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1、立式輕質物料壓塊打包裝置設計 開題報告+論文+一套圖紙 開題報告：立式輕質物料壓塊打包裝置設計 一、 題目來源 生產/社會來源 二、立式輕質物料壓塊打包裝置課題的來源及依據 1. 輕質物料壓塊打包裝置的歷史和發(fā)展 打包機通常是指直接將單個或數個包裝物用繩、鋼帶、塑料帶捆緊扎牢以便于運輸、保管和裝卸的一種包裝作業(yè)。20世紀60年代初期，隨著聚丙烯材料的出現，國外成功研制了聚丙烯塑料帶打包機，在許多領域，特別是輕工領域內逐漸代替鋼帶捆扎，使打包機得到迅速普及。我國的自動打包機從20世紀80年代中期開始發(fā)展，最初在書籍、報刊發(fā)行部門獲得推廣，近年來發(fā)展異常迅速

2、，已廣泛應用于輕工、食品、外貿、百貨、印刷、醫(yī)藥（藥材液壓打包機） 、化工、郵電、紡織等行業(yè)。 主要發(fā)展趨勢為生產各種多用途打包機，并要求有適當的壓力，定位，傳送等環(huán)節(jié)的自動完成。還有環(huán)保，節(jié)能等也日益得到重視和研究。 2. 研究秸稈打包機的意義 我國每年的秸稈量為 7 億噸左右，除一部分秸稈用于能源化、飼料化、肥料化外，仍有 1/3 秸稈尚未得到利用。這些未被利用的秸稈大部分采用簡單的處理方式 -焚燒，大量的秸稈資源被浪費。秸稈焚燒不但不能給農民創(chuàng)益，而且會造成嚴重的大氣污染以及空中、地面的交通問題，此外秸稈焚燒還容易引發(fā)火災，威脅人們 的生命財產安全以及破壞土壤結構， 降低還田

3、質量， 不利于農村的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。 我國農作物秸稈資源量大、類多而且分散分布廣、收獲季節(jié)性強、即地保存性差、 收集費時費工、堆放密度低、貯存占地面積大、易燃、易霉，目前依靠傳統(tǒng)收集技術與手段, 已經無法實現秸稈的快速收集更難以滿足工業(yè)化利用的規(guī)模。 現階段我 國秸稈收集儲運機械化整體水平還比較低。關鍵技術環(huán)節(jié)和裝備尚處于起步階段， 已經成為嚴重制約農作物秸稈規(guī)?；⑸唐坊a業(yè)化利用的主要瓶頸。無論是飼料加工、有機肥加工、造紙、飼料化處理、氣化處理還是秸稈發(fā)電，農作物秸稈的 綜合利用首先需要解決的問題就是秸稈收集問題，無法提供有效的機械進行收集，秸稈的綜合利用就無從談起，鑒于秸稈的相對利用價

4、值和經濟價值，發(fā)展使用成本較低的收集機械是目前我國急需解決的問題。 而可移動式秸稈打包機以其操作簡單，使用方便，價格低廉等優(yōu)勢得到了國內外相關人士的廣泛認可。 三、秸稈打包機國內外概況 1、國外： 秸稈打包機按照不同的工作需要可以有不同的類型。首先是撿拾壓捆機，可以把收割的飼草直接打成圓捆或方捆。一般說來這種壓捆機的壓捆密度多為中密度(150kg／m3—250kg／m3)，這樣的草捆可直接用來儲存或短距離運輸。作為飼草加工的重要組成部分，在飼草商品化加工過程中，往往還需要將中密度草捆繼續(xù)壓縮成高密度(300kg／m3_500kg／m3)的草捆，因此在飼草飼料的商品化生產過程中往往還需要高

5、密度的壓捆機，這類壓捆機多為液壓式壓捆結構。1870年左右美國人設計了第一臺固定式捆草機。20世紀三、四十年代，撿拾壓捆機研制成功，以后得到了迅速發(fā)展。而從近年來的文獻和相關的資料和報道看，歐美等發(fā)達國家的飼草打包設備的生產技術更成熟，結構參數也更合理。國際著名的農機生產商，如紐荷蘭(New Holland)公司、約翰迪爾(John Deer)公司的打包機都己成系列生產。這些設備無論在機械結構、動力配套、液壓系統(tǒng)還是控制系統(tǒng)的設計等方面都處理的很成功，一些新的設計理念、最新的科研成果在這些機械上都有所體現。2007年紐荷蘭(New Holland)公司生產的大方捆機已經在國能生物質發(fā)電項目中投

6、入使用。 2、國內： 到了70年代末期，我國開始從美國、法國和當時的西德等國引進撿拾壓捆機，在飼草收獲中采用撿拾壓捆工藝，與此同時開始自行研制我們自己的撿拾壓捆機。80年代初研制成功并在吉林、江蘇和內蒙古等地投入生產和使用。后來隨著農村和牧區(qū)承包責任制的開始，由于個人占有的草原面積較小，加之個人的經濟能力有限，撿拾壓捆的收獲工藝逐漸退出使用。國內關于高密度飼草壓捆機方面的研究報道不多，只有一些有關飼草壓捆機的生產或改進方面的報道。近幾年，隨著市場對高密度草捆和農作物秸稈捆的需要量的增加，一些科研院所和高校開始研制高密度的飼草壓捆機，并且有一些廠家己經在生產各種形式的壓捆機，但問題較多。

7、 四、 棉稈的物理特性 棉花莖稈的性質不同于其他作物莖稈．其性質比一般作物的秸稈要復雜得多 棉稈原料的力學性能具 有較強韌性和強度．含水率的高低程度也會影響到它的物理性能。棉稈的物理特性主要有拉伸強度、壓縮特性、剪切強度、擠壓強度、抗彎強度，這些物理特性直接影響到棉稈的粉碎 針對不同的粉碎方式就要了解其對應的力學特性．例如鍘切式粉碎機是克服棉稈的剪切強度來切碎棉稈．而揉切式粉碎機是同時克服棉稈的剪切強度、擠壓強度、抗彎強度來粉碎棉稈的。目前．對棉稈特性的研究表明．棉稈力學特性受到其本身密度的影響，而棉稈的含水率又直接影響著棉稈的密度。李玉道、杜現軍等人針對棉稈的含水率與其剪切強度之間

8、的關系做了試驗分析，結果表明．棉稈的含水率在30％～50％之間時剪切強度較低．當含水率在60％左右時達到峰值 盛奎川等人對棉桿的 切碎及壓縮成型進行了試驗研究．同時采用錘片粉碎、螺旋刀切碎和直刃刀切碎三種方法，結果表明切碎產率隨刀軸轉速的提高而增加．在900～1 500dmin范圍內．錘片粉碎產率的增加趨勢小于螺旋刀或直刃刀切碎的增加速率．在加工時直刃刀切碎消耗功率最低 五、主要研究內容、需重點研究的關鍵問題及解決思路 1. 課題研究的內容 本課題研究的內容主要包括棉稈打包機主體方案的選擇、具體結構的設計。 （1）是主體方案的選擇，因為打包精度要求不是很高，選擇液壓傳動；

9、 （2）因為棉稈打包機經常要在戶外田地內作業(yè)，考慮到戶外可能沒有電力供應，所以用柴油機帶動液壓泵轉動，在液壓閥的配合下驅動油缸依次動作，完成打包作業(yè)。 2. 需要重點研究的問題 （1）主體結構的設計 （2）傳動結構的設計 （3）將花費大量時間畫出總體裝配圖，具體零件圖以及液壓原理圖等。主要有機身、液壓缸、動力系統(tǒng)等部分組成。繪制三維模型，生成工程圖，并進行相關計算。 3.解決措施 查閱與課題相關的國內外文獻與書籍 六.工作的主要階段、進度和時間安排： 第一周 調研，選題，查閱資料 第二周 撰寫開題報告及外文翻譯 第三周

10、 整理，審訂開題報告及外文翻譯 第四周 分析打包機功能，設計方案擬定 第五周 分析比較，完善總體方案 第六周 床身設計（床身、蓋板、油箱等） 第七周 液壓回路設計、計算 第八周 液壓缸設計（翻蓋、擠壓、 推出三個） 第九周 柱塞泵設計 第十周 三維立體模型繪制 第十一周 裝配圖繪制 第十二周 零件圖繪制 第十三周 修改圖紙，撰寫論文 第十四周

11、 修改論文，準備答辯 第十五周 答辯 參考文獻 [1]濮良貴.機械設計.北京：高等教育出版社.2007. [2]甘永立.幾何量公差與檢測技術.上海.上?？萍汲霭嫔?2009 [3]于駿一.機械制造技術基礎.北京：機械工業(yè)出版社.2004 [4]吳祖育.數控機床.上海：上?？萍汲霭嫔?2003 [5]熊詩波 黃長藝.機械工程測試技術基礎.北京：機械工業(yè)出版社.2006 [6]王連明 宋寶玉.機械設計課程設計.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社.2010 [7]張幼軍 王世杰.NX CAD/CAM基礎教程.北京：清華大學出版社.2011 [

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14、ptive errors in CT colonography. Abdominal Imaging, 2006, [21].Quirk.Randolph Angiography of the Pulmonary Circulation. Multidetector-Row CT Angiography, 2005 [22] Borko H, Bernier C L. Indexing concepts and methods. New York: Academic Pr., 1978. 正文： 目 錄 摘要 I ABSTRACT I 第1章 緒

15、論 3 1.1 秸稈壓塊機概述 3 1.1.1 秸稈壓塊機的工作原理 3 1.1.2 秸稈壓塊機的工作性能 3 1.1.3 秸稈壓塊機的工藝流程 4 1.2 秸稈壓塊機分類及性能比較 4 1.3 生物質壓縮成型技術的發(fā)展歷史及研究現狀 5 1.3.1 國外發(fā)展歷史及研究現狀 5 1.3.2 國內發(fā)展歷史及研究現狀 6 1.4 秸桿燃料概述 6 1.5 本課題研究的目的與意義 7 第2章 秸稈壓塊機的總體方案及傳動裝置設計 8 2.1 秸稈壓塊機總體方案的確定 8 2.2 秸稈壓塊機傳動裝置的總體設計 8 第3章 秸稈壓塊機動力參數的設計及

16、傳動比分配 9 3.1 電機的選擇及確定 9 3.2 傳動比的計算及分配 11 3.2.1 傳動比的計算 11 3.2.2 傳動比的分配 11 第4章 秸稈壓塊機主要零部件的設計及校核 13 4.1 V帶傳動的設計及校核 13 4.2 錐齒輪傳動的設計及校核 15 4.3 主軸的設計及校核 17 4.3.1 軸的材料的選擇 17 4.3.2 軸的最小直徑和長度的估算 17 4.3.3 結構設計的合理性檢驗 18 4.3.4 確定軸的各段直徑和長度 18 4.3.5 軸的受力簡圖 18 4.3.6 按彎扭合成應力校核軸的強度 19 4.4

17、 平模的設計 20 4.5 壓輥的設計 20 第5章 結論 22 致謝 23 參考文獻 24 第1章 緒論 1.1 秸稈壓塊機概述 把秸稈等植物原料粉碎壓制成效率高、環(huán)保燃料或飼料的設備叫做秸稈壓塊機。它生產制造出來的成品是用來做飼料或者燃料的。通過社會實踐和在實踐中不斷的改良，現在這款機器功能等各方面都很完善了。它的優(yōu)點是自動化程度高、生產的量比較高、價格低、節(jié)能、使用方便、環(huán)保。因此它可很大范圍的運用在各種農作物秸稈和小樹枝等植物原料。秸稈壓塊機自動化程度高、出產高、價值低、節(jié)能、使用簡單。比方說，在沒有電力設備的情況下，可以使用柴油機來代替。 1.1.1 秸稈壓

18、塊機的工作原理 秸稈壓塊機由以下幾個部分組成，分別是上料輸送機、壓縮機及出料機。壓縮機由機架、電動機、進料口、傳動系統(tǒng)、壓輥、環(huán)模、電加熱環(huán)、出料口等部分組成。 工作原則：準備切割或研磨絲稻草或草，切到50mm或者更小的長度，被控制的水分含量在10?25％的范圍內的材料后在傳送帶上的入口，通過該主軸的旋轉，通過壓輥輪驅動，壓輥，從模具孔中成塊的擠出，并被迫從出口，等到涼爽以后，直接裝袋。 圖1-1 秸稈壓塊機的工作原理圖 1.1.2 秸稈壓塊機的工作性能 秸稈壓塊機對被加工的植物的選擇面比較廣: 對加工的物質原料的壓縮成型適應性比較大，它的長度區(qū)間在于粉狀和50mm，含水量在

19、三成以下，秸稈壓塊機都能將物料加工出來。 秸稈壓塊機壓輪自動調節(jié)功能：利用推力軸承雙向旋轉的原理自動調節(jié)壓力角度，使物料不擠團、不悶機，保證出料成型的穩(wěn)定。 它的使用比較簡單：自動化程度很高，不需要太多的人工，可以人工上料，也可以機器上料。 1.1.3 秸稈壓塊機的工藝流程 工藝過程：粉碎→干燥（水分少壓塊機內容需要在選舉的類型沒有干燥）→輸送→壓制成型→成型入庫。秸稈壓塊機的入口，該材料被壓入一個塊從模具返回之后進行冷卻，裝袋包裝秸稈壓塊機，是根據谷物秸稈，樹枝，草等生物質材料擠壓成的專用設備的塊。莖生物質壓塊成型，要先用鍘草機或揉搓機將其粉碎成長度在20~30毫米，原材料必須適度

20、含水率，粉碎的物料，然后將長度在壓塊機加工，擠壓成塊，3232-80毫米的塊的橫截面，長度不一樣，便于運輸，堆積密度為0.6至1.0克/立方厘米，方便保存。 1.2 秸稈壓塊機分類及性能比較 秸稈壓塊機設計結構都來源于顆粒機。在國內秸稈壓塊機有三大類：機械式，液壓式，旋轉壓彎式。 機械式：擠壓噴嘴壓輥壓球機和沖床沖壓壓塊，壓塊尺寸直徑從30mm到80毫米，尤其是在密度為0.8?1.3每立方米。濟南沖床沖壓壓塊機采用高速高頻率的高沖擊，高轉速約為每分鐘300次。取決于秸稈的密度，每小時生產約0.8至1.2噸，直徑為70mm或80mm， 1?1.25 G/CM3的密度。秸稈棒形狀多種多樣，

21、有圓形，方形，六邊形，什么都可以，并在該中心還可以穿孔。還以根據要求定做。 液壓式：很多都是尺寸比較大的，小一點的尺寸也在40cm20cm20cm左右，密度區(qū)間在0.4到0.7。液壓壓花機是通過使用液壓缸的驅動，使活塞沖壓模量?；钊麤_壓成型機通常不用電加熱，形成密度較低，容易丟失的產品，用螺桿擠壓出的產品相比，顯著提高成型品一個嚴重的問題，就是成型的零件磨損很厲害，但有一個大的振動載荷，使機器的穩(wěn)定性差，油污染是響亮，更嚴重 旋轉壓彎式：特別是對于碳棒的制造加工，這些產品中有一部分中間有孔。在壓輥擠壓模具分為三種類型：環(huán)模式、平模式和環(huán)平式。螺桿擠壓機用螺桿擠出產品，通過外部加熱，以保持從

22、150模具溫度為300℃木質素和纖維素，軟擠壓生物質成型。為了避免在模制材料模塊水分和破解“輻射”的現象，材料的濕度控制在8-12％，其中成型材料的成型壓力的大小和所要求的典型堆積密度4900?12740Pa之間，通常為直徑50～60mm的空心燃料棒 旋轉壓彎式又分為：單個壓輪旋轉壓彎式壓塊機和多個旋轉壓彎式壓塊機，旋轉壓彎式壓塊機的模具正常情況下是工字型模塊排列成圓形，方形?？状蠖嗫蓳蛻粢笥喿觥? 平模壓塊機都是站立的，主要的是在圓盤上開出多個圓孔，兩個至四個的壓輥都存在。旋轉壓彎式其實就是旋轉壓彎式壓塊機的軸垂直于地平線，其他具有相同環(huán)形砌塊機。模具生產批量印刷膠輥擠一小橫截面通常約

23、為30mm* 30MM。 表1-1 設備性能比較 技術 類型 原料要求 發(fā)展現狀 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

24、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)模化發(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

25、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” 現象。 適宜中小規(guī)模生產 1.3 生物質壓縮成型技術的發(fā)展歷史及研究現狀 1.3.1 國外發(fā)展歷史及研究現狀 在上世紀三十年代，螺旋式成型機在美國已經有科學家開始研究壓縮成型燃料技術，并且將這些研究投入到開發(fā)生產中去。上世紀七十年代，生物質顆粒燃燒裝置被研究出來了。二十世紀七十年代后期，因為能源的緊張，導致原油的價格不斷的上升，歐洲很多國家在面對這種現狀，越來越開始重視研究壓縮成型燃料技術。現今，

26、亞洲的日本，歐美一些國家，此項設備的研究已經很成熟，基本定型，在實際的生產中也形成了很有規(guī)模的產業(yè)化，在一些領域已經得到廣泛的運用，比如在加熱、供暖、干燥、發(fā)電等。 亞洲國家除了日本有成熟的技術以外，別的國家也陸續(xù)開始了研究，如泰國，印度，菲律賓等，從上世紀八十年代開始，通過自己的研究，生產加工成了加粘結劑和不加粘結劑的生物質壓縮成型機。 1.3.2 國內發(fā)展歷史及研究現狀 上世紀八十年代起，我們國家從國外引進了生物質壓縮成型機，并且開始研究此項技術。在 “七五”期間，南京林化所開始了對生物質壓縮成型機的開發(fā)和研究；我國第一臺ZT-63型生物質壓縮成型機由湖南省衡陽市糧食機械廠于198

27、5年研發(fā)生產；江蘇省連云港東海糧食機械廠于1986年引進了一臺OBM-88棒狀燃料成型機；2002年中南林學院也研制了相應設備。經過這些年的研發(fā)，我們國家關于成型機的研究和在生產中的應用，已經有了很大程度的提升，關鍵體現在螺旋擠壓成型機上，不過，即使是這樣，仍然有不少的問題存在，比如軸的磨損很嚴重，使用壽命較短，耗電量大，故而，我們對于這項技術的研究還有待提高。 1.4 秸桿燃料概述 一、秸稈燃料的概況： 農作物的玉米桿、麥草等固體廢棄物稱為秸稈燃料，通過不斷的壓制、加大密度、成型，進而成為小棒狀固體顆粒燃料等，通過壓制，成為現代化的清潔燃料，它同時是而且新興專用生物質，可直接使用，而

28、不是傳統(tǒng)的煤上的城市的傳統(tǒng)煤鍋爐。 二、秸稈燃料的特點： 通過壓制后成型的物料，它的揮發(fā)性好，比較容易析出，燃料的活性好，燃點低，灰又比較少，易著，在燃料上比較節(jié)約，很大的降低了成本。壓制以后出來的燃料體積比較小，所占比重比較大，燃燒的時間長，存儲和運輸都比較方便，它的體積是原來的三十分之一，相當于同樣質量的十五倍左右，密度區(qū)間0.9-1.4g/cm3，熱值區(qū)間在3500-5500大卡，特別容易揮發(fā)的燃料。 三、秸稈燃料的應用范圍： 第4章 秸稈壓塊機主要零部件的設計及校核 式中：z－機器上帶根數、－每一根帶的抓緊力、－主軸上的包角。 具體結構詳見下圖4-1大皮帶輪、圖4-2小皮

29、帶輪： 圖4-1 大皮帶輪 4.3.6 按彎扭合成應力校核軸的強度 我們在進行強度校核的時候最主要的就是校核最大彎矩、扭矩。 。故安全。 具體結構詳見下圖4-5主軸： 圖4-5 主軸 4.4 平模的設計 為了防止我們生產加工出來的秸稈壓塊的開裂，所以我們需要在模孔上開孔，具體尺寸為平模直徑為502mm，厚度為70mm，在平模上開有32個?？祝？椎目讖綖?2mm。具體結構詳見下圖4-6平模： 圖4-6 平模 4.5 壓輥的設計 壓輥的直徑為185mm，因為平模上孔徑為32mm，為減小摩擦力，將與平模接觸部分的壓輥寬度設計為31mm，輥輪腹寬度為70mm。為增強壓輥對物料的碾壓，將輥輪設計為帶齒槽的圓柱體，在壓輥的圓周表面上拉有與軸線平行的條形齒，條形齒個數為29個，每個條形齒的寬度為13mm，深度為10mm，相鄰齒之間的距離為7mm。具體結構詳見下圖4-7壓輥： 圖4-7 壓輥