毕业论文范文——卧式粉碎机

卧式粉碎机专业：机械设计制造及其自动化学生： 指导教师： 摘要：本文根据某塑料回收厂所提供的塑料的形状和性能，并查阅大量的相关资料，结合实际情况，设计出塑料回收设备，包括粉碎机、筛选机及其重要构件。本文首先介绍了粉碎筛选设备及其技术目前的发展状况和趋势、粉碎筛选设备的种类和工艺参数。然后分析各种塑料的机械性能，并根据其性能和所要求的粉碎和筛选效果，提出粉碎机和筛选机的结构及其性能特点的各种可行性方案。最后对各个方案进行相互比较，选取出相对较优的设计方案进行设计。在粉碎机的设计中，本文对粉碎机的各个机构进行了运动学和动力学的详细计算，并对变速箱和V带进行了严格的校核计算，确定了齿轮、电机、联轴器和皮带等的具体参数。根据这些参数绘制出粉碎机的结构总装图，同时在论文中也对其他构件进行了详细的介绍，如进料口、筒体等。在筛选机的设计中，由于筛选机中选用的变速装置和联轴器等与粉碎机中选用的是一样的，所以在设计过程中，省略了设计相同的部件，。只对其重要结构进行了详细分析和设计说明主题词：粉碎机 结构设计 The structure design of lying disintegratorMajor: Mechanical Design & Manufacturing and Their AutomationUndergraduate: Tutor: Abstract: According to the shape and the physical function of the plastic provided by a plastic recycling factory, and perusing a lot of relevant information， combined with the actual situation, to design plastic recycling equipment, including disintegrator, screening machine and their important components. In this paper, first introduced the development status and current of the disintegrate and screening equipment and their technology in modern, the kinds and technology parameter of disintegrator and screening machine. Then, analysis of the mechanical properties of plastics, and in accordance with their properties and requested by the disintegrate and screening , bring forward the structure and the function of as many as possible kinds of feasibility schemes of disintegrator, screening machine. Finally, And then, put these schemes compare with each others, chose the best scheme to design. In the design of the disintegrator, the thesis carries on the detailed calculation of the kinetics and dynamics to the whole organization, and takes a strict calculation of gear-box and V-belt, confirms the concrete parameter of gear, motors, couplings, the belt and so on. And then, Based on these parameters, a structure diagram of disintegrator is draw, at the same time, other components such as feed inlet, bowl, etc. also carried out a detailed introduced. As the gear-box and coupling selected in the screening machine has same structure as in the disintegrator, so in this design process, omitted the design of the same components. Only carries a detailed analysis and design explanation of the other important structure in the design of the sieving device. Key words: disintegrator, structure design第一章 前言1.1 设计的目的和意义随着我国经济的持续快速发展，人民生活质量的显著提高,畜产品生产和消费量也相应的增加；同时，国家也愈来愈重视现代农业建设并加大投入力度，使得粉碎塑料和其他的农产品加工机械的需求量也随之增长。近年来，在国家一系列发展的驱动下，当前我国的粉碎机械工业正处在历史上最好的发展时期，总体形式看好，已经连续五年保持高速增长，出现产销两旺的喜人态势。同时，在2007年，国家将继续加大对购买农机产品的补贴力度，而且随着国家及地方政府对粉碎机科技的研究,各企业收入将有所增加,负担减轻,支出减少。这些因素将使粉碎塑和其他农产品加工机械的需求量有较大幅度的增长。1.2 提出背景当前大多数是使用传统的粉碎机对其进行加工；而国外的加工机械也只是处于初级阶段。虽然，目前市场上已经生产出几种立式和卧式无筛粉碎机，其中立式无筛粉碎机有：AMC型无筛粉碎机、ZPS型微粉碎机和国产立式粉碎机；而卧式无筛粉碎机有：日本生产的卧式多级微粉碎机、美国生产的卧式单级微粉碎机和卧式无筛双转子锤片粉碎机。这些粉碎机虽有生产率高、能耗低、调节操作方便等优点，但由于各类型的粉碎机结构较为复杂，且采用多级电动机带动工作，使得成本较高且为微粉碎， 自上个世纪以来，国家投入了大量资金，对秸杆利用进行研究，但真正做到可持续发展的并不多，普遍达不到粉碎秸杆的技术要求，这类粉碎机虽可以对秸杆进行粉碎，但必须对秸杆进行粉碎前的加工，如压、铡加工，并且粉碎起来存在许多缺点： 动力浪费大，度电产量不高 粉碎粒度不均匀 机器部件磨损快，工作稳定性差 生产率低 由于使用筛片磨损快，生产成本增加。该设计在设计思想、机体结构和具体零件等方面都进行了创新。目前，国内无具体的样机，是一种较新颖的产品。它在结构设计方面进行的创新，提高经济和社会效益具有重要的意义。因此应大力开发使其朝着高效低能耗方向发展，以适合我国的发展需要。1.3 设计的基本要求该粉碎机主要是用于对塑料的加工，对其具有以下要求: 对加工塑料的适应性广，能加工各种类型的塑料，对含水量较大、纤维较长的粗塑料也应具有较好的适应性。 粉碎程度应能够根据要求进行调整，粉碎粒度应尽量均匀。 配套动力合理、度电产量高、提高生产率、降低能耗。 结构简单、操作方便、不需要较大的技术要求。 工作部件耐磨性好，减少更换次数，以降低生产成本，提高经济效益。 噪音低、粉尘少、以减少环境污染。 机型结构简单、尺寸紧凑、体积小、占地少、成本低、以适合广大工业的生产。1.4 设计的指导思想由于超细粉碎技术及其设备的应用广泛，所涉及的领域有化工、建材、电子、医药、农业、造纸等，被粉碎的物料也是多种多样，再加上现代高新技术的发展对材料的深加工提出的要求越来越高，如粒度为均匀化、品质高纯度、粉体形状的特护要求等等，这些因素都促使超细粉碎技术及其设备向跟高更远的方向发展。虽然各个领域的超细粉碎设备个不一样，但其设计思路主要围绕以下几点：1)原理上考虑提高有效粉碎能，大多采用冲击、剪切、摩擦等力的综合作用进行超细粉碎;2)结构采用超细粉碎一分级一体型式，利用高效气流分级装置不仅可以提高其微细化粒度，而且可以实现粒度分布均匀化或特定化;3)粉碎产品流动性好、纯度高第二章 粉碎机的结构选择2.1 结构方案的确定该机包括进料部分、切碎部分、粉碎部分、排料部分、传动部分和机体六部分。该机结合现有生产设备，国内外先进技术，根据设计指导思想，确定本机结构采用无筛的形式，其结构和工作原理较其他通用型粉碎机都大不相同，具有很大的创新性。其具体结构布置如图2.2 工作原理电机高速（1000r/min以上）转动，由电机轴通过变速器后，输出给皮带轮，通过皮带带动使粉碎机的主轴高速旋转，从而使连接在主轴上的转子高速旋转。从进料口进来的物料（塑料）在往下自由落体的途中会在主轴的带动下，带动不同层次的搅拌棒与最下面的旋转挡板高速旋转，使物料进行循环的搅拌，达到规格的程度的物料通过筒体内壁的筛网掉向出料口，而没达到要求的通过搅拌棒的冲击、剪切继续搅拌从而实现了粉碎的目的。 2.3 特点根据所设计的具体结构和工作原理，该粉碎机具有以下特点： 通过转子和传动结构的优化配置，它具有结构紧凑、体积小、工作平稳的特点。 ，进排料方便，提高了生产率，降低成本 。 结构简单，操作维护方便，适合有于广大农村使用。 产品粒度调节方便，可通过对粒度调节板的调整来实现，且能适合多种物料的加工，具有广泛的适应性。 电机与主轴采用带连接，传动装置简单，降低了成本。 第三章 粉碎机的机构设计已经为粉碎机的总体结构进行了初步设计，在本章中，我们将对粉碎机的各个零部件进行详细的设计其中包括电机的选择，传动装置的设计及粉碎执行结构的设计。本次设计的任务是对硬PVC进行粉碎和筛选，已达到所需的粒度要求来进行回收。每次进料10kg。硬PVC比重：1.38克/立方厘米，成型收缩率：0.6-1.5%，成型温度：160-190。软化温度为80。一次进料10kg，其体积为V=7246.35cm，硬PVC材料被粉碎后的体积为实料的2倍，V1=14492.7 cm。粉碎机中物料占粉碎同的2/3，故V筒=21739 cm。V筒=rh。考虑到成本的预算，粉碎机筒体采用成都产的无缝钢管426*9，故r=213mm，粉碎同分为破碎室和磨削室，则取各自的高度为h=200mm，h1=150mm。3.1电机的选择 传动效率： 弹性柱销联轴器效率 V带传动效率 一对滚动轴承效率 一对圆柱齿轮效率粉碎机的转子转速为选电机时，采用保守的计算方法，按所能容纳的最大物料质量计算。令m=20kg，在5S内粉碎机从转速为0达到正常运转的转速10n/s。现计算如下：20kg的物料看做是均匀分布在粉碎同中的，则其转动惯量J=1/2mr=1/2*20*0.21=2.1kg.m达到正常工作的转速10n/s,物料所具有的能量为E=1/2*J*=4141JE=4141，t=2，平均功率P=828.2w，由于传动总效率为=0.9，故电机所需功率为P=920w因此，选取电机功率为1.5 kW电动机型号为：Y90L4其有关参数如下：额定功率P=1.5kW电动机满载转速 =1420r/min电动机伸出端直径 D=24mm3.2传动装置设计3.2.1运动学和动力学计算总传动比及其分配总传动比 ( 3-1) nm电机满载转速，nw 粉碎机转子转速；i=igiv (3-2)取ig=1.37 iv=1.72ig一对圆柱齿轮的传动比，ivV带传动的传动比；各轴转速计算= 1420r/min =各轴功率计算各轴转速、转矩、功率列表如下：轴号功率（kW）转速n(r/min)转矩(N.m)I1.4914209.98II1.4310361.38III1.3635536.33.2.2圆柱齿轮传动的设计计算选择齿轮材料：小齿轮 45#钢 调质 HB1=250HB大齿轮 45#钢 调质 HB1=230HB初步计算齿宽系数d：由教材机械设计13（邱宣怀编第五版，下同）表12.13 取 =1.0 =1.0转矩T1=9.55*106*p/n1*=9987.2N/mm T1=9987.2N/mm 接触疲劳极限 由图12.17c =600Mpa=560Mpa初步计算接触应力H： =540Mpa =504Mpa取Ad值：由表12.16取Ad=85 Ad=85初步计算小轮直径d1： (3-3)=85*=24mm 取d1=60mm初步估计齿宽b =d1=51mm 取=51mm校核计算圆周速度：= (3-4)=*60*1420/60*1000=4.4588m/s /s精度等级由表12.6得 选8级精度 齿数Z和模数m初选齿数Z1=19，Z2=26 Z1=19，Z2=26 m=d1/Z1=3.33 取m=3则Z1=20 Z1=20Z2=27 Z2=27由表12.3=2.5 =2.5 cos1 使用系数：由12-9 =1.5动载荷系数:由12.9 =1.15齿间载荷分配系数：由图12.10，先求 (3-7)=332.9N=333NKA*Ft/b=1.5*333/51=9.79N/mm100N/mm(3-8) = =1.6 =1.6(3-9) Z= 0.89 Z=0.89(3-10)由此可得 KH=1.25 =1.25齿向载荷分布子系数：由表12-11=A+B+C*b （装配时不作检验调整）= 1.17+0.16*0.85+0.61*51=1.317 (3-11) =1.317载荷系数 (3-12) =1.51.151.251.317 =2.84 =2.84 弹性系数：由表12-12 =189.8节点区域系数：由图12.16 =2.5接触应力最小安全系数：由表12-14 =1.05 总工作时间 （预期使用寿命15年，每年300个工作日，单班制，使用期限内工作时间占50%）Th=15*300*8*0.5=18000h应力循环次数NL 由表12.15 估计107NL109 指数m=8.78NL=60*1*1420*18000=1.54*109 原估计应力循环次数正确 接触寿命系数：由图12.18 =0.93 =0.95许用接触应力：H1=531.4MPa (3-15) =531.4MpaH2=506.7MPa (3-16) =506.7Mpa验算接触应力： (3-17)=308.9Mpa 计算证明接触疲劳强度合格，上面的选择合理。齿轮尺寸无需调整。确定传动主要尺寸 实际分度圆直径dd1=mz1=3*20=60mm d1=60mm d2=mz2=3*27=81mm d2=81mm中心距a=70.5 a=70.5mm齿宽b=d*d1=0.85*60=51mm b1=60mm b2=51mm v=4.4588m/sZ120Z227mt=3mn=3KA1.5KV1.15a=1.6=1.25=1.317=2.5Z=0.89 189.8 =540Mpa=504Mpa=308.9Mpaa=70.5齿根弯曲疲劳强度验算重合度系数Y=0.2+ =0.72 Y=0.72齿间载荷分配系数KF 由表12.10得KF=1.33 KF=1.33齿向载荷分配系数KF =7.56 由图12.14 KF=1.38载荷系数K K=KAKVKFKF=1.5*1.15*1.33*1.38=3.167 K=3.167齿形系数YF 由图12.21得 YF1=2.8 YF2=2.58应力修正系数YSa 由图12.22 YSa=1.54 YSa2=1.6弯曲疲劳极限Flim1 由图12.23c得 Flim1=650MPa Flim2=620MPa弯曲最小安全系数SFmin 由12.14 SFmin=1.25应力循环次数NL 由表12.15，估计106NL1010 m=49.91NL1=60r*n*th=60*1*1420*1800=1.54*109 NL1=1.54*109NL2= NL1/i=1.124*109 NL2=1.124*109弯曲寿命系数YN 由图12.24 YN1=0.9 YN2=0.91尺寸系数YX 由图12.25 YX=1.0许用弯曲应以f f1=468MPa f1=468MPaf2=451.4MPa f2=451.4MPa验算F1=YFYSY =22.3MPaf1F2=F1=21.3 MPaf2传动无严重过载，故不作静强度校核3.2.3 V带传动的设计计算定V带型号和带轮直径工作情况系数 由表11.5得 KA=1.2计算功率 ：PC= KA*P=1.2*1.42=1.704 (3-23) =1.704KW选带型号： 由图11.15 A型小带轮直径： 由表11.6 =75mm小带轮转速：n1=1036.5r/min大带轮直径D2=（1-）*=127mm (3-24) = 127mm大带轮转速：n2=（1-）* =603r/min计算带长求Dm Dm=101mm Dm=101mm求 =26mm =26mm中心矩a0： (3-25) 则可取a0=280mm计算带的基准长度：(3-26) L=Dm+2a+ =3.14*101+2*280+ =879.55mm得=879.55mm选择带的基准长度：由图11.4 =1400mm(3-27)求实际中心矩： A=+* =540mm A=540120合格(3-31)带速： =2.9m/s 带的根数： 由表11.8得 P0=0.6KW 由表11.7得 K=0.95 由表11.12得 KL=0.85 由表11.10得 P=0.11Z= (3-32) =2.97 Z=3求轴上的载荷： 张紧力 F0=500*（）+qv =500*（）+0.1*4.077 =172N 由表11.4得 q=0.1kg/m F0=172N 轴上载荷 FQ=2*Z*F0Sin =2*2*153* Sin =609.3N带轮结构 大带轮实心式 小带轮实心式3.2.4 轴的初步设计选取轴的材料及热处理 材料选择45#钢 调质处理按许用切应力估算轴的直径 (3-33)查表16-2取C=112轴 ：轴 ：3.2.5初选联轴器和轴承联轴器电动机的输出端与变速器的输入端之间采用弹性柱销联轴器联接，其型号YL4主要参数15尺寸如下：公称扭矩： 许用转速：轴承选择轴轴颈选择圆锥滚子轴承 型号为6306轴轴颈选择圆锥滚子轴承 型号为6306143.2.6 齿轮结构尺寸小齿轮采用齿轮轴结构大齿轮采用锻造结构12，其结构尺寸如下：轮毂直径=37mm轮毂长度取L=49mm3.2.7轴的结构设计及其按许用弯曲应力计算小齿轮分度圆半径r=30mm，较小，故将其与轴作为一起，成为齿轮轴。轴的结构设计及其按许用弯曲应力计算（以为例）作出轴的结构设计如图31图31 轴结构图1.按许用弯曲应力校核轴径（一）确定轴上各力作用点及支点跨距由于选用的是单列圆柱滚子轴承，其负荷中心在其轴向宽度的中点位置，齿轮的作用力按作用在轴上零件轮缘宽度的中点考虑，由前面的设计可得出：左右轴承到齿轮中间面得距离L1、L2分别为 L1=63.5mm L2=65.5 （二）齿轮作用力计算圆周力 Ft=333N (3-34) Ft=333N径向力 Fr= Ft*tan=333*tan20=121.2N (3-35)Fr=121.2N轴向力： Fa=0 （=0） (3-36) Fa=0（三）计算支承反力水平支反力： F2=F2=166.5N (3-37) F2=F2=166.5N 垂直支反力： F1=F1=60.6N (3-38)F1=F1=60.6N轴受力如图32：图32 轴的受力示意图（四）计算弯矩、绘制轴弯矩图水平面受力如图33：图33 轴的水平受力图 轴水平面得受力弯矩图 垂直面受力如图34： 图34 轴的垂直受力图合成弯矩如图：合成弯矩 轴的合成弯矩图（六）画轴转矩图如图轴的转矩图（七）许用应力用插入法由表16.3查得： (3-39)应力校正系数 （八）画当量弯矩图 当量转矩 T=0.59*9987.2 =5892.5N.mm T=5892.5N.mm当量弯矩 在小齿轮中间截面处 (3-40) M=11769.5N.mm 图39 轴的当量弯矩图（九）校核轴径齿轮根圆直径 d1=d1-2（ha+C）*m =60-2*（1+0.25）*m =52.5mm d=12.52mm52.5mm (3-41)3.3粉碎执行机构的设计该粉碎机的主要工作部分是为一个圆形回转筒，其包括中心轴、第一第二转子、筒体、衬板、进料口、出料口及支撑整个粉碎筒体的支撑部分组成，下面分别介绍。3.3.1 中心轴及转子中心轴及转子的结构如图所示： 粉碎机筒体中心轴是一个阶梯轴，连接在其上的依次有带轮、上轴承、搅拌棒、卡环、磨削转子和下轴承。基本上是采用键连接的方式。转子是做成锥形，上开口转子与筒内壁的距离为11mm，下开口转子与筒内壁的距离为所要求达到的物料粒度3mm。这样的设计能够使块状相对较大原料连续粉碎成粉末，搅拌棒的主要作用是粉碎较粗的原料，使原料达到一定要求的颗粒；被第一转子粉碎后的颗粒再经过第二转子的粉碎后，就能粉碎成最终我们所要求的颗粒大小。3.3.2 筒体3.3.3 进料口进料口的结构如下图所示：图312 进料口结构图进料口是由铁皮和肋板焊接成方形的一个漏斗形的进料口，进料口倾斜的焊接在筒体盖板上，以方便给漏斗装料和进料，另外肋板能够增强进料口的强度，防止在装料过程中使料斗产生变形。3.3.4 衬板3.3.5 其他装置第四章 标准件的选择4.1 电动机的选择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。由于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。粉碎机所需要的功率为，故选用Y系列（IP44）型三相笼型异步电动机。 Y系列三相笼型异步电动机是按照国际电工委员会（IEO）标准设计的，具有国际互换性的特点。其中Y系列（IP44）电动机为全封闭的自扇冷式笼型三相异步电动机，具有防灰尘、铁屑或其它杂务物侵入电动机内部之特点,B级绝缘,工作环境不超过40,相对温度不超过95%,海拔高度不超过1000m,额定电压为380V,频率50HZ,适用于无特殊要求的机械上，如农业机械。 Y系列三相笼型异步电动具有效率高、启动转矩大、且提高了防护等级为IP54、提高了绝缘等级、噪音低、结构合理产品先进、应用很广泛。其主要技术参数如下：型号： 同步转速： 额定功率：满载转速：堵转转矩/额定转矩： 最大转矩/额定转矩：质量：极数：4极机座中心高：该电动机采用卧式安装，机座不带底脚，端盖与凸缘，轴伸向下4.2 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，但是由于转子自己会产生一定的离心力；同时由于转子自身的重力，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，且轴承受到的轴向载荷较大，故选择圆锥滚子轴承中大锥度轴承31300，其锥度为：= 。4.3 键的选择转子主轴上与带轮的连接键，转筒与主轴的连接键选用普通平键：选用GB109679。4.4 螺栓的选择用来连接支承电动机钢板与支架、支承粉碎机钢板与支架用螺栓：由于是用于板间连接，螺栓主要是受到剪切作用，故采用受剪螺栓连接。连接转子和凿片用螺栓和连接齿板与机体用螺栓主要是受到拉伸应力，采用受拉螺栓连接。选用GB578386。4.5 螺母的选用主要根据所用螺栓规格进行选择： GB617086。4.6 垫圈的选择 根据需要选用普通平垫圈：GB84885。第五章 总结与展望 振动破碎技术通过前苏联的发展，已在基础理论方面取得了成果，世界各国将以各种形式研制利用振动破碎技术，尤其是应用方面将有大的发展，适用于各种物料破碎的机型回相继出现，新结构的利用振动技术的破碎机会不断出现。在当今这个科技发展速度日新月异的社会，各种行业的发展是相互促进，相辅相成的。回收行业的发展直接促进了塑料利用率，而粉碎机和筛选机是该行业中的必不可少的加工装置，为了适应当今社会的发展要求和趋势，低成本、高效率以及自动智能化是当今工业发展的必然趋势。这次毕业设计是本人在大学生活中所学知识的综合应用，在大四的生产实习中，通过参观和了解机械加工工艺和流程，巩固了本人的专业知识。这次设计也是在上学期的专业课程设计的基础上更进一步巩固，让我充分的感受国内和国外的制造业之间的差距。我想，通过这次设计，使我本人对中国制造业肯定，坚定了本人毕业后从事制造业的信心。本人这次的设计的粉碎机，是在现有设备的基础上，从空间结构到设备中各种装置的选择等方面的进行综合优化，使该套装置的成本得以降低、效率得以提高以及使用的周期得以延长。由于本人知识有限，在设计过程中难免存在错误和妥协之处，希望老师们提出宝贵意见。参考文献1.郑水林.超细粉碎M.北京：中国建材工业出版社，19992.吴一善.粉碎学概论M.武汉：武汉工业大学出版社，19993.龚俊，李传民，侯运丰.常温下热塑性塑料的湍流超细粉碎研究J 中国粉体技术 2004，（5）18-234.盖国胜,马正先.超细粉碎分级技术M.北京：中国轻工业出版社，2