毕业设计（论文）-锤片式秸秆粉碎机设计.doc

兰州工业学院毕业设计（论文）题目 锤片式秸秆粉碎机设计 系 别 机电工程学院 专 业 机械设计与制造 班 级 机设11-1班 姓 名 学 号 指导教师（职称） 日 期 2014.03.10 II摘 要随着经济和社会的发展，生物质秸秆资源大量过剩，作为燃料直接燃烧，热效率低；就地焚烧，又造成严重的环境污染和资源浪费。因此，研究生物质能转换技术，将丰富的农林废弃物资源转换为优质燃料，变废为宝，是保护生态环境，促进农业可持续发展的重要课题。由于大部分生物质原料在开发利用前期都需要进行粉碎加工处理，以便进一步加工利用。因此，粉碎加工技术已越来越受到人们的重视。目前多种锤片式和盘片式粉碎机在农业生产中，已经得到广泛的应用，而且应用操作简单方便，但是这两种机型在性能上各有不同。为此，本设计将锤片式和盘片式优点性能结合，设计出了性能优良的的粉碎机。本次毕业设计所做主要工作如下：1、了解了与粉碎机相关的知识；熟悉粉碎机粉碎原理，调查了国内外应用性能现状与市场前景。2、通过查阅资料、市场调研确定了多功能粉碎机相关的总体方案。3、完成了详细的设计说明书及答辩材料。关键词：粉碎机；锤片式；设计 IIIABSTRACTAlong with the development of economy and society,biomass straw resource over pluses in a large mountsIf using for direct combustionusing，its thermal efficiency is very low.Farmers on-site burning caused severe environmental pollution and the waste of resourcesTherefore，the study for converting the rich wasted forestry resources into higIl-quality fuel，protected the ecological environment and promoted the sustainable development of agriculture，is an important topicIn order to further processing，the most biomass materials need crushing processing before the development and utilizationSo，comminution technology has been paid more and more attention Present a variety of hammer and disc mill in agricultural production, has been widely used, and application of simple operation, the two models in performance on the application in different ways. To this end, the design will hammer and disc-style performance advantages combined with excellent performance designed mill. The main work done by graduate design and conclusions are as follows: 1to understand and mill-related knowledge; familiar with the principles of jet milling，investigating a domestic situation and market prospects of application performance.2through access to information, market research to determine the overall multi-function mill-related programs. 3completed a detailed design specification and defense materials. Key words：grinder； hammer；desgin目 录摘 要IABSTRACTI1 绪论11.1 课题背景11.2 国内外研究现状21.2.1 国外粉碎机械的发展状况21.2.2 国内粉碎机械现状21.2.3 各类粉碎机特点比较42 锤片式粉碎机总体设计方案52.1 粉碎机系统方案的确定52.2 锤片式粉碎机机械系统方案62.2.1 锤片62.2.2 支撑装置72.2.3 粉碎室92.2.4 进料102.2.5 出料112.2.6 传动112.2.7机械系统方案确定113 锤片式粉碎机传动方案设计133.1电动机的选择133.2 带传动的设计计算143.3 锤片式粉碎机结构尺寸确定163.3.1 锤片的末端线速度与主轴转速163.3.2 转子工作直径和粉碎室宽度163.3.3 锤片和齿板与筛板的间隙183.3.4 筛板193.3.5 粉碎机生产率的确定203.4 非标准件的设计与计算213.4.1 主轴设计213.4.2 半螺钉连接式轴盖设计303.4.3 筛板313.4.4 筛板快速拆装313.4.5 轴承座323.4.6 销钉323.4.7 上下箱盖用快速联接装置333.4.8 喂料槽333.4.9 上下机体334 安装及日常维护354.1 安装及装配注意事项354.1.1 安装安装要求354.1.2 装配注意事项354.2 锤片式粉碎机的操作、维护和检修354.2.2 设备维护364.2.3 设备的定期检修374.2.4 V带的张紧与维护384.2.5 饲料粉碎机的故障与排除38结 论40致 谢41参考文献42兰州工业学院毕业设计（论文）1 绪论能源是经济社会发展的重要动力，面对全球社会经济的迅速发展，人类对能源的需求日益增长，中国能源消耗每年增长速度超过10。为满足社会发展对能源的需求，实现资源的可持续利用，维持和促进资源、环境、社会、经济的协调发展，一些国家在20世纪60年代就开始着手寻找替代资源，特别是可再生资源。目前，欧盟许多国家把发展生物质能源作为解决本国就业、替代化石燃料和减少大气污染等问题的战略措施来对待。1.1 课题背景20世纪90年代以来,我国饲料机械行业中以江苏溧阳粮机厂、江苏扬州粮机厂为代表其企业用于改革适应于潮流，大部分企业都会大胆的引进国外的一些先进技术以及设备,依据目前世界上的粗饲料的粉碎机其发展的历史,已经研发并且生产出了160200kW的水滴型的粉碎机和立轴式的粉碎机,都以水滴王相称，以及冠军和优胜等一系列的名称。如果其中水滴型的粉碎机采用了有利于提高效率的水滴型的粉碎室,锤筛间隙可调,实现了粗细微粉碎,还可以实现自动负荷控制等特点。目前,我国粗饲料的粉碎机生产的企业大概有400多家,生产出来的产品以及规格都非常的齐全,基本都能满足全国的畜牧以及水产的养殖业发展,但是还存在着一系列有着特殊要求的粗饲料，其粉碎机需要特大的功率机型,这就需要从国外来进口。我国产的粉碎机其各项技术指标都已经非常成熟，基本都是国际的先进水平,并且价格上存在着非常之大的优势。因此我国自行生产的多种机型都会有着良好的出口量,特别是小型的粉碎机，其出口量更加大,其主要是销售到东南亚以及非洲等这些发展中的国家去。由于在饲料所用原料上的差异,在欧洲的饲料多采用混合粉碎(先配料后粉碎),且经常没有各种谷物的原料；而在美国其饲料的配方都是以50%的小麦或者是玉米作为基础,很少有使用很难以粉碎的燕麦和大麦等杂粮谷物,原料的水分也会略低于欧洲国家。这就使得锤片式的粉碎机的方向发展有两个:第一美国的产品是追求筛板的面积要大,而在欧洲其讲究的是冲击齿板的面积要大。第二就在安装筛板的方面。美国产锤片式的粉碎机在安装和更换其筛板的时候是必须停止机器而且需要打开其机壳才能继续进行,而在欧洲国家其多数锤片式的粉碎机是由轴而插入的,不用停止机器即可打开机器的外壳壳，由此抽出其原有的筛板,并同时安装好新的换筛板；还会有部分机型能沿着轴一端直接插入到另一端将其抽出,还能实现自动的遥控换选筛。我国的畜牧机械专业研究人员数量少，测试设备数量少，水平低，不能有效的揭示整机或主要部件的主要参数对工作过程的影响，致使产品设计工作长期停留在传统的“类比法”的基础上。因此需要在设计方面进行创新，为了更加适合于畜牧业的发展，开发研制出创新产品，解决饲料问题，开发饲料资源，提高经济和社会效益具有重要的意义。1.2 国内外研究现状1.2.1 国外粉碎机械的发展状况美国、加拿大等国家的小麦、玉米秸秆大部分用于还田。国外的茎秆还田机具结构大多为立式结构，具有机具结构简单，作业效率高等特点。同时还有对秸秆根部进行处理加工的整株秸秆粉碎还田机具。目前国外茎秆还田机具普遍向宽幅、与大马力轮式拖拉机配套的方向发展，宽幅秸秆粉碎还田机具采用液压折叠的方式进行运输。宽幅秸秆粉碎还田机具在小范围的工作面内可以单独仿形，保证工作面内秸秆留茬高度一致。如美国约翰迪尔公司，其茎秆切碎还田机幅宽由12m到54m，配套动力由50kW到l80kW的规格齐全。其工作幅宽为54m的秸秆切碎还田机由三个分体组成，左右两个分体可以折叠，并可以单独随地仿形。日本采用的是在半入式联合收割机后面安装切草装置，一次能完成收获和秸秆粉碎。在大功率、多功能为主的粗饲料粉碎机占优势的情况下，西欧国家还重视生产小型粗饲料粉碎机，其特点是体积小、重量轻、动力消耗小。意大利塞科公司生产的小型粗饲料粉碎机的粉碎刀片沿螺旋线分布，机具振动小，粉碎均匀；英国艾里温公司生产的38MK型草捆粉碎机，粉碎转子只有六个铰链锤片，结构简单，生产率达2t/h，粉碎室的结构和性能继续改进提高。1.2.2 国内粉碎机械现状近年来，随着农作物秸秆饲料资源的大力开发和利用，我国秸秆饲料加工机械发展迅速。概括起来主要有以下几种。1.秸秆切碎机该机又称铡草机，主要用来切断茎秆，如谷草、稻草、麦秸及玉米秸等，较适用于作物乳熟期的青贮，其主要特点是机型简单、功耗低、生产率较高，但是，秸秆饲料切碎机在加工过程中一般无法破碎秸秆的茎节。经牲畜消化试验表明，秸秆铡切后可部分程度地提高采食量，但不能提高秸秆消化率，存在较大浪费。2. 秸秆饲料粉碎机粉碎机按结构形式的不同分为4种类型，主要有锤片式、劲锤式、爪式和对辊式。目前，秸秆饲料粉碎多采用锤片式粉碎机。3. 秸秆饲料揉碎机揉碎机是我围近年来研制的一种新机型。它采用介于铡切和粉碎两种机械加工方式之间的一种新型加工方式。作物秸秆经过揉碎机被加工成丝状，完全破坏了茎节的结构，并被切成810cm 的碎段，使牲畜采食的适口性大为改进，其全株采食率也从原来的50提高到95 以上。根据加工过程不同，又可分为揉搓机和揉切机两种。4. 其他秸秆切碎、粉碎机目前秸秆饲料加工机械存在的主要问题是无论是性能上还是可靠性均较差，而且秸秆加工机具主要工作部件制造质量低。因此秸秆饲料加工机械的发展动向可以为：（1）进一步改进和完善现有机型，改善加工机的通用性，铡草机和揉碎机实现系列化，各种机型的主要工作部件实现标准化，如粉碎机和揉搓机的锤片、揉切机的刀片等；（2）提高机械制造质量，延长机械部件的工作寿命；（3）不断改进粉碎室结构和性能。设计使用加工质量高、能耗低的开式粉碎室是发展的方向；（4）逐步实现机械作业的自动化和半自动化，进而降低秸秆饲料加工作业的劳动强度，提高生产率，保证加工质量，朝着大功率、大型联合机械作业方向发展；（5）因玉米秸、麦秸和稻草等秸秆形态、物理机械特性各不相同，应根据作物秸秆的不同和地区特点而设计加工适应性较强的机具。多功能秸秆加工机械以及精加工机械有待于进一步研制和开发。然而，国内秸秆粉碎机仍然摆脱不了一些技术问题的困扰。其问题是机具性能较差、可靠性偏低，结构复杂，造价昂贵，调整使用不便，生产率低，针对性不强等。1.2.3 各类粉碎机特点比较1、锤片式粉碎机是利用高速旋转的锤片对进入粉碎室的物料反复锤击，加上转子的旋转离心力作用，使物料与粉碎室内的筛片相互撞击摩擦，利用筛片控制加工产品粒度，粉碎成细小粉末。粉碎机采用圆盘转子，中间设置架板，既作转予骨架支撑两片圆盘，又起到风机叶片的作用。其特点是机构简单，粉碎室比较窄，具有温度低、噪音小、效率高等特点,适宜干燥的物料,粒度大小通过更换不同孔径的网筛获得。锤片粉碎机适应性较强，可一机多用。锤片粉碎机构造简单，易于制造维修，造价便宜。2、齿爪式粉碎机对物料的粉碎以打击为主，兼有挤压、锯切碎等。其主要有进料口、动齿盘转子、定齿盘、包角为360的环筛和排料口等组成。工作时，物料从喂料斗轴向喂入，落入粉碎室的物料在定齿的支撑作用下，受到定、动齿盘和筛片的冲击、碰撞与搓擦作用，粉碎后的颗粒通过筛片进入出粉管经出料口排出。定齿盘上有两圈齿，齿的断面呈扁矩形，动齿盘上安装有三圈齿，其横截断面呈圆、扁矩形。其缺点是噪声和粉尘较大。结合实际，因加工作物复杂，而锤片式粉碎机无论对含油量高的油料，含纤维高的花生壳、稻草、麦杆、麦壳；含蛋白质高的塑性物料；以及水分高低不同的谷物等均能适应。而这些物料用辊式磨粉机或通常的米机都是不易粉碎的，所以因此得到各类饲料加工厂的广泛使用。因对颗粒大小要求不严格，秸秆为纤维物质，锤片式粉碎机产量大且兼有冲击和剪切作用，综合考虑采用锤片式粉碎机。42422 锤片式粉碎机总体设计方案2.1 粉碎机系统方案的确定在粉碎机的设计开始之时，参考相关资料。确定其初始参数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%e.粉碎细度要达到（目） 20-325f.产量最小达到小时（kg） 300（参考河南鸿运机械制造厂产品）e.每天工作8小时g.粉碎室宽度400m锤式粉碎机有固定锤片式及活动锤片式两种。固定锤片式又称铘头机，由于它的动力消耗大，粉碎效率低，制造要求高，价格高，所以使用不普遍。活动锤片式即目前各饲料厂广泛使用的锤片粉碎机。当物料喂入粉碎机与转动锤片相遇时，物料与锤片剧烈地向四周搅动而形成一个圆筒形的物料层，如图21。图2-1 粉碎原理图物料受到撞击而碎裂。物料层在锤片搅动下，其速度比锤片慢得多。转动的锤片同时也起到鼓风的作用，强迫空气穿过物料层和筛板，带出通过筛孔的颗粒。可见物料粉碎受到如下两种力的作用： (1)受锤片撞击、剪切作用。(2)物料与锤片之间和物料与筛板之间的摩擦作用。促使物料粉碎，主要是第一种作用。第二种作用应尽量避免，因为第二种作用需要的动力大。如果不适当地增加粉碎机进料量，在离心力作用下，将引起物料分层，使颗粒大的靠近筛面，不能得到锤片的撞击而充分粉碎，颗粒小的靠近锤片受到反复撞击而过于粉碎，因摩擦产生过多的热量而降低效率，甚至造成筛子堵塞，电动机超载，若不注意还会引起火灾。如吸风量过大，也能使物料分层加剧而降低效率。2.2 锤片式粉碎机机械系统方案锤片式粉碎装置的一般结构如图2-2图2-2 锤片式粉碎装置的一般结构图1-进料口； 2-淌料板； 3-锯齿条； 4-架片架；5-锤片； 6-主轴； 7-筛板； 8-出料口2.2.1 锤片转子包括主轴、锤片架、锤片等部件，其中锤片是粉碎机的主要工作部件。1、锤片形状锤片主要有五种形状，如图23。第一种矩形：如图中a为矩形锤片，这种锤片又有单孔、双孔、三孔之分。三孔矩形锤片，其中间和旁则一孔用销钉固定，成为固定式锤片。如在锤片的工作棱角上堆焊碳化钨合金，其抗磨性能将比一般锤片提高两倍。矩形锤片，结构简单，制造方便，故在各类锤片粉碎机上广泛采用。尤以双孔的使用最多，便于在锤体磨损后倒头使用。第二种为阶梯形锤片，如图中b，使用也较普遍。第三种锤片末端棱角锐利，如图中c。第四种锤片顶端-N呈梯形，同一端另一侧为直刃刀口，如图中d。第五种锤片有三个孔口，中间一个用销钉固定成为固定锤片，如图中e。(a) (b) (c) (d) (e)图2-3 锤片形状锤片，一般使用锰钢或低碳钢制造，并经渗碳处理。锤片密度 锤片的累计厚度与粉碎室宽度之比叫锤片密度，一般锤片密度为1：24，锤片密度大小表明锤片数的多少，对粉碎机工作性能和效率有一定的影响，锤片密度合理，其生产率也高。3、锤片的排列 排列型式关系到转子运转的平稳和物料在粉碎室的分布，对生产率也有一定影响。排列方式主要有三种；交错排列各锤片有单独的回转轨道，锤片相互对称，平衡性能较好，粉碎机振动小，粉碎物料有向两边推移的趋势。对称排列两个对应锤片排列在同一回转面上，平衡性能较好，物料在粉碎室分布均匀。采用这种排列较多。螺旋线排列可分为单螺旋线和双螺旋线排列，有把物料推向一边的趋势。2.2.2 支撑装置机体有整体式的和上下部分式两种。机体内安装有筛板与转子，组成一粉碎室。筛板包角一般在180-300。之间，轴向进料时筛板包角可达360。锤片和筛片之间的间隙，对生产效率影响很大，间隙大小取决于筛孔直径和物料品种，相互有一个最佳值，筛孔大，间隙应适当放大，图2-4 锤片空间交错排列对于比重大的精饲料如玉米粒，间隙要小些，小型粉碎机，锤筛闯隙一般为3295毫米，常用为80毫米左右。齿板 机体内安装有齿板，齿板的功用主要是阻止物料运动，以增加锤片和物料之间的相对运动，齿的棱角同时起着将物料搓碎和撕裂作用。一般说来，如果物料比较干燥，易于破碎，采用的筛片孔径较小，成品料排出性能也较好。这时，齿板的功能不显著。而对于水分大、纤维多、韧性大的物料，齿板的功能就较为显著。齿形设计是否合理，齿板在粉碎室里的安装位置是否合适，对喂入性能和物料在粉碎室里的运动轨道以及粉碎效率均有影响。齿板装在粉碎机壳上方，会发生物料反喷现象。应装在进料口下部。齿板的齿形如图75， 主要有人字齿形（a）、直齿（b）、高齿槽形（c）三种。图2-5 齿板的齿形锤片和齿板问隙的大小对粉碎效率也有一定影响，间隙大都在58毫米和1012毫米之间(指一般小型粉碎机)。上机壳 粉碎机上机壳设计的主要目的是防止谷物颗粒向喂料口外飞溅(不反料)；防止秸秆喂不讲粉碎室。这些现象分别称为反料；架空。目前我国使用的粉碎机上机壳进口位置基本上有三种，就是=90，=60-75，=30。如图2-6。=90 =30 =60图2-6 上机壳入口 =90时喂料不反料、不架空，但仅适用手粒状原料。=60 -75 不反料，但喂藤蔓或短茎秆饲料时会有不同程度的架空。=30时无架空现象，粉碎茎秆饲料时其度电产量还略有提高，但反料相当严重。一般用于粉碎颗粒状原料的粉碎机，宜采用=90，即顶部进料的方式为宜；兼用于粒料及秸秆料的粉碎机，宜采用=60，即切向进料的方式为宜。2.2.3 粉碎室要增强谷物饲料粉碎机粉碎室的粉碎效果破坏被粉碎物料的环流层或降低其环流速度。近年国内改进粉碎室结构设计有六种，如图2-7。从原理及实际效果看，均可不同程度地达到提高粉碎效率之目的。这六种形式都将影响进料方式及筛片包角。其中，除b、c两种为顶部进料外，其余在小型粉碎机上都采用中央轴向进料，大中型则多采用在粉碎室上部侧面进料。根据有关的研究，中央轴向迸料将降低20产量，并相应地降低了粉碎效率。因为物料从中央轴向进入粉碎室，则用几乎与锤片速度相同的速度作螺旋运动。由于相对速度和随之而产生的冲击，基本的作用是发生在筛面上。当作切线或顶部进料时，随气流进入的物料直接下落到锤片的最大线速区内，所以效果较好。关于筛片包角，国外早有试验材料指出，与环筛相比，半筛(180包角)的产量及粉碎效率显著地降低。不过，环筛的产品粗些。中国农机院的研究报告指出：筛片包角从90-360；粉碎效率并非呈线性增加，其中90-180区段内增大快些，180-360区内增大得慢些。2.2.4 进料粉碎机进料有轴向进料和径向进料两种形式。径向进料又有进料换向板和没有进料换向板的两种。有进料换向板的粉碎机转子，能正、反两方向旋转，可减少锤片调向次数。供料装置粉碎机有重力进料和强填进料两种方式，其中强制进料又有人工进料、负压进料与机械进料。采用重力进料时，在粉碎机上方设置具有一定容量的进料斗。通过底部的手动闸门控制粒状原料的流量，以保证粉碎机在合宜负荷下工作。它结构简单，多为小型粉碎机采用。图2-7 粉碎室形状采用人工进料时，位于粉碎机的进口处设置一个倾斜的槽，以便于喂入各种块状和秸秆原料。通用小型粉碎机常采用这种供料方式沿粉碎机转子切向或轴向将原料送入。手动人工进料的缺点是喂入不均匀。粉碎机自身带有风机或配有专用风机时，由风机使管道内形成负压，故可用带有吸嘴的软管向粉碎机供料。供料量可改变吸嘴工作间隙的大小而定。自带风机轴向进料的小型粉碎机可采用负压供料，但其缺点是功耗较大。粉碎机工作时，对于喂入量的大小很敏感，龋葵零均匀连续地供料，使粉碎机在额定负荷下稳定工作。大型粉碎机通常采用机械供料，以保证粉碎机的工作能力能够满足配料工段的要求。常用的机械供料装置有螺旋供料器、电磁娠动供料器、圆盘供料器等。无论是径向、切向、轴向或侧向进料均可使用。此外，在粉碎原料进入粉碎机前有磁选装置清除磁性杂质，以确保粉碎机的安全。2.2.5 出料 粉碎机出料有在机座下方出料和机座侧面出料的两种，后一种仅用于具有风运装置的情况下。2.2.6 传动粉碎机的传动型式，有用电动机通过三角皮带传动粉碎机转子的，和电动机通过联轴器直接传动粉碎机转子的两种。2.2.7机械系统方案确定经过上面的比较和分析，绘制出机械系统方案图如表2-1表2-1 机械系统方案矩阵表123456A（锤片形状）abcdeB（锤片排列）交错排列对称排列螺旋线排列C（机体)整体上下式D（齿板)abcE（粉碎室）abcdefF（进料）机械重力人工G（出料）重力风运H（传动）联轴器V带减速器综合考虑，采用A1+B1+C2+D2+E+F3+G2+H2性方案。即采用上下部分式机体、人工径向进料、上机壳进料口60、上机体安装齿板、筛板包角180、机体下方出料、用风运装置、三相异步电动机、V带传动。结构方案简图 图2-8 结构方案简图 3 锤片式粉碎机传动方案设计综合考虑效率、质量、运动性能、生产条件。选择普通V带传动。带传动具有：1.适用于两轴中心距较大的传动；2.带具有良好的弹性，可以缓冲、吸震，尤其V带没有接头，传动平稳，噪声小；3.当传动过载时，带与带轮之间会打滑，可以防止其它零部件因过载而损坏；4.结构简单，制造与维护方便，成本低廉。3.1电动机的选择配用的电动机的功率P(KW)的大小。要根据粉碎机的生产能力Q（t/h）来决定。不宜过大或者过小。一般按照下式计算： P=(6.4-10.5)Q （2-1）式中，Q=0.3 t/h生产能力，t/h；P=10.5300=3.15kw查参考资料1锤片式粉碎机主轴转速常取1400-3000r/min.取2200r/min。故取Y112M-2型电动机，查阅参考资料5，其主要性能参数如表2-2表3-1 电动机主要性能额定功率（kw）满载转矩（r/min）质量（kg）外形尺寸（长宽高）轴径（mm）轴长（mm）4.028901740024526528j660电动机的安装 电机安装在滑轨上，采用定期张紧装置，通过调整电机的位置来调整中心距，以达到张紧的目的。3.2 带传动的设计计算表3-2 带轮设计设计项目计算内容和依据计算结果1、确定计算功率P见参考文献4表10-9，查得工作情况因数K=1.2P=KP=1.24.0kw=4.8kwP=4.8kw2、选取普通V带型号根据P=4.8kw，n=2890r/min,由参考文献4图10-12选取带的型号为A型A型3、确定带轮直径d、d见参考文献4表10-4，选取小带轮直径，取d=75mm按公式计算大带轮直径ddd=90.5mm见参考文献4表10-4，选取最接近的标准直径系列值d=100mmd=75mmd=100mm4、验算带速带速在5-25m/s之间带速合适5、检验转速误差从动轮的转速其转速误差5%转速误差合适1、 确定带长和中心距a1)初定中心距2）确定带长3）、计算实际中心距a4)、中心距的调整范围初定中心距1500按式得L=2a+（d+d）+ =21500+（75+100）+ =3274.89查参考文献4表10-2，选取最接近L的基准长度，取L=3550mm由式得实际中心距为=1637.5mm按参考文献4表10-22式确定中心距的调整范围a=a-0.015L=1548.25mm a=a+0.03L=1744mmL=3550mma=1637.5mm中心距调整范围为1584.25-1744mm7、验算小带轮包角 由参考文献4式10-23计算小带轮包角=180-=179.125=179小带轮包角合适8、确定带的根数z 由参考文献4表10-5.得P=1.0KW 根据传动比i=1.314，查参考文献4表10-7，得传动比因数K=1.0875 由参考文献4表10-6，得弯曲影响因数K=1.027510 由参考文献4表10-18计算传递功率增量 P=kn(1-) =1.0275102890(1-) =0.2389kw 由参考文献4表10-8，得包角影响因数K=1.00 由参考文献4表10-2，得带长影响因数K=1.17 按参考文献4式10-24计算带的根数 Z= = =3.31Z=49、计算初拉力F 见参考文献4表10-1，得q=0.10kg/m,按参考文献4式10-25计算初拉力F F= =92.17725NF=92.17725N10、计算对轴产生的压力F由参考文献4式10-26计算压轴力FF=2zFsin =737.3965023NF=737.396N11、带轮的结构设计参考相关的机械设计手册，最终绘出带轮的零件模型带轮采用实心式，因为带轮基准直径d（2.5-3）d(d 为带轮直径)。带传动的张紧装置采用定期张紧装置，即通过调节螺钉来调整电动机的位置，加大中心距，以达到张紧的目的。电动机安装在滑轨上，调整预紧力时用调解螺钉把电动机推移到所需的位置。其周向固定方式为普通平键静连接，选择A型键，大带轮用GB/T1096-2003键12863。小带轮用GB/T1096-2003键8745。轴向固定大带轮采用圆螺母加止动垫圈，小带轮采用螺钉紧固轴端挡圈。3.3 锤片式粉碎机结构尺寸确定3.3.1 锤片的末端线速度与主轴转速锤片末端速度是影响粉碎机性能，结构与传动的重要参数。在一定范围内提高锤片速度可以提高粉碎机的生产率、降低电耗、使粒度变细；但速度过高将使粉碎机的空载功率加大，。振动与噪声随之加大粉碎效率下降。国内外粉碎机的锤片速度在60 128ms之间。国内目前饲料厂用的国产粉碎机，锤片速度多在8090ms。国外饲料厂用锤片式粉碎机的锤片速度则高些。锤片式粉碎机主轴转速常取14003000rmin。综合实践情况考虑，锤片速度取60ms，主轴转速取2200rmin。3.3.2 转子工作直径和粉碎室宽度转子直径是我国粉碎机形成系列的主要结构参数。它显著地影响粉碎机的生产率与工作性能。确定粉碎机转子直径时，要同时考虑粉碎窒宽度，锤片速度和主轴转速。计算出的转子直径扭圆整为标称直径，符合优先数基本系列。目前为了降低粉碎机的噪声。有时采用大转子直径和低转速。故一般可适当加大转子直径；但过分加大转子直径，将使粉碎室宽度B与直径D的比值过小，上机壳扁而大，粉碎机的尺寸及重量都将增大。一般轴向粉碎机的转子直径可比切向粉碎机的大些。当选择B值时，应结合生产率Q，转子直径D等全面考虑但考虑到该机以粉碎粗饲料为主，实际选用粉碎室宽度为400mm，筛片宽度为400mm。转子直径：D=500mm。 （2-2）式中，v锤片线速度（m/s） v=60m/s n转子转速（r/min） n=2400 r/min但根据装配关系不干涉的情况下取D=500mm其结构简图如下：详细结构模型见文件图3-1 转子结构其周向固定采用普通平键，考虑到转子内径较小，而长度大，采图用两个普通C型平键连接。用GB/T1096-2003键C1811150.其主要失效形式是连接工作面的压溃。其轮毂查阅有关手册。其轴向固定采用轴肩和轴用圆螺母和止动垫圈。为考虑圆螺母螺纹配合特将主轴相应部位加工直径为64mm。3.3.3 锤片和齿板与筛板的间隙1、 锤片厚度 我国目前在4 K4 K B型等小型粉碎机上使用23 mm的厚锤片。但因锤片制质及热处理(以及其它硬化工艺)技术尚未过关，锤片的使用寿命短，限制了推广。据国外资料，粉碎玉米和牧草时，推荐用厚度为23 mm的锤片。粉碎豆饼及矿物时，推荐用厚68mm的锤片。我国以5mm锤片用得最多，属通用型锤片。综合考虑，锤片厚度取5mm。2 锤片的数目 转子上锤片数目的多少对粉碎效率及成品粒度有明显影响。每个锤片所担负的工作区间，因物料不同而异。我国以粉碎室宽度与锤片累计厚度之比，表示锤片的稀疏度 （2-3）式中：B粉碎机内腔宽度（m） 转子上边缘锤片到粉碎室内腔壁的间距（m） z_锤片数目b每片锤片的厚度（m）k值愈小，则启动转矩大，打击次数多，细粉增多，过筛能力相对下降，因此粉碎效率也将下降；但k值过大时，粉碎效率也将降低。合理的锤片稀疏度只能通过试验确定。考虑到锤片担负的工作宽度是粉碎室的宽度B，而且锤片的疏密程度与转子直径D有关，3、 锤片的排列方式 锤片与锤片之间的间隙由套筒固定和实现。锤片周向不固定，其在高速旋转是利用离心力甩开；轴向由销钉固定。24片4组空间交错排列。4、 锤片和齿板间隙 锤片和齿板间隙的大小对粉碎效率也有一定影响，间隙大都在58毫米和1012毫米之间(指一般小型粉碎机)。取间隙10mm。5、锤片和筛板间隙 锤筛间隙是指处在转子径向时的锤片顶端到筛片内表面的距离。是影响粉碎机工作性能的参数之一。有关正交试验结果，推荐谷物R=48 mm，秸秆R=1014mm，通用型R=12mm。还应该指出一点的是，R与粉碎室直径大小有关。这不仅因为如果直径较大而采用R过小时，制造上有困难，而且粉碎室内物料的运动状态也会有较大差别。取R=10mm。其结构尺寸简图如下：图3-2 锤片形状 详细结构模型见文件其固定方式为周向不固定，轴向采用销钉和套筒固定，4组空间交错排列。工作时利用离心力周向伸开。3.3.4 筛板筛板四角开有和筛板快速拆装机构相配套的四个直径为6mm的孔，用于筛板自身的安装，适应加工要求。可以按照不同加工要求更换不同筛孔直径的筛板。其结构尺寸简图如下，详细结构模型见文件：1、 筛孔直径 筛孔直径实际生产中，在满足饲料质量标准对饲料成品粒度要求的前提下，采用较大筛孔直径的筛片，可提高粉碎机的台时产量和度电产量，成品的颗粒均匀度变好、温升降低。取筛孔直径为3mm,菱形排列。2、 筛片面积及开孔率 锤片式粉碎机的生产率受筛片通过能力的制约而我国多用23 mm筛孔的筛片。小筛孔筛片在工作时通过能力差成了关键，故筛片面积大些为宜。如果换用较大筛孔，较高开孔率的筛片，则相应增大配套功率，就可充分发挥粉碎机的潜力。取开孔率大于50%，筛板面积为5403.14400=678240mm=0.678240mm其固定方式为上下压条压紧，且左右各一个。下压条和下机座焊接固定，上压条活动，与下压条采用螺钉连接。上压条和下压条与筛板接合面无缝隙，半径相等。图3-3锤齿间隙示意图1-锤片；2-齿条；3.3.5 粉碎机生产率的确定粉碎机设计的额定生产率，常按粉碎含水量：不超过13的玉米，用孔径3 mm的筛片时的工况考虑。生产率的大小应据生产的需要而确定。在配合饲料工厂的粉碎工段，粉碎机作为立机，其生产率应与成套设备的生产率配套，或略有富余L当然只考虑需经粉碎的主料及副料)。可采用下式求得小时生产率： Q=36 KrDBn60 ( th) （2-4）式中，K经验系数，取决于筛片的表面形状及筛孔R寸。K=0.420.76。冲孔筛及筛孔小于3mm者取小值，鱼鳞筛及筛孔大于3 mm的取大值。 r物料容重(tm) D锤片转子直径(m) B粉碎室宽度(m) n主轴转速(rmin)Q=36 KrDBn60Q=0.29903955840.3th3.4 非标准件的设计与计算3.4.1 主轴设计设计项目设计内容及依据设计结果1、确定轴上的功率P、转速n和转矩T P=4.00.99=3.8016KW n=2167.5r/min T=9550=9550 =16749.84N.mmP=3.8016KWn=2167.5r/minT=16749.84N.mm2、计算作用在转子上的力、确定锤片末端轨迹圆的直径作用在轴上的圆周力F为 F=63.36N 确定锤片末端轨迹圆的直径 V=d=528.68mmF=63.36Nd=528.68mm3、确定轴的最小直径d 选取轴的材料为45钢，调制处理 参考文献4选取C=112，由下式初步估算轴的最小直径 d=C = 最小直径处是安装带轮处，此处有一个键槽，故轴径应增大5%，即 d=d1.05=13,5061.05 =14.1813mmd=14.1813mm4、轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案轴的结构即装配机构设计草图如图2-14轴的形状、图2-15轴的装配方案草图轴的结构设计轴向定位及各轴段直径与长度尺寸确定1） 轴段 为了使轴用止动圆螺母在此安装，轴向固定带轮，此处直径考虑圆螺母即加工螺纹。在此处靠近轴段2处加工退刀槽，宽2深2。取d=36mmL=15mm2) 轴段 此处安装带轮，因带轮一端采用圆螺母固定，机构需要此处取d=40mm 考虑带轮结构和间隙，取L=80mm-3mm=77mm3） 轴段 此处安装轴承，考虑轴承的固定为滚动轴承座，考虑轴承座结构，选用6211深沟球轴承，参考GB/T276-1994，SN2型SN211滚动轴承座，参考GB/T7813-1998。取 d=55mm L=45.5+10.5=56mm考虑间隙，取 L=65mm4） 轴段此处考虑机体厚度、轴承座和机体与轴承座的间隙，取L=33+12+5+5+8=63mm考虑轴承安装结构要求，参考GB/T276-1994，取d=65mm5） 轴段转子在此端采用轴肩定位，轴肩高度h0.07d=4.9mmd=d+2h=65+9.8=74.8mm取d=75mm轴环宽度b1.4h=6.37mm，考虑轴向力较小，取L=7mm6） 轴段此处安装转子，考虑粉碎室宽度和转子长度L400-8-5-10-5mm=372mm取L=370mm d=70mm7) 轴段 此处加工退刀槽和螺纹，考虑安装轴系紧固件圆螺母，参考GB/T810-1988。退刀槽宽2mm深2mm，螺纹大径68，导程2mm。螺纹长度13mm。取L=15mmd=68mm8） 轴段参考轴段4，取d=65mmL=65mm9） 轴段此处安装深沟球轴承6211，参考GB/T276-1994，SN2型轴承座结构，参考GB/T7813-1998。综合考虑结构，在靠近轴段8处，距离轴段8,21mm处加工止退垫片槽，取d=55mmL=30mmd=36mmL=15mmd=40mmL=77mmd=55mmL=65mmd=65mmL=65mmd=75mmL=7mmL=370mmd=70mmL=15mmd=68mmd=65mmL=65mmd=55mmL=30mm（2）轴向零件的周向定位于配合 带轮与轴采用平键联接，由标准查的平键尺寸：平键bh=128mm,键长L=60mm。 转子与轴采用普通平键联接，考虑长度过长，单个平键强度不够，故采用两个C型键，由标准查的平键尺寸：平键bh=1811mm,键长L=150mm。两个。滚动轴承与周向固定用过渡配合来保证轴的各段长度和直径确定后，参考有关配合选择轴上零件与轴的配合：带轮轮毂与轴的配合采用H/n，转子轮毂与轴的配合采用H/n，滚动轴承与轴的配合为m绘制轴的结构与装配草图见如图2-15轴的形状、图2-16轴的装配方案草图5、轴的受力分析与计算（1）根据轴系结构图作轴的计算简图，如图2-13a所示。在确定轴的支点位置时，因采用深沟球轴承，因此简支梁轴的支承跨距为L=65+7+370+3+21 =466mm(2) 根据轴的计算简图作轴的弯矩图和扭矩图，如图2-14b、图2-14c所示即：垂直面支承反力的计算即 ：则： 又由 得到：在BC段上，有一个最大弯矩：设在X处，弯矩最大则要使最大， 处，最大，且1） 弯矩图 B-C中间截面弯矩M=F*L=92.1772593=64577A-B中间截面弯矩M=F*L=63.36466=380512) 扭矩图 T=F*=63.36528.68/2=3） 计算当量弯矩M 轴在B截面处弯矩和扭矩最大，故为轴的危险截面。因是单向转动，扭矩可认为脉动循环变化，故取=0.6。B截面上的最大当量弯矩为M=66688Nmm6、校核轴强度轴安全7、绘制轴的零件工作图查机械设计手册，确定轴上圆角和倒角尺寸、标注公差和表面粗糙度等，绘制轴的工作图。q=0.406N/mmb）轴的受力图a）轴的受力图q=0.406N/mmb）轴水平面受力图c）轴垂直面受力图64557.89NmmM xy/Nmmd）水平面弯矩图5990.9Nmm20085.1N/mm5680.5Nmm垂直弯矩图M/Nmme) 垂直面弯矩图 8244.4Nmm38051.9Nmm59539.6Nmm64577.9Nmm合成弯矩图Mf) 合成弯矩图转矩图TT=28210.5NmmT=16644.2Nmmg) 转矩图当量弯矩图M10574.2Nmm41532.8Nmm61822.3Nmm66688.3Nmmh) h)当量弯矩图图3-4 轴的校核兰州工业学院毕业设计（论文）图3-5 主轴图3-6 轴的装配方案草图其在与圆螺母配合的螺纹部分加工用于和轴用止动垫圈配合的止动槽。其结构尺寸简图如下，详细结构模型见文件3.4.2 半螺钉连接式轴盖设计半螺钉连接式轴盖参考一般螺钉联接式轴盖的设计，考虑加工制造装配的实际因素，采用半螺钉联接式轴盖。装配时，利用M10螺钉和螺母及箱体两孔将其固定。起到密封作用，防止粉尘外泄。其中间安装有O型密封橡胶圈。其结构尺寸简图如下，详细结构模型见