摘 要
粉碎是粮食加工生产过程中一道至关重要的工序，对于原材料的充分利用以及动植物的充分吸收起到关键作用，能够极大地提高饲料的利用率；同时，粉碎原料粒度的小对后续工序(如制粒等)的难易程度和成品质量都有着非常重要的影响，而且，粉碎粒度的大小直接影响着生产成本，在生产粉状配合饲料时，粉碎工序的电耗约为总电耗的50%～70%。粉碎粒度越小，越有利于动物消化吸收，也越有利于制粒，但同时电耗会相应增加，反之亦然。
粉碎过程的实质是通过输入能量使得物料的比表面积增大的过程。在此过程中，能量消耗在表面积增大、颗粒变形、摩擦、组织结构的变化方面。对于不同性质的原料，不同的粉碎方式，不同的输入能量，粉碎过程也不同。
我国每年粉碎加工总量达2亿多吨。饲料粉碎机作为饲料工业的主要装备，对饲料质量、饲料报酬、饲料加工成本的形成是一个重要因素。所以，恰当地掌握粉碎技术、选用适当的粉碎机型是饲料生产不可忽视的问题。
本课题设计的是一种经济节能型锤片粉碎机。本锤片粉碎机用于玉米等物料的破碎，具有产能高，节约能源，破碎效率高等特点。操作简便，维修方便，使用寿命长。
关键词：粉碎；饲料加工；锤片式；节能高效
Abstract
Grinding is a very important procedure in food processing production process, to make full use of raw materials and the animals and plants to play a key role fully absorbed; the same time, crushed raw grain have a very significant impact on the degree of small follow-up processes (such as granulation, etc.), the ease and quality of finished products; Moreover, the granularity of the size of a direct impact on production costs in the production of powdered formula feed, grinding process power consumption is about the total power consumption of 50% to 70%. The smaller the granularity, the more conducive to animal digestion and absorption, the more conducive to granulation, but power consumption will increase accordingly, and vice versa.
The substance of the crushing process materials through the input energy makes the process of increasing the specific surface area. In this process, the energy consumption in the surface area increases, the particle deformation, friction, and organizational structure change. Crushing the raw materials of different nature, different input energy, the process of pulverizing.
China smash the processing of a total of more than 200 million tons a year. The feed mill equipment, as the feed industry and feed quality, feed efficiency, feed processing cost is an important factor. Therefore, the proper grasp of grinding technology, selection of the appropriate type of shredder feed production can not be ignored.
The subject of design is an economical and energy-efficient hammer mill. The hammer mill for crushing of materials such as corn, high productivity, energy conservation, fragmentation and high efficiency. Simple operation, easy maintenance, long service life.
Key words: crushing process；feed processing; hammer smashing; Energy conservation； efficient
目录
摘 要 III
Abstract IV
1 绪论 1
1.1 粉碎理论 1
1.2 粉碎的方法 1
1.2.1压碎 1
1.2.2 劈碎 2
1.2.3 沂碎 2
1.2.4 冲击破碎 2
1.2.5 磨碎(研磨) 2
1.3 粉碎机的分类 3
1.4 锤片粉碎机的概况 3
1.5 锤片粉碎机的原理 4
1.6 锤片粉碎机的分类 5
1.7 国内外锤片式粉碎机发展概况 6
1.7.1 国外锤片式粉碎机发展概况 6
1.7.2 我国的锤片式粉碎机发展概况 7
2 锤片粉碎机的总体设计 9
2.1 原理及工作类型 9
2.2 锤片粉碎机的结构 9
2.3 转子转速 10
3 锤片粉碎机主要部件的设计说明 11
3.1 已知条件 11
3.2 电机的选择 11
3.3 V型带设计 11
3.4 主轴的设计 14
3.4.1 选择轴的材料及热处理 14
3.4.2 主轴的结构设计 15
3.4.3 轴的强度校核 16
3.4.4 轴承的校核 19
3.4.5 轴承的校核 19
3.4.6 有限元分析 20
3.5 锤片的设计 22
3.6 转子的设计 24
3.7 筛网和齿板的设计 25
3.8 排料装置的设计 25
3.8.1 粉碎机排料装置的概况 25
3.8.2 输送设备的选择 26
3.8.3 螺旋输送机的结构设计 27
4 锤片粉碎机的操作、维护和检修 28
4.1 生产操作 28
4.2 设备维护和更换 28
4.3 设备的定期检修 29
4.4 锤片和筛网的更换 29
5 结论与展望 30
5.1 结论 30
5.2 不足之处及未来展望 30
致谢 31
参考文献 32
1 绪论
1.1 粉碎理论
粉碎过程的实质是通过输入能量使得物料的比表面积增大的过程。在此过程中，能量消耗在表面积增大、颗粒变形、摩擦、组织结构的变化方面。对于不同性质的原料，不同的粉碎方式，不同的输入能量，粉碎过程也不同。
实际粉碎过程中的粉碎料粒度分布受到两个主要因素的影响，即原料性质和粉碎设备结构与操作参数，实际粉碎过程是一个比较复杂的过程，有以下三种粉碎破坏模型。
（1）体积粉碎模型
物料初始粉碎时整个颗粒就收到全面破坏，但初始生成物种大多数为粒度较大的中间颗粒，随着粉碎的进行，这些中间颗粒逐渐被粉碎成细小颗粒，达到稳定，粉碎能耗与体积变化成正比。这种模型反映了大多数粉碎的过度过程，社用于一般脆性物料的冲击粉碎。
（2）表面粉碎模型
物料的粉碎进发生在颗粒的表面，而不发生在颗粒内部，即物料的粉碎过程是从外层逐渐向内层破碎的，所需能量与粉碎后新生的表面积成正比。该模型适用于各种物料的微粉碎和超微粉碎、韧性和坚硬物料的粉碎，粉碎作用方式主要是研磨和低强度冲击粉碎。
（3）均一粉碎模型
粉碎过程中输入至物料颗粒的能量直接传递到颗粒的各个部分，颗粒被直接粉碎成均匀的细小颗粒，粉碎能耗与物料内产生的裂纹长度成正比。适用于低强度脆性物料的强力冲击粉碎。
1.2 粉碎的方法
物料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，施力情况却是很复杂的，往往是几种施力方式同时存在，当然在某一台粉碎机械中也只有一种或二种主要施力。
由于物料颗粒本身的形状是不规则的、而且不同物料的物性不同，所以应该采用不同的粉研方法。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 压碎
在两块工作面之间放置，然后施加压力，物料在受到压应力作用后达到其抗压强度而破碎．其工作原理见图 a。
图1.1 机械力粉碎方式
1.2.2 劈碎
将物料置于一个平面和一个带尖棱的工作平面之间，当物料受到带尖棱的工作平面力的作用时，物料会沿着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。 物料本身的拉伸强度极限比抗压强度极限小的多。其工作原理见图 b。
1.2.3 沂碎
在弯曲应力作用下物料破碎。破碎后的物料受集中载荷作用：支点简支梁或多支点梁，当物料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c、d。
1.2.4 冲击破碎
在冲击力作用下物料破碎，见图 f ，其破碎力是瞬时作用的，具有效率高、破碎比大、能量消耗小的特点。冲击破碎有如下几种情况：
①固定的工作面受到高速运动的物料的冲击；
②物料受到运动的工作体的冲击；
③高速运动的物料互相冲击；
④悬空的物料受到高速运动的工作体的冲击。
1.2.5 磨碎(研磨)
在受到一定的压力和剪切力作用后，物料与运动的工作表面之间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 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供选择。
1.3 粉碎机的分类
在饲料、肥料、燃料的生产使用中，粉碎机主要有压碎机、辊式粉碎机、磨碎机、齿爪式粉碎机、锤式粉碎机、刀式粉碎机等几大类型。
1)压碎机
压碎机是利用两个表面光滑、大小相同的压辊，以相同的速度相向运转，对进入物料产生压力，在压力与摩擦力的作用下，将物料压扁或破碎。根据以上特点，有人送给这类粉碎机一个比较通俗易懂的称谓-压扁机。
2)辊式粉碎机
辊式粉碎机又分为圆柱形拉丝辊式粉碎机、方体锯齿辊式粉碎机两个小类别。辊式粉碎是利用表面有锐利锯齿状的两个相同或不同大小而转速不同的对辊将物料进行切碎、冲击、挤压，生产出不同细度的颗粒。优点是产量高、粉末少，颗粒成型好，缺点是对水分要求严格(≤17%)，对油料作物、纤维含量高物料不适合，一般应用在干燥后颗粒或块、片状物料的破碎。这种粉碎机又被人们称为对辊式破碎机或碎粒机。
3)磨碎机
磨碎机是利用机体内两个表面带有齿槽的圆齿盘或圆锥型齿盘作相对运转，将进入物料摩擦、压榨，生产出各种粒度的成品，特点是动力配置小、体积小、价位低、粉末多，成品中铁的含量高，主要用于粮食加工、食品制造方面。
4)齿爪式粉碎机
齿爪式粉碎机利用机体内高速旋转的转子盘与固定齿盘相咬合，将物料打击、冲撞，凭筛片细化成需要的粉
末或颗粒。特点是细度高，均匀性好，主轴转速高，但相对产量低，传动方式单一。
5)锤式粉碎机
锤式粉碎机是靠转子的锤或锤片在转子的运转下，对物料撞击破碎，再用筛片细化。特点是用途广，产量高，传动连接方式灵活，空车启动迅速，维护方便，被广泛地应用在饲料、肥料、燃料、粮油生产当中，人们形象地称之为广谱性粉碎机。锤式粉碎机根据性能、构造又分为多功能粉碎专用高效型、水滴式、立轴锤式、双立轴锤式等多种样式的粉碎机。
6)刀式粉碎机
刀式粉碎机又叫切片式多功能粉碎机，先由刀片将固体物料切片或段，而后利用锤片对物料做选择性粉碎。这类粉碎机适合粗切或粗粉，用途单一。
1.4 锤片粉碎机的概况
锤片粉碎机是饲料加工的主要设备，锤片式粉碎机基本构造包括锤片转子、圆筒筛板锤片和固定在锤片转子周围的冲击齿板。其工作原理是被粉碎的物料自上部给料口靠重力进入，其下落一段过程后，受到高速运动的锤片打击，低速的物料在首次与高速的锤片发生剧烈的撞击后，被锤片撞击后进入加速区，在此时颗粒速度能在很短的时间内被提高到接近锤片的末端线速度，并随着锤片一起作圆周运动，进而在全速区逐渐形成物料环流层，同时物料也得到进一步的粉碎。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。锤片式饲料粉碎机因其占地面积小、粉碎效率高、耗电量小等优点，在目前饲料工业中得到了广泛的普及应用。
锤片式粉碎机在国外饲料工业生产中同样有着广泛的应用。因为在饲料所用原料上存在着不同，美国的饲料配方主要是以玉米和小麦为基础的，很少使用难以粉碎的谷物，例如燕麦、大麦等,而欧洲的饲料多采用混合粉碎的方式，并且经常没有任何谷物原料；而原料水分也略高于美国。由于这样的原因进而使得锤片式粉碎机向两个方向发展：欧洲的粉碎机讲究冲击齿板面积大，而美国的产品则追求筛板面积大。
1.5 锤片粉碎机的原理
粉碎机是由装有锤片的安装固定在主轴上的转子，转子外围安装的齿板或筛片组成。电机与转子一般采用直联传动。粉碎机一般采用上进料，物料进入锤片和筛片的间隙中，在悬空状态下被一定线速运转的锤片强烈打击，成为若干碎粒，物料在锤片运动的圆形轨迹的切线方向撞击在筛片或齿板上，部分碎粒穿过筛孔，排出机外为合格物料，不合格的物料再回弹，再受锤片打击，如此往复达到粉碎目的。同时，物料在粉碎过程中以阶梯式的轨迹环行运动，通常叫做环流（见示意图）。环流是不能破坏的，所谓水滴式、在筛板低部设一U形槽根本没有起到任何破坏环流的作用。它破坏的只是该装置所占区域的环流，但该区域的粉碎功能也随之消失了。
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