颗粒成型机设计毕业设计论文.docx
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颗粒成型机设计毕业设计论文
1前言
1.1国内外研究现状
国外的开发工作开始于上个世纪中叶。
首先由日本申报了利用木屑为原料采用螺旋挤压的手段来制造出棒状颗粒的第1个专利，后来有成立了有关成型燃料行业的协会。
70年代初，美国成功研究研发了环模挤压式颗粒成型机，并得到了广泛的应用。
欧洲的发达国家也都先后开发研发了冲压式成型机、辊模挤压式颗粒成型机。
其中有着120多年历史的德国卡尔公司生产的动辊式平模制粒机，它不但能够生产出中低密度的颗粒，而且还能生产较优高密度的颗粒，成品产量大、能耗低而且质量好，在世界各地得到了广泛应用。
就算在最早开发成功螺旋挤压成型颗粒机的日本也有采用环模颗粒成型机的大型生产企业。
我国从上个世纪末才开始研究开发,一边组织科技攻关,一边引进国外先进技术。
经过学习，借鉴研制出各种类型的适合在我国投入生产的颗粒压缩成型机，用以生产各种规格的棒状、块状颗粒。
在颗粒成型技术研究、开发方面，世界的发展趋势都是装备生产的专业化、产品生产的批量扩大化、生产装备的系列化和标准化。
特别是在国内，我们应在设备的实用性、系列性上努力，在提高技术水平的同时降低生产成本，为以后生物能的大规模开发利用铺好道路。
1.2本课题的内容和任务
本课题主要介绍了关于环模制粒机的设计计算过程。
其中包括电机的选择，传动带的设计计算，搅拌桶、螺旋输送机、环模制粒机的计算等。
2搅拌机的选择计算
搅拌的作用是将两种或多种不同的物质混合，通过机械运动使他们互相分散开来，从而达到均匀混合。
搅拌操作可以分为机械搅拌和气体搅拌。
但是在大多数的工
业生产中，搅拌机为机械搅拌，其中更以中，低压立式钢制容器的搅拌设备为主。
主要的搅拌装置有以下几类：
1.立式容器中心搅拌2.偏心式搅拌3.倾斜式搅拌4.底搅拌5.卧式容器搅拌6.卧式双轴搅拌7.旁入式搅拌8.组合式搅拌。
根据设计要求，本课题选用立式容器中心搅拌。
2.1立式容器中心搅拌的设计计算
2.1.1立式容器中心搅拌概述
一般认为功率3.7kw以下为小型搅拌机，而5.5-22kw的为中型搅拌机。
本设计为小型。
同时根据搅拌叶片形式，立式容器中心搅拌又可分为：
桨式，开启涡轮式，圆盘涡轮式，锯齿圆盘涡轮式，三叶后弯式，推进式等等。
根据本设计情况，搅拌叶片选择圆盘涡轮式中的斜叶式。
2.1.2立式容器中心搅拌主要参数的确定
（1）搅拌罐的的容积和各部位尺寸。
根据整体尺寸选择搅拌罐内壁直径为容积：
600mm，长度为420mm。
V
二2
DH
4
（2-1）
公称容积为：
V
=Vn
g
（2-2）
式中：
—装料系数；
计算得：
V=o.119（m3）
Vg=0.1071（m3）
（2）搅拌叶片系数的确定
由HG/T3796国标
图2-1搅拌叶片简图
（2-3）
（2-4）
（2-5）
Dj=（0.2-0.5）D
B二0.2Dj=60（mm）
L=0.25Dj=75（mm）
旋叶片数Z取6
（3）转速
立式容器中心搅拌的叶端线速度取值为2-6m/s由Dj二300,则搅拌转速为191—634取转速为300（r/min）
（4）功率
搅拌器功率消耗：
P二K：
TON33Dj（2-6）
式中：
K—功率准数修正总系数，与搅拌形式几何参数、搅拌设备形状有关；
R—功率准数,与雷诺系数（Rs）物质粘度、搅拌形式及搅拌设备相关的几何参数有关；
'—物料密度,250（kg/m3）；
N—转速；
Dj—搅拌器叶端直径；
P等于2.28（kw）
mP
P电（2-7）
式中：
—电动机至工作机之间传递装置额的总效率
计算得：
P电等于2.42（kw）
2.2电机和减速器的选择
根据电机功率和转速的需求,选择额定转速2880r/min,功率为3kw的
Y100L-2-3-B5V1的立式电机。
根据立式容器中心搅拌器的结构需求，选取摆线针轮减速器，初选传动比i=9的X4LY39-B18的摆线针轮减速器。
3输送机的选择计算
常用固体物料输送设备有以下几种：
1•带式输送器2.螺旋输送器3.刮板输送器4.斗式提升器5.气力输送装置。
其中，螺旋输送器又称绞龙，它有输送搅拌混合作用。
同时它的结构紧凑、卸料方式简单、密封性能好、功率消耗大、对物料破碎性能好、对过载敏感、输送距离短，适合本设计的要求，所以本设计选用该输送器。
螺旋输送器又可分为水平螺旋式输送器、垂直输送器、弹簧输送器，根据本设计的整体布局，选用水平螺旋输送器。
螺旋输送器的旋转叶片有实体螺旋面型、带式螺旋面型、叶片螺旋面型三种。
一般采用实体螺旋面型，所以本设计选用实体螺旋面型。
3.1螺旋输送机的设计计算
生产中一般采用实体螺旋叶片、没有吊挂轴承、等螺距的普通螺旋输送机。
图3-1螺旋输送机结构示意图
3.1.1螺旋叶片的直径
螺旋叶片的直径是螺旋输送机的重要参数，直接关系到输送机的生产量和结构尺寸。
螺旋叶片直径通常制成标准系列，D有100、120、150、200、250、300、400、
500和600mm。
本设计取用D为200（mm）
3.1.2螺旋叶片的螺距
通常可按下式计算螺距:
（3-1）
对于标准输送机，通常心=0.8-1.0;当倾斜布置，或物料流动性较差时，&<0.8
当水平布置时，K1=0.8-1.0;这里取0.9。
螺距S为180（mm）3.1.3旋转轴直径
旋转轴直径d=（0.2-0.35）D这里取0.3，则d为60（mm）
3.1.4螺旋轴转速
max
（3-2）
式中：
A-物料的综合特性系数,由表查的A=35;
Nmax为78（r/min）
按照螺旋输送机的转速系列,取N为75（r/min）3.1.5倾斜角度
本设计采用水平布置，所以倾斜角度为03.1.6填充系数
倾斜角度大小对
对物料的输送能力和能量消耗有很大影响，适当取小值较有利,
其也有一定的影响。
参考填充系数表，取0.3
3.1.7生产率计算:
式中:
Q-生产率（t/h）；
D-螺旋叶片半径（m）；
d-转轴外径（m）；
S-螺距（m）；
N-螺旋转速（r/min）；
■-物料填充系数；「-容重0.25;
Q为1.7358（t/h）
3.1.8传动功率
（3-4）
Q（L-」H）
367
式中：
L-输送机长度m；
J-总阻力系数取2;
H-提升高度；
P=0.0096（kw）
电动机的功率：
P
（3-5）
式中：
=0.94;
P电为0.1021（kw）
3.2电机和减速器的选择
选择丫801-4三相异步电动机，满载转速为1390r/min,额定功率为0.55kw选取传动比为17的X3WY0.5517B18系列的摆线针轮减速器。
4制粒设备的选择计算
目前最为常用的制粒机有：
1螺旋挤压式成型机2活塞冲压式成型机3压辊式颗粒成型机。
其中压辊式颗粒成型机又可以分为平模制粒机、环模制粒机。
其中环模颗粒成型机的产量稳定，颗粒密度、粒化系数高，所以本设计选用环模颗粒成型机。
4.1环模制粒机介绍与参数确定
制粒系统主要部件为压模、压辊。
压模具有许多均布小孔，制粒过程中物料在强烈挤压下将物料挤入压模小孔，因
此压模应具有较好的强度与耐磨性。
一般来说，模孔形式有直形孔、阶梯形孔、外锥
（1）
形孔、内锥形孔。
模孔内表面的粗糙度小于1.25.环模表面的硬度是HS70-80。
压辊的作用是向压模挤压物料使其从模孔中挤出成形。
为防止打滑，压辊表面都
图4-1环模成型示意图
加工时，环模转动主轴不动
本设计选定制粒规格为直径为10mm的颗粒，则模孔直径为10mm4.1.1模孔长度L
（4-1）
L=PmaxS
「fjPjKn
式中:
Pj—物料在模孔内受到的单位压力，一般在20-40mpa这里取40mpa；
s—孔模断面积，S=25二fj—静摩擦系数与物料性质有关参考相关资料可
得fj=0.2；
P：
（4-5）
由单位功率面积A
（4-6）
式中:
「一物料和环模的表面摩擦角,取25°；
:
P=1300-1700（mpa）,b=1.5-2；
计算可得转速N,95（r/min）根据经验参数,取N=290（r/min）4.1.4功率计算
根据制粒产量与制粒的吨料电耗指标，即可算出主电动机功率
P=Q・K=Q-10
式中：
Q—产量根据螺旋输送机可得：
P为17.358（kw）
4.1.5膜孔内径D
根据单位功率面积理论推导，环模内径D应在一最佳范围内,计算公式得：
式中:
A-单位功率面积,设计时常取2500mm2/kw;
K—0.25;
D=235.117,圆整后可取235
4.1.6压带宽b
b=（0.3—0.6）D（4-7）
可取120（mm）
4.1.7模孔数Z
环模内表面S
S=二D-b（4-8）
S=88548（mm2）孔模断面积，s=25二
Z=门S/s（4-9）
式中：
门一开孔率,0.3
Z为338.4,圆整取340
4.1.8模辊间隙■
模辊间隙调整至关重要，间隙太小会使磨损加剧；间隙太大则会造成打滑。
模辊间隙一般为1—4mm,对于环模制粒机一般取物料间隙为1—3mm。
根据经验参数取■为2（mm）。
4.2电动机及减速器的选择
选取Y180M-4电动机额定功率为18.5kw,满载转速为1470r/min。
选用V型皮带轮减速,传动比为5
（5-1）
（5-2）
（5-3）
5带传动的设计及计算
此带转动为环模成型部分减速装置，传动比为5
带轮设计
5.1确定计算功率
PCa二KaP
式中：
Pea—计算功率，kW；
Ka—工作情况系数，由表可查的1.1；
P—所需传递的额定功率，18.5kw；
巳为20.35kw
5.2选择V带的带型
根据计算功率和小带轮转速汕，从相关资料中选取普通B型带
5.3确定带轮的基准直径并验算带速
初选小带轮的基准直径
根据V带带型，参照资料选取小带轮直径Ddi=160mm
验算带速v
V=12m/s,—般应使V=5—25m/s,最高不超过30m/s符合要求
计算大带轮的基准直径
Dd2二iDd1
i=5,Dd2=800mm。
圆整后800mm。
5.4确定中心距a，并选择V带的基准长度Ld
根据带传动整体尺寸的限制条件或要求的中心距，初定中心距：
0
°.7（Dd2-Dd1）-a0-2（Dd1■Dd2）
初定中心距为700
计算相应的带长
（Ddi-Dd2）Ldo■-2a°（Dd2Ddi）
24a°
Ld0约为3053.48mm
根据带的基准长度，选择3150mm
计算中心距a及变动范围
传动的实际中心距近似为：
Ld—Ld。
a：
匸a。
2
A约为748.26mm
5.5验算小带轮上的包角
（5-4）
（5-5）
1310验证通过
5.6确定带的根数Z
式中:
P0—单根普通V带的基本额定功率取3.62；
•沪0—单根普通V带的额定功率的增量,取0.46；
K:
—包角修正系数,取0.84；
Kl—长度系数,取1.07；
Z=5
为了提高带传动的工作能力，应使：
式中：
q—传送带单位长度的质量,kg/m；
伍九=361N
5.8计算带传动的压轴力
£
（5-9）
Fp=2ZF0sin」
p2
Fp为3285（N）
6切刀
剪切是环模成型设备的最后一道工序，也是至关重要的组成部分。
一般来说，切刀的数量和压辊保持一致，通过调整切刀径向和轴向的位置，就可以切出不同长度的颗粒。
切刀可以分为硬直刀片型和软质刀片型，两者各有优缺点。
其中，硬直刀片型耐磨性能好而韧性较差，它比较适合切削大粒径的颗粒。
而软质刀片型则相反，它韧性好耐磨性差，较为适合切削小粒径的颗粒。
安装方法：
硬直刀片型一般调整刀片到环模表面为5mm,距离太近容易产生粉料，同时刀片也容易受到损害。
距离太远，切成的颗粒长短不一致，很难达到要求。
软质型刀片因为具有良好的弹性，可以直接安装在贴住换膜外表面的位置，这样就可以切出整齐均匀的物料颗粒
在实际生产中，可以根据需要灵活调整。
本设计采用软质型刀片
图6-1切刀示意图
7其他部分的的设计及计算
7.1轴的校核
轴主要是支撑压辊，本设计轴为静止轴，主要承受径向压力，所以必须能过承受定的弯曲应力，据此选轴的基本参数。
经计算可得出该轴的危险截面弯矩为8835N・mm,扭矩为609N・mm根据：
选定轴材料为45钢，符合要求，故安全
7.2键的选择和校核
根据小带轮上轴的直径，选取bh1=181180的圆头普通平键。
选用铸铁材料由公式：
3
2T10
kid
S二0.5冬Lp丨所以符合要求可以选用
7.3轴承的选择
根据受力与安装本设计选用3对圆锥滚子轴承分别为32011,32918,32210
结论
设计出一台简单易用、成本低廉、生产效果好的农药颗粒成型机，该机器应用电动机作为动力源，为对物料挤压成型过程提供动力。
成型过程稳定可靠，生产出来的农药颗粒质地均匀，密度高，完全符合所需要求。
整个成型过程材料的成型率高，物料利用率高。
可实现大量生产某一规格农药颗粒的任务，易于实现批量生产。
该毕业课题需要学生运用所学机械知识，设计一台应用于农药颗粒制造的颗粒成型机械。
该机械可以连续不间断供料，制造规定规格的颗粒，回收利用生产过程中的废料。
该机械要实现如下功能：
（1）该机械可以连续不间断的供料。
（2）能够生产出均匀的农药颗粒。
1总论错..误！
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1.1项目简介错.误！
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1.2编制依据错.误！
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1.3编制原则错.误！
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1.4编制内容错.误！
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1.5主要研究结论错.误！
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2项目背景和建设的必要性错.误！
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2.1项目背景错.误！
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2.2项目运作模式错.误！
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2.3建设的必要性错.误！
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3需求分析错..误！
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3.1需求分析错.误！
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3.2拟建规模错.误！
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4项目规划及建设规模错.误！
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4.1项目规划错.误！
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5项目选址及建设条件错.误！
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5.1项目所在位置现状错误！
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5.2建设条件错.误！
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6建筑工程错..误！
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6.1设计依据错.误！
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6.2建筑方案错.误！
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6.3结构设计错.误！
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6.4交通系统错.误！
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6.5无障碍设计错.误！
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7公用工程错..误！
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7.1给排水错.误！
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7.2供配电错.误！
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7.3空调及通风错.误！
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7.4安防工程错.误！
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7.5电信工程错.误！
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7.6景观设计错.误！
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7.7燃气设计错.误！
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8节能错..误！
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8.1设计原则错.误！
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8.2消耗资源错.误！
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8.3节能措施错.误！
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9环境保护错..误！
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9.1环境保护法规错.误！
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9.2项目建设期的污染源分析错误！
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9.3项目建成后的污染源分析及环境措施错误！
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9.4环境影响综合评价错误！
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10劳动安全错..误！
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10.1设计主要依据错.误！
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10.2主要危害因素及措施错误！
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11项目建设组织与管理错.误！
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12投资估算和资金筹措错.误！
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12.1估算范围及依据错误！
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12.2投资构成分析错.误！
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12.3工程费用错.误！
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12.4工程建设其他费错误！
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12.5预备费错.误！
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12.6建设投资错.误！
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12.7建设期利息错.误！
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12.8总投资错.误！
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12.9资金筹措错.误！
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12.10土地出让市场价格分析错误！
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12.11还本付息计划错误！
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13社会稳定风险分析错.误！
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13.1调查的范围和内容错误！
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13.2调查的方式和方法错误！
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13.3风险因素分析错.误！
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13.4项目主要风险因素识别错误！
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13.5风险程度分析错.误！
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13.6主要风险确定错.误！
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13.7对本项目的风险对策措施建议错误！
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14社会效益分析错..误！
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14.1社会影响分析错.误！
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14.2社会评价结论错.误！
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15结论与建议错..误！
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15.1结论错.误！
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15.2建议错.误！
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