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AHZC0655锤片粉碎机设计【6张图纸】【优秀】

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摘要

　　　粉碎是粮食加工生产过程中一道至关重要的工序，对于原材料的充分利用以及动植物的充分吸收起到关键作用，能够极大地提高饲料的利用率；同时，粉碎原料粒度的小对后续工序(如制粒等)的难易程度和成品质量都有着非常重要的影响，而且，粉碎粒度的大小直接影响着生产成本，在生产粉状配合饲料时，粉碎工序的电耗约为总电耗的50%～70%。粉碎粒度越小，越有利于动物消化吸收，也越有利于制粒，但同时电耗会相应增加，反之亦然。

　　　粉碎过程的实质是通过输入能量使得物料的比表面积增大的过程。在此过程中，能量消耗在表面积增大、颗粒变形、摩擦、组织结构的变化方面。对于不同性质的原料，不同的粉碎方式，不同的输入能量，粉碎过程也不同。

我国每年粉碎加工总量达2亿多吨。饲料粉碎机作为饲料工业的主要装备，对饲料质量、饲料报酬、饲料加工成本的形成是一个重要因素。所以，恰当地掌握粉碎技术、选用适当的粉碎机型是饲料生产不可忽视的问题。

　　　本课题设计的是一种经济节能型锤片粉碎机。本锤片粉碎机用于玉米等物料的破碎，具有产能高，节约能源，破碎效率高等特点。操作简便，维修方便，使用寿命长。　　　

关键词：粉碎；饲料加工；锤片式；节能高效

摘要III

AbstractIV

1 绪论1

1.1 粉碎理论1

1.2 粉碎的方法1

1.2.1压碎1

1.2.2 劈碎2

1.2.3 沂碎2

1.2.4 冲击破碎2

1.2.5 磨碎(研磨)2

1.3 粉碎机的分类3

1.4 锤片粉碎机的概况3

1.5 锤片粉碎机的原理4

1.6 锤片粉碎机的分类5

1.7 国内外锤片式粉碎机发展概况6

1.7.1 国外锤片式粉碎机发展概况6

1.7.2 我国的锤片式粉碎机发展概况7

2 锤片粉碎机的总体设计9

2.1 原理及工作类型9

2.2 锤片粉碎机的结构9

2.3 转子转速10

3 锤片粉碎机主要部件的设计说明11

3.1 已知条件11

3.2 电机的选择11

3.3 V型带设计11

3.4 主轴的设计14

　　3.4.1 选择轴的材料及热处理14

　　3.4.2 主轴的结构设计15

　　3.4.3 轴的强度校核16

　　3.4.4 轴承的校核19

　　3.4.5 轴承的校核19

　　3.4.6 有限元分析20

3.5 锤片的设计22

3.6 转子的设计24

3.7 筛网和齿板的设计25

3.8 排料装置的设计25

　　3.8.1 粉碎机排料装置的概况25

　　3.8.2 输送设备的选择26

　　3.8.3 螺旋输送机的结构设计27

4 锤片粉碎机的操作、维护和检修28

4.1 生产操作28

4.2 设备维护和更换28

4.3 设备的定期检修29

4.4 锤片和筛网的更换29

5 结论与展望30

5.1 结论30

5.2 不足之处及未来展望30

致谢31

参考文献32

　　1)压碎机

　　压碎机是利用两个表面光滑、大小相同的压辊，以相同的速度相向运转，对进入物料产生压力，在压力与摩擦力的作用下，将物料压扁或破碎。根据以上特点，有人送给这类粉碎机一个比较通俗易懂的称谓-压扁机。

　　2)辊式粉碎机

　　辊式粉碎机又分为圆柱形拉丝辊式粉碎机、方体锯齿辊式粉碎机两个小类别。辊式粉碎是利用表面有锐利锯齿状的两个相同或不同大小而转速不同的对辊将物料进行切碎、冲击、挤压，生产出不同细度的颗粒。优点是产量高、粉末少，颗粒成型好，缺点是对水分要求严格(≤17%)，对油料作物、纤维含量高物料不适合，一般应用在干燥后颗粒或块、片状物料的破碎。这种粉碎机又被人们称为对辊式破碎机或碎粒机。

3)磨碎机

　　磨碎机是利用机体内两个表面带有齿槽的圆齿盘或圆锥型齿盘作相对运转，将进入物料摩擦、压榨，生产出各种粒度的成品，特点是动力配置小、体积小、价位低、粉末多，成品中铁的含量高，主要用于粮食加工、食品制造方面。

　　4)齿爪式粉碎机

　　　齿爪式粉碎机利用机体内高速旋转的转子盘与固定齿盘相咬合，将物料打击、冲撞，凭筛片细化成需要的粉

末或颗粒。特点是细度高，均匀性好，主轴转速高，但相对产量低，传动方式单一。

　　5)锤式粉碎机

　　锤式粉碎机是靠转子的锤或锤片在转子的运转下，对物料撞击破碎，再用筛片细化。特点是用途广，产量高，传动连接方式灵活，空车启动迅速，维护方便，被广泛地应用在饲料、肥料、燃料、粮油生产当中，人们形象地称之为广谱性粉碎机。锤式粉碎机根据性能、构造又分为多功能粉碎专用高效型、水滴式、立轴锤式、双立轴锤式等多种样式的粉碎机。

　　　6)刀式粉碎机

　　　刀式粉碎机又叫切片式多功能粉碎机，先由刀片将固体物料切片或段，而后利用锤片对物料做选择性粉碎。这类粉碎机适合粗切或粗粉，用途单一。

1.4 锤片粉碎机的概况

　　　锤片粉碎机是饲料加工的主要设备，锤片式粉碎机基本构造包括锤片转子、圆筒筛板锤片和固定在锤片转子周围的冲击齿板。其工作原理是被粉碎的物料自上部给料口靠重力进入，其下落一段过程后，受到高速运动的锤片打击，低速的物料在首次与高速的锤片发生剧烈的撞击后，被锤片撞击后进入加速区，在此时颗粒速度能在很短的时间内被提高到接近锤片的末端线速度，并随着锤片一起作圆周运动，进而在全速区逐渐形成物料环流层，同时物料也得到进一步的粉碎。在转子下部，设有筛板，粉碎物料中小于筛孔尺寸的粒级通过筛板排出，大于筛孔尺寸的粗粒级阻留在筛板上继续受到锤子的打击和研磨，最后通过筛板排出机外。锤片式饲料粉碎机因其占地面积小、粉碎效率高、耗电量小等优点，在目前饲料工业中得到了广泛的普及应用。

　　　锤片式粉碎机在国外饲料工业生产中同样有着广泛的应用。因为在饲料所用原料上存在着不同，美国的饲料配方主要是以玉米和小麦为基础的，很少使用难以粉碎的谷物，例如燕麦、大麦等,而欧洲的饲料多采用混合粉碎的方式，并且经常没有任何谷物原料；而原料水分也略高于美国。由于这样的原因进而使得锤片式粉碎机向两个方向发展：欧洲的粉碎机讲究冲击齿板面积大，而美国的产品则追求筛板面积大。

1.5 锤片粉碎机的原理

　　　粉碎机是由装有锤片的安装固定在主轴上的转子，转子外围安装的齿板或筛片组成。电机与转子一般采用直联传动。粉碎机一般采用上进料，物料进入锤片和筛片的间隙中，在悬空状态下被一定线速运转的锤片强烈打击，成为若干碎粒，物料在锤片运动的圆形轨迹的切线方向撞击在筛片或齿板上，部分碎粒穿过筛孔，排出机外为合格物料，不合格的物料再回弹，再受锤片打击，如此往复达到粉碎目的。同时，物料在粉碎过程中以阶梯式的轨迹环行运动，通常叫做环流（见示意图）。环流是不能破坏的，所谓水滴式、在筛板低部设一U形槽根本没有起到任何破坏环流的作用。它破坏的只是该装置所占区域的环流，但该区域的粉碎功能也随之消失了。

3.1 已知条件

允许最大进料粒度（mm）15

允许最大物料硬度（莫氏）6.5

粉碎细度要求达到（目）20-325

产量最小达到每小时（kg）600

由已知的物料硬度，以及生产能力可以查设计手册（破碎与筛分机械设计选用手册）

可得到粉碎该硬度等级的物料需要锤片动能：E=1.47J；可脾性系数K=0.5。

3.2 电机的选择

配根据粉碎机的工作条件及生产要求，在电动机能够满足使用要求的前提下，尽可能选用价格较低的电动机，以降低制造成本，因为额定功率相同的电动机，如果转速越低，则尺寸越大，价格越贵。同时，筛片中筛孔的尺寸大小也决定着所需电动机功率的大小，一般情况下，筛孔的直径越小，所需的电动机的功率越大。本粉碎机加工的是谷物类饲料，对加工的饲料粉碎程度有多种选择，故选择参数应较大，这里选择系数为10，加工能力为0.6吨/小时，所以配用的电机功率N=6KW，查找机械设计手册，根据电机选择标准，选择额定功率N=7.5KW的Y系列三相交流异步电动机。具体参数如下：

　　　型号：Y132S2-2

　　　额定功率7.5KW

　　　同步转速3000r/min

　　　满载转速2900r/min

　　　满载电流 7A

　　　满载时效率 86.2%

　　　满载功率因素 0.88

　　　堵转电流 7A

　　　堵转扭矩 2N*m

　　　最大转矩 2.2N*m

　　　噪声 83dB

　　　转动惯量0.01kg*m^2

　　　净重 70kg

AHZC0655锤片粉碎机设计.gif

QQ截图20131030152619.gif

内容简介：: 无锡太湖学院毕业设计（论文）开题报告题目： AHZC0655锤片粉碎机的设计信机系机械工程及自动化专业学号： 0923827 学生姓名：奚伟指导教师：俞经虎（职称：副教授）（职称：） 2012年11月24日课题来源饲料原料的粉碎是饲料加工中非常重要的一个环节，通过粉碎可增大单位质量原料颗粒的大总表面积，增加饲料养分在动物消化液中的溶解度，提高动物的消化率所以，恰当地掌握粉碎技术、选用适当的锤片粉碎机型并在原先类型上进行设计是非常必要的。科学依据（包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等）科学意义：粉碎是制造饲料中最重要的工序之一。粉碎饲料原料常用击碎、磨碎、压碎或锯切碎等方式。但是，从粉碎粒度以及效率等要求出发，粉碎饲料原料采用最广泛的是锤片粉碎机（击碎）。因此，分析研究并设计锤片粉碎机具有很强的现实意义。国内外研究概况：国产锤片式粉碎机的技术水平和性能已接近或达到国际同类产品先进水平。我国饲料粉碎机生产企业的产品品种、规格齐全，能基本满足我国畜牧、水产养殖业发展的需要，但在目前社会整体能源短缺的背景下，锤片式粉碎机还是存在功耗高的缺点显得尤为突出。国外的锤片粉碎机水平本就比较先进，近年来为适应饲料粉碎的特点及需求，还有采用变频装置控制锤片式粉碎机的转速来改善其粉碎性能。在结构上，近年来还出现了立式锤片粉碎机。水平和发展趋势：锤片粉碎机最早源于国外，以美国、日本为首的发达国家在“锤片粉碎机”领域具有绝对专利优势，我国锤片粉碎机行业尚处于发展阶段，锤片粉碎机的行业集中度不足。其次，在技术上虽然已经取得了很大的进去，但相对于美、日依然有较大的差距。所以锤片粉碎机在我国有着很好的发展前景。应用前景：饲料加工生产行业是农业发展的支柱性产业，和我们每个人的生活息息相关，随着国民经济的发展，饲料加工生产行业将拥有者更加广阔的前景！而锤片式饲料粉碎机因其占地面积小、粉碎效率高、耗电量小等优点，必将得到更广泛的普及应用。研究内容在合理分析的基础上选择合适的粉碎机类型。粉碎机的功耗很好，研究如何在保证粉碎效率和质量的基础上，提高度电产量。锤片的合理选择和设计也直接影响到粉碎的效率，锤片的厚度和形状的选择。在提高产量和质量的基础上筛片的孔的直接的大小的确定排料方式的确定和选择。拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析研究方法：一方面根据任务书搜集各类参考书，根据老师的要求，按步骤走，同时找到一些以前和这个课题相关的设计，借鉴参考，在吃透课本知识的同时根据课题需要扩展延伸，熟练运用CAD,UG画图软件，作为毕业设计的最基本的基础，对于机械设计机械制造基础课程要格外关注。不懂不了解的地方及时询问老师，同学，或者到网上查阅。技术路线：针对这个设计课题要熟悉各种机械加工工艺技术的具体概况，在加工时会用到各种机床，材料，以及材料本身的优劣的选择，熟悉它们，懂得它们的作用，能作出什么样的工件，适合怎么样的加工等等。了解这些，为此次设计作为技术基础。实验方案及可行性分析：首先仔细阅读任务书，认真分析设计出来的机器需要达到什么样的标准，在此基础上合理的选择合适的锤片，锤片在转子上的分布，筛片上孔径的大小等等，以达到在满足成品要求的基础上实现度电产量最大化这个目的。合理选择，以达到满足设计的要求。研究计划及预期成果第12周查找资料、文献综述、开题报告第34周确定锤片粉碎机的类型，并进行初步构思第55周拟定设计路线第69周锤片的选择，电机的选择以及筛片孔径大小的选择第1014周图纸的设计和完成第1515周论文初稿第1517周论文复稿，编制产品使用说明书第1818周毕业答辩预期成果：希望一切顺利，自己能顺利完成毕业设计！在保证粉碎质量的基础上实现节能高效。特色或创新之处适用于饲料加工业的优化设计，力求在不影响饲料质量的前提下最大限度的减少成本，并降低工人的劳动强度和生产成本。已具备的条件和尚需解决的问题针对实际机械加工过程中存在的工时定额问题，综合所学的机械理论设计、方法及工艺装备，提高机械零件加工的精度及工艺成本，进而提升学生开发和创新机械产品的能力。指导教师意见指导教师签名：年月日教研室（学科组、研究所）意见教研室主任签名：年月日系意见主管领导签名：年月日编编号号无锡太湖学院毕毕业业设设计计（论论文文）题目：题目： AHZC0655 锤片粉碎机的设计锤片粉碎机的设计信机系系机械工程及自动化专专业业学号： 0923827学生姓名：奚伟指导教师：俞经虎（职称：副教授）（职称：）2013 年 5 月 25 日无锡太湖学院本科毕业设计（论文）无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚诚信信承承诺诺书书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） AHZC0655 锤片粉碎机的设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。班级：机械 97 学号： 0923827 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日I无锡太湖学院无锡太湖学院信信机机系系机械工程及自动化机械工程及自动化专业专业毕毕业业设设计计论论文文任任务务书书一、题目及专题：一、题目及专题：1、题目 AHZC0655 锤片粉碎机的设计 2、专题二、课题来源及选题依据二、课题来源及选题依据粉碎在饲料的生产过程中是至关重要的一道工序，对于原材料的充分利用以及动植物的充分吸收起到关键作用。而此次设计的锤片式粉碎机则是当前粉碎机内最为常见的一类，它是一种利用高速旋转的锤片来击碎饲料的机器，它具有通用性广、效率高、粉碎质量好、操作维修方便、动力消耗低等优点。粉碎饲料原料常用击碎、磨碎、压碎或锯切碎等方式。但是，从粉碎粒度以及效率等要求出发，粉碎饲料原料采用最广泛的是锤片粉碎机（击碎）。因此，分析研究并设计锤片粉碎机具有很强的现实意义。三、本设计（论文或其他）应达到的要求：三、本设计（论文或其他）应达到的要求：熟悉锤片粉碎机的发展历程，特别是近十几年来的先进的粉碎机的特点；熟练掌握机械设计的方法并将所学知识运用到设计上；熟练掌握 CAD 等作图软件并运用到设计机械上；掌握机械的设计、可行性分析、材料的选用、机械的装配； I 分析所设计的机器的性能的优点及不足并提出展望；四、接受任务学生：四、接受任务学生：机械 97 班班姓名姓名奚伟五、开始及完成日期：五、开始及完成日期：自自 2012 年年 11 月月 12 日日至至 2013 年年 5 月月 25 日日六、设计（论文）指导（或顾问）：六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师指导教师签名签名签名签名签名签名教教研研室室主主任任学科组组长研究所所长学科组组长研究所所长签名签名系主任系主任签名签名2012 年年 11 月月 12 日日II摘摘要要粉碎是粮食加工生产过程中一道至关重要的工序，对于原材料的充分利用以及动植物的充分吸收起到关键作用，能够极大地提高饲料的利用率；同时，粉碎原料粒度的小对后续工序(如制粒等)的难易程度和成品质量都有着非常重要的影响，而且，粉碎粒度的大小直接影响着生产成本，在生产粉状配合饲料时，粉碎工序的电耗约为总电耗的50%70%。粉碎粒度越小，越有利于动物消化吸收，也越有利于制粒，但同时电耗会相应增加，反之亦然。粉碎过程的实质是通过输入能量使得物料的比表面积增大的过程。在此过程中，能量消耗在表面积增大、颗粒变形、摩擦、组织结构的变化方面。对于不同性质的原料，不同的粉碎方式，不同的输入能量，粉碎过程也不同。我国每年粉碎加工总量达 2 亿多吨。饲料粉碎机作为饲料工业的主要装备，对饲料质量、饲料报酬、饲料加工成本的形成是一个重要因素。所以，恰当地掌握粉碎技术、选用适当的粉碎机型是饲料生产不可忽视的问题。本课题设计的是一种经济节能型锤片粉碎机。本锤片粉碎机用于玉米等物料的破碎，具有产能高，节约能源，破碎效率高等特点。操作简便，维修方便，使用寿命长。关键词关键词：粉碎；饲料加工；锤片式；节能高效IIIAbstract Grinding is a very important procedure in food processing production process, to make full use of raw materials and the animals and plants to play a key role fully absorbed; the same time, crushed raw grain have a very significant impact on the degree of small follow-up processes (such as granulation, etc.), the ease and quality of finished products; Moreover, the granularity of the size of a direct impact on production costs in the production of powdered formula feed, grinding process power consumption is about the total power consumption of 50% to 70%. The smaller the granularity, the more conducive to animal digestion and absorption, the more conducive to granulation, but power consumption will increase accordingly, and vice versa. The substance of the crushing process materials through the input energy makes the process of increasing the specific surface area. In this process, the energy consumption in the surface area increases, the particle deformation, friction, and organizational structure change. Crushing the raw materials of different nature, different input energy, the process of pulverizing. China smash the processing of a total of more than 200 million tons a year. The feed mill equipment, as the feed industry and feed quality, feed efficiency, feed processing cost is an important factor. Therefore, the proper grasp of grinding technology, selection of the appropriate type of shredder feed production can not be ignored. The subject of design is an economical and energy-efficient hammer mill. The hammer mill for crushing of materials such as corn, high productivity, energy conservation, fragmentation and high efficiency. Simple operation, easy maintenance, long service life.Key words: crushing process；feed processing; hammer smashing; Energy conservation； efficientIV目录目录摘要.IIIABSTRACT.IV1 绪论.11.1 粉碎理论.11.2 粉碎的方法.11.2.1 压碎.11.2.2 劈碎 .21.2.3 沂碎 .21.2.4 冲击破碎 .21.2.5 磨碎(研磨).21.3 粉碎机的分类.31.4 锤片粉碎机的概况.31.5 锤片粉碎机的原理.41.6 锤片粉碎机的分类.51.7 国内外锤片式粉碎机发展概况.61.7.1 国外锤片式粉碎机发展概况.61.7.2 我国的锤片式粉碎机发展概况.72 锤片粉碎机的总体设计.92.1 原理及工作类型.92.2 锤片粉碎机的结构.92.3 转子转速.103 锤片粉碎机主要部件的设计说明.113.1 已知条件.113.2 电机的选择.113.3 V 型带设计.113.4 主轴的设计.143.4.1 选择轴的材料及热处理.143.4.2 主轴的结构设计.153.4.3 轴的强度校核.16V3.4.4 轴承的校核.193.4.5 轴承的校核.193.4.6 有限元分析.203.5 锤片的设计.223.6 转子的设计.243.7 筛网和齿板的设计.253.8 排料装置的设计.253.8.1 粉碎机排料装置的概况.253.8.2 输送设备的选择.263.8.3 螺旋输送机的结构设计.274 锤片粉碎机的操作、维护和检修.284.1 生产操作.284.2 设备维护和更换.284.3 设备的定期检修.294.4 锤片和筛网的更换.295 结论与展望.305.1 结论.305.2 不足之处及未来展望.30致谢.31参考文献.32无锡太湖学院学士学位论文01 绪论绪论1.1 粉碎理论粉碎理论粉碎过程的实质是通过输入能量使得物料的比表面积增大的过程。在此过程中，能量消耗在表面积增大、颗粒变形、摩擦、组织结构的变化方面。对于不同性质的原料，不同的粉碎方式，不同的输入能量，粉碎过程也不同。实际粉碎过程中的粉碎料粒度分布受到两个主要因素的影响，即原料性质和粉碎设备结构与操作参数，实际粉碎过程是一个比较复杂的过程，有以下三种粉碎破坏模型。（1）体积粉碎模型物料初始粉碎时整个颗粒就收到全面破坏，但初始生成物种大多数为粒度较大的中间颗粒，随着粉碎的进行，这些中间颗粒逐渐被粉碎成细小颗粒，达到稳定，粉碎能耗与体积变化成正比。这种模型反映了大多数粉碎的过度过程，社用于一般脆性物料的冲击粉碎。（2）表面粉碎模型物料的粉碎进发生在颗粒的表面，而不发生在颗粒内部，即物料的粉碎过程是从外层逐渐向内层破碎的，所需能量与粉碎后新生的表面积成正比。该模型适用于各种物料的微粉碎和超微粉碎、韧性和坚硬物料的粉碎，粉碎作用方式主要是研磨和低强度冲击粉碎。（3）均一粉碎模型粉碎过程中输入至物料颗粒的能量直接传递到颗粒的各个部分，颗粒被直接粉碎成均匀的细小颗粒，粉碎能耗与物料内产生的裂纹长度成正比。适用于低强度脆性物料的强力冲击粉碎。1.2 粉碎的方法粉碎的方法物料粉碎的方法类型繁多，但按施力方法不同对物料粉碎有挤压、弯曲、冲击、剪切和研磨等方法。而在粉碎机械中，施力情况却是很复杂的，往往是几种施力方式同时存在，当然在某一台粉碎机械中也只有一种或二种主要施力。由于物料颗粒本身的形状是不规则的、而且不同物料的物性不同，所以应该采用不同的粉研方法。利用机械力粉碎物料按施加外力的不同有如下几种方法。 1.2.11.2.1 压碎压碎在两块工作面之间放置，然后施加压力，物料在受到压应力作用后达到其抗压强度而破碎其工作原理见图a。AHZC0655 锤片粉碎机的设计1图 1.1 机械力粉碎方式 1 1. .2 2. .2 2 劈碎劈碎将物料置于一个平面和一个带尖棱的工作平面之间，当物料受到带尖棱的工作平面力的作用时，物料会沿着压力作用线的方向劈裂。劈裂的原因是由于劈裂平面上的拉项力达到或超过物料拉伸强度极限。物料本身的拉伸强度极限比抗压强度极限小的多。其工作原理见图 b。 1 1. .2 2. .3 3 沂碎沂碎在弯曲应力作用下物料破碎。破碎后的物料受集中载荷作用：支点简支梁或多支点梁，当物料的弯曲应力达到物料的弯曲强度时，即被折断而破碎。其工作原理见图 c、d。 1 1. .2 2. .4 4 冲击破碎冲击破碎在冲击力作用下物料破碎，见图f，其破碎力是瞬时作用的，具有效率高、破碎比大、能量消耗小的特点。冲击破碎有如下几种情况：固定的工作面受到高速运动的物料的冲击；物料受到运动的工作体的冲击；高速运动的物料互相冲击；悬空的物料受到高速运动的工作体的冲击。 1 1. .2 2. .5 5 磨碎磨碎( (研磨研磨) ) 在受到一定的压力和剪切力作用后，物料与运动的工作表面之间其剪切应力达到物料的剪切强度极限时，物料便粉碎；或物料彼此之间摩擦时的剪切、磨削作用而使物料粉碎，见图g。根据以上几种粉碎方式得出有以下几种不同的工作原理的机构可供选择。1.31.3 粉碎机的分类粉碎机的分类在饲料、肥料、燃料的生产使用中，粉碎机主要有压碎机、辊式粉碎机、磨碎机、齿爪无锡太湖学院学士学位论文2式粉碎机、锤式粉碎机、刀式粉碎机等几大类型。1)压碎机压碎机是利用两个表面光滑、大小相同的压辊，以相同的速度相向运转，对进入物料产生压力，在压力与摩擦力的作用下，将物料压扁或破碎。根据以上特点，有人送给这类粉碎机一个比较通俗易懂的称谓-压扁机。2)辊式粉碎机辊式粉碎机又分为圆柱形拉丝辊式粉碎机、方体锯齿辊式粉碎机两个小类别。辊式粉碎是利用表面有锐利锯齿状的两个相同或不同大小而转速不同的对辊将物料进行切碎、冲击、挤压，生产出不同细度的颗粒。优点是产量高、粉末少，颗粒成型好，缺点是对水分要求严格(17%)，对油料作物、纤维含量高物料不适合，一般应用在干燥后颗粒或块、片状物料的破碎。这种粉碎机又被人们称为对辊式破碎机或碎粒机。 3)磨碎机磨碎机是利用机体内两个表面带有齿槽的圆齿盘或圆锥型齿盘作相对运转，将进入物料摩擦、压榨，生产出各种粒度的成品，特点是动力配置小、体积小、价位低、粉末多，成品中铁的含量高，主要用于粮食加工、食品制造方面。4)齿爪式粉碎机齿爪式粉碎机利用机体内高速旋转的转子盘与固定齿盘相咬合，将物料打击、冲撞，凭筛片细化成需要的粉末或颗粒。特点是细度高，均匀性好，主轴转速高，但相对产量低，传动方式单一。5)锤式粉碎机锤式粉碎机是靠转子的锤或锤片在转子的运转下，对物料撞击破碎，再用筛片细化。特点是用途广，产量高，传动连接方式灵活，空车启动迅速，维护方便，被广泛地应用在饲料、肥料、燃料、粮油生产当中，人们形象地称之为广谱性粉碎机。锤式粉碎机根据性能、构造又分为多功能粉碎专用高效型、水滴式、立轴锤式、双立轴锤式等多种样式的粉碎机。6)刀式粉碎机刀式粉碎机又叫切片式多功能粉碎机，先由刀片将固体物料切片或段，而后利用锤片对物料做选择性粉碎。这类粉碎机适合粗切或粗粉，用途单一。1.4 锤片粉碎机的概况锤片粉碎机的概况锤片粉碎机是饲料加工的主要设备，锤片式粉碎机基本构造包括锤片转子、圆筒筛板锤片和固定在锤片转子周围的冲击齿板。其工作原理是被粉碎的物料自上部给料口靠重力进入，其下落一段过程后，受到高速运动的锤片打击，低速的物料在首次与高速的锤片发生剧烈的撞击后，被锤片撞击后进入加速区，在此时颗粒速度能在很短的时间内被提高到接近锤片的末端线速度，并随着锤片一起作圆周运动，进而在全速区逐渐形成物料环流层，同时物料也得到进一步的粉碎。在转子下部，设有筛板，粉碎物料中小于筛孔尺寸的粒级通过筛板排出，大于筛孔尺寸的粗粒级阻留在筛板上继续受到锤子的打击和研磨，最后通过筛板排出机外。锤片式饲料粉碎机因其占地面积小、粉碎效率高、耗电量小等优点，在目前饲料工业中得到AHZC0655 锤片粉碎机的设计3了广泛的普及应用。锤片式粉碎机在国外饲料工业生产中同样有着广泛的应用。因为在饲料所用原料上存在着不同，美国的饲料配方主要是以玉米和小麦为基础的，很少使用难以粉碎的谷物，例如燕麦、大麦等,而欧洲的饲料多采用混合粉碎的方式，并且经常没有任何谷物原料；而原料水分也略高于美国。由于这样的原因进而使得锤片式粉碎机向两个方向发展：欧洲的粉碎机讲究冲击齿板面积大，而美国的产品则追求筛板面积大。1.5 锤片粉碎机的原理锤片粉碎机的原理粉碎机是由装有锤片的安装固定在主轴上的转子，转子外围安装的齿板或筛片组成。电机与转子一般采用直联传动。粉碎机一般采用上进料，物料进入锤片和筛片的间隙中，在悬空状态下被一定线速运转的锤片强烈打击，成为若干碎粒，物料在锤片运动的圆形轨迹的切线方向撞击在筛片或齿板上，部分碎粒穿过筛孔，排出机外为合格物料，不合格的物料再回弹，再受锤片打击，如此往复达到粉碎目的。同时，物料在粉碎过程中以阶梯式的轨迹环行运动，通常叫做环流（见示意图）。环流是不能破坏的，所谓水滴式、在筛板低部设一 U 形槽根本没有起到任何破坏环流的作用。它破坏的只是该装置所占区域的环流，但该区域的粉碎功能也随之消失了。1、筛片 2、物料环流轨迹 3、脆片运转轨迹图 1.2 环流无锡太湖学院学士学位论文41.6 锤片粉碎机的分类锤片粉碎机的分类按照粉碎机转子轴的布置位置可分为卧式和立式。通常锤片粉碎机是指的卧式粉碎机。最近我国生产出立轴式锤片粉碎机，在性能上它具有很大的优越性，将有可能取代现有卧式锤片粉碎机。按照物料进入粉碎室的方向，锤片粉碎机可以分为切向喂入式、轴向喂入式和径向喂入式三种（图1.3）。按某些部位的变异，它又有各种特殊型式：如水滴式粉碎机和无筛粉碎机等。1.切向喂入式粉碎机（图1.3a）饲料从粉碎室切向方向喂入，上机体安有齿板，故筛片包角一般为180。它可以粉碎谷物、油饼（粕）、秸秆等各种饲料，其通用性较好，既粉碎谷物，也粉碎小块豆饼和切碎后的茎杆及牧草。2. 轴向喂入式粉碎机（图1.3b）饲料从主轴方向进入粉碎室，即依靠安装在转子上的叶片起风机作用将物料吸进粉碎室。这种粉碎机的转子为悬臂式，转子周围一般为包角360的筛片（环筛或水滴形筛）。其适于粉碎谷物，但在喂入口安装切片后，又可粉碎牧草，茎杆等。3.径向喂入式粉碎机（图1.3c）特点是整个机体左右对称、饲料从转子顶部进入粉碎室，转子可正反转使用，这样，当锤片的一侧磨损后，可以通过改变位于粉碎室正上方导料机构的方向以改变物料进入粉碎室的方向。同时，由于联动机构的作用，转子的运转方向随之发生改变，这样不必拆卸锤片即可实现锤片工作角转换，大大简化了操作过程（图1.3）。径向喂入式粉碎机的筛片包角大多为300左右，有利于排料。 a.切向喂入 b. 轴向喂入 c. 径向喂入1.进料口 2. 转子 3. 锤片 4. 筛片 5. 转子图1.3 锤片粉碎机类型4.水滴式粉碎机（图1.4）由于粉碎室形饭店水滴页得名。它是轴向喂入式粉碎机的一种变形，其筛片做成水滴形状，目的是破坏物料环流层。据资料，这种粉碎机可以提高粉碎效率，降低能耗。按筛片结构的不同，水滴式粉碎机又分为全水滴筛式（图1.4a）和部分齿AHZC0655 锤片粉碎机的设计5板式（图1.4b）。后者的筛片包角只有270，在粉碎室的顶部则安装齿板，这种形式可以提高筛片的使用寿命，但筛分效率较前者有所降低。a.全水滴筛式 b. 部分齿轮式1.锤片 2. 筛片 3.齿板图1.4 水滴式粉碎机1.7 国内外锤片式粉碎机发展概况国内外锤片式粉碎机发展概况 1.7.1 国外锤片式粉碎机发展概况国外锤片式粉碎机发展概况 1895年美国研制出人类历史上第一台锤片式粉碎机，之后锤片式粉碎机在国外饲料工业生产中便得到迅速发展。MIAG 公司在上世纪50年代研制的 H880型锤片式粉碎机同时配用两台转速不同的电动机，使该公司当时不仅在制粒方面，而且在锤片式粉碎领域都处于领先地位。该机型可称为第一台真正用于配合饲料工业的锤片式粉碎机。当时，人们对转子的转速3000r/min 是很推崇的。在以后的数年，人们的注意力集中在降低锤片式粉碎机的工作噪声上，其主要措施之一是降低转子的转速，一般降为10001500r/min。为保持恰当的锤片末端线速度，粉碎机的转子直径必然要同时增大。Biihler-Beka 公司研制了这类机型的第一代产品zinal 系列粉碎机，其转子直径约为11001200mm，粉碎室宽度为350650mm。随后又有被称为大型粉碎机的产品不断问世，典型的如 Lame-miag 公司产品，其粉碎室直径为1200mm，筛板宽度达1100mm；Amandus kahl 公司生产的 Akana2000型，其转子直径为1200mm，筛板宽度1000mm，配用动力355kW；Afall/zaragoza 公司的产品，其粉碎室直径达1446mm，筛板宽度达1100mm。综合各种资料可以发现，大多数锤片式粉碎机尽管有许多相同之处，但仍存在很大区别，其重要原因在于饲料厂所用原料的不同。欧洲的饲料厂多为混合粉碎（先配料后粉碎），且经常没有任何谷物原料；而大多数美国的饲料配方是以50%的玉米或小麦为基础的，很少使用难以粉碎的比如燕麦、大麦之类的谷物等，原料水分也略低于欧无锡太湖学院学士学位论文6洲。还有其它变型粉碎机，如涡轮粉碎机，其特点为在粉碎室筛片的末尾或在与进料口约成270角处，使未过筛的粗粒物料沿垂直方向向上抛出粉碎室，然后靠重力作用返回粉碎区。该机型的优点是不需配备外设筛分设备，粗粒物料在机内自行循环；缺点是整机结构不对称，不能通过简单调换转子旋转方向来利用锤片的两侧。大多数锤片式粉碎机都具有结构对称，转子可正反转以利用锤片两侧的特点，外形多为上部带斜角的矩形，同时水滴式的也较流行，在国外，近年来为适应饲料粉碎的特点及需求，还有采用变频装置控制锤片式粉碎机的转速来改善其粉碎性能。在结构上，最新的还有立式锤片式粉碎机。 1.7.21.7.2 我国的锤片式粉碎机发展概况我国的锤片式粉碎机发展概况目前，饲料粉碎机在我国有着很好的应用和发展。我国饲料粉碎机的生产企业约有 300多家，生产的产品品种、规格齐全，能基本满足我国畜牧、水产养殖业发展的需要，但还有一些有特殊要求的饲料粉碎机和特大功率的机型,仍然需要从国外进口。我国现在生产的许多规格的产品已经能替代进口产品，在主要的技术指标已经接近国际先进水平，而且在价格上有很大的优势。在我国生产的各种机型都有不同数量的出口，其中出口批量较大的是小型粉碎机，主要销往非洲、东南亚等第三世界国家。 70 年代以前，我国几乎没有专业化的锤片式粉碎机械生产厂家。锤片式粉碎机作为一个专业化的机械制造行业则是在 80 年代初才开始发展起来的。发展初期，是非常艰难的，因为存在着国际上的技术壁垒等缘故，许多关键技术需要自己不断去研究和探索，其中的艰辛不是一句两句就能说出来的，凝聚着多少人的智慧的结晶才达到现今的成果。所以我们更应该为今天的成果而向过去的前辈们致敬。随着锤片式粉碎机产品的理论研究和对国外引进样机的分析、消化和吸收，以及一些新的国际标准的采用，该行业制定了ZBB9301889锤片式饲料粉碎机一般技术条件、GB697186饲料粉碎机试验方法和 JB/T9822.199锤片式饲料粉碎机技术条件、SB/T1011792锤片粉碎机等国家标准、行业标准，以指导锤片式粉碎机的研制、1895 年美国研制出人类历史上第一台锤片式粉碎机，之后锤片式粉碎机在国外饲料工业生产中便得到迅速发展。因为在饲料所用原料上存在着不同，美国的饲料配方主要是以玉米和小麦为基础的，很少使用难以粉碎的谷物，例如燕麦、大麦等,而欧洲的饲料多采用混合粉碎的方式，并且经常没有任何谷物原料；而原料水分也略高于美国。由于这样的原因进而使得锤片式粉碎机向两个方向发展：欧洲的粉碎机讲究冲击齿板面积大，而美国的产品则追求筛板面积大。其次在于筛板的安装。美国锤片式粉碎机在安装、更换筛板时必须停机并且打开机壳才能进行，但是欧洲的许多锤片式粉碎机是从轴向插入式，不需停机和打开机壳即可抽出原有筛板，插入新换筛板；还有的机型可沿轴的一端插入从另一端抽出，还可实现自动遥控换筛，如VanAarsen 公司的 2D 系列锤片式粉碎机两侧装有遥控电动换筛装置，在运行中就可以更换筛片。所以具有很强的适用性。20 世纪 90 年代以来，我国饲料机械行业中的企业江苏正昌集团和江苏牧羊集团，大胆引进国外先进技术和设备，根据当前国际上饲料粉碎机发展的潮流，先后开发生产AHZC0655 锤片粉碎机的设计7160200 kW 的水滴型粉碎机、立轴式粉碎机。如其中的水滴型粉碎机采用了有利于提高效率的水滴型粉碎室，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。经过几十年的研究、设计、生产和改进，国产锤片式粉碎机的技术水平和性能已接近或达到国际同类产品先进水平。但是目前我国饲料粉碎机企业的关键和核心技术基本依赖从国外引进，自主技术开发和创新能力弱。另一方面，锤片粉碎机存在的高能耗问题也迫切着需要得到合理的解决。所以问题很多，同时，可以发展和提高的方面也很多，我们更应该为我国的粉碎机发展而做出贡献。无锡太湖学院学士学位论文8 2 锤片粉碎机的总体设计锤片粉碎机的总体设计2.1 原理及工作类型原理及工作类型锤片粉碎机的主要工作部件为带有锤片的转子，转子由主轴、轴套、销轴和锤片组成。电动机带动转子在破碎室内高速旋转。物料自上部给料口给入机内，手高速运动的锤子的打击、冲击、剪切、研磨作用而粉碎。在转子下部，设有筛板，粉碎物料中小于筛孔尺寸的粒级通过筛板排除，大于筛孔尺寸的粗粒级阻留在筛板上继续受到锤子的打击和研磨，最后通过筛板排除机外。采用螺旋输送机传送粉碎后的颗粒。锤式粉碎机类型很多，按结构特征可分类如下：按转子回转方向，分为单转子锤式破碎机和双转子锤式破碎机。按锤子排数，分为单排式（锤子安装在同一个回转个面上）和多排式（锤子分布在几个回转平面上）。按锤子在转子上的连接方式，分为固定锤式和活动锤式。固定锤式主要用于软质物料的细碎和粉磨。图 2.1 锤片粉碎机粉碎示意图2.2 锤片粉碎机的结构锤片粉碎机的结构 1)单转子锤片粉碎机可分为可逆式和不可逆式两种类型。本设计采用可逆式类型，锤片粉碎机的转子首先向某一方向旋转，对物料进行粉碎。该方向的锤片一侧即受到磨损。磨损到一定程度后，通过双向电机使转子反向旋转，此时锤片的另一侧继续参与工作。单转子不AHZC0655 锤片粉碎机的设计9可逆式锤片粉碎机的转子只能向一个方向旋转，当锤片磨损到一定程度后，必须停车调换转子的方向或者更换锤片。相比于转子不可逆的形式，该种设计大大提高连续工作的寿命。 2)本设计的主轴上安装有数排圆盘，在转子圆盘上连接锤片的销轴对应的有两排销孔，当锤片端部磨损后可以将销轴插在靠外的销孔内，从而调整锤片和筛网之间的间隙，增加锤片与物料的接触面积，提高粉碎效率。锤片用销轴铰接在各排圆盘之间。为了防止圆盘的轴向窜动，在圆盘的两端用压紧锤盘和销紧螺母固定。转子两端支承在滚子轴承上，轴承用螺栓固定在机壳上。主轴与电动机用皮带轮连接。 3)圆弧状筛网安装在转子下方，筛网的两端用螺栓固定装在机壳的横梁上。2.3 转子转速转子转速转子线速度的大小与物料性质、破碎粒度、锤片的磨损程度和机器的结构等因素有关。随着线速度的增加可使破碎比以及产品中细初级含量增加，但是线速度过大，将显著增加功率消耗，同时会引起锤片、筛网以及轴套的激烈磨损。粉碎脆性物料时，转子转速应该比粉碎粘性物料时大 40%。转子的线速度一般在 30-50m/s。通常把线速度大于 50m/s 的粉碎机称为快速粉碎机，低于 30m/s 的称为慢速粉碎机。本设计的主轴转速在 2600r/min 左右，锤片的线速度达到 80m/s 左右，属于快速粉碎机。无锡太湖学院学士学位论文10 3 锤片粉碎机主要部件的设计说明锤片粉碎机主要部件的设计说明 3.1 已知条件已知条件A.允许最大进料粒度（mm）15B.允许最大物料硬度（莫氏）6.5C.粉碎细度要求达到（目）20-325D.产量最小达到每小时（kg）600由已知的物料硬度，以及生产能力可以查设计手册（破碎与筛分机械设计选用手册）可得到粉碎该硬度等级的物料需要锤片动能：E=1.47J；可脾性系数 K=0.5。3.2 电机的选择电机的选择配根据粉碎机的工作条件及生产要求，在电动机能够满足使用要求的前提下，尽可能选用价格较低的电动机，以降低制造成本，因为额定功率相同的电动机，如果转速越低，则尺寸越大，价格越贵。同时，筛片中筛孔的尺寸大小也决定着所需电动机功率的大小，一般情况下，筛孔的直径越小，所需的电动机的功率越大。本粉碎机加工的是谷物类饲料，对加工的饲料粉碎程度有多种选择，故选择参数应较大，这里选择系数为 10，加工能力为 0.6 吨/小时，所以配用的电机功率 N=6KW，查找机械设计手册，根据电机选择标准，选择额定功率 N=7.5KW 的 Y 系列三相交流异步电动机。具体参数如下：型号：Y132S2-2额定功率 7.5KW同步转速 3000r/min满载转速 2900r/min满载电流 7A满载时效率 86.2%满载功率因素 0.88堵转电流 7A堵转扭矩 2N*m最大转矩 2.2N*m噪声 83dB转动惯量 0.01kg*m2净重 70kg3.3 V型带设计型带设计该工作机有轻微振动，由于 V 型带有缓冲吸振作用，采用 V 型带传动能减小振动带来的影响，并且 V 型带标准化程度高，结构简单，装卸方便，价格较低，降低了生产成本。AHZC0655 锤片粉碎机的设计11图 3.1 带传动示意图1）确定设计功率公式： PKPad（3.1）式中：工作情况系数aK 所传递的功率P由设计资料得取 1.2 =7.5kwaKP得 =9kwdP2）选用 V 带类型普通 V 带的型号根据传动设计功率和小带轮的转速选取。dP1n已知 =9kw =2900r/min 查机械设计手册选用 B 型带dP1n3）确定带轮基准直径、并验算带速1dd2dd 参照 GB/T13575.1-92 中选取=290mm，设计的主轴转速为 2600r/min。1dd经计算，连接在主轴上的带轮基准直径=325mm2dd验算带速 V无锡太湖学院学士学位论文12 V=snd/60000/11 =60000/290290014. 3 =28.7m/s0Fmin0)(F9）确定压轴力pF 压轴力的最小值为 2152sin5 .243322sin)(2)(min0minFzFp =1864N10）V 带的张紧通过不同位置的安装孔移动电机的位置，改变 V 带的中心距，从而实现对 V 带的张紧。3.4 主轴的设计主轴的设计3.4.13.4.1 选择轴的材料及热处理选择轴的材料及热处理轴的材料种类很多，选择时应主要考虑如下因素： 1. 轴的强度、刚度及耐磨性要求； 2. 轴的热处理方法及机加工工艺性的要求； 3. 轴的材料来源和经济性等。无锡太湖学院学士学位论文14 轴的常用材料是碳钢。碳钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理改善其综合性能，加工工艺性好，故应用最广，一般用途的轴，多用含碳量为0.250.5%的中碳钢。根据粉碎机转子的工作强度，选择优质碳素钢45 钢，调质处理。3.4.23.4.2 主轴的结构设计主轴的结构设计 1、主轴输出功率，转速，转矩计算：根据第一部分电机计算可以得出，KWPm9min/2600rn 则转矩mmNnPTm.75.3024226009955000095500002、轴的最小直径计算：计算公式为 3032 . 09550000nPAnPdT（3.2）主轴的材料选择为钢，查设计手册可得45 184,450AT则，取mmd34.87260042.3021563mmd34.87即主轴上直径最小处：mmd34.873、拟定轴上的零件装配方案。如图图 3.2 主轴1）为了满足带轮的尺寸要求 L12=450mm，mmd120212）初步选择滚动轴承。因主轴承主要受有径向力较大的作用，而所受的轴向力相对很小，初选圆柱滚子轴承，根据 L12 的直径，选择轴承型号为 N220E，d=150D=200，B=44，所以 L23 的直径为 150mm。由于转子轴向长度为 1600mm，初选L23=1800mmAHZC0655 锤片粉碎机的设计153）根据结构要求拟定，；mmL604-3mmd2004-3 ，；mmL5054mmd18054 ，；mmL8065mmd3065 ，。mmL4676mmd24763.4.33.4.3 轴的强度校核轴的强度校核1.按钮局强度条件计算，公式如下（3.3） TTTdnPWT32 . 09550000已知， 45min,/2600,9TmrnKWPP根据设计轴的最小直径为，mmd34.8776 TT6 .3234.872 . 024.1314523min则其他各段也符合要求。2.弯扭合成强度计算轴上受到三个力的作用，分别是 V 带的拉力，一对轴承的径向力 V 带的压轴力为 1864N，即为对轴垂直径向力根据大小带轮的轴径的位置关系可以得到 V 带队主轴的水平径向力水平径向力 NFFRt584tan 水平方向和竖直方向上的受力分析图如下： FrFNV1FNV2图 3.3 水平方向受力分析图无锡太湖学院学士学位论文16FtNH1FNH2图 3.4 竖直方向受力分析图其中，L1=320mm，L2=1750mm根据力矩平衡方程得：mNRFtTmNMVMHMmNFNVMVmNFNHMHFNVFrFNVKNFrFNVNFNHFtFNHNFtFNH44.9316. 0584.58.5863 ,50634.98(111.3 .50632. 0153832. 01134.9832. 032632. 01146212258412122175032011538326186412326175032012222 MH1=98.34N M图 3.5 水平面弯矩图AHZC0655 锤片粉碎机的设计17Mv1=506.3N M图 3.6 竖直面弯矩图M=586.58N M图 3.7 总弯矩图 T=93.44N M图 3.8 扭矩图无锡太湖学院学士学位论文18按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面 C）的强度。根据式（15-5）和上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环应力，取 a=0.6,轴的计算应力 MpaWTMca42.14101500.1)44.93()58.586()(33222221前已选定轴的材料为 45 钢，调质处理，由表 15-1 查得Mpa601因此,故安全。1ca3.4.43.4.4 轴承的校核轴承的校核根据主轴设计，带轮键所在轴的直径为 120mm，查机械设计手册（摘自 GB/T1095-2003，GB/T1096-2003)选取键的尺寸选定为3018180，普通平键连接的强度条件为：3210kldTpp (3.4)式中：d 是轴的直径；l 是键的工作长度，l=L-b=150；h 是键的高度；p是许用压力；k 键与轮毂键槽的接触高度，k=0.5h,T 传递的转矩,取 h=9mm,L=150，则 apapMPMPklddFkldT100536. 12465 . 31010101225.32210221023333故键的强度满足要求。3.4.53.4.5 轴承的校核轴承的校核主轴两端安装有两个相同型号的圆柱滚子轴承，主要承受径向载荷。下面对这对圆柱滚子轴承寿命和强度校核。（一）、圆柱滚子轴承寿命校核1 根据主轴设计可知：mmNnPTm.75.302422600995500009550000由带轮计算可知： mmd120on20o0则NdTFt62.5035120275.302422NFFntr45.15325cos20tan62.5035costan00tantaFF则 0taFFAHZC0655 锤片粉碎机的设计19查机械设计得深沟球轴承的最小 e 值为 0.22，故此时0eFFta2、初步计算当量动载荷 P，根据式（4-22）（3.5）)(arpYFXFfP查机械设计得，取；2 . 10 . 1pf2 . 1pf0, 1YX则NP148.2529879.210812 . 13、根据公式（4-23），求轴承应有的基本额定动载荷：（3.6）61060hnLPC 则NC24.113371105000300060148.2529864、演算轴承寿命，根据公式（4-24）（3.7）PCnLh60106hhLh50002 .6124148.2529824.1133713000601036则该轴承符合设计要求。3.4.63.4.6 有限元分析有限元分析有限元分析方法简介有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件），从而得到问题的解。这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。有限元是那些集合在一起能够表示实际连续域的离散单元。有限元的概念早在几个世纪前就已产生并得到了应用，例如用多边形（有限个直线单元）逼近圆来求得圆的周长，但作为一种方法而被提出，则是最近的事。有限元法最初被称为矩阵近似方法，应用于航空器的结构强度计算，并由于其方便性、实用性和有效性而引起从事力学研究的科学家的浓厚兴趣。经过短短数十年的努力，随着计算机技术的快速发展和普及，有限元方法迅速从结构工程强度分析计算扩展到几乎所有的科学技术领域，成为一种丰富多彩、应用广泛并且实用高效的无锡太湖学院学士学位论文20数值分析方法。有限元分析方法的一般过程如图所示：图 3.9 有限元分析过程对主轴施加相应的载荷后，得到如下结果：图 3.10 位移节点图图 3.11 应力单元节点图AHZC0655 锤片粉碎机的设计213.5 锤片的设计锤片的设计 1. 锤片的结构设计锤片是锤片式粉碎机最主要的，也是最易损耗的工作部件。锤片借助销轴连接在锤架板上，其尺寸、形状、工作密度与排列方式、材料材质与制造工艺等，对粉碎效率和工作质量均有较大的影响。目前世界上有几十种形状的锤片，根据不同的粉碎要求采用不同的锤片。本锤片粉碎机采用的是阶梯形锤片，工作棱角多，粉碎效果好。结构包括锤片本体，其上设有与粉碎机转子的销轴连接的卡孔，锤片上的工作端上还有与其固连的锤齿，所不同的是，所述的锤齿为硬质合金制成，因为硬质合金材料具有硬度高、耐磨性能好等优点，因此以硬质合金材料制成的锤齿其抗锤击、摩擦能力特别强，锤片的耐磨效果可大幅提高；由于锤片是通过其上设有的卡孔，卡套于粉碎机转子上的销轴相连，为了减少对卡孔的磨损，还可以在锤片上的卡孔内侧设置圆形的耐磨内套，或是在卡孔内侧靠近锤片工作端的一边设置半圆形的耐磨内套。本粉碎机锤片的工作端上所设的锤齿是由硬质合金材料制成，由于硬质合金材料的硬度高、耐磨性强、抗氧化等效果均较好，故以其制成的锤齿具有较好的耐冲击、耐磨性能，且其耐磨损能力是铁的 10 倍左右，使得锤片与物料的接触部位变得更加耐磨，也有效地提高了粉碎机锤片的有效使用寿命和粉碎效率，并且将硬质合金锤齿及与其连接的工作边的厚度加厚，使得锤齿与物料的接触面更大，而将齿尖制成锋利的锐角状，也使得锤齿更加容易地将物料粉碎，因此也更进一步地提高了锤片的粉碎效率；而且硬质合金也较容易地焊接在锤片上，其与锤片的结合度也很好；焊接的难度不大、制造工艺也较简单。锤片的结构示意图如下：无锡太湖学院学士学位论文22图 3.12 锤片如图所示，本锤片包括锤片本体 1，其上设有与粉碎机转子上销轴连接的卡孔 3；锤片本体 1 的工作端上还设有焊接于上与之固连的锤齿 2，卡孔 3 内侧、靠近锤片本体 1 工作端的一边设有半圆形的耐磨内套 4，以减小对卡孔 3 的磨损；所述的锤齿 2 的齿尖为直角齿尖且呈阶梯状分布于锤片本体的工作端侧边。 2. 锤片个数计算锤击部件由销轴，隔套，锤片组成。锤击部件跟着粉碎机主轴在机壳内高速旋转，由于离心力的作用锤片呈辐射状。物料进入机器内后，首先在粉碎室（1）内被锤片击碎，同时造成物料与筛网，物料与物料之间的碰撞，加之锤片对物料的研磨作用使物料粉碎，当物料离心运动到机器内中部时进入粉碎室（2），物料在锤片和安装在机壳横梁上的锤头运动，进而被二次粉碎。粉碎能力主要与锤片的动能、物料的性质（如物料的可碎密度及硬度等）、含水量及喂料的均匀程度等因素有关。粉碎机生产能力经验公式：frKEKQ 1式中：锤击部件的粉碎能力，t/h1Q 锤片的数量系数rK 可脾性系数fK与锤片数量关系可参考下表：rK表 3-1锤片数量锤片数量/个个rK680.029120.02212200.02420320.026由上式带人数据，其中 E = 1.47J = 0.5fKAHZC0655 锤片粉碎机的设计23 Q = 0.3t/h计算得： 0.026rK查表得锤片数量应在 2032 之间，考虑到回转平面的需要初选锤片的数量：G=28锤片的材料以高锰钢为最好，但是高锰钢价格较高，一般很少使用。本设计锤片材料选用含铬钢，主要特点是韧性较低，但强度大，硬度高，耐磨性好，且加之性能好，价格适中，可以代替低碳钢、中碳钢。 3.6 转子的设计转子的设计转子锤片粉碎机的主要工作部件，本设计的转子包括轴承、主轴、锤架板、主轴隔套、锤片、锤片隔套及销轴等，锤片粉碎机工作时依靠转子上高速旋转的锤片对物料进行锤击，达到粉碎物料的目的，销轴主要起悬挂锤片的作用，同时锤片可绕销轴转动，用锤片隔套可以限制锤片的轴向窜动以及绕轴转动，销轴则插入锤架板的销轴孔内，可在销轴孔中转动，销轴两端带有销孔，轴向固定采用开口销进行固定。需要更换锤片时先拆开开口销，即可抽出销轴。由于转子由两排销轴稳固，锤架板的体积大大减小，也减小了转子在运动过程中受到粉碎环流物料的磨损，增加了转子的使用寿命，整个转子的质量减轻，整机耗用的电能也相对下降。转子的结构示意图如下： 1、主轴，2、锤架板，3、锤片架，4、锤片，5、隔套（一）6、锤片隔套（二）图 3.13 转子结构三维图无锡太湖学院学士学位论文243.7 筛网和齿板的设计筛网和齿板的设计（1）筛网（筛片）是锤片式粉碎机主要的工作部件和易损件之一，其对粉碎效率和粉碎质量有较大影响。锤片式粉碎机上所用的筛片有圆柱形孔筛、圆锥形孔筛和鱼鳞孔筛三种。由于圆柱形孔筛结构简单，制造方便，应用最广。按筛网配置的形式，又可分为底筛、环筛和侧筛。底筛和环筛安装于转子的四周，弯成圆弧和圆圈状。侧筛安装于转子的侧面，呈平圆状。侧筛使用寿命适于加工坚硬的物料，缺点是换筛不便。我国粉碎机多采用底筛和环筛。按筛孔直径大小一般分为四级：小孔 12mm，中孔 34mm，粗孔 56mm，大孔 8mm 以上。本设计采用环筛的方式，这种方式的优点是：筛选效果较好，安装更换方便。筛网的材料为 HT200，考虑到需要粉碎不同的物料，所以筛网有 3 种型号，分别是孔径2mm、4mm 及 6mm。（2）齿板齿板的作用是阻碍环流层的运动，降低物料在粉碎室的运动速度，增强对物料的碰撞、搓擦和摩擦作用，他对粉碎效率有一定影响。如果物料以破碎、筛网孔径较小、成品物料的排出效果较好时，齿板的作用不显著；对于纤维多、韧性大、湿度高的物料，齿板的作用较显著。齿板一般用铸铁铸造，其表面激冷成白口，以增强其耐磨性。齿板的齿形有人字形、直齿形和高齿槽形三种。根据物料的性质，筛网的孔径，本设计的工作机装配对称的齿板。齿板齿形为人字形，通过螺栓与箱体连接。筛网和齿板的布局如下图所示：图 3.14 筛网和齿板布局图 3.8 排料装置的设计排料装置的设计3.8.13.8.1 粉碎机排料装置的概况粉碎机排料装置的概况粉碎机排料方式对粉碎性能有很大影响。排料装置必须及时地把已粉碎的物料排出并输AHZC0655 锤片粉碎机的设计25送走；保证连续作业和高的效率，则要求排料装置使粉碎室发生一定负压，以利改善粉碎机的工作性能。房间的排料方式有三种：自重落料、气力输送和机械输送（如负压吸风）（1）自重落料该方式结构简单、造价低廉，但粉碎成品存在消风、除尘、输送等问题，多用于小型单机。（2）气力输送（负压吸送）采用气力输送排出与输送粉碎成品油许多优点：如吸走成品中的水分；冷却成品和粉碎机本身，使成品温升减低 510，利于贮存；提高筛片的筛落能力，因而提高了粉碎机的生产能力（可提高生产率 15%25%）；此外，负压吸风输送机还可以减少粉尘的扬尘度。但其缺点是气力输送功耗大、设备昂贵。据资料介绍，气力输送风机的配套功率约为粉碎机的25%30%，约为机械输送的 23 倍。因此，采用气力输送排料不多，仅用于输送量小，距离短的场合。（3）机械出料对于生产量大于 2.5t/h 的粉碎机，应采用机械出料。常用方式有： 1）螺旋和刮板输送机加负压吸风的出料装置：螺旋输送量比粉碎机产量应大于 10%以上，物料在螺旋壳体内的充满系数不得超过 45%。壳体的上半部最好设计成扩散形，以便空气在压损小、风速低的情况通过螺旋输送机。此外。吸风管道与螺旋壳体连接处要加大成喇叭口，并在来料一侧倾斜更大，喇叭口的截面积应比风管截面大 35 倍，使其风速降为1.252.5m/s。这样，即可提高粉碎机的产量，又可避免气流带走很多物料。 2）料斗吸风螺旋出料装置：粉碎的物料先卸于料斗，经吸风器螺旋输送机输出，在料斗上设置吸风系统，其风力不能太大，否则将带走大量粉料、增加功耗。增大粉尘处理准备的负荷，甚至不能正常工作。综合考虑粉碎机的产能、物料的性质、能耗的影响等因素，选择机械出料的方式。由于本设计无需对粉碎机的粉碎成品进行除尘，干燥的处理（可在后续工作流程中处理），所以无需安装风机及除尘装置，设计合理的输送装置即可。3.8.23.8.2 输送设备的选择输送设备的选择1) 概述可以选用的输送设备范围很广，重要的是应当了解其主要型号的优缺点以及选择的方法。在可行性的研究中必须迅速决定可用的输送机设备类型及其费用。输送系统的选用应比较其如下优缺点，即：投资；维修和操作费；效率；可靠性；使用的难易；对工艺过程的适应性；污染及对环境的影响。大多设备制造厂家都能提供各种物料在各种形式下的输送距离、输送高度以及相应的输送能力方面的资料。2) 初步选择选择输送设备的基本分析包括以下步骤：确定输送任务的目标，列出被输送物料的容积、输送距离和物料的加工方法，并考虑将来发展的要求，收集有关被输送物料的数据，像物料的块度、堆密度和影响输送方式的有关数据；考虑可能影响输送设备类型选择的可用的场地空间；研究可采用设备的基本类型；根据效率和适用性、投资和维修、操作费来比较适合的设备类型；做出选择。无锡太湖学院学士学位论文263) 主要选择因素知道被输送物料的最大块度尺寸有助于确定采用哪种输送机。一般螺旋输送机和埋刮板输送机对输送物料的块度有限制，带式及类似的输送机则没有限制。粉状的物料会有灰尘的问题存在，因此必须选择密封的输送设备。可以考虑螺旋输送机、埋刮板输送机、气力输送或封闭的带式输送机，但要根据物料的磨琢性而定。高温物料一般不能采用带式输送机，带式输送机的平均使用温度控制在 65 度左右，最高不超过 120 度。螺旋输送机、动输送机和板式输送机如果设计合理可在较高温度下使用。例如热的水泥熟料输送，用带式输送机来说物料温度太高了，可采用带有淬火连接轴和白口铁轴承的螺旋输送机。带式输送机可用于长距离的输送，但运距超过 500m 很少见。带式输送机并不限于水平输送，合理的倾斜输送也可以。普通带式输送机、板式输送机以及所有一般的振动输送机都不能用于垂直提升。而特殊的带式输送机，比如拉链型或压带型带式输送机都可用于垂直提升输送。斗式提升机是最常用的垂直提升输送设备。螺旋输送机及某些特殊输送机同样也能用于垂直提升输送。4) 选择螺旋输送机综合考虑以上因素，选择螺旋输送机。螺旋输送机的特点是：结构简单、横截面尺寸小、密封性好、工作可靠、制造成本低，便于中间装料和卸料，输送方向可逆向，也可同时向相反两个方向输送。输送过程中还可对物料进行搅拌、混合、加热和冷却等作业。通过装卸闸门可调节物料流量。但不宜输送易变质的、粘性大的、易结块的及大块的物料。输送过程中物料易破碎，螺旋及料槽易磨损。单位功率较大。使用中要保持料槽的密封性及螺旋与料槽间有适当的间隙。 3.8.33.8.3 螺旋输送机的结构设计螺旋输送机的结构设计目前螺旋输送机生产已实现标准化，但根据本设计的工作机的底端的总体尺寸，参考不同系列的螺旋输送机的相关数据发现没有适用于本粉碎机的螺旋输送机产品，所以需要自行设计配套的螺旋输送机。本输送机参考 LS 型螺旋输送机的结构进行设计。结构如下图所示：图 3.15 LS 型螺旋输送机的结构1.驱动装置 2.头部轴承 3.出料口 4.头节 5.标准中间节 6.选配中间节 7.尾节 8.进料口 9.尾部轴承 10.十字联轴节AHZC0655 锤片粉碎机的设计274 锤片粉碎机的操作、维护和检修锤片粉碎机的操作、维护和检修 4.1 生产操作生产操作锤片粉碎机的正确操作是连续正常工作的保证。操作不正确或疏忽大意是造成事故的主要原因。正确的操作和使用，也有利于提高生产能力。正确操作就是严格按照设备的操作规程开启设备和停止运转。操作规程是生产经验的总结，并随着设备的不断改进和提高，逐渐完善。1）开车前准备工作 a. 认真检查粉碎机的主要零部件，如锤片、锤架板、销轴、轴承、V 带轮等是否完好，操作门是否装好，紧固螺栓是否拧紧，主轴转动是否灵活（应无卡阻碰撞和其他障碍物） b. 检查机壳内有无物料，若物料过多，必须清理后方能开车。 c. 检查轴承内是否有足够的润滑油脂。 d. 检查螺旋输送机是否开启能正常工作。 e. 检查完上述工作并把发现的问题及时处理后，方可开车 2）起动、运转中注意事项 a. 准备工作完成后，即可开启电动机。电动机起动后应注意电机的起动电流，启动时间及空载电流是否符合电机特性表。 b. 设备正常运转后，才能开动喂料装置往粉碎机内输送物料。喂料装置可根据物料的粒度和含水量，予以增减。 c. 操作时必须做到均匀、连续喂料，这样可以提高产量和分离效率。 d. 严格控制物料的含水率，含水率控制在 4%8%为宜。水分过低，分离效果较差。 e. 严防金属物及不宜粉碎物进入粉碎机，应在喂料前道工序设置清除杂物装置。 f. 当电动机自动停车时，需查明原因，严禁强行起动。 g. 当发生以下情况必须立即停止喂料，关闭电动机，并进行检查和排除障碍。 1.滚子轴承温度太高； 2.发现有不正常的声音（如金属的擦碰声）和大量粉尘外漏； 3.设备运转时发现强烈震动。3）停车a. 必须按照生产工艺流程顺序停车，先停止喂料，待粉碎机内物料全部被粉碎并送出粉碎机，才能关闭粉碎机。b. 停车后，定期打开操作门，检查锤片、销轴、锤架板、筛网等易损件的磨损情况，为下次开车做好准备工作并认真填写设备生产记录。4.2 设备维护和更换设备维护和更换锤片粉碎机在生产运转中，受到物料的冲击、摩擦、碰撞等作用，使轴承、主轴、锤片、筛网、销轴等部件不同程度的磨损和变形，一段时间后这些部件甚至失去正常的工作能无锡太湖学院学士学位论文28力。因此应对设备进行日常维护，以便预防设备过于磨损和损坏，提高设备的完好率和延长试用期，避免设备事故的发生，提高设备的利用率，确保设备的正常运行。 4.3 设备的定期检修设备的定期检修1）及时检查清理。每天工作结束后,应及时清扫机器,检查各部位螺钉有无松动及齿爪、筛子等易损件的磨损情况；2）机器工作 1000 小时，应拆卸清洗轴承 1 次；3）每作业 13 个月应做定期检查与维修；4）机器零件有损坏或严重磨损时应及时进行修理或更换。转子部分（不包括锤片和销轴）如拆开更换零件，等重新装配后须进行动平衡效验。动平衡质量按国际标准化协会对刚性转子平衡精度等级 G6.3 进行效验；5）仔细清洗待粉碎的原料,严禁混有铜、铁、铅等金属零件及较大石块等杂物进入粉碎室内。；6）在停机时间更长时，还应使机器进入符合长期保管的技术状态，确保机器安全；7）不要随意提高粉碎机转速。一般允许与额定转速相差为 8%-10%。当粉碎机与较大动力机配套工作时,应注意控制流量,并使流量均匀,不可忽快忽慢；8）锤片式粉碎机的转子上通常安装有 4 组锤片，锤片呈对称排列形式，安装锤片时，必须严格按排列要求，相对应两组锤片的质量相差不得大于 5

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