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2019年11月7日,環(huán)模式飼料制粒機(jī)設(shè)計(jì),1,環(huán)模式飼料制粒機(jī)設(shè)計(jì),指導(dǎo)老師：孫通 答 辯 人：占旺龍 學(xué) 號(hào)：20101171 專業(yè)班級(jí)：工學(xué)院機(jī)制1004班,2019年11月7日,環(huán)模式飼料制粒機(jī)設(shè)計(jì),2,內(nèi)容提要,一、緒論 二、喂料系統(tǒng) 三、調(diào)質(zhì)系統(tǒng) 四、制粒系統(tǒng) 五、傳動(dòng)系統(tǒng) 六、總結(jié)與致謝,2019年11月7日,環(huán)模式飼料制粒機(jī)設(shè)計(jì),3,一、緒論,1、研究背景 環(huán)模制粒機(jī)是飼料機(jī)械四大主機(jī)（混合機(jī)、粉碎機(jī)、膨化機(jī)、制粒機(jī) ）之一，很大程度上決定了飼料加工產(chǎn)量，在飼料加工過程中占有非常重要的地位 。 2、制粒機(jī)的形式 （1）窩眼輥式 （2）齒輪嚙合式 （3）螺旋式 （4）滾輪式——平模和環(huán)模 環(huán)模式制粒機(jī)的壓粒效果好、生產(chǎn)效率高,2019年11月7日,環(huán)模式飼料制粒機(jī)設(shè)計(jì),4,2019年11月7日,環(huán)模式飼料制粒機(jī)設(shè)計(jì),5,二、喂料系統(tǒng),1、變頻調(diào)速電機(jī) 2、聯(lián)軸器 3、料斗 4、觀察口 5、出料口 6、螺旋軸 喂料系統(tǒng)為一螺旋，它相當(dāng)于一個(gè)螺旋輸送器，它由殼體、螺旋軸、軸承座、電機(jī)組成，通過絞龍軸的旋轉(zhuǎn)將待制粒倉中的粉 狀物料輸送到攪拌器中。,2019年11月7日,環(huán)模式飼料制粒機(jī)設(shè)計(jì),6,三、調(diào)質(zhì)系統(tǒng),1、殼體 2、觀察孔 3、進(jìn)料口 4、調(diào)質(zhì)器軸 5、帶傳動(dòng) 6、電動(dòng)機(jī) 7、出料口 攪拌系統(tǒng)為槳葉螺旋，它由筒體、槳葉、攪拌軸、軸承座、減速器、電機(jī)等組成。其主要功能是對(duì)制粒前的物料進(jìn)行水熱調(diào)質(zhì)，是物料充分吸收熱量及液體，使其達(dá)到或接近制粒工藝所需的要求，同時(shí)完成從供料器到制粒機(jī)的物料輸送。,2019年11月7日,環(huán)模式飼料制粒機(jī)設(shè)計(jì),7,四、制粒系統(tǒng),1、進(jìn)料口 2、減速器 3、聯(lián)軸器 4、電動(dòng)機(jī) 5、出料口,2019年11月7日,環(huán)模式飼料制粒機(jī)設(shè)計(jì),8,制粒系統(tǒng)主要工作部件為環(huán)模、壓輥。環(huán)模是具有許多均布小孔的模具，制粒過程的強(qiáng)烈中，物料在環(huán)模與壓輥擠壓下強(qiáng)制通過壓模小孔，所以 壓模應(yīng)具有較好的強(qiáng)度和耐磨性。常見的模孔形式有直形孔、階梯形孔、外錐形孔和內(nèi)錐形孔。,2019年11月7日,環(huán)模式飼料制粒機(jī)設(shè)計(jì),9,其中圓柱形孔和階梯型孔適合壓制配合飼料；外錐形適于加工脫脂糠一類的高纖維物料；內(nèi)錐形孔適宜壓制體積較大的牧草顆粒飼料。參照其他的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)中選擇使用階梯形形的?？住?此外，為了使物料易于進(jìn)入?？?，還要將孔在環(huán)模腔內(nèi)的一端倒角，倒角大小根據(jù)物料的性質(zhì)在范圍內(nèi)選取。,2019年11月7日,環(huán)模式飼料制粒機(jī)設(shè)計(jì),10,壓輥是用來向壓模擠壓物料并從?？讛D出成形。為防止“打滑”和增加攫取力，壓輥表面采用增加摩擦力和耐磨的措施。 環(huán)模 壓輥,2019年11月7日,環(huán)模式飼料制粒機(jī)設(shè)計(jì),11,五、傳動(dòng)系統(tǒng),2019年11月7日,環(huán)模式飼料制粒機(jī)設(shè)計(jì),12,,喂料系統(tǒng) 裝在制粒機(jī)頂端的螺旋喂料器是用來根據(jù)制粒機(jī)產(chǎn)量大小來調(diào)節(jié)物料輸送量的。所以設(shè)計(jì)該輸送機(jī)要求可以變速，用變頻調(diào)速電機(jī)實(shí)現(xiàn)，電機(jī)與螺旋軸之間通過聯(lián)軸器聯(lián)接。 調(diào)質(zhì)系統(tǒng)與制粒系統(tǒng) 參照其他的實(shí)際制造經(jīng)驗(yàn)，調(diào)質(zhì)系統(tǒng)采用帶傳動(dòng)，制粒系統(tǒng)采用齒輪減速器傳動(dòng),2019年11月7日,環(huán)模式飼料制粒機(jī)設(shè)計(jì),13,六、總結(jié)與致謝,大學(xué)本科的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束。在此，我要感謝所有曾經(jīng)指導(dǎo)過我的老師和關(guān)心過我的同學(xué)，他們?cè)谖业某砷L(zhǎng)過程中給予了我莫大的幫助。本文能夠順利完成，要特別感謝我的導(dǎo)師孫通老師，感謝各位老師的關(guān)心和幫助。 最后向所有的關(guān)心和幫助過我的人表示衷心的感謝,2019年11月7日,環(huán)模式飼料制粒機(jī)設(shè)計(jì),14,OVER,謝謝！,
JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY
本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）
題目： 環(huán)模式飼料制粒機(jī)設(shè)計(jì)
學(xué) 院： 工學(xué)院
姓 名： 占旺龍
學(xué) 號(hào)： 20101171
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
年 級(jí)： 2010級(jí)
指導(dǎo)教師： 孫通 職 稱： 講師
二 0 一 四 年 五 月
摘 要
環(huán)模制粒機(jī)是飼料機(jī)械四大主機(jī)之一，很大程度上決定了飼料加工產(chǎn)量，在飼料加工過程中占有非常重要的地位。本文首先介紹了制粒機(jī)的幾種基本形式及發(fā)展過程，綜合比較不同制粒機(jī)之間的不同，從而得出環(huán)模式制粒機(jī)的具有成型性好、制粒效率高的特點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了環(huán)模制粒機(jī)的喂料系統(tǒng)、調(diào)質(zhì)系統(tǒng)、壓粒機(jī)構(gòu)、電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的組成及結(jié)構(gòu)。并重點(diǎn)對(duì)壓粒系統(tǒng)中的物料在壓粒過程中的受力情況及物料在環(huán)模中的高度對(duì)效率的影響。最后，綜合已有的設(shè)計(jì)產(chǎn)品及文獻(xiàn)資料，對(duì)相應(yīng)的軸、環(huán)模、壓輥、螺旋喂料器和調(diào)質(zhì)器的計(jì)算分析，應(yīng)用MATLAB軟件編程計(jì)算出齒輪的徑向力及軸向力，并對(duì)其進(jìn)行彎扭組合變形的校核，設(shè)計(jì)出環(huán)模式飼料壓粒機(jī)的整體結(jié)構(gòu)，并運(yùn)用三維PRO/E 5.0軟件對(duì)設(shè)計(jì)出的環(huán)模式壓粒機(jī)進(jìn)行裝配，并得出各部分的零件圖紙及裝配圖。
關(guān)鍵詞：環(huán)模 壓輥 制粒機(jī) 喂料器 調(diào)質(zhì)器 MATLAB程序
Abstract
Ring die pelletizer is one of the four main host feed machinery, largely determines feed processing production, occupies very important position in the process of feed processing. This paper first introduces several basic form and developing process of pelletizer, comprehensive comparison between different granulating machine, thus draws the ring pattern granulator has the characteristics of good formability, high granulating efficiency. On this basis, a detailed analysis of the ring die pelletizer feeding system, conditioning, compression roller, motor and transmission mechanism of the composition and structure. With emphasis on the particle material in the system pressure the forces pressing the material in the granulation process and the height of the ring mold Efficiency. Finally, the integrated design of existing products and literature, the corresponding shaft, ring mold, pressure roller, screw feeder and conditioning calculation analysis, application of MATLAB software programming to calculate the gear radial force and axial force, and the combination of the bending and twisting deformation checking，design a ring model the overall structure of the feed pressure machine, and using 3D software PRO/E 5.0 pattern for the ring of the designed pressure machine for assembly, and parts drawings and assembly drawings of each part are obtained.
Keywords: ring-type matrix; compression roller; pelletizer; feeder; Conditioning apparatus; MATLAB language programming
II
目 錄
摘 要 I
Abstract II
目 錄 I
第一章 緒 論 1
第二章 喂料系統(tǒng) 3
2.1 螺旋輸送機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理 3
2.2 螺旋輸送機(jī)構(gòu)輸送量及功率計(jì)算 4
2.3 螺旋軸的結(jié)構(gòu) 5
第三章 調(diào)質(zhì)系統(tǒng) 6
3.1 調(diào)質(zhì)的作用 6
3.2 調(diào)質(zhì)器 6
3.3 調(diào)質(zhì)桶直徑 7
3.4 調(diào)質(zhì)器軸轉(zhuǎn)速 8
第四章 制粒系統(tǒng) 9
4.1 環(huán)模制粒機(jī)生產(chǎn)率與功率計(jì)算 9
4.2 環(huán)模和壓輥 10
4.2.1 環(huán)模 10
4.2.2 壓輥 11
4.2.3 分配器與切刀 12
4.3 環(huán)模與壓輥的直徑計(jì)算 12
第五章 電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng) 13
5.1 喂料系統(tǒng)傳動(dòng) 13
5.1.1 聯(lián)軸器選擇 13
5.1.2 鍵強(qiáng)度校核 13
5.2 調(diào)質(zhì)系統(tǒng)傳動(dòng) 14
5.2.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 14
5.2.2 鍵強(qiáng)度校核 16
5.3 壓粒系統(tǒng)傳動(dòng) 16
5.3.1 聯(lián)軸器選擇 16
5.3.2 傳動(dòng)齒輪設(shè)計(jì) 17
5.3.3 軸的設(shè)計(jì)與校核 18
參考文獻(xiàn) 21
致 謝 22
第一章 緒 論
我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，養(yǎng)殖業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，而飼料加工為養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展作出巨大的貢獻(xiàn)。改革開放以來，我國(guó)飼料加工工業(yè)步入了快速發(fā)展的道路。隨著飼料工業(yè)的迅速發(fā)展，飼料機(jī)械的需求越來越大，要求也來越高。研發(fā)高品質(zhì)、高效率的飼料機(jī)械產(chǎn)品已成為支持飼料工業(yè)發(fā)展的迫切需求。
制粒機(jī)是飼料機(jī)械的四大主機(jī)(混合機(jī)、粉碎機(jī)、膨化機(jī)、制粒機(jī))之一，很大程度上決定了飼料加工的產(chǎn)量，在飼料生產(chǎn)中占有很重要的地位。壓粒機(jī)廣泛用來將食品和飼料擠壓成球形或圓柱形顆粒。根據(jù)壓粒工作部件的不同結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可將壓粒機(jī)分為以下四種型式。
1、窩眼輥式壓粒機(jī)（圖1-1a）。
2、齒輪嚙合式壓粒機(jī)（圖1-1b）。
3、螺旋式壓粒機(jī)（圖1-1c）；
4、滾輪式(也稱壓輥式)壓粒機(jī)（圖1-1d、e）。根據(jù)壓模的形狀，通常把這種壓粒機(jī)分為平模式壓粒機(jī)(見圖1-1 d)和環(huán)模式壓粒機(jī)(見圖1-1 e)兩種型式。它們廣泛應(yīng)用于畜禽和魚蝦顆粒飼料的加工，其中環(huán)模式應(yīng)用更為普遍。
a.窩眼輥式 b.齒輪嚙合式 c.螺旋式 d、e.滾輪式
圖1-1 壓粒機(jī)型式
環(huán)模制粒機(jī)主要由喂料系統(tǒng)、調(diào)質(zhì)系統(tǒng)、壓粒機(jī)構(gòu)、電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成（圖1-2）。
1、料斗；2、螺旋供料器；3、攪拌調(diào)質(zhì)器；4、制粒機(jī)；5、電動(dòng)機(jī)
圖1-2
其工作原理是：
1、往料斗（1）中裝入飼料顆粒，通過調(diào)節(jié)進(jìn)料口的大小來控制進(jìn)料的速度；
2、飼料顆粒進(jìn)入螺桿供料器（2）后通過螺桿的推進(jìn)作用，使得飼料顆粒進(jìn)入攪拌調(diào)制器（3）；
3、在攪拌調(diào)質(zhì)器的壁面裝有水管，物料進(jìn)入攪拌器后一邊向前運(yùn)動(dòng)一邊混合，同時(shí)通入蒸汽，以增加粉料含水量；
4、調(diào)制后的物料進(jìn)入壓粒機(jī)構(gòu)的環(huán)模內(nèi)腔進(jìn)行壓粒。
第二章 喂料系統(tǒng)
在飼料加工，固體材料可能的個(gè)體（如箱，袋，瓶，罐）或團(tuán)體（如粉末，顆粒）的運(yùn)輸方式。在運(yùn)輸過程中應(yīng)能保持穩(wěn)定的形狀，在一定的壓力下會(huì)造成破壞，但過大的壓力會(huì)造成材料損壞。固體顆粒的輸送，可以使用各種形式的帶式輸送機(jī)，斗式提升機(jī)，螺旋輸送機(jī)等。在本飼料壓粒機(jī)的設(shè)計(jì)過程中，采用螺旋式的輸送結(jié)構(gòu)。
2.1 螺旋輸送機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理
螺旋輸送機(jī)，俗稱“絞龍”。是一種連續(xù)輸送設(shè)備無撓性牽引裝置，它采用螺旋旋轉(zhuǎn)材料向前完成運(yùn)輸，主要適用于各種輸送松散粉末、小顆粒、散裝材料，用于傳輸距離短的水平，如面粉，谷物和其他物料的輸送。在運(yùn)輸過程中，還可以混合，攪拌，加熱和冷卻操作的材料。但不宜輸送易變質(zhì)、易碎、易結(jié)塊及大塊的物料。
螺旋輸送機(jī)主要有料槽、輸送螺旋軸和驅(qū)動(dòng)裝置組成，機(jī)長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí)應(yīng)加中間吊掛軸承，如圖2-1所示。
1.驅(qū)動(dòng)裝置 2.料口 3.螺旋軸 4.中間吊掛軸承 5.殼體 6.進(jìn)料口
圖2-1 螺旋輸送機(jī) a.外形圖 b.結(jié)構(gòu)圖
螺旋輸送機(jī)是利用旋轉(zhuǎn)的絞龍軸，將物料在固定的機(jī)槽內(nèi)推移而起到輸送作用的。物料由于重力和摩擦力作用，在運(yùn)動(dòng)中不隨螺旋軸一起旋轉(zhuǎn)，而是以滑動(dòng)形式沿著料槽由加料端向卸料端移動(dòng)。
輸送螺旋上焊有螺旋葉片，螺旋葉片的面型根據(jù)輸送物料的不同有實(shí)體面型、帶式面型和葉片面型等幾種形式，如圖2-2所示。螺旋按旋向分為左旋和右旋，按頭數(shù)又可分為單線、雙線和三線，一般多為單線右旋。
a.實(shí)體面型 b.帶式面型 c.槳形葉片面型 d.齒形葉片面型
圖2-2 螺旋葉片面型
2.2 螺旋輸送機(jī)構(gòu)輸送量及功率計(jì)算
查找相關(guān)資料可得輸送量可用下式計(jì)算:
………………（2-1）
式中,為料槽內(nèi)物料的斷面積，；為物料速度，；為物料的堆積密度，；為螺旋直徑，；為轉(zhuǎn)軸外徑，；為螺旋軸的轉(zhuǎn)速，；為螺旋葉片的螺距，；為與輸送機(jī)傾角有關(guān)的系數(shù)（見表2-1）；為物料填充系數(shù)（見表2-2）。
表2-1 與輸送機(jī)傾角有關(guān)的系數(shù)
根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)選取絞龍軸的直徑，并圓整為螺旋的標(biāo)準(zhǔn)直徑(我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)推薦的螺旋且徑系列為（、、、、、和），再反過來進(jìn)行校核計(jì)算。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，螺旋喂料器的轉(zhuǎn)速為。
圖2-5 全螺旋葉片螺旋軸
2.3 螺旋軸的結(jié)構(gòu)
查找相應(yīng)的資料可知螺旋直徑的參數(shù)參見表2-4。
表2-4 選用螺旋直徑參數(shù)
注：表中為物料的堆積密度，
根據(jù)市場(chǎng)需求及查找相關(guān)的資料得生產(chǎn)率，參照表2-4，選取螺旋直徑為70，根據(jù)表2-2，選擇使用實(shí)體型螺旋表面，根據(jù)式2-1
將相關(guān)數(shù)據(jù)代入得：
圓整為，按照相關(guān)經(jīng)驗(yàn)及標(biāo)準(zhǔn)，葉片厚度一般為4~8，螺距，螺旋軸長(zhǎng)度，其圖紙參見附錄。
第三章 調(diào)質(zhì)系統(tǒng)
調(diào)質(zhì)器的主要功能是與水蒸氣的加入混合原料，油或糖蜜充分混合，提高制粒質(zhì)量。畜禽顆粒加工常用1 ~ 2段調(diào)質(zhì)器；為了提高水顆粒的水穩(wěn)定性，進(jìn)行充分調(diào)質(zhì)。一般使用2 ~ 3段調(diào)制器；使物料達(dá)到或接近制粒的要求供給顆粒劑,以確保制粒的質(zhì)量和提高制粒的效率。
3.1 調(diào)質(zhì)的作用
（1）促使物料中的淀粉糊化和蛋白質(zhì)的改性，提高顆粒的質(zhì)量和飼料的消化率。
（2）提高制粒效率。通過添加蒸汽使物料軟化，具有可塑性，有利于擠壓成型，并減少對(duì)制粒機(jī)工作部件環(huán)模和壓輥的磨損，提高制粒的質(zhì)量。
（3）殺菌消毒。調(diào)質(zhì)過程中的高溫與制粒過程的摩擦熱和壓力的綜合作用可殺滅細(xì)菌，并進(jìn)行消毒，有利于畜禽的健康。
（4）增加液態(tài)原料在飼料中的調(diào)價(jià)比率。
3.2 調(diào)質(zhì)器
調(diào)質(zhì)工藝中的主要設(shè)備之一就是調(diào)制器，其主要功能是對(duì)制粒前的物料進(jìn)行水熱調(diào)質(zhì)，是物料充分吸收熱量及液體，使其達(dá)到或接近制粒工藝所需的要求，同時(shí)完成從供料器到制粒機(jī)的物料輸送。主要的考核指標(biāo)是調(diào)質(zhì)時(shí)間、水分及液體的吸收量、調(diào)質(zhì)溫度、淀粉的糊化度及附加動(dòng)力等。根據(jù)相關(guān)的資料及文獻(xiàn)，典型的結(jié)構(gòu)形式單級(jí)槳葉式調(diào)制器，如圖3-1、3-2。
圖3-1 槳葉式調(diào)質(zhì)器軸
圖3-2 典型單級(jí)槳葉式調(diào)質(zhì)器結(jié)構(gòu)
3.3 調(diào)質(zhì)桶直徑
根據(jù)相關(guān)資料，調(diào)質(zhì)時(shí)間：
………………（3-1）
式中：為調(diào)質(zhì)桶體積，；為調(diào)質(zhì)桶內(nèi)徑，；為調(diào)質(zhì)桶長(zhǎng)度，，一般??；為飼料容重，，?。簽轱暳系某錆M系數(shù)，取；為調(diào)質(zhì)軸輸送量，，取壓粒設(shè)計(jì)產(chǎn)量的1.5~2.0倍，初定為；將上述有關(guān)參數(shù)代入調(diào)質(zhì)時(shí)間計(jì)算式得：
………………（3-2）
………………（3-3）
調(diào)質(zhì)軸輸送量的計(jì)算公式如下:
………………（3-4）
式中:為葉片寬度；為葉片安裝角；為物料容積；為葉片軸轉(zhuǎn)速；為充滿系數(shù)；為調(diào)質(zhì)修正系數(shù)；為葉片寬度；為葉片軸內(nèi)徑。
由實(shí)際經(jīng)驗(yàn)可知，對(duì)于一臺(tái)選定產(chǎn)量的制粒機(jī)來說，調(diào)質(zhì)時(shí)間對(duì)的影響很大，為了便于設(shè)計(jì)，一般取。
將數(shù)據(jù)代入式3-3得:
則根據(jù)。
3.4 調(diào)質(zhì)器軸轉(zhuǎn)速
調(diào)質(zhì)器軸主要由軸頭不銹鋼管和葉片組成，葉片有多種形式，其作用都是為了增強(qiáng)飼料與蒸汽的攪拌效果。調(diào)質(zhì)軸轉(zhuǎn)速高低對(duì)攪拌效果影響很大，速度太高，物料熟化時(shí)間短，還沒有完全糊化就被送進(jìn)壓粒，飼料品質(zhì)不理想，反之調(diào)質(zhì)時(shí)間過長(zhǎng)，損失過多維生素，流動(dòng)性差，含水率偏高，影響壓粒性能和冷卻效果。調(diào)質(zhì)軸轉(zhuǎn)速受許多因素影響，暫時(shí)無直接的公式進(jìn)行計(jì)算，一般取為100-300r/min范圍。
第四章 制粒系統(tǒng)
制粒機(jī)構(gòu)是制粒機(jī)的核心部分，主要是由環(huán)模、壓輥、分配器和切刀等組成。環(huán)模的周圍有許多孔徑相同的?？?，在環(huán)模內(nèi)裝有2~3個(gè)壓輥，壓輥裝在一個(gè)不動(dòng)的支架上（如圖4-1）。壓輥能隨環(huán)模的轉(zhuǎn)動(dòng)而自轉(zhuǎn)，壓輥與環(huán)模之間有很小的間隙。
1.環(huán)模 2.壓輥 3.分配器 4.切刀 5.環(huán)模轉(zhuǎn)向
圖4-1 壓粒過程示意圖
工作時(shí)環(huán)模有電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)入環(huán)模的飼料，被分配器和轉(zhuǎn)動(dòng)著的環(huán)模帶入壓輥和環(huán)模之間，飼料被兩個(gè)相對(duì)旋轉(zhuǎn)的部件逐漸擠，通過環(huán)模上的孔向外擠壓出來，再由固定不動(dòng)的切刀切成短圓柱狀顆粒。
4.1 環(huán)模制粒機(jī)生產(chǎn)率與功率計(jì)算
根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]，制粒機(jī)的生產(chǎn)率：
式中：為壓輥數(shù)目；為?？字睆剑粸榄h(huán)模內(nèi)徑；為模孔數(shù)目；為環(huán)模轉(zhuǎn)速；為物料的初始密度；為輥徑模徑比；角如圖4-3所示。
圖4-4 計(jì)算原理圖
根據(jù)制粒產(chǎn)量(按國(guó)家配方和5小孔為準(zhǔn))與制粒的噸料電耗指標(biāo)，即可粗算出主電機(jī)功率，一般按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)取噸料電耗為，則主電機(jī)功率計(jì)算式為：P=產(chǎn)量噸料電耗==2.2。
4.2 環(huán)模和壓輥
顆粒壓制機(jī)的壓模、壓輥（圖4-4、4-5）是重要的工作和磨損部件，其工藝參數(shù)的配備合理與否，性能和質(zhì)量的好壞，將直接影響到顆粒機(jī)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
圖4-4 環(huán)模 圖4-5 壓輥
4.2.1 環(huán)模
環(huán)模是由鎳鉻合金鋼精加工制成，熱處理后表面硬度53~59。本設(shè)計(jì)的環(huán)模式制粒機(jī)主要用于生產(chǎn)豬料用，環(huán)?？讖揭话銥?，本設(shè)計(jì)中取環(huán)?？讖綖椤?
顆粒料是從環(huán)模上的小孔擠出，?？椎妮S線一般都是指向環(huán)模的軸線。環(huán)模的孔形和厚度對(duì)制粒的質(zhì)量和效率有著密切的關(guān)系。選擇環(huán)模的孔徑太小、厚度太厚，則生產(chǎn)效率低下、成本費(fèi)用高，反之則顆粒松散、影響質(zhì)量和制粒效果。
物料品種的不同對(duì)環(huán)模壁厚和孔徑大小的要求也不同，查找相關(guān)資料得高淀粉、高脂肪類飼料的模孔直徑一般為4.5，壓模壁厚一般取最大，最小，平均直徑為。模孔的形式主要有圓柱形、階梯型、外錐形和內(nèi)錐形四種（如圖4-6）。在本設(shè)計(jì)中，選擇使用階梯形的?？住?
1.圓柱形孔 2.階梯形孔 3.外錐形孔 4.內(nèi)錐形孔
圖4-6 ?？仔问?
為了使物料易于進(jìn)入模孔，還要將孔在環(huán)模腔內(nèi)的一端倒角，倒角大小根據(jù)物料的性質(zhì)在范圍內(nèi)選取。在日常生活中，環(huán)模的使用壽命習(xí)慣上用所加工的全部物料量來表示，一般可達(dá)。
4.2.2 壓輥
壓輥其主要作用是將物料擠壓入?？?，在模孔中受壓成形。
壓輥一般有2~3個(gè)，其作用是用來向環(huán)模工作表面施加壓力從而擠出飼料。壓輥采用與環(huán)模相同的材料，表面加工成與軸線平行的齒形槽或在其表面鉆孔，以增加摩擦力，加工后也要熱處理，壓輥半徑的大小對(duì)抓粉能力影響很大。壓輥軸承的工作條件較差，溫度高且粉塵多，多采用迷宮式油封來進(jìn)行密封，為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，使用毛氈圈密封。
4.2.3 分配器與切刀
分配器是將調(diào)質(zhì)后的飼料均勻的分給各個(gè)壓輥，數(shù)量與壓輥的數(shù)目相同。
切刀是用來將從環(huán)模圈內(nèi)擠出的柱狀物料切成長(zhǎng)度適宜的顆粒，通常顆粒的長(zhǎng)度為顆粒直徑的1.5~2倍，一個(gè)壓輥配一把切刀，它與環(huán)模之間的距離也需要調(diào)節(jié)，以改變柱狀顆粒的長(zhǎng)度來適應(yīng)不同的需要。
4.3 環(huán)模與壓輥的直徑計(jì)算
參照參考文獻(xiàn)[1]中環(huán)模內(nèi)徑及壓帶寬的計(jì)算公式：
式中：為單位功率面積。
根據(jù)相關(guān)的研究及資料可得與的關(guān)系為：
將代入上式得：
根據(jù)計(jì)算得，環(huán)模的內(nèi)徑為，壓輥外徑。
第五章 電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)
在本設(shè)計(jì)中，由于是用于一般的飼料生產(chǎn)行業(yè)，對(duì)傳動(dòng)精度的要求不是很高，且考慮到皮帶傳動(dòng)具有過載保護(hù)的功能，因此在輸送系統(tǒng)和調(diào)質(zhì)系統(tǒng)中使用普通V帶傳動(dòng)，而壓粒系統(tǒng)使用齒輪傳動(dòng)。
5.1 喂料系統(tǒng)傳動(dòng)
5.1.1 聯(lián)軸器選擇
裝在制粒機(jī)頂端的螺旋喂料器是用來根據(jù)制粒機(jī)產(chǎn)量大小來調(diào)節(jié)物料輸送量的。所以設(shè)計(jì)該輸送機(jī)要求可以變速，用變頻調(diào)速電機(jī)實(shí)現(xiàn)，電機(jī)與螺旋軸之間通過聯(lián)軸器聯(lián)接。
由前述設(shè)計(jì)可知，螺旋喂料軸的轉(zhuǎn)速范圍為，調(diào)速電機(jī)功率為，查閱相關(guān)型號(hào)，選擇變頻調(diào)速電機(jī)的型號(hào)為：YVP80-4，其額定轉(zhuǎn)矩為。聯(lián)軸器的型號(hào)為:。
5.1.2 鍵強(qiáng)度校核
由于是在軸端安裝聯(lián)軸器，選擇使用A型平鍵，根據(jù)安裝齒輪處的軸頸,選擇鍵，由上述帶輪的尺寸計(jì)算得軸段長(zhǎng)度為，從鍵的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度中選取，標(biāo)記為：鍵 GB/T 1096。
調(diào)質(zhì)器軸的參數(shù)為：，，根據(jù)轉(zhuǎn)矩的計(jì)算公式：
取鍵的許用應(yīng)力，對(duì)鍵的強(qiáng)度校核結(jié)果數(shù)據(jù)如下：
計(jì)算應(yīng)力
校核計(jì)算結(jié)果： 滿足
5.2 調(diào)質(zhì)系統(tǒng)傳動(dòng)
根據(jù)上述敘述可知，喂料系統(tǒng)采用普通V帶傳動(dòng)。
5.2.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)
由相關(guān)經(jīng)驗(yàn)及文獻(xiàn)資料，電動(dòng)機(jī)的初始功率，由于Y系列電動(dòng)機(jī)是按照國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，具有國(guó)際互換性的特點(diǎn)。廣泛用于電源電壓為380V無特殊要求的機(jī)械上，如機(jī)床、泵、風(fēng)機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械等。根據(jù)初始功率，選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為：Y132S-8.
23
1、確定計(jì)算功率
查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得工作系數(shù)=1.2，故
2、根據(jù)計(jì)算功率及小帶輪的轉(zhuǎn)速，選用型普通V帶，選擇小帶輪的基準(zhǔn)直徑=90。
帶速
傳動(dòng)比
3、大帶輪直徑
圓整為
4、根據(jù)式，初定中心距
根據(jù)式
求得，選取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
5、按公式
求得實(shí)際中心距，中心距的變化范圍為216~256
6、小帶輪的包角
由和，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得。
根據(jù)，和型帶，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得。
查表得，得，于是
帶的根數(shù)
7、計(jì)算單根帶的初拉力的最小值
查表可知型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量，初拉力為：
應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力。
8、計(jì)算壓軸力
壓軸力的最小值為
由上述計(jì)算數(shù)據(jù)及結(jié)果，可以得出相應(yīng)的帶輪的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)圖參見附錄。
5.2.2 鍵強(qiáng)度校核
由于是在軸端安裝帶輪，選擇使用C型平鍵，根據(jù)安裝齒輪處的軸頸,選擇鍵，由上述帶輪的尺寸計(jì)算得軸段長(zhǎng)度為，從鍵的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度中選取，標(biāo)記為：鍵C GB/T 1096。
調(diào)質(zhì)器軸的參數(shù)為：，，根據(jù)轉(zhuǎn)矩的計(jì)算公式：
取鍵的許用應(yīng)力，對(duì)鍵的強(qiáng)度校核結(jié)果數(shù)據(jù)如下：
計(jì)算應(yīng)力
校核計(jì)算結(jié)果： 滿足
5.3 壓粒系統(tǒng)傳動(dòng)
目前制粒機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)一般有兩種型式：一種為齒輪傳動(dòng)型式；另一種為皮帶傳動(dòng)型式。齒輪傳動(dòng)型制粒機(jī)由主電機(jī)輸出動(dòng)力。經(jīng)聯(lián)軸器，使齒輪軸隨電動(dòng)機(jī)同軸運(yùn)轉(zhuǎn)，再經(jīng)一對(duì)齒輪減速后，帶動(dòng)空軸連同環(huán)模一起旋轉(zhuǎn)。皮帶傳動(dòng)型制粒機(jī)由主電機(jī)輸出動(dòng)力，通過皮帶輪減速，帶動(dòng)環(huán)模旋轉(zhuǎn)。
5.3.1 聯(lián)軸器選擇
根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)資料及經(jīng)驗(yàn)，主電機(jī)功率，環(huán)模轉(zhuǎn)速，選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為：Y180L-8. 滿載轉(zhuǎn)速，主傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比。根據(jù)實(shí)際的需要，選擇彈性柱銷聯(lián)軸器，型號(hào)為：。軸端選擇C型平鍵，標(biāo)記為：鍵C GB/T 1096，經(jīng)計(jì)算得，滿足。
5.3.2 傳動(dòng)齒輪設(shè)計(jì)
根據(jù)傳動(dòng)的需要，選擇直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。對(duì)于農(nóng)用機(jī)械，其精度等級(jí)一般為8~11，飼料制粒機(jī)為一般的農(nóng)用工作機(jī)器，選精度為9級(jí)。小齒輪材料選擇45鋼（表面淬火），硬度為48HRS，大齒輪材料為45鋼（表面淬火），硬度為48HRS，由于是采用硬齒面?zhèn)鲃?dòng)，二者硬度取值相等。采用閉式傳動(dòng)，對(duì)稱布置，熱處理級(jí)別MQ，齒輪的使用壽命按10年（360天），每天工作10小時(shí)計(jì)算。
選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)，取。
將數(shù)據(jù)代入齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算公式，得齒輪的主要參數(shù)如下：
查國(guó)標(biāo)，取，根據(jù)接觸強(qiáng)度初算模數(shù)，按照接觸強(qiáng)度初算模數(shù)，參照國(guó)標(biāo)中推薦的模數(shù)值，將大小齒輪的模數(shù)取為，經(jīng)計(jì)算圓整得。由此得齒輪的基本參數(shù)為：
取，
對(duì)齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度與接觸疲勞強(qiáng)度校核得：
齒輪1接觸強(qiáng)度極限應(yīng)力
齒輪1抗彎疲勞基本值
齒輪1接觸疲勞強(qiáng)度許用值
齒輪1彎曲疲勞強(qiáng)度許用值
齒輪2接觸強(qiáng)度極限應(yīng)力
齒輪2抗彎疲勞基本值
齒輪2接觸疲勞強(qiáng)度許用值
齒輪2彎曲疲勞強(qiáng)度許用值
接觸強(qiáng)度用安全系數(shù)
彎曲強(qiáng)度用安全系數(shù)
接觸強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力
接觸疲勞強(qiáng)度校核 滿足條件
齒輪1彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力
齒輪2彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力
齒輪1彎曲疲勞強(qiáng)度校核 滿足條件
齒輪2彎曲疲勞強(qiáng)度校核 滿足條件
5.3.3 軸的設(shè)計(jì)與校核
5.3.3.1 主傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)
主動(dòng)齒輪1的分度圓直徑，參照國(guó)標(biāo)，將齒輪1做成齒輪軸，參照《材料力學(xué)》及《機(jī)械設(shè)計(jì)》中的強(qiáng)度計(jì)算公式，應(yīng)用MATLAB軟件編程，計(jì)算出齒輪的軸向力及徑向力，并進(jìn)行彎扭組合的校核。
計(jì)算結(jié)果為：
表5.1 計(jì)算數(shù)據(jù)結(jié)果圖
徑向力
圓周力
彎矩
扭矩
正應(yīng)力
許用應(yīng)力
8.47
3.79
352640
143900
13.3
60
由上述計(jì)算表格可以看出，，軸的強(qiáng)度滿足條件。
5.3.3.2 從動(dòng)軸設(shè)計(jì)計(jì)算
傳動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)圖如下：
圖5.1 力學(xué)簡(jiǎn)圖
上面可知，，，根據(jù)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性可知：
其剪力圖與彎矩圖為：
圖5.2 力圖
合成彎矩
按照第三強(qiáng)度理論
有上述計(jì)算結(jié)果可以得出，按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所得出的傳動(dòng)軸滿足強(qiáng)度條件。
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致 謝
大學(xué)四年，轉(zhuǎn)眼間走到盡頭?；厥淄拢唤锌f千。2010年的懵懂入學(xué)，到現(xiàn)在背起行囊步入社會(huì)，仿佛就是那一瞬間的事，仿佛就在那睜眼與閉眼之間。捫心自問，四年的青春歲月，自己到底有沒有虛度光陰，有沒有留下什么遺憾，要是有的話現(xiàn)在還能不能彌補(bǔ)。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)和備考研究生的過程中，翻開了塵封已久的專業(yè)及公共課課本，發(fā)現(xiàn)自己留下了諸多遺憾。
首先專業(yè)課有的學(xué)的很不扎實(shí)，沒有進(jìn)入深入的理解，有幾門科目都是停留在表面上，而明知道這樣，但自己卻沒有花時(shí)間去深究。另外，自己的人文素養(yǎng)還不夠高，大學(xué)四年，沒有看什么文學(xué)類的書，小說到是看了幾本，但大多都只是停留在表面，只是注意看了里面的劇情情節(jié)，沒有深究里面的文學(xué)內(nèi)涵，對(duì)祖先遺留下來的古詩詞，能背誦的更少，最可悲的是，現(xiàn)在都有很多的字都不認(rèn)識(shí)。還有，工科專業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)很重要，但是四年來，自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，可以說，自己的動(dòng)手能力遠(yuǎn)不及中專生，這真是莫大的悲哀。
盡管留有諸多的遺憾，但是還要感謝陪我度過大學(xué)四年時(shí)光老師和同學(xué)，在此要特別地感謝諸位老師們的指導(dǎo)及諄諄教誨，經(jīng)常碰到這樣的一個(gè)問題，“那大學(xué)與高中相比，你更喜歡那個(gè)時(shí)期？”，大一來的時(shí)候，我會(huì)很肯定的回答，我更喜歡高中，因?yàn)楸M管那時(shí)的學(xué)習(xí)任務(wù)繁重，但是每天過的很充實(shí)。然而，作為過來人，站在大學(xué)的尾巴上，我現(xiàn)在的回答是：我更喜歡大學(xué)。這并不是說大學(xué)很“自由”，想干什么就干什么，睡覺、游戲、玩隨便，沒有人監(jiān)督你，更沒人管你。而是在大學(xué)，我逐漸地學(xué)會(huì)了自學(xué)，學(xué)會(huì)了更好的自律，高中時(shí)期，盡管每天都逼的很緊，但是始終覺得自己那是一種機(jī)械式的學(xué)習(xí)，老師教什么，自己學(xué)什么，每天做很多的題目，但是現(xiàn)在覺得那是一種漫無目的是的做、做、做······沒有形成屬于自己的一套學(xué)習(xí)方法，其結(jié)果是做的再多也是無濟(jì)于事的，最終還是進(jìn)入了江西農(nóng)大。
大學(xué)科目多，有的課程偏難，課時(shí)少的先天因素使得你不得不花費(fèi)更多的時(shí)間去自學(xué)，有時(shí)一本教材難于理解，這時(shí)你必須去圖書館找相關(guān)的教材及內(nèi)容，一本、兩本、三本、···、n多本，直至弄清一個(gè)問題為止。大學(xué)真的很自由，用外人的話說是玩游戲者、逃課者的天堂。但是似乎有人也忽略了大學(xué)很苦B，要是不想虛度四年時(shí)光，要想有所建樹，大學(xué)真的很苦，四年差不多要過著“苦行僧”般的生活，但著用佛家的話說是鳳凰涅槃，一旦你找到自己的興趣點(diǎn)，明確自己以后的努力方向，那么所有的付出都是值得的，要知道，沒有哪一代人的青春是容易的。
在這里，還要再次感謝所有教過、沒教過我的老師，要感謝認(rèn)真負(fù)責(zé)、學(xué)術(shù)淵博的老師，當(dāng)然還要感謝敷衍了事、學(xué)術(shù)得過且過的老師。每個(gè)人都是他人生活中的過客，相聚是緣，但分離是必然。江西農(nóng)大也只是我生命旅程中的一座驛站，房租到期了，也該離去了。但是，不會(huì)忘記這座驛站里的形形色色的人，有老板，有小二，但更多的還是旅客。
另外，還要感謝大學(xué)的同學(xué)及室友，相知，相識(shí)，相遇，最終還是會(huì)相離。但是我相信，此次再別，是為了下次更好的重逢，同學(xué)，未來的道路雖不能一起走，但是我會(huì)在行囊里裝滿對(duì)你們的記憶，背著裝滿與你們相知、相識(shí)、相遇、一起癡狂、一起奮斗的記憶行囊，背起裝滿老師們的諄諄教誨與囑托的行囊，好好往下走。