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1、南昌航空大学学士学位论文目 录1 引言错误!未定义书签。1.1 颗粒成型机概述错误!未定义书签。1.2 颗粒成型机发展现状及存在的问题错误!未定义书签。1.2.1国内颗粒成型机发展现状错误!未定义书签。1.2.2国外生物质燃料成型机的研究现状41.2.3现有生物质成型设备存在的问题错误!未定义书签。1.3 国内外生物质燃料成型机设备51.3.1活塞式挤压成型设备51.3.2螺旋式挤压成型设备51.3.3压辊式挤压成型设备51.4 MZLP400颗粒成型机性能特点61.4.1MZLP400颗粒成型机工作原理及过程. . 61.4.2MZLP400颗粒成型机特点. . . . . . . . .
2、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71.5 本课题研究的主要内容72 传动系统总体设计82.1 减速器的主要型式及其特性82.2 减速器结构92.2.1蜗杆传动特点与分类102.3 传动装置设计112.3.1原始数据112.3.2电动机型号的选择112.3.3传动装置总传动比及其分配132.3.4计算传动装置的运动和动力参数132.4 普通圆柱蜗杆传动承载能力设计计算142.4.1蜗杆传动类型142.4.2选择蜗轮蜗杆材料及精度等级142.4.3蜗轮齿面接触疲劳强度设计142.4.4蜗杆与
3、蜗轮的主要参数与尺寸152.4.5校核齿根弯曲疲劳强度错误!未定义书签。2.4.6验算效率172.5 轴的设计计算182.5.1输出轴的设计-蜗轮轴182.5.2输入轴的设计计算-蜗杆轴错误!未定义书签。3 减速器其余零件及附件的选择及校核计算. 错误!未定义书签。3.1 滚动轴承的选择及校核计算错误!未定义书签。3.1.1计算输入轴轴承错误!未定义书签。3.1.2计算输出轴轴承错误!未定义书签。3.2 键连接的选择及校核计算错误!未定义书签。3.2.1联轴器与输出轴连接采用平键连接错误!未定义书签。3.2.2联轴器与输出轴连接采用平键连接错误!未定义书签。3.2.3输入轴与联轴器连接用平键连
4、接错误!未定义书签。2.3 联轴器的选择及校核计算错误!未定义书签。3.3.1联轴器的选择错误!未定义书签。3.3.2联轴器的校核错误!未定义书签。3.4 减速器的润滑与密封303.5 箱体及附件的结构设计314 结论错误!未定义书签。参考文献错误!未定义书签。致 谢错误!未定义书签。1引言1.1颗粒成型机概述 能源是人类赖以生存和发展的基础，不可再生资源的不断消耗使得开发利用以生物燃料为代表的可再生绿色环保生物质能源，已成为人类社会可持续发展的战略选择和发展方向。生物质能既可以补充常规能源的短缺，也具有重大的环境效益。同其他生物质能源技术相比较，生物质颗粒燃料技术更容易实现大规模生产和使用，
5、使用生物质颗粒的方便程度可与燃气、燃油等能源媲美。我国生物质数量巨大，但作为一种多样和复杂的能源存在形式，生物质具有资源分散、密度低、容重小、储运不方便以及利用过程需增加附加转换设备等缺点，严重制约了生物质能的大规模应用。因此，生物质高品位转换技术的研究便成为人们开发利用生物质能的重点。而近年来对生物质压缩成型技术的不断改进、创新和发展，为高效利用生物质能开辟了一条新途径。1.2 颗粒成型机发展现状及存在的问题1.2.1国内颗粒成型机发展现状 粮食机械厂为处理大量加工粮食剩余谷壳，于1985年根据国外样机试制了第一台ZT-63型生物质压缩成型机。1998年初，东南大学、江苏省科技情报所和国营9
6、305厂研制出了MD一15型固体燃料成型机。1990年以后，陕西武功轻工机械厂、河南巩义包装设备厂、湖南农村能源办公室以及河北正定县常宏木炭公司等单位先后研制和生产了几种不同规格的生物质成型机和碳化机组。20世纪90年代期间河南农业大学和中国农机能源动力研究所分别研究出PB一1型机械冲压式成型机、即B系列液压驱动活塞式成型机、cYJ一35型机械冲压式成型机。经过多年的研究与试验，国内部分成型设备及其配套产品发展成熟。但国产成型加工设备在引进及设计制造过程中，都不同程度地存在着技术及工艺方面的问题，这就有待于去深入研究探索、试验、开发。总之在我国未来的能源消耗中，生物质成型燃料将占有越来越大的份
7、额。生物质成型燃料在我国一些地区己进行批量生产，并形成研究、生产和开发的良好势头，生物质压块成型生产线的组建也会逐步完善。中国从20世纪80年代引进螺旋推进式秸秆成型机，生物质压缩成型技术的研究开发已有二十多年的历史。南京林业化工研究所在“七五”期间设立了关于生物质压缩成型机及生物质成型理论研究的课题。1.2.2国外生物质燃料成型机的研究现状 国外生物质成型机的主要方式有四种即颗粒成型机、螺杆连续挤压成型机、机械驱动活塞式成型机和液压驱动活塞式成型机。螺旋挤压式成型机是最早研生产的生物质热压成型机。这类成型机以其运行平稳、生产连续、所产成型棒易燃(由于其空心结构以及表面的炭化层)等特性，在成型
8、机市场中尤其是在印度、泰国、马来西亚等东南亚国家和我国一直占据着主导地位。但制约螺旋式成型机商业化利用的主要技术问题一个是成型部件，尤其是螺杆磨损严重，使用寿命短;另一个是单位产品能耗高。日本从20世纪30年代就开始研究应用机械驱动活塞式成型技术处理木材废弃物，并于1954年研制出棒状燃料成型机及相关的燃烧设备，1983年又从美国引进颗粒成型燃料生产技术。美国在1989年开发了生物质颗粒及成型燃烧设备;亚洲一些国家(泰国、印度、韩国、菲律宾等)在20世纪80年代己建立了不少生物质固化、碳化专业生产厂，并研制出相关的燃烧设备。日本、美国及欧洲一些国家生物质成型燃料燃烧设备己经定型，并且形成产业化
9、，在加热、供暖、干燥、发电等领域已普遍推广应用”;西欧一些国家(荷兰、瑞典、比利时、芬兰、丹麦等)在20世纪70年代已有了活塞式成型机、颗粒成型机及配套的燃烧设备。1.2.3现有生物质成型设备存在的问题随着对生物质颗粒燃料成型技术研究的不断深入，虽然已经取得了一定的研究成果，但是在诸多方面还存在问题，这些问题主要集中在以下几个方面: (l)生物质颗粒燃料成型过程是原料在压力、压缩速度等多种因素影响下的内在变化，由于各方面的局限性，这些因素之间的内在联系尚未建立。(2)原料在压缩过程中的特性研究只进行了一般定性分析，未从理论层面上对原料成型的形变规律给予相应的研究和数值模拟分析，因此具有一定的局
10、限性。(3)我国生物质资源数量巨大、涉及地域广，实际情况要求成型技术具有很强的适应资源和环境的能力。而事实上当前的各类颗粒燃料成型设备由于受设计限制很难适应不同种类的原料，也就不易形成统一的设计规范与标准，使得生物质颗粒燃料成型技术向市场化和商业化全面推进还很困难22。(4)成型的可靠性也是主要制约因素之一，共同存在于技术与设备中。主要表现在:一是主要工作部件的工作寿命短;二是设备系统配合协调能力差，运行不稳定。1.3国内外生物质燃料成型机设备1.3.1活塞式挤压成型设备 原料经过粉碎以后，通过机械或风力形式送入预压室，当活塞后退时，预压块送入压缩简，活塞前进时把原材料压紧成型，然后送入保型筒
11、。活塞的往复驱动力国际上有三种形式，即“油压”、”水压”和“机械”。油压设计比较成熟，运行平稳，油温便于控制，体积小，驱动力大，一般当产品外径为80一100时，生产率就可达到1确;水压式的特点是:体积大、投资多、驱功力小，生产能力低，一般在0.25比，有的可达到0.35比左右;机械式的特点是:生产能力大，每分钟可以冲压270次，在产品外径为60mm，输入功率为25kw时，其生产率可达0.7t小。且生产的产品密度比水压式要大很多，但震动大、噪音大，没有油压式平稳，工作人员易疲劳。这三种形式相比，机械式推广面较多，近几年液压式也在发展。总之各行业中根据产量需要进行选择。1.3.2螺旋式挤压成型设备
12、 螺旋挤压成型技术是目前生产生物质成型燃料最常用的技术。尤其以机制炭为最终产品的厂家，大都选螺旋挤压成型设备。用于燃料成型的螺旋挤压机分为三种，锥形螺杆挤压成型机、双螺杆等大型纯压缩型成型机和小型外部加热成型机三种。西欧和美国一般都采用前两种大型压缩机，而印度、泰国、马来西亚、我国及日本等国家多采用小型外部加热成型机。被粉碎的生物质连续不断地送入压缩成型简后，转动的螺旋推进器也不断地将原料推向锥形成型筒的前端，挤压成型后送入保型筒，因此生产过程是连续的，质量比较均匀。产品的外表面在挤压中被炭化，这种炭化层容易点燃，且易防止周围空气中水分的侵入;这种形式易于产品打中心孔，送入炉子后空气可从中心孔
13、中流通，有助于完全燃烧，快速燃烧;相对活塞式成型机其设计比较简单，质量也较轻，运行平稳，但是动力消耗较大，单位产品能耗较高，也容易受原材料和灰尘的污染。1.3.3压辊式挤压成型设备 压辊式成型不同于前面的螺旋挤压和活塞冲压成型，主要区别于其成型模具直径较小(通常小于50)，并且每一个压模盘片上有很多成型孔，主要用于生产颗粒状成型燃料。压辊式成型机的基本工作部件由压辊和压模组成，其中压辊可以绕自己的轴转动，压辊的外周一般加工成齿状或槽状，使原料压紧而不致打滑。根据压模的形状，压辊式成型机可分为环模式成型机和平模式成型机。用压辊式成型机生产颗粒燃料依靠物料挤压成型时所产生的摩擦热即可使物料软化和薪
14、合，一般不需要外部加热。若原料木质素含量低，勃结力小，可添加少量茹合剂。与活塞冲压成型相比，其压辊压缩速度显著降低，这就使得原料所含的空气和水分在成型孔内有足够的时间逸出，并可通过改变压模的厚度使成型颗粒在成型孔内的滞留时间发生变化，因此压辊式成型机对原料的含水率要求较宽，一般在10%一40%之间均能成型。成型作业是压缩成型燃料生产的核心作业。由于物料的形态和性状各不相同，所以一般还需要进行预处理，特殊情况下需要一些相应的专用设备，其目的是使物料达到压缩成型工艺所需要的条件。实际生产中，压辊式挤压成型过程较为粗糙，对原料各项参数要求范围较宽，加工成的成型燃料可用于辅助生产和生活实际需要。1.4
15、 MZLP400颗粒成型机性能特点1.4.1 MZLP400颗粒成型机工作原理及工作过程 MZLP400颗粒平模成型机将生物质物料压制成成型燃料是建立在物料间存在空隙的基础上，物料是具有一定流动性的松散体。在挤压力的作用下，具有一定的温度，湿度的生物质原料相互靠近和重新排列，原料间所含空气逐渐被排出，并使物料间靠近，联接力增大，最后被压成具有一定密度、强度的成型燃料，在压粒的过程中，物料中的糖分和蛋白质受热而具有可塑性，淀粉部分糊化，因此“压粒”过程可以说是一种挤压的热塑过程。在成型过程中，成型燃料是在压模和压辊之间的挤压作用下完成的，其挤压过程可分为三个区段一供料区、压紧区和挤压区，在供料区内，物料除受离心力影响外，基本上不受外力作用，处于自然状态，此时密度与原混合粉料相似;在压紧区内随着模、辊的旋转，物料受模、辊的挤压作用，粉粒之间产生相对移动，孔隙逐渐减小，在模、辊的夹持下，粉料向前移动速度加快，挤压力逐渐增大，粉粒之间也产生一定联接和形变，密度增大;在挤压区内，挤压力急剧增大，粉粒间进一步靠紧和镶嵌，粉粒间的接触面积增大和联结力增强，当挤压力增
