毕业设计论文环模秸秆压块机的设计与仿真.docx

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1、环模秸秆压块机的设计DESIGNANDSIMU1ATIONOFRING-MO1DSTRAWBRIQUETTINGMACHINE摘要如今人们需要一种新型的能源来替代正在不断被消耗的化石能源。以水稻等植物秸秆为主的生物质能源，是当前主要的研究课题。植物秸秆存在难以收集和储存的问题。秸秆压块成型机能够有效的解决这方面的问题。目前市场上存在螺旋挤压式、活塞挤压式以及辐模式三种类型的秸秆压块机，其中辐模式压块机是应用最广泛，这种压块机利用压根将落入压缩室的秸秆挤入模孔之中，使秸秆在挤压过程中逐渐被压实成型形成大小规则的成型块，便于储存和利用。压块机的环模设计能够极大的提高压块的生产率。本文先后通过对压块

2、机的电动机选用，主轴和大小带轮的设计。环模块的选用和压块机的功率生产建模以及压辑的设计选用确定环模秸秆压块机的设计。最后使用pro/E对设计的零部件和整机进行三维建模。关键词环模；压块机；秸秆；Pro/E三维建模;AbstractNowpeop1eneedanewtypeofenergytorep1acethefossi1energythatisbeingconsumed.Toriceandotherp1antstraw-basedbiomassenergy,isthemainresearchtopic.P1antstrawisdifficu1ttoco11ectandstoreprob1em

3、s.Strawbriquettingmachinecaneffective1yso1vethisprob1em.Therearethreetypesofstrawbriquettingmachines,suchasspira1extrusion,pistonextrusionandro11mode,inwhichthero11modebriquettingmachineisthemostwide1yused,andthisbriquettingmachinewi11usethepressro11ertofa11intothecompressionchamberStrawsqueezeintot

4、hemo1dho1e,sothatthestrawintheextrusionprocessisgradua11ypressedintotheformationofthesizeoftheru1esoftheb1ock,easytostoreanduse.Theringmo1ddesignofthebriquettingmachinecangreat1yimprovetheproductivityofthecompact.Thisartic1ehasadoptedthedesignoftheboringmachineforthemotorse1ection,thespind1eandthesi

5、zeofthewhee1.These1ectionoftheringmodu1eandthepowerproductionmode1ingofthebriquettingmachineandthedesignofthepressro11ertodeterminethedesignoftheringdiestrawbriquettingmachine.Fina11y,theuseofpro/Eonthedesignofthepartsandthewho1ethree-dimensiona1mode1ingandsimu1ation.Keywordsringmo1dbriquetting-mach

6、inestrawPro/ethree-dimensiona1mode1ingsimu1ation摘要IAbstractII1绪论11.1 秸秆压块成型机的发展意义及现状11.1.1 秸秆成型机的意义I1.1.2 国外秸秆成型技术的发展现状11.1.3 国内秸秆成型技术的发展现状21.2 秸秆固化成型机的类型22压块机的设计结构及成型原理52.1压块机的整机结构52.2压块机的成型原理62. 3压块机的技术参数63压块机各机构的设计83. 1动力传动机构的设计81.1.1 电动机的选用81.1.2 主轴的设计81.1.3 带轮的设计93.2 压缩成型机构的设计103.2.1 环模孔的设计和参数确

7、定103.2.2 环模块结构设计133.2.3 2.3压辐的设计133.2.4 辐模间隙调节机构设计183.3 加热机构的设计193.3.1 加热装置的设计203.3.2 温控装置的设计203.4 进出料机构的设计213.4.1 进出料传送装置213.4.2 分料盘的设计214压块机的三维建模与234.1 重要部件及整机的三维建模234.1.1 压辑的三维建模234.1.2 环模的三维建模234.1.3 1.3主轴的三维建模234.1.4 整机的三维模型244.2 压块机24结论26致谢27参考文献281绪论1.1 秸秆压块成型机的发展意义及现状1.1.1 秸秆成型机的意义随着当今人类世界科技

8、的迅速发展，人们对于物质能源的需求与日俱增，工业的发展不断壮大，可用的且不可再生的化石能源被急剧消耗，随之而来化石能源的燃烧也为人类带来大量的问题。如：温室效应、空气污染等。人类迫切寻求新兴可持续使用的清洁能源来代替依赖严重的化石燃料。如：风力能源、水力能源、太阳辐射能、核能及生物质能这些能源的共同特点就是清洁环保可循环持续使用，其中生物质能可以利用植物的光合作用吸收空气中的二氧化碳合成氧气降低温室效应同时产生的有机物（茎秆等）用于工业材料和工业燃料。生物质能源是一种可持续使用、燃烧不会产生硫等氧化物污染空气的清洁能源。也是可持续使用能源的主要组成部分，具有大规模生产前景的资源。其中，生物质固

9、体燃料成型技术的原料因其来源极为丰富、容易于实现大量生产、更容易储存和运输，其作为新兴能源的优点已不可忽视。水稻等农作物的秸秆是一种非常好用的生物质能源，在农村一直存在焚烧水稻秸秆做饭的传统，但这种方法对这种生物质能源的利用率依然不高，秸秆因其密度不大，分散在四处的特性，也不容易收集和存放。因此长期以来农村都会有大量的秸秆在田地里被焚烧,其结果不仅白白的浪费了这些珍贵的生物质能源，焚烧还极大的破坏了空气的清洁，恶化环境。尽管政府下达禁令依然没有太大效果。当只有拿出确切的办理方案才行，故而秸秆压块成型技术在这方面有着宽大的应用远景。造出实用的秸秆成型机，无论对经济促进还是环境的治理保护都有着十分

10、深远的影响作用。1.1.2 国外秸秆成型技术的发展现状清洁高效的生物质能源作为本世纪最重要的可再生资源促使着当今世界各个国家的专业人才进行研究。东亚和西方的一些国家在上个世纪初期就已经开始注意到这种常常被浪费掉的资源，并且开始研究其成型技术，力求使之能够成为一种更加有效的能源。从上个世纪七十年代以来，世纪各国对化石能源的需求激增以及地球环境的恶化，温室效应开始出现。全世界的许多国家开始了解到保卫环境以及研究可替代能源的重大意义，于是相继投入大量资本和人才用于研制高效的生物质成型技术和机器。许多生产量极大的生物质茎秆成型加工工厂很早便开始在欧美等地区被建立，生物质能源逐渐商品化。而利用冲压原理的

11、压块机也在上个世纪的七八十年代被欧洲的一些国家如丹麦开发研制了出来。日本等之类的一些亚洲国家也相继建造了许多与之相关的工厂进行生物质能源的生产加工。如今这些关于生物质成型技术的研究在那些十分发达的国家已经趋近成熟。许多起步较晚的国家只能通过引进仿制。当前对生物质能源的研究并不只是执着与对传统材料的基本加工处理，而是转化为对生物质材料的提炼加工，易实现对生物质能源的高效合理的利用。1.1.3 国内秸秆成型技术的发展现状上世纪八十年代以来我国的能源市场也逐渐意识到生物质能源的重要性，从九十年代以来我国也相继开发了各个不同工作原理的成型技术及机器设备。如HRB系列依靠液压驱动原理的成型设备，也已经形

12、成了产业化规模。本世纪以来，我国国内的生物质成型技术得到了十分全面的发展，生物质成型块的生产和利用也已初见成效，随着政府的环保意识加强，和鼓励对新兴清洁能源的使用，市场的逐渐壮大，生物质成型技术和设备开始商业化，可以预见将来我国生物质能源的市场潜力十分巨大。当然我国科研人员也并没有只停留在普通木质秸秆燃料的成型储备研究上，对生物质能源的转化，如对藻类植物提取生物柴油，二氧化碳转化为石油等的生物质能源进一步加工处理，以实现更加高效方便的使用，也一直进行着研究。1.2 秸秆固化成型机的类型植物茎秆等生物质能源的压缩固化成型经过长达半个多世纪的发展，已依照不同的成型原理开发出种类繁多的固化压缩工艺和

13、压块机器设备。依据诸多不同的成型原理，可以将其大致分为三种类型，如热压、冷压以及碳化技术。现如今，国内主要倾向于热压成形方式对一些生物质资源进行压缩固化。但是这种技术存在着很多的缺陷，比如需要对温度的控制以及加工材料的本身特性的要求很高。而且在加工工程中对电能的消耗很大，经济性不强，虽然在加热成型的过程中木质素会融化使秸秆成型后粘合在一起，但也会产生一些有害的物质，不利于环境保护的初衷。与之相比，冷压成型技术则可以在常温下完成，成型的过程中需要施加极大的挤压力，而且挤压之后的秸秆也不易粘合成型还需要再成型之前投放大量的联合剂。炭化是一门传统的技术，其原理就是将秸秆等经过处理后在密闭的环境中燃烧

14、，使秸秆燃烧不充分形成木炭，不过木炭在储存以及运输中容易碎裂，同样不适应于大规模的使用。因而，我们在发展成型工艺技术的时候，不仅要考虑降低生产加工成本的经济性还要考虑生产过程中的环保以及生产成品的使用方面的便利。现如今，在国内外一些比较常见的压缩固化成型机器基本就是螺旋挤压式、活塞冲压式和辐模式。这三种成型原理的成型机各有优缺点，其中模辑式成型设备的生产率要远高与基于前面两种成型原理设备，对生产原料本身的品质特性要求不高的，在压块工程中还可以通过加热使秸秆的木质素融化，作为粘合剂使成品更加稳定，十分适合工厂内的大批量生产，现在的环模形的辐模压块机是我国最为先进的一种成型机。秸秆燃料的质量不仅取

15、决于压缩固化的工艺，更取决于压缩固化的机器设备，适应强稳定可靠秸秆压块机才能生产出品质可靠的产品。目前国内生产的秸秆压块机无不存在能耗过大、适应性低、不够稳定，机器长时间工作其关键部位压根和模口出现磨损严重难以继续使用等缺点。最早研制出来的一种压块类固化成型机，结构如图IT所示，这是一种通过螺旋挤压的方式促使植物茎秆成型的机器，其结构简单易于操作，工作原理是靠带轮传动到螺旋杆的转动，螺旋叶片推动进入机舱的物料向截面积不断减小的保型腔移动，物料在腔壁和螺旋杆的作用下被挤压成型，但该机器缺点明显，叶片易磨损寿命降低，能耗太高，生产成型工艺不易掌握。图IT螺旋式挤压成型图1.皮带轮2.进料仓3.螺旋

16、推杆4.成型腔5.压缩成型筒与之上相比的活塞式成型机结构如图1-2所示，这种成型机削弱了螺旋挤压式成型机的部分缺点，提高了机械部件的使用期限，还能减少电能的消耗。该种成型机按其驱动力分为机械驱动和液压驱动，其中使用曲柄连杆机构推进活塞冲击物料挤压成型的机械驱动还有着传动不平稳，噪声大等缺点。而采用液压缸压油驱动的液压驱动虽然能够解决机件驱动的一些不足之处，但是活塞的往复运动速度减慢，大大降低了生产率。图1-2活塞式挤压成型图1.活塞推杆2.活塞柱3.进料仓4成型腔5.压缩成型筒平模式挤压成型机结构如图1-3所示，工作原理是由能够围绕主轴旋转的压短挤压落在被水平固定的模板上的物料，将其挤压入多个垂直的模孔内形成固体秸秆燃料。如