汇总机械工程及自动化

绪 课题背景与研究意 国内外研究与发展现 环模制粒机发展历 环模制粒机发展现 课题研究内 环模制粒机主要结构的分析与设 总体设计目 环模制粒机主电机选 环模制粒机主要技术参数确 喂料器设 调制器设 环模制粒机─制粒室设 主传动系统设 轴承及支架设 环模制粒机关键部位校 主轴校 主轴截面左侧强度校 主轴截面右侧强度校 关键部位压辊有限元分 压辊实体模型建 压辊材料模型建 有限元网格划 添加载荷约 有限元求 装配图、零件 装配 零件 结 致 参考文 绪课题背景与研究意制标和监测检测等服务体系[1]。中国饲料工业处于稳定发展期，目前有饲料企1.5万多家，从业约50多万人。中国饲料业开放后年平均发展速度保持90多万家,600多家。因而研发高产量、高产量、制粒机是饲料机械的四大主机(混合机、机、膨化机、制粒机)之一，对饲料加代制粒机现今在国内以江苏扬州牧羊为代表的饲料机械企业在制粒机的设计、带动整个机械制粒行业低碳低排放，节约能源，环保高效的可持续发展道路。国内外研究与发展环模制粒机发展历1930年之前就初步形成了一些不同原理的机械构思，这些机械构思可以说是所以，该工艺没有们所普遍接受[2]。11910年前后，第一台挤压式颗粒机问世。这台机器的操作原理已经与现代的挤并通过模孔，在旋转切刀的作用下，制成颗粒饲料(2)。这种机器适用于某些带有Schueler型颗粒机是根据Schueler在1920年压缩法构思制造的，这种机器安装两个带有排出孔的齿轮成形模具的轧辊(3)，在牙状形齿轮根部有空槽，物料23Schueler1920年研制成功。这种旋转切刀把饲料切割成理想长度的颗粒饲料[2]。该机的制粒原理如（4）所示。将目光转向了环模颗粒机。几乎在同时期，也研制成功第一台环模颗粒机(5)。45环模制粒机发展现国外研究制粒机起步比较早，1931年CPM公司研制成功了第一台立式环模制粒机。1934年该公司又生产了第一台卧式环模制粒机，江苏正昌沿用的就苏牧羊沿用的就是英国UMT公司的制粒机技术。江苏牧羊和江苏正昌是目前国UMT公司制粒机的原理基础上研发的。与此课题研究综上所述，环模制粒机是饲料工业中一类重要的饲料机械，主要用于饲料颗粒的设计试验样机并不一定要先设计出实物通过一些电脑可以先虚拟设计然后先用PE为操作平台建立实体的三维模型再将其转出二维工程图在UD中进行细节的修改。制作出设计的标准的环模制粒机工程图。环模制粒机主要结构的分析与设总体设计的结构基本相同，如下图所示（2.12.2）2.12.21.下料斜槽2.门盖3.行程开关4.底座5.联轴器罩壳6.行程开关7.主电机8.支撑架9.切刀结构10.轴承11.器12.带传动罩壳13.调质电机14.链传动罩壳15.变频调速电机器16.喂料绞龙17.加油系统18.轴承19.主传动箱20.筒体支座21.起吊器环模制粒机主电机电是已经系列化的产品，在机械设计中，要根据工作载荷大小及性质、转速产 中选择电的类型、结构形式、容量和转速，最后确定具体电型号价低廉的交流电。本课题要求环模制粒机的主电机功率为110kw，确定选用综合性能较好的Y2系列交流电由额定功率确定选用电机型号为Y2-355M1-10电机。2.32.1所示。图 Y2-355M1-10电表 Y2-355M1-10电机参rmin-Y2-355M1-环模制粒机主要技术参数确喂料器设2.4所示。图 一般转速在17150r/min[5]。由此选用体积小，安装方便的异步电，电机型B3-YCJ200-7.5-732.52.2所示。图 表 额定转速/rmin-输送量Q的计算：Q(2- n=73 2.6调制器设

图 20秒左右[6]，在这期间，粉状饲料吸收水蒸汽中的热量和水分，使自身变20分钟以时间[7]2.7所示。图 B3-YCJ200-15-2122.8图 表 额定转速/rmin-调制时间t= 2)（m，K—K=0.3t 3)2.9所示。D=80mm，L=2000mm。2.9环模制粒机─制粒室设制粒室是环模制粒机的，制粒室由压制机构和机壳组成压制机构是制粒机的部分，其主要包括环模（压模、压辊、匀料板和调节机2.10

图 环模所用材质对于环模的使用有着密切的关系环模的材质可以采用优质合金青铜质软，挤压物料比较容易，但使用较短，目前很少使用[8]。决定环模使用性能和寿面的因素主要有：a.耐磨性多数压膜的损坏是由于磨损。 线速度决定，一般取环模内径线速度 环模内径线速度计算 100400r/min的合理转速范围[5]。且由于内径较大，转速 S—环模压带宽有效面积图 b=KD D=648mm，b=0.25D=171mmD=684mm，b=154mm基本吻合。设计环2.12所示2.019.0mm6mm。

图 制粒机一般有2～3个压辊。压辊将物料挤压入模孔，在模受压成型。为使物使用比颗粒辊长3倍以上，但在使用时务必使该辊定位准确，避免磨损压模[8]。2个齿形压辊，压辊直径大小直接影响压粒时物料摄入角，因而D=300mm，内d=110mm2.132.14图 主传动系统设

图 2.15所示。图 图 虽然压辊不绕轴中心转动但是环模要围绕轴中心线转动这时候就要皮带轮，2.17所示。2.17（2.1环模转动。图 2.19195r/minDd的比值和环模转速与D=500mm，小皮带轮外径图 大皮带轮小皮带Vv2.20。轴承及支架设

图 普通v2.21，图 环模制粒机关键部位校主轴校 主轴截面左侧强度校(3-(3-(3-=(3-4511-1得B1

及

2-32.4，2-8q0.77，qk1q110.772.41k1q110.81.81

(3-(3-2-9

0.91，2-11

表面强化处理，q

Kk

12.078

1

(3-

Kk

111.64

1

(3-

S

K

2.3744.20.1

(3- S

Ka

2.068.950.05SSS2S

(3-

2.5S

(3-主轴截面右侧强度校抗弯截面模量抗扭截面模量mm作用于截面右侧的弯矩为作用于截面右侧的扭矩为截面右侧的扭转切应 2-9k2.078

，

0.8

(3-2-112-12Kk

12.28

1

Kk

111.83

1 S

K

2.3744.20.1S

Ka

1.888.950.05SSS2S

2.59S关键部位压辊有限元分有限元的发展对现代设计业起到了极大的推动作用，通过有限元理论，近年来，ABAQUS、ANSYS等有限元大行其道，占领了有限元市场很大的份额。PRO/E、SOLIDWORKS等三维设计也通通加载了有限元分析插件，使压辊实体模型建ANSYS作有限元分析过程中，建立几何模型是必不可少的一个过程，本文采取PROE建立实体三维模型，利用ANSYS的高级接术，完成数据的转换，实现几何压辊材料模型建比为0.27、密度为7920kg/有限元网格划在ANSYS中可选择三维单元，将用proe成型的压辊三维零件作为三维单元。分析过程中定义材料属性。压辊的材料较为广泛，如：45钢、合金钢、不锈钢、硼贝氏球铁等。弹性模量E=2.06GPA，泊松比为0.27。由于表面图形凹槽较多，采取自13.1所示。添加载荷约

图 由于环模转速为V=7m/s，主电机额定功率为110kw，由皮带轮传动，通过计算皮1940.7N3.2所示。有限元求

图 3.3图 形变位移图 图 17.339MPa装配图、零件装配装配图随着三维设计制图的发展三维造型可以进行更直.1所示。1喂料器电机2喂料器3调质器4调质器电机5主电机6机座7主轴89

图结原理和结构，设计了环模制粒机的组成部分，本文主要开展了如下工作：对轴、螺栓、联轴器等进行了合理的尺寸选择，并用CAD绘制出环模制粒机的总装配图以及主要零件的零件图。运用PROE构建了机器实体模型，通过三维的模型改善结构上的不足。其中，对喂料器，调制器，压辊，环模等部件进行了详利用有限元ANSYS对部件压辊进行了分析，以此作为压辊设计是否致工作的的支持，想要完成这个设计是难以。首先,要感谢导师武凯老师。武老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每为如此设计才能顺利进行。最后，对所有支持、理解和帮助 再次表 诚的感谢参考文[1].环模制粒机高效制粒机理与性能分析[D].：理工大学机械工程学院,2009拉里.H.匹兹奇.制粒的历史与发展[J].饲料工艺设备1993,1(1)8-施水娟.环模制粒机挤压成形机理分析与结构参数优化[D].理工大学.环模制粒机的主体结构优化研究[D].江南大学.饲草制粒机主要设计参数分析[J].综述,2006(4):17-.环模制粒机的主要技术参数[J].江西饲料2005(6):18-,,.影响制粒机生产率的因素[J].饲料工业,2002,23(4):5-高星,彭睿.影响颗粒机生产率的主要因素[J].渔业现代化,2006,5:49-,.现代饲料加工技术[M].：科学技术文献,阳向军.