蜂窝煤成型机课程设计毕业设计Word文件下载.docx
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主要技术参数
BFB140-IIIII型
BFB160-II型
BFB220-II型
FB140型
圆成煤规格
直经×
高任意选择
方煤
100×
80
120×
80-90
150×
90
100
（80-100）
产量
38-40块/分
40-45块/分
18-22块/分
50块/分
滑梁行程
300-360mm
电机功率
7.5kw
7.5-10kw
11kw
质量
1500kg1800kg
2500kg
3600kg
2200kg
1800kg
外型尺寸
1845×
1250
×
1900
1930×
1450
1950×
1500
2000
3200×
1285
1860
1200
这种上置式冲头煤成型机在实际操作过程中，将煤粉压紧后再冲孔，从而造成机体笨重造价高、且能源消耗大、易损件多,难以响应建设节约型社会的号召。
中国工业新闻（CHINAINDUSTRYNEWS）中的《机械周刊》中名为《蜂窝煤机业触底未见反弹》的报道，很敏锐的指出了蜂窝煤机业的国内现状，现将内容摘录如下：
“80%的工人离开了工作岗位，今年上半年才销售了100多台蜂窝煤机。
”9月10日，湖南省武冈市委宣传部的夏建敏这样向记者介绍该市的蜂窝煤机厂。
在厂办，一位姓唐的主任对记者说，由于受市场饱和、农村市场购买力下降、煤炭价格上涨等因素的影响，包括武冈煤机在内的全国50多家蜂窝煤机生产厂家效益从2003年起就开始了大幅下滑。
蜂窝煤机行业真的是山穷水尽了吗？
煤机之争
武冈市蜂窝煤机制造厂是一个拥有50年生产历史的企业，凭借蜂窝煤机的专利技术，她一度创造了乡镇企业的辉煌，先后被评为全国煤矿机械重点企业、湖南省经济活力百强企业，并获得了湖南省著名品牌、国家金奖。
在其鼎盛时期，武冈煤机和四川宜宾、河南巩县的两家蜂窝煤机生产企业并称为全国行业三强，在全国各地设有销售网点，产品市场占有率一度达到25%。
1998年，在已掌握蜂窝煤机制造技术并拥有一定客户资源的情况下，曾为武冈煤机销售产品的张某，在离武冈市20公里的洞口县高沙镇创办了湘南煤机厂，与武冈蜂窝煤机厂摆起了擂台。
从此，两家企业明争暗斗，摆开了阵式。
武冈煤机打出了"
购买煤机莫上当，金奖名牌在武冈"
的牌子，湘南煤机则喊出了煤机还是湘南好的口号，两家企业都宣称自己厂里生产的媒机质量最好、产品最正宗。
然而，竞争归竞争，在2003年前，这两家企业都获得了不错的效益。
湘南煤机迅速地完成了原始资本的积累，并从最初的100多万元发展为拥有1000多万元总资产的民营企业。
武冈煤机工人们的收入也日益看涨，他们的月平均工资一直都在1000元以上。
陷入困境：
现在的武冈煤机，大量的产品堆积在厂房里，来进货的车辆已经屈指可数了。
由于效益不行，在车间上班的工人已寥寥无几，就连开大门的门卫都显得懒洋洋的，精神萎靡不振。
虽然从墙上的荣誉匾牌、豪气逼人的标语中还可依稀看到这家厂曾经的辉煌，但现在似乎已到了垂暮之年，给人一种死气沉沉的印象。
"
现在只有煤机配件还有一定市场，市里的工作组已进驻厂里。
唐主任焦虑地对记者说。
离开武冈，记者来到湘南煤机采访。
这里的情况显然要比武冈煤机好一些。
由于是私营企业，机制灵活，反映也比国营企业快，在2003年上半年，就敏锐地察觉到了市场上煤机销量走下坡路的变化。
湘南煤机在限量生产煤机的同时，也在筹划着转产事宜，投入巨资兴建了水轮机生产线，生产单机容量1250千瓦的水轮发电机。
我是什么赚钱就生产什么，决不会像他们那样死耗着。
张某对记者说，今年他还准备投入200万元，扩大水轮机的生产能力。
路在何方？
和上述两家企业的情况大同小异的是，目前全国其它煤机生产企业也大都面临着关门或转产的生死抉择。
蜂窝煤机业路在何方？
不管是生产厂家，还是行业专家，大家都在思考着同一个问题。
随着城市居民使用液化气、天然气等气体燃料的普及，煤机行业在城市的市场将逐步地丧失殆尽。
专家认为，煤机行业要想尽快从低谷中走出，一方面要在行业内进行有效的资源整合和必要的技术更新，有效降低产品成本；
一方面要下大力气开拓农村市场，农村是一个广阔的天地，煤机生产企业的销售网络要以乡镇为中心向周边村庄辐射。
另外，业内专家告诉记者，隔行如隔山，企业转产一定要谨慎。
在原有产品已无生命力的情况下，企业要根据自身特点，利用原有的优势资源，选择适合自己发展的新产业，在选择新项目的同时要立足长远，做企业不能靠投机，打一枪换一个地方。
由此可见，目前国内煤机生产企业大都面临着关门或转产的生死抉择,为响应建设节约型社会的号召，技术更新势在必行。
2现有蜂窝煤机的性能分析
2.1蜂窝煤机规格型号说明
上图为蜂窝煤机的外观图，现有的蜂窝煤机外观大致相同。
2.1.2适应范围
140型、160型蜂窝煤机是一种成型加工机器，装配不同的模具则能加工符合该技术性能的不同规格的多种型煤。
2.1.3基本技术参数
表2.1基本技术参数表
项目
单位
指标
LFM140
LMF160
生产能力
快/min
40～42
37～39
配用功率
KW
Y132S～4～5
Y132M～4～7.5
高速轴转速
n/min
226
205
低速轴转速
42
38
滑梁行程
Mm
280
310
配用V型带
根
V型带B性型2800×
3
V型带B型2800×
成型压力
Kg8/m㎡
≈3500
表2.2基本技术参数
参数
LFM140型
140mm以下各种圆形蜂窝煤
LFM160型
160mm以下各种蜂窝煤100×
100方煤
蜂窝孔数
19孔、16孔、12孔、9或梅花型等
蜂窝煤厚度
70～80±
2mm
蜂窝煤静压力
≈65～90Kg
贪水率应根据当地的煤质，原料配比，煤末粒度经过多次试验确定含水率。
2.2现有蜂窝煤机工作原理
2.2.1工艺要求
为了实现蜂窝煤机冲压成型，冲压式蜂窝煤机成型机必须完成以下几个动作：
（1）煤粉加料；
（2）冲头将蜂窝煤压制成型；
（3）清除冲头和出煤盘的积屑的扫屑运动；
（4）将在模筒内的冲压后的蜂窝煤脱模；
（5）将冲压成型的蜂窝煤输送装箱。
2.2.2工艺动作分解
根据上述分析，冲压式蜂窝煤机成型机完成的工艺动作有以下六个动作：
（1）加料：
这一动作利用煤粉的重力自动加料；
（2）冲压成型：
冲头上下往复运动，在冲头行程的四分之三进行冲压成型；
（3）脱模：
在弹簧回复力的作用下使已冲压成型的煤饼脱离模筒。
一般可以将它
（4）扫屑：
在滑块回程过程中完成；
（5）模筒转模间歇运动:
以完成冲压脱模和加料两个工位的转换；
（6）输送：
由输送带完成。
以上六个动作，加料、输送和扫屑机构比较简单，暂时不予考虑，因此，对现有冲压式蜂窝煤机成型机运动方案的分析，重点在对整体运动原理、冲压方式、脱模机构和模筒的新型设计这几个项目的选型和设计问题分析。
2.2.3现有蜂窝煤机的构造和原理
（1）蜂窝煤机的构造：
机架、传动、拔转与搅拌、五孔盘、滑梁、冲头、清污、料筒、输送等九部分组成,机架部分由机体、立柱、顶盖、撑杆等部件构成.
（2）工作原理及工艺动作过程
传动示意图如图2.2所示:
图2.2
1-电机、2-传输带、3-减速器输入轴、4-安全装置、5-减速器、6-飞轮、7-主轴、8-增力机构齿轮轴、9-滑柱、10-U型托杆、11-冲头、12-滑块、13-漏斗、14-机架、15-导轨、16-模筒、17-增力机构摆杆、18-增力机构小滑块、19-机架、20-间歇运动齿轮轴、21-不完全齿轮、22-减速器输出轴、23-输送带、24-机座
电动机经三角皮带将运动传至大皮带轮,经过两极齿轮减速后,将运动传递给Ⅲ轴,通过拐轴,连杆推动滑梁往复运动。
Ⅰ轴将运动传递给Ⅲ轴的同时，带动分度机构；
Ⅲ轴将运动传递给增力机构的同时，带动运输机运动。
分述如下：
①冲压运动
由Ⅲ轴，拐轴5、连杆6、滑梁13、推煤头、冲头Ⅱ组成.其工作原理是:
Ⅲ轴两端装由拐轴,经过连杆与滑梁组成曲柄机构。
Ⅲ轴旋转，经拐轴推动连杆，使装有推煤头，冲头的滑梁在机座上的立柱间做上下往复运动，实现冲压运动，其工作过程如下：
分度完毕，转盘定位；
此时，滑梁连同推煤头，冲头向下运动到距离模筒上平面58～75mm。
滑梁继续向下运动，冲头在第二个工位上将煤料冲孔和压实；
推煤头在第三工位上将第一工作循环中以成型的蜂窝煤推落到输送机上。
冲压运动完毕，冲头随滑梁上升，冲头底在弹簧的张力下压住煤饼，冲针从煤饼孔中拔出。
②分度机构
由转盘机构及分度机构完成。
转盘机构的间歇分度运动通过Ⅰ轴上的蜗杆和立柱上的涡轮齿合获得动力，并将Ⅰ轴在水平内的转动变为立轴在垂直平面内的转动。
立柱转动时，装在立轴上的非完全齿轮带懂转盘机构做间歇分度运动。
其工作过程是：
滑梁向上运动，冲头下平面离开转盘上平面5～25mm时，装在立轴上的轮壳外弧以转到定位内弧中心，扇形齿轮上的首齿（代缓冲撞块）与装在转盘齿轮上的缓冲碰爪接触，并推动转盘机构转动，扇形齿轮逐渐进入与转盘齿轮正常齿合的位置，并带动转盘做间歇分度运动。
滑梁向下运动，冲头下平面58～75mm左右时，扇形齿轮走完最后以个齿。
此时，轮壳同时运动到转盘齿轮上的内定位弧的中心，转盘停止转动。
冲头，推煤头同时在两个工位上分别将煤料成型和推出。
冲头经死点上行至离开转盘上平面8～25mm时，完成一次工作循环，如此周而复始。
③搅拌进料运动
由轮壳，进料部分组成。
通过轮壳与搅拌座的连接获得动力，带动搅拌机构运动，使料斗中的煤料得到充分的搅拌和翻动，煤料借转盘间歇停留之机，下落并装满模筒。
④扫屑运动
扫刷机构时一四杆机构，通过滑梁的往复运动获得动力，冲头冲压一次，扫刷往复工作一次，协调地完成冲头底和推煤头的清扫工作。
2.2.4根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图，如图2.3所示：
冲压式蜂窝煤成型机运动循环图是要是增力机构，间歇运动机构和上压板三个执行构件的先后顺序、相位，以利对各执行机构的设计、装配和调试。
冲压式蜂窝煤成型机的增力机构为主机构，以它的主动件的零位角为横坐标的起点，纵坐标表示各执行构件的位移起止位置。
图2.3表示冲压式蜂窝煤成型机两个执行机构的运动循环图。
增力机构和间歇运动机构都由工作行程和回程两部分组成，要求各部分有机衔接起来。
图2.3现有蜂窝煤机的运动循环图
2.2.5现有蜂窝煤机的主要缺陷：
（1）空行程长，工作效率低
现有蜂窝煤机的冲压成型系统，其主要技术参数是:
冲压行程：
270mm
模筒高度：
125mm
蜂窝煤直径：
100mm
蜂窝煤孔径：
13mm
蜂窝煤孔数：
12个
蜂窝煤高度：
72mm
冲压式蜂窝煤成型机的滑梁行程s=270mm,实际冲压行程只有53mm占总行程的19.6%，也就时说在冲压行程过程中，由80.4%的行程时做无用功的，有效距离不到总行程的五分之一。
（2）冲压过程设计不合理，冲压的方式设计不合理，浪费大量能量
现有蜂窝煤机的冲头结构设计符合传统的冲压工艺要求。
但先将煤粉压紧再插针冲孔，这样就造成了插针的磨察，浪费能源，且对整机的要求过高，同时蜂窝煤的成型与脱模分为两道工序，且流水作业式导致两道工序同时工作，造成了选用电机的功率很大。
（3）模筒的设计不合理，现有的蜂窝煤机都是采用转盘式，转盘上分有六个模筒一个压紧并冲孔，一个单独冲饼出煤，另外四个模筒被同时被装进煤粉，而处于工作状态的只有2个模筒，所以任何时候都有4个模筒的煤粉处于等到中，且整个转盘的体积大，转速高，造成了机体的增力机构复杂，机器功率很大，机体笨重，浪费大量钢材资源，并增加了大量成本
由表2.3可知现有蜂窝煤机的电机功率均在7.5KW以上，且质量更时大的惊人，均在1.5吨以上，体积超过4.38立方米。
浪费大量的能源和资源，若不加以改进而继续生产，将成为建设节约型社会的又一个障碍。
表2.3现有蜂窝煤机的部分参数
主要技术参数
BFB140—Ⅲ型
BFB160-Ⅱ型
BFB220-Ⅱ型
直径×
方煤
190
产量
38～40块/分
40～45块/分
18～22块/分
300～360mm
电机功率
7.5～10kw
质量
1500kg
外型尺寸
1250×
1450×
1500×
1285×
在表1.1的《主要技术参数》中由一组数据摘录如表2.3。
（4）易损件多。
现将易损件列表，见表2.4
表2.4现有蜂窝煤机的易损件
零件名称
数量
冲针
个
12
导杆
4
拔销套
2
弹簧
1
活动盘
底模筒
保险销
3新型蜂窝煤机的系统参数和工艺分析
3.1新型蜂窝煤机功能和设计要求
3.1.1新型蜂窝煤机功能分析
冲压式蜂窝煤成型机是我国城镇蜂窝煤（通常又称煤饼，在圆柱形饼状煤中冲出若干通孔）生产厂的主要生产设备，现有的蜂窝煤机是将煤粉加入转盘上的模筒内，经冲头冲压成蜂窝煤。
而本设计是利用一种类似曲柄机构的的间歇传动控制一个只有两个模筒的滑块左右移动来实现煤饼的冲压成型。
3.1.2新型蜂窝煤机运动分析
为了实现蜂窝煤粉加料；
冲压成型，冲压式蜂窝煤成型机必须完成以下几个动作：
（2）插针插入模筒内并压紧；
（3）模筒移动；
（4）冲头将煤粉冲压成型并顶出脱模；
（5）清除冲头和出煤盘的积屑的扫屑运动；
（6）将冲压成型的蜂窝煤输送装箱。
3.2新型蜂窝煤机原始数据及设计要求
3.2.1新型蜂窝煤机原始数据
（1）蜂窝煤成型机的生产能力：
60次/min；
（2）驱动电机：
Y100L2－4、功率N＝3kW、转速n＝1420r/min。
188mm
110mm
100mm
13mm
12个
70mm
新型蜂窝煤成型机的滑块移动行程S=188mm，实际冲压行程（包括压缩弹簧的储能行程）有140mm占总行程的93.94%，也就是说，在冲压成型过程中，仅有0.06%的形成是做无用功的。
4新型蜂窝煤机的原理设计和工艺动作分解
4.1新型蜂窝煤机的原理设计
4.1.1新型蜂窝煤机原理设计
1-齿轮Ⅰ、2-滑块移动装置、3-插针装置、4-轴Ⅰ、5-锥齿轮、6-齿轮Ⅱ、
7-轴Ⅱ、8-搅煤装置、9-不完全齿轮、10-压紧与顶出装置
如图所示，新型蜂窝煤机的主轴采用链轮的传动，电动机通过链传动把功率传递到轴Ⅰ，轴Ⅰ通过链传动传动到轴Ⅱ，轴Ⅱ带动箱体齿轮实现机构的压紧与顶出运动。
轴Ⅱ通过齿轮Ⅱ带动搅煤装置的运动，轴Ⅰ经齿轮连接带动插针装置，再通过锥齿轮传动把功率传递到滑块移动装置，以实现整个蜂窝煤的压制完成。
4.2新型蜂窝煤机的工艺动作分解
4.2.2新型蜂窝煤机的工艺动作分解
根据上述分析，新型蜂窝煤机成型机要求完成的工艺动作有以下六个动作：
这一动作可利用煤粉的重力打开料斗自动加料，同时设计用一组圆锥齿轮传动来实现搅煤运动；
（2）插针：
由一个箱体中的只含四分之一齿的齿轮和齿条的配合来完成；
（3）移位：
同样采用不间歇运动来完成
（4）冲压成型：
冲头上下往复运动，在冲头行程的四分之三进行冲压成型，在弹簧的回复力作用下将煤饼顶出脱模；
（5）扫屑：
以上六个动作，扫屑和输送的动作比较简单，暂时不予考虑，
因此，新型蜂窝煤成型机运动方案设计重点考虑压紧与顶出装置的设计、插针部分设计、滑块移动部分设计和搅煤运动的设计。
5新型蜂窝煤机主要传动部分运动设计和结构设计
5.1新型蜂窝煤机的压紧与顶出装置的运动设计和结构设计
5.1.1原理示意图：
图5.1压紧与顶出装置的传动示意图
如图所示，压紧与顶出装置主要由不完全齿轮和齿条的配合来完成运动，首先是外面两个齿条通过机架的的连接对模筒中的煤粉进行压制，在行程188mm的时候，不完全齿轮与齿条的失去黏合，此时带动里面两个齿条通过机架连接对模筒中的煤饼进行脱模运动，从而实现蜂窝煤的压紧与顶出运动。
5.1.2压紧与顶出装置齿轮的设计
根据机器实际运动状态和前面已确定的参数，借助工具软件《机械设计手册（软件版）R2.0》，进行渐开线圆柱齿轮的设计计算，其设计流程如下：
进入《机械设计手册（软件版）R2.0》的界面，如图：
单击标题栏的计算程序，在其下拉子菜单中选择渐开线圆柱齿轮设计计算，进入渐开线圆柱齿轮传动设计界面，如图：
单击
，填写基本参数如图所示，单击
：
，进行强度校核如图所示，单击
，保存设计信息，生成《渐开线圆柱齿轮传动设计报告》，内容如下：
（1）设计信息
设计者Name=xiongxiangyang
设计单位Comp=syn
设计日期Date=2008-5-31
设计时间Time=23:
43:
00
（2）设计参数
传递功率P=3.00000（kW）
传递转矩T=477.45000（N.m）
齿轮1转速n1=60（r/min）
齿轮2转速n2=60（r/min）
传动比i=1.00000
原动机载荷特性SF=均匀平稳
工作机载荷特性WF=轻微振动
预定寿命H=10000（小时）
（3）材料及热处理
齿面啮合类型GFace=硬齿面
热处理质量级别Q=ML
齿轮1材料及热处理Met1=45<
表面淬火>
齿轮1硬度取值范围HBSP1=45-50
齿轮1硬度HBS1=48
齿轮1材料类别MetN1=0
齿轮1极限应力类别MetType1=11
齿轮2材料及热处理Met2=45<
齿轮2硬度取值范围HBSP2=45-50
齿轮2硬度HBS2=48
齿轮2材料类别MetN2=0
齿轮2极限应力类别MetType2=11
（4）齿轮基本参数
模数（法面模数）Mn=3
端面模数Mt=3.00000
螺旋角β=0.000000（度）
基圆柱螺旋角βb=0.0000000（度）
齿轮1齿数Z1=55
齿轮1变位系数X1=0.00
齿轮1齿宽B1=22（mm）
齿轮1齿宽系数Φd1=0.26667
齿轮2齿数Z2=55
齿轮2变位系数X2=0.00
齿轮2齿宽B2=22（mm）
齿轮2齿宽系数Φd2=0.2666
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