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小型對輥磨粉機結(jié)構(gòu)設(shè)計
摘要
小型對輥磨粉機是糧食制粉業(yè)廣泛使用的一種粉機，它能一次就把小麥制成粉，并把面粉和麩皮分別提取出來。
本設(shè)計作為小型對輥磨粉機的結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要包括：
1 小型對輥磨粉機機架、磨輥設(shè)計；
2 小型對輥磨粉機喂料機構(gòu)設(shè)計；
3 小型對輥磨粉機傳動機構(gòu)設(shè)計；
4 小型對輥磨粉機軋距調(diào)整機構(gòu)設(shè)計；
5 小型對輥磨粉機篩理機構(gòu)設(shè)計。
本設(shè)計將對小型對輥磨粉機的機械結(jié)構(gòu)進行全方面設(shè)計。從各個機構(gòu)和零件的布置來講，可以說是創(chuàng)新設(shè)計；一般小型對輥磨粉機的輥間傳動為齒輪傳動，本設(shè)計改進為鏈條傳動。本設(shè)計配有部分圖，以便詳細了解磨粉機本體各零件和機構(gòu)設(shè)計過程。
關(guān)鍵詞 對輥磨粉機；鏈條傳動；圓篩
Design for the structure of small Roller mill
Abstract
Small roller mill is widely used in food mill making , it can put the wheat into powder and extract the flour and bran . The design of small mill roller structure mainly includes:
1．small roller mill roll grinding and frame design;
2．small roller mill feeding mechanism design;
3．small roller mill transmission mechanism design;
4．small roller mill adjusting mechanism design;
5．small roller mill Daniel mechanism design.
The design of small roller mill on the mechanical structure, from the aspects of organization and arrangement of various parts, is innovative design; Generally,the transmission between the rollers is gear transmission in small roller mill, to make some improvement in this design,that will be changed into chain transmission. This design includes many three-dimensional graphs to get detailed understanding of roller mill body parts and the design process.
Keywords roller mill;chain transmission;circular sieve
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目錄
摘要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 課題背景 1
1.1.1 磨粉機使用現(xiàn)狀 1
1.1.2 磨粉機分類 1
1.1.3 對輥磨粉機特點 1
1.2 課題研究的現(xiàn)實意義 1
1.3 設(shè)計的主要研究內(nèi)容 2
第2章 設(shè)計方案的確定和關(guān)鍵技術(shù)的解決方法 3
2.1 總體結(jié)構(gòu)與主要工作構(gòu)件 3
2.1.1 機架 3
2.1.2 外形 4
2.1.3 與機架有關(guān)的部分 4
2.1.4 磨輥及其支承、清理與冷卻 5
2.1.5 磨輥與軸系零件的連接 5
2.2 傳動系統(tǒng) 6
2.2.1 快輥拖動 6
2.2.2 輥間傳動 6
2.2.3 喂料機構(gòu) 8
2.3 操縱系統(tǒng) 9
2.3.1 料門調(diào)節(jié)機構(gòu) 9
2.3.2 離合軋——軋調(diào)機構(gòu) 9
2.3.3 篩理機構(gòu) 11
第3章 本機工作原理與操作方法 13
3.1 工作原理 13
3.2 操作方法 13
3.3 本機的結(jié)構(gòu)特點 13
3.4 換輥操作步驟 14
3.5 關(guān)于噪聲控制與污染問題 14
第4章 計算部分 15
4.1 動力計算、選配電機 15
4.2 三角帶傳動設(shè)計 15
4.3 鏈輪減速箱設(shè)計 16
4.4 磨輥受力分析 17
4.4.1 磨輥軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 17
4.4.2 磨輥受力分析 18
4.5 磨輥軸承的選擇計算 20
4.5.1 磨輥軸承的選擇 20
4.5.2 軸承校核設(shè)計 20
4.6 磨輥軸與軸體過盈量和壓入力的計算 21
4.7 慢輥軸的強度、剛度校核 23
4.8 料門機構(gòu)設(shè)計 24
4.9 主要設(shè)計參數(shù) 25
結(jié)論 26
致謝 27
參考文獻 28
附錄 29
外文文獻及翻譯 29
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第1章 緒論
1.1 課題背景
1.1.1 磨粉機使用現(xiàn)狀
發(fā)展小型面粉加工機械，與廣大農(nóng)村人民的日常生活有著密切關(guān)系。它是發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟、促進農(nóng)業(yè)走向現(xiàn)代化的重要方面，它對提高農(nóng)村人民生活水平，保障人民身體健康，為國家積累資金起著重要作用。
目前全國農(nóng)村已擁有農(nóng)用磨粉機械單機組約200萬臺，小型面粉加工成套設(shè)備5000套左右。今后還將繼續(xù)大批制造推廣，而且還會有新型的小型面粉加工機械供應(yīng)農(nóng)村，因此設(shè)計制造出一種低成本、高效率、價格合理的小型磨粉機是目前形式的需要。
1.1.2 磨粉機分類
現(xiàn)在占市場主流的磨粉機有：雷蒙磨粉機、高壓懸輥磨粉機、高壓微粉磨、超壓梯形磨粉機、高強磨粉機、錐式磨粉機、片式磨粉機、輥式磨粉機等，其中前五種用于工業(yè)，后三種多用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，我們討論的是農(nóng)用型磨粉機。
1.1.3 對輥磨粉機特點
從使用情況來看，對輥磨由于具有產(chǎn)量高、電耗低、調(diào)節(jié)靈敏方便、穩(wěn)定可靠、研磨時間短，面粉不致受高溫影響而降低質(zhì)量等優(yōu)點，是很受歡迎的一種小型優(yōu)良磨粉機械。對輥磨不但可以單機制粉，而且可以用多臺對輥磨粉機進行聯(lián)合生產(chǎn)，特別適用于小麥加工。而錐磨和片磨，加工質(zhì)量低于輥磨，將被逐漸淘汰。
1.2 課題研究的現(xiàn)實意義
隨著農(nóng)村經(jīng)濟政策的全面落實，特別是承包責(zé)任制的推廣，極大地調(diào)動了廣大農(nóng)民的生產(chǎn)積極性，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)出現(xiàn)了飛速發(fā)展的形式。幾年來，農(nóng)業(yè)連續(xù)奪得豐收，農(nóng)民生活得到了較大的改善，農(nóng)民購買力有了顯著的提高。因此，迫切要求購買小型、廉價、耐用、能耗低、機械化程度高、加工面粉質(zhì)量好的小型面粉加工機械。
目前已有產(chǎn)品不是價格較貴，就是體積龐大，我們的目標(biāo)是開發(fā)一種低價小型磨粉機，致力于普及農(nóng)村家庭對小型對輥磨粉機的使用，使老百姓不用投入太高成本就可解決生產(chǎn)問題，大大提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力和農(nóng)民積極性。
1.3 設(shè)計的主要研究內(nèi)容
本設(shè)計作為小型對輥磨粉機的結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要包括：
1 小型對輥磨粉機機架、磨輥設(shè)計；
2 小型對輥磨粉機喂料機構(gòu)設(shè)計；
3 小型對輥磨粉機傳動機構(gòu)設(shè)計；
4 小型對輥磨粉機軋距調(diào)整機構(gòu)設(shè)計；
5 小型對輥磨粉機篩理機構(gòu)設(shè)計。
本設(shè)計將對小型對輥磨粉機的機械結(jié)構(gòu)進行全方面設(shè)計。從各個機構(gòu)和零件的布置來講，可以說是創(chuàng)新設(shè)計；一般小型對輥磨粉機的輥間傳動為齒輪傳動，本設(shè)計改進為鏈條傳動。本設(shè)計配有部分二維圖，以便詳細了解磨粉機本體各零件和機構(gòu)設(shè)計過程。
最后提供的有：solidworks二維圖，AutoCAD工程圖。
第2章 設(shè)計方案的確定和關(guān)鍵技術(shù)的解決方法
2.1 總體結(jié)構(gòu)與主要工作構(gòu)件
2.1.1 機架
目前國內(nèi)外磨粉機的機架制造方式有三種：即整體鑄造、墻板拼裝和焊接墻板機架。
整體鑄造機架：其整體性和剛性好，節(jié)省切削加工工時，而且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，可以說百年不壞。但是，機架鑄造困難，而且鑄造技術(shù)要求高，成本高，不利于磨粉機的系列化。
墻板拼裝式機架：鑄件體積小，尺寸小，便于制造，成本低，便于安排其他零部件， 便于實現(xiàn)全封閉， 而且有利于磨粉機的系列化。但是， 機架剛度差，容易變形， 切削加工的工作量大。
焊接式機架：其生產(chǎn)周期短， 重量輕，成品率高。但是， 焊接技術(shù)要求高， 焊接后產(chǎn)生變形及應(yīng)力及中， 必須進行熱處理以消除應(yīng)力及中。
綜合考慮以上各種機架的優(yōu)缺點，本機采用焊接式機架。
2.1.2 外形
目前，磨粉機的外形有：敞開式，半封閉式,全封閉式三種。本機采用半封閉式外形，所謂半封閉是指磨粉機除的軋距調(diào)節(jié)機構(gòu)、帶輪等外露，而磨輥、送料機構(gòu)、篩理機構(gòu)封閉的結(jié)構(gòu)形式，它的優(yōu)越性在于避免敞開式的缺點又能得到一定的散熱，使零、部件得到良好的保護，而且操作安全可靠，改善操作環(huán)境。
2.1.3 與機架有關(guān)的部分
料斗：本機料斗采用不銹鋼，經(jīng)久耐用。
窺視窗：本機采用有機玻璃，這樣可以觀察到喂料輥轉(zhuǎn)動及料流等情況。
罩殼（與料斗一體）：本機罩殼采用鋼板沖壓、焊接制成。此結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便。
2.1.4 磨輥及其支承、清理與冷卻
磨輥 輥體是空心的，外層為冷硬鑄鐵，內(nèi)層為普通灰口鑄鐵，采用離心兩次澆筑成型。輥軸采用碳鋼——45鋼。輥體和輥軸二者過盈配合，加工配合面后用壓力機將輥軸壓入輥體，然后再進行機加工。
支承 傳統(tǒng)磨粉機中，磨輥的支承多采用滑動軸承?；瑒虞S承承受磨輥振動和沖擊載荷的能力強，壽命長，滑動軸承的徑向尺寸小，周向尺寸長，適合在磨粉機墻板上安排，滑動軸承對拆裝磨輥方便，而且易于實現(xiàn)自位。但是滑動軸承也有它的不足之處，其摩擦嚴(yán)重，帶來的后果是磨粉機的消耗功率大，軸承發(fā)熱嚴(yán)重，甚至發(fā)生燒壞軸承的事故，滑動軸承精度低， 難以保證輥間軋距的穩(wěn)定性，因此后道磨粉機上（軋距僅百分之幾毫米）會產(chǎn)生空輥打擊事故，軸瓦磨損后有徑向間隙，更不利于定心，磨輥運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生徑向跳動?；瑒虞S承需要稀油潤滑，容易污染面粉，不符合衛(wèi)生要求，而且要用寶貴的有色金屬?，F(xiàn)代磨粉機幾乎全部采用滾動軸承，其摩擦損失小，發(fā)熱小，對減少磨粉機的功率消耗有很大的作用。滾動軸承的回轉(zhuǎn)精度高，可保持快、慢輥間有穩(wěn)定的軋距。滾動軸承供應(yīng)充足，可節(jié)約稀有金屬。滾動軸承采用黃油脂潤滑，基本上不存在污染問題。但是滾動軸承也有缺點，其承受磨輥振動和沖擊載荷的能力較差，壽命短。滾動軸承的徑向尺寸大，在磨粉機上安排較困難，而且對拆裝磨輥較為困難。綜合考慮上述兩種軸承，本機選用調(diào)心球軸承。此軸承有自位性能，而且承受載荷較大。軸承座為單件，慢輥軸承座固定在旋轉(zhuǎn)軸上， 快輥軸承座安裝在機架上。
清理方法 本機采用刷帚清理粘在磨輥上的物料。
冷卻問題 本機沒有設(shè)計專門的冷卻裝置，而是利用空氣自行冷卻。目前，國外先進磨粉機都不采用專門的冷卻裝置，而是靠空冷。
2.1.5 磨輥與軸系零件的連接
絕大多數(shù)磨粉機上，磨輥與軸系零件——大帶輪及同步輪的連接采用鍵。鍵槽減少了被連件的承載面積，特別是會引起高度的應(yīng)力集中，被連件也難以獲得精確的定心?；瑒虞S承需要稀油潤滑，容易污染面粉，不符合衛(wèi)生要求，而且要用寶貴的有色金屬?，F(xiàn)代磨粉機幾乎全部采用滾動軸承，其摩擦損失小，發(fā)熱小，對減少磨粉機的功率消耗有很大的作用。但是滾動軸承也有缺點，其承受磨輥振動和沖擊載荷的能力較差，壽命短。滾動軸承的回轉(zhuǎn)精度高，可保持快、慢輥間有穩(wěn)定的軋距。但是，鍵連接具有簡單、緊湊、可靠、成本低的優(yōu)點。本機采用鍵連接。
2.2 傳動系統(tǒng)
2.2.1 快輥拖動
快輥是由電機通過帶傳動的，快輥的轉(zhuǎn)速要求在450～600rpm，確定快輥的轉(zhuǎn)速要綜合考慮動耗、產(chǎn)量和大帶輪直徑。 如果轉(zhuǎn)速過大，大帶輪直徑相對減小，產(chǎn)量增大，但動耗也增大； 如轉(zhuǎn)速過小，雖然動耗減小，但產(chǎn)量也減小，而且大帶輪直徑增大，影響整機的尺寸。若轉(zhuǎn)速變化范圍不太大，對產(chǎn)量的影響很小。所以綜合考慮上述情況，把轉(zhuǎn)速定在550rpm左右。
2.2.2 輥間傳動
功能要求 磨粉機快、慢輥間傳動裝置必須保證快、慢輥有較為準(zhǔn)確的傳動比，能適應(yīng)磨輥輥徑的變化及軋距調(diào)節(jié)所引起的快、慢輥中心的變化，有一定的使用壽命，而且噪音要小，傳動件在磨輥軸上應(yīng)便于安裝拆卸，為了適應(yīng)研磨不同的物料，快慢輥間應(yīng)有不同的速比。本機設(shè)計三種速比，即2.5、2、1.5。
磨粉機的輥間傳動機構(gòu)在空載時起傳動作用；在負(fù)載時， 由于封閉功率的存在，其定速作用。負(fù)載時， 存在封閉功率，使輥間傳動鏈的松緊邊對調(diào)轉(zhuǎn)化，鏈輪齒的非嚙合面磨損，磨粉機傳動件的壽命降低，所以封閉循環(huán)功率是傳動零件的設(shè)計依據(jù)。
傳動方式的比較確定 目前，國內(nèi)外磨粉機輥間傳動方式有：皮帶傳動，齒輪傳動，鏈連傳動，扭矩臂差動傳動及雙面同步齒形帶傳動。
皮帶傳動 皮帶傳動的動力大，磨粉機的粉碎能力大，產(chǎn)量大， 不需要潤滑，減小了污染性，對主、從動輪中心距變化的適應(yīng)能力強，松和閘對皮帶的傳動性能影響較小，工作中的噪音小。但是，皮帶傳動的速比不準(zhǔn)確，傳動效率低， 而且結(jié)構(gòu)齒寸大，還不安全。所以使得它在磨粉機上的使用越來越少，已逐漸被淘汰。
齒輪傳動 齒輪傳動的功率大， 傳動比準(zhǔn)確， 結(jié)構(gòu)簡單緊湊， 便于密封，操作安全。 但是， 齒輪傳動對中心距的要求嚴(yán)格，因此松合閘對傳動性能的影響較大，噪音大， 壽命低，需要系由潤滑， 而且因為有齒輪箱密封， 所以顯得笨重。對于一臺磨粉機， 要適應(yīng)不同的輥徑， 必須要有幾套齒輪備用。 對于磨粉機傳動的齒輪還有特殊的要求：合閘時， 齒輪處于是最佳工作狀態(tài)的中心距工作， 為了減小松合閘時齒輪因中心距偏大所產(chǎn)生的噪音， 必須用加長齒齒輪。
鏈傳動 鏈傳動對于松合閘引起的磨輥中心的變化對鏈傳動性能的影響不大，能適應(yīng)不同直徑磨輥的使用（緊需調(diào)節(jié)張緊輪的位置）， 其傳動比準(zhǔn)確，缺點為：傳動鏈的承載能力不大，鏈傳動對于主、從鏈輪的不同面度較為敏感， 因此， 兩磨輥的軸向竄動將影響傳動性能，所以傳動鏈的壽命較低，傳動機構(gòu)的尺寸較大， 鏈傳動需用稀油潤滑，，鏈輪箱必須有可靠的密封，以防止污染，鏈輪的裝拆也不方便。
扭矩臂差動傳動 其優(yōu)點是磨輥的松合閘不影響機構(gòu)中齒輪副的中心距，并能保證齒形帶輪中心距基本不變，傳動性能好，噪音小，齒輪箱的密封性能好，齒形帶不需有潤滑，門有潤滑油的污染問題，機構(gòu)的尺寸小，便于封閉。但是，它也存在缺點，軸承臂的位置調(diào)節(jié)需繞其慢輥軸轉(zhuǎn)動。因此，當(dāng)磨輥直徑減小后，軸承臂上移所引起的齒形帶輪中心的變化，不能完全由從動輪軸心和軸承臂鉸支抵消，所以松合閘對齒形帶輪中心距仍有一定影響， 機構(gòu)中的齒輪減速箱重量較大（56公斤左右），沒有把手，裝拆不方便。
雙面同步齒形帶傳動 雙面同步齒形帶傳動集齒輪傳動合帶傳動的優(yōu)點于一身。其傳動效率高，節(jié)能效果高，經(jīng)濟效益好，帶與齒形輪之間往返間隙小，嚴(yán)格同步，不打滑，傳動比準(zhǔn)確，角速度恒定，不需潤滑油， 既節(jié)省油又不會產(chǎn)生污染，使用壽命長而且不需維修保養(yǎng)，使用速度范圍大，因其輕而離心力小，所以可高速傳動，也可低速高扭矩傳動。帶的使用伸長非常小，初張力也很小，帶的運轉(zhuǎn)生熱小，還可以延長電機和軸承的使用壽命，由于是圓弧齒，所以嚙合圓滑，傳動平穩(wěn)，有一定的吸振作用，噪音小。負(fù)載容量范圍大，整體結(jié)構(gòu)簡單，尺寸也較小。由于目前皆采用四個輪子傳動，所以結(jié)構(gòu)尺寸相對而言較大，而改成三個輪子（把改向輪和張緊輪合為一個輪子——改向張緊輪），結(jié)構(gòu)尺寸更小，更為緊湊，在整機上更便于安排。我國青島橡膠工業(yè)研究所從國外引進先進的制造橡膠同步齒形帶的技術(shù)和設(shè)備，所以采用同步帶的來源有了充分的保障。
綜上所述， 本機輥間傳動采用鏈傳動。
2.2.3 喂料機構(gòu)
動力來源 傳統(tǒng)的磨粉機的動力來源都從快輥傳遞，由于快輥轉(zhuǎn)速較高， 而分流輥的轉(zhuǎn)速較低，所以必須配置減速箱，它不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 而且安裝也復(fù)雜，增加了成本。本機的動力來源于慢輥，采用慢輥與喂料輥一體的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。
離合器 磨粉機多采用牙嵌式離合器， 它靠一套杠桿進行工作， 其靈敏度存在一些問題， 而且結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。本機采用偏心軸式離合裝置，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。如圖2-1所示。
圖2-1 傳動示意圖
2.3 操縱系統(tǒng)
2.3.1 料門調(diào)節(jié)機構(gòu)
料門調(diào)節(jié)機構(gòu)有以下幾種：
1 手動料門調(diào)節(jié)機構(gòu) 結(jié)構(gòu)簡單，但不能根據(jù)進機物料量的變化自動調(diào)節(jié)料門的開啟度， 以至喂料量不均勻， 如果突然斷料就會造成磨輥相碰。
2 氣、液壓連動料門調(diào)節(jié)機構(gòu) 其靈敏度高，能隨進機物料量的大小而改變料門的開啟度， 但是，對氣、液壓元件的質(zhì)量要求高。
3 電控制料門調(diào)節(jié)機構(gòu) 其靈敏度高，結(jié)構(gòu)簡單， 能實現(xiàn)隨動。 但是增加了動耗。
綜合考慮以上幾種機構(gòu)，本機選用手動料門調(diào)節(jié)機構(gòu)。
2.3.2 離合軋——軋調(diào)機構(gòu)
功能要求 對離合軋——軋調(diào)機構(gòu)的功能要求是：使磨輥在工作時實現(xiàn)定軋距； 完成松和閘動作；能滿足新輥及舊輥的使用；能簡便、準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)軋距大小， 且在調(diào)節(jié)后仍保持兩輥的平行度；機構(gòu)設(shè)有磨粉機的過載安全保護裝置； 機構(gòu)應(yīng)便于拆換磨輥， 且在拆換的過程中盡可能少的拆換其他零件；機構(gòu)的各項操作簡單可靠；機構(gòu)的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單可靠。
設(shè)計原則 本機構(gòu)的設(shè)計原則是能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能要求， 而且要結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、換輥方便。
離合軋——軋調(diào)機構(gòu)的比較確定：
手動離合軋——軋調(diào)機構(gòu) 離合軋靠偏心縱軸的旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)。 軋調(diào)靠手柄帶動慢輥軸承座動作來實現(xiàn)， 而且還安有保安彈簧。 此種機構(gòu)簡單易實現(xiàn)，裝拆也方便。
自動離合軋——軋調(diào)機構(gòu) 離合閘靠氣、液缸推動牛腿運動來實現(xiàn)。 軋調(diào)機構(gòu)與手動離合軋——軋調(diào)機構(gòu)的軋調(diào)機構(gòu)相似， 而且還裝有保安彈簧。此種機構(gòu)也比較復(fù)雜， 換輥不方便， 但其操作比手動離合軋——軋調(diào)機構(gòu)方便。
K型磨粉機的自動離合軋——軋調(diào)機構(gòu) 此種機構(gòu)取消了磨粉機的兩個傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)——偏心縱軸和慢輥支承彈簧。其松合閘靠氣缸推動牛腿運動來實現(xiàn)。 軋調(diào)只有單調(diào)機構(gòu)， 而沒有總調(diào)機構(gòu)，而且其只是旋轉(zhuǎn)手輪改變止推塊的位置， 而不是改變牛腿的位置。此種結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，旋轉(zhuǎn)軋調(diào)手輪所需的力比較小，而且松合閘的行程是可以變化的（采用偏心縱軸的傳統(tǒng)磨粉機， 其松合閘行程是固定的），拆換磨輥也比較方便。 氣缸不僅是松合閘的執(zhí)行元件， 而且代替了彈簧來支承慢輥軸承臂，這不僅簡化了結(jié)構(gòu)， 而且充分離用氣壓系統(tǒng)的彈性好，動作靈敏的優(yōu)點，實現(xiàn)磨粉機的過載保護。 其用氣缸而不用液壓鋼的另一個原因是氣體沒有污染現(xiàn)象。 取消了偏心縱軸就出現(xiàn)了兩個氣缸的同步問題， 此問題可以從氣路中來解決或允許軸承有良好的自位性能。
綜合考慮以上幾種機構(gòu)， 本機采用手動離合軋——軋調(diào)機構(gòu)。
在磨輥的兩端各置一組這樣的機構(gòu)，由偏心縱軸相連當(dāng)推動松合閘手柄使偏心縱軸11以順時針方向旋轉(zhuǎn)時，左右側(cè)機構(gòu)同時合閘。該機構(gòu)沒有合閘掛鉤，合閘的位置靠偏心軸頸與拉桿7的摩擦自鎖實現(xiàn)，在合閘結(jié)束時，偏心軸頸的偏心半徑應(yīng)接近水平位置。另外在偏心軸徑向添加一個螺栓，以固定偏心軸。
拉桿7的左端部是圓錐形或半球形，它伸入調(diào)節(jié)螺桿1右端相應(yīng)的錐孔內(nèi)，螺桿1與彈簧盒3左端的螺紋孔配合。當(dāng)旋動手輪14時，使慢輥軸承臂13繞鉸支軸12旋轉(zhuǎn)，改變慢輥與快輥的中心距。在彈簧盒中的彈簧6用彈簧座5產(chǎn)生一定的預(yù)緊壓縮量，預(yù)壓縮力必需大于磨輥間的工作壓力，以保證研磨時軋距的穩(wěn)定性，并且不在斷料時產(chǎn)生磨輥相碰現(xiàn)象。當(dāng)輥間落入硬物時，彈簧盒將彈簧壓縮，兩輥分開，硬物通過后自動恢復(fù)原狀運行。如圖2-7所示。
1-調(diào)節(jié)螺桿；2-鎖緊螺母；3-彈簧合；4-緊固螺母；5-彈簧座；6-慢輥支承復(fù)位彈簧；7-拉桿；8-慢輥軸承；9-快輥軸承；10-松合閘手柄；11-偏心縱軸；12-慢輥軸承臂鉸支軸；13-慢輥軸承臂；14-軋距調(diào)節(jié)手輪
圖2-2 松合閘軋距調(diào)節(jié)機構(gòu)
2.3.3 篩理機構(gòu)
本磨粉機采用打板圓篩進行篩理，其作用和平篩相同，但工作原理和結(jié)構(gòu)與平篩有所不同，如下圖所示。主要由前后軸承架、羅軸、羅筒、羅外殼、打麩板等零件組成。
羅軸3支撐在軸承架2、4上，兩塊打麩板8和兩個棕刷12通過支架6固定在羅軸3上。羅盤5固定在軸承架4上，其上面開有通孔，研磨后的物料由此進入圓篩。羅外殼9固定在羅盤上，其下面有一個出口，篩出的面粉由此排出。羅筒7外面裝有篩絹放入羅外殼內(nèi)，羅蓋蓋在羅外殼的外端，其下面有一出口，篩上物由此口排出。整個篩體呈懸空狀態(tài)，便于在下邊接面粉麩皮。
打麩板在羅軸上具有一定的螺旋角。物料在篩內(nèi)的運動是靠打麩板推動的，因此，這個螺旋角不能太大，也不能太小。螺旋角大，物料在篩內(nèi)停留時間太短，篩理不凈，影響生產(chǎn)效率。螺旋角小，雖然能夠篩凈，但物料在篩內(nèi)停留時間太長，同樣影響生產(chǎn)效率，同時還會使面粉質(zhì)量低劣。通常情況下，打板螺旋角以2度為宜。如圖2-3所示。
1-皮帶輪；2-前軸承架；3-羅軸；4-后軸承架；5-羅盤；6-支架；7-羅筒；8-打麩板；9-羅外殼；10-羅蓋；11-螺釘；12-棕刷
圖2-3 對輥磨粉機篩理機構(gòu)
當(dāng)羅軸旋轉(zhuǎn)時，能產(chǎn)生一定的風(fēng)力，進入篩內(nèi)的物料由打麩板拋向篩面。并借打麩板的風(fēng)力，強迫面粉通過篩孔。棕刷也和羅軸同時旋轉(zhuǎn)，而且刷面和篩面相接觸，它的作用主要是清理篩面，同時也強迫面粉通過篩孔，和打麩板共同完成篩理工作。
第3章 本機工作原理與操作方法
3.1 工作原理
本機的工作原理時利用一對平置等徑不等速相向旋轉(zhuǎn)的齒輥（或光輥），以剪切、擠壓、研磨（或擠壓和研磨）的方法將物料粉碎。物料由喂料輥均勻地喂入磨輥的粉碎區(qū)內(nèi)，物料在被粉碎前與慢輥相對靜止，與快輥相對滑動。物料進入粉碎區(qū)時，慢輥相當(dāng)于托板，快輥相當(dāng)于刮刀，把物料刮開，接觸到快輥齒的部分物料胚乳被快輥刮走，快輥齒夠不到的物料其余部分仍與慢輥保持靜止，直到除了粉碎區(qū)而落入料斗， 粘在磨輥上的物料通過清理機構(gòu)的清理作用也落入料斗，落入料斗的物料， 通過自流卸料方式流入篩理機構(gòu)。然后由篩理機構(gòu)對面粉進行篩理，分別出面粉和麩皮。
3.2 操作方法
設(shè)備安裝好后， 先讓機器空載運轉(zhuǎn)，如發(fā)現(xiàn)有不正常的現(xiàn)象應(yīng)立即停車， 調(diào)整好后再試車。這樣反復(fù)進行調(diào)試， 直到?jīng)]有異常現(xiàn)象為止。當(dāng)磨粉機需要進行工作時， 首先按照該機所粉碎的物料，調(diào)軋距，軋距調(diào)節(jié)好后，然后按啟動按鈕，使磨粉機處于準(zhǔn)備工作狀態(tài)。當(dāng)進機物料達到一定值時，打開料門，旋轉(zhuǎn)軋距調(diào)節(jié)手柄，使磨輥合閘，磨粉機就進入了工作狀態(tài)。檢驗被粉碎過的物料是否符合面粉廠生產(chǎn)的工藝要求。如不符合要求，就應(yīng)該松開軋距調(diào)節(jié)機構(gòu)的鎖緊手柄，轉(zhuǎn)動兩邊的軋距調(diào)節(jié)手輪調(diào)節(jié)軋距，直至被粉碎過的物料符合工藝要求為止。磨粉機就開始正常工作。需要停車時，先旋轉(zhuǎn)軋距調(diào)節(jié)手柄，使磨輥分離，再按停車按鈕便可停車。
3.3 本機的結(jié)構(gòu)特點
本機的設(shè)計綜合了小型國內(nèi)磨粉機的優(yōu)點，并對某些結(jié)構(gòu)進行了改進，使其更加完善，可以說使一臺先進適用的磨粉機。本機的結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，實用性強，裝、拆、檢修方便，而且各個結(jié)構(gòu)的尺寸都比較小。本機磨輥內(nèi)平置，其喂料性能好；喂料流可直接進入粉碎區(qū)， 并便于操作人員觀察和調(diào)整喂料情況；粉碎后的物料對無噴粉情況，拆換磨輥方便。磨輥軸上的大皮帶輪和同步帶輪均采用鍵聯(lián)結(jié)，裝拆方便。磨輥傳動采用鏈傳動，調(diào)節(jié)軋距的時候不影響傳動。本機的第一級傳動——電機到大皮帶輪，采用窄形（SPA）三角帶；軋距調(diào)節(jié)機構(gòu)采用偏心軸調(diào)節(jié)形式，利用彈簧作保安裝置 。
3.4 換輥操作步驟
換輥時，打開上罩殼（與料斗一體），卸下罩殼，取下窄形三角帶，取下同步齒形帶，用內(nèi)六角扳手?jǐn)Q松帶輪端面的內(nèi)六角螺釘，取下大帶輪和圓篩帶輪，卸軸承上端蓋，擰螺栓，拆下軸承、軸承座，取出快輥，取出慢輥。
3.5 關(guān)于噪聲控制與污染問題
由于本機的結(jié)構(gòu)特點——磨輥傳動采用鏈傳動，電機到快輥傳動采用窄形三角帶，所以噪音較小，故沒有采取專門措施來控制噪音。本機采用滾動軸承，用黃油脂潤滑，避免了稀油潤滑，所以污染性很小，故本機也沒有采取專門措施控制污染。
第4章 計算部分
4.1 動力計算、選配電機
公式 Nd= （4-1）
n：快輥轉(zhuǎn)速，550rpm；
q：單位輥長上的壓力，一般設(shè)計取值為500N/m；
b：輥長度，0.5m；
D：磨輥直徑，250mm；
：物料與快輥的摩擦系數(shù)，0.43；
：物料與慢輥間的摩擦系數(shù)，0.49；
i：快輥與慢輥的速比，2.5；
：機器效率（除圓篩）=；
：軸承效率，0.98；
：鏈條效率，0.90；
：三角帶效率，0.96；
：圓篩效率0.80；
Nd ：電機功率。
代入數(shù)值，Nd =6.1kW。見式（4—1）
根據(jù)Nd，選Y系列電機Y132M-4(7.5kW)，其同步轉(zhuǎn)速為1500rpm，滿載轉(zhuǎn)速為1440轉(zhuǎn)。
4.2 三角帶傳動設(shè)計
根據(jù)布勒公司MDDK-250,初取三角帶輪直徑為355mm,5槽。
因工作載荷平穩(wěn)，取KA=1.1,
計算功率：
選帶型號：選SPA型帶
小帶輪計算直徑：D1x1440=355x550
所以，D1=135.60mm,取小帶輪直徑為130mm
根據(jù)布勒公司MDDK-250,大帶輪直徑為D2=355mm
所以大帶輪轉(zhuǎn)速n2=D1n1/D2=527.32rpm;
驗算帶速，v=在5^25m/s的范圍內(nèi)。
初定中心距：
2（D1+D2）
2 (130+355)
取 600mm(276.75~970)
初算帶長：L+2/a
取
基準(zhǔn)長度實際中心距： (4-2)
;
小輪包角：°°
求帶根數(shù)：
帶速：
傳動比：
帶根數(shù)：由表11-9
表11-7
表11-12
表11-11 《機械設(shè)計手冊》[1]227頁
取
求軸上載荷：
張緊力： <式11-21>
軸上載荷： <式11-23>
4.3 鏈輪減速箱設(shè)計
齒數(shù)：
初取小鏈輪齒數(shù)
取
修正功率
：工況系數(shù)，取1.0
：主動鏈輪齒數(shù)系數(shù)，取0.9
鏈條節(jié)距：
根距修正功率
小鏈輪轉(zhuǎn)速
由機械設(shè)計手冊[1]GB/T 18150-2000 圖1和圖2選得
鏈速v：
有效圓周力F：
分度圓直徑 ：
取
4.4 磨輥受力分析
4.4.1 磨輥軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
初步計算磨輥軸的結(jié)構(gòu)尺寸：
根據(jù)《機械設(shè)計手冊》[1]中冊p763,磨輥軸為實心軸，按扭轉(zhuǎn)強度：
(4-3)
取；
;
按扭轉(zhuǎn)剛度： 取，得
見式（4-3）
因軸上有一鍵槽，將求得值放大5%，得
同樣的方法，對另一軸可得： 。
故取 。
4.4.2 磨輥受力分析
磨輥受力分析時：
1 略去磨輥齒形及斜度的影響；
2 略去磨輥支承處的摩擦阻力；
3 略去三角帶傳動的損失；
4 略去喂料傳動中三角帶輪的作用力。
以快輥受力分析為例：
1）輥壓力
；
2）三角帶張力產(chǎn)生的力矩
；
3）通過物料對快輥的摩擦力（均布輥長上）
；
4）慢輥齒形帶對快輥齒形帶的拉力（張緊力）
，與z軸夾角；
5）張緊力產(chǎn)生的扭矩
；
6）電機輸入扭矩
；
7）三角帶輪作用在輥軸上的力
；
8）磨輥重量
；
9）快輥齒形帶輪的重量
；
10）三角帶論重量
；
11）快輥齒輪帶上的扭矩
。
快輥受力計算：
z-x平面：
即
x-y平面：
慢輥受力分析：
1）輥間壓力
；
2）快輥通過物料對慢輥的摩擦力
;
3）快、慢輥同帶輪相對拉力（張緊力）
，與z軸夾角為；
4）張力緊邊力產(chǎn)生的扭矩
；
5）磨輥的重量
；
6）慢輥上大齒形帶輪重量
；
D點的力可分解為：
7）慢輥大帶輪扭矩
。
慢輥受力計算：
z-x平面：
x-y平面：
4.5 磨輥軸承的選擇計算
4.5.1 磨輥軸承的選擇
根據(jù)分析，采用雙列向心球面圓柱滾子軸承，因為磨粉機沖擊載荷很小，又考慮到間小軸承座的直徑，所以采用輕寬系列的軸承。由于采用了緊定錐套，所以軸承內(nèi)徑，查《機械設(shè)計手冊》[1]，外徑，軸承型號為（GB/T 281-94）2216的調(diào)心球軸承。
4.5.2 軸承校核設(shè)計
快慢輥共有四個軸承，只要校核受力最大的一個就可以了。
慢輥：
快輥：
所以對慢輥A端的軸承進行校核。
1）、計算動載荷C：
（對于向心圓柱滾子軸承）
因無沖擊，取1.2，e=0.27 《機械設(shè)計手冊》[1]
雙列向心球面圓柱滾子軸承
因連續(xù)工作，故取最大值。
故所選用的四個軸承都合格。
2）壽命校核.
，
由，《機械零件手冊》[1]，查
p=12177.84(N)
一年按320天工作，一天工作24小時。
（年）
所以四個軸承全用113518型，非常合理。
4.6 磨輥軸與軸體過盈量和壓入力的計算
1）由公式確定配合所需壓力強度 P:
---最大扭矩
磨輥傳遞的最大扭矩為，
為安全起見，取安全系數(shù)為2，f取0.08
: 磨輥體與軸的配合長度（m）；
: 軸的配合段直徑（cm）；
: 裝配系數(shù)，用壓入法時，取0.08；
2）由公式確定最小計算過盈（有效過盈） ：
由于輥體與軸的材料不同，所以
（《機械設(shè)計手冊》[1]）
由《機械設(shè)計手冊》[1]表1-8查得：
由查表3-33用插入法得：
3）由公式確定最小配合過盈 ，并根據(jù)選配合：
轉(zhuǎn)查
（材料不同）
由公差配合表取優(yōu)選配合
最大過盈，最小過盈
4）由公式計算最大計算過盈：
5）由公式計算最大過盈時的強度：
6）由公式驗算配合件的強度
被包容件：
包容件：
所以當(dāng)時包容件產(chǎn)生塑性變形，而實際上得到最小或最大過盈的機會是很少的。因此，按計算零件強度時，若產(chǎn)生不大的塑性變形是允許的。
7）計算不發(fā)生塑性變形時的表面極限壓力強度
被包容件：
8）計算壓入力 ：
因為 ，采用壓入法時，
所以用43.8噸的壓力可將軸壓入。
4.7 慢輥軸的強度、剛度校核
危險截面分析 對于各段軸來說，其截面突變或削弱處都為危險截面，按理論都必須校核，上面所示的各危險截面，應(yīng)進行校核。
由合成彎距圖看出，右側(cè)所受彎距比左側(cè)各段大，兩側(cè)軸相同，所以只需校核４、５、６段即可。
《機械設(shè)計手冊》[1]，查表15-2得
（4-4） M’——當(dāng)量彎距（Ｎ*m）
（4-5） d——軸徑（mm）
對4截面：Ｍ＝１６７８.１Ｎ*m, T=918.78N*m
故滿足強度要求。
對5截面：
故滿足強度要求。
對6截面：M=850N*m, T=882.05N*m
故滿足強度要求。見式（4-4，4-5）
軸的剛度校核：
由《機械設(shè)計手冊》[1]782頁，得：
式中：第i段軸所受扭距（公斤*米）
第i段軸的長度（mm）
:第i段軸徑（mm）
軸受扭距作用部分的長度（mm）
因為慢輥軸左側(cè)不受扭距，所以不必進行剛度校核，只對右側(cè)軸進行校核。
因為 均為８８２.０５N*m
所以：
剛度足夠??！
通過以上計算、校核、證明慢輥軸的強度、剛度足夠！
4.8 料門機構(gòu)設(shè)計
本設(shè)計的料門機構(gòu)采用手動控制形式，以節(jié)省成本。原理非常簡單，利用一個螺絲固定料門圓周自由度，如圖4-1所示。
4.9 主要設(shè)計參數(shù)
磨輥規(guī)格： ；
磨輥適用范圍： ；
快輥轉(zhuǎn)速：；
快慢輥速比：；
磨輥中心距地面高度：；
軋調(diào)手輪中心距地面高度：；
磨粉機外形尺寸：
千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印?！敖Y(jié)論”以前的所有正文內(nèi)容都要編寫在此行之前。
- 35 -
結(jié)論
本次設(shè)計歷史三個月，按照方案計劃，完成了以下任務(wù)：
1 小型對輥磨粉機機架、磨輥設(shè)計，機架設(shè)計成焊接式結(jié)構(gòu)，磨輥采用兩次澆鑄成型，輥軸與輥體采用過盈連接；
2小型對輥磨粉機喂料機構(gòu)設(shè)計，此喂料機構(gòu)的喂料輥與慢輥同體，簡單適用；
3小型對輥磨粉機傳動機構(gòu)設(shè)計，電機與快輥以及快輥與圓篩間采用帶傳動，而快慢輥間采用鏈傳動，以實現(xiàn)軋距調(diào)節(jié)；
4 小型對輥磨粉機軋距調(diào)整機構(gòu)設(shè)計，采用手動離合軋——軋調(diào)機構(gòu)，離合軋靠偏心縱軸的旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，此種機構(gòu)簡單易實現(xiàn)，裝拆也方便；
5小型對輥磨粉機篩理機構(gòu)設(shè)計，采用圓篩結(jié)構(gòu)，圓篩內(nèi)部有一帶螺旋角的打板，能推動物料前進。
6小型對輥磨粉機各機構(gòu)的solidworks建模，并生成裝配體，實現(xiàn)仿真動畫。
致謝
本次設(shè)計是在導(dǎo)師孫永國老師的親自指導(dǎo)下完成的，歷時三個月的畢業(yè)設(shè)計也隨著這篇論文的完成終于劃上了一個句號。孫老師在工作的百忙之中給了我耐心的指導(dǎo)和關(guān)懷，使我在畢設(shè)期間的學(xué)習(xí)和論文工作得以順利開展,值此之際,我要向?qū)O老師表示衷心的感謝,感謝孫老師對我的辛勤培養(yǎng)、鼓勵和幫助。孫老師廣博的知識,兢兢業(yè)業(yè)的工作作風(fēng),嚴(yán)謹(jǐn)求學(xué)的治學(xué)態(tài)度和力求創(chuàng)新的開拓精神都使我受益匪淺嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范,樸實無華、平易近人的人格魅力更是給我留下了深刻印象。在此,我要給孫老師送去我誠摯的祝福,祝愿敬愛的孫老師身體健康、工作順利、桃李滿天下。
還要感謝我的家人和朋友,他們?yōu)槲业某砷L傾注了心血和期望,是他們的愛和鼓勵支持我順利地完成學(xué)業(yè),并將繼續(xù)伴隨我在今后的求學(xué)和工作道路上,在此向他們表示深深的謝意。
最后,感謝評審、評議委員會的各位專家、教授,感謝您們在百忙之中參加我們的答辯會,并給予建議和指導(dǎo),謝謝你們！
參考文獻
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附錄
外文文獻及翻譯
NC technology development trends
1 NC system developments at home and abroad
With the rapid development of computer technology, the traditional beginning of a fundamental change manufacturing, the industrial developed countries spent huge sums of money on the modern manufacturing technology research and development, to create a new model. In modern manufacturing systems, CNC technology is the key to technology, which combines microelectronics, computers, information processing, automatic detection, automatic control, such as the integration of advanced, a high-precision, high-efficiency, flexible automation, and other characteristics, the manufacturing industry Flexible automation, integrated, intelligent play the pivotal role. At present, NC technology is undergoing a fundamental change, from a special closed-loop control mode to general-purpose real-time dynamic open all closed-loop control mode. In the integrated on the basis of the CNC systems ultra-thin, ultra-light; on the basis of the intelligent, integrated computers, multimedia, fuzzy control, neural network and other technical disciplines, NC system to achieve high-speed, high-precision, Efficient control, automatic processing can be amended to regulate compensation and the parameters for an online intelligent fault diagnosis and treatment of the network based on the CAD / CAM and CNC systems integration as one machine network, makes the central government centralized control of the group control processing.
For a long time, China's CNC system for traditional closed architecture, but only as a non-intelligent CNC machine controller. Process variables based on experience in the form of pre-fixed parameters, processing procedures before the actual processing by hand or through CAD / CAM and automatic programming system prepared. CAD / CAM and CNC have no feedback control link, the entire manufacturing process CNC is a closed ring-opening implementing agencies. In a complex and changing environment under the conditions of processing tool in the process of composition, workpiece material, spindle speed, feed rate, tool path, cutting depth, step, allowance and other processing parameters, not at the scene circumstances under external interference and real-time dynamic random factors, not by random amendment feedback control link CAD / CAM settings volume, in turn, affect the work of CNC machining efficiency and product quality. Clearly, the traditional fixed CNC system that controlled mode and closed architecture, limiting the CNC to the development of more intelligent control variables, can no longer meet the increasingly complex manufacturing process, therefore, the CNC technology in the potential for change inevitable.
2 NC technology development trends
2.1 Performance development direction
(1) high-speed high-precision efficient speed, accuracy and efficiency of machinery manufacturing technology is the key performance indicators. As a result of the high-speed CPU chips, RISC chip, as well as multi-CPU control system with high-resolution detector of the absolute exchange digital servo system, taken at the same time improve the machine dynamic and static characteristics of effective measures, the high-speed high-precision machine has been efficient greatly enhanced.
(2) Flexible includes two aspects: CNC system itself flexibility, NC system is modular in design, functional coverage, can be cut and strong, and easy to meet the needs of different users; group control system flexibility, with a control system pursuant to the requirements of different production processes, materials flow and information flow automatically dynamically adjusted to maximize their group control system performance.
(3) Process of composite and multi-axis to reduce the process time for the main purpose of supporting the composite processing, and are moving towards multi-axis, multi-function control of the direction of series development. NC Machine Tool Technology composite refers to the workpiece in a single machine on a fixture, through an automatic tool change, rotating spindle head or turntable, and other measures to accomplish multiple processes, multi-surface machining compound. Axis CNC technology, Siemens 880-axis control system for up to 24 axes.
(4) Real-time Intelligent early for the real-time system is usually re