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JX14-78
【JX14-78】玉米秸秆粉碎机设计
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【JX14-78】玉米秸秆粉碎机设计,JX14-78,【JX14-78】玉米秸秆粉碎机设计
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摘要目前，农作物秸秆及牧草类等粗纤维物料粉碎加工多采用普通粉碎机，效率低，能耗高，不能达到粉碎要求，市场上也没有专业的加工机械产品面世，因此研制秸秆和牧草等物料加工机械存在着客观的必要性。为此，主要介绍了秸秆类粉碎机的设计思想、设计方案、主要零部件的设计要点、性能参数的确定以及本机的工作原理。针对现有玉米秸秆加工机械加工时的秸秆水分、营养成分流失严重等问题，设计出了一种采用三维切割方式的青玉米秸秆粉碎机，介绍该粉碎机的主要结构和设计参数。研究新型玉米秸秆粉碎机械，解决在工作原理及性能、尺寸参数、材料等方面的问题，以达到对青状玉米秸秆类物料的加工利用，解决成本低与生产率高的矛盾，保证粉粒尺寸满足实际生产的需要，为我国农村，农业的发展提供技术支持。玉米秸秆粉碎机可有力的促进农牧产业的发展，使农副产品变废为宝。关键词：青玉米秸秆；粉碎机；三维切割IIICorn chopper designAbstractCurrently, etc. Straw and forage crude fiber material crushing mill processed more than ordinary , low efficiency, high energy consumption, can not meet the requirements crush on the market and no specialized processing machinery products available, and therefore the development of materials such as straw and forage processing machinery exists an objective necessity . For this purpose, mainly introduced to determine the straw shredder design ideas, design, design elements of the main components , the performance parameters and the working principle of the machine.For existing moisture corn stalk straw processing machinery processing time , the loss of nutrients and serious problem , devised a way of using three-dimensional green corn stalks cut shredders, describes the main structure and design parameters of the mill . Research new corn stalks crushing machinery to solve problems in the working principle and performance, size parameters , materials, etc. , in order to achieve the green corn stalk -like processing and utilization of materials , to resolve conflicts with high productivity and low cost , to ensure silt size to meet the actual production needs , provide technical support for the development of rural areas, agriculture. Corn stalk shredders can effectively promote the development of agriculture and animal husbandry industries, so that agricultural waste into treasure .Key words: Green corn stalks; grinder; dimensional cutting目录第一章 绪论31.1 课题研究背景、目的及意义31.2 粉碎机的分类41.3 本课题研究内容51.4 预期结果5第二章 秸秆粉碎机的总体设计72.1粉碎机设计参数72.2粉碎机主要结构及工作原理72.3粉碎机结构特点8第三章 主要技术参数的确定和计算103.1饲料颗粒尺寸103.2切碎机生产率103.3电机选择103.4其余参数的确定11第四章 主要部件的设计与计算124.1喂入装置的构成124.2喂入辊工作分析124.3上喂入辊压紧装置144.4切碎器及其技术要求144.5动刀154.6定刀154.7机架及箱体材料选择15第五章 传动部分设计与计算165.1传动方案设计165.2 滚刀轴V带设计计算165.3 输送辊轴V带设计计算185.4 齿轮传动设计计算205.5 喂入辊主动的设计23第六章 总结28参考文献29致谢30 第一章 绪论1.1 课题研究背景、目的及意义我国每年有数百亿斤饲料粮食和数千亿斤农作物秸秆被粉碎加工成饲料。饲料工业已经发展成为国民经济中不可缺少的重要基础产业。饲料加工的核心设备是饲料粉碎机，常用粉碎机的类型主要有锤片式粉碎机、齿爪式粉碎机及劲锤式粉碎机，其中锤片式粉碎机是目前使用最多的机型。国内外对粉碎机展开的研究，主要集中在粉碎理论、物料环流层、粉碎机设计理论和粉碎机性能影响因素几个方面。1.在粉碎理论方面：传统上学者一直认为物料进入粉碎室后受到锤片的正面冲击，受冲击的物料撞向齿板或筛片，然后反弹到锤片上，多次重复此过程。同时物料被旋转的锤片和固定的筛片摩擦粉碎。前西德的Friedrich教授利用高速摄影首次证实了物料进入粉碎室后受到的是偏心冲击而不是传统上认为的正面冲击。中国农机院通过实验得出了粉碎机比功率及粉碎物料的几何平均值之间的关系；此外还得出粉碎机度电产量与筛孔直径的关系。2. 物料环流层：为了破坏环流层，近年来出现了水滴形粉碎机。水滴型粉碎机是将普通锤片粉碎机的粉碎室从圆形变为了水滴形，这样既增大了粉碎室筛板的有效筛理面积，又能破坏物料在粉碎室形成环流，有利于粉碎后物料排出粉碎室，粉碎效率有所提高。另外水滴型粉碎机有主粉碎室和再粉碎室，物料在粉碎室内可形成二次打击，同一台粉碎机就能实现粗、细、微细3种粉碎形式。但这种粉碎机体积较大、制造复杂、成本较高，适合于综合性饲料厂使用。粉碎室有圆形和水滴形之分，粉碎室为圆形时，容易形成环流层，不利于出料，而粉碎室为水滴形时较易破坏环流层。内蒙古农业大学的刘文广、刘伟峰研究使用异型筛（非圆形）破坏环流层、提高效率，原理与使用水滴形或椭圆形粉碎室一样，但仍存在筛片磨损的问题。3.粉碎机设计理论孙红彬等研究了立式粉碎机的工作原理及结构，对立式粉碎机的结构设计做了阐述，包括喂料装置、下料叉管等。张乾能、宗力利用UG NX的三维建模功能，建立粉碎机的三维模型。同时，用UGNX的模型分析和运动仿真模块，对粉碎机进行分析，提高了设计的可靠性，并对锤片进行了有限元分析，找出了锤片的危险截面。黄石市饲料公司的徐新武对饲料粉碎机的吸风系统进行设计与研究，通过生产实践证明产量比原来提高73%，粉碎机无灰尘外溢现象，排料口吸风罩运转正常，粉碎机温度低，电机负荷小。4.粉碎机性能影响因素天津理工学院的董坚挺等建立了锤片式粉碎机转子组振动的力学模型及数学模型，分析了其固有频率及在额定转速下的振幅与其它参数的关系，为锤片式粉碎机在设计、制造、安装3个环节减少设备振动提供理论依据。因此，秸秆粉碎削片机，对提高秸秆等燃烧农作物处理效率、扩大秸秆的用途、提高秸秆等农作物废料的利用率、节约资源、美化环境具有重要意义。1.2 粉碎机的分类当前，对物料进行粉碎主要有打击、揉搓、和锯切等方式，为此应针对不同的物料则采用不同的粉碎方式，以提高粉碎效率及质量。1. 锤片式粉碎机秸秆类粗纤维青饲料一般径向尺寸比较大，在被粗切成小段后，如用锤片式粉碎机进行粉碎，由于尺寸较大，物料与锤片的接触面积较大，同时锤片棱角与物料的接触几率小，加之现今的市场上的锤片式粉碎机多为有筛粉碎机，含有水分较多的青秸秆物料极易造成筛孔阻塞，导致粉碎效果很差，因此不宜采用锤片式粉碎机。2. 切碎机切碎机的加工对象为瓜果等含纤维质较少的物料，对瓜果粉碎能取得较好的效果，但是对秸秆类粗纤维物料进行加工则粉碎效果很差，远远不能达到粉碎要求。加工过程中只是将粗纤维饲料进行一次性切碎，不能达到饲喂要求或者化学处理等后续加工的要求。粗纤维饲料粉碎机的研究还处于初级研究阶段，虽然在美国曾研制出一款秸秆粉碎桶，但还不够完善，只是对其进行了相关报道，技术资料也不可获得，加工对象也是干物料。3. 揉搓滚压揉搓滚压方式多用于颗粒物料及干粗纤维物料的加工。由于粗纤维饲料含水量比一般干物料(含水量20)高很多，很多微量元素也溶于水中，采用揉搓滚压加工方式会丢失很多水分，大量微量元素也将随之丢失，且容易加工成泥状，不能满足喂饲要求。为了实现对粗纤维饲料的粉碎，同时不丧失饲料的营养性，多次锯切是较好的加工方式，既能满足粉碎粒度要求，又极大地减少了营养成分的丢失。根据秸秆类物料的尺寸特点及现代粉碎理论，确定本机械主体为卧式结构，整体由进料口、切割器、粉碎室、排料口、机身及动力传动部分等机构组成。盘式结构简图如下图：1.轴承座 2.主轴 3.刀盘 4.压刀块 5.飞刀 6.侧刀 7.底刀图 1.1 盘式粉碎机结构简图要把秸秆等废料加工成碎片，首先需要人工将废料放进料斗，废料在人力或进料机构的压力作用下进入削片机，当农作废料的端面碰到飞刀刀盘端面时，进给停止，飞刀转到切削位置开始切削，由于飞刀有一定角度，当切入废料一定深度时，废料受到飞刀切削面的分力、刀盘和料斗(或底刀)的阻碍作用，局部沿木材纤维方向崩裂成碎片，从前刀面飞出。切削过程中，废料在压力和飞刀切削分力的作用下，向刀盘方向进给，使切削加工得以连续进行，完成整根废料的切碎。盘式粉碎机由于飞刀运动时的切削平面固定不变，飞刀和底刀可以很好的形成剪切作用，适宜加工原木、劈木、木芯、较厚的板皮和成捆的枝桠材，因其进料槽为方形或圆形，可充分发挥其生产能力，主要用于生产规模较大的人造板企业和造纸企业。盘式粉碎机大多数采用自由进料，水平进料的适宜加工较长的原料，而加工较短的原料通常采用倾斜进料。总之，粉碎机的结构形式主要取决于原料的特征和对削片质量及生产率的要求。对于中小型粉碎机而言，由于其削制的原料大多数是枝桠、板皮，秸秆等剩余物，材径较小，采用平面盘式机削片时，对平面盘式的削片长度的均匀性影响不大，而其制造成本低廉，易于推广。因此，中小型粉碎机采用平面刀盘结构是一个发展方向。水平进料可防止原料撞击刀盘轴，操作方便，安全可靠；而倾斜进料便于投料，可保证合理的切削参数。1.3 本课题研究内容本课题是对玉米秸秆碎机三维切割的研究设计，通过对现有粉碎机的结构分析以及对对原始数据的分析计算，分析玉米秸秆的尺寸需求，确定秸秆粉碎机的总体设计，电动机的选择和传动方案的分析、比较与选择，合理设计进给机构以及切割刀具，并进行校验。 1.4 预期结果本秸秆粉碎机，结构紧凑合理，零件加工方便，操作简便，生产能力大，碎片合格率高，废料质量还可以适当调节，单位废料产量能耗低，用一般的牵引机车即可拖动和运输，适用于农村农业废料的处理等，是国内将农作物废料转化为有机肥，纸业原材料，处理小型枝桠材的理想设备。第二章 秸秆粉碎机的总体设计青玉米秸秆是粉碎机的加工对象，而青玉米秸秆的成分主要是纤维素，水，以及糖和一些无机盐。此外，由于玉米秸秆通常较长，在粉碎之前需要先切成一小截一小截。粉碎的基本理论是使物体碎成粉末。粉碎机械是破碎机械和粉磨机械的总称，是应用机械力对固体物料进行粉碎作业，使之变成小块、细粉或者粉末的机械。考核粉碎的效果通常使用粉碎粒度。目前，人们常根据原料粉碎后粒径不同，将粉碎定义为普通粉碎、微粉碎和超微粉碎。普通粉碎后产品粒度较大，一帮能通过6-60目筛孔；微粉碎后的产品粒度较细，一般能通过80-170目的筛孔；经过超微粉碎后的产品粒度很细通常通过200-325目的筛孔，其粒度甚至可以达到10-1um。除粒度外，还经常会用到粉碎比，即粉碎前后物料的直径之比，常用i表示，由于粉碎前后物料的粒度大小不均，故常用物料的最大直径或平均直径的比来表示，即：粉碎前物料的最大粒径或平均粒径：粉碎后物料的最大粒径或平均直径2.1粉碎机设计参数根据秸秆粉碎机的用途及其使用要求，并结合任务书所给初始参数，设计本机设计任务如下：切削机构形状：三维切割进料方式：水平进料出料方式：下出料刀片直径：227mm秸秆被加工成的饲料尺寸：101010mm2.2粉碎机主要结构及工作原理该粉碎机主要结构由输送装置、喂入辊、切碎装置（主要包括对辊式棘齿刀片、辊刀刀片）、电机及排料口等组成，（见图2-1）。1.电机 2.输送装置 3.上喂入辊 4.下喂入辊 5.沿z方向排布的棘齿刀片6. 沿y方向排布的棘齿刀片 7.定刀片 8.轮刀刀片 9.排料口 10.电机图2-1 玉米秸秆粉碎机结构图为保证将玉米秸秆切割成水分及营养成分流失较少、尺寸较小的便于禽类等食用的饲料颗粒，对秸秆进行了三维切割。首先使秸秆通过沿z方向排布的8个对辊式棘齿刀片（刀片直径为227mm，厚度为6mm），以保证秸秆在z方向得到有效切割；然后将秸秆通过沿y方向排布的8个对辊式棘齿刀片（厚度为6mm），保证秸秆在y方向得到切割；再将秸秆通过与x方向垂直布置的带有凸圆弧刀片的轮刀进行切割，从而实现秸秆的三维切割。在本设计中，玉米秸秆被加工成的饲料颗粒尺寸约为101010mm。鉴于棘齿刀片在切割时由于自磨刃的原因刃口比较锋利，切割速度较快，可有效减少秸秆水分流失，故本设计中，第一组、第二组切割刀具均采用棘齿刀片。2.3粉碎机结构特点1.喂入性能好：为使切碎机工作负荷稳定，须要求入料量稳定、连续。故本设计采用了上、下两个钩齿式喂入辊，且上喂入辊采用可上下浮动的弹簧压紧机构，保证秸秆的均匀喂入。此外，棘齿刀片在切割秸秆的同时还能起到拉伸、抓取秸秆的作用。2刀片耐磨性能好，刃口锋利：根据GB/T699-1999优质碳素结构钢，切碎装置中的刀片均由65Mn钢制造，刃口部位经淬火和回火处理，淬火带宽度约为25mm，硬度为HRC60。刀片的耐磨性能好，刃口锋利，故能减少青秸秆汁液的流失。3.采用三维切割方式：该机器突破传统切碎机的切割方式，实现了三维切割。三维切割方式既可保证秸秆饲料的细碎程度，又能最大限度的减少青玉米秸秆中水分、营养成分的流失。此外，用户可根据具体情况，在一定范围内调节切碎机的相关参数（如棘齿刀片间隙、轮刀转速或轮刀刀片数量）来改变饲料颗粒的三维尺寸，以满足不同家畜、家禽饲料种类的需要。28第三章 主要技术参数的确定和计算3.1饲料颗粒尺寸切碎长度是切碎机主要性能指标之一，机器工作时，秸秆被喂入辊卷入切碎装置的速度为，切碎装置中轮刀每秒钟切碎次数为，故理论切碎长度(不考虑打滑因素)为，其中：d喂入辊直径(mm)，喂入辊转速；轮刀转速，轮刀刀片数，i轮刀主轴转速与喂入辊转速的传动比。本设算中，参数设计如下：d80mm，。此外，饲料颗粒的宽度和高度也是切碎机的评价指标之一，在该切碎机中，使用者可通过调调节棘齿刀片间隙相应的改变饲料颗粒的宽度和高度。在本设计中，饲料的宽度和高度均设定为10mm。3.2切碎机生产率切碎机的生产率主要取决于喂入口面积、切碎器刀片数量和转速、秸秆种类及切碎长度等。理论生产率可利用下式计算：式中：轮刀刀片数，；喂入口宽度，；喂入口高度，喂入口高度应取最大高度的50%70%，取；饲料颗粒的理论切碎长度，；喂入辊转速，；经喂入辊压缩后玉米秸秆的体积质量，取；故本机理论切碎生产：3.3电机选择功率消耗：输送喂入功率；切碎功率；总功率消耗。考虑到设计的生物质秸秆切碎机适用对象为小型养殖场、专业户和个体农户，故电动机电压应选用220V。再考虑到所受的载荷不大，所需动力不是很大，选用小功率的电动机。综合各方面因素，选用Y系列电动机。Y系列电动机是新型高效节能产品，具有体积小、容量大，起动及运转性能优越等特点，符合国际标准IEC的有关规定，并实现同一机座号单、三相异步电动机等级相同，提高了单、三相电动机的互换性和通用性，被广泛应用于冷冻机、泵、风机、小型机床以及农副业和家用电器等方面。选定电动机的型号为：Y90L，功率为2.2Kw，转速为1420r/min的三相异步电动机。3.4其余参数的确定（1） 滚刀轴参数：由于对秸秆进行切割时，要求转速越快越好，可提高生产率，故将滚刀轴转速定为与电动机转速的一半，即n710r/min，直径D40mm，宽度L260mm。（2） 喂入辊参数：n169r/min，直径D80mm，宽度L200mm。（3） 输送辊参数：n355r/min，直径D80mm，宽度L200mm。第四章 主要部件的设计与计算4.1喂入装置的构成喂入装置是由输送链板、上下喂入辊、压紧装置等组成。喂入装置作用是将秸秆压紧并以一定的速度向切碎器喂入，在切碎时夹持住秸秆以免秸秆产出弯曲变形，为了保证切碎整齐，要求喂入时秸秆无相对滑动，并在秸秆层厚度变化时也能加紧秸秆。上下喂入辊的配置要求：（1）喂入辊卷入能力要强，并且卷入速度应大于输送速度，以免秸秆堆积或堵塞；（2）下喂入辊最上端的水平面与定刀处于同一水平面上，或略高一点；（3）喂入辊在配置上应尽量靠近刀片切割平面，避免秸秆产生弯曲变形，保证切碎质量；喂入辊：是喂入装置最基本工作部件，一般用HT1836灰铸铁铸成。为了保证在喂入时秸秆无相对滑动，并在秸秆层变化时仍能夹紧，喂入辊采用星齿型，其截面形状如图4-1：图4-1 喂入辊截面形状4.2喂入辊工作分析喂入辊工作分析的目的是研究其喂入性能与其本身结构参数之间的关系。喂入辊工作时的受力分析图如图4-2：图4-2 喂入辊受力分析假设秸秆喂入前的厚度为A，经喂入轮压缩后其厚度等于轮轴间系a，没有弹性变形；秸秆不受输送链的推力。现在分析两喂入轮已经攫取了秸秆并向切碎器输送秸秆的情况。设喂入辊半径为r，与秸秆间的摩擦系数及摩擦角分别为f和。当工作时，喂入辊对秸秆作用力有二：一是压力R，视为作用在与秸秆层接触弧中点，并与铅垂线夹角为，此角称为挟持角；二是摩擦力fR，方向与R力垂直。两喂入辊压力R的合力2Rsin，汇交于A点，方向水平向外，有阻止秸秆卷入作用；摩擦力fR合力为2fRcos，汇交于B点，方向水平向内，起卷秸秆作用。因此，保证秸秆卷入的条件：2fRcos2Rsin所以 因为 所以 表明秸秆被喂入辊压紧和卷入条件是其挟持角必须小于摩擦角，否则将不能正常工作。一般秸秆1727。喂入辊卷入性能除与摩擦系数外，还与其直径的大小有关。当秸秆喂入层增大时，挟持角必然增大，使秸秆不能卷入，出现堵塞现象。为了满足条件要求，就必须加大喂入辊直径。有：将卷入极限条件：代入此式，得 式中：喂入辊的最小半径。为了使喂入轮很好的工作，可增加秸秆与喂入轮的摩擦角或减小角。欲减小角，就要采取下列三种措施：（1）在不变的情况下减小喂入层的厚度；（2）在轮轴的中心距不变的情况下增大；（3）在喂入层厚度A及轮轴间隙都不变的情况下加大轮轴的中心距。（1）和（2）两种措施都要导致生产率下降，（2）和（3）两种措施将使机器庞大，所以这些参数都不能随意变动，一般秸秆切碎机上常取4080mm。喂入辊半径过小，则喂入性能差；过大则喂入辊作用于秸秆区远离切割平面，会影响切割质量，故取r为80mm。4.3上喂入辊压紧装置为了使得喂入秸秆过多时在喂入辊处不产生不堵塞，过少时不产生碎段过长，上喂入辊应制成能浮动的，并设有压紧机构以保持上喂入辊对秸秆始终有一定的压力。对压紧机构采用双弹簧式，上喂入辊两侧轴承座可以在垂直的滑道内移动，弹簧一端与轴承座相连接，另一端连接在弹簧座上，视具体情况可以通过调节螺钉的高度来调节弹簧的刚度。当秸秆层变厚时上喂入辊克服弹簧的压力向上浮动，最大浮动量为80mm。压紧结构示意图如图4-3：1螺钉 2弹簧 3轴承座图4-3 上喂入辊压紧装置4.4切碎器及其技术要求切碎器是秸秆切碎机重要工作部件。它的参数设计是否合理，对破碎质量，功率消耗，以及机器运转均匀程度有直接影响。破碎性能好的切碎器，应是结构简单，刀片制造、安装、刃磨方便、切割省力，负荷均匀，切割质量好，秸秆相对动定刀片不产生滑移。切碎器的技术要求如下：（1）产生滑切滑切可减小阻力。滑切角和滑切系数都是用来表示滑切作用大小的指标。在一定滑切角范围内，滑切程度越大，切割越省力。通常刀片滑切角为2060。（2）切割要稳定秸秆相对刀片没有滑动的切割叫切割稳定，它是保证切割质量的主要因素。要求切割稳定，不产生滑动切割，应满足如下切割条件：式中：，秸秆与动定刀片之间摩擦角，一般12，38。推挤角，动刀刃线和定刀刃线间夹角。切割稳定条件是指刀片最大推挤角小于动定刀片摩擦角之和，即50，常取4050。（3）切割阻力矩要均匀（4）切割速度 大量的实验表面，切割速度对切割阻力也有很大影响，随着切割速度的加大，切割阻力几乎成直线下降。前苏联的HEP推荐最佳切割速度范围是3540m/s，常用的是1837m/s。4.5动刀动刀的一种方案，刀片采用螺旋型，刀片数为4，安装时，根据碎段长度要求安装2片或是4片。螺旋型刀片的刀体和刃线部都是螺旋式，并且按螺旋排列，倾斜地安装在滚筒表面上。螺旋型刀片在滚刀式切碎器中和其它类型刀片比较，滑切作用强，切割阻力小，切割性能好，但刀片制造、安装、调整及刃磨都不方便。而且切碎体不能自动抛出，需人工清理，或者用风送装置吹出，增加了机器复杂性。这种刀片加工困难，成本高，对于生物质秸秆来说，不需要太高要求，直条型即可满足要求。 图3-5动刀滚筒式切碎器刀片的刀刃为外磨角，刀片的底平面或刃磨面与其切割面所成的角度叫隙角，其作用是避免在切碎过程中刀片与从喂入口不断进来的秸秆相摩擦，以便减少动刀消耗。刀片的刃角对刀片的使用寿命，功率消耗有很大影响。据参考文献知：随着角的加大，切割所需的功和比功都要上升，若角大于30更显著增加，但角太小又不耐磨，常用的角可在1530间的选择。在切碎器的滚筒上固定两个圆盘，动刀片安装在圆盘上，构成切碎滚刀滚筒。4.6定刀采用方形刃口的定刀，其能耗小，使用时不易磨损，厚度为36mm，以承受动刀对物料巨大的冲击力。刀片材料可用5碳素工具钢或优质碳素结构钢65Mn或70Mn。刀片可工作宽度对滚筒式切刀为20mm，在该区域刃部淬火硬度为HRC4756，而非淬火区为28HRC。动刀刃工作表面与刃口垂直线之间有35倾斜角。动、定刀片刃口的间隙为0.51.0mm。动刀的厚度为23mm，刃口的厚度80100m，若磨损到一定厚度时，必须磨刀，使之变薄，构成锐利刃口。4.7机架及箱体材料选择机架和箱体的工作特点要求其应有足够的刚度，其次是强度和抗振性，鉴于设计的结构形状简单，工作条件也没有特殊的要求，可采用普通低碳素钢来制造，如Q235等。第五章 传动部分设计与计算5.1传动方案设计传动系统的位置要根据设备的结构特点及部件的相对位置来确定，传动路线及零部件的选择要保证总传动比和传动的可靠性，同时不影响本身零部件的正常运行。本次设计的传动和执行机构都比较简单，过程如下：1. 首先电机通过带传动带动输送辊，实现自动送料动作。2. 另一方面，电机通过带传动将动力传给z轴方向排布的棘齿刀片，再由一对圆柱直齿轮啮合将动力传递给喂入辊。3. 另一电机通过带传动将动力传递给轮刀刀片，再由一对圆锥齿轮啮合将动力传递给y轴方向排布的棘齿刀片。其传动路线示意图如图5-1：图5-1 传动路线5.2 滚刀轴V带设计计算需传动的功率，电机转速，切碎器滚刀轴转速，则传动比为。（1）确定计算功率计算功率是根据传动功率，并考虑到载荷性质和每天运转时间长短等因素的影响而确定的。即 选，则（2）选择带型根据计算功率和小带轮转速1430r/min由表88选择Z型普通V带（3）确定带轮的基准直径和。1）初选小带轮的基准直径 选取。为了提高v带的寿命，宜选取较大的直径。选。2）验算带的速度v计算带的速度符合带速在525m/s之间的要求。3）计算从动轮的基准直径（4）确定中心距a和带的基准长度初步定中心距，取 0.72即 0.7（80+160）2（160+80）所以 168480取 取定后，根据带传动的几何关系，按下式计算所需带的基准长度：根据选取和相近的v带的基准长度。再根据来计算实际中心距。考虑安装调整和补偿预紧力（如带伸长而松弛后的张紧）的需要，中心距的变动范围为：（5）计算主动轮上的包角（6）确定带的根数z其中0.97，由0.96，由0.81，由0.15则根取3根带。（7）确定带的预紧力，由由于新带容易松弛，所以对非自动张紧的带传动，安装新带时的预紧力应为上述预紧力的1.5倍即156N。（8）计算带传动作用在轴上的力（简称压轴力）5.3 输送辊轴V带设计计算需传动的功率，电机转速，输送辊轴转速，则传动比为。（1）确定计算功率计算功率是根据传动功率，并考虑到载荷性质和每天运转时间长短等因素的影响而确定的。即 选，则（2）选择带型根据计算功率和小带轮转速1430r/min由表88选择A型普通V带（3）确定带轮的基准直径和。1）初选小带轮的基准直径 选取。为了提高v带的寿命，宜选取较大的直径。选。2）验算带的速度v计算带的速度符合带速在525m/s之间的要求。3）计算从动轮的基准直径（4）确定中心距a和带的基准长度初步定中心距，取 0.72即 0.7（80+320）2（320+80）所以 280800取 取定后，根据带传动的几何关系，按下式计算所需带的基准长度：根据选取和相近的v带的基准长度。再根据来计算实际中心距。考虑安装调整和补偿预紧力（如带伸长而松弛后的张紧）的需要，中心距的变动范围为：（5）计算主动轮上的包角（6）确定带的根数z其中0.97，由0.96，由0.81，由0.15则根取3根带（7）确定带的预紧力，由由于新带容易松弛，所以对非自动张紧的带传动，安装新带时的预紧力应为上述预紧力的1.5倍即156N。（8）计算带传动作用在轴上的力（简称压轴力）5.4 齿轮传动设计计算1.由于工作环境恶劣，齿轮要求不高，使用开式圆柱齿轮，根据设计条件，输入功率，小齿轮转速，喂入辊转速，则传动比。使用期限为15年（每年工作300天），一班制。连续单向运转。选用8级精度，选小齿轮材料为40Cr，调质处理，硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢，调质处理，硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。选小齿轮齿数，大齿轮齿数，取。2.按齿面接触强度设计由设计计算公式进行计算，即确定公式内各计算数值 1）试选载荷系数。 2）计算小齿轮传递转矩。 3）选取齿宽系数。 4）查表得材料的弹性影响系数。 5）按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的基础疲劳强度极限。 6）计算应力循环次数。7）取接触疲劳寿命系数。 8）计算接触疲劳需用应力。取失效概率为1%，安全系数s=1计算 1）试算小齿轮分度圆直径，代入中比较小的值。60.073mm 2）计算圆周速度。 3）计算齿宽b。 4）计算齿宽与齿高之比b/h。模数齿高： 5）计算载荷系数。根据v=2.36m/s，8级精度，查得动载系数；直齿轮；查得使用系数；用插值法查得8级精度、小齿轮相对支承悬臂布置时，。由b/h=14.24，查 表得，故载荷系数 6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径， 7）计算模数m。3.按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为（1）确定公式内各计算数值1）查表得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限。2）由图10-18取弯曲疲劳寿命系数； 3）计算弯曲疲劳需用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12）得 4）计算载荷系数K。 5）查取齿形系数。由表10-5查得 。 6）查取应力校正系数。由表10-5查得 。 7）计算大小齿轮的并加以比较。，大齿轮的数值大。设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度所算得的模数1.305并就近圆整为标准值m=2mm，按接触强度算得的分度圆直径，算出小齿轮的齿数；，大齿轮齿数；这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧促，避免浪费。几何尺寸计算计算分度圆直径；计算中心距计算齿轮宽度，取。5.5 喂入辊主动轴的设计喂入链主动轮轴传递的功率，转速n169r/min，半径r40mm，先求齿轮作用在轴上的力由有效圆周力按水平布置取压轴系数，故（1）轴上零件的安装方案，如图52图a）所示：图5-2a图5-2b图5-2c图5-2d图5-2e图5-2f图5-2g图5-2 下喂入辊轴的载荷分析图（2）选择轴的材料该轴传递小功率且转速较低，故选用45钢并调质处理，其力学性质如下： （3）初步计算轴的直径选取A0126103，取A0115考虑链轮和键槽对轴的强度的削弱，轴径增加10%左右，然后将轴径圆整取d16mm（此值作为承受扭矩作用的轴段的最小轴径）（4）轴的结构设计初选角接触球轴承，为了便于装配，取装轴承处的直径，初选角接触球轴承的结构代号为7206AC，其外形尺寸为dDB306216；根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径、长度，如图52图a）所示：，此段为轴承，长度取L147mm；，此处为滚筒轴，同时考虑轴承座的安装，长度取L2346mm；，此段为轴承，长度取L357mm；，此处为齿轮，根据其宽度，长度可取L488mm；即此轴的总长度为；LL1+L2+L3+L447+346+57+88538mm（5）轴的校核转动扭矩T95.5105P/n95.51050.15/11698953Nmm（其中P为喂入辊的输送功率为0.15Kw），则，。轴受力情况如图b)所示，其中CA220mm，CB180mm，DB100mm1）求轴上的载荷 轴上受力如图，分别在水平面内图c）和垂直面内图e）进行计算。由（水平面见图c）得，方向按左顺右逆原则，则由力平衡方程，则由（垂直面见图e）得，方向按左顺右逆原则，则由力平衡方程，则合成支反力2）计算水平面的弯矩，画弯矩图，方向按左顺右逆原则,如图d）所示3）计算垂直面的弯矩，画弯矩图，方向按左顺右逆原则，如图f）所示4）合成弯矩，并画总弯矩图公式为其中表示水平面方向的弯矩，表示垂直面方向的弯矩，对应点合成，如图g）所示NmmNmmNmm5）由图g）可知危险截面为C、B，强度条件为为了考虑两者循环特性不同的影响，引入折合系数，当扭转切应力为静应力时，取0.3；当扭转切应力为脉动循环变应力时，取0.6；当扭转切应力为对称循环变应力时，取1；此处取0.6，则T0.68953=5372Nmm查得W0.1d3C截面 取M最大值即22677Nmm，W0.1d30.13032700则故C截面安全B截面 取M21360，W0.1d30.13032700则故B截面安全根据上述的计算来看，系统各项参数达到了设计性能要求，同时系统结构简单，效率高。尽管对轴的设计校核工作没有全部进行，但根据对重要轴系的校核结果来看，其它轴系的设计应能满足该系统刚度和强度的要求，因此，系统工作过程中
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