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編 號(hào) 無(wú)錫太湖學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 題目： AHHC520 制粒機(jī)設(shè)計(jì) 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動(dòng) 化 專(zhuān) 業(yè) 學(xué) 號(hào)： 0923820 學(xué)生姓名： 魏于沛 指導(dǎo)教師： 俞經(jīng)虎 （職稱(chēng)：副教授 ） （職稱(chēng)： ） 2013 年 5 月 25 日 無(wú)錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠(chéng) 信 承 諾 書(shū) 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） AHHC520 制 粒機(jī) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其 內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝 的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已 發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。 班 級(jí)： 機(jī)械 97 學(xué) 號(hào)： 0923820 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 無(wú) 錫 太 湖 學(xué) 院 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動(dòng) 化 專(zhuān) 業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 任 務(wù) 書(shū) 一、題目及專(zhuān)題： 1、題目 AHHC520 制粒機(jī)設(shè)計(jì) 2、專(zhuān)題 二、課題來(lái)源及選題依據(jù) 本課題以某企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求為背景，以 AHHC520 制粒機(jī)為 研究對(duì)象，以高質(zhì)量、低成本、環(huán)保、節(jié)能為指導(dǎo)思想，對(duì) AHHC520 制粒機(jī)的工作原理、關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)型式、關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)計(jì) 算等內(nèi)容展開(kāi)研究。課題研究成果將對(duì)相關(guān)企業(yè)產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)提 供有效的指導(dǎo)，具有較大的理論意義與實(shí)用價(jià)值。 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： ① 熟悉顆粒加工及其生產(chǎn)現(xiàn)狀，并查閱相關(guān)資料； ② 熟練掌握現(xiàn)有制粒機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理及傳動(dòng)部件的結(jié)構(gòu)、工作 原理進(jìn)行分析； ③ 熟練掌握制粒機(jī)傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)，并能進(jìn)行可行性分析； ④ 掌握傳動(dòng)部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并能綜合考慮結(jié)構(gòu)，工藝，裝配及經(jīng) 濟(jì)性對(duì)傳動(dòng)部件的各零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)； II ⑤ 能夠熟練使用 CAD，UG 繪圖軟件，繪制二維、三維零件圖和裝 配圖； 四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 97 班 姓名 魏于沛 五、開(kāi)始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）： 指導(dǎo)教師 簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 〔學(xué)科組組長(zhǎng)研究所 所長(zhǎng)〕 簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 日 III 摘 要 隨著我國(guó)近幾年經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，國(guó)內(nèi)的飼料機(jī)械技術(shù)在科學(xué)創(chuàng)新方面有了突飛猛 進(jìn)的發(fā)展。例如，牧羊集團(tuán)和正昌集團(tuán)他們是我國(guó)飼料機(jī)械發(fā)展最快的企業(yè)，他們的技 術(shù)不僅引領(lǐng)全國(guó)，還可與先進(jìn)國(guó)家技術(shù)相媲美。此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是以現(xiàn)有制粒設(shè)備為基 礎(chǔ)，并取長(zhǎng)補(bǔ)短，進(jìn)行了改造和創(chuàng)新，力求設(shè)計(jì)方案較現(xiàn)有產(chǎn)品在各方面性能都有所提 高?，F(xiàn)有的技術(shù)中，有一種環(huán)模制粒機(jī)，包括機(jī)架和圓筒形的中空環(huán)模，環(huán)模壁上徑向 開(kāi)設(shè)有若干?？祝h(huán)模一端徑向設(shè)有進(jìn)料通道，所述環(huán)模經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)與動(dòng)力輸八機(jī)械相 連接，環(huán)模內(nèi)設(shè)有至少一個(gè)壓棍，壓棍可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在壓輥固定的機(jī)構(gòu)上，工作時(shí)，環(huán) 模轉(zhuǎn)動(dòng)，物料從進(jìn)料通道進(jìn)入環(huán)模內(nèi)，被環(huán)模帶動(dòng)，不斷從壓輥和環(huán)模之間空過(guò)，在壓 輥的擠壓之下，物料被從模孔中擠出，被切刀裝置切斷后形成顆料裝的物料；其不足之 處在于：這種制料機(jī)工作效率低下。然而 AHHC520 制粒機(jī)使制粒效率大幅提高。 關(guān)鍵詞： 雙環(huán)模； 制粒機(jī)； 有限元 IV Abstract Internal and external combination 2-ring mould granulating machine is by powder feed conditioning (plus steam or water), extrusion die hole forming, cutting, cooling dry, crushing, screening, finally meet specific product quality made the request. It will cooperate with good various powder feed compressed into granules, changed the physical properties and feed biochemical performance and improve the feed utilization rate and to feed the applicability. Our feed industry late start, many granulating equipment compared with foreign equally, there is still a gap. Through the visit to feed machinery factory, many manufacturers domestic understanding of existing granulating equipment performance are this certain disadvantages. But along with the rapid development of economy in recent years, domestic feed machinery technology in scientific innovation has a breakneck development. For example, shepherd group and zhengchang group they feed machinery in China is the fastest growing enterprise, their technology not only lead the country, still can match with advanced countries technology. The graduation design based on existing granulating equipment for the foundation, and complement each other, reformation and innovation perpetuallystrive to design scheme is in all aspects of existing products performance is improved. The existing technology, have a kind of ring die granulating machine, including frame and the cylindrical hollow ring ring die wall module, open several model hole radial ring die end, with feeding channel, radial referred by the transmission system ring die with power lost eight mechanical connections, ring die equipped with at least one pressure stick, pressure stick can rotate installed in pressing roller fixed institutions, work, ring die rotating, material from incoming channel into the ring ring die mould, was driven, constantly from pressing roller and ring die, in space between the extrusion pressure roller, under from model hole material being squeezed by cutting knife device, off the material form makings outfit; Its defect lies in: this system feeder low productivity. Yet internal and external combination 2-ring mould granulating machine make granulating efficiency greatly improve. Keywords: 2-ring mode； Granulating machine； FEA V 目 錄 摘 要 .III ABSTRACT IV 目 錄 V 1 緒論 .1 1.1 設(shè)計(jì)目的和意義 .1 1.2 環(huán)模制粒機(jī)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .2 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀 3 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 3 2 總體方案設(shè)計(jì) .6 2.1 主要組成結(jié)構(gòu) .6 2.2 主要技術(shù)參數(shù) .7 2.3 工作原理與工作過(guò)程概述 .7 2.3.1 環(huán)模制粒機(jī)的工作原理 7 2.3.2 環(huán)模制粒機(jī)的主要工作過(guò)程 8 3 喂料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .9 3.1 喂料輸送結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .9 3.2 喂料器參數(shù)計(jì)算 .10 3.2.1 螺旋直徑 D 與螺旋軸轉(zhuǎn)速 n 的計(jì)算 .10 3.2.2 物料軸向推進(jìn)速度計(jì)算 10 3.2.3 電機(jī)的選擇 11 3.3 機(jī)槽的設(shè)計(jì) .11 4 調(diào)制器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .12 4.1 調(diào)質(zhì)的作用 .12 4.2 調(diào)質(zhì)過(guò)程的控制 .12 4.3 調(diào)制器總體方案設(shè)計(jì)及計(jì)算 .12 5 主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .14 5.1 主電機(jī)的選擇 14 5.2 主傳動(dòng)計(jì)算 .14 5.2.1 選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 14 5.2.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 15 5.2.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 16 5.2.4 幾何尺寸計(jì)算 17 5.2.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制齒輪零件圖 18 5.3 空心軸的有限元分析 .18 6 制粒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 .23 6.1 環(huán)模的加工工藝綜述及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23 6.1.1 環(huán)模的熱處理工藝 23 VI 6.1.2 環(huán)模?？椎募庸すに?24 6.1.3 環(huán)模的結(jié)構(gòu) 24 6.1.4 方案設(shè)計(jì) 24 6.2 環(huán)模的參數(shù)計(jì)算 .24 6.2.1 環(huán)模厚度計(jì)算 24 6.2.2 環(huán)模單位功率面積 25 6.3 壓輥的設(shè)計(jì)計(jì)算 .25 6.4 環(huán)模和壓輥工作間隙的調(diào)整 .25 7 設(shè)備拆裝及維護(hù) .27 7.1 制粒機(jī)的使用和維護(hù) .27 7.2 制粒機(jī)的檢修 .27 7.2.1 喂料系統(tǒng)拆裝 27 7.2.2 主傳動(dòng)系統(tǒng)拆裝 28 7.2.3 易損件的拆裝 30 結(jié)論 .33 致謝 .34 參考文獻(xiàn) .35 AHHC520 制粒機(jī)設(shè)計(jì) 1 1 緒論 隨著世界飼料機(jī)械技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，制粒機(jī)的制造技術(shù)和成形理論研究得到 了飛速的發(fā)展，使用制粒機(jī)生產(chǎn)顆粒飼料已得到普及。目前，常用的顆粒壓制機(jī)有膨化 制粒機(jī)、環(huán)模壓制機(jī)和平模壓制機(jī)等基本類(lèi)型。且環(huán)模制粒機(jī)具備生產(chǎn)效率高，耗能低， 工作穩(wěn)定等特點(diǎn)，適用于大中型企業(yè)，得到很廣泛的應(yīng)用。 我國(guó)的飼料工業(yè)是一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)。它是在現(xiàn)代化進(jìn)程中應(yīng)運(yùn)而生的。飼料工業(yè)依 賴(lài)于農(nóng)業(yè)而服務(wù)與養(yǎng)殖業(yè)，并隨著農(nóng)業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展而興旺發(fā)達(dá)起來(lái)。至今，完整的 飼料工業(yè)體系已經(jīng)初步形成，成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)中不可缺少的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)支柱，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中 有不可替代的地位，發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。 現(xiàn)在，我國(guó)已能夠生產(chǎn)出各種規(guī)格型號(hào)的飼料制粒機(jī)械，像環(huán)模、平模、膨化制粒 機(jī)，牧草飼料制粒機(jī)等等。產(chǎn)量從 0.12t/h 至 40t/h,配套功率從 5.5kw 至 315kw 不等。我 國(guó)飼料機(jī)械技術(shù)也不斷的在改革創(chuàng)新，逐漸與先進(jìn)國(guó)家技術(shù)水相靠近。 1.1 設(shè)計(jì)目的和意義 畢業(yè)設(shè)計(jì)是在校學(xué)生必須完成的獨(dú)立性作業(yè).它是各專(zhuān)業(yè)教學(xué)計(jì)劃不可缺少的重要的 實(shí)踐性環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識(shí)分析和解決實(shí)際問(wèn)題能力的全面訓(xùn)練，是對(duì) 學(xué)生所學(xué)理論只是及其應(yīng)用能力的全面考核，是對(duì)學(xué)生加快知識(shí)向能力轉(zhuǎn)化過(guò)程的有效 檢驗(yàn)，也是考試雖然都是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)考察的手段.但他們有很大的區(qū)別，平時(shí)考試是 學(xué)生被動(dòng)地接受知識(shí)和技能的訓(xùn)練，而畢業(yè)設(shè)計(jì)則是學(xué)生運(yùn)用在校期間學(xué)得的知識(shí)，主 動(dòng)地去解決一兩個(gè)實(shí)際問(wèn)題。同時(shí)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)也算是對(duì)自己四年來(lái)得一次總結(jié)，對(duì) 自己學(xué)識(shí)的一次檢驗(yàn)。從中自己可以去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，以及去尋求解決問(wèn)題的方法，對(duì)自己 以后的工作也有極大的促進(jìn)作用，所以要用心的去對(duì)待此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)。 當(dāng)前我國(guó)正在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)體制改革，急需機(jī)械設(shè)計(jì)人才，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)的創(chuàng)作可以發(fā) 現(xiàn)人才、選拔人才從而對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)改革，提供立竿見(jiàn)影之效，從這個(gè)意義上說(shuō):畢業(yè)設(shè)計(jì) 的創(chuàng)作是與國(guó)家經(jīng)濟(jì)改革、經(jīng)濟(jì)建設(shè)直接聯(lián)系的，是有現(xiàn)實(shí)意義的。對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義 要想得多些，想到本單位本系統(tǒng)的微觀，也想到整個(gè)國(guó)家整個(gè)社會(huì)主義建設(shè)的宏觀。我 們國(guó)家經(jīng)濟(jì)要騰飛，沒(méi)有一大批既有理論知識(shí)又有實(shí)際工作能力的全面機(jī)械設(shè)計(jì)人才， 是不可想象的。畢業(yè)設(shè)計(jì)的創(chuàng)作又應(yīng)該面向國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)機(jī)械設(shè)計(jì)改革獻(xiàn)計(jì)方面，提供 一些確有價(jià)值、確具實(shí)效的成功之作。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 1.2 環(huán)模制粒機(jī)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 制粒的歷史可以追溯到 1990 年，起初是用于飼料加工的，飼料工作者在實(shí)踐中積累 了很多經(jīng)驗(yàn)，致力于改善制粒機(jī)性能。 圖 1.1 鑄模式制粒機(jī)示意圖 圖 1.2 擠壓式制粒機(jī)示意圖 圖 1.3 Schueler 型制粒機(jī)示意圖 圖 1.4 平模制粒機(jī)示意圖 圖 1.5 環(huán)模制粒機(jī)示意圖 世界上第一臺(tái)與制粒機(jī)相似的機(jī)器是一臺(tái)鑄模式設(shè)備，如圖 1.1 所示。1910 年左右， 世界上第一臺(tái)擠壓式制粒機(jī)問(wèn)世，如圖 1.2 所示。該制粒機(jī)工作機(jī)理基本與現(xiàn)在的擠壓式 制粒機(jī)相同。到 1920 年，斯凱勒(SchMeler)提出了壓縮法制粒，如圖 1.3 所示，但這種制 粒方法磨損嚴(yán)重，在 1920 期間，在總結(jié)了之前的制粒機(jī)工作原理的基礎(chǔ)上，研制成功了 第一臺(tái)平模制粒機(jī)，如圖 1.4，這種機(jī)器裝有圍繞中心軸回轉(zhuǎn)的滾輪，迫使物料擠壓向下， 通過(guò)水平固定模板的?？?，旋轉(zhuǎn)切刀把物料切割成一定長(zhǎng)度的顆粒。而幾乎在同一時(shí)期， 世界上第一臺(tái)環(huán)模制粒機(jī)研制成功，如圖 1.5 所示，最初的環(huán)模制粒機(jī)是一個(gè)壓輥，以后 演變成兩個(gè)、三個(gè)過(guò)程，利用壓輥的擠壓力將粉狀物經(jīng)由環(huán)模的環(huán)?？字袛D出。環(huán)模制 粒機(jī)是環(huán)模靠主軸轉(zhuǎn)動(dòng)而回轉(zhuǎn)，其內(nèi)有兩個(gè)或者三個(gè)壓輥，工作時(shí)壓輥將粉狀物壓入環(huán) ?？字?，擠出成形后呈圓柱形，并被固定切刀切斷成顆粒物料。這種環(huán)模制粒機(jī)制粒質(zhì) 量好，生產(chǎn)效率高，能耗比其他幾種要少。在此基礎(chǔ)上，環(huán)模制粒機(jī)性能不斷改善，其 后 60 年支配了整個(gè)飼料業(yè)。到如今生物質(zhì)燃料的廣泛被研究開(kāi)發(fā)，環(huán)模制粒機(jī)在這一領(lǐng) 域的引用也日漸廣泛。 AHHC520 制粒機(jī)設(shè)計(jì) 3 從環(huán)模制粒機(jī)的整個(gè)發(fā)展來(lái)看，制粒機(jī)的基本工作原理沒(méi)變，而環(huán)模制粒機(jī)的制造 水平和技術(shù)性能大有改善。平模與環(huán)模的區(qū)別在于： 一、喂料方式：環(huán)模制粒機(jī)采用機(jī)械強(qiáng)迫式進(jìn)料，高速旋轉(zhuǎn)離心分布進(jìn)入制粒室， 通過(guò)刮刀來(lái)分布物料，喂料不均勻；平模制粒機(jī)是靠物料自身重量垂直進(jìn)入壓制室，能 夠均勻喂料。 二、壓力：在同等直徑下的模具內(nèi)，環(huán)模壓輪直徑的大小受環(huán)模模具直徑的限制， 所以壓力大小受限；平模壓輪直徑的大小不受模具直徑的限制，可以加大內(nèi)裝軸承空間， 選用大號(hào)軸承增強(qiáng)壓輪的承受能力，不僅提高了壓輪的壓制力，而且還延長(zhǎng)了使用壽命。 三、出料方式：環(huán)模屬于高轉(zhuǎn)速，物料排出時(shí)破損率高；而平模屬于低轉(zhuǎn)速，破損 率低。 四、壓輪調(diào)節(jié)方式：環(huán)模制粒機(jī)要是用壓輪中間的偏心輪上的兩個(gè)螺絲來(lái)調(diào)節(jié)壓力； 平模制粒機(jī)是采用螺紋絲柱 m100 中心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，頂力百?lài)?，下落平穩(wěn)、觸擊柔和、壓力 均勻。可采用旋轉(zhuǎn)手動(dòng)和液壓自動(dòng)調(diào)節(jié)兩種方式。從平模與環(huán)模的對(duì)比中我們可以看出 平模的壓力比環(huán)模大，所以對(duì)于像木屑、秸桿等這種物料輕，難以成型的粗纖維用平模 較好。 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀 CPM 公司生產(chǎn)的環(huán)模制粒機(jī)采用斜齒齒輪減速箱傳動(dòng)結(jié)構(gòu)；Bǖhler 公司生產(chǎn)的環(huán)模 制粒機(jī)采用雙壓輥、環(huán)模式、單電機(jī)三角皮傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。單位生產(chǎn)效率高，運(yùn)行費(fèi)用低， 結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，操作維修方便；Mǖnch 公司生產(chǎn)的環(huán)模制粒機(jī)有環(huán)模、錐形壓輥平模制 粒機(jī)兩種；三輥式制粒機(jī)是以英國(guó) UMT 公司為代表的一種典型環(huán)模制粒機(jī)。美國(guó)在 1976 年前后利用飼料成型技術(shù)，開(kāi)發(fā)了壓輥式顆粒燃料成型機(jī)；日本在 1983 年前后從美國(guó)引 進(jìn)了該技術(shù)。到 1987 年，已有十幾張顆粒燃料工廠投入運(yùn)行。 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國(guó)從改革開(kāi)放初期就開(kāi)始研究制粒機(jī)，湖南研究出了第一臺(tái)壓縮成型機(jī)實(shí)在 1985 年，隨后連云港也研制出了制粒機(jī)，隨著時(shí)間的推移制粒機(jī)的技術(shù)也越來(lái)越成熟。研究 在中國(guó)開(kāi)始生物質(zhì)壓縮成型技術(shù)從十九年代起。1985 湖南省衡陽(yáng)市食品機(jī)械廠研制的第 一臺(tái)生物質(zhì)壓縮成型機(jī)，江蘇連云港東海食品機(jī)械廠引進(jìn)桿燃料。1993 前后，中國(guó)進(jìn)口 了近 20 的生物質(zhì)壓縮成型生產(chǎn)線，基本上采用螺旋，以木屑為原料。1994，河南農(nóng)業(yè)大 學(xué)，中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力開(kāi)發(fā)機(jī)械活塞沖壓成型機(jī)，1998，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)液壓活塞 雙向擠壓成型機(jī)，2002，中南林學(xué)院還開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的設(shè)備。2006 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng) 的活塞式成型機(jī)、合肥天雁綠色能源開(kāi)發(fā)有限公司的秸稈成型機(jī)，采用螺旋預(yù)熱預(yù)壓， 兩個(gè)活塞壓縮技術(shù)，解決了普通注塑機(jī)的速度要求高的模具問(wèn)題對(duì)原水易磨損。為了減 少能源消耗，成型，河南省科學(xué)院能源研究所研制的環(huán)模顆粒在室溫下為生產(chǎn)燃料顆粒 成型機(jī)。2004，對(duì)清華大學(xué)和北京匯眾科技有限公司生物質(zhì)成型技術(shù)的發(fā)展嚴(yán)格，利用 生物質(zhì)輥擠壓原理是壓縮，其性能優(yōu)于現(xiàn)有的顆粒成型技術(shù)。目前，生物質(zhì)燃料成型技 術(shù)已日趨成熟，已成為商業(yè)部分的實(shí)現(xiàn)。 近年來(lái)，生物質(zhì)燃料以其各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)在我國(guó)得到了比較廣泛的推廣和應(yīng)用。但在燃料 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 生產(chǎn)中，顆粒的質(zhì)量問(wèn)題依然很大。主要原因在于國(guó)內(nèi)廠家對(duì)顆粒燃料的制粒機(jī)理缺乏 深入的研究。國(guó)外針對(duì)環(huán)模制粒機(jī)理的研究很多，但是大多數(shù)研究肯定是保密的，導(dǎo)致 國(guó)內(nèi)對(duì)于該方面的研究很少，缺乏對(duì)制粒過(guò)程全面研究?，F(xiàn)有的技術(shù)中，有一種環(huán)模制 粒機(jī)，包括機(jī)架和圓筒形的中空環(huán)模，環(huán)模壁上徑向開(kāi)設(shè)有若干模孔，環(huán)模一端徑向設(shè) 有進(jìn)料通道，所述環(huán)模經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)與動(dòng)力輸八機(jī)械相連接，環(huán)模內(nèi)設(shè)有至少一個(gè)壓棍， 壓棍可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在壓輥固定的機(jī)構(gòu)上，工作時(shí)，環(huán)模轉(zhuǎn)動(dòng)，物料從進(jìn)料通道進(jìn)入環(huán)模 內(nèi)，被環(huán)模帶動(dòng)，不斷從壓輥和環(huán)模之間空過(guò)，在壓輥的擠壓之下，物料被從模孔中擠 出，被切刀裝置切斷后形成顆料裝的物料；其不足之處在于：這種制料機(jī)工作效率低下。 然而 AHHC520 制粒機(jī)使制粒效率大幅提高。 AHHC520 制粒機(jī)設(shè)計(jì) 5 1.3 設(shè)計(jì)任務(wù) AHHC520 制粒機(jī)，包括機(jī)架和環(huán)模，環(huán)模壁上徑向開(kāi)設(shè)有若干?？?，環(huán)模一端設(shè)有 進(jìn)料通道，機(jī)架上固定有主套，環(huán)模另一端與皮帶輪相固定，皮帶輪經(jīng)軸承安裝在主套 外；環(huán)模內(nèi)設(shè)置有圓筒形的內(nèi)環(huán)模，內(nèi)環(huán)模壁上也開(kāi)設(shè)有若干徑向的模孔，內(nèi)環(huán)模的一 端連接有轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸安裝在調(diào)整套內(nèi)，調(diào)整套穿過(guò)主套安裝在機(jī)身上；主套上安裝有喂 料軸，喂料軸軸向穿過(guò)環(huán)模和內(nèi)環(huán)模之間的間隙伸入進(jìn)料通道中，喂料軸上設(shè)有螺旋推 進(jìn)葉片，螺旋推進(jìn)葉片從進(jìn)料通道的進(jìn)料口下側(cè)延伸至環(huán)模和內(nèi)環(huán)模之間的間隙中。模 孔數(shù)目多，可同時(shí)從環(huán)模和內(nèi)環(huán)模上進(jìn)行制粒，其工作效率高，可用于糧食、飼料加工 中的制粒。本結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，合理；能防止溫度上升，在低溫下制粒，能確保原料擠 壓成顆粒狀，抑制壓力的上升；生產(chǎn)效率高、轉(zhuǎn)動(dòng)慢、噪音小，原料中的異物，能通過(guò) 環(huán)模之間的間隙排出，不易損壞機(jī)器。該機(jī)喂料、調(diào)質(zhì)、制粒分別采用獨(dú)立傳動(dòng)，工作 可靠。該設(shè)備主要組成部分有：喂料系統(tǒng)，調(diào)質(zhì)系統(tǒng)，傳動(dòng)成型系統(tǒng)和潤(rùn)滑系統(tǒng)。 AHHC520 制粒機(jī)主要由喂料、攪拌、制粒、傳動(dòng)及潤(rùn)滑系統(tǒng)等組成。其工作過(guò)程是 要求含水量不大于 15％的配合粉料，從料斗進(jìn)入喂料絞龍，通過(guò)調(diào)節(jié)無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)速， 獲得合適的物料流量，然后進(jìn)入攪拌器，通過(guò)攪拌桿攪動(dòng)與蒸汽混合進(jìn)行調(diào)質(zhì)，如果需 要添加糖蜜或油脂，也從攪拌筒加入與蒸汽一起調(diào)質(zhì)，(油脂添加量一般不超過(guò) 3％，否 則難于成形)，經(jīng)調(diào)質(zhì)后配合粉料溫度可達(dá) 64～85℃，濕度達(dá) 14～l 6％。然后再通過(guò)斜槽 經(jīng)過(guò)吸鐵裝置除去混在粉料中鐵雜質(zhì)，最后進(jìn)入壓 0 制室進(jìn)行制粒。壓制室主要工作部 件由壓模、二個(gè)壓輥、喂料刮刀、切刀以及模輥間隙調(diào)節(jié)螺釘?shù)冉M成。 飼料通過(guò)壓模罩和喂料刮刀，將粉狀飼料送入兩個(gè)壓制區(qū)，空軸傳動(dòng)輪帶動(dòng)壓模旋 轉(zhuǎn)，飼料被卷入壓模和壓輥之間，兩個(gè)相對(duì)旋轉(zhuǎn)件對(duì)飼料逐漸擠壓，而擠入壓模孔，在 模孔中成形，并不斷向?？淄舛藬D出，再由切刀把成形顆粒切成所需的長(zhǎng)度，最后成形 顆粒料流出機(jī)外。 確定設(shè)計(jì)方案；喂料器技術(shù)參數(shù)的確定；電機(jī)參數(shù)的確定；調(diào)制器技術(shù)參數(shù)的確定； 主傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)的確定；主軸剛度的校核計(jì)算；環(huán)模和壓輥配合使用的技術(shù)參數(shù)的 確定，壓輥得制作工藝過(guò)程；其他相關(guān)說(shuō)明。完成整機(jī)的三維設(shè)計(jì)、主要部件的組裝圖、 重要零件的工程圖、相關(guān)參數(shù)的優(yōu)化。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 2 總體方案設(shè)計(jì) 2.1 主要組成結(jié)構(gòu) 圖 2.1 AHHC520 制粒機(jī) AHHC520 型制粒機(jī)主要用于中大型配合飼料廠壓制顆粒飼料，也可用于機(jī)械化養(yǎng)養(yǎng) 殖場(chǎng)。該產(chǎn)品可以根據(jù)用戶(hù)的需求，配備不同?？卓讖降膲耗?，生產(chǎn)各種規(guī)格的顆粒飼 料，從而用于不同的養(yǎng)殖對(duì)象。該機(jī)喂料、調(diào)質(zhì)、制粒分別采用獨(dú)立傳動(dòng)，工作可靠。 該設(shè)備主要組成部分有：喂料系統(tǒng)，調(diào)質(zhì)系統(tǒng)，制粒系統(tǒng)，主傳動(dòng)系統(tǒng)，過(guò)載保護(hù)系統(tǒng) 和潤(rùn)滑系統(tǒng)等。 AHHC520 制粒機(jī)設(shè)計(jì) 7 2.2 主要技術(shù)參數(shù) 表 2-1 技術(shù)參數(shù) 項(xiàng)目 參數(shù) 生產(chǎn)率（t/h） 4～20 壓模內(nèi)徑（mm） 520 壓輥直徑（mm） 240 ?？字睆剑╩m） 8 壓模轉(zhuǎn)速(r/min) 382 喂料絞龍轉(zhuǎn)速(r/min) 120 螺旋面直徑（mm） 300 螺距（mm） 300 調(diào)質(zhì)器轉(zhuǎn)速（r/min） 380 槳葉直徑（mm） 560 螺距（mm） 480 偏心軸偏心距(mm) 15 主電機(jī) 200KW 調(diào)質(zhì)電機(jī) 5.5KW 配 套 動(dòng) 力 喂料電機(jī) 2.2KW 2.3 工作原理與工作過(guò)程概述 2.3.1 環(huán)模制粒機(jī)的工作原理 粉狀飼料的制粒過(guò)程是一個(gè)連續(xù)壓制過(guò)程。它建立在粉狀顆粒間有空隙存在的基礎(chǔ) 上。粉狀物料是一種由具有一定流動(dòng)性的分散顆粒組成的不連續(xù)松散體，在擠壓力的作 用下粉粒相互移近和重新排列，粉粒間所含氣體不斷逸出,從而使得粉粒間的間隙減小， 聯(lián)接力增大，最后被壓制成具有一定密度、一定硬度的顆粒飼料。 在壓粒過(guò)程中，飼料的蛋白質(zhì)和糖分受熱產(chǎn)生可塑性，淀粉部分糊化。 “壓?！?，簡(jiǎn) 單地說(shuō)就是一個(gè)擠壓式的熱塑過(guò)程。環(huán)模和壓輥是制粒機(jī)的主要工作部件，配合飼料從 供料機(jī)構(gòu)較均勻地供給調(diào)質(zhì)機(jī)構(gòu)，飼料在調(diào)質(zhì)機(jī)構(gòu)中與水(或其他添加物)混合后，投入制 粒機(jī)構(gòu)中。飼料在環(huán)模與壓輥的擠壓下，從壓模的?？字袛D出來(lái)成為顆粒。從工作過(guò)程 分析，環(huán)模是主動(dòng)回轉(zhuǎn)零件，而壓輥是靠摩擦而轉(zhuǎn)動(dòng)的。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 圖 2.2 壓制區(qū)內(nèi)的分區(qū) 在環(huán)模制粒過(guò)程中，粉料在壓制區(qū)內(nèi)所在的位置不同，其受壓輥的壓緊 力亦是不同 的。它可劃分為 4 個(gè)區(qū)，即供料區(qū)、壓緊區(qū)、擠壓區(qū)和成形區(qū)，見(jiàn)上圖。 在供料區(qū)，物料基本不受機(jī)械外力，它處于自然松散狀態(tài)，但它受環(huán)模圈回轉(zhuǎn)而產(chǎn) 生離心力影響，使粉料緊貼在環(huán)模內(nèi)圈上。隨著模輥的旋轉(zhuǎn)，物料進(jìn)入壓緊區(qū)，在此區(qū) 域內(nèi)，受模輥的擠壓作用，粉粒之間產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，孔隙逐漸減小。由于材料的前進(jìn)速 度，擠出壓力的增大，孔隙較小，但粉基本不變形。在擠壓區(qū)，模輥間隙變小，擠壓壓 力急劇增加，粉進(jìn)一步密切和馬賽克，接觸表面顆粒的增加與增強(qiáng)，顆粒之間的變形， 并產(chǎn)生一個(gè)很好的連接，同時(shí)壓制粉末擠壓?？?。全壓成型顆粒?？组L(zhǎng)度。這部分的材 料將產(chǎn)生彈性變形，塑復(fù)合材料。料筒已壓實(shí)成型已填滿(mǎn)模孔，模孔內(nèi)，繼續(xù)接受新榨 粉，使飼料柱體向外側(cè)推移，排出?？?。這時(shí)擠壓力必須克服?？變?nèi)料柱摩擦力的總和。 物料在模輥轉(zhuǎn)動(dòng)作用下壓制成顆粒有兩個(gè)條件：一是模輥要把物料攫入變形口，二是壓 輥對(duì)物料擠壓力要大于模孔內(nèi)料柱的摩擦阻力。 2.3.2 環(huán)模制粒機(jī)的主要工作過(guò)程 當(dāng)水分含量為 12％～14％的配合飼料進(jìn)入混合喂料器后，飼料經(jīng)加入一定量的水蒸 汽后，被螺旋漿葉混合攪拌均勻后送進(jìn)調(diào)質(zhì)器內(nèi)，進(jìn)行糊化。如果需要，也可以將糖蜜、 脂等液體均勻噴灑到物料中去，脂的添加量不得超過(guò) 3％，以利于成形。調(diào)質(zhì)后的物料水 分達(dá)到 15％～17％，然后經(jīng)分配器分配到轉(zhuǎn)動(dòng)的環(huán)式壓模和壓輥的工作面上。旋轉(zhuǎn)的壓 輥通過(guò)與物料的磨擦帶動(dòng)壓輥旋轉(zhuǎn)，物料在強(qiáng)烈的擠壓下，克服孔壁的阻力，并不斷從 壓?？字谐蓷l的擠出。擠出時(shí)被裝置在壓模外的切刀切成長(zhǎng)度適宜的顆粒。切刀的位置 可以調(diào)節(jié)，以控制顆粒的長(zhǎng)短。剛壓制出的顆粒溫度一般在 75～90℃之間，水分在 15％～16％左右，必須在經(jīng)過(guò)冷卻降溫，揮發(fā)水分使其溫度接近室溫，以便保管儲(chǔ)藏。 AHHC520 制粒機(jī)設(shè)計(jì) 9 3 喂料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 喂料機(jī)構(gòu)的作用是將待制粒倉(cāng)中的粉狀物料均勻地輸送到調(diào)質(zhì)部分，其關(guān)鍵是保證 輸送速度的穩(wěn)定。傳統(tǒng)的機(jī)構(gòu)通常是依靠螺旋輸送機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)這種功能。螺旋輸送機(jī)又稱(chēng) “絞龍” ，是一種無(wú)撓性牽引構(gòu)件的連續(xù)輸送設(shè)備。其結(jié)構(gòu)主要包括料槽、螺旋葉片和轉(zhuǎn) 動(dòng)軸組成的螺旋體、兩端軸承和驅(qū)動(dòng)裝置幾部分。工作時(shí)，物料由進(jìn)料口進(jìn)入料槽，并 在螺旋葉片的推動(dòng)下沿螺旋槽作軸向移動(dòng)，直至卸料口被排出。螺旋輸送機(jī)的類(lèi)型有水 平、垂直和傾斜三種形式，本設(shè)計(jì)中選用水平螺旋輸送機(jī)。與其它輸送設(shè)備相比，螺旋 輸送機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、橫截面積小、密封性好、操作維修安全、方便、制造成本低等優(yōu) 點(diǎn)，這也正是它被廣泛應(yīng)用的原因之一。 圖 3.1 喂料機(jī)構(gòu) 3.1 喂料輸送結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 該設(shè)備的螺旋輸送機(jī)葉片采用單頭滿(mǎn)面式螺旋葉片，螺旋葉片的一邊緊貼在軸上， 形成完整的螺旋面。這種葉片構(gòu)造簡(jiǎn)單，輸送能力強(qiáng)，便于均勻地輸送粉類(lèi)物料。 螺旋面采用右旋設(shè)計(jì)方案。由于輸送物料中含有一定水分，為了防止葉片生銹，影 響物料輸送和產(chǎn)品質(zhì)量，選用不銹鋼作為葉片材料。同時(shí)，由于在工作過(guò)程中，葉片磨 損比較嚴(yán)重，為了增加其耐磨性，要對(duì)葉片進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，以提高其表面硬度。 螺旋葉片厚度為 5mm，螺距為（0.8-1）D，D 為螺旋直徑，由于本設(shè)計(jì)采用水平結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)，取 S=D，機(jī)殼厚度為 5mm。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 3.2 喂料器參數(shù)計(jì)算 3.2.1 螺旋直徑 D 與螺旋軸轉(zhuǎn)速 n 的計(jì)算 根據(jù)?運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)?的公式 15-1： (3.1) ）（ m5.2CQKD???? 其中，Q:輸送能力，按設(shè)計(jì)要求，取 20t/h； K：物料特性系數(shù)，常用物料的 k 值見(jiàn)?運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè) ?表 15-1，這里 取 0.0415； Ψ:填充系數(shù)，見(jiàn)?運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)?表 15-1，這里取 0.35； C：傾角系數(shù)，見(jiàn)?運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)?表 15-1，這里取 1； ρ:物料松散密度，見(jiàn)?運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè) ?表 15-6，這里取 0.52t/m3， 將數(shù)據(jù)帶入上式，可得 mD27.0? 圓整后，取 D=0.3m。 根據(jù)?運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)?的公式 15-2： (3.2) in)/(rAn? 其中，A：物料綜合系數(shù)，見(jiàn)?運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè) ?表 15-6，這里取 75， 代入上式，得 min/9.136rn 又由公式?運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)?的公式 15-3 (3.3)CsDQ?????247 計(jì)算得 in/059.rn 圓整后，取 n=90r/min。 對(duì) D 和 n 圓整后，應(yīng)該對(duì)填充系數(shù)進(jìn)行驗(yàn)算： 37.0472????CsnDQ?? 未超過(guò)上限，故圓整后的 D 和 n 值適合。 3.2.2 物料軸向推進(jìn)速度計(jì)算 根據(jù)公式： (3.4)60 SV?? 式中，V：物料的軸向推進(jìn)速度（m/s） ； S：螺旋葉片的螺距（ m） ； n：螺旋軸轉(zhuǎn)速（r/min）; 則物料沿軸向推進(jìn)速度 。V45.0? AHHC520 制粒機(jī)設(shè)計(jì) 11 3.2.3 電機(jī)的選擇 由于 N=1.33 kw,所以驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)選用 YTC 型電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)，該電機(jī)有 三相異步交流電機(jī)、渦流離合器與測(cè)速發(fā)電機(jī)組成，并與控制器配合使用，工作時(shí)，此 電機(jī)能根據(jù)軸上承受載荷的不同自動(dòng)地、無(wú)級(jí)地調(diào)整其輸出轉(zhuǎn)速，達(dá)到無(wú)級(jí)變速喂料， 控制不同喂料量的目的。 3.3 機(jī)槽的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中的機(jī)槽采用法蘭和截面為 U 字型的鋼制機(jī)槽。 U 型機(jī)槽的厚度為 5mm 薄鋼 板，其兩側(cè)臂垂直，底部成半圓形，在 U 型機(jī)槽的端面焊接有法蘭，用以固定蓋板和端 蓋。機(jī)槽半圓的內(nèi)徑大于螺旋葉片半徑，允許少量的物料滯留于槽底，以防葉片與槽底 摩擦。 為了對(duì)機(jī)槽進(jìn)行密封，機(jī)槽上部裝有用薄鋼板制成的蓋板，蓋板用螺栓固定在槽體 上端的鋼制法蘭上。蓋板可以開(kāi)啟，以便對(duì)槽體進(jìn)行必要的檢查。蓋板上開(kāi)有進(jìn)料口， 機(jī)槽底部開(kāi)有卸料口，均做成方形，以便安裝料管。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 4 調(diào)制器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1 調(diào)質(zhì)的作用 在熱變化過(guò)程的糊化的淀粉含量較高的最重要組成部分發(fā)生在飼料，淀粉更易于消 化和被動(dòng)物吸收。它能明顯提高飼料利用率，糊精具有較好的適口性，可以大大提高了 飼料的適口性。此外，糊化淀粉能改善飼料的一致性，能起粘結(jié)劑的作用，這是主要原 因之一，必須在造粒過(guò)程中鍛煉。 調(diào)質(zhì)中的高溫、高壓可使飼料中大量病原微生物滅活,如常見(jiàn)的沙門(mén)氏桿菌及大腸桿 菌等。特別是最近一些飼料廠生產(chǎn)高衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，非致病性細(xì)菌尤其是沙門(mén)氏菌的產(chǎn)品， 在飼料生產(chǎn)，出現(xiàn)了提高造粒溫度的發(fā)展趨勢(shì)。這些飼料制造商規(guī)定制粒溫度超過(guò) 85℃， 結(jié)果表明溫度有效殺滅沙門(mén)氏菌。尤其在國(guó)外，早在十九年代末的西歐玩“沙門(mén)氏菌恐慌” 在戰(zhàn)時(shí)，淬火和回火是首要考慮的消毒問(wèn)題，目前歐洲已經(jīng)開(kāi)始使用擠壓造粒溫度兩種 造粒過(guò)程通常高達(dá) 90℃回火。 4.2 調(diào)質(zhì)過(guò)程的控制 為了減少營(yíng)養(yǎng)素的損失，造粒過(guò)程中根據(jù)不同的原材料成分的不同要求調(diào)整回火時(shí) 間，水含量和產(chǎn)品成熟。在一般情況下，淬火和回火時(shí)間越長(zhǎng)，成熟度好的原料。淀粉 糊化度高，粘度和更好，粒子物理性能更好，但在同一時(shí)間，營(yíng)養(yǎng)損失也更。淬火和回 火時(shí)間一般飼料原料 10 ~ 30 是適當(dāng)?shù)?。但是回火時(shí)間是適合各種飼料是不存在的。因此， 飼料原料中的保留時(shí)間的調(diào)節(jié)裝置為變參數(shù)應(yīng)該是最重要的創(chuàng)新。 4.3 調(diào)制器總體方案設(shè)計(jì)及計(jì)算 本設(shè)計(jì)方案采用單級(jí)槳葉式調(diào)質(zhì)器，該型調(diào)制器通過(guò)改變槳葉的傾斜角度來(lái)控制物 料的推進(jìn)速度，針對(duì)不同的物料，分別設(shè)定調(diào)質(zhì)器槳葉的傾斜角度，控制物料的調(diào)質(zhì)時(shí) 間，實(shí)現(xiàn)調(diào)質(zhì)器的最優(yōu)功能。 調(diào)質(zhì)時(shí)間： (4.1))(36041 21 sQkvlDVt???? 式中，V：調(diào)質(zhì)筒體積（ ）；3m D：調(diào)質(zhì)筒直徑（m）； ：調(diào)質(zhì)筒長(zhǎng)度，取 =7D；ll ：飼料容重( ),取 v=0.5；v3/t ；飼料充滿(mǎn)系數(shù)，取 k=0.3。k AHHC520 制粒機(jī)設(shè)計(jì) 13 調(diào)質(zhì)軸輸送量 Q1，取 Q 的 1.5~2.0 倍，可初定 Q1=1.8Q。 將上述有關(guān)參數(shù)代入調(diào)質(zhì)時(shí)間 t 計(jì)算式： 3608.1.5742???Dt?3 780574Qtt?? 為了便于設(shè)計(jì)，一般取 t=15 秒。代入上式，計(jì)算得 D=0.5592m。參照市場(chǎng)上同類(lèi)產(chǎn) 品的技術(shù)參數(shù)，取調(diào)質(zhì)桶直徑為 560mm，長(zhǎng)度 3200mm。調(diào)質(zhì)電機(jī)選用 Y100L，功率 2.2kW，同步轉(zhuǎn)速 1500r/min。 圖 4.1 調(diào)制器軸 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 5 主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 5.1 主電機(jī)的選擇 根據(jù)吳克疇教授摘譯的《混合飼料生產(chǎn)工藝》一書(shū)介紹，一臺(tái)飼料壓粒機(jī)的生產(chǎn)率 Q 可以近似的由下式來(lái)計(jì)算： (5.1) )/(2.7'htpKNQ??? 式中，N：壓粒電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率（KW） ； ：要壓粒的散料密度（t/ ） ；?3m ：壓粒電動(dòng)機(jī)的效率取 0.8——0.9；? p：需要壓粒壓力（MPa） ； ：決定于壓縮率 K（未壓粒的散裝物和壓粒后的顆粒密度的比率） ；'K K：壓縮率，可取 0.5——0.7； 公式換算得到驅(qū)動(dòng)功率的算法： (5.2)??2.7 QpKN? 已知：Q=10, =0.9，查表得到 P=56； =0.5；γ=0.5；?' 帶入計(jì)算得到 N=166.2kW，經(jīng)查表，選取主電機(jī)型號(hào)為 Y280L-2 ，額定功率為 200KW，同步轉(zhuǎn)速 1500r/min。 5.2 主傳動(dòng)計(jì)算 該設(shè)計(jì)方案主傳動(dòng)系統(tǒng)采用直齒齒輪傳動(dòng)，主要優(yōu)點(diǎn)是工作可靠，使用壽命長(zhǎng)，傳 動(dòng)較平穩(wěn)，傳遞功率高，結(jié)構(gòu)緊湊，功率和速度適用范圍很廣等。工作時(shí),由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng) 小、大齒輪，并經(jīng)傳動(dòng)空軸帶動(dòng)環(huán)模轉(zhuǎn)動(dòng)，環(huán)模與壓輥擠壓物料成形。 5.2.1 選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 圖 5.1 主傳動(dòng)示意圖 AHHC520 制粒機(jī)設(shè)計(jì) 15 1）選定齒形為直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 2）作為機(jī)床主軸傳動(dòng)，選用 7 級(jí)精度（GB 10095-88） 3）材料選擇。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 10-1 選擇小齒輪材料為們 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 280HBS，大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 240HBS，二者硬度差為 40HBS。 4）選小齒輪齒數(shù)為 z1=24，大齒輪齒數(shù)為 z2=3.74×24=92.976，取 z2=93。 5.2.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》公式 10-9a 進(jìn)行試算，即 (5.3)??3 2112. ?????????HEdt ZuKTd?? （1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1）試選載荷系數(shù) Kt=1.3. 2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。 mNmNnPT ??????? 65151 1029.14802.90.9 3）選取 nd=1. 4）查得 ZE=189.8 MPa1/2. 5）查得 σHlim1=600MPa， σHlim2=550MPa。 6）計(jì)算 N 992 911065.87.346 1034.6)582(0????jLnh 7）取 KHN1=0.95，K HN2=0.98. 8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。 取失效概率為 1%，安全系數(shù)為 S=1，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式 10-12 得?? MPaSHN570695.01lim1 ????K398.2li2 （2）計(jì)算 1）試算小齒輪分度圓直徑 d1t，代入[σ H]中較小的值。??m mZuTdEdt417.8 5398.17.831029.3.32 262? ?????????????????????? 2）計(jì)算圓周速度 v。 ssmnt /50.1/106487.061 ????? 3）計(jì)算齒寬。 dbt 71?? 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 4）計(jì)算齒寬與齒高之比 。hb 模數(shù) mzdmtt 184.6247.18?? 齒高 ht 9.3.5.?671094.38?b 5）計(jì)算載荷系數(shù)。 根據(jù) v=11.50m/s，7 級(jí)精度，由 《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 10-8 查得動(dòng)載荷系數(shù) Kv=1.18,； 直齒輪， ；1??FHK 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 10-2 查得使用系數(shù) KA=1.25； 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 10-4 用插值法查得 7 級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱(chēng)布置時(shí)， 。42.1??HK 由 ， 查圖 10-13 得 ；故載荷系數(shù)670hb42.1??H32.1??F127.4.85.????HvAK 6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式 10-10a 得mdtt .3.1274.831? 7）計(jì)算模數(shù)。 mz8.24.1? 5.2.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》公式 10-5 得彎曲強(qiáng)度計(jì)算公式為 (5.4)??321????????FSAdYzKT??? （1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值。 1）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 10-20c 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ；大齒MPaFE501?? 輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ；MPaFE3802?? 2）由圖 10-18 取得彎曲疲勞壽命系數(shù) ； ；90.1?FNK9.2FN 3）計(jì)算彎曲疲勞需用應(yīng)力。 取彎曲疲勞安全系數(shù)為 S=1.4，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式 10-12 得?? MPaaSFENF 49.314.151???K857.2.80922 ? AHHC520 制粒機(jī)設(shè)計(jì) 17 4）計(jì)算載荷系數(shù) K。 947.13218.25??????FvA 5）查取齒形系數(shù)。 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 10-5 查得， ； 。6.1aY.2Fa 6）查取應(yīng)力校正系數(shù)。 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 10-5 查得， ； 。58.1?Sa7.12Sa 7）計(jì)算大、小齒輪的 并加以比較。??FSa???0157.8.25736.49.3621??FSaY 大齒輪的數(shù)值大。 （2）設(shè)計(jì)計(jì)算 mm0954.17.2410936???? 計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行比較，將齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算模塊 M 是大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì) 算模塊，承載能力的齒輪模數(shù)的大小主要取決于上的抗彎強(qiáng)度，承載力和齒面接觸疲勞 強(qiáng)度所決定的，只有在齒輪的直徑（模數(shù)和齒數(shù)的產(chǎn)品） ，彎曲強(qiáng)度是可取的 5.0345mm 模量，就近舍入到 M＝6mm 的標(biāo)準(zhǔn)值，根據(jù)節(jié)圓直徑 D1 = 174.768 接觸強(qiáng)度可以計(jì)算， 小齒輪齒數(shù) 30148.2967.11 ???mdz 大齒輪齒數(shù) ，取 。25.3075.2??z2z 5.2.4 幾何尺寸計(jì)算 （1） mmzd7026183021??? （2） a4121? （3） db801???? 取 B2=180mm，B1=190mm。 5.2.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制齒輪零件圖 見(jiàn)零件圖 AHHC520-ZL-01 和 AHHC520-ZL-02。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 5.3 空心軸的有限元分析 電機(jī)的轉(zhuǎn)矩通過(guò)一對(duì)齒輪傳動(dòng)傳遞給空心軸，空心軸帶動(dòng)固定其上的環(huán)模一起旋轉(zhuǎn)。 因此，空心軸是主要的傳動(dòng)和連接部件?？招妮S的主要制造工藝和計(jì)算如下： (1) 空心軸材料為 45 鋼； (2) 該軸采用鍛造方式加工，然后再進(jìn)行車(chē)削和銑削加工； (3) 空心軸內(nèi)壁設(shè)有軸承支座，為了將環(huán)模和主軸定位，保證兩零件的同軸度，環(huán)模 和空心軸用鍵連接，即傳動(dòng)鍵，并用螺栓定位?？招闹鬏S結(jié)構(gòu)請(qǐng)參見(jiàn)制粒部分部裝圖 AHHC520-ZL-00。 圖 5.2 空心軸 (1)進(jìn)入 UG NX6.0 的高級(jí)仿真模塊，并新建 FEM 和仿真。 AHHC520 制粒機(jī)設(shè)計(jì) 19 圖 5.3 截圖 1 圖 5.3 截圖 2 （2）新建解算方案 Solution1。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 圖 5.3 截圖 3 （3）對(duì)模型施加載荷和約束。 圖 5.3 截圖 4 AHHC520 制粒機(jī)設(shè)計(jì) 21 圖 5.3 截圖 5 （4）指派模型材料。 圖 5.3 截圖 6 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 22 （5）對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。用 10mm 的 CTETRA（4）單元。 圖 5.3 截圖 7 AHHC520 制粒機(jī)設(shè)計(jì) 23 6 制粒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 6.1 環(huán)模的加工工藝綜述及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖 6.1 環(huán)模 環(huán)模是顆粒飼料壓制機(jī)的關(guān)鍵零件之一；又是易損件；價(jià)格不菲；其質(zhì)量的好壞和 質(zhì)量是否穩(wěn)定,直接影響環(huán)模的使用壽命和顆粒飼料壓制機(jī)的產(chǎn)量 環(huán)模失效的主要形式是?？變?nèi)圈已被廢棄，也有環(huán)模的模塊開(kāi)裂。對(duì)環(huán)形模具材料 的使用壽命的加工工藝，環(huán)模環(huán)模，同樣的材料，同樣的過(guò)程，模具的壽命也與飼料的 配方與生產(chǎn)工藝參數(shù)，工藝操作，飼料。當(dāng)初始?jí)毫Νh(huán)模出料順暢主環(huán)?？椎谋砻婀鉂?度。目前，20 鋼，35 鋼，45 鋼，20Cr，40Cr，20CrMnTi ，40CrMnMo 等國(guó)產(chǎn)顆粒飼料 機(jī)環(huán)模的常用材料，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)和低合金結(jié)構(gòu)鋼，不銹鋼也有少量。 6.1.1 環(huán)模的熱處理工藝 在環(huán)模材料的過(guò)程中，熱處理，淬火和回火，正火，淬火，滲碳，滲氮。根據(jù)不同 的環(huán)模材料，考慮到這些熱處理方法的特點(diǎn)，和加工工藝之間的安排。消除正火的內(nèi)應(yīng) 力，準(zhǔn)備下一次的過(guò)程。在環(huán)模的歸一化處理，一般安排在鍛造或粗加工后，也有安裝 在汽車(chē)前。正火處理后的環(huán)模，改善切削性能，并可適當(dāng)提高表面精加工。 環(huán)模的目的，可獲得強(qiáng)度和韌性更高性能的綜合力學(xué)性能，保持環(huán)模。在環(huán)模加工， 精車(chē)的總體布置，拉前或后的粗加工；也可設(shè)置在滲氮前。中碳優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu) 鋼，應(yīng)注意間隔時(shí)間不宜太長(zhǎng)，淬火和回火熱處理裂紋，否則，可能會(huì)導(dǎo)致環(huán)模環(huán)模因 復(fù)合體的結(jié)構(gòu)。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 24 模具淬火冷卻介質(zhì)用于水和油。在冷卻水油比速度。如添加聚乙烯醇 0.15% ~ 0.30% 的水，油和水之間的冷卻，可以更好的熱處理組織。淬火一般安排在鉸削或磨削，可使 最終熱處理工藝。 滲碳處理能提高?？缀蛢?nèi)環(huán)表面的硬度,提高其耐磨性,從而提高環(huán)模的使用壽命。滲 碳主要針對(duì)含碳量 0.15%～0.25%的優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼和低合金鋼如 20 號(hào)鋼、20Cr、20CrMnTi 等。 6.1.2 環(huán)模?？椎募庸すに?環(huán)模?？妆砻婀鉂嵍戎苯佑绊懎h(huán)模生產(chǎn)飼料時(shí)是否順利出料的關(guān)鍵。一般用人工進(jìn) 給的鉆孔工藝很難達(dá)到其要求的光潔度。而進(jìn)口的多工位鉆孔專(zhuān)用機(jī)床由于設(shè)備價(jià)格昂 貴和其鉆頭依賴(lài)進(jìn)口,導(dǎo)致環(huán)模制造成本增加。有的廠家采用專(zhuān)用機(jī)床,雖然能達(dá)到光潔度 要求,但生產(chǎn)成本也比較高。利用普通鉆床經(jīng)過(guò)改進(jìn)并輔以必要的工裝,能夠?qū)崿F(xiàn)鉆（擴(kuò)） 孔半自動(dòng)化,取得令人滿(mǎn)意的環(huán)模模孔表面光潔度和較高的生產(chǎn)效率,降低制造成本;其方法 是利用單片機(jī)控制兩個(gè)步進(jìn)電機(jī),其中一個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制鉆（擴(kuò)）孔進(jìn)給方式,另一個(gè)步進(jìn) 電機(jī)控制環(huán)模的轉(zhuǎn)角,達(dá)到自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng);經(jīng)加工后?？妆砻婀鉂嵍瓤蛇_(dá) 0.8,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,生產(chǎn) 成本降低,自動(dòng)化程度大為提高。通過(guò)不同的編程,可改變鉆（擴(kuò)）孔的鉆頭或（銑刀）的 進(jìn)給運(yùn)動(dòng),可分一步或多次對(duì)同一孔進(jìn)行加工;更換不同直徑的鉆頭（或銑刀） ,可加工不同 直徑?？椎沫h(huán)模。 6.1.3 環(huán)模的結(jié)構(gòu) 環(huán)?？椎男螤钆c尺寸也對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率大小有很大影響。一般?？椎慕孛娉?圓形，有四種：直形孔、階梯孔、外錐孔和內(nèi)錐孔。按孔徑大小可以分為兩種：內(nèi)小外 大、內(nèi)大外小，前者用于?？讖叫∮?10mm，后者用于?？諒酱笥?10mm，其所以有此差 別是有利于成形。直孔和階梯孔適于配合飼料的制粒，但是，階梯孔不常用，外錐孔適 于脫脂糖等高纖維飼料，內(nèi)錐孔使于草粉類(lèi)體積大的飼料，由于直形孔加工簡(jiǎn)單，用得 最為廣泛。進(jìn)料口有三種形式：直孔、錐孔和曲線孔。采用曲線孔效果好，但加工困難。 因此，常采用直形孔口。錐孔角度一般為 60～120 度。環(huán)模工作面的開(kāi)孔率對(duì)生產(chǎn)率有 很大影響。在考慮環(huán)模有足夠強(qiáng)度的條件下盡可能提高開(kāi)孔率，?？滓话阋哉切闻?列，孔間距為 3～5 mm。 6.1.4 方案設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)方案主要參數(shù)如下：環(huán)模材料為 20CrB，滲氮處理。環(huán)模內(nèi)徑為 250mm；孔 徑取 8mm；?？咨疃?80mm；環(huán)模有效工作寬度 185mm；模孔采用直型孔設(shè)計(jì)，錐孔角 60 度，孔在環(huán)模外表面呈正三角形排列。 AHHC520 制粒機(jī)設(shè)計(jì) 25 6.2 環(huán)模的參數(shù)計(jì)算 6.2.1 環(huán)模厚度計(jì)算 環(huán)模的厚度根據(jù)物料特性和?？卓讖接?jì)算，壓制不同的飼料，需要采用相應(yīng)的最佳 長(zhǎng)徑比，以獲得高質(zhì)量的顆粒。 模孔直徑取為 8mm，同時(shí)取模孔深度為 80mm，則徑深比為105??H 故環(huán)模內(nèi)徑為 520mm，外徑為 680mm。 6.2.2 環(huán)模單位功率面積 單位功率面積是指壓粒主電機(jī)每千瓦所對(duì)應(yīng)的環(huán)模有效壓帶面積，是衡量制粒機(jī)性 能的重要參數(shù)，也是設(shè)計(jì)制粒機(jī)的主要依據(jù)。 單位面積功率的計(jì)算公式如下： (6.1))/(20KWmPDbSA?? 其中，S：環(huán)模亞帶有效面積； D：環(huán)模內(nèi)徑； b: 環(huán)模壓帶寬 A0=(3.14×520×185)/200=1510.34(mm2/kW) 基本符合正常的取值。 6.3 壓輥的設(shè)計(jì)計(jì)算 壓輥是制粒機(jī)的主要部件之一，它與環(huán)模配套使用，二者對(duì)粉狀飼料進(jìn)行積壓，使 其成形。本設(shè)計(jì)方案在制粒室中采用兩個(gè)壓輥。 壓輥是用來(lái)向壓模擠壓物料的，為防止打滑和增加攫取力，壓輥表面采取增加摩擦 力和耐磨措施：在壓輥上按壓輥軸向拉絲。本設(shè)計(jì)方案壓輥采用 40Cr,調(diào)質(zhì)處理后硬度為： HRC49。壓輥直徑的大小直接影響壓粒時(shí)物料攝入角，故在盡可能的條件下，應(yīng)采用大 直徑的輥，兩壓輥得環(huán)模制粒機(jī)，壓輥直徑 d 與環(huán)模內(nèi)徑 D 的關(guān)系為：2dD,考慮兩壓輥 之間還有調(diào)整間隙，一般取 d 與 D 的關(guān)系為： d=(0.4～0.485)D 結(jié)合設(shè)備實(shí)際情況，d=520×(0.4～0.485) ， 所以取:d=240mm 。 圖 6.2 模輥工作示意圖 1、壓輥 2 、 物料層 3、已成型顆粒 4、模輥間隙 5、粘附層 6、壓膜 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 26 6.4 環(huán)模和壓輥工作間隙的調(diào)整 壓輥與環(huán)模的間隙是制粒機(jī)操作時(shí)調(diào)整的重要參數(shù)之一，其調(diào)整過(guò)程也是制粒機(jī)操 作前的最重要的調(diào)整步驟之一，間隙調(diào)整的合理性直接影響著制粒機(jī)的使用性能。正確 的調(diào)整會(huì)使制粒機(jī)獲得最大的生產(chǎn)能力，延長(zhǎng)壓輥和環(huán)模的使用壽命，從而降低生產(chǎn)制 造費(fèi)用，節(jié)約產(chǎn)品成本,提高經(jīng)濟(jì)效益。 一般情況下，環(huán)模的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?，如配有兩只壓輥的制粒機(jī)，開(kāi)始安裝 壓輥時(shí)應(yīng)將左側(cè)壓輥的最大偏心凸邊安裝在環(huán)模內(nèi)左上半?yún)^(qū)，右側(cè)壓輥的最大偏心凸邊 安裝在環(huán)模內(nèi)右下半?yún)^(qū)內(nèi)；如配有多只壓輥制粒機(jī)，也應(yīng)保證當(dāng)偏心調(diào)節(jié)塊沿環(huán)模旋轉(zhuǎn) 的相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，壓輥應(yīng)向與環(huán)模相接觸的方向移動(dòng)，否則說(shuō)明壓輥安裝不正確，應(yīng) 按上述要求重新安裝。 壓輥與環(huán)模的間隙一般為 0.13mm～0. 5mm，調(diào)節(jié)時(shí)通常使壓輥的外表面與旋轉(zhuǎn)環(huán)模 的內(nèi)表面輕微接觸，并在環(huán)模帶動(dòng)下達(dá)到似轉(zhuǎn)非轉(zhuǎn)。正常情況下，模孔小的兩者間隙小 些，模孔大的兩者大些；新壓模間隙小些，舊壓模間隙大些。如果壓輥與環(huán)模間隙太小, 壓輥與環(huán)模容易磨損，而且噪聲較大；反之，間隙太大會(huì)造成出料困難。 AHHC520 制粒機(jī)設(shè)計(jì) 27 7 設(shè)備拆裝及維護(hù) 7.1 制粒機(jī)的使用和維護(hù) （1）使用新制粒機(jī)或新?lián)Q的壓模圈應(yīng)先加工一部分含油脂量較高的飼料，如亞麻籽 及餅粕等粉料，使壓?？椎玫揭欢?rùn)滑，然后再加工一般飼料。這樣可提高產(chǎn)量，延長(zhǎng) 壓模圈的使用壽命。 （2）壓粒前在粉料中可滴加 4％左右的水或蒸汽，有時(shí)也可加不超過(guò) 3％的油脂和 不超過(guò) 10％的糖蜜。 （3）如壓粒機(jī)需較長(zhǎng)時(shí)間的停歇，則應(yīng)在工作快要結(jié)束時(shí)，加入油質(zhì)粉料或經(jīng)油浸 的鋸木屑來(lái)充填?？?，以防生銹。 7.2 制粒機(jī)的檢修 制粒機(jī)檢修的內(nèi)容主要包括制粒機(jī)的拆裝和易損件的更換修復(fù)方法。 制粒機(jī)的拆裝 內(nèi)容包括喂料系統(tǒng)拆裝、攪拌系統(tǒng)拆裝、制粒機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)拆裝、易損件的拆裝 4 部分。 7.2.1 喂料系統(tǒng)拆裝 1、調(diào)速電機(jī)支承座；2、減速器；3、調(diào)速電 機(jī)；4、支撐板；5、大鏈輪；6、鍵；7、小鏈 輪；8、鏈條；9、防護(hù)罩；10、11、12 螺栓 圖 7.1 喂料系統(tǒng)拆裝示意圖 7.2.1.1 喂料系統(tǒng)傳動(dòng)部分拆裝 1、松開(kāi)防護(hù)罩上的緊固螺栓，即可拆裝防護(hù)罩 9。 2、松開(kāi)螺栓 12，調(diào)松調(diào)速電機(jī) 3 和減速器 2，可取下鏈條 8。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 28 3、用合適的“ 拉馬” 可取下大鏈輪 5，小鏈輪 7，鍵 6。 4、去掉螺栓 10，可取下支承板 4。 5、去掉螺栓 12，可取下調(diào)速電機(jī) 3，減速器 2。 6、去掉螺栓 11，取下調(diào)速電機(jī)支承座 1。 傳動(dòng)部分裝配時(shí)，按上述相反順序進(jìn)行。 當(dāng)傳動(dòng)部分的某一處出現(xiàn)故障或松弛時(shí)， 即可