内外组合双环模制粒机设计

内外组合双环模制粒机2目 录摘 要1Abstract31 概述51.1 设计目的和意义61.2 环模制粒机的国内外研究现状71.2.1 国外研究现状81.2.2 国内研究现状91.3 设计任务102内外组合双环模制粒机总体方案设计112.1主要组成部分112.2 主要技术参数142.3 工作原理与工作过程概述142.3.1内外组合双环模制粒机的工作原理142.3.2内外组合双环模制粒机的主要工作过程152.4 喂料机构设计162.4.1 喂料器输送结构设计162.4.2 喂料器参数计算172.5电机的选择182.6机槽的设计183 主传动系统的设计203.1 主电机的选择203.2 主传动计算203.2.1 定v带的型号和带轮直径：213.2.2验算带速V213.2.3验算传动误差213.2.4确定中心距及带的基准长度Ld213.2.5验算小带轮包角a1223.2.6确定V带的根数Z223.2.7确定初拉力F。223.2.8计算作用在带轮轴上的压力FZ223.3转轴的设计和校核233.4 喂料轴的设计及强度校核计算264 制粒系统的设计与计算294.1 环模的加工工艺综述及结构设计294.1.1环模的热处理工艺294.1.2 环模模孔的加工工艺304.1.3 环模的结构304.1.4 方案设计304.2 环模的参数计算304.2.1 环模厚度计算314.2.2 环模单位功率面积的计算314.3 内环模的设计计算314.4 环模和内环模工作间隙调整324.5 其他零件的设计及设备维护334.5.1 底座的设计334.5.2 轴承盖334.5.3过载保护装置334.6 设备维护335 环模的有限元分析355.1 关于有限元方法的介绍355.2 环模失效原因分析355.3 环模有限元模型的建立及分析365.3.1 环模与内环模三维模型的生成375.3.2 环模材料模型的建立375.3.3 网格划分375.3.4 载荷和约束加载385.3.5 有限元求解395.3.6 对有限元结果进行分析41设计心得42结论44致谢45参考文献46摘 要随着我国近几年经济的高速发展，国内的饲料机械技术在科学创新方面有了突飞猛进的发展。例如，牧羊集团和正昌集团他们是我国饲料机械发展最快的企业，他们的技术不仅引领全国，还可与先进国家技术相媲美。此次的毕业设计是以现有制粒设备为基础，并取长补短，进行了改造和创新，力求设计方案较现有产品在各方面性能都有所提高。现有的技术中，有一种环模制粒机，包括机架和圆筒形的中空环模，环模壁上径向开设有若干模孔，环模一端径向设有进料通道，所述环模经传动系统与动力输八机械相连接，环模内设有至少一个压棍，压棍可转动地安装在压辊固定的机构上，工作时，环模转动，物料从进料通道进入环模内，被环模带动，不断从压辊和环模之间空过，在压辊的挤压之下，物料被从模孔中挤出，被切刀装置切断后形成颗料装的物料；其不足之处在于：这种制料机工作效率低下。然而内外组合双环模制粒机使制粒效率大幅提高。本课题以某企业产品设计需求为背景，以内外组合双环模制粒机为研究对象，以高质量、低成本、环保、节能为指导思想，对内外组合双环模制粒机的工作原理、关键部件结构型式、关键部件设计计算等内容展开研究。课题研究成果将对相关企业产品的优化设计提供有效的指导，具有较大的理论意义与实用价值。研究内容：1国内相关领域的研究现状具体要求：了解目前国内环模制粒机现有的结构、原理，并进行归纳、分析，写出文献综述。2内外组合双环模制粒机机械结构具体要求：在研究现有环模制粒机机械结构的基础上，确定内外组合双环模制粒机优化结构，绘制关键部件的三维结构图与工程图。3内外组合双环模制粒机关键部件性能分析具体要求：应用有限元分析软件对关键部件进行性能分析与强度校核。其创新点主要分布于喂料机构、传动部分。该方案从整机运行稳定性、产量、能耗、产品质量等角度着手，改善机器性能。方案设计以理论计算为依据，目的是使设计方案更合理、更具说服力。同时，绘图过程中也借助于CAD进行了辅助设计，提高了设计效率。 关键词： 双环模 制粒机 有限元 AbstractInternal 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.This topic to some enterprise product design demand as a background, based on the internal and external combination 2-ring mould granulating machine as the research object, by the high quality and low cost, environmental protection, energy saving as the guiding ideology, internal and external combination of mould granulating machine double working principle, key components, the key components structure forms of content such as design calculation launched research. Research results of relevant enterprise products to provide effective guidance optimized design, which have great theoretical significance and practical value. The research content:1. The research status of related domestic domain specific requirements: learn about the domestic existing ring die granulating machine structure, principle, and summarized, analysis, write literature review.2. Internal and external combination 2-ring mould granulating machine mechanical structure concrete requirements: on the research existing ring die granulating machine mechanical structure, and on the basis of internal and external combination 2-ring mode determine optimized structure and granulating machine is the key part of three-dimensional structure drawing with engineering drawings.3. Internal and external combination 2-ring mould granulating machine key components performance analysis requirements: finite element analysis software on the key component analysis and strength check performance.Its innovation points distributed mainly feed institutions, transmission parts. The scheme from the machine running stability, production, energy consumption, product quality, improve the machine performance perspective. Design based on theoretical calculation, the purpose is to make design more reasonable and more persuasive. At the same time, drawing in the process also conducted by CAD auxiliary design, improve the design efficiency.Keywords: 2-ring mode Granulating machine FEA1 概述随着世界饲料机械技术的不断发展和完善，制粒机的制造技术和成形理论研究得到了飞速的发展，使用制粒机生产颗粒饲料已得到普及。目前，常用的颗粒压制机有膨化制粒机、环模压制机和平模压制机等基本类型。且环模制粒机具备生产效率高，耗能低，工作稳定等特点，适用于大中型企业，得到很广泛的应用。我国的饲料工业是一个新兴的产业。它是在现代化进程中应运而生的。饲料工业依赖于农业而服务与养殖业，并随着农业和养殖业的发展而兴旺发达起来。至今，完整的饲料工业体系已经初步形成，成为我国经济中不可缺少的经济产业支柱，在国民经济中有不可替代的地位，发挥着越来越大的作用。现在，我国已能够生产出各种规格型号的饲料制粒机械，像环模、平模、膨化制粒机，牧草饲料制粒机等等。产量从0.12t/h至40t/h,配套功率从5.5kw至315kw不等。我国饲料机械技术也不断的在改革创新，逐渐与先进国家技术水相靠近。随着经济的发展和生活水平的提高，能源短缺问题成为长期困扰人类社会发展的主要问题之一。据预测，地球上蕴藏的可开发利用的煤和石油等化石能源将分别在200年和3040年以内耗竭，而天然气按储采比也只能用60年1。生物质燃料这种可再生的新能源的开发和利用不仅能缓解能源危机，而且可以减轻环境污染同时节约能源。生物质既是低碳燃料，又由于其生长过程中吸收，因此被认为生物质燃料可实现温室气体零排放。生物质燃料是光合作用产生的有机可燃物的总称，其来源丰富2-5。要走可持续发展的道路，开发利用生物质燃料，意义十分重大。研究高品质、高效率的生物质燃料已成为支持能源可持续发展的迫切需求。到目前为止，各个国家或地区开发利用生物质作为燃料主要集中在三个方面：（1）将生物质材料降解为液体燃料，主要产品是燃料油和醇类燃料6；（2）将生物质燃料气化成气体燃料，生物质沼气，主要成分为甲烷()和少量的二氧化碳，产生过程分为水解阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段三个阶段7；（3）加工成便于运输和贮存的一定形状燃料并提高燃烧效率，固化成型8。而第三种一方面解决环境保护问题，另一方面又能产生代用燃料，近年来越来越受到人们的广泛重视。环模制粒机是生产颗粒燃料的主要机械设备，其性能很大程度上决定了燃料的加工产量，在燃料加工过程中有着非常重要的地位。近年来，国内生物质燃料机械企业在环模制粒机的设计、制造不断进步中，性能不断提高，与国外同类产品的差距也在慢慢缩小，但是，基于我国的制粒机都是模仿国外的先进产品，而对于制粒机理方面的研究几乎还是空白，这样同级上的比较，我国的制粒机就明显的存在结构不合理、生产效率偏低、能耗偏高等缺陷。而环模的使用寿命和生产效率低问题尤为突出，国内生产的环模使用寿命短那是一个不可忽视的问题9-10。研究双环模制粒机理与结构优化技术，对设计出具有国际先进水平的制粒机具有积极的推进作用。仅凭理论分析难以得到较为切合实际的分析结果，随着计算机有限元技术及相关测试技术的发展和信号分析技术的提高，大量的计算机仿真分析和先进的测试分析手段的应用，目前，采用有限元分析与理论分析及动态实验相结合的方法，对制粒系统进行更为深入的研究，是当前制粒机的研究方向。利用计算机仿真软件建立环模-内环模系统的有限元模型，选择合适的求解器对模型进行计算与分析，并进行相应的结构修改设计与分析，为该类机构的设计提供参考依据。1.1 设计目的和意义大学时光，悄然逝去。在这四年中，我不仅学到了自己需要的知识，同时也提高了自己的能力。但是，学到的很多东西毕竟仅仅都是书本上的理论知识，显然和实际有很大的差距。通过这次的毕业设计，我可以将自己所学到的理论知识更好的与实际相结合起来，从中能够锻炼我的思维能力，同时也是对这几年所学知识的一个综合的运用，同时也为将来要从事的职业打下良好的基础。毕业设计同样也是大学最关键的一个教育环节，在这次毕业设计中，我要能够灵活、系统的运用所学知识，提高自己分析问题、解决问题的能力，培养认真、严谨的学习作风和吃苦耐劳、一丝不苟、严谨的治学态度。同时，也使自己更加熟练的掌握“如何查阅国内为有关的技术资料和文献”，从中学会调查、收集、整理比较有价值的资料，在保留同类产品优点的同时，运用新技术、新工艺、新资料、新材料、大胆创新，以弥补同类产品的不足之处，使产品趋于更合理、更先进、更优化、更具有使用价值和良好的经济效益。1.2 环模制粒机的国内外研究现状制粒的历史可以追溯到1990年，起初是用于饲料加工的，饲料工作者在实践中积累了很多经验，致力于改善制粒机性能。 图1.1铸模式制粒机示意图 图1.2挤压式制粒机示意图 图1.3 Schueler型制粒机示意图 图1.4平模制粒机示意图图1.5环模制粒机示意图世界上第一台与制粒机相似的机器是一台铸模式设备11，如图1.1所示。1910年左右，世界上第一台挤压式制粒机问世11，如图1.2所示。该制粒机工作机理基本与现在的挤压式制粒机相同。到1920年，斯凯勒(SchMeler)提出了压缩法制粒，如图1.3所示，但这种制粒方法磨损严重11，在1920期间，在总结了之前的制粒机工作原理的基础上，研制成功了第一台平模制粒机11，如图1.4，这种机器装有围绕中心轴回转的滚轮，迫使物料挤压向下，通过水平固定模板的模孔，旋转切刀把物料切割成一定长度的颗粒。而几乎在同一时期，世界上第一台环模制粒机研制成功，如图1.5所示，最初的环模制粒机是一个压辊，以后演变成两个、三个过程，利用压辊的挤压力将粉状物经由环模的环模孔中挤出。环模制粒机是环模靠主轴转动而回转，其内有两个或者三个压辊，工作时压辊将粉状物压入环模孔中，挤出成形后呈圆柱形，并被固定切刀切断成颗粒物料。这种环模制粒机制粒质量好，生产效率高，能耗比其他几种要少。在此基础上，环模制粒机性能不断改善，其后60年支配了整个饲料业。到如今生物质燃料的广泛被研究开发，环模制粒机在这一领域的引用也日渐广泛。从环模制粒机的整个发展来看，制粒机的基本工作原理没变，而环模制粒机的制造水平和技术性能大有改善12。平模与环模的区别在于：一、喂料方式：环模制粒机采用机械强迫式进料，高速旋转离心分布进入制粒室，通过刮刀来分布物料，喂料不均匀；平模制粒机是靠物料自身重量垂直进入压制室，能够均匀喂料。二、压力：在同等直径下的模具内，环模压轮直径的大小受环模模具直径的限制，所以压力大小受限；平模压轮直径的大小不受模具直径的限制，可以加大内装轴承空间，选用大号轴承增强压轮的承受能力，不仅提高了压轮的压制力，而且还延长了使用寿命。三、出料方式：环模属于高转速，物料排出时破损率高；而平模属于低转速，破损率低。 四、压轮调节方式：环模制粒机要是用压轮中间的偏心轮上的两个螺丝来调节压力；平模制粒机是采用螺纹丝柱m100中心调节机构，顶力百吨，下落平稳、触击柔和、压力均匀。可采用旋转手动和液压自动调节两种方式。 从平模与环模的对比中我们可以看出平模的压力比环模大，所以对于像木屑、秸杆等这种物料轻，难以成型的粗纤维用平模较好。1.2.1 国外研究现状CPM公司生产的环模制粒机采用斜齿齿轮减速箱传动结构；Bhler公司生产的环模制粒机采用双压辊、环模式、单电机三角皮传动结构。单位生产效率高，运行费用低，结构比较简单，操作维修方便；Mnch公司生产的环模制粒机有环模、锥形压辊平模制粒机两种；三辊式制粒机是以英国UMT公司为代表的一种典型环模制粒机。美国在1976年前后利用饲料成型技术，开发了压辊式颗粒燃料成型机；日本在1983年前后从美国引进了该技术。到1987年，已有十几张颗粒燃料工厂投入运行。生物质燃料成型技术受到国外发达国家的普遍重视，并投入了大量的资金和技术力量研究和开发生物质燃料成型设备，走在了该领域的前沿。20实际30年代，美国开始研究致密成型燃料技术，并研制了活塞-模具式成型机，利用大压力挤压原料通过成型模具而形成致密成型燃料13-14。20世纪50年代日本从国外引进技术后进行了改进，研究应用了螺旋式挤压成型机，并发展成了日本压缩型燃料的工业体系，并逐步推广到了台湾、泰国乃至欧洲国家和美国。20世纪70年代初，美国又研制开发了内压滚筒式颗粒成型机15。生物质压缩燃料在西欧国家以及日本等国已称谓一种产业，印度和东南亚一些国家对这项技术的研究与应用也相当重视。目前，国外生物质燃料成型技术已基本成熟，生物质致密成型燃料已经商品化广泛应用于供热、取暖和发电领域，同时各国政府为促进生物质燃料成型技术的发展提供了政策和资金上的支持，生物质能源近年发展迅速。1.2.2 国内研究现状 我国从20世纪80年代起开始致力于生物质压缩成型技术的研究。湖南省衡阳市粮食机械厂于1985年研制了第一台ZT-63型生物质压缩成型机，江苏连云港东海粮食机械厂于1986年引进了一台OBM-88棒状燃料成型机。1993年前后，我国从国外引进了近20条生物质压缩成型生产线，基本上都采用螺旋挤压式，以锯木屑为原料，生产“碳化”燃料16。1994年河南农业大学、中国农机能源动力所分别研究出PB-I型17、CYJ-35型机械活塞冲压式成型机，1998年河南农业大学研制出HPB-I型液压活塞式双向挤压生物质成型机，2002年中南林学院也研制了相应设备13。2006年河南农业大学研制的HPB-IV型液压驱动活塞式成型机和合肥天炎绿色能源开发有限公司TYK-II秸秆成型机均采用一级螺旋预热预压，二级活塞压缩技术，解决了普通成型机对原料含水率要求较高和模具易磨损的不足。为降低颗粒燃料成型的能耗，河南省科学院能源研究所研制了一种在常温下生产颗粒燃料的环模颗粒成型机18。2004年，清华大学和北京惠众实科技有限公司开发的Highzones生物质固化成型技术，利用压辊挤压原理实现了生物质就地及时压缩，其性能优于国际上现有的颗粒成型技术19-20。目前，生物质燃料成型技术已日趋成熟21，并已部分实现商业化。近年来，生物质燃料以其各项优点在我国得到了比较广泛的推广和应用。但在燃料生产中，颗粒的质量问题依然很大。主要原因在于国内厂家对颗粒燃料的制粒机理缺乏深入的研究。国外针对环模制粒机理的研究很多，但是大多数研究肯定是保密的，导致国内对于该方面的研究很少，缺乏对制粒过程全面研究。现有的技术中，有一种环模制粒机，包括机架和圆筒形的中空环模，环模壁上径向开设有若干模孔，环模一端径向设有进料通道，所述环模经传动系统与动力输八机械相连接，环模内设有至少一个压棍，压棍可转动地安装在压辊固定的机构上，工作时，环模转动，物料从进料通道进入环模内，被环模带动，不断从压辊和环模之间空过，在压辊的挤压之下，物料被从模孔中挤出，被切刀装置切断后形成颗料装的物料；其不足之处在于：这种制料机工作效率低下。然而内外组合双环模制粒机使制粒效率大幅提高。1.3 设计任务设计题目：内外组合双环模制粒机主要内容和要求：设计方案的确定；喂料器技术参数的确定；电机参数的确定；带传动系统技术参数的确定；主轴刚度的校核计算；环模和内环模配合使用的技术参数的确定，环模的制作工艺过程；内外组合双环模制粒机机械结构具体要求：在研究现有环模制粒机机械结构的基础上，确定内外组合双环模制粒机优化结构，绘制关键部件的三维结构图与工程图。内外组合双环模制粒机关键部件性能分析具体要求：应用有限元分析软件对关键部件进行性能分析与强度校核。2内外组合双环模制粒机总体方案设计2.1主要组成部分现有的技术中，有一种环模制粒机，包括机架和圆筒形的中空环模，环模壁上径向开设有若干模孔，环模一端径向设有进料通道，所述环模经传动系统与动力输八机械相连接，环模内设有至少一个压棍，压棍可转动地安装在压辊固定的机构上，工作时，环模转动，物料从进料通道进入环模内，被环模带动，不断从压辊和环模之间空过，在压辊的挤压之下，物料被从模孔中挤出，被切刀装置切断后形成颗料装的物料；其不足之处在于：这种制料机工作效率低下。然而内外组合双环模制粒机使制粒效率大幅提高。内外双环模制粒机，包括机架和环模，环模壁上径向开设有若干模孔，环模一端设有进料通道，机架上固定有主套，环模另一端与皮带轮相固定，皮带轮经轴承安装在主套外；环模内设置有圆筒形的内环模，内环模壁上也开设有若干径向的模孔，内环模的一端连接有转轴，转轴安装在调整套内，调整套穿过主套安装在机身上；主套上安装有喂料轴，喂料轴轴向穿过环模和内环模之间的间隙伸入进料通道中，喂料轴上设有螺旋推进叶片，螺旋推进叶片从进料通道的进料口下侧延伸至环模和内环模之间的间隙中。模孔数目多，可同时从环模和内环模上进行制粒，其工作效率高，可用于粮食、饲料加工中的制粒。本结构简单、紧凑，合理；能防止温度上升，在低温下制粒，能确保原料挤压成颗粒状，抑制压力的上升；生产效率高、转动慢、噪音小，原料中的异物，能通过环模之间的间隙排出，不易损坏机器。该机喂料、调质、制粒分别采用独立传动，工作可靠。该设备主要组成部分有：喂料系统，调质系统，传动成型系统和润滑系统。如图2.1 所示为内外组合双环模制粒机的结构图，如图2.2 内外组合双环模制粒机三维模型。1转轴 2.喂料轴 3.主套 4.皮带轮 5.环模 6.进料口7.螺旋推进叶片8.进料通道9.内环模10.调整套 11.机架12.间隙调整臂13.隔板14.内出料口图2.1 内外组合双环模制粒机的结构图图2.2 内外组合双环模制粒机三维模型2.2 主要技术参数项目参数生产率（t/h）48压模内径（mm）660内模直径（mm）460模孔直径（mm）10压模转速(r/min)282内模转速(r/min)450喂料绞龙转速(r/min)100300螺旋面直径（mm）120螺距（mm）30桨叶直径（mm）200螺距（mm）30偏心轴偏心距(mm)60配套动力主电机10KW转轴电机2.5KW喂料电机2.5KW主传动三角带规格3根SPC45002.3 工作原理与工作过程概述2.3.1内外组合双环模制粒机的工作原理粉状配合饲料是一个连续压制过程,它建立在粉状颗粒间有空隙存在的基础上。粉状物料是一种由具有一定流动性的分散颗粒组成的不连续松散体,在挤压力的作用下粉粒相互移近和重新排列,粉粒间所含气体不断逸出,从而使得粉粒间的间隙减小,联接力增大,最后被压制成具有一定密度,一定强度的颗粒饲料。在压粒过程中,饲料的蛋白质和糖分受热产生可塑性,淀粉部分糊化.“压粒”,简单地说就是一个挤压式的热塑过程。内外双环模制粒机，包括机架和环模，环模壁上径向开设有若干模孔，环模一端设有进料通道，机架上固定有主套，环模另一端与皮带轮相固定，皮带轮经轴承安装在主套外；环模内设置有圆筒形的内环模，内环模壁上也开设有若干径向的模孔，内环模的一端连接有转轴，转轴安装在调整套内，调整套穿过主套安装在机身上；主套上安装有喂料轴，喂料轴轴向穿过环模和内环模之间的间隙伸入进料通道中，喂料轴上设有螺旋推进叶片，螺旋推进叶片从进料通道的进料口下侧延伸至环模和内环模之间的间隙中。该装置工作时，环模和内环模由动力系统驱动其转动，喂料轴也可转动，当喂料轴转动时，可将进料通道内的物料推进到环模和内环模之间的间隙中，当环模和内环模转动时，物料一部分被压从环境上的模孔中被挤出，另一部分从内环模上的模孔中被挤出到内环模内腔中；与现有技术相比，该设计模孔数目多，可同时从环模和内环模上进行制粒，其工作效率高。为了方便调节环模和内环模之间的间隙，所述转轴与调整套之间偏心设置，调整套上固定有周向可转动的间隙调整臂，所述间隙调整臂与机架之间可拆卸地相连接。间隙调整臂可与机架相对转动或者固定，其转动时，可带动调整套转动，由于转轴与调整套之间偏心设置，因此，转轴的位置的改以即可改变内环模和环模之间的间隙，当间隙调整到适合位置时，可将调整臂与机架固定。环模是颗粒机的主要工作部件,配合饲料从供料机构较均匀地供给搅拌机构,饲料在搅拌机构中与水(或其他添加物)混合后,投入压粒机构中,饲料在环模与环模的挤压下,从压模的模孔中挤出来成为颗粒。从工作过程分析,一环模是主动回转零件,另一环模是靠与环模内表面摩擦而转动的.从运动构件的角度分析,环模和压辊是一对外摩擦机构，通过摩擦力带动压辊运动。2.3.2内外组合双环模制粒机的主要工作过程当水分含量为1214的配合饲料进入混合喂料器后，饲料经加入一定量的水后，被螺旋浆叶混合搅拌均匀后送进调质器内，进行糊化。如果需要，也可以将糖蜜、脂等液体均匀喷洒到物料中去，脂的添加量不得超过3，以利于成形。调质后的物料水分达到1517，然后经分配器分配到转动的环式压模和内压模的工作面上。内外双环模制粒机，包括机架和环模，环模壁上径向开设有若干模孔，环模一端设有进料通道，机架上固定有主套，环模另一端与皮带轮相固定，皮带轮经轴承安装在主套外；环模内设置有圆筒形的内环模，内环模壁上也开设有若干径向的模孔，内环模的一端连接有转轴，转轴安装在调整套内，调整套穿过主套安装在机身上；主套上安装有喂料轴，喂料轴轴向穿过环模和内环模之间的间隙伸入进料通道中，喂料轴上设有螺旋推进叶片，螺旋推进叶片从进料通道的进料口下侧延伸至环模和内环模之间的间隙中。环模和内环模由动力系统驱动其转动，喂料轴也可转动，当喂料轴转动时，可将进料通道内的物料推进到环模和内环模之间的间隙中，当环模和内环模转动时，物料一部分被压从环境上的模孔中被挤出，另一部分从内环模上的模孔中被挤出到内环模内腔中，物料在强烈的挤压下，克服孔壁的阻力，并不断从压模孔中成条的挤出。挤出时被装置在压模外的切刀切成长度适宜的颗粒。切刀的位置可以调节，以控制颗粒的长短。刚压制出的颗粒温度一般在7590之间，水分在1516左右，必须在经过冷却降温，挥发水分使其温度接近室温，以便保管储藏。与现有技术相比，该设计模孔数目多，可同时从环模和内环模上进行制粒，其工作效率高。2.4 喂料机构设计喂料机构的作用是将待制粒仓中的粉状物料均匀地输送到调质部分，其关键是保证输送速度的稳定。传统的机构通常是依靠螺旋输送机来实现这种功能。螺旋输送机又称“绞龙”，是一种无挠性牵引构件的连续输送设备。其结构主要包括料槽、螺旋叶片和转动轴组成的螺旋体，两端轴承和驱动装置几部分。工作时，物料由进料口进入料槽，并在螺旋叶片的推动下沿螺旋槽作轴向移动，直至卸料口被排出。螺旋输送机的类型有水平、垂直和倾斜三种形式，本设计中选用水平螺旋输送机。与其它输送设备相比，螺旋输送机具有结构简单、横截面积小、密封性好、操作维修安全、方便、制造成本低等优点，这也正是它被广泛应用的原因之一。2.4.1 喂料器输送结构设计该设备的螺旋输送机叶片采用单头满面式螺旋叶片，螺旋叶片的一边紧贴在轴上，形成完整的螺旋面。这种叶片构造简单，输送能力强，便于均匀地输送粉类物料。螺旋面采用右旋设计方案。由于输送物料中含有一定水分，为了防止叶片生锈，影响物料输送和产品质量，选用不锈钢作为叶片材料。同时，由于在工作过程中，叶片磨损比较严重，为了增加其耐磨性，要对叶片进行调质处理，以提高其表面硬度。螺旋叶片厚度为4mm，螺距为（0.8-1）D，D为螺旋直径，由于本设计采用水平结构设计，取S=D，机壳厚度为4mm。 如图2.3所示喂料螺旋输送轴。图2.3 喂料螺旋输送轴2.4.2 喂料器参数计算(1) 螺旋直径D与螺旋轴转速n的计算根据公式：D k(Q/PC)1/2其中：Q:输送能力，t/h；K：物料特性系数，常用物料的k值见运输机械设计选用手册表15-1；:填充系数，见运输机械设计选用手册表15-1；C：倾角系数，见运输机械设计选用手册表15-1；P:物料松散密度，见运输机械设计选用手册表15-6；D0.115m 圆整：D=S=120mm nA/(D)1/2其中： A：物料综合系数，见运输机械设计选用手册表15-6； n50/(0.2)1/2 n111Q=47D2.n.S.P.C其中： Q:输送机输送能力（有任务书得Q=8）(t/h) S:螺距 m 8=47*0.2*0.2*0.2*0.3*1.1 n124 圆整：n=120 r/min(2) 物料沿轴向的推进速度计算根据公式： 式中：V：物料的轴向推进速度（m/s）；S：螺旋叶片的螺距（m）；n：螺旋轴转速（r/min）;物料沿轴向推进速度： V=0.03*120/60=0.06 m/s2.5电机的选择由于N=0.75 kw,所以驱动轴转动的电机选用YTC型电磁调速异步电动机，该电机有三相异步交流电机、涡流离合器与测速发电机组成，并与控制器配合使用，工作时，此电机能根据轴上承受载荷的不同自动地、无级地调整其输出转速，达到无级变速喂料，控制不同喂料量的目的。电机如图2.4所示。图2.4 主电机2.6机槽的设计本设计中的机槽采用法兰和截面为U字型的钢制机槽。U型机槽的厚度为4mm薄钢板，其两侧臂垂直，底部成半圆形，在 U型机槽的端面焊接有法兰，用以固定盖板和端盖。机槽半圆的内径大于螺旋叶片半径，允许少量的物料滞留于槽底，以防叶片与槽底摩擦。为了对机槽进行密封，机槽上部装有用薄钢板制成的盖板，盖板用螺栓固定在槽体上端的钢制法兰上。盖板可以开启，以便对槽体进行必要的检查。盖板上开有进料口，机槽底部开有卸料口，均做成方形，以便安装料管。3 主传动系统的设计3.1 主电机的选择根据吴克畴教授摘译的混合饲料生产工艺一书介绍，一台饲料压粒机的生产率可以近似的由下式来计算,有公式换算可以算出：式中：N：压粒电动机的驱动功率（KW）；：要压粒的散料密度（t/）；：压粒电动机的效率取0.80.9；P：需要压粒压力，兆赫，帕=N/；：决定于压缩率K（未压粒的散装物和压粒后的颗粒密度的比率）；K：压缩率，可取0.50.7；公式换算得到驱动功率的算法： 已知：Q=10, =0.9； 查表得到P=56；=0.5；带入计算得到N=9KW，所以取N=10 KW。经查表：选取主电机型号为：Y280S-4 ，额定功率：10KW，转速：1480r/min。3.2 主传动计算该设计方案主传动系统采用V带传动。和其它机械传动比较，带传动的主要优点是：工作可靠，使用寿命长；传动平稳；无噪音,传动效率高；结构紧凑；功率和速度适用范围很广等。工作时,由电动机带动小、大皮带轮，并经传动空轴带动环模转动，环模与内环模挤压物料成形。3.2.1 定v带的型号和带轮直径：（1）、 计算设计功率：设电动机的实际输出功率为，工作情况系数为 =1.3有： Pd =1.3*10=13 KW（2）、选带的型号：Pd=13 KW, n1 =14480 r/min由机械设计教材图11-12可查出带的型号：选取： C型V带（3）、计算大小带轮直径：设小带轮直径为：dd1；大带轮直径为：dd2。根据机械设计教材由表10-11及10-5取dd1=250dd2= n1/n2* dd1=1480/382*250=968.57 圆整dd2=9603.2.2验算带速VV=3.14* dd1* n1 /60000=19.36m/s在5-25范围内，带速适合。所以V在允许范围内3.2.3验算传动误差 传动比 i= dd2/ dd1=3.84 原传动比i、= n1/n2=3.87 则传动误差=( i、-i)/ i=.008 在允许误差0.05范围内3.2.4确定中心距及带的基准长度Ld(1) 初定中心距a。 0.7（dd1 +dd2） a。2（dd1 +dd2） 922 a。2420 所以a。=1600（2）、初算V带 Ld。= 2a。+3.14/2（dd1 +dd2）+（dd1 -dd2）2/4a。 =4780.6 （3）确定带的基准长度Ld由表10-2选取Ld=5000(4)确定实际中心距a a=a。+（Ld-Ld。）/2 =1741.45安装时最距离amin=a-0.15Ld =1714.26张紧或补偿伸长所需最大中心距amax=a+0.3Ld =1845.123.2.5验算小带轮包角a1 a1=180。-57.3。*（dd1 -dd2）/a =148.47120。 3.2.6确定V带的根数Z （1）单带基本额定功率平P1 P1=8.12 （2）考虑传动比的影响，额定功率的增量 P1=0.26 （3）包角系数Ka Ka=0.925 (4)长度系数KL KL=1.04 (5)V带的根数Z Z13 /(0.26+8.12)*0.925*1.04 =2.8 所以Z=33.2.7确定初拉力F。 由10-1 查得q=0.3kg/m F=500*Pd*(2.5/Ka-1)/(vz)+qV2 =434.1N3.2.8计算作用在带轮轴上的压力FZFZ=2Z*F。*sin (a1/2) =1800.6 大带轮与小带轮模型如图3.1所示。 大皮带轮 小皮带轮图3.1 大带轮与小带轮模型3.3转轴的设计和校核电机的转矩通过一对皮带轮传递给轴，轴带动固定其上的环模一期旋转，因此，轴是主要的传动和连接部件。轴的主要制造工艺和计算如下：1、 轴材料为45钢；2、 该轴采用锻造方式加工，然后再进行车削和铣削加工；3、 轴上设有轴承支座，为了将内环模和主轴定位，保证两零件的同轴度，环模和轴用螺栓连接，并用螺栓定位，轴结构请参见制粒部分部装图。4、 轴承选择：型号分别为：轴承22313CK-W33 GB/T288-94，双列圆柱辊子轴承； 轴承NU414 GB/T283-94，圆柱棍子轴承。转轴的校核：转轴的结构如零件图，轴的材料为45号钢调质处理： 大带轮转矩T：计算支撑反力：轴受力图： 计算得： 弯矩图：轴所受转矩为：e许用应力用插入法查表得：；许用应力值： 。应力校正系数：