对辊麦芽粉碎机设计.docVIP

临沂大学机械工程学院2013届本科毕业设计 毕业论文（设计）对辊干式麦芽粉碎机设计姓 名 学 号年 级专 业 系（院）指导教师 2014年3月30日摘 要目前国内的啤酒厂麦芽和大米的粉碎方法有干法、湿法等，都是为了增加原料的表面积，提高热处理的效果；增加物料流的动性，提高生产的自动化程度。干法粉碎：设备投资少，占地面积少。生产操作简单灵活，粉碎程度易于控制，便于设备维修。且多采用粗碎和细碎两级粉碎工艺，是麦芽及大米粉碎的理想选择。针对目前麦芽干式对辊粉碎机的设计多根据经验进行，而且缺乏对具体设计过程做出公开的状况，通过研究多种对辊干式麦芽碎机的设计过程，和对其动力传递的规律和磨辊等主要零件的受力情况的分析,本文提出一种用于麦芽干式对辊粉碎机设计的可行方案。对辊干式麦芽粉碎机，从上到下由四部分组成，分别为进料装置、粉碎装置、出料装置、支撑装置。其中粉碎装置包括设有两粉碎辊，还设有两辊间距调节装置，通过调节间距来控制麦芽的粉碎效果。整个粉碎机的动力传递是由装在左侧下部的电机通过带轮的传动，把动力传给第一根辊子，再由装在右侧两辊子末端的两相同齿轮，把运动传递给另一根辊子，从而完成整个动力的传递。结果表明，采用本方案所设计的麦芽粉碎机，能完成麦芽粉碎功能，粉碎效果良好。关键词：对辊干式麦芽粉碎机；干法粉碎；动力传递ABSTRACTAt presentdomesticcrushingmethodbrewerymalt and ricewithdry,wet,is to increasethesurface area ofthe raw material,improvethe effect of heat treatment;increase the material fluidity,improve production automation. Dry crushing:less investment,small occupation area.Operationis simple and flexible,crushing degreeis easy to control,convenient equipmentrepair.And the useof coarseand fine crushingtwo stage grindingprocess,is the ideal choice formaltandrice grinding.For the situation of most of dry-roll crusher design are based on experience and the lack of specific design process to make a public. By studying a variety of malt dry-type roller crusher design process, and analysis of the law of its power transmission and the force of grinding rollers and other major parts, this paper presents a feasible solution of malt dry-type roller grinder. The malt dry-type roller mill, from top to bottom consists of four parts, they are feeding equipment, crushing equipment, the feeding device, supporting device. Crushing equipment has a two smash roll, also has roller spacing adjustment device, to control the crushing effect of malt by adjusting the spacing. The grinder power transmission from the motor in the left lower part to the first root of the roller by pulley drive, then the movement is passed to another root roller by two same gear which are mounted on the right side of at the end of the two rollers, thus completing the entire power transmission. The results show that the malt mill, designed by using this program , can complete the Malt crushed function and crushed good effect. Key words：dry grinding; malt dry type of the roller grinder; power transmission.目 录1 前 言12 设备的基本参数设计22.1电机的选择22.2粉碎机的生产能力23主要零件设计43.1 轴的设计43.1.1选择轴的材料43.1.2轴的强度校核计算43.1.3按扭矩强度估算直径43.2 轴承的选择53.3 带传动的设计计算53.3.1确定设计功率53.3.2确定V带的类型53.3.3确定带轮的基准直径验算V带速度53.3.4确定V带的中心距和基准长度63.3.5计算带的根数73.3.6计算压轴力83.4蜗轮蜗杆设计83.4.1选择蜗杆传动的类型93.4.2材料的选择93.4.3按齿面接触疲劳强度来进行设计93.4.4设计中心距103.4.5蜗杆和蜗轮的主要参数与几何尺寸103.4.6校核齿根弯曲强度123.5齿轮的设计133.5.1齿轮设计的基本信息133.5.2选定齿轮类型133.5.3齿轮的工作条件143.5.4选定齿轮材料143.5.5选定齿轮精度等级143.5.6选定齿轮齿数143.5.7根据齿面接触强度来设计143.5.8计算圆周的速度153.5.9计算齿宽153.5.10计算模数153.5.11根据齿根弯曲强度设计163.5.12计算几何尺寸174 结 论19参 考 文 献20致 谢21- 20 -1 前 言干法粉碎是啤酒工业传统的麦芽粉碎方法，多采用对辊式粉碎机。辊式粉碎机由进料口、下料辊、辊子和筛选装置组成，有对辊、四辊、五辊子和六辊之分。对辊式麦芽粉碎机是最简单的粉碎机，有一对拉丝辊，粉碎时两个辊子相对转动，其中一个辊的转速是固定的，另一个则是可调的。操作时要保证麦芽均匀地分布于整个滚筒上，并且供料量适中，供料速度一致。未加工过的麦芽从进料口进去，由于重力作用到达粉碎箱。在粉碎箱中包括设有两个辊子可以对麦芽进行粉碎外，还要有调节装置，可以对两辊子之间的距离进行调节，从而控制麦芽的粉碎效果。粉碎完的麦芽再从出料口出来。整个加工过程非常明确。图1 麦芽干式对辊粉碎机示意图1-进料斗；2-观察窗；3-粉碎箱；4-粉碎辊；5-调节装置；7-带轮；6-电机；8-手轮；9-出料斗；10-支撑架 2 设备的基本参数设计2.1电机的选择根据市场上的麦芽粉碎机的功率情况，以及给的设计主要参数，选择的电动机的额定功率不能太小。同时选择带传动，传动比不易过大，传动比太大会会带轮的包角减小，导致打滑；传动比过小会导致小带轮过大，同时对电动机要求较高，增大成本。所以取传动比。由上述件综合查表12-1 1选取Y180M-4型电动机，其额定功率为18.5Kw，同步转速1500r/min，满载转速1470r/min。2.2粉碎机的生产能力 根据轻工行业标准3687-1999，麦芽粉碎机的生产能力计算公式为式中：Q-产品生产能力，kg/h;b-辊子间隙，；L-辊子的长度，m; D-辊子的直径，m;n-辊子的转速，r/min;r-干麦芽的容重，;-容积系数，取。确定辊子间隙取辊子的间隙为。确定辊子长度取辊子的长度为。确定辊子转速由于电机的转速为，带轮的传动比，根据公式得到辊子转速为确定容积系数取容积系数则麦芽粉碎机的生产能力为3 粉碎装置的参数计算3.1 轴的设计3.1.1选择轴的材料根据工作条件，初选轴的材料为45钢，调质处理。从表中查得其强度极限3.1.2轴的强度校核计算式中： 扭转切应力，MPa；T轴所受的扭矩，Nmm;轴的抗扭截面系数，n轴的转速，；P轴传递的功率，kW；d计算截面处轴的直径，mm；许用扭转切应力，见表15-3确定以上各个量，则由所以所设计的轴符合强度要求。3.1.3按扭矩强度估算直径扭转强度法进行最小直径估算，根据表得 ，则考虑到初算轴径时，若最小直径处开有键槽，还要考虑键槽对轴强度的影响。当该截面上有一个键槽时，增大，即此时根据大带轮和齿轮的设计得轴的最小直径3.2 轴承的选择根据轴承的工作环境，以及受力情况所以辊子和调节涡轮上分别采用调心滚子轴承和圆锥滚子轴承。润滑采用脂润滑。3.3 带传动的设计计算已知电机的功率,转速,带轮的传动比是,每天的工作时间是8小时。3.3.1确定V带的类型根据、，选择B型3.3.2确定设计功率根据设备的工况，查表可知工作情况系数,故3.3.3确定带轮的基准直径并且验算V带的速度v 试选小带轮的基准直径，查表，取小带轮的基准。 验算带速v。因为带速不宜过高或过低，一般的带速在这个范围内，故此带速适合。 计算大带轮的基准直径。根据式,我们可以计算出大带轮的基准直径查表，圆整取。3.3.4确定V带的中心距a和基准长度 根据一般初选的带传动的中心距公式可知初定中心距 计算带所需的基准长度由表选取带的基准长度。 计算实际中心距a所以中心距的变化范围验算小带轮上的包角3.3.5计算带的根数Z 计算单根V带的额定功率由和，查表得到。根据，和B型带，查表得到。由上述查表可知，,于是 计算V带的根数Z取4根。计算单根带V的初拉力的最小值由表可得B型v带的单位长度质量，所以3.3.6计算压轴力3.4蜗轮蜗杆设计由于蜗轮蜗杆的传动只是用于设备静止时调节两辊子之间的间距，所以我们可以认为只要手轮输入的转矩能使辊子克服摩擦转动就可以完成这一项功能。计算一边为例，设左边的最大摩擦为，则由于蜗轮传动调节，传动比越大并且手轮的直径越大，调节的精度也越高。故取，手轮直径取。由满足条件。3.4.1材料的选择由于蜗轮传动的功率不大，而且速度也不大，故选择45钢作为蜗杆的材料；为了提高传动的效率以及蜗杆的耐磨性，对蜗杆螺旋表面进行淬火处理，则硬度为 HRC。涡轮用可以用灰铸铁铸造。3.4.2选择蜗杆传动的类型根据推荐，选择渐开线的蜗杆3.4.3按齿面接触疲劳强度来进行设计由闭式蜗轮传动设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根的弯曲疲劳强度。蜗轮接触疲劳条件设计计算的公式为先确定作用在蜗轮上的转矩为由条件可知 ，即。确定载荷系数K由于工作载荷较稳定，故取载荷分布不均匀系数;查表可得使用系数；同时由于转速不高，冲击不大，可取动载系数；则确定弹性影响系数由于选用的蜗轮蜗杆材料，分别为铸造灰铁和钢，故。确定接触系数先假设蜗杆分度圆直径和传动中心距的比值，则查得。确定许用接触应力查表可得蜗轮的基本需用应力。而寿命系数 ,有条件可以约取1，则3.4.4设计中心距故取中心距，传动比，模数为，蜗杆齿数,蜗轮齿数。3.4.5蜗杆和蜗轮的主要参数与几何尺寸蜗杆轴向齿距；直径系数；齿顶圆直径；齿根圆直径；由公式分度圆导程角得，由得蜗杆的轴向齿厚蜗轮蜗轮的齿数，由公式变位系数；验算传动比这时传动比误差为蜗轮分度圆直径蜗轮喉圆直径蜗轮齿根圆直径蜗轮咽喉母圆半径3.4.6校核齿根弯曲强度当量齿数 根据，查图得齿型系数螺旋角系数 许用弯曲应力 查表得知铸锡青铜制造的涡轮的基本许用弯曲应力弯曲强度是满足的。3.5齿轮的设计3.5.1齿轮设计的基本信息现已知电机带动一根辊子运动，两棍子是通过齿轮进行传动的。设计两个大小一样的齿轮来完成该部分的运动。现已知的是电机的功率,转速，通过带轮的传动到轴，再到齿轮。设齿轮的功率为，则根据公式齿轮的转速又由于棍子的直径为320mm，要两齿轮有效的完成传动，就要使两齿轮的中心距。平稳，转向不变。3.5.2选定齿轮类型由传动方案，选直齿圆柱齿轮传动。3.5.3齿轮的工作条件工作寿命15年（假设每年工作300天），两班制，干式对辊粉碎机工作由条件知该齿轮传动属于闭式传动，而在闭式传动中，齿轮的失效形式是齿面点蚀和齿轮折断。设计时，应使齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度满足设计要求。3.5.4选定齿轮材料齿轮材料45号钢（调质），硬度为240HBS3.5.5选定齿轮精度等级干式对辊粉碎机为一般的工作机器，转速不高，故选择7级精度3.5.6选定齿轮齿数齿轮齿数,3.5.7根据齿面接触强度来设计设计公式确定公式中的各个计算数值取载荷系数；计算齿轮的传递转矩由齿轮材料查表可知钢的弹性系数；计算应力的循环次数齿轮的接触疲劳强度极限；查图，取查表得齿宽系数； 计算选失效概率为1%，安全系数,计算取3.5.8计算模数3.5.9计算齿宽b3.5.10计算圆周的速度根据，7级精度，齿轮相对支承非对称布置时，,直齿轮，故,又由于使用系数,故这时模数3.5.11根据齿根弯曲强度设计确定公式的各个计算值查图可知齿轮弯曲强度极限 ；查图，可以选择的弯曲疲劳寿命系数为;计算弯曲疲劳许用应力选择弯曲疲劳安全系数,故计算齿轮的载荷系数查表并选择齿形系数查表可得查取应力矫正系数查表可得计算齿轮的设计计算比较齿面接触疲劳强度算出的模数大于由弯曲疲劳强度算出来的模数，可以发现前者大于后者。而齿轮的大小取决于弯曲疲劳强度的所决定的承载力，取弯曲疲劳算出来的模数，使其近圆整为标准值，取按接触疲劳强度算出来的齿轮分度圆直径。则可以算出齿轮齿数取3.5.12计算几何尺寸齿轮分度圆直径计算中心距计算齿轮厚度4总 结麦芽干式粉碎机是啤酒工业干法粉碎最常见的粉碎设备。通过研究辊式粉碎机的动力传递的规律，分析了磨辊的受力情况，得出的结论是：本文提供的设计方案完全满足麦芽干式粉碎机设计要求，设计出的粉碎机能完成对麦芽的粉碎，而且粉碎效果良好。但是由于在设计上缺乏工作状态的基础设计数据的状况，同时由于时间关系没有对磨辊进行工作状态下的有限元分析，没有能对粉碎机进行优化。参 考 文 献1 吴宗泽, 罗圣国. 机械设计课程设计手册M. 北京: 高等教育出版社, 2010.4:167-1692 濮良贵, 纪名刚. 机械设计M, 第8版. 北京: 高等教育出版社, 2010.3:238-2723 范顺成, 李春书. 机械设计基础M. 北京: 机械工业出版社,2007.8:167-169:162-1834 良德本, 叶玉驹. 机械制图手册M. 北京: 机械工业出版社, 1990.9:136-1515 卢秉恒, 洪 军. 机械制造设计基础M. 北京: 机械工业出版社, 2010.9:4-136 顾尧臣. 粮食加工设备工作原理、设计和应用M. 武汉: 湖北科技出版社, 1998.5:1-507 刘 义, 陈国定. 辊磨机磨辊强度有限元仿真分析J. 矿山机械, 2007（12）.100-1028 刘自然, 李东梁, 武文斌. 辊式磨粉机磨辊的受力计算和强度分析J. 粮食与饲料工业 , 2009,49(12):7-109 刘 桦. 粉磨机传动机构分析J. 机械工程师, 2001 (11):67-6810 吴丽雅. 麦芽四辊卧式粉碎机的性能与操作J. 辽宁食品与发酵报, 1999,109(2):44-4511 周广田. 现代啤酒工业技术M. 北京: 化学工业出版社, 2007.7:75-8512 高晓杰. 麦芽粉碎原则J. 酿酒科技, 2005,138(12):111