环模颗粒挤压机的设计(共17页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上环模颗粒挤压机的设计作者：xxx 指导教师：xxx（xxx大学工学院 11机制 合肥）下载须知：本文档是独立自主完成的毕业设计，只可用于学习交流，不可用于商业活动。另外：有需要电子档的同学可以加我，我保留着毕设的全套资料，旨在互相帮助，共同进步，建设社会主义和谐社会。摘要：环模制粒机是国内外应用最广泛的硬颗粒饲料制粒设备。环模制粒机的主要构成部件是由待螺旋给料器、压粒器、电机和减速传动装置。这篇文章介绍了制粒机的形式和发展过程，比较不同制粒机的不同之处，从而得到环模制粒机具有成型好、制粒效率高的特点。详细分析环模制粒机的工作组成部件，包括了调质器和制（压）粒器。其次在

2、对环模制粒机的电动机和传动机构进行分析和处理，最后在对环模制粒机的使用方法以及后续的维护进行探索。重点对制粒系统中的物料在压粒过程中受力情况及物料在环模中的高度对效率的影响。最后一步程序是在相关的资料和文献查找下，对环模和压辊、调质器和轴以及螺旋给料器等部件来进行分析计算。得出数据后使用相关的软件进行齿轮的轴向力和径向力的计算，然后在进行弯曲变形的强度校核。最后根据数据来设计环模制粒机的整体结构。利用软件对设计出的环模制粒机进行装配，得出各个零部件的CAD图纸及装配图。 关键词：压模、 压辊、 模辊间隙1引言中国是农业大国，农业和养殖业是国民经济的基础。而且我国的正在蓬勃发展的企业是饲料行业，

3、在饲料生产加工所做出巨大的贡献对于我国的畜牧养殖业。而且饲料行业的发展和技术的更新对我国以后的农业经济发展有巨大的推动作用。饲料工业的快速发展需要先进的饲料机械技术作为支持，所以研发先进的机械产品至关重要。制粒机的种类和型号很多，在饲料工业的生产过程中，制粒机是其主要生产工具而且大方面的增加了饲料产量，制粒机在饲料生产占据了非常重要的地位。压粒机广泛用来将食品和饲料挤压成球形或圆柱形颗粒。根据压粒工作部件的不同结构特点，可将压粒机分为以下四种型式。1、 齿轮啮合压粒机2、 螺旋式压粒机3、 窝眼辊式压粒机4、 压辊式压粒机。此压辊式压粒机是根据压模的形状来划分型号的，可以分为环模式和平模式。此

4、制粒机的使用大多用在饲料工业和畜牧业的颗粒加工。其中环模式制粒机的应用最为广泛。2 环模制粒机的结构形式和工作原理2.1 设计的已知数据 生产率 Q=3000-5000kg/h 环模主轴转速 n=240r/min 环模内径 =340mm 环模孔径 =3或5 压辊直径 d=140mm 压轮数 n=22.2 环模制粒机的结构形式：环模式制粒机的组成部件是由螺旋给料器和待制粒仓和压粒器和调质器以及电机减速配置。 2.3 环模制粒机的工作原理：环模式制粒机工作的原理是：在环模制粒机工作运行时，在制粒机的输送装置工作下，物料会通过输送装置的运送作用下，通过待制粒仓，然后会进入调制器中进行调制处理。在此过

5、程中，物料和一起随物料加入的蜜糖或者通入蒸汽或者随物料一起加入油脂，其次它们之间会在待制粒仓中进行混合处理。处理的过程可以通过搅拌来实现。然后物料会经过调质处理，在调质的过程中物料调质处理的方法有湿热处理。经过上述步奏后，物料会通过其他输送装置进入压粒器中来进行下一步的操作。当物料进入压粒器后，物料会在环模中旋转。而且物料会受到离心力。最后，物料经过调质处理会均匀地分到模辊之间。在模辊之间，物料会在模辊的旋转下受到挤压和塞入。在物料的生产最后阶段，物料的的形状在模孔的挤压下会变成一条条形状的类型。由于压模外侧安装的切刀的长度是固定长度的，物料在产生生产结束后。物料会在相对应的切刀长度切割工作下

6、变成一根根长度相对应的物料颗粒。3 电动机的选取计算主电机功率P 根据文献资料和相关生活经验可以得到，制粒产量(按国家配方和5小孔为准)与制粒的吨料电耗指标。即可粗算出主电机功率p，一般按国家标准取吨料电耗为10kw/h，则主电机功率计算式为：P=产量吨料电耗= 2.2kw。 本设计中产量最大值为1吨，则P=1*10=10（kw）取标准电机功率：11kw。直流电动机工作时需要以直流电源为必要条件。而且电动机的结构复杂，在电动机损坏维修时需要费用高。所以没有特殊要求时不宜采用。在制粒机顶上端的螺旋给料器是根据制粒机的产量多少来进行调节物料的传输量。因此，该输送机要求变速，可以用变频调速电机来实现

7、，电机和螺旋轴的之间采用联轴器衔接。在上述设计中可以知道给料器的转速在0150r/min,调速电机的功率是0.55KW。查找相关的型号，可以选取变频调速电机：YVP80M1-4，它转矩是3.5Nm,而联轴器的型号是： 。当前情景下制粒机传动装置有2种：齿轮式传动；皮带传动。皮带传动制粒机是以主电动机作为输出动力，经过皮带轮减速来带动环模的旋转。另外一种齿轮式制粒机是以主电机做输出动力，在经过联轴器，最后使齿轮和电动机实现同轴运动。4 传动装置的总体设计4.1 带传动的设计4.1.1.总传动比的分配：=6.08,其中i0表示V带传动比，i1表示减速器齿轮传动比，为使V带传动外廓尺寸不致过大，初取

8、i0=2.03。4.1.2.定V带型号和带轮直径在相关的经验和资料的查找下，电动机的原始功率是P=2.2KW。电动机Y型号在国际上广泛用于电压是380V没特殊要求的机械（机床、农业机械）上。所以选取电动机型号为：Y132S-8。 1 计算功率 查找资料得出工作系数K=1.2，因此 =KP=1.22.2=2.64KW 2 计算小带轮的转速查找文献，选用A型V带。选择小带轮的基准直径=90mm。 带速 传动比 3 大带轮的直径计算 180mm 4根据式，中心距得，选取带的基准长度5、按公式求得实际中心距，中心距的变化范围为2162566、小带轮的包角由和，查阅机械设计手册得。根据，和型带，查阅机械

9、设计手册得。查表得，得，于是带的根数7、计算单根带的初拉力的最小值查表可知型带的单位长度质量，初拉力为：应使带的实际初拉力。8、计算压轴力压轴力的最小值为4.2 齿轮的设计 在齿轮传动过程中，齿轮的大小和尺寸没有过多的要求和限制。所以在选取小齿轮的时候小齿轮的材料会选取40cr,小齿轮的硬度的选取一般会按照一定的规律。小齿轮的硬度一般选取260HB。同样，在大齿轮的选取过程中也是按照这种方法，所以大齿轮选取45钢，大齿轮的处理一般是调质处理。下面是齿面接触疲劳强度的计算。传动装置齿轮的传动比I=6.08/2.03。名义功率=11*0.95=10.45则：T1=9.55*10*=.9N.mm.v

10、 取齿宽系数=1.0得： 接触疲劳极限 =710MPa =580MPa初步计算的许用接触应力 1=0.9=0.9*710=639MPa 2=0.9=0.9*560=522MPa取A=82初步计算小齿轮直径d d A=8271.7 则取d=75mm初步齿宽b b=175=75mm圆周速度V V=2.86m/s由表12.6 选择精度等级为7级精度初取齿数Z=25，Z=iZ=325=75 m=75/25=3 取m=3则Z=75/3=25 Z=iZ=325=75使用系数K，由表12.9， 取K=1.5动载系数K，由图12.9， 取K=1.2齿间载荷分配系数K F=2T/ d=2.9/N =61N/mm

11、100Nm =1.88-3.2cos =1.88-3.2=1.71Z=0.88由此得： K=齿向载荷分布系数K =1.18载荷系数K K=KA*KV*=1.5*1.2*1.29*1.18=2.74由得弹性系数 =189.8由得节点区域系数=2.5由接触最小安全系数 =1.05计算表明，接触疲劳强度较为合适。预期使用寿命10年，每年300个工作日。接触寿命系数 1.0许用接触应力: =798Mpa =710MPa =189.8*2.5*0.86*=确定传动的主要尺寸实际的分度圆直径d 在查找资料和借鉴生活经验时可知，由于，模数的选取在一定的条件下，模数的标准的定位一般是定值选取十。而且在齿数已重

12、新确定的条件下，但是没有圆整。所以在此条件下分度圆直径不会随之发生改变。=mZ=3*25=85mm=m故小齿轮参数为：=75mm m=3 Z=25大齿轮参数为：=225mm m=3 Z=75齿根弯曲疲劳强度的验算。重合度系数 =0.25+(0.75/1.79)=0.66齿间载荷分配 =1/=1.49齿向载荷分配系数 =1.38载荷系数K K K=1.5*1.2*1.49*1.38=3.70齿形系数=2.44 =2.13应力修正系数 =1.68 =1.85弯曲疲劳极限 =600MPa=450MPa弯曲最小安全系数 =1.25弯曲寿命系数=1尺寸系数 =1许用弯曲应力=/=600*1/1.25=4

13、80MPa=/=480/1.25=360MPa故：4.3 轴的设计4.3.1 轴的材料选择主要采用碳素钢，最常用的是45钢。并对其进行调质与正火处理。联轴器的安装位置是在轴端，所以选择A型平键。在齿轮处安装的轴颈d=70mm，所以选择键bh2012。在计算带轮的尺寸可以得到轴段长度是132mm，在从键的标准长度中选取L=125mm，标记为：键 2012125 GB/T 1096。查相关的资料和文献可以得知调质轴的参数为：P=0.55KW，n=0150r/min。再由转矩公式：T=9550PN=95500.55100=1962.5Nm键的许可应力，然后进行键的强度校核：计算应力 得出校核的结果：

14、 满足条件，联轴器可以使用。 传动力学图如下： 力学简图 ，根据结构的对称性可知：其剪力图与弯矩图为： 力图简示合成弯矩按照第三强度理论有上述计算结果可以得出，按结构设计所得出的传动轴满足强度条件。5. 环模的研究与设计5.1 压模的设计5.1.1 环模一般采用优质合金钢、铬钢和渗碳不锈钢，后者材料最佳。生产是先将钢材整体锻造或滚压加工成毛坯，车削后钻孔，然后进行氮化处理，表面硬度达到5359HRC，最后精研模孔内壁达到粗糙度1.6。本次设计的环模式制粒机所取的环模孔径是5mm。模孔的形状有直形孔、阶梯孔、外锥孔、内锥孔等多种；模孔的大小是根据模孔的孔径来决定的。孔径一般可以分为2类，一类是内

15、小外大，这种是用于模孔的孔径小于10毫米。另外一种是内大外小，这种是模孔的孔径大于10毫米。这样的区别是为了适应各种物料的有利于制粒成形。在对待不同的饲料品质时，压制过程中制粒器选择压模的途径和条件不单单是根据孔径的大小。在获取饲料品质比较高的条件下可以选择相应的最佳压模厚度。常用的压模厚度在32127毫米范围内。查找相关的资料得到含谷物高的配合饲料模孔直径一般为5毫米，压模壁厚一般最大为57mm，最小45mm，平均直径为50mm。在本次设计中选用的是阶梯形的模孔。为了使物料更容易的进入模孔，一般在环模的腔内的一端进行倒角，角一般在60120范围内选取，它的大小是由物料的性质决定的。5.1.2

16、 模孔分布的设计模孔按等边三教形布孔，求模孔的分布，模型图如下：图2模孔示意图图3模孔间距图图4环模展开图模孔的分布以及有关尺寸代号：K= 对压模影响比较大的东西还有压模的开孔率。压模开孔率会对制粒机在饲料加工过程中产生重要的影响，在上述2类孔径类型下，一般开孔率有所不同。但是大致是在2030之间选取。5.2 压辊的设计压辊是用来向压模挤压物料并使物料从模孔挤出成形。压辊的直径为压模内径的0.4，所以压辊的磨损率比压模高2.5倍。压辊的材料一般采用高碳合金钢制造。为了加强压辊的能力，通常在压辊面沿轴向拉丝或开个凹坑。压辊个数一般为13只。压模和压辊的间隙过小会加剧模辊的机械磨损；过大会使物料在

17、模辊之间打滑。对于环模制粒机模辊间隙通常为0.10.4毫米，物料一般是0.10.3毫米。压辊轴承的工作环境比较差，温度高且粉尘多，通常采用迷宫式油封来进行密封，为简化设计，使用毛毡圈密封。压辊的只数对应着刮料板的个数，一般为13只。刮料板用处是使物料混合均匀进入模辊之间，否则会造成物料粉化率高。颗粒的长度是由切刀和压模距离、切刀的径向位置和喂入原料的多少控制的。通常颗粒长度是其直径的1.52倍之间。6. 环模制粒机的调整6.1 供料器喂入量的调整:供料器的喂入量是通过改变供料器的转速来实现调整的。调整只需要调节无级调速电机或变频调速电机或者无级减速器上控制器的调速按钮。6.2 调质器搅拌桨叶角

18、度的调整：搅拌桨叶的安装角度影响到物料在调质器内的充满系数、输料速度和调质时间的长短。调整的步骤为：抽出搅拌轴，松开桨叶的紧固螺母，用小锤轻轻的敲击桨叶。使夹角增大或者减小，拧紧紧固的螺母后装上搅拌轴。若不合适再进行调整，直到调整的位置刚好符合要求。6.3 模辊间隙调整：打开门盖，卸下压模罩，清除模内表面和压辊表面的积料和杂质。然后松开锁紧螺钉、止退螺母，拧动调节螺钉使调节齿轮转动。在离心力的作用下，模、辊之间的间隙得到调整。6.4 刀的调整：不同直径的颗粒有不同的长度。切刀在进行调整时，应该先松开锁紧螺母，顺时针转动手柄。切刀退出时，颗粒变长；反之变短。调整后应紧上螺母，再根据实际生产要求的

19、颗粒长度进行调整切刀，注意颗粒的长度不小于3毫米，以免切刀调的太近碰及压模。7.减速器的设计根据实际的需要，本次设计采用直齿圆柱齿轮传动。本次设计的制粒机主要用于饲料加工和农用机械，所以它的精度等级一般是8至11。我们选取精度等级为9级。小齿轮我们选取45钢，对其表面进行淬火处理，硬度是48HRS。大齿轮也是45钢同样进行表面淬火处理，硬度是48HRS。我们采用的是硬齿面传动方式，故其硬度值相等。大小齿轮之间采取闭式传动，对称布置。齿轮使用的寿命设置为10年，平均每天工作为10个小时。小齿轮的齿数选取 Z1=19，大齿轮的齿数Z2=192.43= 46.17，取整Z2=46。再根据齿轮的设计计

20、算，查取相关资料和国标。取 ，在进行接触强度的初步模数计算得出m3.717。参照国家标准中推荐的模数值，将大小齿轮的模数选取m=4 。然后计算取整过后得到 。根据上述可以得到齿轮的基本设计参数： 可以求出B1=75mm,B2=70mm然后带入相应的数据对齿轮的弯曲疲劳和接触疲劳进行强度的校核：齿轮1接触强度极限应力 齿轮1抗弯疲劳基本值 齿轮1接触疲劳强度许用值 齿轮1弯曲疲劳强度许用值 齿轮2接触强度极限应力 齿轮2抗弯疲劳基本值 齿轮2接触疲劳强度许用值 齿轮2弯曲疲劳强度许用值 接触强度用安全系数 弯曲强度用安全系数 接触强度计算应力 接触疲劳强度校核 满足条件 齿轮1弯曲疲劳强度计算应

21、力 齿轮2弯曲疲劳强度计算应力 齿轮1弯曲疲劳强度校核 满足条件齿轮2弯曲疲劳强度校核 满足条件8. 环模制粒机装配图的设计 见附图结 论通过这次设计，我对大学四年的所学有了一个总结。就能让我的分析能力得到很大程度的提高，从而知识也得到了更好的巩固。在这次设计中我对环模颗粒机有了更深的了解，并且熟练的掌握了计算机绘图的技术。附 录 制粒机的主要部件的拆装。制粒机一般是整机入厂，因此机器不需进行部件的安装，而只需要安装整机即可，但使用后的颗粒机的压模和压辊和压辊磨损. 损坏需要修理或需要改变颗粒直径时，需要更换压模和压辊，还的进行压模.压辊的拆装。1.压模的拆装环模的拆卸步骤如下： a、拆卸时断

22、掉电源 b、打开门盖 c、拧下环模罩螺栓，卸下环模罩 d、松开并抱紧螺栓，卸下抱箍 2.压辊的拆装压辊的拆装步骤如下： 1）打开门盖，拆去压模罩和喂料刮板 2）拆下调节齿轮、压板 3）从主轴上取下压辊轴部件 4）将圆螺母止动垫圈的止动板扳直，卸下圆螺母 5）可垫木块敲击，将压辊轴从右端面取出 6）从压模内取出密封挡圈、轴承及弹簧挡圈致 谢 尊敬的各位老师: 感谢你们在百忙之中抽出宝贵的时间,来参加今天我们的毕业设计论文答辩.时光匆匆，大学四年的时光中有喜悦，有泪水，更多的是成长。从刚进大学的懵懂到背起行囊踏入社会，四年时间我收获许多。在做毕业设计的过程中所经历的磨难，切身感受到自己专业技能不扎

23、实。专业课的只是都是停留在表面知识上，没有进行探索和研究，而课外知识也没有获取太多，想起遗憾都是颇多。我们工科专业对实习经验要求很高，但是自己所具备的远远不足。虽然有遗憾但是我还是要感谢陪伴在身边的老师和同学，你们教会我许多知识和技能，这会使我终生受益。安徽农业大学是我人生中的一个驿站，里面具有形形色色的人和事，相聚在一起就是缘分，还是要再次感谢老师、同学、朋友还有那些不认识但是我生命中的过客。特别感谢毕业设计指导老师陈迎春老师辛苦的指导，这次论文设计会对我将来以后的工作有很大的实践和指导意义，衷心感谢老师。室友、老师、同学我们相遇，相知，相离。我坚信离开是为了下次更好重逢，在你们的教导下我会

24、认清自己，在社会中坚定自己的梦想走下去。朋友，我将要背起行囊远去，你要保重。 参考文献1. 邱宣怀主编 ,机械设计（第四版），高等教育出版社，1997。2. 吴宗泽、罗圣国主编机械设计课程设计手册，（第3版），高等教育出版社，2006。3. 龚桂义主编机械设计课程设计指导书，（第2版），高等教育出版社，2006。4. 龚桂义主编机械设计课程设计图册，（第3版），高等教育出版社，2007。5. 郑文纬、吴克坚主编机械原理，（第7版），高等教育出版社，1996。6. 甘永立主编几何量公差与检测，（第7版），上海科学技术出版社，2006。7. 大连理工大学工程画教研室 编机械制图，（第5版），高等教

25、育出版社，2005.12。8. 刘鸿文主编材料力学I（第4版），高等教育出版社，2006.11。9. 庞声海、饶应昌编著饲料加工机械使用与维修，中国农业出版社，2000.910. 李海兵、李令芳颗粒机环模特性及应用，2005年第26卷第15期饲料工业。11. 黄传海环模制粒机的主要技术参数，1996年第5期广东饲料12. （荷兰）H.Heinemans 新一代的制粒机和冷却器，1993年第14卷第7期饲料工业。 Title：Design mode particles and mechanical analysisAbstract：Ring die pelletizer is one of th

26、e four main host feed machinery, largely determines feed processing production, occupies very important position in the process of feed processing. This paper first introduces several basic form and developing process of pelletizer, comprehensive comparison between different granulating machine, thu

27、s draws the ring pattern granulator has the characteristics of good formability, high granulating efficiency. On this basis, a detailed analysis of the ring die pelletizer feeding system, conditioning, compression roller, motor and transmission mechanism of the composition and structure. With emphas

28、is on the particle material in the system pressure the forces pressing the material in the granulation process and the height of the ring mold Efficiency. Finally, the integrated design of existing products and literature, the corresponding shaft, ring mold, pressure roller, screw feeder and conditi

29、oning calculation analysis, application of MATLAB software programming to calculate the gear radial force and axial force, and the combination of the bending and twisting deformation checking，design a ring model the overall structure of the feed pressure machine, and using 3D software PRO/E 5.0 pattern for the ring of the designed pressure machine for assembly, and parts drawings and assembly drawings of each part are obtained.Key word: stamper、roller、die roll gap专心-专注-专业