1、1饲料颗粒机设计学 生： 指导老师： 由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书，CAD 图纸等，联系 153893706摘 要:近年来，我国饲料工业得到了迅速发展，特别是体现现代化饲料工业特征的全价颗粒饲料，越来越被广大养殖业者接受。饲料加工设备，特别是颗粒制粒机，也随着饲料工业的发展而迅速发展。我国颗粒制粒机已走过了从引进、仿制到消化吸收、自行设计制造的过程。多种颗粒饲料制粒机已广泛用于颗粒饲料的生产实践中。 本文介绍的是平模饲料颗粒机的研究和设计的过程。这里主要是说明了设计路线由传动方案的设计、平模和压辊的设计。传动方案主要是减速器的设计，也就是传动装置中的两个轴和一对圆锥齿轮的设计
2、，以及标准件的选择（包括轴承） 。其中对平模的结构和压辊的结构作了详细的设计， 对平模和压辊的装配和安装作了一定的分析。它具有很强的实用性，能在较恶劣的环境下适应小型加工的要求。平模和压辊能够很好压制出颗粒饲料设计中考虑到调隙、运动等问题，对此作了一定改进。关键词：颗粒饲料;平模;挤压;制粒机;设计;The Design of Feed Particles Machine Student:Tutor:(College of engineering, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)Abstract: In recent
3、 years, feed industry have developed rapidly in our country, especially reflect in modern feed industry of the whole grain feed characteristics, more and more be accepted by the 2breeding person. Feed processing equipment, especially grain granulating machine, developed with the development of the f
4、eed industry rapidly. Our country particle granulating machine has passed from the introduction, digestion and absorption, modelled on to his own design manufacturing process. A variety of granule feedstuff granulating machine widely used in the production of granule feedstuff in practice.This paper
5、 tells about flat feed particles of machine mould research and design process. Here is that the main design line by the transmission scheme design, flat dies and the design of pressure roller. Transmission scheme mainly is the design of the speed reducer, also is the transmission of the two axis and
6、 a pair of bevel gears of design, and the choice of standard (including bearing). One of the flat model of the structure and the structure of the pressure roller is made the detailed design, of the flat dies and pressure roller of the assembly and installation are analyzed. It has a very strong prac
7、ticability, can in a bad environment to adapt to the requirements of small process. Flat dies and pressure roller can very good suppression out particles into the feed design the gap, sports, this must be improved.Key words: Granule feedstuff;Flat die;Extrusion;Granulating machine;Design1 前言1.1 研究的目
8、的与意义饲料，是所有人饲养的动物的食物的总称，比较狭义地一般饲料主要指的是农业或牧业饲养的动物的食物。饲料（Feed）包括大豆、豆粕、玉米、鱼粉、氨基酸、杂粕、添加剂、乳清粉、油脂、肉骨粉、谷物、甜高粱等十余个品种的饲料原料 1。随着养殖业的不断发展和养殖规模的不断扩大，饲料的需求量日趋增长。如今世界上动物性食品以高于人口增长的速度发展，世界市场上的动物性食品空前丰富。在品目繁多的动物饲料中，颗粒饲料占有非常大的比重，有些国家生产的颗粒饲料占全部饲料的 50%以上。饲料，特别是颗粒饲料，在养殖生产中的作用越来越重要，对国民经济发展的影响越来越大。研究设计高效节能，易操作，效率高，寿命长的饲料颗
9、粒机，对于生产加工颗粒饲料，提高养殖业的效益，增强我国饲料工业在国际市场的竞争力都有着重大的作用 2。近年来，我国饲料工业得到了迅速发展，特别是体现现代化饲料工业特征的全价颗粒饲料，越来越被广大养殖业者接受。饲料加工设备，特别是颗粒制粒机，也随着饲料工业的发展而迅速发展。我国颗粒制粒机已走过了从引进、仿制到消化吸收、自行设计制造的过程。多种颗粒饲料制粒机已广泛用于颗粒饲料的生产实践中 3。研究设计高效节能，易操作，效率高，寿命长的饲料颗粒机，对于生产加工颗粒3饲料，提高养殖业的效益，增强我国饲料工业在国际市场的竞争力都有着重大的作用。1.2 国内外研究情况最早的制粒机利用的是压缩成型原理，是由
10、两个形状相同而转向相反的滚筒组成，粉料被强制填入凹处而压缩成各种形状，如三角形、菱形、椭圆形、圆形等粒料，由于这种机械压缩作用时间短，颗粒强度低，生产能力小，现已不多使用。1910 年 第一台挤压式制粒机研制成功，首先生产出圆柱状粒料，也是首次使用现今所谓模子。早期的模子固定不动，粉料经螺旋挤压通过通孔模子，挤出的粒料被切刀切断成所需的颗粒。1920 年 制粒机已发展成使用环模的制粒机。1986 年 江苏正昌集团公司成功研制出 11KW，平模直径为 250mm 的平模制粒机。随着饲料工业的迅猛发展，制粒机市场需求的剧增，制粒机制造业空前火爆。 1989 年 山东牧羊集团总公司投入大量资金,购置
11、先进工作母机与关键的制造设备，引进外资和国际先进的技术，进行产品系列扩展设计，先后开发了平模外径系列为 200、250、315、400、450、500、630mm，模孔直径为1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、6.0、8.0、10.0、12.0、16.0、20.0、25.0、30.0mm 的制粒机及其配套设备，同时开发其他用途制粒设备，如：渔用水产饲料制粒机、宠物饲料制粒机、对虾用饲料制粒机、高温调质制粒机、压模喷油制粒机等。1992 年 国家颁布了平模制粒机行业标准（中华人民共和国行业标准SB/T1012292） ，规定了平模制粒机的产品分类、技术要求、试
12、验方法、检验规则及标志、包装、运输、贮存。1995 年 中国农机院畜禽机械研究所研制出 9KP36 平模制粒机。1999 年 国家粮食储备局武汉科学研究设计院消化吸收国外技术结合国内特点研制开发出 SZLP78 大模孔平模制粒机。2000 年 黑龙江省的农业工程科技人员在研究国内外颗粒机的基础上结合鱼、禽、畜饲料特点研制出 9PL245 型平模制粒机。2004 年 农业部南京农业机械化研究所研制出大型农作物秸秆平模式制粒机，该设备是农业部南京农业机械化研究所承担的农业部 948 引进项目的研究成果，由德国卡尔公司的 38-780 平模式制粒机的基础上进行国产化设计而成，该机配有四只压辊,其平模
13、直径达 780mm，为国内之最。它采用的浮动式液压头技术使物料的压缩比恒定、4可调。适用于生产以秸秆、牧草为主要原料的颗粒饲料以及粗纤维多的基料为原料的颗粒肥料。2005 年 农业部南京农业机械化研究所与江苏省农机局在从德国引进的 780 型农作物秸秆颗粒饲料平模制粒机的基础上进行国产化设计，研制出 SZLP780 平模制粒机4。如今饲料颗粒机更趋向于小型颗粒机的发展。小型颗粒机机型吸取了国内外颗粒机之精华，为节能新产品。过去一般将饲料加工成粉末后饲喂，存在饲喂不方便、适口性差、家畜挑食、利用率低等缺陷。随着新型小型颗粒饲料机械的问世及普及，现在已可以方便地将粉末饲料加工成颗粒饲料。可采用照明
14、电为动力，在压辊的挤压下从模孔中压出制粒，可以很方便地调整颗粒长短，其结构简单，占地面积小，噪音低，加工成颗粒饲料后具有很多优点。2 饲料颗粒机的结构设计平模饲料颗粒制粒机目前有动辊式、 动模式和动辊模式三种， 此设计是固定平模动辊挤压式的结构设计。2.1 平模饲料颗粒机的基本结构平模饲料颗粒制粒机主要由喂料机构、 压制机构、 出料机构、 传动机构和电气控制装置等组成，主要部件有：电动机、传动箱、主轴、喂料室压辊、平模、出料盘等。2.1.1 压辊和平模饲料颗粒成型原理：供料区内的物料在重力作用下紧贴在平模上，当压辊向前滚动，物料进入变形压紧区，这时因受到挤压，原料粒子不断进入粒子间的空隙内，间
15、隙中的空气被排出，粒子间的相互位置不断更新，粒子间所有较大的空隙逐渐都被能进入的粒子占据。随着压辊继续滚动，被压实的原料进入挤压成型区，部分楔形区、模孔的锥孔部分和前半部分都属于挤压成型区，该区内，压力继续增加，粒子本身发生变形和塑性流动，在垂直于最大主应力的方向被延展，并继续充填周围较小的空隙，由于压辊和物料间的摩擦作用加剧而产生大量热量，导致原料中含有的木质素软化，粘合力增加，软化的木质素和生物质中固有的纤维素联合作用，使生物质逐渐成形，这时部分残余应力贮存于成型块内部，粒子结合牢固但不甚稳定。成型块在挤压作用下进入模孔的保型段，在该段不利于形状保持的残余应力被消除，颗粒被定型 5。这就要
16、求压辊和平模这两个主要的工作部件有相当高的耐摩擦和耐腐蚀性，所以一般采用的材料为优质合金钢或者是高铬不锈钢。本设计平模选和压辊的材料选择540Cr,并渗碳处理，以保证足够的硬度。2.1.2 刮料板 刮料板数量需根据压辊个数来决定，一般与压辊数量一致, 刮料板的作用是物料全部进入模辊之间 , 否则部分物料从平模罩窜出 , 造成粉化率增高 , 应将刮料板调整到其上部边缘曲线与模辊间隙 23mm 。 2.1.3 机架机架角钢焊接而成，这样可能节省材料，节约成本。其作用是支撑机筒和传动系，将减速箱围在里面，保障操作者的安全，同时机架还有安装支撑电动机的功能。2.1.4 传动部分系统采用皮带轮、锥齿轮一
17、级传动。电机安装在机架上面，整机结构简单、紧凑。2.2 工作原理平模饲料颗粒制粒机有动辊式、动模式、模辊双动式三种，后两种常见于小型平模制粒机，较大机型一般用动辊式。按磨辊的形状分，又可以分为锥辊式和直辊式两种。直辊动辊式平模制粒机工作原理：电动机通过减速箱驱动主轴，主轴带动磨辊，磨辊绕主轴公转的同时也绕磨辊轴自转。加工颗粒时，生物质原料被送入平模机的喂料室，在分料器和刮板的共同作用下均匀地铺在平模上，主轴带动的压辊连续不断地滚过料层，将物料挤压进入模孔，物料在模孔中经历成型、保型等过程，一定时间后以圆柱状态被挤出，旋转的切刀将物料切断，形成颗粒，由扫料板将颗粒送出。 也可以这样理解：给料器一
18、般采用无级调速（均料板）的刮料的作用，将调制好的物料均匀地分配到模辊之间，由于模（从动） ，辊（主动）通过模辊间物料及其间摩擦力带动而旋转，将物料嵌入挤压，最后成条柱状从平模孔中连续挤出来，再由安装在分料器的固定切刀切成 一定长度的颗粒饲料 6。3 传动方案的分析和拟订 3.1 传动方案的设计 3.1.1 传动方案的分析根据设计要求每小时100kg，主轴的转速是 160r/min，设计的是小型的饲料加工机械由设计的要求和设计的限制以及平模饲料颗粒制粒机自身的特点和主轴的转速决定了设计的传动路线有三种:(这里由于经济因素以及设计需求不考虑二级减速器) 6方案1 方案2 方案3图 1 传动方案设计
19、图 Fig l Design of transmission scheme方案1：电机带轮变速箱平模方案2：电机变速箱平模方案3：电机带轮平模3.1.2 传动方案的选择 一级圆锥齿轮减速器的特点是：承载能力和速度范围大，传动比恒定，外廓尺寸小，工作可靠，效率高，寿命长，制造安装精度要求高，噪声较大，成本较高。带传动的特点是：成本低，操作安装方便，传动简单，能承受较大的振动，但传动比不是很稳定，外廓尺寸大，结构庞大，但效率低， 寿命短。 带传动和一级圆锥齿轮减速器的特点是：承载能力和速度范围大，传动比恒定，工作可靠。 效率高，寿命长，安装方便，能承受较大的振动，但安装要求精度高，外廓尺寸过小，噪
20、声大，成本高。 由以上的比较和各方面的综合考虑，选择的传动的方案为带传动和一级圆锥齿轮减速器传动。 确定方案1为设计的选用方案。 3.2 设计传动机构根据设计要求，初步设计平模饲料颗粒制粒机简图如图2所示71.电动机 2.带传动 3.平模 4.压辊 5.料斗 6.均料片 7.出料口 8.减速箱图 2 平模饲料颗粒制粒机简图 Fig 2 Flat mould feed particles granulating machine diagra3.3 电动机的选择3.3.1 相关参数计算此处已删除11.4 轴承润滑和密封润滑脂比润滑油稠得多，有膜强度高，能承受较高的载荷，且不易流失，密封装置简单，一
21、次加油可使用较长时间，不必添加或更换。8选取毡圈油封，这种密封主要用与脂润滑的场合，它的机构简单，在轴承盖上开出梯形槽，将毛毡按标准制成环行或带状，放置在梯形槽中以与轴密和接触；或者在轴承盖上开缺口放置毡圈油封，然后用另外一个零件压在毡圈油封上，以调整毛毡与轴的密和程度，从而提高密封效果。12 键连接的选择及校核计算12.1 键的尺寸选择查机械设计课程设计手册表 12-17，可知电动机的输出轴的伸出长度为，轴径为 ，键槽宽为 ，又因为带轮的宽度 ，选择圆头mE50mD24mF8普通平键（A 型） ，由表 4-1，查得键的公称尺寸为 ，键的长度为 。7hbmL2键的材料采用抗拉强度不小于 的钢，
22、采用 45 号钢。键槽的表面粗糙度参MPa590数 值推荐 。Rau2.36112.2 键强度的校核根据强度校核公式(19)PdklT3102(20) bV 带传动中，键连接所受的载荷为静载荷，查表可知， ， 。MPa50Pa90校核键)(84.514307.9501 mNnPTPadtl 32.62.23)(78450Mb12.3 确定各键的型号按 13.1 及 12.2 的方法选择并校核各键，最终确定键的型号为：小带轮处：圆头普通平键（A 型） ，公称尺寸为 ，键的长度为78hbmL2大带轮处：圆头普通平键（A 型） ，公称尺寸为 ，键的长度为1059小锥齿轮处：圆头普通平键（A 型） ，
23、公称尺寸为 ，键的长度为78hbmL28大锥齿轮处：圆头普通平键（A 型） ，公称尺寸为 ，键的长度为91440联轴器（输出轴）处：单圆头普通平键（C 型） ，公称尺寸为 ，78hb键的长度为 mL45联轴器（实心轴）处：单圆头普通平键（C 型）公称尺寸为 ，6键的长度为 ，平模处：圆头普通平键（A 型） ，公称尺寸为 ，键的长度为812hbmL2压辊轴处：圆头普通平键（A 型） ，公称尺寸为 ，键的长度为6813 总结这次饲料颗粒制粒机的设计是我们在大学期间所进行的一次非常全面的设计，不仅让我为自己在大学四年所学习知识进行了全面总结，而且使我们更进一步的了解和掌握搞设计的基本步骤、基本方法。
24、毕业设计不仅仅是一种对知识的总结和巩固，更是对我们大学四年学习成果的一种检验，对我们能力的检验。通过这次毕业设计我们收获很大，明白自己要学习的知识还有很多很多。通过这次毕业设计，我明白了学习在于积累，而目的在于运用，这次设计把我们在大学期间所学课程中所获得的理论知识在设计实践中加以综合运用，把大学四年来所学的知识贯穿起来，使理论知识和生产实践密切的结合起来,对我们的知识和综合素质都有很大的提升。在设计过程中，我查阅了大量的资料，也经常向老师请教。这是一个有难度的设计题目，非常锻炼人。因为饲料颗粒制粒机并不是农机学习的范围，但是只要弄懂了原理，一切难题自然迎刃而解。查阅资料也是一种考验，是对我们
25、捕捉信息能力和综合信息能力的一种检验，通过查阅有关参考资料、计算图表、手册、图集、规范，熟悉有关的国家标准等多种信息，我们对机械设计的知识又得到了进一步的提升和巩固。通过此次设计，我深刻的认识到，要想成为一名合格的工程设计人员只是掌握本专业的知识是远远不够的，我们应该有更加广阔的视野，更全面的补充自己的知识，更明确自己的定位，为农机的发展做出一份贡献。总之，路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。设计之路任重而道远，但只要有坚韧10不拔的意志和谦让好学的态度，一步一个脚印，一定能走出一条属于自己的未来之路。参考文献1 方希修,尤明珍.饲料加工工艺与设备M.北京:中国农业大学出版社,2007:101-1
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29、.23 Jonathan Wickert.An Introduction to Mechanical EngineeringM.New York:CL-Engineer-ing,2005.1124 Myer Kutz.Environmentally Conscious Mechanical DesignM.New York:Wiley,2007.致 谢在此要感谢向阳老师对我的悉心指导和热情关怀，感谢老师给我们的帮助。本文从文献的查阅、整理到论文的撰写、定稿，都倾注了老师的大量心血，使我增加了独立思考，解决问题的能力；传道，授业，解惑之余，教会我很多道理，让我获益良多，特此表示衷心的感谢。在整个设计过程中我遇到了很多的困难和迷惑，通过向老师请教，和同学交流，查阅资料等方式难题都一一解决。虽然这个设计做的不是很好，但是在设计过程所学到的，所经历的，都将会是我一生珍贵的财富。同时也要衷心感谢四年来学校的辛苦栽培，感谢老师们的谆谆教诲，感谢同学们的无私帮助。因此，在设计顺利完成之际，我向所有指导、帮助和鼓励我完成设计的老师们、同学们致以最诚挚的谢意！同时，也向百忙中抽时间审阅我的设计说明书的老师致以崇高的敬意！当然在本次设计中,由于本人知识水平有限,设计中难免有很多的不足之处。敬请各位老师同学批评指正，再次对各位老师和同学表示衷心的感谢，谢谢！
