齿轮式蜂窝煤成型机设计

文献综述

1.选题背景及意义

当今社会，随着各种能源不断地减少，全世界各国都在呼吁要节约、合理利用能源。这也是为什么越来越多的新能源逐步走向社会，慢慢地被开发和利用的原因。我国煤炭数量虽然相比其他国家要大一些，但是人口众多的问题使我们消耗资源的统计数字也十分庞大，不管是在工业，还是在农业以及生活等方面，蜂窝煤的使用都非常广泛，各式各样的蜂窝煤被用在不同的场合。然而，煤的大量使用破坏了我们的生活环境，除了因为煤炉的生产和使用方法不同外，煤炭自身的生产也存在一定的缺陷，因此越来越多的人开始研究环保型的蜂窝煤，如何使蜂窝煤的利用率更加高效，如何使煤的生产使用更加少的资源，这都是现今生活越来越多的人正在考虑的问题。

现代社会能源不断在减少，全世界都在呼吁要节约、合理利用能源。我国煤炭数量大，但是人口多的问题使我们消耗的资源也多，不管是在工业还是在农业生活方面蜂窝煤的使用广泛，各式各样的蜂窝煤被用在不同的场合。但是煤的大量使用破坏了我们的生活环境，因此越来越多的人开始研究环保型的蜂窝煤，其中秸秆蜂窝煤最为突出。伴随社会的发展，我们不仅需要改进蜂窝煤原料的配制，同时需要改进蜂窝煤成型机的整体结构，使它到达简便实用，成本低廉的目的。

本课题的设计研究有利于更高效更安全地生产出实用的蜂窝煤，从而以实现节约原料资源和提高生产效益的目的。

2.研究现状

蜂窝煤成型机蜂窝煤成型机是世界城镇蜂窝煤（通常又称煤饼，在圆柱形饼状煤中冲出若干通孔）生产厂的主要生产设备，该机是以处理好的煤作为原料，通过搅拌，冲压成蜂窝煤形状的成型机设备。

目前人们专门研究了各种不同的蜂窝煤成型机。在国外，三十年代荷兰、挪威等国已开始生产蜂窝煤成型其后，日本西德也相应发展并后来居上，再不断的发展中，可以方便的调换摸具后生产生产从直径90、100、110、115、125、130、135、150、180、200、220、250等不同规格的煤球,另外可以通过更换不同形状的模具例如：圆拄形，方框形等的煤球，使蜂窝煤球机的功能大大拓展，其形式有单冲头发展到多冲头，其冲压次数由每分钟42次提高到60次，正向高速方向发展。

我国对蜂窝煤机研究起步较晚，五十年代中期，由北京大学设计成功了我国第一台蜂窝煤成型机，但到60年代才行形成小批生产的能力。到八十年代出，蜂窝煤机的研究设计还本上停留在六十年代的水平，品种样式单调，差异不大，普遍存在能耗高，生产效率低、维护费用高、型煤冷强度低、噪音大、出现夹煤重冲故障适应性差。等问题。八十年代以来，为了适应市场的需要，国内部对分厂家对产品进行了不同程度的修改设计，但未能较大幅度降低能耗及解决型煤质量不稳定的问题。

下图为一些现有的蜂窝煤成型机：

蜂窝煤成型机                         煤球蜂窝煤成型机

液压式蜂窝煤成型机

全封闭式高压蜂窝煤成型机

目前国内生产蜂窝煤成型机的厂家不少，但是现有的蜂窝煤成型机的冲压成型，均有连杆机构带动在横梁的弹簧式冲头冲压成型，由于冲孔后抜冲针的需要在冲头上装有圆柱弹簧，弹簧在间歇往复应力作用下高速工作，极易产生疲劳，弹簧较弱，影响拔针，出现夹煤重冲故障，同时由于弹簧配件制造质量很不稳定，常常断裂，从而增加生产成本：另外，弹簧式冲头总高度包括了弹簧高度，随着冲头高度的增大，工作时冲头摆差、与模筒碰撞机会均增大，配件损耗和工作噪声均为较大。且生产效率难突破50个每分钟等问题。

此外还有往的许多制造煤块的机构存在着许多避之不及的缺陷，即有些机构制造出的煤块不够敦实，放干后有一些裂纹；有些机构造出的煤块经常出现孔内坍塌现象；有些机构在工作是会出现许多不能及时清理的煤屑，造成工作环境的相对恶劣，等等。很大程度上造成了环境污染及能源的浪费。

3.发展趋势

蜂窝煤机,型煤机械在中国的发展。经历过一个阶段，目前国内建成的型煤不少，倒闭的不少，在倒闭的同时新建的也很多。但我们认为型煤仍然是一个很有前途的产业，我们这个产煤量世界第一的大国。经济发展需要型煤，市场需要型煤，环境保护也需要型煤！在市场经济的今天，要发展型煤，首先必需认清这样一个事实：即煤炭销售价格中，块煤与粉煤之间的价差，烟煤的价差每吨一百元左右；无烟煤的价差每吨为一百多元。型煤要想获得市场，销售价格不仅不能高于甚至要与块煤有一定的价格差距，同时型煤必须是高质量的，才能在市场上赢得份额目前型煤的发展，仍处于低迷状态。分析原因主要有四个方面：技术上的、经济上的、市场上的、设备上的技术上的问题，仍集中在型煤粘合剂上，它是型煤生产过程中的关键技术，也是制约型煤发展的瓶颈目前市场上很难找到高效型煤粘结剂，同时能满足冷态，热态机械强度，具有热稳定性，防水性等一系列指标要有较高的成型性和施工性，而且还要不生产二次污染，不增加多的灰分，最好还要有固硫，助燃，防水等作用，同时粘结剂成本控制在四十元左右。这众多要求不但苛刻，有的还互相矛盾。

型煤产业处于低迷状态，在经济上主要表现为目前一些企业，特别是国营企业，设备和基础投入过大，高额的烘干成本，管理成本等。使得只有几十元的利润空间被塞的满满的，甚至出现亏损，不可避免的被淘汰出局。据不完全统计国内有工业锅炉46万台，窑炉16万台年需锅炉型煤5000万吨有中，小化肥厂800多家，年需造气型煤6000万吨：民用型煤8000万吨；发达国家由于环保要求严格及劳动力价格高的原因，型煤产量剧减；发展中国家的工业和民用也需要进口型煤。型煤市场很大，问题是我国型煤工业一方面没有形成规模产量；另一方面产品质量不高。从数量和质量是均满足不了国内外市场的需求。

目前在型煤发展大潮中涌现的一批民营企业，已经露出生机勃勃的景象，这些企业主要生产供取暖用的锅炉型煤。在采暖季节，这种型煤是供不应求的，他们走一条简化了的低成本设备路线，采用本厂生产的对滚式压球机设备，产量分别为4--15吨/小时多种机型价格由3000元--23000元粘合剂成本保持在每吨煤30元以内。型煤生产的几十元利润空间，被充分挖掘。其中一部分被投入在生产。所以只要有先进的设备，成熟的技术，经济上以及市场上的问题就会解决。

总  结

通过文献的整理学习，我初步掌握了机械行业相关方面的知识，这次毕业设计的题目齿轮式蜂窝煤成型机的设计。前期去图书馆借了相关书籍和上网查阅国内外的发展情况，掌握了它的工作原理。它的主要原理是通过一个曲柄滑块机构和槽轮机构的配合，结合它们的运动特点，通过计算合理调整配合，依次完成加料、冲压成型、脱模和型煤输出这一系列工序。以电动机、皮带轮、一级齿轮减速器构成动力传输系统，通过轴间传动，驱动整个机器的平稳运转，设计要求机器的工作效率和型煤尺寸形状是通过控制各工序的动作的频率-主轴转速、冲头的尺寸和形状来实现。为保证蜂窝煤成型机的正常运转，各零件在安装是必须保证有较高的配合度，重要零件也要有较高的精度。这次设计不仅是对我大学所学知识的检验，而且让我们更加了解了我们这个专业及整个机械行业要了解的和掌握的知识和技能，也学会了要勇于创新，增强动手能力，解决实际困难。

参考文献

[1]张华宇，谢风芹，丁鸿昌等.数控机床电气及PLC控制技术[M].北京:电子工业出版社，2010

[2]胡海清，刘雪雪.PLC与自动生产线技术[M].北京:北京理工大学出版社，2010

[3]朱宽，张勇.典型机床电气控制解析与PLC改造实例[M].北京:机械工业出版社，

[4]王桂林，张鹏程.PLC在數控机床中的应用[J].商丘职业技术学院学报，2009,8

[5]陈涛.PLC在数控机床中(CNC)的应用[J].新疆职业大学学报，2009,17

[6]董学勤，马红梅.PLC在数控机床中的应用及其故障排除[J].装备制造技术，2012

[7]朱楠.浅谈PLC在数控机床中的运用[J].制造业自动化，2012.34

[8]闫雪峰.数控机床电气控制[M].北京:国防科技大学出版社，2008

[9]李树勇.PLC控制系统及其通信技术在大型机床设备改造中的应用[D].硕土中国海洋大学，2009

[10]吴宗泽.机械零件设计手册[M].机械工业出版社,2004

[11]濮良贵，陈国定，吴立言.机械设计第九版[M].北京，高等教育出版社，2013,5.

[12]魏兵，杨文堤.机械设计基础[M].华中科技大学出版社，2011.7

[13]张有忱，赵芸芸.机械设计[M].北京.化学工业出版社，2011.8

[14]Dun-Rui Y , Xu-Rong L . Dynamic simulation design of the honeycomb briquette forming machine based on ADAMS[J]. Mechanical Research & Application, 2010.

[15]Zhang X B ,  You L Q ,  Wang T G . Preparation of Domestic Honeycomb Briquette from Corn Stover and Coal[J]. Advanced Materials Research, 2012, 535-537:2123-2126.

Wang C ,  Song C ,  Zhu T . Optimization and test of roller radius of ring die straw forming machine[J]. Nongye Gongcheng Xuebao/Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2013, 29(15):26-33.