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圓盤式肥料制粒機圓盤式肥料制粒機 指導老師 馬少輝 設計 王肖龍 專業(yè) 機械設計12-1 設計主要內容1 本設計研究的主要目的及意義2 肥料制粒機結構簡圖與工作原理3 肥料制粒機組成結構4 圓盤式肥料制粒機各功能構件的工作 方式5 小結設計的目的及意義 肥料是提供一種或一種以上植物必需的營養(yǎng)元素，改善土壤性質、提高土壤肥力水平的一類物質，是農業(yè)生產的物質基礎之一，是糧食的糧食。隨著環(huán)保和有機農業(yè)的發(fā)展，利用有機廢棄物經生物發(fā)酵制造有機肥料在我國得到迅速發(fā)展，有機廢棄物處理實現了無害化和資源化。但生物發(fā)酵的有機肥大多為粗粉狀或不規(guī)則的小塊狀，使用起來很不方便，特別不利于大面積機播。諸多廠家利用擠壓造粒機將粉狀肥料擠壓成柱狀顆粒，雖然使用起來方便一些，但流動性不好，不適于機播。在這種情況下，球狀顆粒肥料制粒機應運而生。它用于對發(fā)酵后的各種有機物進行造粒，突破常規(guī)的有機物造粒工藝，造粒前不用對原料進行干燥、粉碎，直接配料就可以加工出球狀顆粒，可節(jié)省大量能源。研究顆粒肥料的意義 為使肥料的養(yǎng)分逐漸被作物吸收，并減少肥效損失，常將幾種化肥或化肥與粉碎的廄肥按一定比例混合制成粒肥。直徑210毫米的稱粒肥，直徑大于10毫米的稱球肥。球肥主要用于水田深施，粒肥常用作種肥與種子混播或同時分別施入溝穴。顆粒肥具有良好的松散性，與外界接觸面積較粉狀肥料小，不易潮解，并具有一定的強度，有一般的排肥機構均能做到施肥均勻可靠，制粒肥機制出的粒肥直徑大小不一，晾干后須篩選分級以供使用。這種顆粒強度較低，施入土壤后較擠壓式制造的粒肥易被溶解和被作物吸收。因此，顆粒肥料的使用越來越普遍。結構簡圖與工作原理1行走架 2傾角調節(jié)裝置 3供水裝置4傾斜圓盤 5動力及傳動裝置 工作原理：圓盤式制粒肥機主要工作部件有傾斜圓盤、供水裝置、傳動裝置和圓盤傾角調節(jié)機構等。動力通過傳動裝置帶動傾斜圓盤轉動，同時將事先按比例混合好的肥料逐漸裝上圓盤，并將水霧均勻地灑在肥料粉上。肥料隨圓盤轉動到一定高度后靠自重向下滾落，然后再隨圓盤升高。這樣不斷滾動使肥料粉一層層地粘附在一起，逐漸變成顆粒狀。當圓盤下方的粒肥厚度超過圓盤邊緣高度時，粒肥就撒落到盤外。連續(xù)、適量地向盤中加粉肥，就使制粒肥機連續(xù)工作。各功能構件的工作方式1.傳動方式及調速裝置：電機驅動小帶輪轉動，小帶輪轉動由皮帶傳動至大帶輪，大帶輪轉動由軸傳動至減速箱。通過減速箱達到設計要求的轉速：轉速過高，則肥料粉始終隨盤旋轉，即使水霧不斷噴灑，也不能產生相對圓盤的滾動而形成顆粒。轉速過低，肥料粉被圓盤帶到不太高處就滾落，使肥料粉撒開面窄，滾落路程短，降低成粒性和生產率。在減速箱與傾斜圓盤的連接中，采用了鼓形齒式聯軸器，將圓盤上的軸與減速箱的軸連接，使之共同旋轉以傳遞扭矩。同時，在高速重載的動力傳動中，聯軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。2.聯軸器裝置：圓盤邊緣高度影響圓盤上的肥料積存量和顆粒直徑。邊緣高度過低，肥料積存量少，肥料粉滾落次數也少，本設計中圓盤邊緣高度為20cm。3.圓盤裝置：4.圓盤傾角調節(jié)裝置：圓盤傾角影響肥料粉每次在盤上滾落的時間和靠自重滾落的能力。傾角大，易滾落，但每次滾落的時間短，形成的顆粒直徑?。环粗?，顆粒直徑就大。該裝置為反向拉桿，中間部分為套筒，兩端是帶有螺紋的拉桿，且螺紋反向；工作時旋轉套筒就能使拉桿上下移動，從而達到調節(jié)圓盤傾角的目的。圓盤傾角變化范圍在4060之間。圓盤式肥料制粒機懇請各位老師批評指正肥料顆粒機設計說明書 學生姓名 學 號 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 指導教師 日 期 大學教務處制 前 言 隨著環(huán)保和有機農業(yè)的發(fā)展，利用有機廢棄物經生物發(fā)酵制造有機肥料在我國得到迅 速發(fā)展，有機廢棄物處理實現了無害化和資源化。但生物發(fā)酵的有機肥大多為粗粉狀或不 規(guī)則的小塊狀，使用起來很不方便，特別不利于大面積機播。諸多廠家利用擠壓造粒機將 粉狀肥料擠壓成柱狀顆粒，雖然使用起來方便一些，但流動性不好，不適于機播。在這種 情況下，球狀顆粒肥料制粒機應運而生。它用于對發(fā)酵后的各種有機物進行造粒，突破常 規(guī)的有機物造粒工藝，造粒前不用對原料進行干燥、粉碎，直接配料就可以加工出球狀顆 粒，可節(jié)省大量能源。 目前生產上應用的制粒肥機體積龐大，難以滿足實驗室科研的要求，對于顆粒肥料制 機來說，按工作原理可分為擠壓式和非擠壓式兩種。按機具結構特點可分為轉盤式、滾筒 式、螺旋推運器式、刮板式、滾柱式和模壓式等。 本文在分析國內外多種造粒技術后，對固體物料顆粒造粒機進行設計和研究。結合實 際的有機肥造粒技術需求和功能要求，決定采用轉盤式制粒肥機，該機主要工作部件有傾 斜圓盤、供水裝置、傳動裝置和圓盤傾角調節(jié)機構等。工作時，動力通過傳動裝置帶動傾 斜圓盤轉動，同時將事先按比例混合好的肥料（廄肥要粉碎過篩）逐漸裝上圓盤，并將水 霧均勻地灑在肥料粉上。灑的水量應使肥料不過濕或過干而影響質量。肥料隨圓盤轉動到 一定高度后靠自重向下滾落，然后再隨圓盤升高。這樣不斷滾動使肥料粉一層層地粘附在 一起，逐漸變成顆粒狀。當圓盤下方的粒肥厚度超過圓盤邊緣高度時，粒肥就撒落到盤外。 連續(xù)、適量地向盤中加粉肥，就使制粒肥機連續(xù)工作。 本文在分析國內外多種造粒技術后，對固體物料顆粒造粒機進行設計和研究。結合實 際的有機肥造粒技術需求和功能要求，確定非擠壓式圓盤造粒機的總體設計方案，選擇最 優(yōu)的設計方案，并對其各個功能組件的結構進行分析設計，確定各功能組件的組成，保證 其功能要求和性能要求。并利用 AUTO CAD 和 Solid Works 軟件繪制完成整機的設計圖紙。 目錄 1 緒論 .................................................................................................................................................4 1.1 選題的意義和目的 ..............................................................................................................4 1.2 國內外研究現狀 .................................................................................................................4 1.3 本課題的研究內容 .............................................................................................................5 2 圓盤造粒機概述 .............................................................................................................................5 3 圓盤造粒機適用范圍 .....................................................................................................................6 4 圓盤制粒機的整體結構及工作原理 .............................................................................................6 4.1 制粒的原理 ..........................................................................................................................6 4.2 結構示意圖 .........................................................................................................................6 4.3 圓盤制粒機的工作原理、特點： .....................................................................................6 5 電動機的選擇 .................................................................................................................................7 6 帶及帶輪的設計 .............................................................................................................................7 6.1 傳動帶的設計 .....................................................................................................................8 6.2 帶帶輪的設計 ....................................................................................................................11 7 傳動軸的設計 ..............................................................................................................................12 7.1 根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 ............................................................13 7.2 按彎扭合成條件校核軸的強度 ......................................................................................13 7.3 校核軸的強度 ..................................................................................................................17 8 影響粒子質量的因素 ...................................................................................................................17 8.1 原料性質 ...........................................................................................................................17 8.2 原料水分含量大小對粒子質量的影響 ...........................................................................17 8.3 補加水的方法 ...................................................................................................................18 8.4 制粒機的補加水的形態(tài)和加水的位置； .......................................................................18 8.5 加料位置及料量大小對制粒的影響： ...........................................................................18 8.6 圓盤制粒機的操作因素 ...................................................................................................18 8.7 粒子的強度的影響因素： ...............................................................................................19 9 制粒機操作 ...................................................................................................................................19 9.1 水分的控制 .......................................................................................................................19 9.2 制粒機邊、底刮刀的調整 ...............................................................................................19 9.3 避免粒子在輸送途中的破碎 ...........................................................................................19 10 制粒機長見故障及處理方法 .....................................................................................................20 10.1 制粒過程中大球異常增多 .............................................................................................20 10.2 制粒機運行中刀桿與盤面磨擦 .....................................................................................20 10.3 制粒機運行中三角皮帶異響 .........................................................................................20 10.4 制粒機震動異常 .............................................................................................................20 10.5 回轉軸承、大小齒輪異常 .............................................................................................20 致 謝 ................................................................................................................................................21 參考文獻 ..........................................................................................................................................22 塔里木大學畢業(yè)設計 1 1 緒論 1.1 選題的意義和目的 肥料是提供一種或一種以上植物必需的營養(yǎng)元素，改善土壤性質、提高土壤肥力水平 的一類物質，是農業(yè)生產的物質基礎之一，是糧食的糧食。充分認識肥料，特別是化肥在 我國糧食生產和農業(yè)可持續(xù)發(fā)展中的作用與不可替代性，是思考農業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略及對 策的重要基礎。現代農業(yè)日益成為以科學進步為基礎的工業(yè)體系，我國和世界范圍的農業(yè) 生產經驗證明，在以科學進步為基礎的諸項農業(yè)技術措施中，施肥尤其是化肥是最快、最 有效的增產措施，是調整農田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)和平衡的重要手段。肥料主要分為有機肥 料和化學肥料兩大類，每大類中又都有固體和液體兩類： 有機肥料主要由人畜糞尿、植物莖葉及各種有機廢棄物堆積漚制而成，故亦稱農家肥 料。有機肥料能增進土壤的有機質，改善土壤結構，提高保水能力，而且還能提供植物所 需的多種養(yǎng)分；但它所含有養(yǎng)分要在氧化過程中慢慢分解，才能釋放到土壤里提供作物吸 收，因而效果緩慢，但有效期較長。由于有機肥料中所含氮、磷、鉀的比例小，因而施用 量大，裝載、運輸與施撒的勞動強度大，衛(wèi)生條件差。因而施用有機肥料是一項亟待實現 機械化的田間作業(yè)。 化學肥料只含有一種或兩、三種營養(yǎng)元素，但含量高，肥效快，用量少。半個世紀以 來，化肥對于保證農作物產量的不斷增長，在全世界都起著不可低估的作用。化學肥料是 由工廠生產商品肥料，一般加工成顆粒狀、結晶狀或粉狀，裝袋出售。液態(tài)化肥主要是由 液氨和氨水。液氨含氮量高，約82％，氨水則是氨的水溶液，含氮量僅15－20％。但由于 長期大量施用化學肥料，造成土壤某些營養(yǎng)成分嚴重缺乏，氮、磷、鉀的比例失調，土壤 板結，影響了農作物產品的品質。因此，從土壤施肥的發(fā)展趨勢上來看，增加有機肥的營 養(yǎng)成分比例，有機肥的加工和施撒更加具有發(fā)展前途。 為使肥料的養(yǎng)分逐漸被作物吸收，并減少肥效損失，常將幾種化肥或化肥與粉碎的廄 肥按一定比例混合制成粒肥。直徑 2－10 毫米的稱粒肥，直徑大于 10 毫米的稱球肥。球肥 主要用于水田深施，粒肥常用作種肥與種子混播或同時分別施入溝穴。顆粒肥具有良好的 松散性，與外界接觸面積較粉狀肥料小，不易潮解，并具有一定的強度，有一般的排肥機 構均能做到施肥均勻可靠，制粒肥機制出的粒肥直徑大小不一，晾干后須篩選分級以供使 用。這種顆粒強度較低，施入土壤后較擠壓式制造的粒肥易被溶解和被作物吸收。因此， 顆粒肥料的使用越來越普遍。 1.2 國內外研究現狀 國內外造粒技術經過發(fā)展，日漸成熟并形成了專門的學科和獨立的技術。目前生產上 應用的制粒肥機體積龐大，難以滿足實驗室科研的要求，對于顆粒肥料制機來說，按工作 原理可分為擠壓式和非擠壓式兩種。按機具結構特點可分為轉盤式、滾筒式、螺旋推運器 式、刮板式、滾柱式和模壓式等。 本課題采用轉盤式制粒肥機，該機主要工作部件有傾斜圓盤、供水裝置、傳動裝置和 圓盤傾角調節(jié)機構等。工作時，動力通過傳動裝置帶動傾斜圓盤轉動，同時將事先按比例 混合好的肥料（廄肥要粉碎過篩）逐漸裝上圓盤，并將水霧均勻地灑在肥料粉上。灑的水 量應使肥料不過濕或過干而影響質量。肥料隨圓盤轉動到一定高度后靠自重向下滾落，然 后再隨圓盤升高。這樣不斷滾動使肥料粉一層層地粘附在一起，逐漸變成顆粒狀。當圓盤 下方的粒肥厚度超過圓盤邊緣高度時，粒肥就撒落到盤外。連續(xù)、適量地向盤中加粉肥， 就使制粒肥機連續(xù)工作。 1.3 本課題的研究內容 本課題采用轉盤式制粒肥機，該機主要工作部件有傾斜圓盤、供水裝置、傳動裝置和 圓盤傾角調節(jié)機構等。根據肥料制粒工藝要求，初步進行總體方案設計，確定傳動方案、 塔里木大學畢業(yè)設計 2 傳動比，然后對功率、調速機構、供水裝置、制粒圓盤等機構進行設計計算；完成制粒機 整機的圖紙，并撰寫設計說明書。現本課題需要重點研究的關鍵問題和解決思路主要包括： （1）該肥料制機主要工作部件有傾斜圓盤、供水裝置、傳動裝置和圓盤傾角調節(jié)機構 等。工作時，動力通過傳動裝置帶動傾斜圓盤轉動，同時將事先按比例混合好的肥料逐漸 裝上圓盤，并將水霧均勻地灑在肥料粉上。肥料隨圓盤轉動到一定高度后靠自重向下滾落， 然后再隨圓盤升高。這樣不斷滾動使肥料粉一層層地粘附在一起，逐漸變成顆粒狀。當圓 盤下方的粒肥厚度超過圓盤邊緣高度時，粒肥就撒落到盤外 （2）在理論分析的基礎上，設計結構合理的供水裝置。供水量的大小，直接影響肥料 粉能否形成顆粒狀。 （3）調速裝置。轉速過高，則肥料粉始終隨盤旋轉，即使水霧不斷噴灑，也不能產生 相對圓盤的滾動而形成顆粒。轉速過低，肥料粉被圓盤帶到不太高處就滾落，使肥料粉撒 開面窄，滾落路程短，降低成粒性和生產率。 ( 4 )圓盤裝置。圓盤邊緣高度影響圓盤上的肥料積存量和顆粒直徑。邊緣高度過低， 肥料積存量少，肥料粉滾落次數也少。 ( 5 ).圓盤傾角。圓盤傾角影響肥料粉每次在盤上滾落的時間和靠自重滾落的能力。 傾角大，易滾落，但每次滾落的時間短，形成的顆粒直徑??；反之，顆粒直徑就大。 本課題設計的固體顆粒造粒機是擠壓式平模造粒機。為了更好的處理有機固體廢棄物， 減少對環(huán)境的污染，也為了有機復合肥設備節(jié)能高效的生產有機肥成品顆粒，本文從以下 幾個方面進行了設計計算： 根據實際的工作需求和功能要求，確定非擠壓式圓盤造粒機的總體設計方案。對非擠 壓式圓盤造粒機各組成部分進行分析比較，選擇最優(yōu)零件配件，同時解決主要技術關鍵點。 最后對關鍵零件如主軸、行走架、圓盤等進行設計計算及校核，保證其功能要求和性能要 求，并繪制造粒機總裝配圖和裝配圖及部分零件圖。 2 圓盤造粒機概述 圓盤造粒機是復混肥行業(yè)常用設備之一，它結構簡單、堅固耐用、容易維修、使用方 便、成粒率高、粒度均勻。圓盤造粒機的造粒盤可以傾斜，傾斜角度 35 到 60 度，它下面 有調整螺母，顆粒粒徑可由 3.2 毫米到 20 毫米之間變化，并且成粒率高。圓盤造粒機造粒 盤內設有刮板，使運轉平穩(wěn)，減少了物料在圓盤造粒機內壁上的粘連?；旌暇鶆虻脑蟿?速進入圓盤造粒機的造粒圓盤，在重力、離心力及物料之造粒機是結合國內外同類設備先 進技術的基礎上改造而成的，圓盤造粒機為容積式計量的給料設備，它能均勻、連續(xù)地將 物料喂送到下一道工序。 圓盤造粒機是在傳統(tǒng)的成球盤和圓盤造粒機的基礎上，取優(yōu)補短，改進生產工藝等技 術而成。新一代圓盤造粒機具有更多優(yōu)點，設備堅固耐用，價格合理；圓盤造粒機的底座 加厚，造粒盤有多條加重輻射鋼板，可提高使用壽命，使運轉更平穩(wěn)；昌威重工的圓盤造 粒機造粒盤傾斜角度 45 到 60 度可以調節(jié)，調節(jié)后所成顆粒粒徑不同，方便耐用；圓盤造 粒機內襯不銹鋼，防腐蝕，上有刮板，可實現自動清理圓盤造粒機的造粒盤內物料，造粒 飽滿，運轉平穩(wěn)，成粒率高，堅固耐用。 3 圓盤造粒機適用范圍 （1）以有機肥污泥、雞糞、發(fā)酵后的秸稈等為原料的生物有機肥制粒； （2）以玉米面、草粉、豆粉等為原料的混合飼料制粒； （3）以畜禽糞便、城市生活垃圾等采用微生物發(fā)酵技術制成脫臭無菌高效肥； （4）圓盤造粒機造粒機可適用于粗纖維造粒，稻殼、棉籽、工程廢棄物等； 塔里木大學畢業(yè)設計 3 （5）圓盤造粒機還廣泛適用于運送粉狀、料狀或小塊狀態(tài)的各種非粘性物料，如煤粉、水 泥、熟料、化肥等物料。 新一代圓盤造粒機在化工方面 廣泛適用于熔點（軟化點）在 300℃以內，需冷凝造粒 的各類物料。如：硫磺、石臘、松香、瀝青、偏酐、硬脂酸、順酐；酚醛樹脂、石油樹脂、 改性樹脂等樹脂類產品；熱熔膠、合成肥皂、尿素、添加劑、橡膠和塑料助劑等產品。 4 圓盤制粒機的整體結構及工作原理 4.1 制粒的原理 制粒又稱滾動成型，被水潤濕的精礦，當精礦被潤濕到最大分子結合水分時、物料層 中形成毛細水，由于毛細力的作用，水滴周圍的顆粒被拉向水滴中心而形成母球，在制粒 機中借滾動和搓動的作用，母球的表面就會粘上一層顆粒，使母球不斷長大和緊密，達到 要求的粒子。 4.2 結構示意圖 如圖 4-1 123 4 5 圖 4-1 結構示意圖 1.行走架 2 傾角調節(jié)裝置 3.供水裝置 4.傾斜圓盤 5.動力及傳動裝置 4.3 圓盤制粒機的工作原理、特點： 工作原理：當圓盤的直徑、轉速、傾角一定時，對于不同直徑的小球，在圓盤內的運 行軌跡不同，一個小球在圓盤內運動時受到離心力、重力和摩擦力，不同直徑的粒子在圓 盤內的運動，當小球離開盤邊并開始下落，此時，由于不同直徑的小球所受的摩擦力不同， 脫離角不同，球徑越大，脫離角越大，即小球上升的高度愈小，因而，在滾動成型過程中， 小球按粒徑的大小發(fā)生偏析，加進制粒機中的精礦和已成型的小球沿拋物線接近于不規(guī)則 的螺旋線轉動，隨著小球的滾動成型長大，拋物線下降部分依球徑的大小而靠近圓盤的左 邊，而上升部分則沿著盤面垂直線的方向依球徑的大小而離開盤面（即大球在上面） ，物料 的這種規(guī)律性，引起物料和小球按粒度進行分極，這樣不同直徑的球粒在圓盤內的不同位 置滾落，最小的粒子沿盤邊運動最先進入盤低，其上是較大的球粒，最表面的一層則是直 徑最大的球粒； 工作特點：物料能形成有規(guī)律的運動，較大的球粒和較小的顆粒能沿各自不同的軌道運行， 因此，母球能按其大小產生偏析，只有最大的母球，最后才能從制粒機中甩出來。 塔里木大學畢業(yè)設計 4 5 電動機的選擇 根據資料得主軸的轉速在 800-1000 轉/分，按《機械設計實用手冊》推薦的傳動比合 理取值范圍，取 V 帶的傳動比 2～4，即可滿足電動機的轉速與主軸的轉速相匹配。由 《機械設計課程設計手冊》查出三種適宜的電動機型號，因此有三種不同的傳動比方案， 如表 5-1： 表 5-1 電動機的型號和技術參數及傳動比 方案 電動機型 號 額定 功率 P/kW 同步轉速 r/min 滿載 轉速 r/min 效率 （%） 電動機重 量（KG） 功率因數 1 Y100L-2 3 3000 2870 78 33 0.85 2 Y112M-2 4 3000 2890 82 45 0.86 3 Y100L-4 2.2 1500 1430 81 34 0.82 綜臺考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量以及帶傳動的傳動比，選定電動機型號為 Y100L1-4。所選電動機的額定功率 P＝2.2kw，滿載轉速 n=1430r／min，總傳動比適中， 傳動裝置結構較緊湊。如表 4-2： 表 5-2 Y100L1-4 主要參數如下表 型 號 額定功 率 KW 轉速 r/min 電流/A 效率 （%） 功率因 數 額定電 流 額定轉 矩 最大轉 矩 Y100L 1-4 2.2 1430 5 81 0.82 7 2.2 2.3 表 5-3 電動機尺寸列表 單位 m 中心 高 H 外形尺寸 HDACL???)2(底腳安裝尺 寸 BA地腳螺栓孔直徑 K 軸伸尺寸 ED?裝鍵部位尺寸 GF 100 45.830140612 602824 6 帶及帶輪的設計 根據設計的具體傳動要求，可選取電動機和主軸之間用 V 帶和帶輪的傳動方式傳動， 因為在震動板的工作過程中，傳動件 V 帶是一個撓性件，它賦有彈性，能緩和沖擊，吸收 震動，因而使震動板工作平穩(wěn)，噪音小等優(yōu)點。雖然在傳動過程中 V 帶與帶輪之間存在著 一些摩擦，導致兩者的相對滑動，使傳動比不精確但不會影響破殼機的傳動，因為震動板 不需要精確的傳動比，只要傳動比比較準確就可以滿足要求，V 帶及帶輪的結構簡單、制 造成本底、容易維修和保養(yǎng)、便于安裝，所以，在電動機與震動板之間選用 V 帶與帶輪的 傳動配合是很合理的。 選擇 V 帶和帶輪因當從它的傳動參數入手，來確定 V 帶的型號、長度和根數，再來 確定導輪的材料、結構和尺寸（輪寬、直徑、槽數及槽的尺寸等） ，傳動中心距（安裝尺 寸） ，帶輪作用在軸的壓力（為設計軸承作好準備） 。 6.1 傳動帶的設計 6.1.1 確定計算功率 塔里木大學畢業(yè)設計 5 (1)PKAca?? 其中： —工作情況系數AK —電動機的功率P 查《機械設計》一書中的表 8-7 可知： =1AK2.1??caP 6.1.2 選擇 V 帶的型號 根據計算得知的功率 和電動機上帶輪（小帶輪）的轉速 （與電動機一樣的速度） ，ca 1n 查《機械設計》一書圖 8-10，可以選擇 V 帶的型號為 Z 型。 6.1.3 確定帶輪的基準直徑 （1）初選主動帶輪的基準直徑 ：根據《機械設計》一書，可選擇 V 帶的型號參考1d 表 8-6 和表 8-8，選取小帶輪直徑 =56mm。 （2）計算 V 帶的速度 V： (2)smndv 1.506431.3061 ?????? V 帶在 ～ 的范圍內，速度 V 符合要求。5sm30 取傳動比為 3 轉速合適。 （3）計算從動輪的直徑 2d (3)mdi168?? 根據表 8-8 取 =160mm 2d 實際傳動比 i=2.85 6.1.4 確定傳動中心距 a 和帶長 L 取 (4))(2)(7.02121 dda????? 即： )605()605(. ?? 得： ma4322.10? 塔里木大學畢業(yè)設計 6 ?。?ma40? 帶長 (5)012104)()(2aDLd ????? 即： )56()65(4.3???d 得： mLd19? 按《機械設計》一書中查表 8-2，選擇想近的基本長度 可查得：dLd250 實際的中心距可按下列公式求得： (6)5.421394200 ???????dLa0.7.6maxindL 中心距范圍 436.75－493mm。 6.1.5 驗算主動輪上的包角 (7)012017.538???a? 即： 4.6000146?? 求得 ： 012.＞a 滿足 V 帶傳動的包角要求。 6.1.6 確定 V 帶的根數 V 帶的根數由下列公式確定： (8)kpkpZlac?????)(00 其中 ： —單根普通 V 帶的許用功率值 0p(w —考慮包角不同大的影響系數，簡稱包角系數?k 塔里木大學畢業(yè)設計 7 —V 帶的基準長度系數，取lk1.?lk —計入傳動比的影響時，單根普通 V 帶所能傳遞的功率的增量。0p? 由 和 查表 8-4a 得min/143rn?d561?kwp19.0 由 和 i=2.85 查表 8-4b i/0r 3.?? 查表取值： 96.0?k1.lk (9)2340)(????Lrp? 所以： (10)7.?rcaZ 即： 取 根。.2?3?Z 6.1.7 確定帶的初拉力 單根 V 帶適當的初拉力 由下列公式求得:0F (11)20k-5.2qvzpca????）（ 其中： —傳動帶單位長度的質量，qmg 即： NF9.170.1.5396.02)2(520 ?????? 6.1.8 求 V 帶傳動作用在軸上的壓力 為了設計安裝帶輪軸和軸承，比需確定 V 帶作用在軸上的壓力 ，它等于 V 帶Q 兩邊的初拉力之和，忽略 V 帶兩邊的拉力差，則 值可以近似由下式算出： 即： (12)NFZP 34.62sin2)(0min???? 6.2 帶帶輪的設計 6.2.1 帶輪的材料選擇 塔里木大學畢業(yè)設計 8 因為帶輪的轉速 ，即 ，轉速比較底，所以材料選定為灰鑄鐵，smv1.5?sv25＜ 硬度為 。10HT 6.2.2 結構設計 帶輪的結構設計主要是根據帶輪的基準直徑，選擇帶輪的結構形式，根據帶的型號來 確定帶論輪槽的尺寸，設計如下： 主動帶輪的結構選擇 因為根據主動帶輪的基準直徑尺寸 ，而與主動帶輪md561? 配合的電動機軸的直徑是 ，因此根據經驗公式 ，所以主動md28? d）＜ （ 3~.2 帶輪采用實心式。 帶輪參數的選擇： 通過查《機械設計》一書，可以確定主動帶輪的結構參數，結構 參數如下表，其他的相關尺寸可以根據相應的經驗公式計算求得。 表 6-1 帶輪的結構參數 單位（mm） 槽型 dbminahinfe minf?? Z 8.5 2 7 12±0.3 7 13 ?34 主動帶輪的厚度可以由計算公式： 求得dL??)2~5.1( 即 ： m4 主動帶輪的結構如圖 6-1： 圖 6-1 主動帶輪 6.3 從動帶輪的設計 從動帶輪的結果選擇 因為根據主動帶輪的基準直徑和傳動比來確定，即 ， ，所以從動帶輪采用腹板式。md1602?d302＜ 從動帶輪的參數選擇：通過查《機械設計》一書，可查得帶輪的結構參數間表，其他 一些相關尺寸可以根據相應的經驗公式計算求得。 表 6-2 帶輪的結構參數 單位（mm） 槽型 dbminahinfe minf?? 塔里木大學畢業(yè)設計 9 Z 8.5 2 7 12±0.3 7 13 ?34 從動帶輪的厚度可以由計算公式： ，當 B＜1.5d 時，L=B 求得dB??)2~5.1( 即 ： (13)mL4 從動帶輪的結構如圖 6-2： 圖 6-2 從動帶輪 7 傳動軸的設計 傳動軸是連接曲柄連桿機構的主要部件，它在震動機正常工作過程中，承擔主要轉矩、 扭矩、彎矩和支撐帶輪的回轉零件。而且震動次數頻繁，因此傳動軸的設計是很關鍵的一 個步驟。根據曲柄連桿機構的結構特點和組成形狀及工作強度和環(huán)境的要求，核桃破殼機 的主軸選用直軸形式傳遞，而且選用直軸中的階梯軸。此軸的設計如下： 根據軸的扭轉強度來初步計算確定其最小直徑，可利用經驗公式： (14)30npAd? 其中： —軸常用的幾種材料的 的 值0A??T?0 —主軸上的功率 pkw —主軸上的轉速 nminr 軸上的材料由《機械設計基礎》一書中表 18—1 可以查到，應選取調質處理的 45 號 鋼， ，書中表 18—2 取 ，于是得 ： MPB650??0?A (15)md845.3min?? 軸上的最小直徑顯然是安裝帶輪的內孔，必在軸上開有鍵槽，因此，為了開鍵槽又不 消耗輸出軸的強度，可以使周的直徑增加 7%以上，這樣增加輸出軸的尺寸，因而可以提 高軸的工作強度。即： 塔里木大學畢業(yè)設計 10 (16)md26.19%)7(18)7(????? 主輸出軸的最小直徑是安裝帶輪處的直徑，為了使所選的軸直徑與帶輪相配合，故使 輸出軸端的軸徑選為 30 。在《機械設計》一書。查表可以得知帶輪的厚度 ，m mB42? 則取輸出軸的次段軸徑為 ，其長度為 。d305 7.1 根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 為了滿足帶輪的軸向定位要求，Ⅰ—Ⅱ軸段右端需要制出一個軸肩，故?、颉蠖蔚?軸直徑 ，連接軸的徑向定位由普通平鍵來完成。選用鍵的型號為普通平鍵d40? 為 。鍵的型號可以通過查《機械設計實用手冊》一書取得。lhb?6? 軸的基本結構如圖 7-1 圖 7-1 軸 7.2 按彎扭合成條件校核軸的強度 7.2.1 作軸的簡圖 圖 7-2 軸 7.2.2 求輸出軸上的所受作用力的大小 根據公式： (17)npT??950 求得 其中： —電動機的額定功率 2.2pkw —主軸的轉速 1200nminr 即： MNT????93.41502.9 7.2.3 滾筒上的合力 根據公式： (18)dTFt 求得其中 ： —輸出軸的軸心到釘齒定的距離d 即 ： 塔里木大學畢業(yè)設計 11 NFt 81.7905.342?? 根據受力分析 即： (19)r. 由于主軸軸向不受力。 則取 0?aF 圓周力 徑向力 軸向力 的方向如圖所示tFr 圖 7-3 各力關系圖 7.2.4 軸上水平面內所受支反力 根據公式： 321LFtH??? （20） 求得： —是輸出軸上 Ⅲ—Ⅳ段的中心線到Ⅳ—Ⅴ段距左端三分之一處的距離 2L —是輸出軸上Ⅳ—Ⅴ段距左端三分之一處到右端Ⅴ—Ⅵ段中心線之間的距離 3 即 ： NFH5.41? 根據公式： 12HtHF?? （21） 求得 NFH31.82? 7.2.5 軸在垂直面內所受的支反力 根據公式： 3231 )(*LFrv?? 塔里木大學畢業(yè)設計 12 （22） 求得 NFv16.32? 根據公式 ： 12vrvRF?? （23） 求得 NFv43.182? 7.2.6 作彎矩圖 在水平面內，軸上 、 、 三點的彎矩為 ：BCD 根據公式 ： 0?DHBM （24） 21LF? （25） 求得 MNCH??.4 （26） 在垂直面內，軸上 、 、 三點的彎矩為 ： ABC 根據公式 ： 0?CVB （27） 31LFMv? （28） 求得 NCv???38.15 根據公式 ： 231212 *)(*LFLFMNVVv ?? （29） 求得 mNCv??863.2 塔里木大學畢業(yè)設計 13 圖 7-4 垂直面內彎矩圖 合成的彎矩為 ： 0?CBMNVHC???36.28121Cv42 作軸的合成彎矩圖如圖 1 （d）所示。 圖 7-5 軸的合成彎矩圖 7.2.7 作彎矩圖 根據公式 ： npTCB??950 （30） 求得 mNTCB ???12.43650.29 其中： —電動機的額定功率 2.2pkw —主軸轉速 1200nminr0?DT 作軸的彎矩圖 1 （e）所示 塔里木大學畢業(yè)設計 14 圖 7-6 軸的彎矩圖 7.2.8 作當量彎矩圖（彎矩、扭矩合成圖） B 點： mNTMBCa???12.0593? C 點左側 ： Cc ????3.9754)( D 點右側 ： ca?.2 作軸的當量彎矩圖 1 （f）所示。 7.3 校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大當量彎矩的強度（既危險截面 c 的強度） 。由經 驗公式及上面計算出的數值可得出。 公式： ??acac MPWTM??????? 22)( （31） 式中： —軸的抗彎拋面模量，W3m —軸的許用應力??? 。按軸實際所受彎曲應力的循環(huán)特性，在 、 、 中選取其相應aMP??b1??b0??b1?? 的數值，從《機械設計基礎》可以查出。 acac MPWM65.4.32971??? （32） 按《機械設計》書中查得，對于 的碳鋼，承受對稱循環(huán)變應力時的許60B?aP 用應力 ??acaⅢMP5.45??? 8 影響粒子質量的因素 粒子好壞與原料的性質、加水方法及操作因素有關： 8.1 原料性質 原料粘結性：粘結性大的原料易于制粒，如硫精礦、銅精礦等較易制粒，而氧化礦、 金精礦則不易制粒；如果要改善原料的成球性，也可采用添加劑的方法來增加原料的粘結 性； 原料的粒度：原料的粒度差別大，易產生偏析而導致不易制粒；原料的粒度要盡可能的小、 且形狀成多棱角和不規(guī)則更易制粒； 原料的比重：混合料中各組分的比重差別太大，不利于制粒； 塔里木大學畢業(yè)設計 15 8.2 原料水分含量大小對粒子質量的影響 原料的水分適宜，易形成母球，母球長大容易；原料水分少，成球速度慢；原料水分 高，易粘結在一起，形成的粒子粒度較大； 原料的濕度對造球的影響很大，若采用干物料造球，則礦塵飛揚，勞動條件差，粒子 的形成很慢，且結構脆弱，若采用水分不足的物料造球，則粒子同樣很難長大，若采用水 分過多的物料造球，則母球容易粘結變形，而使粒度不均勻，同時，過濕的物料和過濕的 母球、容易粘在制粒機上使制粒機的操作發(fā)生困難，過濕的原料必然形成過濕的粒子，這 種過濕的粒子，強度很小，在運輸過程中易相互擠壓變形；由于制粒機要求原料的濕度范 圍很窄，在生產中，要求送來制粒的物料的濕度稍低于制粒后的最適宜濕度； 8.3 補加水的方法 原料在混合的過程中，加入適量的水有利于制粒，當水分過大，不但影響混均，而且 易形成大球，制粒前的原料水分若接近制粒的水分，在制粒時在補加少量的水效果則最好； 粒子的粒度和強度在很大程度上取決于制粒的方法和操作條件；經過預先潤濕的精礦，制 粒時可根據不同的精礦水分進行調整，當精礦的水分等于制粒后的粒子水分時，可不開補 加水；當精礦的水分大于制粒后的粒子水分時，制粒過程中可適當添加干的精礦；當精礦 的水分小于制粒后的粒子水分時，開補加水；實踐證明精礦在加入到制粒機前，最好是把 精礦的水分控制在適宜的粒子水分之下，然后在制粒過程中加入少量的補加水，加補加水 要遵守一個原則，既要容易形成適當數量的母球，又能使母球迅速長大和壓緊，補加水的 操作方法是：“滴水成球，霧水長大，無水緊密” 。加料點的操作方法：“既要形成母球， 又能使母球迅速長大和緊密”的原則，因此必須把原料加在“成球區(qū)”和“長球區(qū)” ，而禁 止在“緊密區(qū)”加料； 8.4 制粒機的補加水的形態(tài)和加水的位置； 一般過程中，物料在進入制粒機前，水分控制在適宜的制粒水分之下，然后在制粒過 程中補加如少量的補加水，因為這一操作可以控制適宜的粒子水分，并可調節(jié)粒子的尺寸， 同時能改變給水方式，強化制粒的過程；補加水要遵守一個原則，既容易形成適當數量的 母球，又能使母球迅速長大和緊密，為滿足這個要求，一般采用“滴水成球，霧水長大， 無水緊密”的操作方法，即大部分水滴狀加在“成球區(qū)”的物料上，這時在水滴周圍，由 于毛細力的作用，散料能很快形成母球，另一部分少量的水則以噴霧狀的形勢加在“長球 區(qū)”的母球上，促使母球迅速長大，在“緊密區(qū)”的母球的表面上，由于滾動和搓壓的過 程中，水分從母球的內部擠出使得母球的表面變得過濕，因此，禁止加水，以防降低粒子 的強度和母球粘結的現象； 8.5 加料位置及料量大小對制粒的影響： 在制粒的過程中，加料的位置也要符合加水的原則，必須把原料分別加在“成球區(qū)” 和“長球區(qū)”而禁止在“緊密區(qū)”加料；從生產的實踐中可以得出使形成母球所需的物料 的量較母球的量要少，所以必須使大部分的物料下到“長球區(qū)” ，而在“成球區(qū)”只能下一 小部分的物料。一般制粒機的下料是自圓盤給料通過料管形成一股料流，加在制粒機略偏 右下側（制粒機順時針旋轉） ，基本能保證成球區(qū)和長球區(qū)的均有料，另外圓盤制粒機采用 皮帶給料，使物料能松散的落在制粒機中，效果更好； 8.6 圓盤制粒機的操作因素 制粒機的轉速 轉速決定了原料在制粒機內的運動和狀況，轉速太小，產生的離心力較 小，制粒效率低，轉速過大，盤面產生的離心力較大，原料易被甩到盤邊周圍堆積而失去 制粒的效果； 制粒機傾角 傾角決定了原料在制粒機中的停留時間，傾角越大，成球時間短，粒子的 質量差； 塔里木大學畢業(yè)設計 16 圓盤制粒機的填充系數 填充系數過大，圓盤內的混合料多，圓盤內的料層厚，導致 電機的負荷大，混合料的滾動受到限制粒子質量差；填充系數過小，圓盤內的混合料少， 成球時間少，粒子質量差；原料的成球性，成球性好的原料，成球的速度快，成球的時間 短； 制粒機的盤面直徑 直徑越大，工作面積越大，成球的速度快； 制粒機的轉速 轉速越快，物料的滾動的次數越多，成球速度越快；轉速過低，物料在 離心力的作用下，無法甩到盤邊，導致工作面積降??； 制粒機傾角 制粒機傾角決定了物料的成球的時間，傾角越大，成球時間越短； 制粒機的邊高 制粒機的邊高與傾角和直徑有關，它的的大小影響制粒機填充率； 8.7 粒子的強度的影響因素： 粒子的抗壓強度與粒子的直徑的平方成正比，粒子的落下的強度與粒子的直徑的平方 成反比；物料的粘結性及成球時間對粒子的強度影響也較大，粒子的尺寸與成球時間和物 料的水分有關； 9 制粒機操作 9.1 水分的控制 我們現用制粒機水分調節(jié)閥有 4 個，分別為補在成球區(qū)的兩個和補在長大區(qū)的兩個。 在操作中我們根據物料水分和粒子的大小進行補水，如果物料水分低于 8%時制粒機補水比 較困難，不易穩(wěn)定操作，粒子質量較差，所以我們在物料進入中間倉時已經過一次補水， 把制粒物料水分控制在 9%—10%之間，制粒機制粒操作時首先開成球水，在粒子理想時可 以不開長大水，只在物料水分較小，粒子粒度達不到要求，需要立即調整時才開霧水（長 大水）進行調節(jié)。在實際生產中因銅精礦保存、入料、一次補水并不一定均勻，所以制粒 機中粒子時常發(fā)生變化，需要操作工對粒子水分控制得當，如粒子忽大忽小，粒子強度將 會成倍減小，要保證粒子粒度均勻，才能制出高強度的粒子。在操作中我們如果等到甩出 粒子已經變化，才進行水量調節(jié)已經較晚，再調回最佳效果需要 10 分鐘左右，在此期間粒 子粒度和強度無法保證，正確的方法是觀察大盤內的三個區(qū)域粒子的情況，既成球區(qū)、長 大區(qū)、緊密區(qū)，如我們所要粒子粒度為 8 mm，成球區(qū)粒度為 1-2mm、長大區(qū)粒度為 5mm 左 右、緊密區(qū)粒度為 6-7mm 左右，當以上區(qū)域粒子變化時就要及時調整，才能保證產出粒子 合格。在物料下料量、性質不變時，大盤內粒子長大過程中甩出量會減少，如果補水較急， 粒子急速長大時，大盤會停止向外產粒子，造成斷料，相反，大盤內粒子變小過程中甩出 量會增加，如果減水較急，粒子急速變小時，大盤會大量向外產粒子，造成均料槽壓料過 多，所以在操作中，我們要避免大幅度的調整補加水。在其他因素不變的情況下，粒子水 分與粒子直徑關系見下表： 表 9-1 粒子水分與粒子直徑關系 水分 8% 8.5% 9% 9.5% 10% 10.5% 11% 11%以上 粒度（mm） 3 4 5 6 7 8-9 10 10 以上 9.2 制粒機邊、底刮刀的調整 在使用中因物料的腐蝕和摩擦，我們所使用的合金底刀頭中間一組每周會被磨損 10mm 左右，邊上一組每周會磨損 15-20mm 左右，邊刀刀片是普通鋼材，首先是每周必須跟換邊 刀片和將底刀桿向下調整，保證制粒機大盤的填充率，如不按時調整，制粒機填充率變小 直接影響產量和粒子質量。還有就是每組 5 棵刀桿調整深度要一致，否則在生產中大盤底 部會一直刮礦塊起來，造成大球增加，成球率降低。 9.3 避免粒子在輸送途中的破碎 制粒機甩出的粒子在 10#皮帶上的成球率可達到 95%以上，在均料槽破碎的較多，其比 塔里木大學畢業(yè)設計 17 例約為：均料槽壓料一半以上時破碎 25%，均料槽壓料三分之一時破碎 15%，均料槽壓料少 于三分之一時破碎 10%，從 11#皮帶到 16#皮帶粒子的破碎率為 5%-7%左右。可以看出均料 槽是控制成球率的關鍵，制粒機操作人員要盡量穩(wěn)定操作，避免出料量的波動，與艾薩主 控及時聯系溝通，降低均料槽壓料量，及時清理制粒機大球，保證粒子入爐成球率。 10 制粒機長見故障及處理方法 10.1 制粒過程中大球異常增多 主要原因有：a.大塊物料增多；b.底刀刀桿未全部調平。處理方法：a.通知中間倉崗 位檢查隔篩及倉頂是否有漏點；b.待停機后檢查底刀調整情況，從新調整。 10.2 制粒機運行中刀桿與盤面磨擦 要原因有：a.刀桿鎖緊螺栓未擰緊，刀桿下滑；b.底刀架大螺帽開口銷脫落，刀架下 落；c.大盤底部耐腐蝕襯板翹起。處理方法：立即與艾薩、調度聯系，通知鉗工停機處理。 10.3 制粒機運行中三角皮帶異響 主要原因有：a.三角帶安裝調整過松，打滑；b.制粒機大盤內物料粘結較多，過載。 處理方法：a.通知鉗工檢查三角帶，停機處理；b.減少補水量，減少大盤粘結物，停機調 整邊、底刀。 10.4 制粒機震動異常 主要原因有：a.制粒機地腳螺栓、主減速機地腳螺栓松動；b.主減速機聯軸器不同心。 處理方法：a.立即匯報停機，檢查地腳螺栓是否松動；b. 立即匯報停機，通知鉗工檢查聯 軸器是否同心。 10.5 回轉軸承、大小齒輪異常 主要原因有：a.回轉軸承缺油或損壞；b.大小齒輪缺油或磨損間隙過大。處理方法：a.檢 查干油泵工作是否正常，檢查油管是否進油，軸承、齒輪是否缺油；b. 檢查軸承是否完好， 齒輪磨損是否間隙過大。 10.6 皮帶自停 主要原因有：a.11#皮帶轉速過低，均料槽壓料超過三分之二，電機過負荷停止；b.皮 帶過松，張緊力不夠，首輪打滑。處理方法：a.立即與艾薩主控聯系調高皮帶轉速，隨時 觀察料位，保證制粒機出料均勻，并與艾薩主控保持聯系，均料槽料位不高于三分之一；b. 每班檢查皮帶調節(jié)裝置，保證裝置牢固可靠不滑脫，皮帶正常松動時要調緊。 塔里木大學畢業(yè)設計 18 致 謝 四年的大學時光轉瞬即逝，十六年的學子生涯亦將揮手告別。至此設計完成之際，向 所有關心我支持我的老師和同學們說一聲“謝謝”！ 論文研究過程中，從準備階段到撰寫階段，都得到導師 老師悉心指導。馬老 師嚴謹的治學態(tài)度、淵博的知識、求實的工作作風和正直的人品，令我無論在學習還是做 人方面都受益匪淺，將使我終身受益。馬老師事無巨細的修改設計的精神令我深深的敬佩