轮刀式饲草切碎机的设计【含CAD图纸、说明书】
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轮刀式饲草切碎机的设计
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轮刀式饲草切碎机的设计 摘 要：我国具有丰富的作物桔秆资源，它是广大农区饲养牲畜的主要饲料.发展节粮效益型畜牧业是加快我国畜牧业发展的新战略。近几年来，随着桔秆碱化、氨化和化学处理技术的推广，为提高干秸秆的利用率提供了广阔的前景.桔秆切碎是处理秸秆不可缺少的一项工艺。我国农作物秸秆的利用率很低,很多秸秆被农民烧掉,浪费了生物资源,污染了环境,因此大力发展饲料切碎机械势在必行。为了适应广大农牧区养殖业的需要,我们设计了一种结构新颖、工作可靠、性能良好的轮刀式饲草切碎机。可以促进牧草合理、有效的综合利用，可以缓解饲草料不足现状，促进畜牧业发展。关键词：农业工程；切碎机；设计；机械 中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：0 引言我国具有丰富的作物桔秆资源，它是广大农区饲养牲畜的主要饲料.发展节粮效益型畜牧业是加快我国畜牧业发展的新战略。近几年来，随着桔秆碱化、氨化和化学处理技术的推广，为提高干秸秆的利用率提供了广阔的前景.桔秆切碎是处理秸秆不可缺少的一项工艺。目前，我国饲草的机械切碎加工主要是利用铡草机，铡草机的切割器可分为轮刀式和滚筒式两种.常用轮刀切割器动刀片的型式有凹圆弧形、凸圆弧形和直线形，我国农作物秸秆的利用率很低,很多秸秆被农民烧掉,浪费了生物资源,污染了环境,因此大力发展饲料切碎机械势在必行。为了适应广大农牧区养殖业的需要,我们设计了一种结构新颖、工作可靠、性能良好的轮刀式饲草切碎机。该机既可实现家庭和畜牧场饲草切碎加工1。草资源在发展畜牧业、配合饲料工业、生物能源、轻工业和建筑业中有重要意义.尤其是在大力发展畜牧业的今天其地位日见提升.草资源-草产品-草业加工-草产业被称为草业发展的四草,是一个产业链.处于产业链最底层的草资源是发展草产业的强大支撑.我国草资源丰富,全国共有4亿公顷草原,每年有近6亿吨的农作物秸秆.内蒙古、新疆、青海是我国草资源的大省.但近些年来,人们只是一味的利用，没有很好地保持和建设，使得草资源日益匮乏.另外,由于人们观念及技术水平的限制,虽是利用也只是粗放型的,附加值低,成了草资源的极大浪费.随着市场经济的发展,新鲜饲草产品走入市场已成大势所趋,草资源在畜牧业中的基础作用还在提高，深层次的开发和利用问题已提到日程上来2 。1 设计原理及机构1.1 设计方案饲草切碎机主要用来切断茎秆类饲料，如谷草、稻草、麦秸、干草，各种青饲料和青贮玉米、高梁秸秆等。本设计采用可移动轮刀式切碎，此设计主要用于大部分农村和小型企业，方便移动和抛送切碎的饲草结构。以目前的研究条件，设计的饲草切碎机采用倾斜式喂入饲草装置和放置式刀轮旋转的结构，利用电动机带动刀轮转，在饲草进入喂料口时，饲草在高速旋转的刀片作用下被切断，切断的饲草在刀轮的离心作用下和抛送叶片的旋转被抛出箱体，完成切碎和抛送工作。要得到精确地切碎的第二个先决条件是：刀片的锋利度要适宜。第三个先决条件是刀片和入料口的之间的间隙尽可能小。饲料的理论切碎长度L取决于喂入饲料的速度和单位时间内的切割次数。 （1.1）式中：v-喂入速度（米/秒）n-切碎机的转速（转/分）Z-刀片的数由式中1.1可以看出：饲料切碎长度可以通过改变刀片的数目和刀盘的转速，或改变饲料喂入的速度，或通过改变两部分其中一个或全部参数来得到。电动机是已经系列化的产品，在机械设计中，要根据工作载荷大小及性质、转速高低、起动特性、过载情况、工作环境、安装要求及空间尺寸限制和经济性等要求从产品目录中选择电动机的类型、结构形式、容量和转速，最后确定具体型号。在本设计中先选定饲草的理论长度L=1015mm.喂入速度v=0.75m/s.刀片数Z=3由上式可得知电动机选择转速为15001400r/min。经过多次的讨论和研究，确定轮刀式饲草切碎机的总体结构，包括喂入装置，切碎装置，抛送装置，动力传输装置。工作过程：机器开始作业时，由电动机带动皮带轮转动，轴和刀轮同时高速旋转，在饲草进入喂料口时，饲草在高速旋转的刀片作用下被切断，切断的饲草在刀轮的离心作用下和抛送叶片的旋转被抛出箱体，完成切碎和抛送工作。总装图如图1-1： 1.皮带轮2.滚动轴承座3.轴4.刀轮5.刀片6.喂料口7.支架8.抛送叶片图1-1总装图2.设计方案的选择经过多次的讨论和研究，确定轮刀式饲草切碎机的总体结构，包括喂入装置，切碎装置，抛送装置，动力传输装置。2.1饲草切割长度的确定和分析为了使青饲料有正常的发酵过程，必须将饲料切成1020mm长的碎段。按照布兰瑞克的意见，为了让青饲料塔顺利地卸下饲料，应把饮料切成30-45mm。这样的长度可以通过采用轮刀式切碎机来获得，这样切碎机具有能比较精确的切碎饲料的切割器。为了保证精确切割，喂入的料层应尽可能窄些（即输送喂入口的宽度要小些）。而且要尽可能紧密。关于这点，切碎机通常包含两个部分：输送装置和将料层送入旋转切刀的喂入装置。要得到精确地切碎的第二个先决条件是：刀片的锋利度要适宜。第三个先决条件是刀片和入料口的之间的间隙尽可能小。饲料的理论切碎长度L取决于喂入饲料的速度和单位时间内的切割次数。2.2电动机的选择电动机是已经系列化的产品，在机械设计中，要根据工作载荷大小及性质、转速高低、起动特性、过载情况、工作环境、安装要求及空间尺寸限制和经济性等要求从产品目录中选择电动机的类型、结构形式、容量和转速，最后确定具体型号。在本设计中先选定饲草的理论长度L=1015mm.喂入速度v=0.75m/s.刀片数Z=3由1-1式可以得出：由上式可得知电动机选择转速为15001400r/min。 2.3选择电动机的类型和结构型式由于轮刀式饲草切碎机对起动转距有较高要求，根据其结构特点，应选交流电动机，Y系列电动机为更新换代产品，具有高效、节能、震动小和运行安全可靠的特点，安装尺寸和功率等级符合IEC国际标准，适合于轮刀式饲草切碎机。2.4确定电动机的容量电动机容量的选择必须根据工作机容量的需要来确定。如选电动机的容量过大，必然会增加成本，造成浪费；相反，容量过小，则不能保证工作机的正常工作，或使电动机长期过载、发热量大而过早损坏，因此所选发动机的额定功率Ped应等于或稍大于电动机所需要的实际功率Pd。 电动机所需功率 Pd电动机所需要的实际功率，单位为kwPw工作机所需要的输入功率，单位为kw电动机工作机之间传动装置的总效率传动总效率确定各部分效率为：V带传动效率 滚动轴承座传动效率代入得 由设计要求知n =1440 r/min所以由能量守恒得 取质量m =10 kg，R =200 mm而 所以所需电动机功率为 因载荷平稳，电动机额定功率由表2-1系列电动机技术数据表，选电动机的额定功率为4 kw。2.5电动机转速的选择额定功率相等的同类型电动机，可以有好几种转速可选择，电动机的转速高，极对数少，尺寸和质量小，价格也便宜，但会使传动装置的传动比加大，结构尺寸偏长，成本也会变高，若选用低转速的电动机则相反。根据小型饲料搅拌机的总体设计以及其传动装置的设计，应选用同步转速为1500 r/min的电动机，满载转速为1440 r/min，该电动机型号为根据容量和转速，由机械设计课程设计手册P167表21查出的电动机型号，因此有以下四种传动比选择方案，表2-1系列电动机技术数据表电动机型号 额定功率/KW 满载转速（r/min） 质量/KGY100L-2 3 1430 38Y112M-4 4 1440 43Y132S-4 55 1440 68Y132M-4 7 1440 81从表2-1中综合考虑选择电动机为：Y112M-43.传动装置的设计3.1总设计要求饲草长度：L=1020mm轮刀转速：V =1440r/min电动机与刀轮传动比为：1：1配套动力：4KW 连续工作时间：8 h抛送距离：1 .52m生产率：350600kg/h3.2箱体大小的确定箱体结构尺寸：长宽高606190760mm，箱体密封时采用上下箱体可分离式。箱体直径：600mm箱体底座与连接方式：焊接，螺栓连接。材料：角钢，铁皮。3.3V带的选择根据设计要求选择普通V带331设计功率根据工作情况由表13-88得=1.2 332选定带型根据Pd =5.2kw和n=1440r/min, 由图13-15知：位于A区域，选定A型带。333求带轮的基准直径由表13-9,d不应小于90，取d=100mm ；由于传动比为1：1，d1=d=100mm334验算带速m/s335初定轴间距 取a=300mm336V带的基准长度mm 查表13-29对A型带选用=900mm337计算实际中心距mm338求V带根数 n=1440r/min d=100mm 查表13-3得=1.32kw. 传动比为1：1 查表13-5得=1.3 =1 则V带取3根，Z=3339单根V带的预紧力 由表查得A型带m=0.1kg/m3310压轴力4.轴的设计41主轴的设计根据皮带轮的大小可以计算出来和带轮配合的轴的直径，根据设计和安装的要求轴的尺寸如下：轴长：390mm，连接有带轮的轴端到轴肩的距离为56mm，轴的连接带轮的轴径为：30mm;与滚动轴承座配合的轴径为：35mm,轴长90mm,在轴承座右侧轴上要刀轮实现旋转切割，安装刀轮的轴端到轴肩的距离为40mm，轴径40mm;在刀轮后安装有轴套，轴套到刀轮的距离为60mm，轴套右侧安装一滚动轴承座，固定轴和刀轮旋转。主轴的结构如图4-1所示：轴的材料：轴的材料主要是碳刚和合金刚。由于碳刚比合金刚价格便宜，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，所以本设计采用Q235作为轴的材料，调制处理。图4-1 轴42轴上零件的定位为了防止轴上零件受力时发生沿轴向或周向的相对运动，轴上零件除了有游动或空转的要求以外，都必须进行轴向和周向定位，以保证其准确的工作位置。在固定刀轮时，用B型平键固定刀轮与轴的相对运动，轴套起固定刀轮的轴向定位作用。套筒： 大端半径=48mm，小端半径d=40mm套筒结构如图图4-2所示图4-2 套筒刀轮： 键B 14928， 滚动轴承座的内圈和轴采用过盈配合，配合尺寸为，43轴承的选择滚动轴承的组成：滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成。内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转；外圈作用是与轴承座相配合，起支撑作用；滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间，其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命；保持架能使滚动体均匀分布，防止滚动体脱落，引导滚动体旋转起润滑作用。滚动轴承的作用：滚动轴承使用维护方便，工作可靠，起动性能好，在中等速度下承载能力较高。与滑动轴承比较，滚动轴承的径向尺寸较大，减振能力较差，高速时寿命低，声响较大。滚动轴承座，它包括轴承座底座、轴承座上盖、第一螺柱组件、轴承座端盖、密封装置、密封压盖，轴承座底座与轴承座上盖的左右两端分别由第一螺柱组件固定连接，轴承座底座与轴承座上盖内为轴承孔，轴承座端盖中部为旋转轴孔，轴承座底座、轴承座上盖的前后两侧分别由螺栓与轴承座端盖固定连接，轴承座端盖外侧设有密封腔，密封装置位于密封腔内，密封装置外设有密封压盖，密封压盖由螺栓与轴承座端盖固定连接；其特征在于：轴承座底座、轴承座上盖上一共设有三个润滑孔，三个润滑孔与轴承孔相通，三个润滑孔成布置。本实用新型具有润滑效果好、安装方便、可靠性好的特点。 轴的两端都装有滚动轴承座，轴径为35mm,采用基孔制选轴承，先选出滚动轴承座型号为：SN207。由于轴的转速为1440r/min,工作时间在10h内。则选择深沟球轴承。型号为：6007。滚动轴承座如图4-4所示44选择材料，决定最小直径图4-4 滚动轴承座按扭转强度计算，用于只承受转矩的传动轴的精确计算，也可用于既受弯矩又受扭矩的轴的计算。由于轴的选材为Q235，所以查表可知Q235的许用扭切应力为，查机械设计基础表14-2得：取，C=160135,取150。轴上有两个键糟查手册，取标准值，45轴的校核其强度条件为：MPa注：切应力，MPa;轴传递的功率，KW；轴的转速，r/min;轴的计算直径，mm;许用切应力，Mpa所以，把相关的数据带入公式中得：MPa由于轴的选材为Q235号钢，所以查表13-210可知Q235的许用扭切应力为，。经校核设计的轴符合要求，可以正常工作。根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图，如图4-5所示: 5.其他零部件51刀片起切碎作用，刀片固定在轮上，使饲草从喂入口进入箱体时，轴转带动刀片旋转，从而切割饲草。 52抛送叶片抛送叶片如下图图5-2所示此抛送叶片的设计是固定在刀轮上，在轴旋转切割饲草时，被切碎的饲草在刀轮的离心作用下和抛送叶片的旋转时被抛出箱体，以免切碎的饲草在箱体内影响切碎机的工作。图4-5 轴的弯矩图和扭矩图图 5-1 刀片图5-2 抛送叶片53刀轮刀轮是起连接刀片的抛送机构的装置，此刀轮是固定在主轴上的，刀轮上装有3个刀片和3个抛送叶片。如图5-3所示、。图5-3 刀轮小 结轮刀式饲草切碎机的创新设计，采用了轮刀式直刀刃的切碎方式，具有结构合理，工作性能良好，使用安全方便，工作效率高等特点，适合于大、中型畜牧业养殖户对谷草、稻草、麦秸、干草，各种青饲料和青贮玉米、高梁秸秆等切碎青贮的要求。该机的应用节约了能源并合理利用农业作物秸秆等资源，提高了饲草的青贮质量，提高了青贮饲草使用的可靠性和利用率，极大地降低了农业作物秸秆等资源的浪费和畜牧养殖成本。对饲草的推广应用和促进畜牧业的持续稳定发展，实行农牧相结合，形成节粮型的畜牧业结构具有十分重要的意义。（1）饲草切碎机的广泛使用，节约了能源并合理利用草资源，并且降低了草资源浪费。（2）轮刀式饲草切碎机代替了以往的人工切碎作业，提高了机械化程度及生产效率，节省了人力及时间。（3）本设计采用电机作为动力，1人即可操作，结构合理、紧凑，性能可靠；使用安全、方便，切碎质量较好。理论上达到了饲草切割的要求及其它相应工作条件。（4）适合大、中型养殖户玉米秸秆青贮、铡饲草、切碎等。（5）移动自如，操作维修方便，确保人身安全。（6）喂入饲草的速度不均匀，切割出的饲草长度不均匀，要改进的是喂入装置。参考文献：1 薛建华.草加工机械概述J农产品加工. 2003,(12) :1820.2 韩鲁佳,巧娟,刘向阳,胡金有.国农作物秸秆资源及其利用现状J农业工程学报.2002,(03):2628. 3 高振江,苗新明.饲草的物理加工及其利用J;疆农垦科技.1997,(05) 3031.4 冬花.饲草料的加工与利用 J;新疆畜牧业.2004,(01):4244。5 孟海波,鲁佳.秆物料的特性及其加工利用研究现状与应用前景J中国农业大学学报;2003,(06): 1516.6 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Development division food benefit stock raising is to accelerate the development of our country stock raising new strategy. In recent years, along with the straw alkaline, ammoniation and chemical processing tec
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