專利名稱：一種生物質(zhì)固體燃料成型機(jī)壓輥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種生物質(zhì)固體燃料成型機(jī)壓輥，屬于固體燃料技術(shù)領(lǐng)域，具體是壓輥采用分體式結(jié)構(gòu)，包括外套和內(nèi)套兩部分，通過過盈配合構(gòu)成分體式壓輥，外套為倒圓臺型孔結(jié)構(gòu)，表面采用等離子噴涂陶瓷硬質(zhì)合金材料，來增強(qiáng)表面的耐磨性，用于解決生物質(zhì)固體燃料成型機(jī)關(guān)鍵部件易磨損、使用壽命短等問題。
背景技術(shù)：
生物質(zhì)固體燃料成型技術(shù)具有原料豐富、易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)、便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，已逐漸顯現(xiàn)其優(yōu)勢。它既能作為農(nóng)村炊事爐具、采暖爐或工業(yè)鍋爐等的良好燃料，又可為電廠提供清潔燃料，近年來越來越受到人們的廣泛關(guān)注。目前，生物質(zhì)固體燃料成型機(jī)主要有螺旋擠壓、活塞沖壓、壓輥式等幾種工藝類型。本實(shí)用新型適用于模輥式成型機(jī)。模輥式成型機(jī)主要工作部件是環(huán)模與壓輥，壓制室中，在環(huán)模與壓輥擠壓下物料通過?？?而成型。模輥式成型加工方法滿足用戶對生物質(zhì)成型生產(chǎn)成型燃料均勻要求，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化自動(dòng)上料，具有較大的發(fā)展?jié)摿Α５撛O(shè)備存在主要部件磨損嚴(yán)重等問題，其中，環(huán)模和壓輥是成型機(jī)的關(guān)鍵工作部件，而目前研究理論針對環(huán)模的失效機(jī)理進(jìn)行研究，并未對壓輥進(jìn)行深入研究。壓輥用來向環(huán)模擠壓物料。壓輥工作條件比較惡劣，除原料對壓輥正常磨損外，秸桿、木屑等生物質(zhì)原料中多含有砂石、硅化物以及鐵屑等硬質(zhì)顆粒物，加劇對壓輥的磨損。由于壓輥和環(huán)模的線速度基本相等，壓輥的外徑僅為環(huán)模內(nèi)徑的O. 4，故壓輥磨損率比環(huán)模高2. 5倍。一般壓輥理論設(shè)計(jì)壽命為300h，但實(shí)際使用時(shí)間不超過200h。一些工廠由于使用不當(dāng)，使用時(shí)間還不到150h，并且失效壓輥因表面磨損嚴(yán)重已無法重新修復(fù)。壓輥磨損過快，不僅降低顆粒燃料的成型率，增加生產(chǎn)成本，而且直接影響生產(chǎn)率。目前，為提高壓輥的耐磨性，對壓輥外表面形狀的研究較多，如專利號ZL200520031386. 9(申請日 2005. 7. 29)和申請?zhí)?201120033451. 7 (2011. 01. 31)，采用柱釘固定在輥套上，柱釘可避免輥面直接接觸物料而磨損，柱釘可更換，輥面可重復(fù)利用。為降低成型機(jī)能耗，提高產(chǎn)量，專利號200820178079. 7 (申請日2008. 11. 20)設(shè)計(jì)壓輥表面呈齒輪狀，每個(gè)齒都與壓模的孔相對應(yīng)。為提高壓輥耐磨性，壓輥表面還設(shè)計(jì)呈弧形槽、折槽、齒輪型、孔型，如專利申請?zhí)?01020207234. O (申請日2010. 05. 28)、ZL9510549. 7(申請日95. 5. 7)、CN201304728(申請日 2008. 11. 20)、CN201020133771. 5 (申請日 2010. 3. 18)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的，在于提供一種生物質(zhì)固體燃料成型機(jī)壓輥，用于解決生物質(zhì)固體燃料成型機(jī)關(guān)鍵部件易磨損、使用壽命短等問題。同時(shí)本實(shí)用新型工藝解決了壓輥磨損后無法修復(fù)的問題，采用本工藝能夠使壓輥壽命提高近100h，且磨損后只需更換外套，內(nèi)套及其他零部件可重復(fù)使用。為達(dá)到這一目的所采取的技術(shù)方案是，壓輥結(jié)構(gòu)為分體式，包括外套、內(nèi)套兩部分，二者通過過盈配合構(gòu)成分體式壓輥，外套為倒圓臺型孔結(jié)構(gòu)，表面采用等離子噴涂陶瓷硬質(zhì)合金材料。上述的一種生物質(zhì)固體燃料成型機(jī)壓輥，壓輥采用分體式結(jié)構(gòu)，內(nèi)套直接安裝在外套上，二者采用過盈冷裝裝配方式固定，目的在于防止外套在80°C以上的溫度運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)打滑、脫落等現(xiàn)象。上述的一種生物質(zhì)固體燃料成型機(jī)壓輥，外套為倒圓臺型孔結(jié)構(gòu)，倒圓臺的傾角為87°，孔間距與環(huán)模的孔間距一致，軸向孔的排列方式和數(shù)量與環(huán)模的孔一致，外套圓臺孔的下底孔徑與環(huán)?？椎目讖酱笮⊥耆粯?，分為6mm、8mm、10mm、12_四類，目的是使壓輥在不同的磨損期，壓輥表面的受力一致。上述的一種生物質(zhì)固體燃料成型機(jī)壓輥，外套厚度應(yīng)大于壓輥軸偏心距5mm以上，以確保內(nèi)套不被磨損?！ど鲜龅囊环N生物質(zhì)固體燃料成型機(jī)壓輥，外套表面利用超音速等離子熱噴涂原理進(jìn)行強(qiáng)化處理，進(jìn)而增強(qiáng)壓輥表面的耐磨性，延長其使用壽命。上述的一種生物質(zhì)固體燃料成型機(jī)壓輥，外套表面噴涂小于40目的陶瓷硬質(zhì)合金粉末，涂層厚度O. 2-0. 5mm，硬度達(dá)到56-62HRC。上述的一種生物質(zhì)固體燃料成型機(jī)壓輥，噴涂功率為22-28KW，氬氣作為載氣，氫氣為輔助氣，氣體壓力均為O. 5MPa，噴涂時(shí)氬氣流量4m3/h，氫氣流量為O. lm3/h，噴涂距離為 1 SOmnin上述的一種生物質(zhì)固體燃料成型機(jī)壓輥，內(nèi)套采用兩個(gè)彈性擋圈固定軸向位置，防止內(nèi)套軸向運(yùn)動(dòng)，影響壓輥的傳動(dòng)能力，以便于通過改變內(nèi)套的厚度調(diào)整直徑大小，適應(yīng)一定范圍內(nèi)的不同系列尺寸的壓輥外徑。本實(shí)用新型的一種生物質(zhì)固體燃料成型機(jī)壓輥，可用于玉米、小麥、水稻、棉花、花生殼等農(nóng)作物秸桿和稻殼、花生殼等農(nóng)業(yè)加工剩余物以及各類林業(yè)剩余物為原料生產(chǎn)的生物質(zhì)固體成型燃料，壓輥分成內(nèi)、外套可有效提高壓輥的可重復(fù)使用性，只需更換或修復(fù)外套，其他零件可重復(fù)使用，降低了制造成本，且可在內(nèi)套以內(nèi)的配件不變的情況下，一定范圍內(nèi)改變外套尺寸和內(nèi)套厚度，適應(yīng)不同型號的生物質(zhì)固體燃料成型機(jī)，便于實(shí)現(xiàn)成型機(jī)組不同產(chǎn)量要求的系列化產(chǎn)品。本實(shí)用新型的一種生物質(zhì)固體燃料成型機(jī)壓輥，陶瓷硬質(zhì)合金材料熔覆在壓輥外表面上,可形成與基體熔合的合金層，具有高強(qiáng)度、高耐磨性，有效增強(qiáng)外表面的耐磨性，能夠適應(yīng)生物質(zhì)原料中含有的砂石、硅化物以及鐵屑等硬質(zhì)顆粒物，減輕了壓輥表面的磨損與硬質(zhì)顆粒的侵蝕，提高了壓輥外套的使用壽命，且耐磨層磨損后還可進(jìn)行修復(fù)，修復(fù)后的壓輥性能仍可達(dá)到新壓輥耐磨性能。

圖I為本實(shí)用新型的一種生物質(zhì)固體燃料成型機(jī)壓輥結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為生物質(zhì)固體燃料成型機(jī)壓輥裝配位置示意圖；圖3為外套倒圓臺型孔結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為直徑為6_的壓輥外表面形狀示意圖；圖5為直徑為8_的壓輥外表面形狀示意圖；[0021]圖6為直徑為10_的壓輥外表面形狀示意圖；圖7為直徑為12_的壓輥外表面形狀示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、2所示1為壓棍軸、2為調(diào)節(jié)螺母、3為壓棍內(nèi)套、4為壓棍外套、5為軸承隔圈、6為圓錐滾子軸承、7為軸承壓蓋、8為彈性擋圈、9為密封蓋、10為壓輥總成、11為環(huán)模。本實(shí)用新型一種生物質(zhì)固體燃料成型機(jī)壓輥，壓輥結(jié)構(gòu)包括外套和內(nèi)套，外套與內(nèi)套采用過盈配合連接，壓輥的外套為倒圓臺型孔結(jié)構(gòu)，材料為45鋼，采用超音速等 離子噴涂設(shè)備在表面熱噴涂原料為小于40目的陶瓷硬質(zhì)合金粉末，表面噴涂厚度為O. 2-0. 5mm。此結(jié)構(gòu)和方法可保證生物質(zhì)固體燃料的成型質(zhì)量，延長了壓輥的使用壽命，同時(shí)壓輥磨損后只需更換或修復(fù)外套，增加了壓輥的可重復(fù)利用次數(shù)。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步對本實(shí)用新型進(jìn)行描述如圖1、2所示，壓輥總成10結(jié)構(gòu)為調(diào)節(jié)螺母2、圓錐滾子軸承6、密封蓋9安裝在壓輥軸I上，軸承位置一側(cè)用壓輥軸軸肩固定，另一側(cè)用調(diào)節(jié)螺母2調(diào)節(jié)軸承間隙，兩軸承外圈用軸承隔圈5隔開，兩側(cè)安裝軸承壓蓋7，并采用彈性擋圈8固定，內(nèi)套3安裝在軸承上，外套4直接安裝在內(nèi)套3上，內(nèi)套3與外套4為過盈配合，采用過盈冷裝裝配方式固定，確保了外套在受到環(huán)模傳動(dòng)力后不會(huì)打滑或脫落。如圖2所示，壓輥總成10安裝在環(huán)模11內(nèi)圈中，物料被輸送到壓輥總成10和環(huán)模11空腔內(nèi)，受二者擠壓作用，物料被擠到環(huán)模11孔內(nèi)，然后從環(huán)模外圈孔被擠出來，形成圓柱狀的顆粒，完成整個(gè)生物質(zhì)固體成型燃料的成型過程。如圖3、4、5、6、7所示，外套4的孔為倒圓臺型孔結(jié)構(gòu)，倒圓臺的傾角為87°，孔間距與環(huán)模11的孔間距一致，軸向孔的排列方式和數(shù)量與環(huán)模11的孔一致，外套4圓臺的下底直徑與環(huán)模11孔的孔徑大小完全一樣，分為6mm、8mm、10mm、12_四類，當(dāng)外套4厚度為IOmm時(shí)，圓臺的上底直徑分別為4. 95mm、6. 95mm、8. 95mm、10. 95mm。米用倒圓臺型孔目的是使壓輥在不同的磨損期，壓輥表面的受力一致。壓輥外套隨著磨損時(shí)間增加，外徑逐漸變小，壓輥與環(huán)模的間隙增大，需定期進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后因壓輥直徑變小，壓輥與環(huán)模之間的攫取角增大，攫取的物料增多，致使壓輥圓周力增大，使外表面的磨損加劇。采用倒圓臺型孔，可有效降低對壓輥的磨損，隨著磨損增加，倒圓臺型孔的孔徑逐漸減小，孔中所含的物料減少，由于物料與物料間的摩擦系數(shù)大于物料與金屬之間的摩擦系數(shù)，使壓輥與物料、環(huán)模之間總體的摩擦系數(shù)變小，減輕了壓輥由于攫取角的增加而增加的受力，大大增強(qiáng)了外套4的使用壽命。如圖I所示，外套4的厚度應(yīng)大于壓輥軸I的偏心距5mm以上，壓輥10工作過程需要根據(jù)不同原料調(diào)節(jié)外套4與環(huán)模11的最佳間隙，同時(shí)需要根據(jù)不同的磨損量來調(diào)整壓輥來保持模輥的最佳間隙，因此，外套4厚度大于可允許的磨損量，同時(shí)應(yīng)保證壓輥外套的厚度應(yīng)大于磨損后期壓輥與環(huán)模間隙的調(diào)整量極限，該極限量即為壓輥軸I的偏心距，這樣才能夠保證內(nèi)套3不被磨損。如圖1、2所示，為滿足生物質(zhì)固體燃料成型機(jī)不同系列產(chǎn)品，壓輥總成10的外徑尺寸也需要相應(yīng)改變，該實(shí)用新型一種生物質(zhì)固體燃料成型機(jī)壓輥，軸向采用兩個(gè)彈性擋圈8固定，結(jié)構(gòu)簡單，無需重新設(shè)計(jì)壓輥軸I、軸承6、軸承壓蓋7、彈性擋圈8、密封蓋9等相應(yīng)配件，可在一定范圍內(nèi)改變內(nèi)套3的厚度和外套4的尺寸后滿足系列化成型機(jī)的要求，有效降低了壓輥的設(shè)計(jì)和加工費(fèi)用。外套4表面利用超音速等離子熱噴涂原理，噴涂小于40目的陶瓷硬質(zhì)合金粉末，涂層厚度O. 2-0. 5mm。噴涂功率為22_28Kw，氬氣作為載氣，氫氣為輔助氣，氣體壓力均為O. 5MPa，噴涂時(shí)氬氣流量4m3/h，氫氣流量為O. lm3/h，噴涂距離為150mm。該方法可使噴涂的粉末熔化、充分鋪展并鑲嵌在基體材料表面，涂層致密。噴涂后的壓輥具有高強(qiáng)度、高耐磨性，有效增強(qiáng)外表面的耐磨性，能夠適應(yīng)生物質(zhì)原料中含有的砂石、硅化物以及鐵屑等硬質(zhì)顆粒物，減輕了壓輥表面的磨損與硬質(zhì)顆粒的侵蝕，提高了壓輥外套的使用壽命。壓輥磨損后可進(jìn)行修復(fù)、硬化和耐磨性處理，可使修復(fù)后的壓輥性能達(dá)到新壓輥，修復(fù)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于更換新壓輥的成本。具體實(shí)施例如下壓輥外套采用直徑為8mm孔徑，選用45鋼進(jìn)行，噴涂小于30目的陶瓷硬質(zhì)合金粉 末，涂層厚度O. 3mm,以玉米秸桿為原料，將壓輥安裝在成型機(jī)上進(jìn)行磨損試驗(yàn)，經(jīng)50h試驗(yàn)后,壓輥表面基本無變化,磨損量極??；200h后，磨損量約為O. 16mm;300h后，磨損量約為O. 22mm ；400h后，磨損量約為O. 32mm。壓輥的理論設(shè)計(jì)使用壽命為300h，采用該方案可滿足壓輥的理論設(shè)計(jì)要求，是目前大多數(shù)壓輥使用壽命的2倍以上，并且該壓輥還可以進(jìn)行修復(fù)，采用上述熱噴涂后還可繼續(xù)使用。最后應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種生物質(zhì)固體燃料成型機(jī)壓輥，包括外套(4)、內(nèi)套(3)，其特征在于外套(4)與內(nèi)套(3)通過過盈配合構(gòu)成分體式壓輥，外套(4)為倒圓臺型孔結(jié)構(gòu)，表面采用等離子噴涂陶瓷硬質(zhì)合金材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種生物質(zhì)固體燃料成型機(jī)壓輥，其特征在于壓輥采用分體式結(jié)構(gòu)，內(nèi)套(3)直接安裝在外套(4)上，二者采用過盈冷裝裝配方式固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種生物質(zhì)固體燃料成型機(jī)壓輥，其特征在于外套(4)為倒圓臺型孔結(jié)構(gòu)，倒圓臺的傾角為87°，孔間距與環(huán)模(11)的孔間距一致，軸向孔的排列方式和數(shù)量與環(huán)模(11)的孔一致，外套(4)圓臺孔的下底孔徑與環(huán)模(11)孔的孔徑大小完全一樣，分為6mm、8mm、10mm、12mm四類。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種生物質(zhì)固體燃料成型機(jī)壓輥，其特征在于外套(4)厚度應(yīng)大于壓輥軸(I)偏心距5mm以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種生物質(zhì)固體燃料成型機(jī)壓輥，其特征在于外套(4)表面利用超音速等離子熱噴涂原理進(jìn)行強(qiáng)化處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或5所述的一種生物質(zhì)固體燃料成型機(jī)壓輥，其特征在于外套(4)表面噴涂小于40目的陶瓷硬質(zhì)合金粉末，涂層厚度O. 2-0. 5mm，硬度達(dá)到56-62HRC。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或5所述的一種生物質(zhì)固體燃料成型機(jī)壓輥，其特征在于噴涂功率為22-28KW，氬氣作為載氣，氫氣為輔助氣，氣體壓力均為O. 5MPa，噴涂時(shí)氬氣流量4m3/h，氫氣流量為O. lm3/h，噴涂距離為150mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種生物質(zhì)固體燃料成型機(jī)壓輥，其特征在于內(nèi)套(3)采用兩個(gè)彈性擋圈(8)固定軸向位置，以便于通過改變內(nèi)套(3)的厚度調(diào)整直徑大小，適應(yīng)一定范圍內(nèi)的不同系列尺寸的壓輥外徑。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種生物質(zhì)固體燃料成型機(jī)壓輥，屬于固體燃料技術(shù)領(lǐng)域，用于解決生物質(zhì)固體燃料成型機(jī)關(guān)鍵部件易磨損、使用壽命短等問題。其技術(shù)方案包括壓輥采用分體式結(jié)構(gòu)，包括外套和內(nèi)套兩部分，通過過盈配合構(gòu)成分體式壓輥，壓輥的外套為倒圓臺型孔結(jié)構(gòu)，表面采用超音速等離子噴涂設(shè)備在壓輥外套表面熱噴涂粒度小于40目的陶瓷硬質(zhì)合金粉末，噴涂厚度為0.2-0.5mm，硬度達(dá)到56-62HRC。此壓輥結(jié)構(gòu)和表面耐磨層工藝方法可保證生物質(zhì)固體燃料的成型質(zhì)量，能夠使壓輥壽命提高近100h，同時(shí)壓輥磨損后只需更換或修復(fù)外套，增加了壓輥的可重復(fù)利用次數(shù)。
文檔編號C23C4/06GK202608092SQ20122001045
公開日2012年12月19日 申請日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者孟海波, 趙立欣, 霍麗麗, 田宜水, 姚宗路 申請人:農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院