工業(yè)型煤成型機(jī)的設(shè)計(jì)

陳盼盼 宋開功 申世英

摘要：為了應(yīng)對環(huán)境問題，構(gòu)建人與自然和諧相處的環(huán)境，煤的清潔化利用成為了當(dāng)務(wù)之急。在這樣的條件下，工業(yè)型煤便應(yīng)運(yùn)而生。我國的工業(yè)型煤大多使用粘接劑低壓成型來生產(chǎn)工業(yè)型煤。通過對硫的固化，減少二氧化硫的排放，從而減少污染，保護(hù)環(huán)境。工業(yè)型煤成型機(jī)的發(fā)展顯得尤為重要。本文主要就是對工業(yè)型煤成型機(jī)的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：工業(yè)型煤;對輥?zhàn)映尚蜋C(jī)構(gòu);工業(yè)型煤成型機(jī)

背景：

我國現(xiàn)階段仍然大量使用煤炭資源，就拿2018年為例，火力發(fā)電占比73.32%，可見，在將來清潔能源發(fā)展到一定規(guī)模前，煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)仍然具有一定的活力。煤炭是十八世紀(jì)以來人類世界使用的主要能源之一。煤炭按用途分為民用煤和工業(yè)煤。工業(yè)型煤成型機(jī)主要負(fù)責(zé)進(jìn)行對加料過后的濕煤的成型。

發(fā)展現(xiàn)狀：

國內(nèi)外工業(yè)型煤技術(shù)大致分為三個(gè)階段。第一代型煤技術(shù)的特征是：

只簡單地把“粉煤”壓成塊，國外開發(fā)年代為19世紀(jì)末至20世紀(jì)初，開發(fā)國家有法國、英國、荷蘭、日本、前東德、前蘇聯(lián)，國內(nèi)開發(fā)年代為50年代至60年代：第二代型煤技術(shù)的特征是：利用粉煤壓球機(jī)成型工藝，改善原煤的某些缺點(diǎn)，以提高煤炭的使用性能，國外開發(fā)年代為1955年至1967年，開發(fā)國家主要為日本，國內(nèi)開發(fā)年代為60年代至80年代;第三代型煤技術(shù)的特征是對原煤特性進(jìn)行全面的、根本性的改造，使型煤潔凈、高效地燃燒，國外開發(fā)年代為60年代至1976年，開發(fā)國家主要有英國、日本，國內(nèi)開發(fā)年代為1978至今。

研究內(nèi)容：

工業(yè)型煤的生產(chǎn)過程中用到的機(jī)械結(jié)構(gòu)包括破碎機(jī)，帶式輸送機(jī)，中間加料倉，混捏機(jī)和成型機(jī)，以及最后的烘干爐，我設(shè)計(jì)的項(xiàng)目就是其中的關(guān)鍵部分——成型機(jī)部分。工業(yè)型煤的生產(chǎn)過程與用到的機(jī)械結(jié)構(gòu)見圖1與圖2。

工作結(jié)構(gòu)選擇：

最初我通過查閱資料，了解相關(guān)行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀后，我最初進(jìn)行了兩個(gè)方案的設(shè)計(jì)。兩個(gè)方案的主要區(qū)別就是工業(yè)型煤成型機(jī)的工作部分的設(shè)計(jì)。方案一中，我選擇了沖壓成型機(jī)構(gòu)，方案二，我選擇了對輥成型機(jī)構(gòu)。在充分對比自己兩個(gè)設(shè)計(jì)方案后，我選擇了對輥成型機(jī)構(gòu)方案，放棄了沖壓成型機(jī)的方案。因?yàn)樵诠I(yè)成型機(jī)中，最關(guān)鍵的部分就是他的工作部分。對輥成型機(jī)構(gòu)相比于沖壓成型機(jī)構(gòu)，它更適合于工業(yè)型煤的大量生產(chǎn)，而且對輥成型機(jī)的工作結(jié)構(gòu)更加簡單，需要的傳動結(jié)構(gòu)更少，效率更高，成型率更高。同時(shí)，工作結(jié)構(gòu)簡單的好處是生產(chǎn)成本更低，而且方便修理與維護(hù)，售后服務(wù)更加的方便，產(chǎn)品競爭力更加的強(qiáng)大。

輥?zhàn)映尚蜋C(jī)構(gòu)的工作原理：

工業(yè)型煤成型機(jī)的主要機(jī)械結(jié)構(gòu)對輥成型機(jī)的工作原理如圖3所示，對輥成型機(jī)的工作部分平面展開示意圖如圖4所示

通過圖3所示，可以看出該機(jī)械工作時(shí)一對輥?zhàn)油ㄟ^對向旋轉(zhuǎn)，將加入的處理過后的煤擠壓成型，然后利用重力，在成型煤自然下墜進(jìn)入輸送帶后，通過輸出機(jī)構(gòu)將成型的煤進(jìn)行輸出，輸出到烘干部分進(jìn)行烘干，從而完成工業(yè)型煤的完整生產(chǎn)。

工作部分的主要參數(shù)確定：

根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中的產(chǎn)量要求，我們對輥?zhàn)咏M件的參數(shù)進(jìn)行確定。主要納入?yún)⒖嫉囊蛩匕呵虍a(chǎn)量，以及加入固硫劑處理過的濕煤的濕強(qiáng)度。我們需要確定的參數(shù)包括對輥組件的直徑，寬度和轉(zhuǎn)速，這三項(xiàng)直接決定了成型機(jī)的產(chǎn)量。我們國家沒有專門的標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)定對輥成型機(jī)中對輥組件的參數(shù)，因此，我們設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的產(chǎn)量和濕強(qiáng)度來最終確定輥輪的尺寸。

我們以每小時(shí)18噸的產(chǎn)量來進(jìn)行參數(shù)確認(rèn)，在該設(shè)計(jì)中，我們選擇的電機(jī)為40kw，主軸的轉(zhuǎn)速為20。通過比較大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，單個(gè)煤球干燥后重量約為50g，考慮到成型率我們按98%成型率進(jìn)行保守計(jì)算。

我們?yōu)榱送瓿?8的產(chǎn)量，進(jìn)行以下的計(jì)算說明來確定相關(guān)參數(shù)：

成型機(jī)每分鐘需要的產(chǎn)量=0.3即一分鐘需要產(chǎn)出300kg;

又已知我們的主軸轉(zhuǎn)速20所以，我們可以得出輥?zhàn)愚D(zhuǎn)一圈的產(chǎn)量應(yīng)為=15;

根據(jù)資料調(diào)查，分析統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得知，每個(gè)謀球約為50g，我們成型機(jī)上的輥?zhàn)有D(zhuǎn)一周的成球個(gè)數(shù)應(yīng)為=300個(gè);

煤球尺寸我們?nèi)¨?036;

棍子上的球窩，我們沿著圓周方向排8排，為了提高成型率以及充分利用輥?zhàn)拥谋砻婵臻g，我們選擇錯位排列，因此輥?zhàn)拥膶挾葢?yīng)該小于? 508=400mm，我們?nèi)?80mm;

因此，我們可以來確定球窩個(gè)數(shù)

=37.5個(gè)，因?yàn)榭紤]到保守成型率為98%，我們向上取整數(shù)，故我們?nèi)≌麛?shù)為38個(gè);

又已知煤球的直徑為50mm，通過計(jì)算，我們又可以確定輥?zhàn)拥闹荛L與直徑。

輥?zhàn)拥闹荛LL38×50=1900mm，

輥?zhàn)又睆絛=605mm;

輥?zhàn)拥闹睆轿覀冞x定為大于605mm的700mm，選取較大的數(shù)值，有利于排布球窩時(shí)的間距選擇;

球窩與凸臺的長度為57.84mm;

57.84mm>50mm，即該數(shù)值大于我們最初確定的型煤直徑，故參數(shù)正確，該設(shè)計(jì)合理。

綜上所述，主要參數(shù)確定如下：

輥?zhàn)拥闹睆酱_定為700mm;

輥?zhàn)拥膶挾却_定為380mm;

輥?zhàn)由系那蚋C沿圓周進(jìn)行分布排列，一共8排，每排38個(gè)。

研究結(jié)論：

工業(yè)型煤成型機(jī)是工業(yè)煤生產(chǎn)的關(guān)鍵機(jī)械，他的設(shè)計(jì)涉及到很多方面，需要綜合考慮各個(gè)方面的因素，通過對關(guān)鍵因素的思考計(jì)算確定設(shè)計(jì)出的工業(yè)型煤成型機(jī)的相關(guān)參數(shù)，這涉及到機(jī)械傳動等各個(gè)方面的知識，由于我自己相關(guān)方面的知識還不夠豐富，我通過參考有關(guān)文獻(xiàn)結(jié)合自己所學(xué)的專業(yè)知識來進(jìn)行該設(shè)計(jì)。對于工業(yè)型煤成型機(jī)來說，我們通過產(chǎn)量與濕強(qiáng)度兩方面來進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而確定對輥的尺寸，轉(zhuǎn)速等基本參數(shù)。

在與市場上的類似產(chǎn)品進(jìn)行對比之后，發(fā)現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)還有很多的不足以及需要改進(jìn)優(yōu)化的部分，這其中最主要的包括如何優(yōu)化傳動機(jī)構(gòu)，從而讓各個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之間達(dá)到最優(yōu)化傳動，進(jìn)而提高該設(shè)計(jì)的質(zhì)量，最終提高該產(chǎn)品在同類型機(jī)械中的競爭力。

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