【文章內(nèi)容簡介】 料的特點(diǎn)：一是環(huán)保節(jié)能。以農(nóng)村的玉米秸稈、小麥秸稈、棉稈、稻草、稻殼、樹技、花生殼、玉米芯等廢棄物為原料。二是比重大，燃燒時(shí)間長。秸稈經(jīng)粉碎加工壓密成型 ，密度加大。成型產(chǎn)品的體積相當(dāng)于原秸稈的 1/30。大大延長了秸稈燃燒時(shí)間，是同重量秸稈的 10～ 15 倍。三是熱值高。秸稈 燃料是在高溫?cái)D壓下，不完全碳化的過程中成型的， 成型產(chǎn)品比原秸稈的熱值提高500～ 1000 卡。四是體積縮小便于燃燒、貯存和運(yùn)輸。五是應(yīng)用范圍廣，可以代替木柴、液化氣等。廣泛用于生活爐灶、取暖爐、熱水鍋爐、工業(yè)鍋爐等，是國內(nèi)新型的環(huán)保清潔可再生能源。 生物秸稈固化燃料使用設(shè)備及發(fā)展前景 秸稈燃料成型機(jī)是由變速系統(tǒng)、壓輥、壓塊工作部件、進(jìn)料器、機(jī)架等部件組成的成套設(shè)備。目前秸稈燃料成 型機(jī)種類比較多，其中鄭州秸寶機(jī)械設(shè)備開發(fā)有限公司生產(chǎn)的有 JBM－ 1000 型、 1500 型、 2020 型系列產(chǎn)品。 從秸稈資源產(chǎn)量看，我國農(nóng)作物秸稈的年產(chǎn)量達(dá) 7 億噸，且分布范圍廣。秸稈經(jīng)過熱壓成型達(dá)到一定的密度后再燃燒，可提高燃燒溫度和熱利用率，減少環(huán)境污染，可使秸稈成為高品位的能源產(chǎn)品。秸稈燃料是未來新能源的一個(gè)重要發(fā)展方向 ， 由于生物質(zhì)秸稈燃料具有無染污、可再生等顯著特點(diǎn)，用其替代原煤，對(duì)于有效緩解能源緊張、治理有機(jī)廢棄物污染、保護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)人與自然和 諧發(fā)展都具有重要意 義。 我國秸稈能源化利用瓶 頸及原因 目前秸稈的能源化利用 ， 無論是液化 ， 氣化還是固化成型 ， 基本上都是工廠化的生產(chǎn)。因此 ， 秸稈收獲后都需要將秸稈搬運(yùn)到工廠。然而 ， 秸稈質(zhì)地疏松 ， 不論何種運(yùn)輸工具都是得不償失。目前， 農(nóng)作物秸稈綜合利用比例相對(duì)較低 ， 未有太大突破 ， 原因就是秸稈的價(jià)格還不抵運(yùn)輸成本 , 除了廠周圍的一些秸稈外 , 大部分被燒掉 。 從 農(nóng)村現(xiàn)狀 來看 ， 首先要解決的問題就是如何將秸稈轉(zhuǎn)化為便于運(yùn)輸 ， 儲(chǔ)藏的原料。一個(gè)行之有效的方法是 ， 將秸稈就地加工 ， 固化成型為可以實(shí)現(xiàn)長途運(yùn)輸?shù)慕斩掝w粒 ， 以解決能源化利用的瓶頸問題。 第 5 頁 共 44 頁 2. 曲柄壓力機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算 曲柄壓力機(jī)的工作原理及主要參數(shù) 曲柄壓力機(jī)的 構(gòu)成 1) 工作機(jī)構(gòu) ， 一般為曲柄滑 塊機(jī)構(gòu) ， 由曲柄、連桿、滑塊等零件組 成。 2) 傳動(dòng)系統(tǒng) ， 包括齒輪傳動(dòng)、皮帶傳動(dòng)等機(jī)構(gòu)。 3) 操作系統(tǒng) ， 如離合器、制動(dòng)器。 4) 能源系統(tǒng) ， 如電動(dòng)機(jī)、飛輪。 5) 支撐部件 ， 如機(jī)身。 上述除了的基本部分以外 ， 還有多種輔助系統(tǒng)與裝置 ， 如潤滑系統(tǒng)、安全保護(hù)裝置以及氣墊等。 曲柄壓力機(jī)工作原理 曲柄壓力機(jī)是以曲柄傳動(dòng)的鍛壓機(jī)械 ， 其工作原理是電 動(dòng)機(jī)通過三角帶把運(yùn)動(dòng)傳給大皮帶輪 ， 再經(jīng)小齒輪 ， 大齒輪 ， 傳給曲軸。連桿上端連在曲軸上 ， 下端與滑塊連接 ， 把曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)檫B桿的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。上模裝在滑塊上 ， 下模裝在 墊板上。因此 ， 當(dāng)材料放在上下模之間時(shí) ， 即能進(jìn)行沖裁或其他變形工藝 ，制成工件。壓力機(jī)在整個(gè)工作周期內(nèi)進(jìn)行工藝操作的時(shí)間很短 ， 也就是說 ， 有負(fù)荷的工作時(shí)間很短 ， 大部分時(shí)間為無負(fù)荷的空程時(shí)間。為了使電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷均勻 ，有效的利用能量 ， 因而裝有飛輪。本次曲柄壓力機(jī)的設(shè)計(jì)中 ， 大皮帶輪的設(shè)計(jì)兼有飛輪的作用。 曲柄壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 曲柄壓力機(jī)的 主要技術(shù)參數(shù)是反映一臺(tái)壓力機(jī)的工藝能力 ， 所能加工的零件尺寸范圍 ， 以及有關(guān)生產(chǎn)率等指標(biāo)的重要資料 。 通過查閱相關(guān)資料，所成型的產(chǎn)品 棒料直徑為 100mm，成型工作壓力 6— 8MPa。 本次設(shè)計(jì)的曲柄壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如下 : 1. 公稱壓力 : KNKNPdp g 322 ??????? ??? ， 取 KNPg 100? 2． 滑塊行程 : 100 mm 3． 滑塊每分次數(shù) ： 50r/min 4． 最大裝模高度： 180 mm 5． 裝模高度調(diào)節(jié)量： 50mm 6． 滑塊底面尺寸： 前后 150mm，左右 170mm 7． 工作臺(tái)尺寸： 前后 240mm，左右 360mm 設(shè)計(jì)方案的確定 傳動(dòng)級(jí)數(shù)和各速比的分配 第 6 頁 共 44 頁 壓力機(jī)的傳動(dòng)級(jí)數(shù)與電動(dòng)機(jī)的的轉(zhuǎn)速和滑塊每分鐘的行程次數(shù)有關(guān)。行程次數(shù)越低，總速比大，傳動(dòng)級(jí)數(shù)就應(yīng)多些否則每級(jí)的速比過大，結(jié)構(gòu)不緊湊；行程次數(shù)高，總速比小，傳動(dòng)級(jí)數(shù)可少些，現(xiàn)有壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的級(jí)數(shù)一般不超過四級(jí)。行程次數(shù)在 70 次 /min 以上的用單級(jí)傳動(dòng)， 70～ 30 次 /min 的用兩級(jí)傳動(dòng)， 30～10 次 /min 的用三級(jí)傳動(dòng)， 10 次 /min 以 下的用四級(jí)傳動(dòng) 。 各傳動(dòng)級(jí)數(shù)的速比分配要恰當(dāng)。通常三角皮帶傳動(dòng)的速比不超過 6～ 8，齒輪傳動(dòng) 不 超過 7～ 9。速比分配時(shí)，要保證飛輪有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速，也要注意布置得盡可能緊湊、美觀和長、寬、高尺寸比例適當(dāng)。 總體設(shè)計(jì)方案的確定 根據(jù)以上設(shè)計(jì)原理及此次設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)綜合考慮，曲柄壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)選擇2 級(jí)傳動(dòng)，一級(jí)帶傳動(dòng)，大帶輪兼做飛輪用，一級(jí)齒輪傳動(dòng)，齒輪懸臂放置，大帶輪兼做飛輪 用 ?？傮w傳動(dòng)方案如圖 1 所示。 圖 1 曲柄壓力機(jī)總體傳動(dòng)方案 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)根據(jù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置特征，一般分為正置、正偏置、負(fù)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。這三種不同的結(jié)構(gòu)類型，由于其具有不同的運(yùn)動(dòng)速度特征，而分別應(yīng)用于不同的壓力機(jī)中。本次畢業(yè)設(shè)計(jì) 的 壓 力 機(jī)采用負(fù)偏置的具有急回特性的曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 。 偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)確定及運(yùn)動(dòng)分析 如下圖所示， O 點(diǎn)表示曲軸的旋轉(zhuǎn)中心， A 點(diǎn)表示連桿與曲柄的連接點(diǎn)， B點(diǎn)表示連桿與滑塊的連接點(diǎn)， OA 表示曲柄半徑 R， AB 表示連桿長度 L。當(dāng) OA以角速度 ? 作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)， B 點(diǎn)則以速度 ? 作直線運(yùn)動(dòng)。 曲柄與連桿重合的兩極限位置，原動(dòng)件 OA 處于兩極限位置之間的夾角 ? 為極位夾角。由相關(guān)資料 知，行程速度變化系數(shù) K 值優(yōu)解為 ，對(duì)應(yīng)于 ? =?1 。 在 △ 21BOB 中， LOB2 ? R ， 1OB =L R ， 21BB =H = mm100 ， R = L? ， 取? = ，由余弦定理知： 第 7 頁 共 44 頁 ? ? ? ?? ?? ?RLRL HRLRL ?? ????? 2c os 222? 圖 2 負(fù)偏置的曲柄滑塊簡圖 圖 3 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)處極限位置計(jì)算簡圖 具有急回特性 1B — 下死點(diǎn) 2B — 上死點(diǎn) 化簡得 ? ? ? ?? ???? c os112 22 ???? HL 代入數(shù)據(jù) L= 圓整為 460 mm R= 圓整為 50 mm 根據(jù)勾股定理 ： ? ? ? ? 22222 RLeHeRL ????????? ??? 得 e = 圓 整為 37 mm 壓力機(jī)傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 第 8 頁 共 44 頁 (1) 電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算 影響曲柄壓力機(jī)主傳動(dòng)的電動(dòng)機(jī)功率的因素較多，因而很難精確計(jì)算。此外，電動(dòng)機(jī)功率只能按其系列選用，機(jī)器實(shí)際采用的電動(dòng)機(jī)功率亦與計(jì)算值存在差異。因此，在工程計(jì)算中可以采用更為簡便的近似計(jì)算方法。 gPKN 1? 式中 1K — 系數(shù)，取其值為 根據(jù)上式，曲柄壓力機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率為： KWKWPKN g ???? 因?yàn)閮杉?jí)或兩級(jí)以上的傳動(dòng)系統(tǒng)采用同步轉(zhuǎn)速為 1500 或 1000r/min 的電動(dòng)機(jī)，單級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)一般采用 1000r/min 的電動(dòng)機(jī)。 由此，查閱《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選擇的 電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y90S—4， 額定功率 ， 滿載轉(zhuǎn)速 ?mn 1400r/min。 (2) 分配傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比 總傳動(dòng)比 ??? 501400nni ma28 曲柄壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)選擇 2 級(jí)傳動(dòng)，一級(jí)帶傳動(dòng)，大帶輪兼做飛輪用，一級(jí)齒輪傳動(dòng)， 通常三角皮帶傳動(dòng)的速比不超過 6～ 8，齒輪傳動(dòng)不 超過 7～ 9。 10iiia? 式中 10,ii 分別為帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比。 查現(xiàn)有通用壓力機(jī)傳動(dòng)參數(shù)，為使 V 帶傳動(dòng)外廓尺寸不致過大，取 40?i ，則齒輪傳動(dòng)比為： 42801 ?? iii a=7 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 1． 各軸轉(zhuǎn)速 電動(dòng)機(jī)軸 ?? mnn0 1400r/min 傳動(dòng)軸 ???414000inn mi350r/min 曲柄軸 ?2n 50r/min 2． 各軸輸入功率 電動(dòng)機(jī)軸輸出功率 ?dP KW 第 9 頁 共 44 頁 傳動(dòng)軸 ?????? ?? dd PPP KW= 曲柄軸 ???????? ??? PPP KW ? KW 傳動(dòng)軸、曲柄軸的輸出功率則分別為輸入功率乘軸承效率 。 3． 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)軸輸出 mNmNnPT mdd ??????? 40 55 09 55 0 傳動(dòng)軸 mNmNiTT d ????????? ? 曲柄軸 mNmNiTT ?????????? 8 ? 傳動(dòng)軸、曲柄軸輸出轉(zhuǎn)矩分別為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩乘軸承效率 。 表 1 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果 軸名 功率 P（ KW） 扭矩 T（ N?m） 轉(zhuǎn)速n/min 傳動(dòng)比 i 效率 ? 輸入 輸出 輸入 輸出 電動(dòng)機(jī)軸 1400 傳動(dòng)軸 350 曲柄軸 50 壓力機(jī)主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 V 帶輪的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)：電動(dòng)機(jī)額定功率 KWP ?? ， 轉(zhuǎn)速 min/1400 rn ?? ， 傳動(dòng)比40?i ，每天工作 8 小時(shí)。 1． 確定計(jì)算功率 caP 查得工作情況系數(shù) ?AK ，故 KWKWPKP Aca ???? ? 2． 選擇 V 帶的帶型 根據(jù) caP ， ?n 查閱資料后，選用 Z 型 3． 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 1d 并驗(yàn)算帶速 v 1) 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑。取小帶輪的基準(zhǔn)直徑 mmdd 751 ? 2) 驗(yàn)算帶速 v 。 7410??ii ???? 第 10 頁 共 44 頁 smsmndv d /?? ????? ?? 因?yàn)?20m/s，故而帶速合適。 3）計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑 mmmmdid dd 300754102 ????? 取 mmdd 3152 ? 4. 確定 V 帶的中心距 a 和基準(zhǔn)長度 dL 對(duì)于 V帶傳動(dòng)，中心距 a 一般可取 ? ? ? ? hddadd dddd ????? 2121 查得 Z 型 V 帶的高度 h=6mm，所以 ?? a ，初定中心距 a=500mm。 計(jì)算帶所需要的基準(zhǔn)長度 aadL m 22 ???? ? 其中 2 21 ddm ddd ??， 2 12 dd dd ??? 代入數(shù)據(jù)得 L=1641mm 選帶的基準(zhǔn)長度 mmLd 1600? 計(jì)算實(shí)際中心距 a ? ? 22 8414 ?????? mm dLdLa ?? 代入數(shù)據(jù) a=780mm 中心距的變動(dòng)范圍 ? ?dLa ? ～ ? ?dLa ? ，即 ～ 5. 驗(yàn)算小帶輪包角 ?????? 8547518060180 121 ?????????? a dd dd? 6. 計(jì)算帶的根數(shù) Z 由 mmdd 751 ? 和 min/1400 rne ? 查表得 ， 單根 V帶所能傳遞的功率 KWP ? V帶的根數(shù) ? ? Lca kkPP PZ ?00 ??? 查表知 ??k ； ?Lk ； KWP ?? 第 11 頁 共 44 頁 代入數(shù)據(jù) Z=，取 Z=4 根 7． 作用在軸上的載荷 張緊力 20 qvk kvZPF ca ????????? ?? ? ? 查得 q=，代入上式得 NF ? 作用在軸上的載荷