[机械毕业设计论文]固体物料颗粒造粒机的设计说明书

1、目录1引言11.1 课题的背景及意义11.1.1 生物有机肥的作用11.1.2 固体废弃物的处理11.2 课题相关技术的国内外开展概况21.3 课题的研究内容32 设计任务书33设计计算说明书4挤压式平模造粒机的工作原理43.2 挤压式平模造粒机的总体设计4挤压式平模造粒机具体机型的选择5辊轮个数确实定5切刀安装方式和切刀数目确实定6电动机的安装方式及传动减速方式确实定6挤压式平模造粒机的动力设计73.3.1 电动机功率计算7电动机的选择10挤压式平模造粒机传动组件的设计103.4.1 传动组件的设计103.4.2 传动组件运动参数的计算113.4.3 锥齿轮组的设计计算123.4.4 空心轴

2、的校核计算163.4.5 轴承的校核计算263.4.6 键的选择及强度计算27挤压式平模造粒机造粒和出粒组件的设计283.5.1 造粒组件的设计28如需要图纸等资料，联系QQ1961660126研究成果的严肃态度以及向读者提供有关信息的出处，正文之后一般应列出参考文献表引文应以原始文献和第一手资料为原那么。所有引用别人的观点或文字，无论曾否发表，无论是纸质或电子版，都必须注明出处或加以注释。凡转引文献资料，应如实说明。对已有学术成果的介绍、评论、引用和注释，应力求客观、公允、准确。伪注、伪造、篡改文献和数据等，均属学术不端行为致谢一项科研成果或技术创新,往往不是单独一人可以完成的,还需要各方面

3、的人力,财力,物力的支持和帮助.因此,在许多论文的末尾都列有"致谢1) 著录参考文献可以反映论文作者的科学态度和论文具有真实、广泛的科学依据，也反映出该论文的起点和深度。2) 著录参考文献能方便地把论文作者的成果与前人的成果区别开来。3) 著录参考文献能起索引作用。4) 著录参考文献有利于节省论文篇幅。01 Brown, H. D. Teaching by Principles: An Interactive Approach to Language PedagogyM. Prentice Hall Regents, 1994.02 Brown, J Set al. Situated

4、 Cognition and the Culture of LearningJ. Educational Reasercher, 1, 1989.03 Chris, Dede. The Evolution of Constructivist Learning Envi-ronments: Immersion in Distributed Virtual WorldsJ. Ed-ucational Technology, Sept-Oct, 1995.学位申请者如果能通过规定的课程考试，而论文的审查和辩论合格，那么就给予学位。如果说学位申请者的课程考试通过了，但论文在辩论时被评为不合格，那么就不

5、会授予他学位。有资格申请学位并为申请学位所写的那篇毕业论文就称为学位论文，学士学位论文。学士学位论文既如需要图纸等资料，联系QQ1961660126是学位论文又是毕业论文中华人民共和国国家标准VDC 001.81、CB 7713-87号文件给学术论文的定义为：学术论文是某一学术课题在实验性、理论性或观测性上具有新的科学研究成果或创新见解的知识和科现象、制定新理论的一种手段，旧的科学理论就必然会不断地为新理论推翻。斯蒂芬·梅森因此，没有创造性，学术论文就没有科学价值。三、创造性学术论文在形式上是属于议论文的，但它与一般议论文不同，它必须是有自己的理论系统的，不能只是材料的罗列，应对大量

6、的事实、材料进行分析、研究，使感性认识上升到理性认识。一般来说，学术论文具有论证色彩，或具有论辩色彩。论文的内容必须符合历史唯物主义和唯物辩证法，符合“实事求是、“有的放矢、“既分析又综合 的科学研究方法。一般普通刊物省级、国家级审核时间为一周，高质量的杂志，审核时间为14-20天。核心期刊审核时间一般为4个月，须经过初审、复审、终审三道程序。3.期刊的级别问题。国家没有对期刊进行级别划分。但各单位一般根据期刊的主管单位的级别来对期刊划为省级期刊和国家级期刊。省级期刊主管单位是省级单位。国家级期刊主管单位是国家部门或直属部门。如需要图纸等资料，联系QQ19616601263.5.2 出粒组件的

7、设计314使用说明书325标准化审查报告32结论32参考文献34致 谢35毕业设计说明书中文摘要固体物料颗粒造粒机的设计摘要 我国的农业生产普遍存在化肥使用过量、有机肥施用缺乏的问题。在开展生态农业、走可持续化开展道路的今天，充分地利用已有的固体废弃物来开展生物有机肥技术具有相当重要的意义和前景。本文在分析国内外多种造粒技术后，对固体物料颗粒造粒机进行设计和研究。结合实际的有机肥造粒技术需求和功能要求，确定挤压式平模造粒机的总体设计方案，选择最优的设计方案，并对其各个功能组件的结构进行分析设计，确定各功能组件的组成，保证其功能要求和性能要求。并利用AUTO CAD软件绘制完成整机的设计图纸。关

8、键词 有机肥 造粒机 CAD毕业设计说明书外文摘要Design of Solid Material Granulation MachineAbstractChinas agricultural production widespread use of chemical fertilizer, organic fertilizer excessive the problem of insufficient. In the development of ecological agriculture sustainable development today. The emissions of so

9、lid waste are increasing,so the technology to use of solid waste to produce organic fertilizer has important significance and prospects.Based Combined with the actual technology needs and functional requirements of organic fertilizer granulation, determine the design program of flat die extrusion-ty

10、pe granulator and choose the best design.Design the flat die extrusion-type granulator structure of each functional module for different performance and functional requirements. At last ensure its functionality and performance requirements. With the Auto cad software complete the design drawings.Key

11、 word organic fertilizer granulator CAD1引言1.1 课题的背景及意义1.1.1 生物有机肥的作用生态有机肥营养元素齐全，能够改进土壤，改善使用化肥造成的土壤板结。改善土壤理化性状，增强土壤保水、保肥、供肥的能力。生物有机肥中的有益微生物进入土壤后与土壤中微生物形成相互间的共生增殖关系，抑制有害菌生长并转化为有益菌，相互作用，相互促进，起到群体的协同作用，有益菌在生长繁殖过程中产生大量的代谢产物，促使有机物的分解转化，能直接或间接为作物提供多种营养和刺激性物质，促进和调控作物生长。有机肥在适宜的温度、湿度、空气等条件下，被微生物持续分解，释放出各种养分和二

12、氧化碳供应作物吸收利用，比化肥的肥效长。有机肥在作物根系形成的优势有益菌群能抑制有害病原菌繁衍，增强作物抗逆抗病能力降低重茬作物的病情指数，连年施用可大大缓解连作障碍。减少环境污染，对人、畜、环境平安、无毒，是一种环保型肥料。有机肥中的腐殖质能吸收某些农药，从而消除农药残毒及减轻重金属污染土壤，减轻土壤环境污染，改善周边生态环境1。1.1.2 固体废弃物的处理生产有机肥的原料很多，有农业废弃物,畜禽粪便，工业废弃物，生活垃圾等。近年来固体废弃物的排放量与日俱增，而以固废减量化、资源化、无害化为目的的固体废弃物处理与处置技术也在多元化的开展之中。我国的农业生产中普遍存在着过量施用化肥、有机肥施用

13、缺乏而导致的农业环境污染、农产品质量不高的问题。在开展生态农业、走可持续开展道路的今天，充分地利用已有的固体废弃物，特别是富含有机质和一定量氮、磷、钾等营养元素的有机废物来开展生物有机肥技术具有相当重要的意义。有机复合肥设备是用于对固体废弃物的无害化处理和资源化利用的专业设备。设备采用的主要原料为禽畜粪便、菌类下脚料等有机废弃物，经过预处理、槽式发酵、混合、造粒成型、冷却包装等工序，完成连续式的有机肥工厂化生产，实现有机废弃物的无害化处理、资源化利用。有机复合肥设备的主要组成机器有发酵激活机、发酵槽、混合机、造粒机、冷却包装机等。本课题研究的是有机复合肥的成型造粒机2。1.2 课题相关技术的国

14、内外开展概况国内外造粒技术经过开展，日渐成熟并形成了专门的学科和独立的技术。目前世界上大型造粒机生产企业有日本两家和德国一家，日本神户制钢公司产品在中国市场的占有率非常高。造粒技术主要有搅拌造粒法、沸腾造粒法、压力成型造粒法、热熔融成型法、喷雾枯燥造粒法等3。国外造粒技术较为先进，大多采用大型造粒设备，具备完善的检测监控系统，自动化程度高。国内造粒技术多为模仿国外技术起步，同时针对国内情况加以完善和改进4。搅拌法造粒是将某种液体或粘结剂渗人固态细粉末并适当地搅拌，使液体和固态细粉末相互密切接触，产生粘结力而形成团粒。其优点是成型设备结构简单、单机产量大、所形成的颗粒易快速溶解、湿透性强，缺点是

15、颗粒均匀性不好，所形成的颗粒强度较低。沸腾制粒法是喷雾技术和流化技术综合运用的结果，传统的混合-制粒-枯燥在同-封闭容器内一次完成，实现一步法制粒，原料粉末在床内建立流态化，同时将粘合剂雾滴喷至流化界面成粒，经枯燥挥发水份随排风带出机外5。压力成型法是将粉体物料限定在特定的空间中，通过施加外力而压紧为密实状态。压力成型的成功与否，一方面取决于施加外力的有效利用和传递，另一方面取决于颗粒物料的物理性质。具有适应能力强、产量大、造粒品粒度均匀、颗粒强度好、成粒率高等优点。李海丽研究用挤压造粒工艺生产糖泥有机无机复混肥。挤压造粒成型机理是通过容积变化，在外力作用下使原来松散的物料由液向桥粘结力作用而

16、捏聚成一定形状颗粒。由于碾轮转动与摩擦产生的热量，使物料升温至4555，可蒸发掉产品中多余的水分。采用挤压造粒工艺生产的产品不易碎，无返料6。挤压造粒机可分为如图1-1中的几种。挤压造粒机对辊式挤压机粒面对辊挤压机光面对辊挤压机“华夫面对辊挤压机推压式挤压机螺杆式挤压机卧式环模挤压机立式平模挤压机单螺杆挤压机双螺杆挤压机动辊式挤压机动模式挤压机图1-1 挤压造粒机分类热熔融成型法是利用产品的低熔点特性(一般低于300)，将熔融的物料通过特殊的冷凝方式，使其冷凝结晶成所要求的片状、条状、块状及半球状等形状7。热熔融成型法具有工艺流程短、热量消耗低、产品产量高和环保效益好等优点，但是其产品规格有限

17、，产品范围窄，对参数要求高，设备昂贵。李闯研究用尿素熔融喷浆造粒法制造复合肥8。其以尿素熔融液为主要氮源，通过造粒过程中产生涂布作用与其它固体根底原料混和，使产品外观圆滑，颗粒具有较高的强度，在造粒过程中既是原料又充当液相参与过程，并能提供一定的热量，便于成球，且减少了烘干过程所需的热能。1.3 课题的研究内容本课题设计的固体颗粒造粒机是挤压式平模造粒机。为了更好的处理有机固体废弃物，减少对环境的污染，也为了有机复合肥设备节能高效的生产有机肥成品颗粒，本文从以下几个方面进行了设计计算：根据实际的工作需求和功能要求，确定挤压式平模造粒机的总体设计方案。对挤压式平模造粒机各组成局部进行分析比拟，选

18、择最优零件配件，同时解决主要技术关键点。最后对关键零件如主轴、锥齿轮、空心轴和心轴等进行设计计算及校核，保证其功能要求和性能要求，并绘制造粒机总装配图和辊轮机构组件的装配图及局部零件图。2 设计任务书本课题的主要设计技术参数如表2-1所示。表2-1 主要技术参数生产率整机功率主轴转速1.52 T/h2235 kw144 r/min3设计计算说明书挤压式平模造粒机的工作原理造粒机动力由减速电机提供，电机通过联轴器与造粒机传动组件连接，经传动组件再次减速后转速到达预定标准的144r/min，同时将动力传递给造粒机主轴，造粒机主轴带动模板和甩料盘转动。有机肥物料倒入造粒室，经刮料脚布料成约1mm厚度

19、，随着模板的转动，由于摩擦力的作用，物料被辊轮挤压，从模板上密布的小孔中挤压成条状。甩料盘上的两把切刀把条状物料切割成颗粒状成品有机肥，然后甩料盘把颗粒有机肥从盛粒筒上的排料口甩出。3.2 挤压式平模造粒机的总体设计本次毕业设计的是立式平模挤压机，其结构简图如图3-1所示。图3-1 立式平模挤压机结构简图我们需要确定挤压式平模造粒机具体机型，辊轮的个数，切刀安装方式和切刀数目，传动减速方式，电动机的安装方式等。立式平模挤压机分为动辊式挤压机和动模式挤压机，两种挤压机各有优缺点9。动辊式挤压机的模板固定不动，通过电动机提供动力将动力传给主轴，主轴带动辊轮组件转动，同时由于滚轮和模板之间布有固体物

20、料进而产生摩擦力带动辊轮转动，所以形成了辊轮架公转，辊轮自转，模板上的物料随着辊轮的自转而被碾压入模板的小孔中，实现物料的挤压成型。相对于动辊式挤压机，动模式挤压机的模板随着空心轴转动，而辊轮架固定在心轴上不动，所以辊轮不会随着辊轮架转动，既辊轮和模板都自转实现造粒。动辊式挤压机辊轮和辊轮架固定在主轴随主轴转动，其结构相对简单，检查维修方便，但由于辊轮的转动惯量大，所需电动机功率偏大。动辊式挤压适合于大型、高产量的挤压造粒机10。动模式挤压机效率高，所需电动机功率较小。由于模板固定在空心轴上而辊轮和辊轮架固定在心轴上不动，导致动模式挤压机的结构复杂，所以造粒机的检修不方便。同时由于模板的结构决

21、定了动模式挤压机整机尺寸不能过大，太大的话模板所受的压力过大会导致其强度不够，模板容易失效。本次设计中固体物料处理规模较小，产量不是很大，所需造粒机尺寸较小，所以优先选择效率高、造粒本钱较低的造粒机，即动模式挤压机。挤压造粒机的辊轮数目一般为2-5个。辊轮个数直接影响造粒机单位小时的产量，辊轮个数越多，造粒机生产率越高，且造粒机的生产率与辊轮个数成正比11。同时，辊轮个数的增多直接导致辊轮与物料面的摩擦力增大，从而使模板所需扭矩增大，这就需要选择输出功率和扭矩较大的电动机。本次设计要求造粒机的生产率到达1.52 T/h，整机功率约为2235 kw。滚轮个数的多少将直接影响产品的质量，生产的效率

22、和整机规模的大小，因此考虑到生产率和整机功率都比拟大，优先选用多个辊轮，即4个或者是5个辊轮。辊轮架有互相垂直的4根小轴4轴辊轮架称为十字轴或圆周均布的5根小轴两种，在其它条件相同时，后者比前者造粒能力大，但5根小轴制造困难、精度难以保证。设计中各小轴轴线在垂直方向的相对高度应有精度要求，高度差引起各小轴上辊轮与模板间的隙差，不利于物料挤入模板孔中。同样各小轴的水平度影响辊轮宽度方向与模板间隙的均匀度，也不利于物料进入模板孔中。所以辊轮架上的小轴越多，其制造越困难，精度越低，应选择4轴辊轮架，即十字轴。所以本次设计的立式平模造粒机的辊轮个数为4个。切刀通常有两种安装方式，一种是安装在甩料盘上，

23、切刀随着甩料盘的旋转而转动，依靠转动产生的动能实现切粒；一种是安装在箱体上固定不动，由模板转动产生的动能实现切粒。动辊式挤压机模板固定不动，适合前一种的切刀安装方式，而动模式挤压机模板随主轴转动，适合后一种安装方式，同时，安装在箱体上的切刀容易调整切刀的角度，以此控制有机肥颗粒成品的形状12。切刀通常有两种工作模式：一种是“间隙式切粒，切刀与模板之间有固定的间隙，这种切粒方式操作简单，切刀与模板磨损小，使用寿命长，但切出的颗粒形状不规那么、碎屑多；一种是“接触式切粒，切刀始终与模板保持接触，这种切粒方式切出的颗粒外观整齐、碎屑少，产品质量高，但切刀与模板磨损快，使用寿命短13。由于有机肥颗粒对

24、外观形状及产品质量要求不高，所以选择“间隙式切粒方式，减少模板的磨损，增加模板使用寿命。模板转速和切刀的数量共同决定了有机肥颗粒的长度，模板转速越快，切刀数量越多，那么有机肥颗粒越短。同时切刀数目越多，切刀的磨损也会减少。本次设计要求造粒机主轴转速为144r/min，故使用两把切刀为宜。电动机有两种安装方式，卧式安装和立式安装。电动机采用卧式安装时，虽然占用空间较大，但是输出轴一般没有轴向载荷，不需要安装轴承，同时卧式安装的电动机振动较小，运行平稳性好。由于是卧式安装，需要把电动机输出轴的水平旋转变为垂直旋转，同时电动机需要再次减速，综合考虑采用锥齿轮传递转速及扭矩。电动机立式安装占用空间少，

25、散热快，但电动机输出轴轴向载荷大，需要安装滚子轴承承受载荷，立式安装主轴和电动机轴都是垂直旋转，所以可以用圆柱齿轮或者是皮带轮减速。立式安装主要适合小型电动机的安装，电动机较大时采用立式安装容易导致电动机振动过大，稳定性不好。本次设计所需的电动机功率较大，尺寸较大，为了电动机运行的平稳性，采用卧式安装电动机为宜，同时使用一对锥齿轮减速传动。挤压式平模造粒机的动力设计3.3.1 电动机功率计算 电动机功率由主轴所需转矩确定，主轴转矩是由造粒机辊轮和固体物料的摩擦力确定的。辊轮的工作示意图如图3-2所示。图3-2 辊轮工作示意图图3-2中，-辊轮与物料接触面弧长圆心角； -物料厚度，取； -模板与

26、滚轮的间隙，取； -辊轮半径，实际滚轮半径； -辊轮宽度，实际滚轮宽度；-辊轮与有机物料之间的摩擦系数，取；-辊轮对物料的挤压压强，单位为。对于有机物料，一般，取；-辊轮力臂，实际辊轮力臂；-辊轮个数，实际辊轮个数；-主轴转速，实际主轴要求转速。1计算角度。由公式得 3-1 即。2计算对主轴产生扭矩的力以及辊轮对物料的总挤压力。 3-2 式中：-辊轮与物料总摩擦力的水平分力，对主轴产生扭矩。 3-3 式中：-辊轮对物料的总挤压力。3主轴扭矩计算。公式： 3-4 式中：-主轴扭矩。 4电动机功率计算。公式： 3-5 式中：-工作装置所需功率，近似认为。电动机所需的输出功率为： 3-6 式中：为由

27、电动机至工作装置的传动装置的总效率，其中联轴器传动效率，锥齿轮传动效率。电动机的额定功率一般略大于电动机所需的输出功率，应选择。电动机的选择首先是确定转速。额定功率相同的同类型电动机由假设干种转速可供设计选用。电动机转速越高，那么磁极越少，尺寸及重量越小，一般来说价格也越低；但是由于造粒机主轴转速较低，所选用的电动机转速越高，减速传动所需传动装置的总传动比必然增大，传动级数增多，尺寸及重量增大，从而使传动装置的本钱增加。兼顾电动机及传动装置，对两者加以综合分析，选择同步转速为1500r/min的电动机14。电动机同步转速为1500r/min，实际额定转速约为1440r/min，主轴转速为，所以

28、总传动比。由于传动模块中有一对锥齿轮传动，锥齿轮传动的最正确传动比为u=14，所以优先选择减速电动机，且减速电动机的传动比范围为25。电动机与主动锥齿轮轴通过联轴器连接，所以电动机输出轴端不需要法兰盘。因此选择的该减速电动机的输出转速为500r/min，输出转矩为，传动比。3.4.1 传动组件的设计传动组件主要由联轴器、轴承套、锥齿轮轴、从动锥齿轮、空心轴、心轴和轴承等构成。传动组件剖视图如图3-3所示图3-3 传动组件剖视图电动机动力由联轴器传递给锥齿轮轴。与电动机输出轴相连的是凸缘半联轴器，而与锥齿轮轴相连的是花键半联轴器，两个半联轴器靠凸缘绞合定位和六个普通螺栓固定。锥齿轮轴与花键半联轴

29、器以花键定位连接，同时选用两个单列滚子轴承，用以承载锥齿轮轴的轴向作用力。两个单列滚子轴承外径固定在轴承套上，轴承套以六个螺栓固定在箱体上。锥齿轮轴将动力传递给从动锥齿轮，同时由于锥齿轮组的传动比，使传递的转速大大降低，到达设计要求。从动锥齿轮周向以平键固定在空心轴上，轴向两边以套筒定位。空心轴以滚动轴承承受载荷，其中上端的轴承主要承受周向载荷所以选用深沟球轴承，而下端既承受周向载荷也承受轴向载荷，选用单列滚子轴承15。空心轴中有一心轴，两轴采用间隙配合，心轴主要用来固定造粒模块中十字轴及滚轮，同时也分担空心轴过大的周向载荷，增加空心轴的弯曲刚度。如图3-4所示，心轴的定位在轴向靠一个锁紧圆螺

30、母固定，锁紧圆螺母上有两个小螺钉，可以调节小螺钉使圆螺母的旋合螺纹间始终受到附加的压力和摩擦力的作用，从而到达自锁的目的，保证心轴轴向定位的可靠性16。心轴周向上依靠平键与心轴套固定，其中心轴套以六个螺钉与箱体固定。图3-4 心轴定位图3.4.2 传动组件运动参数的计算1空心轴和锥齿轮轴的传动比减速电动机的输出转速为500 r/min，空心轴转速为，所以锥齿轮组的传动比为： 。既空心轴和锥齿轮轴的传动比为。2计算传动组件各轴的运动和动力参数各轴转速：电动机轴，锥齿轮轴，空心轴。各轴输入功率：电动机轴输出功率 锥齿轮轴 空心轴 各轴输入转矩：电动机输出转矩 锥齿轮轴 空心轴 将以上算的运动和动力

31、参数列表，如表3-1表3-1 传动组件运动和动力参数表轴名电动机轴锥齿轮轴空心轴参数转速n(r/min)500500144功率P(kW)29转矩T(N·mm)×105×105×106传动比i效率3.4.3 锥齿轮组的设计计算 锥齿轮组负责传递扭矩和转速，本节根据已定的传动比和需要传递的扭矩，对锥齿轮的齿数及主要尺寸进行设计计算17。图3-5为锥齿轮组的结构图。图3-5 锥齿轮结构图查表，取载荷系数。令，称为锥齿轮传动的齿宽系数，通常取，这里去最常用的值。取锥齿轮压力角。由表3-1得。 锥齿轮的材料及热处理方法小齿轮材料为40Cr，调质处理，硬度为280H

32、BS布氏硬度，大齿轮材料为45钢，调质处理度硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。选小齿轮齿数为，那么大齿轮齿数为，取。此时，与要求相差不大，可用。 按齿根弯曲疲劳强度计算小齿轮分度圆锥角 3-7 所以大齿轮分度圆锥角。按公式 3-8计算锥齿轮的当量齿数，那么小齿轮的当量齿数为，大齿轮的当量齿数为。小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限。取弯曲疲劳寿命系数，。取弯曲疲劳平安系数，由公式 3-9计算弯曲疲劳许用应力，得 ； 。计算大、小齿轮的并加以比拟。查取齿形系数得；查取应力校正系数得；。所以： 结果为，故将用计算模数。计算锥齿轮大端模数。由公式： 3-10 查表得大端模

33、数为。计算锥齿轮参数计算分度圆直径： 计算外锥距： 计算齿宽： ，圆整为计算平均分度圆直径： 计算锥齿轮圆周速率：，选用9级精度。按齿面接触疲劳强度校核对于压力角的锥齿轮，齿面接触疲劳强度的校核公式为： 3-11式中：-齿面接触应力 ； -许用接触应力 ； -材料的弹性影响系数，查得40Cr的弹性影响系数。计算许用接触应力。按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。取接触疲劳寿命系数；。取平安系数，计算接触疲劳许用应力的公式为： 3-12所以 接触疲劳许用应力取较小的值。接触疲劳强度校核。按公式，得： 计算结果，锥齿轮齿面接触疲劳强度符合设计要求。3.4.4 空心轴的校

34、核计算空心轴的结构示意图如图3-6所示。轴左端由滚动轴承支撑，由于辊轮挤压物料对空心轴产生的局部轴向作用力以及从动锥齿轮产生的轴向作用力，滚动轴承应选择滚子轴承，本造粒机选择的是单列圆锥滚子轴承，型号为滚动轴承33121 GB/T297。为了定位圆锥滚子轴承，轴承右侧的空心轴有一轴肩。单列圆锥滚子轴承右侧是从动锥齿轮，从动锥齿轮通过平键与空心轴连接。空心轴右侧用一个深沟球轴承支撑，型号为滚动轴承6324 GB/T296。在从动锥齿轮与两个轴承之间分别用一个隔套用来轴向定位。从动锥齿轮右侧空心轴有一轴肩，定位锥齿轮的轴向右侧。图3-6 空心轴的结构图1 按弯扭合成应力校核空心轴的强度空心轴的载荷

35、分布图如图3-7所示。空心轴的材料为45钢，调质处理。从空心轴的结构图图3-6和载荷分布图图3-7可以看出截面A是轴的危险截面。由前文空心轴右端的扭矩。Y1Y2T2FtM1FaX2X1T2FrFt受力简图水平受力图水平弯矩图垂直受力图垂直弯矩图合成弯矩图转 矩 图M2M3图3-7 空心轴的载荷分布空心轴受力分析由于空心轴受到的水平分力与垂直分力就是主动锥齿轮所受周向力与轴向分力的反作用力，所以空心轴水平分力为： 3-13 空心轴的垂直分力为: 3-14 图3-7为空心轴载荷分布图。由公式： 3-15 所以 水平最大弯矩为： 3-16 由公式： 3-17 所以 垂直最大弯矩为： 3-18 计算最

36、大总弯矩。由公式： 3-19得 将危险截面A的弯矩值列表，如表3-2。表3-2 空心轴受力分析表载荷水平面垂直面支反力，弯矩M总弯矩扭矩T按弯扭合成应力校核轴的硬度进行校核时，通常只需要校核危险截面的强度。由于空心轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取折合系数。弯扭合成应力的校核公式为： 3-20式中：-轴的计算应力 ； -轴的抗弯截面系数 ； -折合系数； -对称循环变应力时轴的许用弯曲应力。空心轴危险截面A的内径为，外径为，轴的危险截面面积为： 3-21式中 。所以 。轴的弯曲应力： 查得空心轴的许用弯曲应力，因此，故平安。精确校核轴的疲劳强度判断危险截面两个轴承与空心轴过盈配合引起应

37、力集中，将会削弱轴的疲劳强度，但由于受载荷很小，不必做强度校核。从动锥齿轮与轴过盈配合引起应力集中，同时在锥齿轮右侧空心轴存在轴肩，所以截面B为危险截面，并且由于截面B受载荷较大，故而需要进行强度校核。因此空心轴只需校核截面B左右两侧即可。截面B左侧抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面B左侧的弯矩 截面B上的扭矩 截面上的弯曲应力 3-22 截面上的扭转切应力 3-23 空心轴的材料为45钢，调质处理，查得，。查得截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数为，又查得轴的材料的敏性系数为 ，故有效应力集中系数为 3-22 3-23 取尺寸系数 扭转尺寸系数 轴按磨削加工，查得外表系数为 轴未经外表强化处

38、理，即，那么轴疲劳极限综合系数为 3-24 3-25 查得碳钢的特性系数 ， 取 ，取于是，弯矩平安系数为 3-26 扭矩平安系数为 3-27 平安系数的值为 3-28 由于 ，可知轴平安。截面B右侧抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面B右侧的弯矩 截面B上的扭矩 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 由于 ，；，故弯矩平安系数为 3-29 扭矩平安系数为 3-30 平安系数的值为 3-31 由于 ，可知轴平安。空心轴无大的瞬间过载及严重的应力循环不对称性，故可略去静强度校核。至此，轴的校核即告结束。3.4.5 轴承的校核计算空心轴下端用滚动轴承支撑，由于空心轴轴向载荷较大，选择单列圆锥滚子轴承，

39、现对其进行寿命校核计算。选择的轴承型号为滚动轴承33121 GB/T297，轴承的额定动载荷为，对应的值为。假设轴承的寿命为15年，一年工作300天，每天工作16个小时，那么轴承的预计工作寿命为 轴承同时承受轴向载荷和径向载荷。其中轴向载荷为锥齿轮对空心轴的轴向作用力和滚轮挤压物料时产生的对空心轴的轴向压力，径向载荷为锥齿轮对空心轴径向压力的支撑反力。径向载荷的计算 3-32 轴向载荷的计算，滚轮对物料的总挤压力为，取系数，那么滚轮对空心轴的轴向压力为 同时锥齿轮对空心轴的轴向作用力为 3-33 故轴向载荷为 由于 所以选择径向动载荷系数和轴向动载荷系数为 ，求当量动载荷，由公式 3-34 滚

40、子轴承指数，那么轴承寿命为 3-35 求得，故所选轴承可以满足寿命要求。3.4.6 键的选择及强度计算 选择键连接的类型和尺寸由于从动锥齿轮不在轴端，应选用圆头普通平键A型。空心轴直径外径，查得键的截面尺寸为：宽度，高度。由于轮毂宽度为60mm，取键长，略小于轮毂宽度18。校核键连接的强度键、轴和从动锥齿轮的材料都是钢，载荷有轻微冲击，查得许用挤压应力，取其平均值，。键的工作长度 键与轮毂键槽的接触高度 又有键传递的扭矩为 故键的挤压应力为 3-36 由于 所以连接的挤压强度不够。考虑到相差较大，因此改用双键，相隔180°布置，双键的工作长度。由式得 故 可见双键强度足够，符合设计要

41、求。3.5.1 造粒组件的设计造粒组件是平模挤压造粒机的重要组成局部，同时也是整个造粒机组成最复杂、构造最精密的组件。造粒组件结构图如图3-8所示。造粒机组件主要由盛粒筒迷宫、模板、内圆桶、心轴、布料器和辊轮机构等组成19。模板通过平键定位与空心轴相连，随着空心轴的转动而带着物料一起转动。内圆桶用六颗螺钉固定在模板上，内圆桶主要是限制物料的分布范围。辊轮机构的径向由平键定位，轴向由心轴轴肩和布料器定位，其中辊轮与模板间存在0.02mm间隙。盛粒筒迷宫以三颗螺钉固定在空心轴上20。图3-8 造粒组件结构图1 造粒组件的造粒流程有机肥物料由内圆桶顶部倒入，在模板上形成1mm厚的物料层，这个过程称为

42、布料。物料随着模板的转动而转动，与此同时，辊轮挤压物料，由于摩擦力的作用，物料被挤入模板上密布的通孔成型。然后重新布料，辊轮再次挤压，同时刮料脚搅拌物料，让其分布均匀，这样一直重复循环，完成不断的造粒。2 辊轮机构结构及工作原理辊轮机构主要由辊轮、十字轴、刮料脚、深沟球轴承、迷宫密封、轴承端盖、紧锁圆螺母和螺钉等构成其机构图如图3-9所示。 图3-9 辊轮机构结构图十字轴固定在心轴上不动，以平键定位。四个刮料脚分别用两个螺钉固定在十字轴上，用来使物料分布均匀。四个辊轮分别用两个深沟球轴承支撑在十字轴上，辊轮由于摩擦力作用，会随着模板的转动而转动，同时挤压物料，使其通过模板成型。同时，辊轮的圆柱

43、面上均匀分布着条纹，增加对物料的摩擦力。紧锁圆螺母用来轴向定位深沟球轴承，由于紧锁圆螺母良好的自锁性能，可以很好的固定轴承，从而固定辊轮。滚轮外端用轴承端盖密封，防止物料的进入，从而降低轴承的失效率，增加轴承使用寿命。3 模板的构造模板是造粒机上最重要的零件之一，模板的结构直接影响成型有机肥颗粒形状。本次设计的造粒机模板如图3-10所示，模板上均布着通孔，通孔直径为5mm，相邻两个通孔的圆心距为6mm，通孔成放射性排列，每两排通孔的夹角为4°。有机肥物料被辊轮挤压压入模板通孔，直至被压实后从模板通孔中挤出。模板通孔的形状直接影响有机肥颗粒形状，如果需要多种形状的有机肥颗粒，可以选择设

44、计多块模板，在需要的时候更换模板，就可以生产出所希望的有机肥颗粒形状。模板通孔容易被物料堵死，对于一些腐蚀性强的有机肥物料，模板也很容易被腐蚀直至失效。所以，当结束造粒工作时，需要对模板仔细清理并保养，以增加模板的使用寿命。图3-10 模板剖视图3.5.2 出粒组件的设计出粒组件主要负责剪切颗粒并将有机肥颗粒排出造粒机。出粒组件由盛粒筒、甩料盘、手轮轴、切刀、手轮、紧定螺钉和内六角螺栓等组成，如图3-11所示。其中切刀左右各有一个，分别通过两颗螺栓固定在手轮轴上不动，从模板挤出的条状物料随着模板转动的同时被切刀切断成粒状。手轮轴和手轮径向通过平键定位，而轴向通过一颗螺栓固定两者，当需要调节切刀的角度时，拧松螺栓，通过调节手轮而调节切刀角度，调整完毕后重新拧紧固定螺栓。甩料盘通过两颗紧定螺钉固定在空心轴上，随着空心轴的转动而转动，利用离心力把有机肥颗粒甩出盛粒筒21。图3-11 出粒组件剖视图4使用说明书本课题选择了减速电动机，该减速电动机的输出转速为500r/min×105N·mm，额