粉碎機畢業(yè)設(shè)計論文

第 1 章 前言 設(shè)計的目的和意義 隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展 ， 人民生活質(zhì)量的顯著提高 ,畜產(chǎn)品生產(chǎn)和消費量也相應(yīng)的增加 ； 同時 ， 國家也愈來愈重視現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)并加大投入力 度 ， 使得畜牧機械，秸桿利用設(shè)備和其他的農(nóng)產(chǎn)品加工機械的需求量也隨之增長 。 近年來 ， 在國家一系列惠農(nóng)政策的驅(qū)動下 ， 當前我國的農(nóng)業(yè)機械 工業(yè)正處在歷史上最好的發(fā)展時期 ， 總體形式看好 ， 已經(jīng)連續(xù)五年保持高速增長 ， 出現(xiàn)產(chǎn)銷兩旺的喜人態(tài)勢 。 同時，在 2007 年，國家將繼續(xù)加大對購買農(nóng)機產(chǎn)品的補貼力度，而且隨著國家及地方政府對農(nóng)業(yè)各項優(yōu)惠政策的落實 ,農(nóng)民 收入將有所增加 ,負擔減輕 ,支出減少。這些因素將使畜牧機械、秸桿利用設(shè)備和其他農(nóng)產(chǎn)品加工機械的需求量有較大幅度的增長。 我國是一個以農(nóng)業(yè)著稱的國 家 ， 農(nóng)業(yè)工程的發(fā)展 是當前我國經(jīng)濟社會發(fā)展和解決 “三農(nóng)”問題的需要 ， 是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要組成部分。要加快農(nóng)業(yè)工程的發(fā)展 ， 就要加強農(nóng)業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整 ， 使農(nóng)業(yè)朝著機械化方向發(fā)展 ， 以提高勞動生產(chǎn)率 ， 降低生產(chǎn)成本 ， 減輕農(nóng)民的勞動強度 ,提高資源利用率。同時 ,畜牧業(yè)是農(nóng)業(yè)的重要組成部分 ， 如何推廣畜牧業(yè)的發(fā)展是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的一個重要問題。與發(fā)達國家相比 ， 我國的畜牧業(yè)生產(chǎn)水平還比較落后 ， 但是近年來 ， 各地 的牧業(yè)經(jīng)濟也得到快速發(fā)展 ， 畜牧業(yè)成為農(nóng)民增收致富的重要途 徑。 要 使 畜牧業(yè)發(fā)展 ，飼料是物質(zhì)基礎(chǔ) ， 而飼料來源和加工設(shè)備是畜牧業(yè)生產(chǎn)中的關(guān)鍵問題。由于我國人均糧食占有量少 ， 不可能用大量的糧食作為飼料用糧 ， 因此 ， 必須尋找另外的飼料來 源。 但在一些地方所面臨的現(xiàn)狀有所不 同 ： 一方面是由于生產(chǎn)迅速發(fā)展帶來的飼料供應(yīng)緊張 ， 飼料資源缺乏 ； 另一方面是缺乏有效的開發(fā)利用 ， 造成大量飼料資源浪費 ， 制約了畜牧業(yè)的發(fā)展 。 牧草等 農(nóng)作物秸桿是農(nóng)作物生產(chǎn)的副產(chǎn)品 ， 占光合作用地上部分的二分之一 ， 含有多種維生素 ， 蛋白質(zhì)及微量元素 ， 是一項巨大的飼料資源。對其進行開發(fā)利用 ， 是實現(xiàn)農(nóng)牧結(jié)合和充分利用資源的有效途徑 ， 是發(fā)展節(jié)糧型畜牧業(yè)的一項重要措施 。 我國的各類農(nóng)作物秸桿資源巨大 ， 但是利用率不到百分之十 ， 造成 了秸桿資源的嚴重浪費 ， 科學地開發(fā)農(nóng)作物秸桿資源 ， 發(fā)展畜牧業(yè) ， 已經(jīng)成為提高 生活水平和經(jīng)濟效益的關(guān)鍵。開發(fā)農(nóng)作物秸桿資源發(fā)展畜牧業(yè) ， 不但可以使農(nóng)作物秸桿變廢為寶 ， 特別是封山育林 ， 草原禁牧工程的實施 ， 促使牛羊養(yǎng)殖方式的變革 ， 秸桿養(yǎng)畜將成為一個時期的發(fā)展方向 ， 而且對促進飼養(yǎng)業(yè)的牛羊發(fā)展 ，安置農(nóng)村剩余勞動力 、 豐富市場 肉品供應(yīng) 、 增加農(nóng)民收入 、 減輕草地 壓力 、 促進農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán) 、 增加資金積累 、 促進經(jīng)濟發(fā)展都具有現(xiàn)實意義 。 因此 ，開發(fā) 研制 出經(jīng)濟且實用的秸桿加工機械 ， 具有較大的社會效益和經(jīng)濟效益 。 提出背景 及其存在問題 提出背景 我國畜牧業(yè)生產(chǎn)具有悠久的歷史 ， 但長期以來 ， 飼養(yǎng)方式和技術(shù)裝備十分落后 ， 畜牧業(yè)生產(chǎn)水平低下 。 至今 ， 畜牧業(yè)仍是我國生產(chǎn)中的薄弱環(huán)節(jié) ， 對牧草等農(nóng)作物秸桿的加工 機械 還處于空白階段 ， 當前大多數(shù)是使用傳統(tǒng)的粉碎機對其進行加工；而國外對秸桿的加工機械也只是處于初級階段。雖然 ， 目前市場上已經(jīng)生產(chǎn)出幾種立式和臥式無篩粉碎機 ， 其中立式無篩粉碎機有 ： 無篩粉碎機、 而臥式無篩粉碎機有 ： 日本生產(chǎn)的臥式多級微粉碎機、美國生產(chǎn)的臥式單級微粉碎機和臥式無篩雙轉(zhuǎn)子錘片粉碎機。這些粉碎機雖有生產(chǎn)率高、能耗低、調(diào)節(jié)操作方便等優(yōu)點 ， 但由于各類型的粉碎機結(jié)構(gòu)較為復雜 ， 且采用多級電動機帶動 工作 ， 使得成本較高且為微粉碎 ， 不適合于秸桿飼料的加工。 秸桿利用是一個多年的研究話題 ， 自上個世紀以來 ， 國家投入了大量資金 ，對秸桿利用進行研究 ， 但真正做到可持續(xù)發(fā)展的并不多 ， 其原因是 在 秸桿粉碎機上遇到了一定的技術(shù)障礙 ， 現(xiàn)有通用型 粉碎機用來粉碎秸桿 ， 普遍達不到粉碎秸桿的技術(shù)要求 ， 這類粉碎機雖可以對秸桿進行粉碎 ， 但必須對秸桿進行粉碎前的加工 ， 如壓 、 鍘加工 ， 并且粉碎起來 存在許多缺點 ： 動力浪費大 ， 度電產(chǎn)量不高 粉碎粒度不均勻 機器部件磨損快 ， 工作穩(wěn)定性差 生產(chǎn)率低 由于使用篩片磨損快 ， 生產(chǎn)成本增加 。 本課題設(shè)計的立式無篩粉碎機是專門把牧草等農(nóng)作物秸桿粉碎的加工機械 ，該設(shè)計在設(shè)計思想 、 機體結(jié)構(gòu)和具體零件 等 方面都進行了創(chuàng)新。目前 ， 國內(nèi)無具體的樣機 ， 是一種較新穎的產(chǎn)品 。 它 在 結(jié)構(gòu)設(shè)計方面進行 的 創(chuàng)新 ， 適合于畜牧業(yè) 的發(fā)展 ， 開發(fā)研制 出該產(chǎn)品 ， 對解決飼料問題 ， 開發(fā)飼料資源 ， 提高經(jīng)濟和社會效益具有重要的意義。因此 應(yīng) 大力 開 發(fā)使其朝著高效低能耗方向發(fā)展 ， 以適合我國 畜牧業(yè) 的發(fā)展需要。 存在問題 制造力量薄弱 ： 我國的畜牧機械行業(yè)在 1988年有定點廠僅 20 多個 ， 職工人數(shù)，固定資產(chǎn)，加工設(shè)備僅占農(nóng)業(yè)機械行業(yè)的 1%，雖然現(xiàn)在有所發(fā)展，但是其力量較其他國家等還是有較大的差距 。 研究力度不夠 ： 我國的畜牧機械專業(yè)研究人員數(shù)量少，測試設(shè)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(shè)計工作長期停留在 傳統(tǒng)的“類比法”的基礎(chǔ)上。 設(shè)計的基本要求 該粉碎機主要是用于對飼草料的加工 ， 對其具有以下要求 : 對加工飼料的適應(yīng)性廣 ， 能加工各種類型的飼料 ， 對含水量較大 、 纖維較長的粗飼料也應(yīng)具有較好的適應(yīng)性 。 粉碎程度應(yīng)能夠根據(jù)要求進行調(diào)整 ， 以滿足不同的畜禽 ， 粉碎粒度應(yīng)盡量均勻 ， 以提高其適口性。 配套動力合理 、 度電產(chǎn)量高 、 提高生產(chǎn)率 、 降低能耗。 結(jié)構(gòu)簡單 、 操作方便 、 不需要較大的技術(shù)要求。 工作部件耐磨性好 ， 減少更換次數(shù) ， 以降低生產(chǎn)成本 ， 提高經(jīng)濟效益。 噪音低 、 粉塵 少 、 以減少環(huán)境污染。 機型結(jié)構(gòu)簡單 、 尺寸緊湊 、 體積小 、 占地少 、 成本低 、 以適合廣大農(nóng)戶生產(chǎn)。 設(shè)計的指導思想 根據(jù)牧草等農(nóng)作物秸桿主要是粗纖維質(zhì) 物料 的物理特性 ， 采用鑿片和齒板共同作用 ， 依靠他們之間的搓擦和剪切作用將物料 粉碎 。 機器的粉碎能力應(yīng)達到一定的要求 ， 但不應(yīng)太大 ， 應(yīng)適合 于廣大 農(nóng)村個體農(nóng)戶生產(chǎn)需要， 從而符合設(shè)計的目的和要求 。 在進料口處安裝切割器 ， 以把纖維質(zhì)物料粉碎為 20 25碎段 ， 以便粉碎機能更好的作進一步的加工 ， 出口處安裝一粒度調(diào)節(jié)板以控制物 料的粉碎粒度 。 大力提高設(shè)計水平，進行創(chuàng)新設(shè)計，且要以提高經(jīng)濟效益為中心 ，提高其市場競爭力。 第 2 章 粉碎機的 結(jié)構(gòu) 形 式 設(shè)計 由于 牧草等農(nóng)作物秸桿類物料是一種粗纖維物質(zhì)， 含有豐富的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等物質(zhì)， 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(shè)計中采用鑿片和齒板共同作用，對秸桿進行搓擦使其細碎 。且 在加工前后的秸桿尺寸差異大 ， 所以在進料口處安裝一定刀 ，使其和機體內(nèi)的滾刀式切碎器共同作用 ， 把秸桿切割為一定長度的碎段（約 20 25完成秸 桿的粗粉碎，為進一步的粉碎作好準備。該粉碎機采用無篩形式和自重排料，可提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。 根據(jù)秸桿類物料韌性大的特性 、 目前國內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)資料 、 粉碎機理和粉碎理論，確定該粉碎機為圓筒形立式無篩 秸桿 粉碎機。 結(jié)構(gòu) 方案的確定 該機包括進料部分、切碎部分、粉碎部分、排料部分、傳動部分和機體 六部分。該機 結(jié)合現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備，國內(nèi)外先進技術(shù)，根據(jù)設(shè)計指導思想，確定本機結(jié)構(gòu) 采用無篩的形式，其結(jié)構(gòu)和工作原理較其他通用型粉碎機都 大不 相同 ，具有很大的創(chuàng)新 性 。 其具體結(jié)構(gòu)布置如圖 圖 粉碎機總體結(jié)構(gòu)布置圖 1 帶輪 2 下機殼 3 主軸 4 進料口 5 軸承 6 切割器 7 刀片 8 鑿片 9 齒板 10 轉(zhuǎn)筒 11 電動機 12 帶輪 13 機架 工作原理 當秸桿類纖維質(zhì)物料從側(cè)部的進料口進入機體后，被滾刀式切碎器切割為20 25碎段，碎段隨 著 轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)從而產(chǎn)生離心力，在離心力作用下均勻的進入圓筒型粉碎室的四周 。 通過鑿片的作用，將物料壓向齒板， 齒板產(chǎn)生的沖擊力使物料與鑿片的棱角工作處及齒板發(fā)生劇 烈的搓擦、剪切而逐漸細碎，直至 達到所需要的加工要求 。 粉碎粒度的大小可以根據(jù)下料處的粒度調(diào)節(jié)板進行調(diào)節(jié)。 由于鑿片的排列方式采用的是對稱排列，在粉碎過程中，轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)平衡，物料無側(cè)移現(xiàn)象，鑿片的磨損比較均勻 ，不需要另加任何平衡裝置。 特點 根據(jù)所設(shè)計的具體結(jié)構(gòu)和 工作原理，該粉碎機具有以下特點： 通過轉(zhuǎn)子和傳動結(jié)構(gòu)的優(yōu)化配置，它具有結(jié)構(gòu)緊湊 、 體積小 、 工作平穩(wěn)的特點 。 采用無篩的形式， 進 排料方便，提高了生產(chǎn)率，減少的篩片的使用，降低成本 。 結(jié)構(gòu)簡單，操作維護方便，適合有于廣大農(nóng)村 使用 。 產(chǎn)品粒度調(diào)節(jié)方便，可通過對粒度調(diào)節(jié)板的調(diào)整來實現(xiàn) ，且能適合多種物料的加工，具有廣泛的適應(yīng)性 。 電機與主軸采用帶連接，傳動裝置簡單，降低了成本 。 第 3 章 具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 進料部分 針對 物料 粉碎前后長度比大 的特性 和對現(xiàn)有資料進行分析 ， 粉碎機進料口的設(shè)計應(yīng)具有防止秸桿等喂不進粉碎室和物料向喂入口飛濺等功能 。 在傳統(tǒng)的設(shè)計中，喂料口傾角為 90時，物料無反料和架空現(xiàn)象，但是該設(shè)計僅僅適合顆粒料的加工；喂料口傾角為 65 75時，物料不反料，但是喂莖桿 飼料時有 一定程度的 架空現(xiàn)象 ；喂料口傾角為 30時，物料無架空現(xiàn)象，粉碎莖桿飼料時其度電產(chǎn)量還略有提高，但是反料相當嚴重；根據(jù)實際現(xiàn)有資料和實際需要， 設(shè)計 進料斗與垂直線為 15角，選用厚為 3 板制造， 進料口采用敞開口，斜面下滑的形式 ，采用螺釘與機體連接 。 在進料口一側(cè)裝有定刀，與切碎器配合工作。 排料部分 排 料裝置采用自重排料，出料口安裝在機體下側(cè)。 截面形狀為矩形，采用螺釘與機體連接，出料斗選用厚為 3 板制造。在出料斗處裝有一粒度調(diào)節(jié)板，可 根據(jù)需要 調(diào)節(jié)粉碎粒度大小。 切碎部分 切碎部分主要是切碎器 。 良好的切碎器應(yīng)該是切割質(zhì)量高，即成品的切割面光滑整齊，耗用動力小，結(jié)構(gòu)緊湊，工作平穩(wěn)，安全可靠，便于磨刃， 刀片拆卸、安裝、 使用 和 維修方便 ，保證定刀與動刀有足夠小的間隙，以提高切碎質(zhì)量，在切割草料時應(yīng)盡可能省力，負荷均勻，自動化程度高 。該設(shè)計 采 用滾刀式切碎器 ， 該類型切碎器具有結(jié)構(gòu)緊湊 、 切割質(zhì)量好 、 負載比較均勻的優(yōu)點。 在工作時與安裝在機體上的定刀共同作用。 切碎器的 主要 作用 是把秸桿等物料切割為一定長度的碎段以滿足 的 進一步粉碎加工要求 ，但切碎的長度并不是完全由理論計算可以得到的，它還 和刀片間隙，刀片銳利程度，飼草種類和喂入時的狀態(tài)有關(guān)，一般取 20 25 。 該切碎器由厚為 4 板焊接為圓筒型，高度為 100其結(jié)構(gòu)形式如圖 圖 切碎器結(jié)構(gòu)圖 切碎器主要由定刀和動刀組成， 動刀和定刀結(jié)構(gòu)確定 如下： 動刀的安裝 動刀的運動軌跡為圓柱形 ，但是為了避免從喂入口送來的莖桿端部和刀片背部發(fā)生劇烈的摩擦，降低功耗。應(yīng)使刀片與垂直線成角安裝， 一般取 35。 角由下式確定： 式 中 ： Z 刀片數(shù)目 2Z L 切割碎段長度（一般為 20 255 回轉(zhuǎn)中心到喂料口的最小距離，即動刀到回轉(zhuǎn)中心距離。00 所以 ， 取 3 。 動刀的結(jié)構(gòu) 形狀 根據(jù)粉碎物料特性，選用動刀片為折刃口刀片，刀片的折角約為 10，其特點是結(jié)構(gòu)簡單，容易制造和磨銳，較直刃口刀片，在切割過程中， 自喂入口內(nèi)側(cè)開始切割時鉗住角不會過大，切割終了時滑切角不致過小，即 切割阻力和阻力矩的變化不太大 ，廣泛應(yīng)用 于 粗莖 桿 的切碎 。 在滾筒上安裝刀片處有一突起部分，刀片用螺釘與其連接。 由于在設(shè)計和選用刀片時應(yīng)滿足下面三個要求： 鉗住物料，保證切割 ： 在切割時，刀片的鉗住角 必須小于 21 才能鉗住物料，保證切割平穩(wěn)，即 21 。 1 定刀對物料的摩擦角，由實驗求的 321 2 動刀對物料的摩擦角，由實驗求的 182 5021 在切碎時要求產(chǎn)生滑切以降低功耗，而產(chǎn)生滑切角大于摩擦角，即 ，一般動刀與物料的摩擦角 18 ，在切割過程中，不同物料在刀刃參數(shù)和切割范圍一定的條件下 ， 在一定范圍內(nèi)增大滑切角可降低功耗。在切割粗莖桿物料時，為使其功耗最小，最佳滑切角 5535 。 切割的阻力矩要均勻：隨著刀片切割進程的增加，切割阻力逐漸減小。 根據(jù)以上分析可知： 對切割草料，刃口銳角一般取 m 10020 ，m 100 ， 在刃口處留 有寬度為 為刃磨區(qū)， ， 所以 取 m30 。 動刀厚度為 32 ， 取為 定刀厚度為 63 ，取為 動定刀間隙 ， 取 磨刃角 對刀片的使用壽命和功率消耗有很大的影響，隨著 角的增大，切割所需要的功耗增加，若 大與 30時更為顯著，但 太小使得刀片耐磨性降低，故常用的 角為 15 30， 由于切割的莖桿強度大，則 小些，但是為了延長刀片 使用壽命， 可以取大些，所以取 15 。則 切割角 18 。 動刀的刀片形狀尺寸及安裝如圖 動刀材料及數(shù)量 動刀采用高強度，耐磨損的 65于在下料速度和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達到 圖 刀的刀片形狀尺寸及安裝圖 一定要求時，物料仍然可以被切割為一定程度的碎段，無須用太多的刀片。本設(shè)計的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速較高，故動刀數(shù)量確定為 2把，定刀數(shù)量為 2把。 滾筒上每把刀片 包圍滾筒的弧長： 2 式中 ： R 滾筒半徑（ m） Z 滾筒上刀片數(shù)量，一般為 2 4把 滑切角，它等于鉗住角 ，為定值 R 喂料口寬度（ m） 59 由于考慮到其結(jié)構(gòu)特性， 取 0。 定刀的配置及安裝 在滾筒切碎機中，切碎器配置的好壞對能否順利地將秸桿喂入和切碎有很大的關(guān)系， 定刀配置在機體上的適當位置 h，若圓周速度大，則 定刀的形狀 及材料 定刀的形狀與其功耗有很大的關(guān)系，銳利的刀片切割功耗小，但是刀片容易磨損，對飼料的通用性也有一定的影響，現(xiàn)在大多數(shù)都才用方形或頂面下稍有傾 斜的定刀。根據(jù)粉碎的要求和切割功耗，同時考慮到刀片的 耐磨性，選用 方形刀片。其材料用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 65過淬火處理，刀片的可工作寬度對滾筒式切刀為 30。 粉碎部分 粉碎部分是由鑿片 、 軸 和圓筒 組成，鑿片用螺栓與圓筒連接，圓筒用鍵與軸連接。 鑿片 鑿片形狀及尺寸 根據(jù)粉碎秸桿為粗纖維物質(zhì) 的特性，鑿片采用階梯形，粉碎效果好，但耐磨性差。為加強粉碎效果，鑿片為 得鑿片片數(shù)增加，并利于固定在圓筒上。 根據(jù)現(xiàn)有資料，綜合考慮到粉碎秸桿 時鑿片耐磨性及 其加工的工藝性，鑿片的厚度一般為 5 8 ， 故取鑿片厚 =6。 鑿片形狀及參數(shù) 如圖 圖 鑿片結(jié)構(gòu)尺寸圖 鑿片數(shù)目的確定 鑿片的工作密度不易太高，適當減少鑿片的數(shù)目，不僅能提高度電產(chǎn)量，還可節(jié)約材料，降低成本。但飼料的粗細粒度較大，鑿片磨損加快 。 現(xiàn)有資料表明，較適宜的工作密度：切向粉碎機為 軸向粉碎機為 以取鑿片工作密度為 下式可確定鑿片數(shù)量： 最 外 端 兩 鑿 片 間 距 離 鑿 片 軌 跡 數(shù)鑿 片 厚 度粉 碎 室 有 效 工 作 寬 度鑿 片 累 計 工 作 厚 度鑿 片 工 作 密 度 4 3 片軌跡數(shù)片軌跡數(shù)目 ， 取為 32 片，由于每一塊鑿片有兩片，故鑿片數(shù)目為 四組對稱排列，共 16塊。 鑿片材料 由于鑿片是易損件，為提高使用壽命，選用優(yōu)質(zhì)鋼（ 65進行熱處理，淬火深度為 ，淬火后工作側(cè)面硬度 70 ，距螺孔 4 范圍內(nèi)的硬度不超過 鑿片的排列 鑿片的排列要求：鑿片沿粉碎室寬度運動軌跡分布均勻，物料不推過一側(cè)，有利于轉(zhuǎn)子的動靜平衡。 故鑿片采用對稱排列，按互差 90 度排列為四列，用螺釘緊固在圓筒上，該排列方式簡單，工作時轉(zhuǎn)子運行平穩(wěn)，物料無側(cè)移現(xiàn)象，鑿片磨損比較均勻，在使用 中最為廣泛。 鑿片排列布置如 圖 圖 鑿片排列布置 在粉碎機的工作過程中，由于鑿片為對稱排列，機器運行平穩(wěn)， 不需要另外加平衡裝置。鑿片運動軌跡重復，但 經(jīng)過分析研究， 鑿片數(shù)目為 32 片，在轉(zhuǎn)子速度一定的 情況下，能夠達到粉碎要求。又由于物料在粉碎室上部停留的時間少，多集中在下部粉碎，故鑿片的排列從上到下由稀到密，以增強粉碎效果。 37 125 113 95 102 85 60 118 105 20 430 圓筒 圓筒采用厚為 4 的 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 板制成，為空心圓柱體，在圓筒內(nèi)有加強肋板支撐，以保證其強度和剛度。加強肋板的的布置應(yīng)力求使圓筒在轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生的 離心力平衡。 圓筒上下部分均用材料相同的鋼板制造的，用螺栓將這兩部分連接在起來，其上端與切割器焊接在一起。 傳動部分 該機采用帶傳動，通過轉(zhuǎn)子主軸上的帶輪與電動機連接在一起，該連接方式簡單，操作方便，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動可靠。電動機選用 定在機架上。 機體部分 機體包括外壁和機架兩部分 ： 圓筒外壁 外壁采用 4 厚的普通熱軋鋼板 壓焊接而成圓筒形。外壁有加強肋板支撐，肋板上開有螺栓孔用以固定內(nèi)壁的齒板，在粉碎筒體的外側(cè)有一合頁式門，內(nèi)附一齒板，以便 清理和維護 ，延長機械使用壽命，維修使用方便。 機架 機架選用型號為 熱軋等邊角鋼（ 1988）其表示為 40 40 5，通過焊接而成，在機架的一端上有一塊鋼板，用螺釘將其與角鋼連接，用于支撐電動機。 齒板 齒板選用耐磨性好的灰鑄鐵 面激冷成白口，以增強耐磨性。齒板采用直齒形。在該機的結(jié)構(gòu)設(shè)計上，齒板分為六塊對稱地安裝在機壁上，齒板的安裝方式一般根據(jù)軸向、徑向和切向進料方式配置。該機采用螺栓將其上下端固定，力求安裝使用方便。 齒板的作用主要是阻礙物料在 鑿片與轉(zhuǎn)子高速回轉(zhuǎn)下所產(chǎn)生的環(huán)流層 ， 加強對物料的碰撞，搓擦和剪切作用，對纖維多 、 韌性大 、 水分高的秸桿類物料 ，粉碎作用比較明顯。 根據(jù)現(xiàn)有資料，齒板的基本尺寸為： 齒板厚度 ： 12 齒距 ： 齒形 ： 直齒形 第 4 章 主要技術(shù)參數(shù)的 確定 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(guān)系也較復雜，完全靠計算確定還有困難 。而所設(shè)計的粉碎機類型在國內(nèi)尚無資料可查，其主要結(jié)構(gòu)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) 秸桿等粗纖維質(zhì) 物料的加工工藝性和 國內(nèi)外資料來 合理 確定的。 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 ， 蘇聯(lián)的 ，但是常用的是 。 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(zhuǎn)轉(zhuǎn)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。由于粉碎秸桿等纖維質(zhì)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(zhuǎn)子動平衡問題，故取 28 。 轉(zhuǎn)子工作直徑和粉碎室寬度 轉(zhuǎn)子工作直徑和粉碎室寬度 與配套動力有一定的關(guān)系： 其中 ： K 系數(shù) 一般 K=9 23 之間 較為適宜 N 配套動力（千瓦） D 轉(zhuǎn)子工作直徑（） B 粉碎室寬度（） 轉(zhuǎn)子工作直徑 D 當配套動力一定時，轉(zhuǎn)子直徑過大則機器龐大，材料消耗多，成本增加，若轉(zhuǎn)子直徑過小， 當線速度 V 一定時，則會造成主軸轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子速 度和鑿片線速度，確定轉(zhuǎn)子直徑 為 20 。 60其中： V 鑿片線速度（ m/s） 28 n 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 由后面計算得 275 1 860 取 20 。 粉碎室寬度 B 粉碎室寬度太大，物料分布不均勻， 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(zhuǎn)子直徑， 考慮到粉碎物料為秸桿等粗纖維物質(zhì)， B 可取大些，故確定粉碎室寬度 30 。 由式可得： 22K ，滿足要求。 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 的確定 根據(jù)粉碎機轉(zhuǎn)子直徑 D ，線速度 V 和現(xiàn)實加工要求，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 由下式可得： m i n/8100060100060 rD 鑿片和齒板間隙 R 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(shè)計粉碎機系列正交試驗結(jié)果，推薦谷物類 84 ，秸桿類 1410 ，普通型 2 。 故取 2 。 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?qū)嶋H測量，現(xiàn)只有根據(jù)經(jīng)驗公式進行初步計算，由公式： 60/21 其中 ： r 物料容重 秸桿容重 18.0r n 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 275 k 物料形成環(huán)流成時的影響系數(shù) 取 6.0k 1k 進料不均勻的影響系數(shù) 取 k 2k 下料口對排料所產(chǎn)生的影響系數(shù) 取 k D 轉(zhuǎn)子直徑 20 B 粉碎室高度 30 7 Q =T/h) 套功率 N 粉碎機的粉碎功率可以有經(jīng)驗公式求得： 1 其中： 1C 系數(shù) ， ） C ， 取 101 C Q 生產(chǎn)率 ， 所以 配套功率 第 5 章 標準件的選擇 電動機的選擇 根據(jù)粉碎機的工作條件及生產(chǎn)要求，在電動機能夠滿足使用要求的前提下，盡可能選用價格較低的電動機，以降低制造成本。由于額定功率相同的電動機，如果轉(zhuǎn)速越低，則尺寸越大，價格越貴。粉碎機所需要的功率為 ，故選用 三相籠型異步電動機。 Y 系列三相籠型異步 電動機是 按照國際電工委員會（ 準設(shè)計的，具有國際互換性的特點。其中 動機為全封閉的自扇冷式籠型三相異步電動機， 具有 防灰塵、鐵屑或其它雜務(wù)物侵入電動機內(nèi)部之特點 ,工作環(huán)境不超過 40 ,相對溫度不超過 95%,海拔高度不超過 1000m,額定電壓為 380V,頻率 50用于無特殊要求的機械上，如農(nóng)業(yè)機械 。 Y 系列三相籠型異步電動具有效率高、啟動轉(zhuǎn)矩大、且提高了防護等級為高了絕緣等級、噪音低、結(jié)構(gòu)合理產(chǎn)品先進、應(yīng)用很廣泛。 其主要技術(shù)參數(shù)如下： 型號： 4132 同步轉(zhuǎn)速： 500 r 額定功率： 滿載轉(zhuǎn)速： 440 r 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 /額定轉(zhuǎn)矩 ： )/(2.2 最大轉(zhuǎn)矩 /額定轉(zhuǎn)矩 ： )/(2.2 質(zhì)量 ： 極數(shù) ： 4極 機座中心高 ： 該電動機采用立式安裝，機 座不帶底腳，端蓋與凸緣，軸伸向下 。 軸承的選擇 根據(jù)對該粉碎機的結(jié)構(gòu)和對軸的受力分析可知，由于鑿片為對稱排列，在轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動過程中鑿片所產(chǎn)生的離心力相互抵消，軸承受到鑿片產(chǎn)生的徑向力為零，但是由于轉(zhuǎn)子自己會產(chǎn)生一定的離心力；同時 由于 轉(zhuǎn)子自身的重力，會使軸承受到軸向力。因此，在工作過程中 軸承同時受到軸向和徑向載荷 的作用 ，且軸 承受到的軸向載荷較大，故選擇 圓錐滾子 軸承 中大錐度軸承 31300，其錐度為： = 938427 。 鍵的選擇 轉(zhuǎn)子主軸上與帶輪的連 接鍵，轉(zhuǎn)筒與主軸的連接鍵選用普通平鍵： 選用 79。 螺栓的選擇 用來連接支承電動機鋼板與支架、支承粉碎機鋼板與支架用螺栓：由于是用于板間連接，螺栓主要是受到剪切作用，故采用受剪螺栓連接。 連接轉(zhuǎn)子和鑿片用螺栓和連接齒板與機體用螺栓主要是受到拉伸應(yīng)力，采用受拉螺栓連接。 選用 86。 螺母的選用 主要根據(jù)所用螺栓規(guī)格進行選擇： 86。 墊圈的選擇 根據(jù)需要選用普通平墊圈： 85。 第 6 章 帶傳動 及軸 的 設(shè)計 計算 根據(jù)設(shè)計方案及結(jié)構(gòu)，該機選用普通 V 帶傳動。它具有緩和載荷沖擊、運行平穩(wěn)、無噪音、中心距變化范圍較大、結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、使用安全等優(yōu)點。 通 V 帶傳動的計算 已知：電動機功率 ， 電動機轉(zhuǎn)速 440 ， 粉碎機主軸轉(zhuǎn)速 2752 。 確定 V 帶型號和帶輪直徑 工作情況系數(shù) 由表 K 計算功率 帶型號 由圖 A 型 小帶輪直徑 由表 取 251 大帶輪直徑 由式 帶傳動滑動率一般為 1% 2% 取 =1% 2 7 51 4 4 (2112 取 402 大帶輪轉(zhuǎn)速 1401 4 4 (1112 D 計算帶長 251402 12 251402 12 求中心距 a 由式 ）（ 2121 2 h 由表 8)140125(25140(2 a 35 3 0 根據(jù)實際確定： 中心距 70 帶長計算 由式 c o ( 1221 = m 5 64 7 2222 帶基準長度 由圖 1400 求 帶輪 包角 小帶輪包角 由式 601 8 0 121 a 51801 求帶根數(shù) Z 帶速 V 1 傳動比 i i 帶根數(shù) Z 由表 由表 93.0 P由式 lc )( 00= 5 取 3Z 求軸上載荷 單根 由式 由表 20 ) 0 0 c = = 軸上載荷 由式 i i 0 帶輪結(jié)構(gòu) 帶速 30 時的帶傳動，其帶輪內(nèi)一般用 造，高速時應(yīng)使用鋼制造，帶輪的速度可達到 5 。由 于該機帶速為 ，故帶輪材料選用 設(shè)計帶輪結(jié)構(gòu)時，應(yīng)使帶輪易于制造，能避免因制造而產(chǎn)生過大的內(nèi)應(yīng)力，重量要輕。根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計，大帶輪選用輪輻式結(jié)構(gòu)，輪輻截面為橢圓形，其長軸與回轉(zhuǎn)平面重合，輪輻數(shù)目00 時取 4， 1600500 時取 6， 30001600 取 8。 由于該帶輪直徑為 40 ，取 4 中小直徑的帶輪可以采用腹板式，更小的帶輪可以制造為圓柱形。故該機小帶輪制造為腹板式。 帶截面 尺寸和帶輪輪緣尺寸： V 帶型號： 頂部寬 b ： 13 節(jié)寬 高度 h ： V 帶輪基本參數(shù)： 基準寬度 基準線上槽深 基準線下槽 槽間距 e ， 槽邊距 9f ， 最小輪緣厚 6 ， 帶輪寬度 )1( （ Z 輪槽數(shù)） ， 外徑軸的計算 軸的轉(zhuǎn)速 已知：電動機轉(zhuǎn)速 440 ,粉碎機主軸轉(zhuǎn)速 2752 ，傳動比 13.1i 軸的輸入功率 電動機 1 粉碎機主軸 01 電動機與主軸的傳遞效率，帶傳動 軸轉(zhuǎn)矩 電動機轉(zhuǎn)矩 19550= 52 71 4 404109 5 50 3粉碎機主軸 2T ： 軸直徑的初步確定 選材： 45鋼，調(diào)質(zhì)處 理， 50 , 60結(jié)構(gòu)設(shè)計：由 機械設(shè)計式 其中 ： t 許用切應(yīng)力 ， 由表 5P 軸傳遞功率 ， n 主軸轉(zhuǎn)速 ， 2752 C 由表 112C 由上式可得： ， 故取 0 。 軸的設(shè)計 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般原則 ： 軸上零件的布置應(yīng)使軸受力合理；軸上零件定位可靠，拆裝方便；軸應(yīng)采用各種應(yīng)力集中和提高軸疲勞強度繁 的結(jié)構(gòu)措施；應(yīng)具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，便于加工制造和保證精度；對于要求剛性大的軸，還應(yīng)從結(jié)構(gòu)上考慮減小軸的變形 。根據(jù)以上原則， 確定出軸的結(jié)構(gòu)尺寸 。 在該設(shè)計中，軸的軸向固定采用軸肩 軸端 擋圈的固定方法：軸肩結(jié)構(gòu)簡單，可以承受較大的軸向力，軸端擋圈常用于軸端零件的固定，。為了保證軸的 疲勞強度，軸肩處采用過渡圓角，且圓角不應(yīng)太小。 第 7 章 主要零件的校核 主軸的強度校核 該機主軸與電動機軸聯(lián)接是通過帶傳動進行連接，傳遞轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)筒固定在軸上，因此可以認為轉(zhuǎn) 筒對軸的作用力為均布載荷均勻作用在軸上，轉(zhuǎn)筒分別通過鍵與軸兩端聯(lián)接。由于轉(zhuǎn)筒上鑿片的排列呈對稱排列形式，在同一個平面上每 個鑿片所產(chǎn)生的力相等，相互抵消。所以鑿片產(chǎn)生的離心力對軸的變形無影響，只受到轉(zhuǎn)筒的作用力，使其產(chǎn)生彎曲變形，軸除受彎矩外，還受扭曲變形。 所以用彎扭組合變形對軸 進行強度校核。 作用在軸上的力的分析 由于鑿片在轉(zhuǎn)筒上采用 對稱 排列方式 ， 其產(chǎn)生的離心力相互抵消，合理為零。 計算轉(zhuǎn)筒的作用力：根據(jù)鋼板重量的計算公式，不同厚度的鋼板每平方米的理論重量，由 以計算 其中 ： G 給定厚度的鋼板每平方米的理論重量 2/S 鋼板厚度 鋼板密度， 3/85.7 由于轉(zhuǎn)筒面積為 所以轉(zhuǎn)筒總重量 ： 轉(zhuǎn)筒重量 ： 轉(zhuǎn)筒作用在軸上的分布載荷 帶輪的作用力由前面計算得： 軸的 結(jié)構(gòu)形狀、 尺寸及受力簡圖 （ a） 軸的 結(jié)構(gòu)形狀和 尺 寸見圖 a） 圖 a） 軸的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸圖 （ b） 軸的受力 圖 軸結(jié)構(gòu)圖 q=N圖 b） 軸的受力圖 計算 支 承反力 （ c） 水平面 (受力圖 圖 c） 軸水平面受力圖 水平面支承反力： 021 38(2 （ d） 垂直面 (受力圖 圖 d） 軸垂直面受力圖 垂直面 支承反力 的計算 01 即 ： 62530(530 2 又由 053021 R 得到 ： 在 一個最大彎矩：設(shè)在 X 處，彎矩最大 則2 )56()(21 直面（ 力圖 水平面（ 力圖 要使 )(大， 0)( 處， )(大，且 0 8 5)( 畫彎矩圖： （ e）水平面彎矩圖： 圖 e） 水平面彎矩圖 （ f）垂直面彎矩圖： 圖 f） 垂直 面彎矩圖 畫合成彎矩圖 ： 22在截面處， 面處 ， 面處， 面處， 2608N. （ g）合成彎矩圖： 水平彎矩圖 N直彎矩圖 M /N圖 g） 合成 彎矩圖 畫轉(zhuǎn)矩圖： T= h） 轉(zhuǎn)矩圖： 圖 h） 轉(zhuǎn) 矩圖 許用應(yīng)力 許用應(yīng)力值，用插入法由表查得： ， 01 應(yīng)力校正系數(shù) 001 畫當量彎矩圖 當量彎矩： 6 4 2 1 在 截面處 ， 截面處 ， 53 2在 截面處， 82 2 在 截面處， 68 8（ i）當量彎矩圖 ： 成彎矩圖 M 轉(zhuǎn)矩圖 T T= T=圖 h） 當量彎矩圖 校核軸徑： 在 截面處 ， Md b 在 截面處， d 截面處， d 以軸的強度滿足要求。 轉(zhuǎn)筒的強度校核 轉(zhuǎn)筒的受力分析 由于鑿片在轉(zhuǎn)筒上的排列及其固定方式對轉(zhuǎn)筒的受離情況有較大的影響，從而影響轉(zhuǎn)筒的強度，在對轉(zhuǎn)筒進行校核時，應(yīng)對其進行受力 分析。 轉(zhuǎn)筒采用 厚度為 4 的 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 板制造的 ， 鑿片用 螺栓緊固在轉(zhuǎn)筒壁上。鑿片共有 16 組 (32)片，分四列沿軸向按 對稱 排列在 圓 筒上，排列方式是鑿片沿軸 從上 至 下距離 逐漸減小， 且由于 轉(zhuǎn)筒在高速旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)筒所受到得作用力非常復雜，除鑿片和本身所產(chǎn)生得離心力 共同作