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1、机机电电工程学院工程学院毕毕 业业 设设 计计 方方 案案论论 证证 报报 告告题题 目目: : 秸秆煤炭成型机设计秸秆煤炭成型机设计机械机械 院系名称：院系名称： 机电工程学院机电工程学院 专业班级：专业班级： 机制机制 学生姓名：学生姓名： 学学 号：号： 指导教师：指导教师： 教师职称：教师职称： 教授教授 2012 年 3 月 1 日2目次目次1 1 秸秆煤炭成型技术的国内外现状秸秆煤炭成型技术的国内外现状.32 2 秸秆煤炭成型机设计方案秸秆煤炭成型机设计方案.42.1 秸秆煤炭成型机毕业设计的目的及意义.42.2 秸秆煤炭成型机方案设计.4论证结果论证结果.5参考文献参考文献.81
2、 1 秸秆煤炭成型技术的国内外现状秸秆煤炭成型技术的国内外现状3随着农村生活水平的提高以及农村劳动力的转移，秸秆在农村的传统利用在农村面临很多问题。我国目前秸秆的利用方式主要是秸秆还田方式、秸秆气化、秸秆发电、秸秆建材、秸秆饲料等行业。早在 20 世纪 30 年代，美国就开始研究压缩燃料成型技术，并研制成了螺旋式成型机。日本于 50 年代从国外引进成型技术并进行改进，发展成了日本压缩成型燃料工业体系。20 世纪 70 年代后期，由于出现世界能源危机，石油价格上涨。欧洲很多国家如芬兰、比利时、法国、德国、意大利等也开始重视压缩成型技术的研究。亚洲除日本外，泰国、菲律宾、印度等国从 80 年代开始
3、也都先后研制成了加粘结剂的生物质压缩成型机。我国生物质固化技术开始于“七五”期间，现已经达到工业化生产规模。从 20 世界80 年代引进螺旋推进式秸秆成型机，中国生物质压缩成型技术的研发已经有 20 多年的历史。很多研究者仍然在对现有的成型设备进行改进和创新，以实现产率高、能耗低的目的。另外，我国从国外引进的很多成型技术设备，由于各国国情不同，发达国家的很多技术、设备并不适合在我国推广，我国学者采纳国外先进技术，针对成型设备存在的各种问题做了大量实验研究，对设备的关键部件进行了改进，还对各种成型机进行比较分析，综合其优点进行了设备改造。根据主要工艺特征的差别，将这些工艺从广义上分为：湿压成型、
4、冷压成型、热压成型和炭化成型。我国从 20 世纪 80 年代引进国外技术，目前已初具规模。经过不断的研究与开发，已经取得较大的发展，全国研究生产设备的企业或科研单位已有几十家。在中国要形成新的产业只是早晚的问题，但要真正实现产业化，还有一些突出的制约因素和技术障碍亟待解决。1、设备的可靠性属于最主要的制约因素，共同存在于技术与设备中。一是主要工作部件的工作寿命，二是设备系统配合协调能力差，运行不稳定。目前国内生物质能成型机普遍生产能力偏低，单位能耗过大，成型设备工作可靠性差，仍需要投入大量的资金技术进行设计改进、完善更新。2、国内外众多研究机构相互独立，还没有形成统一的理论体系，成型机械千差万
5、别，适用范围颇受局限。不同的成型机对原料的粒度和含水率要求不尽相同，不同的成型机械适用的原料要求也比较严格，适用种类有限，成型技术的研究与应用也受当地的资源的影响和技术本身的局限，不同类型的成型设备由于受设计限制很难适应多种原料，也4就不易形成统一的设计标准和规范。3、目前国内还没有形成配套生产线，而且烘干设备、粉碎设备等还没有统一的规格和标准，多数是根据需要自行设计、加工，只为短期运行，没有长远打算。成型燃料的包装自动化程度低，规模小；生物质成型燃料燃烧设备尚处于研究开发阶段，产品规格单一，应用范围有限，还不具备商业竞争力。4、由于原料的供应受季节、成本、运输半径等影响，难以满足连续生产的需
6、求，设备只好间歇工作，一年中有多半时间处于闲置状态，导致资源浪费，设备自然损耗严重，增大了设备回收年限。若要满足设备连续生产，一是扩大运输半径，二是增大储备仓库，这两种方法都会导致投资增加。2 2 秸秆煤炭成型机设计方案秸秆煤炭成型机设计方案2.1 秸秆煤炭成型机毕业设计的目的及意义该产品是利用秸秆、木屑等农林废弃物生产棒状燃料并可进一步碳化制成机制木炭的生物质能转化的成套设备，其工艺特点是：该设备在不添加任何粘合剂的情况下，秸秆经过初粉碎、辊压研磨、锥孔挤压自动成型。本设计的目的在于通过对该类设备资料的调研、实际的考察、查阅技术文献和外文翻译、撰写开题报告，总体方案的比较及确定，设计计算，绘
7、制图纸（总装图、主要部装和零件图） ，完成设计说明书等环节，使学生加深机械设计的基本过程，综合运用机械工程设计的基础理论及基本方法，熟练运用 AutoCAD 绘图软件，综合训练学生的机械设计能力及解决实际问题的能力。利用生物质压块燃料技术，将农村大量被浪费的生物质变成可以代替部分生活和工业用煤的新型固体燃料，对广大农村地区的生物质资源综合的利用和开发具有重要的意义。在农林产品采集加工过程中，会产生大量的剩余物，如木屑、稻壳、花生壳及蔗渣等，由于各种原因，这些剩余物部分被直接燃烧，有的则由于砸碎、松散、水分多、透气性差，储存、运输、使用均不方便而没有充分利用，常年堆积，腐烂流失，造成环境污染。而
8、生物质压块燃料技术则利用这些农林废弃物生产一种形状规则，质地均匀、发热量大、经久耐用的新型固体燃料，变废为宝，减少环境污染,具有成本低、投资少、见效快的特点。2.2 秸秆煤炭成型机方案设计秸秆挤压成型设备挤压过程分为两部分，第一部为切碎打捆，在常温下压缩，体积压缩比比较低，这种方式便于散料的收集与运输。第二部分是致密压缩，使用加热压缩5或者采用添加粘结剂的条件下压缩。第一部分本身就比较稀疏，而且秸秆量也比较少，使用功率比较小的设备就行了，第二部分的设备功率比较大效率不高，如果两步并作一步会使设备长时间工作在小功率状态下，效率会很低，而且机械也做得很小效率会更低，分两步压缩有利于充分利用能量，秸
9、秆综合利用体系中秸秆打捆和秸秆压缩成型是两个很重要的过程，打成捆的秸秆是要与秸秆压缩成型及配套的，因此最好统筹设计种样机械。另外，为了适应大规模应用与多种收割机上，相关设计应考虑标准化模块化。由于秸秆密度小、集中度低、种类繁多，所以现阶段秸秆收集应该从种植量比较大的农作物秸秆开始，而且是采用大型联合收割机收割。如今只有小麦玉米水稻大规模地采用联合收割机收割，因此秸秆打捆机械主要针对小麦玉米和水稻来展开设计。秸秆经过打捆之后无论是要压缩成型还是要作为饲料，都需要将秸秆切碎，长度 3-6厘米。秸秆如果比较干燥，可以采用打碎的方法使秸秆破碎，但是如果秸秆比较潮湿，那么打碎秸秆是相当困难的。切碎的主要
10、目的是减少秸秆的长度，不必使之破碎，因此可以采用锯的方式使之破碎，采用锯的方式可以对付任何秸秆和任何状态下的秸秆。由于被打成捆的秸秆捆压的不是很实，而且秸秆比较短，所以必须将其包起来，可以采用市面上出售的网状编织袋或者采用绳子捆扎。由于秸秆压缩成型机要跟随收割机进行跨区作业，所以工作效率必须得高，产能很大。由于一个地方的农作物成熟时间不是很一致，所以秸秆成型机对秸秆含水量的适应范围要宽一些。由此，最适合的秸秆成型机是用电作为动力，由于液压最适合往复直动，所以应该采用活塞式秸秆成型机。由于液压设备成本比较高，为了降低成本提高使用效率，液压活塞式秸秆成型机做成大中型为宜。由于秸秆成型机工作时是在一
11、个固定的地点连续工作好几天，因此可以采用农村电网上的电力作为动力而不必采用柴油机。采用柴油机效率比较低，比较笨重。而秸秆压缩成型机有很多地方需要调整，使用电动机可以方便地做各种所需的调整与控制，这一点是柴油机很难做到的。因此秸秆成型机采用电动机作为动力来源。论证结果：论证结果：秸秆成型机设计方案论证结果如下，机械部分通常由原动机、传动装置、控制装置、工作装置四部分组成。在准备设计方案之前，我们必须明白该机械设计的目的是什么，该机器的主要作用是6用来加工粉碎过的秸秆，通过机器将粉碎的秸秆加工成一定密度的压块，从而实现将分散的生物质能转化为一定密度的燃料，为社会提供必要的燃料。从工作装置入手，该秸
12、秆成型机的工作装置是由平模（或者环模）与辊子组成，及通过压辊连续不断的滚过均匀铺在平模（或者环模）上的秸秆颗粒。下图是螺旋连续挤压成型机和机械驱动活塞式成型机的实物图，来在百度图片：7由于以螺旋挤压成型技术为主的螺旋挤压成型机是最早研制成的生物质成型机，这类机器运行平稳，生产连续，所产棒易燃，但又两个问题制约着它，一是成型部件特别是螺杆磨损严重，使用寿命短；二是单位产品能耗高。所以比较其他方案，我选择设计成机械驱动活塞式成型机。初步确定电动机、皮带轮、大小齿轮、平模（或者环模）及辊子在机器中各自的位置，如图 2 所示：图 2 成型机主要部件结构示意图工作原理如图 2 所示，电动机通过皮带轮传动
13、和齿轮传动驱动主轴，主轴带动辊子，辊子绕主轴公转的同时，也在绕棍子轴自转，加工颗粒时，生物质原料被送入平模机的喂料室，在分料机和刮板的共同作用下均匀铺在平模（或者环模）上，主轴带动辊子不断滚过料层，将物料挤压进入模孔，物料在模孔中经过成型保型等过程，一定时间后以圆柱状态被挤出，旋转的切刀将物料切断，形成颗粒。参考文献：参考文献：1 任建新主编 物理清洗 化学工业出版社，2000 2 左建民主编 液压与气压传动 机械工业出版社，2000 3 徐 灏主编 机械设计手册（4） 机械工业出版社，1991 4 徐 灏主编 机械设计手册（3） 机械工业出版社，1991 5 徐 灏主编 新编机械设计师手册（
14、下） 机械工业出版社，1993 6 张 展主编 非标准设备设计手册（中） 兵器工业出版社，1993 7机械设计手册联合编写组编 机械设计手册（中） 化学工业出版社，1982 8 宋东岚主编 流体机械 机械部通用机械研究所，199489 邱宣怀主编 机械设计 高等教育出版社，1995 10华南化工学院等编 食品工厂技术设备 中国财政经济出版社，1992 11天津大学化工原理教研主编 化工原理 天津科学出版社，1983 12 无锡轻工业学院编 食品工厂机械与设备 轻工业出版社，1986 13 Z, J, Lansky etc. Industrial Pneumatic Control. New York, 1986 14中国纺织大学工程图学教研室等编 画法几何及工程制图 海科学技术出版社，1982 15刘品，刘丽华主编 互换性与测量技术基础 哈尔滨工业大学出版社，2001 16何小柏主编 机械设计（基础）课程设计 高等教育出版社，1995
