生物質(zhì)燃料加工設(shè)備設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　中文摘要I</b></p><p><b>　　英文摘要II</b></p><p><b>　　引言1</b></p><p>　　第1章 生物質(zhì)燃料加工設(shè)備發(fā)展綜述2<

2、;/p><p>　　1.1發(fā)展生物質(zhì)燃料的意義2</p><p>　　1.2我國生物質(zhì)燃料發(fā)展現(xiàn)況2</p><p>　　1.3發(fā)展生物質(zhì)燃料加工設(shè)備的現(xiàn)實(shí)意義2</p><p>　　第2章 生物質(zhì)燃料加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作原理4</p><p>　　2.1典型切碎機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理4</p><

3、p>　　2.2現(xiàn)有典型生物質(zhì)燃料成型設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作原理8</p><p>　　第3章 主要設(shè)計(jì)方案的確定10</p><p>　　3.1切碎部分方案的確定10</p><p>　　3.2壓塊成型部分方案的確定10</p><p>　　3.3生物質(zhì)燃料加工設(shè)備原理11</p><p>　　第4章 設(shè)備各

4、尺寸的設(shè)計(jì)12</p><p>　　4.1切碎部分功率參數(shù)的確定12</p><p>　　4.2壓塊部分功率參數(shù)的設(shè)定12</p><p>　　4.3傳動方案的設(shè)計(jì)和電機(jī)的選擇15</p><p>　　4.4帶輪的設(shè)計(jì)16</p><p>　　4.5刀架設(shè)計(jì)和刀具設(shè)計(jì)18</p><p&

5、gt;　　4.6喂入輥的設(shè)計(jì)20</p><p>　　4.7傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)21</p><p>　　4.8曲軸設(shè)計(jì)27</p><p>　　4.9其他零件的設(shè)計(jì)29</p><p><b>　　結(jié)束語31</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)33</b>&

6、lt;/p><p><b>　　致謝34</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　生物質(zhì)燃料是指包括植物材料和動物廢料等有機(jī)物質(zhì)在內(nèi)的燃料，是人類使用的最古老燃料的新名稱。</p><p>　　生物質(zhì)燃料的加工設(shè)備主要是切碎機(jī)和壓塊機(jī)。</p><p&

7、gt;　　該設(shè)計(jì)以秸稈作為生物質(zhì)燃料代表。以加工設(shè)備的小型化為切入點(diǎn)，以農(nóng)村家庭或集體作為主要使用人群，將切碎機(jī)與壓塊機(jī)設(shè)計(jì)為一體。農(nóng)民收獲秸稈后加工出秸稈煤，自己留作生活燃料。為了使秸稈煤燃燒方便，最后壓塊成型的形狀為日常使用的蜂窩煤狀。根據(jù)現(xiàn)有資料的查詢，最后秸稈煤密度約為每立方米535千克，生產(chǎn)能力為每小時(shí)500千克。</p><p>　　切碎部分采用架式切碎機(jī)的原理，刀架上裝有兩把動刀，為了保持刀架的動平

8、衡，將兩把刀的相位錯(cuò)開90°。喂入后的秸稈在旋轉(zhuǎn)的動刀刃和固定在機(jī)架上定刀刃的作用下被切碎成一定理論長度（10mm）的碎段。秸稈被切碎后在重力作用下落入壓塊部分的壓縮室內(nèi)。壓塊部分方案采用沖頭式。被切碎的秸稈在粘結(jié)劑的作用下被沖頭沖壓成型為蜂窩煤形狀的秸稈塊。為了使壓塊部分結(jié)構(gòu)盡量簡單緊湊，壓塊部分傳動機(jī)構(gòu)采用正弦機(jī)構(gòu),用電動機(jī)作為整個(gè)設(shè)備的動力源。</p><p>　　關(guān)鍵詞：蜂窩煤狀 架式切碎機(jī) 沖

9、頭式 正弦機(jī)構(gòu)</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Biomass fuel is plant material and animal waste and other organic substances, including fuel, is the new name of the oldest human use of fue

10、l.</p><p>　　Biomass fuel processing equipment is a shredder and crusher.</p><p>　　The design regards straw as a biomass fuel representatives. The processing equipment into an entry point for sma

11、ll. Rural households or collectively as the main crowd.Straw coal production costs are as low as possible.So the chopper design as one with the briquetting machine.Farmers harvest processing the straw after straw coal, t

12、heir reserved Fuel for Life. In order to facilitate coal burning straw, forming the shape of the final briquette everyday use honeycomb shape. Query based on available </p><p>　　Chopped part of the principle

13、 of using frame chopper, equipped with two knife knife, knife in order to maintain dynamic balance, the phase of the two knives staggered 90 °. After feeding the straw moving in the rotating blade and fixed blade in

14、 the rack under the action set to be chopped into a certain theoretical length (10mm) of the broken section. Straw was chopped into briquettes under gravity part of the compression room. Briquetting part of the program u

15、sing the punch type. Straw was chopp</p><p>　　KEY WORDS: honeycomb-like; frame shredding machines; punch-type; sinusoidal body</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　我國是農(nóng)業(yè)大國，據(jù)估算，每年

16、可產(chǎn)生農(nóng)作物秸稈6億多噸，如何開發(fā)利用秸稈是件大事，但以往多被露地燃燒或低值利用，不僅污染了環(huán)境，還會釀成事故。生物質(zhì)燃料的出現(xiàn)從根本上遏制了焚燒，并且成為重要的新能源。</p><p>　　生物質(zhì)燃料是一種很好的清潔可再生能源，含硫量低，熱值相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)煤的50％，秸稈煤就是一種生物質(zhì)燃料，而且生物質(zhì)燃料燃燒后的草木灰還可以作為鉀肥還田。將秸稈切碎后進(jìn)行壓塊固化為具有一定密度形狀的塊狀燃料，解決了秸稈不易收集運(yùn)輸

17、的缺點(diǎn)，為現(xiàn)今秸稈的處置提出一種可行性高的方案，應(yīng)用前景廣闊。</p><p>　　目前國內(nèi)生產(chǎn)生物質(zhì)燃料的機(jī)械普遍為大中型機(jī)械，粉碎機(jī)和壓塊機(jī)并不為一體，成本很高，操作要求高，很難在農(nóng)村進(jìn)行推廣使用。國內(nèi)已經(jīng)有不少秸稈成型固化的生產(chǎn)設(shè)備。這些設(shè)備的制造是面向大型的生物質(zhì)燃料加工工廠，粉碎機(jī)和壓塊機(jī)不為一體而且都是中大型機(jī)械，生產(chǎn)能力高，成本要求很高，操作維修復(fù)雜，農(nóng)民將秸稈賣給這種工廠費(fèi)時(shí)費(fèi)力不賺錢。目前小型化

18、的生物質(zhì)燃料加工機(jī)械還是空白。</p><p>　　秸稈固化成煤為它的使用、儲存提供了許多便利，不僅保護(hù)了環(huán)境，也給秸稈的利用開辟了商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化的途徑。在森林資源匱乏、能源短缺的今天，資源豐富、可再生、進(jìn)行循環(huán)利用的生物質(zhì)燃料將改變?nèi)藗兊挠媚芙Y(jié)構(gòu)，也將進(jìn)一步解決能源短缺、環(huán)境保護(hù)和農(nóng)民增收的問題。</p><p>　　第1章 生物質(zhì)燃料加工設(shè)備發(fā)展綜述</p><p&

19、gt;　　1.1發(fā)展生物質(zhì)燃料的意義</p><p>　　我國是農(nóng)業(yè)大國，每年秸稈產(chǎn)量大，但是利用情況很不理想。國際能源機(jī)構(gòu)的有關(guān)研究表明，秸稈是一種很好的清潔可再生能源，其平均含硫量只有千分之三點(diǎn)八，而煤的平均含硫量達(dá)千分之十以上。經(jīng)測定：秸稈熱值約為15000kj/kg，相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)煤的50％，相當(dāng)于民用煤炭的70％。但是秸稈不易收集和運(yùn)輸，制約了秸稈作為燃料的應(yīng)用。將秸稈切碎后固化為具有一定密度的塊狀燃料，解

20、決了秸稈不易收集和運(yùn)輸?shù)娜秉c(diǎn)，為現(xiàn)今秸稈的處置提出一種可行性高的方案，同時(shí)解決了秸稈處置問題。</p><p>　　生物質(zhì)燃料秸稈煤是以秸稈類生物質(zhì)為原料，利用現(xiàn)代科技將其經(jīng)過熱壓等加工處理，把松散的秸稈固化成型為具有一定密度的塊狀“煤”。秸稈煤可以通過物理和化學(xué)的方法得到。將秸稈粉碎后摻入粘土煤粉等添加劑，然后在特殊條件下通過化學(xué)的方法使其炭化變煤，技術(shù)要求高且普遍不成熟，推廣使用難。利用秸稈壓塊技術(shù)得到一定密

21、度的成型燃料，技術(shù)相對簡單，成本低，易于推廣，前景廣闊。</p><p>　　秸稈固化成煤為它的使用、儲存提供了許多便利，不僅保護(hù)了環(huán)境，也給秸稈的利用開辟了商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化的途徑。在森林資源匱乏、能源短缺的今天，資源豐富、可再生、進(jìn)行循環(huán)利用的生物質(zhì)燃料將改變?nèi)藗兊挠媚芙Y(jié)構(gòu)，也將進(jìn)一步解決能源短缺、環(huán)境保護(hù)和農(nóng)民增收的大問題。</p><p>　　1.2我國生物質(zhì)燃料發(fā)展現(xiàn)況</p&

22、gt;<p>　　如上所述，秸稈資源的利用對我國意義重大，秸稈的綜合利用受到各級政府的扶植和支持。眼下，一些所謂利用農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)出的“秸稈沼氣”、“秸稈煤”、“秸稈炭”等項(xiàng)目被某些商家宣傳的天花亂墜，說是一本萬利，前途無量。但是要想用化學(xué)的方法使秸稈變成秸稈煤，其技術(shù)要求很高，不但要解決焦油、水分、溫度等各種難題，而且其他相關(guān)技術(shù)業(yè)十分復(fù)雜。有的廠家對外聲稱擁有該項(xiàng)技術(shù)和設(shè)備是不可全信的。目前秸稈壓塊技術(shù)比較成熟，技術(shù)要

23、求相對較低，受到了國家農(nóng)業(yè)部門的關(guān)注。秸稈的成型固化是農(nóng)業(yè)部積極推廣的項(xiàng)目，并已在河南試點(diǎn)，取得了很好的效果。</p><p>　　1.3發(fā)展生物質(zhì)燃料加工設(shè)備的現(xiàn)實(shí)意義</p><p>　　基于國內(nèi)生物質(zhì)燃料生產(chǎn)的現(xiàn)狀，以加工設(shè)備的小型化為切入點(diǎn)，設(shè)備的使用對象為農(nóng)村家庭或集體，使生物質(zhì)燃料的生產(chǎn)成本盡量低，為此將切碎機(jī)與壓塊機(jī)設(shè)計(jì)為一體。農(nóng)民收獲秸稈后加工出秸稈煤自己留作生活燃料。為使

24、秸稈煤燃燒方便，最后壓塊成型的形狀為現(xiàn)今蜂窩煤的形狀（）。根據(jù)現(xiàn)有查閱的資料，最后秸稈煤密度約為535kg/m3，生產(chǎn)能力為500kg/h。</p><p>　　本課題設(shè)計(jì)的設(shè)備成本低，操作簡單實(shí)用，農(nóng)戶使用該成型的燃料又能大大節(jié)約生活燃料開支，大大提高了農(nóng)民利用秸稈資源的積極性，解決了環(huán)境問題，前景廣闊。</p><p>　　第2章 生物質(zhì)燃料加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作原理</p>

25、<p>　　2.1典型切碎機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理</p><p>　　現(xiàn)有的各類切碎（粉碎）機(jī)絕大多數(shù)都是用作生產(chǎn)牲畜飼料?？蓪⒏刹荨⒔斩捄凸任镒蚜５却驌舴鬯橛玫臋C(jī)械，統(tǒng)稱粉碎機(jī)。目前我國生產(chǎn)的粉碎機(jī)，可分為爪式、錘片式和勁錘式三種。其中勁錘是粉碎機(jī)不僅用得很少，從發(fā)展看，其結(jié)構(gòu)業(yè)逐漸接近于爪式，故不再闡述。將干草、秸稈等切成一定長度的碎段的機(jī)械，統(tǒng)稱為切碎機(jī)。按切碎機(jī)切碎器的形式，可將切碎機(jī)分為滾刀式，

26、圓盤式等幾種。</p><p>　　2.1.1錘片式粉碎機(jī)</p><p>　　以9F-55型錘片式飼料粉碎機(jī)為例，它由轉(zhuǎn)子、粉碎室、料斗、輸送裝置、機(jī)架和傳動裝置等部分組成，如圖2.1所示：</p><p>　　圖 2.1 9F-55型飼料粉碎機(jī)工作示意圖</p><p>　　1. 電動機(jī) 2. 機(jī)殼 3. 環(huán)篩 4.錘片 5.初切刀 6

27、.輸料管7.集料筒</p><p>　　粉碎機(jī)工作時(shí)，原料由喂入斗進(jìn)入粉碎機(jī)內(nèi)，先被初切刀切成碎段，落入粉碎室后，被高速回轉(zhuǎn)的錘片打擊，此時(shí)飼料稍有破裂，并獲得更高的速度，并以此速度運(yùn)動撞擊在篩片上，得到進(jìn)一步粉碎。隨后，飼料又受到高速錘片的再次打擊而更細(xì)碎，以后又重復(fù)上述粉碎過程，直至飼料顆?？赏ㄟ^環(huán)篩篩孔，被排出粉碎室為止。飼料在粉碎室內(nèi)被擊碎的過程中，實(shí)際上還兼有碰撞、搓擦作用，加強(qiáng)了粉碎效果。飼料成品由出

28、料嘴被風(fēng)機(jī)吸入，經(jīng)風(fēng)機(jī)吹送至輸料管，進(jìn)入集料筒。氣體與粉料的混合物一旦進(jìn)入直徑突然增大的集料筒，速度驟然下降，因而較輕的空氣從集料筒頂部的管道中排出，較重的飼料粉料沉落在下面，從排料斗排出。</p><p>　　2.1.2滾刀式切碎機(jī)</p><p>　　滾刀式切碎機(jī)的刀片，安裝在一個(gè)回轉(zhuǎn)的滾筒上。滾刀式切碎機(jī)的主要工作部件是上、下喂入輥、定刀以及安裝在切碎滾筒上的動刀片，如圖2.2所示。

29、工作時(shí)，上、下喂入輥?zhàn)鞣较蛳喾吹霓D(zhuǎn)動，抓取秸稈或飼草夾緊著向由定刀和動刀構(gòu)成的切割副送進(jìn)。滾筒回轉(zhuǎn)時(shí)，安裝在其上的動刀片就把支承在定刀片上的秸稈或飼草切斷。飼草不斷送進(jìn)，滾筒不停回轉(zhuǎn)，飼草就被切成一定長度的碎段。顯然，飼草切碎短的長度與喂入速度有關(guān)，當(dāng)滾筒轉(zhuǎn)速、動刀片數(shù)目一定是，加大喂入速度將使切碎段變長，反之，則變短。</p><p>　　圖 2.2 爪式粉碎機(jī)</p><p>　　圖

30、2.3 滑切角示意圖</p><p>　　圖（2.3）中，AB為動刀刃，為動刀速度，可將分為垂直與刃口的速度—砍切速度和平行于刃口的速度—滑切速度，兩者的夾角成為滑切角，滑切角的正切成為滑切系數(shù)：</p><p>　　tan= （2-1）</p><p>　　當(dāng)=0，稱砍切。當(dāng)>0，稱為滑切。實(shí)驗(yàn)證明，切割比阻（kg/cm

31、）隨滑切角在一定范圍內(nèi)的增大而降低。滑切省力的原因，一是刀刃在微觀狀態(tài)下為鋸齒狀，砍切時(shí)秸稈僅受壓應(yīng)力，滑切時(shí)卻同時(shí)受到壓應(yīng)力與張應(yīng)力。二是滑切時(shí)刀刃斜置，故單位長度刃口的切割阻力減小了。此為，滑切時(shí)實(shí)際作用的動刀片磨刃角（成為動態(tài)刃磨角）變小，也導(dǎo)致切割阻力的降低。</p><p>　　按動刀及其刃口的形狀，常用的滾刀式切碎器可分為螺旋線刀刃，直刀曲刃和直刀直刃三類，工作示意圖如圖2.4所示。</p>

32、;<p>　　圖 2.4 滾刀式切碎機(jī)工作示意圖</p><p>　　1.飼草 2.上喂入輥 3.下喂入輥 4.定刀 5.切碎滾筒 6.動刀片</p><p>　　2.1.3圓盤式切碎機(jī)</p><p>　　圓盤式切碎器上安裝有二、四或六片動刀片，這些刀片的刃線，都被安裝在一個(gè)旋轉(zhuǎn)平面上。按其旋轉(zhuǎn)體的形式，可將它分為盤式、板式和架式三種。</p&

33、gt;<p>　　盤式切碎器常用在中小型切碎機(jī)上，適用于刀片數(shù)較少的情況。圓盤上裝有兩把凹曲線刃的動刀片，每把動刀片用三個(gè)螺栓固定，另用三個(gè)螺釘靠頂?shù)姆椒ㄕ{(diào)整刀片與底刃間的間隙，刀片間隙為0.5~1mm，另有6片拋送葉片，固定在圓周上，借以將切碎段拋向高處。</p><p><b>　　1）盤式切碎機(jī)</b></p><p>　　圖2.5是一種盤式切碎器

34、的鑄造圓盤及固定在上面的凹曲線刃刀片、拋送葉片。圓盤用灰鑄鐵制成，轉(zhuǎn)動慣量比較大，因此可兼有飛輪的作用。這種鑄造圓盤式切碎器的剛度好，故可較好的保證在高速和受沖擊的作用下變形效，刀片間隙可以調(diào)整的較小而不碰刀。</p><p>　　圖 2.5 盤式切碎機(jī)</p><p>　　1.固定 2.螺栓 3.動刀片 4.圓盤 5.拋送葉片 6.間隙</p><p><b

35、>　　2）板式切碎機(jī)</b></p><p>　　板式切碎器圓盤組裝有4把直線刃刀片及其支架，4片拋送葉片以及轉(zhuǎn)軸都固定的安裝在一塊方形的鋼板上。鋼板也可以做成圓形的或多角形的，視需要而定。這種形式的圓盤剛度較差，但批量生產(chǎn)是制造簡便，用在多到的大型切碎機(jī)上。</p><p><b>　　3）架式切碎機(jī)</b></p><p>

36、;　　架式切碎器有一個(gè)燭照或焊接的雙翼刀架，刀架上鉚有兩片拋送葉片，各有4各螺栓固定了兩把圓弧線刃刀片。刀片間隙的調(diào)整也是用調(diào)節(jié)螺釘。架式圓盤剛度尚好，但只使用于刀片數(shù)少的情況。由于刀片少，刀架質(zhì)量不均勻，一次工作時(shí)不夠平穩(wěn)。多用在中小型切碎機(jī)上,如圖2.6所示。</p><p>　　圖2.6 架式切碎機(jī)</p><p>　　a.刀架組裝 b.刀片間隙的調(diào)整 c.圓弧刃刀片</p&g

37、t;<p>　　1.動刀片 2.拋送葉片 3.固定螺栓 4.固定調(diào)節(jié)螺釘 5.刀架 6.底刃板（定刀片）</p><p>　　2.2現(xiàn)有典型生物質(zhì)燃料成型設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作原理</p><p>　　1）開式壓縮成型設(shè)備</p><p>　　秸稈成型方式基本可分為開式和閉式兩類。所謂閉式壓縮，是指用一個(gè)柱塞對裝入一端封閉的壓模內(nèi)的物料進(jìn)行壓縮，使其成型并達(dá)

38、到一定密度后取出，然后裝入新物料再進(jìn)行壓縮的過程。而開式壓縮是用一個(gè)柱塞對壓縮室內(nèi)的物料進(jìn)行壓縮，克服壓縮室與物料間的摩擦力推動物料向壓縮室出口方向移動，然后邊喂入邊壓縮，被壓縮后的成型物料隨壓縮過程的進(jìn)行自動離開壓縮室。國外主要是進(jìn)行閉模壓縮試驗(yàn)研究，但與實(shí)際壓縮狀況存在較大距離，國內(nèi)主要采用螺旋擠壓方式或柱塞沖壓法進(jìn)行開模壓縮。圖2.7為進(jìn)行開模壓縮的壓捆機(jī)。</p><p>　　圖2.7壓捆機(jī)工作過程<

39、;/p><p>　　1.活塞 2.喂入口 3.草片</p><p><b>　　2）環(huán)模式壓粒機(jī)</b></p><p>　　環(huán)模式壓粒機(jī)主要由進(jìn)料斗、壓輥、撥料盤、壓模、主軸、塊收集箱、傳動裝置和機(jī)座等部分構(gòu)成。粉料經(jīng)送料器時(shí)與水混合均勻，被送入壓粒器的壓粒室（圖2.8所示），在兩把喂入刀的作用下，粉料被均勻的分配到壓模與滾輪的工作表面上，壓模作

40、主動旋轉(zhuǎn)，在摩擦力的作用下，滾輪以高得多的轉(zhuǎn)速作同向回轉(zhuǎn)，從而在壓模與滾輪的切點(diǎn)處產(chǎn)生了巨大的擠壓力，粉料被壓縮并被擠入?？變?nèi)，克服?？椎淖枇?，漸被壓實(shí)，擠出，最后伸出壓模外，被切斷刀切斷，切斷的顆粒飼料由出料口排出。由于粉料在環(huán)模內(nèi)受到劇烈的摩擦與擠壓作用，顆粒的溫度可達(dá)76-84攝氏度，故在貯藏和包裝前，必須冷卻去潮，將產(chǎn)品水分降到11-13%。</p><p>　　圖2.8 環(huán)模壓力機(jī)壓力原理</p&

41、gt;<p>　　1.切斷刀 2.擠出的棒料 3.壓模 4.滾輪 5.喂入刀 6.粉料</p><p>　　3）螺旋擠壓式壓塊機(jī)</p><p>　　工作部件可以是圓柱的或圓錐的，有單螺旋或雙螺旋，水平或垂直螺旋，螺距一定或變化。原料喂入機(jī)內(nèi)，在機(jī)內(nèi)受到螺旋的擠壓粉碎，混合攪拌，向一端移動并被壓入環(huán)?？?，從模板孔通過后被固定刀或動刀切成顆粒飼料。</p><

42、;p>　　4）沖頭式（柱塞式）壓塊機(jī)</p><p>　　這種生物質(zhì)燃料設(shè)備壓塊部分由缸體和沖頭組成。沖頭在曲柄連桿機(jī)構(gòu)或者液壓缸的作用下往復(fù)運(yùn)動，物料進(jìn)入壓縮室后，在沖頭的沖壓作用下在封閉的壓縮室內(nèi)被壓縮成塊并推至缸體的最左端，如圖2.9所示。</p><p>　　圖2.9 沖頭式壓塊機(jī)</p><p>　　第3章 主要設(shè)計(jì)方案的確定</p>

43、<p>　　3.1切碎部分方案的確定 </p><p>　　錘片式粉碎機(jī)：原料由喂入裝置進(jìn)入錘片式粉碎機(jī)后，經(jīng)歷初切，碰撞，摩擦，出料過程變?yōu)轭w粒，從效果上來說經(jīng)歷初切和粉碎，粉碎效果最好，粉碎后的粒度可以通過篩網(wǎng)間隙調(diào)節(jié)，部分粉碎機(jī)粉碎粒度可以達(dá)到1.2mm左右，本課題所設(shè)計(jì)設(shè)備要求無需將秸稈粉碎至如此小的粒度。錘片式粉碎機(jī)粉碎后的粉塵很多，不易收集。</p><p>　　錘片

44、式粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，含有初切裝置、粉碎裝置、集料裝置、風(fēng)機(jī)等，成本很高，技術(shù)要求也很高，維修很困難，而且體積大，重量大，與本課題要求不符。</p><p>　　由于粉碎主要通過撞擊摩擦完成，錘片式粉碎機(jī)需要很高的主軸轉(zhuǎn)速以使錘片獲得很高的端線速度（80m/s左右），主軸轉(zhuǎn)速在2500r/min~5000r/min之間，而農(nóng)業(yè)機(jī)械普遍要求主軸轉(zhuǎn)速不可太高。在如此高轉(zhuǎn)速的主軸帶動下，粉碎室內(nèi)形成強(qiáng)大氣流，需配置相

45、應(yīng)的風(fēng)機(jī)增大粉碎室內(nèi)風(fēng)壓才能將粉碎好的物料輸送出去，大大加大了設(shè)備的復(fù)雜程度。</p><p>　　滾刀式切碎機(jī)：為了獲得合理的剪切角，滾刀式切碎機(jī)的轉(zhuǎn)子比較復(fù)雜。螺旋線刀刃、直刀曲刃切碎機(jī)刀具的刀刃曲線不僅形狀復(fù)雜，設(shè)計(jì)困難，而且制造成本高，刃磨極為困難，不適合農(nóng)戶使用。雖然直刀直刃切碎器刀具的刀刃形狀皆為直線，但是機(jī)架形狀復(fù)雜，設(shè)計(jì)非常困難。</p><p>　　圓盤式切碎機(jī)：本課題設(shè)

46、計(jì)方案為秸稈被切碎后直接在重力作用下落入壓縮室，故不需要拋送裝置，結(jié)構(gòu)比較簡單。切碎機(jī)刀片數(shù)目，粉碎后秸稈長度，喂入速度存在嚴(yán)格的關(guān)系，為了使喂入速度不至于過大，刀片數(shù)目設(shè)計(jì)為2。由此看來，切碎機(jī)的諸多方案中，架式切碎機(jī)雖然切割阻力矩不均勻，工作不平穩(wěn)，刀架剛度不好，但是結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。</p><p>　　綜上所述，本課題切碎部分的方案采用架式切碎機(jī)的原理方案。</p><p>　　

47、3.2壓塊成型部分方案的確定</p><p>　　開式壓縮成型設(shè)備：開式壓模的壓塊機(jī)最后成型密度，物料初始密度等參數(shù)不好控制，秸稈的壓塊過程分析困難，不適合作為本課題的方案。</p><p>　　環(huán)模式壓粒機(jī)：環(huán)模式壓粒機(jī)目前的技術(shù)比較成熟，但是對初始物料的含水量，粉碎程度有較高要求。要求物料為粉料，但是本課題切碎部分無法實(shí)現(xiàn)。物料在高溫高壓下發(fā)生物理和化學(xué)的反應(yīng)成型，成型具體過程復(fù)雜，不

48、適合作為本課題的方案。</p><p>　　螺旋擠壓式壓塊機(jī)：這種成型設(shè)備原理簡單，但是成型后的秸稈為顆粒狀，最終密度很低。這種壓粒機(jī)在我國主要用于生產(chǎn)軟顆粒魚餌料。此方案不適合作為本課題的方案。</p><p>　　沖頭式壓塊機(jī)：沖頭式的秸稈成型設(shè)備結(jié)構(gòu)原理比較簡單，物料初始密度、壓縮后密度、沖頭行程的參數(shù)易于設(shè)計(jì)，采用沖頭式秸稈壓塊設(shè)備作為本課題的方案，最后秸稈煤的形狀為與市面上蜂窩煤

49、的形狀相同。</p><p>　　若是使用液壓提供活塞的動力，還需配置液壓泵等液壓設(shè)備，大大提高了成本，故采用電機(jī)或拖拉機(jī)提供動力，傳動機(jī)構(gòu)采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)。</p><p>　　3.3生物質(zhì)燃料加工設(shè)備原理</p><p>　　本課題切碎部分的方案采用架式切碎機(jī)的原理方案，刀架上裝有兩把動刀，為了保持刀架的動平衡兩把刀相位錯(cuò)開90°。秸稈軸向喂入后在旋轉(zhuǎn)

50、的動刀刃和固定在機(jī)架上定刀刃的作用下被切碎成理論長度一定（10mm）的碎段。秸稈被切碎后在重力作用下落入壓塊部分的壓縮室。壓塊部分方案采用沖頭式。被切碎的秸稈在粘結(jié)劑的作用下被沖頭沖壓成型為蜂窩煤形狀的秸稈塊。為了使壓塊部分結(jié)構(gòu)盡量緊湊簡單，壓塊部分傳動機(jī)構(gòu)采用正弦機(jī)構(gòu)。整個(gè)設(shè)備動力源為電動機(jī)。</p><p>　　第4章 設(shè)備各尺寸的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1切碎部分功率參數(shù)的確定

51、</p><p>　　設(shè)計(jì)生產(chǎn)率為500kg/h，切碎理論長度為10mm，刀盤上安裝刀片數(shù)為2，玉米秸稈初始自然密度為30kg/，玉米秸稈平均直徑為30mm。由于農(nóng)業(yè)機(jī)械的主軸轉(zhuǎn)速不可太高，將主軸轉(zhuǎn)速定為600r/min。</p><p>　　喂入速度(質(zhì)量)為500kg/3600s=0.1389kg/s</p><p>　　在安裝有兩把動刀的情況下，單位時(shí)間內(nèi)喂入

52、秸稈的長度為</p><p>　　600/10210mm/s=200mm/s</p><p>　　單位時(shí)間喂入體積為 </p><p>　　經(jīng)過喂入輥壓縮之前喂入秸稈的截面積</p><p>　　玉米秸稈平均單株截面積</p><p>　　喂入時(shí)豎直界面內(nèi)玉米秸稈的平均株數(shù)</p><p>　　

53、考慮到秸稈之間存在間隙，實(shí)際計(jì)算秸稈株數(shù)為</p><p>　　據(jù)測定：切碎單株秸稈一次所需功率為35.28W</p><p>　　刀片切碎豎直平面內(nèi)的所有秸稈一次需動力為</p><p>　　一秒內(nèi)每把刀切碎次數(shù)為10次，所需動力為</p><p>　　刀盤上刀片數(shù)為2，但是兩把刀并不同時(shí)切割，接觸率為50%，故切碎部分需動力為，圓整為9k

54、W</p><p>　　檢索資料查閱FN271A型人造毛皮梳理機(jī)總功率11.75kW，喂入輥功率0.75kW，類比估計(jì)切碎部分喂入輥功率，圓整為580W。</p><p>　　4.2壓塊部分功率參數(shù)的設(shè)定</p><p>　　據(jù)資料《玉米秸稈的壓縮特性及其壓粒與壓縮密度的數(shù)學(xué)模型》，秸稈壓縮時(shí)壓力與壓縮密度的關(guān)系曲線如圖4.1所示</p><p&

55、gt;　　圖4.1 壓力-壓縮密度曲線</p><p>　　揉切后玉米秸稈在閉式容器內(nèi)的壓縮過程分為松散、過渡和壓緊三個(gè)階段，壓力和壓縮密度的關(guān)系在不同階段內(nèi)可用不同的數(shù)學(xué)模型來表示。</p><p>　　松散階段：P=0~0.08MPa，擬合曲線為，a=149.46,b=3606.45。這種線性關(guān)系說明揉切后玉米秸稈的變形是以克服物料之間空隙為主的過程,此時(shí)秸稈壓縮性較好。</p&

56、gt;<p>　　過渡階段：P=0.08~0.2MPa，擬合曲線為，a=741.229，b=0.2206。本階段揉切后玉米秸稈的壓縮性逐漸變差，通過增加壓力來增加秸稈的壓縮密度可獲明顯效果。</p><p>　　壓緊階段：P>0.2MPa，擬合曲線為，a=595.400，b=0.065。此階段提高壓力對提高揉切后玉米秸稈壓縮密度的實(shí)際意義非常小。</p><p>　　設(shè)

57、計(jì)本壓塊部分使切碎后秸稈經(jīng)歷松散階段和過渡階段成型為秸稈煤，最終密度為過渡階段的最大密度535,形狀為的圓柱。</p><p>　　據(jù)資料，秸稈的容積密度和粒度有重要關(guān)系。粒度是指礦粒的尺寸，一般以該礦粒的最大長度來表示。通常物料是由各種粒度的礦粒組成的。為了表示物料粒度的組成情況，常以若干各級別（或稱粒級）所占的百分?jǐn)?shù)來表示。不同粒度秸稈的容積密度如下表4-1所示：</p><p>　　

58、玉米秸稈經(jīng)切碎部分后的長度的分布實(shí)際是很復(fù)雜的。秸稈的平均直徑為30mm，估計(jì)容積密度為粒度為30mm的容積密度即168.5。</p><p>　　壓縮比為535/168=3.18</p><p>　　表4-1 不同粒度秸稈的容積密度</p><p>　　理論上沖頭行程中進(jìn)行壓縮的那部分行程長度為</p><p><b>　　壓縮前

59、秸稈的體積為</b></p><p>　　沖頭的工作行程為163.5mm，令x為一次壓縮過程中工作行程開始后沖頭移動的距離(mm)，則x163.5。</p><p>　　令為秸稈壓縮過程中的壓縮密度（），利用幾何關(guān)系可得，</p><p><b>　　則</b></p><p>　　令p為壓縮過程中沖頭受到的

60、壓力（MPa），由上述三階段的數(shù)學(xué)模型得：</p><p><b>　　第一階段，，</b></p><p><b>　　第二階段，，</b></p><p>　　令為10mm內(nèi)沖頭的受到的平均壓強(qiáng)（MPa），F(xiàn)為平均壓強(qiáng)下沖頭受到受壓縮秸稈作用的力（N），</p><p>　　沖頭面積為S=，計(jì)算

61、出表4-2數(shù)據(jù)：</p><p><b>　　，壓縮一次需能量為</b></p><p>　　最后成型秸稈煤的體積</p><p><b>　　質(zhì)量</b></p><p>　　根據(jù)秸稈喂入速度（質(zhì)量）0.1389kg/s，得出壓塊部分一次個(gè)行程所需時(shí)間為</p><p>　

62、　0.315/0.1389=2.268s</p><p>　　壓縮一次的平均功率50.04J/2.268s=22.06w</p><p>　　若在曲軸上安裝飛輪，以使沖頭不工作時(shí)，電機(jī)帶動飛輪旋轉(zhuǎn)，使它儲存能量，而在沖壓的短暫時(shí)間里，主要靠飛輪降低轉(zhuǎn)速釋放能量以降低電機(jī)的功率，假如壓縮消耗</p><p>　　的能量全部由飛輪提供，由，為電機(jī)轉(zhuǎn)速，初選1500r/m

63、in,得</p><p><b>　　，數(shù)值太小，</b></p><p>　　表4-2 壓塊過程各參數(shù)表</p><p>　　可見由于由于壓縮部分消耗能量太少而電機(jī)轉(zhuǎn)速較高，安裝帶輪減小電機(jī)功率沒有必要，其理論上的轉(zhuǎn)動慣量可由電機(jī)與切碎部分主軸之間的帶輪等其他零件提供。</p><p>　　綜上所述，壓塊部分功率為2

64、2w。</p><p>　　4.3傳動方案的設(shè)計(jì)和電機(jī)的選擇</p><p>　　切碎機(jī)主軸轉(zhuǎn)速600r/min，由于切碎部分切割阻力矩極不均勻，考慮到電機(jī)價(jià)格，選用同步轉(zhuǎn)速為1500r/min的電機(jī)，電機(jī)的動力經(jīng)皮帶傳遞到切碎機(jī)主軸上，再由切碎機(jī)主軸經(jīng)傳動系統(tǒng)傳遞到喂入輥和壓塊部分上。</p><p>　　壓塊部分的曲軸與切碎機(jī)主軸傳動比較大，需采用二級傳動。曲軸

65、與主軸軸線平行，空間位置比較遠(yuǎn)，第一級傳動采用帶傳動，第二級采用齒輪傳動。</p><p>　　兩個(gè)喂入輥的軸線互相平行，它們都與主軸的軸線相差90°，需要利用錐齒輪傳動，傳動比比較大，采用二級減速器，高速級為錐齒輪傳動，低速級為圓柱直齒輪傳動。</p><p>　　根據(jù)一般齒輪傳動效率為0.95，皮帶傳動效率為0.96，錐齒輪傳動效率為0.935，滾動軸承傳動效率為0.99，大

66、致估算設(shè)備所需功率需10.10kW，取安全系數(shù)為1.3，則電機(jī)功率為,最后選擇的電機(jī)為Y160L-4，額定功率為15kW。</p><p><b>　　主軸大帶輪的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　考慮到傳動系統(tǒng)的損失，主軸傳遞到喂入輥的功率約為</p><p>　　考慮到壓塊部分消耗功率相對很小，電機(jī)傳遞到主軸上的功率約為</p>

67、<p><b>　　4.4帶輪的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　選取工況系數(shù)：切碎機(jī)的切割阻力矩極不均勻，載荷變動很大，設(shè)計(jì)為空載啟動，普通V帶傳動，每天工作小時(shí)數(shù)<10,查手冊，此種工況下工況系數(shù)，由公式</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　計(jì)算得帶輪設(shè)計(jì)的功率為&l

68、t;/p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)功率和小帶輪轉(zhuǎn)速1500r/min查取帶型為B型帶。</p><p>　　傳動比i=1500/600=2.5</p><p>　　為使設(shè)備結(jié)構(gòu)盡量緊湊，設(shè)計(jì)讓小帶輪和大帶輪體積盡量小，小帶輪基準(zhǔn)直徑取B型帶的最小值125mm</p><p>　　皮帶的彈性滑動系數(shù)，取為0.015， 由公式</p>&l

69、t;p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　計(jì)算大帶輪基準(zhǔn)直徑為查表取標(biāo)準(zhǔn)值315mm</p><p><b>　　帶速</b></p><p><b>　　中心矩滿足公式</b></p><p><b>　?。?-3）</b><

70、;/p><p><b>　　計(jì)算得，暫取，</b></p><p>　　查手冊13-1-12帶輪結(jié)構(gòu)形式與輻板厚度表，得大帶輪采用輪輻式。</p><p>　　普通v帶，根據(jù)帶型（B），=125mm，由表13-1-18選取單根v帶額定功率，</p><p>　　普通v帶，根據(jù)帶型,及i由表13-1-18選取單根v帶額定功率增

71、量</p><p>　　由表13-1-21查得包角修正系數(shù)</p><p>　　由表13-1-22查得帶長修正系數(shù)</p><p><b>　　根據(jù)公式</b></p><p>　　z= （4-4）</p><p>　　計(jì)算v帶根數(shù)得，圓整為6，由公式</p&

72、gt;<p><b>　　（4-5）</b></p><p>　　小帶輪包角計(jì)算得，由公式</p><p><b>　　（4-6）</b></p><p>　　計(jì)算皮帶基準(zhǔn)長度得查表選取標(biāo)準(zhǔn)值1600mm；由公式</p><p><b>　　（4-7）</b>&l

73、t;/p><p><b>　　計(jì)算實(shí)際中心距</b></p><p>　　根據(jù)帶型查得大帶輪基準(zhǔn)寬度14.0mm，基準(zhǔn)線上槽深3.5mm，基準(zhǔn)線下槽深10.8mm，</p><p>　　槽間距190.4mm，第一槽對稱面至端面距離，最小輪緣厚7.5mm，輪槽角為，由公式</p><p><b>　?。?-8）<

74、;/b></p><p><b>　　計(jì)算帶輪寬，</b></p><p>　　輪轂長圓整為60mm；</p><p>　　輪輻數(shù)為4，輪輻寬度圓整為50mm</p><p>　　輪轂外徑，圓整為60mm（其中d為軸頸，d的確定見后）</p><p>　　主軸選45鋼，其值查表的為126~1

75、03，取平均值114.5計(jì)算，由公式</p><p><b>　　（4-9）</b></p><p>　　計(jì)算得軸徑33mm，軸上有4個(gè)鍵槽，分別對應(yīng)大帶輪，主軸和曲軸之間小帶輪，刀盤和錐齒輪，故最小軸頸為，圓整為34mm；</p><p><b>　　大帶輪傳遞的扭矩；</b></p><p>　

76、　軸頸34mm的條件下查手冊得鍵的截面尺寸為108，鍵的結(jié)構(gòu)采用普通平鍵，為動聯(lián)接，大帶輪采用材料HT150，聯(lián)結(jié)中較弱零件材料為鑄鐵，為70~80，取平均值75；</p><p>　　滿足鍵強(qiáng)度條件下大帶輪的鍵的接觸長度最小值滿足公式</p><p><b>　?。?-10）</b></p><p>　　計(jì)算得，鍵的實(shí)際最小長度為30.27+

77、b=40.27，取鍵長標(biāo)準(zhǔn)值為45mm，鍵標(biāo)記為：鍵 GB1096-79；</p><p>　　大帶輪軸向固定方法為一端軸肩，一端軸端擋圈，考慮到大帶輪的載荷有沖擊，采用A型軸端擋圈。根據(jù)軸頸選公稱直徑為40mm，材料為Q235-A，不經(jīng)表面處理，標(biāo)記為： 擋圈GB 891-86 40。</p><p>　　4.5刀架設(shè)計(jì)和刀具設(shè)計(jì)</p><p><b>

78、;　　1）刀架設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　切斷部分需扭矩</b></p><p>　　考慮到軸上各零件軸向的固定，設(shè)計(jì)刀盤出的軸頸為50mm，由公式</p><p><b>　?。?-11）</b></p><p><b>　　鍵接觸長度最小值</b>

79、</p><p>　　由軸頸查得鍵截面尺寸為，則鍵長最小值15.2+b=15.2+16=31.2mm,查取標(biāo)準(zhǔn)值36mm，標(biāo)記為： 鍵 GB1096-79；</p><p>　　設(shè)計(jì)刀盤輪轂部分長度為45mm，類比大帶輪輪輻寬度的設(shè)計(jì)公式的刀架寬度為圓整為57，</p><p>　　刀架厚度為圓整為23mm</p><p><b>

80、;　　2）刀具設(shè)計(jì)</b></p><p>　　為了使切碎情況為滑切而不是砍切，同時(shí)刀具的制造刃磨比較容易，本設(shè)備的刀片采用圓弧刃刀片。</p><p>　　如圖4.2所示，ABCD為切碎斷面，CD為定刀刃，為刀架回轉(zhuǎn)中心，為圓弧刀刃中心，兩中心間距為L，圓弧刃半徑為R。</p><p>　　圖4.2 圓弧刃刀片</p><p>

81、　　類比9ZF-1.0風(fēng)送式鍘草機(jī)，CD取170mm，則秸稈經(jīng)過喂入輥前的喂入厚度為，考慮到秸稈喂入經(jīng)過喂入輥時(shí)秸稈別小程度的壓縮，試取喂入口高度為110mm。</p><p>　　當(dāng)使用專設(shè)的輔助式葉輪拋送器時(shí)，滾筒式切碎機(jī)的圓周速度通常僅有18~24m/s。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)的切碎機(jī)沒有拋送設(shè)備，所以類比上述滾筒式切碎機(jī)，圓弧刀切割部分最小的刀端線速度為18m/s，根據(jù)刀架的轉(zhuǎn)速600r/min,得</p>

82、;<p>　　喂入口內(nèi)壁距刀架回轉(zhuǎn)中心距離為，圓整為290mm；</p><p>　　喂入口外壁距刀架回轉(zhuǎn)中心距離為。</p><p>　　類比9ZF-1.0風(fēng)送式鍘草機(jī)，圓弧刃半徑為375mm。</p><p>　　當(dāng)?shù)都茏黜槙r(shí)針回轉(zhuǎn)式，圓弧刃與定刀刃構(gòu)成一個(gè)剪切副，像一把剪子一樣剪切秸稈，兩條刃線構(gòu)成一個(gè)角，稱為擠推角。在點(diǎn)E處，動刀的速度為v，顯

83、然，v的方向是和動徑相垂直的。</p><p>　　可以把v分解為兩個(gè)速度：和在同一直線上的速度，稱為砍切速度。與 方向垂直的速度，稱為滑切速度。這兩個(gè)方向的速度的夾角，稱為滑切角?；薪遣荒苋〉倪^大，過大時(shí)刀片就要做得更長些，也不一定省功；此外，滑切角過大必將引起擠推角過大。如果擠推角過大，必將引起秸稈從切割副擠推出去，，秸稈不斷被切斷而滑向喂入口的右邊，使切割不均勻，刀片外短磨損嚴(yán)重。因此，為了保證切割，應(yīng)使

84、</p><p><b>　　（4-12）</b></p><p>　　—秸稈對動刀刃的摩擦角，取32°</p><p>　　—秸稈對定刀刃的摩擦角，取18°</p><p>　　所以 </p><p>　　由作圖法確定，在

85、切碎斷面內(nèi)的各點(diǎn)中，切割斷面左下角的D點(diǎn)附近滑切角最小，切割斷面右上角的B點(diǎn)附近滑切角最大。9ZF-1.0風(fēng)送式鍘草機(jī)滑切角在8°至26°之間，類比其滑切角的范圍令D點(diǎn)滑切角為8°，取刀刃半徑為375mm，則通過繪圖法計(jì)算的刀刃中心與刀架中心距離為440mm，據(jù)此得出的最大滑切角為29°，大約符合要求。故設(shè)計(jì)喂入口截面為，刀刃半徑為375mm，刀刃中心與刀架中心間距440mm，喂入口內(nèi)壁距回轉(zhuǎn)中心

86、290mm，刀具兩側(cè)面夾角為23°。</p><p><b>　　4.6喂入輥的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1）喂入輥工作條件的確定</p><p>　　喂入輥工作時(shí)，對秸稈產(chǎn)生作用力R。設(shè)R力與兩喂入輥軸心連線夾角為。兩喂入輥喂入飼料時(shí)，還有摩擦力fR,方向與R垂直。fR是起卷入秸稈作用的力，R力在水平方向的分力是阻止秸稈卷入

87、的力。故喂入輥的工作條件為</p><p><b>　?。?-13）</b></p><p>　　故 </p><p>　　即，其中為秸稈對喂入輥表面的摩擦角，對秸稈為17°~27°，如圖4.3所示：</p><p>　　圖4.3 喂入輥的設(shè)

88、計(jì)</p><p>　　可以近似的認(rèn)為，喂入輥正壓力R是作用在飼草與喂入輥接觸弧線的中點(diǎn)，如果要求秸稈喂入層厚度A大些，為保證喂入條件，必須加大喂入輥半徑。</p><p><b>　　因 </b></p><p><b>　　故 </b></p><p>　　將卷入極限條件代入得&

89、lt;/p><p><b>　?。?-14）</b></p><p>　　式中， a——經(jīng)喂入輥壓緊后秸稈層厚</p><p>　　r——喂入輥允許最小半徑</p><p>　　將A=136，a=110，=22°帶入得，取喂入輥半徑</p><p>　　為了增大喂入輥的喂入能力，盡可能增大，

90、才有那個(gè)具有周向溝槽的溝齒形輥。</p><p>　　2）喂入輥轉(zhuǎn)速的確定</p><p>　　由喂入輥半徑r=50mm及喂入輥短線速度200mm/s得</p><p>　　喂入輥角速度為，換算為38.21r/min圓整為38r/min。</p><p>　　4.7傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.7.1喂入輥減

91、速器的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1）主要參數(shù)的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　傳動比為，圓整為標(biāo)準(zhǔn)傳動比16，</p><p>　　考慮到喂入輥的軸線與主軸軸線垂直，減速器采用圓錐圓柱減速器。各齒輪材料均采用45鋼，硬度為240HBS，如圖4.4所示。</p><p>　　圖4.4 圓錐-圓柱二級減速器示意圖&

92、lt;/p><p>　　分配傳動比：圓錐齒輪傳動比為，取為3，圓柱齒輪傳動比為；</p><p>　　喂入輥共消耗功率580W，為計(jì)算簡便，軸1、2、3傳遞的功率都按0.7kW計(jì)算。</p><p><b>　　軸1傳遞的扭矩為</b></p><p>　　軸1最小軸頸為，考慮到鍵對軸強(qiáng)度的削弱最小軸頸為，取軸1的直徑為20

93、mm。</p><p>　　軸2的最小軸頸為，考慮到減速器的結(jié)構(gòu)，取軸2的最小直徑為20mm。</p><p>　　軸3的最小軸頸為，取軸3的最小直徑為40mm。</p><p><b>　　2）錐齒輪的設(shè)計(jì) </b></p><p>　　取小錐齒輪的齒數(shù)為23，則大錐齒輪齒數(shù)為69。</p><p&

94、gt;　　錐齒輪接觸強(qiáng)度計(jì)算公式</p><p><b>　?。?-15）</b></p><p>　　為小齒輪大端分度圓直徑</p><p>　　e為錐齒輪類型幾何系數(shù)，查表得1100</p><p>　　為變位后強(qiáng)度影響系數(shù)，查表得1</p><p>　　為齒寬比系數(shù)，查表得1.683<

95、/p><p>　　為小齒輪轉(zhuǎn)矩， 為11.14</p><p>　　為使用系數(shù)，查表得1.50</p><p>　　為齒向載荷分布系數(shù)，</p><p>　　為齒輪的接觸疲勞極限，查表得600</p><p>　　為齒輪的傳動比，為3</p><p>　　為齒形系數(shù)，查表得2.69</p>

96、;<p><b>　　將上述數(shù)據(jù)帶入得</b></p><p>　　錐齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算公式為</p><p><b>　　（4-16）</b></p><p>　　其中，為齒向載荷分布系數(shù)，</p><p>　　為齒輪的接觸疲勞極限，查表得195</p><p>

97、;　　將上述數(shù)據(jù)帶入得取為60mm；</p><p>　　錐齒輪大端模數(shù)，查標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)值表取模數(shù)為3</p><p>　　計(jì)算圓錐齒輪的幾何參數(shù)及尺寸：</p><p><b>　　錐距</b></p><p><b>　　齒寬</b></p><p><b>　　齒

98、頂高</b></p><p><b>　　齒根高</b></p><p><b>　　齒根角</b></p><p><b>　　3）小齒輪尺寸：</b></p><p><b>　　大端分度圓直徑</b></p><p&g

99、t;<b>　　分錐角</b></p><p><b>　　齒頂圓直徑</b></p><p><b>　　齒根圓直徑</b></p><p><b>　　頂錐角</b></p><p><b>　　根錐角</b></p>

100、<p><b>　　當(dāng)量齒數(shù)</b></p><p><b>　　4）大齒輪尺寸：</b></p><p><b>　　大端分度圓直徑</b></p><p><b>　　分錐角</b></p><p><b>　　齒頂圓直徑<

101、;/b></p><p><b>　　齒根圓直徑</b></p><p><b>　　頂錐角</b></p><p><b>　　根錐角</b></p><p><b>　　當(dāng)量齒數(shù)</b></p><p><b>

102、　　5）圓柱齒輪設(shè)計(jì)</b></p><p>　　（1）選定齒輪精度等級、材料及齒數(shù)</p><p>　?、賵A柱齒輪材料均為45鋼，硬度為240HBS。</p><p>　?、谶x小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)圓整為107</p><p>　?。?）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：</p><p><b>　　設(shè)計(jì)計(jì)算

103、公式 </b></p><p><b>　?。?-17）</b></p><p>　　確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值</p><p><b>　?、僭囘x載荷系數(shù)</b></p><p>　?、谟?jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩</p><p><b>　?、圻x取齒寬系數(shù)<

104、;/b></p><p>　?、懿榈貌牧系膹椥杂绊懴禂?shù)</p><p>　　⑤按齒面硬度查得小齒輪、大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限</p><p><b>　?、抻?jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)</b></p><p>　　⑦查得接觸疲勞壽命系數(shù)</p><p>　?、嘤?jì)算接觸疲勞需用應(yīng)力</p>

105、<p>　　取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得</p><p><b>　?。?）計(jì)算</b></p><p>　　①試算小齒輪分度圓直徑，由公式</p><p><b>　　（4-18）</b></p><p><b>　　得 </b></p>

106、<p><b>　　②計(jì)算圓周速度v</b></p><p><b>　?、塾?jì)算齒寬</b></p><p>　　④計(jì)算齒寬與齒高之比</p><p><b>　　模數(shù)</b></p><p><b>　　齒高</b></p>&

107、lt;p><b>　　⑤計(jì)算載荷系數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)v=0.45m/s,7級精度，查得動載系數(shù)；</p><p>　　直齒輪，假設(shè)，查得；</p><p><b>　　查得使用系數(shù)</b></p><p>　　查得7級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時(shí)，</p>

108、<p><b>　　將數(shù)據(jù)帶入后得</b></p><p>　　由，查得，故載荷系數(shù)</p><p>　?、薨磳?shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由公式</p><p><b>　　（4-19）</b></p><p><b>　　得</b></p>

109、<p><b>　　⑦計(jì)算模數(shù)m</b></p><p>　?。?）按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p>　　彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為</p><p><b>　　（4-2）</b></p><p>　　確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值：</p><p>　?、俨榈脙升X輪的彎曲疲勞

110、極限為</p><p>　　②查得彎曲疲勞壽命系數(shù)，；</p><p>　　③計(jì)算彎曲疲勞需用應(yīng)力</p><p>　　取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由公式</p><p><b>　?。?-21）</b></p><p><b>　　計(jì)算得</b></p>&

111、lt;p><b>　?、苡?jì)算載荷系數(shù)K，</b></p><p><b>　?、莶槿↓X形系數(shù)</b></p><p><b>　　查得，。</b></p><p><b>　?、薏槿?yīng)力校正系數(shù)</b></p><p><b>　　查，。&

112、lt;/b></p><p>　?、哂?jì)算大小齒輪的并加以比較</p><p><b>　　大齒輪數(shù)值大</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)計(jì)算：</b></p><p>　　就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值2.5</p><p><b>　　，圓整為22</b&g

113、t;</p><p><b>　　，圓整為117</b></p><p><b>　　6）幾何尺寸計(jì)算</b></p><p><b>　?、儆?jì)算分度圓直徑</b></p><p><b>　?、谟?jì)算中心距：</b></p><p>

114、;<b>　　③計(jì)算齒輪寬度：</b></p><p><b>　　取，</b></p><p>　　4.7.2壓塊部分傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　曲軸轉(zhuǎn)速為26.455r/min,主軸至曲軸的傳動比為</p><p>　　主軸與曲軸的軸線的中心距很大，采用二級傳動，高速級為皮帶，低速級為圓

115、柱齒輪。</p><p>　　圓柱齒輪主要參數(shù)采用主軸至喂入輥減速器中圓柱齒輪的參數(shù)：</p><p>　　，，中心距，，，，齒輪的傳動比為。</p><p><b>　　帶傳動的傳動比為</b></p><p>　　壓塊部分平均功率為22w，主軸轉(zhuǎn)速600r/min,查表選則帶型為z型，帶數(shù)為1，帶輪為實(shí)心式，基準(zhǔn)寬度

116、為8.5，基準(zhǔn)線上槽深2.0，基準(zhǔn)線下槽深7.0，槽間距120.3，第一槽對稱面至端面的距離81，最小輪緣厚5.5，帶輪寬，選取小帶輪節(jié)圓直徑71mm,大帶輪節(jié)圓直徑為，查表取標(biāo)準(zhǔn)值319mm。</p><p><b>　　沖頭的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　為了使壓縮部分能夠自動的卸料，必須設(shè)計(jì)相應(yīng)機(jī)構(gòu)使每次壓縮行程結(jié)束后壓縮塊能夠移出壓縮室準(zhǔn)備第二次壓縮。傳統(tǒng)

117、的蜂窩煤生產(chǎn)設(shè)備采用槽輪機(jī)構(gòu)，但是設(shè)計(jì)槽輪機(jī)構(gòu)的動力傳輸部分相對復(fù)雜，本設(shè)計(jì)借鑒檢索到的專利《臥式多沖頭蜂窩煤成型機(jī)》（專利號 8520 4144）中的蜂窩煤成型機(jī)沖頭的主要原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖4.5所示。</p><p>　　沖頭右端有兩個(gè)螺紋孔，用于跟導(dǎo)軌座內(nèi)的推桿連接。沖頭向左移動的工程中，導(dǎo)軌內(nèi)的推桿通過套筒D和銷釘B將動力傳遞到推桿A上，推桿A對切碎后的秸稈施加一定壓力，從而達(dá)到壓塊的效果。當(dāng)壓縮過程進(jìn)行

118、完成后，秸稈塊充滿了套筒左端，沖頭開始向右移動。沖頭向右移動出壓縮室的過程中，推桿A在彈簧和銷釘作用下隨套筒一起移動，秸稈塊在套筒左端也隨套筒向右移動。當(dāng)銷釘與限位座C接觸后，套筒再向右移動而在銷釘?shù)淖饔孟峦茥U不再運(yùn)動，秸稈塊在推桿作用下被推出套筒左端，從而實(shí)現(xiàn)了卸料的目的。</p><p>　　圖4.5 沖頭示意圖</p><p>　　A沖頭內(nèi)推桿，B銷釘，C限位座，D沖頭的套筒<

119、/p><p>　　套筒左端的內(nèi)徑即為最終秸稈塊的直徑100mm，推桿左斷面與套筒左端的距離即最終秸稈塊的高度75mm。卸料過程中銷釘相對套筒移動的距離為80mm，套筒上開槽的長度應(yīng)在80mm以上。</p><p>　　彈簧選用最簡單的端部不并緊不磨平的彈簧，查標(biāo)準(zhǔn)值選取中徑為35mm，材料直徑3mm的彈簧，查取標(biāo)準(zhǔn)得工作極限載荷下的單圈變形量f=11.35mm，最小套筒直徑42mm，最大心軸直

120、徑28mm。設(shè)計(jì)套筒內(nèi)徑46mm，推桿中部外徑24mm。銷釘選用。</p><p><b>　　4.8曲軸設(shè)計(jì)</b></p><p>　　上面已計(jì)算出壓縮前秸稈的長度為。秸稈在重力作用下落入壓縮室，秸稈落至壓縮室內(nèi)一部分長度內(nèi)，壓縮室的長度至少為。但是如果壓縮室只有477mm長，掉落的秸稈可能從壓縮室右端露出，壓縮室右端與切碎部分下殼體右壁距離50mm。沖頭在卸料的

121、過程中必須保證最后沖頭的推桿和壓縮室右端有一定空間足以使加工好的秸稈塊掉落至軌道上，卸料過程中推桿與壓縮室右端距離為80mm，套筒內(nèi)的銷釘滑動距離為80mm。</p><p>　　沖頭的行程為477+50+80+80-75=612圓整為610mm，由曲柄連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)知曲軸的半徑即為行程的一半即305mm 。</p><p>　　曲軸與減速器輸出軸采用切向鍵聯(lián)結(jié)，查手冊根據(jù)結(jié)構(gòu)選切向鍵為。