粗饲料粉碎机的毕业设计要点

摘要 1关键词 11 前言 21.1 设计的目的和意义 21.2 提出背景及其存在问题 21.3 设计的关键问题及解决的思路 32粉碎机结构的确定 32.1 各类粉碎机特点的比较与选择 42.2 结构方案的确定 52.3 工作原理 53 传动方案的设计 73.1 电动机选择 73.2 带传动的设计计算 73.3 带轮的结构设计 94锤片式粉碎机的参数选择 94.1 凿片的末端线速度V 104.2 转子工作直径和粉碎室宽度 104.2.1 转子工作直径D 114.2.2 粉碎室宽度B 114.3 转子转速n的确定 114.4 凿片和齿板间隙4R 114.5 粉碎机生产率Q的确定 124.6 配套功率N 125锤片式粉碎机的零件设计 125.1 锤片的选择 125.2 筛子设计 125.3 锤筛间隙设计 145.4 转子设计 145.5 喂料装置设计 155.6 闸板设计 155.7 粉碎室设计 166标准件的设计与校核 176.1 轴的设计 176.2 轴的校核 186.3 键的选择与校核 206.4 销轴的设计计算 216.5 轴承 226.5.1 轴承的选择 226.5.2 轴承的润滑和密封 226.5.3 轴承的密封 236.5.4 轴承端盖的设计 236.6 轴系零件的定位 236.6.1 轴向定位 236.6.2 周向定位 236.7 机架设计 246.8 箱体的设计 247锤片式粉碎机注意事项、维护和保养 248 结论 26参考文献 27致谢 27附录 28粗饲料粉碎机的设计摘要：粗饲料含有丰富的微量营养成分，且具有较高的饲养价值。本课题的设计，对发展 粗饲料深加工，增加财政收入，帮助山区农民脱贫致富将起到积极的推进作用。本设计以增加粉 碎能力和筛分效率入手，要设计一种高效、低耗、结构简单、操作方便、使用安全的小型粗饲料 粉碎机。该粉碎机结构简单，以小功率的电动机为动力源，采用带传动，利用高速旋转的锤片对 进入粉碎室的物料进行反复锤击，加上转子的旋转离心力作用，使物料在粉碎室与筛片问相互撞 击摩擦，利用筛片孔的直径控制加工产品粒度，最后粉碎成细0.1 2mm的小粉末，粉碎后的颗粒通过筛片进入出粉管经出料口排出。关键词：粗饲料；锤式结构；粉碎机；结构设计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 设计的目的和意义经过30多年的发展，目前我国饲料的产业已成为我国的国民的经济中必不可少的 非常重要的行业，它一头牵着种植业，每年都能转约1亿吨的国产玉米以及千万吨的豆粕和菜粕等各种各样的饲料原料；另外它还连接着我国的养殖业，极大的增加了我 国奶、水产品、蛋和肉等一系列产品的产量增长，使得人民的生活水品不断的提高， 其发挥着是无可替代的重大作用。已经成为国民的经济中具有举足轻重的地位和无可 替代最基础的产业。2008年我国工业的饲料其产量已经到达1.37亿吨之多，自1992 年开始，其产量已经连续位居世界的第二宝座达17年之久，因此也成为了世界上的饲 料大国之一。一般的饲料里面需要粉碎的各种原料能够占到配方的比例 70流右，用200孙我 国的工业饲料的产量来为例，在2008年我国的饲料大概存在着约1亿吨的原料需要进 行粉碎。而随着现代饲料工业的不断发展，饲料的产量也会随着不断的增加， 因此锤 片式的粉碎机市场的需求也将会进一步的加大。锤片式的粉碎机具粉碎的性能可能会 直接的影响到了饲料的质量和产量以及生产成本，用来降低养殖的成本，从而使得肉 蛋奶这一系列的日常生活必备的消费品的价格降低有着非比寻常的意义。根据试验， 针对碎物料的分离能力提高锤片式粗饲料的粉碎机的生产效率，为粗饲料的粉碎机的生产企业加大粉碎机其性能以及粗饲料的企业加工设备的配置和其选择的型号提供 重要的依据201.2 提出背景及其存在问题20世纪90年代以来，我国饲料机械行业中以江苏漂阳粮机厂、江苏扬州粮机厂 为代表其企业用于改革适应于潮流，大部分企业都会大胆的引进国外的一些先进技术 以及设备，依据目前世界上的粗饲料白粉碎机具发展的历史，已经研发并且生产出了160200kW勺水滴型的粉碎机和立轴式的粉碎机，都以水滴王相称，以及冠军和优胜 等一系列的名称。如果其中水滴型的粉碎机采用了有利于提高效率的水滴型的粉碎室 锤筛间隙可调，实现了粗细微粉碎，还可以实现自动负荷控制等特点。目前，我国粗饲 料的粉碎机生产的企业大概有 400多家,生产出来的产品以及规格都非常的齐全，基 本都能满足全国的畜牧以及水产的养殖业发展，但是还存在着一系列有着特殊要求的 粗饲料，具粉碎机需要特大的功率机型，这就需要从国外来进口。我国产的粉碎机具 各项技术指标都已经非常成熟，基本都是国际的先进水平，并且价格上存在着非常之 大的优势。因此我国自行生产的多种机型都会有着良好的出口量，特别是小型的粉碎机，其出口量更加大，其主要是销售到东南亚以及非洲等这些发展中的国家去。由于在饲料所用原料上的差异，在欧洲的饲料多采用混合粉碎（先配料后粉碎），且经常没有各种谷物的原料；而在美国其饲料的配方都是以50%勺小麦或者是玉米作 为基础，很少有使用很难以粉碎的燕麦和大麦等杂粮谷物，原料的水分也会略低于欧洲国家。这就使得锤片式的粉碎机的方向发展有两个 ：第一美国的产品是追求筛板的 面积要大，而在欧洲其讲究的是冲击齿板的面积要大。第二就在安装筛板的方面。美 国产锤片式的粉碎机在安装和更换其筛板的时候是必须停止机器而且需要打开其机壳才能继续进行,而在欧洲国家其多数锤片式白粉碎机是由轴而插入的,不用停止机器即可打开机器的外壳壳，由此抽出其原有的筛板 ，并同时安装好新的换筛板；还会 有部分机型能沿着轴一端直接插入到另一端将其抽出 ，还能实现自动的遥控换选筛。我国的畜牧机械专业研究人员数量少， 测试设备数量少，水平低，不能有效的揭 示整机或主要部件的主要参数对工作过程的影响，致使产品设计工作长期停留在传统 的“类比法”的基础上。因此需要在设计方面进行创新，为了更加适合于畜牧业的发 展，开发研制出创新产品，解决饲料问题，开发饲料资源，提高经济和社会效益具有 重要的意义3眄5。1.3 设计的关键问题及解决的思路本设计设计一种小型粉碎机，采用锤片式、水滴型筛片结构，顶端径向进料，具 有操作方便、质量轻、生产率高的特点，解决了粉碎机的过载问题，使电机工作稳定， 本设计重点研究采用动力源为电动机， 带动粉碎机，将粗饲料粉碎，粗饲料在粉碎室 内受锤片与物料问相互撞击，粉碎成细小粉末实现对粗饲料的中等粉碎，要求成品粒度0.1-2 mm其关键问题如下：1.4 据粗饲料粉碎机的生产率选择合适的配套功率。2）确定传动方式。3）根据配套功率设计粉碎室宽度 B、锤片数Z、转子直径D等。4）画出零件图和装配图。5）对轴和键进行校核计算。6）制定粉碎机的注意事项、日常维护和检修方案。2粉碎机结构的确定2.1 各类粉碎机特点的比较与选择2.1.1 冲击式粉碎机当前具有内分级的结构的冲击式的粉碎机也非常普遍，需要注意的是分级系统及 其粉碎机里面的粉碎腔两者的有机结合，尤其是其分级的系统叶片进行设计和调整其 上气流的其流动的方面。在生产的实践中，很多企业经常将过分看重粉碎机的结构部分从而忽视了分极的系统，结果设备使用不理想。2.1.2 振动粉碎机有水平型气流磨、垂直环形气流磨、对冲式气流磨、流化床式气流磨、靶式气流 磨、旋转式气流粉碎机等。具粉碎机理也是靠冲击，不过是靠高速气流推带物料，使 物料与物料、气流、固定机件（冲突板）的冲击而粉碎的干式、连续作业。可适用于矿 靶式和旋转式还可以用作塑料及纤维分布区域很窄。又因为气体在喷嘴处所以粉碎温 度很低，可用于低温点和粉碎机的设各投资大、能耗大、运转成本高，所以其应用受 到了很大限制。一般只在高值高档产品才使用。止匕外。尚有称喷射粉碎法的，是气流 粉碎的别称。原理是利用流体能量进行喷射而使物料粉碎。 有超声波冲击粉碎、喷射 冲击、喷气粉碎等。其本质都是在循环气流中运动的粒子能中心部位被加速，引起相互冲突而式粉碎机一类使用于硬质性物料粉碎。2.1.3 胶体磨胶体磨是一种高速旋转、靠冲击、剪切和摩擦而粉碎的湿式、连续作业国有多种 产品。缺点是对固液浓度比有一定要求， 且要求破碎比鞍大时，需多次磨才能达到要 求。2.1.4 锤片式粉碎机锤片式粉碎机是利用高速旋转的锤片对进入粉碎室的物料反复锤击，加上转子的旋转离心力作用，使物料与粉碎室内的筛片相互撞击摩擦， 利用筛片控制加工产品粒 度，粉碎成细小粉末。粉碎机采用双圆盘转子，中间设置架板，既作转予骨架支撑两 片圆盘，又起到风机叶片的作用，在转子高速旋转时造成负压，实现了轴向高负压进 料和高压差排料的理想设计。具特点是机构简单，粉碎室比较窄，具有温度低、噪音 小、效率高等特点，适宜制药、食品、化工、科研、冶金等工业部门将含淀粉的物料 或矿石等干燥的物料，粒度大小通过更换不同孔径的网筛获得。2.1.5 齿爪式粉碎机齿爪式粉碎机对物料的粉碎以打击为主， 兼有挤压、锯切碎等。其主要有进料口、 动齿盘转子、定齿盘、包角为 360o的环筛和排料口等组成。工作时，物料从喂料斗 轴向喂入，落入粉碎室的物料在定齿的支撑作用下，受到定、动齿盘和筛片的冲击、 碰撞与搓擦作用，粉碎后的颗粒通过筛片进入出粉管经出料口排出。定齿盘上有两圈 齿，齿的断面呈扁矩形，动齿盘上安装有三圈齿，其横截断面呈圆、扁矩形。其缺点 是噪声和粉尘较大。由于粗饲料是一种主要成分为粗纤维物质，含有丰富的纤维素、半纤维素、木质素等物质，具有韧性大的特点，其粉碎主要是在搓擦力和剪切力的共同作用下进行的， 故在本设计中采用采用锤片式、 水滴型筛片结构，顶端径向进料，受锤片与物料间相 互撞击使其细碎。该粉碎机采用锤片式、水滴型筛片结构，可提高生产率，降低生产 成本阿硕。根据粗饲料韧性大的特性、目前国内外现有技术资料、粉碎机理和粉碎理论，确 定该粉碎机为锤片式粉碎机。2.2 结构方案的确定筛片面积以及其开孔率对粉碎机的生产效率有很大的影响，也是最重要的一个影响因素。锤式粉碎机的生产率就是受筛片通过能力的限制。它们关系如下：G=vFPX 3600式中：G生产率（t/h）;v物料通过筛孔时的平均速度（m/s）;F筛片的有效筛理面积（mz）;P物料的容重（t/m）由上述公式可以得知，加大筛片面积、提高筛片的开孔率（增大有效筛理的面积）， 可提高粉碎机的生产率。对比之前设计的粉碎机，本次课题研究旨在提高锤式粉碎机的生产效率， 使其性 能更加优化。通过以下表中数据可以得知本文设计的粉碎机生产效率更加高效。 如表 1所示。经过探讨，确定粗饲料粉碎机的总体结构，包括转子、锤片、主轴、喂料口、闸 板、筛子、粉碎室、机架等。整个机体左右对称，转子可以正反转工作。当锤片一侧磨损后，可改变转子旋转 方向，不需停车来调换锤片。如图1所小。2.3 工作原理工作时，电动机通过皮带传动带动粉碎机的轴高速回转，物料从喂料斗进入粉碎 室后，受到高速回转锤片的打击而破裂，并以较高的速度飞向筛片，与筛片撞击和摩擦表1筛片参数对比Tabel 1 Sieve parameter comparison筛筛粉粉孔率(mm)度(mm)度(mm)原粉碎机23.41.2150100现粉碎机57.61801201.喂料斗2.闸板3.粉碎室 4.转子5.轴6.锤片7.筛片8.出料口 9.机架图1锤片式粉碎机结构图Figure 1 Structure diagram of hammer type crusher后进一步破碎，通过如此反复打击，物料被粉碎成小碎粒。利用筛片孔的直径控制加工 产品粒度，最后粉碎成细0.12mm勺小粉末，粉碎后的颗粒通过筛片进入出粉管经 出料口排出。锤片粉碎机的工作过程主要由两方面构成：一是物料受锤片的冲击作用； 二是锤片和物料、筛片和物料相互间的摩擦作用910。3传动方案的设计综合考虑效率、质量、运动性能、生产条件。选择用普通 V带传动。带传动具有良好的挠性，可缓和冲击，吸收振动，结构简单，成本低廉等优点1112 o3.1 电动机选择配用的电动机的功率P(kw)的大小，要根据粉碎机粉碎粗饲料的生产能力Q(t/h)来决定，不宜过大或过小。一般应按下式计算：P=(6.410.5)Q。如要求粉碎得较细， 系数的值可取大一点，如要求粉碎得较粗，系数的值可取小一点。按照经验取 Q=100kg/h,则电动机的功率 P=10.5 X100xi03=1.05kw,查机械手册13综合考虑选 用Y型三相异步电动机Y90乱214 。表2 电动机主要性能Tabel 2 Main performance of motor率kw速r min最大转矩额定转矩机质景kg jm流A%Y90s-21.528403.44780.782.3223Tabel 3 Main dimensions of motorHL X(AC/2+AD) XHD尺寸A XB地脚螺栓孔直径K寸D XE位尺寸F90310X245X 190190X1401024X508电动机主要外形安装尺寸如表33.2 带传动的设计计算3.2.1 确定计算功率Pca=kAP=1.0 X1.05 X 1.05=1.10 kw(1)其中kA为工作系数,P为传动的额定功率。3.2.2 选才? V带的带型根据Pca、n1,参考机械设计，选用Y型带。3.2.3 确定带轮的基准直径dd并验算带速V1) 初选主动轮的基准直径dd1。参考机械设计中公式与图表，取大带轮的基准直径 dd1dd1=40mms (dd )min =20mm2)验算带速VV =314全上=3.14 40 2840 =595m/s60 100060 100030因为5m/sv(F0)min ,作用在轴上的压力为1165 4(Fo)min =2z(FO)min sin 1 =2 2 70.77 sin 280.78 N223.3带轮的结构设计小带轮的材料选择HT15Q由小带轮白基准直径dd1 =40mr2.5d=2.5 x 20=50mm 因此小带轮可采用实心式；参考机械设计中公式与图表得Y型槽的结构尺寸 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图2为小带轮结构图15161718 0大带轮的材料选择HT15Q由大带 轮的基准直径dd2 = 40mm 2.5d =2.5黑20 = 50mm,因此大带轮可采用腹板式，参考 da=dd+2ha=100+2 1.6=103.2 mmi B=(Z1)e x 2f=(2 1) x 8+2X 6=20mm 图3为大带 轮结构图。4锤片式粉碎机的参数选择粉碎机的参数选择是很重要的，影响粉碎机性能的因素很多，这些因素之间的关 系也较复杂，全全靠计算确定还有困难。而所设计的粉碎机类型在国内尚无资料可查，图3大带轮结构Figure 3 Structure of the big belt wheel其主要结构参数是通过对该机和通用型粉碎机的性能进行比较，并根据粗饲料等粗纤维质物料的加工工艺性和国内外资料来合理确定的91718 04.1 凿片的末端线速度V目前，国内粉碎秸杆的线速度一般为6585m/s ,苏联的H.E推荐最佳线速度范 围是6585m/s,但是常用的是1837m/s。凿片的线速度高，冲击粉碎能力强，但 噪音大，粉碎机振动加剧且空转转速增加，特别是加工茎杆物料时，冲击负荷大，功 率消耗大，使得生产率降低。由于粉碎粗饲料等纤维质物料，它的粉碎主要是靠搓擦、 剪切作用进行粉碎，其线速度可取较小值且考虑到轴承寿命、零件强度、转子动平衡 问题，故取 V=60m/s。4.2 转子工作直径和粉碎室宽度转子工作直径和粉碎室宽度与配套动力有一定的关系:K N- KD，B其中：K 系数,一般K=9H23之间较为适宜N 配套动力（千瓦）N=1.5kwD 转子工作直径（mm）B 粉碎室宽度（mm）4.2.1 转子工作直径D当配套动力一定时，转子直径过大则机器庞大，材料消耗多，成本增加，若转子直径过小，当线速度V一定时，则会造成主轴转速过高，工作平稳性差，不利于粉碎,促使生产率降低。根据实际生产需要、转子速度和凿片线速度，确定转子直径为D=180nm。其中：V 凿片线速度（m/s）,60V二 nV=60m/s(10)n 转子转速,由后面计算得：n=3372r/min ,取4.2.2 粉碎室宽度B粉碎室宽度太大，物料分布不均匀,D=180mm。当凿片数量一定时，搓擦次数少，粉碎能力低；粉碎室宽度太小，物料不能得到很好的粉碎，粉碎能力降低，生产率也降低。根据现有资料和转子直径，考虑到粉碎物料为秸杆等粗纤维物质，B可取大些，故确定粉碎室宽度B=120mm由式已可得：K=22,满足要求。DB=竽=二小0.01375(11)%=1.3 2.8 ,取 %=1.5。式中Ke为经验系数，一般Ke=0. 550.75由上式可以得知，当 D=180mm时，B=120mm。4.3 转子转速n的确定根据粉碎机转子直径D,线速度V和现实加工要求，转子转速n由下式可得:(12)v6060 60n1 =3372r/min3.14 2 r 3.14 2 0.1704.4 锤片和齿板间隙4R不适当的凿片和齿板间隙很可能会显著地降低生产率和增加凿片与齿板的磨损, 间隙过大，粉碎时间增加，不一定满足粒度要求，降低了生产率，但间隙太小，粉碎 室容纳的物料少，增加功耗。根据国内设计粉碎机系列正交试验结果，推荐谷物类 R=48mm,秸杆类 AR = 1014mm,普通型R = 12mm。故取R = 12mm。4.5 粉碎机生产率Q的确定由于粉碎机的功率都是生产出机器之后才能够实际测量，现只有根据经验公式进 行初步计算，由公式：Q =3.6“ *n *k*k2 *D2 *B/60(13)其中：r物料容重粗饲料容重r =0.18n 转子转速n =1275r/mink 物料所形成的环流成时影响的系数取k = 0.6k1 进料造成不均匀影响的系数取K =0.8k2 下料口所对排料产生影响的系数取k2 =0.7D 转子直径 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粉碎机具粉碎的功率可以有如下经验的公式得到：N1 =C1Q(15)其中：C1 系数，C1 = (6.410.5),取 C1=10Q 生产率,Q = 0.3509T / hN1 =10 0.3509 = 3.509kw所以配套功率N = 4kw5锤片式粉碎机的零件设计5.1 锤片的选择锤片式粉碎机的锤片的性能比较如下表 4所示：锤片是锤式粉碎机最主要的工作部件，也是易损件。对于粗饲料粉碎，选用矩形锤片，但常规锤片材料存在一定缺陷，在锤片强化设计中，为克服低碳钢、中碳钢和表4常见锤片使用性能比较Tabel 4 Comparison of common hammer performance锤片类型使用性能矩形锤片通用性好，形状简单，易制造。焊耐磨合金延长使用寿命，制造成本较高。尖角锤片适于粉碎纤维质物料，但耐磨性差。环形锤片只有一个销孔，工作中自动变换工作角，因此磨损均匀，但结构较复杂。特种铸铁的缺点，考虑在锤片工作棱角堆焊碳化鸨合金，对锤片进行表面硬化处理，堆层厚13mm按中华人民共和国行业标准选择 I型：12A40 4 SB/T 10118-92,材料为65Mn钢1920图4锤片的结构和三维图Figure 4 Structure and three-dimensional map of hammer上缶 4物门 k KiB 0.28 130锤片数目Z=12.153式中锤片厚度，粉碎谷物时，3=24mm；粉碎茎秆，3=56mm；粉碎骨头和 贝壳，=610mm, K1一锤片配置密度系数，K 1 =0.280.42 ,取小值时粉碎粒度较大。取整数Z=12片，锤片材料为65Mn钢，两端工作区热处理后硬度为 HRC5662, 采用锤片排列采用对称交错式，轨迹均匀却，而且锤片排列左右对称， 4根销轴上的 合力作用在同一平面上，对称 轴相互平衡，因此平衡性好。5.2 筛子设计筛面是锤式粉碎机的排料装置，也是主要易损部件之一，其形状和尺寸对粉碎效 能有重大影响。一般设在转子下半周的位置（底筛），在粉碎加工中，考虑到多物料多 粒度的要求，应采用底筛或环筛。锤式粉碎机所用的筛片根据中华人民共和国行业标 准关于锤片粉碎机筛片的标准选择 2mm厚的优质钢板冲孔制成。筛孔的形状通常是 圆孔或长孔。筛孔孔径根据粒度要求设计，选取孔径为2mm的圆孔网。表5筛板开孔率Tabel 5 Opening rate of the sieve孔径/ mm筛孔径/ mm0.60.81.01.21.522.533.54孔间距/mm1.61.82.02.22.533.544.55开孔率/%12.617.822.523.432.4 4046505457.6图5筛子结构 Figure 5 Structure of the sieve 5.3锤筛间隙设计锤筛间隙是指转子旋转时锤片末端与筛板内表面之间距离，如图所示，它直接决定粉碎室物料层的厚度物料层太厚，摩擦粗碎作用减弱，粉碎可能将筛孔堵塞而不易 穿过筛孔：物料厚太薄，则物料太易穿过，对粉碎粒度有影响。间隙的大小主要取决 于筛孔直径和被粉碎物料的品种，对于一定物料和筛孔有其最佳的锤筛间隙。据我国系列设计锤片式粉碎机的正交试验结果，推荐谷物48mm；秸杆1014mm。对于粉碎粗饲料选择4mm8 o5.4转子设计采用双圆盘转子，两转子中间用套筒和键定位，在锤片高速旋转时造成负压，实图6锤筛间隙Figure 6 The gap between hammer and sieve图7转子结构和三维图Figure 7 Structure and three-dimensional map of rotor现了轴向高负压进料和高压差排料。5.5喂料装置设计将喂料方式设计为径向顶部喂入，这样设计的好处是 ：1）可使该机结构紧凑，使用方便，对物料的喂入可起一定的调节作用，增加粉 碎室内的风压，提高排粉能力。2）进料口四周均与水平面夹角为37,更有利于物料的导向与进入粉碎室。如图8所示。5.6 闸板设计采用手动控制闸板式，闸板主要是控制进料量的大小和进料速度，如下图5.7 粉碎室设计图8喂料装置Figure 8 Feeding device图9闸板Figure 9 Gate一般粉碎室的形状均采用圆形，而物料进入锤式粉碎机的圆形粉碎室， 受到高速 旋转的锤片的作用后，形成物料层，并作与锤片运动方向相同的圆周运动， 这种物料 层环流运动的速度为锤片速度的70%左右，圆形粉碎室内的环流层由于离心力的作 用，使大颗粒在外、小颗粒在内，这样既不利于排粉，又减少了粉料受打击的机会， 使大部分粉料不是立即受到正面打击而破裂， 而是受到偏心冲击，而受偏心冲击的物 料，在冲击点与物料重心之间产生一个旋转力矩，该力矩只能使物料产生旋转运动而不易破裂，造成能量的很大浪费。所以，物料在圆形粉碎室所受偏心冲击现象和物料 环流气流层的存在，是锤式粉碎机性能低、效率差的根本原因。因此改变粉碎室的形 状是提高粉碎效率的重要途径之一。本设计为了提高粉碎效率，采用水滴形粉碎室所谓水滴形粉碎室，顾名思义，即 粉碎室的形状像水滴、筛片在粉碎室内也呈水滴状。采用水滴形粉碎室，可以改变物料层的分布状态，使物料的环流运动一气流层遭到有力的破坏，在水滴形粉碎室内， 物料由轴向喂入，进入粉碎室后，先作圆周运动，然后作直线运动，产生折射后，其 加速度骤然减少，产生反向加速度后，又与锤片相撞，再作圆周运动。这种周而复始 的运动能有效地破坏物料的环流层， 且不会出现大在外、小在内的层次分明的混合环 流。物料在粉碎室内处于混合状态，在混乱中大粒再次受锤片打击，而细碎的粒料、 粉料则及时排出。如下图：图10圆形粉碎室(左)，水滴形粉碎室(右)Figure 10 Circular crushing chamber(Left), Teardrop shape crushing chamber(Right)6标准件的设计与校核6.1 轴的设计6.1.1 计算主轴上的功率P、转速n1、转矩T1P =Pln2 =1.5X 0.96X 0.982 =1.38 kw(16)式中，为带传动的传动效率，n2为轴承的传动效率，n1 =3372r/minTi =950000 P1 =950000 坟=3388.79N mm。(17)n133726.1.2 初步确定轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理，取A0=120。 考虑到轴上有两个键槽，所以：dt =A03且=11231.38 =17.2 mm(18)n13372(19)dmin =dt (1 13%) -19.436 mm,查手册取dmin =20mm。6.1.3 装配方案转子、套筒、转子从左边装，轴承各从两边装6.1.4 轴的结构如图轴的材料：轴的材料主要是碳钢和合金钢。由于碳钢比合金钢价格便宜，对应力 集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳 强度，所以本设计采用45号钢作为轴的材料，调制处理1920。图11轴的结构Figure 11 Structure of shaft图12 轴的三维图Figure 12 Three-dimensional map of the shaft6.2 轴的校核6.2.1 求水平面的支反力Fiz =2F0 =270.77 = 145.4N , M hb = Fbz F0为单根 V 带的预紧力F,z =148N根据三A=0109.5 义 19.5 MF1Z = (154+19.5) M148+ 154mFbzFbz =2007.2NEB=0Fbz (109.5+101)+101 Raz =69.5 F2ZFaz =-15819.5 N6.2.2 求垂直面内的支反力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求水平面内的弯矩图6.2.4M HA = FAZ X193 =-15819.5 X 19314 =-305.5 N mM hb = Fbz X求垂直面内的弯矩图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合弯矩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根据计算结果做出以上校核如图12。6.3键的选择与校核键主要是为了实现轴上零件的周向定位来传递转距，键的形式用多种，根据传动的要求，键的选择根据轴的直径的不同，应该选择不同型号的键，第一处轴的直径 D=20nm选才? GBT1096键6X 6X 16，轴的材料是45号钢，且属于静联接，由机械设计 查得许用挤压应力为 匹=120-150Mfa,取其平均值ap=135Ma。键的工作长度为 l =Lb=166=10mm,键与轮毂的键槽的接触高度为 k = 0.5h = 0.5父6 = 3mm。参 考机械设计可得2T 1032 4 5 7 31 0二 d =-一% = 当 19MaR13 53 M （27）p kld - p 3 10 2 0T一传递的转矩（N. M）,d一轴的直径（mm）,l一键的工作长度（mm）; A型，l=L-b,k一键与轮毂的接触高度（mm）； k=h-t, h为键的高度，b一键的宽度（mm）,t一切向键工作面宽度（mm）,仃p一键的许用切应力（Mia）,tp键连接的许用挤压应力（MP1）,可见联接的挤压强度满足，即该键可以正常工作。第二处轴径D=31mm选才? GBT1096键10X 8X90。轴的材料是45号钢。且属于 静联接，于机械设计中图表查得许用挤压应力为5p=120-150Mia,取其平均值cp l=135MPa键的工作长度为l = L-b =90mm-10mm =80mm。键与轮毂的键槽的 接触高度为k =0.5h = 0.5x8=4mmo由机械设计公式可得：2T 103.2 245 7 103 二49.5MPa ：二 135MPa （28） p k l d p 4 80 31T一传递的转矩（N.m）,d一轴的直径（mm）,l一键的工作长度（mm）; A型，l=L-b,k一键与轮毂的接触高度（mm）; k=h-t, h为键的高度, b一键的宽度（mm）,t一切向键工作面宽度（mm）, 仃P一键的许用切应力（Mia）, 笄键连接的许用挤压应力（Mia）,可见联接的挤压强度满足，即该键可以正常工作网12。6.4销轴的设计计算计算支承反力、扭矩及弯矩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)图14扭矩的计算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输入转矩为 T= 9550-=9550 =345.5Nm图14弯矩的计算Fig.14 Bending moment calculation6.5 轴承6.5.1 轴承的选择根据轴的直径的不同，应该选择不同型号的轴承。主轴通过粉碎室内腔，其两端 由轴承固定在机架上同时主要承受锤片高速旋转产生的径向力，同时承受一部分轴向窜动力。所以本设计选用的轴承是：深沟球轴承12。已知此处轴径d=25mm,所以选内径为25mm的轴承，在机械设计手册中选择 深沟球轴承；查表，选择型号为6007GB/T276-94的轴承。另一处已知轴径为d=25mm,所以选内径也为25mmi勺轴承，选才?型号也为6007GB/T276 94的轴承。 所选的轴承基本参数如下：d=25mm,D=37mm,B=7mm。6.5.2 轴承的润滑和密封润滑是保证机械装置正常运转、提高其工作能力的重要的技术手段。润滑剂在机 械设备工作中起如下的作用：1）减少摩擦与磨损；2）散热；3）清洗工作表面；4）提高密封效果。滚动轴承的润滑方式一般根据 dn值选择（d为滚动轴承内径，mm； n为滚动轴 承转速，r/min）,具体选择方法参考下表。表中所列为最低程度应采用的润滑方式。通过计算得dn=25X 337260承多，一般填充量不超过可填充空间的1/31/2。6.5.3 轴承的密封机械结构密封主要是防止灰尘水分等进入轴承，采用接触式密封，毛毡圈密封。6.5.4 轴承端盖的设计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；图15轴承端盖结构Figure 13 Structure of bearing end cover6.6 轴系零件的定位6.6.1 轴向定位为了防止轴上零件发生沿轴向的移动，必须对其进行定位，根据轴上零件的的安 装要求和对轴的结要求，要选择不同的定位方式，轴肩定位、套筒定位、轴端挡圈， 在本设计中有用到，具体的结构和参数见零件图和明细表。6.6.2 周向定位键主要是为了实现轴上零件的周向定位来传递转距，键的形式用多种，因此要根据不同的要求来选择不同型号的键， 根据传动的要求，本设计全部采用圆头普通平键（A型），它的两个侧面是工作面，上表面与轮毂槽底之间留有间隙，其主要特点是 定心性好、拆装方便。6.7 机架设计锤片式粉碎机的安装，可根据体情况来确定若有固定的加工房， 不需要移动时， 可安装在固定的水泥基础或坚固的木质机架上， 用地脚螺栓固定，工作地点需要经常 移动时，可把动力机和粉碎机安装在同一个机架上。 考虑整机的固定，采用角钢焊接 成一个机架。6.8 箱体的设计考虑到箱体的安装设计，箱体的材料为铸铁，其结构尺寸由安装距来确定。 其技 术要求是：1）装配前所有零件进行清洗机体内壁涂耐油油漆；2）在轴承润滑油杯中加入润滑油；3）箱体边缘处捏合要紧凑，边缘要对齐。7锤片式粉碎机注意事项、维护和保养锤片式粉碎机是利用高速旋转的锤片击碎物料的一种机械。如果使用、维护不当，不仅会严重影响粉碎质量，而且会缩短粉碎机的使用寿命。7.1 粉碎物要干燥一般要求粉碎时粗饲料一定要干燥， 否则会堵住筛孔，物料不易被粉碎生产率和 度电产量都要降低。7.2 锤筛间隙不能过大或过小锤筛的间隙是指在锤片的端部与其筛片之间的间隙，此间隙实对粉碎机具工作的性能有非常大的影响。当锤筛的间隙较大时，在饲料当中比较靠近其筛面的那部分颗 粒将不易与其筛片进行接触，因此受到的打击机会也比较少，同时当筛片对这些颗粒 的摩擦也将会因为速度降低从而减弱， 所以其度电的产量将会下降，获得的产品将会 变粗。当间隙较大，到达一定的程度时，其筛面上大部分饲料颗粒的运动也将会变慢， 从而会导致筛孔的堵塞，最终使生产的效率下降更快。若锤筛的间隙太小，则会使外 圈的饲料受的打击机会增多，在其筛面上大部分的饲料运动将会提高， 会使得其不易 通过筛孔，而且会增大粉碎的摩擦作用，饲料因此会粉碎得非常细，粉将更加不易排 出，从而浪费电机动力，也将导致度电的产量下降，而且成品也显过细。7.3 选用较大筛孔直径的筛片筛孔直径对粉碎机度电产量的影响非常显著， 同时也直接影响被粉碎粗饲料的细 碎率（粗饲料颗粒白平均直径）。粗饲料细碎度 M=（0.250.33）d。筛孔直径越大，度 电产量越高，但粉碎的物料越粗。因此，在满足粉碎要求的前提下，应尽量选用较大 孔直径的筛片。7.4 注意机器是否平衡粉碎机是在工作时是高速旋转的，在产品试验阶段都需要进行静动态平衡实验来 检查。在经历了长时间试验使用以后，其锤片的棱角磨损到只有锤片的宽度1/2的时候，则进行换边或者是调头继续在原来位置进行。在需更跟换新的锤片时，则要在 一次称配组，并且保证每一组的质量差不不会超过5g,避免产生振动和噪声从而影响到整个粉碎机的平衡。7.5 试机粉碎机安装后，在投产之前，必须对机器进行全面的检查，检查内容如下：1）安全装置是否配套，完善、可靠。2）各个连接部分的可靠，机器安装在基础或机架上是否牢固。 各紧固螺栓是否 有松动或脱落现象。3）打开机盖捡查粉碎室内有无杂物，转子上各零部件是否完好，开口销是否脱 落或损坏。若没有什么问题，可放下机盖，旋紧六角把手，使机盖压紧在机座上，冉 用手转动主轴皮带轮，转子应能灵活转动，不得有异常的碰击声。4）检查润滑系统。如果各方面都符台要求，就可以开机试运转1h,应检查轴承温升和各部位零件是否异常，轴承的温升不得超过35摄氏度。一般都能使用普通的温度计放入黄油杯里面来通过检查（温度计所测得的温度去除室温便就是温升值）， 各个部位都能符合其要求，便能投入生产。新的机器在首次使用的时候，都应该先加 工干草或者是谷壳等粗纤维作物，可以用来清理机器内部的油污，铁锈等。7.6 操作1）加工必须使用干燥的物料（对于粗饲料含水量0 15%,不然容易堵赛筛孔， 影响到了生产的效率。在物料加工前，都必须先把物料中石子或者其他的硬物清除掉， 避免损害到机器。2）机器开动后，运转正常，方可喂料。喂料时，应由少到多，逐步增加到额定 负荷。同时，喂料必须均匀连续，不要时多时少，并应经常注意机器的负荷情况，若 发现超负荷转速下降，应停止喂料，等转速恢复正常，再继续喂料。3）在加工的过程中，在用集粉袋时，都应该多拍打布袋，使得它既可以增加其 透气性，又可以使粉料都集聚到布袋尾部。当布袋里面有一定量粉料的时候 （一般认 为是布袋的容积四分之一至三分之一左右） 就应该及时的出粉。出粉时，可以将布袋 中段进行扎紧，将尾部的活结打开，把粉料装进粉筐或者是布袋中。4）做好粉碎机的维修和保养工作，是使机器经常处在完好的技术状态， 延长使 用寿命的重要保证。对保养和维修工作，应做到忙时不忘记，闲时不放松8啊10。8结论我所选设计题目是“粗饲粉碎机的设计”，之所以选择这个题目，是因为我对这 个课题比较的感兴趣。经过查找资料和老师的指导，以及上网搜集相关学术论文、核 心期刊、书籍等，终于对粉碎机有了一定得了解，心里有了大体的思路。对于本次设 计锤片式粉碎机得出以下结论：1）首先了解粗饲料的特性，查资料确定粗饲料能被锤片劈碎的线速度为 60m/s。 理解了粉碎的概念和现有的粉碎类型，制定出用锤片式粉碎机粉碎粗饲料的方案。2）综合考虑效率、质量、生产条件，带传动具有良好的挠性，可缓和冲击，吸 收振动，结构简单，成本低廉等优点，采用带传动，以小功率的电动机为动力源。3）在对转子回转直径、粉碎室的宽度、粉碎室的设计时参考文献中的经验公式 求的，锤片和筛子根据锤片式粉碎机的行业标准选择的。4）轴的设计主要考虑易于装拆和加工，以及轴上零件（转子）的固定和定位。5）轴系零件的定位，选择A型键是固定转子，不让其和轴有相对运动，键的两 个侧面是主要的工作面，其定心性好，装拆方便。6）轴承的主要承受锤片高速旋转产生的径向力，同时承受一部分轴向窜动力， 因此选择深沟球轴承。7）对于锤筛间隙主要考虑粗饲料含有粗饲料油， 因此对于粉碎粗饲料锤筛间隙 选择4mm,过小粉碎可能将筛孔堵塞而不易穿过筛孔。总之，本次毕业设计是在对这四年所学知识一次总结， 由于知识量不足，难免会 有许多考虑不到的地方，还请各位老师给予批评指正。通过本次毕业设计，我基本掌 握锤片式粉碎机设计的基本方法，并提高分析和解决实际工程计算能力等方面， 进一 步巩固了机械专业所学的知识，同时运用了画化几何、机械基础和设计、AutoCAD 制图、机械工程材料、互换性与技术测量等方面的知识， 并且深深地巩固了自己以前 所学内容并且通过此次设计，我也能熟练的掌握画图技巧，同时我也自学了 pro/e三维 制图软件，绘制出一些简单的零件图；同时也掌握了文献资料的查找技巧， 为以后的 学习和工作奠定必要的基础。参考文献1 010v P.Fu