生物质颗粒成型机机构设计

生物质颗粒成型机机构设计

摘要

有限的化石燃料储备和大量的污染物排放造成了能源与环境的双重危机，发展清洁能源刻不容缓。生物质燃料是一种利用秸秆等作物废弃物为燃烧介质的清洁燃料，经过成型加工后的生物质燃料具有热值高、污染小、可再生的优势，被视为最适合替代化石燃料的可再生能源。中国农业基础发达，能源需求迫切，尤其适合生物质燃料的发展。

本文阐述了国内外生物质颗粒成型机的发展现状，充分介绍了目前主流成型设备的特点，在此基础上首先通过对比各类成型机的优劣确定了利用螺杆挤出原理的总体设计方案。其次确定了实现挤出、成型等功能的结构组成，并对螺杆、模具等主要零件进行了设计和选取，最终确定了包括挤出机构、成型机构和传动机构在内的完整的成型机方案。并对主要的零件进行了校核，验证了设计的准确性。对设计方案进行了具体的经济分析，给出了产品的生产成本和预期利润。

本文设计了一种结构简单、制造方便、适合于我国农村地区的经济型生物质颗粒成型机，可连续生产，产量较高，具有一定的经济价值。

关键词清洁能源；生物质燃料；挤压成型；机构设计

摘要 I

Abstract II

第1章绪论 1

1.1 课题研究背景及研究的目的与意义 1

1.1.1 研究背景 1

1.1.2 研究目的与意义 2

1.2 生物质颗粒成型机国内外研究现状分析 2

1.2.1 国外研究现状 2

1.2.2 国内研究现状 4

1.3 研究的主要内容和方法 6

第2章生物质颗粒成型机总体方案设计 7

2.1 生物质颗粒成型原理 7

2.2 生物质成型工艺过程 8

2.3 生物质颗粒成型机类型比较及选择 8

2.3.1 螺旋挤压式生物质颗粒成型机 8

2.3.2 活塞挤压式生物质颗粒成型机 9

2.3.3 压辊式生物质颗粒成型机 10

2.3.4 成型机类型的确定 11

2.4 本章小结 12

第3章生物质颗粒成型机结构设计 13

3.1 挤压螺杆的设计 13

3.1.1 螺杆结构的设计 13

3.1.2 螺杆尺寸的确定 14

3.1.3 螺杆材料选择及加工要求 16

3.2 成型机构的设计 16

3.2.1 料筒的设计 16

3.2.2 料斗的设计 18

3.2.3 挤出模具的设计 18

3.2.4 尾座的设计 19

3.3 传动系统的设计 19

3.3.1 电机的选择 19

3.3.2 减速器的选择 20

3.3.3 联轴器的选择 21

3.4 工作台的设计 21

3.5 生物质颗粒成型机总体结构 22

3.6 本章小结 22

第4章关键零部件的校核计算 24

4.1 螺杆的校核计算 24

4.2 成型筒的校核计算 27

4.3 其他零件的校核计算 28

4.4 本章小结 28

第5章产品开发与经济分析 30

5.1 研究背景 30

5.1.1 能源危机的日益严重 30

5.1.2 开发生物质新能源的趋势 30

5.2 产品成本的核算 30

5.2.1 非标件的原料成本 31

5.2.2 标准件的采购成本 31

5.3 本章小结 32

结论 33

致谢 34

参考文献 35

附录A 36

附录B 43

结论

本文主要对生物质颗粒成型机进行了结构上的设计，提出了总体的设计方案，并对具体的零件进行了设计，利用Pro/E建立了零件和装配体的三维的模型，理论上可以实现生产生物质颗粒的基本功能。本文的主要工作内容可分为以下几项：

1. 本文在检索和查阅大量中外文献基础上，对生物质颗粒成型机国内外的发展过程及现状进行了阐述，并对主要的产品类型从适用范围、优势劣势等方面进行了区分和比较，针对产品定位和设计要求，确定了螺旋挤压式的整体成型方案。

2. 本文给出了生物质颗粒成型机详细的设计过程，确定了具体的结构组成，选择了三相异步电机与齿轮减速器相配合的的传动系统，确定了由螺杆和成型筒组成的成型系统，设计了挤压颗粒成型的模具。也设计了辅助进料的料斗和收集颗粒的收集板等提高效率的辅助装置。

3. 对本文设计的生物质颗粒成型机涉及到的关键零部件进行了校核，验证了各零部件的可靠性，对本文所设计的生物质颗粒成型机进行了详细的经济价值分析，计算了整套产品的设计加工成本，估计了产品的预期利润。

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