振动式生物质喂料机设计

振动式生物质喂料机- 3 -中文摘要生物质能源的开发利用是缓解我国能源和环境压力,建立可持续发展能源系统的有效措施。它仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量的第四位，在整个能源系统中占有重要地位。然而煤炭、石油、天然气等能源在地球上的贮存量是有限的。这些能源在使用过程中有害物质的排放也使全球生态环境恶化，如二氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物等就造成全球温室效应、局部地区酸雨、河流污染、大面积森林毁灭等灾害。大力发展生物质热解液化技术，不仅有利于解决目前我国城镇化进程中农村能源的不合理利用与环境污染问题,提高农村生物质能的利用效率,而且有利于改善目前我国石油大量进口带来的能源与经济的不稳定状况。对保护环境，发展经济，特别是农村经济具有十分重要的作用。对振动式生物质喂料机研究的意义就在于优化生物质输送系统，更好为生物质热解液化设备配套。关键词：生物质能源，振动式生物质喂料机，生物质热解液化，环境振动式生物质喂料机- 4 -AbstractThe exploitation and utilization of biomass energy is an effective method for relieving the pressure from conventional energy shortage and environment and establishing the sustainable energy system. It is the fourth in the total energy consumption,only next to coal, oil and gas, in the whole energy system occupies an impotant position. However coal, oil, natural gas in earths energy storage quantity is limited. These energy in the process of using the emission of harmful substance also make global worsening ecological environment,such as carbon dioxide, sulfur dioxide, nitrogen oxide will cause global warming, acid rain, river pollution, widespread forest destruction and so on.Vigorously develop biomass pyrolytic liquefaction technology,not only helps to solve the current urbanization of rural energy unreasonable utilization and environmental pollution and improve rural biomass utilization efficiency,but also to improve the current oil import a lot of energy and economic instability. To protect the environment, economic development, especially the rural economy plays a very important role.Of the vibratory feeder biomass significance of the study is to optimize the biomass on the carrier system, and better living biomass pyrolysis liquefaction equipment. Key words：biomass energy, vibration feeder biomass, biomass pyrolytic liquefaction,environment振动式生物质喂料机- 5 -目 录摘 要 . IABSTRACT（英文摘要） . 目 录 . 第一章 引 言 . 11.1 课题的提出和意义 . 11.2 生物质能的开发利用现状 . .11.3 国内振动给料设备的发展沿革与趋势 . .31.3.1 国内振动给料设备的发展沿革 . .31.3.2 国内振动给料设备的发展趋势 . .51.4 本文的主要研究内容 . .6第二章 振动喂料机的设计计算 . .72.1 振动喂料机的结构及工作原理 . .72.1.1 结构 . .72.1.2 工作原理 . .82.2 振动喂料机的参数选择与计算 . .82.2.1 设计的原始数据 . .82.2.2 机械指数和抛掷指数 . .92.2.3 振动频率、振幅及振动角 . .92.2.4 喂料速度 . .102.2.5 喂料能力 . .102.2.6 物料受力分析 . .11振动式生物质喂料机- 6 -2.2.7 振动电机激振力计算 . .142.2.8 喂料机功率 . 142.3 弹簧的校核计算 . .152.3.1 弹簧的种类及材料选择 . .152.3.2 弹簧的设计计算 . .152.4 本章小结 . .17第三章 螺旋输送机的设计计算 . .193.1 螺旋输送机的特点 . .193.2 螺旋输送机的结构及工作原理 . .193.2.1 结构 . .193.2.2 工作原理 . .203.3 螺旋输送机的参数选择与计算 . .203.3.1 设计的原始数据 . .203.3.2 螺旋轴外径的设计计算 . .213.3.3 螺旋轴内径的设计计算 . .223.3.4 螺旋叶片的选型及螺距的计算 . .223.3.5 螺旋轴转速的计算 . .243.3.6 螺旋输送机功率的计算 . .253.3.7 螺旋轴端部的处理 . .283.3.8 螺旋输送机的安装、操作与维护 . .283.3.9 本章小结 . .28第四章 其他各部件的设计计算 . .304.1V 带传动的设计计算 . .30振动式生物质喂料机- 7 -4.1.1 带传动的特点结构 . .304.1.2 带传动的失效形式 . .304.1.3 设计计算与结果 . .314.2 轴承的选择与校核 . .324.2.1 结构 . .324.2.2 分类与选型 . .334.3 键的选择与校核 . .334.4 本章小结 . .34总结 . .35参考文献 . .36致谢 . .37振动式生物质喂料机- 8 -第一章 引 言1.1 课题的提出和意义生物质能是人类赖以生存的重要能源，它仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量的第四位，在整个能源系统中占有重要地位。然而煤炭、石油、天然气等能源在地球上的贮存量是有限的。这些能源在使用过程中有害物质的排放也使全球生态环境恶化，如二氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物等就造成全球温室效应、局部地区酸雨、河流污染、大面积森林毁灭等灾害。发展生物质能及其转型优化，有可能替代化石能源，也是减少二氧化碳排放、支持农业生产、保护生态环境的有效措施，将有助于改善世界的能源结构。生物质能源的开发利用是缓解我国能源和环境压力,建立可持续发展能源系统的有效措施。大力开发生物质的热裂解制油技术,可将低品位、低能量密度的生物质能源转化为高品位、高能量密度、清洁、无污染且二氧化碳排放量为零的液态燃料生物油。这不仅有利于解决目前我国城镇化进程中农村能源的不合理利用与环境污染问题,提高农村生物质能的利用效率,而且有利于改善目前我国石油大量进口带来的能源与经济的不稳定状况。1.2 国内外生物质能的开发利用现状面对石油、煤炭等化石能源的枯竭和环境污染的加剧，寻找一种洁净的新能源成了迫在眉睫的问题。现在全世界都把目光凝聚在生物质能的开发和利用上，生物质能利用前景十分广阔。生物质可转化为常规的固态、液态和气态燃料,是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源,同时也是唯一一种可再生碳源。同时生物质的燃烧具有CO2零排放的特点,且其SO2 、NOx 和灰尘排放量比化石燃料要小得多,是一种环境友好型的“绿色能源” 。美国可再生能源实验室将生物质解释为“我们星球上丰富的植物是太振动式生物质喂料机- 9 -阳能和化学能的天然仓库，不管是人为栽培，还是野生繁殖，我们将这种数量巨大的可再生资源称为生物质” 。生物质主要由纤维素、半纤维素和木质素三种主要组成物组成。一般来说，它包括以下几个方面(1)农作物秸秆和农业加工残余物(2)林木和林业加工剩余物(3) 人畜粪便、工业有机废物和水生植物(4)城市生活污水和垃圾。 生物质能是一种能量巨大而且可再生的能源。在地球上，每年绿色生物量的增加约为 1170 亿吨，相当于 400 亿吨石油，其中 800 亿吨分布在森林中，其余分布在草原、荒原、田野、沼泽及荒漠中。法国目前每年生物质能源利用已相当于 200 万吨石油，2005 年可达 1000 万吨。瑞典更是利用生物质能源较好的国家，据瑞典国家能源局统计的资料显示，由于生物质能源的使用，矿物能源从 1970 年占总能源消耗量的 80%降低到 1998 年的 33%, 1970 年到 1998 年，使用生物能源占总能源的比例从 9%增加到 15%，相当于 1257 兆吨石油，并且使用生物质能仍是快速增长的趋势。全世界仍有近 25 亿人口用生物质作为燃料用于煮饭、取暖和照明等，在发展中国家它占总能耗的 35%,在我国农村所占比例更大，约为 71%。但目前绝大多数国家和地区使用生物质燃料都存在热能利用效率低、耗费量大的问题。据联合国粮农组织 1995 年的统计表明，世界上用于作为燃料的薪炭材消耗量占木材总产量的 50%，主要是消耗在占世界人口绝大多数的发展中国家。联合国粮农组织 1997 年根据中等经济增长预测,2010 年薪炭材的年消耗量将达到 2.05 亿立方米 。而发展中国家薪炭材占总采伐量的 83.4%，主要还是用于家庭炊事和取暖，燃烧灶具的热效率只有 5%-10%。我国农村每年要消耗 21339 兆吨的柴草，而绝大多数是使用传统的旧式炉灶，直接燃烧干柴或农作物秸秆，浪费问题较为严重。如何利用生物质能、怎样提高生物质燃料的燃烧效率、减少浪费是当前世界各国都在进行的研究课题。到目前为止，开发生物质作为燃料的研究主要集中在三个方面:(1)将生物质原料降解为液体燃料;(2)将生物质原料气化成可燃气体;振动式生物质喂料机- 10 -(3)加工成便于运输和贮存的一定形状燃料并提高其燃烧效率。前两种生产方法主要是通过生物降解、化学反应方式产生氢、沼气、乙醇、合成汽油等。生产成本相对较高，并没有大量应用于生产和日常生活。而第 3种方式采用致密成型技术，其成型燃料具有加工简单、成本较低、便于储存和运输、易着火、燃烧性能好、热效率高的优点，并且技术本身一方面解决环境保护问题，另一方面又能生产代用燃料，近年来越来越受到人们的广泛重视。生物质热解液化技术的深入研究、开发和应用,不但可以缓解能源危机和环境污染,而且可以优化农村能源消费结构,实现了资源、能源和环境的高效统一,具有广泛的应用前景。1.3 国内振动给料设备的现状与发展机械振动式给料机是给料设备中常用的一种。它广泛应用在冶金、煤炭、电力、化工、建材、轻工和粮食等行业中, 与其他设备配套, 实现给料、喂料、配料、定量包装和流程自动化作业。在冶金矿山, 主要用在溜井放矿、转载装车、选矿破碎给料作业; 在煤矿, 主要用在井下转载 , 箕斗下转载, 原煤仓下配煤、精煤仓下装车和洗选机均匀给料等作业; 电力行业 , 主要配置在煤仓下转载配煤系统。1.3.1 我国振动给料设备的发展沿革20 世纪50 年代初, 矿井用给料设备主要依赖机械式往复给料机。该机型结构简单,动力消耗较大, 设备笨重。其原理是, 由连杆及偏心轴传动, 往复作业, 处理量小且成间接成堆式不均匀给料。但该机型维修量小、耐用, 布置所需高度低, 且对物料的粒度组成、外在水分等物理性质要求不严。已广泛用在各类矿井生产中。特别是煤矿井下, 直到目前, 对其在恶劣条件下的适用性仍给予好评。随着矿井机械化程度的提高, 对K 型往复式给料机已作了大量改进 , 由单屈臂改为双屈臂, 给料量已增加到1 000 2 000 t h。振动式生物质喂料机- 11 -60 年代, 随着生产技术的发展, 相继出现了电磁振动给料机, 并迅速得到广泛应用。原机械工业部相继在东北的辽阳、河南鹤壁和江苏海安设立定点3 家生产厂。该机型属于双质体共振钢型弹力振动, 相对于K 型往复给料机, 其适应性更加广泛。由于结构紧凑、质量轻、可无级调速以及适用220 380V 不同等级电压与电耗少等特点, 在国内得到推广。然而, 由于该机型存在电磁铁振动时噪声大、振频高(3 000 次m in)、振幅小 (1 115mm ) 和调整运量的振幅大小取决于E 型电磁铁静块与动块间隙、板弹簧片数以及联接杆螺母松紧程度等原因, 如果调节不当, 间隙太大则电流增大(长时间线圈铁芯会发热损坏) , 间隙过小造成振幅减少, 致使用户深感生产管理不便。特别是在增加调速时, 因噪声过大影响职工身心健康。为减少料仓直接作用在给料机上物料的垂直压力,配置料斗及导料仓时要有一定的角度和高度; 对水分大、沾结湿滞性物料 , 因其频率高、振幅小出现板结和不下料现象, 使其局限于非防爆场合使用; 因电磁铁怕水、怕潮、振动时会产生火花而导致瓦斯爆炸, 对密度较大矿石的给料也不太适合; 因振幅小对物料抛浮力小, 其给料量也受到限制。到了70 年代末至80 年代初, 一种单质体以振动电机加偏心块离心力为振源的给料设备应运而生。该机型简单明快, 自动调节同步运动, 选用4 6 极电机、转数为9601 450 转m in, 振幅可达4 12 mm。但使用中发现, 该机型有先天缺陷: 振源为特殊电机。在偏心块作用下 , 对电机轴承的质量、密封程度要求过高, 且成功保质功率为212kW。如需防爆, 不但造价高, 对其性能, 亦非一般生产厂家能保证, 而且价格昂贵; 参振电机在振动槽上采用直接连接方式安装, 轴承除承受正常径向力外, 尚有较大的轴向力, 严重影响电机寿命。在使用率较高的地方, 常因轴承游隙过大或缺油造成电机扫膛而烧坏, 使生产无法正常进行, 频繁更换会给用户带来经济损失; 电机直接参振的槽体, 其2 台电机开机需强制同步, 会因振动使槽体破裂。在槽体载料过重或出现卡死情况下, 电机强行启动易造成过流烧坏, 剪断固定电机螺栓, 使电机掉下伤人。这些先天性缺陷使强制同步型给料设备的应用受到很大限制。后来, 虽然国内生产厂对电机质量不断改善, 但无法改变该机型先天性的技术缺陷。在80年代末90年代初, 针对强制同步振动电机为振源的给料设备的使用状况, 研制开发了一种电机不参振型新型给料设备。GZY 型是参照波兰设备研制振动式生物质喂料机- 12 -的单质体振动给料机。该机以普通电机为振源, 绕性连接槽体下方的激振器。激振器内有2 根可调偏心轴。通过电机绕性传动, 一对齿轮转动产生激振力。它的出现是强制式电机振动给料设备的更新换代产品, 给料均匀、运行可靠、对料物的水分及粒度适用性强。该机采用前吊后座配置, 以不烧电机著称。该机存在的问题是: 现场配置需固定电机底架, 占用一定空间 ; 绕形连接因槽体载重过量卡死后,强行启动会撕裂; 动态与静态配连安装时要求上下左右留有一定的活动量, 而且因无减振系统, 激振力直接传递给机身的地基, 其冲击力及噪声较大; 激振器重力轴以及齿轮材质要求高; 要求激振箱注油降温, 密封不严会漏油, 造成2 次污染, 缺油后齿轮发热起火, 存在不安全隐患。目前, 该机型已发展成系列产品GZY、GZM、GZK, 并在国内许多大型矿井及煤炭转运生产线上广泛运用, 获得了良好的社会、经济效益。XZG 型给料机是90 年代具有先进水平的新型给料设备。由北京有色总院、东北工学院等在吸收国内外先进技术基础上研发而成。92年, 在世界第2、亚洲第1 的大型铜业基地德兴铜矿进行工业性调试, 同年12 月通过技术鉴定, 94年获国家5部委颁发的国家级产品证书。与国内原有设备相比, XZG 型给料机有显著优点。采用了双质体近共振惯性振动原理。为橡胶剪切给力, 具有设计合理、结构紧凑、单台振动电机、衡压平稳启动、不受槽体物料载重和卡死的影响, 而且省力、无噪声、省电、给料量大; 可以配置无级变频器, 实现变频给料、配料 , 远距离微机操作控制, 常年无需维修, 主振剪切胶簧10a无需更换。目前, 已在国内重大项目工程中广泛采用, 德兴铜矿、安庆铜矿、招远金矿、上海宝钢、三峡工程、神华大柳塔洗煤厂、榆家梁、孙家沟、兖州济宁三号井以及各大矿务局等。它采用吊挂、座式等配置, 便于工艺布置及空间利用。该机型由槽体、悬挂、激振部三大部分组成, 主振部分是激振部。一台振动电机, 水平装置在平衡体后立板上, 剪切橡胶弹簧上下单排或双排布置。由下压板通过螺栓连接在平衡体上, 再由左右侧板与槽体连接。原理是, 振动电机偏心作用力通过上下固定在平衡体与压板上的剪切胶块把力剪切传递到槽体, 实现均匀给料。振频 960r/min, 振幅可达 212 mm。振动式生物质喂料机- 13 -在十多年的推广应用中, 得到广大用户的一致好评, 正在日益发挥作用。被公认为是目前最先进的产品之一。但是, 以双质体理论设计配置, 整机质量较其它产品大, 制造费用较贵。特别是防爆型给料机 , 因防爆振动电机价格较高,在推广中遇到了廉价给料机的挑战。但有远识的企业家、工程技术人员还是看重了其可靠性和先进性。1.3.2 国内振动给料机的发展趋势从以上各类给料机的发展历程可以看出, 我国振动给料机顺应国外给料机发展模式: 振动给料机可靠耐用, 维护量少, 生产效率高, 便于自动化管理; 大型化可提高处理能力, 适应高产高效集约化生产需要,实现微机自动化控制、动态分析与监控技术相结合; 拓展各机型的适用范围, 以满足不同物料运输的需要, 降低动力消耗和噪声,更加环保和人性化设计。但是, 我们不难发现, 一种设备的发展并不是孤立的, 而是与整个民族工业发展息息相关, 我们要倍加呵护。由于我国各地经济发展不平衡, 先进技术应用还要经过一个艰苦的认识过程, 传统观念的封闭与经济欠发达地区的财力都会影响我国振动给料设备的发展。因此, 要想使我国的给料设备赶超世界水平, 还有待各方面的共同努力。1.4 本文的主要研究内容优秀的设计应该是用最简单的机构完成要求的动作，在此思路引导下，该设计的目标就是：体积小、运动准确、原理和结构简单。该设计方案是在参照国内外机型的基础上进行设计的。首先是进行方案的拟定；然后是对机器进行总体布局和设计，确定各部分的组成、结构形式、位置关系、基本尺寸，为详细设计作准备；最后对设计进行总体装配，绘制总装配图，完成振动式生物质喂料机总装配设计。振动式生物质喂料机- 14 -第二章 振动喂料机的设计计算机械振动在许多情况下是有害的, 它影响机器设备的工作性能和寿命。但另一方面, 机械振动也是可以利用的。电机振动给料机就是利用机械振动原理使工作部件产生周期性运动, 从而用来运送物料。电机振动给料机广泛应用于电力、建材、煤矿、冶金、化工、粮食等行业, 用来输送各种无粘性的散状物料。它不适宜输送粘性物料或粒度小于0.06mm 的粉状物料。振动输送机形式很多, 结构差别也很大, 主要区别是驱动方式的不同。目前常用的激振器有三种: 偏心连杆驱动; 偏心块惯性力驱动和电磁铁驱动。2.1 振动喂料机的结构及工作原理2.1.1 结构振动喂料机机形式很多, 结构差别也很大, 主要区别是驱动方式的不同。目前常用的激振器有三种: 偏心连杆驱动; 偏心块惯性力驱动和电磁铁驱动。本篇所述电机振动给料机就是利用偏心块惯性力驱动的。本设计主要包括三个部分：喂料槽、振动电机、减震弹簧组成，如图2.1。振动式生物质喂料机- 15 -图 2.1 1,喂料槽； 2，振动电机； 3 减震弹簧2.1.2 工作原理该机激振源为转子带有偏心重块的振动电机。给料机的振动产生于振动电机转子反向自同步运转所产生的离心力,偏心块在运转的各个瞬间位置,离心力沿抛掷方向的合力是互相迭加(如图2.2 (1) 、(3) 所示 ) ,而其法线方向的离心力是互相抵消(如图2.2 (2) 、(4) 所示) ,形成单一的沿抛掷方向的激振力。在此激振力的作用下,给料机槽体内的物料连续作斜上抛运动,从而达到输送物料之目的。图 2.22.2 振动喂料机的参数选择与计算2.2.1 设计的原始数据物料的堆积密度:= 110kg/ m3 ;物料的填充系数: = 0.3 ;喂料机的喂料能力: Q = 5 kg/ h ;料槽长度:L = 900 mm;振动式生物质喂料机- 16 -料槽倾斜布置:倾角= 2。2.2.2 机械指数和抛掷指数大多数振动给料机在近共振条件下工作, 物料处于连续抛掷的运动状态, 一般有较高的机械指数。但考虑到机器生产率的高低, 输送距离的长短和振动质量的大小, 避免由于刚度不足而影响物料正常输送。通常对振动给料机的机械指数控制在K=3-5,抛掷指数控制在Kp=1.4-2.5。输送脆性物料时, 减少物料在输送过程中被过多地破碎,宜采用较小的抛掷指数, 或在一定的抛掷指数下选取较高的频率和较小的振幅, 以降低物料下落时与槽体的相对冲击速度。2.2.3 振动频率、振幅及振动角对于惯性振动式喂料机，一般采用中等大小的频率和振幅。因为过大的振幅会增大偏心块质量及增大启动转矩，过高的频率又会增大支撑压力的动应力变形。振动喂料机的振幅和频率可以根据激振形式和供运物料的性质按表2.1选取。振动角为激振力方向与槽体平面的夹角。其大小根据输送速度、槽体磨损和对物料破碎程度的要求等因素来选择, 理论上来讲, 可以从最大输送速度出发由机械指数来确定最佳激振角。但实际上影响输送速度的因素很多, 需全面分析。惯性振动式喂料机的振动角一般选=3035。表2.1振幅/mm激振形式振动频率r/min 粉状物料 块状物料电磁振动式 3000 1.22.0 0.751.0单轴离心式 15002800 1.23.0 0.22.5惯性振动式 双轴离心式 10001500 2.04.0 2.03.0振动式生物质喂料机- 17 -偏心式 450800 515 4.08.02.2.4 喂料速度振动式喂料机工作时，物料在每个运动周期中的位移包括两个部分，即抛料阶段的位移和与槽体一起运动阶段的位移。喂料速度主要取决于供应物料的性质和喂料机的倾角，可按下式计算V=(k1+ k2sina) cos (1)2kp1式中 K 、K 与物料性质有关的系数，取值见表2.2；12喂料机的振幅，取6；喂料机的频率，去600r/min；其他符号意义同前。表2.2供运物料 物料尺寸/mm 温度/% K1K2块状 5-200 0.9-1.1 1.5-2.0粒状 0.5-5 0.5-10 0.8-1.0 1.6-2.5粉状 0.1-0.5 0.5-5 0.4-0.5 1.8-3.0V=（0.4+2sin2 ）0 2031cos1.6=490mm/s2.2.5 喂料能力喂料机的喂料能力主要取决于料槽的宽度、料槽倾角、物料性质（密度、粒度、水分、粘性）及喂料速度等，可按下式计算振动式生物质喂料机- 18 -Q=3600AvC C C 123（2）式中 A料槽的横截面积，A=BH;B槽形的宽度；H槽的深度；C 料槽倾斜度系数，取 0.65；1C 物料水分系数，取 0.8；2C 物料粒度系数。取 1；3其他符号意义同前。0.05=3600A 18.0651.3049. 在确定槽的宽度时，必须保证一下条件B maxkd式中 d 物料的最大粒度；maxK系数，对于均匀的物料，k=3-5。根据计算，取得：B=378mm，H=123mm。对于不同的物料, 输送的料层厚度有不同的限制, 如超过它的极限值, 输送速度将大大下降。料层厚度与输送速度之间的关系分三种情况。其中为薄料层, 在这一区域内, 输送速度随料层的加厚而迅速增长, 很快达到最大值。区为中等厚度料层, 输送速度主要取决于物料的内摩擦, 而随着料层的加厚稍有下降。区属于厚料层, 在这一区域内, 物料因透气程度减少输送速度显著下降。2.2.6 物料受力分析筛料槽底面上有单颗物料W,在振动过程中,作用在W 上的力如图2.3所示。振动式生物质喂料机- 19 -图2.3物料在X方向上的惯性力，N;gG作用物料W的抛射力，N;）（ tsin2AF 摩擦力,N;N 正压力,N;G 物料重,N;g 重力加速度,981cm/ s2 。按照达伦培尔原理,可建立以下微分方程式:FtX)sin(cogsinag2（3） NtgGaY)sin(cosg2（4） 式中给料机安装倾角,= 2;给料机抛射角,= 30;振幅,cm;振动式生物质喂料机- 20 -振动电机角速度。物料W可能有 3 种运动状态。 前滑:它增加给料机地板摩擦,一般不用; 后滑: 无意义; 跳起:给料机工作需要使物料抛起, 其条件为，这时N = 0 , F = 0 ,将(2) 式除以ygG得gG- gcos+ 2 sinsin(t) 0即 2 sinsin(t) gcos当t 为90时抛射力为最大,这时令K = ,称为振动强度,1gcosaing2一般K 1 物料就能抛起 ,但并不是越大越好, Kv值的合理选择取决于物料抛起后与筛面运动轨迹相交的位置。一般KV = 1.02.8 较为合理。依据电磁振动给料机在选煤厂使用不好的原因主要是由于振幅小(1mm) ,频率高(50Hz) ,以及通过GZG 型电机振动给料机的给料试验,单振幅为2mm ,频率25Hz ,平均输送速度仅 0112mPs ,据此选用振幅为6mm ,频率为10Hz。将振幅0.6cm，频率10Hz（n=600）代入（5）式和（6）式得：K= 4.2906.Kv=2.4 =1.30cos3in故均在允许范围内。我们在研究它的动力学特性时, 忽略其偏心块旋转时的不均匀性对振动系统参数的影响, 认为它的旋转速度是常量。这样就可以把它的力学模型作为具有一个自由度的系统来研究。激振力按谐和变化,简化计算过程, 也接近实际振动式生物质喂料机- 21 -情况。2.2.7 振动电机激振力计算引用按达伦培尔原理推导出的计算结果:P = 2m10）（ M（6）式中P 为振动电机激振力 ,N;(M + m ) 给料机参振质量= n / 30 则P = 935N。选用Oli-MVE400/15 振动电机,其激振力为1500N。2.2.8 喂料机功率喂料机的功率可按下式计算N= )36.0(13HKLCQ（7）式中 C物料便于输送的系数，对于粉状物料 C=1.5-2；Q喂料能力；K单位能耗系数，见表2.3；L喂料机水平投料速度；H喂料机倾斜供料时的提升高度；驱动机构的效率。振动式生物质喂料机- 22 -则 N=0.098Kw。表2.3振动式喂料机形式计算生产能力t/hK值5-50 6-7离心驱动单质体悬挂 505-5.55-50 6-8偏心式单质体悬挂 5-62.3 弹簧的校核计算2.3.1 弹簧的种类及材料选择弹簧根据受力的性质，主要分为：拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧等四种。按照弹簧形状又可分为：螺旋弹簧、蝶形弹簧、环形弹簧、板弹簧、潘簧等。在本课题中，弹簧主要起减震以及喧哗和支撑的作用，故选择圆柱形螺旋拉伸弹簧。弹簧材料应具有高的弹性极限、疲劳极限、冲击韧性和良好的热处理能力。几种主要的弹簧材料是：钢丝、不锈钢丝、铜合金丝。在选择弹簧材料时，应考虑弹簧的使用条件、功能及其重要程度。所谓使用条件是指载荷性质、大小及其循环特性，工作温度和周围的介质情况等。钢市最常用的弹簧材料。受力较小而又要求防腐蚀、防磁等特性时，可以采用有色金属。非金属弹簧材料主要是橡胶，近年来正发展用塑料制造弹簧。软木、空气也可用作弹簧材料。考虑到在本课题中，弹簧是常用件，而且要承受较大载荷，所以选择的材料是60Si2Mn，此种材料的弹簧，弹性好，回火稳定性好，易脱碳，用于承受大载荷。振动式生物质喂料机- 23 -2.3.2 弹簧的设计计算已知弹簧最小工作载荷F =180N，最大工作载荷F =350N。设计中假设去1 2弹簧中径D =14mm，外径 D 18mm。21.计算弹簧丝直径（1） 试取弹簧丝直径d 3mm（2） 弹簧中径D 14mm2（3） 弹簧指数C C= 4.7d2D（4） 弹簧外径D和内径D D= D +d 17mm12D = D -d 11mm1（5） 弹簧曲度系数K 1.33（6） 弹簧材料 （7） 弹簧材料的拉伸强度极限 1650Mpab和需用扭转应力 660Mpa（8）弹簧丝直径d d=1.6 3mmCKF22.计算弹簧圈数（1）弹簧工作圈数n n= 9312)(8dCFG）（ （2）弹簧总圈数n n =n 10.5115.3.修正变形量 = 6.4mm21和 1振动式生物质喂料机- 24 -= 16.7mm21n4.计算弹簧其它尺寸（1）弹簧自由高度H H = 60mm001d)5.(D（2）弹簧丝展开长度L L= 658mm2243n5.绘制弹簧工作图 见图2.4当弹簧拉伸变形 =5mm时，最小工作载荷F =180N；11当弹簧拉伸变形 =17mm时，最大工作载荷F =350N。2 285.47.665.1360?3 317?0.4F1=180?23N Flim=418NF2=350?42N图2.4弹簧技术要求：（1）展开长度 L=658mm； （2）旋向 右旋；（3）工作圈数 ；19n（4）总圈数 n =10.5振动式生物质喂料机- 25 -（5）钩环中心面与弹簧轴心线位移度的公差1.5；（6）3级精度。2.4 本章小结本章阐述了振动式喂料机的机构及工作原理，以及关于各部件相关参数的分析与计算：（1）振动式喂料机由喂料槽、激振器、减震弹簧组成，通过偏心块惯性力驱动；（2）通过分析计算，确定了喂料槽的几何尺寸；（3）确定了电机的选型；（4）确定了弹簧的材料，尺寸参数。振动喂料机具有很多的优点：它体积小且易制造，于安装，操作、维修方便。物料距电器部分较远，可在湿热环境下工作，适用于供送高温，有腐蚀性的物料，可以用电器进行连续、平稳地调节喂料速度。其缺点是：会产生较大的噪声，电压变化会影响喂料的准确性；不宜供送极细的粉末，也不宜供送粘稠性、潮湿的粉状物料。第三章 螺旋输送机的设计与计算螺旋输送机是一种最常用的粉体连续输送设备。螺旋输送机是生物质热裂解制取生物油系统中的生物质原料输送装置，它应为生物质热裂解流化床反应器提供均匀稳定的物料，保证生物质热裂解制取生物油系统顺利的。生物质颗粒的表面不光滑且形状不规则，木屑表面存在很多毛刺，颗粒相互之间及与其他物体表面的粘着性较强，从而导致木屑等生物颗粒的流动性很差。在表征颗粒振动式生物质喂料机- 26 -流动性方面，休止角是反映散体流动特性的一个重要指标。3.1 螺旋输送机的特点其优点是：构造简单，在机槽外部除了传动装置外，不再有传动部件；占地面积小；容易密封；管理、维护、操作简单；便于多点装料和多点卸料。其缺点是：运行阻力大，这些阻力主要是机槽与旋转叶片之间、螺旋面与物料之间、机槽与物料之间等。且机件磨损较快，因此不适宜输送块状、磨琢性大的物料；由于摩擦大，所以在输送过程中物料有较大的粉碎作用，因此需要保持一定粒度的物料，不适宜用这种输送机。 3.2 螺旋输送机的结构及工作原理3.2.1 结构螺旋输送机主要由螺旋轴、料槽和驱动电机组成。螺旋轴由转轴和装在上