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OKL-150 OKL-150型螺旋式顆粒肥料成型機器 摘 要植物吸收養(yǎng)分的主要途徑為擴散、質流和截獲。其中擴散是植物吸收養(yǎng)分的最主要途徑。因此在作物根系附近創(chuàng)造一個高營養(yǎng)環(huán)境特別重要。大顆粒肥料在土壤中可以形成一個大的養(yǎng)分含量較高的區(qū)域，不斷擴散供作物吸收利用，而這個區(qū)域周圍的土壤，則不致因養(yǎng)分濃度過高而影響土壤微生物的活動。 過去的肥料成型用平模成型，平模顆粒機結構簡便壓力可調，適應不同物料其在何方面有大大的優(yōu)勢。雖然平模顆粒機結構優(yōu)勢，磨損少，但是產(chǎn)量較小，一般在300-3000公斤。因為平模的產(chǎn)量太低故開發(fā)螺旋式顆粒成型機。 螺旋式顆粒肥料肥料成型機是把粉末狀的物料通過機器的加工成型成圓柱狀顆粒。成型的過程電機啟動通過三角帶帶動減速器轉動減速器通過聯(lián)軸器帶動螺桿轉動,物料由進料斗喂入,在螺桿的旋轉作用下使得物料受到擠壓，擠壓的物料通過成型模的小孔成型,經(jīng)集料裝置接收擠出得顆粒肥料排出機外,物料在強大的擠壓作用下被擠出小孔。從而得到大顆粒肥料。來提高土壤的肥力問題。本科題就是為了生產(chǎn)大顆粒肥料而設計螺旋式顆粒肥料成型機。 螺旋式顆粒成型機得螺旋軸采用等徑、斷續(xù)、變螺距螺桿。螺桿上的螺旋共分四段，第一段為喂料螺旋，主要作用是輸送物料；第二段是預壓螺旋主要作用是對物料進行初步擠壓；初步使物料壓緊，并有物料擠出，第三段、第四段，是壓力增加螺旋,主要作用是不斷增加對物料的進一步擠壓,使物料被強制擠出。特別是第四段具有恒壓作用,使得物料的均勻擠出，基本均勻一致,以利于加工的穩(wěn)定性。 關鍵詞 螺旋式 顆粒 肥料 擠壓成型 畢業(yè)設計說明書中文摘要 山 西 農 業(yè) 大 學 本科生畢業(yè)論文（設計）選題審批表 畢業(yè)論文（設計）題目 OKL-150型螺旋式顆粒肥料成型機的設計 指 導 教 師 鄭德聰 薛晉霞 職 稱 教授 講師 學生具備條件 已修完機械設計制造及其自動化專業(yè)全部課程，并合格 選題完成形式 開題報告 內 容 簡 要： 第一部分：采集資料，了解項目研究的目的意義，國內外發(fā)展情況，主要研究內容及關鍵技術; 第二部分：設計方案的制定及選擇，通過查閱資料，選擇符合設計要求的方案； 第三部分：設計方案論證，論證方案的合理性，可行性； 第四部分：總體設計，主要進行設定參數(shù)，以及確定參數(shù)，然后進行結構設計，最后對一些重要部件進行強度校核； 第五部分：編寫使用說明書； 第六部分：對設計進行標準化審查； 系主任簽字： 年 月 日 院長簽字： 年 月 日 2 山西農業(yè)大學 工程技術學院 本科生畢業(yè)論文(設計) 開題報告 題 目 OKL-150型螺旋式顆 粒肥料成型機的設計 學院名稱 信息學院 專業(yè)名稱 機械設計制造及其自動化 年 級 2005級 學生姓名 賈明昱 學 號 2005151238 指導教師 鄭德聰 薛晉霞 職 稱 教 授 講師 2009年3月25日 選題的依據(jù)及意義（包括課題的理論價值和實踐價值；國內外的研究概況等）： 根據(jù)作物營養(yǎng)學說，植物吸收養(yǎng)分的主要途徑為擴散、質流和截獲。其中擴散是植物吸收養(yǎng)分的最主要途徑。因此在作物根系附近創(chuàng)造一個高營養(yǎng)環(huán)境特別重要。大顆粒肥料在土壤中可以形成一個大的養(yǎng)分含量較高的區(qū)域，不斷擴散供作物吸收利用，而這個區(qū)域周圍的土壤，則不致因養(yǎng)分濃度過高而影響土壤微生物的活動。其優(yōu)點如下： （1）在土壤中養(yǎng)分分解和移動較好地解決了作物生長期長，而氮肥肥效短的矛盾。普通碳銨習慣用撒施的方法，在旱地肥料散落在地表，幾吹日曬，很容易變成氨氣而揮發(fā)損失掉；在水田因易被氧化成硝態(tài)氮而隨水下滲，一部分淋失掉，另一部分發(fā)生脫氮損失。大顆粒肥料深施入地后，減少了淋失、氨揮發(fā)和反硝化損失，延長了肥效期，提高了化肥利用率。 （2）具有抗破碎性和抗結塊性 大顆粒肥料堆貯一段時間后，由于顆粒內部的重結晶作用，具有一定的硬度，比較堅實，遠距離運輸沖撞也不易破碎。同時由于造粒后的重結晶作用，肥料中水分含量越來越少，而養(yǎng)分含量卻越來越高，且不會發(fā)生結塊現(xiàn)象，不僅便于人工施用，而且為機械化施肥創(chuàng)造了條件。 螺旋式顆粒肥料肥料成型機是把粉末狀的物料通過機器的加工成型成圓柱狀顆粒。成型的過程電機啟動通過三角帶帶動減速器轉動減速器通過聯(lián)軸器帶動螺桿轉動,物料由進料斗喂入,在螺桿的旋轉作用下使得物料受到擠壓，擠壓的物料通過成型模的小孔成型,經(jīng)集料裝置接收擠出得顆粒肥料排出機外,物料在強大的擠壓作用下被擠出小孔。從而得到大顆粒肥料。來提高土壤的肥力問題。本科題就是為了生產(chǎn)大顆粒肥料而設計螺旋式顆粒肥料成型機。 本課題研究內容 (1)螺旋式顆粒肥料成型機的成型原理。 (2)螺旋式顆粒肥料成型機的組成機構。 (3)螺旋式顆粒肥料成型機的傳動系統(tǒng)。 (4)螺旋式顆粒肥料成型機的工作效率。 本課題研究方案 第一：搜集與課題相關的資料，大量閱讀材料，以便對課題有一個全面的認識； 第二：制定方案，并進行多方面比較，最后確定最佳方案； 第三：就最后確定的方案進行總體設計； 第四：編寫使用說明書； 第五：標準化審查。 研究的創(chuàng)新之處 大量采用繪圖的方法，所設計的螺旋式顆粒肥料成型機使用螺旋軸擠壓并實現(xiàn)軸的徑向顆粒成型方式。 研究過程(含完成期限) 2009年3月25日，選定論文題目：OKL-15型螺旋式顆粒肥料成型機的設計； 2009年3月26日—2009年4月5日，搜集資料，查看書籍，確定設計方案； 2009年4月6日—2009年6月5日，進行總體設計； 2009年6月5日—2009年6月12日，完成設計，整理資料并編寫設計說明書。 指導教師意見 指導教師簽名： 年 月 日 教研室意見 教研室主任簽名： 年 月 日 院系意見 主管領導簽名： 年 月 日 OKL-150-type granular fertilizer spiral forming machine Abstract The plant nutrients as the main way to the proliferation of mass flow and interception. The proliferation of which is the most important plant nutrients ways. Therefore, in the vicinity of crop roots to create a high-nutrient environment is particularly important. Large granular fertilizer in the soil can form a higher nutrient content of the region, the ongoing proliferation of absorption and utilization for crop, and soil around the region, it would not be affected by high nutrient concentrations of soil microbial activity. Fertilizer was used over the past flat-casting molding, flat-mode particles the structure of simple machines, pressure adjustable to suit different materials in the DR have a significant advantage. Although the flat plane structure mode particles advantages, less wear and tear, but the production of smaller, typically 300-3000 kg. Ping mode of production because it is too low to develop particles spiral machine. Spiral Forming Machine granular fertilizer is a fertilizer powder materials processed through the machine Start the process of forming through the V-belt driven motor reducer reducer rotating screw driven through the rotating coupling, material from the hopper into the feed, the effect of screw rotation allows materials by extrusion, extrusion molding of the material through Forming the holes, the aggregate device to receive a granular fertilizer from extrusion machine, the material in the powerful role of being squeezed out of small holes. Undergraduate title to the production of large granular fertilizer designed spiral machine granular fertilizer. 畢業(yè)設計說明書英文摘要 rotation allows materials by extrusion, extrusion molding of the material through Forming the holes, the aggregate device to receive a granular fertilizer from extrusion machine, the material in the powerful role of being squeezed out of small holes. Undergraduate title to the production of large granular fertilizer designed spiral machine granular fertilizer. Particles spiral machine using a screw shaft diameter, intermittent, variable pitch screw. The helical screw is divided into four sections, the first paragraph for the feed screw, the main role is to transport materials; the second paragraph is preloading a major role in spiral of preliminary extrusion materials; preliminary compacting of materials and extrusion materials that the third paragraph, the fourth is to increase the pressure screw, the main role is to increase further squeeze on the materials to be forced out of materials. In particular the role of the fourth paragraph with the constant pressure, makes the uniform material extrusion, the basic uniform in order to facilitate the processing stability. Key words Granular fertilizer Extrusion 畢業(yè)設計說明書英文摘要 目 錄 1.前言 1 1.1設計目的和意義 1 1.2國內外技術發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.3主要研究內容 2 2.技術任務書（JR） 3 2.1設計的依據(jù) 3 2.2產(chǎn)品的用途和使用范圍 3 2.3主要的工作原理 3 2.4已經(jīng)考慮過的若干方案的比較 3 3.設計計算說明書（SS） 4 3.1機構方案分析 4 3.2總體設計 5 3.2.1結構組成及工作原理 5 3.2.2主要技術參數(shù) 6 3.3螺旋擠壓裝置的設計計算 7 3.3.1生產(chǎn)能力的計算 7 3.3.2功率的計算 8 3.3.3螺旋軸的設計 8 3.3.4成型?？椎脑O計 9 3.4傳動系統(tǒng)的設計 10 3.4.1電動機選型 外形如圖3 10 3.4.2減速器的選型 11 3.4.3傳動比的計算 11 3.4.4皮帶傳動的設計 11 3.5主軸強度的校核 15 3.6主要設計結果 19 4.使用說明書（GM） 19 4.1產(chǎn)品的用途及使用范圍 19 4.2操作及維護 19 4.3使用前的準備工作 19 4.4使用方法 20 5.標準化審查報告 20 6.主要研究結論 21 6.1結論 21 6.2進一步改進意見 21 參考文獻 23 致謝 24 山西農業(yè)大學信息學院畢業(yè)設計說明書 OKL-150型螺旋式顆粒肥料成型機 1.前言 1.1設計目的和意義 根據(jù)作物營養(yǎng)學說，植物吸收養(yǎng)分的主要途徑為擴散、質流和截獲。其中擴散是植物吸收養(yǎng)分的最主要途徑。因此在作物根系附近創(chuàng)造一個高營養(yǎng)環(huán)境特別重要。大顆粒肥料在土壤中可以形成一個大的養(yǎng)分含量較高的區(qū)域，不斷擴散供作物吸收利用，而這個區(qū)域周圍的土壤，則不致因養(yǎng)分濃度過高而影響土壤微生物的活動。其優(yōu)點如下： （1）在土壤中養(yǎng)分分解和移動較好地解決了作物生長期長，而氮肥肥效短的矛盾。普通碳銨習慣用撒施的方法，在旱地肥料散落在地表，幾吹日曬，很容易變成氨氣而揮發(fā)損失掉；在水田因易被氧化成硝態(tài)氮而隨水下滲，一部分淋失掉，另一部分發(fā)生脫氮損失。大顆粒肥料深施入地后，減少了淋失、氨揮發(fā)和反硝化損失，延長了肥效期，提高了化肥利用率。 （2）具有抗破碎性和抗結塊性 大顆粒肥料堆貯一段時間后，由于顆粒內部的重結晶作用，具有一定的硬度，比較堅實，遠距離運輸沖撞也不易破碎。同時由于造粒后的重結晶作用，肥料中水分含量越來越少，而養(yǎng)分含量卻越來越高，且不會發(fā)生結塊現(xiàn)象，不僅便于人工施用，而且為機械化施肥創(chuàng)造了條件。 螺旋式顆粒肥料肥料成型機是把粉末狀的物料通過機器的加工成型成圓柱狀顆粒。成型的過程電機啟動通過三角帶帶動減速器轉動減速器通過聯(lián)軸器帶動螺桿轉動,物料由進料斗喂入,在螺桿的旋轉作用下使得物料受到擠壓，擠壓的物料通過成型模的小孔成型,經(jīng)集料裝置接收擠出得顆粒肥料排出機外,物料在強大的擠壓作用下被擠出小孔。從而得到大顆粒肥料。來提高土壤的肥力問題。本科題就是為了生產(chǎn)大顆粒肥料而設計螺旋式顆粒肥料成型機。 1.2國內外技術發(fā)展現(xiàn)狀 （1）國外技術研發(fā)現(xiàn)狀 早在20世紀30年代，美國就開始研究螺旋式顆粒成型技術并研制了螺旋式成型機。在1976年，開發(fā)出了螺旋式顆粒肥料成型設備。日本于20世紀50年代引進固化成型技術后進行了改進，發(fā)展成了日本固化成型顆粒肥料的工業(yè)體系，研制出了圓柱狀成型機及相關設備。20世紀70年代后期，歐洲許多國家如芬蘭、比利時、法國、德國、意大利等也開始研究大顆粒肥料技術的研究。當前，日本、美國及歐洲一些國家螺旋式顆粒肥料成型設備已經(jīng)定型并形成了產(chǎn)業(yè)，在農業(yè)領域普遍推廣應用。在亞洲，泰國、印度、菲律賓等國家從20世紀80年代開始先后研制成螺旋式顆粒肥料成型機。目前，國外生產(chǎn)大顆粒肥料技術的成型設備主要有四種，即環(huán)模顆粒成型機、螺桿擠壓成型機、機械驅動沖壓成型機和液壓驅動沖壓成型機。 國外大顆粒肥料的發(fā)展大體分為三個階段。20世紀30年代至50年代為研究、示范、交叉引進階段，研究的著眼點以大顆粒肥料代替原始的小顆粒肥料。20世紀70年代至90年代為第二階段，各國普遍對大顆粒肥料的認識。對大顆粒肥料產(chǎn)生了興趣，開展大顆粒肥料研究，到90年代，歐洲、美洲和亞洲的一些國家在農業(yè)領域大量地應用大顆粒肥料。20世紀90年代后期至今為第三階段，大顆粒肥料的肥效讓各國認同，都研究和使用螺旋式顆粒肥料成型機制造大顆粒肥料并使用大顆粒肥料。 總之，國外螺旋式顆粒肥料的技術發(fā)展有如下特點：生產(chǎn)技術大部分已經(jīng)成熟，并達到規(guī)模化和商品化；設備制造比較規(guī)范，但能耗高，價格高。 （2）國內研發(fā)現(xiàn)狀。我國從20世紀80年代起開始致力于螺旋式顆粒肥料技術的研究，主要引進韓國、日本、中國臺灣等成套設備。隨后，荷蘭、比利時等國家的技術和設備也相繼引入我國。我國也在研究大顆粒肥料的技術，也設計出了螺旋式顆粒肥料成型機。標志著我國的螺旋式顆粒肥料生產(chǎn)設備達到國際水平。在全國范圍內，還處于研究示范試點階段，設備的技術原理比較先進，成本低廉，適合我國國情；規(guī)模化和市場化較差；管理不規(guī)范，支持政策缺乏，推廣速度緩慢。 1.3主要研究內容 本課題的主要研究內容有： (1)螺旋式顆粒肥料成型機的成型原理。 (2)螺旋式顆粒肥料成型機的組成機構。 (3)螺旋式顆粒肥料成型機的傳動系統(tǒng)。 (4)螺旋式顆粒肥料成型機的工作效率。 2.技術任務書（JR） 2.1設計的依據(jù) 螺旋式顆粒肥料成型機的設計依據(jù)是：植物吸收養(yǎng)分的主要途徑為擴散、質流和截獲。其中擴散是植物吸收養(yǎng)分的最主要途徑。因此在作物根系附近創(chuàng)造一個高營養(yǎng)環(huán)境特別重要。大顆粒肥料在土壤中可以形成一個大的養(yǎng)分含量較高的區(qū)域，不斷擴散供作物吸收利用，而這個區(qū)域周圍的土壤，則不致因養(yǎng)分濃度過高而影響土壤微生物的活動。螺旋式顆粒肥料肥料成型機是把粉末狀的物料通過機器的加工成型成圓柱狀顆粒。成型的過程電機啟動通過三角帶帶動減速器轉動減速器通過聯(lián)軸器帶動螺桿轉動,物料由進料斗喂入,在螺桿的旋轉作用下使得物料受到擠壓，擠壓的物料通過成型模的小孔成型,經(jīng)集料裝置接收擠出得顆粒肥料排出機外,物料在強大的擠壓作用下被擠出小孔。從而得到大顆粒肥料。來提高土壤的肥力問題。本科題就是為了生產(chǎn)大顆粒肥料而設計螺旋式顆粒肥料成型機。 2.2產(chǎn)品的用途和使用范圍 本次設計的螺旋式顆粒肥料成型機是用于中小型企業(yè)的生產(chǎn)，生產(chǎn)顆粒肥料的直徑10mm。生產(chǎn)的顆粒可保存也可直接施入農田，所以植物都可以使用。是未來肥料的首選。 2.3主要的工作原理 電機啟動通過三角帶帶動減速器轉動減速器通過聯(lián)軸器帶動螺桿轉動，物料由進料斗喂入，在螺桿的旋轉作用下使得物料受到擠壓，擠壓的物料通過成型模的小孔成型，經(jīng)集料裝置接收擠出得顆粒肥料排出機外，物料在強大的擠壓作用下被擠出小孔。 2.4已經(jīng)考慮過的若干方案的比較 考慮過的設計方案有平模成型、環(huán)模成型、活塞沖壓式成型機、壓輥式顆粒成型機、環(huán)模擠壓成型、平模擠壓成型等成型機。下面將對比分析。 （1）活塞沖壓式成型機。該機由河南農業(yè)大學和中國農業(yè)機械化科學研究院研制。河南農業(yè)大學率先對沖壓式生物質固化成型設備進行了應用研究，所設計的往復式活塞雙向擠壓成型機具有創(chuàng)新性。生產(chǎn)試驗和分析結果表明：該成型機可顯著提高易損件的使用壽命，降低單位產(chǎn)品能耗，工作平穩(wěn)，成型可靠，成本低，投入回收期短，，推廣前景廣闊。但該類型設備所生產(chǎn)的顆粒肥料密度比較小。 （2）螺旋擠壓式成型機。中國林業(yè)科學研究院林產(chǎn)化學工業(yè)研究所率先開始研制螺旋擠壓式成型機，主要由加熱裝置、螺旋擠壓裝置和控制裝置組成。但這些設備存在著一些諸如成型筒及螺旋軸磨損嚴重、壽命較短、電耗大等缺點。2005年又研制開發(fā)的螺旋式顆粒肥料成型機，該機產(chǎn)量可達到500千克／時，是目前國內產(chǎn)量最大的顆粒肥料成型設備。使用該設備可以大大減少人工成本，提高經(jīng)濟效益。 （3）壓輥式顆粒成型機。顆粒成型技術主要從瑞典引進。但是在顆粒成型加工過程中能量消耗較大。 （4）環(huán)模擠壓成型。主要有兩種，一種采用內環(huán)模壓輥擠壓成型，一種采用雙環(huán)模對輥擠壓成型，這兩種都是由飼料成型設備改進而來。前者以北京盛昌綠能科技有限公司改進美國技術為代表，是目前歐美國家的主流技術，設備采用常溫成型，產(chǎn)品為顆粒狀及方塊狀，設備生產(chǎn)能力1～4噸，環(huán)模工作壽命約600小時，根據(jù)配置其售價30萬～60萬元／套。在北京市大興區(qū)禮賢鎮(zhèn)建有年產(chǎn)2萬噸的示范工廠。 （5）平模擠壓成型。由飼料成型設備改進而成，以吉林華光研究所為代表。設備采用常溫成型，產(chǎn)品顆粒狀，設備生產(chǎn)能力50～300千克／時，平模工作壽命約400小時，售價5萬～15萬元／套。在國內有少量應用。 我國一些科研單位針對成型設備存在的各種問題做了大量研究試驗，對設備的關鍵部件進行了改進，還對各類成型機進行比較分析，綜合其優(yōu)點進行了設備改造。但生產(chǎn)率低的問題需進一步研究解決，并加快了顆粒肥料的研發(fā)步伐，總結出了螺旋式顆粒肥料成型機對顆粒成型的產(chǎn)量大，運行平穩(wěn)。所以本課題設計螺旋式顆粒肥料成型機。 3.設計計算說明書（SS） 3.1機構方案分析 本設計在布局上采用折疊式，即螺桿、減速器在一個水平面上,將電機置于另一個水平面上這樣布置,一是較大幅度減少了整機長度,提高了設備剛度,節(jié)省了原材料,降低了成本；二是電機與減速器之間采用三角帶傳動,起到了緩沖作用,可避免因原料帶入異物造成螺桿堵轉、引起瞬間負荷過大時,燒壞電機或損壞減速器等故障的發(fā)生；三是由于電機位置較低、極大地降低了機械振動與噪聲。 3.2總體設計 本設計在布局上采用折疊式,即螺桿、減速器在一個水平面上,將電機置于另一個水平面上這樣布置,一是較大幅度減少了整機長度,提高了設備剛度,節(jié)省了原材料,降低了成本；二是電機與減速器之間采用三角帶傳動,起到了緩沖作用, 可避免因原料帶入異物造成螺桿堵轉、引起瞬間負荷過大時, 燒壞電機或損壞減速器等故障的發(fā)生；三是由于電機位置較低極大地降低了機械振動與噪聲如圖1 1電動機 2皮帶 3機架 4減速器 5連軸器 6螺旋軸 7入料口 8成型模 9收集裝置 圖1 總體設計圖 3.2.1結構組成及工作原理 螺旋式顆粒顆粒肥料成型機由機架、螺桿、成型模、減速器、電機等組成。電機啟動通過三角帶帶動減速器轉動減速器通過聯(lián)軸器帶動螺桿轉動,物料由進料斗喂入,在螺桿的旋轉作用下使得物料受到擠壓，擠壓的物料通過成型模的小孔成型,經(jīng)集料裝置接收擠出得顆粒肥料排出機外,物料在強大的擠壓作用下被擠出小孔。組成結構如圖2 1電動機 2皮帶 3機架 4減速器 5連軸器 6螺旋軸 7入料口 8成型模 9收集裝置 圖2 組成結構及工作原理圖 3.2.2主要技術參數(shù) 序號 項目 單位 參數(shù) 1 外形尺寸：長寬高 11155021302 2 重量 結構重量 200 使用重量 240 3 生產(chǎn)率 1 4 配套動力 5.5 5 螺旋軸轉速 60 6 傳動比 20 7 螺旋輸送量 t/h 2.4 8 螺旋輸送機螺旋直徑 mm 150 9 螺旋軸轉速 r/min 60 10 電動機轉速 r/min 740 3.3螺旋擠壓裝置的設計計算 3.3.1生產(chǎn)能力的計算 實體葉片式螺旋機的輸送量由下式計算： =2.4（） 式中：Q——螺旋外徑（m）； t——螺距（m）； n——螺旋轉速； ——傾斜輸送系數(shù)； ——輸送物料的單位容積質量； ——充滿系數(shù)。 帶式葉片輸送機的輸送量與帶寬有關；漿式葉片輸送器的輸送量與葉片的數(shù)量、尺寸、形狀、位置和轉角等有關；本設計的螺旋葉片式實體葉片，然后由實際驗證試驗校正確定。 主要參數(shù)的計算 實體葉片螺旋的直徑D，由下式計算： =150mm 式中——物料綜合特性系數(shù)； 按上式計算的D值應按資料圓整為標準螺旋直徑。按上式可以得出螺旋的直徑D=160mm. 螺旋的轉速n不應超過極限轉速 =64.85() 式中：——物料特性系數(shù) t——螺距（m）； 按上式得出螺旋的轉速為n=60（） 圓整后的D、n值和相應的t值，還必須按下式進行充滿系數(shù)的驗算： 求出的值若大于所推薦值的上限，則應加大D值；如小于推薦的下限，則應降低n值。 3.3.2功率的計算 螺旋輸送機驅動裝置的額定功率： =5.5（kw） 式中：——螺旋輸送機軸功率（kw）； ——功率儲備系數(shù)，在1.2-1.4間選用； ——驅動裝置總功率，； L——物料水平輸送距離（m）； H——物料提升高度（m）； ——物料的運動阻力系數(shù)； Q——輸送量 3.3.3螺旋軸的設計 螺旋式顆粒肥料成型機的螺桿按不同的分類方法有多種型式。如按螺桿螺紋直徑分類有等徑與變徑之分; 按螺桿螺距分類有等距與變距之分; 按螺桿螺紋型式分有連續(xù)與斷續(xù)之分等。各種類型螺桿的優(yōu)缺點比較從略。針對本設計加工對象綜合考慮, 確定采用等徑、斷續(xù)、變螺距螺桿。螺桿上的螺旋共分四段，第一段為喂料螺旋, 主要作用是輸送物料; 第二段是預壓螺旋主要作用是對物料進行初步擠壓；初步使物料壓緊，并有物料擠出，第三段、第四段， 是壓力增加螺旋, 主要作用是不斷增加對物料的進一步擠壓, 使物料被強制擠出。特別是第四段具有恒壓作用,使得物料的均勻擠出，基本均勻一致, 以利于加工的穩(wěn)定性。 3.3.4成型?？椎脑O計 成型模上有許多?？? 物料就是在這被擠出的。模孔的設計十分重要, 它的主要參數(shù)包括: ?？状笮『头植济芏?。為了確保被擠出的物料能夠及時擠出, 成型孔的孔隙率越大越好。又由于成型筒要求承受螺旋擠壓產(chǎn)生的強大壓力,所以孔隙率也不能太大。通?？紫堵蔬x擇原則有：成型筒的剛度好時。 選大些；成型筒剛度差時，選小些。成型孔大時，孔隙率取較大值；成型孔小時，孔隙率取較小值。對于孔隙率的選擇目前還沒有統(tǒng)—的標準, 多數(shù)采用試驗法確定。 孔直徑的選擇：一般來講, 成型孔直徑越大, 越有利于物料的擠出，相反, 成型孔直徑越小, 越不利于物料的擠出， 過小時，就不能保證物料的擠出。選擇成型孔時,首先要考慮所加工物料的粒徑大小, 加工物料的單個粒徑大時, 成型孔直徑選擇也要相應大些, 以利于物料的的擠出。但也不能過大, 否則, 可能會造成較大的料損; 加工物料的粒徑小時, 孔直徑選擇也要相應小些, 但也不能太小, 因為成型孔太小時, 容易造成堵塞, 不能保證物料的順利擠出。目前, 成型孔直徑的選擇方法主要有定性選擇法和經(jīng)驗選擇法, —般要經(jīng)過兩到三次試驗確定。本設計主要加工農業(yè)肥料。初取成型孔10mm最佳。 3.4傳動系統(tǒng)的設計 3.4.1電動機選型 外形如圖3 圖3 電動機 由于運輸機的主要阻力是運輸貨物和機械自身的重力,也知道運輸機與地面的角度,故可以估計運動阻力最大約為9000N. 工作機所需要的電動機輸出功率為 = 工作機所需要功率為 ===5.2KW 為工作機的效率 設分別為彈性連軸器,齒式聯(lián)軸器,滾動軸承,閉式齒輪傳動的效率,查可得=0.99 =0.99 =0.99 =0.97則傳動裝置的總效率為 =0.85 故電動機所需的功率 ==5.5KW 根據(jù)已知條件可得工作機滾筒轉速 =60r/min 3.4.2減速器的選型 根據(jù)工作要求，為了使尺寸和重量減小選擇二級減速器。確定傳動件的布置形式螺旋式顆粒肥料成型機的運動只是轉子的回轉，無特殊要求，故減速機軸線采用水平布置確定減速機體的結構在沒有特殊要求時，齒輪減速器機體采用沿齒輪軸線水平部分的結構，以便于裝配基于以上要求選擇展開式圓柱齒輪減速器。螺旋式顆粒肥料成型機的載荷較大，要求驅動系統(tǒng)能提供很大動力，減速機內各部分所受沖擊也很大，尤其是對齒輪的要求，一定要有足夠的剛度和硬度，故此選用硬齒面齒輪。 型號：ZLY 規(guī)格：112 額定轉:740r/min 傳動比：20 額定功率：7KW 3.4.3傳動比的計算 =(1.3-1.5) 取=1.4 =3 則=4.2 =740 所以選取YCT200-4A轉速740的電動機 傳動比i==20 3.4.4皮帶傳動的設計 (1)皮帶輪的設計。 電機轉軸直徑38mm 減速器低速軸直徑22mm 軸徑D=38 基準寬度 =14mm 基準線上槽深 =3.5mm 基準線下槽深 =10.8mm 槽間距 e=19.00.4mm 第一槽對稱面至端面的距離 f=mm 最小輪緣厚度 =7.5mm 帶輪寬度 B=(z-1)e+2f=44mm 帶輪基準直徑 2.5d=95mm 外徑 =+2=102mm 帶輪設計如圖4 圖4 軸徑D=38皮帶輪 軸徑22mm 基準寬度 =14mm 基準線上槽深 =6mm 基準線下槽深 =10.8mm 槽間距 e=19.00.4mm 第一槽對稱面至端面的距離 f=mm 最小輪緣厚度 =7.5mm 帶輪寬度 B=(z-1)e+2f=44mm 帶輪基準直徑 2.5d=55 外徑 =+2=75mm 帶輪設計如圖5 圖5 軸徑22mm皮帶輪 (2)皮帶的設計 選擇V帶型號 由表6—9查的工作情況系數(shù)=1.2，所以計算功率： =1.2=1.25.5=6.6KW 確定帶輪的基準直徑 由表6—7和表6—10，取主動輪基準直徑=95mm。 驗算帶的速度 V==3.67<25m/ 帶速合適。 確定v帶的基準長度和傳動的中心距確定中心距a，并選擇V帶的基準長度L 初定中心距a＝500mm 計算所需的基準長度 L＝2a+（d+ d）+ ＝1596mm 由表8－2選帶的基準長度L＝1600mm 按式子（8－23）計算實際中心距 a a≈a+=500+=252mm 中心距的變化范圍為207mm～297mm。 1驗算小帶輪上的包角α α≈180-（d－d）?＝180－125× ＝151.35>90 計算帶的根數(shù)z 計算單根V帶的額定功率P由d＝95mm和n＝740r/min， 查表8－4a得P＝1.39KW 根據(jù)n＝740r/min。i＝2和B型帶， 查表8－4b得⊿P＝0.11KW 查表8－5得K=0.925,表8－2得K=0.99，于是 P=（P+⊿P）?K?K =(1.139+0.11)×0.925×0.99=2.86KW 計算V帶的根數(shù)z Z＝＝＝1.92 取2根. 計算單根V帶的初拉力的最小值（F） 由表8－3得A型帶的單位長度質量q＝0.1kg/m （F）＝500+qv ＝500×+0.1×6.28＝180.2N 應使帶的實際初拉力F>（F）。 計算壓軸力F 壓軸力的最小值為 （F）＝2z（F）sin＝2×5×180.2×sinN ＝1746N 取兩根v帶合適，并符合設計要求。 B型V帶的截面尺寸。 頂寬b=17.0mm 節(jié)寬=14.0mm 高度h=10.5mm 截面積s=138.0mm 偰角=40 3.5主軸強度的校核 按《機械設計手冊》軸的設計公式有 式中P--軸的傳遞功率 N--軸的轉速 C--與軸的材料有關的系數(shù) 經(jīng)計算 （本軸選用45號鋼C=80） 同步軸的受力主要是徑向的，主要是軸承座對其的支持力，另外還有驅動系統(tǒng)給它的扭轉力。 力的分析與計算 軸所受的紐矩 理論值：Mn=9549P/n=19350N.m 實際值：Mn=T.d/2=13070.4N.M 在XOY平面內 由上圖可得方程 解得 SAx=1242N SBx=4366N 在YOZ平面內 由上圖可得方程 解得 SAz=1809N SBz=795.3N 同步軸的彎矩扭矩計算 如圖所示在XY平面內 根據(jù)受力可以畫出彎矩圖 YZ平面受力圖 根據(jù)上圖可畫出YZ平面彎矩圖 合成彎矩圖 扭矩圖 軸的疲勞強度是軸的結構和尺寸確定之后進行的，目的是檢驗軸對疲勞強度破壞的能力，方法是校核危險截面的安全系數(shù)，其計算公式是 式中б-1--材料的彎曲疲勞極限 M、T--軸在危險截面上所受的彎矩和扭矩 Z、ZP--軸在截面上的抗彎截面模量 [S]--疲勞強度的許用安全系數(shù) Ψб、Ψτ--彎曲和扭轉時平均應力所折合為應力幅的等效系數(shù) λб、λτ--從標準零件的疲勞極限到零件的疲勞的換算系數(shù) 上式中--有效應力集中系數(shù) --絕對尺寸影響系數(shù) KR--表面光潔度系數(shù) β--表面狀態(tài)系數(shù) 查表得： бb=70 б-1=35 Ψτ=0.15 Ψб=0.25 Kб=1.89 Kτ=1.71 Kб=1.1 β=0.5 [S]=1.8 Z=10-3×3.14×1403/32=269 Zp=103×3.14×1403/16=538 由此可知軸的疲勞強度符合要求。 3.6主要設計結果 （1）OKL-150型螺旋式顆粒肥料成型機實現(xiàn)了設計要求。 （2）結構的簡單化使得整機重量的減輕。 （3）傳動系統(tǒng)使用皮帶傳動使得傳動系統(tǒng)的穩(wěn)定運行， （4）成型機構能形成柱狀顆粒實現(xiàn)了生產(chǎn)的可靠性， （5）整機結構安全實現(xiàn)了生產(chǎn)的安全性， 4.使用說明書（GM） 4.1產(chǎn)品的用途及使用范圍 本次設計的螺旋式顆粒肥料成型機是用于中小型企業(yè)的生產(chǎn)，生產(chǎn)顆粒肥料的直徑10mm。生產(chǎn)的顆?？杀４嬉部芍苯邮┤朕r田，所以植物都可以使用。是未來肥料的首選。 4.2操作及維護 （1）每次起動后，應先空載運轉一定時間，待設備運轉正常后方可加料，應保持加料均勻，不得大量突增或過載運行。 （2）如無特殊情況，不得負載停機。一般應在停止加料后，待機糟內物料基本卸空時再停機。如滿載運輸時發(fā)生緊急停機后的起動，必須先適量排除顆粒成型機入料口內的物料，在啟動機器。 （3）操作人員應經(jīng)常檢查機器各部，特別是螺旋軸和機器孔模應保持完好無損狀態(tài)。還有就是機器的皮帶的完好無損，一旦發(fā)現(xiàn)有殘缺損傷的機件應及時修復或更換。 4.3使用前的準備工作 （1）檢查所有零件是否完整齊備。 （2）檢查各緊固件是否有松動現(xiàn)象。 （3）檢查帶輪是否適度，各傳動部件是否靈活。 （4）將單組擦洗干凈，以保證產(chǎn)品的清潔衛(wèi)生。 （5）將所有潤滑點都注滿潤滑油。 4.4使用方法 空載開啟機器等待機器旋轉穩(wěn)定后把物料倒入入料口中，形成顆粒后接收顆粒。將要停止加工時應在停止加料后，待模具中的物料基本被擠出后在停機，以免下次加工啟動時負載太大損毀機器。 5.標準化審查報告 OKL-150型螺旋式顆粒肥料成型機的設計已基本完成，現(xiàn)具備全套圖紙和一些基本數(shù)據(jù)，根據(jù)有關規(guī)定，對其進行標準化審查，結果如下： （1）設計圖紙和文件 圖紙和文件所用的編號原則符合以下標準和有關規(guī)定： GB/T17710—1999 數(shù)據(jù)處理校驗系統(tǒng)； JB/T 5054.8—1991 產(chǎn)品圖樣既涉及文件通用和借用件管理辦法； JB/T 5054.4—2000 產(chǎn)品圖樣及設計文件編號原則； JB/T 8823—1998 機械工業(yè)企業(yè)計算機輔助管理信息分類編碼導則。 （2）產(chǎn)品圖樣及設計文件符合以下標準和有關規(guī)定： GB/T 10609.1—1989 技術制圖 標題欄； GB/T 10609.2—1989 技術制圖 明細欄； GB/T 14689—1993 技術制圖 圖紙幅面和格式； GB/T 17825.2—1999 技術制圖 比例； GBN/T 17825.10—1999 CAD文件管理 基本格式； JB/T 5054.6—2000 產(chǎn)品圖樣及設計文件 更改辦法。 （3）螺紋加工應符合GB/T15054.1—81（普通螺紋基本牙距）、GB1505402—94（普通螺紋直徑與螺距原則）。內、外螺紋公差應分別符合GB197—81(普通螺紋公差與配合)中7H、6H規(guī)定的公差值。 （4）對焊接件焊接前對焊接應先清除其表面污物，焊縫均應平整。 （5）密封墊圈應齊全完好，結合嚴緊，不漏油。 （6）各機件上的緊固件均需緊固、不許有松動、不得有誤裝漏裝現(xiàn)象。 6.主要研究結論 6.1結論 本設計設計了螺旋式顆粒成型裝置的各個零部件，并結合導師提供的很多建設性指導，對螺旋式顆粒肥料成型機的傳動裝置和顆粒成型裝置的各部件進行了總體的布局安排。主要結論有： （1）傳動系統(tǒng)的設計，主要有螺旋軸的傳動，皮帶輪的傳動。 （2）傳動軸，螺旋軸的強度達到了實際應用的強度，皮帶的傳動效率和強度強度也達到了傳動需要的強度。 （3）完成了螺旋式顆粒成型機的設計，我設計的螺旋式顆粒肥料成型機的型號是OKL-150型，其輸送量為2.4t/h，螺旋公稱直徑150mm，滾動軸承直徑50mm，螺旋軸直徑50mm，螺旋軸的轉速60r/min。 （4）在帶的傳動中需要兩條皮帶的傳動在本設計中，皮帶的傳動起到了緩沖作用, 可避免因原料帶入異物造成螺桿堵轉、引起瞬間負荷過大時, 燒壞電機或損壞減速器等故障的發(fā)生 6.2進一步改進意見 （1）設計結果有待生產(chǎn)樣機后，進行實際考核和驗證。 （2）整機結構需利用計算機輔助工程軟件，進行有限元分析，以優(yōu)化設計機構。 （3）主要工作部件和結構，有待于通過計算機仿真技術進行進一步的分析和研究，以驗證設計參數(shù)的合理性。 （4）進一步的設計計算使總機的質量減輕。 （5）應當盡快完善圖紙，進行樣機試制。 （6）計算和改進總計的大小進一步的提高生產(chǎn)率。 參考文獻 [1] 《實用機械設計手冊》編寫組編. 實用機械設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1994 [2] 東北大學《機械零件設計手冊》編寫組編.機械零件設計手冊.第三版(上).北京：冶金工業(yè)出版社，1994 [3] 孫桓，陳作模，葛文杰主編.機械原理(第六版).北京：高等教育出版社，2005 [4] 曾正明主編.實用工程材料技術手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000 [5] 中國農業(yè)機械化研究院編.農業(yè)機械設計手冊.北京：中國農業(yè)科學技術出版社，1998 [6] 中國機械工程學會，中國機械設計大典編委會.中國機械設計大典(第四卷).南昌：江西科學技術出版社，2002 [7] 王煥庭，李茅華，徐善國主編.機械工程材料[M].大連：大連理工大學出版社，2000 [8] 機工程手冊編輯委員會編. 機械工程手冊(第五卷).北京：機械而工業(yè)出版社，1996 [9] 吳宗澤，羅圣國主編.機械設計課程設計手冊.北京：高等教育出版社,2006 [10] 張祖力主編.機械設計.北京：中國農業(yè)出版社 [11] 西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研室 濮良貴 紀名剛主編.機械設計（第 七 版） 高等教育出版社 [12] 清華大學、北京科技大學 吳宗澤 羅圣國主編.機械設計課程設計手冊（第三版） 高等教育出版社 [13] 龔桂義主編.機械設計課程設計指導書（第二版） 高等教育出版社 [14] 哈爾濱工業(yè)大學龔桂義編.機械設計課程設計圖冊（第三版） 高等教育出版社 [15] 劉小年 劉大魁主編.機械制圖.高等教育出版社出版 [16] 何志剛主編.互換性與測量技術(第三版)中國農業(yè)出版社 [17] 單輝祖主編.材料力學（第二版） 高等教育出版社 [19] 東南大學 戴枝榮主編.工程材料及機械制造基礎(Ⅰ)-工程材料 高等教育出版社 致謝 在為期兩個多月的畢業(yè)設計中，我們通過了了解國內外的同類產(chǎn)品，查閱了很多資料，設計了輸送裝置性能指標試驗臺的設計，年所學的基礎知識，將理論聯(lián)系實際，既鍛煉了我的自我設計能力和別人合作的能力，又鞏固了大學四年所學的知識，為畢業(yè)后去工廠打下了堅實的基礎。 通過這次設計，我了解了設計的過程和一些原則，本文是在鄭德聰教授的精心指導和親切關懷下完成的。在整個論文的寫作過程中，包括選題、開題、研究、撰寫、修改和最終定稿的每一個環(huán)節(jié)都傾注著鄭老師的心血。他嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，淵博的學識和孜孜不倦的敬業(yè)精神感染著我，激勵著我，并將使我受益一生。值此論文完成之際，謹向我的導師精心培養(yǎng)和教育表達我最誠摯的敬意！ 23