固體物料顆粒造粒機(jī)的設(shè)計(jì).doc

需要全套設(shè)計(jì)及圖紙請(qǐng)聯(lián)系：731767310目錄1引言.-1-1.1課題的背景及意義.-1-1.1.1生物有機(jī)肥的作用.-1-1.1.2固體廢棄物的處理.-1-1.2課題相關(guān)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況.-2-1.3課題的研究?jī)?nèi)容.-3-2設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū).-3-3設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū).-4-3.1擠壓式平模造粒機(jī)的工作原理.-4-3.2擠壓式平模造粒機(jī)的總體設(shè)計(jì).-4-3.2.1擠壓式平模造粒機(jī)具體機(jī)型的選擇.-5-3.2.2輥輪個(gè)數(shù)的確定.-5-3.2.3切刀安裝方式和切刀數(shù)目的確定.-6-3.2.4電動(dòng)機(jī)的安裝方式及傳動(dòng)減速方式的確定.-6-3.3擠壓式平模造粒機(jī)的動(dòng)力設(shè)計(jì).-7-3.3.1電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算.-7-3.3.2電動(dòng)機(jī)的選擇.-10-3.4擠壓式平模造粒機(jī)傳動(dòng)組件的設(shè)計(jì).-10-3.4.1傳動(dòng)組件的設(shè)計(jì).-10-3.4.2傳動(dòng)組件運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算.-11-3.4.3錐齒輪組的設(shè)計(jì)計(jì)算.-12-3.4.4空心軸的校核計(jì)算.-16-3.4.5軸承的校核計(jì)算.-26-3.4.6鍵的選擇及強(qiáng)度計(jì)算.-27-3.5擠壓式平模造粒機(jī)造粒和出粒組件的設(shè)計(jì).-28-3.5.1造粒組件的設(shè)計(jì).-28-3.5.2出粒組件的設(shè)計(jì).-31-4使用說(shuō)明書(shū).-32-5標(biāo)準(zhǔn)化審查報(bào)告.-32-結(jié)論.-32-參考文獻(xiàn).-34-致謝.-35-1-1引言1.1課題的背景及意義1.1.1生物有機(jī)肥的作用生態(tài)有機(jī)肥營(yíng)養(yǎng)元素齊全，能夠改良土壤，改善使用化肥造成的土壤板結(jié)。改善土壤理化性狀，增強(qiáng)土壤保水、保肥、供肥的能力。生物有機(jī)肥中的有益微生物進(jìn)入土壤后與土壤中微生物形成相互間的共生增殖關(guān)系，抑制有害菌生長(zhǎng)并轉(zhuǎn)化為有益菌，相互作用，相互促進(jìn)，起到群體的協(xié)同作用，有益菌在生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中產(chǎn)生大量的代謝產(chǎn)物，促使有機(jī)物的分解轉(zhuǎn)化，能直接或間接為作物提供多種營(yíng)養(yǎng)和刺激性物質(zhì)，促進(jìn)和調(diào)控作物生長(zhǎng)。有機(jī)肥在適宜的溫度、濕度、空氣等條件下，被微生物持續(xù)分解，釋放出各種養(yǎng)分和二氧化碳供給作物吸收利用，比化肥的肥效長(zhǎng)。有機(jī)肥在作物根系形成的優(yōu)勢(shì)有益菌群能抑制有害病原菌繁衍，增強(qiáng)作物抗逆抗病能力降低重茬作物的病情指數(shù)，連年施用可大大緩解連作障礙。減少環(huán)境污染，對(duì)人、畜、環(huán)境安全、無(wú)毒，是一種環(huán)保型肥料。有機(jī)肥中的腐殖質(zhì)能吸收某些農(nóng)藥，從而消除農(nóng)藥殘毒及減輕重金屬污染土壤，減輕土壤環(huán)境污染，改善周邊生態(tài)環(huán)境1。1.1.2固體廢棄物的處理生產(chǎn)有機(jī)肥的原料很多，有農(nóng)業(yè)廢棄物,畜禽糞便，工業(yè)廢棄物，生活垃圾等。近年來(lái)固體廢棄物的排放量與日俱增，而以固廢減量化、資源化、無(wú)害化為目的的固體廢棄物處理與處置技術(shù)也在多元化的發(fā)展之中。我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中普遍存在著過(guò)量施用化肥、有機(jī)肥施用不足而導(dǎo)致的農(nóng)業(yè)環(huán)境污染、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量不高的問(wèn)題。在發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)、走可持續(xù)發(fā)展道路的今天，充分地利用已有的固體廢棄物，特別是富含有機(jī)質(zhì)和一定量氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素的有機(jī)廢物來(lái)發(fā)展生物有機(jī)肥技術(shù)具有相當(dāng)重要的意義。有機(jī)復(fù)合肥設(shè)備是用于對(duì)固體廢棄物的無(wú)害化處理和資源化利用的專(zhuān)業(yè)設(shè)備。設(shè)備采用的主要原料為禽畜糞便、菌類(lèi)下腳料等有機(jī)廢棄物，經(jīng)過(guò)預(yù)處理、槽式發(fā)酵、混合、造粒成型、冷卻包裝等工序，完成連續(xù)式的有機(jī)肥工廠化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢棄物的無(wú)害-2-化處理、資源化利用。有機(jī)復(fù)合肥設(shè)備的主要組成機(jī)器有發(fā)酵激活機(jī)、發(fā)酵槽、混合機(jī)、造粒機(jī)、冷卻包裝機(jī)等。本課題研究的是有機(jī)復(fù)合肥的成型造粒機(jī)2。1.2課題相關(guān)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況國(guó)內(nèi)外造粒技術(shù)經(jīng)過(guò)發(fā)展，日漸成熟并形成了專(zhuān)門(mén)的學(xué)科和獨(dú)立的技術(shù)。目前世界上大型造粒機(jī)生產(chǎn)企業(yè)有日本兩家和德國(guó)一家，日本神戶(hù)制鋼公司產(chǎn)品在中國(guó)市場(chǎng)的占有率非常高。造粒技術(shù)主要有攪拌造粒法、沸騰造粒法、壓力成型造粒法、熱熔融成型法、噴霧干燥造粒法等3。國(guó)外造粒技術(shù)較為先進(jìn)，大多采用大型造粒設(shè)備，具備完善的檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，自動(dòng)化程度高。國(guó)內(nèi)造粒技術(shù)多為模仿國(guó)外技術(shù)起步，同時(shí)針對(duì)國(guó)內(nèi)情況加以完善和改進(jìn)4。攪拌法造粒是將某種液體或粘結(jié)劑滲人固態(tài)細(xì)粉末并適當(dāng)?shù)財(cái)嚢?，使液體和固態(tài)細(xì)粉末相互密切接觸，產(chǎn)生粘結(jié)力而形成團(tuán)粒。其優(yōu)點(diǎn)是成型設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、單機(jī)產(chǎn)量大、所形成的顆粒易快速溶解、濕透性強(qiáng)，缺點(diǎn)是顆粒均勻性不好，所形成的顆粒強(qiáng)度較低。沸騰制粒法是噴霧技術(shù)和流化技術(shù)綜合運(yùn)用的結(jié)果，傳統(tǒng)的混合-制粒-干燥在同-封閉容器內(nèi)一次完成，實(shí)現(xiàn)一步法制粒，原料粉末在床內(nèi)建立流態(tài)化，同時(shí)將粘合劑霧滴噴至流化界面成粒，經(jīng)干燥揮發(fā)水份隨排風(fēng)帶出機(jī)外5。壓力成型法是將粉體物料限定在特定的空間中，通過(guò)施加外力而壓緊為密實(shí)狀態(tài)。壓力成型的成功與否，一方面取決于施加外力的有效利用和傳遞，另一方面取決于顆粒物料的物理性質(zhì)。具有適應(yīng)能力強(qiáng)、產(chǎn)量大、造粒品粒度均勻、顆粒強(qiáng)度好、成粒率高等優(yōu)點(diǎn)。李海麗研究用擠壓造粒工藝生產(chǎn)糖泥有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥。擠壓造粒成型機(jī)理是通過(guò)容積變化，在外力作用下使原來(lái)松散的物料由液向橋粘結(jié)力作用而捏聚成一定形狀顆粒。由于碾輪轉(zhuǎn)動(dòng)與摩擦產(chǎn)生的熱量，使物料升溫至4555，可蒸發(fā)掉產(chǎn)品中多余的水分。采用擠壓造粒工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品不易碎，無(wú)返料6。擠壓造粒機(jī)可分為如圖1-1中的幾種。-3-圖1-1擠壓造粒機(jī)分類(lèi)熱熔融成型法是利用產(chǎn)品的低熔點(diǎn)特性(一般低于300)，將熔融的物料通過(guò)特殊的冷凝方式，使其冷凝結(jié)晶成所要求的片狀、條狀、塊狀及半球狀等形狀7。熱熔融成型法具有工藝流程短、熱量消耗低、產(chǎn)品產(chǎn)量高和環(huán)保效益好等優(yōu)點(diǎn)，但是其產(chǎn)品規(guī)格有限，產(chǎn)品范圍窄，對(duì)參數(shù)要求高，設(shè)備昂貴。李闖研究用尿素熔融噴漿造粒法制造復(fù)合肥8。其以尿素熔融液為主要氮源，通過(guò)造粒過(guò)程中產(chǎn)生涂布作用與其它固體基礎(chǔ)原料混和，使產(chǎn)品外觀圓滑，顆粒具有較高的強(qiáng)度，在造粒過(guò)程中既是原料又充當(dāng)液相參與過(guò)程，并能提供一定的熱量，便于成球，且減少了烘干過(guò)程所需的熱能。1.3課題的研究?jī)?nèi)容本課題設(shè)計(jì)的固體顆粒造粒機(jī)是擠壓式平模造粒機(jī)。為了更好的處理有機(jī)固體廢棄物，減少對(duì)環(huán)境的污染，也為了有機(jī)復(fù)合肥設(shè)備節(jié)能高效的生產(chǎn)有機(jī)肥成品顆粒，本文從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算：根據(jù)實(shí)際的工作需求和功能要求，確定擠壓式平模造粒機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案。對(duì)擠壓式平模造粒機(jī)各組成部分進(jìn)行分析比較，選擇最優(yōu)零件配件，同時(shí)解決主要技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)。最后對(duì)關(guān)鍵零件如主軸、錐齒輪、空心軸和心軸等進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算及校核，保證其功能要求和性能要求，并繪制造粒機(jī)總裝配圖和輥輪機(jī)構(gòu)組件的裝配圖及部分零件圖。2設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)擠壓造粒機(jī)對(duì)輥式擠壓機(jī)粒面對(duì)輥擠壓機(jī)光面對(duì)輥擠壓機(jī)“華夫”面對(duì)輥擠壓機(jī)推壓式擠壓機(jī)螺桿式擠壓機(jī)臥式環(huán)模擠壓機(jī)立式平模擠壓機(jī)單螺桿擠壓機(jī)雙螺桿擠壓機(jī)動(dòng)輥式擠壓機(jī)動(dòng)模式擠壓機(jī)-4-本課題的主要設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)如表2-1所示。表2-1主要技術(shù)參數(shù)生產(chǎn)率整機(jī)功率主軸轉(zhuǎn)速1.52T/h2235kw144r/min3設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)3.1擠壓式平模造粒機(jī)的工作原理造粒機(jī)動(dòng)力由減速電機(jī)提供，電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與造粒機(jī)傳動(dòng)組件連接，經(jīng)傳動(dòng)組件再次減速后轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)的144r/min，同時(shí)將動(dòng)力傳遞給造粒機(jī)主軸，造粒機(jī)主軸帶動(dòng)模板和甩料盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)。有機(jī)肥物料倒入造粒室，經(jīng)刮料腳布料成約1mm厚度，隨著模板的轉(zhuǎn)動(dòng)，由于摩擦力的作用，物料被輥輪擠壓，從模板上密布的小孔中擠壓成條狀。甩料盤(pán)上的兩把切刀把條狀物料切割成顆粒狀成品有機(jī)肥，然后甩料盤(pán)把顆粒有機(jī)肥從盛粒筒上的排料口甩出。3.2擠壓式平模造粒機(jī)的總體設(shè)計(jì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的是立式平模擠壓機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖3-1所示。輥輪模板切刀電動(dòng)機(jī)圖3-1立式平模擠壓機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖-5-我們需要確定擠壓式平模造粒機(jī)具體機(jī)型，輥輪的個(gè)數(shù)，切刀安裝方式和切刀數(shù)目，傳動(dòng)減速方式，電動(dòng)機(jī)的安裝方式等。3.2.1擠壓式平模造粒機(jī)具體機(jī)型的選擇立式平模擠壓機(jī)分為動(dòng)輥式擠壓機(jī)和動(dòng)模式擠壓機(jī)，兩種擠壓機(jī)各有優(yōu)缺點(diǎn)9。動(dòng)輥式擠壓機(jī)的模板固定不動(dòng)，通過(guò)電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力將動(dòng)力傳給主軸，主軸帶動(dòng)輥輪組件轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)由于滾輪和模板之間布有固體物料進(jìn)而產(chǎn)生摩擦力帶動(dòng)輥輪轉(zhuǎn)動(dòng)，所以形成了輥輪架公轉(zhuǎn)，輥輪自轉(zhuǎn)，模板上的物料隨著輥輪的自轉(zhuǎn)而被碾壓入模板的小孔中，實(shí)現(xiàn)物料的擠壓成型。相對(duì)于動(dòng)輥式擠壓機(jī)，動(dòng)模式擠壓機(jī)的模板隨著空心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，而輥輪架固定在心軸上不動(dòng)，所以輥輪不會(huì)隨著輥輪架轉(zhuǎn)動(dòng)，既輥輪和模板都自轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)造粒。動(dòng)輥式擠壓機(jī)輥輪和輥輪架固定在主軸隨主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，檢查維修方便，但由于輥輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，所需電動(dòng)機(jī)功率偏大。動(dòng)輥式擠壓適合于大型、高產(chǎn)量的擠壓造粒機(jī)10。動(dòng)模式擠壓機(jī)效率高，所需電動(dòng)機(jī)功率較小。由于模板固定在空心軸上而輥輪和輥輪架固定在心軸上不動(dòng)，導(dǎo)致動(dòng)模式擠壓機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以造粒機(jī)的檢修不方便。同時(shí)由于模板的結(jié)構(gòu)決定了動(dòng)模式擠壓機(jī)整機(jī)尺寸不能過(guò)大，太大的話(huà)模板所受的壓力過(guò)大會(huì)導(dǎo)致其強(qiáng)度不夠，模板容易失效。本次設(shè)計(jì)中固體物料處理規(guī)模較小，產(chǎn)量不是很大，所需造粒機(jī)尺寸較小，所以?xún)?yōu)先選擇效率高、造粒成本較低的造粒機(jī)，即動(dòng)模式擠壓機(jī)。3.2.2輥輪個(gè)數(shù)的確定擠壓造粒機(jī)的輥輪數(shù)目一般為2-5個(gè)。輥輪個(gè)數(shù)直接影響造粒機(jī)單位小時(shí)的產(chǎn)量，輥輪個(gè)數(shù)越多，造粒機(jī)生產(chǎn)率越高，且造粒機(jī)的生產(chǎn)率與輥輪個(gè)數(shù)成正比11。同時(shí)，輥輪個(gè)數(shù)的增多直接導(dǎo)致輥輪與物料面的摩擦力增大，從而使模板所需扭矩增大，這就需要選擇輸出功率和扭矩較大的電動(dòng)機(jī)。本次設(shè)計(jì)要求造粒機(jī)的生產(chǎn)率達(dá)到1.52T/h，整機(jī)功率約為2235kw。滾輪個(gè)數(shù)的多少將直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量，生產(chǎn)的效率和整機(jī)規(guī)模的大小，因此考慮到生產(chǎn)率和整機(jī)功率都比較大，優(yōu)先選用多個(gè)輥輪，即4個(gè)或者是5個(gè)輥輪。-6-輥輪架有互相垂直的4根小軸（4軸輥輪架稱(chēng)為十字軸）或圓周均布的5根小軸兩種，在其它條件相同時(shí)，后者比前者造粒能力大，但5根小軸制造困難、精度難以保證。設(shè)計(jì)中各小軸軸線(xiàn)在垂直方向的相對(duì)高度應(yīng)有精度要求，高度差引起各小軸上輥輪與模板間的隙差，不利于物料擠入模板孔中。同樣各小軸的水平度影響輥輪寬度方向與模板間隙的均勻度，也不利于物料進(jìn)入模板孔中。所以輥輪架上的小軸越多，其制造越困難，精度越低，故選擇4軸輥輪架，即十字軸。所以本次設(shè)計(jì)的立式平模造粒機(jī)的輥輪個(gè)數(shù)為4個(gè)。3.2.3切刀安裝方式和切刀數(shù)目的確定切刀通常有兩種安裝方式，一種是安裝在甩料盤(pán)上，切刀隨著甩料盤(pán)的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng)，依靠轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)能實(shí)現(xiàn)切粒；一種是安裝在箱體上固定不動(dòng)，由模板轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)能實(shí)現(xiàn)切粒。動(dòng)輥式擠壓機(jī)模板固定不動(dòng)，適合前一種的切刀安裝方式，而動(dòng)模式擠壓機(jī)模板隨主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，適合后一種安裝方式，同時(shí)，安裝在箱體上的切刀容易調(diào)整切刀的角度，以此控制有機(jī)肥顆粒成品的形狀12。切刀通常有兩種工作模式：一種是“間隙式”切粒，切刀與模板之間有固定的間隙，這種切粒方式操作簡(jiǎn)單，切刀與模板磨損小，使用壽命長(zhǎng)，但切出的顆粒形狀不規(guī)則、碎屑多；一種是“接觸式”切粒，切刀始終與模板保持接觸，這種切粒方式切出的顆粒外觀整齊、碎屑少，產(chǎn)品質(zhì)量高，但切刀與模板磨損快，使用壽命短13。由于有機(jī)肥顆粒對(duì)外觀形狀及產(chǎn)品質(zhì)量要求不高，所以選擇“間隙式”切粒方式，減少模板的磨損，增加模板使用壽命。模板轉(zhuǎn)速和切刀的數(shù)量共同決定了有機(jī)肥顆粒的長(zhǎng)度，模板轉(zhuǎn)速越快，切刀數(shù)量越多，則有機(jī)肥顆粒越短。同時(shí)切刀數(shù)目越多，切刀的磨損也會(huì)減少。本次設(shè)計(jì)要求造粒機(jī)主軸轉(zhuǎn)速為144r/min，故使用兩把切刀為宜。3.2.4電動(dòng)機(jī)的安裝方式及傳動(dòng)減速方式的確定電動(dòng)機(jī)有兩種安裝方式，臥式安裝和立式安裝。電動(dòng)機(jī)采用臥式安裝時(shí)，雖然占用空間較大，但是輸出軸一般沒(méi)有軸向載荷，不需要安裝軸承，同時(shí)臥式安裝的電動(dòng)機(jī)振動(dòng)較小，運(yùn)行平穩(wěn)性好。由于是臥式安裝，需要把電動(dòng)機(jī)輸出軸的水平旋轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪毙D(zhuǎn)，同時(shí)電動(dòng)機(jī)需要再次減速，綜合考慮采用錐齒輪傳遞轉(zhuǎn)速及扭矩。-7-電動(dòng)機(jī)立式安裝占用空間少，散熱快，但電動(dòng)機(jī)輸出軸軸向載荷大，需要安裝滾子軸承承受載荷，立式安裝主軸和電動(dòng)機(jī)軸都是垂直旋轉(zhuǎn)，所以可以用圓柱齒輪或者是皮帶輪減速。立式安裝主要適合小型電動(dòng)機(jī)的安裝，電動(dòng)機(jī)較大時(shí)采用立式安裝容易導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)振動(dòng)過(guò)大，穩(wěn)定性不好。本次設(shè)計(jì)所需的電動(dòng)機(jī)功率較大，尺寸較大，為了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性，采用臥式