树枝粉碎成型机的成型机结构设计（全套含CAD图纸）
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购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 目 录 摘要 . 1 . 2 第一章 引言 . 3 碎成型机简介 . 3 碎成型机的国内外发展 情况 . 6 第二章 工作原理、主要指标、材料选择与物料受力分析 . 9 作原理 . 9 要指标 . 9 料选择 . 10 料受力分析 . 10 第三章 螺杆的分析 . 14 距的计算分析 . 14 旋体的分析 . 17 第四章 螺杆 设计 . 18 纹中径的计算 . 18 纹牙强度的计算 . 21 旋轴螺距 . 21 缩段螺杆的锥角设计 . 23 旋升角计算 . 23 杆旋转速度的选取 . 23 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 杆强度校核 . 25 第五章 成型套筒部分 . 26 型套筒简介 . 26 型套筒的设计 . 27 第六章 电机与加热套的选择 . 28 机的计算选择 . 28 链轮的结构 . 30 第七章 设计小结与体会 . 32 参考文献 . 34 附录一：英文文献翻译 . 35 附录 二 :英文文献原文 . 48 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 树枝粉碎成型机的成型机设计 摘要： 成型机，是树枝粉碎成型机的成型部分。 粉碎机将树枝粉碎，通过传送装置，将粉碎颗粒传送到成型室，成型机螺杆将粉碎颗粒挤压，经过成型套筒成型，在经过保型筒保型，最后由出料口出料，这是整个粉碎成型机的最后一个部分。 本文介绍了一种树枝粉碎成型机的结构形式及组成，并对其做了结构尺寸设计及性能参数的计算，给出了螺旋体、输料筒、成型筒、保型筒等主要零件的零件图。 关键词： 螺杆成型机 生物质燃料 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 of is of to a by it is a do of a of 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 第一章 引言 本次设计的内容是树枝粉碎成型机的成型机的设计。随着能源的日益紧张，生物质能源的开发显得更为重要。成型机是生产生物质能源的粉碎成型机的一个重要组成部分，其正确的选型和设计有着重要意义。 碎成型机简介 生物质能源已经是世界第四大能源，并且随着全球经济社会的发展，特别是中国经济的快速发展，对生物质能源提出了更为紧迫的需求。我国林木资源丰富，发展潜力和空间巨大。在农村随着传统农业向现代农业的转变和农村经济的发展，农业生产中的废弃物在不断增加，其中的很大一部分都任其腐烂变质，造成了生态 污染和生物质资源的浪费；城镇在园林的修整，绿化区域的清理中，也存在大量废弃树枝。在这些背景下，生物质粉碎成型机获得了越来越广泛的应用，国产粉碎成型机的研制引起了研发人员和制造商的重视。 就成型机而言，按工作原理可分为三大类：活塞冲压式成型机，螺旋挤压式成型机，模锟挤压式成型机。不同类型的成型机在适用范围，成本，使用寿命上都有着各自的特点，需要按需选择。我国生物质固体成型燃料产量约为 20 万吨，由于我国幅员辽阔，生物质原料种类繁多、特性复杂，还有着很大的发展空间，同时对成型机工艺和设备有较高的要求。因此低能耗、 高效率、适应性强的成型机研究有着重要意义。 图 模锟挤压式成型机 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 图 螺杆式成型机 图 一种成型机的结构图 构组成 其结构主要挤压装置、输料部分、进料装置、成型部分组成。其中挤压装置根据不同的方案有螺杆、液压、模锟三种类型。成型部分包括成型筒、保型筒和出料口，成型筒与挤压装置共同工作使物料成型，保型筒通过加热物料使物料能保持形状，最后经过出料口出料。 型机的分类 成型机主要分为三大类： 1） 冲压式成型机。该方案工作时不需 要另外加热，使用寿命较长，单位产品能耗较低。购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 缺点是成型密度低，容易松散，稳定性差，噪音大且润滑油污染严重，并且购买成本较高。 2） 模锟式成型机。模锟式成型机由压锟和压模组成。该方案有构造简单，结构紧凑和使用方便等特点。但存在噪音大、振动大等问题。 3）挤压式成型机。该方案通过螺杆的挤压，靠外部将温度维持在 150到 300，将物料压块成型。具有运行平稳，生产连续等优点，缺点是螺杆易磨损，单位产品能耗相对较高。 综合考虑上述几种方案后，决定选择螺杆挤压式成型机，理由如下： 螺杆成型机是最早的生物质成型机，技术相对 成熟，市场占有率最高，制造、安装以及维护方面困难最小。对于螺杆易磨损，单位产品能耗较高等问题，可以通过对螺杆以及套筒的优化设计得到符合要求的解决方案。 碎成型机的国内外发展情况 国粉碎成型机的发展情况 早在上世纪三十年代，美国开始研究压缩燃料成型技术，并研制出了螺旋式挤压成型机。五十年代日本也引进了成型技术，并形成了自己的压缩燃料成型工业体系。目前，欧美工业化国家如丹麦、瑞典、荷兰以及美国等国都在生物质成型方面做了大量研究，北欧一些国家已经将生物质能源作为取暖的主要来源。 热压成 型是国内外普遍研究和应用的成型工艺，其工艺流程为： 原料粉碎 干燥 挤压成型 冷却包装 热压成型的主要工艺参数是温度、压力和物料在成型模具中的滞留时间，该工艺的主要特点是物料在模具内被挤压的同时，需要对模具进行外部加热，将热量传递给物料，使物料受热而提高温度。 我国生物质固化成型技术虽然起步较晚，但发展迅速，同时 这项研究也得到政府的关注和支持，在国家科技部、经贸委、计委共同编写的“中国新能源和可再生能源发展纲要（ 19962010）”中提出要“发展高效的直接燃料技术、致密固化成型技术” ， 作为今后能源 工作的一个主要方面来抓。 我国从上世纪八十年起开始引进螺旋推进式秸秆成型机，生物质压缩成型技术的研究开发已经有二十多年的历史。南京林业化工研究所在“七五”期间设立了关于生物质购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 压缩成型机及生物质成型理论的研究课题。湖南省衡阳市粮食机械厂为处理大量加工粮食剩余谷壳，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 1990年后，陕西省武功轻工机械厂、河南巩义包装设备厂、湖南农村能源办公室以及河北正定县常宏木炭公司的单 位先后研制和生产了几种不同规格的生物质成型机。二十世纪九十年代期间河南农业大学和中国农机能源动力研究所分别研制出 机械冲压式成型机、 经过多年的研究与试验，国内部分成型设备及配套产品发展成熟。但国产成型加工设备在引进及设计制造过程中，都不同程度地存在技术及工艺方面的问题，有待于深入研究、探索、试验、开发。总之在我国未来的能源消耗中，生物质成型材料将占有越来越大的份额。 外粉碎成型机的发展情况 国外生物质成型机的主要方式有四种 ：颗粒成型机、螺杆连续挤压成型机、机械驱动活塞式成型机和液压驱动活塞式成型机。螺杆挤压式成型机是最早研制生产的生物质热压成型机。 这类成型机以其运行平稳、生产连续、所产成型棒易燃 (由于其空心结构以及表面的炭化层 )等特性，在成型机市场中尤其是在印度、泰国、马来西亚等东南亚国家和我国一直占据着主导地位。但制约螺旋式成型机商业化利用的主要技术问题一个是成型部件，尤其是螺杆磨损严重，使用寿命短 ;另一个问题是单位产品能耗高。 日本从 20世纪 30年代就开始研究应用机械驱动活塞式成型技术处理木材废弃物，并于 1954 年研制出 棒状燃料成型机及相关的燃烧设备， 1983 年又从美国引进颗粒成型燃料生产技术。日本、美国及欧洲一些国家生物质成型燃料燃烧设备己经定型，并且形成了产业化，在加热、供暖、干燥、发电等领域己普遍推广应用 ;西欧一些国家 (荷兰、瑞典、比利时、芬兰、丹麦等 )在 20 世纪 70 年代己有了活塞式成型机、颗粒成型机及配套的燃烧设备。活塞冲压式成型机改变了成型部件与原料的作用方式，很好地解决了螺旋挤压式成型机的问题。该种成型机在大幅度提高成型部件使用寿命的同时，也显著降低了单位产品能耗。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 第二章 工作原理、主要指标 与材料选择 作原理 螺杆挤压式成型机工作原理生物质成型机是指把能源密度低的作物秸秆、农林废弃物压缩制成能源密度高、质地坚硬的棒状或颗粒状燃料 ,以便于储存和运输。成型燃料具有热值高、着火容易、含灰分低、热效率高、燃烧时清洁卫生等特点 ,广泛应用于工业、生活锅炉及民用燃料。螺杆挤压式生物质成型机的工作过程和工作原理是首先从喂料口将粉碎的物料喂入压缩室 ,当物料填满压缩室后 ,通过螺杆的旋转和挤压 ,在螺杆的推动下 ,使物料体积减少 ,实现成型压缩 ,成型燃料压缩后外径为 56孔直径为 10 要指标 根据螺旋挤出式生物质成型机的工作过程和主要工作部件工作原理，依据市场对螺旋挤出式生物质成型机的要求，参考目前市场上存在的各项指标，制定螺杆成型机的工作指标如下： （ 1） 生产率： 200kg/h （ 2） 成型棒直径： 56 3） 成型棒中孔直径： 10 4） 成型棒密度： 1g/ 5） 保型时间： 18s 根据生产实践和实验数据，要把碎料压缩成密度为 1g/要 工程实际当中，梯形螺纹的螺杆，有较大的倾角，螺纹根部强度大，有利于物料的流动、混合与均化，这种螺纹常用高强度的传动挤压机械当中，所以选取梯形螺 纹为工作螺纹。 料选择 根据使用的场合和承载能力，选取螺杆材料为耐磨硬质合金钢，查手册可知它的屈服极限为 355纹传动时螺纹在低速旋转时的许用压强为 单头右旋梯螺纹。 料受力分析 物料在螺杆成型机中运动，不计螺旋体转动，而只计在旋转的螺旋叶片推动下沿螺购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 旋向前移动。物料颗粒在输送过程中，物料的运动由于受旋转螺旋的影响，物料的运动并非是 单纯的沿轴线作直线运动，而是在一直复合运动中沿螺旋轴运动，是一个空间运动。 当螺旋面的升角在展开的状态时，螺旋线用一条斜直线来表示，则旋 转螺旋面作用于半径为（离螺旋轴线的距离）处的物料颗粒 合 。由于磨擦的原因， 方向与螺旋线的法线方向偏离了角。此力可分解为切向分力 P 切 和法向分力 P 法 。如图 图 料受力分析图 图中角是由物料对螺旋面的摩擦角及螺旋表面粗糙程度决定的。对于一般冲压而成或经过很好加工的螺旋面，可以不考虑螺旋表面粗糙程度对角的影响，此时可取。 物料颗粒 合 的作用下，在料槽中进行复杂的运动，即具有圆周速度V 圆 和轴向速度 V 轴 ，其合成速度为 V 合 ，图 图 料颗粒速度分解图 若螺旋的转数为 n，处于螺旋面上的被研究物料颗粒 图中 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 c o ss i n*)s i n a (*60)*2()s i n (c o ss i n*60)*2(,60)*2(s i n*o s*合2)*22(11c o s,)*22(1*2s i n,*2t an)c o s*s i n*s i n*60*2t o ss i n*)s i n (*60*2)(s i 以及由于（代入上式，得：以摩擦系数圆周速度为圆合圆因此，将上述各式代入并经过换算，便可以求得物料颗粒的圆周速度计算公式： 1)*2(*2*60*2 圆 式中： m)；物料与螺旋面的摩擦系数， = 若使公式 V 圆 对 r 求 一次导数，并令其值 0d 便可求出存在 V 圆 最大值的半径为 21 2m a x 圆, 同样，根据图示的速度分解关系，可得物料的轴向输送速度的计算公式： 轴向速度为： c o ss i n*)(c o s*60*2)(c o s 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 0 )s i n( c o s*s i n*60 n*r*2 轴V 22 )*2(11c o s,)*2(1*2s i n*2t a 以及 因此，将上述各式代入并经过换算，便可以求得物料颗粒的轴向速度计算公式： 1)*2(*21*60*)c o s (2 合轴 从上式可以看出，在一定的转速下，螺距 距过大或过下，都会影响物料的轴向速度。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 1 第三章 螺杆的分析 距的计算分析 螺杆挤压式生物质成型机由于其结构简单，操作维护方便，在生 物质成型燃料的生产中得到广泛应用，但是，由于摩擦的原因，其成型效率却比较低。螺杆挤压式生物质成型机的工作效率高低与螺旋叶片结构尺寸和叶片与物料的摩擦系数有关，对输送一定物料而言，其摩擦系数为一定值，因此，下面讨论螺旋叶片结构尺寸对成型效率的影响，使螺杆挤压式生物质成型机获得最佳工作效率。 杆齿任一直径上物料的轴向移动速度 螺杆齿上任一点的导程是相等的。假定叶片外圆直径为 D，螺旋轴直径为 d，从 ，用一系列的同心圆柱去切螺杆齿，就得到一组螺距相等的螺旋线。把这一系列螺旋线展开，各螺线的导角是不 相同的。 螺杆挤压式生物质成型机要强力挤压成型物料，就相当于要推动物料在这一系列的螺旋线上移动。 现在对 i、 1这两条螺旋线上物料的轴向速度进行分析，如图 设螺旋输送叶片轴的角速度为。 图 料的轴向速度分析 由图可知： 211 21 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 2 11112 112 V 1t an*t an*t an*t 111112121从上面推导可知，螺旋输送面上任一直径上物料的轴向运动速度是相等的。则我们可以这样假设，单位长度单位面积输送面的轴向负荷仅与单位长度单位面积上物料量成正比。 杆齿某一直径微小圆环上轴向负载 螺旋式输送可分为两种类型：一类是壳体内全腔存料；另一类是作输送用的，其 填充率一 般在 以近似的看成是半腔存料。用 n， 在分别讨论全腔存料和半腔存料情况下，叶片单位圈数某一直径微圆环的负荷。 全腔存料时单圈叶片某一直径微圆环上的物料量： 用 Q G/n：用 )( 4 222 q ；用只表示单圈叶片任一直径微小圆环螺杆齿上物料量，则，2221*8*d 。 半腔送料时单圈叶片某一直径微圆环上的存料量： 符号 Q， q， ： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 3 2221222*8*21;)(8d 经过推导可知，单圈叶片任一直径微小圆环（ 2x+料量为： 222*8；叶片上单位面积载荷与断面单位面积物料量成正比。用 2221*8*d 。 螺杆挤压式成型机 的物料填充率一般在 样的填充率可以近似地看成全腔存料。 旋体的分析 由于螺旋体的各性能参数和尺寸参数之间的关系错综复杂，相互影响，用常规设计方法很 难达到最佳效果，因而对螺杆挤压式生物质成型机螺旋体采用了优化设计。 该螺旋体的结构如图 主要尺寸有：螺旋直径 D、螺旋轴直径 d、螺距 S，长度 L，叶片 t。 图 旋体的 螺旋体的结构尺寸既要保证有足够的强度、刚度，同时还要保证有足够的输送量和消耗较小的动力，故螺旋体叶片直径 D、叶片螺距 S、螺旋轴直径 d、长度 L、叶片厚度购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 4 在一定的转速下螺距 此基础上，对成型机主要零件的设计参数进行优化，得出了使螺杆挤压式生物质成型机获得最佳的工作效率的螺距 及在螺杆质量最小的目标条件下的螺杆的标称直径、螺杆轴直径、螺距 S 的最佳配合值。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 5 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 6 第四章 螺杆设计 纹中径的计算 计算的思路是由螺纹耐磨性的校核公式推出螺纹中径的计算公式。耐磨性计算尚无完善的计算方法，目前是通过限制螺纹受力面上的压强 P 作为计算条件， 螺旋直径可初步按下式计算：* 。 式中： D 螺旋外径（ m）； t/h）； 物料综合特性系数； 输送系数； 物料在成型槽体中的填充系数； P 输送物料的单位容积质量： 另外，螺旋轴径的大小与螺距有关，因为两者共同决定了螺旋叶片的升角，也就决定了物 料的滑移方向及速度分布，所以应从考虑螺旋面与物料的摩擦关系以及速度各分量的适当分 布来确定最合理的轴径与螺距之间的关系。 图 旋面作用于物料颗粒上的力 从图 料在螺旋面上轴向受力分量 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 7 F 轴 F合 + )（为螺旋升角） 式中： 角是由物料对螺旋面的摩擦角 以及螺旋表面粗糙程度决定的。对于较光滑表面，可以忽略螺杆叶面粗糙程度对角的影响，此时可认为 。 所以， F合 + )。 因为螺旋升角在叶片根部最大，此处的成型方向（轴向）作用力最小。 d与 轴 0，即 。将 ， s/( d)代入上式并整理得出： 确定最小轴径还应满足的第二个条件是物料具有尽可能大的轴向速度，同时螺旋面上各点的轴向速度大于圆周速度。 圆周速度和轴向速度分别为： 1)2(*2*60*2 圆 ； 1)2(*2*1*60*2 轴 。 要使得螺旋面在叶片根部的轴向速度大于圆周速度，得出： )1(*)1(* 根据上式计算，当 =S=（ d (；当值增加时，d/就是说，根据上式计算得出的轴径相当大，这势必降低有效成型输送截面。为了保证足够的有效成型输送截面从而保证生产能力，就得加大结构，使得成型机结构粗大笨重，成本提高。所以，螺旋轴径与螺距的关系应是挤压成型功能与结构的综合。在能够满足输送要求的前提下，应尽可能使结构紧凑。由于这种场合使用的成型机填充系数较低，只要保证靠近叶片外侧的物料具有较大的轴向速度，且轴向速度大于圆周速度即可。 螺旋轴 径的校核公式为： * 2 （ 1） 式中， N)； 纸和说明书 ,咨询 8 积（ 梯形螺纹的工作高度为 h z=H/P 为螺纹工作圈数， p为许用压强（ 查表得 p=便于推导公式，令 =H/入 (1)式整理 后得螺纹中径的设计公式为 : (2) 对于梯形螺纹， h= (3) 对于受力较大的螺杆，值在 2 们已设定了成型棒直径和中孔直径， 则 F=P*A 受力面 =06P* (0；已知 p=将数值代入(3)式得： 8 纹牙强度的校核计算 查表得，选用的特种耐磨合金钢的许用弯曲应力 b 为 71型螺纹牙根厚度 b=4=h=4=78*2 P 。 (1)弯曲强度校核 5*7*10*3242 bb 合格 (2)剪切强度校核 5* 合格 因为对于锥形螺杆的受力主要集中在螺杆头部，则螺杆头部的基本尺寸可以选取该系列尺寸。 该系列的螺纹基本参数如下： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 9 公称直径 d=65径 7径 7 旋轴螺距 螺距不仅决定着螺旋的升角，还决定着在一定填充系数 下物料运行的滑移面，所以螺距的大小直接影响着物料输送过程。输送量 一定时，螺距改变，物料运动的滑移面随着改变，这将导致物料运动速度分布的变化。通常螺距应满足下列两个条件：即考虑螺旋面与物料的摩擦关系以及速度各分量间的适当分布关系两个条件，来确定最合理的螺距尺寸。 物料颗粒在螺旋面轴向方向上的作用力为 P 轴 =P 合 + )，为了使 P 轴 0，则必须满足条件 。在最小半径 r=的螺旋升角是最大的，挤压方向作用力 P 轴最小。根据这个条件，最大许用螺距值，由下式确定： d*)2t a n (* m a xm a x 在确定最大的许用螺距时，必须满足的第二个条件是建立在使物料颗粒具有最合理的速度各分量间的关系的基础上，即应使物料颗粒具有尽可能大的轴向输送速度，同时又使螺旋面上各点的轴向输送速度大于圆周速度。即 此可得： 所以， s 需要满足 )4t a n (,* 1 这两个条件。 物料的摩擦系数同物料在料槽里的运动取向、运动速度、物料的尺寸、湿度以及螺旋叶片材料及表面 状态等有关。成型物料的摩擦系数可参考连续运输机设计手册。 通常可按下式计算螺距： s=k*D。 对于标准螺杆挤压式成型机， k 值一般取 k 水平布置时，可取 k 值等于 。 综合以上数据，取螺距 P=s=25 缩段螺杆的锥角设计 根据以上计算，可知 公称直径 d=65距 P=25径 7径 5设定螺杆锥形挤压部分的水平长度为 70 社压缩段螺杆的锥角为，则有 （ 65 。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 0 旋升角计算 是指在中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。螺杆的螺旋升角对物料流动性影响比较大，螺旋角越小，会提高加料段的成型输送能力，螺杆的单耗减小，生产率增大。但螺旋角并不是越小越好，因为螺旋角过小，物料在机筒中停留时间变长，物 料的温度升高，达到一定程度后就会出现焦料的现象，使物料的流道堵塞。所以，螺旋角在 保证产品质量前提下越小越好。 螺旋升角与螺距及中径有如下关系： 0 8 9 t a 故 = 杆旋转速度的选取 由于螺杆挤压式生物质成型机属于小型的连续成型设备，结构简单。在输送物料的时候，对于螺旋轴径所占据的截面，对输送能力有一定的影响。所以在输送能力计算时不能忽略轴径所占的截面： 由成型输送量公式 *60*4)2( 22 ，可得出转速 n： )2(*15 22 式中 n 为螺旋转速 (r/ s 为螺旋螺距 (m)，为螺旋叶片外径与料槽内壁最小间隙，一般为 515 一般说来，螺旋转速加快，生产能力提高。但是当转速超过一定的极限值时，物料会因为 离心力过大而向外抛，以致无法完成成型，所以转速 n 还需要有一定的限定，不能超过某一极限值。 实际转速与最大转速之间有一定的限定关系： * m a ， 即 *2 2式中， D 为螺旋直径； A 为物 料综合特性系数。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 1 如果计算得到的转速太高，则应对计算出的螺旋轴径、值适当调整。 在保证具有足够成型压力的前提下，为了减少螺杆的磨损，降低单位能耗，提高质量流率 通常采用较低的转速（ 360500 r/较大的螺杆直径和导程。根据实际生产数据，在保证 压力的情况下，选取该成型机螺杆的旋转速度为 480r/ 杆强度校核 螺杆受轴向力 F 及转矩 T 的作用，危险截面上受压应力和扭转切应力。根据第四强度理论，螺杆危险截面的强度校核公式为 )16/*(3)*4(3 23122122 螺杆螺纹小径（ 为螺杆材料的许用应力（ T 为螺杆所受转矩 ( )ta n (2 2 。 查表可知 71 T=35347N 入校核公式中可得 于 71合格。 因为成型机的螺杆受力最大的部分集中在螺杆头部，所以只需校核螺杆头部的螺纹和螺杆强度即可。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 2 第五章 成型套筒设计 型套筒简介 生物质成型机在工作时，首先从入料斗将生物质物料喂入成型机中 ,入料斗中的生物质原料先进入输送筒中 ,在合适的成型温度下 ,由螺杆挤压成型套筒中的生物质 ,外力的作用使生物质颗粒重新排列位置关系 ,并发生机械变形和塑性变形 粒子主要以相互靠近结合的形式结合 生物质体积大幅度减小 ,容积密度显著增大 ,生物质内部胶化和外部焦化，并具有一定的形状和强度。物料随着螺杆的旋转挤压，成型套筒也受到了很大的作用力。 型套筒的设计 成型套锥角与锥长的大小直接影响每次喂入秸秆前后的体积 之比、成型压强及成型棒的密度。秸秆种类不同，所需的成型压强、成型套锥角和锥长也不相同。当成型套锥角一定时，增加成型套的锥长，或成型套锥长一定，增加成型套的锥角，成型后所得成型棒的密度都较大，所需的成型压强也较高，消耗能量大。 生产指标中成型棒的外径为 56孔直径为 10虑到成型误差，可设保型筒内径为 58为螺杆头部的锥度为 14，一般要保证螺杆头部和锥形套筒的间隙为 1=计算锥形套筒锥度约为 螺杆挤压物料的部分呈圆柱型，为防止转动过程中物料被反送回来，螺纹和套筒的间隙 不宜过大，一般取 2=1物料输送部分套筒内径 为 65面已经提到，成型套筒分成了两个可以拆卸的部分，即锥形套筒部分和保形套筒部分，有上述数据可知，锥型套筒（活套）的内大径为 58径为 53台高度为 70 当螺杆转动时，被挤压的物料进入保型筒内，需保型一段时间以便成型，然后被再次进入保型筒前部的物料依次推出成为捧状。保型时间或保型筒长度越长，保证成型所需的最低成型压强越小，能耗也较小。保型时间与保型筒长度和生产率有关，当保型时间一定时， 生产率越高，保型筒长度应适当加长。根据设 计的保型时间和挤出速度，可计算出该成型套筒的长度为 150 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 3 第六章 电机与加热套的选择 机的计算选择 择电动机类型 按工作要求选用 压 380V。 型阻力分析 螺杆挤压式生物质成型机的驱动功率，是用于克服在成型过程中的各种阻力所消耗的能量，主要包括以下几个部分： 使被运物料提升高度 H（水平或倾斜）所需的能量； 被运物料对料槽壁和螺旋面的摩擦所引起的能量消耗； 物料内部颗粒间的相互摩擦引起的能量消耗； 物料 沿料槽运动造成在止推轴承处的摩擦引起的能量消耗； 中间轴承和末端轴承处的摩擦引起的能量消耗。 从另外的角度，可以这样分类：物料与料槽间摩擦消耗的功率；物料与螺旋叶片问摩擦消耗的功率；轴承处摩擦消耗的功率；提升物料及物料颗粒问相互运动消耗的功率。 这样，螺杆挤压式生物质成型机的电动机驱动功率，就由机构运动过程中所产生的阻力来决定的。阻力主要由以下几个部分组成： 物料与料槽之间的摩擦力阻力； 物料对螺旋的摩擦阻力； 物料倾斜向上输送时的阻力； 物料悬挂轴承下的堆积阻力； 物料被搅拌所 产生的阻力； 轴承的摩擦阻力。 择电动机容量 电动机所需工作效率为 ； 工作机所需功率为 000； 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 4 传动装置的总效率为：42321 螺杆传动效率的计算公式为： )t t an)t *t 2 2 21 v 为摩擦 当量角， v=摩擦当量系数查表选 入上式得：= 查表确定其余各部分效率：三角带传动效率 2 动轴承传动效率（一对） 3 连轴器传动效率 4=入上式得： =需电动机功率为： 0 0 所以选电动机额定功率 11定转速为 1500r/载转速为 1460r/所需螺杆转速为 480r/以小带轮和大带轮的传动比为 1:3。 热套的选择 转动的螺杆对物料做功所产生的内热有限。为了使物料中的木质素软化熔融，必须外加热能进行补偿。这一部分关键在于电加热管的功率的选择，以及加热电压的选择。 算电加热管的功率 根据前面的实验部分，同时综合考虑生产成本等因素，我们选定加热管对辊子的加热温度为 200。环境温度设定为常温 18。下面将通过传热学的计算来估算，所需要的大概的电加热功率。 由于是估算，我们假设辊子的散热主要是辊子与空气之间的自然对流换热和辐射换热。而 自然对流换热又分为大空间自然对流换热和有限空间的自然对流换热，根据实际情况，我们视成型辊的换热方式为大空间的自然对流换热和辐射换热两种主要形式。当然还有辊子之间 及辊子和物料之间的传热。我们为了简化，计算后将进行修正。 由机械设计部分可知成型辊的尺寸：直径 D=90长度为 l=150 平均温度： 2/)( wm 式中 t 为空气的温度； 要加热的温度； 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 5 我们取的空气温度是 18，设定辊子加热的温度应达到 200，则可计算出平均温度为： 109。 成型套筒外表面面积为 A=传热学的附表查，并利用插入法计算得： 辐射换热所需达到加热温度所需要的功率为： 由以上计算可得：一个辊子加热到 200所需要的功率为 当然这里我们是假设成型套筒是在空气中，电热圈在内 部发热，但实际上成型套筒是在电热圈内，而且木屑的体积比热比空气大得多，在成型机里面填入物料后，它的散热会更多。实际设计中我们选定加热管的总功率为 加热管的类型及选用 电加热管的类型及选用通过查常用电工材料手册，对电热圈的分类及用途认识更加清楚的，结合我们设计机 械需要采用的加热方式，我们选择了上海电热电器厂生产的 列电热圈，具体型号为 4 8 型的加热管。也就是双包壳电圈，最高加热温度为 500，符合我们的需要。 电加热管宽度为 60径为 100压为 380V，采用星形接法，功率为 1500W。我们采用个电热圈依次固定在加热套筒上的方式进行加热。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 6 第七章 设计小结与体会 计小结 本论文主要是从一种生物质成型的新的方式来设计和研究成型机械的。众所周知，生物质 成型有机械常温成型、热压成型、预热成型和成型炭化四种成型工艺。机械成型的原理也不 同，有螺旋式的、液压式等不同的机械形式。通过我们的优化设计和相关试验，针对螺旋预 热挤压式生物质成型机，我们得出了如下结论： ）虽然螺杆式成型机应用的最早，缺点也是显而易见的，但是其造 价低的优势非常明显， 在市场上的占有率是最高的。通过提高其螺杆和成型套筒的使用寿命，来提高生产率，进一 步降低其生产成本，将更加适合在原有生物质成型燃料生产厂家的推广应用。 ） 通过对成型生物质的受力及运动分析，得出了在一定的转速下螺距在某一范围内物 料可以得到较好的轴向输送速度；在此基础上，对成型机主要零件的设计参数进行优化，得 出了使螺杆挤压式生物质成型机获得最佳的工作效率的螺距的取值范围，以及在螺杆质量 最小的目标条件下的螺杆的标称直径、螺杆轴直径、螺距的最佳配合值，对后面的机械设 计部分起到了指 导的作 ） 根据优化结果和新的设计思路，在结构上有所创新：将原来整体式的螺杆拆分为可 以拆卸的螺杆和螺杆活头两部分；将原来一体的套筒拆分为可以拆卸的成型活套和保型套 筒两部分，从而大大延长了螺杆和保型套筒的使用寿命，节约了生产成本。并重新设计了螺杆挤压式生物质成型机的各生产参数（包括螺杆挤压式生物质成型机的螺杆长度、螺距、齿高、螺杆长度、活头长度、成型活套长度和保型套筒长度等一系列工艺参数）。 会 在设计中得到了指导老师 授以及曾雷、李品学长的细心帮助和支持，在此表示衷心的感谢。在设计中 还存在不少错误和缺点，需要继续学习和掌握有关机械设计的知识，继续培养设计习惯和思维从而提高设计实践操作能力。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 7 参考文献 1高翔 ,曲静霞 ,张大雷 ,等 J2009,27(2):832王森 D河南农业大学 ,2008. 3刘圣勇 ,杨国峰 ,杨群发 ,等 J. 农业机械学报 1(7):964杨星钊 ,连萌 ,王威力 ,等 筒的改进设计 J2009,43(5):5315郑文纬 ,吴克坚 ,郑星河 M北京 :高等教育出版社 ,2006. 6李境 M电子工业出版社 ,2011. 7濮良贵 ,纪名刚 第八版 )M高等教育出版社 ,2006. 8马连生 ,杨静宁 ,宋曦 M科学出版社 ,2009. 9东北林学院 M中国林业出版设 ,1982. 10罗迎杜 M武汉理工出版社 ,2001. 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 8 附录一：英文文献翻译 可视化的 要 :由于 P 序日益复杂 ,在 用方面有越来越多的兴趣爱好者。形式化方法，让僵化的证明系统属性被核查和验证。一个传统思路的方法就是在 程中设立一个正式的设计方法。不过，现有的软件已被优化，改变，或移植到新系统 此，规范 序是一个现在研究的热点。该文章概述了基于形式化的 序基础上从新启动的方法。转型成为一个独立的格式和可视化的结构，在这个过程中， 序的确定是作为这项措施的重要中间步骤。这表明如何 一 导言 可编程逻辑控制器（ 是一种特殊类型的计算机，它应用于工业和安全的关键地方。应用 是通过产生的电控制信号回应电器中相关的输出信号来实现的。应用在制造业和化工过程控制，机械加工，交通，电力分配，以及其他许多领域。 制有着极大的不同，自动化应用范围的复杂性从一个简单的小组运作到控制一个会议室的的灯光和自动窗成为一个全自动化的生产线。 随着他们应用 们把 别是 对安全性要求特别严格的地方。由于在有限的时间里 发展应用日益复杂，现有的软件或 模块也在迅速发展，以此，需要一个正式的办法加以规范 。为了确保高品质的要求，我们需要检查和验证程序，以及分析和模拟现有系统 2 。其中一个重要的领域就是已经在最近的时间成长在规范化的 3 。逆向工程是通过评估达到了解它的运转过程，以达到重复或加强的目的。而重用的 为一种打击复杂 向工程在今后几年将得到越来越多的重要性，特别是如果现有的硬件被适用于 各种不同程序环境的新硬件所取代的情况下。 现有的 文章提供了一个方法，使用 该文件的结构如下。首先，简单的介绍了 据国际电工委员会 61131标准是给予）和相应的编程技巧，。在第 三部分，在现有 基础上用形式化 序重新设购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 9 计方法的介绍。 如 四节可以使用的这种 转变）。第五部分提出了应用 后一节总结了结果，并就今后的工作在这方面正在进行的项目做了一个前景的展望。 二 1131 自从七十年代初期公布于世，由于它的成功的完成目的，取代了机器上的硬连线控制设备， 益受到重视，。最终它作为一个独特的应用领域成长起来，它的研究和开发，主要是为控制工程。 为工业自动化第一次真正的努力来规范 编程语言。在 1993 国际电工委员会 4 上公布了 1131 作为可编程控制器标准。在标准化 编程语言之前，正在制定为了个别 了提高不同产品的兼容性，开放性和互操作性以及为了促进工具和方法的发展 ,国际电工委员会 61131 标准设立固定的一套符号。第三部分，定义了一个适合 5种编程语言标准： 言是一种低层次的文本语言 , 其结构类似于汇编语言。被视为 31 梯形图 (一种被认为起源于于美国的图形语言。 合从电子及电器电路实施控制逻辑的编程风格。 结构化文本（ 一个非常强大的高层次的语言。圣借从帕斯卡尔那里借用了它的语法，充实它的一些特点。圣包含一个现在编程语言多要求的所有要素。 功能块图（ 一种图形语言，在工业流程里是非常常见的。在这种语言中，控制器被认为是可在功能块之间流动的信号和数据。 换文本编程转变 1 目 录 摘要 . 1 . 2 第一章 引言 . 3 碎成型机简介 . 3 碎成型机的国内外发展 情况 . 6 第二章 工作原理、主要指标、材料选择与物料受力分析 . 9 作原理 . 9 要指标 . 9 料选择 . 10 料受力分析 . 10 第三章 螺杆的分析 . 14 距的计算分析 . 14 旋体的分析 . 17 第四章 螺杆 设计 . 18 纹中径的计算 . 18 纹牙强度的计算 . 21 旋轴螺距 . 21 缩段螺杆的锥角设计 . 23 旋升角计算 . 23 杆旋转速度的选取 . 23 2 杆强度校核 . 25 第五章 成型套筒部分 . 26 型套筒简介 . 26 型套筒的设计 . 27 第六章 电机与加热套的选择 . 28 机的计算选择 . 28 链轮的结构 . 30 第七章 设计小结与体会 . 32 参考文献 . 34 附录一：英文文献翻译 . 35 附录二 :英文文献原文 . 48 1 树枝粉碎成型机的成型机设计 摘要： 成型机，是树枝粉碎成型机的成型部分。 粉碎机将树枝粉碎，通过传送装置，将粉碎颗粒传送到成型室，成型机螺杆将粉碎颗粒挤压，经过成型套筒成型，在经过保型筒保型，最后由出料口出料，这是整个粉碎成型机的最后一个部分。 本文介绍了一种树枝粉碎成型机的结构形式及组成，并对其做了结构尺寸设计及性能参数的计算，给出了螺旋体、输料筒、成型筒、保型筒等主要零件的零件图。 关键词： 螺杆成型机 生物质燃料 2 of is of to a by it is a do of a of 毕业设计说明书 题 目： 树枝粉碎机成型机的成型装置设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 姓 名： 指导教师： 完成日期： 2012 年 5 月 20 日 学 院 毕业论文（设计）任务书 论文（设计）题目： 树枝粉碎成型机的成型成型装置设计 学号： 姓名： 专业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 系主任： 一、主要内容及基本要求 主要内容： 1、熟悉粉碎成型机的成型机工作装置的结构特点和工作原理，并分析总结 成型机成型机工作装置的性能要求以及设计原则。 2、根据成型机工作原理和结构特点，计算并优化各项参数设计。 3、对工作装置进行运动学分析以及结构设计。 4、用 出二维图纸，并校核。 基本要求： 1、设计说明书一份，要 8000 字以上。 2、提交 纸（成型机工作装置装 配图、挤压螺杆零件图、输料筒零 件图）。 二、重点研究的问题 通过查找与整理大量挤压螺杆成型机的资料， 查阅相关文献资料了解成型 机的成型过程和设计参数，在此基础上优化设计出一套成型机。进一步熟练使用 制图软件，绘出 2D 图纸，得到成型机的完整的装配图和若干关键零件 的设计图。 合理确定螺杆结构和相关参数，以保证成型机技能满足使用需求， 又能提 高经济效益。 三、进度安排 各阶段完成的内容 起止时间 1 查阅相关资料 第一周 2 整理出几种方案 第二周 3 选定方案 第三周 4 螺杆的优化设计 第四、五
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