秸秆压块机设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕业 设计说明书 题目名称 ： 秸秆压块机设计 院系名称 ： 机电学院 班 级 ： 学 号 ： 学生姓名 ： 指导教师 ： 2014 年 3 月 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘要 本 文 论 述 了 生 物 质 压 缩 成 型 技 术 在 国 内 外 的 发 展 历 史 及 研 究 现状，并 比较 了各 生 物质压 缩成 型设 备 的优缺 点。 在对 平 模麦秸 压块 机的模辊 受力 情况 分 析基础 之上 ，利 用 简化力 学模 型计 算 了平模 麦秸 压块机设 计的 主要 技 术参数 ，通 过对 其 动力的 设计 确定 电 动机的 选择 ，对碾压 装置 的设 计 计算确 定电 动机 的 功率， 成型 模孔 的 设计及 其传 动系统的 设计 ，心 轴 的校核 ，键 的选 择 及强度 校核 等。 在 此基础 之上 ，设计了用于生产秸秆成型压块的平模麦秸压块机。 关键词 ： 生物质 压缩 成型 ,力学模型 ,平模制粒机 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 he of in of On of on on t of by of to to of of f of of n of of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目录 摘要 1 1 绪论 . 1 课题 研究的 背景和 意义 . 1 国内外研究综述 . 1 生物质压缩成型机种类 .2 平模 压块机动力学分析与计算 . 13 平模 压块机 的工作过程 . 13 模辊 压块 作用的运动学分析 . 13 模辊 压块 作用的力学分析 . 14 简化力学分析 . 15 辊轮作用力计算 . 16 3 平模制粒机设计 . 19 平模制粒机主要技术参数计算 . 19 传动装置设计 . 20 碾压装置的设 . 24 主轴设计计算及强度校核 . 26 4 轴承的选择 .轴承分类 . .轴承选择方法 . 5 结论 及后续展望 . 36 致谢 . 36 参考文献 . 36 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 绪论 课题研究的目的和意义 在农 业 和林 业生 产 过程 中 ，会 产生 大 量的 剩 余物 。例 如 ，残 留 在农田内的农作物秸秆，农副产品加工后剩余的稻壳、 玉米芯和花生壳等， 林 业生 产过 程中残 留的 树枝 、 树叶、 木屑 和木 材加工 的边 角料等。上 述农 林业 生 物质资 源通 常松 散 地分布 在大 面积 范 围内， 堆积 密度比较低，给收集、运输、储藏和应用带来 了一定的困难。 由此 ， 人们 提出 了 生物 质 固体 成型 燃 料技 术 ，即 在一 定 温度 和 压力作用 下， 利用 木 质素充 当粘 合剂 ， 将松散 的秸 秆、 树 枝和木 屑等 农林生物 质压 缩成 棒 状、块 状或 颗粒 状 的成型 燃料 。压 缩 后的成 型燃 料能源密 度相 当于 中 质烟煤 ，提 高了 运 输和贮 存能 力； 燃 烧特性 明显 得到改善，提高了利用效率。 生物 质 固体 成型 燃 料技 术 是生 物质 能 开发 利 用技 术的 主 要发 展 方向之一 ，不 仅可 以 为家庭 提供 炊事 、 取暖用 能， 也可 以 作为工 业锅 炉和电厂 的燃 料， 替 代煤、 天然 气、 燃 料油等 化石 能源 ， 近年来 日益 受到人们的广泛关注。 我国 生 物质 能资 源 非常 丰 富， 但是 ， 作为 一 种散 抛型 低 容重 的 能源存在 形式 ，生 物 质能源 具有 资源 分 散、能 量密 度低 、 容重小 、储 运不方便 等缺 点， 严 重制约 了生 物质 能 的大规 模应 用。 所 以生物 质高 品位转换技术的研究便成为人们开发利用生物质能的重点。 而近年来对生物质 压缩 成型 技 术的改 进创 新发 展 ，为高 效利 用农 林 废弃物 、农 作物秸秆等重新提供了一条途径。 国内外研究综述 物质压缩成型技术的发展历史及研究现状 生物质压缩成型技术的研究始于 20 世纪初，到目前为止，世界上各个国 家研 究的 重 点还是 集中 在生 物 质压缩 成型 燃料 的 制造技 术和 相应燃烧设备的开发上。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 国外发展历史及研究现状 国外的生物质致密固化成型产品现状及发展趋势： 国外 生物 质致 密固 化成 型产 品的 发展 分为 三个 阶段 ，从 20 世纪30代为研究、示范、交叉引进阶段，研究的着眼点以代替化石能源为目 标， 最早 是 英国一 家机 械研 究 所以煤 泥原 料研 制 成的， 后用 于加工褐煤和精煤，逐步发展到用造纸厂的废弃物。 20 世纪 30 年代，螺旋式成 型机 在美 国 开始设 计生 产； 同 时，现 代化 的活 塞 式成型 机也 在瑞典、 德国 得到 推 广。以 锯末 为原 料 的燃料 块在 市场 上 有了竞 争力 ，50 年代后又相继产生以油压、水压为动力的生物质压缩 成套设备以及以机械为动力滚筒式小颗粒成型设备。 20 世纪 70代为第二阶段，各国普遍重视化石能源对环境的影响， 同时 由于 出 现能源 危机 ，生 物 质压缩 固化 成型 燃 料发展 很快 ，西欧及日本等国家已成为一种产业。 1984 年日本已有 172 家工厂生产生物质压缩固化成型燃料，年总产量达 26 万吨。 第三阶段为 90 年代后，首先以丹麦为首开展了规模化利用研究工作，率 先研 制成 功 了利用 生物 质直 接 燃烧发 电厂 ，随 后 瑞典、 德国 、奥地利 等过 都先 后 开展利 用生 物质 固 化成型 燃料 发电 和 作为大 型锅 炉的代替燃料的研究，联合国也将此作为重点研究开 发项目。 美国在 1993，每年生物质压缩固化成型燃料销售总量约50吨，占住宅取暖需求量的 目前，已在 25 个州建立了树皮成型燃料加工厂，每天产量超过 300 吨。欧洲现有上百家固化成型燃料加工厂，瑞典 2000 年生物质压缩固化成型燃料的生产能力已达到 100 万吨，人均年耗量达 160 公斤。亚洲的菲律宾，越南等在 2003年建立了 4 座以木材废弃物为原料、年产量达 20 万吨的大型固化成型燃料加工厂。 国外生物质固化成型技术发展有以下几个特点： 一 是生 产技 术 大部分 已经 成熟 ， 并达到 规模 化和 商 品化； 二是 已由过去 烧壁 炉的 生 活用能 为主 转向 了 生产阶 段； 设备 制 造比较 规范 ，耗能较高、成本较贵，同等生产能力的设备是国内的 5 在发达 国家 中， 生 物质能 研究 开发 应 用工作 主要 集中 于 气化、 液化 、热解、固化和直接燃烧等方面。 美国 2004 年生物质能供应量 72占美国能源供应总量的3%，计划 2030 年达到 30%。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 欧盟 2003 年欧盟 25 国生物质能消费量 69约占欧盟能源消费总量的 4%，计划 2010 年达到 国外生物质能政策的出发点和目标： （ 1）保障国家能源安全，提高能源 自我供给能力； （ 2）促进农业产业调整和农村发展，把发展“能源农业”作为实现农业转型和农村可持续发展的重要途径。 （ 3）增加新的就业机会，把发展生物质能看作是解决本国就业问题的一个重要手段； 研 究表 明： 在 工业化 国家 ，陆 上 石油（ 包括 开采 、 冶炼和 销售 ）每百万吨标准有的能源需要工作岗位 959 个：煤炭业为 925 个；天然气业为 430 个。而生物质固体燃料业为 3000；生物乙醇业为18000；生物柴油业为 29000 个；生物质发电业为 1650 个。 （ 4）改进环境保护，把发展生物质能 源看作减少 放的重要措施。 国外主要生物质能政策：美国 （ 1）政府行政命令 1999 年，总统克林顿签署 13134 号开发和推进生物及产品和生物能源 的 总统 令 ，提出 目 前生 物 基产品 和生 物能 源 技术有 潜力 将各再生 农林 资源 转 换成能 满足 人类 需 求的电 能、 燃料 、 化学物 质、 药物及其 它物 质的 主 要来源 。这 些领 域 的技业 和雇 佣机 会 ；为农 林业 废弃物建 立新 的市 场 ；给未 被充 分利 用 的土地 带来 经济 机 会；以 及减 少我国对进口石油的依赖和温室气体的排放，改善空气和水的质量。并提出了到 2010 年生物基产品和生物能源扩大三倍， 2020 年增加十倍，每年为农民和乡村经济新增 200 亿美元的收入和减少一亿吨碳排放量的宏大目标。 (2) 生物质能立法与政策措施 2002 年国会通过了生物质研究开发法案，制定了（生物质技术路线图 ,成立了生物质项目办公室即生物质技术咨询委员会。 2002年通过了农田安全和农村地区发展法案。提出鼓励生物质发展的一些政策 措施 ，包 括 ；要求 农业 部制 定 政府生 物质 能采 购 政策， 协调 分摊生物 质商 业项 目 的成本 ；鼓 励生 物 质能相 关领 域的 教 育计划 ；鼓 励农民、 农场 主和 农 村小型 实体 使用 可 再生能 源技 术和 产 品，购 买可 再生能源系统 等。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 2005 年颁布（能源政策法） 定了一系列的 鼓励 生物 质 能发展 的政 策措 施 ，包括 ：税 收激 励 ；强制 性联 邦政府购 买可 再生 能 源产品 配额 ；强 制 性的标 准和 规范 ； 生物能 产品 生产和消费补贴；生物质技术研发支持；贷款担保等。 (3) 政府部门有专门的生物质能发展计划 如能源部制定的美国生物质路线图；生物质能办公室管理的生物能多年计划；环保署管理的甘蔗乙醇计划。 (4) 地方州政府的优惠政策 美 国各 州和 地 方政府 通过 税收 减 免、低 息贷 款及 其 它的财 政手 段鼓励生物质能 产品的生产和使用。 其中有 18 个州和华盛顿特区对电力供应实行包括生物质在内的可再生能源配额制； 14 个州建立了可再生能源效益基金。 欧盟 (1) 欧盟政策 通 过发布 一系列 的政策 法令 。为欧 盟及成 员国 生物质 能源 和其它可再生能源的开发利用提供指导。以发布的有关文件是： 2001 年发布的 、 ； 2003年发布的 、 、 通过 欧 盟能 源 各级计 划 为生 物 质能技 术的 研发 、 推广、 示范 提供资金支持。 通 过欧 盟委 员 会下设 的能 源环 保 研究机 构为 欧盟 委 会及成 员国 的政府、研究机构、公司提供生物质资源、技术等方面的信息服务。 (2) 成员国政策 欧 盟 成 员 国 也 以 法 律 或 联 邦 政 府 法 令 的 方 式 建 立 起 促 进 生 物质能技术研发、投资、生产和消费的政策框架。如 ;德国、西班牙等 15国对生物质发电实行保护性电价；德国、英国、芬兰、丹麦等 11 国为生物质供热提供投资补贴；瑞典、荷兰、意大利等 4 国为生物质供热免税。 (3) 州和地方政策 各 国地 方政 府 积极采 取措 施租 金 生物质 嫩黄 的发 展 。如各 国的 巴伐利亚 洲政 府把 发 展生物 质能 列为 该 州发展 非食 品农 业 、租金 农村 社会发展 的重 要举 措 ，制定 了州 生物 质 能发展 规划 和目 标 。州政 府整 合买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 地方基 础研 究、 技 术开发 、市 场营 销 等机构 ，成 立了 州 生物质 能技 术开发中心。并为村落型生物质热电联产示范项目提供配套补贴资金。 国内发展历史及研究现状 我国从 20 世纪 80 年代引进并开始致力于生物质压缩成型技术的研究。 南京 林化 所 在“七 五” 期间 开 展了对 生物 质压 缩 成型机 的研 制及对生物质成型理论的研究；湖南省衡阳市粮食机械厂于 1985 年研制了第一台 生物质压缩成型机；江苏省连云港东 海粮食机械厂于 1986 年引进了一台 状燃料成型机； 1990 年前后，陕西省武功县轻工机械厂， 河南工艺包装设备厂等单位先后研制和生产了几种不同规模的生物质成型机和碳化机组； 1994 年湖南农大、中国农机能源动力所分别研究出 、 35 型机械冲压式成型机； 1997 年河南农业大学又研制出 液压驱动活塞式成型机； 2002 年中南林学 院也 研制 了 相应设 备。 目前 我 国成型 机的 生产 和 应用已 形成 了一定的 规模 ，热 点 主要集 中在 螺旋 挤 压成型 机上 ，但 是 ，仍然 存在 着诸如成 型筒 及螺 旋 轴磨损 严重 、寿 命 较短电 耗大 等问 题 ，因此 有待 于进一步深入研究。 中国从 20 世纪 80 年代引进螺旋推进式 秸秆压块机 ，生 物质 压缩 成 型技术 的研 究开 发 已有二 十多 年的 历 史。南 京林 业化工研 究所 在 “ 七五 ” 期 间设 立了 对 生物质 压缩 成型 机 及生物 质成 型理论研究课题，湖南省衡阳市粮食机械厂为处理粮食剩余谷壳，于 1985年根据国外样机试制了第一台 生物质压缩成型机。江苏省连云 港 市东 海 粮 食 机 械 厂 于 1986 年引进了一台 状 燃料 成 型机 1990 年以后，陕西武功轻 工机械厂，湖南农村能源办公室以及河北正定 县常 宏木 炭 公司等 单位 先后 研 制和生 产了 几种 不 同规格 的生 物质成型机和炭化机组， 1998 年初，东南大学，江苏省科技情报所和国营 9305 厂研制出了 “15” 型固体燃料成型机。 20 世纪 90 年代期间河南农业大学，中国农机能源动力研究所分别研究出 机械冲压式成型机， 列液压驱动活塞式成型机， 机械冲压式成型机，进入 21 世纪，中南林学院，辽宁省能源研究所研制的颗粒成型机，南 京林 产化 工 研究所 研制 的多 功 能成型 机， 河南 农 业大学 机电 工程学院研制的活塞式液压成型机 ，在国内都已形成或正在形成产业化。 尽管引进和研究的有很多种生物质成型机械，但我国发展的压缩成型机基 本上 就两 种 ：螺旋 挤压 成型 机 和液压 冲压 成型 机 ，国内 螺旋 挤买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 压成型机在运行的曾有 800 多台，生产能力多在 100 间，电机功率 18加热功率 2 4产的成型燃料大多为棒状，直径 50 70位产品电耗 70 前这些设备大都停止了运行，主要原因是：以木屑为原料，市场和资源的针对性差，成本高。螺旋挤压设备磨损严重，维修周期短 (60 80h)，耗能高。 由此看来 螺旋 式成 型 机的关 键技 术是 螺 杆的使 用寿 命。 由 辽宁省 能源 研究所用特种材料研制的螺杆已经问世，其连续使用时间已达 500 小时，但成本 相当 高， 而 液压式 生物 质成 型 机是液 压驱 动活 塞 冲压成 型， 其运行性能稳定，延长了易损件的使用寿命； 2002 年河南农业大学环境与能源工程系研究的第三代液压驱动式 ( )，是双头活塞式秸秆成型 机， 解决 了 螺旋挤 压式 成型 机 存在的 螺杆 磨损 快 问题， 技术 基本成熟。 物质压缩成型原理 植物 质 原料 中含 有 纤维 素 、半 纤维 素 、木 素 、树 脂和 蜡 等物 质 。一般在阔叶木、针叶木中，木素含量为 27 32%(绝干原料 )、禾草类中含量为 14 25%。现在知道木质素是具有芳香族特性的结构，单体为苯基丙 烷型 的立 体 结构高 分子 化合 物 ，不同 种类 的植 物 质都含 有木 质素，而 其组 成、 结 构不完 全一 样。 在 常温下 木质 素主 要 部分不 溶于 有机溶剂，它属于非晶体，没有熔点但有软化点，当温度为 70 110 时软化具有粘性。当温度到达 200 300 时成熔融状，粘性高，此时加以一定 的压 力使 植 物质各 部分 粘结 在 模具内 成型 。对 植 物质原 料加 热软化， 也利 于减 少 成型的 挤压 力。 燃 料可按 用户 要求 ， 使用不 同规 格的模具，制成多种规格尺寸的成型燃料品。因此现 代的压缩成型设备，尤其是生物质成型块较大的机械，多在成型模的末端，用电阻丝加热，达到既成型又减少阻力的目的 。 由于 植 物生 理方 面 的原 因 ，生 物质 原 料的 结 构通 常都 比 较疏 松 ，密度较 小。 这些 质 地松散 的生 物质 原 料在受 到一 定的 外 部压力 后， 原料颗粒先后经历重新排列位置关系、颗粒机械变形和塑性流变等阶段 。体积大 幅度 减小 ， 密度显 著增 大。 由 于非弹 性或 粘弹 性 的纤维 分子 之间的相 互缠 绕和 绞 合，在 去除 外部 压 力后， 一般 不能 再 恢复原 来的 结构形状 。对 于木 质 素等粘 弹性 组分 含 量较高 的原 料， 如 果在成 型温 度达到木 质素 的软 化 点，则 木质 素就 会 发生塑 性变 形 ， 从 而将原 料纤 维买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 紧密地 粘结 在一 起 ，并维 持既 定的 形 状，成 型燃 料块 经 冷却降 温后 ，强度增 大， 即可 得 到燃烧 性能 类似 于 木材的 生物 质成 型 燃烧块 ；对 于木质素 含量 较低 的 原料， 在压 缩成 型 过程中 ，加 入少 量 的诸如 粘土 、淀粉、 废纸 浆等 无 机、有 机和 纤维 类 粘结剂 ，也 可以 使 压缩后 的成 型块维持 致密 的结 构 和既定 的形 状。 因 为这些 粘结 剂加 入 后，生 物质 粒子表面会形成一种吸附层，使颗粒之间产生一种引力 (即范德瓦尔斯力 )，同时在较小外力作用下粒子之间也可产生静电引力 (使生物质粒子间形成连锁 (构。被粉碎了生物质粒子在 外压 力和 粘 结剂作 用下 ，重 新 组合成 具有 一定 形 状的生 物质 成型块， 这种 成型 方 法需要 的压 力比 较 小。对 于某 些容 易 成型的 材料 则不必加 热， 也不 必 加粘结 剂， 但在 粉 碎颗粒 需要 细小 ， 结构 成 型压 力需要大，滚筒挤压式小颗粒成型实际就是这种类型。 物质压缩成型工艺 生物 质 压缩 成型 在 加工 方 式上 可分 为 冷压 成 型与 热压 成 型， 干 态成型与湿压成型， 以及加粘结剂或不加粘结剂。根据主要工艺特征的差别， 可将 这些 工 艺从广 义上 分为 常 温湿压 成型 、热 压 成型和 碳化 成型和冷压态成型。 （ 1） 常温湿压成型工艺 常温 湿 压成 型工 艺 常用 于 含水 量较 高 的原 料 。纤 维类 原 料经 一 定程度的 腐化 后， 会 损失一 定能 量， 但 是其挤 压、 加压 性 能会有 明显 改善。纤 维类 原料 在 常温下 ，浸 泡数 日 水解处 理后 ，其 压 缩成型 特性 明显改善 ，纤 维变 得 柔软、 湿润 皱裂 并 部分降 解， 易于 压 缩成型 。利 用简单的 模具 ，将 部 分降解 后的 农林 废 弃物中 的水 分挤 出 ，即可 形成 低密度的 压缩 成型 燃 料块。 这一 技术 在 泰国、 菲律 宾等 国 得到一 定程 度的发展，所生产的成型燃料块平均热值约 23KJ/当地称为“绿色碳”，在燃料市场上具有一定的竞争能力。 常温 湿 压成 型一 般 设备 比 较简 单， 容 易操 作 ，但 是成 型 部件 磨 损较快，烘干费用高， 多数产品燃烧性能较差。 （ 2） 热压成型工艺 热压 成 型工 艺是 目 前普 遍 采用 的生 物 质压 缩 成型 工艺 。 其工 艺 流程为：原料粉碎 干燥混合 挤压成型 冷却包装。 热压 成 型技 术发 展 到今 天 ，已 有各 种 各样 的 成型 工艺 问 世， 总 的买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 看来可 以根 据原 料 被加热 的部 位不 同 ，将其 划分 为两 类 ：一类 是原 料只在成型部位被加热，称为“非预热热压成型工艺”；另一类是原料在进入压 缩机 构之 前 和在成 型部 位被 分 别加热 ，称 为“ 预 热热压 成型 工艺”。两种工艺的不同之处在于预热热压成型工艺在原料进入成型机之前对其 进行 了预 热 处理， 这样 降低 了 成型所 需压 力， 从 而大幅 度提 高了成型部件的使用寿命，显著降低了单位能耗。 （ 3）炭化成型工艺 根据 工 艺流 程不 同 ，炭 化 成型 工艺 又 可分 为 两类 ，一 类 是先 成 型后炭化；一类是先炭化后成型。 1先成型后炭化工艺 工艺流程为：原料 粉碎干燥 成型 炭化 冷却包装。 先用 压 缩成 型机 将 松散 碎 细的 植物 废 料压 缩 成具 有一 定 密度 和 形状的燃料棒，然后，用炭化炉将燃料棒炭化成木炭。 2先炭化后成型工艺 工艺 流 程为 ：原 料 粉 碎除 杂 炭化 混 合粘 结 剂 挤压成型 成品干燥， 包装。 先将生物质原料炭化成粉粒状木炭，然后再添 加一定量的粘结剂，用压缩 成型 机挤 压 成一定 规格 和形 状 的成品 木炭 。由 于 原料纤 维结 构在碳化 过程 中受 到 破坏， 高分 子组 份 受热裂 解转 换成 炭 并释放 出挥 发份，使 其挤 压成 型 特性得 到改 善， 成 型部件 的机 械磨 损 和挤压 过程 中的能量消耗降低。 但是，炭化后的原料在挤压成型后维持既定形状的能力较 差， 贮运 和 使用时 容易 开裂 和 破碎， 所以 压缩 成 型时一 般要 加入一定量的粘结剂。 如果在成型过程中不使用粘结剂，要保证成型块的贮存和使用性能， 则需要较高的成型压力，这将明显提高成型机的造价。 （ 4） 冷压成型工艺 生物 质 冷压 成型 工 艺即 在 常温 下将 生 物质 颗 粒高 压挤 压 成型 的 过程。其 粘接 力主 要 是靠挤 压过 程所 产 生的热 量， 使得 生 物质中 木质 素产生塑化粘接。 冷压 成 型工 艺一 般 需要 很 大的 成型 压 力， 为 了降 低成 型 压力 ， 可在成型 过程 中加 入 一定的 粘结 剂。 如 果粘结 剂选 择不 合 理，会 对成 型燃料的 特性 有所 影 响，因 此在 冷压 成 型工艺 中， 粘结 剂 的选择 是致 关重要的。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 物质压缩成型设备 目前 ， 国内 外最 常 见的 成 型设 备是 螺 旋挤 压 式成 型机 、 活塞 冲 压式成型机和压辊式颗粒成型机。 旋挤压式成型机 螺旋 挤 压式 成型 机 利用 螺 杆挤 压生 物 质， 靠 外部 加热 ， 维持 成 型温度 150 300使木质素、纤 维素等软化，挤压成生物质压块。为避免成型 过程 中原 料 水份的 快速 汽化 造 成成型 块的 开裂 和 “放炮 ”现 象发生，一般将原料的含水率控制在 8 12%之间， 成型压力的大小随原料和所要求成型块密度的不同而异，一般在 4900 12740间， 成型燃料形状通常为直径 50 60空心燃料棒。 螺旋挤压式成型机开发应用最早，当前应用最为普遍。这类成型机运行平稳、生产连续性好，主要问题是螺杆磨损严重、使用寿命短以及单位产品能耗高。为了解决螺杆首端承磨面磨损严重这一问题，现在大多采用喷焊钨钴合金，焊条堆焊 618 或碳化钨， 或是采用局部渗硼处理和振动堆焊等方法对螺杆成 型部位进行强化处理。如图 1示。 图 1螺 旋 式 挤 压 成 型 机 构 塞冲压式成型机 活 塞冲 压 式成 型机 的 成型 是靠 活 塞的 往 复运 动实 现 的。 按 驱动 力不同分 为机 械式 和 液压式 两种 。机 械 式冲压 成型 机是 利 用飞轮 储存 的能量 . 通过曲柄连杆机构，带动冲压活塞，将松散的生物质冲压成生物买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 质压块 。液 压式 冲 压成型 机是 利用 液 压油缸 所提 供的 压 力，带 动冲 压活塞使 生物 质冲 压 成型。 冲压 式成 型 机通常 用于 生产 实 心燃料 棒或 燃料块，所得的产品是压缩块其密度介于 。其中液压式冲压成型机对原料的含水率要求不高，允许原料含水率高达 20%左右。 活塞冲压式成型机通常不用电加热，成型物密度稍低，容易松散，与螺旋挤压式成型机相比，明显改善了成型部件磨损严重的问题，但由于存在较大的 振动负荷，所以机器运行稳定性差，噪音较大，润滑油污染也较严重。如图 1示。 图 1 塞 式 挤 压 成 型 机 构 示 意 图 辊 式颗粒成型机 压辊 式 成型 机的 基 本工 作 部件 由压 辊 和压 模 组成 。其 中 压辊 可 以绕自己的轴转动。 压辊的外周加工有齿或槽，用于压紧原料而不致打滑。压 模有 圆盘 或 圆环形 两种 ，压 模 上加工 有成 型孔 ， 原料进 入压 辊和压模 之间 ，在 压 辊的作 用下 被压 入 成型孔 内。 从成 型 孔内压 出的 原料就变 成圆 柱形 或 棱柱形 ，最 后用 切 断刀切 成颗 粒状 成 型燃料 。用 压辊式成 型机 生产 颗 粒成型 燃料 一般 不 需要外 部加 热， 可 根据原 料状 况添加少量粘结剂，对原料的含水率要求较宽，一般在 10 40%以下均能很好成型，颗粒成型燃料的密度为 。压辊式成型机主要用于大型木材加工厂木屑加工或造纸厂秸秆碎屑的加工。 如图 1示 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 图 1 模 式 挤 压 成 型 机 构 示 意 图 物质压缩成型设备性能比较 图 1 备 性 能 比 较 技术 类型 原料要求 发展现状 主要优缺点 发展趋势 环模压辊成型 要求原料含水率1520%，粒度小于10 在 成 型 物 料 行业 已 经 商 业 化阶 段 ，成 型 燃 料处 于 半 商 业 化阶段。 生产能力较高，产品质量好；模具易损、堵塞， 维 修 成 本 较 高 。 降低成本， 实现商业化 平模压辊成型 要求原料含水率1520%，粒度小于10 技 术 比 较 成 熟 ，进 入 商 业 化 发展阶段。 设备简单，制造成本较 低 ；生 产 能 力 较 低 。 适宜小规模生 产 对辊挤压成型 要求原料含水率1035%，粒度小于技 术 处 于 研 发阶段。 对原料的适应性强，能 耗 、机 器 损 耗 较 低 ；生 产 能 力 较 低 。 提高生产能力， 适宜中小规模 生产 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 10 机械活塞成型 要求原料含水率在20%以内，粒度小于40 技 术 处 于 半 商业 化 、商 业 化 阶段。 能耗较低，产品耐储存、密度大；设备稳定性差、 振动大，有润 滑 污 染 问 题 。 配套锅炉， 适宜规模化发展。 液压活塞成型 要求原料含水 率在 12%以内，度小于40 技 术 处 于 商 业化阶 段 成型设备部件工作方式改变，寿命提高，能耗下降，较之机械活 塞 运 行 平 稳 ； 生产能 力 较 低 ， 易 发 生“ 放炮” 现象，产品易开裂。 提高生产能力， 增强对原料湿 度 的 适 应 性 ，适 宜规模化发展。 螺旋热压成型 要求原料含水 率在8% 12%内，粒度小于40 技 术 进 入 半 商业 化 、商 业 化 阶段。 产 品 耐 储 存 、密 度 高 ，可加工成各种形状；套筒易磨损，维修成本较高， 对 原 料 适 度要求严， 易发生“放炮” 现象。 适宜中小规模生产 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 2 平模压块机动力学分析与计算 平模制粒机的工作过程 立式 平 模挤 压制 粒 机的 制 粒是 在辊 轮 下的 模 板孔 中完 成 。辊 轮 安装在十 字辊 轮架 上 ，辊轮 架与 主轴 用 花键联 接， 多孔 模 板处在 辊轮 下面，并 与辊 轮底 边 有一间 隙， 当主 轴 旋转时 带动 辊轮 架 转动， 当模 板上布了一层物料时，靠辊轮圆周面与物料面的摩擦，使辊轮转动起来，即辊轮 架公 转， 辊 轮自转 ，模 板上 一 层料随 辊轮 自转 而 被碾压 入模 板小孔中 ，料 不断 布 在模板 上， 辊轮 一 次次碾 压过 ，圆 柱 状条料 从模 板下面挤 出， 由旋 转 割刀切 成 短 柱状 领 粒，落 到转 动的 出 料盘上 ，依 靠离心力从切线方向甩出，经熟化包装。平模制粒机主电机经 V 带轮一级减速 后， 再经 圆 锥齿轮 进行 二级 减 速，并 转变 为垂 直 方向的 主轴 转动，带动辊轮架、辊轮及其它部件旋转，完成挤压制粒的工作。 模辊制粒作用的运动学分析 平模制粒机工作过程中模辊运动情况如图 3示，压辊与压模作相向运 动。 压辊 作 平面运 动， 在随 同 压辊轴 作圆 周运 动 的同时 绕轴 自转，压模作绕轴转动。散状物料在压辊和压模跳作用下 ，经过压缩进入模孔 ，压 实后 成 柱状挤 出， 由切 刀 切割成 圆柱 形颗 粒 。在制 粒过 程中，压模的转速为 1n ，压辊的转速为 2n 。压辊相对于压模的运动，不仅有滚动 ，亦 有滑 动 ，其滚 动方 式和 速 度的大 小随 着物 料 压实均 匀度 的变化和着力点的不同而变化。 图 2平 模 制 粒 机 模 辊 运 动 分 析 图 当沿压 辊轴向 作用 半径0力 点时， 沿压辊 轴向 作用 半径 R 处辊模间的相对滑动速度 V 为 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 )/ 3 0n)(V 210 (mm/s) 当0， V 值为零，压辊处于纯滚动状态。 当0， V 为正值，压辊以0辊相对于压模转 动线 速度 小 于纯滚 动所 要求 的 速度， 压辊 相对 于 压模做 一部 分无转动的平移滑动，以补偿转动线速度不足。其速度 V 值的大小，随着 R 的增加而增加，在 2R 处达到最大值，即在压模最外圈辊模间的于移滑动速度最大。 当0， V 为负值，压辊同样以0，压辊相对于压模的转动线速度大于纯滚动所要求的速度 ，压辊相于压模作做一部分无行程空转滑动，以减消转动线速度的超出部分。其速度 着 R 的减小而增加，在 1R 处达到最大值，即在压模最内圈辊模间的空转滑动速度最大。 模辊制粒作用的力学分析 平模 制 粒机 的制 粒 理论 研 究表 明， 松 散粉 状 物料 压制 成 硬颗 粒 物料的过 程， 是一 个 热力学 粘附 和微 粒 间引力 通过 施加 外 界压力 使粉 状微粒变 形、 粘合 、 密结的 过程 ，最 后 形成保 持一 定密 度 和硬度 的硬 颗粒。其 制粒 质量 除 取决于 粉状 物料 的 组成和 物化 状态 外 ，主要 还取 决于制粒过程中辊模间的作用力。图 2平模制粒机压辊任一截面处，制粒过程模辊作用受力示意图。 在颗粒压制过程中，松散的粉状物料从 A 点进入模辊挤压空间，并随着 压辊 的转 动 ，被挤 紧压 实， 压 力和密 度逐 渐增 加 ，在压 力克 服了模孔与物料的间的摩擦力时，从模孔中挤压出来， C 点完成整个压制过程。 图 2 辊 作 用 受 力 示 意 图 如图 2示，平模制粒机颗粒压制过程中，压辊轴向任一截面买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 处，作用于压辊上的力有轴心 O 处主动力的水平分力 P 和垂直分力 围内的 上，分布着单位长度上为 N 的径向反力和单位长度为 F 的切向摩擦反力。作用于被压制物料上的力有：在弧上分布着和 N、 F 大小相等方向相反的作用力 N 和 F ，在物料与压模接触线 ，分布着单位长度上为 T 的接触反力和单位长度上为 中单位长 度上的反力 N、 F、 S 和 T 随着作用角的变化而变化其大小是作用角的函数，即 )N(N ， )F(F ， )S(S ， )T(T 图 2所示作用力 N 和 F 是任一作用角为，压辊上 B 点处单位长度上的作用力，压辊整个圆弧 的作用力在水平方向的分力 y 应为： 0000 c o s)(s 0000 s c o s)( 在模 辊 作用 制粒 过 程中 ， 压辊 轴向 任 一截 面 ，任 一瞬 时 ，各 个 作用力平衡关系式为： 0000 s co s)( 0000 s co s)( 000000 s i n)(s i n)(c o s)( 被压制物料上的各作用力平衡关系式为： 000000 s i n)(c o s)()( 000000 s i n)(s i n)()( 上述 各 式是 压辊 和 物料 在 模辊 作用 过 程中 各 作用 力临 界 平衡 关 系式，随 着截 面运 动 状态的 改变 ，各 作 用力的 大小 和平 衡 关系将 产生 变化，从而引起模辊制粒工况的变化。 作用的简化力学模型 简化力学分析 如图 2示辊轮与物料接触段弧长的圆心角为0。由图可见，辊轮周向上各点对物料的压力是不同的，辊轮最低点，即 =0 处，压力最大，随着 的增大，压力逐渐减小，当 = 0 时，压力降为零。 假设 辊 轮宽 度方 向 压力 无 变化 ，取 单 位宽 度 的辊 轮进 行 分析 。 辊轮与物料的接触部位作用着两个力。 买文档