毕业设计论文化肥搅拌制肥机设计.docx

《毕业设计论文化肥搅拌制肥机设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计论文化肥搅拌制肥机设计.docx（26页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、摘要随着工业化的普及，农业活动也逐渐倾向于自动化机械化的发展，许多农作物的处理过程也逐渐由之前的人工活动转变为机械活动。化肥是农业生产中十分重要的一种养料，其对于农作物的生长和发育有着重要的意义。而化肥的制作过程比较复杂，需要将物料事先进行破碎，然后在制造腔内加入菌落使其发酵，同时还要进行一系列的杀菌工作，经过均匀长期的搅拌工作，最终得到我们需要的化肥。本文就这一系列的工作设计了一款能适用于3吨化肥的制造设备。本文设计的3吨制肥机，其中主要工作包括对机器本身结构的设计，搅拌功率的计算，传动系统的设计与计算，主轴及轴承的设计与校核等，在进行了初步的设计与计算后，得到了总体设计框架,在此基础上绘制

2、了三维零件图及装配图，同时还完成了二维工程图纸的绘制。摘要1第一章绪论41.1 工作原理及特点51.2 有机肥研究现状6第二章制肥机的总体设计72.1 总体框架的设计72.2 传动部分的设计82.3 破碎部分的设计92.4 电机的选择10第三章关键零部件的设计与计算113.1 搅拌器的选型113.2 搅拌器功率的计算123.3 搅拌轴的设计及计算143.3.1 轴的结构143.3.2 确定轴的材料143.3.3 搅拌轴的计算153.4 搅拌轴及轴承的校核173.4.1 搅拌轴的受力分析173.4.2 轴承的校核19第四章结构设计与建模214.1 传动部分的建模214.2 搅拌系统的建模224.

3、3 总体框架的建模23总结25致谢26参考文献27第一章绪论在农业进行生产活动时，会产生大量的废弃物，这些废弃物种类多样，如农作物残余体、植物的残体、动物的粪便等，这些废弃物从产生的那一刻起就注定会对农作物和农业产生一定的影响，甚至造成污染而影响人身的健康，这些因素令农业面临着严峻的环境考验。除此之外，随着科技的发达，化肥的使用变得越来越广泛，化肥能够使得农作物生长的更好，产量更高，但是实际的农业生产比如粮食生产中，很少甚至根本不使用有机化肥作为肥料，更有甚者滥施化肥，这样的做法不仅降低了农产品的质量，同时又使的环境变得更加恶化、粮食的质量与安全行也受到严重的威胁。另外，随着肆意扑捉益虫现象越

4、来越明显，一些水田中的蛙、鳍鱼、泥瞰等有益生物几乎灭绝，这样生产出来的水稻品质有着很大的下降。2015年随着中央一号文件的发布，粮食安全更是被提到了首位，国家要求”加强农业生态治理。大力推广生物有机肥”。常规的填埋和焚烧技术虽然有着不错的处理效果，但是这不能作为主要的处理手段，他们也不能有效地处理产生的有机废弃物，这样做反而会造成可利用资源的浪费。传统的堆肥装置等工艺手段占地面积大、处理手段陈旧、处理时间周期长、生产制造成本高，同时还伴随着污染严重，所制得的肥料效果差，不再适合当今的农业生产与使用。化肥是农业生产中十分重要的一种养料，而正确的有机肥对于农作物的生长和发育更是有着重要的意义。而化

5、肥的制作过程比较复杂，需要将物料事先进行破碎，然后在制造腔内加入菌落使其发酵，同时还要进行一系列的杀菌工作，经过均匀长期的搅拌工作，最终得到我们需要的化肥。前文已经提到农业废弃物量多且容易污染，如果将这些有机物制做成有机肥是一件两全其美的事情，因此，本文就这一系列的工作设计了一款能适用于3吨化肥的制造设备。1.1工作原理及特点典型的农业废弃物生化处理制肥机由发酵罐、粉碎系统、热风炉、进/出料系统、搅拌系统、机电系统、温控/通气系统等部件组成。废弃物经粉碎（含水率高的青饲、瓜果、滕蔓可砍切而不粉碎）后，通过进料系统进入发酵罐中，进行调配达到一定含水率,利用热风炉或电热将物料加热升温至90-110

6、。C杀灭病菌，进行无害化处理后再降至60。C左右,往发酵罐内添加高效微生物菌群，经发酵降解制成有机肥。除粉碎系统为可独立的子系统外，其余系统结合紧凑，整机操作方便，简单高效，外形也整洁美观，样机如图1.1所示图1.1农业制肥机样机这类机械在使用中具有以下特点：1、该机生产全程易于实现自动化作业，也可手动操作，使用便捷。在处理易腐性有机垃圾的过程中，无臭气散发、无废水沥出，卫生环保。2、与传统堆涵技术相比，制肥机只需不到24H即可完成对废弃物的无害化处理并制成有机肥，效率高。3、有机废弃物可就近处理，实现了从源头控制污染扩散，减少运输成本，具有良好的社会和环境效益。4、采用的高效复合微生物菌群无

7、毒、无污染，耐热性和耐高浓度盐类性能及繁殖能力强，对脂肪类、纤维素类等大分子化合物有强降解能力。1.2有机肥研究现状近年,我国100多个5年以上的定位试验研究表明,施用有机肥与不施有机肥比较平均增产率为12.8%,彭琳等在西北黄土地区进行20组有机肥与化学氮肥配合施用的试验证明,产生正效应的有14组。刘经荣证明,在新辟红壤稻田上,有机肥与化肥配施处理,5年水稻平均产量比化肥处理增产7.812.0%;8年的定位试验证明，头两年处理间的产量差异表现不明显,但后6年处理间差异均达显著或极显著水平。孙羲等在杭州和东阳地区稻、麦、棉和麻的多种作物的试验证明，等量的化肥与猪粪配合施用的处理产量最高;有机肥

8、有促进氮的同化,提高叶绿素含量和ATP贮量的作用。重庆市烟草专卖局（公司）在烟叶产地试点运用植物残体生化处理制肥系统。该系统主要由生化处理制肥机、发酵菌种等组成,植物残体经预处理、有机肥配方配比后,在锅炉中高温杀菌,然后加入菌株,适温发酵,再通过常温扩繁、肥料后熟环节,制成适用有机肥。浙江省12个县的调查测定表明,施用有机肥,使麦一稻一稻吨粮田的土壤有机质从7年前的2.362.68%提高到现在的2.812.89%.施用有机肥通过形成有机无机复合体和微团聚体既提高了土壤有机质的数量,又能更新和活化老的有机质,改善腐殖质品质,从而全面提高土壤肥力；袁可能研究指出,培肥与不培肥土壤中所形成的大团聚体

9、的复合体的腐殖质组成不同，培肥差的土壤主要为比较陈老的腐殖质。汪寅虎等在17年35季作物连续进行秸秆还田的试验表明,秸秆还田适当配施化肥,有利于降低土壤容重和增加非毛管孔隙度。第二章制肥机的总体设计化肥的制作过程比较复杂，需要将物料事先进行破碎，然后在制造腔内加入菌落使其发酵，同时还要进行一系列的杀菌工作，经过均匀长期的搅拌工作，最终得到我们需要的化肥。2.1总体框架的设计制肥机的进料至出料的工作原理如下：物料通过位于制肥机上方的皮带轮的自动输送，进入制肥机上方的进料口，进入制肥机中的物料在刀片等作用下被切割破碎成小块状，在刀片螺旋条的作用下被搅拌均匀。在机体内壁的上方配置有喷头，通过喷洒液体

10、的方式进行加湿处理。机体内壁的壁面上安装有紫外红外灯管，其中紫外灯管对搅拌破碎后的物料进行消毒处理，而红外灯管对物料进行加热处理（如果有必要），所有的物料都是从上方的输送带自动输入制肥机，经过一系列的搅拌均匀后，从下方出料口进行排出。根据制肥机的工作原理，通过各部件各机构的功能设想与比较，得到整个机器中动力输出的传递原理如下：从电机的动力输出部分，经过皮带的传动部分，再通过皮带将动力引入蜗轮蜗杆减速箱，通过蜗轮的输出至齿轮系统，整个过程的速度减速比近200,最终位于主轴上齿轮通过平键将动力传递给主轴，带动主轴一同旋转，主轴上的刀片以焊接的形式与周周相连，主箱两端刀片的末端通过焊接螺旋条的形式来

11、实现搅拌的功能，主箱中间的刀片没有焊接螺旋条，其目的在于能够更好的将物料进行破碎彻底。基于以上的动力传递过程及工作要求，本文设计出了一个能用于3吨化肥的制肥机的整体框架。物料通过位于制肥机上方的皮带轮的自动输送进入至排出制肥机，整个过程需要将物料进行破碎和搅拌，所需要的动力较大，动力传输的过程是：动力从电机输出，经过皮带的传动部分，再通过皮带将动力引入蜗轮蜗杆减速箱，通过蜗轮的输出至齿轮系统，整个过程的速度减速比为300,最终位于主轴上齿轮通过平键将动力传递给主轴，带动主轴一同旋转，主轴上的刀片以焊接的形式与周周相连，主箱两端刀片的末端通过焊接螺旋条的形式来实现搅拌的功能，主箱中间的刀片没有焊

12、接螺旋条。传动部分的齿轮模数选择为10,齿轮形式为标准圆柱齿轮，整个传动过程的传动比分配如下：皮带部分减速比4.0,蜗轮蜗杆部分减速比20,机器自身齿轮系统传动比3.5,因此整个机器的传动减速比为：Z=Z1Z2z3=4.0203.5=280齿轮传动系统中均采用的是标准圆柱式齿轮，因标准齿轮的参数计算方式都比较简单，因此此处忽略计算过程，其中从蜗轮蜗杆减速器传动出来的第一个齿轮为齿轮1,依次经过惰轮1、惰轮2、主轴齿轮，他们的主要参数表见下表2.1：表2.1齿轮系统主要参数表参数齿轮1惰轮1惰轮2主轴齿轮模数10101010齿数20265070分度圆直径200260500700齿顶系数1.01.

13、01.01.0齿根系数1.251.251.251.25齿顶圆直径210270510710齿顶高10101010齿根高12.512.512.512.5齿宽80505040压力角20202020物料通过位于制肥机上方的皮带轮的自动输送，进入制肥机上方的进料口，进入制肥机中的物料在刀片等作用下被切割破碎成小块状，在刀片螺旋条的作用下被搅拌均匀。搅拌条由于其所处环境比较潮湿，因此在材料的选择上采用的是304不锈钢，其强度和各类性能均能满足要求，一种典型的搅拌器搅拌装置的示意图如图2.1所示：图2.1典型破碎搅拌装置示意图因方向和角度的特别设计，在螺旋板的作用下，搅拌时物料在径向作上下循环运动，同时沿轴

14、向也作前后循环运动，使混合更充分、均匀。2.4电机的选择要选择一个合适的电机，首先要对各种不同的电机的特性有个大概的了解，然后根据计算出来的数据，以及电动机要应用的场合，才能选出一个适合本文的爬行机器人并能使其平稳运作的电机，下面是关于异步电机和同步电机的特性比较：异步电机的工作原理是通过定子的旋转磁场在转子中产生感应电流,产生电磁转矩,转子中并不直接产生磁场.因此,转子的转速一定是小于同步速的（没有这个差值,即转差率,就没有转子感应电流）.同步电机转子本身产生固定方向的磁场（用永磁铁或直流电流产生）,定子旋转磁场”拖着”转子磁场（转子）转动,因此转子的转速一定等于同步速,也因此叫做同步电机.

15、作为电动机时,大部分是用异步电机;发电机都是同步机，因此本文中选用异步电机作为动力部分。伺服电机与步进电机的比较（如下表2.2所示）：伺服电机步进电机控制方式不同闭环，性能更可靠开环，不太可靠控制精度不通由编码器决定，优于步进式由相数和控制方式决定低频特性不同低速运行平稳易出现低频振动现象矩频特性不同一般可以恒力矩输出随着转速升高而下降过载能力不同有较强的过载能力一般不具有过载能力速度响应性能不同加速性能较好加速性能较差表2.2伺服电机与步进电机的比较综合以上的分析，考虑功率和转速的因素，我们可以选用电机型号为YZR1801-8,其额定功率为13kw,满足要求，额定转速为900rmin,满足要求。第三章关键零部件的设计与计算3.1 搅拌器的选型常见弃的工业生产过程中,通常用到的搅拌器种类有桨式搅拌器、涡轮式搅拌器、推进式搅拌器、锚式搅拌器、框式搅拌器、螺带式搅拌器等.各类搅拌器由于其构造，性能等差异，使其能够分别适用于化工生产中各种不同的工况.由于本次设计的搅拌器是低粘度,低速度,液一液混合的小功率设