毕业设计论文螺旋平模造粒机设计全套图纸三维

《毕业设计论文螺旋平模造粒机设计全套图纸三维》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计论文螺旋平模造粒机设计全套图纸三维（64页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 摘 要 随着经济的发展和人民生活质量的提高，固体垃圾的排放量亦越来越多，而以固废减量化、资源化、无害化为目的的固废的处理与处置技术也在多元化发展的计划之中。其中，对固体废弃物实现资源化处置的堆肥化技术已成为了主要技术之一；又颗粒肥料在土壤中可以形成一个大的养分含量较高的区域，不断扩散供作物吸收利用，而这个区域周围的土壤，则不致因养分浓度过高而影响土壤微生物的活动。本文在分析国内外多种造粒技术后，对固体物料颗粒造粒机进行设计和研究。结合实际的有机肥造粒技术需求和功能要求，确定螺旋式平模造粒机的总体设计方案，选择最优的设计方案，并对其各个功能组件的结构进行分析设计，确

2、定各功能组件的组成，保证其功能要求和性能要求。并利用CAD、UG等软件绘制相应的设计图纸。全套图纸三维，加153893706关键词：颗粒肥； 造粒机； CAD； UGAbstractChinas agricultural production widespread use of chemical fertilizer, organic fertilizer excessive the problem of insufficient. In the development of ecological agriculture sustainable development today. The e

3、missions of solid waste are increasing,so the technology to use of solid waste to produce organic fertilizer has important significance and prospects. Among them, the composting technology has become the one of key technologies to realize recycling of solid waste; And granulated fertilizer in the so

4、il can form a large region of nutrient content is higher, spreading for crop absorption, while the area surrounding soil, and is not due to high nutrient concentrations affect the activity of soil microorganisms. In this paper, after analyzing a variety of granulation technology at home and abroad,

5、to solid material pellet granulator for design and research. Combining actual organic fertilizer granulation technology requirements and functional requirements, determine the overall design of spiral die pelletizer, selection of an optimal design scheme, and analyzes the structure of each functiona

6、l component design, determine the composition of functional components, ensure its functionality and performance requirements.Key word：Granular fertilizer；Granulator；CAD；UG 目录摘要Abstract第一章 绪论11.1 课题的背景及意义1 1.1.1 生物有机肥的作用1 1.1.2 固体废弃物的处理11.2 课题相关技术的国内外发展概况21.3 主要研究内容3 1.4 技术任务书3第二章 设计计算说明书42.1 螺旋式平模造

7、粒机的工作原理42.2 螺旋式平模造粒机的总体设计4 2.2.1 螺旋式平模造粒机具体机型的选择5 2.2.2 切刀安装方式和切刀数目的确定5 2.2.3 电动机的安装方式及传动减速方式的确定6 2.2.4 结构组成及工作原理6 2.2.5 主要技术参数62.3 螺旋式平模造粒机的动力设计7 电动机的选择72.4 螺旋挤压装置的设计计算8 2.4.1 螺旋的设计8 2.4.2 电动机功率计算14 2.5 成型模孔的设计152.6 传动系统的设计16 2.6.1 传动组件的设计16 2.6.2 传动组件运动参数的计算17 2.6.3 锥齿轮组的设计计算182.7 心轴的校核22 2.7.1 轴的

8、强度校核22 2.7.2 轴的刚度校核222.8 轴承的选择232.9 键的选择及强度计算232.10 螺旋式平模造粒机造粒和出粒组件的设计25 2.10.1 造粒组件的设计25 2.10.2 出粒组件的设计27第三章 调整轴套的数控加工283.1 加工示意图283.2 数控加工程序32第四章 垫片的模具设计424.1 概述434.2 冲裁件的工艺性分析43 4.2.1 冲裁件的冲压工艺性43 4.2.2 确定冲裁工艺方案43 4.2.3 模具的结构形式434.3 工艺计算44 4.3.1 排样设计及材料利用率计算44 4.3.2 冲压力的计算45 4.3.3 凸凹模刃口尺寸的计算46 4.3

9、.4 压力中心的计算474.4 选择与确定模具的零部件的结构与尺寸47 4.4.1 凹模外型尺寸的确定与选择47 4.4.2 凸模外形尺寸的确定与选择47 4.4.3 标准模架的选择48 4.4.4 定位零件的选择48 4.4.5 卸料装置的确定与选择49 4.4.6 连接螺钉的确定与选择494.5 冲压设备的选择49 4.5.1 制件所需冲压力与压力机公称压力的关系49 4.5.2 压力机的选择494.6 模具图50第五章 切刀的有限元分析525.1 概述52 5.2 有限元模型的创建52第六章 使用说明书556.1 产品的用途及使用范围556.2 操作及其维护556.3 使用前的准备工作5

10、56.4 使用方法55结论56参考文献57致谢59 VI 第一章 绪论1.1 课题的背景及意义1.1.1 生物有机肥的作用生态有机肥营养元素齐全，可以改善土壤性能，改良因使用化肥造成的土壤板结现象。改善土壤理化性状，提高土壤供肥、保肥、保水的能力。生物有机肥中的有益微生物进入土壤后和土壤中微生物形成彼此间的同生增殖关系，限制有害菌生长并转化成有益菌，相互促进，相互作用，起到群体的协同作用，有益菌在繁殖增长过程中产生大量的代谢产物，促进有机物的分解转化，能间接或直接为作物提供刺激性物质和多种营养，调控和促进作物生长。有机肥在适宜的空气、湿度、温度等条件下，被微生物持续分解，释放出各种养分和二氧化

11、碳供给作物吸收利用，比化肥的肥效长。有机肥在作物根系形成的优势有益菌群能限制有害病原菌繁殖，增强作物抗病抗逆能力，降低重茬作物的病情指数，连年施用可很大程度上缓解连作障碍。减轻环境污染，对人、畜、环境安全、无毒，是一种新型环保型肥料。有机肥中的腐殖质能吸收某些农药，从而消除农药残毒及减轻重金属污染土壤，减轻土壤环境污染，改善周边生态环境。1.1.2 固体废弃物的处理生产有机肥的原料很多，有农业废弃物,畜禽粪便，工业废弃物，生活垃圾等。近年来固体废弃物的排放量与日俱增，而以固废减量化、资源化、无害化为目的的固体废弃物处置和处理技术也在多元化的发展计划之中。我国的农业作业中普遍存在着施用化肥过量、

12、有机肥施用不足而导致的农产品质量不高、农业环境污染的问题。在走可持续发展道路、发展生态农业的今天，充分的利用已有的生活固废，尤其是富含有机质和一定量钾、氮、磷等营养元素的有机固废来发展生物有机肥技术具有十分重要的意义。有机复合肥设备是用于对固体废弃物的无害化处理和资源化利用的专业设备。设备采用的主要原料为禽畜粪便、菌类下脚料等有机废弃物，经过预处理、槽式发酵、混合、造粒成型、冷却包装等工序，完成连续式的有机肥工厂化生产，实现有机废弃物的无害化处理、资源化利用。有机复合肥设备的主要组成机器有发酵激活机、发酵槽、混合机、造粒机、冷却包装机等。本课题研究的是有机复合肥的成型造粒机。1.2 课题相关技

13、术的国内外发展概况 （1）国外技术研发现状 早在20世纪30年代，美国就开始研究螺旋式颗粒成型技术并设计了螺旋式成型机。在1976年，研究出了螺旋式颗粒肥料成型设备。日本于20世纪50年代引进固化成型技术后进行了改进，发展成了日本固化成型颗粒肥料的工业体系，研制出了圆柱状成型机及相关设备。20世纪70年代后期，欧洲许多国家如芬兰、比利时、法国、德国、意大利等也开始了大颗粒肥料技术的研究。当前，日本、美国及欧洲一些国家螺旋式颗粒肥料成型设备已经成熟并形成了生产体系，在农业领域普遍推广使用。在亚洲，泰国、印度、菲律宾等国家从20世纪末开始先后研制出螺旋式颗粒肥料机。目前，国外用来生产颗粒肥技术的成

14、型设备主要有四种，分别为液压驱动冲压成型机、机械驱动冲压成型机、螺杆挤压成型机和环模颗粒成型机。国外大颗粒肥料技术的发展大体分为三个阶段。20世纪30年代至50年代是第一阶段，为研究、示范、交叉引进阶段，研究的重点是以大颗粒肥料代替原始的小颗粒肥料。20世纪70年代至90年代为第二阶段，主要发展是各国普遍对大颗粒肥料的认识。对大颗粒肥料产生了兴趣，开展大颗粒肥料的研究，到90年代，欧洲、美洲和亚洲的一些国家在农业领域大量地应用大颗粒肥料。20世纪90年代后期至今为第三阶段，大颗粒肥料的肥效让各国认同，都研究和使用螺旋式颗粒肥料制造设备制造大颗粒肥料并使用大颗粒肥料。国外螺旋式颗粒肥料生产技术的

15、发展有如下特点：生产技术大部分已经成熟，并达到规模化和商业化；设备制造比较规范，但能耗高，价格高。（2）国内研发现状。 我国从20世纪80年代起开始致力于螺旋式颗粒肥料技术的研究，主要引进韩国、日本、中国台湾等成套设备。随后，荷兰、比利时等国家的技术和设备也相继引入我国。我国也在研究大颗粒肥料的技术，也设计出了螺旋式颗粒肥料成型机。标志着我国的螺旋式颗粒肥料生产设备达到国际水平。在全国范围内，还处于研究示范阶段，设备的技术原理比较先进，成本低廉；规模化和市场化较差；管理不规范，支持政策缺乏，推广速度缓慢。1.3主要研究内容（1）螺旋式平模造粒机的工作原理。(2)螺旋式平模造粒机的组成部件。(3

16、)螺旋式平模造粒机的传动系统。(4)磨具应用及三维仿真。（5）完成毕业设计说明书一部(要求详见齐齐哈尔大学毕业设计论文工作手册)；（6）完成整机装配图（零号图纸）一张，零件图(一号图纸）一张，手绘图（三号图纸）一张。（7）三维实体建模模型图一份 。 1.4 技术任务书 表1-1 技术参数表生产率电动机转速实体螺旋转速35T/h740r/min60 r/min 第二章 设计计算说明书2.1螺旋式平模造粒机的工作原理造粒机动力由减速电机提供，电机通过联轴器与齿轮连接，经齿轮传动组再次减速后主轴转速达到预定转速60r/min，同时将动力传递给造粒机主轴，造粒机主轴带动螺旋和甩料盘转动。有机肥物料倒入

17、造粒室，经螺旋传动，物料被螺旋挤压，从模板上密布的小孔中挤压成条状。固定在甩料盘上的两把切刀随甩料盘转动把条状物料切割成颗粒状成品有机肥，然后甩料盘把颗粒有机肥从排料口甩出。2.2 螺旋式平模造粒机的总体设计 本次毕业设计设计的是螺旋式平模螺旋机，其结构简图如图2-1所示。 1、下料口 2、送料螺旋 3、筒壁 4、成型模板 5、切刀 6、甩料板 7、联轴器 8、电动机 图2-1 螺旋式平模造粒机简图 我们需要确定螺旋式平模造粒机具体机型，螺杆的强度，切刀的安装方式和切刀的个数，传动方式，减速方式等等。2.2.1螺旋式平模造粒机具体机型的选择本设计在设计布局上采用折叠式，即将电机、主轴螺杆置于两

18、个不同的水平面上，如此布局有很多好处：其一可较大幅度降低整机长度,进而提升了设备刚度,节省了原材料,降低了成本；其二是主轴与联轴器之间采用齿轮传动,大大地提高了传动的可靠度；其三是由于电机位置较低、大大地减小了机械振动与噪声。如下图2-1所示。2.2.2切刀安装方式和切刀数目的确定切刀通常有两种安装方式，一种是安装在甩料盘上，切刀随着甩料盘的旋转而转动，依靠转动产生的动能实现切粒；一种是安装在箱体上固定不动，由模板转动产生的动能实现切粒。螺旋式造粒机模板固定不动，适合前一种的切刀安装方式，而动模式造粒机模板随主轴转动，适合后一种安装方式，同时，安装在箱体上的切刀容易调整切刀的角度，以此控制有机

19、肥颗粒成品的形状。本设计切刀安装方式采用前一种。切刀通常有两种工作模式：一种是“间隙式”切粒，切刀与模板之间有固定的间隙，这种切粒方式操作简单，切刀与模板磨损小，使用寿命长，但切出的颗粒形状不规则、碎屑多；一种是“接触式”切粒，切刀始终与模板保持接触，这种切粒方式切出的颗粒外观整齐、碎屑少，产品质量高，但切刀与模板磨损快，使用寿命短。由于有机肥颗粒对外观形状及产品质量要求不高，所以本设计采用前一种即“间隙式”切粒方式，以减少模板的磨损，增加模板使用寿命。甩料盘转速和切刀的数量共同决定了有机肥颗粒的长度，甩料盘转速越快，切刀数量越多，则有机肥颗粒越短。同时切刀数目越多，切刀的磨损也会减少。本次设

20、计要求造粒机主轴转速为60r/min，故使用两把切刀为宜。2.2.3电动机的安装方式及传动减速方式的确定电动机有两种安装方式，即卧式安装和立式安装。电动机采用卧式安装时，虽然占用空间较大，但是输出轴一般没有轴向载荷，不需要安装轴承，同时卧式安装的电动机振动较小，运行平稳性好。由于是卧式安装，需要把电动机输出轴的水平旋转变为垂直旋转，同时电动机需要再次减速，综合考虑采用锥齿轮传递转速及扭矩。电动机立式安装占用空间少，散热快，但电动机输出轴轴向载荷大，需要安装滚子轴承承受载荷，立式安装主轴和电动机轴都是垂直旋转，所以可以用圆柱齿轮或者是皮带轮减速。立式安装主要适合小型电动机的安装，电动机较大时采用

21、立式安装容易导致电动机振动过大，稳定性不好。本次设计为了电动机运行的平稳性，采用卧式安装电动机，同时使用一对锥齿轮以达到减速和传动的目的。2.2.4结构组成及工作原理螺旋式平模造粒机由机架、主轴螺杆、电动机、传动齿轮等组成。电机启动通过联轴器带动齿轮转动，通过齿轮传动带动螺杆转动,物料由进料口喂入,在螺杆的旋转作用下带动螺杆旋转使得物料受到挤压，挤压的物料通过成型模板上的小孔成条状穿过小孔,经固定在甩料盘上的切刀切割成颗粒状落到甩料盘上,再经甩料盘把颗粒肥料从出料口排除。组成结构如下图2-1所示。2.2.5主要技术参数 表2-1 造粒机主要参数序号项目单位参数1外形尺寸：长宽高16935961

22、7952重量结构重量240使用重量3003生产率354配套动力2.305螺旋轴转速606传动比3.337螺旋输送量t/h23.158螺旋外径mm4009螺旋轴转速r/min6010电动机转速r/min7402.3螺旋式平模造粒机的动力设计 电动机的选择电动机的选择首先是确定转速。额定功率相同的同类型电动机由若干种转速可供设计选用。电动机转速越高，则磁极越少，尺寸及重量越小，一般来说价格也越低；但是由于造粒机主轴转速较低，所选用的电动机转速越高，减速传动所需传动装置的总传动比必然增大，传动级数增多，尺寸及重量增大，从而使传动装置的成本增加。兼顾电动机及传动装置，对两者加以综合分析，选择同步转速为

23、740r/min的电动机。电动机同步转速为740r/min，实际额定转速约为740r/min，主轴转速为60r/min，所以总传动比。由于传动模块中有一对锥齿轮传动，锥齿轮传动的最佳传动比为u=14，所以优先选择减速电动机，且减速电动机的传动比范围为25。电动机与主动锥齿轮轴通过联轴器连接，所以电动机输出轴端不需要法兰盘。因此选择的该减速电动机的输出转速约为200r/min，输出转矩为，传动比。2.4螺旋挤压装置的设计计算2.4.1螺旋的设计螺旋式平模造粒机的螺旋按不同的分类方式可分为很多种形式。若按螺旋螺旋直径分可分为等径螺旋和变径螺旋; 若按螺旋螺距分可分为等距螺旋和变距螺旋; 若按螺旋螺

24、旋型式分可分为连续型与断续型。针对本设计各因素综合考虑, 确定采用等径、连续、变螺距螺旋。螺旋上的螺旋需分为三段，分别为进料段、封闭段、挤出段, 其设计可不断的增加对物料的挤压作用力, 使物料被强制从成型孔挤出。特别是第三段螺旋，需具有恒定的作用力,使得物料能被均匀的从成型孔挤出，挤出速度和挤出量基本保持均匀一致, 以便于保证后续加工的稳定性。 （一） 变螺距螺旋的挤出压力分析 下料螺旋是螺旋式平模造粒机的核心部分，其受力十分复杂，可通过合理假设，不计微小作用力的影响，在理想状态下来研究其受力情况。 （1） 挤出压力的形成 物料随螺旋输送叶片向下推进，在物料脱离螺旋叶片到达成型模板时，经挤料板

25、物料被挤入到预先设计好的成型孔中成型，这就是挤压成型的基本原理。物料在螺旋叶片中移动的过程中，形成颗粒挤颗粒以及颗粒与型腔内壁的压力传动，这种物料进入机头后受到挤压就产生物料与成型孔、物料与模板的摩擦力以及物料颗粒间聚集的较大的摩擦力、螺旋叶片通道的摩擦阻力等，在这些力的作用下，必然形成一定的压力迫使物料从模板上的成型孔中挤出，这个压力就是挤出压力，也称为成型压力。螺旋式平模造粒机正是靠螺旋的转动而产生的压力来压注物料来完成成型。所以设计需要在压力分析、压注影响因素分析的基础上确定适当的参数，以便设备在不被破坏的 前提下能承受最大挤出压力的负荷。 （2） 变螺距螺旋压力曲线的分布 当螺旋叶片的

26、螺距设计为变螺距的时，从封闭段螺旋到挤出段出料口来看，挤出方向的压力随着螺旋螺距的减小而压力逐渐增大，到物料到达挤出段时几乎变为纯压力驱动，这时的最高压力有益于压注。从反作用压力方向来看，机头挤出口至进料口方向随着螺旋螺距的变大而压力逐渐减小，在进料段压力已逐渐降低为较小的零压力，到进料箱口自然较平稳地释放为零压，其压力分布曲线如图2-2所示。挤出段 输 送 段 进 料 段 图2-2变螺距螺旋的压力曲线分布图 可见整个螺旋叶片三段间的压力过度连续性平稳，正向压力在挤出端最大，反向压力到下料口几乎为零压，相应的进料口的返料现象必大大减小。同时随着螺旋螺距的变化，正向挤出压力相应增大，可大大提高挤

27、出口的压注压力。 （3） 影响挤出压力的其它因素 1)质量要求及模腔通畅性。生产高质量、形状复杂的胚体阻力大，反之则小。 2)压缩机构结构。压料板的角度合理则阻力小，反之则大；螺旋长则阻力大，反之则小。 3)压缩比。压缩比大，阻力大，反之则小，所谓压缩比是指被挤出坯体实际断面与挤压料简直径之比。 4)润滑情况。料筒各段及螺旋有润滑时阻力小，反之则大。 5)物料性质。物料较粗及含水率低的原料占比例多，阻力大，反之则小，其受物料塑性指数的影响。 分析以上影响阻力大小的几方面主要因素，实际工作中还有许多因素，因此目前配置定型的变螺距螺旋式平模造粒机要适应各种配比的物料和应用场合是很困难的，必须针对实

28、际应用情况进行相应的参数设计与结构设计。 （二） 变螺距螺旋的参数设计经大量研究和分析发现，变螺距螺旋不仅可以减少返料现象，而且有十分大的挤出口增压能力，所以需对变螺距螺旋的参数设计与结构设计作进一步的探索和研究。 （1）螺旋机输送量的确定 螺旋机的输送量是指在特定的时间内输送完（即配制完）所需的物料量，这特定的时间是根据每台搅拌站的生产率和生产周期而定。以q 代表在一个生产周期（即打一罐料）所需的粉料量，以t 代表打一罐料所需的配料时间，那么要求螺旋机的输送量即为：Q=q/t (t/h)。也可用公式G= (t/h)计算，在此用公式Q= (t/h)进行计算：Q= t/h（2-1） D-螺旋直径

29、 S-螺距 n-螺旋轴转速 c倾斜系数 与螺旋机倾斜角有关 0时c=1 5时c=0.9 10时c=0.8 15时c=0.7 20时c=0.65容重 (t/m3) 物料填充系数 取0.70.8 （2）螺旋机功率的确定 螺旋机的功率是由螺旋机构运行中所产生的阻力决定的。阻力包括以下几种：1）物料与螺旋壳体的磨擦力2）物料与螺旋叶片的磨擦力3）物料被搅拌产生的阻力4）物料悬挂轴承下的堆积阻力由于这些阻力计算起来较抽象，一般按以下经验公式计算： =1.025kW （2-2） 螺旋轴上所需功率(kW) k功率贮备系数(此处取1.3) Q输送量(t/h) 0物料阻力系数 （此处选1.8） L 螺旋机进出口

30、水平投影长度(米) H 螺旋机进出口垂直投影长度(米)(向上输送时取正值, 向下输送时取负值)受力计算 （3）设计螺旋所需扭矩TT=9550P/n =163.15N.mm （2-3）据此选取减速机的大小 （4）根据所需扭矩计算平键的挤压强度、剪切强度挤压强度 = =0.017MPa （2-4）查得平键的许用平均挤压应力=110MP因 ,所以键的挤压强度满足要求。剪切强度 =2T/dbl=0.006MPa （2-5）查得平键的许用剪切强度=150MPa因,所以剪切强度满足设计要求。 （5）其它以上仅就螺旋机的设计作了简单介绍，在实际的应用中还有诸多因素考虑，比如: 1）螺旋叶片的旋向 如果电机驱

31、动部分在螺旋机进料端，那么螺旋叶片应为左旋，但为了防止出料端积料，在螺旋机出口端增加半个反向螺旋片即半螺旋叶片（右旋）2）螺距 螺旋机的螺距并非一层不变,为了配料时料流的均匀,减小残余料流的冲击(造成超称),要采取变螺距,从进料端到出料端螺距逐渐渐小,在出口附近还要增加两组双螺旋叶片。 （6） 螺旋直径的确定 由于螺旋式平模造粒机的输送部分与GX型螺旋输送机的输送部分原理相同，所以借用GX型螺旋输送机的计算公式来确定螺旋直径D和螺旋极限转速n。D= mm = 400 mm （2-6） c螺旋机在倾斜工作时，输送量的修正系数。 K物料综合特性的经验系数； Q物料的产量（th）； r物料堆积比重（

32、tm3）； 物料的填充系数； （三） 校核填充系数 因为螺杆的螺旋直径D和极限转速n都是经过圆整的，所以填充系数可能不同于原来的选取值，故应按式(3)进行校核。= （2-7） 式中：S为螺距，n为转速，r为容重，C为倾斜系数。 （四） 螺旋叶片升角的计算螺旋升角是垂直于螺杆线的平面和螺旋线的切线之间的夹角，一般的计算公式为； 螺旋叶片的内升角： （2-8） 螺旋叶片的外升角： （2-9） 根据输送原料的不同，螺旋的升角也有所不同，本设计共分为四段螺旋，第一段螺旋内螺旋升角为59.7，外螺旋升角为21.8；第二端螺旋内螺旋升角为53.13，外螺旋升角为16.7；第三段螺旋内螺旋升角为41.63，

33、外螺旋升角为11.13；第四段螺旋内螺旋升角为23.96，外螺旋升角为5.71。送料段螺旋为第一段，其作用是通过输送后物料被压缩；封闭段螺旋为第二和第三段；挤出段螺旋为第四段。而对于变螺距螺旋的变螺距率、螺距节数等参数，受到整机结构、挤压材料性质、成形量、成分比、转速等各方面的影响，很难具体的确定某一具体关系式，目前也无数据文献可供参考，所以只能通过实验、仿真的方法在设计中取值。 （五） 螺旋强度的校核 由于螺杆受扭、弯、压的联合作用, 故应按第三强度理论计算其合成应力, 再与许用应力比较, 得出强度结论。计算扭矩:0.891=145.34（N.m) （2-10）计算剪应力:=0.91(Mpa

34、) （2-11）计算轴向力Pc=1.25=1.250.16(MN) （2-12）计算压应力:=25.16(MPa) （2-13）计算总应力:(MPa) （2-14）根据材料手册,钢=360MPa,取n=2.8,则：=MPa （2-15）计算结果,所以螺旋轴强度可靠。注意：1） 在挤出过程中, 尽管螺旋和套筒磨损机理相当复杂，但仍可用磨损模型表达出磨损最严重的部位是螺棱和螺旋根径处。这是设计螺旋时, 确定其结构形状的主要依据。2） 机械磨损和化学磨损的联合作用是导致螺旋损坏无法避免的主要原因。因此, 在螺旋的选材及热处理工艺的制订上必须要有一正确的匹配关系, 尽量设法减少磨损, 以延长该机的使用

35、寿命。 （六） 结束语 在螺旋平模造粒机物料的成型设计中。通过分析其挤压压力的传递过程，由于反作用力的存在，等螺距螺杆压注时有返料现象的产生，所以提出了变螺距式压缩成型机方案。经分析变螺距结构可使螺杆三段的压力分布变化平稳，从而减少了压注时返料等影响并提高了挤出压力。然后对变螺距螺杆的设计参数和实体建模进行了分析设计，可为实际的变螺距螺旋式平模造粒机完成整机的计算与设计提供理论基础。2.4.2 电动机功率计算电动机外形如图2-3,其功率计算为:图2-3 电动机工作机所需要的电动机输出功率为= （2-16）前面已经算出螺旋轴上所需功率为=1.025kw,固螺旋工作所需功率为=1.025kw设分别

36、为联轴器的传动效率，锥齿轮的传动效率。则传动装置的总效率为 =0.990.9=0.891故电动机所需的功率=1.15KW电动机的额定功率一般应大于电动机所需的输出功率，切考虑到带动空心轴所需的功率，故选择2.5 成型模孔的设计成型模板上设有许多模孔, 物料就是从这里被挤出的。模孔的设计非常关键, 其主要参数包含有: 模孔的大小和模孔的分布密度。为了保证物料能够被及时挤出成型孔, 成型孔的分布越密越好。但同时又因为成型筒需承受螺旋挤压产生的强大压力,所以孔的分布也不宜过密。通常孔疏密程度的选择规则是：成型筒的刚度好时， 设计密一些；成型筒刚度不好时，设计疏一些。成型孔孔径大时，孔设计密一些；成型

37、孔孔径小时，孔设计疏一些。对于孔疏密程度的选择原则目前还没有统的标准, 一般采用试验法确定。成型孔孔径的选择：一般来讲, 成型孔孔径越大, 物料越容易被挤出，反之, 成型孔孔径越小, 物料越不易被挤出，孔径过小时，就不能保证物料的挤出。选择成型孔时,首先需考虑所要加工物料的粒径大小, 加工物料的单个粒径大时, 成型孔孔径选择也要相应大些, 以便于物料的顺利挤出。但也不宜过大, 不然, 可能会造成较大的料损; 加工物料的粒径小时, 成型孔孔径选择也要相应小些, 但也不宜太小, 因为成型孔孔径太小时, 容易造成堵塞, 不能保证物料能被顺利挤出。目前, 成型孔孔径的选择方法主要有定性选择法与经验选择

38、法, 般要经过两至三次试验确定。本设计主要应用于加工农业肥料。初取成型孔孔径为8mm为宜，同一排成型孔相邻两孔中心距为12mm，相邻两排成型孔中心距亦为12mm布置。成型孔布局如下图2-4。 图2-4 成型孔简图2.6绞筒的设计 由于肉在绞筒内受到搅动，且受挤压力的反作用力作用，物料具有向后倒流的趋势，因此在料筒的内壁上设计了8个止推槽.沿圆周均匀分布，如图2-5所示绞筒内壁与绞笼之间的间隙要适当，一般为5-10mm。间隙太大会使物料倒流;间隙太小绞笼与绞筒内壁易碰撞。图2-5 绞筒2.7 传动系统的设计2.7.1 传动组件的设计传动组件主要由联轴器、轴承套、锥齿轮轴、从动锥齿轮、空心轴、心轴

39、和轴承等构成。传动组件剖视图如图2-6所示 1、圆锥滚子轴承 2、调整隔套 3、从动锥齿轮 4、轴承隔套 5、轴 6、深沟球轴承 7、锥齿轮轴 8、轴承套 9、圆锥滚子轴承 10、联轴器图2-6 传动组件剖视图电动机动力由联轴器传递给锥齿轮轴。与电动机输出轴相连的是凸缘半联轴器，而与锥齿轮轴相连的是花键半联轴器，两个半联轴器靠凸缘绞合定位和六个普通螺栓固定。锥齿轮轴与花键半联轴器以花键定位连接，同时选用两个单列滚子轴承，用以承载锥齿轮轴的轴向作用力。单列滚子轴承外径固定在轴承套上，轴承套以八个螺栓固定在箱体上。锥齿轮轴将动力传递给从动锥齿轮，同时由于锥齿轮组的传动比，使传递的转速大大降低，达到

40、设计要求。从动锥齿轮周向以平键固定在空心轴上，轴向两边以套筒定位。空心轴以滚动轴承承受载荷，其中上端的轴承主要承受周向载荷，所以选用深沟球轴承；而下端既承受周向载荷也承受轴向载荷，选用单列滚子轴承。空心轴中有一心轴，心轴主要用来带动造粒模块中的螺旋及空心轴，同时也分担空心轴过大的周向载荷，增加空心轴的弯曲刚度。2.7.2 传动组件运动参数的计算（一）螺旋轴和锥齿轮轴的传动比减速电动机的输出转速为，螺杆轴转速为，所以锥齿轮组的传动比为： 。既螺旋轴和锥齿轮轴的传动比为3.33。（二）计算传动组件各轴的运动和动力参数各轴转速：电动机轴，锥齿轮轴，螺旋轴。各轴输入功率：电动机轴输出功率 锥齿轮轴 螺

41、旋轴 各轴输入转矩：电动机输出转矩 锥齿轮轴 心轴 将以上算的运动和动力参数列表，如表2-2表2-2 传动组件运动和动力参数表轴名电动机轴锥齿轮轴心轴参数转速n(r/min)20020060功率P(kW)2.302.282.05转矩T(Nmm)1.101050.531053.26105传动比i1.003.33效率0.990.902.7.3锥齿轮组的设计计算 锥齿轮组负责传递扭矩和转速，本节根据已定的传动比和需要传递的扭矩，对锥齿轮的齿数及主要尺寸进行设计计算。图2-6为锥齿轮组的结构图。图2-6 锥齿轮结构图 查表，取载荷系数。令，称为锥齿轮传动的齿宽系数，通常取，这里取最常用的值。取锥齿轮压

42、力角。由表3-1得。 （一） 锥齿轮的材料及热处理方法小齿轮材料为40Cr，调质处理，硬度为280HBS（布氏硬度），大齿轮材料为45钢，调质处理度硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。选小齿轮齿数为，则大齿轮齿数为，取。此时，与要求相差不大，可用。 （二） (1) 按齿根弯曲疲劳强度计算小齿轮分度圆锥角 （2-17） 所以大齿轮分度圆锥角。按公式 （2-18）计算锥齿轮的当量齿数，则小齿轮的当量齿数为 ；大齿轮的当量齿数为 。小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限。 取弯曲疲劳寿命系数，。取弯曲疲劳安全系数，由公式 （3-19）计算弯曲疲劳许用应力，得 ； 。计算大、小

43、齿轮的并加以比较。查取齿形系数得；查取应力校正系数得；。所以： 因为，故将用计算模数。计算锥齿轮大端模数。由公式： （2-20） 查表得大端模数为。计算锥齿轮参数计算分度圆直径： mm计算外锥距： 计算齿宽： ，圆整为计算平均分度圆直径： 计算锥齿轮圆周速率：。 （2） 按齿面接触疲劳强度校核对于压力角的锥齿轮，齿面接触疲劳强度的校核公式为： （2-21）式中：-齿面接触应力 ； -许用接触应力 ； -材料的弹性影响系数，查得40Cr的弹性影响系数。计算许用接触应力。按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。取接触疲劳寿命系数；。取安全系数，计算接触疲劳许用应力的公式为

44、： （2-22）所以 接触疲劳许用应力取较小的值。接触疲劳强度校核。按公式，得： （2-23） 因计算结果，所以锥齿轮齿面接触疲劳强度符合设计要求。2.8 心轴的校核2.8.1 轴的强度校核按钮转强度校核 （2-24） 扭转切应力，MPa； T轴所受的转矩，N.mm； 轴的抗扭截面系数，； N轴的转速，r/min； P轴的传递功率，kw； D计算截面处轴的直径，mm； 许用扭转切应力，MPa。查表得45#的为2445MPa，因，所以心轴的强度满足要求。2.8.2 轴的刚度校核 按轴的扭转刚度校核 T轴所受的扭矩，N.mm； G轴的材料的剪切弹性模量，MPa，对于钢材，G=8.1MPa； I轴截

45、面的极惯性矩，mm，对于圆轴，；L阶梯轴所受扭矩作用的长度，mm；分别代表阶梯轴第i段上所受的扭矩、长度和极惯性矩，单位同前面。对于一般的轴取0.51，因，所以轴的刚度满足要求。2.9 轴承的选择本设计共选用了5个轴承，分别为圆锥滚子轴承30315型GB/T 297-1994、深沟球轴承6416型GB/T 276-1994、圆锥滚子轴承32313型GB/T 297-1994、双列圆锥滚子轴承321309E型GB/T 299-1995。2.10 键的选择及强度计算2.10.1 选择键连接的类型和尺寸由于从动锥齿轮不在轴端，故选用圆头普通平键（A型）。查得键的截面尺寸为：宽度，高度。由于轮毂宽度为

46、60mm，取键长，略小于轮毂宽度。2.10.2 校核键连接的强度键、轴和从动锥齿轮的材料都是钢，载荷有轻微冲击，查得许用挤压应力，取其平均值，。键的工作长度 键与轮毂键槽的接触高度 又有键传递的扭矩为 故键的挤压应力为 （3-25） 因为 所以锥齿轮处的连接键的挤压强度符合要求。根据所需扭矩计算螺旋处平键的挤压强度、剪切强度 前面已经算出螺旋所需扭矩T=9550P/n =163.15N.m则挤压强度 =2T/dkl= =0.017MPa 查得平键的许用挤压应力=110MP因 ,所以键的挤压强度满足要求。剪切强度 =2T/dbl=0.006MPa查得平键的许用剪切强度=150MPa因,所以剪切强

47、度满足设计要求。所以螺旋处的连接键的挤压强度符合要求。由于空心轴上所需扭矩远小于螺旋处，又都为同样的键连接，所以空心轴处的键强度也符合要求。2.11 螺旋式平模造粒机造粒和出粒组件的设计2.11.1 造粒组件的设计造粒组件是螺旋平模造粒机的重要组成部件，同时也是整个造粒机组成最复杂、构造最精密的组件。造粒组件结构图如图3-9所示。造粒机组件主要由盛粒筒迷宫、模板、内圆桶、螺旋等组成。模板固定于内桶壁上。内圆桶主要作用是限制物料的分布范围。盛粒筒迷宫以四颗螺钉固定在空心轴上。其组件图如下图2-7所示。 1、下料口 2、上端盖 3、圆锥滚子轴承 4、送料螺旋 5、内桶 6、成型模板 7、成型孔 8

48、、盛粒筒迷宫 图2-7 造粒组件结构简图 （一） 造粒组件的造粒流程物料由内圆桶顶部喂料口倒入，由于摩擦力的作用，经螺旋进料段、封闭段、挤出段作用输送到成型模板，同时在螺旋挤出段的挤压作用下，物料被挤入成型模板上密布的成型孔成型。如此一直重复动作，完成不断的造粒。 （二） 螺旋机构结构及工作原理螺旋机构主要由进料段、封闭段、挤出段三部分构成，其机构图如图2-2所示。 （1） 从进料段螺旋到挤出段出料口来看，螺距越来越小，挤出方向的压力随着螺距减小而逐渐增大，到物料到达挤出段时几乎变为纯压力驱动，此时的最高压力有利于压注。从反作用压力来看，挤出口至进料口方向随着螺距变大而压力逐渐降低，在进料段已

49、逐渐降低为较小的压力，到进料箱口自然较平稳地释放为零压，有助于顺利进料。 （2）成型模板的构造 成型模板是造粒机上最重要的零件之一，成型模板的结构直接影响成型有机肥颗粒形状。本次设计的造粒机模板如图2-8所示，模板上辐射状布着成型孔，成型孔直径为8mm，成型孔成放射性排列，同一排相邻两个通孔的圆心距为12mm，每两排成型孔圆心距为12mm。物料被压入模板上的成型孔，直至被压实后从模板成型孔中挤出。模板成型孔的形状直接影响有机肥颗粒形状，如果需要多种形状的有机肥颗粒，可以选择设计多块成型模板，在需要的时候更换成型模板，就可以生产出所希望的颗粒形状。成型模板上的成型孔容易被物料堵死，对于一些腐蚀性

50、强的物料，模板也很容易被腐蚀直至失效，所以，当结束造粒工作时，需要对模板仔细清理并保养，以增加模板的使用寿命。图2-8 模板示意图2.11.2 出粒组件的设计出粒组件主要作用是剪切颗粒并将颗粒肥排出造粒机。出粒组件主要由盛粒筒、甩料盘（切刀固定在甩料盘上）、切刀等组成，如图2-9所示。其中切刀左右各有一个，分别固定于甩料盘上的刀架上随甩料盘转动，从模板成型孔挤出的条状物料由高速转动的切刀切断成粒状。甩料盘固定在空心轴上随空心轴的转动而转动，利用离心力把颗粒肥甩出盛粒筒。 图2-9 出粒组件 第三章 调整隔套的数控加工3.1 加工示意图毛坯尺寸：高20，直径100 图3-1 上端面粗加工，加工余

51、量0.5，铣刀粗30 图3-2 上端面精加工，加工余量0.1，铣刀粗10 图3-3 内圆孔粗加工，加工余量0.5，铣刀粗20 图3-4 内圆孔精加工，加工余量0.1，铣刀粗10 图3-5 外圆孔粗加工，加工余量0.5，铣刀粗20 图3-6 外圆孔精加工 ，加工余量0.1，铣刀粗10 图3-7 下端面粗加工，加工余量0.5，铣刀粗30 图3-8 下端面精加工，加工余量0.1，铣刀粗103.2 数控加工程序信息列表创建者： feng ge日期： 2013/5/25 14:20:30当前工作部件： C:Usersfeng geDesktop_model3.prt节点名： feng ge-pc%N00

52、10 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0:0030 T00 M06N0040 G0 G90 X2.6475 Y-1.706 S800 M03N0050 G43 Z.1969 H00N0060 Z-.4134N0070 G1 Z-.5315 F9.8N0080 X1.9074N0090 X-1.9074N0100 G2 X-2.4127 Y-.853 I1.9074 J1.706N0110 G1 X2.4127N0120 G3 X2.5591 Y0.0 I-2.4127 J.853N0130 G1 X-2.5591N0140 G2 X-2.4127 Y.853 I

53、2.5591 J0.0N0150 G1 X2.4127N0160 G3 X1.9074 Y1.706 I-2.4127 J-.853N0170 G1 X-1.9074N0180 X-2.6475N0190 Z-.4134N0200 G0 Z.1969N0210 X2.6475 Y-1.706N0220 Z-.4528N0230 G1 Z-.5709N0240 X1.9074N0250 X-1.9074N0260 G2 X-2.4127 Y-.853 I1.9074 J1.706N0270 G1 X2.4127N0280 G3 X2.5591 Y0.0 I-2.4127 J.853N0290 G1 X-2.5591N0300 G2 X-2.4127 Y.853 I2.5591 J0.0N0310 G1 X2.4127N0320 G3 X1.9074 Y1.706 I-2.4127 J-.853N0330 G1 X-1.9074N0340 X-2.6475N0350 Z-.4528N0360 G0 Z.1969N0370 G91 G28 Z0.0:0380 T00 M06N0390 G0 G90 X1.4347 Y-1.8766 S800 M03N0400 G43 Z.1969 H00N0410 Z-.4724N0420 G1 Z-.5906 F9.8