秸秆压块机的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 01339828或 11970985 1 摘要 秸秆压块能够使秸秆便于储存。用机械加压的方法将秸秆压缩成具有一定形状、密度较大的块状，已越来越受到人们的重视。 本文对秸秆压块机的结构进行了分析 过对含水率 ,环模转速进行多因素综合研究，得出合理的参数及其尺寸。 然后用 进行实体建模。对秸秆压块机的压缩部分采用了优化设计计算 ,并对其结构进行进一步分析。同时，采用了螺旋进料装置提高了输送效率。 最后综合考虑了适合生产状况的尺寸及相关参数，是秸秆压块机能 够更高效的进行工作。 本文从秸秆压块机的发展和特征等方面入手，进一步引出了对秸秆压块机结构的结构的研究，对国内外秸秆压块的发展情况进行了简单的介绍，这将帮助读者更好的了解秸秆压块机的相关情况。 关键词 : 秸秆；压块机；压块结构；环模 买文档就送您 01339828或 11970985 2 t is to to It be be of to be is it is of be in of so we as At in of of s At in of s to of of It a of in It of of 文档就送您 01339828或 11970985 3 目 录 第 1章 前言 . 1 究秸秆压块的意义 . 1 外秸秆压块的发展现状 . 1 内秸秆压块的发展现状 . 1 秆压块机的工作原理 . 2 计的提出及设计说明书的主要工作 . 2 章小结 . 3 第 2章 秸秆压块机整体及其关键部件的设计 . 4 秆压块机参数的确定 . 4 体设计方案 . 5 块机构 . 6 确定环模与压辊 . 6 环模压缩比 . 7 模辊间隙 . 7 力与传动机构 . 8 带轮的选择 . 8 中间传动轴的设计 . 11 主轴的设计 . 11 键联接的选择和验算 . 12 架机构的选择及其尺寸制定 . 12 料机构 . 13 螺旋送料杆 . 14 料斗 . 15 章小结 . 16 第 3章 易损 件及使用须知 . 17 模的使用和保养 . 17 用注意事项 . 17 章小结 . 18 买文档就送您 01339828或 11970985 4 致谢 . 19 参考文献 . 20 买文档就送您 01339828或 11970985 1 第 1章 前言 究秸秆压块的意义 秸秆压块是指秸秆或牧草经铡切后进行高密度压缩成块状，它有着很多优势与特点，秸秆压块后可以使其便于存储，而且压块后的秸秆能够在农村家庭中用来烧火 、取暖。 农作物秸秆是农作物产品的剩余产物，有些含有丰富的营养物质，是宝贵的粗饲料资源。同时也是具有良好燃烧性能的生物质燃料。农作物秸秆压缩后便于存放、储运。我国有丰富的秸秆资源，年产 6亿多吨，所以秸秆压块技术在拓展秸秆利用方面有巨大的商业前景。然而，我国现有的秸秆压块机价格偏高，难于实现农村普通家庭使用。急需要在技术上有所改进，设计适合与家庭使用的小型秸秆压块机。 综上所述，为了实现秸秆的容易存储，容易输运，增加秸秆的利用率，减少燃烧秸秆对环境的污染以及相应国家的号召，秸秆压块技术的研究势在必行，而且具有 重要的意义。 外秸秆压块的发展现状 秸秆饲料压块是 50年代中期出现的一种新工艺。秸秆饲料压块设备在欧美许多国家已研究生产多年，产品已定型并大批量生产，出口世界各国。 1954年美国约翰迪尔公司成功研制了世界上第一台移动式压块机。从 1965年先后生产了 400型、 425型和 429型秸秆饲料压块机。后来在美国被普及使用的类型是环模式压块机。 日本时代制铁所也生产工厂化加工草块的成套设备。可实现重计量、烘干、分离、除尘、压块及草块的输送、草块的冷却、包装等。也可加工稻麦秸秆等，成品的含水率在 10 前苏联从 60年代开始引进和研制饲草压块机，制定了加工革块的标准工艺流程，设计了相应的成套设备。把压块设备的一般技术要求、型式、基本参数列为国家标准。标准代号： F 0978和 F 01978。 丹麦的 国的 德的 秸秆压块机的主要类型有环模式、柱塞式、圆锥螺旋推进型、旋转滚筒式以及缠绕式压块机。设备的作业型式主要有两种：一种是田 间流动作业式，一种是工厂化固定作业式。其发展趋势为：提高生产率，降低成本，节省能源，实现微机自动控制等。 内秸秆压块的发展现状 我国自 90年代各科研院所、生产厂家开始研究秸秆饲料压块设备。内蒙古农牧学院买文档就送您 01339828或 11970985 2 等研究了 9西大同农牧机械厂生产了 00草块压制机，江西红星机械厂生产了 93 5(1)粗饲料压块成套设备。 现在国内使用的压块机类型主要是环模式压块机。具有代表性的有牧羊集团生产的北富润公司生产的 92000型秸秆压 块机和吉林省农林局组织研发的 9 国内虽有几十家企业和科研单位根据中国国情研制了不少设备。但技术成熟、生产稳定的设备不多。主要原因是生产率低、功耗和成本高，普通的秸秆压块机通常也要几万甚至几十万元。 秆压块机的工作原理 秸秆压块要根据产品用途来进行原料的选择。秸秆压块块可选用小麦、玉米、高粱、花生、谷草、牧草、树叶、薯蔓等牲畜可食用的秸秆。且要选用不腐烂，没有霉变，不带泥土，末被污染的秸秆。燃料压块各种秸秆均可使用，只要是不腐烂草本植物和直径小于 2 原料都使用。生产秸秆压块，要有足够大的场地来存放所需原料，同时，要制定严格的防火措施，并准备好足够的防火物料。压块原料含水量应保持在 15间。含水率高的要晾干或烘干，含水率低于 14的要加水。压块前要先把秸秆粉碎揉搓，然后再进行晾晒。 秸秆压块机在电动机带动下转动，机器中的压模、压辊作相对运动，在运转中与喂入 的物料产生摩擦，把物料挤入环模孔内，随着物料的不断挤压摩擦产生高温，秸秆中的淀粉被糊化，半纤维素、纤维素、木质素在高温高压下软化，镶嵌结构部分受到破坏。被压入压模的物料初始变形为弹性变形，在 高温高压下被固定成塑性变形，在触摸过程中随着温度的逐步降低而形成形状固定，成型牢固的块状物体。 其压块部分是由转动的单列圆模孔的环模和只有自转的偏心压辊组成。秸秆经铡切、揉碎成 30喂料口进入带有螺旋型喂料机构的机体腔仓中，随着主轴体的转动将物料推至环模腔中，并布满环模沟槽，通过环模与压辊的相对运动把物料带入环模与压辊的间隙中，物料被旋转的压辊不断地挤入环模孔内。在强烈的挤压下，物料克服孔壁的摩擦阻力，不断从环模孔中呈条状挤出。挤出时，条状的物料被机体外壳上的切片切成长度适宜的草块。 计的提出及设计说明书的主要工作 首先对秸秆压块机的几个重要参数 , 如环模转速 , 机架高度 , 环模与压辊的半径比等方面进行优化。 其次关于压块结构的设计，在输送秸秆时，采用了螺旋输送机构，既可以有效地输送，而且可以对秸秆起到很好的搅拌作用，使其均匀。 买文档就送您 01339828或 11970985 3 章小结 本章对秸秆压块机的工作原理和结构及发展状况做了大体的介绍，从而引出了设计秸秆压块机的各参数，为以后的的优化设计提供了依据。 买文档就送您 01339828或 11970985 4 第 2章 秸秆压块机整体及其关键部件的设计 秆压块机参数的确定 图 秆压块机外观整体图 图 秆压块机分解图 1机座 2压辊 3环模 4喂入螺旋装置 5料斗 买文档就送您 01339828或 11970985 5 作为一名设计人员，在设计一台 机器 之前，需要详细了解该 结构 的性能参数、使用场合、特殊要求等。 由环模的转速及其成型块的产量，初步选取电机功率为 15定转速为 970r/ 由此可以确定带轮的减速比为 1： 4，由于带轮的减速范围为 1： 2，故可以选用两级带轮减速。每级的减速比为 1： 2。通过电机及其带轮的外型尺寸便可确定 。 体设计方案 秸秆压块机的整体三维图如下所示 图 秆压块机三维效果图 表 2- 1秸秆压块机基本参数 的确定 项目 数值 单位 电机功率 15 量 300kg/h 成型尺寸和形状 直径 30圆柱 体成型密度 g/料含水量 10 适用物料长度 15机外形尺寸 1000*800*600 文档就送您 01339828或 11970985 6 结构简要介绍： 本秸秆压块机有压块机构，动力机构，机架机构以及喂料机构四大部分组成。其中机架支撑着整个秸秆压块机的运作，而压块机构和喂料机 构则分别通过不同的电机及其减速装置带动实现配合工作，一般说来，喂料速度与压块的速度应当基本一致，是考虑到二者之间的连接不太方便以及两轴承载的扭矩相差很大，故采用两个电机带动，而电机和其中的带轮减速机构也就构成了该压块机的动力机构。下面将对各个机构进行详细的分析及说明。 块机构 确定环模与压辊 压块部件是工作的关键部件，也是该机设计的核心，要求压块工作部件必须具有足够的压人能力和成型作用，同时压块工作部件必须具有良好的通过性，保证机具作业时不堵塞。 1 环模 。环模是压块机的核心部件， 其设计合理与否直接关系到整机的作业效果。本机采用圆柱孔式，压模随工作圆盘转动，为秸秆提供压人空间，并形成压块。环模的工作外径由传动大带轮确定，略小于大带轮直径。压盘的工作内径由挤压轮位置确定 ;同时，挤压模孔不宜过长，防止饲料块与压模摩擦力过大。 2 压辊。压辊作用于揉丝后的秸秆，挤压揉丝后的秸秆进人环模，并排出压模。压辊与环模的间隙不确定，根据挤压饲料种类的不同，通过偏心装置调节。同时，考虑受力均匀，在对称方向上安装一对挤压轮或者是 只安装一个偏心轮（本结构采取了只安装一个偏心轮的形式，可以尽量提 高压块的效率 ，降低能耗）。通过对秸秆饲料试验前后的数据进行比较、分析可以得出 :秸秆的平均密度为 状饲料存放的平均密度为 状饲料的密度是秸秆密度的 15倍，从而大大减少了饲料的堆放体积。压制出的块状饲料，由于体积小，含水率适中，便于长途运输和储存，完全可以满足农艺上的技术要求。 当环模转速低时，压力减小，使物料与环模、压辊间的摩擦作用减弱，环模温度不易上升，从而延长成形时间，成形率降低，所以此时生产率低，成块密度低：随着环模转速的提高，成块密度、环模温度及生产率相应提高；但当环模 转速高时，挤压区的物料形成断层，制粒不连续造成生产率相反下降，同时摩擦减小，所以环模温度相应有少许降低；转速过高时，物料开始打滑，生产率下降，在压缩室中停留时间变长，环模与物料之间的摩擦力增大，环模温度迅速增高，部分物料烧焦，加上有大量水蒸气产生，所以此时有大量的烟雾产生。 买文档就送您 01339828或 11970985 7 图 模结构 因此初步选取环模转速为 240r/模内径为 300径为 400模成型部分的直径为 30据环模与压辊的最佳半径比为 1： 3，故取压辊的直径为 100 环模压缩比 环模压缩比是指环模孔的有效长度和环模孔的最小直径的比值，它是反映颗粒饲料挤压强度的一个指标 ， 压缩比越大，挤出的颗粒饲料越结实。对于直形孔的环模压缩比来说，环模孔的有效长度即为环模的总厚度，最小直径即为模孔本身的直径 :对于释放式阶梯孔和外锥形孔来说，模孔的有效长度即为环模的总厚度减去释放孔的长度或外锥孔的长度，小直径段的孔径即为计算压缩比的孔径 :对于压缩式阶梯孔和内锥形孔来说，这种情况比较特殊，一般把整个环模厚度作为模孔的有效长度，最小直径取小直径段的孔径，当然，这样计算出的环模压缩比的含义和前两种情况是有区别的。压缩比低，对于增加产量、降低能耗、减轻环模的磨损等有利，但会降低饲料的品质，颗粒不够结实，外观松散、长短不一，饲料粉化率高。压缩比高，则对颗粒品质有利，颗粒外观光滑而有光泽，粉化率低，但会增加产品的生产成本。通常饲料制粒机环模压缩比为 1:8糙度值越大，饲料挤出阻力越大，出料越 困难，过大的粗糙度也影响颗粒表面的质量合适的粗糙度值为应在 模辊间隙 当模辊间隙增大时，物料层加厚，挤压时需要的压力增加，能耗也相应增大。而且物料层过厚，会造成挤压区内对物料压力减小，压辊会在压模上产生打滑现象，从而降低颗粒产量，甚至压不出颗粒。若模辊间隙过小，则会加速设备的磨损。一般要求模辊间隙为 m，压制草粉颗粒时宜采用 本研究秸秆牧草压缩成套设备的环模式压块机为研究对象。模块部装部分是该成套设备的核心部件，该部件机械结构及性能的好 坏直接影响到秸秆的压块质量，工作速度，买文档就送您 01339828或 11970985 8 压块后的秸秆性能。包括模块、端盖等零件。若千个独立的模块紧贴连在一起，由于模块的锥形，模块可围绕共同的圆心紧密排列在一起，形成环模。 环模和压辊材料可选用 45#钢，具有良好的力学性能，强度较高，耐磨性也很好。 力与传动机构 由环模的转速及其成型块的产量，初步选取电机功率为 15定转速为 970r/此可以确定带轮的减速比为 1： 4，由于带轮的减速范围为 1： 24，故可以选用两级带轮减速。每级的减速比我 1： 2. 带轮的选择 计计算 载荷变动小 故将传动带选为普通 由参考资料 1表 11 5查得 情况系数 A 1K 计算功率 c A 0 1 1 5 1 5P K P k w 式（ 2 选择 参考资料 1表 11 5,初选 带 确定带轮直径 根据参考资料 1表 11 5及 11 6初取小带轮直径 1 125D 1122D H m m1 故电动机的中心高与 小带轮的直径符合不干涉要求 不考虑弹性滑动 大带轮直径 12 250m 式（ 2 带长的计算 12m 1 2 5 2 5 0 1 8 7 . 522m m 式（ 2 21 2 5 0 1 2 5 6 2 . 522DD 式（ 2 买文档就送您 01339828或 11970985 9 初选中心距 考虑包角与皮带的疲劳损坏 350a 带长 2 . 52 1 8 7 . 5 2 3 5 0 1 1 0 0350L D a m 式（ 2 基准长度 参考资料 1表 120dL 计算中心距 2 21 8441 1 2 0 3 . 1 4 1 8 7 . 5 1 1 1 2 0 3 . 1 4 1 8 7 . 5 8 6 2 . 544 D 式（ 2 计算中心距在初估的 5之内，故满足准确性要求 小带轮包角的计算 211 1 8 0 6 02 5 0 1 2 51 8 0 6 03 6 0 . 4 式（ 2 1 1 6 8 . 4 1 2 0 m a x 0 . 0 3 3 6 0 . 4 0 . 0 3 1 1 2 0da a L 式（ 2 m 94a mmm i n 0 . 0 1 5 3 6 0 . 4 0 . 0 1 5 1 1 2 0da a L 式（ 2 m 4 3 m m 确定 设弹性滑动系数 0 带速 1 3 . 1 4 1 2 5 9 7 06 0 0 0 0 6 0 0 0 0 式（ 2 v m s 带根数 由参考资料 1表 应用线性插值法分别求得 单根普通 买文档就送您 01339828或 11970985 10 单根普通 0P 包角系数 长度系数 5z= P P 1 . 0 7 30 . 1 3 0 . 9 7 8 1 . 0 8 2 轴上载荷的计算 张紧力由参考资料 1表 kg 5 0 015500222 . 52 . 5 0 . 9 7 8 0 . 1 0 6 . 7 86 . 7 8 3 0 . 9 7 8K z K 式（ 2 0F 轴上的压力 2 z F 2 1 2 2 . 611 6 8 . 4s i n 3 s i 式（ 2 1000N 确定大带轮的结构草图及其轮缘宽度 大带轮的结构图 图 轮结构 相应的轮毂长度取为 买文档就送您 01339828或 11970985 11 L 54小带轮基准直径采用实心式结构。大带轮基准直径，采用实心式结构，基准图见零件工作图。 同理可知二级减速带轮的直径为小带轮 125带轮 250 中间传动轴的设计 图 间轴结构草图 取 C 102（材料为 40 33m i n 13102 485n 式（ 2 m 7 考虑到要在轴上开键槽初取 0 同时考虑到带轮的内孔径，即可基本上确定中间传动轴的基本尺寸。 主轴的设计 主轴是用来带动环模进行旋转的轴，其上连一大带轮，与中间传动轴的小带轮之间相互配合，主轴是整个秸秆压块机中最重要的部件之一，因此需要很好的设计计算得出相关的尺寸参数。 图 轴结构草图 上图所示轴最小直径的估算 取 C 112（材料为 45号钢） 2 33m i 式（ 2 m 7 考虑到要在轴上开键槽初取 0 买文档就送您 01339828或 11970985 12 键联接的选择和验算 根据各个轴颈的大小及其长短可根据参考资料 3择相应的普通平键（材料为 45钢） 具体数据如下表所示 表 2的选择及其相关参数 轴 键 b h L 轴颈直径 （ 工作长度 （ 工作高度 （ 所受转矩 （ 极限应力 （ 电机轴 8 7 45 25 37 8606 间轴 16 10 7050 54 85389 16 10 5050 34 85389 轴 18 11 7070 52 11953 键极限应力可由 4 hl d 代入表中数据求得 校核验算 由于采用的键联接是静联接，且承受轻微冲击载荷， 可取挤压应力 110p M 上表中各个极限应力 110p i p M p a 故各键联接能满足承载能力 要求。 架机构的选择及其尺寸制定 机架的三维图如下 买文档就送您 01339828或 11970985 13 图 架 机架主要是用来固定电机及其相关的轴的结构，用来支撑整个秸秆压块机的工作部分其基本的尺寸为高 800 600用铸铁材料铸造而成，机架通过螺栓与工作台相连接，机架与传动机构的配合如下图所示 图 架装配图 料机构 喂料装置的主要部件为螺旋机构，其作用主要是把揉切后的物料输送到环模与压辊形成的空腔中，实现均匀喂入，不发生堵塞现象，故须保证一定的配比关系。常用的结买文档就送您 01339828或 11970985 14 构为等螺距螺旋机构。为了提高压块效 率，最好在喂入时能够进行预压缩，增大物料的初始密度。因此也采用变螺距螺旋结构。（本秸秆压块机的设计中，采用的是等螺距螺旋机构）。 由此可见，喂料装置主要可以分为两部分，一部分就是料斗，一部分就是螺旋送料装置。这二者之间通过配合，固定在机架上，而螺旋送料装置再专门电机的驱动下实现其功能，详细结构见下图 螺旋送料杆 图 旋送料杆 买文档就送您 01339828或 11970985 15 料斗 图 料斗 喂入装置采用定螺距螺旋机构时，定螺距螺旋机构尺寸参数的设计要能保证压缩室的供料，满足实际生产的需求。供料的快慢 由设备本身生产率决定。喂入装置每分钟螺旋输送体积为： 式中 根据公式 2210 ( ) . .()d 式（ 2 m) m) m) &一螺旋叶片的厚度 (m) r mi n) #一装满系数 (8)求得螺距： 22104( ) . d d N 式（ 2 以多因素试验结果的优 方案指标值为参考依据，结合物料的初始密度来确定每分钟螺旋机构的输送体积，代入公式 9求得螺距 p。根据求得的螺距 过计算机编程即可构建满足要求的定螺距螺旋机构参数化模型。 当含水率为 25时，此时生产率最高，值为 150kg/h。物料的初始密度为 65 文档就送您 01339828或 11970985 16 求得每分钟螺旋输送体积应高于 0 038据这个要求，结合其它参数的取值，可以求得满足要求的螺旋机构螺距。本文设计的等距螺旋机构螺距值取 0 08m，此螺旋机构的设计满足该压块机的生产要求。 章小结 本章主要是对秸秆压块机 的总体结构进行了分析及其设计。本秸秆压块机有压块机构，动力机构，机架机构以及喂料机构四大部分组成。其中机架支撑着整个秸秆压块机的运作，而压块机构和喂料机构则分别通过不同的电机及其减速装置带动实现配合工作，一般说来，喂料速度与压块的速度应当基本一致，是考虑到二者之间的连接不太方便以及两轴承载的扭矩相差很大，故采用两个电机带动，而电机和其中的带轮减速机构也就构成了该压块机的动力机构。 其中压块机构为本机器的核心部件，也是该机设计的核心，本章主要阐述了压块机构的特点及其设计参数的制定要求压块工作部件必须具有足够的 压人能力和成型作用，同时压块工作部件必须具有良好的通过性，保证机具作业时不堵塞。 同时对动力机构进行了详细的计算，选择了合适的尺寸。对输送机构及其机架也进行了简要的分析及其说明。 买文档就送您 01339828或 11970985 17 第 3章 易损件及使用须知 模的使用和保养 正确地调整环模和压辊之间的工作间隙是环模使用的关键 ， 一般来说，环模与压辊之间的间隙在 通常情况下，新压辊和新环模相配宜采用稍大的间隙，旧压辊和旧环模相配宜采用较小的间隙，大孔径的环模宜选用稍大的间隙，小孔径的环模 宜选用稍小的间隙，容易制粒的物料宜取大间隙，难以制粒的物料宜取小间隙对于操作者来说，要有实际的操作经验，对环模间隙能够熟练地进行选择和调整。 环模使用过程中还要注意以下几点 :新购环模一般在开机前需要用油料进行“洗模”，以去除模孔中的毛刺对于模孔粗糙度较差的环模，有时还需要在油料种搀入 50%的细砂进行研磨后才能进行正常的生产。环模在使用过程中一定要尽量避免物料中混有大块砂石、砂粒、铁块、螺栓及铁屑等硬质颗粒，以免加快环模的磨损或对环模造成过大的冲击，造成环模爆裂。如果有铁质进入模孔，一定要及时冲出或钻出。 对于两面对称安装的环模，可在生产一定时间后反过来安装使用，以使环模磨损均匀。环模安装好后一定不要倾斜，不然会产生不均匀磨损 ;紧固环模的螺栓一定要达到所需要的锁紧扭矩，以避免螺栓剪断和环模损坏。 对环模进行合理的保养是保证环模能够正常工作和延长其使用寿命的必要措施之一，在平时工作中应注意做好以下几点 :当需要更换环模时，应 以非腐蚀性油料将原来的饲料挤出，以便再次使用时出料顺畅，并能防止 模孔腐蚀 :环模在使用一定的时间后，应定期检查环模内表面是否有局部凸出部分，并检查模孔导料口是否有磨平、封口或内翻等现象，如有 ，应用磨光机或其它工具将环模工作内表面凸出部分磨平，然后再对导料口进行倒角，对环模进行必要的修复，以延长环模的使用寿命 ， 修复时应注意环模工作内表面最低处应高于越程槽底部 2且修复后仍有压辊偏心轴调节余量，否则环模就应该报废 :假如多数模孔被物料堵塞不出料，可以采取用油浸泡或用油蒸煮的办法使物料软化，再重新进行制粒 :如果仍然不能制粒，则可以用电钻将堵塞模孔的物料钻出后，再用油性物料加