秸秆制粒机的总体设计

目录
摘要 I
Abstract II
第一章绪论 1
1.1选题背景及意义 1
1.2国内外生物质制粒机的发展现状 4
1.2.1国外发展现状 4
1.2.2国内发展现状 5
1.3目前主要的制粒机类型及其制粒方法 9
1.3.1活塞式制粒机 9
1.3.2螺旋式制粒机 10
1.3.3模压颗粒制粒机 10
1.4秸秆燃料制粒加工技术与装备发展趋势 10
1.5秸秆制粒技术存在的问题 12
1.5.1制粒机的问题 12
1.5.2制粒原料问题 12
1.5.3配套设备问题 13
第二章秸秆的综合利用技术 14
2.1我国农作物秸秆的利用现状 14
2.2农作物秸秆的综合利用途径 15
2.2.1秸秆还田技术 15
2.2.2秸秆饲料技术 16
2.2.3秸秆能源化利用技术 17
2.2.4秸秆用作工业品生产原料 18
2.3存在的问题 19
2.3.1实施工艺技术及机具存在的问题 19
2.3.2投入和产出不成比例 19
2.3.3没有形成大规模产业化经营的格局 20
2.3.4秸秆综合利用技术推广力度不够 20
2.4应用前景 21
第三章秸秆制粒机的结构设计 22
3.1秸秆制粒机的结构设计 22
3.2秸秆制粒机的制粒原理 24
3.3带传动的设计 25
3.3.1总传动比的分配 25
3.3.2定V带型号和带轮直径 25
3.4齿轮的设计 27
3.5轴的设计 31
3.6压模的设计 32
3.7压辊的设计 35
第四章秸秆制粒机主要部件的设计 36
4.1电动机的选择 36
4.2套筒的设计 36
4.2.1套筒结构设计 36
4.2.2套筒基本参数的确定 37
4.3模头的设计 37
4.3.1模头设计的基本原则 38
4.3.2模头材料要求 38
4.4螺杆的设计 38
4.4.1螺杆结构的设计 38
4.4.2螺杆基本参数的确定 39
4.4.2螺杆的强度校核 40
4.5传动装置的设计 42
4.5.1设计功率 42
4.5.2选取V带型号 43
4.5.3确定带轮基准直径 43
4.5.4确定中心距a和带的基准长度 43
4.5.5验算包角 44
4.5.6确定带的根数 44
4.5.7定初拉力 45
4.5.8计算轴压力 45
4.6轴的设计 45
4.6.1轴材料的选择 45
4.6.2轴径的确定 45
4.7轴承的选择 48
总结 49
参考文献 50
致谢 52
第三章秸秆制粒机的结构设计
3.1秸秆制粒机的结构设计
本次设计的机器主要有驱动装置、进料装置、螺杆、机筒、制粒装置等几个部分组成，如图2-1所示。

                 图2-1秸秆制粒机

（1）螺杆
螺杆是秸秆制粒机的最重要的工作部件。是用来产生必须的压力，使物料挤出模头。螺杆通常设计矩形、梯形或三角形的阿基米德螺线，可以是单头或多头。有的是为了提高产品的混炼效果，可将螺纹中断或将其做成若干个缺口，成为缺断式螺纹。
（2）套筒
套筒是秸秆料制粒机的另一个重要部件。在制粒机套筒内壁，刻有连续的倒槽，可以是直的，也可以是带螺旋形，其螺旋方向与螺杆旋向相反。倒槽使物料避免随螺杆作轴向旋转，这样，如果螺杆十分光滑，物料易与螺杆发生滑动，而不与套筒发生轴向滑动则物料的推进速度与螺杆速度大致成正比。
（3）制粒装置
制粒机的制粒装置是最终决定产品形状和结构的主要部件，它的主要部件制粒制粒机前端的模头。模头借助螺钉固定在机筒出料端的法兰上，模头上有不同形状的孔，以使制粒过的秸秆通过模头来制粒。模头是一个很精确的零件，必须有足够的强度来承受制粒机机筒内的高压。模孔由极耐磨的材料组成，常用的材料有铬钢、青铜合金，有时在模孔内镶嵌聚四氟乙烯材料。
模头的构造对产品结构影响颇大，不同模头的设计对产品结构的影响不同。作为圆锥形模孔，它将降低螺腔内的压力要求，使产品获得光滑的表面。具有突变截面，模孔长度短的模头，它会对压出的产品造成较大的机械损伤从而导致产品组织细粒化、柔软化和产生髓化结构。
（4）加热与冷却装置
加热与冷却是制粒加工过程顺利进行的必要条件。伴随螺杆的转速、挤出压力、外加热功率以及制粒系统周围介质的温度变化，机筒中的温度也会相应的发生变化。以使秸秆物料始终能在其加工工艺所要求的温度范围制粒，通常采用电阻或电感应加热和水冷却装置来不断调节机筒温度
（5）切割装置
制粒加工系统中常用的切割装置为端面切割器，切割刀具旋转平面与模板端面平行。通过调整切割刀具的旋转速度和制粒产品的线速度来获得所需制粒产品的长度。根据切割器驱动电机位置和割刀长度的不同，可分为飞速和中心两种切割器。飞速切割器的电机装在模板中心轴线外面，割刀臂较长，以很高的线速度旋转。中心切割器的刀片较短，并绕模板装置的中心轴线旋转。
（6）控制装置
制粒加工系统控制主要有微电脑、电器、传感器、显示器、仪表和执行机构等组成，其主要作用是：控制电机，使其满足所需的转速，并保证各部分协调的运行；控制温度、压力、位置和产品质量；实现整个制粒加工系统的自动控制。
3.2秸秆制粒机的制粒原理
植物细胞中除了含有纤维素、半纤维素外，还含有木质素（木素），在阔叶木、针叶木中木素含量为27-32%（绝干原料），禾草类中含量为14-25%。现在知道，木素是具有芳香特性的结构单体为苯丙烷铣型的立体结构高分子化合物。虽然各种植物都含水素，但它们的组成、结构并不完全一样。在常温下木素主要部分不溶于任何有机溶剂，木素属非晶体，没有熔点但有软化点，当70-100时，粘合力开始增加。木素在植物组织中有增加细胞壁、粘合纤维的作用，不能被动物消化，在土壤中能转化成腐殖质。用化学方法分离木素可制成木质塑料，如苯酚木素树脂，其物理机械性能类似热塑性酚醛压塑粉，用途也相仿，但熔融时粘度高，成品脆性大、耐水性差、木素在适应温度下（200-300）会软化，此时加以一定压力使之与纤维素紧密黏结，并与相邻秸秆颗粒相互胶接，冷却后即可固化制粒。因此，采用热压法制粒秸秆燃料可不用任何添加剂、粘结剂，大大降低了加工成本，而且利用木质素软化的特点适当提高热压制粒时的温度有利于减小制粒动力。

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