秸秆粉碎机毕业设计

机电工程学院机电工程学院 毕毕 业业 设设 计计 题目 秸秆粉碎机的设计 系别 农机系 专业 农业机械化及其自动化 班级 13 农机 姓名 黄龙 学号 2013092013 指导教师 黄晓鹏 日期 2011 年 5 月 设计任务书 设计题目设计题目 秸秆粉碎机的设计 设计要求设计要求 1 在设计前 应熟悉其他磨床的结构和工作原理 便于破碎机的设计 2 在设计中对磨床的预期效果 粉碎范围及粉碎后的颗粒作出明确规定 便于 设计有明确的方向 3 应集中精力设计 出现问题时 应咨询指导老师 4 毕业设计要勤于思考 勤问 勤做 勤总结 不断积累经验 技能 提高设 计能力 摘摘 要要 目前 麻与高能耗 铣床的草皮和其他材料的原因 无损坏 无安打的是生产 工程机械改变市 等到草 草米机设备的必然 是的 本文讨论的处理 计算 统计 计算 麻的性 主参数及事理 盖的铸造壳 减重 带传动轴轴的开始 以薄荷有两个圆锥滚子轴承和轴连接 的方法 接触的岩石加固和盖 螺丝 关键词 粉碎机 刀具 粗纤维 茎秆 英文摘要英文摘要 AtAt present present ordinaryordinary grindergrinder withwith grindinggrinding ofof cropcrop strawstraw andand crudecrude fiberfiber materialsmaterials suchsuch asas lowlow efficiency efficiency highhigh energyenergy consumption consumption cancan notnot reachreach thethe crushingcrushing requirements requirements soso asas thethe objectiveobjective necessitynecessity ofof strawstraw andand forageforage processingprocessing machinerymachinery andand materialsmaterials development development Therefore Therefore FrameFrame castingscastings cover cover thethe spindlespindle toto reducereduce thethe load load twotwo taperedtapered rollerroller bearingsbearings andand thethe frameframe areare connectedconnected throughthrough thethe connectionconnection betweenbetween thethe tooltool andand thethe flatflat key key spindle spindle fixedfixed blockblock andand bolt bolt 目 录 设计任务 书 I 摘 要 II 目 录 III 1 绪 论 1 1 1 课题研究背景目的及其意义 1 1 2 粉碎机的分类特点及其工作原理 2 1 3 选题的设计思想设计方法及改进 4 1 4 预期结果 4 2 秸秆粉碎机的总体设 计 6 2 1 粉碎机设计任务 6 2 2 普通粉碎机的结构 6 2 3 粉碎机的削片原理 7 3 主要技术参数的确定和计 算 10 3 1 生产能力的确定 10 3 2 飞刀数量的确定 10 3 3 切削力的计算 11 3 3 1 主切削力的理论分析与计算 11 3 3 2 主切削力的经验公式 13 3 4 切削功率的计算 18 3 4 1 切削功率的计算 18 3 4 2 空载功率的计算 19 3 5 飞刀伸出量的确定 19 4 主要部件的设计计 算 20 4 1 刀盘结构设计及尺寸的确定 20 4 2 主轴的结构设计 21 4 2 1 轴的最小直径计算 21 4 2 2 轴的结构设计 22 4 3 滚动轴承的选择 23 4 4 带传动的计算 23 4 5 键连接的设计 26 4 5 1 带轮与输入轴间键的选择及校核 26 4 5 2 输出轴与齿轮间键的选择及校核 26 4 6 进料槽的设计 27 4 7 飞刀的设计 27 5 主要部件的校核和验 算 28 5 1 主轴强度的校核 28 5 1 1 求轴上的载荷 28 5 1 2 按弯扭合成应力校核轴的强度 29 5 1 3 精确校核轴的疲劳强度 29 5 2 滚动轴承的校核 31 结 论 32 参考文 献 33 1 1 绪论绪论 1 11 1 课题研究背景 目的及其意义课题研究背景 目的及其意义 中国有数百亿公斤的饲料 每年农作物秸秆和粮食数百亿斤 它被碾碎并 加工成饲料 饲料工业已成为国民经济中不可缺少的基础产业 饲料加工是饲 料粉碎机的核心设备 粉碎机主要类型有锤式粉碎机 颚式破碎机和锤片式粉 碎机 锤片式粉碎机是目前应用最广泛的机型 国内外对磨煤机发展的研究主要集中在粉磨理论 物料循环层 破碎机设 计理论和破碎机性能影响因素等方面 1 在粉碎理论方面 传统上 学者们总是认为材料进入破碎室后对锤头产生积极的影响 将材 料撞击到齿板或筛网上 然后再向锤头反弹 反复反复的过程 同时用旋转锤 片和固定筛片粉碎粉碎物料 前西德教授弗里德里希用高速摄影来证明材料在 进入粉碎室后会受到偏心冲击 而不是传统地认为是正面冲击 在中国农业机械研究所通过实验获得了磨煤机比功率与粉碎物料几何平均 值的关系 此外 磨机产量和筛孔直径的程度之间的关系也得到了孔 2 物料环流层 为了破坏循环层 近年来出现了一台水下破碎机 跌落式破碎机锤式粉碎 机粉碎室常见的轮下降 从而增加粉碎室筛板的有效面积 并可在粉碎室内的 物料循环损伤 粉碎后的物料排出粉碎室 粉碎效率提高 此外 水滴破碎机 有主破碎室和再粉碎室 物料在破碎室内可形成两次打击 同一破碎机可实现 粗 细 精 3 种破碎形式 但破碎机体积大 制造复杂 成本高 适用于米尔 斯综合饲料 3 粉碎机设计理论 孙红彬和其他人已经研究了立式破碎机的工作原理和结构 并阐述了立式 破碎机的结构设计 包括加料装置 料叉管等 张倩能和宗利用 UG NX 的三维 建模功能建立磨煤机的三维模型 同时 UG 模型分析和运动仿真模块进行破碎 机 从而提高了设计的可靠性 采用有限元方法对锤片进行了分析 找出了锤 片的危险截面 黄石市食品公司徐新武设计和研究饲料粉碎机吸风系统 经生 产实践证明 产量比原来提高 73 磨 无粉尘溢出现象 口吸罩机在正常工 作时 温度低 小电机负载 4 粉碎机性能影响因素 天津理工学院东建亭建立力学模型和锤片式粉碎机转子振动的数学模型 分析 了固有频率和振幅之间的关系在额定速度等参数 在设计 3 个方面提供了用于 减少锤式破碎机设备的振动理论基础 制造和安装 因此 秸秆破碎机具有十分重要的意义 提高秸秆焚烧农作物秸秆的利用效率 扩大 提高秸秆等农作物废弃物的利用率 节约资源 美化环境 1 2 粉碎机的分类特点及其工作原理 当前 对物料进行粉碎主要有打击 揉搓 和锯切等方式 为此应针对不 同的物料则采用不同的粉碎方式 以提高粉碎效率及质量 3 揉搓滚压 捏合法和滚压法主要用于颗粒状物料和干粗纤维材料的加工 由于粗纤维 含量比一般干物质 水分含量小于或等于 20 要高得多 许多微量元素溶解 在水中 通过搓滚加工会失去大量的水 大量的微量元素会丢失 容易加工成 泥 不能满足喂养要求 为了实现粗纤维饲料的粉碎而不丢失饲料的营养 多次锯切是一种较好的 加工方法 既能满足粉碎粒度的要求 又能大大减少营养物质的损失 根据秸秆物料粉碎的大小和特点现代理论 确定机械主体是一个水平结构 整个进料口 切割器 破碎室 卸料口 机构和动力传动部分等机构组成 盘式结构简图如下图 1 轴承座 2 主轴 3 刀盘 4 压刀块 5 飞刀 6 侧刀 7 底刀 图 1 1 盘式粉碎机结构简图 对于中小型轧机 因为大多数的切割系统是树枝 原料皮 秸秆 材料尺寸 采用平面盘式削片机不影响对盘片的平面切割长度的均匀性 其制造成本低 易于推广 因此 采用平刀头结构是中小型破碎机的发展方向 水平进给可防止原料撞击刀轴 操作方便安全 倾斜进给方便进给 保证 合理的切削参数 正常的秸秆粉碎机噪声高达 110db die 降低噪音 减少噪音 使用厚度设计厚 度 罩体 提高了保温效果 减少之间的距离两个轴承 提高主轴的刚度 减 少振动 1 41 4 预期结果预期结果 秸秆机 结构紧凑合理 操作简单 加工 生产能力 高素质的质量碎片 垃圾可以包括一个调整单位的废物生产 能耗低 机车 可以在一般的农业废 物和运输 国内有机肥 蔬菜废物 造纸原料的处理小型枝桠材的理想设备 2 秸秆粉碎机的总体设计 2 12 1 秸秆粉碎机设计任务秸秆粉碎机设计任务 根据秸秆粉碎机的要求 设计本机设计任务如下 2 22 2 普通盘式秸秆粉碎机的结构普通盘式秸秆粉碎机的结构 由参考文献可知 从传统的来看 它包括刀盘 磨 进给齿轮和壳体 大多数类型的秸秆饲料没有约束力的机制 只有在沟槽 也称为筒仓筒仓 安装角度 在料片长度如图 2 1 所示刀具自由的相对水平 B C D BD 为中 心线进料槽的平面 CD 平行于刀轴 其值等于刀具悬伸量如图 2 1 所示 A B C D 为平盘平面 BD 为进料槽的中心线 CD 平行于刀盘轴线 其 值等于刀盘伸出量 则木片的长度 l 为 秸秆粉碎机的卸料盘分为上下两种形式 在刀头外缘设有 6 8 个刀片 当刀轮 转动时产生气流 切刀沿刀盘的切口方向从上料口排出 当叶片速度是 27 米 秒至 28 米 秒 木片投掷高度可以达到 4 米到 5 米的时候 刀头转速较高或较 大直径和刀具线速度高 为了防止过多的碎木 降低功耗 在刀盘上的刀片没 有安装 切出木套管下口直接到输出的带式输送机 这是所谓的低排放 图 2 1 木片长度与进料槽安装角的关系 2 32 3 盘式秸秆粉碎机的削片原理盘式秸秆粉碎机的削片原理 通过观察和研究表明 秸秆是在后面的表面和后面飞飞沿刀头表面滑动 如果秸秆的顶面与刀片接触 斜面的平行面在刀头的切削表面 最终形成一个 耻辱 使原材料与刀头平面平切平行 在秸秆切割中 施加力 牵引力 沿移动进给 主要是由于秸秆饲料的飞 行方向 从理论上讲 在倾斜的重力饲料 秸秆下降 没有足够的位移的秸秆 粉碎机 大多数非强制进给机构适用于加工大直径木材 如图 2 2 所示 木料 被飞刀牵引向前进给的速度 u 为 图 2 2 盘式削片机的运动分析 3 主要技术参数的确定和计算 3 13 1 生产能力的确定生产能力的确定 3 3 2 2 飞刀数量的确定飞刀数量的确定 3 33 3 切削力的计算切削力的计算 3 3 1 主切削力的理论分析与计算 该盘式削片机是切割刀 是由一个径向安装在刀头和底刀安装在住房机制 为了简化这个问题 切削刃是直的 切割速度垂直于叶片的方向 并且秸秆纤 维的方向与叶片方向垂直 飞刀前刀面对秸秆的作用力合力为 Fr 飞刀后刀面 对秸秆的作用力由正压力和摩擦阻力两个力合成 此外还有底刀对秸 F N F f F 秆的作用力 秸秆受力见下图 3 1 x P y P 图 3 1 木材所受刀片作用力 将各已知参数以及不同径级秸秆代入公式 其中飞刀伸出量 h 10mm 切削秸秆长 度 l 10mm 飞刀楔角 30 度 水平进料时 90 度 5 度 75N cm2 1 单位切削力 P 可以作为一个系数来反映切削力和切削厚度之间的关系 如 果由变分法表示的曲线是坐标原点的对角线 则单位切削力是斜线的斜率 事 实上 从实验结果可以看出 线的变化和 A 的有一个纵向截距 并且在不同的 切削厚度范围内的直线的斜率是不同的 即 单位切削力是不同的 因此 有 必要根据不同的切削厚度范围建立不同的切削力公式 在切屑厚度时 mma1 0 单位切削宽度上作用的切削力与切屑厚度之间的关系可用 AB 直线表示 如 F 下图 9 图 3 2 单位切削宽度上作用的切削力与切屑厚度之间的关系曲线 F 切削力计算公式 3 确定切削角 切削速度 切削方向相对于纤维方向和材种等因素与单位切削 力的关系 4 最后确定上述所有因素与单位切削力的关系 3 43 4 切削功率的计算切削功率的计算 3 4 1 切削功率的计算 由文献 8 可知计算公式 kW 3 19 sin6000 ZnAF P cx c 如图 3 1 所示 图中表示削片时飞刀对木材的总切削力 刀盘对木材的支 承力降低了后刀面对木材的支承力 互相影响 所以也包括在总作用力中 总 作用力分解为切向分力及法向分力 在切削过程中 随木片的变化F x F y F x F 而变化 3 53 5 飞刀伸出量的确定飞刀伸出量的确定 由 2 2 盘式秸秆粉碎机的结构分析知 3 29 21cos cos h l 设切削秸秆长度mm 水平进料方式时 则飞刀 10 l 0 1 0 0 2 0 伸出量mm 10 h 4 主要部件的设计计算 4 14 1 刀盘结构设计及尺寸的确定刀盘结构设计及尺寸的确定 图 4 1 刀盘的结构设计 4 24 2 主轴的结构设计主轴的结构设计 对于受弯矩较大的轴宜取较小的值 当轴上有键槽时 应适当增大轴 T 径 单键增大 双键增大 3 6 4 2 2 轴的结构设计 取 已初步确定了轴的各段直径和长度 mml VIIVI 25 2 轴上零件的周向定位 带轮与轴的周向定位均采用平键连接 按由 机械设计 表 6 1 查得 d 平键截面 键槽用键槽铣刀加工 长为 轴承与轴mmmmhb812 mm70 的周向定位是由过度配合来保证的 此处选轴的直径尺寸公差为 6k 3 确定轴上圆角和倒角尺寸 参考文献 13 表 15 2 取轴端圆角 452 4 34 3 滚动轴承的选择滚动轴承的选择 两支承刀具重量轴承应能承受单向径向力较大 同时由于铡草机具有影响 切削力和轴向力 由刀头 考虑轴要求准确的轴向位置 以保证在最后一刀飞 的间隙 一对圆锥滚子轴承的选择 轴承型号 33010 mm mm 50 d80 D 宽度mm 其径向承载能力大 满足设计要求 24 a 4 44 4 带传动的计算带传动的计算 3 确定带轮的基准直径并验算带速 1 d d 1 初选小带轮基准直径 1 d d 由文献 12 可知 选取小带轮基准直径 而mmdd140 1 6 计算带的根数z 铸造大 小带轮的结构如图所式 图 4 3 大 小带轮结构 y 4 54 5 键连接的设计键连接的设计 4 64 6 进料槽的设计进料槽的设计 进给槽的尺寸是根据刀头的直径来确定的 方料槽的宽度通常是刀头直径 的两倍 进给槽的长度由原料的长度决定 为削片机的设计主要是为了减少秸秆包 最大切削直径为 150mm 因此饲 料槽的尺寸为 170mm 190mm 380mm 进料槽的长度较长 便于自由觅食 只要 将捆绑的材料投入进料罐 就可以实现自由进料 4 74 7 飞刀的设计飞刀的设计 根据飞刀的工作要求和底刀 合金工具钢 4CrW2Si 作为材料 和飞刀楔角 为 42 度 和后角为 7 度 飞刀后部设有均匀分布的调整齿 与调整块上的调整 齿配合 可用于调节飞刀的伸出量 飞刀是用螺栓固定在刀头 和一个磨板安 装槽是在前面和装配耐磨板用耐磨材料制成的飞刀刀头左后部 以防止刀头表 面磨损时 砍木材 图 4 4 飞刀结构图 5 主要部件的核算和验算 5 15 1 主轴强固的校核主轴强固的校核 5 1 1 求主轴上的载荷 首先 根据轴的结构计算轴的简图 在确定轴承的支点位置时 请检查手 册中的数值 对于 32010 型圆锥滚子轴承 他们发现在文献中 根据轴的计算 简图计算了轴的弯矩图和扭矩图 从轴的结构图和弯矩和扭矩图可以看出 C 节是轴的危险截面 现将计算 处的截面 C 处的 及的值列于下表 19 H M V MM 图 5 1 主轴受力情况图 5 1 2 按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时 通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度 20 根 据表数据 以及轴单向旋转 扭转切应力为脉动循环变应力 取 轴的6 0 计算应力 MPa W TM ca 7 22 22 1 5 1 前已选定轴的材料为 45 钢 正火处理 由文献 13 表 15 1 查得 MPa60 1 因此 故安全 1 ca 5 1 3 精确校核轴的疲劳强度 1 判断危险截面 根据图 5 1 由弯矩和扭矩图可知 B 截面所受弯矩和扭矩的最大 因此只需校 核截面 III 即可 结 论 我设计参考了美国百莱玛设备生产公司的维梅尔 bc600 x