AHHC520制粒机设计含全套CAD图纸.docx

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AHHC520制粒机设计含全套CAD图纸

编号

无锡太湖学院

毕业设计（论文）

题目：

AHHC520制粒机设计

信机系机械工程及自动化专业

学号：

学生姓名：

指导教师：

2013年5月25日

无锡太湖学院本科毕业设计（论文）

诚信承诺书

本人郑重声明：

所呈交的毕业设计（论文）AHHC520制粒机是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。

班级：

机械97

学号：

0923820

作者姓名：

2013年5月25日

无锡太湖学院

　信机　系　机械工程及自动化　专业

毕业设计论文任务书

一、题目及专题：

1、题目　　AHHC520制粒机设计　　

2、专题　　

二、课题来源及选题依据

本课题以某企业产品设计需求为背景，以AHHC520制粒机为研究对象，以高质量、低成本、环保、节能为指导思想，对AHHC520制粒机的工作原理、关键部件结构型式、关键部件设计计算等内容展开研究。

课题研究成果将对相关企业产品的优化设计提供有效的指导，具有较大的理论意义与实用价值。

三、本设计（论文或其他）应达到的要求：

①熟悉颗粒加工及其生产现状，并查阅相关资料；

②熟练掌握现有制粒机的结构、工作原理及传动部件的结构、工作原理进行分析；

③熟练掌握制粒机传动部件的设计，并能进行可行性分析；

④掌握传动部件的结构设计，并能综合考虑结构，工艺，装配及经济性对传动部件的各零部件进行设计；

⑤能够熟练使用CAD，UG绘图软件，绘制二维、三维零件图和装配图；

四、接受任务学生：

机械97班　　姓名魏于沛

五、开始及完成日期：

自2012年11月12日至2013年5月25日

六、设计（论文）指导（或顾问）：

指导教师　　　　　　　签名

签名

　　　　　　　签名

教研室主任

　　　　　　〔学科组组长研究所所长〕　　　　　　　签名

　　　　系主任　　　　　　签名

2012年11月12日

摘要

随着我国近几年经济的高速发展，国内的饲料机械技术在科学创新方面有了突飞猛进的发展。

例如，牧羊集团和正昌集团他们是我国饲料机械发展最快的企业，他们的技术不仅引领全国，还可与先进国家技术相媲美。

此次的毕业设计是以现有制粒设备为基础，并取长补短，进行了改造和创新，力求设计方案较现有产品在各方面性能都有所提高。

现有的技术中，有一种环模制粒机，包括机架和圆筒形的中空环模，环模壁上径向开设有若干模孔，环模一端径向设有进料通道，所述环模经传动系统与动力输八机械相连接，环模内设有至少一个压棍，压棍可转动地安装在压辊固定的机构上，工作时，环模转动，物料从进料通道进入环模内，被环模带动，不断从压辊和环模之间空过，在压辊的挤压之下，物料被从模孔中挤出，被切刀装置切断后形成颗料装的物料；其不足之处在于：

这种制料机工作效率低下。

然而AHHC520制粒机使制粒效率大幅提高。

关键词：

双环模；制粒机；有限元

Abstract

Internalandexternalcombination2-ringmouldgranulatingmachineisbypowderfeedconditioning（plussteamorwater）,extrusiondieholeforming,cutting,coolingdry,crushing,screening,finallymeetspecificproductqualitymadetherequest.Itwillcooperatewithgoodvariouspowderfeedcompressedintogranules,changedthephysicalpropertiesandfeedbiochemicalperformanceandimprovethefeedutilizationrateandtofeedtheapplicability.Ourfeedindustrylatestart,manygranulatingequipmentcomparedwithforeignequally,thereisstillagap.Throughthevisittofeedmachineryfactory,manymanufacturersdomesticunderstandingofexistinggranulatingequipmentperformancearethiscertaindisadvantages.Butalongwiththerapiddevelopmentofeconomyinrecentyears,domesticfeedmachinerytechnologyinscientificinnovationhasabreakneckdevelopment.Forexample,shepherdgroupandzhengchanggrouptheyfeedmachineryinChinaisthefastestgrowingenterprise,theirtechnologynotonlyleadthecountry,stillcanmatchwithadvancedcountriestechnology.Thegraduationdesignbasedonexistinggranulatingequipmentforthefoundation,andcomplementeachother,reformationandinnovationperpetuallystrivetodesignschemeisinallaspectsofexistingproductsperformanceisimproved.Theexistingtechnology,haveakindofringdiegranulatingmachine,includingframeandthecylindricalhollowringringdiewallmodule,openseveralmodelholeradialringdieend,withfeedingchannel,radialreferredbythetransmissionsystemringdiewithpowerlosteightmechanicalconnections,ringdieequippedwithatleastonepressurestick,pressurestickcanrotateinstalledinpressingrollerfixedinstitutions,work,ringdierotating,materialfromincomingchannelintotheringringdiemould,wasdriven,constantlyfrompressingrollerandringdie,inspacebetweentheextrusionpressureroller,underfrommodelholematerialbeingsqueezedbycuttingknifedevice,offthematerialformmakingsoutfit;Itsdefectliesin:

thissystemfeederlowproductivity.Yetinternalandexternalcombination2-ringmouldgranulatingmachinemakegranulatingefficiencygreatlyimprove.

Keywords:

2-ringmode；Granulatingmachine；FEA

1绪论

随着世界饲料机械技术的不断发展和完善，制粒机的制造技术和成形理论研究得到了飞速的发展，使用制粒机生产颗粒饲料已得到普及。

目前，常用的颗粒压制机有膨化制粒机、环模压制机和平模压制机等基本类型。

且环模制粒机具备生产效率高，耗能低，工作稳定等特点，适用于大中型企业，得到很广泛的应用。

我国的饲料工业是一个新兴的产业。

它是在现代化进程中应运而生的。

饲料工业依赖于农业而服务与养殖业，并随着农业和养殖业的发展而兴旺发达起来。

至今，完整的饲料工业体系已经初步形成，成为我国经济中不可缺少的经济产业支柱，在国民经济中有不可替代的地位，发挥着越来越大的作用。

现在，我国已能够生产出各种规格型号的饲料制粒机械，像环模、平模、膨化制粒机，牧草饲料制粒机等等。

产量从0.12t/h至40t/h,配套功率从5.5kw至315kw不等。

我国饲料机械技术也不断的在改革创新，逐渐与先进国家技术水相靠近。

1.1设计目的和意义

毕业设计是在校学生必须完成的独立性作业.它是各专业教学计划不可缺少的重要的实践性环节，是培养学生综合运用理论知识分析和解决实际问题能力的全面训练，是对学生所学理论只是及其应用能力的全面考核，是对学生加快知识向能力转化过程的有效检验，也是考试虽然都是对学生学习成绩考察的手段.但他们有很大的区别，平时考试是学生被动地接受知识和技能的训练，而毕业设计则是学生运用在校期间学得的知识，主动地去解决一两个实际问题。

同时这次的毕业设计也算是对自己四年来得一次总结，对自己学识的一次检验。

从中自己可以去发现问题，以及去寻求解决问题的方法，对自己以后的工作也有极大的促进作用，所以要用心的去对待此次的毕业设计。

当前我国正在进行经济体制改革，急需机械设计人才，通过毕业设计的创作可以发现人才、选拔人才从而对国家经济改革，提供立竿见影之效，从这个意义上说:

毕业设计的创作是与国家经济改革、经济建设直接联系的，是有现实意义的。

对毕业设计的意义要想得多些，想到本单位本系统的微观，也想到整个国家整个社会主义建设的宏观。

我们国家经济要腾飞，没有一大批既有理论知识又有实际工作能力的全面机械设计人才，是不可想象的。

毕业设计的创作又应该面向国家经济建设机械设计改革献计方面，提供一些确有价值、确具实效的成功之作。

1.2环模制粒机的国内外研究现状

制粒的历史可以追溯到1990年，起初是用于饲料加工的，饲料工作者在实践中积累了很多经验，致力于改善制粒机性能。

图1.1铸模式制粒机示意图图1.2挤压式制粒机示意图

图1.3Schueler型制粒机示意图图1.4平模制粒机示意图

图1.5环模制粒机示意图

世界上第一台与制粒机相似的机器是一台铸模式设备，如图1.1所示。

1910年左右，世界上第一台挤压式制粒机问世，如图1.2所示。

该制粒机工作机理基本与现在的挤压式制粒机相同。

到1920年，斯凯勒（SchMeler）提出了压缩法制粒，如图1.3所示，但这种制粒方法磨损严重，在1920期间，在总结了之前的制粒机工作原理的基础上，研制成功了第一台平模制粒机，如图1.4，这种机器装有围绕中心轴回转的滚轮，迫使物料挤压向下，通过水平固定模板的模孔，旋转切刀把物料切割成一定长度的颗粒。

而几乎在同一时期，世界上第一台环模制粒机研制成功，如图1.5所示，最初的环模制粒机是一个压辊，以后演变成两个、三个过程，利用压辊的挤压力将粉状物经由环模的环模孔中挤出。

环模制粒机是环模靠主轴转动而回转，其内有两个或者三个压辊，工作时压辊将粉状物压入环模孔中，挤出成形后呈圆柱形，并被固定切刀切断成颗粒物料。

这种环模制粒机制粒质量好，生产效率高，能耗比其他几种要少。

在此基础上，环模制粒机性能不断改善，其后60年支配了整个饲料业。

到如今生物质燃料的广泛被研究开发，环模制粒机在这一领域的引用也日渐广泛。

从环模制粒机的整个发展来看，制粒机的基本工作原理没变，而环模制粒机的制造水平和技术性能大有改善。

平模与环模的区别在于：

一、喂料方式：

环模制粒机采用机械强迫式进料，高速旋转离心分布进入制粒室，通过刮刀来分布物料，喂料不均匀；平模制粒机是靠物料自身重量垂直进入压制室，能够均匀喂料。

二、压力：

在同等直径下的模具内，环模压轮直径的大小受环模模具直径的限制，所以压力大小受限；平模压轮直径的大小不受模具直径的限制，可以加大内装轴承空间，选用大号轴承增强压轮的承受能力，不仅提高了压轮的压制力，而且还延长了使用寿命。

三、出料方式：

环模属于高转速，物料排出时破损率高；而平模属于低转速，破损率低。

四、压轮调节方式：

环模制粒机要是用压轮中间的偏心轮上的两个螺丝来调节压力；平模制粒机是采用螺纹丝柱m100中心调节机构，顶力百吨，下落平稳、触击柔和、压力均匀。

可采用旋转手动和液压自动调节两种方式。

从平模与环模的对比中我们可以看出平模的压力比环模大，所以对于像木屑、秸杆等这种物料轻，难以成型的粗纤维用平模较好。

1.2.1国外研究现状

CPM公司生产的环模制粒机采用斜齿齿轮减速箱传动结构；Bǖhler公司生产的环模制粒机采用双压辊、环模式、单电机三角皮传动结构。

单位生产效率高，运行费用低，结构比较简单，操作维修方便；Mǖnch公司生产的环模制粒机有环模、锥形压辊平模制粒机两种；三辊式制粒机是以英国UMT公司为代表的一种典型环模制粒机。

美国在1976年前后利用饲料成型技术，开发了压辊式颗粒燃料成型机；日本在1983年前后从美国引进了该技术。

到1987年，已有十几张颗粒燃料工厂投入运行。

1.2.2国内研究现状

我国从改革开放初期就开始研究制粒机，湖南研究出了第一台压缩成型机实在1985年，随后连云港也研制出了制粒机，随着时间的推移制粒机的技术也越来越成熟。

研究在中国开始生物质压缩成型技术从十九年代起。

1985湖南省衡阳市食品机械厂研制的第一台生物质压缩成型机，江苏连云港东海食品机械厂引进杆燃料。

1993前后，中国进口了近20的生物质压缩成型生产线，基本上采用螺旋，以木屑为原料。

1994，河南农业大学，中国农业机械总动力开发机械活塞冲压成型机，1998，河南农业大学开发液压活塞双向挤压成型机，2002，中南林学院还开发了相应的设备。

2006河南农业大学开发驱动的活塞式成型机、合肥天雁绿色能源开发有限公司的秸秆成型机，采用螺旋预热预压，两个活塞压缩技术，解决了普通注塑机的速度要求高的模具问题对原水易磨损。

为了减少能源消耗，成型，河南省科学院能源研究所研制的环模颗粒在室温下为生产燃料颗粒成型机。

2004，对清华大学和北京汇众科技有限公司生物质成型技术的发展严格，利用生物质辊挤压原理是压缩，其性能优于现有的颗粒成型技术。

目前，生物质燃料成型技术已日趋成熟，已成为商业部分的实现。

近年来，生物质燃料以其各项优点在我国得到了比较广泛的推广和应用。

但在燃料生产中，颗粒的质量问题依然很大。

主要原因在于国内厂家对颗粒燃料的制粒机理缺乏深入的研究。

国外针对环模制粒机理的研究很多，但是大多数研究肯定是保密的，导致国内对于该方面的研究很少，缺乏对制粒过程全面研究。

现有的技术中，有一种环模制粒机，包括机架和圆筒形的中空环模，环模壁上径向开设有若干模孔，环模一端径向设有进料通道，所述环模经传动系统与动力输八机械相连接，环模内设有至少一个压棍，压棍可转动地安装在压辊固定的机构上，工作时，环模转动，物料从进料通道进入环模内，被环模带动，不断从压辊和环模之间空过，在压辊的挤压之下，物料被从模孔中挤出，被切刀装置切断后形成颗料装的物料；其不足之处在于：

这种制料机工作效率低下。

然而AHHC520制粒机使制粒效率大幅提高。

1.3设计任务

AHHC520制粒机，包括机架和环模，环模壁上径向开设有若干模孔，环模一端设有进料通道，机架上固定有主套，环模另一端与皮带轮相固定，皮带轮经轴承安装在主套外；环模内设置有圆筒形的内环模，内环模壁上也开设有若干径向的模孔，内环模的一端连接有转轴，转轴安装在调整套内，调整套穿过主套安装在机身上；主套上安装有喂料轴，喂料轴轴向穿过环模和内环模之间的间隙伸入进料通道中，喂料轴上设有螺旋推进叶片，螺旋推进叶片从进料通道的进料口下侧延伸至环模和内环模之间的间隙中。

模孔数目多，可同时从环模和内环模上进行制粒，其工作效率高，可用于粮食、饲料加工中的制粒。

本结构简单、紧凑，合理；能防止温度上升，在低温下制粒，能确保原料挤压成颗粒状，抑制压力的上升；生产效率高、转动慢、噪音小，原料中的异物，能通过环模之间的间隙排出，不易损坏机器。

该机喂料、调质、制粒分别采用独立传动，工作可靠。

该设备主要组成部分有：

喂料系统，调质系统，传动成型系统和润滑系统。

AHHC520制粒机主要由喂料、搅拌、制粒、传动及润滑系统等组成。

其工作过程是要求含水量不大于15％的配合粉料，从料斗进入喂料绞龙，通过调节无级调速电机转速，获得合适的物料流量，然后进入搅拌器，通过搅拌杆搅动与蒸汽混合进行调质，如果需要添加糖蜜或油脂，也从搅拌筒加入与蒸汽一起调质，（油脂添加量一般不超过3％，否则难于成形），经调质后配合粉料温度可达64～85℃，湿度达14～l6％。

然后再通过斜槽经过吸铁装置除去混在粉料中铁杂质，最后进入压0制室进行制粒。

压制室主要工作部件由压模、二个压辊、喂料刮刀、切刀以及模辊间隙调节螺钉等组成。

饲料通过压模罩和喂料刮刀，将粉状饲料送入两个压制区，空轴传动轮带动压模旋转，饲料被卷入压模和压辊之间，两个相对旋转件对饲料逐渐挤压，而挤入压模孔，在模孔中成形，并不断向模孔外端挤出，再由切刀把成形颗粒切成所需的长度，最后成形颗粒料流出机外。

确定设计方案；喂料器技术参数的确定；电机参数的确定；调制器技术参数的确定；主传动系统技术参数的确定；主轴刚度的校核计算；环模和压辊配合使用的技术参数的确定，压辊得制作工艺过程；其他相关说明。

完成整机的三维设计、主要部件的组装图、重要零件的工程图、相关参数的优化。

2总体方案设计

2.1主要组成结构

图2.1AHHC520制粒机

AHHC520型制粒机主要用于中大型配合饲料厂压制颗粒饲料，也可用于机械化养养殖场。

该产品可以根据用户的需求，配备不同模孔孔径的压模，生产各种规格的颗粒饲料，从而用于不同的养殖对象。

该机喂料、调质、制粒分别采用独立传动，工作可靠。

该设备主要组成部分有：

喂料系统，调质系统，制粒系统，主传动系统，过载保护系统和润滑系统等。

2.2主要技术参数

表2-1技术参数

项目

参数

生产率（t/h）

1.5-8

压模内径（mm）

250

压辊直径（mm）

200

模孔直径（mm）

5

压模转速（r/min）

282

喂料绞龙转速（r/min）

100-300

螺旋面直径（mm）

250

螺距（mm）

250

调质器转速（r/min）

380

桨叶直径（mm）

362

螺距（mm）

290

偏心轴偏心距（mm）

9

配

套

动

力

主电机

90KW

调质电机

5.5KW

喂料电机

2.2KW

2.3工作原理与工作过程概述

2.3.1环模制粒机的工作原理

粉状饲料的制粒过程是一个连续压制过程。

它建立在粉状颗粒间有空隙存在的基础上。

粉状物料是一种由具有一定流动性的分散颗粒组成的不连续松散体，在挤压力的作用下粉粒相互移近和重新排列，粉粒间所含气体不断逸出,从而使得粉粒间的间隙减小，联接力增大，最后被压制成具有一定密度、一定硬度的颗粒饲料。

在压粒过程中，饲料的蛋白质和糖分受热产生可塑性，淀粉部分糊化。

“压粒”，简单地说就是一个挤压式的热塑过程。

环模和压辊是制粒机的主要工作部件，配合饲料从供料机构较均匀地供给调质机构，饲料在调质机构中与水（或其他添加物）混合后，投入制粒机构中。

饲料在环模与压辊的挤压下，从压模的模孔中挤出来成为颗粒。

从工作过程分析，环模是主动回转零件，而压辊是靠摩擦而转动的。

图2.2压制区内的分区

在环模制粒过程中，粉料在压制区内所在的位置不同，其受压辊的压紧力亦是不同的。

它可划分为4个区，即供料区、压紧区、挤压区和成形区，见上图。

在供料区，物料基本不受机械外力，它处于自然松散状态，但它受环模圈回转而产生离心力影响，使粉料紧贴在环模内圈上。

随着模辊的旋转，物料进入压紧区，在此区域内，受模辊的挤压作用，粉粒之间产生相对移动，孔隙逐渐减小。

由于材料的前进速度，挤出压力的增大，孔隙较小，但粉基本不变形。

在挤压区，模辊间隙变小，挤压压力急剧增加，粉进一步密切和马赛克，接触表面颗粒的增加与增强，颗粒之间的变形，并产生一个很好的连接，同时压制粉末挤压模孔。

全压成型颗粒模孔长度。

这部分的材料将产生弹性变形，塑复合材料。

料筒已压实成型已填满模孔，模孔内，继续接受新榨粉，使饲料柱体向外侧推移，排出模孔。

这时挤压力必须克服模孔内料柱摩擦力的总和。

物料在模辊转动作用下压制成颗粒有两个条件：

一是模辊要把物料攫入变形口，二是压辊对物料挤压力要大于模孔内料柱的摩擦阻力。

2.3.2环模制粒机的主要工作过程

当水分含量为12％～14％的配合饲料进入混合喂料器后，饲料经加入一定量的水蒸汽后，被螺旋浆叶混合搅拌均匀后送进调质器内，进行糊化。

如果需要，也可以将糖蜜、脂等液体均匀喷洒到物料中去，脂的添加量不得超过3％，以利于成形。

调质后的物料水分达到15％～17％，然后经分配器分配到转动的环式压模和压辊的工作面上。

旋转的压辊通过与物料的磨擦带动压辊旋转，物料在强烈的挤压下，克服孔壁的阻力，并不断从压模孔中成条的挤出。

挤出时被装置在压模外的切刀切成长度适宜的颗粒。

切刀的位置可以调节，以控制颗粒的长短。

刚压制出的颗粒温度一般在75～90℃之间，水分在15％～16％左右，必须在经过冷却降温，挥发水分使其温度接近室温，以便保管储藏。

3喂料机构设计

喂料机构的作用是将待制粒仓中的粉状物料均匀地输送到调质部分，其关键是保证输送速度的稳定。

传统的机构通常是依靠螺旋输送机来实现这种功能。

螺旋输送机又称“绞龙”，是一种无挠性牵引构件的连续输送设备。

其结构主要包括料槽、螺旋叶片和转动轴组成的螺旋体、两端轴承和驱动装置几部分。

工作时，物料由进料口进入料槽，并在螺旋叶片的推动下沿螺旋槽作轴向移动，直至卸料口被排出。

螺旋输送机的类型有水平、垂直和倾斜三种形式，本设计中选用水平螺旋输送机。

与其它输送设备相比，螺旋输送机具有结构简单、横截面积小、密封性好、操作维修安全、方便、制造成本低等优点，这也正是它被广泛应用的原因之一。

图3.1喂料机构

3.1喂料输送结构设计

该设备的螺旋输送机叶片采用单头满面式螺旋叶片，螺旋叶片的一边紧贴在轴上，形成完整的螺旋面。

这种叶片构造简单，输送能力强，便于均匀地输送粉类物料。

螺旋面采用右旋设计方案。

由于输送物料中含有一定水分，为了防止叶片生锈，影响物料输送和产品质量，选用不锈钢作为叶片材料。

同时，由于在工作过程中，叶片磨损比较严重，为了增加其耐磨性，要对叶片进行调质处理，以提高其