秸稈飼料壓塊機(jī)設(shè)計(jì)含5張CAD圖,秸稈,飼料,壓塊機(jī),設(shè)計(jì),cad 秸稈飼料壓塊機(jī)設(shè)計(jì) 摘要 合理有效地利用農(nóng)作物秸稈資源，是發(fā)展農(nóng)村畜牧業(yè)、促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要課題。我國(guó)目前年產(chǎn)糧食4 億多噸，同時(shí)產(chǎn)生各種農(nóng)作物秸稈5億多噸，其數(shù)量近乎于我國(guó)北方草原每年打草盤的50倍之多。目前，飼料短缺是制約農(nóng)區(qū)家畜養(yǎng)殖的一個(gè)重要因素。同時(shí)，我國(guó)巨大的秸稈資源卻只有很少一部分被有效地利用起來(lái)，因此，開(kāi)發(fā)秸稈資源是十分迫切的和必要的. 秸稈壓塊更利于飼料的儲(chǔ)存運(yùn)輸。通過(guò)壓塊設(shè)備將秸稈壓縮成體積較小的塊狀物體越來(lái)越深受人們的青睞。此次設(shè)計(jì)，我們進(jìn)行了充分的調(diào)查研究，并分析了國(guó)內(nèi)現(xiàn)有壓塊設(shè)備的結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)缺點(diǎn)，最后決定用平模壓塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)又吸取了以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行了必要的改進(jìn)。然后用solid-works 等軟件工具，進(jìn)行實(shí)體建模。特別對(duì)于秸稈壓塊機(jī)的碾壓裝置等核心裝置進(jìn)行了較為深入的研究，在本文中也進(jìn)行了大篇幅的敘述。計(jì)算的方法也多為國(guó)際上較為通用的計(jì)算方式，為了提高生產(chǎn)效率，我們采用了螺旋進(jìn)料裝置，而最后綜合實(shí)際生產(chǎn)需要和各個(gè)部件的設(shè)計(jì)參數(shù)，最后確定了包括箱體等零件機(jī)構(gòu)的的基本尺寸，建模之后有根據(jù)一些工藝生產(chǎn)和外觀需求進(jìn)行了一些改進(jìn)，最終形成了該設(shè)計(jì)成品。 關(guān)鍵詞：秸稈；壓塊；壓輥式；平模 Abstract The rational and effective use of crop straw resources is an important issue for the development of rural animal husbandry and rural economic development. At present, China produces more than 400 million tons of grain per year, and produces more than 500 million tons of various crop straws at the same time, which is nearly 50 times as much as the annual grass - mowing tray in the northern grasslands of China. At present, feed shortage is an important factor restricting livestock breeding in agricultural areas. At the same time, only a few of the huge straw resources in our country have been used effectively. therefore, it is very urgent and necessary to develop straw resources. The straw briquetting can make the straw convenient to store. It has been paid more and more attention to compress straw into blocks with certain shape and large density by mechanical compression. In this paper, the structure of straw briquetting machine is analyzed, and the reasonable parameters and sizes are obtained through the comprehensive study of moisture content and rotation speed of the ring mold. And then use Solid-works and other software tools, entity modeling. The compression part of the straw briquetting machine was optimized by design and calculation, and its structure was further analyzed. Meanwhile, a spiral feeding device is adopted to improve the conveying efficiency. Finally, the size and related parameters suitable for production conditions are considered comprehensively, so that the straw feed briquetting machine can work more efficiently. Keywords：Straw ; briquetting; press roll; flat-die III - III - 目錄 第1章 緒論 3 1.1 研究的目的和意義 3 1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展 5 1.2.1 秸稈壓縮理論的發(fā)展 5 1.2.2 國(guó)外壓縮設(shè)備情況 8 1.3 生物質(zhì)壓縮成型設(shè)備 8 1.3.1 螺旋擠壓式成 8 1.3.2 活塞沖壓式成型機(jī) 9 1.3.3 壓輥式顆粒成型機(jī)?? 10 1.3.4 生物質(zhì)壓縮成型設(shè)備性能比較 11 第2章 秸稈壓塊機(jī)的總體方案及傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)? 13 2.1??秸稈壓塊機(jī)總體方案的確定 13 2.2 秸稈壓塊機(jī)傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) 13 第3章 秸稈壓塊機(jī)動(dòng)力參數(shù)的設(shè)計(jì)及傳動(dòng)比分配 15 3.1 電機(jī)的選擇及確定? 15 3.2 傳動(dòng)比的計(jì)算及分配 17 3.2.1 傳動(dòng)比的計(jì)算 17 3.2.2 傳動(dòng)比的分配? 17 第4章 秸稈壓塊機(jī)主要零部件的設(shè)計(jì) 18 4.1 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)及校核 18 4.2 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)及校核 19 4.3 碾壓裝置的設(shè)計(jì) 21 4.3.1 平模的設(shè)計(jì) 21 4.3.2 壓輥的設(shè)計(jì) 21 4.3.3 軸承端蓋的設(shè)計(jì) 22 4.4 主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 23 4.4.1 傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速 23 4.4.2 傳動(dòng)軸極速轉(zhuǎn)矩 23 4.4.3 傳動(dòng)軸的長(zhǎng)度選擇 24 4.4.4 傳動(dòng)軸內(nèi)外徑的確定 24 4.4.5 傳動(dòng)軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核 24 4.4.6 花鍵內(nèi)外徑確定 24 4.4.7 花鍵擠壓強(qiáng)度校核 25 4.4.8 傳動(dòng)軸形位公差確定 25 第5章 軸承的選擇 26 5.1 軸承的分類 26 5.1.1 圓錐滾子軸承 26 5.1.2 深溝球軸承 26 5.1.3 角接觸球軸承 26 5.2 軸承選擇的方法 27 5.2.1 類型選擇 27 5.2.2 游隙選擇 29 結(jié) 論 32 參考文獻(xiàn) 33 致 謝 35 第1章 緒論 1.1 研究的目的和意義 每年我國(guó)都會(huì)產(chǎn)出大量的農(nóng)作物秸稈，種類豐富且數(shù)量很多。大量的廢棄秸稈很難得到合理的利用，相當(dāng)一部分秸稈作為垃圾被處理掉。農(nóng)作物秸稈的利用率非常有低，總的來(lái)說(shuō)還是依賴傳統(tǒng)的造紙業(yè)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足農(nóng)村合理利用秸稈資源的需要。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的裝備制造業(yè)有了很大的發(fā)展，一些頗具眼光的裝備制造企業(yè)開(kāi)始致力于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)裝備的研發(fā)，我國(guó)也相繼研發(fā)了許多壓塊生產(chǎn)設(shè)備，但還遠(yuǎn)落后于西方的強(qiáng)國(guó)。其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中秸稈過(guò)剩的問(wèn)題依然很突出，加之我國(guó)相關(guān)技術(shù)非常落后，秸稈的利用率很低，導(dǎo)致很多地方出現(xiàn)了燃燒秸稈的現(xiàn)象，各地政府對(duì)此投訴了很多人力去制止這一現(xiàn)象的發(fā)生，但是屢禁不止。秸稈的燃燒導(dǎo)致了很多問(wèn)題，特別是收獲季節(jié)常常導(dǎo)致高速公路關(guān)閉，飛機(jī)停班，空氣質(zhì)量下降，給社會(huì)的很多方面造成了負(fù)面影響，給社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展“添堵”。 當(dāng)下我國(guó)的畜牧業(yè)發(fā)展很需要一種新的發(fā)展方向，對(duì)于精粗飼料的需求也逐年上升。每年大量的農(nóng)作物果實(shí)都用于飼養(yǎng)畜牧。我國(guó)的畜牧業(yè)發(fā)展長(zhǎng)期存在草料不足的問(wèn)題，缺乏節(jié)制的放牧，導(dǎo)致了草原沙化嚴(yán)重，每年都有大量的優(yōu)質(zhì)草場(chǎng)消失，樹(shù)葉資源則不容易收集難以填補(bǔ)草料缺乏的空缺，所以秸稈的解決畜牧業(yè)飼料缺乏問(wèn)題一大突破口。有數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)每年都有很大的需求缺口，單只牛羊的粗飼料需求缺口每年都近10億噸之多。 我的的草地資源不斷減少，上個(gè)世紀(jì)的90年代的草地面積則只有三十年前的一半，而與此同時(shí)我國(guó)畜牧養(yǎng)殖業(yè)卻不斷發(fā)展，飼料的需求壓力可想而知，解決這一矛盾成為畜牧業(yè)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。與我國(guó)發(fā)展面臨同樣問(wèn)題的還有韓國(guó)、日本等國(guó)家，這些國(guó)家在上個(gè)世紀(jì)中葉就開(kāi)始了秸稈飼料壓塊技術(shù)的研發(fā)。而秸稈飼料壓塊技術(shù)的發(fā)展對(duì)畜牧業(yè)的發(fā)展、環(huán)境的保護(hù)、資源的合理利用都有深遠(yuǎn)的意義，其本身也具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和發(fā)展前景，也契合國(guó)家綠色發(fā)展的理念。 農(nóng)作物秸桿是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的副產(chǎn)品，故此農(nóng)作物秸稈的產(chǎn)生有一定的周期性，也是一種可再生資源，我們完全不用擔(dān)心供應(yīng)問(wèn)題。廢棄農(nóng)作物秸稈的再利用，是非常符合我國(guó)農(nóng)村發(fā)展的需要，不僅能減少污染浪費(fèi)，也能在一定程度上增加提高老百姓的收入。所以秸稈的再加工再利用有非常重要的意義，也是國(guó)家推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化不可或缺的一環(huán)。而且還能為畜牧、能源、食用菌、加工業(yè)等行業(yè)提供穩(wěn)定且便宜的原料供應(yīng)。使其向著規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化、商品化的方向發(fā)展，進(jìn)而推動(dòng)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，促使我國(guó)農(nóng)村居民的收入提升，能比較有利于農(nóng)村城市之間的差距縮小，有利于我國(guó)小康社會(huì)理想的實(shí)現(xiàn)。合理開(kāi)發(fā)利用農(nóng)村秸稈資源，可以有效減少秸稈的焚燒，減少農(nóng)業(yè)大氣污染水平，同時(shí)也減少了畜牧業(yè)對(duì)糧食的依賴程度?，F(xiàn)在，我國(guó)的牛羊存欄量均居于世界前列，但是我國(guó)的秸稈用于牛羊飼料的比例極小，遠(yuǎn)小于發(fā)達(dá)國(guó)家的比例，所以我國(guó)畜牧業(yè)對(duì)糧食的依賴非常之大。有數(shù)據(jù)顯示，如果我國(guó)每年產(chǎn)生的全部秸稈用于畜牧飼料，足夠滿足包括農(nóng)區(qū)，半農(nóng)區(qū)所有馬、牛、羊的飼料需要的近90%，其每年創(chuàng)造的財(cái)富是非常驚人的。 目前，中國(guó)的肉類、蛋類總產(chǎn)量名列世界第一，其中肉類每年的人均產(chǎn)量超過(guò)了世界人均水平，蛋類的的人均量達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家的水平。進(jìn)入新的時(shí)代，我國(guó)在各個(gè)方面都有了很大的發(fā)展，我們國(guó)民的生活水準(zhǔn)有了相當(dāng)之大的提升。我國(guó)人民對(duì)畜牧產(chǎn)品的需求逐年增加，畜牧業(yè)的發(fā)展關(guān)乎人民生活大計(jì)。但是，我國(guó)的畜牧業(yè)發(fā)展卻面臨著許多問(wèn)題，其中畜牧食料問(wèn)題較為突出，不同地區(qū)和不同季節(jié)存在的不均衡現(xiàn)象，嚴(yán)重制約著我國(guó)畜牧業(yè)的發(fā)展。近年來(lái)，我國(guó)為解決這一問(wèn)題，進(jìn)行了多方工作，包括草原退化沙化的治理，也出臺(tái)了一系列的政策法規(guī)規(guī)范牧民放牧過(guò)度和一些侵占草原的行為。還積極開(kāi)發(fā)利農(nóng)作物秸稈作為畜牧飼料，而秸稈作物一般來(lái)自產(chǎn)糧區(qū)，飼喂的牧草也都產(chǎn)自人工種植的草場(chǎng)，但是這些糧區(qū)和草場(chǎng)都會(huì)隨著季節(jié)性的變化出現(xiàn)不均衡問(wèn)題，夏秋季節(jié)往往存在嚴(yán)重的過(guò)剩問(wèn)題，但是春冬時(shí)節(jié)卻經(jīng)常出現(xiàn)供應(yīng)不足的問(wèn)題。這明顯是一個(gè)比較棘手的問(wèn)題，而這個(gè)問(wèn)題能不能順利的解決成為我們國(guó)家眼前能否突破瓶頸的一個(gè)關(guān)鍵。 隨著我國(guó)國(guó)民制造業(yè)不斷發(fā)展，我國(guó)在機(jī)械制造行業(yè)也顯示出了很強(qiáng)大的實(shí)力。目前我國(guó)已經(jīng)自主研發(fā)了多重種型號(hào)的飼料壓塊設(shè)備，而且我國(guó)在這方面的技術(shù)、工藝，都已經(jīng)走在世界前列，大有后來(lái)者居上的態(tài)勢(shì)。使用新型的壓塊機(jī)生產(chǎn)的動(dòng)物壓塊飼料，對(duì)秸稈的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有很大的改變，變的非常適合畜牧食用，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也更容易得到利用和吸收。壓縮產(chǎn)生的高溫高壓還能使飼料熟化，變的非常適口，同時(shí)保存了食草類畜牧禽類需要的常纖維，大大提高消化和吸收率。高溫高壓環(huán)境的產(chǎn)出的飼料，可以殺死原本在秸稈中的有害菌、寄生蟲卵，這其中的很多優(yōu)點(diǎn)，都非常有利于農(nóng)作物秸稈的壓塊生產(chǎn)，比如在運(yùn)輸中不用占用交通工具太多的空間，在儲(chǔ)存過(guò)程中同等質(zhì)量的飼料不必占用太多的空間，這些特點(diǎn)都為各個(gè)環(huán)節(jié)節(jié)省了開(kāi)支。這種飼料的應(yīng)用還有一些更為直接的優(yōu)點(diǎn)：1、就是不用占據(jù)太多的空間，節(jié)省了廠房和車輛運(yùn)輸?shù)拈_(kāi)支。2、秸稈壓塊飼料具有其特有的優(yōu)勢(shì)，高溫高壓出產(chǎn)的環(huán)境把秸稈的各種纖維進(jìn)行作用，使其變得柔軟，比之原料粗軋以后更加可口。3、秸稈壓塊飼料在還具有一定的香味，畜牧的采食率大大增加，節(jié)省了很多草料。4、這種經(jīng)過(guò)高壓環(huán)境脫水的飼料可以放置很長(zhǎng)的的時(shí)間而不變質(zhì)。5、這種壓塊之后的飼料非常好用，用很很簡(jiǎn)單的飼喂方法就能達(dá)到要求，不用再另外添加別的添加物。6、坦白了來(lái)說(shuō)就是經(jīng)濟(jì)效益非常好，適合投資發(fā)展。7、在與傳統(tǒng)的飼料飼喂比較之后，這種壓塊飼料的優(yōu)勢(shì)比較明顯，綜合來(lái)說(shuō)其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值值得的稱道。 故此，開(kāi)發(fā)研究生物質(zhì)能技術(shù)，可解決當(dāng)下農(nóng)村秸稈燃燒造成的環(huán)境問(wèn)題，和北方畜牧春冬季飼料短缺問(wèn)題。廢棄的農(nóng)村生產(chǎn)廢物的利用，能進(jìn)一步改善優(yōu)化農(nóng)業(yè)的發(fā)展，是農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)變得更加環(huán)保。農(nóng)村的廢棄秸稈通過(guò)壓塊設(shè)備的加工，形成一定的外形的高密度固體飼料，逐漸成為主流。 本研究通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的秸稈壓塊飼料設(shè)備的剖析，和現(xiàn)有的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行綜合分析。也請(qǐng)教了我校一些相關(guān)老師，引用了該領(lǐng)域一些專家學(xué)者研究結(jié)論和數(shù)據(jù)，計(jì)算得出結(jié)果。參考了一些比較經(jīng)典的設(shè)計(jì)方法，同時(shí)找出了其存在的一些弊端，進(jìn)行了調(diào)整。旨在設(shè)計(jì)出一個(gè)能適合我國(guó)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)實(shí)際情況的飼料秸稈壓塊機(jī),提高我國(guó)廢棄秸稈的利用率，合理利用現(xiàn)有的資源，促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)的大發(fā)展。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展 1.2.1 秸稈壓縮理論的發(fā)展 最早進(jìn)行農(nóng)業(yè)纖維壓縮研究的是來(lái)自西德學(xué)者斯卡維特(Skalweit)?。1938年，他通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)研究，觀察記錄了大量的壓縮數(shù)據(jù)，并通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算，建立了多重?cái)?shù)學(xué)模型，最終得出了壓縮力與壓縮后的密度之間的函數(shù)關(guān)系式[3] （1） 式中：p-壓縮力 N/ -壓縮后物料的密度 kg/ m - 實(shí)驗(yàn)系數(shù) - 初始?jí)嚎s力 N/ - 物料的初始密度 kg/ 另一位西德學(xué)者西德學(xué)者薩哈特（Sacht）在斯卡維特(Skalweit)理論的研究基礎(chǔ)上，進(jìn)行了更為廣泛的研究用了不同的壓縮材料，同時(shí)使用了不同的的壓縮力，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)研究最終得出了結(jié)論。他認(rèn)為斯卡維特得出的結(jié)論式并不能滿足所有壓縮情況，而且影響壓縮情況的因素也比我們想象的要多，在此基礎(chǔ)上他引入了物料濕度這一變量，使的研究更加可靠更能用作實(shí)際生產(chǎn)，得出式子模型[4]： （2） 式中： p - 壓縮力 N/cm W - 物料的濕度 w.b - 壓縮后的物料密度 kg/m C,m 均為試驗(yàn)系數(shù) 前蘇聯(lián)的學(xué)者赫拉帕奇在前人的基礎(chǔ)上有把壓縮成型理論做了更進(jìn)一步的改進(jìn)，引入了壓縮速度這一變量，得出了新研究成果，并經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其研究得出的如下式[5]: p=cαβkr （3） 式中：p - 壓縮力 N/c㎡ α - 物料的濕度系數(shù) α=[1-0.02（w-15.3）] W - 物料的濕度w.b β - 壓縮過(guò)程中的壓縮速度系數(shù) β= V - 壓縮過(guò)程中的壓縮速度m/s γ- 壓縮后物料密度㎏/m k - 物料的強(qiáng)度系數(shù) c , m 為試驗(yàn)系數(shù) 沃依斯基經(jīng)過(guò)一系列的分析研究，得出了被壓縮物料密度與壓縮速度的內(nèi)在聯(lián)系[6]： 對(duì)公式（4）求導(dǎo)，對(duì)時(shí)間求導(dǎo)得出結(jié)論（5）如下： 式中： γ - 物料的密度㎏/m G - 被壓縮物料的質(zhì)量 ㎏ F - 被壓縮物料的初始位置 m X - 壓縮量 m V - 壓縮速度 m/s ??公式(5)?在一定程度上適合整個(gè)過(guò)程的壓縮速度計(jì)算，開(kāi)式壓縮只能應(yīng)用于最大壓縮力之前的時(shí)段，根據(jù)公式（5），最大壓縮力伊始，至壓縮行程結(jié)束，物料的密度相同，那么其速度相等，不過(guò)這不適合開(kāi)式壓縮的情況，原因是在開(kāi)式壓縮過(guò)程中壓縮力極值出現(xiàn)到壓縮行程結(jié)束的推進(jìn)階段，被壓縮無(wú)聊的極值始終保持不變，活塞在一定的速度下推動(dòng)物料運(yùn)動(dòng)，這個(gè)時(shí)候壓縮缸中物料的密度不變速度也不是零。根據(jù)各國(guó)已有的研究成果，一些學(xué)者對(duì)壓縮密度和壓縮力的關(guān)系進(jìn)行了大量的研究工作，其中包括壓縮速度、物料壓縮度、物料濕度和物料壓縮的開(kāi)始密度得出了壓縮理論的一般規(guī)律。這些理論研究成果都為實(shí)際科研發(fā)展做了基礎(chǔ)，是壓縮成型設(shè)備的的研發(fā)與改進(jìn)提供了數(shù)據(jù)衡量與理論支持。還有后期成品測(cè)試有一定的數(shù)據(jù)依據(jù)。但這些終究是實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，在生產(chǎn)應(yīng)用實(shí)踐之中難免會(huì)有一些差距，得出真正符合實(shí)際生產(chǎn)中的結(jié)論還需要不斷的的試驗(yàn)研究和改進(jìn)。 上世紀(jì)八十年代，我國(guó)科學(xué)家楊明韶教授組織了壓縮理論研究小組，在國(guó)內(nèi)外研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行自主研究設(shè)計(jì)生產(chǎn)了一臺(tái)開(kāi)式樣機(jī)(9KG-350?型液壓高密度壓捆機(jī))并指導(dǎo)開(kāi)展了“開(kāi)式”壓縮試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理有了壓縮力和壓縮量的數(shù)學(xué)關(guān)系式: P=Ae 在此引用了楊明韶教授試驗(yàn)得出的壓縮力和壓縮密度之間的關(guān)系式[7]： 兩式中 ： p - 壓縮力 MPa x - 牧草的壓縮量 mm 牧草的初始密度 ㎏/ - 牧草在壓縮過(guò)程的密度㎏/ A ,B ,b 均為試驗(yàn)系數(shù) 1.2.2 國(guó)外壓縮設(shè)備情況 當(dāng)前大部分壓縮成型設(shè)備大多為“開(kāi)式”壓縮，在所有的研究中開(kāi)式理論的研究也尤為重要，課題小組通過(guò)用不同物料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并控制物料初始密度，得出其密度和壓縮密度的關(guān)系。研究出新的加工工藝得出比較合理的加工方法及用量，并在此研究結(jié)果上對(duì)進(jìn)料都進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)制造。但是在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中并不能都如同樣機(jī)實(shí)驗(yàn)把其他變量控制在一定范圍，所以實(shí)際生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)記錄也對(duì)后來(lái)的的設(shè)計(jì)制造起到指導(dǎo)作用。在壓縮理論中，還有許多需要完善考慮的因素，隨著科技的發(fā)展，測(cè)量技術(shù)，標(biāo)準(zhǔn)控制等技術(shù)的發(fā)展成熟，也將有助于現(xiàn)有壓縮理論的發(fā)展，并能真正服務(wù)應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。值得深思的是在所有壓縮理論的研究中都沒(méi)有考慮到壓縮頻率以及壓縮速度對(duì)各個(gè)變量的影響，而這一影響有會(huì)反過(guò)來(lái)作用于最后的壓縮結(jié)果，因此壓縮成型理論的還有待完善和優(yōu)化。 1.3 生物質(zhì)壓縮成型設(shè)備 根據(jù)現(xiàn)有的資料顯示，比較主流的成型機(jī)大概有三種，它們分別有螺旋擠壓式的，還有活塞沖壓式的還有一個(gè)比較普遍的是壓輥式成型機(jī)。三種成型機(jī)型各有優(yōu)缺點(diǎn)也各有專長(zhǎng)，如螺旋擠壓式成型機(jī)就適合生產(chǎn)壓塊燃料，而壓棍式成型機(jī)就比較適合壓塊飼料的生產(chǎn)。在設(shè)計(jì)初定方案時(shí)，根據(jù)老師和同學(xué)的意見(jiàn)以及我以及所掌握的資料認(rèn)為壓輥式成型機(jī)比較適合本次設(shè)計(jì)的需要，更具有可操作性。 1.3.1 螺旋擠壓式成型機(jī) 螺旋擠壓成型機(jī)的優(yōu)點(diǎn)非常明顯，其外形簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)也相對(duì)容易，現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中則有非常廣泛的應(yīng)用。其原理是應(yīng)用螺旋特有的結(jié)構(gòu)把成段的的秸稈進(jìn)行擠壓，最終把秸稈擠壓成一定的高密度塊狀物體。再配合一定的輔助設(shè)備把其進(jìn)行運(yùn)輸切斷等操作。而其缺點(diǎn)也非常明顯，比如主要零件，螺旋主軸的磨損嚴(yán)重，工作不穩(wěn)定，后期的維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用高，不能承擔(dān)高產(chǎn)量高強(qiáng)度的的生產(chǎn)需要，另外就是所需的能源消耗較高不經(jīng)濟(jì)。而且這種結(jié)構(gòu)的的成型壓塊機(jī)大部分用于燃料棒的生產(chǎn)，對(duì)于秸稈飼料的生產(chǎn)不是特別適合，其特性條件以及相關(guān)技術(shù)的儲(chǔ)備還不能將其很好的應(yīng)用于飼料壓塊的生產(chǎn)領(lǐng)域。 螺旋擠壓式成型設(shè)備的出現(xiàn)應(yīng)用均早于其他種類的成型設(shè)備，直到現(xiàn)在其應(yīng)用還非常廣泛。這種成型設(shè)備機(jī)型有其他機(jī)型不可代替的作用和優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，連續(xù)生產(chǎn)性能優(yōu)異，其存在的問(wèn)題就是螺旋磨損厲害，導(dǎo)致其使用壽命不高，同時(shí)產(chǎn)品能耗也比較高。相信未來(lái)新材料的研發(fā)與應(yīng)用，必然能解決上述問(wèn)題。在本設(shè)計(jì)中就不做過(guò)多的闡述。 如圖1.1所示。 圖 1.1 螺旋式擠壓成型機(jī)構(gòu) 1.3.2 活塞沖壓式成型機(jī) 活塞沖壓式成型機(jī)的最大缺點(diǎn)就是，其生產(chǎn)出來(lái)的成型塊密度都不大，而容易松散，但是活塞式?jīng)_壓成型機(jī)為密閉是壓縮其通常不用外部加熱，相比于螺旋式成型壓機(jī)其成型部件不易磨損，其使用的年限也明顯比螺旋式成型機(jī)長(zhǎng)。這種機(jī)型的沖壓力是由活塞在壓力缸來(lái)回運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。動(dòng)力來(lái)源的不同，會(huì)有不同的能量傳遞體系，機(jī)械式的活塞沖壓成型機(jī)多由電動(dòng)機(jī)通過(guò)曲軸帶動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)。液壓式的活塞沖壓成型機(jī)則由一系列的液壓原件實(shí)現(xiàn)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的。液壓式?jīng)_壓成型機(jī)有一套自己的液壓系統(tǒng)，能量的傳遞主要通過(guò)液壓油，油泵消耗能量輸出帶走能量的液壓油驅(qū)動(dòng)沖壓活塞完成對(duì)物料的一次沖壓，并重復(fù)沖壓達(dá)到壓縮物料的效果?；钊麤_壓式成型機(jī)的雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但其往往會(huì)有很大的噪音，而液壓式的生產(chǎn)成本一般也很高，其后續(xù)的維修保養(yǎng)也比較嚴(yán)格，且容易漏油產(chǎn)生油污，不易清潔。這兩種沖壓式成型機(jī)各自有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境的要求，使用不同的動(dòng)力來(lái)源。 如圖 1.2 所示。 圖 1.2 活塞式成型機(jī)簡(jiǎn)圖 1.3.3 壓輥式顆粒成型機(jī)?? 壓輥式成型機(jī)的特點(diǎn)是，它有一個(gè)個(gè)獨(dú)特的碾壓成型裝置，成段的秸稈進(jìn)入料斗之后，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的處理進(jìn)入碾壓裝置中，通過(guò)壓輥對(duì)物料的碾壓，最終是物料受壓從壓模的模孔中壓出，在通過(guò)輔助設(shè)備進(jìn)行切斷運(yùn)輸，最后完成秸稈飼料壓塊的生產(chǎn)。其中壓輥的外徑有一些特別的槽和齒的結(jié)構(gòu)，它們可以有效的放置打滑現(xiàn)象的發(fā)生提高生產(chǎn)力。物料在?？變?nèi)受到很大的壓力在從?？琢硪欢顺鰜?lái)時(shí)就會(huì)形成與模孔相對(duì)應(yīng)的柱狀物塊，然后切斷刀對(duì)其進(jìn)行切斷形成飼料顆粒。壓棍成型機(jī)產(chǎn)生成型機(jī)的生產(chǎn)比較容易實(shí)現(xiàn)，不用安裝另外的加熱輔助設(shè)備，在物料含水量比較高的情況下也能很好的生產(chǎn)出質(zhì)量較高。產(chǎn)品顆粒成型飼料的密度為1.0~?1.4t/㎡。 圖 1.3 環(huán)模式擠壓成型機(jī)簡(jiǎn)圖 1.3.4 生物質(zhì)壓縮成型設(shè)備性能比較 圖 1.4 設(shè)備性能比較 技術(shù)類型 原料要求 發(fā)展?fàn)顩r 主要優(yōu)缺點(diǎn) 發(fā)展趨勢(shì) 環(huán)模壓輥成型 要求原料含水在哦率15~20%，粒度小于10m m。 在成型物料行業(yè)已經(jīng)商業(yè)化階段，成型燃料處于半商業(yè)化階段。 生產(chǎn)能力較高，產(chǎn)品質(zhì)量好；模具易損、堵塞，維修成本較高。 降低成本，實(shí)現(xiàn)商業(yè)化 壓輥成型 要求原料含水率15~20%，粒度小于10m m。 技術(shù)比較成熟，進(jìn)入商業(yè)發(fā)展階段。 設(shè)備簡(jiǎn)單，成本較低；生產(chǎn)能力較低。 適宜小規(guī)模生產(chǎn) 對(duì)輥擠壓成型 要求原料含水率在15~35%，粒度小于10m m。 技術(shù)處于研發(fā)階段 對(duì)原料的適應(yīng)性強(qiáng)，能耗、機(jī)器損耗較低；生產(chǎn)能力較低。 提高生產(chǎn)能力，適宜中規(guī)模生產(chǎn)。 機(jī)械活塞成型 要求原料含水率在20%以內(nèi)，粒度小于40m m。 技術(shù)處于半商業(yè)化、商業(yè)化階段。 能耗較低，產(chǎn)品耐儲(chǔ)存、密度大；設(shè)備穩(wěn)定性差、振動(dòng)大，有潤(rùn)滑污染問(wèn)題。 配套鍋爐，適宜規(guī)?；l(fā)展。 液壓活塞成型 要求原料含水率在12%以內(nèi)，粒度小于40m m。 技術(shù)處于商業(yè)化階段 成型設(shè)備部件工作方式改變，壽命提高較之機(jī)械能耗下降，活塞運(yùn)行平穩(wěn);生產(chǎn)能力較低易發(fā)生產(chǎn)“放炮”現(xiàn)象，產(chǎn)品易開(kāi)裂。 提高生產(chǎn)能力，增強(qiáng)對(duì)原料濕度的適性，適宜規(guī)?；l(fā) 螺旋熱壓成型 要求原料含水率8~12%，粒度小于40m m。 技術(shù)進(jìn)入半商業(yè)化‘商業(yè)化階段’ 產(chǎn)品耐儲(chǔ)存、密度高；套筒易磨損，維修成本高，對(duì)原料濕度要求嚴(yán)，易發(fā)生放炮現(xiàn)象。 適宜中規(guī)模生產(chǎn) - 43 - 第2章 秸稈壓塊機(jī)的總體方案及傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)? 2.1??秸稈壓塊機(jī)總體方案的確定 ?? 一臺(tái)完整秸稈壓塊機(jī)由多個(gè)模塊組成，各個(gè)模塊之間又有很大的關(guān)聯(lián)，它們分別有不同的功能。上料輸送機(jī)主要作用是把原始物料送入料斗，碾壓裝置用于把物料進(jìn)行壓塊是該壓塊機(jī)的核心機(jī)構(gòu)，成品輸送機(jī)就是把壓塊成型的飼料顆粒從機(jī)體內(nèi)運(yùn)出。壓塊機(jī)的工作機(jī)理：先把原料投訴切碎機(jī)中把秸稈切段成一定的大小，然后進(jìn)入揉搓機(jī)，再通過(guò)料斗進(jìn)去壓塊裝置中，通過(guò)主軸帶動(dòng)壓棍轉(zhuǎn)動(dòng)，物料在壓棍與壓模之間受壓力從?？字斜粩D出來(lái)以后，再被切斷刀切斷。總體方案：電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力，動(dòng)力傳動(dòng)到主軸，最后驅(qū)動(dòng)壓輥轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生擠壓力完成生產(chǎn)任務(wù)。本方案考慮到用于生產(chǎn)秸稈壓塊飼料，所以優(yōu)選壓棍式，這種機(jī)型易于調(diào)節(jié)，維修也相對(duì)容易。 2.2 秸稈壓塊機(jī)傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) ??本設(shè)計(jì)中由于結(jié)構(gòu)要求緊湊，加之沒(méi)有必要設(shè)計(jì)專門的減速箱，故此沒(méi)有做過(guò)多復(fù)雜的減速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。 考慮到，本設(shè)計(jì)的壓塊機(jī)為立式結(jié)構(gòu)，為了確保電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動(dòng)不至于很大，電機(jī)將采用臥式安裝。所以動(dòng)力傳動(dòng)鏈中必然會(huì)有改變傳動(dòng)方向的結(jié)構(gòu)。綜上所述，使用錐齒輪傳動(dòng)比較合理，可以滿足設(shè)計(jì)要求。所以終選方案為:電動(dòng)機(jī)-錐齒輪傳動(dòng)-主軸-棍輪。 第3章 秸稈壓塊機(jī)動(dòng)力參數(shù)的設(shè)計(jì)及傳動(dòng)比分配 3.1 電機(jī)的選擇及確定? 電動(dòng)機(jī)的選擇不但要滿足設(shè)計(jì)需要還必須考慮到實(shí)際使用中的經(jīng)濟(jì)因素，通過(guò)資料查詢和綜合分析： 表 3.1 名稱 特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合 YTSZ 冶煉及起重運(yùn)用變速改變速度三相異步電動(dòng)機(jī) 起重、冶煉改變速度變速三相異步機(jī)是以改變速度變速異步電機(jī)為首要條件，根據(jù)其相關(guān)特性而開(kāi)發(fā)出來(lái)的成品。開(kāi)發(fā)的過(guò)程中結(jié)合了直流電機(jī)、交流電梯電機(jī)優(yōu)點(diǎn)并對(duì)調(diào)速交流變速的分析結(jié)果，磁籌劃、構(gòu)成籌劃、絕離電源籌劃既要綜合對(duì)變頻供電和寬范圍調(diào)速的匹配性能，又要展現(xiàn)上述二者異步電機(jī)過(guò)載能力大、強(qiáng)度強(qiáng)之優(yōu)點(diǎn)。與調(diào)速變頻很好的相匹配，主要用于采調(diào)速變頻、周期運(yùn)行、起動(dòng)頻繁和場(chǎng)合的制動(dòng)。電機(jī)相關(guān)要求應(yīng)該和GB755標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定一直，IEC72是安裝尺寸的標(biāo)準(zhǔn)。 YCT電磁調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī) 該電機(jī)是機(jī)械工業(yè)相關(guān)部門統(tǒng)籌設(shè)計(jì)的Y性三相異步電機(jī)的生成系列之一。改變速度電磁發(fā)電機(jī)由Y系列電機(jī)的電磁改變速度發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)差離合器、操控器3塊組成，主要使用在負(fù)載為恒轉(zhuǎn)距的地方，另外尤其在例如風(fēng)機(jī)和離心式水泵的負(fù)載為遞減轉(zhuǎn)矩當(dāng)中采用、有顯著地節(jié)約功效。另外本欄涉及到的電機(jī)可以在一定的范圍內(nèi)調(diào)速，而且均勻不間斷無(wú)級(jí)調(diào)速。而且輸出轉(zhuǎn)矩是額定的。三項(xiàng)異步電機(jī)在運(yùn)行中可通過(guò)控制器自動(dòng)調(diào)節(jié)離合器的勵(lì)磁電流控制速度負(fù)反饋系統(tǒng)，使轉(zhuǎn)速的輸出恒定，前提是擁有變動(dòng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。該產(chǎn)品的電機(jī)在設(shè)計(jì)使用的過(guò)程中其技術(shù)條件全國(guó)唯一，另外安裝的外形尺寸，電機(jī)的拖動(dòng)及一般可能容易壞的零件在全國(guó)范圍內(nèi)是統(tǒng)一的并且滿足互換性的技術(shù)要求。YCT系列電機(jī)的特點(diǎn)： 1、 無(wú)失控區(qū) 2、 調(diào)速范圍廣，速度調(diào)節(jié)平? 3、 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)候的速度變化率相對(duì)較小，同時(shí)具備負(fù)反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)速度 4、 啟動(dòng)力矩大，啟動(dòng)平穩(wěn) 5、 操控的電機(jī)功率不大，能夠完成使用范圍內(nèi)的多方式操控 該調(diào)速電磁三項(xiàng)異步電機(jī)，還可以用在流水線的油漆，傳輸帶在流水線上的裝配，染印機(jī)、注塑模采用機(jī)、泵、印刷廠里面采用的印刷機(jī)、回轉(zhuǎn)爐等等，應(yīng)用較多在此不一一列舉。 YVP變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī) 節(jié)能電機(jī)是出現(xiàn)不久的一種高效率、電源為交流、節(jié)約能源的一種調(diào)速三相異步電機(jī)，設(shè)計(jì)和制造是為了滿足變頻調(diào)速，是機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化過(guò)程中的可節(jié)能可無(wú)級(jí)變速的新產(chǎn)品。跟其他改變速度的方法相比較，變速調(diào)速的系統(tǒng)所具備的的特點(diǎn)： 1、 效率高、節(jié)能顯著； 2、 無(wú)極調(diào)速能在5HZ到100HZ之間并且變速相對(duì)平穩(wěn)； 3、 負(fù)載沖擊不大如果起動(dòng)時(shí)是低頻； 4、 容積不大、分量輕便、設(shè)備大小和Y系列基本一樣； 5、 起加起動(dòng)設(shè)備； 6、 適合的領(lǐng)域較多，電流不大不用局限一定的轉(zhuǎn)矩運(yùn)行（小于50HZ以下），恒定功率工作（50HZ以上）； 7、 相比調(diào)速電磁三相電機(jī)操作簡(jiǎn)單，安全靠得住，維修保養(yǎng)相對(duì)容易。 電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算： 式中：T--為效率 M--為主光軸扭矩 n --為轉(zhuǎn)速 擠壓力的計(jì)算和主光軸扭矩的計(jì)算，此間我們初定了些數(shù)據(jù)故有以下各式： 輥輪直徑R=185mm，寬度W=31mm，輥輪公轉(zhuǎn)半徑L=206mm? 間隙H=0.15mm。根據(jù)研究，取=45MPa，μ=0.2 根據(jù)公式得到： 通過(guò)以上設(shè)計(jì)計(jì)算可得，能量的消耗主要是帶動(dòng)壓棍克服擠壓物料時(shí)壓棍與物料的摩擦力。我們計(jì)算得出主軸的功率大約為21KW，我們查閱設(shè)計(jì)手冊(cè)圖表，認(rèn)為型號(hào)為Y200L-4比較符合 ，該型號(hào)的電動(dòng)機(jī)為三相籠型異步電動(dòng)機(jī)。額定功率30kw，轉(zhuǎn)速980r/min，故符合要求。 3.2 傳動(dòng)比的計(jì)算及分配 3.2.1 傳動(dòng)比的初定 設(shè)計(jì)的初定轉(zhuǎn)速為89min/r，選定電機(jī)轉(zhuǎn)速為980r/min 故總傳動(dòng)比 3.2.2 傳動(dòng)比的分配? 關(guān)于傳動(dòng)比的分配應(yīng)該做到以下幾點(diǎn)： 1、 應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)手冊(cè)，不可超過(guò)允許的最大傳動(dòng)比，而且還要考慮傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)盡量要求結(jié)構(gòu)緊湊。 2、 盡可能使各個(gè)齒輪具備合適浸油深度，盡可能避免大齒輪浸油過(guò)深現(xiàn)象， 3、齒輪分度圓直徑要最大限度的趨同。 4、需要達(dá)到空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)期，另外還要發(fā)揮功能作用，減少傳動(dòng)能耗。 在本設(shè)計(jì)中，考慮到在實(shí)際生產(chǎn)中，可能會(huì)出現(xiàn)物料卡頓在壓棍與平模之間不能轉(zhuǎn)動(dòng)的情況，此時(shí)如果沒(méi)有相應(yīng)的保護(hù)措施，會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)燒壞。故此，第一級(jí)減速的作用了具有過(guò)載保護(hù)帶傳動(dòng)。為了能有比較緊湊的結(jié)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)與主軸為垂直結(jié)構(gòu)?？紤]到各個(gè)方面的因素，在本文中只設(shè)計(jì)了一個(gè)錐齒輪減速傳動(dòng)，初步選出來(lái)的電動(dòng)機(jī)得出來(lái)的總傳動(dòng)比即為錐齒輪的傳動(dòng)比，但是直齒錐齒輪的傳動(dòng)比的允許范圍為1~10，這顯然不符合設(shè)計(jì)要求。為了能兼顧上文的幾個(gè)設(shè)計(jì)要求，我們選定了減速電動(dòng)機(jī)。其型號(hào)為RX-97-Y200L-4，功率為30KW,輸出轉(zhuǎn)速為300r/min。 所以既定方案的傳送比 第4章 秸稈壓塊機(jī)主要零部件的設(shè)計(jì) 4.1 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)及校核 本設(shè)計(jì)選擇圓錐傳動(dòng)主要因?yàn)橐韵聨c(diǎn)： 1、傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小，振動(dòng)小。 2、傳動(dòng)比固定，傳動(dòng)方向可變。 3、傳動(dòng)效率高，承載能力大。 4、使用相對(duì)靈活，使用壽命長(zhǎng)。 在實(shí)際生產(chǎn)作用中，錐齒輪的應(yīng)用也較為普遍，其性能也比較好，但其生產(chǎn)成本比較高，且錐齒輪的參數(shù)也比較多。 1、選擇材料及精度等級(jí) 使用硬齒面齒輪傳動(dòng)。小齒輪用CrMnTi20滲碳淬火處理,?。大齒輪用40Cr表面蘸火處理,。,?精度上為八級(jí),?齒面的粗糙度 (N/m㎡) 上面為接觸觸勞累極限應(yīng)力（N/m㎡） 為接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) 接觸疲勞強(qiáng)度最小安全系數(shù)。 通過(guò)計(jì)算得 2、 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，根據(jù)公式 式中K為載荷系數(shù) 為小齒輪得轉(zhuǎn)矩（N/mm） u為齒數(shù)比 為材料的彈性系數(shù) 為齒寬系數(shù) 為許用接觸應(yīng)力. 計(jì)算得 3、 齒輪齒數(shù)的確定 式中：i為傳動(dòng)比 為大齒輪的分度圓直徑 兩齒輪齒面硬度都小于350HBS 則c=18； 所以，，則 取 齒數(shù)比 與設(shè)計(jì)要求誤差為2.6%，因而滿足要求。 4、 大端模數(shù) 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=5.5mm 5、 大端分度圓直徑 6、 節(jié)錐頂距 7、 節(jié)圓錐角 8、 大端齒頂圓直徑 小齒輪 大齒輪 9、 齒寬 10、 按照齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 () 式中 --彎曲疲勞極限應(yīng)力 --彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) --彎曲疲勞強(qiáng)度最小安全系數(shù) 通過(guò)計(jì)算得 由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核式 計(jì)算得 ,因此安全可用。 4.2 碾壓裝置的設(shè)計(jì) 4.2.1 平模的設(shè)計(jì) 根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，物塊從平模中擠出來(lái)之后，容易開(kāi)裂，造成成品的質(zhì)量下降。在?？妆砻骈_(kāi)42度錐度角。平模的直徑設(shè)計(jì)為276mm。其厚度設(shè)計(jì)為35.3mm。模孔的數(shù)量為32個(gè)。且為圓周平均分布。 圖 4.1 平模 4.2.2 壓輥的設(shè)計(jì) 根據(jù)以有的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮了本設(shè)計(jì)各個(gè)方面的情況。壓棍的直徑設(shè)計(jì)為185mm。由于平模的設(shè)計(jì)中模孔的直徑設(shè)計(jì)為32mm。為了盡可能減少壓棍與平模之間的摩擦力，提高生產(chǎn)效率。壓棍的最外端寬度設(shè)計(jì)為31mm。壓棍輪腹的寬度設(shè)計(jì)為72mm。其齒距為7mm，齒高為10mm，寬度為137mm。 圖 4.2 壓輥 4.2.3 軸承端蓋的設(shè)計(jì) 鑄造件結(jié)構(gòu)工藝性 鑄件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常具有挑戰(zhàn)性，多多角度多方面的考慮才能是鑄件的設(shè)計(jì)更加完美。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)充分考慮其實(shí)用性工藝性和經(jīng)濟(jì)節(jié)約這三者的平衡點(diǎn)。 1、設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題和設(shè)計(jì)要求 綜合考慮鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵。如設(shè)計(jì)箱體時(shí)，就要先把箱體內(nèi)的各個(gè)主要零件進(jìn)行設(shè)計(jì)，并綜合其空間結(jié)構(gòu)，并根據(jù)需要為以后的裝配、維修、保養(yǎng)等留出操作空間，但還要盡量保持其體積不過(guò)大。 (1) 要有一定的剛度和強(qiáng)度。首先箱體或端蓋的設(shè)計(jì)要滿足其工作需要，達(dá)到防護(hù)保護(hù)重要零件機(jī)構(gòu)的作用，有的還要求一定的密閉性，另一個(gè)就是要起到一定的支撐作用。 (2) 要有相當(dāng)?shù)目篃嶙冃魏蜕嵝阅?。箱體內(nèi)的環(huán)境回隨著機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)變的更加復(fù)雜，溫度的升高負(fù)荷的增大都是導(dǎo)致零件變形的因素所以設(shè)計(jì)時(shí)就要把該情況考慮在內(nèi)。因此，箱體等鑄件要求要有一定的的抗熱變形性和散熱能力。要求設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)要合理。 (3) 合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)增加鑄件的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，筋的布置和圓角的設(shè)計(jì)等都有助于增強(qiáng)其使用安全性和強(qiáng)度。 (4) 實(shí)際生產(chǎn)要工藝性方面的考慮。從毛坯的生產(chǎn)制造到機(jī)床加工，從熱處理到組裝調(diào)試，從運(yùn)輸?shù)跹b到安全生產(chǎn)再到后續(xù)的維修保養(yǎng)都要有工藝性的考慮。 (5) 設(shè)計(jì)本身要具有一定的美感，并且要求高品質(zhì)。 2、鑄件工藝設(shè)計(jì)分型面要少 鑄分型面少，可以減少砂箱數(shù)。同時(shí)也可減少錯(cuò)箱、偏芯等差錯(cuò)的出現(xiàn)。設(shè)計(jì)的優(yōu)化可以進(jìn)而提高產(chǎn)品產(chǎn)出的質(zhì)量也便于產(chǎn)量的提升。 3、 在鑄件上設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)斜度 鑄件垂直于分型面的非加工面上要設(shè)計(jì)有拔模斜度，這樣可以減少拔模工時(shí)的消耗。 4.3 主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 4.3.1 傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速 當(dāng)傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到一定程度時(shí)接近傳動(dòng)軸本身的振動(dòng)頻率時(shí)出現(xiàn)共振現(xiàn)象，此時(shí)傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速就是臨界轉(zhuǎn)速。這個(gè)時(shí)候傳動(dòng)軸很可能會(huì)因?yàn)槌霰旧淼某惺苣芰Χ鴵p壞。 臨界轉(zhuǎn)速nk(r/min) ，安全系數(shù)取2.0； r/min （為發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速） r/min 4.3.2 傳動(dòng)軸極速轉(zhuǎn)矩 =2062516 N/mm 4.3.3 傳動(dòng)軸的長(zhǎng)度選擇 按照軸距3300mm，初步選定傳動(dòng)軸支撐長(zhǎng)度為?；ㄦI軸長(zhǎng)度應(yīng)小于支撐長(zhǎng)度，還要同時(shí)達(dá)到傳動(dòng)軸與萬(wàn)向節(jié)的配合要求，最佳選擇是選花鍵軸的長(zhǎng)度為 4.3.4 傳動(dòng)軸內(nèi)外徑的確定 得 又 初取 ，則 式中: ﹉為傳動(dòng)軸長(zhǎng)度（mm） ﹉傳動(dòng)管的內(nèi)徑（mm） ﹉傳動(dòng)管的外徑（mm） 4.3.5 傳動(dòng)軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核 通常傳動(dòng)軸承受單只承受扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，我們?cè)诖酥恍：伺まD(zhuǎn)強(qiáng)度： （為軸管許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力） 據(jù)上式可知可滿足強(qiáng)度要求。 4.3.6 花鍵內(nèi)外徑確定 取安全系數(shù) 2.27，則 - 為許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 - 為花鍵轉(zhuǎn)矩不均勻系數(shù)，取1.3 - 花鍵外徑 - 花鍵內(nèi)徑 - 為花鍵有效工作長(zhǎng)度 B - 為鍵齒寬 - 為花鍵齒數(shù) 因?yàn)榛ㄦI側(cè)許用擠壓應(yīng)力較小，查表取=46mm，=50mm，B=9mm，=8 ，=140mm 。 4.3.7 花鍵擠壓強(qiáng)度校核 = 當(dāng)花鍵齒面硬度為35HRC時(shí)，許用擠壓應(yīng)力為 則，花鍵擠壓強(qiáng)度滿足要求。 4.3.8 傳動(dòng)軸形位公差確定 查表得軸選用配合e7該配合合適用于有明顯間隙、易于轉(zhuǎn)動(dòng)的支承配合，該配 F7, 為a11,B 為 d10, 由此可確定軸的外徑和內(nèi)徑分別為 ,,h花鍵的外徑和內(nèi)徑分別為，，， 。 圓跳動(dòng)要求在0.8mm以內(nèi)。 第5章 軸承的選擇 5.1 軸承的分類 5.1.1 圓錐滾子軸承 圓錐滾子軸承是一種應(yīng)用非常廣泛的分離型滾動(dòng)軸承，該類型的軸承可以同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷，而且外圈可以分離，安裝時(shí)可以調(diào)整軸承的游隙大小。圓錐滾子軸承的型號(hào)很多，常用的主要有兩種型號(hào)。其分別為30000型和30000B型。30000型的圓錐滾子軸承其圓錐滾子錐角為10°～18°之間，基本的額定動(dòng)載荷比為1.5～2.5之間，極限轉(zhuǎn)速比為極限轉(zhuǎn)速的60%～90%，軸向承載能力較大，軸向限位能力為單向軸向位移限制。30000B型的圓錐滾子軸承為大錐角圓錐滾子軸承其錐角的大小比較大其基本在27°～30°之間，基本額定動(dòng)載荷比為1.1～2.1之間，極限轉(zhuǎn)速比同30000型相近，但軸向限位能力比30000型大。 5.1.2 深溝球軸承 深溝球軸承的類型較多，在機(jī)械制造領(lǐng)域占有很重要的地位，其有很多其他軸承所不具有的有點(diǎn)就是其極限轉(zhuǎn)速高，可滿足高速旋轉(zhuǎn)的所需，但其承載能力一般不大。深溝球軸承主要承載垂直于軸線方向的載荷，同時(shí)也可以承受較小的平行于軸線方向的載荷。而且其當(dāng)量摩擦系數(shù)最小，非常適合高速輕量化要求的場(chǎng)合。 常用的型號(hào)為60000型深溝球軸承，它的基本額定動(dòng)載荷比為1，極限轉(zhuǎn)速比為非常的高，但平行于軸線方向的載荷承載很小，軸向限位能力為平行于軸線方向的雙向位移限制且在軸承的軸向游隙范圍之內(nèi)。這種軸承在大批量生產(chǎn)時(shí)的生產(chǎn)成本比較低廉，所以相對(duì)于其他類型的軸承比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中對(duì)于平行于軸線方向的載荷要求不高的地方一般優(yōu)先選用深溝球軸承。 5.1.3 角接觸球軸承 角接觸球軸承（Angular Contact Ball Bearings）也是一種較為常見(jiàn)的軸承，該類型的軸承可以同時(shí)承受平行垂直于軸線方向的載荷，也可以單獨(dú)承受軸向方向的載荷。其在較高轉(zhuǎn)速的情況可以正常穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)，由于一個(gè)軸承只能承受單向的軸向力，因此成對(duì)使用的情況比較常見(jiàn)。該軸承結(jié)構(gòu)性質(zhì)決定了其承受軸向載荷的能力與接觸角度的有極大的觀點(diǎn)。接觸角大的其軸向承載能力就增大。常用的角接觸球軸承有三種型號(hào)。70000C型角接觸球軸承的接觸角為15°，基本額定動(dòng)載荷比在1.0～1.4之間，該型號(hào)的軸承極限轉(zhuǎn)速比相比其他軸承較高，但其平行于軸線方向的承載能力比較弱，軸向方向的限位能力限制單向軸向位移。70000AC型的角接觸球軸承的接觸角為25°，基本額定動(dòng)載荷比在1.0～1.3之間，極限轉(zhuǎn)速比較高，軸向承載能力較大。軸向限位能力為單向。70000B型的角接觸球軸承的接觸角為40°，基本額定動(dòng)載荷比在1.0～1.2之間，極限轉(zhuǎn)速比與同一系列的軸承性質(zhì)相同，不同的軸向承載能力變得更加優(yōu)異。綜上所述，角接觸球軸承的選擇依據(jù)的主要參數(shù)為其接觸角的大小。 5.2 軸承選擇的方法 5.2.1 類型選擇 一、軸承的載荷 軸承可以承受載荷的大小、方向以及其特有的性質(zhì)，是選擇軸承類型幾個(gè)主要考慮方向，也是判斷軸承優(yōu)劣的主要標(biāo)桿。 當(dāng)我們主要依據(jù)載荷的大小選擇軸承類型時(shí)，由于滾子軸承中的滾子與內(nèi)外圈的接觸為線接觸，比較適合承受力較大的載荷，重載后的變形程度也相對(duì)較小。而球軸承中則主要為點(diǎn)接觸，一般適合承受力不大的載荷，所以載荷不大時(shí)，可以優(yōu)先選擇球軸承。 當(dāng)我們主要依據(jù)載荷的承載方向選擇軸承類型時(shí)，當(dāng)承受純軸向方向的載荷時(shí)，優(yōu)先使用推力軸承。當(dāng)純軸向方向載荷很小時(shí)比較適合用推力球軸承;如果純軸向方向載荷比較大的情況比較適合選用推力滾子軸承。一般的單純的只承受軸向方向載荷，深溝球軸承、圓柱滾子軸承或滾針軸承都是比較合理的選擇。在承受徑向載荷的情況下，還承載有不大的軸向載荷時(shí)，深溝球軸承或接觸角不大的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承這幾種可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行合理的選擇;軸向載荷承載力較大的情況，比較適合接觸角較大的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，也可以通過(guò)軸承組來(lái)進(jìn)行使用，典型的就是向心軸承和推力軸承組合在一起，分別承擔(dān)垂直于平行于軸線方向載荷。 二、軸承的轉(zhuǎn)速 在一般轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)速的大小對(duì)于軸承的選擇影響不大，但是當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定程度時(shí)，其影響才會(huì)有很大提高。依據(jù)工作轉(zhuǎn)速選擇軸承主要依據(jù)，其有以下幾個(gè)節(jié)點(diǎn)： 1. 球軸承與滾子軸承相比最大的優(yōu)點(diǎn)就是其極限轉(zhuǎn)速比較高，在都能滿足設(shè)計(jì)條件的情況下應(yīng)優(yōu)先選擇球軸承。 2. 內(nèi)徑大小相同的情況下，外徑變小，滾動(dòng)體就可以做的更小，工作時(shí)滾動(dòng)體在外圈滾道的離心力更小，故而更加適合在高速狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)。所以在高速工作狀態(tài)下，比較適合使用內(nèi)徑相同，外徑比較小的軸承。如果使用外徑比較小的軸承時(shí)不能滿足工作需要時(shí)，可以另外加裝一個(gè)同型號(hào)的軸承以滿足工作需要，也可以使用寬系列的軸承代替。如果在低俗重載的情況下，可優(yōu)先選用外徑較大的軸承。 3. 保持架的結(jié)構(gòu)和材料對(duì)軸承的性能影響很大。沖壓保持架的允許轉(zhuǎn)速一般比實(shí)體保持架要低，而使用青銅實(shí)體保持架可以達(dá)到很高的轉(zhuǎn)速。 4. 由于推力軸承受其結(jié)構(gòu)限制其最高轉(zhuǎn)速一般都很低。如果設(shè)計(jì)要求工作轉(zhuǎn)速較高，但軸向載荷相對(duì)較小時(shí)，一般建議使用角接觸球軸承承受軸向力。 5. 假若工作轉(zhuǎn)速超過(guò)規(guī)定的極限轉(zhuǎn)速，可以使用較高等級(jí)的軸承，也可使用游較大的軸承，使用油霧潤(rùn)滑或循環(huán)潤(rùn)滑，以此來(lái)提高軸承在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的性能。也可以使用成本較高的特制高速滾動(dòng)軸承。 三、軸承的調(diào)心性能 由于安裝活機(jī)械制造時(shí)造成誤差使軸的中心線與軸承座中心線不重合以及角度誤差，或者是運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)受軸力造成軸的變形彎曲，會(huì)造成軸線的偏離。調(diào)心能力的強(qiáng)弱在某種程度上決定了軸以及相關(guān)元件的壽命，而調(diào)心性能是評(píng)價(jià)軸承優(yōu)劣的一個(gè)重要參考。 滾子軸承可以在軸承偏斜時(shí)的承受能力比球軸承要低，所以在安裝狀態(tài)不不是很理想的狀態(tài)下，應(yīng)該盡量避免使用該類軸承。 四、軸承的安裝和拆卸 軸承的選擇和安裝不僅要滿足工作要求，還要考慮到后續(xù)裝配時(shí)以及以后得維修保養(yǎng)方便考慮。 5.2.2 游隙選擇 1、 游隙的選擇原則： 1、使用緊密配合，內(nèi)外圈要要減少摩擦力矩、降低溫差和需要增加調(diào)心性能的情況，適合大游隙組。 　　2、 如果旋轉(zhuǎn)精度要求比較高的情況比較適合小游隙組。 　　二、與游隙有關(guān)的因素： 　　1、 軸承內(nèi)圈與軸的配合。 　　2、 軸承外圈與外殼孔的配合。 　　3、 溫度的影響。 　　注：配合零件的實(shí)際有效過(guò)盈量、相配軸徑、外殼孔的壁厚等與徑向游隙有關(guān)。 　　1、實(shí)際有效過(guò)盈量(內(nèi)圈)應(yīng)為：△dy = 2/3△d–G* △d 　　2、實(shí)際有效過(guò)盈量(外圈)應(yīng)為：△Dy = 2/3△D–G* △D 3、滾動(dòng)體轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦產(chǎn)生的熱量使內(nèi)部溫度升高，進(jìn)而導(dǎo)致軸承等零件溫度增高體積變大。所以游隙的大小也與軸和軸承座的材料有關(guān)。 　　三、游隙的計(jì)算公式： 　　(1):配合的影響 　　1、 軸承內(nèi)圈與鋼質(zhì)實(shí)心軸：△j =△dy * d/h 　　2、 軸承內(nèi)圈與鋼質(zhì)空心軸：△j =△dy * F(d) 　　F(d) = d/h * [(d/d1)2 -1]/[(d/d1)2 - (d/h)2] 　　3、 軸承外圈與鋼質(zhì)實(shí)體外殼：△A =△Dy * H/D 　　 　　4、 軸承外圈與鋼質(zhì)薄壁外殼：△A =△Dy * F(D) 　　F(D) = H/D * [(F/D)2 - 1]/[(F/D)2 - (H/D)2] 　　5、 軸承外圈與灰鑄鐵外殼：△A =△Dy * [F(D)–0.15 ] 　　6、 軸承外圈與輕金屬外殼：△A =△Dy * [F(D)–0.25 ] 　　注: 　　△j --內(nèi)圈滾道擋邊直徑的擴(kuò)張量(um)。 　　△dy—軸頸有效過(guò)盈量(um)。 　　d --軸承內(nèi)徑公稱尺寸(mm)。 　　h --內(nèi)圈滾道擋邊直徑(mm)。 　　B --軸承寬度(mm)。 　　d1 --空心軸內(nèi)徑(mm)。 　　△A --外圈滾道擋邊直徑的收縮量(mm)。 　　△Dy --外殼孔直徑實(shí)際有效過(guò)盈量(um)。 　　H --外圈滾道擋邊直徑(mm)。 　　D --軸承外圈和外殼孔的公稱直徑(mm)。 　　F --軸承座外殼外徑(mm)。 　　(2):溫度的影響 　　△T =Гb * [De * ( T0–Ta )–di * ( Ti–Ta)] 　　其中Гb為線膨脹系數(shù)，軸承鋼為11.7 *10-6 mm/mm/ 0C 　　De為軸承外圈滾道直徑，di為軸承內(nèi)圈滾道直徑。 　　Ta為環(huán)境溫度。 　　T0為軸承外圈溫度，Ti軸承內(nèi)圈溫度。 　　三、游隙的計(jì)算公式： 　　(1):配合的影響 　　1、 軸承內(nèi)圈與鋼質(zhì)實(shí)心軸：△j =△dy * d/h 　　2、 軸承內(nèi)圈與鋼質(zhì)空心軸：△j =△dy * F(d) 　 F(d) = d/h * [(d/d1)2 -1]/[(d/d1)2 - (d/h)2] 　　3、 軸承外圈與鋼質(zhì)實(shí)體外殼：△A =△Dy * H/D 　　4、 軸承外圈與鋼質(zhì)薄壁外殼：△A =△Dy * F(D) 　　F(D) = H/D * [(F/D)2 - 1]/[(F/D)2 - (H/D)2] 　　5、 軸承外圈與灰鑄鐵外殼：△A =△Dy * [F(D)–0.15 ] 　　6、 軸承外圈與輕金屬外殼：△A =△Dy * [F(D)–0.25 ] 注: △j --內(nèi)圈滾道擋邊直徑的擴(kuò)張量(um)。 　　△dy—軸頸有效過(guò)盈量(um)。 　　d --軸承內(nèi)徑公稱尺寸(mm)。 　　h --內(nèi)圈滾道擋邊直徑(mm)。 　　B --軸承寬度(mm)。 　　d1 --空心軸內(nèi)徑(mm)。 　　△A --外圈滾道擋邊直徑的收縮量(mm)。 　　△Dy --外殼孔直徑實(shí)際有效過(guò)盈量(um)。 　　H --外圈滾道擋邊直徑(mm)。 　　D --軸承外圈和外殼孔的公稱直徑(mm) 　　F --軸承座外殼外徑(mm)。 　　(2):溫度的影響 　　△T =Гb * [De * ( T0–Ta )–di * ( Ti–Ta)] 　　其中Гb為線膨脹系數(shù)，軸承鋼為11.7 *10-6 mm/mm/ 0C 　　De為軸承外圈滾道直徑，di為軸承內(nèi)圈滾道直徑。 　　Ta為環(huán)境溫度。 　　T0為軸承外圈溫度，Ti軸承內(nèi)圈溫度。 　　四、軸向游隙與徑向游隙的關(guān)系： 　　Ua = [4(fe + fi–1) * Dw * Ur–Ur2 ] 1/2 　　因徑向游隙Ur很小、故Ur2很小，忽略不記。 　　故Ua = 2 * [(fe + fi–1) * Dw * Ur ] 1/2 　　其中fe為外圈溝曲率系數(shù)，fi為內(nèi)圈溝曲率系數(shù)，Dw為鋼球直徑。 結(jié) 論 畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)對(duì)大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識(shí)的整體考察，在這期間我查閱了很多資料，也翻了大學(xué)期間涉及專業(yè)知識(shí)的課本。同時(shí)我也進(jìn)行了大量的思考，總體來(lái)說(shuō)這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)于我來(lái)說(shuō)難度系數(shù)