粗飼料粉碎機的畢業(yè)設計要點

摘要 1關鍵詞 11 前言 21.1 設計的目的和意義 21.2 提出背景及其存在問題 21.3 設計的關鍵問題及解決的思路 32粉碎機結構的確定 32.1 各類粉碎機特點的比較與選擇 42.2 結構方案的確定 52.3 工作原理 53 傳動方案的設計 73.1 電動機選擇 73.2 帶傳動的設計計算 73.3 帶輪的結構設計 94錘片式粉碎機的參數(shù)選擇 94.1 鑿片的末端線速度V 104.2 轉子工作直徑和粉碎室寬度 104.2.1 轉子工作直徑D 114.2.2 粉碎室寬度B 114.3 轉子轉速n的確定 114.4 鑿片和齒板間隙4R 114.5 粉碎機生產(chǎn)率Q的確定 124.6 配套功率N 125錘片式粉碎機的零件設計 125.1 錘片的選擇 125.2 篩子設計 125.3 錘篩間隙設計 145.4 轉子設計 145.5 喂料裝置設計 155.6 閘板設計 155.7 粉碎室設計 166標準件的設計與校核 176.1 軸的設計 176.2 軸的校核 186.3 鍵的選擇與校核 206.4 銷軸的設計計算 216.5 軸承 226.5.1 軸承的選擇 226.5.2 軸承的潤滑和密封 226.5.3 軸承的密封 236.5.4 軸承端蓋的設計 236.6 軸系零件的定位 236.6.1 軸向定位 236.6.2 周向定位 236.7 機架設計 246.8 箱體的設計 247錘片式粉碎機注意事項、維護和保養(yǎng) 248 結論 26參考文獻 27致謝 27附錄 28粗飼料粉碎機的設計摘要：粗飼料含有豐富的微量營養(yǎng)成分，且具有較高的飼養(yǎng)價值。本課題的設計，對發(fā)展 粗飼料深加工，增加財政收入，幫助山區(qū)農(nóng)民脫貧致富將起到積極的推進作用。本設計以增加粉 碎能力和篩分效率入手，要設計一種高效、低耗、結構簡單、操作方便、使用安全的小型粗飼料 粉碎機。該粉碎機結構簡單，以小功率的電動機為動力源，采用帶傳動，利用高速旋轉的錘片對 進入粉碎室的物料進行反復錘擊，加上轉子的旋轉離心力作用，使物料在粉碎室與篩片問相互撞 擊摩擦，利用篩片孔的直徑控制加工產(chǎn)品粒度，最后粉碎成細0.1 2mm的小粉末，粉碎后的顆粒通過篩片進入出粉管經(jīng)出料口排出。關鍵詞：粗飼料；錘式結構；粉碎機；結構設計The Design of the Crude Feed Mill(Oriental Science &Technology College of Hunan Agricultural University,ChangSha 410128)Abstract: Feed contains rich trace nutrients, and has higher feeding value. The design of this project, the development Crude feed deep processing, increase the fiscal revenue, to the mountain area to farmers will play a poverty of positive progress.This design to increase crushing and screening efficiency of ability to design a kind of high efficient, low cost, simple in structure, convenient in operation, use safety of small Crude feed crusher. This crusher simple structure, with little power for the motor power source, using belt transmission, using high speed rotating hammer to into the crushing chamber of the materials are repeated hammer blow, plus the rotation of the rotor centrifugal force function, make the material in the crushing chamber and sieving slice asked mutual impact friction, after smashing particles through the screen piece into a powder by the material from the mouth 1.Keywords： Crude feed; hammer type structure ; crusher； Design structure1 前言1.1 設計的目的和意義經(jīng)過30多年的發(fā)展，目前我國飼料的產(chǎn)業(yè)已成為我國的國民的經(jīng)濟中必不可少的 非常重要的行業(yè)，它一頭牽著種植業(yè)，每年都能轉約1億噸的國產(chǎn)玉米以及千萬噸的豆粕和菜粕等各種各樣的飼料原料；另外它還連接著我國的養(yǎng)殖業(yè)，極大的增加了我 國奶、水產(chǎn)品、蛋和肉等一系列產(chǎn)品的產(chǎn)量增長，使得人民的生活水品不斷的提高， 其發(fā)揮著是無可替代的重大作用。已經(jīng)成為國民的經(jīng)濟中具有舉足輕重的地位和無可 替代最基礎的產(chǎn)業(yè)。2008年我國工業(yè)的飼料其產(chǎn)量已經(jīng)到達1.37億噸之多，自1992 年開始，其產(chǎn)量已經(jīng)連續(xù)位居世界的第二寶座達17年之久，因此也成為了世界上的飼 料大國之一。一般的飼料里面需要粉碎的各種原料能夠占到配方的比例 70流右，用200孫我 國的工業(yè)飼料的產(chǎn)量來為例，在2008年我國的飼料大概存在著約1億噸的原料需要進 行粉碎。而隨著現(xiàn)代飼料工業(yè)的不斷發(fā)展，飼料的產(chǎn)量也會隨著不斷的增加， 因此錘 片式的粉碎機市場的需求也將會進一步的加大。錘片式的粉碎機具粉碎的性能可能會 直接的影響到了飼料的質量和產(chǎn)量以及生產(chǎn)成本，用來降低養(yǎng)殖的成本，從而使得肉 蛋奶這一系列的日常生活必備的消費品的價格降低有著非比尋常的意義。根據(jù)試驗， 針對碎物料的分離能力提高錘片式粗飼料的粉碎機的生產(chǎn)效率，為粗飼料的粉碎機的生產(chǎn)企業(yè)加大粉碎機其性能以及粗飼料的企業(yè)加工設備的配置和其選擇的型號提供 重要的依據(jù)201.2 提出背景及其存在問題20世紀90年代以來，我國飼料機械行業(yè)中以江蘇漂陽糧機廠、江蘇揚州糧機廠 為代表其企業(yè)用于改革適應于潮流，大部分企業(yè)都會大膽的引進國外的一些先進技術 以及設備，依據(jù)目前世界上的粗飼料白粉碎機具發(fā)展的歷史，已經(jīng)研發(fā)并且生產(chǎn)出了160200kW勺水滴型的粉碎機和立軸式的粉碎機，都以水滴王相稱，以及冠軍和優(yōu)勝 等一系列的名稱。如果其中水滴型的粉碎機采用了有利于提高效率的水滴型的粉碎室 錘篩間隙可調(diào)，實現(xiàn)了粗細微粉碎，還可以實現(xiàn)自動負荷控制等特點。目前，我國粗飼 料的粉碎機生產(chǎn)的企業(yè)大概有 400多家,生產(chǎn)出來的產(chǎn)品以及規(guī)格都非常的齊全，基 本都能滿足全國的畜牧以及水產(chǎn)的養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展，但是還存在著一系列有著特殊要求的 粗飼料，具粉碎機需要特大的功率機型，這就需要從國外來進口。我國產(chǎn)的粉碎機具 各項技術指標都已經(jīng)非常成熟，基本都是國際的先進水平，并且價格上存在著非常之 大的優(yōu)勢。因此我國自行生產(chǎn)的多種機型都會有著良好的出口量，特別是小型的粉碎機，其出口量更加大，其主要是銷售到東南亞以及非洲等這些發(fā)展中的國家去。由于在飼料所用原料上的差異，在歐洲的飼料多采用混合粉碎（先配料后粉碎），且經(jīng)常沒有各種谷物的原料；而在美國其飼料的配方都是以50%勺小麥或者是玉米作 為基礎，很少有使用很難以粉碎的燕麥和大麥等雜糧谷物，原料的水分也會略低于歐洲國家。這就使得錘片式的粉碎機的方向發(fā)展有兩個 ：第一美國的產(chǎn)品是追求篩板的 面積要大，而在歐洲其講究的是沖擊齒板的面積要大。第二就在安裝篩板的方面。美 國產(chǎn)錘片式的粉碎機在安裝和更換其篩板的時候是必須停止機器而且需要打開其機殼才能繼續(xù)進行,而在歐洲國家其多數(shù)錘片式白粉碎機是由軸而插入的,不用停止機器即可打開機器的外殼殼，由此抽出其原有的篩板 ，并同時安裝好新的換篩板；還會 有部分機型能沿著軸一端直接插入到另一端將其抽出 ，還能實現(xiàn)自動的遙控換選篩。我國的畜牧機械專業(yè)研究人員數(shù)量少， 測試設備數(shù)量少，水平低，不能有效的揭 示整機或主要部件的主要參數(shù)對工作過程的影響，致使產(chǎn)品設計工作長期停留在傳統(tǒng) 的“類比法”的基礎上。因此需要在設計方面進行創(chuàng)新，為了更加適合于畜牧業(yè)的發(fā) 展，開發(fā)研制出創(chuàng)新產(chǎn)品，解決飼料問題，開發(fā)飼料資源，提高經(jīng)濟和社會效益具有 重要的意義3眄5。1.3 設計的關鍵問題及解決的思路本設計設計一種小型粉碎機，采用錘片式、水滴型篩片結構，頂端徑向進料，具 有操作方便、質量輕、生產(chǎn)率高的特點，解決了粉碎機的過載問題，使電機工作穩(wěn)定， 本設計重點研究采用動力源為電動機， 帶動粉碎機，將粗飼料粉碎，粗飼料在粉碎室 內(nèi)受錘片與物料問相互撞擊，粉碎成細小粉末實現(xiàn)對粗飼料的中等粉碎，要求成品粒度0.1-2 mm其關鍵問題如下：1.4 據(jù)粗飼料粉碎機的生產(chǎn)率選擇合適的配套功率。2）確定傳動方式。3）根據(jù)配套功率設計粉碎室寬度 B、錘片數(shù)Z、轉子直徑D等。4）畫出零件圖和裝配圖。5）對軸和鍵進行校核計算。6）制定粉碎機的注意事項、日常維護和檢修方案。2粉碎機結構的確定2.1 各類粉碎機特點的比較與選擇2.1.1 沖擊式粉碎機當前具有內(nèi)分級的結構的沖擊式的粉碎機也非常普遍，需要注意的是分級系統(tǒng)及 其粉碎機里面的粉碎腔兩者的有機結合，尤其是其分級的系統(tǒng)葉片進行設計和調(diào)整其 上氣流的其流動的方面。在生產(chǎn)的實踐中，很多企業(yè)經(jīng)常將過分看重粉碎機的結構部分從而忽視了分極的系統(tǒng)，結果設備使用不理想。2.1.2 振動粉碎機有水平型氣流磨、垂直環(huán)形氣流磨、對沖式氣流磨、流化床式氣流磨、靶式氣流 磨、旋轉式氣流粉碎機等。具粉碎機理也是靠沖擊，不過是靠高速氣流推帶物料，使 物料與物料、氣流、固定機件（沖突板）的沖擊而粉碎的干式、連續(xù)作業(yè)。可適用于礦 靶式和旋轉式還可以用作塑料及纖維分布區(qū)域很窄。又因為氣體在噴嘴處所以粉碎溫 度很低，可用于低溫點和粉碎機的設各投資大、能耗大、運轉成本高，所以其應用受 到了很大限制。一般只在高值高檔產(chǎn)品才使用。止匕外。尚有稱噴射粉碎法的，是氣流 粉碎的別稱。原理是利用流體能量進行噴射而使物料粉碎。 有超聲波沖擊粉碎、噴射 沖擊、噴氣粉碎等。其本質都是在循環(huán)氣流中運動的粒子能中心部位被加速，引起相互沖突而式粉碎機一類使用于硬質性物料粉碎。2.1.3 膠體磨膠體磨是一種高速旋轉、靠沖擊、剪切和摩擦而粉碎的濕式、連續(xù)作業(yè)國有多種 產(chǎn)品。缺點是對固液濃度比有一定要求， 且要求破碎比鞍大時，需多次磨才能達到要 求。2.1.4 錘片式粉碎機錘片式粉碎機是利用高速旋轉的錘片對進入粉碎室的物料反復錘擊，加上轉子的旋轉離心力作用，使物料與粉碎室內(nèi)的篩片相互撞擊摩擦， 利用篩片控制加工產(chǎn)品粒 度，粉碎成細小粉末。粉碎機采用雙圓盤轉子，中間設置架板，既作轉予骨架支撐兩 片圓盤，又起到風機葉片的作用，在轉子高速旋轉時造成負壓，實現(xiàn)了軸向高負壓進 料和高壓差排料的理想設計。具特點是機構簡單，粉碎室比較窄，具有溫度低、噪音 小、效率高等特點，適宜制藥、食品、化工、科研、冶金等工業(yè)部門將含淀粉的物料 或礦石等干燥的物料，粒度大小通過更換不同孔徑的網(wǎng)篩獲得。2.1.5 齒爪式粉碎機齒爪式粉碎機對物料的粉碎以打擊為主， 兼有擠壓、鋸切碎等。其主要有進料口、 動齒盤轉子、定齒盤、包角為 360o的環(huán)篩和排料口等組成。工作時，物料從喂料斗 軸向喂入，落入粉碎室的物料在定齒的支撐作用下，受到定、動齒盤和篩片的沖擊、 碰撞與搓擦作用，粉碎后的顆粒通過篩片進入出粉管經(jīng)出料口排出。定齒盤上有兩圈 齒，齒的斷面呈扁矩形，動齒盤上安裝有三圈齒，其橫截斷面呈圓、扁矩形。其缺點 是噪聲和粉塵較大。由于粗飼料是一種主要成分為粗纖維物質，含有豐富的纖維素、半纖維素、木質素等物質，具有韌性大的特點，其粉碎主要是在搓擦力和剪切力的共同作用下進行的， 故在本設計中采用采用錘片式、 水滴型篩片結構，頂端徑向進料，受錘片與物料間相 互撞擊使其細碎。該粉碎機采用錘片式、水滴型篩片結構，可提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn) 成本阿碩。根據(jù)粗飼料韌性大的特性、目前國內(nèi)外現(xiàn)有技術資料、粉碎機理和粉碎理論，確 定該粉碎機為錘片式粉碎機。2.2 結構方案的確定篩片面積以及其開孔率對粉碎機的生產(chǎn)效率有很大的影響，也是最重要的一個影響因素。錘式粉碎機的生產(chǎn)率就是受篩片通過能力的限制。它們關系如下：G=vFPX 3600式中：G生產(chǎn)率（t/h）;v物料通過篩孔時的平均速度（m/s）;F篩片的有效篩理面積（mz）;P物料的容重（t/m）由上述公式可以得知，加大篩片面積、提高篩片的開孔率（增大有效篩理的面積）， 可提高粉碎機的生產(chǎn)率。對比之前設計的粉碎機，本次課題研究旨在提高錘式粉碎機的生產(chǎn)效率， 使其性 能更加優(yōu)化。通過以下表中數(shù)據(jù)可以得知本文設計的粉碎機生產(chǎn)效率更加高效。 如表 1所示。經(jīng)過探討，確定粗飼料粉碎機的總體結構，包括轉子、錘片、主軸、喂料口、閘 板、篩子、粉碎室、機架等。整個機體左右對稱，轉子可以正反轉工作。當錘片一側磨損后，可改變轉子旋轉 方向，不需停車來調(diào)換錘片。如圖1所小。2.3 工作原理工作時，電動機通過皮帶傳動帶動粉碎機的軸高速回轉，物料從喂料斗進入粉碎 室后，受到高速回轉錘片的打擊而破裂，并以較高的速度飛向篩片，與篩片撞擊和摩擦表1篩片參數(shù)對比Tabel 1 Sieve parameter comparison篩篩粉粉孔率(mm)度(mm)度(mm)原粉碎機23.41.2150100現(xiàn)粉碎機57.61801201.喂料斗2.閘板3.粉碎室 4.轉子5.軸6.錘片7.篩片8.出料口 9.機架圖1錘片式粉碎機結構圖Figure 1 Structure diagram of hammer type crusher后進一步破碎，通過如此反復打擊，物料被粉碎成小碎粒。利用篩片孔的直徑控制加工 產(chǎn)品粒度，最后粉碎成細0.12mm勺小粉末，粉碎后的顆粒通過篩片進入出粉管經(jīng) 出料口排出。錘片粉碎機的工作過程主要由兩方面構成：一是物料受錘片的沖擊作用； 二是錘片和物料、篩片和物料相互間的摩擦作用910。3傳動方案的設計綜合考慮效率、質量、運動性能、生產(chǎn)條件。選擇用普通 V帶傳動。帶傳動具有良好的撓性，可緩和沖擊，吸收振動，結構簡單，成本低廉等優(yōu)點1112 o3.1 電動機選擇配用的電動機的功率P(kw)的大小，要根據(jù)粉碎機粉碎粗飼料的生產(chǎn)能力Q(t/h)來決定，不宜過大或過小。一般應按下式計算：P=(6.410.5)Q。如要求粉碎得較細， 系數(shù)的值可取大一點，如要求粉碎得較粗，系數(shù)的值可取小一點。按照經(jīng)驗取 Q=100kg/h,則電動機的功率 P=10.5 X100xi03=1.05kw,查機械手冊13綜合考慮選 用Y型三相異步電動機Y90亂214 。表2 電動機主要性能Tabel 2 Main performance of motor率kw速r min最大轉矩額定轉矩機質景kg jm流A%Y90s-21.528403.44780.782.3223Tabel 3 Main dimensions of motorHL X(AC/2+AD) XHD尺寸A XB地腳螺栓孔直徑K寸D XE位尺寸F90310X245X 190190X1401024X508電動機主要外形安裝尺寸如表33.2 帶傳動的設計計算3.2.1 確定計算功率Pca=kAP=1.0 X1.05 X 1.05=1.10 kw(1)其中kA為工作系數(shù),P為傳動的額定功率。3.2.2 選才? V帶的帶型根據(jù)Pca、n1,參考機械設計，選用Y型帶。3.2.3 確定帶輪的基準直徑dd并驗算帶速V1) 初選主動輪的基準直徑dd1。參考機械設計中公式與圖表，取大帶輪的基準直徑 dd1dd1=40mms (dd )min =20mm2)驗算帶速VV =314全上=3.14 40 2840 =595m/s60 100060 100030因為5m/s<v<30m/s,故帶速合適。3）計算從動輪的基準直徑dd2。參考機械設計中公式與圖表，計算從動輪基準直徑dd23372dd2 =idd1 = 40 = 77.49mm2840整圓為dd2 = 100mm3.2.4 確定中心距a和基準長度Ld1）參考機械設計中公式與圖表，初定中心距a0=400mm=2）參考機械設計中公式與圖表，計算帶所需的基準長度3.14(dd2 -ddi)23.14(40 -100)2Ldo ：、2a0 (dd1 dd2) , =2 400 (40 - 100) - = 1022mm24a024 400參考機械設計中公式與圖表，選帶的基準長度Ld=1120mm。3）計算實際中心距aLd -Ld0a :.a0 -21200-1022=400 = 489mm2中心距的變化為 amin =a_0.015Ld =489-0.015 X 1200=471mmamax = a +0.03Ld =489+0.03 乂 1200=525mm(4)4)驗算小帶輪上的包角出o57.3o57.3o o /l、：1 ： 180 f(d2 -d1) =180(100 -40) 1 7.2 _1 2 0(5)a5895)計算帶的根數(shù)z參考機械設計中公式與圖表知Pr =(% + P0).Ka.K L =(0.6+0) M0.9936 X1.11 =0.66kw(6)z=P =110=1.66,取 2 根。Pr0.666)求作用在在帶輪軸上的壓力F。參考機械設計中公式與圖表得Y型帶的單位長度質量q=0.02kg/m,所以F0 = 500(2.5 K ：.)PcaK -.zv2(2.5 -0.9936) 1.102 一、qv2 =500 0.02 5.952 =70.77 N (7)0.9936 2 5.95911(8)應使帶的實際初拉力%>(F0)min ,作用在軸上的壓力為1165 4(Fo)min =2z(FO)min sin 1 =2 2 70.77 sin 280.78 N223.3帶輪的結構設計小帶輪的材料選擇HT15Q由小帶輪白基準直徑dd1 =40mr<2.5d=2.5 x 20=50mm 因此小帶輪可采用實心式；參考機械設計中公式與圖表得Y型槽的結構尺寸 h=5.3mrmia=1.6mrie=8mmZ=2 , da=dd+2ha=40+2X 1.6=43.2 mm B=(Z1)e x 2f=(2 1) X8+2X 6=20mm圖2為小帶輪結構圖15161718 0大帶輪的材料選擇HT15Q由大帶 輪的基準直徑dd2 = 40mm <2.5d =2.5黑20 = 50mm,因此大帶輪可采用腹板式，參考 da=dd+2ha=100+2< 1.6=103.2 mmi B=(Z1)e x 2f=(2 1) x 8+2X 6=20mm 圖3為大帶 輪結構圖。4錘片式粉碎機的參數(shù)選擇粉碎機的參數(shù)選擇是很重要的，影響粉碎機性能的因素很多，這些因素之間的關 系也較復雜，全全靠計算確定還有困難。而所設計的粉碎機類型在國內(nèi)尚無資料可查，圖3大帶輪結構Figure 3 Structure of the big belt wheel其主要結構參數(shù)是通過對該機和通用型粉碎機的性能進行比較，并根據(jù)粗飼料等粗纖維質物料的加工工藝性和國內(nèi)外資料來合理確定的91718 04.1 鑿片的末端線速度V目前，國內(nèi)粉碎秸桿的線速度一般為6585m/s ,蘇聯(lián)的H.E推薦最佳線速度范 圍是6585m/s,但是常用的是1837m/s。鑿片的線速度高，沖擊粉碎能力強，但 噪音大，粉碎機振動加劇且空轉轉速增加，特別是加工莖桿物料時，沖擊負荷大，功 率消耗大，使得生產(chǎn)率降低。由于粉碎粗飼料等纖維質物料，它的粉碎主要是靠搓擦、 剪切作用進行粉碎，其線速度可取較小值且考慮到軸承壽命、零件強度、轉子動平衡 問題，故取 V=60m/s。4.2 轉子工作直徑和粉碎室寬度轉子工作直徑和粉碎室寬度與配套動力有一定的關系:K N- KD，B其中：K 系數(shù),一般K=9H23之間較為適宜N 配套動力（千瓦）N=1.5kwD 轉子工作直徑（mm）B 粉碎室寬度（mm）4.2.1 轉子工作直徑D當配套動力一定時，轉子直徑過大則機器龐大，材料消耗多，成本增加，若轉子直徑過小，當線速度V一定時，則會造成主軸轉速過高，工作平穩(wěn)性差，不利于粉碎,促使生產(chǎn)率降低。根據(jù)實際生產(chǎn)需要、轉子速度和鑿片線速度，確定轉子直徑為D=180nm。其中：V 鑿片線速度（m/s）,60V二 nV=60m/s(10)n 轉子轉速,由后面計算得：n=3372r/min ,取4.2.2 粉碎室寬度B粉碎室寬度太大，物料分布不均勻,D=180mm。當鑿片數(shù)量一定時，搓擦次數(shù)少，粉碎能力低；粉碎室寬度太小，物料不能得到很好的粉碎，粉碎能力降低，生產(chǎn)率也降低。根據(jù)現(xiàn)有資料和轉子直徑，考慮到粉碎物料為秸桿等粗纖維物質，B可取大些，故確定粉碎室寬度B=120mm由式已可得：K=22,滿足要求。DB=竽=二小0.01375(11)%=1.3 2.8 ,取 %=1.5。式中Ke為經(jīng)驗系數(shù)，一般Ke=0. 550.75由上式可以得知，當 D=180mm時，B=120mm。4.3 轉子轉速n的確定根據(jù)粉碎機轉子直徑D,線速度V和現(xiàn)實加工要求，轉子轉速n由下式可得:(12)v6060 60n1 =3372r/min3.14 2 r 3.14 2 0.1704.4 錘片和齒板間隙4R不適當?shù)蔫徠妄X板間隙很可能會顯著地降低生產(chǎn)率和增加鑿片與齒板的磨損, 間隙過大，粉碎時間增加，不一定滿足粒度要求，降低了生產(chǎn)率，但間隙太小，粉碎 室容納的物料少，增加功耗。根據(jù)國內(nèi)設計粉碎機系列正交試驗結果，推薦谷物類 R=48mm,秸桿類 AR = 1014mm,普通型R = 12mm。故取R = 12mm。4.5 粉碎機生產(chǎn)率Q的確定由于粉碎機的功率都是生產(chǎn)出機器之后才能夠實際測量，現(xiàn)只有根據(jù)經(jīng)驗公式進 行初步計算，由公式：Q =3.6“ *n *k*k2 *D2 *B/60(13)其中：r物料容重粗飼料容重r =0.18n 轉子轉速n =1275r/mink 物料所形成的環(huán)流成時影響的系數(shù)取k = 0.6k1 進料造成不均勻影響的系數(shù)取K =0.8k2 下料口所對排料產(chǎn)生影響的系數(shù)取k2 =0.7D 轉子直徑 D = 420 mmB 粉碎室高度B = 430mmQ =3.6 0.18 0.6 1275 0.8 0.7 0.422 0.43- 60=0.3509 ( T/h) (14)4.6 配套功率N粉碎機具粉碎的功率可以有如下經(jīng)驗的公式得到：N1 =C1Q(15)其中：C1 系數(shù)，C1 = (6.410.5),取 C1=10Q 生產(chǎn)率,Q = 0.3509T / hN1 =10 0.3509 = 3.509kw所以配套功率N = 4kw5錘片式粉碎機的零件設計5.1 錘片的選擇錘片式粉碎機的錘片的性能比較如下表 4所示：錘片是錘式粉碎機最主要的工作部件，也是易損件。對于粗飼料粉碎，選用矩形錘片，但常規(guī)錘片材料存在一定缺陷，在錘片強化設計中，為克服低碳鋼、中碳鋼和表4常見錘片使用性能比較Tabel 4 Comparison of common hammer performance錘片類型使用性能矩形錘片通用性好，形狀簡單，易制造。焊耐磨合金延長使用壽命，制造成本較高。尖角錘片適于粉碎纖維質物料，但耐磨性差。環(huán)形錘片只有一個銷孔，工作中自動變換工作角，因此磨損均勻，但結構較復雜。特種鑄鐵的缺點，考慮在錘片工作棱角堆焊碳化鴇合金，對錘片進行表面硬化處理，堆層厚13mm按中華人民共和國行業(yè)標準選擇 I型：12A40 4 SB/T 10118-92,材料為65Mn鋼1920圖4錘片的結構和三維圖Figure 4 Structure and three-dimensional map of hammer上缶 4物門 k KiB 0.28 130錘片數(shù)目Z=12.153式中錘片厚度，粉碎谷物時，3=24mm；粉碎莖稈，3=56mm；粉碎骨頭和 貝殼，=610mm, K1一錘片配置密度系數(shù)，K 1 =0.280.42 ,取小值時粉碎粒度較大。取整數(shù)Z=12片，錘片材料為65Mn鋼，兩端工作區(qū)熱處理后硬度為 HRC5662, 采用錘片排列采用對稱交錯式，軌跡均勻卻，而且錘片排列左右對稱， 4根銷軸上的 合力作用在同一平面上，對稱 軸相互平衡，因此平衡性好。5.2 篩子設計篩面是錘式粉碎機的排料裝置，也是主要易損部件之一，其形狀和尺寸對粉碎效 能有重大影響。一般設在轉子下半周的位置（底篩），在粉碎加工中，考慮到多物料多 粒度的要求，應采用底篩或環(huán)篩。錘式粉碎機所用的篩片根據(jù)中華人民共和國行業(yè)標 準關于錘片粉碎機篩片的標準選擇 2mm厚的優(yōu)質鋼板沖孔制成。篩孔的形狀通常是 圓孔或長孔。篩孔孔徑根據(jù)粒度要求設計，選取孔徑為2mm的圓孔網(wǎng)。表5篩板開孔率Tabel 5 Opening rate of the sieve孔徑/ mm篩孔徑/ mm0.60.81.01.21.522.533.54孔間距/mm1.61.82.02.22.533.544.55開孔率/%12.617.822.523.432.4 4046505457.6圖5篩子結構 Figure 5 Structure of the sieve 5.3錘篩間隙設計錘篩間隙是指轉子旋轉時錘片末端與篩板內(nèi)表面之間距離，如圖所示，它直接決定粉碎室物料層的厚度物料層太厚，摩擦粗碎作用減弱，粉碎可能將篩孔堵塞而不易 穿過篩孔：物料厚太薄，則物料太易穿過，對粉碎粒度有影響。間隙的大小主要取決 于篩孔直徑和被粉碎物料的品種，對于一定物料和篩孔有其最佳的錘篩間隙。據(jù)我國系列設計錘片式粉碎機的正交試驗結果，推薦谷物48mm；秸桿1014mm。對于粉碎粗飼料選擇4mm8 o5.4轉子設計采用雙圓盤轉子，兩轉子中間用套筒和鍵定位，在錘片高速旋轉時造成負壓，實圖6錘篩間隙Figure 6 The gap between hammer and sieve圖7轉子結構和三維圖Figure 7 Structure and three-dimensional map of rotor現(xiàn)了軸向高負壓進料和高壓差排料。5.5喂料裝置設計將喂料方式設計為徑向頂部喂入，這樣設計的好處是 ：1）可使該機結構緊湊，使用方便，對物料的喂入可起一定的調(diào)節(jié)作用，增加粉 碎室內(nèi)的風壓，提高排粉能力。2）進料口四周均與水平面夾角為37,更有利于物料的導向與進入粉碎室。如圖8所示。5.6 閘板設計采用手動控制閘板式，閘板主要是控制進料量的大小和進料速度，如下圖5.7 粉碎室設計圖8喂料裝置Figure 8 Feeding device圖9閘板Figure 9 Gate一般粉碎室的形狀均采用圓形，而物料進入錘式粉碎機的圓形粉碎室， 受到高速 旋轉的錘片的作用后，形成物料層，并作與錘片運動方向相同的圓周運動， 這種物料 層環(huán)流運動的速度為錘片速度的70%左右，圓形粉碎室內(nèi)的環(huán)流層由于離心力的作 用，使大顆粒在外、小顆粒在內(nèi)，這樣既不利于排粉，又減少了粉料受打擊的機會， 使大部分粉料不是立即受到正面打擊而破裂， 而是受到偏心沖擊，而受偏心沖擊的物 料，在沖擊點與物料重心之間產(chǎn)生一個旋轉力矩，該力矩只能使物料產(chǎn)生旋轉運動而不易破裂，造成能量的很大浪費。所以，物料在圓形粉碎室所受偏心沖擊現(xiàn)象和物料 環(huán)流氣流層的存在，是錘式粉碎機性能低、效率差的根本原因。因此改變粉碎室的形 狀是提高粉碎效率的重要途徑之一。本設計為了提高粉碎效率，采用水滴形粉碎室所謂水滴形粉碎室，顧名思義，即 粉碎室的形狀像水滴、篩片在粉碎室內(nèi)也呈水滴狀。采用水滴形粉碎室，可以改變物料層的分布狀態(tài)，使物料的環(huán)流運動一氣流層遭到有力的破壞，在水滴形粉碎室內(nèi)， 物料由軸向喂入，進入粉碎室后，先作圓周運動，然后作直線運動，產(chǎn)生折射后，其 加速度驟然減少，產(chǎn)生反向加速度后，又與錘片相撞，再作圓周運動。這種周而復始 的運動能有效地破壞物料的環(huán)流層， 且不會出現(xiàn)大在外、小在內(nèi)的層次分明的混合環(huán) 流。物料在粉碎室內(nèi)處于混合狀態(tài)，在混亂中大粒再次受錘片打擊，而細碎的粒料、 粉料則及時排出。如下圖：圖10圓形粉碎室(左)，水滴形粉碎室(右)Figure 10 Circular crushing chamber(Left), Teardrop shape crushing chamber(Right)6標準件的設計與校核6.1 軸的設計6.1.1 計算主軸上的功率P、轉速n1、轉矩T1P =Pln2 =1.5X 0.96X 0.982 =1.38 kw(16)式中，為帶傳動的傳動效率，n2為軸承的傳動效率，n1 =3372r/minTi =950000 P1 =950000 墳=3388.79N mm。(17)n133726.1.2 初步確定軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質處理，取A0=120。 考慮到軸上有兩個鍵槽，所以：dt =A03且=11231.38 =17.2 mm(18)n13372(19)dmin =dt (1 13%) -19.436 mm,查手冊取dmin =20mm。6.1.3 裝配方案轉子、套筒、轉子從左邊裝，軸承各從兩邊裝6.1.4 軸的結構如圖軸的材料：軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。由于碳鋼比合金鋼價格便宜，對應力 集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞 強度，所以本設計采用45號鋼作為軸的材料，調(diào)制處理1920。圖11軸的結構Figure 11 Structure of shaft圖12 軸的三維圖Figure 12 Three-dimensional map of the shaft6.2 軸的校核6.2.1 求水平面的支反力Fiz =2F0 =270.77 = 145.4N , M hb = Fbz F0為單根 V 帶的預緊力F,z =148N根據(jù)三A=0109.5 義 19.5 MF1Z = (154+19.5) M148+ 154mFbzFbz =2007.2NEB=0Fbz (109.5+101)+101 Raz =69.5 F2ZFaz =-15819.5 N6.2.2 求垂直面內(nèi)的支反力F1Y =F1P =2758.05NF2Y =F2P =4020.4N12A=0109.5 F1z =(101+69.5) F2Y 101Rby +101 FbyFby =-92.2 NEB=0(109.5+101) F1y+101Ray=101F2YFay =-1727.8 N6.2.3求水平面內(nèi)的彎矩圖6.2.4M HA = FAZ X193 =-15819.5 X 19314 =-305.5 N mM hb = Fbz X求垂直面內(nèi)的彎矩圖193.14 =2007.2 X 193.14 =193.8N m(20)(21)、, 193.14193.14M va = Fay X1727.8 X 333.6 N m22(22)193.14193.14M VB =Fby X=-92.2 x=-8.9 N mm22(23)6.2.5合彎矩MA = Mha2 Mva2 =361.4N m (24)Mb = Mhb2 Mvb2 = 333.7N m (25)6.2.6 扭矩1.38 T=9550000 P/n =9550000 =3908.4N mm （26）3372根據(jù)計算結果做出以上校核如圖12。6.3鍵的選擇與校核鍵主要是為了實現(xiàn)軸上零件的周向定位來傳遞轉距，鍵的形式用多種，根據(jù)傳動的要求，鍵的選擇根據(jù)軸的直徑的不同，應該選擇不同型號的鍵，第一處軸的直徑 D=20nm選才? GBT1096鍵6X 6X 16，軸的材料是45號鋼，且屬于靜聯(lián)接，由機械設計 查得許用擠壓應力為 匹=120-150Mfa,取其平均值ap=135Ma。鍵的工作長度為 l =Lb=166=10mm,鍵與輪轂的鍵槽的接觸高度為 k = 0.5h = 0.5父6 = 3mm。參 考機械設計可得2T 1032 4 5 7 31 0二 d ="-一% = 當 19MaR13 53 M （27）p kld - p 3 10 2 0T一傳遞的轉矩（N. M）,d一軸的直徑（mm）,l一鍵的工作長度（mm）; A型，l=L-b,k一鍵與輪轂的接觸高度（mm）； k=h-t, h為鍵的高度，b一鍵的寬度（mm）,t一切向鍵工作面寬度（mm）,仃p一鍵的許用切應力（Mia）,tp鍵連接的許用擠壓應力（MP1）,可見聯(lián)接的擠壓強度滿足，即該鍵可以正常工作。第二處軸徑D=31mm選才? GBT1096鍵10X 8X90。軸的材料是45號鋼。且屬于 靜聯(lián)接，于機械設計中圖表查得許用擠壓應力為5p=120-150Mia,取其平均值cp l=135MPa鍵的工作長度為l = L-b =90mm-10mm =80mm。鍵與輪轂的鍵槽的 接觸高度為k =0.5h = 0.5x8=4mmo由機械設計公式可得：2T 103.2 245 7 103 二49.5MPa ：二 135MPa （28） p k l d p 4 80 31T一傳遞的轉矩（N.m）,d一軸的直徑（mm）,l一鍵的工作長度（mm）; A型，l=L-b,k一鍵與輪轂的接觸高度（mm）; k=h-t, h為鍵的高度, b一鍵的寬度（mm）,t一切向鍵工作面寬度（mm）, 仃P一鍵的許用切應力（Mia）, 笄鍵連接的許用擠壓應力（Mia）,可見聯(lián)接的擠壓強度滿足，即該鍵可以正常工作網(wǎng)12。6.4銷軸的設計計算計算支承反力、扭矩及彎矩22 s c s(d c) Fr a 2 Ft a 2Ra=Rax2 Ray2 = ,( c s(d J) a)2 ( ； a)2 =228NRb= . Rbx2 Rby2 - (2s-Rax -Fr)2 (Ray Ft)2 -176N(29)(30)圖14扭矩的計算Fig.14 Calculation of torqueMc= Mcx2 Mcy2Ft b10002)2 =153Nm(31)(32)22 Fr a 2 Ft a 2Mb= . Mbx2Mby2 = . ( )2 ()2 =211Nm10001000P 0 44輸入轉矩為 T= 9550-=9550 =345.5Nm圖14彎矩的計算Fig.14 Bending moment calculation6.5 軸承6.5.1 軸承的選擇根據(jù)軸的直徑的不同，應該選擇不同型號的軸承。主軸通過粉碎室內(nèi)腔，其兩端 由軸承固定在機架上同時主要承受錘片高速旋轉產(chǎn)生的徑向力，同時承受一部分軸向竄動力。所以本設計選用的軸承是：深溝球軸承12。已知此處軸徑d=25mm,所以選內(nèi)徑為25mm的軸承，在機械設計手冊中選擇 深溝球軸承；查表，選擇型號為6007GB/T276-94的軸承。另一處已知軸徑為d=25mm,所以選內(nèi)徑也為25mmi勺軸承，選才?型號也為6007GB/T276 94的軸承。 所選的軸承基本參數(shù)如下：d=25mm,D=37mm,B=7mm。6.5.2 軸承的潤滑和密封潤滑是保證機械裝置正常運轉、提高其工作能力的重要的技術手段。潤滑劑在機 械設備工作中起如下的作用：1）減少摩擦與磨損；2）散熱；3）清洗工作表面；4）提高密封效果。滾動軸承的潤滑方式一般根據(jù) dn值選擇（d為滾動軸承內(nèi)徑，mm； n為滾動軸 承轉速，r/min）,具體選擇方法參考下表。表中所列為最低程度應采用的潤滑方式。通過計算得dn=25X 3372<1.5X105 ,因此選擇注潤滑脂，用示加注油杯潤滑脂。潤 滑脂的流動性差，不易流失，承載能力強，但發(fā)熱量大，采用脂潤滑時裝脂量不宜過 表6滾動軸承dn值與潤滑方法Tabel 6 The numerical value of rolling bearing dn and method of lubricating油潤滑軸承類型脂潤滑浸油潤滑滴油潤滑壓力供油潤油霧潤滑滑深溝球軸 16254060>60承多，一般填充量不超過可填充空間的1/31/2。6.5.3 軸承的密封機械結構密封主要是防止灰塵水分等進入軸承，采用接觸式密封，毛氈圈密封。6.5.4 軸承端蓋的設計d0=d3+1=6+1=7mm； D0=D+2.5d3=37+2.5X 6=52mm； D0=D+2.5d3=52+15=67mm；e=5mm； m=11；圖15軸承端蓋結構Figure 13 Structure of bearing end cover6.6 軸系零件的定位6.6.1 軸向定位為了防止軸上零件發(fā)生沿軸向的移動，必須對其進行定位，根據(jù)軸上零件的的安 裝要求和對軸的結要求，要選擇不同的定位方式，軸肩定位、套筒定位、軸端擋圈， 在本設計中有用到，具體的結構和參數(shù)見零件圖和明細表。6.6.2 周向定位鍵主要是為了實現(xiàn)軸上零件的周向定位來傳遞轉距，鍵的形式用多種，因此要根據(jù)不同的要求來選擇不同型號的鍵， 根據(jù)傳動的要求，本設計全部采用圓頭普通平鍵（A型），它的兩個側面是工作面，上表面與輪轂槽底之間留有間隙，其主要特點是 定心性好、拆裝方便。6.7 機架設計錘片式粉碎機的安裝，可根據(jù)體情況來確定若有固定的加工房， 不需要移動時， 可安裝在固定的水泥基礎或堅固的木質機架上， 用地腳螺栓固定，工作地點需要經(jīng)常 移動時，可把動力機和粉碎機安裝在同一個機架上。 考慮整機的固定，采用角鋼焊接 成一個機架。6.8 箱體的設計考慮到箱體的安裝設計，箱體的材料為鑄鐵，其結構尺寸由安裝距來確定。 其技 術要求是：1）裝配前所有零件進行清洗機體內(nèi)壁涂耐油油漆；2）在軸承潤滑油杯中加入潤滑油；3）箱體邊緣處捏合要緊湊，邊緣要對齊。7錘片式粉碎機注意事項、維護和保養(yǎng)錘片式粉碎機是利用高速旋轉的錘片擊碎物料的一種機械。如果使用、維護不當，不僅會嚴重影響粉碎質量，而且會縮短粉碎機的使用壽命。7.1 粉碎物要干燥一般要求粉碎時粗飼料一定要干燥， 否則會堵住篩孔，物料不易被粉碎生產(chǎn)率和 度電產(chǎn)量都要降低。7.2 錘篩間隙不能過大或過小錘篩的間隙是指在錘片的端部與其篩片之間的間隙，此間隙實對粉碎機具工作的性能有非常大的影響。當錘篩的間隙較大時，在飼料當中比較靠近其篩面的那部分顆 粒將不易與其篩片進行接觸，因此受到的打擊機會也比較少，同時當篩片對這些顆粒 的摩擦也將會因為速度降低從而減弱， 所以其度電的產(chǎn)量將會下降，獲得的產(chǎn)品將會 變粗。當間隙較大，到達一定的程度時，其篩面上大部分飼料顆粒的運動也將會變慢， 從而會導致篩孔的堵塞，最終使生產(chǎn)的效率下降更快。若錘篩的間隙太小，則會使外 圈的飼料受的打擊機會增多，在其篩面上大部分的飼料運動將會提高， 會使得其不易 通過篩孔，而且會增大粉碎的摩擦作用，飼料因此會粉碎得非常細，粉將更加不易排 出，從而浪費電機動力，也將導致度電的產(chǎn)量下降，而且成品也顯過細。7.3 選用較大篩孔直徑的篩片篩孔直徑對粉碎機度電產(chǎn)量的影響非常顯著， 同時也直接影響被粉碎粗飼料的細 碎率（粗飼料顆粒白平均直徑）。粗飼料細碎度 M=（0.250.33）d。篩孔直徑越大，度 電產(chǎn)量越高，但粉碎的物料越粗。因此，在滿足粉碎要求的前提下，應盡量選用較大 孔直徑的篩片。7.4 注意機器是否平衡粉碎機是在工作時是高速旋轉的，在產(chǎn)品試驗階段都需要進行靜動態(tài)平衡實驗來 檢查。在經(jīng)歷了長時間試驗使用以后，其錘片的棱角磨損到只有錘片的寬度1/2的時候，則進行換邊或者是調(diào)頭繼續(xù)在原來位置進行。在需更跟換新的錘片時，則要在 一次稱配組，并且保證每一組的質量差不不會超過5g,避免產(chǎn)生振動和噪聲從而影響到整個粉碎機的平衡。7.5 試機粉碎機安裝后，在投產(chǎn)之前，必須對機器進行全面的檢查，檢查內(nèi)容如下：1）安全裝置是否配套，完善、可靠。2）各個連接部分的可靠，機器安裝在基礎或機架上是否牢固。 各緊固螺栓是否 有松動或脫落現(xiàn)象。3）打開機蓋撿查粉碎室內(nèi)有無雜物，轉子上各零部件是否完好，開口銷是否脫 落或損壞。若沒有什么問題，可放下機蓋，旋緊六角把手，使機蓋壓緊在機座上，冉 用手轉動主軸皮帶輪，轉子應能靈活轉動，不得有異常的碰擊聲。4）檢查潤滑系統(tǒng)。如果各方面都符臺要求，就可以開機試運轉1h,應檢查軸承溫升和各部位零件是否異常，軸承的溫升不得超過35攝氏度。一般都能使用普通的溫度計放入黃油杯里面來通過檢查（溫度計所測得的溫度去除室溫便就是溫升值）， 各個部位都能符合其要求，便能投入生產(chǎn)。新的機器在首次使用的時候，都應該先加 工干草或者是谷殼等粗纖維作物，可以用來清理機器內(nèi)部的油污，鐵銹等。7.6 操作1）加工必須使用干燥的物料（對于粗飼料含水量0 15%,不然容易堵賽篩孔， 影響到了生產(chǎn)的效率。在物料加工前，都必須先把物料中石子或者其他的硬物清除掉， 避免損害到機器。2）機器開動后，運轉正常，方可喂料。喂料時，應由少到多，逐步增加到額定 負荷。同時，喂料必須均勻連續(xù)，不要時多時少，并應經(jīng)常注意機器的負荷情況，若 發(fā)現(xiàn)超負荷轉速下降，應停止喂料，等轉速恢復正常，再繼續(xù)喂料。3）在加工的過程中，在用集粉袋時，都應該多拍打布袋，使得它既可以增加其 透氣性，又可以使粉料都集聚到布袋尾部。當布袋里面有一定量粉料的時候 （一般認 為是布袋的容積四分之一至三分之一左右） 就應該及時的出粉。出粉時，可以將布袋 中段進行扎緊，將尾部的活結打開，把粉料裝進粉筐或者是布袋中。4）做好粉碎機的維修和保養(yǎng)工作，是使機器經(jīng)常處在完好的技術狀態(tài)， 延長使 用壽命的重要保證。對保養(yǎng)和維修工作，應做到忙時不忘記，閑時不放松8啊10。8結論我所選設計題目是“粗飼粉碎機的設計”，之所以選擇這個題目，是因為我對這 個課題比較的感興趣。經(jīng)過查找資料和老師的指導，以及上網(wǎng)搜集相關學術論文、核 心期刊、書籍等，終于對粉碎機有了一定得了解，心里有了大體的思路。對于本次設 計錘片式粉碎機得出以下結論：1）首先了解粗飼料的特性，查資料確定粗飼料能被錘片劈碎的線速度為 60m/s。 理解了粉碎的概念和現(xiàn)有的粉碎類型，制定出用錘片式粉碎機粉碎粗飼料的方案。2）綜合考慮效率、質量、生產(chǎn)條件，帶傳動具有良好的撓性，可緩和沖擊，吸 收振動，結構簡單，成本低廉等優(yōu)點，采用帶傳動，以小功率的電動機為動力源。3）在對轉子回轉直徑、粉碎室的寬度、粉碎室的設計時參考文獻中的經(jīng)驗公式 求的，錘片和篩子根據(jù)錘片式粉碎機的行業(yè)標準選擇的。4）軸的設計主要考慮易于裝拆和加工，以及軸上零件（轉子）的固定和定位。5）軸系零件的定位，選擇A型鍵是固定轉子，不讓其和軸有相對運動，鍵的兩 個側面是主要的工作面，其定心性好，裝拆方便。6）軸承的主要承受錘片高速旋轉產(chǎn)生的徑向力，同時承受一部分軸向竄動力， 因此選擇深溝球軸承。7）對于錘篩間隙主要考慮粗飼料含有粗飼料油， 因此對于粉碎粗飼料錘篩間隙 選擇4mm,過小粉碎可能將篩孔堵塞而不易穿過篩孔?？傊?，本次畢業(yè)設計是在對這四年所學知識一次總結， 由于知識量不足，難免會 有許多考慮不到的地方，還請各位老師給予批評指正。通過本次畢業(yè)設計，我基本掌 握錘片式粉碎機設計的基本方法，并提高分析和解決實際工程計算能力等方面， 進一 步鞏固了機械專業(yè)所學的知識，同時運用了畫化幾何、機械基礎和設計、AutoCAD 制圖、機械工程材料、互換性與技術測量等方面的知識， 并且深深地鞏固了自己以前 所學內(nèi)容并且通過此次設計，我也能熟練的掌握畫圖技巧，同時我也自學了 pro/e三維 制圖軟件，繪制出一些簡單的零件圖；同時也掌握了文獻資料的查找技巧， 為以后的 學習和工作奠定必要的基礎。參考文獻1 010v P.Fu