小型油渣压块机设计【SW三维+11张CAD图】

小型油渣压块机设计【SW三维+11张CAD图】,SW三维+11张CAD图,小型,油渣,压块机,设计,SW,三维,11,CAD 小型油渣压块机设计 摘要 中国经济发展的趋势必定是发展低碳经济，减少二氧化碳排放。着力打造低耗、低排、节约能源的低碳经济势在必行。中国十多亿人口的现状下，食用油的消耗是巨大的，因此榨油是能源耗费大户，而榨油所产生的废料则需要大量的处理。因此，打造“低碳经济”，油渣压块机的设计义不容辞。 本文设计的题目是油渣压块机的设计。油渣压块机压出的产品是用来做饲料或肥料的。经过实践和不断的改进，油渣压块机已日臻完善。油渣压块机具有自动化程度高、产量高、价格低、耗电少、操作简单、环境无污染等优点。因而油渣压块机可广泛应用压制各种榨油物榨油后所剩的渣滓。 本文在通过了解国内、国外各种类型的压块机之后，利用简化力学模型计算了油渣压块机的主要技术参数，通过分析机器工作时所需的动力来确定电动机的选择，平模和压辊组成的碾压装置的设计，并对油渣压块机的传动系统进行设计，主轴的尺寸、长度、结构的确定以及强度校核等，完成用于压缩油渣的油渣压块机。 关键词：平模压缩成型技术、低碳经济、压块机 ABSTRACT The trend of China’s economic development must be to develop a low-carbon economy and reduce carbon dioxide emissions. It is imperative to focus on building a low-carbon economy with low consumption, low emissions, and energy conservation. Under the current situation of more than one billion people in China, the consumption of edible oil is huge, so oil extraction is a big energy consumer, and the waste generated by oil extraction requires a lot of processing. Therefore, to create a "low-carbon economy", the design of the oil residue briquetting machine is incumbent. The design of this paper is the design of the oil residue briquetting machine. The product pressed by the oil residue press is used for feed or fertilizer. After practice and continuous improvement, the oil residue briquetting machine has been improved. The oil dregs briquetting machine has the advantages of high automation, high output, low price, low power consumption, simple operation, and no environmental pollution. Therefore, the residue press can be widely used to suppress the residue left after pressing various oils. This article through the understanding of domestic and foreign various types of block making machine, using the simplified mechanics model for calculating the main technical parameters of diesel block making machine, through the analysis of the power of machine work required to determine the choice of motor, flat die and roller, roller compaction device design, and the drive system of diesel block making machine to carry on the design, the determination of the size, length, structure, main shaft and strength check, etc., used to compress diesel diesel block making machine. Keywords: flat die compression molding technology, low carbon economy, briquetting machine 2 目 录 摘要 1 ABSTRACT 2 绪论 1 1 选题的背景意义 1 2 油渣压块机的概述 1 2.1 油渣压块机的工作原理 2 2.2 油渣压块机的工作性能 2 3 油渣压块机分类及性能比较 2 4 压块机的发展趋势 5 1 油渣压块机设计方案及参数的确定 6 1.1 压块机机身方案的确定 6 1.2 压块机整体传动方案的选择 6 2 油渣压块机动力参数及传动比的确定 7 2.1 电动机的选择 7 2.2 传动比的计算及分配 9 2.2.1 传动比的计算 9 2.2.2 传动比的分配 10 3 油渣压块机主要零件的设计及校核 11 3.1 V带的设计及校核 11 3.2 锥齿轮减速传动的设计及校核 14 3.3 主轴的设计及校核 16 3.3.1 主轴的材料的选择 17 3.3.2 主轴结构的设计 17 3.3.3 轴各轴段结构的确定 17 3.3.4 轴的强度校核 19 3.4 油渣压块机平模的设计 20 3.5 油渣压块机压辊的设计 21 4 结论 23 参考文献 25 附录1：外文翻译 26 附录2：外文原文 30 小型油渣压块机设计 绪论 1 选题的背景意义 压块机广泛应用于各种物料压缩加工的领域，各种物料在进行加工压缩成块状后方便我们储存和运输，能够大幅度减少我们所需要储存和运输的空间。物料在加工前只需要进行粉碎处理，就能够进行压块加工，并且加工完成的产品形状要求也不高表，所以压块机的生产效率非常高。压块机还能够根据需要更换不同的压头，加工出各种我们需要的形状的产品，其工作效率高，能耗小，结构简单等优点使得压块机在各个领域得到广泛的应用。 油渣是生产食用油的工厂在压榨各种食用油后余下的残渣，虽然油渣对于榨油厂来说是属于废料，但是在别的地方油渣却有特殊的用处，动物油渣不仅可以作为养殖场的饲料，在农业上还可以作为有机肥料。我国人口基数大的原因使得动植物食用油的需求量随之增大，因此动植物油渣资源丰富,我国对各种饲料和有机肥料的需求量也是非常巨大的，所以我们充分开发利用动植物油渣作为肥料和饲料，能够为国家节省大量的外汇，同时能够降低种植成本和养殖成本，促进我国养殖业和种植业的发展，提高市场竞争。 不管是国内还是国外，大型油渣压块机价格昂贵、操作复杂及维修困难等原因，对于大多数农户和小型企业来说并不适用，生产效率没有得到充分利用，这会大大提高其成本。所以我们针对这种现状，设计开发一种适用于中小型企、结构安全、成本低、生产效率高、操作简单、维修方便、压块形式多样等特点的小型油渣压块机很有必要，故本设计具有一定的应用价值及研究必要性。 2 油渣压块机的概述 把各种榨油物榨油后所剩的废料粉碎后压制成块状的有机肥料或饲料的加工设备，叫做油渣压块机。 现代的压块机具有以下特点，采用自动化控制系统进行控制，操作方便，多轴，多压辊加工提高工作效率。计算机技术的高速发展，计算机技术与机械工业的结合，采用计算机编程并控制机器工作，压块机可自动换压头进行多种形式的压块，这样能够使压块机的生产效率更高，应用范围更广，而且能够避免人工操作带来的不安全问题。随着现代压块机的不断发展，人们设计出了各种新型压块机结构，其结构不仅能够提高生产效率、降低能耗和操作方便，还能够减小机器磨损挺高压块机的使用寿命。 36 小型油渣压块机设计 在经过不断的发展研究，如今油渣压块机的功能、结构和生产效率各方面都趋于完善。油渣压块机对要压块的废料要求不高，因此可很大范围的运用在各种榨油物油渣的压制。油渣压块机现如今的特点是产量高、自动化程度高、成本低、耗能少、方便使用、应用范围广等。 2.1 油渣压块机的工作原理 油渣压块机的构成：出料机、送料机及压缩机。 压缩机的组成部分又分为：电动机、机架、压辊和平模。 图1.1 油渣压块机的工作原理图 油渣压块机的工作原理：首先将油渣粉碎到30mm以内的粉末状才可以进行压块加工，粉碎的原因是方便加工并且保证机器在加工过程中不会闷缸或者卡死，粉粹后的油渣通过上料机的传送带送入压缩机的进料口，然后通过电机工作带动主轴旋转，在带动压辊进行工作，压辊与平模啮合压缩，油渣从模具口被挤压成块排出到出料口，最后即可打包装袋。 2.2 油渣压块机的工作性能 由于油渣压块机对被加工的油渣废料的要求不高，只要把油渣粉碎后的大小控制在于30mm以内的粉末状，油渣压块机都能将油渣加工成型。并且加工完成的产品形状要求也不高,对被压缩材料的适应性很大，所以油渣压块机的适用性非常广。 我在对油渣压块机压辊进行设计时，与其连接的主轴在与机箱连接时利用推力轴承，这样压辊压在工作时就具有自动调节的功能，避免出现油渣挤团、闷机的情况，保证油渣压块机在工作时出料成型的稳定性。 3 油渣压块机分类及性能比较 在我查阅的资料中，压块机主要有旋转压弯式压块机，机械式压块机和液压式压块机三种类型。 小型油渣压块机设计 1、旋转压弯式压块机：这种结构的压块机能够加工一般压块机无法加工的空心成品。一般压块机只能加工实心的产品，在一些空心产品如：碳棒时，无法加工。而旋转压弯式压块机由于其结构采用压辊挤压材料挤出平模使产品成型，可以通过改变压辊的形状达到加工空心产品的目的，再通过外部的加热得到产品。旋转压弯式压块机压辊和挤压模具组成的压缩结构可分为平模、环模和环平三种类型。通常在加工之前，被加工材料的水分要控制在8-12％，防止加工材料粘性过大，从而使材料挤团闷机。旋转压弯式压块机加工成型的产品一般直径为50～60mm大小的空心棒。 旋转压弯式压块机根据其压辊的数量可分为：单压辊旋转压弯式压块机和多压辊旋转压弯式压块机。可根据企业需要对压辊的数量进行设计，正常来说压辊越多机器的生产效率越高，但是如果是小型企业设计1-2个压辊的压块机即可满足要求，因为压辊越多压块机的能耗就越高，而加工材料供应不上机器也是在空转而已，而且压辊数量多会增加机器结构的复杂程度，这样也会提高压块机的成本。旋转压弯式压块机的模具圆盘状，中间加工有一圈的中心孔用于材料被挤压成型的出料口。挤压模具为平模的压块机通常都是立式的，这样在进料时由于材料自身的重力会自动覆盖在模具上，而不需要设计材料推动装置使材料进入模具。 2、机械式压块机：机械式压块机可以按压块机的结构类型分为开式压块机和闭式压块机两种，这两种结构的压块机的特点如下： （1）开式压块机：主题结构一般都是立式的。机器左、右、前三面放开不封闭，大致形状为C字型，所以成为开式压块机。这种结构的压块进料采用料斗，让材料滑进压缩机，也可施加震动提高材料进入压缩机的速度。虽然开式压块机机结构简单，操作方便，很容易自动化，又因为其模具磨损快和刚性低的原因，这种结构的压块机只能用于小型压块机。 （2）闭式压块机：这种结构的压块机封闭了左右两个方向，但是前后两个面是打开的，这是为了材料的进出以及结构的需要。闭式压块机的精度高，刚性好。能够加工体积和重量大产品，所以这类压块机一般是大型压块机。 3、液压式压块机：这类压块机加工材料的密度一般在0.4到0.7，用于加工较大尺寸的材料。液压压块机的工作原理是通过液压缸的驱动，推动活塞冲压模具使产品成型。与其他类型的压块机相比，这类冲压式的压块机有两个很明显的缺点，其一就是机器整体稳定性低，因为这类压块机用于加工大尺寸的工件，所以其在工作时会产生很大的震动。其二就是压头和模具磨损十分严重，所以这类机器加工的产品成型率低，只能加工对外形要求不高的产品。压块机具体分类和优缺点的比较如下表： 表1.1 设备性能比较 技术 类型 原料要求 发展现状 主要优缺点 发展趋势 环模压辊成型 要求原料含水率15～20%，粒度小于10mm。 在成型物料行业已经商业化阶段，成型燃料处于半商业化阶段。 生产能力较高，产品质量好；模具易损、堵塞，维修成本较高。 降低成本， 实现商业化 平模压辊成型 要求原料含水率15～20%，粒度小于10mm。 技术比较成熟，进入商业化发展阶段。 设备简单，制造成本较低；生产能力较低。 适宜小规模生 产 对辊挤压成型 要求原料含水率10～35%，粒度小于10mm。 技术处于研发阶段。 对原料的适应性强，能耗、机器损耗较低；生产能力较低。 提高生产能力， 适宜中小规模 生产 机械活塞成型 要求原料含水率在20%以内，粒度小于40mm。 技术处于半商业化、商业化阶段。 能耗较低，产品耐储存、密度大；设备稳定性差、振动大，有润滑污染问题。 配套锅炉， 适宜规模化发展。 液压活塞成型 要求原料含水 率在12%以内，度小于40mm。 技术处于商业化阶 段 成型设备部件工作方式改变，寿命提高，能耗下降，较之机械活塞运行平稳； 生产能力较低，易发生“ 放炮” 现象，产品易开裂。 提高生产能力， 增强对原料湿 度的适应性，适 宜规模化发展。 螺旋热压成型 要求原料含水 率在8%～12%内，粒度小于40mm。 技术进入半商业化、商业化阶段。 产品耐储存、密度高，可加工成各种形状；套筒易磨损，维修成本较高， 对原料适度要求严，易发生“放炮” 现象。 适宜中小规模生产 4 压块机的发展趋势 随着计算机技术、液压传动技术、机电一体化、气动技术、机械工程材料及数控技术等相关技术的发展，融合多种自动化技术的压块机也在飞速发展。 目前市面上的大型压块机价格普遍昂贵，而且操作和维修都比较困难，只能针对大型企业使用，而大多数中小型企业使用的话收益并不高，所以我们本次设计的就是适用与中小型企业的小型压块机，其结构简单、操作方便、生产效率高、使用寿命长并且最主要的是它价格低。而且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、自动化的压块机具有现实意义。 1 油渣压块机设计方案及参数的确定 1.1 压块机机身方案的确定 本设计主要是针对中小型企业所用的压块机，最初设计压块机主要工作部分时是打算采用曲柄滑块机构，但在前期查阅资料时发现，目前常用的小型压块机的结构形式多为环模、平模结构，这样结构的压块机工作效率更高，能耗更低，而且机床体积小，操作和维修更方便，因此在综合考虑压块机的发展前景和企业需求，结合待加工工件的具体情况，本设计中压块机的压缩机构采用平模压辊成型。 平压辊成型压块机的结构组成分为：上料机、压缩机和出料机。 压缩机的组成有：压辊、平模、机架和传动轴。 压块机整体传动方案：首先我们设计的是立式的压块机，其传动方式是由电动机通过带V形带动带轮，带轮与锥齿轮用带轮轴同轴连接，所以它们同轴转动，再由锥齿轮带动主轴，由于电动机是水平放置，需要通过锥齿轮实现水平-竖直的传动，而后主轴再带动压辊转动,压辊与平模啮合完成产品的压缩。采用本传动方案的原因是因为其结构简便，而且可以根据需要加工的材料调节压辊与平模之间的啮合度，使机器工作时效率更高。 1.2 压块机整体传动方案的选择 因为我们设计的油渣压块是小型的，所以其所受载荷较低和工作速度较慢，所以在传动结构中不需要进行多级减速设计，于是我根据查阅的资料归纳并设计了以下三种传动方案： 图1.1 三种压块机的传动方案 其中：方案a为带轮-齿轮传动；案b直齿轮传动；方案c为直齿轮-斜齿轮传动 在对三种方案进行对比，再结合本次设计压块机的工作需求，最后选定方案a为传动方案。 2 油渣压块机动力参数及传动比的确定 2.1 电动机的选择 根据本论文的设计要求，再查阅相关资料，调速变频三相异步电动机的类型有以下几种： 表2.1 名称 特点和应用场合 YTSZ冶炼及起重运用变速改变速度三相异步电动机 起重、冶炼改变速度变速三相异步机是以改变速度变速异步电机为首要条件，根据其相关特性而开发出来的成品。开发的过程中结合了直流电机、交流电梯电机优点并对调速交流变速的分析结果，磁筹划、构成筹划、绝离电源筹划既要综合对变频供电和宽范围调速的匹配性能，又要展现上述二者异步电机过载能力大、强度强之优点。与调速变频很好的相匹配，主要用于采调速变频、周期运行、起动频繁和场合的制动。电机相关要求应该和GB755标准的规定一直，IEC72是安装尺寸的标准。 YCT电磁调速三相异步电动机 该电机是机械工业相关部门统筹设计的Y性三相异步电机的生成系列之一。改变速度电磁发电机由Y系列电机的电磁改变速度发电机、转差离和器、操控器3块组成，主要使用在负载为恒转距的地方，另外尤其在例如风机和离心式水泵的负载为递减转矩当中采用、有显著地节约功效。另外本栏涉及到的电机可以在一定的范围内调速，而且均匀不间断无级调速。而且输出转矩是额定的。三项异步电机在运行中可通过控制器自动调节离合器的励磁电流控制速度负反馈系统，使转速的输出恒定，前提是拥有变动的负载转矩。该产品的电机在设计使用的过程中其技术条件全国唯一，另外安装的外形尺寸，电机的拖动及一般可能容易坏的零件在全国范围内是统一的并且满足互换性的技术要求。YCT系列电机的特点： 1、无失控区 2、调速范围广，速度调节平 3、转动时候的速度变化率相对较小，同时具备负反馈调节系统对速度， 4、起动力矩大，起动平衡 5、结构简单、可靠、使用维护方便 6、操控的电机功率不大，能够完成使用范围内的多方式操控 该调速电磁三项异步电机，还可以用在流水线的油漆，传输带在流水线上的装配，染印机、注塑模采用机、泵、印刷厂里面采用的印刷机、回转炉等等，应用较多在此不一一例举。 YVP变频调速三相异步电动机 不能电机是出现不久的一种高效率、电源为交流、节约能源的一种调速三相异步电机，设计和制造是为了满足变频调速，是机械设计及其自动化过程中的可节能可无极变速的新产品。跟其他改变速度的方法相比较，变速调速的系统所具备的的特点： 1、 效率高、节能显著； 2、 无极调速能在5HZ到100HZ之间并且变速相对平稳； 3、 负载冲击不大如果起动时是低频； 4、 容积不大、分量轻便、设置大小和Y系列基本一样； 5、 起加起动设备； 6、 适合的领域较多，电流不大不用附一定的转矩运行（小于50HZ以下），恒定功率工作（50HZ以上）； 7、 相比调速电磁三相电机操作简单，安全靠得住，维修保养不难。 该电机是当今社会调速交流方案中相对最先进的系统之一，还可以保证电机低、高速运行并且时间还比较长。在主轴传动中的机床、冶金、塑胶、纺织等制造方面得到广泛的应用。当然了节能调速在恒定功率调速等地方也适用。 初步设定压块机的辊轮直径为R=185mm，宽度W=31mm，辊轮公转半径L=206mm ，间隙H=0.15mm。通过查阅资料，取=45MPa，=0.2 电动机功率的计算： 式中：P-效率（kw） M-主光轴扭矩（Nm） n-主光轴的转动的速度（rpm）。 根据公式： 计算出： 通过计算得到，主轴的功率为21KW，主轴转动所需的动力由电机输出的能量供给，而点击输出的能量还有一部分被压辊对材料的挤压以及材料之间的摩擦所消耗掉。因而我们要采用的电机功率比计算的大一些，对比后我们选择三相笼型异步电机，型号 ，电压，功率，转速，符合我们所设计压块机的工作要求。 2.2 传动比的计算及分配 2.2.1 传动比的计算 根据压块机的工作需求初步设定的主轴转速为89，而电机转速为980r/min 所以总传动比为 2.2.2 传动比的分配 在传动比的分配过程中，我总结了传动比分配需要满足以下几点： 1、传动结构要尽可能紧凑轻简。 2、机器在工作时其结构要有足够的稳定性。 3、结构设计合理的同时，还要保证拉动件具有足够的能量带动机器运转。 4、在设计减速器的过程中，齿轮的配合不应出现干涉碰撞，因此分度圆直径相当或接近。 本论文所设计的压块机采用两级减速传动。因为模具和轧辊间隙很小，如果有螺钉，铁块等硬物被输送到压缩机中，硬物在被模具和压辊压缩时会出现卡死，这时将会一个很大的挤出压力和转矩，从而导致电动机出现超负荷发生损坏，并且使轧辊表面也出现磨损。为了防止出现这种情况我选择第一阶段采用V型皮带减速传动，三角带打滑可以缓解发动机出现超负荷而发生损坏。第一阶段V型皮带减速传动的传动比为。 为实现水平-竖直的传动，第二阶段采用圆锥齿轮减速装置传动，因为电机为水平格局，而主轴为竖直放置，所以需要圆锥齿轮的减速装置，第二阶段圆锥齿轮减速传动的传动比为。 3 油渣压块机主要零件的设计及校核 3.1 V带的设计及校核 1、 计算功率 式中：P―电机的测定效率（kw） ； －工况系数； 根据我们设计的压块机的工作需要，工况系数选择。 所以: 2、选择带型 因为我们设计的油渣压块是小型的，所以其所受载荷较低和工作速度较慢，采用普通V带C型即可。 3、计算带轮基准直径 由于V带种类知道了其最小的标准直径，所以小带轮的基准直径定为=120mm。 V带的运动速度是根据电机的转速和小带轮的大小可以计算得出，带的运动速度为V=12.82m/s，带的运动速度，在带的最大运动速度范围之内，所以其符合我们的工作需要。 根据传动比我们可以计算出大带轮的基准直径，。 所以我们所设计的大小带轮的标准直径如下： ； 。 4、计算带轮的中心距a和V带的长度 电机的转轴到带轮轴的中心距就是带轮的中心距，带轮的中心距是根据我们所设计压块机的结构确定，我们根据传动结构大致取。 根据V带的长度计算公式计算： 最后取。 再通过最后取的来计算带轮的中心距。 5、计算包角 ，符合我们的工作要求。 6、确定V带的数量z 式中：―长短底数； －测定效率； ―包角底数； －效率容量。 7、确定V带预紧力 式中：z－V带数量； ―长短底数； －算计功率； v—V带运动速度。 8、计算V带作用在轴上力Q 式中：－带的预紧力； z－带的数量； －包角。 设计好之后的大皮带轮和小皮带轮的工程图和三维图如下： 图3.1 大皮带轮工程图 图3.2 大皮带轮三维图 图3.3 小皮带轮工程图 图3.4 小皮带轮三维图 3.2 锥齿轮减速传动的设计及校核 虽然我们所设计的小型油渣压块机在工作时所受到的载荷较小，但是在对圆锥齿轮的传动进行设计时，也要保证锥齿轮在工作过程中满足以下两点： （1）锥齿轮要能够平稳的工作--保证齿轮啮合顺畅，不应出现卡死和较大的振动； （2）锥齿轮自身要有足够的承载能力——在预算的工作寿命时间里不应产生开裂、齿断等情况。 1、锥齿轮的材料 齿轮的材料选择45号钢，小圆锥齿轮表面热处理。大圆锥齿轮表面热处理，齿轮的表面粗糙度控制，下面计算齿轮的极限应力： （） 上面公式中：-极限应力； -使用时间系数； -最小安全系数。 计算得。 2、 计算圆锥齿轮的分度圆直径： 小圆锥齿轮的分度圆直径： 式中：； -弹性底数； K-负荷底数； -转矩（）； -齿宽底数； U-齿数比； -许用接触应力。 计算得出。 根据计算得出，传动比，计算大圆锥齿轮的分度圆直径： 3、计算圆锥齿轮的齿数 式中：c-顶隙系数，取c=18； -传动比 ； -齿轮分度圆直径。 计算得出大圆锥齿轮的齿数 取。 则根据大圆锥齿轮的齿数和传动比计算小圆锥齿轮的齿数： ，取17.。 所以。 4、 计算圆锥齿轮的各项参数 模数m： 取标准模数。 顶距：。 锥角： 齿宽： 5、圆锥齿轮的齿根疲劳强度校核 （） 式中：-寿命系数； -安全系数； -极限应力。 计算结果。 再根据上式的计算结果丢齿轮进行强度计算和对比： () 结果为，符合我们的工作要求。 设计好之后的大圆锥齿轮和小圆锥齿轮的工程图和三维图如下： 图3.5 大圆锥齿轮工程图 图3.6 大圆锥齿轮三维图 图3.7 小圆锥齿轮工程图 图3.8 小圆锥齿轮三维图 3.3 主轴的设计及校核 1、主轴转速 2、主轴功率 3、主轴扭矩 3.3.1 主轴的材料的选择 轴的材料选择最常用的是45号钢，所以本次压块机设计的主轴也采用45号钢，其材料满足我们的性能需要。 3.3.2 主轴结构的设计 由于轴是在机器运转过程中主要的传动件，并且轴对轴上安装的零件进行传动时必须进行固定件的安装，因此对轴的结构有一定的要求，在进行轴的结构设计时要注意以下几点： 1、 轴要有良好的加工性能； 2、 安装在轴上的各个零部件定位条件要充足； 3、 轴的结构要合理，零部件的安装以及维修都要简便。 此外，对于轴上零部件的安装顺序也要一定的要求，一般情况下按如下顺序安装更为方便： 齿轮--轴套--轴承--套筒--端盖 由于本次我们所设计的主轴是阶梯轴，并且对各轴段上的零部件安装精度要求不高，因此由于阶梯轴的特性在进行零部件的安装时可以很方便的做到，所以上面所讲的轴的结构设计需要满足的第二点要求是不难做到的。 而对于轴的结构设计的第三点要求我们同样进行分析，在进行轴的结构设计时，首先要轴的结构进行合理的设计，还需要对主轴进行结构简化，同时也要保证轴的结构性能，保证轴在加工时的简便、便于零部件的装配、拆卸维修的快捷，同时还要使尽可能减少轴的加工时长，降低加工成本。此外，所以轴段的尖角都应该进行倒角处理，保证安全和安装的方便。 本次设计的轴有两个轴段需要加工键槽，我们将键槽加工在同一条直线上，这样可以提高轴的生产效率，并且便于零部件的安装。 3.3.3 轴各轴段结构的确定 通过安装在各个轴段上的零部件来确定轴上各个部位的长度和直径，并且轴的各个部位的结构也是通过所零件安装和拆卸的需要来确定。对于零部件的安装步骤我们需要注意顺序： 1、传动件等关键零件优先安装； 2、然后是轴与机架相对位置的安放； 3、接着安装轴承以及轴承座； 4、最后进行端盖的安装。 虽然轴上各轴段直径的大小能直接决定轴所能承受的最大载荷，但是反过来我们不能根据各轴段承受的载荷直接确定各轴直径的大小。所以我们在对轴的结构进行设计的时候，是通过我们选择的电动机的功率和转速来计算各轴段所受到的力矩，进而计算出轴的直径。因此我们可以计算出各轴段的最小设计直径： 式中：p--功率（kW）； n--转动速度（r/min）。 通过查表得到A=125，所以计算得出： 考虑到其它的因素取： 各轴段直径、长度和结构参数的确定： 1、主轴的最下轴段安装大圆锥齿轮，轴段DE选取,最底端采用端盖进行对大圆锥齿轮的定位，并且需要加工一个键槽连接大圆锥齿轮，根据查表，轴径为的轴段键槽尺寸长宽高分别为，长度。同样，最上端采用套筒定位，轴段AB轴径同样选取，也需要加工一个键槽连接上端轴套，其尺寸同样为，长度。 2、在BC段需要采用轴承使主轴和箱体进行连接，而因为主轴是竖直放置的，所以其在转动时轴承会受到轴向、径向两个力，并且本次所设计的主轴长度较长容易产生弯曲距，所以我们应该选用型号为的圆锥滚子轴承，其内径,外径，长度，故轴段取，。 3、按照整体的装配，轴段CD选取，长度。 图3.9 主轴结构设计图 3.3.4 轴的强度校核 轴在工作过程中，安装在轴上的各个零部件会对轴产生各个力，对这些力进行分析如下图所示： 图3.10 主轴受力分析图 由图可知c点是轴的最大受力点，c点是最容易发生失效的点，所以我们计算c点的弯矩： 式中：—弯矩（N.m）； —总质量（N）。 根据质量属性计算出总质量； 计算得 ； 再根据（为扭矩，单位为）； 计算得： 。 最后算出轴上c点所受弯矩为： 根据计算结果： 与材料的极限强度对比：，所以此轴的强度满足要求。设计完成后主轴具体结构的工程图和三维图如下： 图3.11 主轴工程图 图3.12 主轴三维图 3.4 油渣压块机平模的设计 在油渣压块机中，油渣压块成型是通过压辊的转动使油渣进入平模的模孔被压缩成型，而为了提高压块机的工作效率和防止产加工出来的油渣块开裂，我们需要在平模上开一定量的孔，孔的数量根据压块机压辊的转动速度和进料量来确定，而模孔的大小也会影响到机器的工作效率，通过查阅资料和计算，再根据所设计的压块机的整体大小，我们确定平模的结构为圆盘形，最大为直径，厚度，中间留有梯形轴孔，直径分别为300mm，231mm，180mm，并在平模靠外侧开有一圈的模孔，其数量为个，直径为，它们围绕的孔心圆直径为400mm，这样能在进料及时的情况下使压块机的工作效率最大化。为了使压块机在工作时油渣更好的成型，我们在模孔的内边上加工长度不等的倒角，这样压块机在工作时油渣能更好的进入模孔并被压缩成型。 设计好之后平模具体结构的工程图和三维图如下： 图3.13 平模工程图 图3.14 平模三维图 3.5 油渣压块机压辊的设计 油渣压块机的压辊是与平模配合工作，因此压辊的设计需要参照平模的尺寸进行设计，平模模孔的位置是在平模上直径为400mm的圆上，而压辊则是绕着这个圆转动工作，在分析和考量之后我们确定压辊的直径为189mm，为增强压辊对油渣的碾压，提高油渣压缩的成型率，我们将压辊设计为类似齿轮的形状，不过压辊的齿柱为圆柱体，这种圆柱体齿柱个数为15个。因为平模上的模孔孔径为32mm，我们将与平模接触部分的圆柱体齿柱直径设计为30mm，长度为17mm。 设计完成后压辊具体结构的工程图和三维图如下： 图3.15 压辊工程图 图3.16 压辊三维图 4 结论 本次油渣压块机的设计主要有三个阶段， 1、进行压块机设计之前资料的查阅，查阅资料后对其进行归纳整理； 2、根据资料对压块机进行整体结构设计； 3、对压块机的几个主要零部件进行结构设计和尺寸计算。 在完成以上工作后，本文设计出了结构简单，成本较低的油渣压块机。其除了箱体外就还有两根轴，两个压辊，一个平模，一个轴套，两个圆锥齿轮和两个带轮等大部件在成本计算范围之内，简单的结构使其制造成本低于普通压块机。并且本次设计的压块机平模模孔数量为32个，采用双压辊能使其工作效率最大化，产量能达到2~5吨每小时，相比于目前市场上的压块机来说有一定的优势。 为了更直观的观察本文所设计油渣压块机的结构，在设计完各个零部件后，对其进行了装配测试，结果表明此次设计的油渣压块机其结构总体没有太大的问题，其工作性能能够达到预期效果。 油渣压块机总体装配的工程图和三维图如下： 图4.1 总体装配工程图 图4.2 总体装配三维图 参考文献 [1] 刘圣勇， 陈开碇， 张百良．国内外生物质成型燃料及燃烧设备研究与开发现状[J]． 可再生能源，2002，104 (4)． [2] 袁振宏，吴创之，马隆龙等编著．生物质能利用原理与技术[M]．北京： 化学工业出版社，2004(4)． [3] 高增梁，方德明．立式平模挤压造粒机的受力及操作参数分析[J]．浙江工学院学报，1993（3）． [4] 高增梁，方德明，钟建立．立式平模挤压造粒机的设计[J ]．浙江工学院学报1996 [5] 吴创之，马隆龙主编．生物质能现代化利用技术[M]．北京：化学工业出版社，2002． [6] Miles T R， Miles Jr T R， Baxter LL．Bioler deposits from firing Biomass fuels[J]．Biomass and Bioenergy，1996，(10)：125－138． [7] 何元斌．生物质压缩成型燃料及成型技术(一) [J]．农村能源，1995 (5)：12—14． [8] 郑戈，杨世关，孔书轩，张百良．生物质压缩成型技术的发展与分析[J ]．河南农业大学学报．1998，32 (4)：349—354． [9] 张百良，樊峰鸣，李保谦，张杰．生物质成型燃料技术及产业化前景分析[J ]．2005，29 (1)：111—115． [10]陈喜龙，谭跃辉，王义强，严永林．我国生物质颗粒燃料推广应用中存在的问题与发展对策[J ]．可再生能源．2005． 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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