筒仓成型机设计

黄河科技学院毕业设计说明书第1页1绪论1.1我国粮食钢板筒仓的应用发展概况我国粮食钢板筒仓技术的应用与发展起步较晚,大致经历了4个时期:1979～1981年为应用尝试期,主要作为粮食中转和暂存的小型钢板筒仓使用;1982～1984年为应用技术引进期,引进美国镀锌波纹板装配式钢板筒仓(简称装配仓),属于农用钢板筒仓。之后轻工部门又引进了加拿大的商用粮食钢板筒仓,主要作为原料仓或港口码头的中转仓;1983年开始至90年代初为应用技术消化、吸收、提升期,1983年我国引进了利浦技术和SM型专用卷仓设备,开始生产制作利浦式钢板筒仓(简称螺旋仓)。后又引进了国外装配式钢板筒仓的全套技术和生产线,在消化和吸收国外建造技术的基础上,对钢板筒仓建造技术进行了创新和发展;1995年后为发展期,我国钢板筒仓的建造和应用取得了较大发展,开始大批量生产、制作、安装钢板筒仓,使钢板筒仓在强度、性能、安全方面的可靠性有了一定的保证,并将其作为一种产品大量出口。我国粮食钢板筒仓的建造和使用仅经历了20多年时间,目前在粮食加工业被广泛应用于储存和运输的各个环节,成为“四散”储粮的现代化标志之一。目前建造及引进的粮食钢板筒仓大部分作为中转仓、暂存仓、原料仓、成品仓、储备仓等使用[1]黄河科技学院毕业设计说明书第2页1.2钢板筒仓的类型1.2.1粮食螺旋钢板筒仓1968年德国人利浦发明了用SM型专用设备建造螺旋钢板筒仓(简称利浦仓,也叫螺旋仓)。1969年在德国建成第一个螺旋钢板筒仓。我国于1985年4月建成了国内第一个螺旋钢板筒仓[2]。目前,螺旋钢板筒仓直径可以在3～25m之间选择,高径比最大可达5.75,直筒高度最大可达31.5m,仓容最大可达6000t。施工时将495mm宽的卷板由开卷机送入成型机轧制成所需的几何形状,再通过弯折机折弯、咬口(5层),围绕着筒仓外侧形成30～40mm宽的连续环绕的螺旋凸条,在结构上起到加强筒仓强度的作用。其优点为自重轻、强度高、寿命长、工期短、费用低、气密性好、用途广泛、适应性强、用料广泛。缺点为受仓容限制(目前直径不超过25m,仓容不超过6000t),不可拆卸。1.2.2螺栓装配式镀锌波纹板钢板筒仓1982年3月黑龙江省洪河农场引进美国理德公司螺栓装配式镀锌波纹板钢板筒仓,国内的庆安、迎春、齐齐哈尔等钢板筒仓公司迅速消化吸收并开发出我国第一批螺栓装配式波纹钢板筒仓。装配式钢板筒仓的墙体主要由压型钢板和Z型钢立筋组成,小仓、矮仓可以不设立筋或只设单筋(每块墙板对应1根立筋),大仓、高仓必须设置双筋且立筋壁厚要逐次加厚。压型钢板以卷板为原料采用辊压法在工厂预制完成,逐道辊压一次成型,波纹形成后再经过冲孔、弯弧和镀锌等工序完成预制墙板,包装后运往仓库或现场进行安装[3]。进入21世纪,江苏牧羊集团引进了美国装配式钢板筒仓全套技术及专用设备生产线,按照国外先进技术、设计软件、制作标准,在消化和吸收的基础上,进行了创新和发展,开始大批量生产、制作和安装。钢板筒仓的直径最大可达32m,仓容最大可达15000t(2003年由牧羊集团在山东三维油脂股份有限公司制造,直径32m,高度达32.08m,单仓仓容15000t),说明我国钢板筒仓生产、制作、安装已经达到了国际水平。其优点为自重轻、对基础要求低;标准化程度高,可以在工厂预制生产;装配简单,机动性强,可拆卸;寿命较长;仓容适用范围大,造价较低。缺点是密封性略逊于螺旋钢板筒仓,维护成本较高。1.2.3焊接仓焊接仓是采用钢板对接焊制而成的仓,制作时要求上下、左右焊缝必须错开。优点黄河科技学院毕业设计说明书第3页是气密性好、仓壁钢板厚、强度高、储粮高度较高、使用寿命长。缺点是费工费料、施工难度大、施工周期长。1.3钢板筒仓的结构组成和储粮特性1.3.1结构组成钢板筒仓是由仓上建筑、仓顶、仓壁、仓底、仓下支撑结构及基础6个部分组成的[4]1.3.2储粮特性多数人认为钢板筒仓储粮存在仓壁太薄、温差大、结露等现象,会损坏大豆。但实践证明只要注意控制进粮水分(一般不超过1215%),增加其他有效措施,可以弥补薄壁仓的上述缺陷。钢板筒仓虽然仓壁薄,受外界影响温差很大,容易结露,但大豆是很好的绝热体,只有靠近仓壁40cm以内的粮温变化明显;钢板筒仓吸热快,散热也快。仓内由于配备测温装置,在控制室就可以进行极为方便的检测,一旦粮温有变化,可根据变化情况进行处理。因此,在仓顶设排气管道和安装轴流风机是非常必要的;并应在仓底设机械通风装置,铺设通风管道;用离心风机通风是安全储粮的有效措施;此外,还可用移动式冷却通风装置使粮食处于低温(5～15℃)下保管。除通风外,清扫、筛选、分级、除尘以及管理上成熟和完善的办法,例如倒仓、启动仓内翻粮系统等,使大豆钢板筒仓的安全储粮有了可靠保障[5]。1.4钢板筒仓的使用寿命人们一般只考虑粮仓的物理寿命,而忽略了其技术寿命。自从引进新技术后,人们认识到粮仓使用周期应缩短,仓库的寿命根据用途、地点和需要不同一般考虑20～50年,粮食钢板筒仓工作寿命则不小于25年[4]。螺栓装配式钢板筒仓具有拆迁方便的优越性,适应粮仓变迁的要求。通过长期实践证明,采用标准材料并对钢板表面进行双面镀锌热处理或其他涂层处理,可满足粮仓使用年限的要求。此外,将镀锌钢板压成波纹形状,可大大增强其强度,牢固耐用。影响钢板仓使用寿命的因素很多,而使用、维护的好坏是关键因素。我国1982年建造的第一批装配式波纹钢板筒仓,从目前的状况分析,其使用寿命不止25年。1.5钢板筒仓所用的材料黄河科技学院毕业设计说明书第4页随着钢铁工业的迅速发展,钢材的产量、质量和品种等问题均能满足建仓的要求。当前钢板筒仓采用的原材料有黑钢板、镀锌钢板、铝板、铝-镍复合钢板、涂塑钢板、玻璃涂层板、搪瓷钢板、不锈钢板等。常见的主要是镀锌钢板。1.6钢板筒仓完善的技术钢板筒仓除筒仓本体外还应有相应完善的配套设备及技术。例如机械设备、电器设备、自控系统、检测装置、监控装置和技术服务等。机械设备包括:输送装卸机械,称重机械,清理机械,通风机械,保管器械。在控制室里将各种控制信号集中在控制面板或电脑上,可直观地显示出设备的运行状态,操作简单,快速安全,工作可靠,操作人员只需在控制室内操作,就可以管理整个筒仓,提高了效率。检测装置应配置齐全,常用的检测装置包括原粮品质快速化验装置、测温装置、料位装置等。监控装置主要是设备安全运行装置等。另外,应在管理上做好技术服务工作,高质量的服务让用户对粮食钢板筒仓的使用无后顾之忧[6]。1.7钢板筒仓工艺布置及配套工艺设备钢板筒仓的平面及竖向布置应根据工艺、地形、工程地质及施工条件等,经技术经济比较后确定。主要要求:筒仓的尺寸、平面组合形式应满足使用、生产工艺和设备合理布置的要求;门窗的大小和位置应满足出入方便、维修方便、疏散安全、通风与采光的要求;选型应使结构构件布置合理,施工方便,并有利于筒仓平面组合。钢板筒仓仓群宜选用单排或多排行列式平面布置。钢板筒仓平面组合形式有行列式和错列式两种。在特殊情况下,为了增加现有群仓的容量,允许采用错列式。无论哪种仓型,在施工时都需要施工机具及操作必须的工作面,因此单仓之间应留有间距;另外钢板筒仓群仓的单仓之间要满足使用过程中维修通道要求,净距不应小于500mm。当钢板筒仓采用独立基础时,间距应满足基础宽度的要求。落地式平地钢板筒仓一般由中部地道出粮,需要用大型机械清仓设备入仓作业。清仓设备入仓时需要足够的间隙或转弯半径。不同的设备入仓所需的空间距离不同,仓间净距应满足所采用的清仓设备操作要求。对有防雷要求的地区,钢板筒仓应考虑防雷措施。黄河科技学院毕业设计说明书第5页1.8钢板筒仓的优点钢板筒仓以其土地利用率高,自动化程度高,建造容易、施工周期短,工艺配置灵活,易于管理等优势而日益成为粮食加工企业原粮暂存的首选仓型。随着应用及研究的深入,相信对钢板筒仓本身的技术特性将更加明晰,从而进一步为我国粮食加工业日常生产、粮食储存安全提供有力的保障。2筒仓成型机的工艺设计如下图所示为筒仓成型机设备黄河科技学院毕业设计说明书第6页2.1几何尺寸板厚s=4mm板宽L=510mm2.2工艺过程该设备是弯曲成型机，将材料弯曲并初步成型，同时把材料材料弯成筒仓直径所要求的弧度，考虑到弯曲变形形状复杂、不对称性及整体性，复合模一次成型很难达到要求，即使能一部成型，但成本较高等因素，所以我们采用滚压式、分部成型法。要加工出如图下所示的形状。需要六步成型及六个工序。黄河科技学院毕业设计说明书第7页工序号图示工序内容工序一下料厚s=4m宽L=510mm工序二将钢板的上部和中下部弯折成45°工序三将钢板上部在工序一的基础上再弯折45°达到90黄河科技学院毕业设计说明书第8页工序四将钢板中下部在工序一的基础上再弯折45°达到90°工序五工序三的基础上将钢板上部水平部分绕其中点再弯折90°工序六在工序三的基础上将钢板下部垂直段绕中点再弯折90°3弯曲力计算该说明书涉及的计算为筒仓成型机第一部分，所完成的工序为工序三板料折弯力计算公式：VLSKFb2(b=235N/mm2)K≈1.4F-弯折力（KN）S-板厚（mm）S=4mmL-板宽（m）L=510mm=0.51mV-下模模宽（mm）mmV2.21230则F≈6.0KN工作机的工作阻力大于折弯力取F=6.0KN常敏感，下止点位置的微小变化将引起校正弯曲力的急剧变化。同时，板料厚度的波动和校正力也有很大的关系。所以，为保险起见，可取压力机的压力为F压力应大于或等黄河科技学院毕业设计说明书第9页于(1.5~2)F总。取F=30KN4电动机的选择与计算4.1电动机的类型选择选择电动机的类型主要根据工作机械的工作载荷特性，有无冲击过载情况，调速范围，起动制动的频繁程度以及电网供电情况等。对恒转矩负载特性的机械，应选用机械特性为硬特性的电动机；对恒功率负载特性的机械，应选用变速直流电动机或带机械变速的交流异步电动机。常用的是三相异步电动机。4.2电动机功率的选择4.2.1工作机所需要功率的计算PW=FV/1000ηw试中F=30KN，根据实际生产条件，选取成型设备线速度为3m/min，工作效率ηW=η大链轮η轴承。η大链轮=0.96η轴承=0.99代入上式得W=0.95工作需要的功率：0.95100060310301000032FVPW1.57KW4.2.2确定电动机的额定功率电动机所需功率Pd按下式计算Pd=Pw/η总减速器的传动效率（取）η1=90%.小链轮传动效率η2=95%黄河科技学院毕业设计说明书第10页链传动的效率η3=97%η总=η1η2η3=82%电动机所需的功率：KWPPwd91.1总所以确定电动机额定功率Pm（KW），查机械设计课程设计手册表12-1，取Pm=2.2KW。4.2.3确定电动机的转速同一功率的电动机通常有几种转速可供选择，电动机转速越高磁极越少，尺寸重量越小，价格也越低；但传动装置的总传动比要增大，传动级数增大，尺寸及重量增大，从而使成本增加。低转速电动机则相反。根据实际生产条件，选取成型设备线速度为3m/min。主动轴的转速为ηw=60x1000xVw/Πx90=63.68r/min根据机械设计手册表1-8推荐的各类比的取值范围，取联轴器的传动比i联轴器=3~4，链的传动比i链=2~6，齿轮的传动比i齿轮=3~5，所以传动装置的总传动比i总=18~120，故电动机的转速可取范围为ηm=i总Xηw=（18~120）x63.89=1150.02~7666.8r/min符合要求的同步转速有1500r/min,3000r/min两种。由于该刚材料是Q235，在生产以及运用中会有所改变，因此实际选取的电动机的额定功率要大于计算功率。电动机根据动力源和工作条件，选用Y系列三相异步电动机1500r/min。查机械设计手册所以选择电动机的额定功率为2.2Kw电动机的型号为Y100L1—4实际功率为2.2Kw,满载转速1430r/min，额定转矩为2.2，效率为82%5传动装置的功率参数计算链