多锯片枝桠粉碎机设计

多锯片枝桠粉碎机的设计摘要本课题所设计的多锯片枝桠粉碎机主要用于木耳、金针磨等菌类培养基原料的制取。因为该粉碎机摒弃了传统粉碎机先切片、再粉碎烘干的流程，直接进料制取木屑，故要求其结构简单，体积小，移动方便，容易操作。因此，本机在结构设计上有一定的特殊性。本机的机架采用了铸件以减少主机的震动，降低了整机的重心；发动机和主轴用皮带传动，缓和了载荷的冲击；带轮采用了孔板式带轮，方便吊装，减轻了带轮重量；主轴通过两个深沟球轴承与机架相连；带轮和主轴之间用平键连接；锯片组由12个圆盘锯片、11个垫片组成，两侧各由一个压盘紧紧固定。此机适合于小径级枝桠材、间伐材的加工。 关键词：粉碎机；制取木屑；特殊性The design of the multi-blade branch grinderAbstract The design of this topic multi-blade branch grinder is mainly used for the production of the Edible fungus medium. Some edible fungus like agaric and needle mushroom. Because the grinder abandons the traditional grinder first section, then smash drying process. Feed directly to make the sawdust. So ask its simple structure, small volume, convenient moving, easy to operate. Therefore, the machine in the design of the structure has certain particularity. The rack of the machine uses casting to reduce the vibration of the host machine, reduce the whole machines center of gravity; The engine and principal axis with a belt transmission, mitigate the impact of the load; The belt wheel adopts the hole plate type belt wheel, convenient hoisting, reduces the weight of the belt wheel. The principal axis is connected with the rack of the machine through two deep groove ball bearings. Belt wheel and the principal axis connect with the flat key. The saw bit group is composed of 12 circular saw blades, 11 pads, each side is fixed with a platen tightly. This machine is suitable for the processing of small diameter class wood branches, thinning wood.Key words: grinder; preparation of sawdust; special目 录摘要Abstract1 绪论51.1 课题研究背景，目的及其意义51.2 枝桠粉碎机的分类特点及其工作原理51.3 选题的设计思想，设计方法及改进52 多锯片枝桠粉碎机的总体设计72.1 枝桠粉碎机设计数据72.2 枝桠粉碎机（木屑机）的结构72.3枝桠粉碎机的工作原理82.4 本章小结83 主要技术参数的确定和计算93.1 木屑机生产率的确定93.2 本章小结94主要部件的设计计算104.1 V带的设计104.1.1 计算功率Pc104.1.2 选取普通V带型号104.1.3 确定小带轮和大带轮基准直径dd1、dd2，并演算带速 v104.1.4 确定带长和中心距并验算小带轮包角104.1.5 确定V带根数z114.1.6 确定初拉力114.1.7确定压轴力124.2 轴的设计124.2.1 计算轴的传递功率P124.2.2 初估轴的最小直径124.3 带轮尺寸的设计124.3.1 确定带轮的结构124.3.2 确定V带轮的各项参数134.4 键的设计134.4.1 选择键连接的类型134.4.2 确定键的尺寸134.4.3 校核键连接的强度135 结论15参考文献致谢多锯片枝桠粉碎机的设计1 绪论1.1 课题研究背景，目的及其意义我国木工机械行业近年来一直高速发展，在国际木工机械供给业中所占比重日益增大，产品除满足国内使用需求，还大量出口国外地区。随着营林面积不断扩大，城市绿化过程中，每年都要修剪下大量的枝桠。枝桠形状各异、大小不等、粗细不均，收集整理十分不便。多余的枝桠由于枝桠蓬松，运输效率低，费时又费力，而且运输安全性差。而运出的枝桠，部分被送到垃圾场，部分被烧掉，不仅资源浪费还污染环境。因此枝桠处理不但是令市政部门头疼的问题，也是工厂、学校、小区、果园等每年都要面临的问题，如果把这些废残枝桠收集就地将其粉碎，不仅节省运输成本、减少枝桠堆积用地、净化环境，产生的木屑经过加工制成木耳、金针磨等食用菌的培养基，既有效利用了废弃的树枝，又变废为宝。近年来，枝桠粉碎处理悄然兴起，这不仅改变了以往靠人力处理枯枝落叶的模式、加快了树枝的处理速度，而且节省了费用、减轻了工人的劳动量，成了枝桠处理的必然发展趋势。因此，研制枝桠粉碎削片机，对提高枝桠处理效率、扩大枝桠的用途、提高枝桠的利用率、节约资源、美化环境具有重要意义。1.2 枝桠粉碎机的分类特点及其工作原理枝桠粉碎机按切削机构的形状可分为盘式和鼓式，它是将原木、采伐与生长剩余物（枝桠、梢头木、树根、小径木等）以及木材加工剩余物（如板皮、板条、碎单板、木芯等）加工成一定规格的木屑或木片的设备。对枝桠粉碎机的主要工艺要求是：锯削出的木片或木屑长度应该一致，其合格率应在允许范围内，且应厚度均匀，产生的碎料少，削出的木片尺寸规格依要求而定。随着人造板工业的发展和原木资源的日益缺乏，利用各种剩余制品削制工艺木片、制作食用菌的培养基作为充分利用木材资源、提高木材综合利用率的主要手段的观点，已得到了人们的普遍认同，削片机、木屑机、木粉机等木材粉碎机的种类也随之而日益增多。1.3 选题的设计思想，设计方法及改进目前，木屑的加工制取都是分三步进行，首先将原木截断，即将其锯为短材，再进行切片，粉碎。其设备由木锯、切片机和粉碎机组成。加工时原料必须彻底干燥，否则无法进行粉碎或影响木屑的质量，造成木屑粒度粗细不一。一般在粉碎前，先将切片机的出料再次干燥，其加工过程较为繁琐，加工周期长，设备制造工艺较复杂，能耗较大。因主要用于粉碎小径级的枝桠材等园林绿化废料，粉碎出的木屑用于制造食用菌的培养基，对粉碎质量要求不高。故对机器的主要要求就是体积小，结构简单，移动方便和便于操作。本课题要求设计的枝桠粉碎机是提供一种能将原木一次性加工成为粗细均匀的木屑的机器，其结构简单，加工周期短，操作方便，无论其加工的原料干湿度怎样都能进行加工。该木屑机由主轴、圆盘锯组、电机、皮带、垫片、机架和外壳组成，其关键在于将十二个等直径的圆盘锯组合，形成锯盘组，由它完成木屑的制取。在每两圆盘锯之间设一垫片，使圆盘锯之间形成缝隙。垫片的厚度决定圆盘锯之间缝隙的大小。具体实施方法是通过轴承将主轴固定于机架台板平面部位，轴承套在主轴中部，其一端固定一只带轮（从动轮），另一端部装置圆盘锯及垫片，圆盘锯与垫片相间放置，并由压盘压紧紧贴接。动力件可用电动机、柴油机或汽油机。从动轮通过传动皮带由装置在动力件上的主动轮带动，来驱动锯盘组旋转。在主轴平面之上设置一个外罩，以减少尘埃的飞扬，也有安全防护的功能。在锯盘组的锯齿边缘铅直切面的前方靠操作者一侧的外罩有一开口，它形成木屑机的进料口。锯盘组背对进料口一侧靠近最边的一个圆盘锯边装有一挡板，为进料定位挡板，其作用是保证原料顺利准确进位。在木屑机主轴下部设置一斗，并在侧下方开有一口，作为木屑的出料口。2 多锯片枝桠粉碎机的总体设计2.1 枝桠粉碎机设计数据根据枝桠粉碎机的用途及其使用要求，并结合任务书所给初始参数，本机设计任务如下：进料方式： 侧进料出料方式： 下出料锯片直径： 400 mm （参考天津林业工具厂木工圆锯片）主轴转速：1500r/min锯片形式： 圆盘锯片锯片数： 12片电动机功率：7.5kw 转速3000r/min 型号：Y型三相异步电动机进料口尺寸（mm）：200150 工作时间：每天工作 1016小时2.2 枝桠粉碎机（木屑机）的结构该枝桠粉碎机是用于食用菌栽培的木屑机，它主要由电机3、主轴5、圆盘锯9及垫片8组成，其特征在于主轴5上并列安装有十二个等直径的圆盘锯9，圆盘锯6和垫片8在主轴5上相间紧靠排列。1进料口 2机架 3电机4带轮 5主轴 6外壳7压盘8垫片9圆锯片10轴承 如图所示，圆锯片（9）套装在主轴（5）上，锯片之间由（8）垫片相连，锯片两侧各自由（7）压盘压紧，主轴由两个装在轴承座中的轴承（10）支承，由发动机通过皮带传动驱动。2.3枝桠粉碎机的工作原理将原木等枝桠轴向送入进料口，其前端抵定位挡板，横向推原木至锯盘组进行锯削。由于多锯盘同时锯削，且圆盘锯密集排列，故在锯削过程中锯盘组能将与锯盘组等尺寸的木材全部加工成木屑，原木的前部一段锯削完成后，原木脱离锯盘组，再将剩余部分送入进料口，重复前述操作，即可完成制取木屑的加工过程。2.4 本章小结 本章主要介绍了枝桠粉碎机的结构和工作原理，该木屑机的构成，排料方式的选择为下出料和尺寸要求等。3 主要技术参数的确定和计算3.1 木屑机生产率的确定 在粉碎过程中，由于加料的不连续性，枝桠种类、含水率和被切削面积的变化，使切削力不是一个固定的数值。由文献9知， Q=60Slzn式中：Q木屑机生产率，m/h S切削原料的截面积，一般取进口面积的1/51/3，m l木屑平均长度，m z锯片数目 n主轴转速由任务书可知，进料口面积为200mm150mm故切削原料截面积S=13 0.150.2=0.01m木屑平均长度l为垫片长度3mm,即l=0.03m锯片数目z=6主轴转速 n= 1500 r/min故木屑机生产率Q=60Slzn=600.010.0361500=162 m/h3.2 本章小结本章主要介绍了该木屑机生产率的确定。4主要部件的设计计算4.1 V带的设计4.1.1 计算功率Pc由表2-10查得，因该木屑机载荷变动小，每天工作1016小时，所以工况系数为KA=1.2故计算功率Pc =KAP=1.27.5=9 kw4.1.2 选取普通V带型号根据Pc=9 kw , 电动机转速n1=3000 r/min，由图2.17确定选用A型。4.1.3 确定小带轮和大带轮基准直径dd1、dd2，并演算带速 v由表2-4查得，dd1应不小于75mm，现取dd1=140 mm，0，又主轴转速n2=1500r/min,由式（2.16）得dd2=n1n2dd1（1-）=（30001500140）mm=280 mm由表2-4取直径系列值dd2=280 mm实际传动比 i=dd1dd1=280140=2理论传动比 i0=n1n2=30001500 = 2传动比相对误差：|i0-ii0|=|2-22|=0 5%故允许。验算带速vv=n1dd1601000=3.143000140601000=21.98 m/s 在525m/s范围内，带速合适。4.1.4 确定带长和中心距并验算小带轮包角由0.7（dd1+dd2）a02（dd1+dd2）得0.7（140+280）a02（140+280），故294a0840初步选取中心距 a0=650mm，由式（2.1）得带长L0=2a0+2（dd1+dd2）+(dd2-dd1)4a0 =2650+2（140+280）+（280-140）4650 =1300+2420+1402600 =1966.9mm由表2-2选用基准长度Ld=2000mm。由式（2.24）可近似计算实际中心距aa0+Ld-L02=6502000-1966.92=666.55mm小于700mm，中心距满足要求。中心距调整范围amax=a+0.03Ld=666.55+0.032000=726.55 mmamin=a-0.015Ld=666.55-0.0152000=636.55 mm验算小带轮包角1，由式（2.2）得1=180-dd2-dd1a57.3 = 180-280-140666.5557.3 =167.96120，包角合适。4.1.5 确定V带根数z由表2-5查得 P0=3.65 kw，由表2-7查得 P0=0.34kw由表2-9查得K=0.96 ，由表2-2查得 KL=1.03由式（12.27）得Z=PcP0=Pc（P0+P0）KKL=93.65+0.340.961.03=2.28根取Z=3根4.1.6 确定初拉力由表2-1查得 q=0.10 kg/m，由式（2.28）得单根V带的张紧力F0=500PcZv2.5K-1+qv =5009321.98（2.50.96-1）+0.121.98 =157.8N4.1.7 确定压轴力FQ由式（2.29），压轴力为FQ=2ZF0sin12=23157.8sin167.962=941.6N4.2 轴的设计4.2.1 计算轴的传递功率P电动机输出功率Pd=7.5kw轴的传递功率P=Pd121带传动效率：0.962每对滚子轴承的传动效率：0.98故P=7.50.960.98=7.1kw4.2.2 初估轴的最小直径轴的材料选用45钢，调质处理，由表6.1查得b=640MPa。查表6-3,取C=110，输入轴与工作机相连，传递功率P=7.1kw，主轴转速n=1500r/min，由式（6.2）得dC3Pn=11037.11500=18.5mm所求d应为受扭部分的最细处，但因该处应有一个键槽，故轴颈应增大5%，即dmin=（1+5%）18.5=19.425 mm，即dI-II=20 mm4.3 带轮尺寸的设计4.3.1 确定带轮的结构因为带轮的基准直径dd（2.53）ds（ds为轴的直径20mm），可采用实心式；dd300mm，可采用腹板式轮；当dr -dh100mm时，为方便吊装和减轻质量，可在腹板上开孔，称为孔板式；当dd300mm时，可采用椭圆轮辐式。因dd=280 mm 故满足腹板式轮标准4.3.2 确定V带轮的各项参数V带轮槽 bp=11 ha=3 e=15 f=10 hf=10 =38 =10dh=(1.82)ds=(1.82)20=37 mmdr=da-2（ha+hf+)= dd-2hf-2=280-210-210=240mmda=dd+2ha=280+23=286 mmL=(1.52) ds=1.820=36B=2e+2f=215+210=50s=(0.20.3)B =0.250=104.4 键的设计4.4.1 选择键连接的类型由于该木屑机有定心精度要求，应采用平键连接。由于带轮安装在轴的一端，故采用单圆头平键。4.4.2 确定键的尺寸根据d=20mm从表6.8中查得键的截面尺寸为：宽度b=6mm 键高h=6mm 。由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长L=40mm（比轮毂宽度小些）。4.4.3 校核键连接的强度已知木屑机的键、轴和轮毂的材料都是钢，由表6.7查得，许用挤压应力p=（100120）MPa，取其平均值p=110 MPa。键的工作长度l=L-b=40-6=34mm，键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h=0.56=3 mm由式（6.14）可得p=2T103kdl=24510332034=44MPa p=110 MPa故该键合适。键的标记为：键640 GB/T 1096-20035 结论随着园林绿化面积的不断增大，每年都要剪下大量的枝桠材，如果这些枝桠材不经过有效利用，不仅污染环境，还浪费资源。所以，枝桠粉碎在当今社会有着重要作用，在这三个多月的设计中我初步的了解了粉碎机械的基本构成情况和总体设计步骤。我设计的多锯片枝桠粉碎机在结构上参考了河南九龙机械制造有限公司生产的600型菇木粉碎机，远安县洋坝农机厂生产的食用菌锯末机。本机采用侧进料，操作方便，锯盘组采用12个锯片同时工作，保证木屑的质量。传动方式为带传动，缓和了载荷的冲击，减少噪声传递，防止因为过载从而造成的零件破坏。该机可生产食用菌的培养基材料，适合用于废弃枝桠材的后续处理，应用广泛。此次设计也有许多不完善的地方，比如，精度不高，工艺性差，设计的枝桠粉碎机需要改进的地方：提高精度，设计出更简单、实用、经济、工艺性好的枝桠粉碎机。参考文献1 周雪青. 双刀盘三喂入式树枝粉碎机的研究应用.期刊论文. 农业技术与装备, 1673-887X .2011(4): p.14-19 ; 2 The Trend Towards Larger Mills and Their Impact on Crushing and Grinding Practias D.C.Burgess;The AusIMM Bulletin , 1034-6775 .1998(7): p.39-44 ;3 宋宝昌,程立杰.FS型粉碎机的研制J.期刊论文.木材加工机械,1001-036X.1997(4):p.12-144 徐新煌,王秋珍.SFG50树枝粉碎机及其应用探索J.期刊论文.城建车辆与设备,1991(4):p.12-145 张汉月,黄激文.园林树枝切碎机的设计J.期刊论文.广东农机,1067-2154.2002(3)：p.8-96 顾正平,沈瑞珍.盘式短刀枝桠削片机设计参数的影响因素J.期刊论文.北京林业大学学报,1000-1522.2002,24(5):p.183-1867 洪德纯,李成元.国外削片机的新进展J.世界林业研究,1001-4241.1994,7(6):p.37-428 蔡邦智,杨永发.小型枝桠削片机的结构分析J.林业机械与木工设备,1001-4462.2007,35(2): p.28-309 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