CN201978714U - 生物质颗粒制粒机用锻压合成主轴 - Google Patents

Abstract

一种生物质颗粒制粒机用锻压合成主轴，包括和位于压辊座盘(2)上的突出的第一轴头(8)和第二轴头(8’)，其特征是所述轴杆(1)、压辊座盘(2)、第一轴头(8)和第二轴头(8’)为一整体锻压件，压辊座盘(2)为圆型，第一轴头(8)和第二轴头(8’)的截面为扇形。本实用新型的生物质颗粒制粒机用锻压合成主轴的两根轴头与压辊座盘连接面结较大，轴头根部为圆弧形，受力均匀，不会在局部产生较大应力，保证两根轴头始终同时传导力矩，使两个压辊的受力均衡，由于压辊的受力更均匀，进而使得机件的损坏大大降低。

Description

生物质颗粒制粒机用锻压合成主轴

技术领域

本实用新型涉及生物质颗粒制粒领域，尤其是一种生物质颗粒制粒机用锻压合成主轴。

背景技术

生物质颗粒是目前世界上新兴的可再生能源之一。我国的生物质颗粒生产和应用技术正在逐步发展。在制粒机的环模或进料套筒内通常设有与主轴连接的可旋转的压辊固定座，其上设有两个紧贴环模内壁的压辊，通过压辊固定座上的刮刀带动原料送至指定位置，再经过压辊的挤压，使原料通过环模的通孔挤出成型。

生物质颗粒制粒机压制高纤维含量的物料，例如木屑等生物质原料时，成型载荷比压饲料颗粒大得多，生物质颗粒制粒机运行时，环模在旋转中对应于压辊处受到巨大径向压力，同时将压力传递给压辊和压辊固定座，在压辊和驱动电机的作用下，制粒机主轴承受着巨大的扭力。

为了安装压辊，制粒机主轴与压辊连接的部位分别有沿径向向两侧突出的压辊座盘，轴头部为还有沿轴向突出的两根轴头，由于这种特殊形状使得目前普遍使用的制粒机主轴多采用砂型铸造成型。

然而采用砂型铸造，造成缺陷的原因常有：浇注时沙箱内有落砂，导致砂眼；砂型的气孔没做好或者喊水分过大，造成铸造时气体不能很好排除，形成气孔；浇注压力不够，铸件冷凝收缩过大，铸件尺寸不达标；另外原料融化温 度控制不好等都可能造成铸造缺陷。

这些铸造固有的缺陷加上循环应力作用，往往使制粒机主轴上产生疲劳微观裂纹，部分微观裂纹可能发展成宏观裂纹，并迅速扩展至断裂，导致整个制粒机主轴提前报废。

另外，如图1所示，为现有铸造主轴的结构示意图。其压辊座盘2大致呈菱形，压辊座盘2两侧分别有两根轴头8，轴头8外侧为平面，轴头8与压辊座盘2间的连接接触面积较小，极易在轴头8根部产生断裂。压辊座盘2一侧的轴头产生裂纹后或断裂后，其受力体系发生根本改变，无法承受应有的压力，因此，压力转移到另一根轴头上，单侧受力的轴头使该轴头超负荷运转，导致其快速断裂实效。

再者，该铸造结构的主轴所使用的材质品质不高，进一步降低了其性能，难以满足生物制颗粒制粒机对主轴高强度高承载能力的需要，同时，铸造成型的主轴还存在加工周期长、精度差、费时费料等缺陷，加上经常损坏更换，使生产成本居高不下。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种生物质颗粒制粒机用锻压合成主轴，该主轴采用合成结构、锻压工艺，彻底克服了铸造主轴的缺陷。

本实用新型的技术方案是：

一种生物质颗粒制粒机用锻压合成主轴，包括轴杆和位于压辊座盘上的突出的第一轴头和第二轴头，所述轴杆、压辊座盘、第一轴头和第二轴头为一整体锻压件，压辊座盘为圆型，第一轴头和第二轴头的截面为扇形；压辊座盘外 缘过盈连接圆环形的压辊座盘外箍环，第一轴头或第二轴头的左右两侧分别设有第一定位孔和第二定位孔，第一定位孔和第二定位孔均分别由位于压辊座盘和压辊座盘外箍环上相互对应的圆弧形缺口组成，第一定位孔和第二定位孔内均设有压辊轴套。

所述压辊座盘外箍环的热膨胀系数大于或等于压辊座盘的热膨胀系数。

所述第一轴头和第二轴头镜像对称设置，第一轴头和第二轴头之间设有分隔槽。

所述轴杆上沿其轴向设有注油孔，注油孔贯穿压辊座盘。

所述第一轴头和第二轴头上设有压辊固定座紧固螺孔。

所述压辊座盘的材质为高硬度钢或马氏体型不锈钢4Cr13，其洛氏硬度大于或等于40HRC。

所述压辊座盘外箍环的材质为普通碳钢或中碳钢。

压辊固定座通过螺栓和压辊固定座紧固螺孔与轴头固定，两个压辊的转轴分别设置在两个压辊轴套内，压辊固定座上设有两把刮刀，刮刀的刀刃为弧形且与环模内壁贴合。

生物质颗粒制粒机用锻压合成主轴的制造方法，包括以下步骤：

a)制造锻压坯轴：使用锻压机将圆柱形棒料整体锻压形成棒状的轴杆、圆盘形的压辊座盘以及位于压辊座盘一侧的轴头墩头，轴头墩头为柱状，上下两个侧面为圆弧形，两个圆弧形侧面之间为两个锻压平面；

b)制造注油孔：使用车床和/或镗床在锻压坯轴上制作出1-5个沿轴向连续贯通轴杆、压辊座盘和轴头墩头的注油孔；

c)制造轴头：将步骤b中的主轴沿轴向固定在车床上，使用盘形铣刀分别 切削步骤a中的两个锻压平面，形成两个弧形凹台；使用铣床将两个弧形凹台中部相对较接近的部分切削，形成分隔槽，此时，剩余的与压辊座盘连接的轴头墩头即为第一轴头和第二轴头；

d)装配压辊座盘外箍环：通过热胀法或胀缩法将压辊座盘外箍环套在压辊座盘的外圆柱面上，实现过盈联接；

e)制造定位孔：将主轴固定在车床或铣床上，在压辊座盘和压辊座盘外箍环连接处使铣刀或钻头沿轴向同时切削压辊座盘和压辊座盘外箍环，在轴头左右两侧分别加工出第一定位孔和第二定位孔。

生物质颗粒制粒机用锻压合成主轴的制造方法还包括安装压辊轴套：在步骤e形成的第一定位孔和第二定位孔内分别过盈联接压辊轴套。

生物质颗粒制粒机用锻压合成主轴的制造方法还包括在步骤c形成的第一轴头和第二轴头上加工压辊固定座紧固螺孔。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的生物质颗粒制粒机用锻压合成主轴的两根轴头与压辊座盘连接面结较大，轴头根部为圆弧形，受力均匀，不会在局部产生较大应力，保证两根轴头始终同时传导力矩，使两个压辊的受力均衡，由于压辊的受力更均匀，进而使得机件的损坏大大降低。

采用锻压工艺，不仅锻压胚料所用钢材品质较高，锻压可以改变金属组织，提高金属性能。铸锭经过热锻压后，原来的铸态疏松、孔隙、微裂等被压实或焊合；原来的枝状结晶被打碎，使晶粒变细；同时改变原来的碳化物偏析和不均匀分布，使组织均匀，从而获得内部密实、均匀、细微、综合性能好、使用可靠的锻件。锻件经热锻变形后，金属是纤维组织；经冷锻变形后，金属晶体 呈有序性。锻压出的工件尺寸精确、有利于组织批量生产。可实现大批量生产。采用锻压工艺切削量大大减少，有效节约钢材，降低成本。

由于采用压辊座盘外箍环与压辊座盘之间采用胀套法过盈连接，压辊座盘外箍环获得全面、持续的预应压力，抗疲劳断裂能力可大幅度增强。

由于压辊座盘外箍环为独立结构，单独加工，使得压辊座盘的尺寸大大减小且有利于锻压成型，节约了成本。本实用新型可全部通过现有机床等加工工艺实现，制造经济高效。

由于压辊座盘外箍环的收缩力持续存在，即使压辊座盘在使用中出现部分宏观裂纹，也不会迅速扩展为断裂而导致失效、报废，只要压辊座盘外箍环未达到疲劳极限，整根主轴仍然可以继续使用。

压辊座盘外箍环与压辊座盘选用不同弹性应力的材质的突出效果，即压辊座盘保证强度的同时，压辊座盘外箍环的作用在于箍紧。

本实用新型可彻底克服现有铸造主轴无法兼顾加工效率与强度的难题，由于主轴使用寿命的延长且可以承受长时间高负荷运转的应力，从而也使生物质颗粒制粒机的时产量大大提高。

本实用新型的生物质颗粒制粒机用锻压合成主轴，减少更换主轴的成本和维护环节，本实用新型尤其适用于重负荷的场合，是传统铸造主轴无法比拟的。

本实用新型的生物质颗粒制粒机用锻压合成主轴通过过盈联接，大幅度提高其抗疲劳断裂能力；通过热胀法或胀缩法实现圆柱配合面的过盈联接，从而对压辊座盘全面有效地保护并施加预压应力。

压辊座盘外箍环与压辊座盘之间设有压辊轴套，该结构巧妙地解决了压辊与压辊座盘的连接问题，更能有效防止压辊座盘外箍环与压辊座盘间因相对运 动而错位。并提供压辊完整的承载结构。

附图说明

图1是现有铸造主轴的结构示意图。

图2是本实用新型的锻压合成主轴加工时的结构示意图之一。

图3是本实用新型的锻压合成主轴加工时的结构示意图之二。

图4是本实用新型的锻压合成主轴加工时的结构示意图之三。

图5是本实用新型的锻压合成主轴加工时的结构示意图之四。

图6是本实用新型的锻压合成主轴加工时的结构示意图之五。

图7是本实用新型的锻压合成主轴加工完成时的结构示意图。

图8是安装在本实用新型的锻压合成主轴上制粒装置结构示意图。

图中：1为轴杆、2为压辊座盘、3为轴头墩头、4为锻压平面、5为弧形凹台、6为注油孔、7为分隔槽、8为第一轴头、8’为第二轴头、9为压辊固定座紧固螺孔、10为压辊座盘外箍环、11为第一定位孔、11’为第二定位孔、12为压辊轴套、13为压辊、14为压辊固定座、15为刮刀、16为环模。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述：

如图7，一种生物质颗粒制粒机用锻压合成主轴，包括轴杆1和位于压辊座盘2上的突出的第一轴头8和第二轴头8’，所述轴杆1、压辊座盘2、第一轴头8和第二轴头8’为一整体锻压件，压辊座盘2为圆型，第一轴头8和第二轴头8’的截面为扇形；压辊座盘2外缘过盈连接圆环形的压辊座盘外箍环10，第一 轴头8或第二轴头8’的左右两侧分别设有第一定位孔11和第二定位孔11’，第一定位孔11和第二定位孔11’均分别由位于压辊座盘2和压辊座盘外箍环10上相互对应的圆弧形缺口组成，第一定位孔11和第二定位孔11’内均设有压辊轴套12。

所述压辊座盘外箍环10的热膨胀系数大于或等于压辊座盘2的热膨胀系数。

所述第一轴头8和第二轴头8’镜像对称设置，第一轴头8和第二轴头8’之间设有分隔槽7。

所述轴杆1上沿其轴向设有注油孔6，注油孔6贯穿压辊座盘2。

所述第一轴头8和第二轴头8’上设有压辊固定座紧固螺孔9。

所述压辊座盘2的材质为高硬度钢或马氏体型不锈钢4Cr13，其洛氏硬度大于或等于40HRC。

所述压辊座盘外箍环10的材质为普通碳钢或中碳钢。

压辊固定座14通过螺栓和压辊固定座紧固螺孔9与轴头8固定，两个压辊13的转轴分别设置在两个压辊轴套12内，压辊固定座14上设有两把刮刀15，刮刀15的刀刃为弧形且与环模16内壁贴合。

生物质颗粒制粒机用锻压合成主轴的制造方法，包括以下步骤：

如图2，a)制造锻压坯轴：使用锻压机将圆柱形棒料整体锻压形成棒状的轴杆1、圆盘形的压辊座盘2以及位于压辊座盘2一侧的轴头墩头3，轴头墩头3为柱状，上下两个侧面为圆弧形，两个圆弧形侧面之间为两个锻压平面4；

如图3，b)制造注油孔：使用车床和/或镗床在锻压坯轴上制作出1-5个沿轴向连续贯通轴杆1、压辊座盘2和轴头墩头3的注油孔6；

如图3、图4，c)制造轴头：将步骤b中的主轴沿轴向固定在车床上，使用盘形铣刀分别切削步骤a中的两个锻压平面4，形成两个弧形凹台5；使用铣床将两个弧形凹台5中部相对较接近的部分切削，形成分隔槽7，此时，剩余的与压辊座盘2连接的轴头墩头3即为第一轴头8和第二轴头8’；

如图5，d)装配压辊座盘外箍环10：通过热胀法或胀缩法将压辊座盘外箍环10套在压辊座盘2的外圆柱面上，实现过盈联接；

具体可采用热套高频机将事先加工好的圆环形的压辊座盘外箍环10加热膨胀后，里面放入压辊座盘2，压辊座盘外箍环10套在压辊座盘2的外圆柱面上，使压辊座盘2和压辊座盘外箍环10同心同轴后，冷却紧箍实现过盈联接。

如图6，e)制造定位孔：将主轴固定在车床或铣床上，在压辊座盘2和压辊座盘外箍环10连接处使铣刀或钻头沿轴向同时切削压辊座盘2和压辊座盘外箍环10，在轴头左右两侧分别加工出第一定位孔11和第二定位孔11’。

如图7，生物质颗粒制粒机用锻压合成主轴的制造方法还包括安装压辊轴套12：

在步骤e形成的第一定位孔11和第二定位孔11’内分别过盈联接压辊轴套12。

生物质颗粒制粒机用锻压合成主轴的制造方法还包括在步骤c形成的第一轴头8和第二轴头8’上加工压辊固定座紧固螺孔9。

制作时，采用马氏体型不锈钢4Cr13进行合金淬火处理，以提高轴杆1、压辊座盘2和轴头墩头3的硬度和耐磨、耐腐蚀性能，淬火处理后的主轴锻压坯轴具有优良的耐腐蚀性能、抛光性能、较高的强度和耐磨性，适宜制造承受高负荷、高耐磨及在腐蚀介质作用下的环模。并将压辊座盘外箍环10用碳钢不淬 火处理。压辊座盘2除了需要预留精加工余量的表面外，应完成全部机加工及热处理工序。有条件选取稍小的过盈量，以求降低热胀组合时的加热温度。

具体实施时，还可结合过盈联接的计算标准(GB5371-1985)等方法进行验算来确定，并通过主轴运行实践，考察取值是否合适。经过检验，以既能有效防止主轴疲劳断裂，又不发生压辊座盘外箍环10与压辊座盘2之间蠕动错位为宜，这样的结构尺与过盈量组合，可作为设定日后新环模参数的重要依据。

Claims (7)

1.一种生物质颗粒制粒机用锻压合成主轴，包括轴杆(1)和位于压辊座盘(2)上的突出的第一轴头(8)和第二轴头(8’)，其特征是所述轴杆(1)、压辊座盘(2)、第一轴头(8)和第二轴头(8’)为一整体锻压件，压辊座盘(2)为圆型，第一轴头(8)和第二轴头(8’)的截面为扇形；压辊座盘(2)外缘过盈连接圆环形的压辊座盘外箍环(10)，第一轴头(8)或第二轴头(8’)的左右两侧分别设有第一定位孔(11)和第二定位孔(11’)，第一定位孔(11)和第二定位孔(11’)均分别由位于压辊座盘(2)和压辊座盘外箍环(10)上相互对应的圆弧形缺口组成，第一定位孔(11)和第二定位孔(11’)内均设有压辊轴套(12)。

2.根据权利要求1所述的生物质颗粒制粒机用锻压合成主轴，其特征是所述压辊座盘外箍环(10)的热膨胀系数大于或等于压辊座盘(2)的热膨胀系数。

3.根据权利要求1所述的生物质颗粒制粒机用锻压合成主轴，其特征是所述第一轴头(8)和第二轴头(8’)镜像对称设置，第一轴头(8)和第二轴头(8’)之间设有分隔槽(7)。

4.根据权利要求1所述的生物质颗粒制粒机用锻压合成主轴，其特征是所述轴杆(1)上沿其轴向设有注油孔(6)，注油孔(6)贯穿压辊座盘(2)。

5.根据权利要求1所述的生物质颗粒制粒机用锻压合成主轴，其特征是所述第一轴头(8)和第二轴头(8’)上设有压辊固定座紧固螺孔(9)。

6.根据权利要求1所述的生物质颗粒制粒机用锻压合成主轴，其特征是所述压辊座盘(2)的材质为高硬度钢或马氏体型不锈钢4Cr13，其洛氏硬度大于或等于40HRC。 

7.根据权利要求1所述的生物质颗粒制粒机用锻压合成主轴，其特征是所述压辊座盘外箍环(10)的材质为普通碳钢或中碳钢。 

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