小型油渣压块机设计【SW三维+11张CAD图】
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附录1:外文翻译
机械设计理论
机械设计是一门通过设计新产品或者改进老产品来满足人类需求的应用技术科学。它涉及工程技术的各个领域,主要研究产品的尺寸、形状和详细结构的基本构思,还要研究产品在制造、销售和使用等方面的问题。
进行各种机械设计工作的人员通常被称为设计人员或者机械设计工程师。机械设计是一项创造性的工作。设计工程师不仅在工作上要有创造性,还必须在机械制图、运动学、工程材料、材料力学和机械制造工艺学等方面具有深厚的基础知识。
如前所诉,机械设计的目的是生产能够满足人类需求的产品。发明、发现和科技知识本身并不一定能给人类带来好处,只有当它们被应用在产品上才能产生效益。因而,应该认识到在一个特定的产品进行设计之前,必须先确定人们是否需要这种产品。
应当把机械设计看成是机械设计人员运用创造性的才能进行产品设计、系统分析和制定产品的制造工艺学的一个良机。掌握工程基础知识要比熟记一些数据和公式更为重要。仅仅使用数据和公式是不足以在一个好的设计中做出所需的全部决定的。另一方面,应该认真精确的进行所有运算。例如,即使将一个小数点的位置放错,也会使正确的设计变成错误的。
一个好的设计人员应该勇于提出新的想法,而且愿意承担一定的风险,当新的方法不适用时,就使用原来的方法。因此,设计人员必须要有耐心,因为 所花费的时间和努力并不能保证带来成功。一个全新的设计,要求屏弃许多陈旧的,为人们所熟知的方法。由于许多人墨守成规,这样做并不是一件容易的事。一位机械设计师应该不断地探索改进现有的产品的方法,在此过程中应该认真选择原有的、经过验证的设计原理,将其与未经过验证的新观念结合起来。
新设计本身会有许多缺陷和未能预料的问题发生,只有当这些缺陷和问题被解决之后,才能体现出新产品的优越性。因此,一个性能优越的产品诞生的同时,也伴随着较高的风险。应该强调的是,如果设计本身不要求采用全新的方法,就没有必要仅仅为了变革的目的而采用新方法。
在设计的初始阶段,应该允许设计人员充分发挥创造性,不受各种约束。即使产生了许多不切实际的想法,也会在设计的早期,即绘制图纸之前被改正掉。只有这样,才不致于堵塞创新的思路。通常,要提出几套设计方案,然后加以比较。很有可能在最后选定的方案中,采用了某些未被接受的方案中的一些想法。
心理学家经常谈论如何使人们适应他们所操作的机器。设计人员的基本职责是努力使机器来适应人们。这并不是一项容易的工作,因为实际上并不存在着一个对所有人来说都是最优的操作范围和操作过程。
另一个重要问题,设计工程师必须能够同其他有关人员进行交流和磋商。在开始阶段,设计人员必须就初步设计同管理人员进行交流和磋商,并得到批准。这一般是通过口头讨论,草图和文字材料进行的。为了进行有效的交流 ,需要解决下列问题:
(1) 所设计的这个产品是否真正为人们所需要?
(2) 此产品与其他公司的现有同类产品相比有无竞争能力?
(3) 生产这种产品是否经济?
(4) 产品的维修是否方便?
(5) 产品有无销路?是否可以盈利?
只有时间能对上述问题给出正确答案。但是, 产品的设计、制造和销售只能在对上述问题的初步肯定答案的基础上进行。设计工程师还应该通过零件图和装配图,与制造部门一起对最终设计方案进行磋商。
通常 ,在制造过程中会出现某个问题。可能会要求对某个零件尺寸或公差作一些更改,使零件的生产变得容易。但是,工程上的更改必须要经过设计人员批准,以保证不会损伤产品的功能。有时,在产品的装配时或者装箱外运前的试验中才发现设计中的某种缺陷。这些事例恰好说明了设计是一个动态过程。总是存在着更好的方法来完成设计工作,设计人员应该不断努力,寻找这些更好的方法。
近些年来,工程材料的选择已经显得重要。此外,选择过程应该是一个对材料的连续不断的重新评价过程。新材料不断出现,而一些原有的材料的能够获得的数量可能会减少。环境污染、材料的回收利用、工人的健康及安全等方面经常会对材料选择附加新的限制条件。为了减轻重量或者节约能源,可能会要求使用不同的材料。来自国内和国际竞争、对产品维修保养方便性要求的提高和顾客的反馈等方面的压力,都会促使人们对材料进行重新评价。由于材料选用不当造成的产品责任诉讼,已经产生了深刻的影响。此外,材料与材料加工之间的相互依赖关系已经被人们认识得更清楚。因此,为了能在合理的成本和确保质量的前提下获得满意的结果,设计工程师的制造工程师都必须认真仔细地选择、确定和使用材料。
制造任何产品的第一步工作都是设计。设计通常可以分为几个明确的阶段:(a)初步设计;(b)功能设计;(c)生产设计。在初步设计阶段,设计者着重考虑产品应该具有的功能。通常要设想和考虑几个方案,然后决定这种思想是否可行;如果可行,则应该对其中一个或几个方案作进一步的改进。在此阶段,关于材料选择唯一要考虑的问题是:是否有性能符合要求的材料可供选择;如果没有的话,是否有较大的把握在成本和时间都允许的限度内研制出一种新材料。
在功能设计和工程设计阶段,要做出一个切实可行的设计。在这个阶段要绘制出相当完整的图纸,选择并确定各种零件的材料。通常要制造出样机或者实物模型,并对其进行试验,评价产品的功能、可靠性、外观和维修保养性等。虽然这种试验可能会表明,在产品进入到生产阶段之前,应该更换某些材料,但是,绝对不能将这一点作为不认真选择材料的借口。应该结合产品的功能,认真仔细地考虑产品的外观、成本和可靠性。一个很有成就的公司在制造所有的样机时,所选用的材料应该和其生产中使用的材料相同,并尽可能使用同样的制造技术。这样对公司是很有好处的。功能完备的样机如果不能根据预期的销售量经济地制造出来,或者是样机与正式生产的装置在质量和可靠性方面有很大不同,则这种样机就没有多大的价值。设计工程师最好能在这一阶段完全完成材料的分析、选择和确定工作,而不是将其留到生产设计阶段去做。因为,在生产设计阶段材料的更换是由其他人进行的,这些人对产品的所有功能的了解不如设计工程师。
在生产设计阶段中,与材料有关的主要问题是应该把材料完全确定下来,使它们与现有的设备相适应,能够利用现有设备经济地进行加工,而且材料的数量能够比较容易保证供应。
在制造过程中,不可避免地会出现对使用中的材料做一些更改的情况。经验表明,可采用某些便宜材料作为替代品。然而,在大多数情况下,在进行生产以后改换材料要比在开始生产前改换材料所花费的代价要高。在设计阶段做好材料选择工作,可以避免多数这样的情况。在生产制造开始后出现了可供使用的新材料是更换材料的最常见的原因。当然,这些新材料可能降低成本、改进产品的性能。但是,必须对新材料进行认真的评价,以确保其所有性能都满足要求。应当记住,新材料的性能和可靠性很少像现有材料那样为人们所了解。大部分的产品失效和产品责任事故案件是由于在选用新材料作为替代材料之前,没有真正了解它们的长期使用性能而引起的。
产品的责任诉讼迫使设计人员和公司在选择材料时,采用最好的程序。在材料过程中,五个最常见的问题为:(a)不了解或者不会使用关于材料应用方面的最新最好的信息资料;(b)未能预见和考虑擦黑年品可能的合理用途(如有可能,设计人员还应进一步预测和考虑由于产品使用方法不当造成的后果。在近年来的许多产品责任诉讼案件中,由于错误地使用产品而受到伤害的原告控告生产厂家,并且赢得判决);(c)所使用的材料的数据不全或是有些数据不确定,尤其是当其长期性能数据是如此的时候;(d)质量控制方法不适当和未经验证;(e)由一些完全不称职的人员选择材料。
通过对上述五个问题的分析,可以得出这些问题是没有充分理由存在的结论。对这些问题的研究分析可以为避免这些问题的出现指明方向。尽管采用最好的材料选择方法也不能避免发生产品责任诉讼,设计人员和工业界按照适当的程序进行材料选择,可以大大减少诉讼的数量。
从以上的讨论可以看出,选择材料的人应该对材料的性质,特点和加工方法有一个全面而基本的了解。
附录2:外文原文
任务书
论文(设计)题目:小型油渣压块机设计
工作日期:2017年12月18日 ~ 2018年05月20日
1.选题依据:
由于当前大型油渣压块机价格昂贵、操作及维修复杂,不适用于多数农户及小型企业而言,针对这种现状,设计开发一种成本低廉、易于操作和维修、可调式压头和压模的小型油渣压块机。为提高生产率,实现生产过程的供料及油渣压块的自动化。选题的内容符合机制专业的培养要求,设计工作在现有的研究基础上展开,具备理论基础和技术可行性。
2.论文要求(设计参数):
1、查阅相关文献,收集资料,了解设计内容;
2、完成外文文献的翻译;
3、分析归纳文献,撰写文献综述,确定研究方法,撰写开题报告;
4、总体方案设计(方案选型);
5、进行投料装置设计;
6、进行曲柄连杆机构设计;
7、进行压头设计;
8、进行下料推送机构设计;
9、关键部件的有限元分析;
10、系统整合,进行总装配;
11、生成、完善2D和3D图纸;
12、修改完善设计说明书。
3.个人工作重点:
1、油渣的投料装置设计;
2、进行曲柄连杆机构设计;
3、进行压头设计(含压模设计);
4、进行渣块下料推送机构设计.
4.时间安排及应完成的工作:
第1周:查阅相关文献,收集资料,了解设计内容; 第2周:完成外文文献的翻译;
第3周:分析归纳文献,撰写文献综述,确定研究方法,撰写开题报告; 第4周:整理开题报告、文献综述,开题报告答辩;
第5周:展开总体方案设计; 第6周:进行投料装置设计;
第7周:整理已开展的工作,中期检查; 第8周:进行曲柄连杆机构设计;
第9周:进行压头设计;
第10周:进行下料推送机构设计;
第11周:进行关键零部件的有限元分析;
第12周:系统整合,进行总装配;生成、完善2D和3D图纸; 第13周:修改完善设计说明书、图纸;
第14周:做好答辩PPT,提交论文,准备答辩。
5.应阅读的基本文献:
[1]周开勤. 机械零件手册(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2014. [2]濮良贵,纪明刚.机械设计(第九版)[M]北京:高等教育出版社,2013. [3]章日晋等编.机械零件的结构设计[M].北京: 机械工业出版社,2014.
[4]韦山. 生物质颗粒机关键部件设计及有限元分析[J].长江大学学报(自科版),2013,10(7):64- 66.
[5]申树云,董玉平. 生物质颗粒成型机的环模特性研究[J]. 太阳能学报, 2010, 31(1) :132-136. [6]王守忠, 陈爱荣. 车床自动压印装置的研制[J]. 机电产品开发与创新, 2012(02):158-159. [7]赵润福,魏炯. 秸秆压块机的分类及选用[J]. 农业机械化,2014(04):57-59.
[8]杨靖宇, 戴怡. 压花机压花器故障分析及其改进[J]. 机电产品开发与创新
,2008(01):170-171.
[9] C Gilbe. Slagging Characteristics during Residential Combustion of Biomass Pellets[J]. Energy & Fuels, 2010, 22(5): 35-36.
[10] LJR Nunes. Mixed biomass pellets for thermal energy production: A review of combustion models[J]. Applied Energy, 2014, 127(127) :135-140.
指导教师签字:
XX
教研室主任意见:
同意
签字:XX 2017年12月14日
教学指导分委会意见:
同意
签字:XX 2017年12月15日 学院公章
进度检查表
第
-1
周
工作进展情况
查阅了相关文献并收集大量信息,了解了设计的内容,有了基本的设计思路。能够按照计划进行工作,工作态度认真,可以展开下一步工作。
2018年03月29日
指导教师意见
查阅了相关文献并收集大量信息,了解了设计的内容,有了基本的设计思路。能够按照计划进行工作,工作态度认真,可以展开下一步工作。
指导教师(签字):XX 2018年03月28日
第 3
周
工作进展情况
完成了总体方案的选择及确定,展开了零件的设计工作。基本能够按照预定计划执行。
2018年03月29日
指导教师意见
完成了总体方案的选择及确定,展开了零件的设计工作。基本能够按照预定计划执行。
指导教师(签字):XX 2018年03月28日
第 6
周
工作进展情况
完成了部分零件的设计及工程图绘制。开始了说明书撰写。进度基本符合计划安排,但滞后。
2018年05月22日
指导教师意见
完成了部分零件的设计及工程图绘制。开始了说明书撰写。进度基本符合计划安排,但滞后。
指导教师(签字):XX 2018年04月18日
第 8
周
工作进展情况
论文整体基本完成,工程图及3D建模完成,符合预期进度。
2018年05月22日
指导教师意见
论文整体基本完成,工程图及3D建模完成,符合预期进度。
指导教师(签字):XX 2018年05月22日
过程管理评价表
评价内容
具体要求
总分
评分
工作态度
态度认真,刻苦努力,作风严谨
3
3
遵守纪律
自觉遵守学校有关规定,主动联系指导教师,接受指导
3
3
开题报告
内容详实,符合规范要求
5
4
任务完成
按时、圆满完成各项工作任务
4
3
过程管理评分合计
13
过程管 理评语
该生在毕业设计过程中,工作态度较为认真。该生能自觉遵守学校的相关规定,基本遵守毕业设计的相关要求。该生能够与指导教师取得联系,接受教师的指导,能积极面对遇到的问题。该生能够在规定的时间内完成各项毕业设计的相关工作。该生撰写的开题报告内容完成情况尚可,基本够按照提出问题、分析问题、归纳问题、制定解决方案的步骤进行开题报告的撰写。该生能够按计划完成毕业设计的中期检查阶段所要求的各项工作,完成质量尚可。
指导教师签字:XX 日期:2018-05-22
指导教师评价表
评价内容
具体要求
总分
评分
选题质量
符合培养目标要求,有一定的研究价值和实践意义,有一定的开拓性、创新性,深度、难度适宜,工作量饱满
5
4
能力水平
有较强的综合运用知识能力、科研方法运用能力、中文表达与外语能力、文献资料检索能力、计算机应用能力
5
3
完成质量
文题相符,概念准确,分析、论证、计算、设计、实验等正确合理,结论明确;论文结构、撰写格式、图表等符合基本规
10
7
指导教师评分合计
14
指导教 师评语
该生的毕业设计选题符合机制专业的培养要求,具有一定的创新性和一定的使用价值。设计方案切实可行,具备一定的深度及难度,工作量适中。该生在毕业设计中能够充分运用所学的知识解决所举到的设计问题,外文翻译能力、综合运用知识的能力较强,计算机的应用能力尚需加强,论文的结构合理。完成了油渣压块机的设计,并完成了3D建模和2D工程图,图纸质量尚可。从论文的完成情况看,论文的文题相符,设计过程合理,论文格式、公式、图表等均符合要求。该生能按时完成毕业设计的各项工作,论文的完成质量尚可,同意参加毕业答辩。
指导教师签字:XX 日期:2018-05-22
评阅人评价表
评价内容
具体要求
总分
评分
选题质量
符合培养目标要求,有一定的研究价值和实践意义,有一定的
开拓性、创新性,深度、难度适宜,工作量饱满
5
5
能力水平
有较强的综合运用知识能力、科研方法运用能力、中文表
达与外语能力、文献资料检索能力、计算机应用能力
5
3
完成质量
文题相符,概念准确,分析、论证、计算、设计、实验等正确
合理,结论明确;论文结构、撰写格式、图表等符合基本规
10
7
评阅人评分合计
15
评阅人 评语
该生所选毕业设计题目为“小型油渣压块机设计”,该毕业设计来源于实际生产,在工业领域有着广泛的应用。设计内容为油渣压块机的结构设计和传动部分设计,难度适中,工作量饱满。该生能够运用所学知识解决论文中的理论计算和结构设计部分。能够使用知网和万方查阅相关文献资料,并利用CAD和SolidWorks等计算机软件进行二维和三维图纸的图纸,图纸绘制基本符合要求。设计说明书中的理论计算基本正确,内容充实,论文结构合理,文字流畅,图标符合毕业论文要求。综上所述,同意该生参加毕业设计答辩。
评阅人签字:李玉光 评阅人工作单位:机械工程学院日期:2018-05-23
答辩委员会评价表
评价内容
具体要求
总分
评分
自述总结
思路清晰,语言表达准确,概念清楚,论点正确,分析归纳合理
10
7
答辩过程
能够正确回答所提出的问题,基本概念清楚,有理论根据
10
6
选题质量
符合培养目标要求,有一定的研究价值和实践意义,有一定的
开拓性、创新性,深度、难度适宜,工作量饱满
5
4
完成质量
文题相符,概念准确,分析、论证、计算、设计、实验等正确
合理,结论明确;论文结构、撰写格式、图表等符合基本规
10
6
能力水平
有较强的综合运用知识能力、科研方法运用能力、中文表
达与外语应用能力、文献资料检索能力、计算机应用能力
10
8
答辩委员会评分合计
31
答辩委员会评语
陈喆同学在毕业设计工作期间,工作努力,态度比较认真,能遵守各项纪律,表现一般。
能按时、全面、独立地完成与毕业设计有关的各环节工作,具有一定的综合分析问题和解决问题的能力。
论文立论正确,理论分析无原则性的错误,解决问题方案比较实用,结论正确。
论文使用的概念正确,语句通顺,条理比较清楚。
论文中使用的图表,设计中的图纸在书写和制作时,能够执行国家相关标准,基本规范。
能够独立查阅文献,外语应用能力一般,原始数据搜集得当,实验或计算结论准确可靠。
答辩过程中,能够简明地阐述论文的主要内容,回答问题基本正确,但缺乏深入地分析。
答辩成绩: 31 答辩委员会主任: XX 2018年05月30日
成绩评定
项目分类
成绩评定
过程管理评分
13
指导教师评分
14
评阅人评分
15
答辩委员会评分
31
总分
73
成绩等级
C
成绩等级按“A、B、C、D、F”记载
成绩审核人签章: XX
学院审核人签章: XX
一、选题依据
1、研究领域
本题目涉及农业机械、机构设计、曲柄滑块式压榨机等多方面的知识。
2、论文(设计)工作的理论意义和应用价值
油渣是在榨取食用油后剩下的废料,是一种重要的动物饲料和有机肥料,动物油渣作为单一饲料动物蛋白的开发应用具有很好的社会效益和经济效益。市场需求量大,我国动物油渣原料资源丰富, 开发利用动物油渣不仅可以缓和市场缺口,为国家节约大量的外汇;同时降低了养殖成本,有利于市场竞争。同时,油渣富含有机质和氮素,还含有相当数量的磷、钾及各种微量元素,且肥分浓厚。在果树、蔬菜和粮食生产上具重要作用。因此,如果能将废弃的油渣高效利用起来对我国畜牧业、农业发展十分有好处。
由于当前大型油渣压块机价格昂贵、操作及维修复杂,不适用于多数农户及小型企业而言,针对这种现状,设计开发一种安全高效、成本低廉、易于操作和维修、压块形式多样的小型油渣压块机。故本设计具有一定的应用价值及研究必要性。由于国内各种饲料、肥料加工企业的不断增多,压块设备的市场需求逐渐变大。但是由于当前的大型压块机价格比较昂贵、操作及维修相对复杂,对于多数农户及加工企业而言并不适用,针对这种现状,有必要开发成本低廉、易于操作和维修、压头及压模可调的小型压块机械。在保证生产质量及提高生产率的前提下,实现压块过程的自动供料及自动压制。因此本研究具有一定的现实意义。
3、目前研究的概况和发展趋势
现代压块机械具有如下特点:压块机使用了更多的自动化设备,多采用数字控制,现代压块机数控系统都有自己的高速度、多功能。与计算机、自动换模系统、供料机构和自动仓库结合;现代压块机械趋于机电一体化的发展方向。因此, 现代压块机从其主要方面看,类似于一种较为精准的自动一体化成形模压机。
据不完全统计,目前我国生产压块机的厂家已有 30 多家。伴随着数控技术、液压气动技术、运动元件及计算机等相关技术的发展,压块机发展非常迅速。
生产成本,技术先进,是衡量一个企业竞争力的一个重要指标。精度高,附加值高、质量良好的压块成形显然是必要的。大型压块机价格昂贵、操作机维修复杂,对于多数农户及中小型企业而言并不适用,针对这种现状,有必要开发成本低廉、易于操作维修的小型压块机械。目前多数的国内小型压块机生产企业所用的机型为非自动连续生产型,故设计一种高效、简洁、自动化程度高的压块机具有现实意义。
采用自动压块机的优点如下:
1.采用自动压块机,运动稳定、可靠;
2.提高工作效率,工作过程中冲击力小,加工质量及使用寿命均较高;
3.操控方便、安全;
4.方便改变压块的周期时间,可以自动连续压块;
5.压头的压力及压制时间可调;
6.压头高度升降可调
2
二、论文(设计)研究的内容
1.重点解决的问题
(1). 压块机传动装置的传动方式设计;
(2). 设计参数的合适选择;
(3).曲柄滑块结构分析。
2.拟开展研究的几个主要方面(论文写作大纲或设计思路)
(1). 压块机原理及结构确认;
(2). 压块机总体结构设计;
(3). 油渣打碎装置设计;
(4). 上下料机构设计;
(5). 压块机压头设计;
(6). 压块机行走及驻停机构设计。
3.本论文(设计)预期取得的成果
结合具体的设计要求,通过学习及查阅相关方面的资料,全面的了解和掌握压块机的工作原理和结构,完成压块机总体结构设计及相关功能部件的设计,对关键部件的强度进行有限元分析。最终完成论文、压块机的 3D 模型、2D 工程图
(装配图、零件图)、有限元分析报告、外文文献翻译。
2
三、论文(设计)工作安排
1.拟采用的主要研究方法(技术路线或设计参数);
首先采用文献研究法,通过阅读有关论文、图书及相关资料,针对具体的设计要求,着重从理论及结构上对国内外现有油渣压块机进行全面的了解;第二,采用Top-down 设计方法,进行整机功能划分;第三,利用 3D 设计方法,逐一进行各机构、部件的设计,确定零件尺寸及进行干涉检查;第四,有限元分析法,利用有限元分析模块对关键部件进行强度分析
2.论文(设计)进度计划
第 1 周:查阅相关文献,收集资料,了解设计内容;
第 2 周:翻译外文文献的翻译;
第 3 周:分析归纳文献,撰写文献综述,确定研究方法,撰写开题报告;
第 4 周:整理开题报告、文献综述,开题报告答辩;
第 5 周:小型油渣压块机总体方案设计;
第 6 周:进行投料装置设计的工作;
第 7 周:整理已开展的工作,中期检查;
第 8 周:进行曲柄连杆机构设计;
第 9 周:;开展压头设计(曲柄滑块机构)的工作;
第 10 周:进行下料推送机构设计;
第 11 周:进行关键部件的有限元分析;
第 12 周:系统整合,进行总装配;生成、完善 2D 和 3D 图纸; 第 13 周:修改完善设计说明书、图纸;
第 14 周:完善毕业设计各项内容,做好答辩 PPT,提交论文,准备答辩。
4
四、需要阅读的参考文献
[1]周开勤. 机械零件手册(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2014.
[2]孙恒,陈作模.机械原理(第七版)[M].北京:高等教育出版社,2006.
[3]濮良贵,纪明刚.机械设计(第九版)[M]北京:高等教育出版社,2013.
[4][美]伯尔著,汪一麟等译.机械分析与机械设计[M]. 北京:机械工业出版社,2012.
[5] 章日晋等编.机械零件的结构设计[M].北京: 机械工业出版社,2014.
[6]王守忠, 陈爱荣. 车床自动压印装置的研制[J]. 机电产品开发与创新, 2012(02): 158-159.
[7]赵润福,魏炯. 油渣压块机的分类及选用[J]. 农业机械化,2014(04):57-59.
[8]岳苓. 链板、刮板复合型压花器[J]. 制造技术与压花机,2009(05):140-141.
[9]古今学. 我国产业的现状与发展现状[J]. 国土资源高等教育研究,2005(10):60-62.
[10]曾家驹, 王懋荣, 廖德刚. 机械制造技术(现代技术部分)[M ]. 北京: 机械工业出版社, 2014.
[11] G. J. Goroyias , M. D. Hale. The mechanical and physical properties of strand boards treated with preservatives at different stages of manufacture[J]. Wood Sci Tech, 2004(38): 93-107.
[12]刘欣.玉米油渣饲料压块机的设计研究[J].农业科技与装备.2012.(07):32-33
[13]付敏,郭婉丽,梁栋. 生物质压块成型设备研究现状[J]. 科技创新导报.2015(. 137-141.
17):
[14] C Gilbe. Slagging Characteristics during Residential Combustion of Biomass Pellets[J]. Energy & Fuels, 2010, 22(5): 35-36.
[15] LJR Nunes. Mixed biomass pellets for thermal energy production: A review of combustion models[J]. Applied Energy, 2014, 127(127):135-140.
附:文献综述
文献综述
9
随着畜牧业的飞速发展, 蛋白饲料的紧缺成了畜牧业发展的瓶颈。我国蛋白饲料资源严重缺乏, 目前蛋白质饲料缺口超过400万t, 每年靠进口大量的鱼粉填补蛋白饲料缺口, 是世界上最大的鱼粉进口国。畜牧业能否持续发展在很大程度上取决于饲料的开发利用,开辟非粮食饲料来源。世界各国都把解决蛋白质饲料不足的问题作为开发饲料资源的主攻方向,动植物油渣是非常具有开发潜力的动物蛋白资源。
对中国这样人均能源资源占有量很低,且分布极不均匀的发展中国家来说, 充分利用好动植物废弃资源则显得尤为重要。目前,作为资源的生物质主要指农业、林业及其他废弃物,如各种油渣废料、农作物油渣、作物及木材加工废弃物、城市工业有机废弃物以及动物粪便等。而其中,动植物油渣废料因其氨基酸含量充足、蛋白含量高、肥力高,肥分足,在可重复利用资源中占用很大的比重,对畜牧业养殖、环保、生产、土地增收等方面具有十分重要的意义。
油渣原料质地松散、体积大、热值低、不便运输和贮存,采用油渣压块机使油渣致密成型,便可成为高品位饲料、肥料。油渣成型饲料具有密度高、便于运输和储存、形状和性质均一、蛋白含量丰富、土壤吸收性能好、适应性强、施肥操作控制方便等优点,可用于畜牧业、家庭和农业的畜牧饲料、肥料等。我国作为畜牧业、农业大国,可利用的油渣资源丰富,因此,油渣能源将会成为一种发展前景非常可观的新兴饲料。目前,油渣压块机主要分为螺旋挤压式成型机、活塞冲压式成型机和曲柄滑块成型机 3 种机型。
一、我国油渣压块机设计的发展现状
我国从20世纪80年代引进并开始致力于生物质压缩成型技术的研究。南京林化所在“七五”期间开展了对生物质压缩成型机的研制即对生物质成型理论的研究,目前我国成型机的生产和应用已形成了一定规模,热点主要集中在螺旋挤压成型机上,但是仍然存在着很多问题,因此有待于进一步深入研究。中国从20世纪80年代引进螺旋推进式油渣压块机,生物质压缩技术的研究开发已有二十多年的历史。当时,一些科研单位和生产企业借鉴欧、美发达国家的先进牧草加工技术和设备,结合我国油渣综合利用的具体国情,开发研制出机械化油渣压块饲料设备进行试验生产。目前,在国内从事该项技术研究、生产的大专院校、科研院所、国有和民营企业已达数十家。
机械化油渣压块饲料技术作为新生事物,还刚刚起步,在国内发展速度不一, 河北、内蒙古等省份发展较快。如河北省为加快该项技术的推广步伐,实施了“机械化油渣压块饲料示范项目” 。2011年由省财政拨出150万专项资金,首批选择了条件较好的5个项目县进行示范,生产玉米油渣压块饲料。2012年省财政又投入200 万元建立了10个项目县进行示范推广。有关项目市、县也都投入了相应的配套资金。在示范点的带动下,一些民间资金也被吸引到油渣压块饲料项目的投入上来。据不完全统计,全省已建成各类油渣压块饲料生产企业近40多家,年产油渣压块饲料生产能力已接近10万t ,机械化油渣压块饲料技术得到了快速发展。但从国内总体情况来看,多数省份发展较为缓慢,部分省份还是空白,机械化油渣压块饲料技 术的推广应用尚处于试验、示范的初期。油渣压块饲料生产设备亦属于产品介绍期,其性能、质量仍存在一些不足,有待进一步改进提高。
二、世界油渣压块机设计的发展现状
早在1954 年,美国约翰迪尔( John. Deere) 公司就研制成功了世界上第一
台移动式压块机,从1965 年起先后生产了400 型田间捡拾压块机和390 型压块机。此外,美国兰代尔( Lundell) ,西德法尔( Fahr) ,威利格尔( Welger) ,丹麦塔鲁普( Taarup) ,法国里维尔( Rivierrecasalis) 和日本时代制铁有限公司 也生产了多种型式的青、干草压块机。20 世纪60 年代,苏联开始引进和研制饲草压块机,制造了相应的成套设备。国外技术发展有以下几个特点:
一是生产技术大部分已经成熟,并达到规模化和商品化;二是已经由过去烧壁炉的生活用能为主转向了生产阶段:设备制造比较规范,耗能较高,成本较贵,同等生产能力的设备是国内的5-6倍,在发达国家中,生物质能研究开发应用主要集中与气化,液化、热解,固化与直接燃烧等方面。
美国2014年生物质能供应量72Mtoe,越战美国能源供应总量的3%,计划2030 年达到30%。欧盟2003年25国生物质能消费量69Mtoe,约占欧盟能源总消费量的4%。国外生物质致密固化成型产品的发展分为三个阶段,从20世纪30-50年代为研究、示范、交叉引进阶段,研究的着眼点以代替化石能源为目标,20世纪30年代,螺旋式成型机在美国开始设计生产,同时现代化的活塞式成型机也在瑞典、德国得到推广。
20世纪70-90年代为第二阶段,各国普遍重视化石能源对环境的影响,同时由于出现了能源危机,生物质压缩固化成型燃料发展很快,西欧及日本等国家已成为一种产业,1984年日本已有172家工厂生产油渣压块机进行生物质压缩固化成型燃料。
第三阶段为90年代后,首先以丹麦为首开展了规模化利用研究工作,随后瑞典、德国、奥地利等国都相后开展相关研究,联合国也将此作为重点研究开发研究项目。
三、我国与世界强国的差距
虽然我国近年来发展速度较快并取得重大进展,但于世界强国相比还有一定差距,主要表现在从国内总体情况来看,多数省份发展较为缓慢,部分省份还是空白, 机械化油渣压块饲料技术的推广应用尚处于试验、示范的初期。油渣压块饲料生产设备亦属于产品介绍期,其性能、质量仍存在一些不足,有待进一步改进提高。
四、未来 10~15 年中国油渣压块机的发展趋势
油渣压块机技术能充分发挥农作物油渣的价值,提高利用率,具有显著的经济效益,良好的社会效益和生态效益。在油渣综合利用方面又探索出一条新的有效途径,在总结经验的基础上继续研究治本的措施”的指示精神,是一个具有广阔发展前景的新型油渣综合利用技术。
1、符合产业发展政策,保护生态环境,发展方向正确
在农业产业结构调整过程中,许多地方已把畜牧业作为发展重点,并逐步发展成为大农业的第一主导产业牧区禁牧和小区集中饲养将使饲料供应成为发展畜牧业的关键问题,油渣压块饲料的出现有效解决了饲料问题,顺应了畜牧业发展的需要。农作物油渣用于饲料,既可变“废”为宝,又可杜绝焚烧油渣现象,减少环境污染,而且油渣过腹还田还充分提高了肥效,顺应了“绿色、环保、高效”农业的发展方向。
2、经济效益显著,市场需求量大,发展动力强劲
玉米油渣饲料市场价格在300~ 400元/ t之间,高时可达450元/ t。生产成本一般在200~ 250元/t之间,利润率30% 以上,生产企业2年左右即可收回成本。畜牧养殖场每年需要大量的饲料,以养牛为例,一头牛平均每年就要消耗4~ 5 t饲料,一个养几十头牛的小型养殖场就需上百吨的饲料。每年冬、春两季更是饲料青黄不接时节,贮备油渣饲料成为有效办法。随着畜牧业的发展,饲料的需求量还会增加,所以油渣饲料的市场需求潜力巨大。经济效益和市场需求为油渣压块饲料快速发展提供了
强劲的动力。
3、增加农民收入,易于农民接受,群众基础广泛
农民直接交售玉米油渣的价格约40~ 60元/t; 如果农闲时将油渣风干、粉碎加工成半成品交售价格可达100~ 120元/ t。与油渣青贮饲料相比,虽然油渣的直接交售价格相近,但对油渣的收获期没有限制,不要求油渣新鲜、青嫩,收获、交售时间较为充裕; 而且还可以充分保证玉米生长周期,不会降低产量。油渣压块饲料技术成为一项增收效果明显、惠及面广泛、每户农家都可以参与的新技术。
4、原料取材广泛,数量巨大,发展基础雄厚
农作物油渣可以永续生产,是可更新、可再生资源。全国农作物油渣年生产量6亿
t以上(玉米油渣约2. 2亿t) ,其中只有20% 用作草食性动物家畜饲料,用作油渣还田或燃料等用途的占60%以上,可用于生产压块饲料的油渣数量巨大,遍布全国粮食主产区,为油渣压块饲料长远发展打下坚实原料基础。
5、营养价值良好,饲喂储运方便,产品特点鲜明
农作物油渣中均含有较高的营养成份,其中玉米油渣粗蛋白含量可达 5. 7% ,与普通牧草粗蛋白 6% ~ 9%的含量较为接近。玉米油渣压块饲料经过“熟化”以后提高了营养价值,改善了适口性,并可根据具体需求增配添加剂,进一步提高营养价值。油渣压块饲料以 1∶ 8~ 1∶ 10 的压缩比缩小饲料体积,高温加工杀灭有害霉菌,故运输方便、贮存安全、节省场地,是牧区冬季饲养牲畜、防灾减灾的最佳饲料。饲喂时只需将饲料按 1∶ 1 的比例用水喷洒即可食用,简单易行。因此,油渣压块饲料被称为牛羊的“压缩饼干”、“方便面” ,其鲜明的特点为饲养牲畜提供了极大的方便。
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