小型油渣壓塊機設計
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大大連大大學學2018屆屆學學生生畢業(yè)論文文(設計)中中期期檢查表表題目小型油渣壓塊機設計指導教師鄭雙陽職稱講師學生姓名陳喆閱讀文獻數(shù)10初稿完成時間2018-05-11工 作 量較少 適中較多 出勤情況較好 一般較差 工作進度快 按進度進行慢 任 務 書有開題報告有中期工作結論差調整情況無教研室主任意見同意教研室主任(簽名)：王建維日期：2018-04-18學院意見同意教學院長(簽名)：吳蒙華日期：2018-04-18 大 連 大 學 本科畢業(yè)論文 (設計 )開題報告 論 文 題 目： 小 型 油渣壓塊機設計 學 院： 機 械 工 程 學 院 專 業(yè) 、班 級： 機械設計制造及其自動化（英） 5 班 學 生 姓 名： 陳喆 指導教師（職稱）： 鄭雙陽 2017 年 12 月 29 日 填 1 一、選題依據(jù) 1、 研究領域 本題目涉及 農業(yè)機械 、 機構設計、曲柄滑塊式壓榨機 等多方面的知識。 2、 論文（設計）工作的理論意義和應用價值 油渣是在榨取食用油后剩下的廢料 ， 是一種重要的 動物飼料和 有機肥料 ， 動 物油渣作為單一飼料動物蛋白的開發(fā)應用具有很好的社會效益和經濟效益 。 市場 需求量大 ， 我國動物油渣原料資源豐富 , 開發(fā)利用動物油渣不僅可以緩和市場缺 口 ， 為國家節(jié)約大量的外匯 ； 同時降低了養(yǎng)殖成本 ， 有利于市場競爭。 同時，油 渣 富含有機質和氮素 ， 還含有相當數(shù)量的磷、鉀及各種微量元素 ， 且肥分濃厚。 在果樹、蔬菜和糧食生產上具重要作用。 因此，如果能將廢棄的油渣高效利用起 來對我國 畜牧業(yè)、 農業(yè)發(fā)展十分有好處。 由于當前大型油渣壓塊機價格昂貴、操作及維修復雜，不適用于多數(shù)農戶及 小型企業(yè)而言，針對這種現(xiàn)狀，設計開發(fā)一種 安全高效、 成本低廉、易于操作和 維修、 壓塊形式多樣的小型油渣壓塊機。 故本設計具有一定的應用價值及研究必 要性。 由于國內各種 飼料、肥料 加工企業(yè)的不斷增多，壓塊設備的市場需求逐漸 變大。但是由于當前的大型壓塊機價格比較昂貴、操作及維修 相對 復雜，對于多 數(shù)農戶及 加工企業(yè)而言并不適用，針對這種現(xiàn)狀，有必要開發(fā)成本低廉、易于操 作和維修、壓頭 及壓?？烧{ 的小型壓塊機械。在保證生產質量及提高生產率的前 提下，實現(xiàn)壓塊過程的自動供料及自動壓制。因此本研究具有一定的現(xiàn)實意義。 3、 目前研究的概況和發(fā)展趨勢 現(xiàn) 代壓塊機械具有如下特點：壓塊機使用了更多的自動化設備， 多采用數(shù)字 控制，現(xiàn)代壓塊機數(shù)控系統(tǒng)都有自己 的高速度、 多功能。與計算機 、 自動換模系 統(tǒng) 、供料 機構和自動倉庫結合 ； 現(xiàn)代壓塊機械趨于機電一體化的發(fā)展方向。因此， 現(xiàn)代壓塊機從其主要方面看，類似于一種較為精準的自動一體化成形模壓機。 據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國生產壓塊機的廠家已有 30 多家。伴隨著數(shù)控技術、 液壓氣動技術、運動元件及計算機等相關技術的發(fā)展，壓塊機發(fā)展非常迅速。 生產成本，技術先進，是衡量一個企業(yè)競爭力的一個重要指標 。 精度高，附 加值高 、 質量 良好 的壓塊成形顯然是必要的。大型壓塊機價格昂貴、操作機維修 復雜，對于多數(shù)農戶及中小型企業(yè)而言并不適用，針對這種現(xiàn)狀，有必要開發(fā)成 本低廉、易于操作維修的小型壓塊機械。目前多數(shù)的國內小型壓塊機生產企業(yè)所 用的機型為非自動連續(xù)生產型，故設計一種高效、 簡潔、 自動化 程度高 的壓塊機 具有現(xiàn)實意義。 采用自動壓塊機的優(yōu)點如下： 1.采用自動壓塊機，運動穩(wěn)定、可靠； 2.提高工作效率，工作過程中沖擊力小 ,加工質量及使用壽命均較高； 3.操控方便、安全； 4.方便改變 壓塊 的周期時間 ,可以自動連續(xù) 壓塊 ； 5.壓頭的壓力及壓制時間可調； 6.壓頭高度升降可調 2 二、論文（設計）研究的內容 1.重 點解決的問題 (1).壓塊機傳動裝置的傳動方式 設計 ； (2).設計參數(shù)的合適選擇； (3).曲柄滑塊 結構分析。 2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路） (1).壓塊機原理及結構確認； (2).壓塊機總體結構設計； (3).油渣打 碎裝置設計； (4).上下料機構設計； (5).壓塊機壓頭設計； (6).壓塊機行走及駐停機構設計。 3.本論文（設計）預期取得的成果 結合具體的設計要求，通過學習及查閱相關方面的資料，全面的了解和掌握 壓塊機的工作原理和結構，完成壓塊機總體結構設計及相關功能部件的設計，對 關鍵部件的強度進行有限元分析。最終完成論文、壓塊機的 3D 模型、 2D 工程圖 （裝配圖、零件圖）、有限元分析報告、外文文獻翻譯 。 3 三、論文（設計）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術路線或設計參數(shù)）； 首先采用文獻研究法，通過閱讀有關論文、圖書及相關資料，針對具體的設計 要求，著重從理論及結構上對國內外現(xiàn)有 油渣 壓塊機進行全面的了解；第二，采用 Top-down 設計方法，進行整機功能劃分；第三，利用 3D 設計方法，逐一進行各機構、 部件的設計，確定零件尺寸及進行干涉檢查；第四，有限元分析法，利用有限元分 析模塊對關鍵部件進行強度分析 2.論文（設計）進度計劃 第 1 周：查閱相關文獻，收集資料，了解設計內容； 第 2 周：翻譯外文文獻 的翻譯 ； 第 3 周：分析歸納文獻，撰寫文獻綜述，確定研究方法，撰寫開題報告； 第 4 周：整理開題報告、文獻綜述，開題報告答辯； 第 5 周：小型 油渣 壓塊機總體方案設計； 第 6 周： 進行投料 裝置設計的工作 ； 第 7 周：整理已開展的工作，中期檢查； 第 8 周：進行 曲柄連桿機構 設計； 第 9 周：；開展壓頭設計（曲柄滑塊機構）的工作； 第 10 周： 進行下料推送機構設計 ； 第 11 周：進行關鍵部件的有限元分析 ； 第 12 周：系統(tǒng)整合，進行總裝配； 生成、完善 2D 和 3D 圖紙； 第 13 周：修改完善設計說明書、圖紙； 第 14 周： 完善畢業(yè)設計各項內容，做好答辯 PPT，提交論文，準備答辯。 4 四、需要閱讀的參考文獻 1周開勤 . 機械零件手冊 (第四版 )M.北京 :高等教育出版社 ,2014. 2孫恒，陳作模 .機械原理 (第七版 )M.北京：高等教育出版社， 2006. 3濮良貴 ,紀明剛 .機械設計 (第九版 )M北京：高等教育出版社， 2013. 4美 伯爾著 ,汪一麟等譯機械分析與機械設計 M. 北京 :機械工業(yè)出版社， 2012. 5 章日晉等編 .機械零件的結構設計 M.北京 : 機械工業(yè)出版社， 2014. 6王守忠 , 陳愛榮 . 車床自動壓印裝置的研制 J. 機電產品開發(fā)與創(chuàng)新 , 2012(02)： 158-159. 7趙潤福 ,魏炯 . 油渣壓塊機的分類及選用 J. 農業(yè)機械化 ,2014（ 04）： 57-59. 8岳苓 . 鏈板、刮板復合型壓花器 J. 制造技術與壓花機， 2009（ 05）： 140-141. 9古今學 . 我國產業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展現(xiàn)狀 J. 國土資源高等教育研究， 2005（ 10）： 60-62. 10曾家駒 , 王懋榮 , 廖德剛 . 機械制造技術 (現(xiàn)代技術部分 )M . 北京 : 機械工業(yè)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 manufactureJ. Wood Sci Tech, 2004(38): 93-107. 12劉欣 .玉米油渣飼料壓塊機的設計研究 J.農業(yè)科技與裝備 .2012.(07):32-33 13付敏，郭婉麗，梁棟 . 生物質壓塊成型設備研究現(xiàn)狀 J. 科技創(chuàng)新導報 .2015.（ 17）： 137-141. 14 C Gilbe. Slagging Characteristics during Residential Combustion of Biomass PelletsJ. Energy 如果農閑時將 油渣 風干、粉碎加 工成半成品交售價格可達 100 120元 / t。與 油渣 青貯飼料相比 ,雖然 油渣 的直接交 售價格相近 ,但對 油渣 的收獲期沒有限制 ,不要求 油渣 新鮮、青嫩 ,收獲、交售時間較 為充裕 ; 而且還可以充分保證玉米生長周期 ,不會降低產量。 油渣 壓塊飼料技術成為 一項增收效果明顯、惠及面廣泛、每戶農家都可以參與的新技術。 4、原料取材廣泛 ,數(shù)量巨大 ,發(fā)展基礎雄厚 農作物 油渣 可以永續(xù)生產 ,是可更新、可再生資源。全國農作物 油渣 年生產量 6億 t以上 (玉米 油渣 約 2. 2億 t) ,其中只有 20% 用作草食性動物家畜飼料 ,用作 油渣 還田 或燃料等用途的占 60%以上 ,可用于生產壓塊飼料的 油渣 數(shù)量巨大 ,遍布全國糧食主 產區(qū) ,為 油渣 壓塊飼料長遠發(fā)展打下堅實原料基礎。 5、營養(yǎng)價值良好 ,飼喂儲運方便 ,產品特點鮮明 農作物 油渣 中均含有較高的營養(yǎng)成份 ,其中玉米 油渣 粗蛋白含量可達 5. 7% ,與普 通牧草粗蛋白 6% 9%的含量較為接近。玉米 油渣 壓塊飼料經過“熟化”以后提高了 營養(yǎng)價值 ,改善了適口性 ,并可根據(jù)具體需求增配添加劑 ,進一步提高營養(yǎng)價值。 油渣 壓塊飼料以 1 8 1 10 的壓縮比縮小飼料體積 ,高溫加工殺滅有害霉菌 ,故運輸 方便、貯存安全、節(jié)省場地 ,是牧區(qū)冬季飼養(yǎng)牲畜、防災減災的最佳飼料。飼喂時只 需將飼料按 1 1 的比例用水噴灑即可食用 ,簡單易行。因此 ,油渣 壓塊飼料被稱為牛 羊的“壓縮餅干”、“方便面” ,其鮮明的特點為飼養(yǎng)牲畜提供了極大的方便。 摘要
中國經濟發(fā)展的趨勢必定是發(fā)展低碳經濟，減少二氧化碳排放。著力打造低耗、低排、節(jié)約能源的低碳經濟勢在必行。中國十多億人口的現(xiàn)狀下，食用油的消耗是巨大的，因此榨油是能源耗費大戶，而榨油所產生的廢料則需要大量的處理。因此，打造“低碳經濟”，油渣壓塊機的設計義不容辭。
本文設計的題目是油渣壓塊機的設計。油渣壓塊機壓出的產品是用來做飼料或肥料的。經過實踐和不斷的改進，油渣壓塊機已日臻完善。油渣壓塊機具有自動化程度高、產量高、價格低、耗電少、操作簡單、環(huán)境無污染等優(yōu)點。因而油渣壓塊機可廣泛應用壓制各種榨油物榨油后所剩的渣滓。
本文在通過了解國內、國外各種類型的壓塊機之后，利用簡化力學模型計算了油渣壓塊機的主要技術參數(shù)，通過分析機器工作時所需的動力來確定電動機的選擇，平模和壓輥組成的碾壓裝置的設計，并對油渣壓塊機的傳動系統(tǒng)進行設計，主軸的尺寸、長度、結構的確定以及強度校核等，完成用于壓縮油渣的油渣壓塊機。
關鍵詞：平模壓縮成型技術、低碳經濟、壓塊機
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 錄
摘要 1
ABSTRACT 2
緒論 1
1 選題的背景意義 1
2 油渣壓塊機的概述 1
2.1 油渣壓塊機的工作原理 2
2.2 油渣壓塊機的工作性能 2
3 油渣壓塊機分類及性能比較 2
4 壓塊機的發(fā)展趨勢 5
1 油渣壓塊機設計方案及參數(shù)的確定 6
1.1 壓塊機機身方案的確定 6
1.2 壓塊機整體傳動方案的選擇 6
2 油渣壓塊機動力參數(shù)及傳動比的確定 7
2.1 電動機的選擇 7
2.2 傳動比的計算及分配 9
2.2.1 傳動比的計算 9
2.2.2 傳動比的分配 10
3 油渣壓塊機主要零件的設計及校核 11
3.1 V帶的設計及校核 11
3.2 錐齒輪減速傳動的設計及校核 14
3.3 主軸的設計及校核 16
3.3.1 主軸的材料的選擇 17
3.3.2 主軸結構的設計 17
3.3.3 軸各軸段結構的確定 17
3.3.4 軸的強度校核 19
3.4 油渣壓塊機平模的設計 20
3.5 油渣壓塊機壓輥的設計 21
4 結論 23
參考文獻 25
小型油渣壓塊機設計
緒論
1 選題的背景意義
壓塊機廣泛應用于各種物料壓縮加工的領域，各種物料在進行加工壓縮成塊狀后方便我們儲存和運輸，能夠大幅度減少我們所需要儲存和運輸?shù)目臻g。物料在加工前只需要進行粉碎處理，就能夠進行壓塊加工，并且加工完成的產品形狀要求也不高表，所以壓塊機的生產效率非常高。壓塊機還能夠根據(jù)需要更換不同的壓頭，加工出各種我們需要的形狀的產品，其工作效率高，能耗小，結構簡單等優(yōu)點使得壓塊機在各個領域得到廣泛的應用。
油渣是生產食用油的工廠在壓榨各種食用油后余下的殘渣，雖然油渣對于榨油廠來說是屬于廢料，但是在別的地方油渣卻有特殊的用處，動物油渣不僅可以作為養(yǎng)殖場的飼料，在農業(yè)上還可以作為有機肥料。我國人口基數(shù)大的原因使得動植物食用油的需求量隨之增大，因此動植物油渣資源豐富,我國對各種飼料和有機肥料的需求量也是非常巨大的，所以我們充分開發(fā)利用動植物油渣作為肥料和飼料，能夠為國家節(jié)省大量的外匯，同時能夠降低種植成本和養(yǎng)殖成本，促進我國養(yǎng)殖業(yè)和種植業(yè)的發(fā)展，提高市場競爭。
不管是國內還是國外，大型油渣壓塊機價格昂貴、操作復雜及維修困難等原因，對于大多數(shù)農戶和小型企業(yè)來說并不適用，生產效率沒有得到充分利用，這會大大提高其成本。所以我們針對這種現(xiàn)狀，設計開發(fā)一種適用于中小型企、結構安全、成本低、生產效率高、操作簡單、維修方便、壓塊形式多樣等特點的小型油渣壓塊機很有必要，故本設計具有一定的應用價值及研究必要性。
2 油渣壓塊機的概述
把各種榨油物榨油后所剩的廢料粉碎后壓制成塊狀的有機肥料或飼料的加工設備，叫做油渣壓塊機。
現(xiàn)代的壓塊機具有以下特點，采用自動化控制系統(tǒng)進行控制，操作方便，多軸，多壓輥加工提高工作效率。計算機技術的高速發(fā)展，計算機技術與機械工業(yè)的結合，采用計算機編程并控制機器工作，壓塊機可自動換壓頭進行多種形式的壓塊，這樣能夠使壓塊機的生產效率更高，應用范圍更廣，而且能夠避免人工操作帶來的不安全問題。隨著現(xiàn)代壓塊機的不斷發(fā)展，人們設計出了各種新型壓塊機結構，其結構不僅能夠提高生產效率、降低能耗和操作方便，還能夠減小機器磨損挺高壓塊機的使用壽命。
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小型油渣壓塊機設計
在經過不斷的發(fā)展研究，如今油渣壓塊機的功能、結構和生產效率各方面都趨于完善。油渣壓塊機對要壓塊的廢料要求不高，因此可很大范圍的運用在各種榨油物油渣的壓制。油渣壓塊機現(xiàn)如今的特點是產量高、自動化程度高、成本低、耗能少、方便使用、應用范圍廣等。
2.1 油渣壓塊機的工作原理
油渣壓塊機的構成：出料機、送料機及壓縮機。
壓縮機的組成部分又分為：電動機、機架、壓輥和平模。
圖1.1 油渣壓塊機的工作原理圖
油渣壓塊機的工作原理：首先將油渣粉碎到30mm以內的粉末狀才可以進行壓塊加工，粉碎的原因是方便加工并且保證機器在加工過程中不會悶缸或者卡死，粉粹后的油渣通過上料機的傳送帶送入壓縮機的進料口，然后通過電機工作帶動主軸旋轉，在帶動壓輥進行工作，壓輥與平模嚙合壓縮，油渣從模具口被擠壓成塊排出到出料口，最后即可打包裝袋。
2.2 油渣壓塊機的工作性能
由于油渣壓塊機對被加工的油渣廢料的要求不高，只要把油渣粉碎后的大小控制在于30mm以內的粉末狀，油渣壓塊機都能將油渣加工成型。并且加工完成的產品形狀要求也不高,對被壓縮材料的適應性很大，所以油渣壓塊機的適用性非常廣。
我在對油渣壓塊機壓輥進行設計時，與其連接的主軸在與機箱連接時利用推力軸承，這樣壓輥壓在工作時就具有自動調節(jié)的功能，避免出現(xiàn)油渣擠團、悶機的情況，保證油渣壓塊機在工作時出料成型的穩(wěn)定性。
3 油渣壓塊機分類及性能比較
在我查閱的資料中，壓塊機主要有旋轉壓彎式壓塊機，機械式壓塊機和液壓式壓塊機三種類型。
小型油渣壓塊機設計
1、旋轉壓彎式壓塊機：這種結構的壓塊機能夠加工一般壓塊機無法加工的空心成品。一般壓塊機只能加工實心的產品，在一些空心產品如：碳棒時，無法加工。而旋轉壓彎式壓塊機由于其結構采用壓輥擠壓材料擠出平模使產品成型，可以通過改變壓輥的形狀達到加工空心產品的目的，再通過外部的加熱得到產品。旋轉壓彎式壓塊機壓輥和擠壓模具組成的壓縮結構可分為平模、環(huán)模和環(huán)平三種類型。通常在加工之前，被加工材料的水分要控制在8-12％，防止加工材料粘性過大，從而使材料擠團悶機。旋轉壓彎式壓塊機加工成型的產品一般直徑為50～60mm大小的空心棒。
旋轉壓彎式壓塊機根據(jù)其壓輥的數(shù)量可分為：單壓輥旋轉壓彎式壓塊機和多壓輥旋轉壓彎式壓塊機。可根據(jù)企業(yè)需要對壓輥的數(shù)量進行設計，正常來說壓輥越多機器的生產效率越高，但是如果是小型企業(yè)設計1-2個壓輥的壓塊機即可滿足要求，因為壓輥越多壓塊機的能耗就越高，而加工材料供應不上機器也是在空轉而已，而且壓輥數(shù)量多會增加機器結構的復雜程度，這樣也會提高壓塊機的成本。旋轉壓彎式壓塊機的模具圓盤狀，中間加工有一圈的中心孔用于材料被擠壓成型的出料口。擠壓模具為平模的壓塊機通常都是立式的，這樣在進料時由于材料自身的重力會自動覆蓋在模具上，而不需要設計材料推動裝置使材料進入模具。
2、機械式壓塊機：機械式壓塊機可以按壓塊機的結構類型分為開式壓塊機和閉式壓塊機兩種，這兩種結構的壓塊機的特點如下：
（1）開式壓塊機：主題結構一般都是立式的。機器左、右、前三面放開不封閉，大致形狀為C字型，所以成為開式壓塊機。這種結構的壓塊進料采用料斗，讓材料滑進壓縮機，也可施加震動提高材料進入壓縮機的速度。雖然開式壓塊機機結構簡單，操作方便，很容易自動化，又因為其模具磨損快和剛性低的原因，這種結構的壓塊機只能用于小型壓塊機。
（2）閉式壓塊機：這種結構的壓塊機封閉了左右兩個方向，但是前后兩個面是打開的，這是為了材料的進出以及結構的需要。閉式壓塊機的精度高，剛性好。能夠加工體積和重量大產品，所以這類壓塊機一般是大型壓塊機。
3、液壓式壓塊機：這類壓塊機加工材料的密度一般在0.4到0.7，用于加工較大尺寸的材料。液壓壓塊機的工作原理是通過液壓缸的驅動，推動活塞沖壓模具使產品成型。與其他類型的壓塊機相比，這類沖壓式的壓塊機有兩個很明顯的缺點，其一就是機器整體穩(wěn)定性低，因為這類壓塊機用于加工大尺寸的工件，所以其在工作時會產生很大的震動。其二就是壓頭和模具磨損十分嚴重，所以這類機器加工的產品成型率低，只能加工對外形要求不高的產品。壓塊機具體分類和優(yōu)缺點的比較如下表：
表1.1 設備性能比較
技術 類型
原料要求
發(fā)展現(xiàn)狀
主要優(yōu)缺點
發(fā)展趨勢
環(huán)模壓輥成型
要求原料含水率15～20%，粒度小于10mm。
在成型物料行業(yè)已經商業(yè)化階段，成型燃料處于半商業(yè)化階段。
生產能力較高，產品質量好；模具易損、堵塞，維修成本較高。
降低成本， 實現(xiàn)商業(yè)化
平模壓輥成型
要求原料含水率15～20%，粒度小于10mm。
技術比較成熟，進入商業(yè)化發(fā)展階段。
設備簡單，制造成本較低；生產能力較低。
適宜小規(guī)模生
產
對輥擠壓成型
要求原料含水率10～35%，粒度小于10mm。
技術處于研發(fā)階段。
對原料的適應性強，能耗、機器損耗較低；生產能力較低。
提高生產能力，
適宜中小規(guī)模
生產
機械活塞成型
要求原料含水率在20%以內，粒度小于40mm。
技術處于半商業(yè)化、商業(yè)化階段。
能耗較低，產品耐儲存、密度大；設備穩(wěn)定性差、振動大，有潤滑污染問題。
配套鍋爐， 適宜規(guī)?；l(fā)展。
液壓活塞成型
要求原料含水
率在12%以內，度小于40mm。
技術處于商業(yè)化階
段
成型設備部件工作方式改變，壽命提高，能耗下降，較之機械活塞運行平穩(wěn)； 生產能力較低，易發(fā)生“ 放炮” 現(xiàn)象，產品易開裂。
提高生產能力，
增強對原料濕
度的適應性，適
宜規(guī)?；l(fā)展。
螺旋熱壓成型
要求原料含水
率在8%～12%內，粒度小于40mm。
技術進入半商業(yè)化、商業(yè)化階段。
產品耐儲存、密度高，可加工成各種形狀；套筒易磨損，維修成本較高， 對原料適度要求嚴，易發(fā)生“放炮” 現(xiàn)象。
適宜中小規(guī)模生產
4 壓塊機的發(fā)展趨勢
隨著計算機技術、液壓傳動技術、機電一體化、氣動技術、機械工程材料及數(shù)控技術等相關技術的發(fā)展，融合多種自動化技術的壓塊機也在飛速發(fā)展。
目前市面上的大型壓塊機價格普遍昂貴，而且操作和維修都比較困難，只能針對大型企業(yè)使用，而大多數(shù)中小型企業(yè)使用的話收益并不高，所以我們本次設計的就是適用與中小型企業(yè)的小型壓塊機，其結構簡單、操作方便、生產效率高、使用壽命長并且最主要的是它價格低。而且目前多數(shù)的國內小型壓塊機生產企業(yè)所用的機型為非自動連續(xù)生產型，故設計一種高效、自動化的壓塊機具有現(xiàn)實意義。
1 油渣壓塊機設計方案及參數(shù)的確定
1.1 壓塊機機身方案的確定
本設計主要是針對中小型企業(yè)所用的壓塊機，最初設計壓塊機主要工作部分時是打算采用曲柄滑塊機構，但在前期查閱資料時發(fā)現(xiàn)，目前常用的小型壓塊機的結構形式多為環(huán)模、平模結構，這樣結構的壓塊機工作效率更高，能耗更低，而且機床體積小，操作和維修更方便，因此在綜合考慮壓塊機的發(fā)展前景和企業(yè)需求，結合待加工工件的具體情況，本設計中壓塊機的壓縮機構采用平模壓輥成型。
平壓輥成型壓塊機的結構組成分為：上料機、壓縮機和出料機。
壓縮機的組成有：壓輥、平模、機架和傳動軸。
壓塊機整體傳動方案：首先我們設計的是立式的壓塊機，其傳動方式是由電動機通過帶V形帶動帶輪，帶輪與錐齒輪用帶輪軸同軸連接，所以它們同軸轉動，再由錐齒輪帶動主軸，由于電動機是水平放置，需要通過錐齒輪實現(xiàn)水平-豎直的傳動，而后主軸再帶動壓輥轉動,壓輥與平模嚙合完成產品的壓縮。采用本傳動方案的原因是因為其結構簡便，而且可以根據(jù)需要加工的材料調節(jié)壓輥與平模之間的嚙合度，使機器工作時效率更高。
1.2 壓塊機整體傳動方案的選擇
因為我們設計的油渣壓塊是小型的，所以其所受載荷較低和工作速度較慢，所以在傳動結構中不需要進行多級減速設計，于是我根據(jù)查閱的資料歸納并設計了以下三種傳動方案：
圖1.1 三種壓塊機的傳動方案
其中：方案a為帶輪-齒輪傳動；案b直齒輪傳動；方案c為直齒輪-斜齒輪傳動
在對三種方案進行對比，再結合本次設計壓塊機的工作需求，最后選定方案a為傳動方案。
2 油渣壓塊機動力參數(shù)及傳動比的確定
2.1 電動機的選擇
根據(jù)本論文的設計要求，再查閱相關資料，調速變頻三相異步電動機的類型有以下幾種：
表2.1
名稱
特點和應用場合
YTSZ冶煉及起重運用變速改變速度三相異步電動機
起重、冶煉改變速度變速三相異步機是以改變速度變速異步電機為首要條件，根據(jù)其相關特性而開發(fā)出來的成品。開發(fā)的過程中結合了直流電機、交流電梯電機優(yōu)點并對調速交流變速的分析結果，磁籌劃、構成籌劃、絕離電源籌劃既要綜合對變頻供電和寬范圍調速的匹配性能，又要展現(xiàn)上述二者異步電機過載能力大、強度強之優(yōu)點。與調速變頻很好的相匹配，主要用于采調速變頻、周期運行、起動頻繁和場合的制動。電機相關要求應該和GB755標準的規(guī)定一直，IEC72是安裝尺寸的標準。
YCT電磁調速三相異步電動機
該電機是機械工業(yè)相關部門統(tǒng)籌設計的Y性三相異步電機的生成系列之一。改變速度電磁發(fā)電機由Y系列電機的電磁改變速度發(fā)電機、轉差離和器、操控器3塊組成，主要使用在負載為恒轉距的地方，另外尤其在例如風機和離心式水泵的負載為遞減轉矩當中采用、有顯著地節(jié)約功效。另外本欄涉及到的電機可以在一定的范圍內調速，而且均勻不間斷無級調速。而且輸出轉矩是額定的。三項異步電機在運行中可通過控制器自動調節(jié)離合器的勵磁電流控制速度負反饋系統(tǒng)，使轉速的輸出恒定，前提是擁有變動的負載轉矩。該產品的電機在設計使用的過程中其技術條件全國唯一，另外安裝的外形尺寸，電機的拖動及一般可能容易壞的零件在全國范圍內是統(tǒng)一的并且滿足互換性的技術要求。YCT系列電機的特點：
1、無失控區(qū)
2、調速范圍廣，速度調節(jié)平
3、轉動時候的速度變化率相對較小，同時具備負反饋調節(jié)系統(tǒng)對速度，
4、起動力矩大，起動平衡
5、結構簡單、可靠、使用維護方便
6、操控的電機功率不大，能夠完成使用范圍內的多方式操控
該調速電磁三項異步電機，還可以用在流水線的油漆，傳輸帶在流水線上的裝配，染印機、注塑模采用機、泵、印刷廠里面采用的印刷機、回轉爐等等，應用較多在此不一一例舉。
YVP變頻調速三相異步電動機
不能電機是出現(xiàn)不久的一種高效率、電源為交流、節(jié)約能源的一種調速三相異步電機，設計和制造是為了滿足變頻調速，是機械設計及其自動化過程中的可節(jié)能可無極變速的新產品。跟其他改變速度的方法相比較，變速調速的系統(tǒng)所具備的的特點：
1、 效率高、節(jié)能顯著；
2、 無極調速能在5HZ到100HZ之間并且變速相對平穩(wěn)；
3、 負載沖擊不大如果起動時是低頻；
4、 容積不大、分量輕便、設置大小和Y系列基本一樣；
5、 起加起動設備；
6、 適合的領域較多，電流不大不用附一定的轉矩運行（小于50HZ以下），恒定功率工作（50HZ以上）；
7、 相比調速電磁三相電機操作簡單，安全靠得住，維修保養(yǎng)不難。
該電機是當今社會調速交流方案中相對最先進的系統(tǒng)之一，還可以保證電機低、高速運行并且時間還比較長。在主軸傳動中的機床、冶金、塑膠、紡織等制造方面得到廣泛的應用。當然了節(jié)能調速在恒定功率調速等地方也適用。
初步設定壓塊機的輥輪直徑為R=185mm，寬度W=31mm，輥輪公轉半徑L=206mm ，間隙H=0.15mm。通過查閱資料，取=45MPa，=0.2
電動機功率的計算：
式中：P-效率（kw）
M-主光軸扭矩（Nm）
n-主光軸的轉動的速度（rpm）。
根據(jù)公式：
計算出：
通過計算得到，主軸的功率為21KW，主軸轉動所需的動力由電機輸出的能量供給，而點擊輸出的能量還有一部分被壓輥對材料的擠壓以及材料之間的摩擦所消耗掉。因而我們要采用的電機功率比計算的大一些，對比后我們選擇三相籠型異步電機，型號 ，電壓，功率，轉速，符合我們所設計壓塊機的工作要求。
2.2 傳動比的計算及分配
2.2.1 傳動比的計算
根據(jù)壓塊機的工作需求初步設定的主軸轉速為89，而電機轉速為980r/min
所以總傳動比為
2.2.2 傳動比的分配
在傳動比的分配過程中，我總結了傳動比分配需要滿足以下幾點：
1、傳動結構要盡可能緊湊輕簡。
2、機器在工作時其結構要有足夠的穩(wěn)定性。
3、結構設計合理的同時，還要保證拉動件具有足夠的能量帶動機器運轉。
4、在設計減速器的過程中，齒輪的配合不應出現(xiàn)干涉碰撞，因此分度圓直徑相當或接近。
本論文所設計的壓塊機采用兩級減速傳動。因為模具和軋輥間隙很小，如果有螺釘，鐵塊等硬物被輸送到壓縮機中，硬物在被模具和壓輥壓縮時會出現(xiàn)卡死，這時將會一個很大的擠出壓力和轉矩，從而導致電動機出現(xiàn)超負荷發(fā)生損壞，并且使軋輥表面也出現(xiàn)磨損。為了防止出現(xiàn)這種情況我選擇第一階段采用V型皮帶減速傳動，三角帶打滑可以緩解發(fā)動機出現(xiàn)超負荷而發(fā)生損壞。第一階段V型皮帶減速傳動的傳動比為。
為實現(xiàn)水平-豎直的傳動，第二階段采用圓錐齒輪減速裝置傳動，因為電機為水平格局，而主軸為豎直放置，所以需要圓錐齒輪的減速裝置，第二階段圓錐齒輪減速傳動的傳動比為。
3 油渣壓塊機主要零件的設計及校核
3.1 V帶的設計及校核
1、 計算功率
式中：P―電機的測定效率（kw） ；
－工況系數(shù)；
根據(jù)我們設計的壓塊機的工作需要，工況系數(shù)選擇。
所以:
2、選擇帶型
因為我們設計的油渣壓塊是小型的，所以其所受載荷較低和工作速度較慢，采用普通V帶C型即可。
3、計算帶輪基準直徑
由于V帶種類知道了其最小的標準直徑，所以小帶輪的基準直徑定為=120mm。
V帶的運動速度是根據(jù)電機的轉速和小帶輪的大小可以計算得出，帶的運動速度為V=12.82m/s，帶的運動速度，在帶的最大運動速度范圍之內，所以其符合我們的工作需要。
根據(jù)傳動比我們可以計算出大帶輪的基準直徑，。
所以我們所設計的大小帶輪的標準直徑如下：
；
。
4、計算帶輪的中心距a和V帶的長度
電機的轉軸到帶輪軸的中心距就是帶輪的中心距，帶輪的中心距是根據(jù)我們所設計壓塊機的結構確定，我們根據(jù)傳動結構大致取。
根據(jù)V帶的長度計算公式計算：
最后取。
再通過最后取的來計算帶輪的中心距。
5、計算包角
，符合我們的工作要求。
6、確定V帶的數(shù)量z
式中：―長短底數(shù)；
－測定效率；
―包角底數(shù)；
－效率容量。
7、確定V帶預緊力
式中：z－V帶數(shù)量；
―長短底數(shù)；
－算計功率；
v—V帶運動速度。
8、計算V帶作用在軸上力Q
式中：－帶的預緊力；
z－帶的數(shù)量；
－包角。
設計好之后的大皮帶輪和小皮帶輪的工程圖和三維圖如下：
圖3.1 大皮帶輪工程圖
圖3.2 大皮帶輪三維圖
圖3.3 小皮帶輪工程圖
圖3.4 小皮帶輪三維圖
3.2 錐齒輪減速傳動的設計及校核
雖然我們所設計的小型油渣壓塊機在工作時所受到的載荷較小，但是在對圓錐齒輪的傳動進行設計時，也要保證錐齒輪在工作過程中滿足以下兩點：
（1）錐齒輪要能夠平穩(wěn)的工作--保證齒輪嚙合順暢，不應出現(xiàn)卡死和較大的振動；
（2）錐齒輪自身要有足夠的承載能力——在預算的工作壽命時間里不應產生開裂、齒斷等情況。
1、錐齒輪的材料
齒輪的材料選擇45號鋼，小圓錐齒輪表面熱處理。大圓錐齒輪表面熱處理，齒輪的表面粗糙度控制，下面計算齒輪的極限應力：
（）
上面公式中：-極限應力；
-使用時間系數(shù)；
-最小安全系數(shù)。
計算得。
2、 計算圓錐齒輪的分度圓直徑：
小圓錐齒輪的分度圓直徑：
式中：；
-彈性底數(shù)；
K-負荷底數(shù)；
-轉矩（）；
-齒寬底數(shù)；
U-齒數(shù)比；
-許用接觸應力。
計算得出。
根據(jù)計算得出，傳動比，計算大圓錐齒輪的分度圓直徑：
3、計算圓錐齒輪的齒數(shù)
式中：c-頂隙系數(shù)，取c=18；
-傳動比 ；
-齒輪分度圓直徑。
計算得出大圓錐齒輪的齒數(shù) 取。
則根據(jù)大圓錐齒輪的齒數(shù)和傳動比計算小圓錐齒輪的齒數(shù)：
，取17.。
所以。
4、 計算圓錐齒輪的各項參數(shù)
模數(shù)m： 取標準模數(shù)。
頂距：。
錐角：
齒寬：
5、圓錐齒輪的齒根疲勞強度校核
（）
式中：-壽命系數(shù)；
-安全系數(shù)；
-極限應力。
計算結果。
再根據(jù)上式的計算結果丟齒輪進行強度計算和對比：
()
結果為，符合我們的工作要求。
設計好之后的大圓錐齒輪和小圓錐齒輪的工程圖和三維圖如下：
圖3.5 大圓錐齒輪工程圖
圖3.6 大圓錐齒輪三維圖
圖3.7 小圓錐齒輪工程圖
圖3.8 小圓錐齒輪三維圖
3.3 主軸的設計及校核
1、主軸轉速
2、主軸功率
3、主軸扭矩
3.3.1 主軸的材料的選擇
軸的材料選擇最常用的是45號鋼，所以本次壓塊機設計的主軸也采用45號鋼，其材料滿足我們的性能需要。
3.3.2 主軸結構的設計
由于軸是在機器運轉過程中主要的傳動件，并且軸對軸上安裝的零件進行傳動時必須進行固定件的安裝，因此對軸的結構有一定的要求，在進行軸的結構設計時要注意以下幾點：
1、 軸要有良好的加工性能；
2、 安裝在軸上的各個零部件定位條件要充足；
3、 軸的結構要合理，零部件的安裝以及維修都要簡便。
此外，對于軸上零部件的安裝順序也要一定的要求，一般情況下按如下順序安裝更為方便：
齒輪--軸套--軸承--套筒--端蓋
由于本次我們所設計的主軸是階梯軸，并且對各軸段上的零部件安裝精度要求不高，因此由于階梯軸的特性在進行零部件的安裝時可以很方便的做到，所以上面所講的軸的結構設計需要滿足的第二點要求是不難做到的。
而對于軸的結構設計的第三點要求我們同樣進行分析，在進行軸的結構設計時，首先要軸的結構進行合理的設計，還需要對主軸進行結構簡化，同時也要保證軸的結構性能，保證軸在加工時的簡便、便于零部件的裝配、拆卸維修的快捷，同時還要使盡可能減少軸的加工時長，降低加工成本。此外，所以軸段的尖角都應該進行倒角處理，保證安全和安裝的方便。
本次設計的軸有兩個軸段需要加工鍵槽，我們將鍵槽加工在同一條直線上，這樣可以提高軸的生產效率，并且便于零部件的安裝。
3.3.3 軸各軸段結構的確定
通過安裝在各個軸段上的零部件來確定軸上各個部位的長度和直徑，并且軸的各個部位的結構也是通過所零件安裝和拆卸的需要來確定。對于零部件的安裝步驟我們需要注意順序：
1、傳動件等關鍵零件優(yōu)先安裝；
2、然后是軸與機架相對位置的安放；
3、接著安裝軸承以及軸承座；
4、最后進行端蓋的安裝。
雖然軸上各軸段直徑的大小能直接決定軸所能承受的最大載荷，但是反過來我們不能根據(jù)各軸段承受的載荷直接確定各軸直徑的大小。所以我們在對軸的結構進行設計的時候，是通過我們選擇的電動機的功率和轉速來計算各軸段所受到的力矩，進而計算出軸的直徑。因此我們可以計算出各軸段的最小設計直徑：
式中：p--功率（kW）；
n--轉動速度（r/min）。
通過查表得到A=125，所以計算得出：
考慮到其它的因素?。?
各軸段直徑、長度和結構參數(shù)的確定：
1、主軸的最下軸段安裝大圓錐齒輪，軸段DE選取,最底端采用端蓋進行對大圓錐齒輪的定位，并且需要加工一個鍵槽連接大圓錐齒輪，根據(jù)查表，軸徑為的軸段鍵槽尺寸長寬高分別為，長度。同樣，最上端采用套筒定位，軸段AB軸徑同樣選取，也需要加工一個鍵槽連接上端軸套，其尺寸同樣為，長度。
2、在BC段需要采用軸承使主軸和箱體進行連接，而因為主軸是豎直放置的，所以其在轉動時軸承會受到軸向、徑向兩個力，并且本次所設計的主軸長度較長容易產生彎曲距，所以我們應該選用型號為的圓錐滾子軸承，其內徑,外徑，長度，故軸段取，。
3、按照整體的裝配，軸段CD選取，長度。
圖3.9 主軸結構設計圖
3.3.4 軸的強度校核
軸在工作過程中，安裝在軸上的各個零部件會對軸產生各個力，對這些力進行分析如下圖所示：
圖3.10 主軸受力分析圖
由圖可知c點是軸的最大受力點，c點是最容易發(fā)生失效的點，所以我們計算c點的彎矩：
式中：—彎矩（N.m）；
—總質量（N）。
根據(jù)質量屬性計算出總質量；
計算得 ；
再根據(jù)（為扭矩，單位為）；
計算得： 。
最后算出軸上c點所受彎矩為：
根據(jù)計算結果：
與材料的極限強度對比：，所以此軸的強度滿足要求。設計完成后主軸具體結構的工程圖和三維圖如下：
圖3.11 主軸工程圖
圖3.12 主軸三維圖
3.4 油渣壓塊機平模的設計
在油渣壓塊機中，油渣壓塊成型是通過壓輥的轉動使油渣進入平模的模孔被壓縮成型，而為了提高壓塊機的工作效率和防止產加工出來的油渣塊開裂，我們需要在平模上開一定量的孔，孔的數(shù)量根據(jù)壓塊機壓輥的轉動速度和進料量來確定，而?？椎拇笮∫矔绊懙綑C器的工作效率，通過查閱資料和計算，再根據(jù)所設計的壓塊機的整體大小，我們確定平模的結構為圓盤形，最大為直徑，厚度，中間留有梯形軸孔，直徑分別為300mm，231mm，180mm，并在平?？客鈧乳_有一圈的?？?，其數(shù)量為個，直徑為，它們圍繞的孔心圓直徑為400mm，這樣能在進料及時的情況下使壓塊機的工作效率最大化。為了使壓塊機在工作時油渣更好的成型，我們在?？椎膬冗吷霞庸らL度不等的倒角，這樣壓塊機在工作時油渣能更好的進入?？撞⒈粔嚎s成型。
設計好之后平模具體結構的工程圖和三維圖如下：
圖3.13 平模工程圖
圖3.14 平模三維圖
3.5 油渣壓塊機壓輥的設計
油渣壓塊機的壓輥是與平模配合工作，因此壓輥的設計需要參照平模的尺寸進行設計，平模模孔的位置是在平模上直徑為400mm的圓上，而壓輥則是繞著這個圓轉動工作，在分析和考量之后我們確定壓輥的直徑為189mm，為增強壓輥對油渣的碾壓，提高油渣壓縮的成型率，我們將壓輥設計為類似齒輪的形狀，不過壓輥的齒柱為圓柱體，這種圓柱體齒柱個數(shù)為15個。因為平模上的?？卓讖綖?2mm，我們將與平模接觸部分的圓柱體齒柱直徑設計為30mm，長度為17mm。
設計完成后壓輥具體結構的工程圖和三維圖如下：
圖3.15 壓輥工程圖
圖3.16 壓輥三維圖
4 結論
本次油渣壓塊機的設計主要有三個階段，
1、進行壓塊機設計之前資料的查閱，查閱資料后對其進行歸納整理；
2、根據(jù)資料對壓塊機進行整體結構設計；
3、對壓塊機的幾個主要零部件進行結構設計和尺寸計算。
在完成以上工作后，本文設計出了結構簡單，成本較低的油渣壓塊機。其除了箱體外就還有兩根軸，兩個壓輥，一個平模，一個軸套，兩個圓錐齒輪和兩個帶輪等大部件在成本計算范圍之內，簡單的結構使其制造成本低于普通壓塊機。并且本次設計的壓塊機平模?？讛?shù)量為32個，采用雙壓輥能使其工作效率最大化，產量能達到2~5噸每小時，相比于目前市場上的壓塊機來說有一定的優(yōu)勢。
為了更直觀的觀察本文所設計油渣壓塊機的結構，在設計完各個零部件后，對其進行了裝配測試，結果表明此次設計的油渣壓塊機其結構總體沒有太大的問題，其工作性能能夠達到預期效果。
油渣壓塊機總體裝配的工程圖和三維圖如下：
圖4.1 總體裝配工程圖
圖4.2 總體裝配三維圖
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