leyu乐鱼体育全站:饲料颗粒机设计

来源：leyu乐鱼体育全站    发布时间：2025-10-27 20:43:21

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  摘要：面对以往饲料颗粒机能耗高、噪音大、工作不稳定、效率低、常规使用的寿命短等一系列问题。在参考大量文献资料的基础上，以饲料颗粒机的传动装置和挤压装置为研究对象，设计出解决以上问题的平模饲料颗粒机。本次设计的颗粒饲料机传动装置是充分使用三相异步电动机通过带传动连接减速器，再由减速器控制挤压装置的运动；挤压装置主要是对压辊、平模及工作主轴的结构、材质进行了详细的设计。本次设计的饲料颗粒机不仅仅具备工作稳点、效率高、实用性高的优点，还能在较恶劣的环境下适应小型加工的要求。

  随着十几年的发展，我国饲料工业开发了一套比较完整的饲料工业系统，饲料工业驶入了快速地发展的趋势。伴随着饲料工业的不断成熟，对饲料机械的需求也慢慢变得高。目前，国内的饲料颗粒机是多种多样的。由于消费需要的不同，以及养殖布局的革新，我国饲料产品发生了翻天覆地的变化，尤其是颗粒饲料，在养殖生产中有至关重要的作用，对宏观经济的发展产生了很大的影响。研究开发高效率节约能源，结构相对比较简单，实用性强，使用年数的限制长的饲料颗粒机，对于生产加工颗粒饲料有很大的帮助。本文主要是对平模饲料颗粒机的不足加强完善。随着科学技术的进步，养殖饲料的品种变的越来越多元化，不知何时小型饲料颗粒机的出现改变了我国水产饲料的产量，使得水产饲料代替了其他饲料一跃成为中国饲料产量榜首。

  近几年国外颗粒机的研究有：饲料颗粒机普遍应用于饲料加工业，具备减少饲料浪费、提升动物生长性能等很多优点；研究了平模转速对颗粒质量的影响，根据结果得出影响不是很明显，则指出随平模转速的增高，挤压力会减小，但是机械能会增长，颗粒温度会促进提高。

  近几年国内关于颗粒机的研究有：对饲料颗粒机结构设计和性能增强的研究；对饲料颗粒机加工的原理和配置进行了专业的研究；国内有资料详细解说了一种高效自动颗粒机；对小型颗粒机在中药制粒中，研发了一套更具核心技术的控制装置。

  随着养殖业的不停的进步和养殖范围的不停增大，对于饲料的需要也慢慢变得多。现在全球上动物性食品远高于人口增加的速度，全球市场上的动物性食品慢慢的变多。在各种各样的动物饲料中，颗粒饲料拥有很大的市场，国外一些国家加工颗粒饲料的比重占全部饲料的49%。尤其是颗粒饲料，在养殖生产中有至关重要的作用，对宏观经济的发展产生了很大的影响。研究开发高效率节约能源，简单实用，使用时间长的饲料颗粒机，对于生产加工颗粒饲料，提升养殖业的收入，增加我国饲料工业在世界市场的地位都有着关键的作用。

  根据设计的基本要求每小时100kg，主轴的转速是160r/min，所以本次设计的是小型的饲料加工机械。由于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决定了设计的传动方案有二种。

  方案1：电机通过带传动，再通过一级直齿圆锥齿轮减速器的控制改变压辊的运动。

  方案2：电机通过齿轮传动，再通过一级直齿圆锥齿轮减速器的控制改变压辊的运动。

  方案1的特点是：带传动的传动性很稳定，传动过程中产生的噪音也非常小，而且还能够减少颤动。如果负载过大时，带就会在带轮上只会滑动。若带在带轮上滑动时，这样做才能够保护其他传动零件不会受到损伤。带传动不但适合比较大的中心距，而且构造相当简单。带传动的成本很低，而且在使用的过程中安装和维修相当容易。

  方案2的特点是：齿轮传动的效益好，工作很稳定，使用的年限也很长久。因为齿轮传动对于制作和安装要求太高，所以齿轮传动的造价很高。而且齿轮传动不适合中心距较大的传动。

  本次设计的颗粒机充分的考虑到传动的平稳性和成本，所以本次设计选择的传动的方案为方案1。带传动的方案如图1-1所示。

  平模饲料颗粒机对于电机没有特殊的要求，因为三相交流电是最方便使用的，所以本次设计的饲料颗粒机将使用Y系列笼型三相异步电动机。这种电机拥有效率好，工作稳定，构造简单，价格实惠公道等好处。具体参数如表1-1。

  为了提升V带的使用的时间，在符合标准要求的条件下小带轮的直径应该取最高值。选取小带轮直径 dd1=71mm,大带轮直径等dd2=250mm。

  由式（1-3）得基准长度为1225.9mm，选取基准长度为1250mm。

  （1）V带轮的设计的基本要求及材料选择：构造小，布局构造精密；为了能够更好的保证转速高时能平稳，因此带轮的每一部分重量是相等的；为减少对带的损坏，因此对轮槽要进行精密的加工。国内对于带轮使用率最高的材质是铸铁，因此本次设计采用铸铁作为带轮的材质。

  （2）查阅资料可得轴的直径。小带轮的基准直径，，采用腹板式。大带轮的基准直径，，，采用孔板式。

  由式（1-10）得大带轮的最小直径为14.7mm。带轮的结构及尺寸如图1-2所示。

  直齿圆锥齿轮不适合使用硬齿面，小齿轮应该采用45调质处理，本次设计选取。大齿轮应该采用40号钢调质处理，大齿轮硬度选取。减速器的传动比为2.5，本次设计的减速器的工作速度比较低，因此经过多方面思考将采用 8级精度。

  由式（1-25）和（1-26）得齿根弯曲强度校核合格。直齿圆锥齿轮的结构及尺寸如图1-3所示。

  根据工作要求且，查资料得知轴产品目录中初选圆锥滚子轴承30208型，采用油润滑。

  轴与带轮配合的毂孔长度；为达到轴末端碰不到轴端盖的要求，所以比要小，取 ,考虑选择用螺栓连接轴承压盖，取。为了省时省力，Ⅳ段采用圆锥滚子轴承—套筒—圆锥滚子轴承的安装方法，查安装尺寸可知：套筒外径为 ，长度取60mm。则 。左端轴承端面采用油封毡圈密封，由表初选28FZ/T92010-91。根据轴所在的直齿圆锥圆锥齿轮的齿顶圆直径，厚度，取。

  按照标准，小于联轴器公称转矩，查资料选用LT4型弹性联轴器，其公称转矩为。

  取，由联轴器,取配合长度为62mm。为符合联轴器的轴向定位的条件，轴的右边必须制作出一个轴肩，因此轴Ⅱ段的直径。经过充分的思考，选择用螺栓进行接连轴承压盖，为满足对轴承添加润滑油的条件需求，因此取。半联轴器与轴配合的毂孔长度，轴Ⅰ段长度应该小于的长度最为合适。本次设计取。根据本次设计的要求及，本次设计选取的轴承为圆锥滚子轴承30209型，将使用油润脂。

  平模饲料颗粒制粒机主要分动辊式、动模式和动辊模式，此设计是固定平模动辊式颗粒机的结构设计。固定平模动辊式颗粒机的结构如图2-1所示。

  1-主轴；2-轴承；3-平模；4-压辊；5-轴顶盖；6-均料片；7-螺栓

  平模饲料颗粒制粒机主要部件有：电动机、减速箱、主轴、压辊、平模等。平模饲料颗粒制粒机简图如图2-2所示。

  1-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

  饲料颗粒机工作原理:电机1通过带传动2，再通过减速箱8控制主轴传动，主轴再控制压辊4运动，再然后压辊4绕着主轴运动的同时进行自转。当来加工颗粒时,加工原料送入平模3，经过分料片6的分料将原料均匀平整的放在平模3上，然后驱动主轴不间断的翻转过料层，再然后将料挤入模孔，同时在模孔中物料将进行成型，经过一段时间后，物料以圆柱状的形式被挤出来，在经过切刀将物料切成颗粒，最后由扫料板把颗粒从出料口7发放出来。通常也能够理解:送料器使用无级调速的刮板，将调配好的物料均匀地分布在磨辊之间，通过磨辊和物料产生的摩擦力进行传动，然后将物料做挤压,再然后物料从平模中不停的挤出来,最后由切刀切成颗粒被扫料板发放出来。

  平模是一个环形柱体，它表面拥有很多分布均匀的小通孔，在加工饲料的过程中，物料通过平模和压辊的挤压，然后通过平模中分布均匀小通孔。所以平模的强度和耐磨性一定要很强。

  平模在国内外通常使用优质合金钢，铬钢和渗氮不锈钢。渗氮不锈钢不但具有非常好的耐磨性，而且它的硬度很高不容易断裂；相比其他材质的钢而言，它的抗侵蚀的能力尤为突出；最主要的是成本低。所以，这次方案平模的材料才会选择使用渗氮不锈钢。

  它的加工流程是先将钢材整体锻造或滚压加工成毛坯，车销后用多工位专用钻床进行注油高速钻孔，这种加工方式既能确保孔壁光滑，又能保证孔距相同。最后进行氮化处理，并且精加工端面，这样做才能够极大的提高平模的使用寿命。

  1）平模上的小通孔是用来使物料成型的，在物料成型的过程是通过压辊与平模的挤压，故平模应该拥有超强的强度、超强的耐磨性、超强的耐腐蚀性。

  2）思考到平模材质及结构参数是必然的联系物料成型的重要原因，以做出最合理的案。

  对于加工小颗粒饲料尺寸，正常的情况下，平模表面的线m/s。加工大颗粒饲料时，应将平模表面的线m/s。

  因为本次设计的是生产小颗粒饲料，所以平模表面最合适的线m/s，该制粒对产量的要求：100kg/h。 故由式 ：

  由式（2-1）取D=200mm，所以本次设计平模的外径应该是200mm。

  3）当模孔外径是10mm 以下时，孔径内小外大，当模孔的孔径10mm 以上时，孔径是内大外小。孔径越大，则产量越高，单位功率消耗越小，反之，则不然。根据瑞士布勒公司经验，认为平模孔径为 4.5～6mm 最为经济。 同时，平模内导料沉孔的大小和结构也很重要，导料孔的深度一般为 2～3mm 。但应保证相邻间隙不小于0.5mm ，内导料沉孔一般为直孔，锥孔，曲线孔。平模的有标准厚度一般以25mm最为合适，当平模的厚度合适时，加工颗粒时的质量最为标准，饲料的优质水平为96%以上。

  因此，设计平模是：厚度为 30mm，内径为200mm，导料沉孔为内锥孔，深度为 2mm ， 平模的有效厚度为25mm，模孔为圆通孔，有效孔径为5mm。平模的结构构尺寸如图3-3所示。

  平模和压辊的线速度一般是一样的，但是平模外径通常是压辊的直径的0.4倍，因此压辊的磨损率要比平模的高。如果平模和压辊一起改变，那么压辊的硬度要高于平模。因此压辊通常使用高碳合金钢制作而成，在国外也有在压辊表面堆焊碳钨材料，这样是为了更方便挤压制粒和提升效率。如果减少平模和压辊的滑动，就会减少平模和压辊之间的损伤。综上所述压辊的材料应该选用的是：表面拉丝的高碳合金钢。

  平模内压辊的的数量通常为1-3个，压辊的半径 r和平模半径 R 的比值，值应该在0.4～1.0之间。压辊个数为一个时应该在0.4～0.5之间，压辊的个数为两个时应该在0.5～1.0 之间。如果压辊在比较恶劣的条件下工作，就不可避免的产生粉尘。

  查资料得到，是理论上的最佳数值。因此,这次方案的压辊的直径是84mm,内径是28mm, 宽度是44mm, 有效宽度是40mm,压辊数量为两个。压辊的结构及尺寸图如2-4所示。

  本次设计将选取碳钢为轴的材料，碳钢的性价比非常高，而在国内使用率最高的碳钢为45钢。经过多方面的思考，最终选取碳钢中的45钢。

  工作主轴（即实心轴）与直齿圆锥齿轮低速轴的连接用LT4型弹性联轴器，选用型轴孔，半联轴器的孔径，联轴器与轴配合的孔长度，故取实心轴与联轴器配合长度。根据工作时实心轴传递的动力要求得：

  在实际工作中应取值大于理论最小值，所以，取。此时联轴器用LT4，型轴孔，轴孔直径为22mm。

  设空心轴总长度为，压辊半径为42mm，轴端用特制端盖和螺钉固定，根据压辊安装的地方要求，取超出平模的长度为61mm（空心轴超出平模长度取10mm），则

  空心轴内径略大于实心轴直径取，安装平模，此段空心轴外径为，平模通过轴肩定位，取轴肩高度为3mm,则Ⅱ段直径为，由工作要求取第Ⅱ段长度为；第Ⅲ段为安装出料盘和特制螺纹段，由锥形出料盘的尺寸可知，，，特制螺纹段长度≤50mm,取40mm。

  按上述设计过程得空心轴的结构及尺寸如图2-5所示；实心轴的结构及尺寸如图2-6所示。

  为了改善以往饲料颗粒机能耗高、噪音大、工作不稳定、效率低、常规使用的寿命短等一系列问题，最重要的重要的条件之一就是传动装置的控制，因此本次设计针对以上问题对传动装置和饲料颗粒机主要构件做了设计，并得出了以下结论：

  （1）充分使用Y系列笼式三相异步电动机，配合带传动和一级直齿圆锥齿轮减速器的传动方案，三相异步电动机通过带传动，再通过减速器控制主轴运动，然后主轴传动压辊运动，再然后压辊自转的同时围绕着主轴旋转。这种传动方案操作实用性高，能耗低，噪音小。

  （2）当来加工颗粒时,加工原料送入平模,经过分料片的分料，然后让原料分布均匀的固定在平模上面,然后经过主轴带动过料层连续不断的转动,这时物料会被挤到模孔中，同时物料会在模孔中变成想要的形状，经过一段时间后，物料以圆柱状的形式被挤出来，在经过切刀将物料切成粒。这种挤压装置工作稳定，效率高。

  （3）利用高碳合金钢作为压辊的材质，其表面加上齿形，更加有助于挤压加工和提升效益。利用渗氮不锈钢作为平模的材质，通过对钢材的氮化处理，再然后来加工，这样设计的平模有很强的耐磨性，可以让常规使用的寿命更长。

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