1、I机制木炭机Mechanism of charcoal machine如需图纸,QQ153893706学 院：继续教育学院专 业 /班 级 ： 机 专 0706学 号：学 生 姓 名 ：指 导 教 师 ： I摘 要随着改革开放的深入，我国工业用炭量日益增大，为保护林业资源，国务院明文规定不允许木材烧炭，以木炭为原料的产品，厂家多处于停产或半停产状态。木炭机进入社会后，有效缓解了木炭供应紧张的局势。其生产的机制炭是利用农林剩余物为原料，通过机械挤压成型、脱烟碳化而成的人造炭。具有燃烧时间长、火力旺、无烟、无味，在燃烧过程中无爆花现象等优点。经权威部门检测，人造炭的各项理化指标均优于天然木炭。机制
2、木炭生产流程主要分：原料备制、制棒、炭化三大部分。原料备制是一个系统工程包括粉碎、筛选、烘干、输送组成；制棒工序是由挤压制棒、薪棒收集组成；炭化工序是由薪棒运输、薪棒码放、炭化、出窑组成。本文的设计任务是设计一个占地面积较小的机制木炭机，即制棒部分。该设备能够实现对木锯末、秸秆等进行压缩挤出，最终形成高密度木炭棒，为炭化提供原材料的半成品。经过对设计方案的分析并选定、总体原理图的绘制、对各部分结构和功能进行具体设计、对零部件进行强度校核，最终设计出一台符合要求的机制木炭机。关键词：机制炭；木炭机；制棒I目 录摘 要I第 1 章 引言1第 2 章 传动装置总体设计方案22.1 机制木炭机的传动原
3、理图22.2 设计技术参数22.3 电动机的选择22.4 确定传动装置的总传动3第 3 章 传动零件的设计计算43.1 带轮设计43.2 齿轮设计6第 4 章 轴系零部件的设计计算104.1 各轴轴承设计核算104.2 输入轴的设计124.3 输出轴的设计计算15第 5 章 联接部件的设计计算195.1 键联接设计19第 6 章 其他零、部件的设计计算216.1 减速器箱体结构设计216.2 密封和润滑的设计22第 7 章 经济环保性分析23第 8 章 结论24参考文献 25致谢 26 第 1 章 引言I近年来森林资源日益减少，环境日益遭到破坏，为了减轻环境压力国家十分重视森另资源开发问题。所
4、以在木炭方面国家支持机制木炭产业的发展。一个产业的发展必将带动与其相关产业的发展，所以说机制木炭产业的发展必然会为机制木炭机产业创造发展机会，在将来的一段时间内我国机制木炭机产业将拥有一个广阔的发展前景。机制木炭又名机制炭，薪棒、人造炭、再生炭、无烟清洁炭，是以木质碎料挤压加工成的炭质棒状物源于日本，产品称“木力亏仆“，后经台湾传入大陆英文译名为machine-made charcoal。棒炭原料来源广泛，稻壳、花生壳、棉壳、玉米芯、玉米秆、高粱秆、豆秆、锯末、木屑、刨花、松粒壳、椰子壳等皆可用作原料生产棒炭，以锯末、刨花、竹屑、稻壳为最佳。棒炭市场广阔。饭店用作烧烤用炭，棒炭密度是木炭的 倍
5、以上，燃烧无烟，工业上，棒炭用于生产二硫化炭和钢铁冶炼。棒炭还用作锅炉的补充燃料，它的密度与煤相近，热值为 大卡 ，但灰份明显低于煤炭。机制木炭主要特点：密度大，热值高，无烟、无味、无污染、不爆炸、易燃，是国际上公认的绿色环保产品。木炭的质量指标为:含炭量 ,发热量千大卡,灰份 , 挥发份 , 水份 ,无杂质,燃烧时无烟无味时间 小时,炭外径 中间孔径 。机制木炭生产流程主要分：原料备制、制棒、炭化三大部分。原料备制是一个系统工程包括粉碎、筛选、烘干、输送组成；制棒工序是由挤压制棒、薪棒收集组成；炭化工序是由薪棒运输、薪棒码放、炭化、出窑组成。本文的设计任务是设计一个占地面积较小的机制木炭机，
6、即制棒部分。该设备能够实现对木锯末、秸秆等进行压缩挤出，最终形成高密度木炭棒，为炭化提供原材料的半成品。I第 2 章 传动装置总体设计方案2.1 机制木炭机的传动原理图图 2-1 木炭机的传动原理图经过查阅资料最终确定机制木炭机的传动原理图（图 2-1） 。2.2 设计技术参数螺杆圆周力： ，螺杆转速： ，电机功率： ，主要尺寸：，整体重量： ，产品产量 ，寿命： 年。工作情况：两班制、载荷平稳，工作环境：室内，常温工作。2.3 电动机的选择 按题目要求电机功率 11kW 选择 Y160L6 型三相异步电动机。I由相关手册查出适合电动机型号：（如表 2-1）表 2-1 电动机型号电动机型号额定
7、功率kw电动机转速(r/min)同步转速 满载转速Y 160L-4 11 1000 9702.4 确定传动装置的总传动比 根据设计要求设计螺杆直径为 65 mm， 分配传动比，带传动 ，减速器传动比 。I第 3 章 传动零件的设计计算3.1 带轮设计1.确定计算功率查表确定工作情况系数 ，故2.选择 V 带的类型根据 、 查表确定选用 B 型带3.确定带轮基准直径 并验算带速(1）初选小带轮的基准初选小带轮直径(2）验算带速因为 故带速合格。(3)计算大带轮基准直径4.确定 V 带的中心距 a 和基准长度 LdI(1) 初定中心距 (3-1)由公式（3-1） ，初定中心距(2）计算所需的基准长
8、由表选带的基准直径(3) 计算实际中心I中心距变化范围5.验算小带轮包角 a16.计算带的根数 z(1) 计算单根 带的额定功率由 和 ，查得 。根据 ， 和 型带得 。查表得 ，于是I(2)计算 带根数。取 根。7.计算单根 V 带的初拉力最小值（F 0） min由 型带的单位长度质量应使带的实际初拉力8.计算压轴力 Fp压轴力的最小值为3.2 齿轮设计I由前面可知已知 ， ， ， 工作寿命 年（ 班制，每年 天） 。1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1）按原理所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。(2）木炭机是一般工作机，速度不高，故选 级精度。(3) 材料选择。由工作条件选择小齿轮
9、，材料为 号钢调质，齿面硬度，大齿轮 ，二者材料硬度差为 。(4）选小齿轮齿数 ，则大齿轮齿数取 。合格.2.按齿面接触强度设计由设计公式 （3-2）(1) 确定公式(3-2)中的各计算数值I1）选载荷系数 2）计算小齿轮传递转矩T1 3）查表选取齿宽系数4）又查表得材料的弹性影响系数5）又查表得小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限 。6) 计算应力循环次数7) 查表取接触疲劳寿命系数8) 计算接触疲劳许用应力，取失效概率为 ，安全系数I取(2)计算1) 试算小带轮分度圆2) 计算圆周速度v = =I3) 计算带宽 b4) 计算模数5) 计算载荷系数根据 ， 级精度，查的动载系数
10、,直齿轮,又查得使用系数 ,用插值法查得 级精度，小齿轮对称布置时， ,得 故载荷系数按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径则模数取模数 则 I3.按齿根弯曲强度设计(1）由 （3-3） (3-4）取=I取安全系数 ，取弯曲疲劳寿命系数 ， , 。则 =(2) 计算 ，YFa1YSa1I故可得强度满足要求，前面几何尺寸满足要求条件。第 4 章 轴系零、部件的设计计算4.1 各轴轴承设计核算轴承预期寿命计算根据工作要求可知，1.输入轴的轴承设计计算（1）初步计算当量动载荷将齿轮布置于轴正中，其受到的径向力 ,切向力。则轴承受到的力水平方向为 ，竖直方向其受到的径向N 因该轴承在此工作条件下只受到
11、径向力作用，所以(2)求轴承应有的径向基本额定载荷值IN(3）选用轴承型号选用 型深沟球轴承，求当量动载荷,初选 ，则派生轴向力用插值法得= 4查表得Ih 所以不合格。换用 型经检验寿命符合设计要求。用同样的方法选择另一端的轴承为 型2.输出轴的轴承设计计算（1）初步计算当量动载荷因该轴承在此工作条件下只受到 径向力作用，所以（2）求轴承应有的径向基本额定载荷值N（3）选择轴承型号选择 轴承（4）求当量动载荷初选 ，派生轴向力NI用插值法得=查表得 则 h所以合格I4.2 输入轴的设计1.按扭转强度估算轴的直径(1）轴的输入功率分别为带传动的效率和轴承效率。(2）初选轴的最小直径选 号钢，调质
12、处理，查表得= (3）确定轴各段直径和长度1) 从左端起该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用 型轴承，其尺寸为，那么该段的直径为 ，长度为2) 左起第二段，该段为齿轮轴段，由于齿轮的分度圆直径为 ，齿轮的宽度为 ，则此段的直径为 ，长度为3) 左起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用 型轴承，其尺寸为，那么该段的直径为 ，长度为4) 左起第四段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取 ，长度取5) 左起第五段，该段与大带轮连接，大带轮孔径为 ，取 ，(4）求齿轮上作用力的大小、方向 1) 小齿轮分度圆直径
13、I2) 作用在齿轮上的转矩为：3) 求圆周力：Ft4) 求径向力 Fr(5) 轴承支反力根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型。水平面的支反力：垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则那么(6) 画弯矩图左起第二段剖面处的弯矩：1)水平面的弯矩：2)垂直面的弯矩：3)合成弯矩： （图 4-1）I图 4-1 合成弯矩图(7) 画转矩图： T 1= Ftd1/2=3.119 Nmm (图 4-2)图 4-2 转矩图I图 4-3 当量应力(8) 核算危险截面因为是单向回转，转矩切应力为净应力，可得左起第二段剖面处为危险截面其的当量应力（图 4-3）： 合格4.3 输出轴的设计
14、计算I1.按扭转强度估算轴的直径(1) 轴的输入功率为分别为带传动的效率和轴承效率。(2) 初选轴的最小直径选 号钢，调质处理，查表得= (3）确定轴各段直径和长度1）从左端起该段装有止推轴承且与料斗座相连，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用 型轴承，其尺寸为 ，那么该段的直径为 ，长度为2) 左起第二段，为止推轴承的定位轴肩,其直径应小于止推轴承的内圈外径，取 ，长度取3) 左起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用 型轴承，其尺寸为，那么该段的直径为 ，长度为(4) 求齿轮上作用力的大小、方向 1) 大齿轮分度圆直径：2) 作用在齿轮上的转矩为：3)
15、求圆周力4) 求径向力 Fr(5)轴承支反力根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力I学模型。水平面的支反力：垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则那么图 4-4 合成弯矩图I图 4-5 转矩图(6)画弯矩图左起第二段剖面处的弯矩：1)水平面的弯矩：2)垂直面的弯矩：3)合成弯矩： （图 4-4）(7)画转矩图：(图 4-5）(8)核算危险截面因为是单向回转，转矩切应力为净应力，可得左起第三段剖面处为危险截面其的当量应力（图 4-6）： I合格图 4-6 当量应力图第 5 章 联接部件的设计计算5.1 键联接设计1.电机轴与小带轮用平键连接(1) 由电机轴径查手册选用 A 型平键，键 ，可得I2.大带轮与输入轴用平键连接(1) 由电机轴径查手册选用 型平键，键 ，可得3.输入轴与齿轮用平键连接(1) 由输入轴径查手册选用 A 型平键，键 ，可得4.输出轴与齿轮用平键连接I(1) 由输出轴右端径查手册选用 A 型平键，键 ，可得5.1.5 输出轴与螺杆用平键连接(1) 由输出轴左端轴径查手册选用 型平键，键 ，可得
