秸稈水平環(huán)模成型機設計

耿博文　高宇博　韓　蓉　葉東旭　房　寧（哈爾濱石油學院機械工程學院，黑龍江　哈爾濱　150027）

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秸稈水平環(huán)模成型機設計

耿博文高宇博韓蓉葉東旭房寧
（哈爾濱石油學院機械工程學院，黑龍江哈爾濱150027）

［摘要］以秸稈環(huán)模成型機為研究對象，介紹研究秸稈成型機的目的和意義，擬定秸稈成型機的傳動方案，確定秸稈成型機所需電動機型號及減速器型號，并對秸稈成型機壓輥和環(huán)模的材料、結(jié)構(gòu)分別進行選擇和設計。

［關(guān)鍵詞］秸稈成型機；環(huán)模；結(jié)構(gòu)設計

1　研發(fā)生物質(zhì)成型機的目的和意義

生物質(zhì)能源是一種清潔能源，具有可再生性和環(huán)境友好的雙重屬性［1］。農(nóng)作物秸稈在農(nóng)村是非常豐富的生物質(zhì)資源之一，是一種寶貴的可再在生資源［2］。利用秸稈資源生產(chǎn)出環(huán)保燃料，既緩解了我國能源緊張的局面，同時也減少了溫室氣體的排放，保護生態(tài)環(huán)境，又有利于改善農(nóng)村居民生產(chǎn)生活條件，增加農(nóng)民收入［3］。生物質(zhì)成型機的研制可有效解決我國能源短缺、廢棄物污染和“三農(nóng)”問題。

2　水平環(huán)摸成型機總體設計

2.1傳動方案的擬定

本設計突破傳統(tǒng)的設計理念，采用環(huán)模水平放置的結(jié)構(gòu)，電動機和減速器的連接采用聯(lián)軸器，環(huán)模水平放置，工作時秸稈物料帶動壓輥轉(zhuǎn)動，環(huán)模和壓輥彼此產(chǎn)生相對運動從而擠壓出物料，這種簡單的傳動方式可使傳動路線較短，功率損耗較低，如圖1所示。

圖1　傳動方案圖

2.2電機及減速裝置的選擇

生物質(zhì)燃料成型機對動力設備沒有特殊的要求，在我國普遍使用三相交流電源。因此，選用市面上常見的Y系列三相異步電動機［4］，型號為Y180L-4。

2.3壓輥的設計

壓輥是成型機中的重要部件，也是易磨損件之一。為了達到提高壓輥使用壽命應選用合金結(jié)構(gòu)鋼如40Cr，并對其進行調(diào)質(zhì)處理，使其表面硬度達到HB360以上，根據(jù)受力分布合理性，以三只壓輥為最佳。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.4環(huán)模的結(jié)構(gòu)設計

2.4.1環(huán)模材料的選擇。環(huán)模材料的選擇能夠直接影響環(huán)模的強度，耐磨性和抗腐蝕性。目前，環(huán)模常用的材料有3種：碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼［5］。本設計選用不銹鋼材料4Cr13。

2.4.2環(huán)模速度的確定。本設計中環(huán)模轉(zhuǎn)速與減速機輸出轉(zhuǎn)速相同，通過查閱減速機的性能參數(shù)即可得到環(huán)模轉(zhuǎn)速，經(jīng)查得減速機能夠得到的輸出轉(zhuǎn)速為36 r/min，從而算得環(huán)模的速度為1.88 m/s。

2.4.3環(huán)模的結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定。環(huán)模的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)能夠?qū)ζ鋲勖?、成型顆粒的單位時間產(chǎn)量以及成型燃料的燃燒性能都有重要的影響。

2.4.3.1環(huán)?？椎挠行чL度（L）。環(huán)模孔的有效長度是指物料固化成型的?？组L度。?？子行чL度直接影響物料成型時間，有效長度長的環(huán)模所得到的成型顆粒更緊實，強度更高。本設計?？椎挠行чL度L=40 mm。

2.4.3.2模孔長徑比（L/d）。?？椎拈L徑比即?？椎挠行чL度L與?？字睆絛之比［6］。本設計中環(huán)模的有效長度為40 mm，?？椎闹睆絛=8 mm，因此長徑比為5。

2.4.3.3?？椎目仔?。環(huán)模?？椎目仔椭饕型忮F孔、內(nèi)錐孔、直孔和階梯孔，如圖3所示。本設計的物料主要是秸稈，屬于高纖維物料，因此選擇外錐形孔。

2.4.3.4環(huán)模厚度（T）。環(huán)模厚度與固話過程中的壓力、物料特性、能耗、?？子行чL度、環(huán)模強度以及減壓孔深度等因素有關(guān)；環(huán)模厚度大，孔徑越小，孔壁阻力越大，強度和剛性大，成型燃料密度也大。本設計的環(huán)模厚度T=60 mm。

2.4.3.5?？椎呐帕泻烷_孔率。?？椎呐挪挤譃檎R陣列排布和錯位排布，如圖4所示。環(huán)模大多選擇錯位排布，這種排布方式能夠使物料均勻進入模孔。比較合理的環(huán)模模孔開孔率應在20%～30%。本設計的環(huán)模開孔率經(jīng)過理論計算約24%。

圖2　壓輥結(jié)構(gòu)示意圖

圖3　模孔孔型結(jié)構(gòu)

圖4　?？椎呐帕蟹绞?/p>

3　結(jié)論

目前，國內(nèi)外對成型機的研究很多，大多成型機多用于生產(chǎn)飼料，隨著成型機技術(shù)的日趨成熟，全世界各國也對環(huán)保節(jié)能提出了自己的要求，越來越多以農(nóng)作物秸稈為原料的燃料成型機逐漸研發(fā)出來。

參考文獻

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［中圖分類號］TK6

［文獻標識碼］A

［文章編號］1674-7909-（2016）03-77-2

作者簡介：耿博文（1995-），男，本科，研究方向：機械電子工程。