目木粉粉碎机说明书(完整版).doc

摘 要根据国内外机械式粉碎机工作原理及生物能的推广应用，对木材的超微粉碎也提出了更高的要求，且对其粉碎质量、效率和粒度的要求更高。设计的超微木粉粉碎机由机架、双速电机、带传动系统、刀轴总成、进料斗、粉碎腔、分级系统、制动系统等组成。该超微粉碎机结构简单、制造成本低、粒度可调、效率高等特点。粗粉木料经料斗进入粉碎腔，在粉碎腔内与高速动静刀及木粉颗粒之间互相冲击、碰撞、磨擦、剪切、挤压而实现超微粉碎，粉碎后由筛网分级，合格产品由收集器收集，不合格产品继续在粉碎腔内粉碎，减少了对产品的污染，进一步降低了单位产品的成本、提高了产品的质量。超微木粉产品粒度由筛网规格型号决定，因此，产品合格率非常高。另外，粉碎机采用1500/3000rpm双速电动机，可满足不同粒度木粉粉碎的要求。关键词: 超微粉碎 动静刀具 粒度 粉碎机 双速电机目 录摘要I第1章 绪论11.1 课题的来源11.2课题研究的背景11.3 木材的特性21.3.1 木材的加工性能21.3.2 木粉的构造21.4 亚纳米级超细木粉加工技术的应用31.4.1 纳米级超细木粉加工技术在木材工业上的实际应用31.4.2 高质量纳米级超细木粉加工技术是提高木材利用价值的最佳途径41.5 我国纳米研究的预期目标51.5.1 我国纳米级超细木粉研究的发展方向51.5.2 我国纳米级超细木粉研究的预期目标51.6本章小结5第2章 总体方案设计62.1 设计任务及要求62.1.1 设计目标62.1.2 设计的主要参数62.2 设计的主要内容62.3 总体方案的拟定72.3.1国内粉碎机发展情况72.3.2 粉碎方式、粉碎室整体结构的确定82.4 本章小结12第3章 粉碎机各部件设计与计算133.1 电动机的选用133.1.1电动机的选用原则133.1.2电动机的主要类型133.1.3电动机的选用143.2带传动系统设计153.2.1带传动的特点153.2.2带的选择153.2.3 V带传动的设计计算153.2.4带轮设计173.3 刀轴总成设计203.3.1 刀轴总成总体设计203.3.2 刀轴总成主要零部件设计213.4 定刀设计293.4.1 定刀设计要求293.5 仓体设计313.51 粉碎流程313.52 仓体设计313.6 制动系统设计333.6.1 制动器的选择333.6.2 制动器设计333.7 100目木粉粉碎机总装外观353.8 本章小结35第4章 润滑与密封364.1 润滑364.1.1轴承的润滑364.1.2仓体、筛网与轴之间的润滑364.2 密封374.2.1轴承端盖与轴之间的密封374.2.2仓体、筛网与轴之间的密封374.2.3上仓体与下仓体之间的密封374.2.4仓门与仓体之间的密封374.3 本章小结37结论38致谢39参考文献4040第1章 绪论1.1 课题的来源课题主要依托黑龙江省科技厅省自然基金项目“纳米木粉动静压磨碎机理和细胞裂解建模理论”(项目编号C2004-13)和黑龙江科技学院青年基金项目“发电用木粉的粉碎装备的设计及其内部流场特性研究”(项目编号08-09)进行，设计的主要任务是要完成用于木材发电原料粉碎的机械装备设计。本项目提出木纤维纳微米形成的新的知识体系和加工途径，从细胞裂解的水平在纳米级超细木粉和木纤维的形成上产生重大的突破。从纳米级超细木粉和木纤维的形成原理上产生原始性创新的思路，突破国内外木纤维形成的传统方法，采用气体动静压技术，形成加压的新方法，简化加压系统的设计，降低纳米级超细木粉的设备投资，使我国木纤维的纳微米技术达到国际领先的水平。用纳微米技术在该领域开创一片新的研究领域。1.2课题研究的背景木材在纳米新技术研究的方向有广阔的发展前景。在木基纳米粉状材料的应用技术研究包括将木纤维、人造板材料纳微米贴面、纳米级超细木粉涂面的人造板装饰材料及其形成机理研究、纳米无机聚合物杂化木基材料、纳米级超细木粉与生物仿生材料的复合研究。这些将构成纳微米人造板学，木材纳米材料的特异性质、木材纳微米尺寸效应及其机理以及与显微结构的关系等研究将构成纳微米木材学1。纳米级超细木粉化学的研究、纳米林化合成新方法的研究、纳米级超细木粉物理法制造催化剂和不使用酸及没有酸污染研究等将构成纳微米木材物理化学的学科2。纯木纤维的强度高于一般钢材同直径细丝在100年前就被实验证明了，如果将纳微米技术引进人造板工业，我们完全可能制造出可再生资源生产的接近钢材强度的木基复合材料3。木材制成纳微米模压制品以后，硬度可能提高几倍，这样的木材可能出现超硬木材4。由于变形率的差异，木材和铁的复合一直非常困难，当木材和铁都加工到纳米级以后，木材和铁的复合就可能容易的多。如果木材和铁粉混合，当铁显示磁性时，木铁复合材就显示磁性。当铁显示超顺磁性时，木铁复合材就可能显示木材超顺磁性。这些理论可能构成木材生产磁性和绝磁材性的理论基础5。1.3 木材的特性 1.3.1 木材的加工性能 木材是一种细胞结构十分复杂的生物体，又是典型的各向异性材料，具有明显的三个主平面。在它的木粉加工性能分析时，必须从三个不同的切面入手，才能了解木粉的构造和性质。这三个切面分别为横切断面垂直于树干木纹方向，径切面沿树干方向并通过髓心的切面，弦切面沿树干方向并与年轮或树皮成切线相切的切面6。 1.3.2 木粉的构造木粉构造分宏观木粉构造和微观木粉构造。木粉宏观构造指用肉眼和在10倍放大镜下能观察到的木粉构造。木材的微观木粉构造则需用光学显微镜和电子显微镜通过几百倍，几千倍甚至几十万倍放大后才能观察到的构造。木材的普通木粉分析属于宏观构造分析，纳米木粉的分析属于微观构造的分析3。木粉宏观构造是木材表面的特征，它和树皮、边材、芯材、髓心、年轮、管孔、树脂道、木薄壁组织、波痕及材色、气味、结构、木粉、光泽等特征有关。木粉结构是组成木材的表面构造。在木材中，从横切面观察，木粉为不规则的粒状形状，弦切面可见与纵向垂直的木射线构成木粉。木粉的形态对纳米的表面木粉性能影响甚大，木粉微粒的长度、长宽比、木粉直径比（L:D）越小，纳米级超细木粉粒度就越细3。1.4 亚纳米级超细木粉加工技术的应用 1.4.1 纳米级超细木粉加工技术在木材工业上的实际应用在木材工业中，木材的纳米级超细木粉可能完全改变木材液化的方式和成本，使木材液化真正工业化7。在复杂木雕制品的加工中，采用RPM （直接CAD技术）利用将纳微米木粉或木纤维形成复杂木雕制品，可能开创一种新的木制品加工方法。纳米级超细木粉材料的工业化前途已经明朗，廉价、批量生产纳米级超细木粉材料的商业化环境已经形成。纳微米技术在木材工业上的应用将有巨大的商业价值8。纳米级超细木粉生产的无污染胶粘剂可能代替含甲醛的有毒胶。胶粘剂的绿色革命可能从木材的纳微米技术开始。目前，纳米级超细木粉能获得较大利润的产品是家具装饰纳米涂料，以家具表面需求确定生产成品类型。由于纳米级超细木粉的天然特性，木材胶粘剂作为纳米的产品可以做到成本低于传统尿醛胶，但环保效果远远优于传统胶粘剂，投资不变，生产成本基本不增加， 且不论性能、环保和外观，它和木材基本相似。因此，竞争力自然高于传统胶粘剂6-8。纳米技术制造的阻燃涂料可以使木材和外界完全隔绝，作为木材的这种纳微米涂饰材料可能最廉价的解决木材的阻燃问题9。木制磁材料和木制绝磁材料的研究将使磁材料和绝磁材料生产的成本下降，在纳微米材料中，木制纳微米粉的成本可能是最低的。木材的绝磁特性在这种材料中将得到充分的发挥。木材和磁性材料的亲和性和低廉的成本为制造木制磁材料提供了条件。发光木材的开发也将依赖木材纳微米技术的开发。木制高强度薄膜产品将靠木材微米木纤维的高密度模压技术实现。高密度木制产品的强度可以和普通钢材相比拟。木基空腔体材料和多孔材料的制备技术也是木材纳微米技术的发展方向。利用纳微米技术制成的木陶瓷其性能同样会更加优良6-10。 1.4.2 高质量纳米级超细木粉加工技术是提高木材利用价值的最佳途径木材是4种常用工程材料（钢材、石材、塑料、木材）中唯一可再生的材料，随着人类天然资源的日趋枯竭，前3种天然材料的耗尽之日仅仅是时间问题。随着人类环保意识的增强，多数发达国家的木材资源几乎都进入良性循环。中国随着天然林保护工程的深入，中国木材资源进入良性循环也为期不远。人类木材采之不尽，用之不竭之日即将到来。随着木材现代加工技术的发展，在特定场合（绝缘、绝磁、保温、轻结构、各向异性、有纹理要求等场合）替代其它3种材料，在未来不可再生的矿物资源原料枯竭之时全面替代钢材、石材和塑料将具有深远的意义。木材和其它材料一样，在加工成纳微米尺寸以后，材料特异性质、尺寸效应及其变化机理都将发生变化，如果木材的材料特异性质、尺寸效应及其变化机理由于木材纳微米技术的参与而发生变化，而木材纳微米小于木材的细胞直径，当木粉变成纳微米的粒度以后，木材原来细胞的结构完全破坏，木纤维、半纤维素、木质素可在加工的过程中用机械的方法可以分离出来，在纳米细粉状态下进行木材液化,因此，纳微米水平的木材改性是在木材细胞和显微结构下的改性技术，具有突破性进展的创新意义4-6。 木材纳米材料的产业化前途是非常光明的，廉价、批量生产纳微米木制品的工艺研究是产业化的最关键技术。木材纳微米科技是多学科交叉、基础研究和应用开发紧密联系的高新技术，木材纳米材料学、木材纳米机械加工学、木材纳米电子学、木材纳微米化学、木质纳微米生物学都将研究出创造性的成果，这些成果都将推动木材纳微米的产业化，为我们人类创造一个新的未来3-4。1.5 我国纳米研究的预期目标 1.5.1 我国纳米级超细木粉研究的发展方向 纳米级超细木粉加工方法与计算机视频检测设备研究是未来纳米加工工业科技攻关技术研究的主要内容，它的出现将使木材工业又增添了一个新的科研方向，从它的未来发展趋势看，将在木材工业生产中产生巨大的经济效益。纳米级超细木粉的应用与生产和销售有密切关系，纳米级超细木粉的应用技术问题直接关系到该产品的效益。到目前为止国内的装饰纳米涂料主要用途是家具，其它应用纳米装饰材料场合的应用上很少，纳米级超细木粉计算机模拟在国外也没有，我们现在研究开发新的纳米级超细木粉产品应用技术是具有中国特色的新技术开发。 1.5.2 我国纳米级超细木粉研究的预期目标 纳微米级的木粉形成方法利用雷诺效应形成的超高压，开创出一种新的纳米级超细木粉和微米木纤维形成的科学方法。提出新的知识体系和加工途径，突破国内外木纤维形成的传统方法，降低纳米级超细木粉的设备投资，使我国木纤维的纳微米技术达到国际领先的水平。用纳微米技术在该方面开创一片新的研究领域。我们未来开发的木材纳米级超细木粉加工设备的国产化率可以达到95，生产产品的利润率超过20，工业化生产成品率高于95%。由于纳米级超细木粉的价格不高，市场可以很快开发出来。 1.6本章小结本章对课题来源、背景，木材特性、木粉应用前景，超细木粉技术的应用及前景，我国纳米技术研究的预期目标做了详细的介绍。超细木粉应用前景广阔，需求量大、质量要求高。因此，需要相应的加工技术和加工设备。第2章 总体方案设计2.1 设计任务及要求2.1.1 设计目标本课题设计一台超微木粉粉碎机。随国内机械式粉碎机的发展和木粉代替煤燃料发电技术的应用，木粉粉碎机的需求量随之增加，且对其粉碎质量、效率的要求亦提高。因此，要设计一种双速粉碎机以满足不同粉碎的要求，提高粉碎机的使用寿命和降低粉碎过程对产品的污染，进一步降低单位产品的成本、提高粉碎效率和产品的质量。2.1.2 设计的主要参数粉碎室直径:500mm。筛网目数:100目。粉碎粒度:100150目。入料最大直径:20mm。采用双速电机。2.2 设计的主要内容粉碎机的总体方案设计在粉碎机设计中占有重要地位。主要包括:电动机的初选；传动系统的确定；制动系统的确定；粉碎方式、粉碎室整体结构的确定；润滑和密封的确定。粉碎机的方案必须满足用户的各种要求，典型的如加工范围、使用寿命、生产效率及经济性，可拓展可优化性，在经济合理的条件下，尽量简化结构，使整个粉碎机布局紧凑，节约材料以及占地面积，以利于实际使用的安放与控制操作，提高效率和粉碎质量，最大限度提高粉碎机系列化与部件通用化的程度，确保粉碎机能高效地完成加工要求，震动、粉碎时产生余热等负面影响要充分予以考虑和解决。2.3 总体方案的拟定 2.3.1国内粉碎机发展情况超细粉碎机械按粉碎方式可分为干式和湿式两种，超细粉碎设备的主要类型有气流磨、高速机械冲击磨、搅拌球磨机、研磨剥片机、砂磨机、振动球磨机、旋转筒式球磨机、塔式磨、旋风或气旋流自磨机、高压辊(滚)磨机、高压水射流磨机、胶体磨等。其中气流磨、高速机械冲击磨、旋风或气旋流自磨机、高压辊(滚)磨机等为干式超细粉碎设备，研磨剥片机、砂磨机、高压水射流磨机、胶体磨等为湿式粉碎机，搅拌球磨机、振动球磨机、旋转筒式球磨机、塔式磨等既可以用于干式超细粉碎也可以用于湿式超细粉碎11。目前，我国超细粉碎设备的研制和生产得到了很大发展，为我国粉体工业做出了重要贡献。国内超细粉碎技术的总体水平是:能够生产出目前在工业上应用的各类超细粉设备。20世纪80年代中期以来，通过引进和消化吸收国外超细粉体加工设备，经过20多年的发展，我国已经能够自主生产各类超细粉碎和精细分级设备，在近5年新建的超细粉体加工厂中国产设备或中外合资厂生产的设备占主导地位；我国已能够工业化大批量生产平均粒径1m左右的超细粉体，如超细重质碳酸钙、超细高岭土(包括煅烧高岭土)、超细滑石、超细石墨、超细云母、超细碳化硅、超细二氧化硅以及氧化铝和氢氧化铝、氧化镁和氢氧化镁等；由于新材料技术的发展，设备的磨耗有了显著降低，如我国自主开发的旋风自磨机，5年前冲击盘的寿命约200h，通过采用新材料现已延长到3000h以上；已有部分超细粉碎设备和技术出口到东南亚、中东、非洲等发展中国家11-14。超细粉碎设备的主要发展趋势是: （1）提高产品细度、降低设备粉碎极限。由于现代许多高技术和新材料的发展需要超微粉体，如航空航天隐身材料、(具有韧性的)高级陶瓷、吸波材料、功能纤维、环境保护材料、生物医学材料等。因此，要求发展产品粒度小于1m，粉碎极限低的工业化超细粉碎设备和分级极限粒度小的工业化精细分级设备以及配套的生产技术。 （2）提高单机产量、降低单位产品能耗。由于市场对超细粉体产品需求量的增大，特别是用户用量的增大(如大型造纸厂年造纸颜料需求量达10多万t)及对产品质量稳定性要求的提高，大型设备的市场需求量呈增长趋势。设备大型化是提高单机产量、降低单位产品能耗的主要途径之一。此外，应用现代科技研发新型的超细粉碎设备也是提高粉碎效率、产量和降低单位产品能耗的主要方向之一。 （3）降低磨耗。超细粉碎和精细分级设备一般是高速运转设备，高速运转器件在与被磨或被粉碎物料的作用过程中难免磨损(耗)。磨耗不仅污染被粉碎物料(这种污染往往用物理方法很难去除)，而且影响设备与物料接触部件的使用寿命，增加了生产成本。因此，降低磨耗是超细粉碎设备发展永恒的课题。 （4）高稳定性和可靠性。超细粉碎和精细分级设备的稳定性和可靠性是超细粉碎生产线所必须的要求，也是高性能设备的必然要求，它对生产成本、效率、生产安全以及产品质量等有重要影响15。我国超细粉碎设备的发展应该注意以下几个方面:（1）加强基础理论研究，以指导设备的自主创新开发；（2）在现有设备的基础上，优化工艺流程。对于大规模生产的粉体，可以有针对性地研制专用机型；（3）加强与粉体机械配套的自动控制和在线检测设备及相关软件的研制开发，以便提高设备的自动化水平，降低能耗； （4）开发超细粉碎与精细分级配套的多功能设备；开发高效、低耗，伴随新技术的发展能逐渐改进的超细粉碎设备，开发多种型号的大型超细粉碎设备，开发无污染并和工艺配套的设备15。 2.3.2 粉碎方式、粉碎室整体结构的确定1. 粉碎方式、粉碎室整体结构的设计（1） 方案一为剪切式粉碎室，其结构剖视简图如图2-1所示: 图2-1 剪切式粉碎室结构剖视图 工作原理:原料通过给料机送入磨内，经高速运转的转子盘与定子盘产生强大的剪切力而粉碎。粉碎后的细粉被系统气流送至收集系统收集。（2） 方案二原理简图如图2-2所示: 图2-2 机构剖视粉碎原理图原理:物料经料斗进入粉碎腔，在粉碎腔物料与高速回转器件及颗粒之间互相冲击、碰撞、磨擦、剪切、挤压而实现超细粉碎，粉碎后由筛网分级，合格产品由收集器收集，不合格产品继续在粉碎腔研磨粉碎。产品细度由筛网规格型号决定。（3） 方案三:原理简图如图2-3所示: 图2-3 粉碎原理图 工作原理:在机器内部，物料受到离心力的作用，在动针和静针之间猛烈撞击，被反复打击而粉碎。 2.三种方案进行比较，确定最终方案方案一粉碎机性能特点:（1） 物料在粉碎区瞬间粉碎后进入收集系统，粉碎能耗低，无过粉碎现象，不会提高粉碎温度。 （2）通过调整转子盘与定子盘间隙，生产不同细度的产品。 （3）根据产品细度要求，可加配振动筛或气流分级机生产高细度产品，粗颗粒再次进入磨机循环粉碎。 （4）根据物料的特性，可选择负压或正压生产工艺流程，可选择常温粉碎和深冷粉碎两种形式。 （5）机械稳定性强，操作简单，维修方便。方案二粉碎机性能特点:（1） 对原料直径要求低，最大直径可达20mm。（2） 采用双速电动机，可实现双速粉碎，可生产不同性质的产品。（3） 根据产品细度要求，更换筛网，可保证产品合格率达100%。（4） 快开式设计，设备清理维修方便。（5） 负压生产，无粉尘飞扬，工作环境优良。方案三粉碎机性能特点:（1）磨损小-靠物料互相撞击，故耐用。（2）可湿法加工或干法加工。（3）结构简单，清洗方便。考虑到粉碎机的制作成本、粉碎质量、效率、检修等方面因素，最终决定采用方案二。3. 粉碎机总体结构设计100目超微木粉粉碎机总体结构设计如图2-4所示 图2-4 100目超微木粉粉碎机总体结构设计图2.4 本章小结本章木粉粉碎机总体设计，通过对三套可行粉碎方案进行认真分析和比较确定了最终设计方案，同时明确了本设计的设计方向，为粉碎机各部件的选择、设计与计算提供了理论基础。第3章 粉碎机各部件设计与计算3.1 电动机的选用 电动机的类型有多种，各有不同的电气特性和结构形式，以满足各种机械负载和不同的工作环境的传动需求。作为一般传动用的电动机功率范围很广，从几分之一千瓦直至几千千瓦，但用于一般传动机械或辅助传动装置，大多数为中小功率的电动机。 3.1.1电动机的选用原则 （1）根据不同工作的动力需求选取所需电动机的类型、功率； （2）在干燥厂房中，采用开启式、防护式电动机； （3）在潮湿而无潮气凝结的厂房中，可以采用开启式或防护式电动机，但须要能耐潮的绝缘。 （4）在特别潮湿的厂房中，由于空气中的水蒸气经常饱和，并可能凝结成水滴，需采用防滴式，防贱式或封闭式电动机，并需要能耐潮的绝缘。 （5）在有腐蚀性蒸汽或气体的厂房中，应采用密闭式电动机或耐酸绝缘的封闭风冷式电动机。 （6）在有着着火危险的厂房中，至少应采用防护式笼型电动机，当其湿度很大时，应采用封闭式电动机。 （7）在含有易爆气体的区域，需要采用防爆式电动机。 3.1.2电动机的主要类型1.交流电动机交流电动机是价格较便宜的一类电动机，尤其是其中的笼型异步电动机，因结构简单、机械特性好、体积小、价格又最低，所以应用最广泛。笼型异步电动机的连续运行特性很好，其转速受负载波动的影响较小，启动转矩也较大，适用于不调速的连续运转负载。该类电动机的主要缺点为启动电流很大，约为额定电流的57倍，如果电动机的容量较大，将对电网产生瞬间的冲击。为此，常采用各种降压启动方式，把启动电流限制在较小的范围内，但随之他的启动转矩相应有较大幅度的降低，所以只能用于轻载启动的设备，如风机、水泵之类的机械设备。线绕式交流异步电动机常用于不调速连续运行的大功率设备，如空气压缩机、气泵等。为解决启动问题，一般采用在电动机的转子回路中串接频敏电阻以限制启动电流，并获得较大的启动转矩。绕线式异步电动机的另一类用途是起重机械，只需利用控制电器切换转子回路外接电阻的数值，便可获取不同的机械特性，满足有极调速的要求，还可以做四象限运转。2. 直流电动机直流电动机的主要特点是调速性能好。在一般应用场合，大多数采用他励式直流电动机，只需改变电枢的电压，便可实现恒转矩调速，而且机械特性又较硬，调速范围较广，如果组成闭环调速系统，可应用于高精度的调速装置。如果降低直流电动机的励磁电流，电动机的转速即随之升高，但转矩要减小，这种调速方式称为恒功率调速，其特点是可实现比电动机额定转速更高范围内的调速。串励式直流电动机的机械特性很软，低速时转矩很大，故常用于电车、牵引机械之类的应用领域。直流电动机的主要缺点是结构较复杂，维护工作量较大，而且价格较高。 3.1.3电动机的选用粉碎机要求双速、连续运转特性要好、体积要小；由于要综合考虑整机的成本，所以价格相对要较低；生产环境干燥、有较少粉尘，对电动机没有特殊防护的要求；粉碎机属空载启动设备，因此对电动机的启动转矩无特殊要求。本粉碎机选择电动机型号为:YD90L-2 双速电动机（2.2kw，二级、1500/3000r/min）。3.2带传动系统设计 3.2.1带传动的特点带传动的共同特点是:结构简单，传动平稳，具有一定的吸震能力，能在大轴距和多轴间传动，成本低，不需润滑，维护简单。 3.2.2带的选择经查参考文献20表9.2-1 传动带的类型、特点和应用，确定本粉碎机选用普通V带，其特点是:当量摩擦系数大，工作面与轮槽粘附性好，允许包角小、传动比大、预紧力小。绳心结构带体较柔软，曲挠疲劳性好。 3.2.3 V带传动的设计计算1.设计功率 Pd=KAP式中P-传递的功率（kW）； KA-工况系数。经查参考文献20表9.2-13 工况系数KA，确定KA=1.554 Pd=1.5542.2=3.4kW2. 选定带型根据Pd、n1查参考文献20图9.2-1，选择带型为:Z型。式中n1-小带轮转速，初步设定为7000转。3.传动比 i=n1/n2=7500/3000=2.5式中n2-大带轮转速。4. 小带轮基准直径经查参考文献20表9.2-36，确保V带寿命，确定小带轮基准直径dd1=63mm。5. 大带轮基准直径 dd2=idd1(1-) 式中-弹性滑动率,通常取0.010.02,这里取0.015。 dd2=2.3363（1-0.015）=155.1mm经查参考文献20表9.2-36，选取标注值dd2=160mm。6. 带速 v=dd2n2/60000=1603000/60000=25.1m/s7.初定轴间距 0.7（dd1+dd2）a02（dd1+dd2） 175a0446结合结构要求初定a0=440mm。8. 所需带的基准长度 Ld0=2a0+（dd1+dd2）/2+（dd1-dd2）2/4a0 =2440+（63+160）/2+（63-160）2/4440 =1235.6mm经查参考文献20表9.2-8，选取标注值Ld=1330mm。9. 实际轴间距 a=a0+（Ld-Ld0）/2=440+(1330-1235.6)/2=487.2mm10. 小带轮包角 1=1800-（dd2-dd1）/a57.30 =1800-（160-63）/487.257.30 =168.60900满足工作要求。11. 单根V带传递的基本额定功率 根据带型、dd1和n1查参考文献20表9.2-18，P1=1.07kW。12. 传动比i1的额定功率增量根据带型、n1和i查参考文献20表9.2-18，P1=0.06kW。13. V带的根数 Z=Pd/(P1+P1)KKL 式中K-小带轮包角修正系数。 KL-带长修正系数。查参考文献20表9.2-14，K=0.98。查参考文献20表9.2-15，KL=1.14。 Z=3.4/(1.07+0.06)0.981.14=2.70圆整后Z=314. 单根V带的预紧力 F0=500（2.5/K-1）Pd/（Zv）+mv2 查参考文献20表9.2-16，m=0.06kg。 F0=500（2.5/0.98-1）3.4/（325.1）+0.0625.12 =23.3N15.作用在轴上的力 Fr=2F0Zsin（1/2）=223.33sin（168.60/2）=139.1N 3.2.4带轮设计1.带轮的技术要求（1）带轮材料采用灰铸铁HT150或HT200。（2）带轮应结构简单、便于制造、重量轻、材料分布均匀、消除铸造内应力。进行动静平衡测试。（3）铸造带轮的轮槽工作面不应有砂眼、气孔，其他部分不应有缩孔等铸造缺陷。轮槽工作面的粗糙度Ra不得超过6.33.2m，轴孔端面的Ra不超过6.3m。（4）带轮的基准直径、有效直径的偏差可取b11或c11，外径偏差取h11或h12，轮毂孔偏差取H8或H9。（5）同一带轮的任意两个轮槽的基准一致性偏差应小于0.4mm。（6）带轮轮槽间距e的累积偏差应小于0.06。（7）带轮的径向圆跳动、斜向圆跳动t应小于0.2（小带轮）、0.3（大带轮）。（8）带轮的平衡要求按GB/T11357-1989的规定。2.小带轮设计小带轮三维视图如图3-1所示: 图3-1 小带轮三维视图小带轮的结构及尺寸如图3-2所示: 图3-2 小带轮结构及尺寸 3.大带轮设计大带轮三维视图如图3-3所示: 图3-3 大带轮三维视图大带轮的结构及尺寸如图3-4所示: 图3-4 大带轮结构及尺寸3.3 刀轴总成设计 3.3.1 刀轴总成总体设计1. 设计要求（1）将转矩由小带轮传至刀具；（2）要有合理的支撑，保证连续正常工作。（3）轴要满足扭矩、弯矩等要求。（4）轴承使用寿命达1.5年。（5）刀具满足切削要求。（6）设置飞轮，做动静平衡测试。（7）风扇要满足负压生产条件。2.刀轴总成总体设计简图如图3-5所示: 图3-5刀轴总成总体设计简图3.刀轴总成总体设计三维视图如图3-6所示: 图3-6 刀轴总成总体设计三维视图 3.3.2 刀轴总成主要零部件设计1. 支撑设计（1）轴承类型选择的主要因素 1）允许空间。 2）载荷大小和方向。 3）轴承工作转速。 4）旋转精度。一般机械均可用G级公差轴承。 5）轴承的刚度。 6）轴向游动。轴承配置一般是一端固定，一端游动，以适应轴的热胀冷缩，保证轴承游动方式，一般可选用内圈或外圈无挡边的轴承，另一种是在内圈与轴或者外圈与轴孔之间采用间隙配合。 7）摩擦力矩。 8）安装与拆卸。（2） 轴承的选择查参考文献22表6-2-52，根据轴承受载荷的大小、方向和性质选取深沟球轴承轴承6005、6007。（3） 轴承座设计如图3-7所示 图3-7 轴承座外观图 2.刀具及风扇（1）刀具设计动刀是粉碎机粉碎物料最主要的部件，它的结构直接关系到粉碎机的粉碎方式和粉碎效率。本设计的动刀分为两个部分:刀体和锯片。高速回转下增加了动刀与颗粒之间的冲击、碰撞、磨擦、剪切、挤压等作用，从而提高了粉碎质量和粉碎效率。（2） 风扇设计为了使粉碎机产生良好的负压生产环境、提高产品分级效率，本设计采用大功率四叶式风扇，如图3-8所示: 图3-8 四叶式风扇3.轴（1）轴的材料的选择由于带轮张紧力及各回转件自身重力的影响，对轴的疲劳强度有一定的要求，因此，轴的材料选用40Cr。（2） 轴最小直径的确定当轴的长度、支撑距离未定，因而支撑反力及弯矩无法确定时，可先按扭转刚度和扭转强度估算轴的最小直径。 1）按扭转强度估算轴的最小直径 d=A(P/n)1/3式中A-系数，按参考文献24表12.1-2选取为105 d=105(2.2/7500)1/3=6.9mm 2）按扭转刚度估算轴的最小直径 d=B(P/n)1/4式中B-系数，按参考文献24表12.1-3选取为109 d=109(2.2/7500)1/4=14.3mm 3）轴最小直径的确定轴上有键槽时，应增大轴的直径，查参考文献24表12.1-4，选取增大值为7%。 d0=d（1+7%）=14.3（1+7%）=15.3mm设计轴的最小直径采用22mm。（3） 轴的结构设计 1）轴设计的基本要求: 轴与装在轴上的零件要有准确的工作位置，并便于装卸、调整。 制造工艺性要好。 要特别注意轴应具有足够的刚度。 2）提高轴刚度的措施: 增大轴的直径，缩短轴的长度，选择合适的支撑跨距。 为减小弯矩，应将轴上受力较大的零件尽可能设置在靠近支撑处。 为避免轴和轴承受过大的弯矩，对某些传动轴，如装皮带轮的周，可采用卸荷结构。但应注意:传递扭矩要采用花键或双键，如使用单键，轴仍承受一部分弯矩。 尽可能不采用悬臂轴，因为它的刚度小。 3）轴的设计如图3-9所示: 图3-9 轴的设计图轴的三维视图如图3-10所示: 图3-10 轴的三维视图 （4）轴的强度校核计算 1）求轴上的载荷 受力分析如图3-11所示: 图3-11 轴的受力分析图 已知:F1=10N，F2=60N，F3=83N，Fr=139N， F4=Fr+F=Fr+9550000P/（nd/2）=394N 集中在F6作用处的弯矩为零，即: F1119+F2（59+149+15868180）F3（59+149119）F4（68+180）+F5180=0 可求得F5=538N 铅垂方向上合力为零，即: F1+F2+F3+F4F5F6=0 可求得F6=9N T3=9550000P/n=2801Nmm T1+T2=T32） 做出弯矩图如图3-12所示: 图3-12 轴弯矩图 3）做出扭矩图如图3-13所示: 图3-13 轴扭矩图 4）由弯矩图和扭矩图可知，危险截面在F5作用处，在该处做弯扭合成强度校核计算。 查参考文献28表15-3得40Cr的对称循环变应力时轴的许用弯曲应力-1=70MPa。 弯曲应力、扭转切应力均为对称循环变应力时=1。 ca=M2+(T3)21/2/W W=d3/32 式中ca-轴的计算应力,MPa; W-轴的弯曲截面系数，mm3。 W=223/32=1045.4mm3 ca=267922+(12801)21/2/1045.4 =25.8MPa ca-1 因此,轴的弯扭合成强度符合要求。 5）轴的扭转刚度校核 查参考文献28表5-1-12得d=0.250/m =7350Tili/(di4l)7350T/d4=73502.801/224=0.088 则d 式中d-轴的最小直径； Ti-第i段轴所受扭矩； li-第i段轴的长度； di-第i段轴的直径； L-轴的总长度。 因此，轴的扭转刚度符合要求。 4.轴承寿命校核（1）6005轴承寿命校核当量动载荷 P=F5=538N基本额定寿命 Lh=106（C/P）/60n式中C-基本额定动载荷，查参考文献22表6-2-52，得C=10.0kN。 Lh=106（10.0/538）3/（607500）=14271h 设计L=1.5年=13140h LhL因此，6005轴承使用寿命符合设计要求。（2）6007轴承寿命校核当量动载荷 P=F6+Fx式中Fx-粉碎时最大 动载荷，Fx=850N P=9+850=859基本额定寿命 Lh=106（C/P）/60n式中C-基本额定动载荷，查参考文献22表6-2-52，得C=16.2kN。 Lh=106（16.2/859）3/（607500）=14906h 设计L=1.5年=13140h LhL因此，6007轴承使用寿命符合设计要求。3.4 定刀设计 3.4.1 定刀设计要求1. 功能要求（1）定刀刚度要达到一定的要求，以保持与动刀之间的间距，保证粉碎效率和粉碎质量。（2）定刀安装要牢固可靠，应设有防松装置。2.工艺性要求（1）结构要合理，使定刀的安装、拆卸、刀具的更换简便。（2）刀具要有足够的硬度，以减少磨损、提高产品质量。5.4.1 定刀设计1. 定刀的组成 定刀由齿条（6）、隔板二（2）、密封垫（1）、外侧板（1）、隔板一（3）、底板（1）和螺栓等组成。2.定刀设计定刀设计简图如图3-16所示: 图3-16 定刀设计简图定刀三维视图如图3-17所示: 图3-17 定刀三维视图3.5 仓体设计 3.51 粉碎流程物料经料斗进入粉碎室，在粉碎室物料经高速回转器件动刀和固定的定刀的剪切、碰撞以及颗粒之间互相冲击、碰撞、磨擦、剪切、挤压而实现超细粉碎。风扇高速旋转造成粉碎室内负压，产生气流流动。气流由粉碎室的进气孔进入粉碎室，与粉碎后的物料混合，再经筛网，经过筛网时物料分级，合格的物料随气流过筛网经出料口进入收集器收集，不合格的物料继续在粉碎室内粉碎直至合格。 3.52 仓体设计1. 仓体设计要求（1）有足够的空间安装定刀、动刀，保证动刀旋转和其他零部件不发生干涉。（2）筛网的拆卸、更换要简便。（3）仓体上设计进气孔。（4）采用快开式设计（仓盖快、上仓体快开），打开后要能检查仓内所有部件，尤其动刀和筛网的磨损情况。2.仓体设计仓体设计三维视图如图3-18所示: 图3-18 仓体三维视图仓体设计简图如图3-19所示: 图3-18 仓体设计简图3.6 制动系统设计 3.6.1 制动器的选择制动器是使运转中的机构或机器迅速减速、停止并保持停止状态的装置；有时也用作调节或限制机器或机构的运转速度。对制动器的基本要求是:制动可靠，操纵灵活，散热良好，重量轻，结构紧凑，便于安装和维护。由于，粉碎机只在工作中发生异常时，为避免造成更大的损失，采用制动器制动停车。因此，本设计采用结构简单、操作灵活的自制摩擦式制动器。 3.6.2 制动器设计1.制动器安装位置的选择制动器一般选择安装在高速轴上，结合高速轴（刀轴总成）结构，制动器选择利用摩擦片与飞轮之间的摩擦进行制动。2.制动器设计制动器设计如图3-20所示: 图3-20 制动器设计图制动器三维视图如图3-21所示: 图3-21 制动器三维视图3.7 100目木粉粉碎机总装外观 100目木粉粉碎机外观图如图3-22所示: 图3-22 100目木粉粉碎机外观图3.8 本章小结 本章是100目木粉粉碎机设计的主体部分，进行了电机选择、带传动系统设计、刀轴总成设计、定刀设计、仓体设计、制动系统设计，对各零部件进行了选择、设计，并对关键零部件（如:轴、轴承）进行了受力分析、强度校核、寿命计算，为设计提供了理论依据。第4章 润滑与密封4.1 润滑 4.1.1轴承的润滑1.润滑方式的选择6005、6007轴承最高转速均为7500r/min，查参考文献22表6-2-52，确定采用脂润滑。2.润滑脂的选择查参考文献23表10-2-16，确定使用钙基润滑脂（GB 491-1987）2号进行润滑。3. 每年添加润滑脂量的估算（1）轴承6005每年添加润滑脂量的估算 m1=DBX（1+K2）=47120.004（1+0.6）=3.6g式中D-轴承外径，mm。式中B-轴承宽度，mm。式中X-系数，每年加一次润滑脂时X=0.004。式中K2-工作环境系数，查参考文献2表10-1-61，K2=0.6。（2）轴承6007每年添加润滑脂量的估算 m2=DBX（1+K2）=62140.004（1+0.6）=5.6g式中D-轴承外径，mm。式中B-轴承宽度，mm。式中X-系数，每年加一次润滑脂时X=0.004。式中K2-工作环境系数，查参考文献23表10-1-61，K2=0.6。 4.1.2仓体、筛网与轴之间的润滑查参考文献23表10-2-16，确定使用钙基润滑脂（GB 491-1987）2号进行润滑。4.2 密封 4.2.1轴承端盖与轴之间的密封查参考文献23表10-3-2，确定轴承端盖与轴之间的密封采用毛毡密封。 4.2.2仓体、筛网与轴之间的密封鉴于仓体的开启结构，仓体、筛网与轴之间的密封不能采用毛毡密封。查参考文献23表10-3-2，确定仓体、筛网与轴之间的密封采用O型密封圈进行密封。 4.2.3上仓体与下仓体之间的密封查参考文献23表10-3-3，确定仓体、筛网与轴之间的密封采用丁腈橡胶垫片进行密封。 4.2.4仓门与仓体之间的密封查参考文献23表10-3-3，确定仓体、筛网与轴之间的密封采用丁腈橡胶垫片进行密封。4.3 本章小结润滑与密封是100目木粉粉碎机设计的一个重要部分:润滑部分对轴承润滑方式和仓体、筛网与轴之间的润滑方式、润滑油进行了选择，并进行了油耗计算，对粉碎机的维护与保养提供了依据；密封部分对粉碎机需要密封的部位进行了密封方式、密封件的选择，确保了产品的质量。结论100目超微木粉粉碎机是一种专门针对木料进行粉碎的粉碎机，通过更换筛网、合理选择电动机（双速）的转速可生产多种细度的产品，具有结构简单、制造成本低、生产效率高、产品质量高等特点。设计中，对粉碎机各个零部件从功能、工艺性等多方面都进行了详细的设计，并对关键零件（轴、轴承等）进行了校核。尤其在动刀、定刀、仓体、筛网等设计中投入了大量的时间和精力。动刀和定刀的独特的结构设计更加有利于物料的粉碎；仓体开设进气口，结合风扇排风作用形成气流带动粉碎后的物料分级，且筛网的设计在一般粉碎机一个底部筛网的基础上增加了侧网，使得粉碎机的粉碎、分级效率大大提升，同时也提高了产品的质量；仓体采用快开式设计，使得刀具、筛网的更换以及仓内各零部