玉米秸桿生物燃料備料剪切機(jī)設(shè)計(jì)剪切機(jī)

1、太原理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書第1頁(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：玉米秸桿生物燃料備料剪切機(jī)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文是高等學(xué)校教學(xué)計(jì)劃的重要組成部分，是學(xué)生完成教學(xué)計(jì)劃規(guī)定要求學(xué)習(xí)的全部課程及相關(guān)內(nèi)容之后，能夠按照指定的課題獨(dú)立自主完成和解決具體問(wèn)題的基本訓(xùn)練，是檢查與培養(yǎng)學(xué)生全面運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)與技能并進(jìn)行綜合性實(shí)踐檢驗(yàn)的教學(xué)環(huán)節(jié)，是對(duì)學(xué)生在校期間綜合素質(zhì)能力培養(yǎng)與教育效果的全面檢驗(yàn)，是檢查學(xué)校教育質(zhì)量的綜合反映，也是考查學(xué)生畢業(yè)水平及學(xué)位資格認(rèn)證的重要依據(jù)。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）要求及原始數(shù)據(jù)（資料）：設(shè)計(jì)參數(shù)：1、 根據(jù)自己熟悉的專業(yè)知識(shí)選定適當(dāng)形式的機(jī)型；2、 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定剪切機(jī)的規(guī)格參數(shù)；3、

2、確定實(shí)用的剪切方式方法；4、 給出剪切的參數(shù)要求；5、 指出剪切機(jī)的受力分析及響應(yīng)精度；6、 標(biāo)明剪切機(jī)的參數(shù)對(duì)比。根據(jù)論點(diǎn)及相應(yīng)參考數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定。畢業(yè)設(shè)計(jì)論文是通過(guò)對(duì)論點(diǎn)的提出、論點(diǎn)的意義、圍繞論點(diǎn)進(jìn)行的一系列實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)或開展的專題設(shè)計(jì)與研究，使學(xué)生通過(guò)靈活與深化運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)理論知識(shí)，培養(yǎng)自己獨(dú)立地認(rèn)識(shí)、分析和解決科學(xué)與工程實(shí)際問(wèn)題的能力，以達(dá)到科學(xué)工作者或高級(jí)工程師應(yīng)當(dāng)掌握和具備的科學(xué)技術(shù)知識(shí)水平方面基本訓(xùn)練目的。本課題是探索性研究型課題，要求在綜述中闡明如下問(wèn)題：1、 自然界能源存在的形式種類及轉(zhuǎn)化利用狀況2、 人類社會(huì)生存活動(dòng)與能源的關(guān)系3、 生物能源的轉(zhuǎn)化途徑4、 生物能源的生

3、產(chǎn)與利用5、 生物能源材料的塑性成型壓力加工工藝技術(shù)與裝備6、 生物能源材料塑性成型壓力加工工藝技術(shù)應(yīng)用的展望7、 生物能源轉(zhuǎn)化的相關(guān)基礎(chǔ)理論8、 玉米秸桿轉(zhuǎn)化為燃料的可能性分析9、 生物能源的加工工藝及可行性分析10、 生物能源生產(chǎn)原料的來(lái)源轉(zhuǎn)化工藝及其機(jī)械模具工裝設(shè)備11、 生物能源模制的效果及剪切機(jī)結(jié)構(gòu)與受力分析進(jìn)行課題的研究應(yīng)提出論點(diǎn)，給出論據(jù)，做出必要的實(shí)驗(yàn)并取得相關(guān)的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)分析對(duì)比，選定其中真實(shí)的結(jié)果給出明確的結(jié)論。研究中用到的試驗(yàn)裝具要求畫出機(jī)構(gòu)圖，對(duì)主要工模裝具要畫出相應(yīng)的結(jié)構(gòu)圖，給出相應(yīng)的圖表。第2頁(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容：通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)要求學(xué)生具備：1、 綜合運(yùn)用理論、

4、基本知識(shí)、專業(yè)技能的能力；2、 調(diào)查研究，收集、整理和使用技術(shù)資料的能力；3、 制定研究方案，進(jìn)行分析、比較、論證、的能力；4、 進(jìn)行辨析論證的能力；5、 從事科學(xué)實(shí)驗(yàn)的能力；6、 應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、外語(yǔ)和工具書的能力；7、 編輯文獻(xiàn)、資料、說(shuō)明書的能力；8、 繪制工程圖表的能力；9、 分析、論證、綜述專業(yè)知識(shí)及課題的能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)要求圍繞畢業(yè)設(shè)計(jì)所做的畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書、工程計(jì)算說(shuō)明書和產(chǎn)品使用說(shuō)明書內(nèi)容完整、計(jì)算準(zhǔn)確、論述簡(jiǎn)潔、文理通順、裝訂整齊，文字?jǐn)⑹霾簧儆?萬(wàn)字。畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙要求能夠正確的表達(dá)設(shè)計(jì)意圖，圖面布局應(yīng)合理美觀，圖形文字要準(zhǔn)確清晰，符合制圖標(biāo)準(zhǔn)要求與有關(guān)規(guī)定（計(jì)算機(jī)繪圖應(yīng)具有相當(dāng)

5、量）。畢業(yè)設(shè)計(jì)論述部分的相關(guān)論述要求立論合理，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，論據(jù)充分，層次清晰，引用文獻(xiàn)資料要客觀準(zhǔn)確，并詳細(xì)注明來(lái)源出處。電子文件一律用Word撰寫，工程制圖建議使用AOTOCAD或其兼容軟件制圖。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中要愛(ài)護(hù)公物、設(shè)備及工具，正確使用，精心維護(hù)，及時(shí)歸還。要注意保持畢業(yè)設(shè)計(jì)論文場(chǎng)所的環(huán)境清潔衛(wèi)生。第3頁(yè)學(xué)生應(yīng)交出的設(shè)計(jì)文件（論文）：一、 調(diào)研資料及立論安排計(jì)劃：（由學(xué)生自己擬訂）二、 太原理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)資料：1、 太原理工大學(xué)畢業(yè)論文統(tǒng)一封面；2、 畢業(yè)論文中英文摘要：中文摘要300字左右；英文摘要和中文摘要對(duì)應(yīng)，列出主題詞；3、 畢業(yè)論文目錄；4、 畢業(yè)論文（含綜述報(bào)告一份、可行

6、性研究及開題報(bào)告一份）；5、 論述相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書；6、 論述相關(guān)的實(shí)驗(yàn)意義及過(guò)程說(shuō)明；7、 致謝；8、 參考文獻(xiàn)；9、 與課題相關(guān)的外文參考資料原件及譯文（原文不少于2萬(wàn)字符）；10、 附錄；三、 畢業(yè)設(shè)計(jì)資料電子版?zhèn)浞菁疤厥鈱Ｓ帽貍涞能浻布ǜ揭晕淖终f(shuō)明）；四、 畢業(yè)實(shí)驗(yàn)用具圖（利用計(jì)算機(jī)繪制的圖紙可與畢業(yè)設(shè)計(jì)資料裝訂在一起不必另附）；1、 研究方案思路方框圖；2、 研究方案實(shí)驗(yàn)用具簡(jiǎn)圖系列；3、 研究方案試件圖片；4、 研究實(shí)驗(yàn)示意圖；5、 答辯用圖；五、 其他論證圖表資料及清單；六、 答辯用PPT制件；七、 關(guān)于畢業(yè)設(shè)計(jì)的說(shuō)明（單獨(dú)用Word制一文件）第4頁(yè)主要參考文獻(xiàn)（資料）

7、：1、 材料力學(xué)2、 鍛壓手冊(cè)3、 工程制圖學(xué)與計(jì)算機(jī)繪圖4、 機(jī)構(gòu)學(xué)5、 機(jī)械設(shè)計(jì)6、 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)7、 機(jī)械原理8、 機(jī)械制造技術(shù)9、 計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)10、 剪切機(jī)11、 理論力學(xué)12、 模具制造工藝學(xué)13、 曲柄壓力機(jī)14、 生物燃料15、 壓力加工與現(xiàn)代先進(jìn)加工技術(shù)關(guān)于參考圖書文獻(xiàn)只給出大類，具體書目應(yīng)學(xué)會(huì)利用圖書館、資料室與現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，查閱后應(yīng)給出詳細(xì)目錄與出處。上述畢業(yè)論文要求可查閱太原理工大學(xué)教務(wù)處網(wǎng)頒布的本年度有關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）相關(guān)要求予以補(bǔ)充執(zhí)行。專業(yè)班級(jí) 材料成型與控制鍛壓200902班 學(xué)生 張大財(cái) 要求設(shè)計(jì)（論文）工作起止日期 2013021820130628 指導(dǎo)

8、教師簽字 日期 教研室主任審查簽字 日期 系主任批準(zhǔn)簽字 日期 摘 要本課題是玉米秸稈生物燃料備料剪切機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。首先介紹了一下國(guó)內(nèi)外剪切機(jī)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r以及各種不同的剪切設(shè)備，然后在這些剪切機(jī)的基礎(chǔ)上對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行整體方案的確定。本設(shè)計(jì)主要包括剪切、傳動(dòng)和減速部分。剪切部分采用圓輥剪切,粉碎盤為輥式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)緊湊，生產(chǎn)效率高。其傳動(dòng)系統(tǒng)采用帶傳動(dòng)，可以緩沖吸振，傳動(dòng)平穩(wěn)無(wú)噪聲，且適用于較大距離間兩軸的傳遞。設(shè)計(jì)過(guò)程中的很多數(shù)據(jù)都是采用以往的經(jīng)驗(yàn)值，選材部分也是通過(guò)以往的經(jīng)驗(yàn)來(lái)選擇。通過(guò)查閱相關(guān)的技術(shù)手冊(cè)來(lái)確定一些標(biāo)準(zhǔn)件。設(shè)計(jì)的過(guò)程中首先分析剪切機(jī)的結(jié)構(gòu)以及其的工作原理，剪切方式。了解各

9、部分的功能及組成。其次查閱相關(guān)緊固件的尺寸，理論聯(lián)系實(shí)際確定各部件選用的制作材料。最后運(yùn)用CAD畫出總的裝配圖及主要部件的零件圖。關(guān)鍵詞：；圓輥剪切機(jī)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；二維圖。ABSTRACTThe issue is the structural design of corn stalk biofuel preparation shear. First introduced the look at home and abroad shear manufacturing technology development and a variety of mill equipment. And then,

10、based on these shears to determine the overall program of the design.The design includes shearing, transmission and deceleration portion. Cut section using a round roll shear because of its compact structure and high production efficiency. Its transmission system using belt drive, it can buffer vibr

11、ation, no noise, smooth transmission, and is suitable for a large distance between the two axes passing. In the design process, many of the data are based on past experience, the selection part also through past experience to choose. Then after a review of relevant technical manual to determine some

12、 of the standard parts.In the design process, first analysis the structure of the shears as well as its working principle, understand the function of each part and composition. Second, access to dimensions of relevant fasteners, theory and practice of the components used to determine the production

13、of materials, linking theory with practice to determine the production materials of the components. Finally, we use CAD to draw the general assembly drawing and parts diagram of main parts.Key words: sound roll shears；structure design；two-dimensional map.目 錄1 綜述11.1 自然界能源存在的形式種類及轉(zhuǎn)化利用狀況11.1.1 能源的分類11

14、.1.2 能源的利用現(xiàn)狀11.2 生物能源的轉(zhuǎn)化途徑21.2.1 機(jī)械化秸稈粉碎直接還田技術(shù)21.2.2 秸稈做工業(yè)原料21.2.3 秸稈作為基料生產(chǎn)食用菌技術(shù)31.2.4 利用秸稈生產(chǎn)燃料乙醇31.3 生物質(zhì)固化成型燃料31.3.1 生物質(zhì)固化成型燃料的特點(diǎn)31.3.2 生物秸稈固化燃料使用設(shè)備及發(fā)展前景41.4 我國(guó)秸稈能源化利用瓶頸及原因41.5 可行性分析42 設(shè)計(jì)說(shuō)明書52.1 電動(dòng)機(jī)的選擇52.1.1 電動(dòng)機(jī)類型52.1.2 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速52.2 傳動(dòng)比的分配62.3 V帶及帶輪的選擇7 確定V帶型號(hào)和帶輪直徑72.3.2 計(jì)算帶長(zhǎng)72.3.3 求中心距和包角82.3.4 求V帶

15、根數(shù)82.3.5 求軸上載荷92.4 傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)92.4.1 各軸轉(zhuǎn)速92.4.2 各軸的輸入功率102.4.3 各軸輸入轉(zhuǎn)矩102.5 直齒圓柱齒輪的計(jì)算112.5.1 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算112.5.2 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算152.6 軸的設(shè)計(jì)162.6.1 軸的設(shè)計(jì)162.6.2 軸的設(shè)計(jì)20參考文獻(xiàn)25致 謝26附錄一 英文文獻(xiàn)27附錄二 中文翻譯371 綜述1.1 自然界能源存在的形式種類及轉(zhuǎn)化利用狀況1.1.1 能源的分類所謂能源是指可向人類提供各種能量和動(dòng)力的物質(zhì)能源。迄今為止，由自然界提供的能源有：水力能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)崮?、燃料的化學(xué)能、原子能、海洋能以及

16、其它一些形式的能量。能源可以根據(jù)能量來(lái)源、形態(tài)、使用程度和技術(shù)、污染程度以及性質(zhì)等進(jìn)行分類。能源可按其有無(wú)加工、轉(zhuǎn)換分為一次能源和二次能源。一次能源是自然界現(xiàn)成存在、可直接取得而未改變其形態(tài)的能源，如煤炭、石油、天然氣、水力能、風(fēng)能、海洋能、地?zé)崮芎蜕锬艿?。一次能源中又可根?jù)能否再生分為可再生能源和非再生能源：可再生能源是指那些可以連續(xù)再生，不會(huì)因使用而逐漸減少的能源。這類能源大都直接或間接來(lái)自太陽(yáng)，如太陽(yáng)能、水力能、風(fēng)能、地?zé)崮艿龋环窃偕茉词侵改切┎荒茉傺h(huán)的能源，它們會(huì)隨人類不斷地使用而逐漸減少，如煤炭、石油、天燃?xì)夂秃巳剂系取?.1.2 能源的利用現(xiàn)狀隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)乃在全世

17、界對(duì)能源的需求越來(lái)越大。但是目前能源利用主要以煤、石油，天然氣等不可再生能源為主。近年來(lái)，由于人們過(guò)多的追求利益最大化，從而不加節(jié)制的大量消耗這些不可再生能源，使得能源問(wèn)題日趨嚴(yán)重。雖然近年來(lái)一些諸如太陽(yáng)能、風(fēng)能等新型能源也逐漸被人們利用，但是這些新能源在整個(gè)能源利用的格局中所占的比例還是非常少的。世界上含量最豐富的物質(zhì)就是纖維素，而纖維素主要以植物秸稈為主要存在方式。秸稈是成熟農(nóng)作物莖、葉、穗等部分的總稱。通常指小麥、水稻、玉米、薯類、油料、棉花、甘蔗和其它農(nóng)作物在收獲籽實(shí)后的剩余部分。農(nóng)作物光合作用的產(chǎn)物有一半以上存在于秸稈中秸稈富含氮、磷、鉀、鈣、鎂和有機(jī)質(zhì)等，是一種具有多用途的可再生的

18、生物資源。秸稈的價(jià)值如此之高，有效的利用秸稈對(duì)我們的生活有無(wú)盡的益處。但是我國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，面對(duì)如此豐富的秸稈資源卻沒(méi)有做到有效地利用。相反，由于我們直接焚燒秸稈不僅造成資源的浪費(fèi)而且對(duì)我們的環(huán)境也有很多不利影響。目前人們對(duì)秸稈處理方式最直接的印象就是在田里大量焚燒，這種現(xiàn)象在我國(guó)東部表現(xiàn)得尤為突出。每年夏收、秋收之后，田野里火光沖天、濃煙籠罩，有時(shí)滾滾濃煙幾乎使人窒息。由于焚燒秸稈而造成的機(jī)場(chǎng)停運(yùn)、高速公路封閉的情況時(shí)有發(fā)生，損失難以計(jì)數(shù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有的15億畝耕地，農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)出量達(dá)6億噸之多，其中稻草1.8億噸，玉米2.2億噸，小麥1.1億噸，還有甘薯蔓、油菜秸、大豆秸、甘蔗梢、高

19、粱秸、花生秧及殼等產(chǎn)出的秸稈量都超過(guò)千萬(wàn)噸。而每年其中80%約5億噸的秸稈都被燒掉了，簡(jiǎn)直成了一大社會(huì)公害。 秸稈焚燒帶來(lái)的社會(huì)危害不僅是社會(huì)某一個(gè)部分的事，它對(duì)社會(huì)各個(gè)層面都有內(nèi)在影響。做好秸稈的合理利用顯得刻不容緩，但是它也需要我們社會(huì)的共同努力去解決。為解決能源危機(jī)、減輕環(huán)境污染、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、開發(fā)利用農(nóng)作物秸稈尤為重要，而且農(nóng)作物秸稈的開發(fā)利用越來(lái)越受到國(guó)家的高度重視。1.2 生物能源的轉(zhuǎn)化途徑 目前國(guó)內(nèi)處理秸稈有效措施主要有以下幾個(gè)：1.2.1 機(jī)械化秸稈粉碎直接還田技術(shù) 它是以機(jī)械的方式將田間的農(nóng)作物秸稈直接粉碎并拋灑于地表，隨即耕翻入土，使之腐爛分解，從而培肥地力，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增

20、收。并有如下優(yōu)點(diǎn)增加土壤有機(jī)質(zhì)增肥地力。秸稈中含有氮、磷、鉀、鎂、鈣及硫等元素這些正是農(nóng)作物生長(zhǎng)所必需的營(yíng)養(yǎng)元素。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)目前我國(guó)每年生產(chǎn)秸稈6億噸，其中含氮300多萬(wàn)噸，含磷70多萬(wàn)噸，含鉀700多萬(wàn)噸，相當(dāng)于我國(guó)目前化肥施用總量的四分之一以上。改善土壤環(huán)境，改造中低產(chǎn)田。秸稈中含有大量的能源物質(zhì)，還田后生物激增，生物固氮增加，堿性降低，促進(jìn)了土壤的酸堿平衡，養(yǎng)分結(jié)構(gòu)趨于合理。此外秸稈還田可使土壤容量降低，土質(zhì)疏松，通氣性提高，犁耕比阻減小，土壤結(jié)構(gòu)明顯改善。 優(yōu)化環(huán)境、防治污染。機(jī)械化秸稈還田使秸稈中的有機(jī)質(zhì)得到充分的利用，避免了長(zhǎng)期以來(lái)農(nóng)民大量焚燒秸稈而造成的環(huán)境污染，有利于生態(tài)農(nóng)

21、業(yè)和環(huán)保農(nóng)業(yè)的發(fā)展。 1.2.2 秸稈做工業(yè)原料 秸稈經(jīng)碾磨處理后的秸稈纖維與樹脂混合物在金屬模中加壓成型處理可制成各種各樣的低密度纖維板材。再在其表面加壓和化學(xué)處理，可用于制作裝飾板材和一次成型家具，具有強(qiáng)度高、耐腐蝕、防火阻燃、美觀大方及價(jià)格低廉等特點(diǎn)。這種秸稈板材的開發(fā)，對(duì)于緩解國(guó)內(nèi)木材供應(yīng)數(shù)量不足和供求趨緊的矛盾、節(jié)約森林資源、發(fā)展人造板產(chǎn)業(yè)具有十分重要的意義。還可用來(lái)生產(chǎn)一次性衛(wèi)生筷、快餐盒，使用后可自然生物降解，無(wú)毒無(wú)害不產(chǎn)生任何環(huán)境污染。 1.2.3 秸稈作為基料生產(chǎn)食用菌技術(shù)利用農(nóng)作物秸稈作為基料栽培食用菌，不僅來(lái)源豐富、價(jià)格低廉，而且，可以緩解諸如棉籽殼等其他基料日漸緊缺且價(jià)

22、高而影響食用菌生產(chǎn)的問(wèn)題，大大增加了食用菌生產(chǎn)原料的來(lái)源。同時(shí)，生產(chǎn)菌菇后的菌糠是一種富含營(yíng)養(yǎng)的菌體蛋白飼料，既能作為飼料過(guò)腹還田，也可作為優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥直接還田。1.2.4 利用秸稈生產(chǎn)燃料乙醇乙醇是重要的工業(yè)原料，應(yīng)用十分廣泛。用乙醇作為燃料具有能效高、清潔、安全、可再生等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前全球資源危機(jī)，油價(jià)持高不下，尋找石油的合理替代物就得到了前所未有的重視。從人類現(xiàn)有的技術(shù)看，乙醇很有可能是未來(lái)的石油替代品。1.3 生物質(zhì)固化成型燃料1.3.1 生物質(zhì)固化成型燃料的特點(diǎn)生物質(zhì)固化成型燃料，是指以農(nóng)作物秸稈、稻殼、樹枝等為原料，經(jīng)粉碎加壓增密成型的固體燃料，其密度為0.81.4g/cm3，一般熱值

23、在32004500卡之間，灰分為5%左右，含硫量在5%以下，是高揮發(fā)性的固體燃料，燃燒率達(dá)95%以上。燃盡的灰粉可做作優(yōu)質(zhì)的鉀肥直接還田改良土壤。秸稈燃料的特點(diǎn)：一是環(huán)保節(jié)能。以農(nóng)村的玉米秸稈、小麥秸稈、棉稈、稻草、稻殼、樹技、花生殼、玉米芯等廢棄物為原料。二是比重大，燃燒時(shí)間長(zhǎng)。秸稈經(jīng)粉碎加工壓密成型，密度加大。成型產(chǎn)品的體積相當(dāng)于原秸稈的1/30。大大延長(zhǎng)了秸稈燃燒時(shí)間，是同重量秸稈的1015倍。三是熱值高。秸稈燃料是在高溫?cái)D壓下，不完全碳化的過(guò)程中成型的，成型產(chǎn)品比原秸稈的熱值提高5001000卡。四是體積縮小便于燃燒、貯存和運(yùn)輸。五是應(yīng)用范圍廣，可以代替木柴、液化氣等。廣泛用于生活爐灶

24、、取暖爐、熱水鍋爐、工業(yè)鍋爐等，是國(guó)內(nèi)新型的環(huán)保清潔可再生能源。 生物秸稈固化燃料使用設(shè)備及發(fā)展前景秸稈燃料成型機(jī)是由變速系統(tǒng)、壓輥、壓塊工作部件、進(jìn)料器、機(jī)架等部件組成的成套設(shè)備。目前秸稈燃料成型機(jī)種類比較多，其中鄭州秸寶機(jī)械設(shè)備開發(fā)有限公司生產(chǎn)的有JBM1000型、1500型、2000型系列產(chǎn)品。從秸稈資源產(chǎn)量看，我國(guó)農(nóng)作物秸稈的年產(chǎn)量達(dá)7億噸，且分布范圍廣。秸稈經(jīng)過(guò)熱壓成型達(dá)到一定的密度后再燃燒，可提高燃燒溫度和熱利用率，減少環(huán)境污染，可使秸稈成為高品位的能源產(chǎn)品。秸稈燃料是未來(lái)新能源的一個(gè)重要發(fā)展方向，由于生物質(zhì)秸稈燃料具有無(wú)染污、可再生等顯著特點(diǎn)，用其替代原煤，對(duì)于有效緩解能源緊張、

25、治理有機(jī)廢棄物污染、保護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)人與自然和諧發(fā)展都具有重要意義。1.4 我國(guó)秸稈能源化利用瓶頸及原因目前秸稈的能源化利用，無(wú)論是液化，氣化還是固化成型，基本上都是工廠化的生產(chǎn)。因此，秸稈收獲后都需要將秸稈搬運(yùn)到工廠。然而，秸稈質(zhì)地疏松， 不論何種運(yùn)輸工具都是得不償失。目前，農(nóng)作物秸稈綜合利用比例相對(duì)較低，未有太大突破，原因就是秸稈的價(jià)格還不抵運(yùn)輸成本, 除了廠周圍的一些秸稈外, 大部分被燒掉。從農(nóng)村現(xiàn)狀來(lái)看，首先要解決的問(wèn)題就是如何將秸稈轉(zhuǎn)化為便于運(yùn)輸，儲(chǔ)藏的原料。一個(gè)行之有效的方法是，將秸稈就地加工，固化成型為可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)慕斩掝w粒，以解決能源化利用的瓶頸問(wèn)題。1.5 可行性分析秸

26、稈固化成型項(xiàng)目是采用秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物作為原材料，通過(guò)專用設(shè)備經(jīng)過(guò)粉碎、壓塊等工藝，壓制成一種可直接燃燒的固體生物質(zhì)燃料。壓塊成型后的顆粒比重大、體積小，便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸，是優(yōu)質(zhì)固體燃料，其熱值可達(dá)3200-4500大卡，具有易燃、灰分少、成本低等特點(diǎn)，可替代木柴、原煤等燃料，廣泛用于取暖、生活爐灶、鍋爐、生物質(zhì)發(fā)電廠等。生物質(zhì)燃料作為新的商品能源已在各個(gè)行業(yè)得到了大量的使用。而且因其密度高、熱值高、形狀規(guī)則、流動(dòng)性好，很方便的可以實(shí)現(xiàn)燃燒自動(dòng)控制，通過(guò)專用的燃燒設(shè)備可以方便的對(duì)現(xiàn)有工業(yè)鍋爐進(jìn)行節(jié)能改造，特別是以生物質(zhì)燃料替代的鍋爐改造可以為企業(yè)節(jié)省大額的能源成本。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量大

27、、分布廣、種類多，長(zhǎng)期以來(lái)一直是農(nóng)民生活和農(nóng)業(yè)發(fā)展的寶貴資源。但是，以前處理秸稈的主要方法就是焚燒，這樣做產(chǎn)生的危害十分巨大：一是污染大氣。焚燒秸稈使得空氣中煙塵、顆粒物和其他污染物的濃度急劇增加，空氣質(zhì)量迅速下降，不利于人體健康；二是生活中燃燒散煤做飯、取暖，對(duì)環(huán)境的污染也很嚴(yán)重。散煤中含有大量的灰份、硫等污染物，直接燃燒由于溫度低，燃燒不充分，產(chǎn)生大量的顆粒物、二氧化硫、一氧化碳等污染物，尤其是低空排放，會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染。因此，推進(jìn)秸稈資源綜合利用，實(shí)現(xiàn)秸稈商品化和資源化，節(jié)約資源、減輕污染、增加農(nóng)民收入，加快建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)，將具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。生物質(zhì)能源作為一種

28、能夠進(jìn)行物質(zhì)生產(chǎn)的可再生能源正日益受到世界各國(guó)的青睞和重視，發(fā)展生物質(zhì)能源對(duì)于緩解能源危機(jī)、保護(hù)國(guó)家平安等都有著極其重要的意義。2 設(shè)計(jì)說(shuō)明書2.1 電動(dòng)機(jī)的選擇2.1.1 電動(dòng)機(jī)類型按照工作條件和要求，選用三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，功率40kw。2.1.2 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速主軸工作轉(zhuǎn)速n=150 r/min。按課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表一推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比i1=24,一級(jí)圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比i2=36,則總傳動(dòng)比的合理范圍為ia =624，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為： na =ia n=(624)150=9003600 r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有1000、

29、1500和3000 r/min。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊(cè)查出有三種實(shí)用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，因此有三種方案，如下表：方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)滿載時(shí)啟動(dòng)電流A啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量kg/m2電動(dòng)機(jī)質(zhì)量kg轉(zhuǎn)速電流效率%功率因數(shù)滿載轉(zhuǎn)矩滿載轉(zhuǎn)矩r/minA1JO2-82-697077.490.50.875051.41.81.0354252JO2-82-4147075910.984871.22.00.7624253JO2-82-2295074.3900.914831.22.20.433952.2 傳動(dòng)比的分配1、總傳動(dòng)比ia=nmn=1470150=9.82、分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比ia=i0i式中：ia、i分別

30、為帶傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比。初步取i0=2.8,則減速器的傳動(dòng)比為 i=iai0=9.82.8=3.5 i0=nmn2=n1n2所以 n2=n1i0=14702.8=525 r/min2.3 V帶及帶輪的選擇 確定V帶型號(hào)和帶輪直徑計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果工作情況系數(shù) 由表5.11ka=1.1計(jì)算功率pc=ka91% （式11.19)pc=40.04 kwV帶型號(hào)由圖11.15 C型小帶輪直徑由表11.6 取D1=200 mm 大帶輪直徑 D2=（1-）D1n1n2 (式11.15) =(1-0.01)2001470525D2=554.4 mm取=1%取D2=554 mm大帶輪轉(zhuǎn)速n2=1-D1

31、n1D2 =(1-0.01)2001470554n2=252.38 r/min2.3.2 計(jì)算帶長(zhǎng)求DmDm=D1+D22=200+5542Dm=377 mm求=D2-D12=554-2002=177 mm對(duì)于V帶傳動(dòng)，中心距一般可取2(D1+D2）a0.55D1+D2+h其中，h為V帶高度經(jīng)查表：h取14mm1508a429初取中心距帶長(zhǎng)基準(zhǔn)長(zhǎng)度a=1000mmL=Dm+2a+2a (式11.2) =377+21000+17721000由圖11.4L3215 mmLd=3150 mm2.3.3 求中心距和包角中心距a=L-Dm4+14(L-Dm)2-82小輪包角=3150-3774+14(3

32、150-377）2-817721=180-D2-D1a60a=967 mm =180-554-200967601=158.041202.3.4 求V帶根數(shù)線速度vv=D1n1601000=200147060000V=15.4 m/s傳動(dòng)比i0=n1n2=1470525i0=2.8V帶根數(shù)由表11.8 po=4.68kw由表11.7 k=0.95由表11.2 kL=0.97由表11.10 po=1.27kwZ=pc(po+po)kkL=40.04(4.68+1.27)0.950.97Z=7.3取Z=72.3.5 求軸上載荷張緊力F0=pcvz(2.5-kk)+qv2=50040.0415.472

33、.5-0.950.95+0.3015.42表11.4 q=0.30kg/mFo=535.43 N軸上載荷FQ=2ZFOsin12 =27535.43sin158.042FQ=7358.8 N2.4 傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)2.4.1 各軸轉(zhuǎn)速 軸 n=nmi0 r/min=14702.8=525 r/min 式中：nm為電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速； I0電動(dòng)機(jī)至軸的傳動(dòng)比。 軸 n=ni=5253.5=150 r/min 主軸 n=n=150 r/min2.4.2 各軸的輸入功率 軸 P=Pd01=Pd1=400.96=38.40 kw 軸 P=P12=P23=38.40.980.97=36.5 kw

34、 主軸 P=P23=P23=35.60.980.99=35.4 kw式中：1、2、3、4分別為帶傳動(dòng)、軸承、齒輪傳動(dòng)和離合器的傳動(dòng)效率。分別取1=0.96、2=0.98、3=0.97、4=0.99。軸到主軸的輸出功率分別為輸入功率乘軸承效率0.98。例如：軸輸出功率P1=P10.98=38.40.98=37.63 kw,其余類推。2.4.3 各軸輸入轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 Td=9550401470=259.86 Nm軸到主軸的輸入轉(zhuǎn)矩 軸 T=Tdi001=Tdi01 259.862.80。96=698.51 Nm 軸 T=Ti12=Ti23 =698.513.50.980.97=2324.03

35、 Nm 主軸 T=T24=2324.030.980.99=2254.77 Nm軸到主軸的輸出轉(zhuǎn)矩分別為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩乘軸承效率0.98,。例如：軸的輸出轉(zhuǎn)矩T=T0.98=698.510.98=684.54 Nm運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理于下表：軸 名功率 P/kw轉(zhuǎn)矩 T/Nm轉(zhuǎn)速nr/min傳動(dòng)比i效 率輸入輸出輸入輸出電動(dòng)機(jī)軸40259.8614702.80.96軸38.437.63698.51684.545253.50.95軸36.535.772324.032277.551501.00.97軸35.434.702254.772209.671502.5 直齒圓柱齒輪的計(jì)算 小齒輪轉(zhuǎn)速n1

36、=525 r/min ,傳動(dòng)比i=u=3.5 ，單班制，使用壽命10年，每年300個(gè)工作日，使用期限內(nèi)工作時(shí)間占20。傳動(dòng)齒輪尺寸無(wú)嚴(yán)格限制，批量較小，故小齒輪用40Cr，調(diào)制處理，硬度為241 HB286 HB，平均硬度為260 HB，大齒輪用45鋼，調(diào)制處理，硬度為229 HB286 HB，平均為240 HB。2.5.1 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算（1） 初步計(jì)算計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)矩T1T1=9.55106Pn=9.5510637.63525T1=684507.62 Nmm齒寬系數(shù)由表12.13 取d=1.0d=1.0接觸疲勞極限 Hlim由圖12.17CHlim1=710 MPaHli

37、m2=580 MPa初步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力HH10.9Hlim1 （式12.15） =0.9710H20.9Hlim2=0.9580H1=639 MPaH2=522MPa（2） 校核計(jì)算圓周速度vv=d1n1601000=128525601000v=3.52 m/s精度等級(jí)由表12.6選8級(jí)精度齒數(shù)Z和模數(shù)m初取齒數(shù)Z1=30；Z2=Z1i=303.5=105.m=d1Z1=12830=4.27由表12.3，取m=4則Z1=d1m=1284=32Z2=iZ1=3.532=112 m=4Z1=32Z2=112使用系數(shù)KA由表12.9KA=1.5動(dòng)載系數(shù)KV由圖12.9KV=1.15齒間載荷系數(shù)K

38、H齒向載荷分布系數(shù)KH載荷系數(shù)K彈性系數(shù)ZE節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)HZ接觸最小安全系數(shù)SHmin總工作時(shí)間應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NL接觸壽命系數(shù)ZN許用接觸應(yīng)力H驗(yàn)算由表12.9，先求Ft=2T1d1=2684507.62128=10695.43KAFtb=1.510695.43128 =125.34 N/mm100N/mm=1.88-3.21Z1+1Z2cos （式12.6） =1.88-3.2132+1112=1.75Z=4-3=4-1.753=0.87（式12.10）由此可得，KH=1Z2=10.872=1.32由表11.12KH=A+Bbd12+C10-3b=1.17+0.161281282+0.6110

39、-3125K=KAKVKHKH =1.51.251.321.41由表12.12由圖12.16由表12.14th=1030080.2NL1=60n1th=6015254800NL2=NL1i=1.51108/3.5由圖12.18H1=Hlim1ZN1SHmin=7101.151.05H2=Hlim2ZN2SHmin=5801.251.05H=ZEZHZ2KT1bd12u+1u =189.82.50.87 23.21684507.6212812823.5+13.5計(jì)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸無(wú)需調(diào)整。=1.75Z=0.87KH=1.32KH=1.32K=3.21ZE=189.9MP

40、aHZ=2.5SHmin=1.05th=4800hNL1=1.51108NL2=4.32107ZN1=1.15ZN2=1.25H1=778MPaH2=690MPaH=678MPa H2（3） 確定傳動(dòng)主要尺寸實(shí)際分度圓直徑中心距a齒寬b因模數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，齒數(shù)已重新確定，但并未圓整，故分度圓直徑不會(huì)改變，即d1=mZ1=432=128mmd2=mZ2=4112=448mma=mZ1+Z22=4(32+112)2b=dd1=1128=128mmd1=128mmd2=448mma=228mm取b1=138mmb2=128mm2.5.2 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算重合度系數(shù)Y齒間載荷分布系數(shù)KF齒向載荷分配

41、系數(shù)KF載荷系數(shù)K齒形系數(shù)YF應(yīng)力修正系數(shù) YS彎曲疲勞極限Flim彎曲最小安全系數(shù)SFmin應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NL彎曲壽命系數(shù)YN尺寸系數(shù)許用彎曲應(yīng)力F驗(yàn)算Y=0.25+0.75=0.25+0.751.75 （式12.18）由表12.10KF=1Y=10.68bh=1282.254=14.2 由圖12.14K=KAKVKFKF =1.51.151.471.40由圖12.21由圖12.22由圖12.23C由圖12.14NL1=60n1thNL2=NL1i由圖12.24由圖12.25F1=Flim1YN1YXSFlim=6000.9511.25F2=Flim2YN2YXSFlim=4000.9711.

42、25F1=2KT1bd1mYF1YS1Y=23.55684507.6212812842.511.60.68F2=F1YF2YS2YF1TS1=2062.171.822.511.63傳動(dòng)無(wú)嚴(yán)重過(guò)載，故不作靜強(qiáng)度校核。Y=0.68KF=1.47KF=1.40K=3.55YF1=2.51YF2=2.17YS1=1.63YS2=1.82Flim1=600MPaFlim2=450MPaSFmin=1.25NL1=1.51108NL2=4.32107YN1=0.95YN2=0.97YX=1.0F1=456MPaF2=349MPaF1=206MPaF1F2=198.86MPaF22.6 軸的設(shè)計(jì)2.6.1

43、軸的設(shè)計(jì) 軸材料選45鋼，調(diào)制處理，B=650MPa，S=360MPa。1）估算軸徑 查表16.2 C取102 d1023Pn=102338.4525=42.7mm2）計(jì)算齒輪受力齒輪直徑：小輪 大輪小齒輪受力： 轉(zhuǎn)矩 圓周力 徑向力小齒輪軸受力圖d1=mZ1=432d2=mZ2=4112T1=9.55106Pn=9.5510638.4525Ft=2T1d1=2698514128Fr=Fttann=10914tan20如圖bd1=128mmd2=448mmT1=698514 NmmFt=10914NFr=3972N3）計(jì)算支承反力水平支反力垂直面支反力水平面受力圖垂直面受力圖FR1=7358.

44、8189.5+397294.5189FR2=7358.8378.5+397294.5189FR1=FR2=Ft2=109142見(jiàn)圖c見(jiàn)圖eFR1=5392NFR2=16723NFR1=FR2=5457N4）畫彎矩圖水平彎矩圖垂直彎矩圖合成彎矩圖見(jiàn)圖d Mxy圖見(jiàn)圖f Mxz圖見(jiàn)圖g 合成彎矩M=Mxy2+Mxz25）畫轉(zhuǎn)矩圖軸受轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩圖T=T1見(jiàn)圖hT=698514Nmm6）許用應(yīng)力許用應(yīng)力值 應(yīng)力校正系數(shù)用插入法由表16.3查得:0b=102.5MPa, -1b=60MPa=-1b0b=60102.5=0.597)畫當(dāng)量彎矩圖當(dāng)量轉(zhuǎn)矩當(dāng)量彎矩當(dāng)量彎矩圖T=0.59698514 見(jiàn)圖h在小齒

45、輪中間截面處M=M2+(T)2=7749662+4121232在右軸頸中間截面處M-=M2+(T)2=9787202+4121232見(jiàn)圖iT=412123NmmM=877735NmmM-=1061950Nmm8）校核軸徑齒根圓直徑軸徑df1=d1-2ha+cmn =128-(21+0.25）4d=3M0.1-1b=38777350.160d-=3M-0.1-1b=310619500.160df1=119mmd=52.7mm119mmd-=56.1mm80mm所以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的軸符合要求。2.6.2 軸的設(shè)計(jì) 1）初步估算軸徑 選擇軸的材料為45鋼，調(diào)制處理，B=650MPa，S=360MPa。

46、查表16.2 C取102 d1023Pn=102336.5150=63.7mm考慮到安裝離合器，將其軸徑增加4%5%，故取軸徑為70mm。2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 見(jiàn)圖a3）計(jì)算大齒輪受力轉(zhuǎn)矩圓周力大齒輪軸受力圖T2=9.55106Pn=9.5510636.5150Ft=2T2d2=22323833448Fr=Fttann=10374tan20離合器因制造和安裝誤差所產(chǎn)生的附加圓周力F0（方向未定）F00.32T2D1=0.322323833120見(jiàn)圖bT2=2323833NmmFt=10374NFr=3776NF0=11619N 4)計(jì)算支承反力水平面受力圖垂直面受力圖水平面支反力垂直面支反力F0作

47、用，在1、2處的支反力見(jiàn)圖C見(jiàn)圖dFR1=Fr90.594.5+90.5FR2=Fr94.594.5+90.5FR1=Ft90.594.5+90.5FR2=Ft94.594.5+90.5如圖gFR1=F0169.594.5+90.5FR2=F0169.594.5+90.5FR1=1847NFR2=1929NFR1=5075NFR2=5271NFR1=10646NFR2=22265N5）畫彎矩圖水平彎矩圖垂直彎矩圖F0作用面彎矩圖合成彎矩圖見(jiàn)圖e見(jiàn)圖f 見(jiàn)圖h見(jiàn)圖i 合成彎矩M=Mxy2+Mxz2+MF026）畫轉(zhuǎn)矩圖軸受轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩圖T=T2見(jiàn)圖jT=698514Nmm7）許用應(yīng)力許用應(yīng)力值 應(yīng)力

48、校正系數(shù)用插入法由表16.3查得:0b=102.5MPa, -1b=60MPa=-1b0b=60102.5=0.598)畫當(dāng)量彎矩圖當(dāng)量轉(zhuǎn)矩當(dāng)量彎矩當(dāng)量彎矩圖T=0.592323833 見(jiàn)圖j在小齒輪中間截面處M=M2+(T)2=11280552+13710612在右軸頸中間截面處M-=M2+(T)2=19694202+13710612見(jiàn)圖kT=1371061NmmM=1775476NmmM-=2399672Nmm9）校核軸徑齒根圓直徑軸徑df1=d1-2ha+cmn =448-2（1+0.25）4d=3M0.1-1b=317754760.160d-=3M-0.1-1b=323996720.1

49、60df1=438mmd=66.46mm438mmd-=73.68mm80mm綜上所述，軸徑滿足要求。參考文獻(xiàn)1 羅圣國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書,第二版,北京：高等教育出版社,1990年2 吳宗澤, 羅圣國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè),第二版,北京：高等教育出版社,1999年(5)：20233陸振曦，陸守道.食品機(jī)械原理與設(shè)計(jì)M.北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，19964吳建明.超微粉碎機(jī)組的特點(diǎn)及在中藥生產(chǎn)中的應(yīng)用J.機(jī)電信息，2005，3(18)：34375 濮良貴.機(jī)械設(shè)計(jì),第六版,北京：高等教育出版社,1996年(5)：1311326宿坤根，馮艷，陳慧，等.立式粉碎機(jī)與其它粉碎機(jī)的差異和應(yīng)用前景J.中國(guó)飼料，1998，(21)：15167盧壽慈.粉體加工技術(shù)M.中國(guó)輕工業(yè)出版社，19998 大連理工大學(xué)工程畫教研室.機(jī)械制圖,第四版,北京：高等教育出版社,1993年9宋美玲，顏景平.離心沖擊式超細(xì)粉碎機(jī)粉碎機(jī)理研究J.電子工業(yè)專用設(shè)備，1993，2(22)：162010趙敏.立式?jīng)_擊粉碎機(jī)分級(jí)葉輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)J.北京礦冶總院，2001，4(10)：353811 劉 品，劉麗華.互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ),（第二版）,哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2001年12張永林.新型