AHHC520制粒机设计(含全套CAD图纸)

编编 号号 无锡太湖学院 毕毕业业设设计计 论论文文 题目 题目 AHHC520 制粒机设计制粒机设计 信机 系系 机械工程及自动化 专专 业业 学 号 学生姓名 指导教师 2013 年 5 月 25 日 无锡太湖学院本科毕业设计 论文 无锡太湖学院本科毕业设计 论文 诚诚 信信 承承 诺诺 书书 本人郑重声明 所呈交的毕业设计 论文 AHHC520 制 粒机 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果 其 内容除了在毕业设计 论文 中特别加以标注引用 表示致谢 的内容外 本毕业设计 论文 不包含任何其他个人 集体已 发表或撰写的成果作品 班 级 机械 97 学 号 0923820 作者姓名 2013 年 5 月 25 日 无无锡锡太太湖湖学学院院 信信 机机 系系 机机械械工工程程及及自自动动化化 专专业业 毕毕 业业 设设 计计论论 文文 任任 务务 书书 一 题目及专题 一 题目及专题 1 题目 AHHC520 制粒机设计 2 专题 二 课题来源及选题依据二 课题来源及选题依据 本课题以某企业产品设计需求为背景 以 AHHC520 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 AHHC520 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 三 本设计 论文或其他 应达到的要求 三 本设计 论文或其他 应达到的要求 熟悉颗粒加工及其生产现状 并查阅相关资料 熟练掌握现有制粒机的结构 工作原理及传动部件的结构 工作 原理进行分析 熟练掌握制粒机传动部件的设计 并能进行可行性分析 掌握传动部件的结构设计 并能综合考虑结构 工艺 装配及经 济性对传动部件的各零部件进行设计 能够熟练使用 CAD UG 绘图软件 绘制二维 三维零件图和装 I 配图 四 接受任务学生 四 接受任务学生 机械 97 班班 姓名姓名 魏于沛 五 开始及完成日期 五 开始及完成日期 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日 六 设计 论文 指导 或顾问 六 设计 论文 指导 或顾问 指导教师指导教师 签名签名 签名签名 签名签名 教教研研室室主主任任 学科组组长研究所学科组组长研究所 所长所长 签名签名 系主任系主任 签名签名 2012 年年 11 月月 12 日日 II 摘摘 要要 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 AHHC520 制粒机使制粒效率大幅提高 关键词关键词 双环模 制粒机 有限元 III 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 无锡太湖学院学士学位论文 0 目目 录录 摘 要 III ABSTRACT IV 目 录 V 1 绪论 1 1 1 设计目的和意义 1 1 2 环模制粒机的国内外研究现状 2 1 2 1 国外研究现状 3 1 2 2 国内研究现状 3 2 总体方案设计 6 2 1 主要组成结构 6 2 2 主要技术参数 7 2 3 工作原理与工作过程概述 7 2 3 1 环模制粒机的工作原理 7 2 3 2 环模制粒机的主要工作过程 8 3 喂料机构设计 9 3 1 喂料输送结构设计 9 3 2 喂料器参数计算 10 3 2 1 螺旋直径 D 与螺旋轴转速 n 的计算 10 3 2 2 物料轴向推进速度计算 10 3 2 3 电机的选择 11 3 3 机槽的设计 11 4 调制器结构设计 12 4 1 调质的作用 12 4 2 调质过程的控制 12 4 3 调制器总体方案设计及计算 12 5 主传动系统的设计 14 5 1 主电机的选择 14 5 2 主传动计算 14 5 2 1 选定齿轮类型 精度等级 材料及齿数 14 5 2 2 按齿面接触强度设计 15 5 2 3 按齿根弯曲强度设计 16 5 2 4 几何尺寸计算 17 5 2 5 结构设计及绘制齿轮零件图 18 5 3 空心轴的有限元分析 18 6 制粒系统的设计与计算 23 6 1 环模的加工工艺综述及结构设计 23 6 1 1 环模的热处理工艺 23 AHHC520 制粒机设计 1 6 1 2 环模模孔的加工工艺 24 6 1 3 环模的结构 24 6 1 4 方案设计 24 6 2 环模的参数计算 24 6 2 1 环模厚度计算 24 6 2 2 环模单位功率面积 25 6 3 压辊的设计计算 25 6 4 环模和压辊工作间隙的调整 25 7 设备拆装及维护 27 7 1 制粒机的使用和维护 27 7 2 制粒机的检修 27 7 2 1 喂料系统拆装 27 7 2 2 主传动系统拆装 28 7 2 3 易损件的拆装 30 结论 33 致谢 34 参考文献 35 无锡太湖学院学士学位论文 2 1 绪论绪论 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 1 1 设计目的和意义设计目的和意义 毕业设计是在校学生必须完成的独立性作业 它是各专业教学计划不可缺少的重要的 实践性环节 是培养学生综合运用理论知识分析和解决实际问题能力的全面训练 是对 学生所学理论只是及其应用能力的全面考核 是对学生加快知识向能力转化过程的有效 检验 也是考试虽然都是对学生学习成绩考察的手段 但他们有很大的区别 平时考试是 学生被动地接受知识和技能的训练 而毕业设计则是学生运用在校期间学得的知识 主 动地去解决一两个实际问题 同时这次的毕业设计也算是对自己四年来得一次总结 对 自己学识的一次检验 从中自己可以去发现问题 以及去寻求解决问题的方法 对自己 以后的工作也有极大的促进作用 所以要用心的去对待此次的毕业设计 当前我国正在进行经济体制改革 急需机械设计人才 通过毕业设计的创作可以发 现人才 选拔人才从而对国家经济改革 提供立竿见影之效 从这个意义上说 毕业设计 的创作是与国家经济改革 经济建设直接联系的 是有现实意义的 对毕业设计的意义 要想得多些 想到本单位本系统的微观 也想到整个国家整个社会主义建设的宏观 我 们国家经济要腾飞 没有一大批既有理论知识又有实际工作能力的全面机械设计人才 是不可想象的 毕业设计的创作又应该面向国家经济建设机械设计改革献计方面 提供 一些确有价值 确具实效的成功之作 AHHC520 制粒机设计 3 1 2 环模制粒机的国内外研究现状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 如图 1 1 所示 1910 年左右 世界上第一台挤压式制粒机问世 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 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 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 无锡太湖学院学士学位论文 4 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 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 B hler 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 M nch 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 1 2 2 国内研究现状国内研究现状 我国从改革开放初期就开始研究制粒机 湖南研究出了第一台压缩成型机实在 1985 年 随后连云港也研制出了制粒机 随着时间的推移制粒机的技术也越来越成熟 研究 在中国开始生物质压缩成型技术从十九年代起 1985 湖南省衡阳市食品机械厂研制的第 一台生物质压缩成型机 江苏连云港东海食品机械厂引进杆燃料 1993 前后 中国进口 了近 20 的生物质压缩成型生产线 基本上采用螺旋 以木屑为原料 1994 河南农业大 学 中国农业机械总动力开发机械活塞冲压成型机 1998 河南农业大学开发液压活塞 双向挤压成型机 2002 中南林学院还开发了相应的设备 2006 河南农业大学开发驱动 的活塞式成型机 合肥天雁绿色能源开发有限公司的秸秆成型机 采用螺旋预热预压 两个活塞压缩技术 解决了普通注塑机的速度要求高的模具问题对原水易磨损 为了减 少能源消耗 成型 河南省科学院能源研究所研制的环模颗粒在室温下为生产燃料颗粒 成型机 2004 对清华大学和北京汇众科技有限公司生物质成型技术的发展严格 利用 生物质辊挤压原理是压缩 其性能优于现有的颗粒成型技术 目前 生物质燃料成型技 术已日趋成熟 已成为商业部分的实现 AHHC520 制粒机设计 5 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 AHHC520 制粒机使制粒效率大幅提高 无锡太湖学院学士学位论文 6 1 3 设计任务设计任务 AHHC520 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 AHHC520 制粒机主要由喂料 搅拌 制粒 传动及润滑系统等组成 其工作过程是 要求含水量不大于 15 的配合粉料 从料斗进入喂料绞龙 通过调节无级调速电机转速 获得合适的物料流量 然后进入搅拌器 通过搅拌杆搅动与蒸汽混合进行调质 如果需 要添加糖蜜或油脂 也从搅拌筒加入与蒸汽一起调质 油脂添加量一般不超过 3 否 则难于成形 经调质后配合粉料温度可达 64 85 湿度达 14 l 6 然后再通过斜槽 经过吸铁装置除去混在粉料中铁杂质 最后进入压 0 制室进行制粒 压制室主要工作部 件由压模 二个压辊 喂料刮刀 切刀以及模辊间隙调节螺钉等组成 饲料通过压模罩和喂料刮刀 将粉状饲料送入两个压制区 空轴传动轮带动压模旋 转 饲料被卷入压模和压辊之间 两个相对旋转件对饲料逐渐挤压 而挤入压模孔 在 模孔中成形 并不断向模孔外端挤出 再由切刀把成形颗粒切成所需的长度 最后成形 颗粒料流出机外 确定设计方案 喂料器技术参数的确定 电机参数的确定 调制器技术参数的确定 主传动系统技术参数的确定 主轴刚度的校核计算 环模和压辊配合使用的技术参数的 确定 压辊得制作工艺过程 其他相关说明 完成整机的三维设计 主要部件的组装图 重要零件的工程图 相关参数的优化 AHHC520 制粒机设计 7 2 总体方案设计总体方案设计 2 1 主要组成结构主要组成结构 图 2 1 AHHC520 制粒机 AHHC520 型制粒机主要用于中大型配合饲料厂压制颗粒饲料 也可用于机械化养养 殖场 该产品可以根据用户的需求 配备不同模孔孔径的压模 生产各种规格的颗粒饲 料 从而用于不同的养殖对象 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 制粒系统 主传动系统 过载保护系统 和润滑系统等 无锡太湖学院学士学位论文 8 2 2 主要技术参数主要技术参数 表 2 1 技术参数 项目参数 生产率 t h 1 5 8 压模内径 mm 250 压辊直径 mm 200 模孔直径 mm 5 压模转速 r min 282 喂料绞龙转速 r min 100 300 螺旋面直径 mm 250 螺距 mm 250 调质器转速 r min 380 桨叶直径 mm 362 螺距 mm 290 偏心轴偏心距 mm 9 主电机90KW 调质电机5 5KW 配 套 动 力 喂料电机2 2KW 2 3 工作原理与工作过程概述工作原理与工作过程概述 2 3 1 环模制粒机的工作原理环模制粒机的工作原理 粉状饲料的制粒过程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 一定硬度的颗粒饲料 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 环模和压辊是制粒机的主要工作部件 配合饲料从 供料机构较均匀地供给调质机构 饲料在调质机构中与水 或其他添加物 混合后 投入制 粒机构中 饲料在环模与压辊的挤压下 从压模的模孔中挤出来成为颗粒 从工作过程 分析 环模是主动回转零件 而压辊是靠摩擦而转动的 AHHC520 制粒机设计 9 图 2 2 压制区内的分区 在环模制粒过程中 粉料在压制区内所在的位置不同 其受压辊的压紧 力亦是不同 的 它可划分为 4 个区 即供料区 压紧区 挤压区和成形区 见上图 在供料区 物料基本不受机械外力 它处于自然松散状态 但它受环模圈回转而产 生离心力影响 使粉料紧贴在环模内圈上 随着模辊的旋转 物料进入压紧区 在此区 域内 受模辊的挤压作用 粉粒之间产生相对移动 孔隙逐渐减小 由于材料的前进速 度 挤出压力的增大 孔隙较小 但粉基本不变形 在挤压区 模辊间隙变小 挤压压 力急剧增加 粉进一步密切和马赛克 接触表面颗粒的增加与增强 颗粒之间的变形 并产生一个很好的连接 同时压制粉末挤压模孔 全压成型颗粒模孔长度 这部分的材 料将产生弹性变形 塑复合材料 料筒已压实成型已填满模孔 模孔内 继续接受新榨 粉 使饲料柱体向外侧推移 排出模孔 这时挤压力必须克服模孔内料柱摩擦力的总和 物料在模辊转动作用下压制成颗粒有两个条件 一是模辊要把物料攫入变形口 二是压 辊对物料挤压力要大于模孔内料柱的摩擦阻力 2 3 2 环模制粒机的主要工作过程环模制粒机的主要工作过程 当水分含量为 12 14 的配合饲料进入混合喂料器后 饲料经加入一定量的水蒸 汽后 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 15 17 然后经分配器分配到转动的环式压模和压辊的工作面上 旋转的压 辊通过与物料的磨擦带动压辊旋转 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 75 90 之间 水分在 15 16 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 无锡太湖学院学士学位论文 10 3 喂料机构设计喂料机构设计 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 图 3 1 喂料机构 3 1 喂料输送结构设计喂料输送结构设计 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 5mm 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 5mm AHHC520 制粒机设计 11 3 2 喂料器参数计算喂料器参数计算 3 2 1 螺旋直径螺旋直径 D 与螺旋轴转速与螺旋轴转速 n 的计算的计算 根据 运输机械设计选用手册 的公式 15 1 3 1 m 5 2 C Q KD 其中 Q 输送能力 按设计要求 取 8t 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 这里 取 0 0415 填充系数 见 运输机械设计选用手册 表 15 1 这里取 0 35 C 倾角系数 见 运输机械设计选用手册 表 15 1 这里取 1 物料松散密度 见 运输机械设计选用手册 表 15 6 这里取 0 55t m3 将数据带入上式 可得 mD184 0 圆整后 取 D 0 2m 根据 运输机械设计选用手册 的公式 15 2 3 2 min r D A n 其中 A 物料综合系数 见 运输机械设计选用手册 表 15 6 这里取 75 代入上式 得 min 112rn 又由公式 运输机械设计选用手册 的公式 15 3 3 3 CsnDQ 2 47 计算得 min 5 110rn 圆整后 取 n 100r min 对 D 和 n 圆整后 应该对填充系数进行验算 387 0 47 2 CsnD Q 未超过上限 故圆整后的 D 和 n 值适合 3 2 2 物料轴向推进速度计算物料轴向推进速度计算 根据公式 3 4 60 nS V 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 则物料沿轴向推进速度 mV33 0 无锡太湖学院学士学位论文 12 3 2 3 电机的选择电机的选择 由于 N 1 5kw 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 3 3 机槽的设计机槽的设计 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 5mm 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 4 调制器结构设计调制器结构设计 4 1 调质的作用调质的作用 在热变化过程的糊化的淀粉含量较高的最重要组成部分发生在饲料 淀粉更易于消 化和被动物吸收 它能明显提高饲料利用率 糊精具有较好的适口性 可以大大提高了 饲料的适口性 此外 糊化淀粉能改善饲料的一致性 能起粘结剂的作用 这是主要原 因之一 必须在造粒过程中锻炼 调质中的高温 高压可使饲料中大量病原微生物灭活 如常见的沙门氏杆菌及大肠杆 菌等 特别是最近一些饲料厂生产高卫生标准 非致病性细菌尤其是沙门氏菌的产品 在饲料生产 出现了提高造粒温度的发展趋势 这些饲料制造商规定制粒温度超过 85 结果表明温度有效杀灭沙门氏菌 尤其在国外 早在十九年代末的西欧玩 沙门氏菌恐慌 在战时 淬火和回火是首要考虑的消毒问题 目前欧洲已经开始使用挤压造粒温度两种 造粒过程通常高达 90 回火 4 2 调质过程的控制调质过程的控制 为了减少营养素的损失 造粒过程中根据不同的原材料成分的不同要求调整回火时 间 水含量和产品成熟 在一般情况下 淬火和回火时间越长 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 但在同一时间 营养损失也更 淬火和回 火时间一般饲料原料 10 30 是适当的 但是回火时间是适合各种饲料是不存在的 因此 饲料原料中的保留时间的调节装置为变参数应该是最重要的创新 4 3 调制器总体方案设计及计算调制器总体方案设计及计算 本设计方案采用单级桨叶式调质器 该型调制器通过改变桨叶的倾斜角度来控制物 AHHC520 制粒机设计 13 料的推进速度 针对不同的物料 分别设定调质器桨叶的倾斜角度 控制物料的调质时 间 实现调质器的最优功能 调质时间 4 1 3600 4 1 2 1 s Q kvl D Q V t 式中 V 调质筒体积 3 m D 调质筒直径 m 调质筒长度 取 7D ll 饲料容重 取 v 0 55 v 3 mt 饲料充满系数 取 k 0 8 k 调质轴输送量 Q1 取 Q 的 1 5 2 0 倍 可初定 Q1 1 8Q 将上述有关参数代入调质时间 t 计算式 3600 8 1 3 05 07 4 2 Q DD t 3 3 059 0 36008 055 0 7 4 8 1 Qt Qt D 为了便于设计 一般取 t 15 秒 代入上式 计算得 D 0 291m 参照市场上同类产品 的技术参数 取调质桶直径为 300mm 长度 2000mm 调质电机选用 Y100L 功率 2 2kW 同步转速 1500r min 图 4 1 调制器轴 无锡太湖学院学士学位论文 14 5 主传动系统的设计主传动系统的设计 5 1 主电机的选择主电机的选择 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 Q 可以近似的由下式来计算 5 1 2 7 ht pK N Q 式中 N 压粒电动机的驱动功率 KW 要压粒的散料密度 t 3 m 压粒电动机的效率取 0 8 0 9 p 需要压粒压力 MPa 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 K 压缩率 可取 0 5 0 7 公式换算得到驱动功率的算法 5 2 2 7 QpK N 已知 Q 10 0 9 查表得到 P 56 0 5 0 5 K 带入计算得到 N 69W 取 N 75KW 经查表 选取主电机型号为 Y280L 4 额定功率 为 200KW 同步转速 1480r min 5 2 主传动计算 主传动计算 定定 V 带的型号和带轮的直径带的型号和带轮的直径 1 计算设计功率 5 2 主传动计算主传动计算 该设计方案主传动系统采用直齿齿轮传动 主要优点是工作可靠 使用寿命长 传 动较平稳 传递功率高 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 大齿轮 并经传动空轴带动环模转动 环模与压辊挤压物料成形 AHHC520 制粒机设计 15 5 2 1 选定齿轮类型 精度等级 材料及齿数选定齿轮类型 精度等级 材料及齿数 图 5 1 主传动示意图 1 选定齿形为直齿圆柱齿轮传动 2 作为机床主轴传动 选用 7 级精度 GB 10095 88 3 材料选择 由 机械设计 表 10 1 选择小齿轮材料为们 40Cr 调质 硬度为 280HBS 大齿轮材料为 45 钢 调质 硬度为 240HBS 二者硬度差为 40HBS 4 选小齿轮齿数为 z1 24 大齿轮齿数为 z2 3 74 24 92 976 取 z2 93 5 2 2 按齿面接触强度设计按齿面接触强度设计 由 机械设计 公式 10 9a 进行试算 即 5 3 3 2 1 1 1 32 2 H E d t Z u uKT d 1 确定公式内的各计算数值 1 试选载荷系数 Kt 1 3 2 计算小齿轮传递的转矩 mmNmmN n P T 6 5 1 1 5 1 10291 1 1480 20010 5 9510 5 95 3 选取 nd 1 4 查得 ZE 189 8 MPa1 2 5 查得 Hlim1 600MPa Hlim2 550MPa 6 计算 N 9 9 2 9 11 10650 1 875 3 10394 6 10394 6 1530082 114806060 N jLnN h 7 取 KHN1 0 95 KHN2 0 98 8 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1 安全系数为 S 1 由 机械设计 式 10 12 得 无锡太湖学院学士学位论文 16 MPaMPa S KHN H 57060095 0 1lim1 1 MPaMPa S KHN H 53955098 0 2lim2 2 2 计算 1 试算小齿轮分度圆直径 d1t 代入 H 中较小的值 mm mm Z u uKT d H E d t 417 148 539 8 189 875 3 1875 3 1 10291 1 3 1 32 2 1 32 2 3 2 6 3 2 1 1 2 计算圆周速度 v smsm nd v t 50 11 100060 1480417 148 100060 11 3 计算齿宽 mmmmdb t 417 148417 1481 11 4 计算齿宽与齿高之比 h b 模数 mmmm z d m t t 184 6 24 417 148 1 1 齿高 mmmmmh t 914 13184 625 225 2 667 10 914 13 417 148 h b 5 计算载荷系数 根据 v 11 50m s 7 级精度 由 机械设计 图 10 8 查得动载荷系数 Kv 1 18 直齿轮 1 FH KK 由 机械设计 表 10 2 查得使用系数 KA 1 25 由 机械设计 表 10 4 用插值法查得 7 级精度 小齿轮相对支撑非对称布置时 442 1 H K 由 查图 10 13 得 故载荷系数667 10 h b 442 1 H K32 1 F K 127 2442 1118 125 1 HHvA KKKKK 6 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 由 机械设计 式 10 10a 得 mmmm K K dd t t 887 174 3 1 127 2 417 148 3 3 11 7 计算模数 mmmm z d m287 7 24 887 174 1 1 AHHC520 制粒机设计 17 5 2 3 按齿根弯曲强度设计按齿根弯曲强度设计 由 机械设计 公式 10 5 得弯曲强度计算公式为 5 4 3 2 1 1 2 F SAF d YY z KT m 1 确定公式内的各计算数值 1 由 机械设计 图 10 20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 大齿MPa FE 500 1 轮的弯曲疲劳强度极限 MPa FE 380 2 2 由图 10 18 取得弯曲疲劳寿命系数 90 0 1 FN K95 0 2 FN K 3 计算弯曲疲劳需用应力 取弯曲疲劳安全系数为 S 1 4 由 机械设计 式 10 12 得 MPaMPa S K FEFN F 429 321 4 1 50090 0 11 1 MPaMPa S K FEFN F 857 257 4 1 38095 0 22 2 4 计算载荷系数 K 947 1 32 1 118 125 1 FFvA KKKKK 5 查取齿形系数 由 机械设计 表 10 5 查得 65 2 1 Fa Y21 2 2 Fa Y 6 查取应力校正系数 由 机械设计 表 10 5 查得 58 1 1 Sa Y77 1 2 Sa Y 7 计算大 小齿轮的并加以比较 F SaFaY Y 01517 0 857 257 77 1 21 2 0130262 0 429 321 58 1 65 2 2 22 1 11 F SaFa F SaFa YY YY 大齿轮的数值大 2 设计计算 mmm0954 5 01517 0 241 10219 1947 1 2 3 2 6 计算的结果进行比较 将齿面接触疲劳强度计算模块 M 是大于齿根弯曲疲劳强度计 算模块 承载能力的齿轮模数的大小主要取决于上的抗弯强度 承载力和齿面接触疲劳 强度所决定的 只有在齿轮的直径 模数和齿数的产品 弯曲强度是可取的 5 0345mm 模量 就近舍入到 M 6mm 的标准值 根据节圆直径 D1 174 768 接触强度可以计算 小齿轮齿数 30148 29 6 887 174 1 1 m d z 大齿轮齿数 取 25 1163075 3 2 z117 2 z 无锡太湖学院学士学位论文 18 5 2 4 几何尺寸计算几何尺寸计算 1 mmmmmzd mmmmmzd 7026117 180630 22 11 2 mmmm dd a441 2 702180 2 21 3 mmmmdb d 1801801 1 取 B2 180mm B1 190mm 5 2 5 结构设计及绘制齿轮零件图结构设计及绘制齿轮零件图 见零件图 AHHC520 ZL 01 和 AHHC520 ZL 02 5 3 空心轴的有限元分析空心轴的有限元分析 电机的转矩通过一对齿轮传动传递给空心轴 空心轴带动固定其上的环模一起旋转 因此 空心轴是主要的传动和连接部件 空心轴的主要制造工艺和计算如下 1 空心轴材料为 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 空心轴内壁设有轴承支座 为了将环模和主轴定位 保证两零件的同轴度 环模 和空心轴用键连接 即传动键 并用螺栓定位 空心主轴结构请参见制粒部分部装图 AHHC520 ZL 00 AHHC520 制粒机设计 19 图 5 2 空心轴 1 进入 UG NX6 0 的高级仿真模块 并新建 FEM 和仿真 图 5 3 截图 1 无锡太湖学院学士学位论文 20 图 5 3 截图 2 2 新建解算方案 Solution1 图 5 3 截图 3 3 对模型施加载荷和约束 AHHC520 制粒机设计 21 图 5 3 截图 4 无锡太湖学院学士学位论文 22 图 5 3 截图 5 4 指派模型材料 图 5 3 截图 6 5 对模型进行网格划分 用 10mm 的 CTETRA 4 单元 AHHC520 制粒机设计 23 图 5 3 截图 7 6 制粒系统的设计与计算制粒系统的设计与计算 6 1 环模的加工工艺综述及结构设计环模的加工工艺综述及结构设计 无锡太湖学院学士学位论文 24 图 6 1 环模 环模是颗粒饲料压制机的关键零件之一 又是易损件 价格不菲 其质量的好坏和 质量是否稳定 直接影响环模的使用寿命和颗粒饲料压制机的产量 环模失效的主要形式是模孔内圈已被废弃 也有环模的模块开裂 对环形模具材料 的使用寿命的加工工艺 环模环模 同样的材料 同样的过程 模具的寿命也与饲料的 配方与生产工艺参数 工艺操作 饲料 当初始压力环模出料顺畅主环模孔的表面光洁 度 目前 20 钢 35 钢 45 钢 20Cr 40Cr 20CrMnTi 40CrMnMo 等国产颗粒饲料 机环模的常用材料 优质碳素结构和低合金结构钢 不锈钢也有少量 6 1 1 环模的热处理工艺环模的热处理工艺 在环模材料的过程中 热处理 淬火和回火 正火 淬火 渗碳 渗氮 根据不同 的环模材料 考虑到这些热处理方法的特点 和加工工艺之间的安排 消除正火的内应 力 准备下一次的过程 在环模的归一化处理 一般安排在锻造或粗加工后 也有安装 在汽车前 正火处理后的环模 改善切削性能 并可适当提高表面精加工 环模的目的 可获得强度和韧性更高性能的综合力学性能 保持环模 在环模加工 精车的总体布置 拉前或后的粗加工 也可设置在渗氮前 中碳优质结构钢和合金结构 钢 应注意间隔时间不宜太长 淬火和回火热处理裂纹 否则 可能会导致环模环模因 复合体的结构 模具淬火冷却介质用于水和油 在冷却水油比速度 如添加聚乙烯醇 0 15 0 30 的水 油和水之间的冷却 可以更好的热处理组织 淬火一般安排在铰削或磨削 可使 最终热处理工艺 渗碳处理能提高模孔和内环表面的硬度 提高其耐磨性 从而提高环模的使用寿命 渗 碳主要针对含碳量 0 15 0 25 的优质结构钢和低合金钢如 20 号钢 20Cr 20CrMnTi 等 6 1 2 环模模孔的加工工艺环模模孔的加工工艺 环模模孔表面光洁度直接影响环模生产饲料时是否顺利出料的关键 一般用人工进 给的钻孔工艺很难达到其要求的光洁度 而进口的多工位钻孔专用机床由于设备价格昂 贵和其钻头依赖进口 导致环模制造成本增加 有的厂家采用专用机床 虽然能达到光洁度 要求 但生产成本也比较高 利用普通钻床经过改进并辅以必要的工装 能够实现钻 扩 孔半自动化 取得令人满意的环模模孔表面光洁度和较高的生产效率 降低制造成本 其方法 是利用单片机控制两个步进电机 其中一个步进电机控制钻 扩 孔进给方式 另一个步进 电机控制环模的转角 达到自动转动 经加工后模孔表面