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秸秆纤维结构制取机的结构设计【6张CAD图纸和说明书】

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关键词：: 6张CAD图纸和说明书机的结构设计【秸秆 CAD图纸】机的结构设计【张CAD图纸 CAD图纸和说明书机结构设计【张CAD图纸】设计【6张CAD图纸和说明机设计说明书

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摘要

秸秆纤维的制取一直是生物工程领域关注的问题，本文通过对传统秸秆制取方式和纤维粉碎的各种方法的对比分析，采用机械原理制取微小秸秆纤维，并保证其生产率和纤维质量。

首先通过讨论传统的秸秆纤维粉碎制取的方法，分析各种方法的优点与缺点。综合各种粉碎方法，决定采用两次粉碎的方法制取秸秆纤维，即先用连续冲压模具锤击初步粉碎，再利用锤片式粉碎机二次粉碎。冲压模具的选取上，决定采取牙型模具配合传统空气锤。在众多种类的粉碎机中，通过比较，决定采取锤片式带筛粉碎机，并配合风选系统，提高效率，本文主要进行粉碎机的设计，首先进行结构设计，包括两部分，一个是粉碎部分的结构与功率的设计；二是风选部分的结构与功率的设计。粉碎部分包括锤片的选择，筛网的选择等等，其次进行主轴的校核与轴承的校核。

关键词：起重机；桥式；起升机构；小车；卷筒组

Abstract

Manufacture of the straw’s fiber is always the focus which the field of Biological Engineering concern about. The article through contrasting and analyzing the traditional manufacture ways the straw’s fiber and crushing ways of fiber ,it introduces manufacturing of ways the straw’s fiber machinery and ensures its productivity and fibrous quality.

The article discuss the advantage and disadvantage of tradition method which manufacturing fiber of the straw and ways of machinery crush. Comprehensive various method I decide to choice firstly continuous Stamping die to first Smash, and use Hammer mill for again smashing. In the many types of pulverizers, I decided to take hammer-mill with screening by comparison, With the wind-election system for improving efficiency .The article mainly carried out the design of Hammer Mill. First, I must choose design structure .It consists of two parts, One is design of structure and power which smash part; Another is design of structure and power which wind-election system . Smash part include choose hammer, Screen, and so on. Next checking the spindle and bearing.

Key words Fiber of the straw manufactured；Teeth-shape die；Hammer mill

第1章绪论 1

1.1 秸秆纤维的制取方法 1

1.2 粉碎技术 2

1.2.1 粉碎的方法种类 2

1.2.2 破碎机构的种类 3

1.2.3 粉碎机的分类 5

1.2.4 粉碎机技术发展现状 6

1.3 主要内容 7

第2章确定总方案 8

2.1 方案的确定 8

2.2 本章小结 9

第3章压力机与模具的选取 10

3.1 模具的设计 10

3.2 压力机的选择 10

3.3 本章小结 11

第4章锤片粉碎机的原理及设计 12

4.1 锤片粉碎机的基本原理 12

4.1.1 原理及类工作型 12

4.1.2 锤式破碎机的结构 12

4.2主要部件零件的设计说明 14

4.2.1 已知条件 14

4.2.2 锤击转子的锤片个数计算 15

4.2.3 离心风机的叶轮直径的计算 16

4.2.4 功率的相关计算 16

4.2.5 带传动的设计 17

4.2.6 主轴设计及校核 20

4.2.7 轴承选取与校核 23

4.3 本章小结 23

第5章机器的使用和维护 24

5.1 粉碎机的正确使用 24

5.2 粉碎机的维护与保养 24

5.3 本章小结 25

总结 26

参考文献 27

致谢 28

附录1 译文 29

附录3 中华人民共和国法定计量单位 42

附录4 数字用法示例 45

附录5 插表示例 46

附录6 有关的技术制图国家标准 46

附录7 有关电气图形符号、文字符号的国家标准 46

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第1章绪论

1.1秸秆纤维的制取方法

秸秆是纤维组分含量很高的农作物残留物，秸秆纤维是天然纤维素纤维，有着广泛的应用前景，原材料丰富，价格低廉并可以降解。能够适应符合环境要求的产品的开发。秸秆是成熟农作物茎叶（穗）部分的总称。通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油料、棉花、甘蔗和其它农作物在收获籽实后的剩余部分。农作物光合作用的产物有一半以上存在于秸秆中，秸秆富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等，是一种具有多用途的可再生的生物资源,秸秆也是一种粗饲料。特点是粗纤维含量高（30%-40%），并含有木质素等。木质素虽不能为猪、鸡所利用，但却能被反刍动物牛、羊等牲畜吸收和利用。我国农民对作物秸秆的利用有优久的历史，只是由于从前农业生产水平低、产量低，秸秆数量少，秸秆除少量用于垫圈、喂养牲畜，部分用于堆沤肥外，大部分都作燃料烧掉了。随着农业生产的发展，我国自20世纪80年代以来，粮食产量大幅提高，秸秆数量也多，加之省柴节煤技术的推广，烧煤和使用液化气的普及，使农村中有大量富余秸秆。秸秆纤维的制取是一种比较有效处理秸秆，避免浪费资源，污染环境的方法。

秸秆的化学成分含纤维素、半纤维素和木质素。纤维素大分子链有规则的排列而聚合成微细纤维，若干微细纤维组成的细纤维，再组成纤维。半纤维素和木质素在植物细胞中起着“粘合剂”和“填充剂”的作用，分布在细纤维之间的间隙里。纤维素是有结晶区和无定型区交错联接而成。在结晶区内纤维素链分子的排列具有完全的规则性；在无定型区，纤维素链分子排列规则性较差，排列较不规则，结合得较松弛。秸秆的抵抗拉伸变形的能力很强。

秸秆纤维的制取一直是生物工程领域关注的问题。传统制取秸秆纤维可以采用多种方法，如：汽爆法、研磨法和锤击法等。

汽爆法所用的设备就是汽爆机，例如正道重机集团有限公司的QB200汽爆机是由汽爆腔、物料收集腔、2台高压蒸汽发生器、启爆执行系统及电气自动化等部分组成，汽爆时伴随有急促爆炸响声，区别于无爆炸声的热喷放。

目前粉碎秸秆最常用的设备是粉碎机，具体设备将在后面介绍。

1.2 粉碎技术

1.2.1 粉碎的方法种类

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，施力情况很复杂，往往是几种施力同时存在，当然在某一台粉碎机械中也只有一种或二种主要施力。

由于物料颗粒的形状是不规则的，而且物料的物性不同，所以采用的粉研方法也不同。利用机械力粉碎物料按施加外力的不同有如下几种方法。

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内容简介：: 摘要秸秆纤维的制取一直是生物工程领域关注的问题，本文通过对传统秸秆制取方式和纤维粉碎的各种方法的对比分析，采用机械原理制取微小秸秆纤维，并保证其生产率和纤维质量。首先通过讨论传统的秸秆纤维粉碎制取的方法，分析各种方法的优点与缺点。综合各种粉碎方法，决定采用两次粉碎的方法制取秸秆纤维，即先用连续冲压模具锤击初步粉碎，再利用锤片式粉碎机二次粉碎。冲压模具的选取上，决定采取牙型模具配合传统空气锤。在众多种类的粉碎机中，通过比较，决定采取锤片式带筛粉碎机，并配合风选系统，提高效率，本文主要进行粉碎机的设计，首先进行结构设计，包括两部分，一个是粉碎部分的结构与功率的设计；二是风选部分的结构与功率的设计。粉碎部分包括锤片的选择，筛网的选择等等，其次进行主轴的校核与轴承的校核。关键词：起重机；桥式；起升机构；小车；卷筒组AbstractManufacture of the straws fiber is always the focus which the field of Biological Engineering concern about. The article through contrasting and analyzing the traditional manufacture ways the straws fiber and crushing ways of fiber ,it introduces manufacturing of ways the straws fiber machinery and ensures its productivity and fibrous quality. The article discuss the advantage and disadvantage of tradition method which manufacturing fiber of the straw and ways of machinery crush. Comprehensive various method I decide to choice firstly continuous Stamping die to first Smash, and use Hammer mill for again smashing. In the many types of pulverizers, I decided to take hammer-mill with screening by comparison, With the wind-election systemfor improving efficiency.The article mainly carried out the design of Hammer Mill. First, I must choose design structure.It consists of two parts, One is design of structure and powerwhich smash part; Another is design of structure and power which wind-election system . Smash part include choose hammer, Screen, and so on. Nextchecking the spindle and bearing.Key words Fiber of the straw manufactured；Teeth-shape die；Hammer mill不要删除行尾的分节符，此行不会被打印II-III- 目录第1章绪论11.1 秸秆纤维的制取方法11.2 粉碎技术21.2.1 粉碎的方法种类21.2.2 破碎机构的种类31.2.3 粉碎机的分类51.2.4 粉碎机技术发展现状61.3 主要内容7第2章确定总方案82.1 方案的确定82.2 本章小结9第3章压力机与模具的选取103.1 模具的设计103.2 压力机的选择103.3 本章小结11第4章锤片粉碎机的原理及设计124.1 锤片粉碎机的基本原理124.1.1 原理及类工作型124.1.2 锤式破碎机的结构124.2主要部件零件的设计说明144.2.1 已知条件144.2.2 锤击转子的锤片个数计算154.2.3 离心风机的叶轮直径的计算164.2.4 功率的相关计算164.2.5 带传动的设计174.2.6 主轴设计及校核204.2.7 轴承选取与校核234.3 本章小结23第5章机器的使用和维护245.1 粉碎机的正确使用245.2 粉碎机的维护与保养245.3 本章小结25总结26参考文献27致谢28附录1 译文29附录3 中华人民共和国法定计量单位42附录4 数字用法示例45附录5 插表示例46附录6 有关的技术制图国家标准46附录7 有关电气图形符号、文字符号的国家标准46千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行V第1章绪论1.1 秸秆纤维的制取方法秸秆是纤维组分含量很高的农作物残留物，秸秆纤维是天然纤维素纤维，有着广泛的应用前景，原材料丰富，价格低廉并可以降解。能够适应符合环境要求的产品的开发。秸秆是成熟农作物茎叶（穗）部分的总称。通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油料、棉花、甘蔗和其它农作物在收获籽实后的剩余部分。农作物光合作用的产物有一半以上存在于秸秆中，秸秆富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等，是一种具有多用途的可再生的生物资源,秸秆也是一种粗饲料。特点是粗纤维含量高（30%-40%），并含有木质素等。木质素虽不能为猪、鸡所利用，但却能被反刍动物牛、羊等牲畜吸收和利用。我国农民对作物秸秆的利用有优久的历史，只是由于从前农业生产水平低、产量低，秸秆数量少，秸秆除少量用于垫圈、喂养牲畜，部分用于堆沤肥外，大部分都作燃料烧掉了。随着农业生产的发展，我国自20世纪80年代以来，粮食产量大幅提高，秸秆数量也多，加之省柴节煤技术的推广，烧煤和使用液化气的普及，使农村中有大量富余秸秆。秸秆纤维的制取是一种比较有效处理秸秆，避免浪费资源，污染环境的方法。秸秆的化学成分含纤维素、半纤维素和木质素。纤维素大分子链有规则的排列而聚合成微细纤维，若干微细纤维组成的细纤维，再组成纤维。半纤维素和木质素在植物细胞中起着“粘合剂”和“填充剂”的作用，分布在细纤维之间的间隙里。纤维素是有结晶区和无定型区交错联接而成。在结晶区内纤维素链分子的排列具有完全的规则性；在无定型区，纤维素链分子排列规则性较差，排列较不规则，结合得较松弛。秸秆的抵抗拉伸变形的能力很强。秸秆纤维的制取一直是生物工程领域关注的问题。传统制取秸秆纤维可以采用多种方法，如：汽爆法、研磨法和锤击法等。汽爆法所用的设备就是汽爆机，例如正道重机集团有限公司的QB200汽爆机是由汽爆腔、物料收集腔、2台高压蒸汽发生器、启爆执行系统及电气自动化等部分组成，汽爆时伴随有急促爆炸响声，区别于无爆炸声的热喷放。目前粉碎秸秆最常用的设备是粉碎机，具体设备将在后面介绍。1.2 粉碎技术1.2.1 粉碎的方法种类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，施力情况很复杂，往往是几种施力同时存在，当然在某一台粉碎机械中也只有一种或二种主要施力。由于物料颗粒的形状是不规则的，而且物料的物性不同，所以采用的粉研方法也不同。利用机械力粉碎物料按施加外力的不同有如下几种方法。1.2.1.1 压碎将物料置于两块工作面之间，施加压力后，物料因压应力达到其抗压强度而破碎其工作原理见图1-1（a）。图1-1粉碎种类1.2.1.2劈碎将物料置于一个平面及一个带尖棱的工作平面之间，当带尖棱的工作平面对物料挤压时，物料将沿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。物料的拉伸强度极限比抗压强度极限小很多。其工作原理见图1-1（b）。 1.2.1.3 沂碎物料受弯曲应力作用而破碎。被破碎物料承受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1-1(c)(d)。1.2.1.4 冲击破碎物料受冲击力作用而破碎，见图1-1（f）它的破碎力是瞬时作用的砷效率高、破碎比大、能量消耗小。冲击破碎有如下几种情况：运动的工作体对物料的冲击；高速运动的物料向固定的工作面冲击；高速运动的物料互相冲击；高速运动的工作体向悬空的物料冲击。1.2.1.5 磨碎(研磨)物料与运动的工作表面之间受一定的压力和剪切力作用后、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1-1（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共选择。1.2.2 破碎机构的种类1.2.2.1 鄂式破碎是依靠活动鄂板作周期性的往复运动，把进入两鄂板间的物料压碎。其工作原理见图1.2。图1-2 颈式破碎机破碎示意目1.2.2.2 锤式破碎物料受高速回转的锤头的冲击和物料本身以高速向固定衬板冲击而物料粉碎。其工作原理见图1-3。图1-3 锤式破碎机破碎示意固1.2.2.3 锥破碎 (旋回破碎)靠内锥体的偏心回转，使处方两锥体间的物料受到弯曲和挤压而破碎。其工作原理见图1-4。图1-4圆锥破碎示意图1.2.2.4 辊式破碎构料落在两个相互平行而旋向相反的辊子间(相向转动)，物料在辊表面的摩擦力作用下，被扯进转辊之间，受到辊子的挤压而破碎。其工作原理见图1-5。图1-5 辊式破碎示意图1.2.3 粉碎机的分类粉碎机械分类方法也有多种。按其工作原理可分为击碎、磨碎、压碎和锯切碎等。按产品粒度及粉碎比可分为粗粉碎机、中粉碎机、微粉碎机及超微粉碎机。按粉碎机转子的转速可分为低速(900 r/min)粉碎机。锤片式带筛粉碎机是工业生产中应用最广泛的粉碎机型之一。其基本构造包括各种形状的筛片(有圆筒型、水滴型.亚椭圆型、U型、n型等)、转子、锤片和固定在锤片转子周围的冲击齿板。粉碎原理是无支承式的冲击粉碎，在粉碎过程中，被加工的物料进人粉碎室内，受到高速旋转的锤片的反复冲击、搓擦和在齿板上的碰撞，从而被逐步粉碎至需要的粒度后穿过筛孔排出。锤片式无筛粉碎机是饲料工业中常用的一类微粉碎机，按照转子的布置可分为立式和卧式两大类。此类粉碎机恨据机械冲击的原理，利用围绕水平或垂直轴旋转转子上的冲击工件对物料施以高速冲击，并使其与定子间产生的强力冲击，摩擦、剪切等作用而使物料粉碎。粉碎产生的细粉在气流的作用下，通过分级装置排出，粗粉在重力或负压作用下重新进人粉碎区再次被粉碎。辊式粉碎机在加工中也是一种常用粉碎机，主要用于谷物原料的粉碎、破碎和压片。它主要由机体、喂料机构、磨辊、清洁刷和传动装置组成。作业时通过水平或倾斜的单对或多对磨辊之间的挤压、剪切、撕拉等综合作用对物料进行粉碎。随着饲料工业的发展，工厂规模的逐渐扩大，辊式粉碎机的应用也日益广泛。与锤片式粉碎机相比其突出优点有粒度均匀。温升低，水分损失少;转速低，耐磨损，使用周期长;能耗低，比锤片式粉碎机能耗低30%一85%;粉尘少、噪声低。不足之处是对粉碎原料有限制，适用于脆性物料的粉碎。微粒表面形状不规则，多为矩形。而锤片式粉碎机产的微粒主要是球形因此体积密度相比低5%-15%。初期设备投资较大，潜在维修成高。其它类型粉碎机各有特点。比如爪式粉碎机，其特点是体积小，重量轻，工作转速高，产品粒度细，对加工物料的适应性广;不足之处是动力消耗大，噪声高，单机粉碎产量低。随着粉碎机的发展，越来越多的种类出现，而且有专门粉碎某种原料的粉碎机，粉碎机的效率也越来越高，噪音、污染、耗电都越来越少，随着科技的发展，粉碎机也日新月异的发展着。1.2.4 粉碎机技术发展现状1.2.4.1 国内粉碎机整机现状20世纪90年代以来，我国机械行业中崛起了数家以江苏牧羊、江苏正昌为代表的企业集团，成为行业中的龙头企业，这些企业通过引进国外先进技术和设备，根据我国市场需求调整产品结构，先后开发了75一350 kW水滴型锤片式粉碎机、立轴式微粉碎机，创出了水滴王、冠军、优胜等品牌，形成了标准化、系列化产品，一些产品已达到国际先进技术水平。江苏牧羊集团至今已形成了以“水滴王968系列粉碎机为代表的粗粉碎机，SWFP超越”系列微粉碎机为代表的微粉碎机,SWFL B型“超乐”系列超微粉碎机为代表的超微粉碎机等多种品类的粉碎机设备群。牧羊968水滴王系列粉碎机，功率配备为75-350kW，产量为12-70t/h,适用筛片筛孔1.2-4.0mm。根据目前对比检测结果，968系列在用3.0mm筛孔粉碎玉米时吨料电耗最低可达5.2kWh，其粗粉碎性能指标和稳定性处于领先地位。在结构方面，采用了有利于提高粉碎效率的水滴型筛片，一步到位的联动式压筛机构，不停机换筛技术，可调整的锤筛间隙，实现普通粉碎与微粉碎的转换，提高了生产效率。SWFP超越”系列微粉碎机功率配备为55-200kW，适用筛片筛孔为0.6mm-2.0mm,吨料电耗较低，采用1.0mm筛孔筛片粉碎玉米时吨料电耗可达14.5kWh，采用0.8mm筛孔筛片粉碎玉米时吨料电耗可达17.8kWh,SWFP66100(132 kW)型鱼料粉碎产量为10t/h， SWFC B型“超乐”系列超微粉碎机，功率配备为90-160kW，在90%通过80目的条件下产量为1.2-5.5t/h。1.2.4.2 国外典型粉碎机技术发展现状目前在国外粉碎机工厂中，锤片式粉碎机是最常用的粉碎设备。如北美地区配备的锤片粉碎机，最大直径可达1.9m,筛片面积4.5，转速3600r/min，锤片线速度107m/s，功率447kw，大多还配有供风系统用于气力输送。但在近几年中，辊式粉碎机由于其适于粗粉生产及低噪音、低能耗、粒度均匀这些优点而越来越受欢迎川。美国RoskampChampion(CPM)公司生产的HM系列水滴型卧式粉碎机采用全宽度顶部双向进料方式，使筛片有效利用面积最大化，减少了换锤片次数，水滴型筛可以阻止物料环流层的形成，大大提高了粉碎效率。HM54系列粉碎机转子直径为1.372m，锤片末端速度达123.3m/s，配套动力为75-447kW,筛片面积1.527 -4.583 。Champion系列粉碎机采用交错开孔排列布置的筛片不同孔径的筛片组合使用，效率提高10% -15%，并在粉碎机转子隔板上分布有2组销轴孔来调节锤筛间隙，以此调节粉碎粒度。意大利GBS公(GOLFETTO/BERGA/SANTATI)最新生产的MSV120/25型立式粉碎机，在增大锤片与物料撞击区的同时，尽可能减少了粗粉与筛片的摩擦以降低温升,其转筒型筛片及大筛理面积结构有助于出粉，无须再配传统的吸风装置,机体内部涂覆耐磨材料显著降低了噪声。该机配备了AB60/R型喂料机，可自动排出铁质杂物，能根据电机的功耗实现均匀进料。1.3 主要内容对秸秆纤维制取的方法进行了简单的介绍，并从中选取比较，决定选用机械粉碎的方法来制取秸秆纤维。然后对粉碎方式进行介绍，并说明每种方式的优缺点。最后介绍了粉碎机的种类和现今国内外粉碎机的技术发展现状，其中每一种粉碎机都有自己的有点和缺点，把粉碎机常用的种类和用于何种原料的加工都进行了较为详细的介绍。第2章确定总方案2.1 方案的确定目前秸秆粉碎主要分为两种。一种是用汽爆法，所用设备为汽爆机，汽爆之前一般将秸秆用特殊溶液浸泡一定时间，再进行蒸汽汽爆，所以会产生废水，不容易处理。本课题要求采用机械原理制取微小秸秆纤维，并保证其生产率和纤维质量，这就要用到另一种粉碎方法机械粉碎，常用的粉碎机为锤片粉碎机和辊式粉碎机。辊式粉碎机，构料落在两个相互平行而旋向相反的辊子间(相向转动)，物料在辊表面的摩擦力作用下，被扯进转辊之间，受到辊子的挤压而破碎。其突出优点有粒度均匀。温升低，水分损失少;转速低，耐磨损，使用周期长;能耗低;粉尘少、噪声低。但是辊式粉碎机的粉碎原则有限，适用于脆性物料的粉碎。微粒表面形状不规则，多为矩形，不符合课题要求的。锤片粉碎即物料受高速回转的锤头的冲击和物料本身以高速向固定衬板冲击而物料粉碎。其原理是无支承式的冲击粉碎，在粉碎过程中，被加工的物料进人粉碎室内，受到高速旋转的锤片的反复冲击、搓擦和在齿板上的碰撞，从而被逐步粉碎至需要的粒度后穿过筛孔排出。传统的普通锤片粉碎机间隙大，秸秆会有块状剩余物，间隙小纤维形状不符合要求。综合上述结果，考虑到课题需要低成本及无污染，决定采用两次粉碎进行制取秸秆纤维。首先对秸秆采用锤击法。将秸秆原料送入设计的高速压力机和锤击模具，经过高速锤击后初步获得所需要的纤维。再配合锤片粉碎机进行再次粉碎，这样即可提高纤维质量又可保证生产率。拟定的具体要求a 允许最大进料粒度（mm） 15 b 允许最大物料硬度 (莫氏) 6.5c 允许物料最大含水量 6%d 粉碎细度要达到（目） 20-325e 产量最小达到小时（kg） 302.2 本章小结对目前制作秸秆纤维的方法进行了详细的介绍，通过比较选用粉碎法。其中汽爆法虽然效率较高，但是制作过程中会留有废水，难以处理，污染环境，所以采取粉碎法。通过不同种粉碎方式比较，决定采用锤片粉碎机的方式，最适应秸秆粉碎。如果正常将原料放入锤片粉碎机直接粉碎，会有块状剩余物，而且粉碎的形状不规则。所以先用压力机冲压，然后在送入粉碎机的方式，这样既可以提高纤维质量又可以提高效率。对粉碎机的具体要求拟定数据。第3章压力机与模具的选取3.1 模具的设计秸秆属于木材纤维，强度很低，粉碎所需力很小。初次粉碎时，希望能保证秸秆纤维能沿着纤维方向粉碎，经过试验测试，只选用平面模具的冲击，可以达到一定的效果，但是秸秆粉碎后易粘结在一起，不可取。为了提高粉碎效率和保证粉碎质量，拟定选择牙型模具。牙型的尺寸太大会影响粉碎效率，太小使纤维粘结，初步尺寸如图3-1。图3-1 牙型模具材料选择：此模具工作环境为连续冲击，受力复杂，升温低，需选择耐磨、耐冲击性好的材料，可选择碳素工具钢T10A，或高速工具钢W18Cr4V，即可满足要求。3.2 压力机的选择压力机是对材料进行压力加工的机床，通过对坯件施加强大的压力使其发生变形和断裂来加工成零件。包括液压传动和机械传动的压力机。它由电动机通过皮带轮及齿轮驱动曲轴转动，曲轴的轴心线与其上的曲柄轴心线偏移一个偏心距，从而便可通过连杆(连接曲柄和滑块的零件)、带动滑块做上下往复运动。粉碎秸秆需要连续打击，选取空气锤，因为需要的打击能量很小，C41-150型即可满足要求。其中主要参数如下：落下部分重量150千克；打击能量为250千克；打击次数180次/分；工作区高度为300mm；主电机18.5kW；外形尺寸为长2154mm、宽1033mm、高2450mm。3.3 本章小结通过查询资料，得到冲压时采用平面模具，粉碎时能保证秸秆纤维能沿着纤维方向粉碎，为了防止秸秆粉碎后易粘结在一起，提高粉碎效率和保证粉碎质量，拟定选择牙型模具。根据秸秆的材质，选取压力机为C41-15型。第4章锤片粉碎机的原理及设计4.1 锤片粉碎机的基本原理4.1.1 原理及类工作型锤式破碎机的主要工作部件为带有锤子(又称锤头)的转子。转子由主轴、圆盘、销轴和锤子组成。电动机带动转子在破碎腔内高速旋转。物料自上部给料口给入机内，受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。锤式破碎机类型很多，按结构特征可分类如下：按转子数目，分为单转子锤式破碎机和双转子锤式破碎机；按转于回转方向，分为可逆式(转子可朝两个方向旋转)和不可逆式两类；按锤子排数，分为单排式(锤子安装在同一回转个面上)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。4.1.2 锤式破碎机的结构4.1.2.1 单转子锤式破碎机单转子锤式破碎机可分为可逆式和不可逆式两种类型。可逆式锤式破碎机的转子首先向某一方向旋转，对物料进行破碎。该方向的衬板、筛板和锤子端部即受到磨损。磨损到定程度后，使转于反方向旋转，此时破碎机利用锤子的另一端及另一方的衬板和筛板工作从而连续工作的寿命几乎可提高一倍。单转子不可逆锤式破碎机的转子只能向一个方向旋转。当锤子端部磨损到一定程度后必须停车调换锤子的方向(转180。)或更换新的锤子。机壳由上下两部分组成，分别用钢板焊成，各部分用螺栓连接成一体。衬板由高锰钢制成，衬板磨损后可以拆换。为了便于检修、调整和更换筛条，机壳的前后两面均开有检修孔。为了便于更换锤子，机壳的两例壁也开有检修孔。破碎机的主轴上安装有数排圆盘，在转子圆盘上有两排销孔，当锤子端部磨损后可以把销轴插在外因孔内，从而调整锤子与筛条之间的间隙。锤子用销轴铰接在各排圆盘之间，为了防止圆盘和锤子的轴向窜动，在圆盘两端用压紧锤盘和销紧螺母固定。转子两端支承在滚动轴承上，轴承用螺栓固定在机壳上。主轴与电动机用弹性联轴器直接联接。为了使转子运转平稳，在主轴的另一端装有飞轮。圆弧状卸料筛板安装在转子下方，筛条的两端装在横梁上，员外面的筛条用压板压紧筛条排列方向与转子运动方向垂直。筛条间隙由筛条中间凸出部分形成。为了便于物料的排出。筛条之间构成向外扩大的筛缝，同时还向转子方向倾斜。在进料部分还安装有打击板是首先承受物料冲击和磨损的地方。打击板出托板和讨板等部件组装而成。托板是用钢板焊接的，上面的衬板是高锰钢铸件，组装后用两根轴架装在破碎机的机体上。进料角度可用调螺栓进行调整，衬板磨损后可以更换。4.1.2.2 粉碎机主要易损部件粉碎机的易损部件主要是锤片、筛片及冲击齿板，也是粉碎过程中影响粉碎成本的重要因素。高质量的易损件可以减少备件消耗，节省更换停机时间，提高单位时间内的产量。虽然高质量的零件的成本价格是普通材料零件的二倍到三倍，但是高质量的零件的使用寿命却是普通零件的八倍到九倍，所以易磨损零件使用高质量的部件是很有必要的。不仅节省备件停机更换的时间，能提高单位内的产量，也是对成本的节省，可以将利益最大化。碎机锤片的形状、尺寸、排列形式、线速度对粉碎效率有很大的影响。目前世界上有多种形状的锤片.各种锤片的使用性能比较见表4-1表4-1 锤片性能锤片类型使用性能矩形锤片通用性好，形状简单，易制造焊耐磨合金延长使用寿命，制造成本较高阶梯型锤片工作棱角多，粉碎效果好，但耐磨性差尖角锤片适用于粉碎纤维物料，耐磨性差环形锤片只有一个销孔，工作中自动变换工作教，磨损均匀，但结构复杂其中矩形锤片因其通用性好、生产成本低而应用最广。我国粉碎机所用锤片已标准化，JB/T 9822.2-1999标准规定了三种规格，制造锤片的材料有10,20号优质碳素钢及65锰钢。10,20号钢需经渗碳处理以实现耐磨与韧性的统一。为提高锤片的耐磨性，目前常见处理方法是在锤片工作棱角堆焊碳化钨合金，对锤片进行表面硬化处理。试验结果表明，堆焊碳化钨合金锤片与65锰钢整体淬火锤片相比较，虽然前者的成本比后者高2倍多，但其使用寿命提高了7一8倍，现已大量采用这种锤片。国外优质锤片采用先进的喷涂技术、自动堆焊技术进行保护层硬化处理，使用寿命可达1000h。对于锤片的排列形式，主要有螺旋排列、对称排列、交错排列和对称交错排列四种，实践经验与基于虚拟样机的仿真分析表明，锤片交错排列和对称交错排列转子的平衡性较好，其中交错排列转子两端轴承承载情况相近，转子稳定性好。粉碎机的筛片一般由冷轧俐板冲孔而成，通常采用圆孔，呈正三角形排列。这种筛片生产成本较低，应用最广。目前也有圆锥孔筛和鱼鳞筛等数种，经试验，采用鱼鳞筛片比平板圆孔筛片产量高出20%一30%。但是用鱼鳞筛片，成品平均粒度大，且在双向旋转切换时需要掉换筛片方向。为增加筛片的使用寿命通常还需对筛片进行渗碳、氮化等提高硬度的热处理。冲击齿板通常装在进料口的两侧，用于阻碍环流层运动，增强对物料的碰撞、搓擦和摩擦作用。齿板一般用铸铁铸造，其表面激冷成白口，以增强其耐磨性，齿形主要有人字形、直齿形和高齿槽三种。易损部件需要采用适当的材料，才可以使机器的效率最大化。4.1.2.3 转子转速转子圆周速度的大小与物料性质、破碎粒度、锤头的磨损和机器结构等因素有关。随着圆周速度的增加可使破碎比以及产品中细初级含量增加。但是圆周速度过大，将显著地增加功率消耗、同时会引起锤头、筛条和衬板的强烈磨损。破碎脆性物料时转子速度应比粉碎粘性物料大40。转子的四周速度，一般在3050m/s。通常把圆周速度大于30m/s的称为快速锤式破碎机，小于30m/s的称为慢速锤式破碎机。选取适当的转速，才可以使机器磨损和带来的效益之间平衡，达到最佳的效果4.2主要部件零件的设计说明4.2.1 已知条件a 允许最大进料粒度（mm） 15 b 允许最大硬度 (莫氏) 6.5c 允许秸秆最大含水量 6%d 粉碎细度要达到（目） 20-325e 产量最小达到小时（kg） 300由已知的硬度，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）可得粉碎该级硬度的物料需要锤头动能 E=1.47J可脾性系数 =0.5离心风机需要风量 QA=1900m3/h4.2.2 锤击转子的锤片个数计算锤击转子由锤片、销轴、锤柄、锤柄套、隔盘、端板和隔套等组成。锤击转子在机壳内高速旋转，由于离心力的作用锤头呈辐射状。物料进入机先后，在破碎腔内被锤片击碎，同时造成物料与机壳、物料与物料之间的碰撞，加之锤片对物料的研磨作用而使物料粉碎。粉碎能力主要与锤片的动能、锤头与衬板的间隙、物料的性质(如物料的可碎密度及硬度等)、含水率及喂料的均匀程度等因素有关。粉碎机生产能力经验公式：（4-1）式中： Q1 锤击转子粉碎能力，th;Kr 锤头数量系数；Kf 可脾性系数表4-2 K与锤头数量关系锤头数量/个K680.029120.02215180.02418240.025由4-1式带 E=1.47J KF=0.5（均由设计手册查得）Q=0.3t/h计算 0.3=Kr1.20.5得： Kr0.024查上表4-2得锤片个数应在15-18之间，考虑到回转平衡的需要取锤头个数 K=16锤片的材料以用高锰为好，高锰钢价格较贵，一般很少使用。都选用含烙材料来制造锤头。主要特点是韧性较低，但强度大，硬度高，耐磨性好，且加上性能好，可用来代替低碳钢、中碳钢。4.2.3 离心风机的叶轮直径的计算公式： QA=8nDh3 （4-2）式中： QA 风机计算风量Dh 叶轮直径n 叶轮转速带入数据得： Dh212.3取整得： Dh 210mm离心风机风压的计算公式：（4-3）式中： n 叶轮转速r/min Dh 叶轮直径带入数据得：P全=1390Pa4.2.4 功率的相关计算4.2.4.1 锤击转子功率的计算锤击转子所需功率与转子的回转直径、转速、锤头的质量及物料性质等有关，可以按下述经验公式计算：（4-4）式中： R 锤击转子的回转半径，m；风选锤式粉碎机的机械效率，般取0.85-0.9带入数据得：P1=GAR2160.50.024/81000解得：P15.82kW4.2.4.2 离心风机的功率计算风选锤式粉碎机的离心风机不同于标准的离心风机和排粉机，其机壳曲线和叶片形状是根据设备的工作特点而确定。日前尚无个准确的功率计算公式，而是应用在生产实践中总结出来的经验公式来计算离心风机功率：（4-5）代入数据得：P24.53kW4.2.4.3 总功率的计算P= +式中： P 风选锤式粉碎机功率，kW；Pl 锤击转子功率，kW；P2 离心风机功率，kW；代入数据得：P=10.3511kW查设计资料文献1可知Y160M-4电动机可以选用额定功率P=11kW转速n=1460r/min4.2.5 带传动的设计4.2.5.1 确定设计功率公式：Pd=KAP （4-6）式中： KA 工作情况系数；P 所传递的功率kW；由设计资料文献1得KA=1.2得 Pd =13.2kW4.2.5.2 选择V带的型号普通V带的型号根据传动设计功率Pd和小带轮的转速n1选取：已知：Pd =13.2kW n=1460r/min查文献1应选用B型带。4.2.5.3 确定带轮基准直径dd1，dd2并验算带速由文献1GB/T13575.1-92中选取dd1=140mm则：dd2= dd1=n1dd1/n2=150得dd1 =140mm dd2=150mm验算带速v v=v1=d1n1/60000m/s =3.141460dd1/60000=18.6m/s25m/s带速在允许范围之内。4.2.5.4 验算传动比误差转动比：i= dd2/dd1=150/140 =0.97原传动比：i= dd1=n2/n1=1460/1440 =0.96=（0.97-0.96）/0.97=1%5%在允许误差范围内。4.2.5.5 确定中心距a及带的基准长度Ld可设定中心距：ao=1500mm则可以计算带长Ld0由公式： Ld02a0+ （dd1+ dd2）+ mm （4-7）得Ld0=21500+1.57（140+150）+102/6000=3450mm由文献1选取Ld0=3550mm确定实际的中心距a：由公式：（4-8）得：a=1500+100/2=1550mm中心距调整范围 amax=a+003Ld=1550+0.033550=1656.5mmamin=a-0015Ld=1550-0.0153550=1496.75mm4.2.5.6 验算小带轮包角a1由=180-5730.01=175.3120所以合适。4.2.5.7 确定V带的根数Z由公式：（4-9）查文献1可得=2.83kw KA =0.99 KL=1.30 带入数据得Z13.2/（31.5）=2.96取Z=3根4.2.5.8 确定带的初拉力F0由公式：（4-10）其中q=0.17kg/m带入数据得：F0=128N4.2.5.9 计算作用在轴上的压力Fz由公式：Fz2ZF0sina/2 （4-11）得：Fz=23128sin180/2768N4.2.6 主轴设计及校核本机械中的主轴所受径向力很小可以忽略不计，按只受扭矩下计算公式：（4-12）因为是实心轴式中：扭剪应力，N/mm2；T 轴承受的工作扭矩，Nmm；WT 轴的抗扭截面摸量，mm3P 轴传递的功率，kw；n 轴的转速r/min；变形得轴的设计公式为：（4-13）式中取A170 得：D=30.6mm 由于轴上有3个键槽故轴的直径应增加11%。最后得主轴直径为：D=34mm 校核危险截面轴的强度图4-1 轴承支反力计算得 1014.7N, =246.7N最大弯矩 MFZ101.577957 Nmm图4-2平面弯矩图粉碎部分转矩 39644 Nmm风机部分转矩 30857 Nmm图4-3转矩图图4-4当量弯矩图确定危险截面为当量弯矩最大的截面 Me105108Nmm25.97mm40mm结论：根据当量弯矩法校核，轴的强度足够4.2.7 轴承选取与校核由设计轴承文献1中选取7208C，轴承校核因为所受的轴向力非常小，所以忽略不计，=0因为1014.7N, =246.7N，所以校核的轴承当量动载荷查表4-1 选取2.0，基本额定静载荷 Co=25800 (N)表4-1 轴承参数轴承代号基本额定载荷计算系数CrCofp7208C1.942.582.0X=1,Y=0 带入数据 P=2029.4N 基本额定动载荷 C=36800 (N)，工作温度120，1.0 带入数据得 70883h ，符合一般要求4.3 本章小结第一，介绍了锤片粉碎机的原理和构造，其中对易损部件特别介绍；第二，通过粉碎机要求的具体数据，计算锤击转子的锤片个数、离心风机的叶轮直径、离心风机功率、锤击转子的功率，通过总功率选取电动机；第三，设计带传动装置及校核；第四，主轴的设计及校核；第五，轴承的选取和校核。- 46 -第5章机器的使用和维护5.1 粉碎机的正确使用1、粉碎机长期作业，应固定在水泥基座上。如果经常变换工作地点，粉碎机和电动机要安装在用角铁制作的基座上，如果粉碎机用柴油机作动力，应使两者功率匹配，即柴油机功率略大于粉碎机功率，并使两者的皮带轮槽一致，皮带轮外端面在同一平面上。2、粉碎机安装完后检查各部紧固件的紧固情况，若有松动须予以拧紧。3、要检查皮带轮皮带松紧度是否合适，电动机轴和粉碎机轴是否平行。4、粉碎机启动前，先用手转动转子，检查一下齿爪、锤片及转子运转是否灵活可靠，壳内有无碰撞，转子的旋向是否与机上箭头所指方向一致，电机与粉碎机润滑是否良好。5、不要随便更换皮带轮，以防转速过高使粉碎室发生爆炸，或转速太低影响工作效率。6、粉碎机启动后先空转2-3分钟，没有异常现象后再投料工作。原料内不得混有铁块和碎石等杂物。7、工作中要随时注意粉碎机的运转情况，送料要均匀，以防阻塞闷车，不要长时间超负荷运转。若发现由振动、杂音、轴承与机体温度过高、向外喷料等现象，应立即停车检查，排除故障后方可继续工作。8、操作人员不要戴手套，送料时应站在粉碎机侧面，以防杂物反弹伤面部。9、发生堵塞时，严禁用手、木棍强行喂入或脱出饲料。10、工作结束应空运转2-3分钟，将机内物料完全排除后，方可停止粉碎机和风机。5.2 粉碎机的维护与保养1、筛网的修理和更换。筛网是由薄钢板或铁皮冲孔制成。当筛网出现磨损或被异物击穿时，若损坏面积不大，可用铆焊的方法修复；若大面积损坏，应更换新筛。安装新筛时，应使筛孔带毛刺的一面朝里，光面朝外，筛片和筛架要贴合严密。环筛筛片在安装时，其搭接里茬口应顺着旋转方向，以防物料在搭接处卡住。2、轴承的润滑与更换。粉碎机每工作300小时后，应清洗轴承。若轴承为机油润滑，加新机油时以充满轴承座空隙1/3为宜，最多不超过1/2，作业前只需将常盖式油杯盖旋紧少许即可。当粉碎机轴承严重磨损或损坏时，应及时更换，并注意加强润滑；使用圆锥滚子轴承的，应注意检查轴承轴向间隙，使其保持0.2-0.4毫米，如有不适，可通过增减轴承盖处纸垫来调整。 3、齿爪与锤片的更换。粉碎机部件中，粉碎齿爪及锤片是饲料粉碎机中的易损件，也是影响粉碎质量及生产率的主要部件。粉碎齿爪及锤片磨损后都应及时更换。齿爪式粉碎机更换齿爪时，应先将圆盘拉出。拉出前，先要打开圆盘背面的圆螺母锁片，用钩形扳手拧下圆螺母，再用专用拉子将圆盘拉出。为保证转子运转平衡，换齿爪时应注意成套更换，换后应做静平衡试验，以使粉碎机工作稳定。齿爪装配时一定要将螺母拧紧，并注意不要漏装弹簧垫圈。换齿时应选用合格件，单个齿爪的重量应不大于1-1.5克。锤片式粉碎机的锤片有的是对称式，当锤片尖角磨钝后，可反面调角使用；若一端两角都已磨损，则应调头使用。在调角或调头时，全部锤片应同时进行，锤片四角磨损后，应全部更换，并注意每组锤片重量差不得大5克；主轴、圆盘、定位套、销轴、锤片装好后，应做静平衡试验，以保持转子平衡，防止机组振动。此外，固定锤片的销轴及安装销轴的圆孔由于磨损，销轴会逐渐磨细、圆孔会逐渐磨大，当销轴直径比原尺寸缩小1毫米，圆孔直径较原尺寸磨大1毫米时，应及时焊修或更换。5.3 本章小结粉碎机工作时如果产生意外，会发生很严重的后果，所以多注意一些安全操作的技巧，会避免意外发生；机器的维护对机器的寿命和工作效率也至关重要，注意维护技巧可以事半功倍。总结粉碎机械在工业生产中起着一定的作用，在这几个月的设计中了解了粉碎机的总体设计步骤以及其生产加工情况，以及粉碎机械的基本构成情况。这次的设计中使用了计算机制图CAD等软件，在指导老师的指导下，我对软件的运用更加的熟练了，巩固了我在学校时的所学内容，这些软件不但可以简化设计中非创造设计劳动的时间大大的减少了不必要的工作量，可以节省更多的时间去思考和设计,在学习中我发现要想高效率的完成设计内容根本离不开这些软件的支持，以后还要不断的学习这些软件。在本次设计中，为了更好的满足课题的要求，我采取锤片式带筛粉碎机，并配合风选系统，提高效率，本次设计主要进行粉碎机的设计，首先进行结构设计，包括两部分，一个是粉碎部分的结构与功率的设计；二是风选部分的结构与功率的设计。粉碎部分包括锤片的选择，筛网的选择等等，其次进行主轴的校核与轴承的校核。通过这次毕业设计使我学到了很多东西，对我以后的工作将会有很大的帮助，将我以前在学校的理论知识用到了实践中，这次毕业设计对我在大学中的生活和学习的一次检阅!参考文献1 李学志，吴志军，张春风. 机械设计手册M.北京: 清华大学出版社,2005.2 刘品，李哲.机械精度设计与检测基础M.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2004.1. 3 李华. 机械制造技术M北京:高等教育出版社2004. 4 朱辉唐保宁陈大复等。工程制图M上海：上海科学技术出版社 2004.85 宁宇. 影响锤片式粉碎机锤片使用寿命的因素J. 柳州科技2000年3期:9-10.6 宗力,徐红梅,彭小飞. 锤片式粉碎机锤片磨损机理初探J.饲料工业2004年25卷9期 :5-77 王德福马力. 通风量对锤片粉碎机工作性能的影响J. 农机化研究2004年2期 :108-109.8 孙德平. 锤式粉碎机的研讨与应用J.机电信息2003年6期：20-22.9 杨世良曹秀媛. 环锤式粉碎机主要构件的设计与受力计算J.吉林农业大学学报1992年14卷2期：63-68.10 李桂华. 锤式粉碎机的改造J.燃料与化工：1993年24卷3期：131-132.11 温汝增.空气锤打击能量计算问题的探讨J.机械制造师,2003 .12 王德拥.空气锤能量计算新理论及其应用J.压力加工,1998,7(7):14-15.13 杜小强. 锤片式粉碎机转子动力学特性研究D.武汉：华中农业大学，2004.14 吉颖风. 新型锤片式粉碎机筛分效率的研究J. 北京：中国农业大学，2000.15 阳向军. 浅析影响锤片式粉碎机工作性能的主要因素J. 中国饲料2003年第9期26.16 陈昌伟. 粉碎机锤头排列的优化J. 燃料与化工，mar.2003 vol.34 no.2 :80.致谢经过几个月的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。在这里首先要感谢我的导师毕经毅老师。他平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从外出实习到查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计较为复杂烦琐，但是毕老师仍然细心地纠正图纸中的错误。除了敬佩毕经毅老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。然后还要感谢大学四年来所有的老师，为我们打下机械专业知识的基础；同时还要感谢所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励。此次毕业设计才会顺利完成。最后感谢哈工大华德应用技术学院四年来的培育。附录1 译文摘要:锤片磨损会破坏锤片式粉碎机转子的平衡,加剧转子振动。该文的研究目的是基于虚拟样机技术探讨锤片磨损对转子振动的影响规律。采用MDT和vN4D建立了SFSP11230型锤片式粉碎机转子的虚拟样机模型,对不同锤片磨损情况下粉碎机转子的振动进行了仿真。结果表明:锤片磨损后,转子振动频率组成变化不大,而振动幅值和强度变化较大,其中低频段振动强度增强,高频段振动强度降低;导致转子质心径向偏移的锤片磨损使转子振动幅值和强度均变大,而导致质心轴向偏移的磨损对转子振动影响不大;同样由于转子质心的径向偏移,转子受迫振动频率强度增加较多。因此,为了降低子运转时的振动,最好避免转子质心发生径向偏移。关键词:锤片式粉碎机；锤片；虚拟样机(VP)；磨损；振动简介能从谷物中的营养提取出来的饲料粉碎机已经发展很多年了。但是因为他只能处理特殊的原料，像谷类食品和矿石，所以除了丕林岛（地名）的少数人在研究饲料粉碎机外，很少人去研究他。尽管饲料粉碎机已经可以解决很多问题，比如振动、噪音、堵塞，用他特有的结构来解决问题，而且可以连续工作并达到一定的精度。虽然一些方法，比如比较低的回转速度，宽的转子直径被采用，好转了他的性能，但是那些问题不能扯得的被解决。最近，分析了饲料粉碎机在工作状态下转子的转速，旋转的速度能被粉碎机控制在稍低或者稍高的程度。转子的转速在正常工作下都是不变的，除了在长时间工作摩擦后。由于锤片的排列或者是其他的因素，产生转子的离心力不固定，所以锤片的磨损是不均衡的，因此，我们要学习掌握锤片要磨损时候的特征，为了使粉碎机振动保持稳定。实质上的原型技术（VP）是一个用cad加工程序代替真实的模型，为了测试这种产品的特性和特征。这就像电脑的硬件和软件的发展，网络技术通过vp技术开展起来。同时，传统的模拟技术对VP的认识理解很有基础。除了高科技种田，VP技术还适用于日益发展的农业机械设计。作者努力的将VP技术应用于工程分析技术。对于饲料粉碎机中转子单一的动力模型，被用来发展转子动力学，转子有效的运动模型被MDT和VN4D当做虚拟原型来用。VP技术模拟不同情况的磨损下，研究转子转动时的震动和锤片磨损的分析。1.单一化转子的模型 SFSP11230的转子的锤片被均匀的排列，它是由定子、滚球轴承、锤片、轴子组成，最大转速为1480r/min。所以它的最大频率应该是1480/60=24.6Hz。图一 SFSP11230的转子图表基于集总的单一化原则叁数方法被单一化的模型应该有同样的总质量，瞬间的转动惯量有最初的质心位置决定。粉碎机的转子被单一化的分别运行在六个圆盘里。在这系统里，每一个自我排列的定子，会在压力的作用下自己运行到指定的位置，能够计算出他们最后的位置。2.转子的虚拟原型转子的3D模型需要建立在一个MDT的三维建模软件上，VP的技术原本是用来实现Vn4D的，其中包括重要的参数从转子的发动机的功率。一些重要参数列出如下（1）定子连接上，平键连接被强固连接完全代替；（2）强固连接也被用来连接圆盘；（3）因为轴子被用来限制锤片的位置，所以强固连接被用来限制轴子和锤片的位置；（4）在锤片和螺钉通过强固连接，来限制彼此的旋转动作，来完成轴的夹紧；（5）球轴承被轴衬所代替，轴衬确定参数。（6）电动机的限制被增加到左边的结束，他的参数、转力矩输出功能被设置在平衡的感电电动机上3.VP技术的模拟分析为了要加速模拟速度，唯一的没有外部的那些环境应用的负荷被模拟，同时，粉碎机需要非常短的加速时间，没有负载的环境是不可能的。粉碎机需要加速的这段时间内，转子跑到他的位置上。锤片的排列的结果，在研磨中起作用的轴通常用不同种型号，锤片通过定子的排列的长短来确定。因此质心上的转子偏离最初的位置。根据概率公差，质心的方向也就是轴运动的方向，磨损的方向是在情理之中的。此外，和磨损情形对比，锤片的磨损也是模拟的。根据模拟的结果列出表1磨损的图被展现在图4上，第四个锤片和轴子被标在和上，当从轴向观察，每组的锤片，每组都标着1到8平行的定子，在图4A磨损程度每个锤片是平等的。图 4B条的磨损程度，每个锤片的一组是不平等的，而相应的锤片组有，同样的磨损程度。至于Fig.4c和Fig.4d的磨损程度的锤片是不相同完全。图5显示振动加速度和动力频谱图的球轴承收集在这一过程中，该转子转过第一第二轮之后， 14号实线代表的振动响应左轴承和虚线代表是正确的。图4示意图磨损形式。锤片的磨损的主体部分的振动频率之前和之后没有变化。但强度在每一个频率是完全不同的图5振动响应每个轴承从相应的频率，损坏转子。在低频阶段加强和强度削弱了在高频率的阶段。特别是根据“甚至磨损”形势的变化很大大于其他情况下。和同样的结论可以发现振动扩增管转子。通过对比Fig.5b和Fig.5c ，可以推断，径向偏移严重破坏了平衡的转子。这一结论也可以通过Fig.5d和 Fig.5e的对比得到。由于径向偏移量“相邻不均匀磨损“显然是大于“不对称不均匀磨损” 。强度在强迫振动频率（24.67赫兹）增加多少更根据“甚至耐磨”和“相邻不均匀磨损”的情况，虽然有点变化根据以上两种情况对比。4结论（1）磨损形式并不影响能使锤片的振动频率改变的转子。然而，它确实带来了明显的变化强度的频率，其中的强度低频率的阶段，同时加强这一高频率阶段的削弱。（2）径向偏移现实出来是不稳定的转子相对于轴向偏移。振幅和强度大大增加时质心偏离径向。（3）强度的强迫振动频率大大提高时，会出现无论是锤片磨损均匀或邻近群体锤片磨损不均等方面的磨损情况。它需要较大的径向力来抵消这两个磨损形式，结果是不稳定的转子。（4）基于以上这些结论，为了控制饲料粉碎机的转子的振动，饲料粉碎机的转子不应径向偏移。因此，转子需要很好的平衡特别是需要在达到动态平衡之前进入正常的运行。附录2 英文参考资料Vibration generated by the abrasion of the hammer slicein feed-grinder based on virtual prototype technologyAbstract: The abrasion of the hammer slice can cause the rotor of the feed-grinder to lose balance and then make the grinder vibrate. A virtual prototype (VP) based on the rotor of SFSP11230 feed-grinder was set up by using MDT and vN4D for investigating the relationship between the abrasion of the hammer slice and the vibration of the rotor. By simulating the VP with various abrasion forms, it has been found that the abrasion form does not influence the makeup of the vibration frequency but the intensity. That is, the intensity of the low-frequency stage strengthens but that of the high-frequency stage weakens when the hammer slices are worn out. The vibration amplitude and intensity both increase when the abrasion makes the centroid of the rotor offset radially. However, they do not change much when the centroid offsets axially. The intensity of the forced vibration frequency also greatly rises when the center of mass offsets radially.Therefore, to damp the vibration of the feed-grinder the centroid of the rotor had better not offset radially. Key words feed-grinder; hammer slice; virtual prototype (VP); abrasion; vibration Vibration generated by the abrasion of the hammer slice in feed-grinder based on virtual prototype technologyJ. As one of the kernel equipment in feedstuff processing industry, the feed-grinder has been developed for years. But because of its special processing object, like cereal and mineral, there are few theoreti- cal studies on the feed-grinder except some experimen- tal researches. However, while the feed-grinder runs into many problems such as vibration, noise and clog- ging which mainly result from its own structure char- acteristics, running environment and fitting precision. Although some methods such as lower rotational speed and wider rotor diameter have been adopted to im-prove its performance, those problems cannot be thor- oughly solved. Recently, et al has analyzed the vibration of the feed-grinder by calculat- ing the natural frequency of the rotor. Therefore, the rotation speed can be adjusted to be lower or high- er than the resonance speed to damp the vibration of the pulverator. But the natural frequency of the rotor is not constant, especially after long time grinding. On account of the array of the hammer slices and other factors, the hammer slices usually abrade unevenly, which causes the eccentricity of the rotor and then make the grinder vibrate9. Therefore, studying the characteristics when the hammer slices abrade is quite practical for taking better action to damp the vibration of the pulverator. Virtual prototype (VP) technology is a process ofusing a CAD model, instead of a physical prototype, to test and evaluate the specific characteristics of a product or a manufacturing process1. The develop- ment of hardware and software of computer and network technology widely expands the application of VP. Meanwhile, traditional optimization and simula- tion techniques provide essential foundation to realize VP. Except for the hi-tech field, VP technology has also been applied to agricultural machinery design increasingly10. The authors attempt to apply VP technology to the engineering analysis of general machinery. In this paper a simplified dynamic model for the rotor of the feed-grinder was developed based on rotor dynamics and the corresponding virtual prototype of the rotor was generated by using MDT and vN4D. By simulating the VP under different abrasion situations, the vibration characteristics of the rotor when the hammer slices abrade was analyzed.1 Simplified model of the rotor The rotor of SFSP11230 feed-grinder with the symmetrical hammer slice array is shown in Fig.1. It consists of spindle, ball bearings, disk boards, ham-mer slices, pins and sleeves and its full-load rotational speed is 1480 r/min. So its frequency of the forced vibration should be 1480/60=24.67Hz. Fig.1 Diagram of the rotor of SFSP11230 feed-grinder Based on the simplification principle of lumped parameter method2that the simplified model should have the same gross mass, moment of inertia and posi- tion of centroid to the original, the rotor of the pulver- ator was simplified into a one-span six-disc rotor system with two springs support, as shown in Fig.2. The right end of the spindle and the center of each ball bearing and disk board are chosen as the positions of six disks. Fig.2 Simplified model of the rotor The ball bearing is generally considered that it only provides stiffness because of its small damping3. In the system each self-aligning bearing on one side of the spindle is modeled as a spring, the stiffness of which can be calculated in the light of the following equation4:2 Virtual prototype of the rotor The 3D model of the rotor which only includes parts related to the simulation was built in MDT, a three- dimensional modeling software. The initialization of VP was fulfilled in vN4D, including importing the 3D model from MDT, modifying constraints between the parts and appending motor power5. Some important steps are listed below: 1) Instead of flat key joint each disk board is attached to the spindle by rigid joint which locks two bodies together absolutely. 2)Rigid jointis also used to fasten the pin with the disk board. 3) Because sleeves are used to limit the positions of the hammer slices, rigid joint is set as the constraint between the sleeve and the pin. 4) Constraint between the hammer slice and the pin is revolution joint, which is used to limit the motion of two bodies so that one body only rotates about a certain axis with respect to the other body. 5) The ball bearings are replaced by bushing constraint which can simulate the function of ball bearings. Eq. (1) is set as the stiffness function parameter of bushing constraint. 6) A motor constraint is added to the left end .3 VP simulation and analysis In order to accelerate the simulation speed, only those circumstances without external applied load were simulated. Meanwhile, since the pulverator needs a very short accelerating time, only the stage when the rotor runs stably is considered in this paper. As a result of the permutation of the hammer slices, the axial distribution of the material in the mill housing is often inhomogeneous and so does the wear extent of each hammer slice along the spindle. There- fore, the centroid of the rotor deviates from its original position. According to the probable deviation direction of the centroid, namely, radial, axial and both directions, four kinds of abrasion forms were specified. Furthermore, to contrast with the vibration under abrasion situations the performance with undamaged hammer slices was also simulated. The results of simulation are listed in Table 1.Table 1 VP simulation results with five abrasion forms of hammer slicesThe diagrammatic sketch of the assumed abrasion forms is shown in Fig. 4. The four pin-and-sleeve groups were labeled fromtoclockwise when viewed from the axial direction and the hammer slices in each group are all marked from 1 to 8 parallel to the spindle. In Fig.4a the worn extent of each hammer slice is equal. In Fig. 4b the worn extent of each hammer slice in one group is unequal while the corresponding hammer slices in groupandhave the same worn extent. As for Fig.4c and Fig.4d the worn extent of the hammer slice is not identical entirely. Figure 5 shows the vibration acceleration and power spectrum diagram (PSD) of the ball bearings collected in the process that the VP of the rotor ran for one second after it had wheeled for 14 s. Real line represents the vibration response of the left bearing and dashed line represents that of the right one. Fig.4 Sketch of abrasion forms. The component of the vibration frequency changes little before and after the hammer slices are worn out. But the intensity at each frequency is quite different Fig.5 Vibration response of each bearing from the corresponding frequency of undamaged rotor.At low-frequency stage the intensity strengthens and weakens at high-frequency stage. Especially the intensity under even abrasion situation changes much greater than that under other situations. And the same conclusion can be found for the vibration amplitude of the rotor. By contrasting Fig.5b and Fig.5c, it can be inferred that the radial offset of the centroid badly destroyed the balance of the rotor. This conclusion can also be acquired by contrasting Fig.5d and Fig.5e because the radial offset quantity of adjacent uneven abrasion is obviously larger than that of asymmetric uneven abrasion. The intensity at the forced vibration frequency (24.67Hz) increases much more sharply under even abrasion and adjacent uneven abrasion situations while it changes a little under the other two situations.4 Conclusions 1) The abrasion form of hammer slice does not influence the makeup of the vibration frequency of the rotor. However it really brings obvious changes to the intensity of the frequency, which exhibits that the intensity of low-frequency stage strengthens while that of high-frequency stage weakens.2) The radial offset of the centroid can markedly disrupt the balance of the rotor compared with the axial offset. The vibration amplitude and intensity both increase greatly when the center of mass deviates radially. 3) The intensity at the forced vibration frequency is greatly raised when either the hammer slices wear evenly or the adjacent hammer slice grou

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