基于振動理論的生物質燃料壓實機設計

趙群

(沈陽工程學院機械學院，遼寧沈陽，110136)

摘要：本文以節能、低成本為出發點，通過對常溫物料壓實影響因素及機理的研究，找出使壓實效果較好的影響因素的參數范圍。針對設計中出現的各種問題，進行理論分解，提出改進方案，設計出一種基于振動理論的新型物料振動壓實機。

0引言

壓實是提高被壓材料強度和穩定性的一種有效辦法。壓實的過程是利用壓實設備對被壓材料加載，將被壓材料固體顆粒間的空氣和水分排出，同時克服松散材料中固體顆粒間的摩擦力與粘聚力，使固體顆粒重新排列，互相靠近，從而提高密實度。振動壓實依賴壓實設備的激振機構萌生接近于被壓材料固有頻率的振動，使被壓材料萌生共振，此時被壓材料顆粒間的摩擦力迅速減小，小顆粒會隨著振動填充到大顆粒間的空隙中，材料容積將變得盡量小，其密實度增加。

1總體設計方案

為實現冷壓縮成型工藝出產物料，確定本次設計的成型機詳盡傳動方案為：一側電動機通過皮帶帶動減速器，減速器通過聯軸節與主軸相連，該主軸與壓輥外套為剛性連接。另一側電動機通過皮帶筆直與主軸相連，并與傳送導軌相連。首先，通過調整電動機所用皮帶輪的大小，可以方便地調節振動頻率；其次，通過電動機驅動壓輥外廓利用摩擦帶動與之相對應的傳送輥，結構相對簡單，且容易保證壓輥與傳送輥線速度相同；最后，通過兩個電機同時帶動壓輥套與壓輥主軸及偏心塊能夠使壓輥擠壓的同時振動，使成品密度更大的同時減小壓力，有利于提高產量，降低噸電耗。傳動示意圖如1所示。

由于結構要求傳送導軌具有較高強度，所以不能選擇輸送帶傳動，本設計模仿軋鋼設備，依據傳動方案設計右邊兩個導軌需要有驅動，帶動上面待壓生物質碎料。與壓輥對應的導軌利用摩擦與導軌同步轉動。左側導軌均靠摩擦帶動運送以成型物料。最終設計如圖2。支撐裝置右側為進料口，為了增強結構強度，設置有多個筋板。詳盡的結構如圖3所示。

2壓輥外套的結構設計

成型機在振動擠壓的過程中壓輥與轉送棍之間保持一定的間隙，一方面是使物料進入，另一方面避免環模和壓輥筆直接觸。該間隙隨物料類型的不同而變，均勻一邊保持在0.1m左右，而擠壓過程中，物料對壓輥和環模的磨損恰恰使這一間隙常常改變，因此要求壓輥能夠調整偏心，這樣可以補償磨損。

3偏心軸結構設計

物料振動成型機是借助鋼輪的高速震動幾靜壓力對物料進行壓實作業的一種壓實機械。壓輥的激振由偏心軸的高速旋轉萌生的離心力而使振動輪萌生振動，偏心軸有幾種形式，有的是一個長的軸，有的是軸上兩端各焊一塊偏心塊。

4壓輥驅動軸、軸承和軸承座結構設計

壓輥驅動軸詳盡結構幾尺寸設計。該軸與壓輥鋼套為剛性連接。依據深溝球軸承外徑及圓錐滾子軸承內徑定，其他尺寸依據經驗及結構要求而定，由于物料成型機在工作時，壓輥、傳送輥與物料互相摩擦和擠壓，萌生大量的熱。考慮到出產和安裝機構簡單，本次設計的一對圓錐滾子軸承采用X型布置方式，在配裝時保證軸承的軸向游隙為0.15mm。如圖4所示。

5結論

本文設計出利用冷成型工藝壓制物料壓實機。進行了總體設計及其附屬設備設計選擇，對成型機的關鍵件壓輥設計進行了具體的闡述，從物料振動壓實機的總體傳動方案出發，對壓輥進行了具體設計，包括壓輥的結構及其具體裝配方式，又對偏心塊進行了具體設計與計算。對物料振動壓實機傳送托輥進行了設計，并設計了整機的支撐裝置結構。該設計經強度校核，滿足使用要求設計辦法切實可行，容易實現，出產制造簡單。如果考慮物料含水量、溫度等因素后壓實效果更佳。

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