机械毕业设计（论文）-小型秸秆粉碎机的设计（全套图纸） .pdf

设计题目： 小型秸秆粉碎机的设计 学 院： 专业年级： 学 号： 学生姓名： 指导教师、职称： 2015 年 5 月 18 日 目录目录 摘要 . i 1 引言 1 1.1 秸秆粉碎机设计的目的与意义 . 1 1.2 秸秆粉碎机械的发展现状 . 1 1.2.1 国外粉碎机的发展状况 1 1.2.2 国内粉碎机的现状 2 1.3 本文研究的主要内容 . 3 2 粉碎结构的选择 4 2.1 锤片式粉碎机 . 4 2.2 劲锤式粉碎机 4 2.3 齿爪式粉碎机 . 5 2.4 对堒式粉碎机 . 6 3 秸秆粉碎装置方案的确定 7 3.1 粉碎机的工作原理 . 7 3.2 粉碎室的形状 . 7 3.3 锤片速度和转子速度的确定 . 7 3.4 粉碎室宽度的选择 . 8 四 设计主机参数 9 4.1 主机动力 . 9 4.2 轴承的选择 . 10 4.3 键的选择 . 10 4.4 螺栓的选择 . 10 3.5 螺母的选用 . 10 3.6 垫圈的选择 . 10 五 带的设计计算 11 5.1 带及带轮的选用 . 11 5.2 确定带轮的基准直径并验算带速 . 11 5.3 确定 v 带的中心距 a 和基准长度 ld 12 六 锤片的设计计算 13 6.1 锤片材料的选择 . 13 6.2 锤片的数目 . 13 6.3 锤片排列的确定 . 14 5.4 罩板 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 7 总结 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参考文献 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 致谢 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 i 摘要摘要 21 世纪以来我国大力扶持农业发展，农业机械化的实现已初见成效，不仅 增加了我国的国际竞争力，而且给国家带来可观的经济收入，还能够提高我国的 国民经济生产总值。秸秆资源作为一种重要的生物质能源，在我国产量巨大，但 至今一直没有得到充分的利用，因此设计出一种对秸秆进行切碎、粉碎处理的机 械可以很好地解决此问题。目前，秸秆的处理方法很多，可以直接燃烧、还田堆 肥，作工业原料等等，除了直接燃烧外其他的都需要经过切碎粉碎处理。通过这 次对秸秆粉碎机整体设计及其各部件的分布设计的论述与诠释， 来实现小农机具 在国内的推广和广泛的应用。 关键词：农业机械化；秸秆粉碎；设计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 ii ii abstract since twenty- first century our country to support agricultural developmentvigorously, implementation has achieved initial success of agricultural machinery,not only to increase the international competitiveness of our country, but alsobring considerable economic income, but also can improve our gross national production. straw resources as an important kind of biomass energy,huge production in our country,but so far has ont been fully untilized,so designed a straw for chopped,crushing processing machinery is a good way to solve this problem.a lot of processing metuod at present,straw,returning can direct combustion,comost,as industrial raw materials,etc,in addition to direct .through the discussion and interpretation of the straw pulverizerdistribution design the overall design and its components, to achieve the farming machine in the domestic promotion and application. 1 keywords: agricultural mechanization ;straw crushing; design 1 1 引言引言 1.1 秸秆粉碎机设计的目的与意义秸秆粉碎机设计的目的与意义 人类为了自身的生存和发展，不断寻找新的能源，以减少和替代一次性能源 的消耗，在各种可再生能源中，生物质是储存太阳能的唯一一种可再生的资源。 是可持续再生能源中的重要组成部分。 生物质资源在全球资源利用中的低位是越 来越重要，它又是唯一的一种的可再生又可直接储存与运输的能源，是仅次于煤 炭、石油和天然气的全球第四大能源资源，约占全球总耗能的 14%，这在发展中 国家则更为突出生物质能源占总耗能的 35%， 我国是发展中国家， 各类农作物秸 秆资源相当丰富，据统计，2003 年产出量多达 6.4 亿，而棉杆在秸秆资源中占着 很大一部分的比重，现在，随着农业机械化的进步和发展，产出量应该远远超出 这个数目，然而，大量的秸秆资源又没有得到充分的利用，因此，秸秆资源大量 过剩的问题越来越严重。 2 目前，利用生物质能转换技术，将丰富的秸秆资源 变废为宝，转换为优质燃料，是国内解决秸秆浪费问题的一个很好的方法。在转 换秸秆之前，需要秸秆粉碎机将秸秆粉碎。因此，棉杆粉碎机对于我国的绿色农 业的发展有着不可替代的作用。 1.2 秸秆粉碎机械的发展现状秸秆粉碎机械的发展现状 1.2.1 国外粉碎机的发展状况国外粉碎机的发展状况 美国，加拿大等国家的小麦、玉米秸秆大部分用于还田。国外的茎秆还田机 具结构大多为立式结构。具有机具结构简单，作业效率高等特点。同时还有对秸 秆根部进行处理加工的整株秸秆粉碎还田机具。 目前国外茎秆还田机具普遍向宽 幅，与大马力轮式拖拉机配套的方向发展，宽幅秸秆粉碎还田机具采用液压折叠 的方式进行运输。宽幅秸秆粉碎还田机具在小范围的工作面内可以单独仿形，保 证工作面内秸秆留茬高度一样。例如美国的约翰迪尔公司，其茎秆切碎还田机幅 宽由 1.2m 到 5.4m， 配套动力由 50kw 到 180kw 的规格齐全， 其工作幅宽为 5.4m 的秸秆切碎还田机由三个分体组合，左右两个分体可以折叠，并可以单独随地仿 形。日本采用的是半入式联合收割机后面安装切草装置，一次能完成收获和秸秆 粉碎。在大功率，多功能为主的粗饲料粉碎机占优势的情况下，西欧国家还有重 视生产小型粗饲料粉碎机，其特点是体积小，重量轻，动力消耗小。意大利塞克 公司生产的小型粗饲料粉碎机的粉碎刀片沿螺旋线分布， 机具震动小， 粉碎均匀， 英国埃里温公司生产的 38mk2 型草捆粉碎机，粉碎转自只有 6 个铰链锤片，结 2 构简单，生产率达 2t/h，粉碎室的结构和性能继续改进提高。 3 1.2.2 国内粉碎机的现状国内粉碎机的现状 近年来，随着农作物秸秆饲料资源的大力开发和利用，我国秸秆饲料加工机 械发展迅速。概括起来主要有以下几种。 秸秆切碎机 该机又称为铡草机，主要用来切断茎秆，如稻谷，稻草，麦秆及玉米秸 秆等。较适用于作物乳熟期的青储，其主要特点是机型简单，功耗低，生产效率 较高，但是，秸秆饲料切碎机在加工过程中一般无法破碎秸秆的茎节。经牲畜消 化试验表明， 秸秆铡切后可部分程度的提高采食量，但不能提高秸秆消化率， 存在较大的浪费。 秸秆饲料粉碎机 粉碎机按结构形式的不同科分为四种类型，主要有锤片式，劲锤式，齿 爪式和对堒式。目前，秸秆饲料粉碎多采用锤片式粉碎机。 秸秆饲料揉碎机 揉碎机是我国近年来研制出来的一种新机型， 它采用介于铡切和粉碎两种机 械加工方式之间的一种新型加工方式。作物秸秆经过揉碎机被加工成丝状，完全 破坏了茎节的结构，并被切成 810cm 的碎断，使牲畜采食的适口性大大提高， 其全株采食率也从原来的 50%提高到 95%以上，根据加 t 过程不同，又可分为 揉搓机和揉切机两种。 其他秸秆切碎、粉碎机 目前秸秆饲料加工机械存在的主要问题是无论是性能上还是可靠性均较差， 而且秸秆加工工具主要部件制造质量低。 因此秸秆饲料加工机械的发展动向可以 分为： （1）进一步改进和完善现有机型，改善加工几的通用性，铡草机和揉碎机 实现系列化， 各种机型的主要工作部件， 实现标准化， 如粉碎机和揉搓机的锤片， 揉切机的刀片等； （2）提高机械制造质量，延长机械部件的工作寿命； （3）不断 改进粉碎室结构和性能，设计使用加工质量高，能降低的开式粉碎室是发展的方 向； （4）逐步实现机械作业的自动化和半自动化，进而降低秸秆饲料加工作业的 劳动强度，提高生产率，保证加工质量，朝着大功率，大型联合作业方向发展， ； （5）因玉米秸，麦秸，稻草等秸秆形态，物理机械特性各不相同，因根据作物 秸秆的不同地区特点而进行加工适应性较强的机具， 多功能秸秆加工机械以及精 3 加工机械有待于进一步研制和开发。 4 然而，国内秸秆粉碎机仍然摆脱不了一些技术问题的困扰。其问题是机具性 能较差，可靠性偏低，结构复杂，造价昂贵，调整使用不便，生产率低，针对性 不强等。因此，国内迫切需要进一步提高和完善秸秆粉碎机的性能，本文针对秸 秆粉碎机的现状以及优缺点展开了一系列的研究与讨论， 以达到优化现有秸秆粉 碎机性能的目的。 1.3 本文研究的主要内容本文研究的主要内容 本课题研究主要是通过对小型秸秆式粉碎机的工作原理与结构设计， 逐步探 求出比较合理的粉碎方式等， 设计出一种能顺利粉碎秸秆并符合正常工作要求的 的机械装置。 主要设计内容： 确定设计的总体方案及相关参数； 带的设计计算； 锤片的选择及排列方案 4 2 粉碎结构的选择粉碎结构的选择 粉碎机构是整个设计中最为重要的一个环节， 不同的粉碎机构有不同的粉碎 特性，本文主要选取了四种粉碎机构：锤片式、劲锤式、齿爪式，对堒式。在本 文中，我们最终采用的是锤片式粉碎结构。 2.1 锤片式粉碎机锤片式粉碎机 锤片式粉碎机是目前使用最广的一种粉碎机， 其结构由喂入机构、 粉碎室 （转 子、锤片、罩板） 、排料部分三部分组成，锤片式粉碎机是制药、食品、化工、 科研、冶金等工业部分将含淀粉的物料或矿石；通过高速剪切、锤击在强气流的 驱动下，经不锈钢筛网的过滤而得所需的粉剂，该设备设有吸尘装置，无粉末污 染。具有温度低、噪音小、效率高等特点。适宜粉碎化学物料、中药材等干燥的 脆性物料。 5 图 2.1 锤片式粉碎机 2.2 劲锤式粉碎机劲锤式粉碎机 本机主要用于畜牧养殖业、 工矿企业、 大中小型饲料厂。 除加工玉米、 高梁、 秸杆、花生蔓、饲料外还可以加工酚醛树脂、铅、丹、云母、石膏、焦碳、荆子、 大黄等矿物质和中草药，也是食品加工厂的必须设备并备有不锈钢机型。 6 5 图 2.2 劲锤式粉碎机 2.3 齿爪式粉碎机齿爪式粉碎机 齿爪式粉碎机齿爪式粉碎机是一种能将物料粉碎的机械设备。 该齿爪式粉碎 机，在机座上装有主机，主机包括有机体以及和机体连接在一起的活门组成粉碎 室，机体内装有轴承以及由轴承支承的主轴，主轴伸出机体外部的一端装有皮带 轮，在粉碎室内的一端装有转子，轴承两端装有内端盖和外端盖，转子上紧固有 数圈钢齿，与固定在活门里的齿盘交错配置，活门上端有入料口，入料口上面装 有盛料斗，活门下端有出料口。优点是结构简单、合理，可以用多种动力机械驱 动，可以筛出不同粗细的物料。可以广泛用于粮食、饲料、化工原料及中草药的 粉碎。 7 6 图 2.3 齿爪式粉碎机 2.4 对堒式粉碎机对堒式粉碎机 该种粉碎机可供选矿 、化工、水泥、耐火材料、磨料、建筑材料等工业部 门中细碎各种高 、中等硬度的矿石和岩石之用，尤其在建筑材料工业中生产瓜 米石和绿豆沙等产品 ，有较一般破碎机械更优异的效果。 8 图 2.3 对堒式粉碎机 7 3 秸秆粉碎装置方案的确定秸秆粉碎装置方案的确定 3.1 粉碎机的工作原理粉碎机的工作原理 粉碎机的工作原理主要是采用击碎原理，将秸秆从下入口送入粉碎室内，带 动粉碎室内的转子轴组的高速旋转，通过活动锤片对物料的锤击将其粉碎，物料 由于在被击碎的过程中随着转子轴组的高速旋转近一步的被细化粉碎。 9 1粉碎室， 2v 型带， 3销 图 3.1 粉碎机 3.2 粉碎室的形状粉碎室的形状 粉碎室形状为长方体型。 3.3 锤片速度和转子速度的确定锤片速度和转子速度的确定 锤片撞击力的大小与其工作速度有关，根据经验，一般粉碎精饲料为 50 65m/s，粗饲料及各种麦类为 70100m/s。考虑到本机为小型粉碎机选锤片速度 为 50m/s。 8 转子转速为： d v n 60 = 式中 d转子直径 6060 50 10.6 90 v n d = r/min 3.4 粉碎室宽度的选择粉碎室宽度的选择 粉碎室的宽度决定了粉碎物料的多少以及粉碎的效率， 因此粉碎室的宽度同 样是粉碎机的一个重要的参数。 本机的粉碎室宽度为刀罩宽 850mm。 9 四四 设计主机参数设计主机参数 4.1 主机动力主机动力 本次设计使用给定的主机，参数如下： 表 4.1 主发动机参数 汽油机功率、转速 7.5kw 1800r/min 行走轮直径（mm） 400 小皮带轮直径（mm） 87 大皮带轮直径（mm） 231 主机变速箱动力输出轴转速（r/min） 678 表 4.2 主机变速箱参数 行走档位 主机变速箱行走输出轴转速 r/min 前进 1 15.60 前进 2 29.25 前进 3 38.56 前进 4 72.30 前进 5 49.93 前进 6 93.62 前进 7 64.94 10 前进 8 121.75 倒退 1 23.16 倒退 2 43.42 4.2 轴承的选择轴承的选择 根据对该粉碎机的结构和对轴的受力分析可知，由于凿片为对称排列，在转 子的转动过程中凿片所产生的离心力相互抵消，轴承受到凿片产生的径向力为 零，但是由于转子本身会产生一定的离心力，同时转子自身的重力，会使轴承受 到轴向力。因此，在工作过程中轴承同时受到轴向和径向载荷的作用，故选择深 沟球轴承。 10 4.3 键的选择键的选择 转子主轴上与带轮的连接键。选用 gb109679。 4.4 螺栓的选择螺栓的选择 用来连接支承汽油机钢板与支架、 支承粉碎机钢板与支架用螺， 选用 gb5783 86。 3.5 螺母的选用螺母的选用 主要根据螺栓规格进行选择： gb617086。 3.6 垫圈的选择垫圈的选择 根据需要选用普通平垫圈：gb84885。 11 五五 带的设计计算带的设计计算 5.1 带及带轮的选用带及带轮的选用 本机选用 v 带传动。如下图 图 5.1 5.2 确定带轮的基准确定带轮的基准直径并验直径并验算带速算带速 1） 初选小带轮的基准直径 dd1。 根据测量， 取小带轮的基准直径 dd1 =45mm。 2)验算带速 v。 11 1 60 1000 d d n v = =4.239m/s 3）计算大带轮的基准直径。根据机械设计式（815a） ，计算大带轮的 基准直径 dd2 2 180 d dmm= 12 5.3 确定确定 v 带的中心距带的中心距 a 和基准长度和基准长度 ld 1）根据机械设计式（820） ，初定中心距 a0=300mm。 2）由机械设计式（822）计算带所需的基准长度 () () 2 21 0012 0 2 24 dd ddd dd ladd a =+ 1030.65 由机械设计表 82 选带的基准长度 ld=900mm。 3）按机械设计式（823）计算实际中心距 a。 0 0 234.6