi)型較高等。
圖1.9 雙輥結(jié)構(gòu)工作模擬
綜合市場(chǎng)上常用的結(jié)構(gòu)類(lèi)型以及生產(chǎn)的實(shí)際需要，本次設(shè)計(jì)采用雙輥的結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)較好的期望，產(chǎn)品的質(zhì)量也有所保證，且耗能少，符合各方的要求。
2. 方案的總體設(shè)計(jì)
2.1 壓塊機(jī)結(jié)構(gòu)的主要組成
2.2 主電機(jī)功率P的選擇
主電機(jī)的功率和制成產(chǎn)品的的效率以及環(huán)模的內(nèi)徑都有著密不可分的關(guān)系。當(dāng)做設(shè)計(jì)時(shí)我們不僅應(yīng)該了解制成產(chǎn)品的產(chǎn)量（根據(jù)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)和直徑為5 mm的小孔為準(zhǔn)），而且更應(yīng)該清楚地知道制造每噸成品的所消耗的電能指標(biāo)，這樣就可以簡(jiǎn)單粗略的計(jì)算出主電機(jī)的功率 P，根據(jù)材料的特質(zhì)，可知按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)取制造每噸成品的標(biāo)準(zhǔn)電耗為，由此可得主電機(jī)功率的計(jì)算公式為：
（2.1）
考慮到現(xiàn)實(shí)情況，由于如今設(shè)計(jì)的秸稈壓塊機(jī)是小型的，擬設(shè)計(jì)的設(shè)備的產(chǎn)量為1.5t/h，根據(jù)已有的公式可以計(jì)算出主電機(jī)的功率為
首先通過(guò)選擇電機(jī)的額定的轉(zhuǎn)速為，最后可以將電機(jī)的類(lèi)型確定為YTC型的電磁式的調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)。
2.3 環(huán)模結(jié)構(gòu)的分析與計(jì)算
2.3.1 環(huán)模和壓輥的結(jié)構(gòu)關(guān)系
壓輥與環(huán)模兩者之間的縫隙對(duì)秸稈壓塊機(jī)設(shè)備的生產(chǎn)產(chǎn)量和性能有著無(wú)法忽略的作用。當(dāng)環(huán)模與壓輥之間的縫隙較小的時(shí)候，由于材料物在模塊以及壓論之間受到擠壓作用從而非常容易被切斷，這樣的話不會(huì)有藕斷絲連的現(xiàn)象發(fā)生，避免了功率的浪費(fèi)和消耗。但凡事都有一個(gè)度，如果間隙過(guò)小，反而會(huì)造成金屬之間的互相摩擦，這樣造成的后果就是會(huì)使壓輪的表面和環(huán)模的結(jié)構(gòu)兩者之間的相互磨損的速度會(huì)變得加快，而且在空載工作運(yùn)轉(zhuǎn)的期間，這種現(xiàn)象就會(huì)變得尤為突出，所以磨損這種現(xiàn)象所帶來(lái)的負(fù)面作用也會(huì)變得更加突出明顯。與之相反的情況，如果兩者之間的縫隙變得非常大的時(shí)候，摩擦作用反而變小，但是卻會(huì)對(duì)機(jī)器設(shè)備的效率造成不小的影響。有一種方法可以進(jìn)行調(diào)整，那就是通過(guò)調(diào)節(jié)齒套，使偏心軸發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就可以改變環(huán)模和壓輪之間的距離大小，通過(guò)這種手段可以將我們對(duì)于產(chǎn)品的需求合格率提升以及機(jī)器設(shè)備的負(fù)面影響作用降到最低。
圖2.2 模輥工作示意圖
1、壓輥 2 、 物料所在層3、已成形顆粒 4、模輥間隙5、粘附層 6、壓膜
壓輥和環(huán)模這兩個(gè)部件是秸稈壓塊機(jī)最主要的工作部件，而且環(huán)模的直徑的確定與諸多因素相關(guān)聯(lián)，譬如需要根據(jù)與之相匹配的動(dòng)力，成型孔的長(zhǎng)度和?？椎姆植紨?shù)量，而且這些原因有會(huì)受到機(jī)械結(jié)構(gòu)的相互影響以及相互制約。如果環(huán)模的直徑可以得到確定的值之后，壓輥的直徑也必須與之相配合，另外，確定的壓輥的直徑數(shù)值大小對(duì)于材料物壓入?？椎牧Χ染哂胁豢珊鲆暤挠绊懀瑝狠佉部赡苣軌蚴共牧衔锇l(fā)生變形，并且由此可以產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)的現(xiàn)象，如果沒(méi)有滑動(dòng)的現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，這種條件下的直徑是最佳的狀態(tài)。反過(guò)來(lái)說(shuō)，飼料的環(huán)模壓縮比有一定的范圍，通常情況下是1：8-1：3，除此之外，粗糙度也是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)去評(píng)斷壓料機(jī)構(gòu)的成功與否，如果粗糙度很大時(shí)，這不僅會(huì)造成出料的困難，而且也會(huì)對(duì)產(chǎn)物的表面質(zhì)量產(chǎn)生重要的影響，因此必須有一個(gè)范圍來(lái)進(jìn)行約束，最佳的粗糙度值定為0.8-1.6是最合適的。
2.3.2 壓輥和環(huán)模的受力分析
秸稈壓塊機(jī)工作的主要部件是環(huán)模和壓輥，采用這兩種結(jié)合使用的主要目的是這種機(jī)構(gòu)能夠使材料物比較平均的輸送到調(diào)質(zhì)裝置中，這樣原來(lái)的材料就會(huì)繼續(xù)進(jìn)入到制粒的裝置中。原來(lái)的材料在壓輥和環(huán)模的雙重?cái)D壓下，就會(huì)從?？字谐鰜?lái)變成一塊塊的顆粒產(chǎn)品。從工作過(guò)程的角度深層次考慮，因?yàn)樵诃h(huán)莫壓塊的全過(guò)程中，物料在壓制區(qū)的位置會(huì)隨之變動(dòng)，那么所受到的壓緊力理所應(yīng)當(dāng)?shù)挠兴煌??？傮w來(lái)說(shuō)，我們可以將這個(gè)過(guò)程中的受力區(qū)分為4個(gè)，分別為提供材料的區(qū)域、物料受到壓力的區(qū)域、材料擠壓成型的區(qū)域以及最后的成型區(qū)域。
圖2.3 4個(gè)分區(qū)
在提供物料的區(qū)域，材料物大體上都不會(huì)受到機(jī)械的外力作用，在這個(gè)區(qū)域材料物基本上是處于松散的自然狀態(tài)，但是當(dāng)它由于環(huán)模圈的回轉(zhuǎn)作用就會(huì)受到由此產(chǎn)生的離心力的作用，這樣使物料就會(huì)緊緊的貼在環(huán)模的內(nèi)圈上，接下來(lái)模棍會(huì)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這樣材料物就會(huì)被壓迫著進(jìn)入到壓緊的區(qū)域，在這個(gè)區(qū)域里，模棍相互之間的擠壓作用，就會(huì)使材料物之間發(fā)生相對(duì)移動(dòng)的現(xiàn)象，這樣就會(huì)使孔之間的縫隙慢慢的減小。因?yàn)椴牧衔飼?huì)不斷地向前移動(dòng)，在這個(gè)過(guò)程中，速度也會(huì)不斷的變大，隨之而來(lái)的就是使得物料收到的擠壓的壓力在不斷地增加，孔與孔之間的間隙也會(huì)隨之變得不斷減小，但是材料物的整體卻大部分不會(huì)產(chǎn)生形變這種現(xiàn)象。接下來(lái)在擠壓的區(qū)域，由于模棍之間的縫隙漸漸變小，這就會(huì)使得受到的擠壓的壓力快速的增加。在這一區(qū)域，物料會(huì)發(fā)生相應(yīng)的形變，料筒也會(huì)變得緊實(shí)而充滿了整個(gè)?？祝以谀？變?nèi)部，會(huì)繼續(xù)接受新的粉料的進(jìn)入，這樣的結(jié)果就是會(huì)使飼料變得不斷地向外側(cè)移動(dòng)，從而排出?？住Ｔ谶@一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的情況下，受到的擠壓力的大小的最小值也必須要以克服模孔的內(nèi)料柱內(nèi)部的摩擦力的總和為標(biāo)準(zhǔn)。
2.3.3 環(huán)模的單位功率面積
單位功率面積的含義是指壓粒所使用的主電機(jī)當(dāng)消耗每千瓦功率時(shí)與之相對(duì)應(yīng)的環(huán)模具有的有效作用的壓帶面積（mm），同樣地它也是一個(gè)重要的參考因素去衡量秸稈壓塊機(jī)性能好壞的與否，也可以作為一個(gè)主要的參數(shù)，在設(shè)計(jì)壓塊機(jī)中發(fā)揮著十分重大的作用。但是這個(gè)參數(shù)必須在一定的范圍內(nèi)才能具有最佳的效果，因?yàn)槿绻@個(gè)參數(shù)太大，就會(huì)引起主電機(jī)發(fā)揮功能作用的功率趨于偏小，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生載荷過(guò)大的后果，與之相反的情況就會(huì)造成能源的大量流失，由此看來(lái)單位的功率面積一定存在著一個(gè)最佳的取值范圍，這樣才能使利用率達(dá)到最高水準(zhǔn)。目前綜合國(guó)內(nèi)外的實(shí)際情況來(lái)看，功率面積的取值范圍一般是在每千瓦每平方毫米2000-4000內(nèi)取一最佳，本次的設(shè)計(jì)過(guò)程中取值為2500，因?yàn)檫@樣可以使壓塊機(jī)的工作性能具有最高的穩(wěn)定性，并且可靠性十分良好。再由此可得單位功率面積的計(jì)算公式為：
（2.2）
S-有效面積(mm2)
D-內(nèi)徑(mm)
b-壓帶寬（mm)
其中取，所以
2.3.4 壓輥直徑的計(jì)算
壓輥把材料物擠壓進(jìn)?？變?nèi)，進(jìn)而會(huì)受到壓力從而能夠達(dá)到成型的目的，但是同時(shí)為了使材料物能夠順利地進(jìn)入模孔之中，這兩者之間存在著摩擦力為一個(gè)必要條件，因此可以將把壓輥的表面做成不同程度的粗糙程度，這樣就可以防止壓輥打滑.環(huán)模秸稈壓塊機(jī)的壓輥一般只取2-3只，特殊情況下可以取到多只。由于所選擇的壓輥的直徑大小會(huì)對(duì)在壓制材料物的過(guò)程中物料都進(jìn)入角產(chǎn)生直接較大的影響，因此在條件允許的情況下，采用的輥的直徑應(yīng)該越大越好，這樣能夠保證機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性。雙壓輥這種類(lèi)型的環(huán)模結(jié)構(gòu)為主的壓塊機(jī)，壓輥的直徑d和環(huán)模的內(nèi)徑D有一定的關(guān)系，表達(dá)式應(yīng)為：,所以,一般的情況下d與D的數(shù)量大小關(guān)系常為：
（2.3）
取k的值為0.45，根據(jù)前面的計(jì)算過(guò)程得到：，所以由此可以計(jì)算得出，取整可以取d的值為150mm。
圖2.4 壓輥3維立體圖
2.3.5 確定環(huán)模的內(nèi)徑和外徑
當(dāng)確定設(shè)計(jì)的環(huán)模轉(zhuǎn)速的時(shí)侯要考慮的因素其實(shí)有很多，因?yàn)殡m然制料的產(chǎn)量與環(huán)模的轉(zhuǎn)速并沒(méi)有直接的像正反比這樣的比例關(guān)系，但每個(gè)事物都確實(shí)存在著在一個(gè)最佳范圍，所以環(huán)模轉(zhuǎn)速也在一定的范圍內(nèi)存在最佳的物料產(chǎn)出量，同時(shí)若轉(zhuǎn)速過(guò)高反而會(huì)把壓制出來(lái)的產(chǎn)物甩斷，影響成型的效率這也就意味著產(chǎn)會(huì)有所下降，在設(shè)計(jì)環(huán)模的內(nèi)徑尺寸的同時(shí)考慮到環(huán)模這種結(jié)構(gòu)在工作的過(guò)程中很容易引起離心力現(xiàn)象的發(fā)生，產(chǎn)生的離心力大小與轉(zhuǎn)速的大小成近似正比的關(guān)系。在充分考慮以上種種原因之后以及現(xiàn)有的對(duì)于制粒機(jī)構(gòu)研究的成果，環(huán)模結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)速應(yīng)該與環(huán)模內(nèi)徑的線速度有一定關(guān)系，線速度的值大體上都在這一個(gè)范圍之內(nèi)，環(huán)模的轉(zhuǎn)速也應(yīng)該控制在100-400r/min這一最佳的范圍之內(nèi),因此選定轉(zhuǎn)速，線速度，再根據(jù)有環(huán)模的內(nèi)徑速度計(jì)算公式可以得到
（2.4）
可得=334mm （壓輥內(nèi)徑）
環(huán)模厚度與選擇的物料的特性與?？椎目讖接嘘P(guān)，如果加工的飼料不同，那么選用與之相對(duì)應(yīng)的最佳直徑比就十分的有必要，這樣獲得的顆粒才是最高質(zhì)量。欲選擇?？椎陌霃绞?5mm，與之相對(duì)應(yīng)的每一個(gè)?？椎纳疃葹?0mm，這種情況下的?？装霃脚c?？咨疃戎g的比例關(guān)系如下
（2.5）
由此可的環(huán)模內(nèi)徑為334mm，外徑為434mm。
2.3.6 環(huán)模的成型構(gòu)造
運(yùn)用繪圖軟件solidworks對(duì)環(huán)模進(jìn)行3維的整體構(gòu)造，實(shí)體建模可以得到如2.5所示的立體圖。
圖2.5 環(huán)模結(jié)構(gòu)三維
再應(yīng)用solid works 3維軟件對(duì)于環(huán)模結(jié)構(gòu)進(jìn)行施加載力如圖所示
圖2.6 環(huán)模結(jié)構(gòu)施加載荷后的受力
再進(jìn)行3維模擬仿真，觀察每一部分對(duì)于壓力的承受能力，對(duì)于比較容易受到破壞的部分采用優(yōu)化設(shè)計(jì)的步驟對(duì)其進(jìn)行修正，力求能夠做到受力均勻。使環(huán)模的壽命能夠達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，進(jìn)行分析之后還可以降低材料的更高效的使用，避免不必要的浪費(fèi)。結(jié)果仿真圖如2.7所示
圖2.7 受力結(jié)果示意
由受力云圖和計(jì)算結(jié)果顯示設(shè)計(jì)符合要求并不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的形變，質(zhì)量有所保證，尺寸合理，設(shè)計(jì)達(dá)標(biāo)，所以生成二維圖如下所示
圖2.8 環(huán)模結(jié)構(gòu)二維圖
3.傳動(dòng)系統(tǒng)與動(dòng)力系統(tǒng)的選擇與確定
因?yàn)檩d荷的變更幅度較小，所以帶傳動(dòng)類(lèi)型選擇普通V帶傳動(dòng)，帶輪的減速比初步選為1：4，選擇兩級(jí)帶輪減速，所以每級(jí)的減速比為1：2.
3.1 選擇設(shè)計(jì)的帶輪
3.1.1 計(jì)算功率的確定
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》所學(xué)，首先確定計(jì)算功率Pca。
通過(guò)參考資料顯示，可以通過(guò)查表8-8得到，現(xiàn)在擬選擇的工作運(yùn)轉(zhuǎn)情況下的系數(shù)為,所以有公式：
（3.1）
V帶帶型型號(hào)的選擇
初選A型V帶。
3.1.2 選擇帶輪的直徑以及驗(yàn)算帶的速度v
（1）按照表8-7以及表8-9，初步選定小帶輪的直徑為，
（2）帶速v的驗(yàn)算。有速度公式：
（3.2）
將確定的數(shù)據(jù)帶入可得：
由于5m/s
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