环模颗粒挤压机的设计

1环模颗粒机挤压机的设计第1页共17页环模颗粒挤压机的设计作者：xxx指导教师：xxx（xxx大学工学院11机制合肥230036）下载须知：本文档是独立自主完成的毕业设计，只可用于学习交流，不可用于商业活动。另外：有需要电子档的同学可以加我2353118036，我保留着毕设的全套资料，旨在互相帮助，共同进步，建设社会主义和谐社会。摘要：环模制粒机是国内外应用最广泛的硬颗粒饲料制粒设备。环模制粒机的主要构成部件是由待螺旋给料器、压粒器、电机和减速传动装置。这篇文章介绍了制粒机的形式和发展过程，比较不同制粒机的不同之处，从而得到环模制粒机具有成型好、制粒效率高的特点。详细分析环模制粒机的工作组成部件，包括了调质器和制（压）粒器。其次在对环模制粒机的电动机和传动机构进行分析和处理，最后在对环模制粒机的使用方法以及后续的维护进行探索。重点对制粒系统中的物料在压粒过程中受力情况及物料在环模中的高度对效率的影响。最后一步程序是在相关的资料和文献查找下，对环模和压辊、调质器和轴以及螺旋给料器等部件来进行分析计算。得出数据后使用相关的软件进行齿轮的轴向力和径向力的计算，然后在进行弯曲变形的强度校核。最后根据数据来设计环模制粒机的整体结构。利用软件对设计出的环模制粒机进行装配，得出各个零部件的CAD图纸及装配图。关键词：压模、压辊、模辊间隙1引言2环模颗粒机挤压机的设计第2页共17页中国是农业大国，农业和养殖业是国民经济的基础。而且我国的正在蓬勃发展的企业是饲料行业，在饲料生产加工所做出巨大的贡献对于我国的畜牧养殖业。而且饲料行业的发展和技术的更新对我国以后的农业经济发展有巨大的推动作用。饲料工业的快速发展需要先进的饲料机械技术作为支持，所以研发先进的机械产品至关重要。制粒机的种类和型号很多，在饲料工业的生产过程中，制粒机是其主要生产工具而且大方面的增加了饲料产量，制粒机在饲料生产占据了非常重要的地位。压粒机广泛用来将食品和饲料挤压成球形或圆柱形颗粒。根据压粒工作部件的不同结构特点，可将压粒机分为以下四种型式。1、齿轮啮合压粒机2、螺旋式压粒机3、窝眼辊式压粒机4、压辊式压粒机。此压辊式压粒机是根据压模的形状来划分型号的，可以分为环模式和平模式。此制粒机的使用大多用在饲料工业和畜牧业的颗粒加工。其中环模式制粒机的应用最为广泛。2环模制粒机的结构形式和工作原理2.1设计的已知数据生产率Q=3000-5000kg/h环模主轴转速n=240r/min环模内径d内=340mm环模孔径d1=3或5压辊直径d=140mm压轮数n=22.2环模制粒机的结构形式：环模式制粒机的组成部件是由螺旋给料器和待制粒仓和压粒器和调质器以及电机减速配置。2.3环模制粒机的工作原理：环模式制粒机工作的原理是：在环模制粒机工作运行时，在制粒机的输送装置工作下，物料会通过输送装置的运送作用下，通过待制粒仓，然后会进入调制器中进行调制处理。在此过程中，物料和一起随物料加入的蜜糖或者通入蒸汽或者随物料一起加入油脂，其次它们之间会在待制粒仓中进行混合处理。处理的过3环模颗粒机挤压机的设计第3页共17页程可以通过搅拌来实现。然后物料会经过调质处理，在调质的过程中物料调质处理的方法有湿热处理。经过上述步奏后，物料会通过其他输送装置进入压粒器中来进行下一步的操作。当物料进入压粒器后，物料会在环模中旋转。而且物料会受到离心力。最后，物料经过调质处理会均匀地分到模辊之间。在模辊之间，物料会在模辊的旋转下受到挤压和塞入。在物料的生产最后阶段，物料的的形状在模孔的挤压下会变成一条条形状的类型。由于压模外侧安装的切刀的长度是固定长度的，物料在产生生产结束后。物料会在相对应的切刀长度切割工作下变成一根根长度相对应的物料颗粒。3电动机的选取计算主电机功率P根据文献资料和相关生活经验可以得到，制粒产量(按国家配方和5mm小孔为准)与制粒的吨料电耗指标。即可粗算出主电机功率p，一般按国家标准取吨料电耗为10kw/h，则主电机功率计算式为：P=产量吨料电耗=QK=2.2kw。本设计中产量最大值为1吨，则P=1*10=10（kw）取标准电机功率：11kw。直流电动机工作时需要以直流电源为必要条件。而且电动机的结构复杂，在电动机损坏维修时需要费用高。所以没有特殊要求时不宜采用。在制粒机顶上端的螺旋给料器是根据制粒机的产量多少来进行调节物料的传输量。因此，该输送机要求变速，可以用变频调速电机来实现，电机和螺旋轴的之间采用联轴器衔接。在上述设计中可以知道给料器的转速在0~150r/min,调速电机的功率是0.55KW。查找相关的型号，可以选取变频调速电机：YVP80M1-4，它转矩是3.5N·m,而联轴器的型号是：11J30132GY8J70132。当前情景下制粒机传动装置有2种：齿轮式传动；皮带传动。皮带传动制粒机是以主电动机作为输出动力，经过皮带轮减速来带动环模的旋转。另外一种齿轮式制粒机是以主电机做输出动力，在经过联轴器，最后使齿轮和电动机实现同轴运动。4传动装置的总体设计4.1带传动的设计4.1.1.总传动比的分配：i总=ii10=6.08,其中i0表示V带传动比，i1表示减速器齿轮传动比，为使V带传动外廓尺寸不致过大，初取i0=2.03。4.1.2.定V带型号和带轮直径4环模颗粒机挤压机的设计第4页共17页在相关的经验和资料的查找下，电动机的原始功率是P=2.2KW。电动机Y型号在国际上广泛用于电压是380V没特殊要求的机械（机床、农业机械）上。所以选取电动机型号为：Y132S-8。1计算功率caP查找资料得出工作系数K=1.2，因此caP=KP=1.2×2.2=2.64KW2计算小带轮的转速1n查找文献，选用A型V带。选择小带轮的基准直径1dd=90mm。带速11907103.35/601000601000ddnvms传动比127102.03350nin3大带轮的直径计算212.0390182.7dddidmm≈180mm4根据式120120.7()2()ddddddadd，中心距0230amm22100120()2()24dddddddLadda得0892.7dLmm，选取带的基准长度890dLmm5、按公式00()2ddLLaa求得实际中心距229amm，中心距的变化范围为216~256mm6、小带轮的包角12157.3180()157.48120dddda由190ddmm和1710/minnr，查阅机械设计手册得00.62PkW。根据1710/minnr，2i和A型带，查阅机械设计手册得00.09PkW。查表得0.93K，得0.99LK，于是r00P()0.65LPPKKkW带的根数5环模颗粒机挤压机的设计第5页共17页r2.644P0.65caPz7、计算单根V带的初拉力的最小值查表可知A型带的单位长度质量0.1/qkgm，初拉力为：20min(2.5)500151.37caKPFqvNKzv应使带的实际初拉力00minFF。8、计算压轴力pF压轴力的最小值为10minmin157.482sin24151.37sin1187.6522pFzFN4.2齿轮的设计在齿轮传动过程中，齿轮的大小和尺寸没有过多的要求和限制。所以在选取小齿轮的时候小齿轮的材料会选取40cr,小齿轮的硬度的选取一般会按照一定的规律。小齿轮的硬度一般选取260HB。同样，在大齿轮的选取过程中也是按照这种方法，所以大齿轮选取45钢，大齿轮的处理一般是调质处理。下面是齿面接触疲劳强度的计算。传动装置齿轮的传动比I=6.08/2.033。名义功率=11*0.95=10.45则：T11610*55.9nP=9.55*106*146045.10=136708.9N.mm取齿宽系数Φd=1.0得：接触疲劳极限1limH=710MPa2limH=580MPa初步计算的许用接触应力[H][H1]=0.91limH=0.9*710=639MPa[H2]=0.92limH=0.9*560=522MPa取Ad=82初步计算小齿轮直径d16环模颗粒机挤压机的设计第6页共17页d1Ad3211uuTHd=82×3255041152168071.7则取d1=75mm初步齿宽bb=1dd=1×75=75mm圆周速度VV=10006011nd=100060730752.86m/s由表12.6选择精度等级为7级精度初取齿数Z1=25，Z2=i×Z1=3×25=75m=11Zd=75/25=3取m=3则Z1=md1=75/3=25Z2=i×Z1=3×25=75使用系数KA，由表12.9，取KA=1.5动载系数KV，由图12.9，取KV=1.2齿间载荷分配系数KHaFt=2T1/d1=2×136708.9/823334NbFKtA=8233345.161N/mm〈100N·ma=[1.88-3.22111ZZ]cos=1.88-3.2×751251=1.71Z=34a=371.140.88由此得：KHa=29.188.01122Z齿向载荷分布系数KHB7环模颗粒机挤压机的设计第7页共17页821016.017.1103321bcdbBAKH=1.18载荷系数KK=KA*KV*HK*HK=1.5*1.2*1.29*1.18=2.74由得弹性系数EZ=189.8MPa由得节点区域系数HZ=2.5由接触最小安全系数limHSlimHS=1.05计算表明，接触疲劳强度较为合适。预期使用寿命10年，每年300个工作日。接触寿命系数NZ21NNZZ1.0许用接触应力:1H=798Mpa2H=710MPa211)1(2bdKTZZZHEH=189.8*2.5*0.86*3*75754*9.136708*74.2*22=确定传动的主要尺寸实际的分度圆直径d在查找资料和借鉴生活经验时可知，由于，模数的选取在一定的条件下，模数的标准的定位一般是定值选取十。而且在齿数已重新确定的条件下，但是没有圆整。所以在此条件下分度圆直径不会随之发生改变。1d=mZ1=3*25=85mm2d=mmmZ22575*32故小齿轮参数为：1d=75mmm=3Z1=25大齿轮参数为：2d=225mmm=3Z2=75齿根弯曲疲劳强度的验算。8环模颗粒机挤压机的设计第8页共17页重合度系数Y75.025.0Y=0.25+(0.75/1.79)=0.66齿间载荷分配FK=1/Y=1.49齿向载荷分配系数FKFK=1.38载荷系数KFKFKKAKV=1.5*1.2*1.49*1.38=3.70齿形系数1FY=2.442FY=2.13应力修正系数SY1SY=1.682SY=1.85弯曲疲劳极限limF1limF=600MPa2limF=450MPa弯曲最小安全系数limFSlimFS=1.25弯曲寿命系数1NY=2NY=1尺寸系数xYxY=1许用弯曲应力1F=1limFxY1NY/limFS=600*1/1.25=480MPa2F=2limFxY2NY/limFS=480/1.25=360MPa9环模颗粒机挤压机的设计第9页共17页故：212212SFSFFFYYYY2F4.3轴的设计4.3.1轴的材料选择主要采用碳素钢，最常用的是45钢。并对其进行调质与正火处理。联轴器的安装位置是在轴端，所以选择A型平键。在齿轮处安装的轴颈d=70mm，所以选择键b×h＝20×12。在计算带轮的尺寸可以得到轴段长度是132mm，在从键的标准长度中选取L=125mm，标记为：键20×12×125GB/T1096。查相关的资料和文献可以得知调质轴的参数为：P=0.55KW，n=0