毕业设计毕业设计说明书说明书中文摘要中文摘要生物质挤出成型机设计摘 要随着社会的不断更新迭代，人们对于新能源的需求在不断的增加，由于目前主要使用的煤、石油、天然气等能源都属于不可再生能源，所以保护能源越来越重要。为了缓解能源紧张的问题，世界各国都在发展新能源，我国当然也不例外。新能源主要是可再生能源，生物质能作为可再生能源的重要部分。我国是农业大国，有丰富的生物质能，因此，如何合理的利用这些生物质能变得尤为重要。根据调查显示，目前市面上主要得生物质成型机械主要是使用的单螺旋加压方式。这种方式使用方便，但是生产效率很低。因此，基于上述情况，本毕业论文研究的内容是将传统的单螺旋加压方式改为双螺旋加压。这样做的好处是消耗少，生产率高，更能迎合市场的需要。关键词：生物质；成型；双螺杆挤压机毕业设计毕业设计说明书说明书英文摘要英文摘要Design of Biomass Extrusion Molding MachineAbstractWith the continuous social renewal and iteration, the demand for new energy isincreasing, and energy security as an industry is more important than ever before. Becauseto alleviate the tense energy problem, positive development of new energy is the toppriority, China is no exception.And because China has now become a major agriculturaldevelopment country, its biomass energy is extremely rich, it has been widely used as animportant renewable energy, how to use it has become extremely important.According to the survey, the main biomass molding machinery currently on themarket is mainly the single screw pressurization method. This method is easy to use, butthe production efficiency is very low.Therefore, based on the above situation, the contentof this graduation thesis is to change the traditional single-screw compression method todouble-screw compression. The advantage of this is less consumption, high productivity,and can better meet the needs of the market.Key words: Biomass; forming; Twin screw extruder目 录1 前言.11.1 设计的内容和意义.11.2 国内外的发展概况.11.3 本设计应达到的要求.22 技术任务书(JR).32.1 挤压机设计工作原理.32.2 加工系统及用途.32.3 成型机零部件结构设计.42.3.1 总体结构设计.42.3.2 螺杆结构设计.42.3.3 机筒结构设计.82.3.4 加热冷却系统.92.3.5 模板装置.93 设计计算说明书(SS).103.1 主传动系统的设计计算.103.1.1 传动系统设计.103.1.2 电动机的选用.103.1.3 传动比分配.113.2 主要传动零部件设计计算和校核.123.2.1V 带传动.123.2.2 分配箱直齿圆柱轮传动设计计算.123.2.3 轴强度校核计算.133.2.4 从传动轴到轴承的布置和校正.143.2.5 键的选择和强度校核.153.3 螺杆的强度计算.163.3.1 材料选取.163.3.2 连接方式.163.3.3 受力分析.163.3.4 校核计算.163.4 机筒结构的设计.173.4.1 机筒材料选择.173.4.2 模头结构设计.184 使用说明书.195 标准化审查报告.20结论.21参 考 文 献.22致谢.23山西农业大学农业工程学院本科毕业设计说明书11 前言前言1.1 设计的内容和意义生物质是广泛指人类利用其在自然界环境中的各种大气、水、土壤等自然资源对其进行自然光合作用所得而产生的各种天然物和有机体,即一切自然具有自己独特生命力的生物可以使其持续健康发展的有机物和化学物质,这些都被人们统称称之为天然生物质。它由多种植物、动物及其他各种微生物混合组成。特点:可再生、低污染、分布广。目前， 获取生物质的主要方法是通过机械加压的方法将各种呈分散状的物质压缩为具有一定聚集状态的固态物质，该物质具有相对高的密度3。该物质一般可以作为新型的燃料，该燃料因具有成本低、热效率高、加工方式简单、人工投入小等优点。因此，生物质能必将作未来社会中的主要新能源，应用在我们生活中的方方面面。1.2 国内外的发展概况为解决目前固态生物质能合理利用问题,国外各个国家都对于秸秆的成型技术做了许多专项研究,我国对于这一领域的技术研究仍然起步相对较晚。挤压式成型技术是国内外普遍进行研究和推广的一种成型工艺,其主要制作流程如下:目前，世界各国主要用于固态生物质成型的机械为单螺旋挤压成型机，该机型之所以运用广泛的原因是由于其具有结构简单，使用方便，维护成本较低等优点。得益于近几年我国经济的快速发展，因此。我国也在此方面进行了大量的研究。从上世纪八十年代开始至今，已经有四十多年的历史。因此，越来越多的新型工具出现在人们眼前。比如机械加压机，单螺旋轨道式加压机等。到现在单螺旋轨道式加压机仍被广泛应用于生物质能提取的场所中。 而新型的双螺旋挤压成型机在原有基础上通过加入动力，控制等新型的系统，使得提取的工作效率提高，操作更为灵活简单。同时，双螺旋挤压成型机将解决了原料无法二次利用的问题。 使得人们有更多的精力和时间放到其他工作上，提高了人力利用率。并且，双螺旋挤压成型机拥有多种模式，使用者可根据张金哲：生物质挤出成型机设计2不同应用场景进行选择，当使用者感觉疲惫时，可使用纯电力进行驱动，这样人可以得到充分休息，也提高了生产的安全性。就挤压成型技术而言，我国目前主要将该技术应用于产品的运输过程和挤压过程中。在本毕业设计中，我主要研究的是产品的挤压过程。所谓的挤压，就是通过人工施加外力的方式将原本呈粉末状的物体加工为具有一定形状的物体， 也就是将密度较小的物体加工成为密度较大的物体4。1.3 本设计应达到的要求（1）执行机构，作为螺旋挤压机的主要部分，在机器运行的过程中有着不可替代的作用。而执行机构的主要就是螺杆，因此如何选用合适的螺杆就是成为了螺旋挤压机能否提高工作效率的关键因素。目前市面上主要有两种螺旋螺杆：单螺旋螺杆与双螺旋螺杆。由于双螺旋螺杆有着挤压效率高，能源消耗率等优点。因此在本毕业设计中，我选用的螺杆为双螺旋螺杆。（2）设计机筒，作为整个装置的承载体，机筒的选取很关键。在生物质积压的过程中，不光只有原料与执行机构之间的配合，还有着执行机构与机筒之间的的配合，这二者如果没有设计好。从某种意义来说，整个机构的设计就是失败的。由于执行机构在工作时有较大的速度，因此在选取机筒的时候，一定要选用耐磨性较好的材料。通过查阅资料与咨询老师的意见后，我选取了氮化钢（因为该材料的强度极限为 900MP 啊）作为制造机筒的材料。（3）输送机构的设计，输送机构在整个工作过程中主要是起到了为执行机构运输原料的作用。因此，为了达到好的运输效果，应该在设计运输结构的过程中加装原料保护装置。（4）传动机构的设计，选择直流电动机为传动电机，因为直流电动机的转速较大，因此需要设计相应的减速器，这样才能与整个系统匹配。整个传动部分应该由电动机与减速器组成，因为执行机构是双螺杆，所以还应设计与之匹配的齿轮来完成整个的传动过程。（5）用途要求，通过加压的方式，从原材料中提取出可以被人们使用的生物质能。山西农业大学农业工程学院本科毕业设计说明书32 技术任务书技术任务书（JR）2.1 挤压机设计工作原理物料输送，中间的连杆由于旋转方向的不同可以使得物料可以由一端进入另一端。其中齿合螺纹是运输过程最为关键的一个部件，起推动作用。混合作用图 2.1 同向旋转流动情况在实际工作中同向螺杆所起的作用是极为关键的， 其中相同的啮合处会不断地自我相互作用，此时该螺杆的旋转方向与物料旋转方向一定是相反的，一根同向螺杆就是需要把料的物料同向拉入一定的同向啮合点一定间隙,而另一根同向螺杆则是需要把料的物料从拉入啮合点的一定间隙中将其同向推出,结果可能会直接促使得料的物料从一根同向螺杆上继续移动到另一根同向螺杆上(如图 2.1 所示),以型为轴的顺序继续前进,因此，物料的运行方向也会随之改变且与螺杆的方向呈现一百八十度，这两个方向在一定程度上是相互动态平衡7。自洁性能，在本设计中我们使用的双螺杆主要是锯齿壮的。这样做的目的是，在运行过程中两锯齿在啮合处的剪切速度与其运行速度相反。 并且由于在具体的工作过程中，由于运行速度较快，因此剪切速度也是十分迅速，这就使得它并且能够迅速地用刀刮去各个啮合处的切屑积料,其相对自洁性能的作用比反向转动旋转的更有效4。2.2 加工系统及用途挤压加工系统组成张金哲：生物质挤出成型机设计4具体组成如图 2.2：图 2.2 挤压加工系统用途要求， 通过人工施加外力的方式将原本呈粉末状的物体加工为具有一定形状的物体，也就是将密度较小的物体加工成为密度较大的物体，从原材料中提取出可以被人们使用的生物质能。2.3 成型机零部件结构设计2.3.1 总体结构设计对于整个机械装置而言，螺杆机构结构的设计至关重要，其设计完成且成功可以有效的推动整体装置，其中总体结构设计主要包括两大部分，一部分是螺杆挤压设计，另一部分则是传动设计。本次设计的前提是需要结合现实情况，为此查阅大量相关资料后决定选择以卧式为形式的减速箱结构，为了使得传动设计与动力来源设计合理，需要将电机放在减速箱的前边，以便达到最大效用。2.3.2 螺杆结构设计部件的选取以及安装位置是需要花费大量时间考虑的， 本次设计的功能主要是为了实现高效率挤压，因此其设计既要满足结构合理，又要对各个参数进行校核。螺杆结构设计要点：（1） 生产能力，对于挤出机而言，需要满足一个公式即 ? e ?，对于不同型号的挤出机而言，该两者之间的比值越大则该挤出机就越良好。在本次设计中生产能力长度确定方式主要是取决于螺杆的额定转速长度， 整个制造过程的效率取决于其转速大小，因此转速相对生产流量需要更加合理选取。（2）螺杆的加工制造，在检查螺杆时，一方面要使得其尽可能安装简单，另一方面对其加工时也要比较容易，使用时间较长。一旦加工过程出现问题，则容易导致其使用次数较少。加热与冷却成型机筒预处理喂料装置挤压混合料仓原料山西农业大学农业工程学院本科毕业设计说明书5螺杆传动系统的详细的具体设计一般难度较大,因此一般在各种应用情况下均需要采用外部同向啮合式同轴传动。(特点如下面的图 3 所示)与下图 2.3(a)和 2.3(b)的主要相同之处主要在于它们全都是用来驱动旋转轴的，如图 2.3，位置的问题,考虑到本次设计要求较低，在性能以及装配方面满足即可，因此选用下图 b 所示装置，其设计位置较为简单。图 2.3 传动系统双螺杆的比较重要的主要参数有：固定直径、长径对比以及连接头参数等等12。图 2.4 螺杆螺杆结构和啮合方式的确定:本设计需要在一般活动螺杆的基础上加以改进即可，不需要对其进行大改。同时螺杆按照倾角、间隙深度又可以细分为三种类型，分别是：等距度和变深深度螺杆、等深度和变浅差距深度螺杆以及变深和变浅等距深度螺杆。(1)螺杆直径 Ds 的确定:设计螺杆之前，其直径的大小是需要首要确定的，其为直径公式:? t ?（1）Q 生产能力;Ds 螺杆直径;n 螺杆转速;? t ? ? ?饘其中 ? t ?kgh, t ?rmin,?饘张金哲：生物质挤出成型机设计6?0? ? ?0?饘 ? ? ?cm?0? ? ?0?饘 ? ? ?cm计算得：?mm。(2)长径比 L/Ds 的确定:对于长径比这一参数而言，前期需要查阅关于挤压机械的大量资料，我们得知增加其数值可以增加物料在内部停留时间，这样可以保证挤压时间长，物料被高效率挤压，物料利用率高，但是对于长径比而言并不是越大越好，假设其数值过大，停留时间长的同时会导致部分物料受到热敏作用而无法被挤压分解。因此，对于该参数的设计一定要小心，从多方面考虑。在设计前期对各种挤压机进行了详细了解，最终选取长径比?即：螺纹段总长 ? ? ? t 饘mm标准长 ?mm，修正 ?。a 螺槽深 H由于螺杆设计成等距变深形式，螺槽深 ?D?饘?mm ，取 ?mm，则螺杆根径?mm。所以三段摞深分别为 ? t ?、? t ?、?t t?.b 螺距 S螺距 ? t ?。c 各段 L加料段?%?%Lmm，螺距?mm，?t ?mm熔融段?%?%L?mm，螺距?mm，L2424mm。均化段?%?%L?饘?mm，取螺距?mm,?t ?饘?mm总长? + ? + ?饘?饘?mmd 螺旋升角：? t ?h?（2）山西农业大学农业工程学院本科毕业设计说明书7各段螺旋升角第一段? t ?饘?，第二段? t ?，第三段? t ?其他参数A.双螺杆的中心间距 A 和螺杆啮合的间隙1?0?饘?mm，应满足 ?0?，即?0?0?mm，取?mm，则 ?mm。b 螺杆与机筒的配合间隙2图 2.5 梯形螺纹断面65mm 挤压机的配合间隙? t ?,? t ?mm。则：?mm。B.螺纹断面形状的确定图 2.6 开槽螺纹本设计中，各段螺纹统一取倾角 ?圆角半径?0?饘?mm，?mm张金哲：生物质挤出成型机设计8螺棱顶宽?0? ?饘?mm，?mm图 2.7 喂料口断面C.压缩比 i螺杆压缩比的主要计算公式:SFdDemsSFdDemsi22222222211212111144平均平均（3）?，?，? b，?，忽略 F1、F2，则压缩比：? t? ? ?t? ? ?t ?2.3.3 机筒结构设计在之前对于螺杆的关键参数进行了设计，螺杆和机构是挤压机最为关键的两个部位，因此需要着重说明。对于机筒机构而言，其结构形状选择决定了该结构整体的运动方向，同时也影响稳定性以及平衡性。因此在设计时需要优先考虑形状，避免在实际加工过程中出现各类问题。（1）机筒结构形式，对于本次设计而言，机筒不需要过大，因此其长径比参数设计较小，选择整体型即可，不需要过多考虑长径比的影响。（2）料口结构设计，喷嘴要思考各种外部因素，物料只有从流入材料粒的斗或者其他加料器中间才可以自由地自动流入或送到加料螺杆内并不需要中断,对于各种需要粉碎的材料粒和各种材料斗的带状也同样能够同时自动匹配。山西农业大学农业工程学院本科毕业设计说明书92.3.4 加热冷却系统在加热以及冷却过程中，对于温度的控制需要极为严格，一旦温度不合理则该过程必定出现问题，挤出的物料将会被成为不可使用物。因此，加热冷却系统不容出错14。（1）挤压机加热方法的选择，市面上常见的方法主要有两种，本次设计使用铸铝加热器加热。（2）冷却装置设计，在出水螺杆的内部中心开口处进行开槽后再直接通入自动出水排出的进水管内部螺杆进行自动冷却,势必会严重地大大削弱其内部螺杆的运动强度,故本文的工程设计将仅限于对冷水机筒内部螺杆进行自动出水和出水管的冷却。本机在工程设计中主要用途是用于采用将高压冷却机热水管管件通过特殊缠绕方法铸造成方形铝块中,安装到冷却机筒的主体表面上以便机筒进行热水冷却的一种设计方法,其中的总体功能结构设计如下表框图 2.8 所示。图 2.8 机筒冷却装置2.3.5 模板装置（1） 对于模板所用材料的特殊性能要求:具有良好的耐蚀性和抗磨损性;在模板内压力的作用下具备一个足够的高强度与刚性；（2） 对模板的加工和装配有以下几个要求:由于模板的装配要求很高,各种零件的装配需要结合其各自作用而单独装配，彼此存在差别8。所以选 38CrMoAl 氮化处理张金哲：生物质挤出成型机设计103 设计计算设计计算说明书说明书(SS)3.1 主传动系统的设计计算其中最为关键是其电机的选择以及参数计算，驱动电机不断工作达到挤压物料效果， 并且电机可以通过使这些驱动螺杆部件能够在其所选择的挤压工艺操作条件下迅速取得所设计需要的大扭矩且电机可以均匀地对其进行高速转动,这样可以不断的挤压物料也可以快速传送物料。3.1.1 传动系统设计图 3.1 传动简图3.1.2 电动机的选用经过查阅资料反复对比，本次设计的电机非单一氏，采用的是无级自动调速柴油发动机与生产传统中的有级自动减速器组合其工作特性所形成的曲线与挤压机本身所形成的曲线几乎一致前期两者可以近似相等，如图 2.10 所示。同时该组合的稳定性较好，功率因数较高。对于本次设计只需要一台减速机即可以满足要求，性价比方面较为合适。整个电动机的形状以及大小要尽可能小因此使其结构紧凑,将电机放置于下方,由一个带轮式传动的减速器。山西农业大学农业工程学院本科毕业设计说明书11图 3.2 电机工作特性曲线3.1.3 传动比分配(1)电机选择，在初始阶段需要设置 ?螺杆?r min，同时为了保证运行过程顺利进行，需要控制螺杆的最高转速要不超过 100r / min ,挤压机驱动功率 ? t ? t ? ? ? ? ? t ?kW选用 YCT250-4A 电磁调速异步电动机，此时：? t ?kW，? t ?Nm，?rmin(2)总传动比? t电机t?t ?（4）(3) 带轮传动比初取带轮传动比?。(4) 减速机选用计算功率?t? ? kW（5）工况系数KA： KA?减速机传递功率 ? t?电? t? t ? ? ? t ?饘kW则计算功率?tt ? ? ?饘 t ?饘kW，选用 ZLY112 型减速机，其设计允许的电机传动比为电机输入输出功率,传动电阻比?kW，?减饘?。(5) 分配箱传动比张金哲：生物质挤出成型机设计12根据上面的分配情况， ? 分配箱? 总? 减?饘?， 即分配箱设计为增速器21。3.2 主要传动零部件设计计算和校核3.2.1 V 带传动已知:一台电动机的带轮螺杆传动转速约为 60r/min 时,螺杆转速,电动机的初定输出传动功率,小带轮的螺杆转速,初定载荷传动功率相差,载荷轴向变化幅度低，此时的电机工作时间一般不超过 8h,同时带轮中心与轴间距之间的距离小于等于 1000mm11。3.2.2 分配箱直齿圆柱轮传动设计计算分配箱的大和小齿轮传动可以分别带动两个轮和小齿轮,因为这两个轮和小齿轮的横向传动半径尺寸并没有所有的限制,为了有效提高两个分配箱的传动齿轮横向传动力的强度,小齿轮的两个传动齿轮轴型选择一样，并且大小齿轮的材料选用高级铝合金钢 20cr,该材料比较耐热、硬度足够大19。本设计中采用硬齿面直齿轮啮合闭式传动。已知:单个小型齿轮输入的功率,转速,传动价格成正比,单向旋转,载荷和温度变化小,转动相对比较平稳,工作运行时间8小时/天,该类机器的设计使用寿命5年,齿轮为高度非对称式分布。表 3-2-1 圆柱轮传动计算计算项目计算内容计算结果初步估算小齿轮扭矩 ? ? ? ? ? ? ?mm齿宽系数d由表 11.13取?弯曲疲劳极限Hlim由图 19-10d?t?t?MPa齿形系数 YF由图 9-9? t ?饘初步计算接触应力F?t? ? ? ? t ?Mpa齿轮模数 mm=2.14标准模数 ? t ?压力角?分度圆直径 d1、d2? ?饘? ?齿宽? t ?mm传动比 i?许用接触应力H?t? MPa齿面接触强度HH=335? t ? Mpa ?山西农业大学农业工程学院本科毕业设计说明书13将上述方法进行计算后所得到的各种大、 小型齿轮的几何形状和尺寸分别排列在下表中,如图 4-2-2表 3-2-2 分配箱几何参数m(mm)df(mm)d(mm)da(mm)b(mm)a(mm)大齿轮2.52063.75707510067.5小齿轮58.756570403.2.3 轴强度校核计算主动轴(轴径即我们传统的从动齿轮轴)和与从的主动轴间距相比其我们传统的齿轮轴径较小,而且由于我们传统的从动齿轮轴与尺寸比较接近,可以直接确定其在轴向啮合传动过程时其中的轴向受力相近,相比之下从与主动轴的轴向传递传动强度可能更高,因此我们常常需要对其轴径进行强度校正。 从主运动轴的各个主体运动结构及其形式来看如下表图 15a 所示。 由于该机被广泛设计为用于制造高速齿轮轴的一种淬火形式,因此其主要采用轴承的淬火材料也也就是 20cr,热处理淬火工艺过程中的主要淬火原料也就是该机采用高温渗碳回热淬火+采用低温渗碳回火,查14Pg28 续表 2-9，得?MPa，S540MPa。以下为具体计算流程。表 3-2-3 轴校核计算计算项目计算内容计算结果圆周力? ? ?N径向力? ? ?饘?N水平面支承反力? t ?0? + ?t ? ? （ + ?）t ? N ? t ? ? ? t 饘?饘?饘N垂直面支承反力? t ?0? + ? t 饘? ? （ + ?）t ?N? t ? ? ? t ?N水平面弯矩? ? ? t ?Nm? ? ? t ?饘Nm垂直面弯矩? ? ? t ?饘Nm? ? ? t ?饘Nm合成弯矩? tt ?饘?Nm?tt ?饘? Nm轴传递的转矩? t ? ? ? t ? Nm张金哲：生物质挤出成型机设计14危险变形截面中齿轮轴径向量? ?t ?mm由上得知该轴强度校核在合理范围，因此可以采用。3.2.4 从传动轴到轴承的布置和校正（1）在本次的设计中，应该从轴和轴承共同受力承担的传动角度关系来进行考虑,再加上这两个轴之间所产生的力较小可以忽略不计， 力小则会限制两轴之间轴承的直径以及外径，因此在设计过程中对于轴承的选择要特别注意，基于以上考虑，本次设计轴承选用的是单轴双列自动滚针径向轴承例，型号是 na6907,在对该轴承进行计算时，应加入对自行动力以及载荷的矫正以及尺寸进行计算。表 3-2-4 计算计算项目计算内容计算结果当量动载荷 P? t ? t 饘?N预期寿命 Lh1 年，? ? ? ? ?h额定动载荷 Cr?0?饘? 0式?饘? ? 0? ? ?饘?kN结论：就计算而言，该轴承型号的选择是比较合理的，计算较为合理。但是计算完成之后我们发现， 轴承所需要能够同时承受的最大轴向摩擦力仍然应该是比较大的,只是它需要少量采用润滑油脂进行润滑。（2） 止推轴承， 在这样的车体结构中,推力弹簧轴承架在机车车辆的两组后面均分别设有一个盘型推力弹簧支撑垫圈。 另外,盘性滚动弹簧也可以对轴向滚动载荷起保护作用。推力轴承组主要是由三组传动轴承以及四种不同推力套筒共同组成。本设计从轴向驱动球的轴向得到轴向选择的轴承是轴向推力球采用轴承51206来有效抵抗驱动轴向的应力,查阅设计手册14,得到球轴承 51206: ? t kN。对于轴承 5106进行动载荷的校核和计算,具体如下。表 3-2-5 校核项目内容结果实际作用的轴向力 FA?饘?饘?N当量动载荷 P? t ? 0? 0式? ? 0? ? ? t ?N预期寿命 Lh取 ?h额定动载荷 Ca?0?饘? ? 0式? ? 0? ? ?饘?饘?饘kN单个轴承额定动载荷? t ? t ? kN山西农业大学农业工程学院本科毕业设计说明书15结论： ?，可采用。3.2.5 键的选择和强度校核螺杆高速旋转时高精度的定心力及稳定的传动都是工业实际生产过程中必须技术要求，此外要达到使用预期，还必须使螺杆的集中应力较小，而其螺杆承载能力较大的使用预期。针对于轴承花键结构设计的对比发现，矩形式比普通式和水平式轴承花键更满足上述实际工业应用需求15。本设计中依据轴径参数，确定使用 626306 mm 的花键（键长 30mm），花键相关尺寸经由查阅设计手册15得来。此外，参考 pg155 156 相关内容11对花键依据工业生产需求进行强度检测。表 3-2-6 强度检测齿数 z已知?齿面工作高度 h?mm齿接触长度 l已知取 t ?mm载荷不均匀系数 k?饘?取 ?饘平均半径 rm?0?0?mm传递转矩 T已知? Nmm挤压应力p?0? t? 0式? ? ?0?饘 ? ? ? ? ? ? ? ?MPa结论：?，花键强度在可取范围，因此可取。和从动轴相比,主动轮的转速很低,所以它们能够承受的旋转力也就更大,所以关键的连接强度也是不容轻易地忽略的。采取平键。表 3-2-7计算项目计算内容计算结果传递转矩 t? ? ?饘?饘? Nm键的工作长度 lt?饘? ?t?mm挤压应力 p?t? ? 饘? ? ? ? ?MPa允许用挤压应力p?MPa结论：?，键强度足够，安全。张金哲：生物质挤出成型机设计163.3 螺杆的强度计算3.3.1 材料选取本次设计中根据多方面考虑选择使用 38crmoala 材料,进行氮化和热处理3.3.2 连接方式在本工程中会使用浮动模型。3.3.3 受力分析图 3.3 为螺杆受力示意图根据已有数据，对压、扭、弯三种相互作用联合应力作用下固定螺杆的整体承受应力强度进行计算,鉴于固定螺杆承受的应力强度处于柱根位置时比较低， 因而相关应力强度计算即为其柱根断面位置承受强度计算结果17。3.3.4 校核计算(1)轴向力 pz产生的压缩应力cDDbspDDpbsc22max22max2 . 1442 . 1（6）螺杆轴向最大压力 ?Mpa，螺杆外径 ?mm，内径 ?mm 代入得：?t? ? ? 0?Mpa(2)扭矩 Mt产生剪应力：山西农业大学农业工程学院本科毕业设计说明书17DnNDnNWMbbst3maxmax43maxmax1096. 4169736（7）主电机最大传动功率 ? t ?kW，则? ? ? ? ? ? ?0? ? ?饘MPa(3)螺杆自重 G 产生的弯应力b：DDDLDWMbbbbbbsLG10)(63223223（8）将 ?饘?，?饘? ? ?h? 代入得：?饘? ? 0? ? 饘? ? ?0? ? ?饘?饘MPa(4) 螺杆的复合应力r根据塑性材料耐热动力学的强度定义分析可知即 Par224（9）式中?t?饘?饘?MPa螺杆材料许用应力：?，取?MPa，?，则?MPa?0? ? ?饘?MPa螺杆强度足够。3.4 机筒结构的设计3.4.1 机筒材料选择机筒的主体材料我选择了 40cr,而内部外壳和表面我选择使用双层镀铬， 这样可以更好的增加整个机器的耐用程度。张金哲：生物质挤出成型机设计18图 3.4 整体式机筒3.4.2 模头结构设计在本次的设计之中模头的具体是什么形状，对于挤出的生物质影响几乎可以忽略，所以我为了方便简洁一点选择了圆柱型状的单孔模头。山西农业大学农业工程学院本科毕业设计说明书194 使用说明书使用说明书该产品由执行机构、输送机构、传动机构和支撑机构组成。该机构的设计可以很好的融合物料并对其就行挤压，挤压效果好，功耗低，生产工作安全且效率高。使用者只需要将物料加入料斗，就可以由输送机构把物料输送到挤压机构中，物料经过双螺杆的挤压沿着螺槽机筒压出，经过变形嘴输出。物料的挤压成型就可以完成。注意事项：（1）要定期检查各零部件，添加润滑剂，防止零件磨损而影响正常工作。（2）要注意工作时间，不可过长，要注意对机筒进行冷却，温度过高会加剧机构的损坏，影响生产质量。张金哲：生物质挤出成型机设计205 标准化审查报告标准化审查报告毕业设计说明技术书包括了设计的任务书， 设计计算说明书， 标准化审查报告， 使用说明书等组成。CAD 产品图国标标准：图纸幅面和格式（GB/T 1489-2008）；标题栏（GB/T 10609.1-2008）；比例（GB/T 14690-1993）；字体（GB/T 4457.4-2002）；尺寸注法（GB/T 4458.4-2003）。山西农业大学农业工程学院本科毕业设计说明书21结论经过了这段时间以来的查阅各种关于我本次设计的各种文献内容， 我设计出了此次的成品。理论上它可以相对于之前的一些机器，有着相对更好的工作寿命，使用时间更长久，工作的效率相对更快的同时也保持了其稳定性，多加入的进料口可以保证用一种恒定速度使物料进入，让整体工作更加的相对稳定。这次设计的整体机器各个地方的使用材料也尽量选择了总体合适的比较耐用相对性价比更高的材料组合。张金哲：生物质挤出成型机设计22参参 考考 文文 献献1 张裕中，王景食品挤压加工技术与应用M北京：中国轻工业出版社，1998：15-18 ，312 吴宗泽机械设计实用手册M化学工业出版社，1999：20-25，273 朱蓓薇方便食品加工工艺及设备选用手册M中化学工业出版社，2002：9-18 ，224 瞿维国， 戴宁， 张裕中 同向啮合型双螺杆挤压机挤压过程分析 粮油加工与食品机械M， 2000：12-13，225 陆启玉方便食品加工工艺与配方科学技术文献出版社M，2001：20-29，276 陆文昌，孙一源食品挤压机设计97 北京国际食品加工及包装技术讨论会论文集C北京：机械工业出版社，1997：680-6997 张丽叶挤出成型M.北京：化学工业出版社，2001：15-18 ，318 张裕中，臧其梅食品加工技术装备M.北京：中国轻工业出版社，1992：40-50，659 吴宗泽华南化工学院合编.塑料机械设计M北京：中国轻工业出版社，1994：20-25，3310 邱宣怀机械设计M.北京：高等教育出版社，1997：20-25，3711 杨可帧，程光蕴机械设计基础M高等教育出版社，1999：10-15，1912 耿孝正，双螺杆挤出机及其应用M 北京：中国轻工业出版社，2003：48-53，6713 宫相印食品机械与设备D北京：中国商业出版社，2000：47-54，7114 吴宗泽，罗胜国机械设计课程设计手册M北京：高等教育出版社,1998：20-30，2515 北京大学编写组机械零件设计手册(上、下)D，北京：北京大学，199416 德C.劳温代尔著，陈文瑛等译塑料挤出M北京：中国轻工业出版社，1995：35-50，4517 Ilo, S. and Berghofer, E. Kinetics of thermomechanical destruction of thiamin during extrusioncooking. Journal of Food ScienceC , 1998: 312-31618 Tayeb, J., Vergnes, B., and Della Valle, G. Theoritical computation of the isothermal flow through thereverse screw element of a twin screw extrusion cooker. Journal of Food Science,C ,1987:636-68519 Edmund W.Lusas , Lloyd W.Rooney. Snack food processing, Technomic Publishing Co, IncM,2001:35-50,43.20 Jasson, L.P.B.M. Twin Screw extrusion. New Work;Elxesvier Scientific Publishing CompanyM,1978:35-50,45.山西农业大学农业工程学院本科毕业设计说明书23致谢大学四年的时光即将结束，转头回首四年求学经历，在大一到大四这四年时光认识了很多老师、同学以及学长学姐，对于他们我的内心充满了各种感激。关于本次毕业设计，第一个要感谢的就是我的指导老师老师，从去年元旦到今年五月份，老师一直孜孜不倦的教诲我，无论是开题报告还是实验数据的处理，当我有了问题之后去寻求老师的帮助，老师永远那么认真的指导我，永远都是耐心教会。老师对于我的帮助不仅仅是毕业，更多的是进入社会以后，做事要认真，要有耐心，不要半途而废，坚持下去一定有收获，感谢老师，对此，我想说老师，您辛苦了。第二个要感谢的就是我的同学还有我的学长学姐。由于大学学习较为懒散，当我遇到问题时，他们总是帮助我，总是用自己的知识去辅导我，永远的情谊，本次实验从开始到结束，你们对我的帮助也是不可否认的，希望毕业之后我们常相聚。同时还要感谢我的研究生学姐， 感谢学姐在学业十分繁忙的情况下对于我的各种指导，无论是早上还是晚上，学姐给我的感觉永远是如沐春风，哪怕是一个简单的问题也会不胜其烦的给与我讲解， 直到我听懂为止。 还要感谢我的父母家人， 感谢对我的教育，在我毕业的这段时间，当我想要放弃自己解决问题的时候，他们总是鼓励我坚持下去，人生活着的意义就在于不断学习，学无止境。最后感谢我同宿舍的各位舍友，四年美好的时光也是因为你们的存在，同窗之谊，永生难忘。感谢各位答辩老师，在本次答辩给与我指导，指出我的问题，也感谢我的母校山西农业大学，四年时光，不仅学会了知识，更多的是生存能力。