【NJ001】家用食品粉碎机设计【3A0】【含18张CAD图和论文】【农业机械类毕业设计论文】
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- 内容简介：
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毕 业 设 计 任 务 书 200 8年2月19日 毕业设计题目家用食品粉碎机设计指导教师职称副教授专业名称机电一体化技术班级学生姓名学号设计要求1.完成资料翻译一份（3000字以上）;2.完成毕业设计调研报告一份；3. 家用食品粉碎机设计的PLC设计;4.完成毕业设计说明书一份；5.完成相关图纸。完成毕业课题的计划安排序号内容时间安排1外文资料翻译2008.2.20至2008.2.292搜集相关资料并调研，完成调研报告2008.3.1至2008.3.53编写说明书，绘制相关图纸。家用食品粉碎机设计的PLC设计2008.3.6至2008.4.104整理毕业设计说明书并定稿，准备答辩2008.4.10 至2008.4.205答辩2008.4.20答辩提交资料外文资料翻译，毕业设计调研报告，毕业设计说明书，相关图纸。计划答辩时间2008.4.20 无锡职业技术学院机电技术学院 2008 年 2 月19日 分类号 密级 无锡职业技术学院 毕业设计说明书 题 目 家用食品粉碎机设计 学生姓名 : 专 业 : 指导教师 : 职 称 : 毕业设计说明书提交日期 地址： 无锡职业技术学院 家用食品粉碎机设计 摘要 为了降低农民在粉碎机设计时劳动强度、提高工作效率 ,设计粉碎机设计。该机主要有入料口、栅格式凹板和钉齿脱粒滚筒及传动部件等组成。以电动机为动力源，动力由电动机输出轴输出，再通过传动带传递到钉齿脱粒滚筒上，钉齿脱粒滚筒配合栅格式凹板将粉碎机设计，玉米粒从栅格式凹板分离并排出机体外，而玉米芯从入料的另一端排出机体之外。 关键词：粉碎机；结构；设计 目录 1 引言 1 2 家用食品粉碎机总体结构 1 料部分 1 粒部分 2 3 家用食品粉碎机的设计 2 动机的选择 4 齿条上的钉齿转速 5 齿滚筒的转速 8 动机的功率 8 动机的转速 11 4 传动装置的总体设计 16 5 家用食品粉碎机主要参数的确定 19 6 设计 24 选择 26 场器件与 部等效继电器地址编号对照表 28 作流程与动作顺序表 32 现场器件的连接图 36 序的设计 36 令程序 39 7 结论 41 参考文献 42 致 谢 43 家用食品粉碎机设计 摘要 为了降低农民在粉碎机设计时劳动强度、提高工作效率 ,设计粉碎机设计。该机主要有入料口、栅格式凹板和钉齿脱粒滚筒及传动部件等组成。以电动机为动力源，动力由电动机输出轴输出，再通过传动带传递到钉齿脱粒滚筒上，钉齿脱粒滚筒配合栅格式凹板将粉碎机设计，玉米粒从栅格式凹板分离并排出机体外，而玉米芯从入料的另一端排出机体之外。 关键词：粉碎机；结构；设计 1 引言 随着社会的进步，生活中的每一个角落都有机器的参与。农业是我国的基础经济、是国家发展的根 本，机械化的普及，不仅使农业加强了农业化生产，同时也减轻了农民的劳动强度。据不完全统计，我国北方地区种植小麦、玉米等农作物约占我国农业经济的 45%以上，同年出口量北方地区占全国达 20%左右。因此我国北方地区更需要实现农业机械化生产，从而提高农业的劳动生产率。如今我国北方大部分地区基本上从种到收到入仓，实现了机械化作业，更值得庆幸的是每种机械的开发和利用都有相当可观的市场，科技的创新更很好的开阔了市场。这里仅对一种粉碎机设计是课题讨论研究，粉碎机设计是玉米脱皮后，经过一段时间的风干，然后将玉米利用粉碎机使玉米 和玉米芯分开，这种机械就是粉碎机设计。它的工作原理是：粉碎机设计在进行粉碎机设计时，利用钉齿滚筒回转运动的钉齿与栅格式凹板之间的间隙相配合，使玉米粒拖下（钉齿滚筒和栅格式凹板之间的揉搓作用，将玉米粒脱离玉米芯，并借助其他的机械机构将玉米粒和玉米芯分别从两个不同的出口排出机体之外，循环脱粒，不断的进行填入 2 粉碎机设计总体结构 粉碎机设计主要组成部分：入料口、钉齿脱粒滚筒轴、栅格式凹板、机架等部分组成。整体组成如图 1所示： 料部分 入料口与粉碎机设计的上盖部分相连，它是利用一 厘米厚的铁板制成，入料部位 与钉齿滚筒的钉齿部位相切，将已拨皮的玉米从入料口进入，下滑到脱粒部位，即钉齿滚筒和栅格式凹板之间，进行脱粒。 粒部分 脱粒部分主要是由钉齿滚筒、栅格式凹板、半圆型上盖组成。玉米穗在钉齿滚筒和栅格式凹板之间进行脱粒，将已脱下的玉米粒从栅格式凹板的缝隙漏下，落到下滑板，由仓口排出机体之外，玉米芯借助于滚筒上的螺旋排列的钉齿的螺旋推力和螺旋导向作用，由入料口的另一端（即出料 口 ）排出机体之外。 选部分 筛选部分主要是由栅格式凹板完成，它是由一定数量的铁条及两条主要梁和 两条副梁组成，每两根铁条之间的缝隙可以将玉米卡住，然后快速旋转的钉齿滚筒将被卡死的玉米强行脱粒，当然，无论是工作时还是安装时，栅格式凹板是固定不动的。粉碎机设计之后，再将玉米粒经过栅格式凹板，从凹板的缝隙漏出，顺着斜滑板滑出机体之外，目的是将玉米和玉米芯分开。 架部分 机架是由左机架、右机架、出料口、下滑板及稳定结实的主机梁组成，机架是粉碎机设计的主要支撑，他承担着粉碎机的主要重量和动力、负载和力矩，因此它的设计是许强不弱的部分。机架的两部分要各自稳定，而且相对固定，以便做到机械在运转过程中不会 产生晃动、歪斜，造成人身危险，因此为了机架的坚固，此家用食品粉碎机设计采用三毫米厚的角铁制成。 碎机设计的总体设计 为了更优化玉米脱离机的机型和结构设计，此粉碎机设计采用电力拖动，而且电动机也同样采取节能式，电动机安装在粉碎机设计的下部，与粉碎机的机架的下机梁固定连接，这样可以节省电动机所占用的空间。粉碎机设计的从入料到脱粒到分离玉米粒和玉米芯，最后将玉米粒和玉米芯排出机体之外，是粉碎机设计一体完成的，它最大的优点是在短时间内可以完成几个人的劳动强度，从而提高了工作效率，节省了劳动时间。此粉碎机设 计有这些优点之外，还有安全性能高、效率高、坚固耐用、结构简单便于维修和保管。 图 1 总体结构 3 家用食品粉碎机设计 根据粉碎机一书的介绍，有关粉碎机设计 的相关设计的参考数据：粉碎机主轴为 750 850 栅格式凹板的直径为 320其凹板的长度为 710在主轴上设有四条钉齿条，每条钉齿条上均匀分布着七个钉齿，总共 28 个钉齿呈螺旋均匀安装，以便玉米芯随螺 旋钉齿的螺旋作用排出机体之外，钉齿滚筒的直径为，滚筒上的钉齿长度为 动机的选择 根据实践测量得知每个钉齿的均匀受力为 40N ，当粉碎机设计正常工作时钉齿滚筒上的钉齿条快速旋转，其中均有两条钉齿条受玉米所给的切向力，而另外两个钉齿条是空行程，因此， 602740* ，即粉碎机设计正常工作时，受到的切向力为 560N 。 其中： N 钉齿所受的力 M 参与工作的钉齿个数 Z 参与工作的钉齿条数 齿条上的钉齿转速 当粉碎机设计的钉齿滚筒快速转动时，其上钉齿条的钉齿同样有一定的转速，这个转速 原 于 主 轴 的 转 速 和 钉 齿 的 半 径 ， 即 ： ）（轴， 其中： V 钉齿的转速 轴N 粉 碎机主轴的转速 D 钉齿距轴心的距离 齿滚筒的转速 粉碎机设计所需功率为由粉碎机的工作阻力和运转参数求定，即：1000，计算求得： 。 动机的功率 电动机功率由公式 来计算，粉碎机传动装置的总效率a，应由组成传动装置的各个部分运动副的效率只积，即321 a，其中 1 、 2 、3分别为每一个转动副的效率，选取传动副的效率值如下： 滚动轴承（每对） 即取 1 = 带传动 即取 2 =筒转动 （因为钉齿条固定于滚筒上） 即取 3=1 则 动机的转速 根据资料粉碎机一书可查得主轴的转速在 750 850 按机械设计指导书中表一所推荐的传动比合理取值范围，取 V 带的传动比 i 2 4，即可满足电动机的转速与主轴的 转速相匹配，故电动机转速范围可选为： 2（ 15007504 ） 3000 符合这一范围的同步电动机转速的有 720 1440 2900 根据容量和相关转速，由机械设计通用手册查出三种适宜的电动机型号，因此有三种 不同的传动比方案，如表 1： 表 1 电动机的型号和技术参数及传动比 方案 电动机型 号 额定 功率 电动机转速 基本参数 P/步 转速 满载 转速 效率（ %） 电动机重量（ 功率因数 1 50 720 85 119 500 1440 8 000 2900 4 台考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动的传动比，可知方案 3比较适合 。因此选定电动机型号为 选电动机的额定功率载转速900r 传动比适中，传动装置结构较紧凑 。如表 2： 表 2 其主要参数如下表 型 号 额定功率 载 时 额 定 电 流 额 定 转 矩 最 大 转 矩 转速 r 电流（ 380V） 效 率 % 功率因数 440 11 电动机尺寸列表 单位 中心高 H 外形尺寸 )2( 底 脚 安 装尺寸 地脚螺栓孔直径 K 轴伸尺寸 装键部位尺寸 电动机的输出轴尺寸 G 132 315345475 140216 12 8038 4110 33 4 传动装置的总体设计 动机的选择 10 4 1 1粉碎机设计的设计参数 进料粒径 150 出料粒径 10 4 1 2 功率的确定 由邦德理论 N=k (1/ d 1/ D ) （ 4 式中： d 出料粒径， D 进料粒径， Q 产量， t/h； 得 N=185 (1/ 10000 1/ 150000 )57电机功 率 ,查手册 : 选电机型号为 功率为 55 转速为 980r/ 外形尺寸为 1198 555 640(长宽高 )。 4 2 传动部分的设计 10 定计算功率 虑到载荷的性质、原动机的不同和每天工作时间的长短等，计算功率 略大，即 （ 4中： 工作情况系 数， 1 . 4 5 5 7 7c a P k w 择 1 根据计算功率 77 9 8 0 / m 机械设计手册图 12 型带。 定带轮直径 a) 参考机械设计手册带传动设计部分，选取小带轮直径1d=355 b) 验算带的转 速 100060 11 （ 4 100060 11 =m a x/ 0060 98035514.3 带的速度合适 (普通 V带 4530) c) 从动带轮直径21129 8 0 3 5 5 4 0 1 . 0 5870d m （ 4 由机械设计手册表 12d =400 确定中心距 a 和带的基准长度 根据 d+2d)S , 故 a a 剖面安全。 b. b 抗弯截面系数 38333 101 0 0 抗扭截面系 数 38323 弯曲应力 M P 0m切应力 M P T 46 3 0 0 0 8 M P 由附表 10 。 又 、。则 8 1 50 7 51 7698152336 8152336 2222 显然 ，故 b c. b 38333 b 矩相同。 弯曲应力 M P 74 6 7 1 63 7 60 9 5 3 0m切应力 M P T 46 3 0 0 0 8 M P ，由附表 10 ，由附表 10。、。又、 。则 183122143260 22143260 2222 显然 ，故 b 以上计算表明：轴的弯扭合成强度和疲劳强度是足够的。 子的设计 本设计参阅了国内市场上对粉碎机的研究资料 ,结合各类型粉碎机转子的不同结构 ,锤头排列分布方式如图 5示。 图 5子的安装结构 123456 78、 9101112由图 5知 , 锤头在两隔板之间是按 60的间隔布置着六个锤头 ,即着六个锤头中心线处在一个平面上。设计时适当调整锤头间隔套尺寸 ,保持锤头总数不变，而如此排布锤头在破碎腔空间上有效利用了锤头的“空间打击”能力，能够显著提高破碎效率，降低了能耗。 头的设计 11 锤头是锤式破碎的主要工作零件。锤头的质量、形状和材质对粉碎机的生产能力有很大的影响。锤头动能的大小与锤头的质量成正比，动能越大，即锤头的质量愈大，破碎效率越高，能耗也愈大。因此，要根据不同的进料块尺寸来选择适当的锤头质量。锤头的耐磨性是其主要质量指标，提高锤头的耐磨性 ，可缩短粉碎机的检修停车时间。从而，提高粉碎机的利用率和减少维护费用。传统的锤头一般是用高碳钢锻造或铸造，也有用高锰钢铸造的。近来有的用高铬铸铁锤头复合铸造，即锤柄采用 570 钢，而锤头采用高铬铸铁，其耐磨性比高锰钢锤头提高数倍。 现在锤头的设计已经由传统的整体式设计转变为组合式的结构设计。另外，新型材料的研制，特别是高硬度耐磨材料的研制成功也为锤头的设计及锤头性能的提高提供了保证条件，也为本课题提供了较大的选择余地。在综合考虑了本课题的技术要求和工作要求后，我们决定采用新型的组合式锤头结构设计（ 如图 5示）。 图 5合式锤头 装 3 转子与主轴之间的配合为间隙配合，配合为 8。 承和键的选用 8 承的选用和润滑 a轴承所受载荷的大小、方向和性质，是选择滚动轴承的主要依据。 上端选： 2881536622 型调心滚子轴承 下端选： 288153622 型调心滚子轴承 9039430 型推力调心滚 子轴承 b校核轴承的使用寿命 根据 r 1 6 6 67（ 5 对于 153662型轴承，假定其寿命为 3年 查手册 NC r 619670 00 207 hL h 1 44 00163 003 4720761967 087016667 310 该轴承符合要求。 c轴承润滑方式选用油管润滑。 的选用 a键分别选平键 28 16 104 （ 36 20 848 （ b平键的校核 根据 4（ 5 T 转矩， ； d 轴的直径， h 键的高度， l 键的工作长度， P 许用挤压应力 ， 由机械手册表 P =30 45 键一： 28 16 104 M P 3 5 9 6944符合要求。 键 二： 36 20 848 M P 053596944 3 符合要求。 第六章 计 1 选择 制系统输入信号有 20 个，均为开关量，其中手动开关有两个，选择开关有 3 个延时，开关有 2 个，接近开关有 7 个，压力辅助 1 个。 制系统的输出信号有 14 个，其中 12 驱动中间继电器 个驱动延时继电器。 根据输入和输出信号个数， 选三菱 输入点数有24，输出点数有 16，满足要求而且留有一定裕量。 2 现场器件与 部等效继 电器地址编号对照表 输入信号 名称 功能 I/O 编号 动 /半点动 模方式 制方式 止 下 程 出 回 作 1 作 2 压延时 坯延时 缸压力 块下限 块快转慢 块浮动 块下限 缸上限 缸下限 电保护 出信号 3 工作流程与动作顺序 工作方式 序号 动作名称 液压阀（ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 点动 1 滑块快下 + + + 2 滑块回程 + + + + 3 顶缸顶出 + + + 4 顶缸退回 + + 1 滑块快下 + + + 2 滑块慢下预压 + + + 3 浮动压制 + + + + 4 保压 5 泄压 + + 6 滑块回程 + + + 7 顶缸退回 + + 8 手动取坯 半自动 浮动压制 9 顶缸顶出 + + + 10 手动加料 11 转下一循环 1 滑块快下 + + + 2 滑块慢下预压 + + + 3 浮动压制 + + + 4 保压 5 泄压 + + 6 顶缸退回 + + 7 滑块回程 + + + 8 手动取坯 9 顶缸顶出 + + + 10 手动加料 11 转下一循环 单向压制 1 滑块快下 + + + 2 滑块慢下压制 + + + 3 保压 4 泄压 + + 5 滑块回程 + + + 6 顶缸顶出 + + + 7 手动取坯 8 顶缸退回 + + 9 手动加料 10 转下一循环 1 滑块快下 + + + 2 滑块慢下压制 + + + 3 保压 4 泄压 + + 5 顶缸顶出 + + + + 6 滑块回程 + + + 7 手动取坯 8 顶缸退回 + + 9 手动加料 10 转下一循环 其它 1 静止 2 紧急回程 + + + 3 紧急停止 4 现场器件的连接图 5 序的设计 梯形图程序如下： 先按下 动电机，把选择开关 转到“调整”位置按压相应的按扭可得相应的点动动作。按下 1，辅助继电器 电驱动液压阀 、 作，滑块回程，放手手动作即停。打开光电保护，按下 1，辅助继电器 电驱动液压阀压 作，滑块慢下，放手动作则停止。同理，按下 助继电器 电驱动液压阀 作，顶缸顶出，放手动作即停止。按下 助继电器 电驱动液压阀 作，顶缸退回，放手动作即停止。 若要完成半自动浮动压制中的一般脱模方式，当电机启动后，点动调整，把滑块调到上限位 顶缸调到上限位 为初始状态位置。在此过程中状态器 部复位。把选择开关 转到“工作”位置，准备工作就绪。把选择开关 转到“浮动”一侧，把选择开关 到“一般”一侧。初始脉冲 动，置位 置位 位 压双手按扭，辅助继电器电 驱动液压阀 作，滑块快速下行。当滑块快速下行到 接近开关得电 1，置位 位 助继电器 电驱动液压阀 作，滑块慢行预压。滑块下行到 位 位 助继电器 电驱动液压阀 作，进行浮动压制。当主缸压力达到极值或滑块到达下限位 ，置位 位时继电器得电保压延时，时间到置位 位 助继电器 电驱动液压阀 作泄压，同时延时继电器 电延时，时间到置位位 置位 位 助继电器 电驱动液压阀 作滑块回程。当滑块达上限位 ，置位 位 助继电器电驱动液压阀 作顶缸退回。顶缸达下限位 ，置位 17， 电驱动延时继电器 电手动取坯延时，时间到或是按压双手 1 和双手 2 置位 位 置位 复位 助继电器 电驱动液压阀 作顶缸顶出，顶缸达上限位 置位 22， 手动加料转到下一循环。 若要完成半自动浮动压制中的保护脱模方式，当电机启动后点动调整，把滑块调到上限位 把顶缸调到下限位 为初始状态位置。在此过程中状态器 部复位。把选择开关 转到“工作”位置，准备工作就绪。把选择开关 转到“浮动”一侧，把选择开关 到“保护”一侧。初始脉冲 动，置位 置位 位 压双手按扭，辅助继电器电驱动液压阀 作，滑块快速下行。当滑块快速下行到 接近开关得电 1，置位 复位 助继电器 电驱动液压阀 作，滑块慢行压制。滑块下行到 位 位 助继电器 电驱动液压阀 作，进行浮动压制。当主缸压力达到极值或滑块到达下限位 ，置位 位时继电器得电保压延时，时间到置位 位 助继电器 电驱动液压阀 作泄压，同时延时继电器 电延时，时间到置位位 置位 位 助继电器 电驱动液压阀 退回。当顶缸退回达下限位 ，置位 位 助继电器电驱动液压阀 作滑块回程。滑块上行达上限位 位 位 电驱动延时继电器 电手动取坯延时，时间到或是按压双手 1 和双手 2 置位 位 置位 复位 助继电器 电驱动液压阀 作顶缸顶出，顶缸达上限位 24 复位 动加料转到下一循环。 若要完成半自动单向压制中的保护脱模方式，当电机启动后，点动调整，把滑块调到上限位 顶缸调到下限位 为初始状态位置。在此过程中状态器 部复位。把选择开关 转到“工作”位置，准备工作就绪。把选择开关 转到“单向”一侧，把选择开关 到“保护”一侧。初始脉冲 动，置位 置位 位 压双手按扭，辅助继电器电驱动液压阀 作，滑块快速下行。当滑块快速下行到 接近开关得电 1，置位 位 助继电器 电驱动液压阀 作，滑块慢行压制。当主缸压力达到极值或滑 块达下限位 ，置位 位 时继电器得电保压延时，时间到置位位 助继电器 电驱动液压阀 作泄压，同时延时继电器 电延时，时间到置位 位 置位 位 助继电器 电驱动液压阀 作顶缸顶出，顶缸到达上限位 置位 位 助继电器 电驱动液压阀 作滑块回程，滑块到达上限 置位 位 电驱动延时继电器 电手动取坯延时，时间到 或是按压双手 1 和双手 2 置位 位 置位 位 助继电器 电驱动液压阀 作顶缸退回。顶缸达下限 ，置位 位 动加料转到下一循环。 6 指令程序 步序 指令 说明 1 2 3 4 5 6 7 8 块回程 9 12 13 14 15 16 19 20 21 22 23 块慢下 24 25 26 27 缸顶出 28 29 30 31 缸退回 32 34 35 38 39 40 41 42 部复位 47 48 部复位 53 部复位 58 59 60 62 63 65 66 67 68 69 70 71 72 74 75 76 77 块快下 78 80 81 82 块慢下 83 84 86 87 88 020 89 90 92 93 动压制 94 95 96 98 99 压 100 101 102 104 105 压 106 109 110 112 113 114 115 116 118 119 120 122 123 124 125 127 128 129 130 131 块回程 132 133 134 135 137 138 139 141 142 缸退回 143 144 145 146 148 149 150 152 153 块回程 154 155 156 158 159 缸顶出 160 161 162 164 165 缸顶出 166 167 168 170 块回程 171 172 173 174 176 177 178 179 180 181 182 184 185 186 188 189 191 192 缸顶出 193 194 196 197 缸退回 198 199 201 202 203 204 205 206 207 208 下一循环 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 总结 粉碎机是经济型的粉末制品成型设备，具有“手工加料、浮动压制、拉下脱模”或“自动加料、浮动压制、拉下脱模”双 重工作性能机器由 制， 按钮集中控制同时装有限位装置，从而保证制品的一致性。 其压制力、压制行程均可根据工艺需要进行调整。机器主机采用四柱式结构，具有结构简单，主要功能齐全、辅助功能可增减的优点，价格合理，在粉末冶金等应用干压成型工艺的行业有推广普及价值。 我们也知道 一个自动化设备或系统都是由机械组成部件和控制系统组成，有个稳定、可靠、安全、经济的控制系统是衡量一台设备好坏的重要因素。 在工业自动化领域，可编程控制器 (作为自动控制以成为大多数自动化系统的设备基础，同时也给工业控制带来前所未有的 非凡变化。使用 工业控制系统与传统的用继电器的工业控 制 系统相比，在操作、控制、效率和精度等各个方面都具有无法比拟的优点。虽然在工
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