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玉米秸秆粉碎机设计 秸秆纤维制取。图纸 毕业设计

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毕业设计开题报告（理工类） 设计题目 玉米秸秆粉碎机 学生姓名 尚文韬 学号 12110304197 专业 农业机械化及其自动化 一、 课题 的目的 意义： 通过化学实验结果表明，玉米秸秆中含有 30%以上的碳水化合物、 2% 4%的蛋白质和0 5% 1%的脂肪，既可用作储存资源，也可以用来直接饲喂牲畜。对食草动物而言， 4 玉米籽粒，特别是经青贮、黄贮、氨化及糖化等处理后，可以大幅提高利用效率，带来的效益也更加可观。根据研究数据分析，玉米秸秆中所含的消化能为 含营养非常丰富，总能量几乎与牧草相当。每到秋冬之交，玉米秸秆焚烧污染空气往往成为众矢之的。但其实玉米秸秆的用途特别多。玉米秸秆经粉碎后可以做牲畜饲料生产的原材料；可以做液化发生灶的原料；秸秆粉碎后可以栽培食用菌。对玉米秸秆进行粉碎加工处理，制作成富含营养的牲畜饲料，不仅有利于发展畜牧业的发展，而且可以通过秸秆还田，带来更好的生态效益和经济效益 。 二、 资料调研分析： 在我国， 江苏牧羊集团至今已形成了以“水滴王 968”系列粉碎机为代表的粗粉碎机 ；越”系列微粉碎机为代表的微粉碎机 ； 型“超乐 ”系列超微粉碎机为代表的超微粉碎机等多种品类的粉碎机设备群 ； 在国外， 美国 司生产的 列水滴型卧式粉碎机采用全宽度顶部双向进料方式，使筛片有效利用面积最大化，减少了换锤片次数，水滴型筛可以阻止玉米秸秆环流层的形成，大大提高了粉碎效率。大利 (新生产的 5 型立式粉碎机，在增大锤片与玉米秸秆撞击区的同时，尽可能减少了粗粉与筛片的摩擦以降低温升 ,其转筒型筛片及大筛理面积结构有助于出粉，无须再配传统的吸风装 置 ,机体内部涂覆耐磨材料显著降低了噪声。该机配备了 型喂料机，可自动排出铁质杂物，能根据电机的功耗实现均匀进料 。 三、 设计方案的可行性分析和预期目标： 本机按照一定原则进行设计： 需求性和实用性原则。有市场才能促进一个产品的发展。一个新设计、刚开发的产品要想立足，必须有人愿意买。愿意买的前提就是要严把质量关，确确实实能给人民带来便利，降低劳动强度。本课题设计的生物质铡物料喂料机生产效率是 600kg/h，采用简单常用的机构，体现了实用性原则。 经济性原则。选择机械面临的最 头疼的问题就是机械产品的生产成本，制造成本必须降低到最低，体现最高的性价比。本课题设计的喂料机单独制作成本大约为是 2000 元 /台，批量生产成本会降低。 科学性原则。科学性是每一个机械设计者所必须遵守的原则，如果该设计从理论上分析就不可能实现，那就没有继续研究下去的必要。永动机之所以不能实现，就是它违背了能量守恒定律，违背科学性原则。本课题的生物质铡物料喂料机不论是从整体方案设计，还是具体到动力来源、传动分析、执行机构的确定，都严格参照国家标准，进行定性和定量分析计算，确保每个数据的来源都 有 凭有据。 四、所 需要的仪器设备、材料： 计算机 ； 图纸、丁字尺、铅笔、橡皮、圆规、直尺、三角板等手工绘图工具； 二维制图软件； 三维绘图软件； 机械设计手册； 农业机械设计手册； 画法几何及工程制图； 轴承座选用手册； 五、课题分阶段进度计划： 序号 起止日期 工 作 内 容 阶段成果 1 第 01外文资料翻译 ， 科技文献检索，有关资料的阅 读与收集，并在此基础上 思考实施方案 完成外文翻译 2 第 03方案的最终确定，完成开题报告 完成开题报告 3 第 05根据实施 方案需要对绘图软件进行学习，对自动机械、农业机械学等课程进行复习回顾 熟练使用绘图软件 4 第 07完成零部件的设计、计算及草图 作出 维图 5 第 10完成总装配图的绘制 完成装配图 6 第 13完成零件图的绘制 完成零件图 7 第 15完成 毕业论文及图纸资料的整 理 完成论文，准备答辩 六、主要参考文献资料 1 . 6, , 994, 2 . 5, 5 016. 3 4, 3, 29 999. 4 . J. G. G. F. 12113, 10 012. 5 李哲，刘品 M哈尔滨工业大学出版社 , 6 李华 M北京 :高等教育出版社 2004. 7 吉颖风 . 新型锤片式粉碎机筛分效率 的研究 J. 北京：中国农业大学， 2000. 8 阳向军 . 浅析影 响锤片式粉碎机工作性能的主要因素 J. 中国饲料 2003 年第 9 期 26. 指导教师意见： 签字： 200 年 月 日 毕业设计答辩评审表 课题名称 玉米秸秆粉碎机设计 学生姓名 尚文韬 答辩小组评分 评语： 答辩小组负责人签字： 年 月 日 答辩小组成员签名 毕业设计成绩评定 指导教师评分 评阅人评分 答辩评分 综合评分 （按结构分 4： 2： 4 答辩委员会负责人签字： 20 年 月 日 毕 业 设 计 等 级 （按优、良、中、及格、不及格） 山东理工大学 毕业设计手册 学院 农业工程与食品科学 系 农业工程系 专业 农业机械化及其自动化 班级 农机 1206 学生姓名 尚文韬 学号 12110304197 指导教师 李永军 职称 高级实验师 山东理工大学教务处编印 二 一六 年 六 月 毕业设计自二 一六 年 三 月至二 一六 年 六 月 共 17 周 毕业设计工作总结 表 9 工作任务完成情况（包括任务书中规定的工作内容、研究目标等，如未能完成须说明原因）： 毕业设计期间我完成了对 玉米秸秆粉碎机 的设计，包括相关文献的整理和翻译，以及设计任务书中的各项工作内容。 主要内容有： 算及 绘制工作 ； 明主要设计内容及原理。 主要创新点： 出料口设计安装防尘盖，出料口的下料口安装防尘布。 工作状况（包括工作态度、刻苦 精神、协作精神、个人精力投入、出勤等情况）： 在毕业设计期间， 每天准时到达实验室进行当天的设计任务。 工作态度认真严谨，认真阅读与设计 相关的 参考文献，虚心接受指导老师 的 批评 建议，并经常与同学讨论研究设计中出现的问题， 加以改正， 不放过设计中出现的任何纰漏 ，按时完成指导老师布置的各项工作 。 在整个毕业设计期间为全勤。 收获、体会及建议： 经过几个月的忙碌，本学期的毕业设计已经接近尾声，虽然作为一个即将毕业的毕业生，但由于经验不足，难免有考虑不周全的地方，如果没有指导老师的督促指导，以及一起设计的同 学们的支持和帮助，想要完成这个设计任务是非常困难的。 在这里首先要感谢我的指导老师李永军李老师。他本身平日里工作就繁多，但在我做毕业设计的各个阶段，从一开始查阅资料、翻译文献，到设计方案的修改和确定；中期的检查，后期的详细设计，再到装配草图等整个过程，都给予我悉心的指导。每次设计过程中出现偏差，遇到难题时，李老师总能细心地纠正我图纸中的错误。除了敬佩李永军老师娴熟的专业水平外，他的严谨治学和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将对我今后的学习和工作带来积极影响。 然后还要感谢大学四年来所有的老师 ，为我在机械专业知识的基础上，孜孜不倦的教导、指导我们；同时非常感激同学们，因为有了他们的帮忙和鼓励，这次我的毕业设计才能顺利完成。 最后感谢山东理工大学农工学院四年来的培育。 学生签字： 年 月 日 毕业设计评审表（指导教师用） 课题名称 玉米秸秆粉碎机设计 学生姓名 尚文韬 序号 评审项目 指 标 满分 得分 1 调查与综合 能独立查阅文献资料；完成社会调查或现场考察任务；有收集、综合和正确利用各种信息及获取新知识的能力；开题报告质量高。 10 2 课题完成 情 况 按期完成任务书规定的任务；工作努力，严谨务实；遵守纪律；善于与他人合作；动手能力强。 20 3 设计或实验方案 设计或实验方案论证充分；计算、分析、论据正确；对前人工作有所改进或突破。 20 4 图纸、设计说明书质量 图纸完备或完成任务书所规定的工作；图样正确、规范，符合国家标准；设计合理，工艺可行。计算准确、论据充分、结构严谨；语言准确、流畅，符合撰写要求。 30 5 基础理论的掌握及创新 较好地掌握本专业的基础理论和专业知识；工作中有创新意识或成果有一定的应用价值。 10 6 译 文 按要求完成外文资料翻译，翻译准确、通顺，译文数量符合要求。 10 合 计 评语： 指导教师签字： 20 年 月 日 毕 业 设 计 任 务 书（理工） 学院 农业工程与食品科学学院 学生姓名 尚文韬 专业 农业机械化及其自动化 班级 农机 1206 学号 12110304197 指导教师 李永军 职 称 高级实验师 课题名称 玉米秸秆粉碎机设计 起止日期 自 2016 年 3 月 1 日起至 2016 年 6 月 12 日 一、课题来源、目的与要求： 课题来源：老师自选课题 ， 联系生产实际 每到秋冬之交，玉米秸秆焚烧污染空气往往成为众矢之的。但其实玉米秸秆的用途特别多。玉米秸秆经粉碎后可 以做牲畜饲料生产的原材料；可以做液化发生灶的原料；秸秆粉碎后可以栽培食用菌。 二、主要设计内容： 收集资料，完成开题报告； 完成与本设计内容有关的外文资料的翻译，要求 5000 字以上。 设备工作原理 主要零部件的设计 主要部件校核 完成装配图和零件图，要求累计 3 张以上 图纸； 完成相关设计说明书的编制，要求撰写 25 页以上 。 三、主要设计技术指标与参数： a 允许最大进料粒度 （ 15 b 允许最大硬度 (莫氏 ) 6.5 c 允许秸秆最大含水量 6% d 粉碎细度 要达到（目） 20e 产量最小达到小时 （ 300 四、分阶段指导性进度计划： 第 0102 周 外文资料翻译，科技文献检索，有关资料的阅读与收集，完成外文翻译 第 0304 周 方案的最终确定，完成开题报告 第 0506 周 根据实施方案需要对绘图软件进行学习，熟练使用绘图软件 第 0709 周 完成零部件的设计、计算及压块机机草图 第 1012 周 完成总装配图的绘制 第 1314 周 完成零件图的绘制 第 1517 周 完成毕业论文及图纸资料的整理，准备答辩 五、主要参考文献资料： 1 . 6, , 994, 2 . 5, 5 016. 3 4, 3, 29 999. 4 . J. G. G. F. 12113, 10 012. 5 李哲，刘品 M哈尔滨工业大学 出版社 , 6 李华 M北京 :高等教育出版社 2004. 7 吉颖风 . 新型锤片式粉碎机筛分效率的研究 J. 北京：中国农业大学， 2000. 8 阳向军 . 浅析影响锤片式粉碎机工作性能的主要因素 J. 中国饲料 2003 年第 9 期 26. 9 王德拥 J1998,7(7):1410 杨世良，曹秀媛 . 环锤式粉碎机主要构件的设计与受力计算 J.吉林农业 大学学报1992 年 14 卷 2 期 ： 6311 李桂华 . 锤式粉碎机的改造 J.燃料与化工 ： 1993 年 24 卷 3 期 ： 13112 杜小强 . 锤片式粉碎机转子动力学特性研究 D 华中农业大学 ， 2004. 13 宁宇 . 影响锤片式粉碎机锤片使用寿命的因素 J. 柳州科技 2000 年 3 期 :914 孙德平 . 锤式粉碎机的研讨与应用 J.机电信息 2003 年 6 期 ： 2015 陈昌伟 . 粉碎机锤头排列的优化 J. 燃料与化工 ， 80. 指导教师（签字）： 20 年 月 日 系主任（签字）： 20 年 月 日 注：本表由指导教师填写，经系主任审定后下发学生。 毕业设计评审表（评阅人用） 课题名称 玉米秸秆粉碎机设计 学生姓名 尚文韬 序号 评审项目 指 标 满分 得分 1 调查与综合 有收集、综合和正确利用各种信息的能力； 开题报告质量高。 15 2 课题完成情况 课题内容、难易程度和工作量符合教学基本要求。 20 3 设计或实验方案 设计方案论证充分、合理；数据采用、计算、处理正确；对前人工作有所改进或突破。 20 4 图纸及设计说明书 图纸完备或完成任务书所规定的工作、准确、规范，符合国家标准。结构设计合理，工艺可行。说明书结构严谨，层次分明，文字通顺、技术用语准确，书写格式符合要求。 30 5 基础理论及创 新 较好地掌握本专业的基础理论和专业知识；有一定的创新内容或成果有一定的应用价值。 10 6 译 文 外文资料翻译准确、通顺、流畅，译文数量符合要求。 5 合 计 评语： 评阅人签字： 年 月 日 毕 业 设 计（论 文）答 辩 记 录 毕业设计 (论文 )题目： 玉米秸秆粉碎机设计 学生姓名： 尚文韬 答辩日期： 年 月 日 提问主要内容及答辩情况 评委打分 平均得分： 记录人： 摘要 I 摘 要 秸秆粉碎一向是农业工程方面研究的课题，本文通过对传统玉米秸秆粉碎的各类方法的比较分析，可以采取机械原理粉碎玉米秸秆，保证其出产率和粉碎质量。 首先通过对比传统玉米秸秆粉碎的方式，归纳各类粉碎方式在各种粉碎机中优点与缺点。通过对比，决定采用锤片式粉碎机。并搭配设计组装风选系统，提高机器的工作效率。本文主要进行玉米秸秆粉碎机的设计，首先进行结构设计，主要包含两个方面，一是粉碎部件结构的设计与功率的计算；二是风选部件的机构与设计功率的计算。粉碎部件主要包括锤片和筛网的选择等。然后进行主轴的校核与轴承的校核。最后，论述该粉碎机的使用注意事项及养护方式。 关键词 ： 桥式；锤头；离心风机 I is of In of of of of of of By of of In is of is on of of 录 录 摘 要 . I . 录 . 一章 引 言 . 1 . 1 碎技术 . 1 碎的方法种类 . 1 碎机构的种类 . 3 碎机的分类 . 4 碎机技术发展现状 . 5 章小结 . 6 第二章 确定总方案 . 7 案的确定 . 7 章小结 . 7 第 三 章 锤片玉米秸秆粉碎机的原理及设计 . 8 片粉碎机的基本原理 . 8 理及类工作型 . 8 式破碎机的结构 . 8 . 10 知条件 . 10 击转子的锤片个数计算 . 11 心风机的叶轮直径的计算 . 12 率的相关计算 . 12 传动的设计 . 13 轴设计及校核 . 16 承选取与校核 . 18 章小结 . 18 第四章 机器的使用和维护 . 19 碎机使用注意事项 . 19 碎机的维护与保养 . 19 章小结 . 20 目录 论 . 21 参考文献 . 22 致 谢 . 23 第一章 引言 1 第一章 引 言 米秸秆粉碎的意义 玉米作为我国北方最常见的农作物之一，玉米秸秆也已称为我国农业生产的重要资源原料。秸秆中含有丰富的可吸收利用的营养和化学成分。长久以来，玉米秸秆就是制作牲畜粗饲料的主要原材料。 通过化学实验结果表明，玉米秸秆中含有 30%以上的碳水化合物、 2% 4%的蛋白质和 0 5% 1%的脂肪，既可用作储存资源，也可以用来直接饲喂牲畜。对食草动物而言， 4 别是经青贮、黄贮、氨化及糖化等处理后，可以大幅提高利用效率，带来的效益也更加可观。根据研究数据分析，玉米秸秆中所含的消化能为 含营养非常丰富，总能量几乎与牧草相当。每到秋冬之交，玉米秸秆焚烧往往成为污染空气的罪魁祸首。因此，对玉米秸秆进行粉碎加工处理，制作成富含营养的牲畜饲料，不仅有利于发展畜牧业的发展，而且可以通过秸秆还田，带来更好的生态效益和经济效益。 而到了当代 ，采用机械等现代化技术手段，完成从玉米秸秆的收获、粉碎、加工、贮藏、饲喂等过程的技术。伴随着我国畜牧业的迅速发展，秸秆粉碎、饲料加工技术也日新月异的更新着。玉米秸秆除了可以直接饲喂牲畜外，更有物理、化学、生物等多方面的加工技术，在现实生活中得以推广应用，更实现集中规模化加工生产，开辟秸秆饲料利用的新方向。因此，玉米秸秆的粉碎成为一个新的具有发展前景的课题。 碎技术 碎的方法种类 玉米秸秆粉碎的方式有很多，但按施加力方式的不同，可以分为挤压、弯曲、冲击、剪切和研磨等方式。而在秸秆粉碎机械中，由于施加力的情况的比较复杂，通常是多种力同时存在，共同发生作用。 由于玉米秸秆的形状是不规则的，并且玉米秸秆的物性也有所差异，因此所采取的粉碎方法也有所不同。粉碎机粉碎秸秆按施加外力的不同可分为以下几种方法。 碎 将玉米秸秆放于两个工作面之间，然后施加压力，玉米秸秆因为受到的应力第一章 引言 2 达到其抗压强度而被粉碎。工作原理见图 1a） 。 图 1碎 将玉米秸秆放在两个平面之间，其中工作平面上带尖棱。带尖棱的平面对玉米秸秆进行挤压，玉米秸秆将沿着所受压应力作用线的方向断裂。断裂的原因是因为断裂平面上的拉力超过玉米秸秆拉伸强度。工作原理，图 1b） 。 碎 玉米秸秆受到弯曲应力作用而粉碎。被粉碎的玉米秸秆承受的弯曲应力超过玉米秸秆的弯曲强度时，就会被折断粉碎。工作原理，见图 1-1(c)(d)。 击破碎 玉米秸秆受冲击力的作用而粉碎，见图 1f） 。 它的特点是：瞬时作用的砷效率高、破碎比大。冲击破碎有以下几种情况： 运动的工作机构体对玉米秸秆的冲击； 高速运动的玉米秸秆向固定的工作面的冲击； 高速运动的玉米秸秆互相之间的冲击； 高速运动的工作机构体向悬空的玉米秸秆冲击。 碎 (研磨 ) 玉米秸秆与运动的工作面之间，受到一定的压力和剪切力后，当其受到的剪切应力达到其剪切强度极限时，玉米秸秆便会被粉碎；玉米秸秆之间互相摩擦时第一章 引言 3 的剪切和磨削作用也会使玉米秸秆被粉碎，见图 1g） 。 综上所述几种粉碎秸秆的方式，可以得出有以下几种不同工作原理的机构。 碎机构的种类 式破碎 是凭借活动的鄂板作周期性往复运动，压碎进入两鄂板之间的玉米秸秆。工作原理，图 图 1式破碎机破碎示意目 式破碎 玉米秸秆受到高速回转的锤头的冲击和玉米秸秆本身以高速向固定衬板的冲击而被粉碎。工作原理见图 1 图 1式破碎机破碎示意固 破碎 (旋回破碎 ) 秸秆放置于两锥体间，靠内锥体的偏心回转，使秸秆受到弯曲和挤压而被破碎。工作原理见图 1 第一章 引言 4 图 1式破碎 秸秆落在两个相向转动的辊子间，秸秆在辊表面的摩擦力作用下，被带进两个转辊之间，受到辊子的挤压而被破碎。工作原理见图 1 图 1式破碎示意图 碎机的分类 粉碎机械分类方法也有多种。按工作原理可以划分为击碎、磨碎、压碎和锯切碎。根据被碎制料的尺寸可将粉碎机分为粗碎机、中碎机、细磨机和超细磨机。第一章 引言 5 按转子的转速可分为低速 (900 r/碎机。根据工作原理可将粉碎机区分为箱式粉碎机、气流粉碎机、超微粉碎机、冷冻粉碎机、低温粉碎机、涡轮粉碎机、超细粉碎机等。 锤片式粉碎机是利用高速旋转的锤片来击碎物料的一种机械，具有破碎质量好、维修简单方便、生产效率高等优点，因此使用非常普及。通常情况下，现实生活中大部分秸秆粉碎机型都是锤片式粉碎机。粉碎原理是：秸秆由进料口加进粉碎室，通过锤片的高速旋转重复打击，进而得到初步的粉碎。同时，秸秆以较高的速度抛向固定在粉碎室内壁的齿板和筛片上，经过与齿 板的碰撞，和通过筛片的揉搓，从而得到进一步的粉碎。粉碎过程在粉碎室内不间断的重复进行，直到被粉碎的秸秆可以通过筛孔。图 2所示，喂入方式分为切向或顶部喂入。影响粉碎机粉碎性能的主要因素有：玉米秸秆的结构特点、物理特性；粉碎室的构造、粉碎机的结构、锤片的数量、厚度和线速度、筛孔的形状及其孔径、锤片末端与筛网间的间隙、物料的喂人量及空气流量等。 辊式粉碎机主要用于谷物类材料的粉碎及压片。主要是由机体、喂料机构、磨辊、清洁刷和传动装置等装置组成。通过水平或倾斜的单对或多对磨辊之间的挤压、剪切、撕拉等作用对玉米秸秆进 行粉碎。随着目前饲料生产业的迅速发展，工厂的规模在不断扩大，辊式粉碎机的应用也得到推广。与锤片机相比，有粒度均匀，温升低，水分损失少，转速低，耐磨损，使用的周期长，能耗低，粉尘少，噪声低的优点。不足之处是只局限于脆性玉米秸秆的粉碎。粉碎后，物料形状不规则，多为矩形。而锤片机产的物料主要是球形。辊式粉碎机设备投资较大，维修成本较高。 爪式粉碎机的优点是体积较小，重量略轻，工作时转速高，产品的粒度细，对加工玉米秸秆的局限性小 ;缺点是耗能大，噪声高，粉碎产量较低。随着科技的发展，粉碎机也日新月异的发展着。 碎机技术发展现状 内粉碎机整机现状 从 20世纪 90年代开始，我国的机械行业中诞生了了数家以江苏牧羊和正昌为代表的企业集团。这些企业通过引进国外先进技术和设备，根据我国市场需求整改产品结构，先后开发了 75一 350 轴式微粉碎机，创出了水滴王、冠军、优胜等品牌，形成了标准化、系列化产品，一些产品已达到国际先进技术水平。江苏牧羊集团至今已形成了以“水滴王 968” 系列粉碎机为代表的粗粉碎机， 越”系列微粉碎机为代表的微粉碎机 ,型“超第一章 引言 6 乐”系列超微粉碎机为代表的超微粉碎机等多种品类的粉碎机设备群。牧羊 968水滴王系列粉碎机，功率配备为 75量为 12h,据目前对比检测结果， 968系列在用 h，其粗粉碎性能指标和稳定性处于领先地位。在结构方面，采用了有利于提高粉碎效率的水滴型筛片，一步到位的联动式压筛机构，不停机换筛技术，可调整的锤筛间隙，实现普通粉碎与微粉碎的转换，提高了生产效率。越”系列微粉碎机功率配备为 55用筛片筛孔为 料电耗较低，采用 h，h,32 鱼料粉碎产量为 10t/h， 型“超乐”系列超微粉碎机，功率配备为 90 90%通过 80目的条件下产量为 h。 外典型粉碎机技术发展现状 目前在国外粉碎机工厂中，锤片式粉碎机是最常用的粉碎设备。如北美地区配备的锤片粉碎机，最大直径可达 片面积 m ，转速 3600r/片线速度 107m/s，功率 447大多还配有供风系统用于气力输送。但在近几年中，辊式粉碎机由于其适于粗粉生产及低噪音、低能耗、粒度均匀这些优点而越来越受欢迎川。美国 司生产的 筛片有效利用面积最大化，减少了换锤片次数，水滴型筛可以阻止玉米秸秆环流层的形成，大大提高了粉碎效率。 片末端速度达 s，配套动力为 75片面积 m 。 率提高 10% 并在粉碎机转子隔板上分布有 2组销轴孔来调节锤筛间隙，以此调节粉碎粒度。 意大利 新生产的 5型立式粉碎机，在增大锤片与玉米秸秆撞击区的同时，尽可能减少了粗粉与筛片的摩擦以降低温升 ,其转筒型筛片及大筛理面积结构有助于出粉，无须再配传统的吸风装置 ,机体内部涂覆耐磨材料显著降低了噪声。该机配备了型喂料机，可自动排出铁质杂物，能根据电机的功耗实现均匀进料。 章小结 本章对秸杆粉碎的几种方式进行了简单的介绍，经过从中对比，决定选用机械式粉碎的方法来粉碎秸秆。然后对各种粉碎方式进行分别介绍，并简要说 明了各种方式的优点和不足。最后介绍了粉碎机械的几种种类和现在国内外粉碎机的发展现状。每一种粉碎机都有自己的优点和不足之处，只有通过比较，结合现实才能得出最适合当下的粉碎机种类。 第二章 确定总方案 7 第二章 确定总方案 案的确定 目前玉米秸秆的方式粉碎主要分为两种。一种是汽爆法，需要先将秸秆用特殊溶液浸泡，再通过使用气爆机进行蒸汽汽爆。过程中会产生废水，不容易处理。第二种主要采用机械原理制取，可以保证其生产率和破碎质量。常用的粉碎机为锤片式粉碎机和辊式粉碎机。 辊式粉碎机。秸秆物料落在两个相向转动的辊子间，玉米秸秆在辊表面摩擦力作用下，物料被带进转辊之间，受到辊子的挤压而被破碎。其显著优点式秸秆粉碎均匀，温度低，水分损失少，辊子转速低，并且耐磨损，使用周期长 ;能耗低 ;粉尘少、噪声低。但是辊式粉碎机的使用具有局限性，多适用于脆性玉米秸秆的粉碎。粉碎后秸秆形状不规则，多为矩形。故不符合课题的要求。 锤片式粉碎。玉米秸秆受高速回转的锤头的冲击和玉米秸秆本身以高速向固定衬板冲击而被粉碎。工作原理是：没有支承式的冲击粉碎。在粉碎过程中，待加工的玉米秸秆放入粉碎室后，被高速旋转的锤片反复的冲击、搓擦，并且在齿板上不断的碰撞，被逐步粉碎至需要的形状大小后。 通过上述比较结果，决定首先采用锤片式秸秆粉碎机进行玉米秸秆的粉碎。将玉米秸秆原料送入粉碎机内室，经过高速锤片打击后，获得粉碎后的物料，再通过筛网的筛选，排出达到标准的物料，未达标的继续留在内室进行粉碎过程。这样即可以提高粉碎的质量，又可以保证生产率。 章小结 对当下进行秸秆粉碎的常用方法作了系统的介绍，通过对比选取合适的粉碎方法。汽爆法的效率较高，但是由于制作过程中会产生废水，难以处理，容易造成环境污染。决定采用锤片粉碎机粉碎的方式来进行秸秆粉碎。玉米秸秆经过高速运转的锤片打击后，获得粉碎后的物料 ，再通过筛网的筛选，排出达到标准的物料，经离心风机送出粉碎机；未达标的物料继续留在内室进行粉碎过程。这样既可以提高秸秆的粉碎质量又可以提高工作效率。 对所用的粉碎机的要求拟定数据。 第三章 锤片玉米秆粉碎机的原理及设计 8 第 三 章 锤片玉米秸秆粉碎机的原理及设计 片粉碎机的基本原理 理及类工作型 锤式粉碎机的主要工作部件是带有锤头的转子。转子由主轴、圆盘、销轴和锤子构成。电动机带动转子在粉碎室内高速旋转。玉米秸秆从上部喂料口给入机内，通过被高速运动的锤头反复打击、冲击、剪切、研磨作用而被粉碎。在转子的下方设有筛板，粉碎后的玉米秸秆中小于筛孔尺寸的物料通过筛板排出，大于筛孔尺寸的物料被阻留在筛板上继续受到锤子的打击研磨，直到达到筛孔的要求尺寸。最后通过筛板排出机外。 锤式粉碎机类型较多，按结构特征不同可分为下： 按转子数目，可分为单转子锤式破碎机和双转子锤式破碎机； 按转子回转方向，分为可逆式和不可逆 两类； 按锤子排数，分为单排式 (锤子安装在同一回转个面上 )和多排式 (锤子分布在几个回转平面上 )； 按锤子在转子上的连接方式，分为固定锤式（主要用于软质玉米秸秆的细碎和粉磨）和活动锤式。 式破碎机的结构 转子锤式破碎机 单转子锤式破碎机有可逆式和不可逆式两种类型。可逆式锤式破碎机的转子首先向某一方向旋转，对玉米秸秆进行粉碎。该方向的衬板、筛板和锤子端部受到磨损。磨损到 定程度后，再使转子反向运转，此时破碎机利用锤子的另一端及另一方的衬板和筛板工作继续工作。从而使连续工作的寿命提 高近一倍。不可逆锤式破碎机的转子只能沿同一个方向旋转。当锤子端部磨损到一定程度后必须停车调换锤子的方向 (转 180)或更换新的锤子。机壳由上下两部分组成，分别用钢板焊成，各部分用螺栓连接成一体。衬板由高锰钢制成，衬板磨损后可以拆换。 为了便于检修、调整和更换筛条，机壳的前后两面均开有检修孔。为了便于更换锤子，机壳的两例壁也开有检修孔。 破碎机的主轴上安装有数排圆盘，在转子圆盘上有两排销孔，当锤子端部磨第三章 锤片玉米秆粉碎机的原理及设计 9 损后可以把销轴插在外因孔内，从而调整锤子与筛条之间的间隙。锤子用销轴铰接在各排圆盘之间，为了防止圆盘和锤子的轴向窜动，在圆盘两端用压紧锤盘和销紧螺母固定。转子两端支承在滚动轴承上，轴承用螺栓固定在机壳上。主轴与电动机用弹性联轴器直接联接。为了使转子运转平稳，在主轴的另一端装有飞轮。 圆弧状卸料筛板安装在转子下方，筛条的两端装在横梁上，员外面的筛条用压板压紧筛条排列方向与转子运动方向垂直。筛条间隙由筛条中间凸出部分形成。为了便于玉米秸秆的排出 。筛条之间构成向外扩大的筛缝，同时还向转子方向倾斜。 在进料部分还安装有打击板是首先承受玉米秸秆冲击和磨损的地方。打击板出托板和讨板等部件组装而成。托板是用钢板焊接的，上面的衬板是高锰钢铸件，组装后用两根轴架装在破碎机的机体上。进料角度可用调螺栓进行调整，衬板磨损后可以更换 。 碎机主要易损部件 粉碎机的易损部件主要是锤片、筛片及冲击齿板，也是粉碎过程中影响粉碎成本的重要因素。高质量的易损件可以减少备件消耗，节省更换停机时间，提高单位时间内的产量。虽然高质量的零件的成本价格是普通材料零件的 二倍到三倍，但是高质量的零件的使用寿命却是普通零件的 八倍到九倍，所以易磨损零件使用高质量的部件是很有必要的。不仅节省备件停机更换的时间，能提高单位内的产量，也是对成本的节省，可以将利益最大化。碎机锤片的形状、尺寸、排列形式、线速度对粉碎效率有很大的影响。目前世界上有多种形状的锤片 3片性能 锤片类型 使用性能 矩形锤片 通用性好，形状简单，易制造 焊耐磨合金 延长使用寿命，制造成本较高 阶梯型锤片 工作棱角多，粉碎效果好，但耐磨性差 尖角锤片 适用于粉碎纤维玉米秸秆，耐磨性差 环形锤片 只有一个销孔，工作中自动变换工作教，磨损均匀，但结构复杂 其中矩形锤片因其通用性好、生产成本低而应用最广。我国粉碎机所用锤片已标准化， 造锤片的材料有 10,20号优质碳素钢及 65锰钢。 10,20号钢需经渗碳处理以实现耐磨与韧性的统一。为提高锤片的耐磨性，目前常见处理方法是在锤片工作棱角堆焊碳化钨合金，对锤片进行表面硬化处理。试验结果表明，堆焊碳化钨合金锤片与 65锰钢整体淬火锤片相比较，虽然前者的成本比后者高 2倍多，但其使用寿命提高了 7一 8倍，现已大量采用这第三章 锤片玉米秆粉碎机的原理及设计 10 种锤片。国外优质锤片采用先进的喷涂技术、自动堆焊技术进行保护层硬化处理，使用寿命可达 1000h。 对于锤片的排列形式，主要有螺旋排列、对称排列、交错排列和对称交错排列四种，实践经验与基于虚拟样机的仿真分析表明，锤片交错排列和对称交错排列转子的平衡性较好，其中交错排列转子两端轴承承载情况相近，转子稳定性好。粉碎机的筛片一般由冷轧俐板冲孔而成，通常采用圆孔，呈正三角形排列。这种筛片生产成本较低，应用最广。目前也有圆锥孔筛和鱼鳞筛等数种，经试验，采用鱼鳞筛片比平板圆孔 筛片产量高出 20%一 30%。但是用鱼鳞筛片，成品平均粒度大，且在双向旋转切换时需要掉换筛片方向。为增加筛片的使用寿命通常还需对筛片进行渗碳、氮化等提高硬度的热处理。冲击齿板通常装在进料口的两侧，用于阻碍环流层运动，增强对玉米秸秆的碰撞、搓擦和摩擦作用。齿板一般用铸铁铸造，其表面激冷成白口，以增强其耐磨性，齿形主要有人字形、直齿形和高齿槽三种。易损部件需要采用适当的材料，才可以使机器的效率最大化。 子转速 转子的四周速度，一般在 30 50m/s。通常把圆周速度大于 30m/于 30m/子圆周速度的大小与玉米秸秆性质、破碎粒度、锤头的磨损和机器结构等因素有关。随着圆周速度的增加可使破碎比以及产品中细初级含量增加。但是圆周速度过大，将显著地增加功率消耗、同时会引起锤头、筛条和衬板的强烈磨损。破碎脆性玉米秸秆时转子速度应比粉碎粘性玉米秸秆大 40 。选取适当的转速，才可以使机器磨损和带来的效益之间平衡，达到最佳的效果。 要部件零件的设计说明 知条件 a 允许最大进料粒度 （ 15 b 允许最大硬度 (莫氏 ) 6.5 c 允许秸秆最大含水量 6% d 粉碎细度要达到（目） 20e 产量最小达到小时 （ 300 由已知的硬度，及生产能力可以查设计手册可得粉碎该级硬度的玉米秸秆需要锤头动能 第三章 锤片玉米秆粉碎机的原理及设计 11 E=脾性系数 心风机需要风量 900m3/h 击转子的锤片个数计算 锤击转子由锤片、销轴、锤柄、锤柄套、隔盘、端板和隔套等组成。锤击转子在机壳内高速旋转，由于离心力的作用锤头呈辐射状。玉米秸秆进入机先后，在破碎腔内被锤片击碎，同时造成玉米秸秆与机壳、玉米秸秆与玉米秸秆之间的碰撞，加之锤片对玉米秸秆的研磨作用而使玉米秸秆粉碎。粉碎能力主要与锤片的动能、锤头与衬板的间隙、玉米秸秆的性质 (如玉米秸秆的可碎密度及硬度等 )、含水率及喂料的均匀程度等因素有关。 粉碎机生产能力经验公式： 1 3 式中 ： 锤击转子粉碎能力， t h; 锤头数量系数； 可脾性系数 表 3与锤头数量关系 锤头数量 /个 K 6 8 12 5 18 8 24 3带 E=由设计手册查得） Q=h 计算 r： 上表 4锤片个数应在 15间，考虑到回转平衡的需要取锤头个数 第三章 锤片玉米秆粉碎机的原理及设计 12 K=16 锤片的材料以用高锰为好，高锰钢价格较贵，一般很少使用。都选用含烙材料来制造锤头。主要特点是韧性较低，但强度大，硬度高，耐磨性好，且加上性能好，可用来代替低碳钢、中碳钢。 心风机的叶轮直径的计算 公式： （ 3 式中： 风机计算风量 叶轮直径 n 叶轮转速 带入数据得： 整得： 210心风机风压的计算 公式： 22/ 9 0 0hP n （ 3 式中： n 叶轮转速 r/h 叶轮直径 带入数据得： P 全 =1390 功率的相关计算 击转子功率的计算 锤击转子所需功率与转子的回转直径、转速、锤头的质量及玉米秸秆性质等有关，可以按下述经验公式计算： 2810000A r n K （ 3 式中 ： R 锤击转子的回转半径， m； 风选锤式粉碎机的机械效率， 般取 入数据得： 1000 第三章 锤片玉米秆粉碎机的原理及设计 13 解得： 心风机的功率计算 离心风机是应用在生产实践中总结出来的经验公式来计算离心风机功率： 175000 A 全2Q （ 3 代入数据得： 功率的计算 P= 1P+2： P 风选锤式粉碎机功率， 锤击转子功率， 离心风机功率， 代入数据得： P=1设计资料文献 1可知 动机可以选用额定功率 P=11速n=1460r/ 带传动的设计 定设计功率 公式 ： （ 3 式中： 工作情况系数； P 所传递的功率 由设计资料文献 1得 择 V 带的型号 普通 第三章 锤片玉米秆粉碎机的原理及设计 14 已知： = n=1460r/文献 1应选用 定带轮基准直径 验算带速 由文献 1选取 40： 50 得 140 50算带速 v v=0000m/s =4600000=s25m/s 带速在允许范围之内。 算传动比误差 转动比： i= 50/140 =传动比： i= n2/460/1440 =（ 5% 在允许误差范围内。 定中心距 a 及带的基准长度 设定中心距： 500可以计算带长 公式： 2（ + 04d （ 3 得 1500+140+150） +102/6000=3450文献 1选取 550定实际的中心距 a： 由公式 ： （ 3 第三章 锤片玉米秆粉碎机的原理及设计 15 得 ： a=1500+100/2 =1550心距调整范围 a+0 03550+550 =015550 =算小带轮包角 d 2 11 0 - 5 7 . 3 a =180320 所以合适。 定 V 带的根数 Z 由公式：0 0 0 ( ) P K K （ 3 查文献 1可得0P= 带入数据 得 Z 3= Z=3 根 定带的初拉力 公式： 202 . 55 0 0 ( 1 )q vv z K （ 3 其中 q=m 带入数据 得： 28N 算作用在轴上的压力 三章 锤片玉米秆粉碎机的原理及设计 16 由公式： （ 3 得： 3128768N 轴设计及校核 本机械中的主轴所受径向力很小可以忽略不计，按只受扭矩下计算 公式： （ 3 因为是实心轴 639 . 5 5 1 00 . 2 式中 ： T扭剪应力， N/ T 轴承受的工作扭矩， N 轴的抗扭截面摸量， 轴传递的功率， n 轴的转速 r/ 变形得轴的设计公式 为： 633 9 . 5 5 1 00 . 2 （ 3 式中取 A170 得： D=于轴上有 3 个键槽故轴的直径应增加 11%。 最后得主轴直径为： D=34核危险截面轴的强度 图 3承支反力 第三章 锤片玉米秆粉碎机的原理及设计 17 计算得 1 2大弯矩 M 77957 N 3粉碎部分转矩 6 19 . 5 5 1 0 粉 碎 39644 N机部分转矩 6 29 . 5 5 1 0 风 机 30857 N 3图 3确定危险截面为当量弯矩最大的截面 105108N10 0三章 锤片玉米秆粉碎机的原理及设计 18 结论：根据当量弯矩法校核，轴的强度足够 承选取与校核 由设计轴承文献 1中选取 7208C， 轴承校核 因为所受的轴向力非常小，所以忽略不计， 因为1 2以校核1当量动载荷 ()p R AP f X F Y F查表 3-1 本额定静载荷 5800 (N) 表 3承参数 X=1,Y=0 带入数据 P=基本额定动载荷 C=36800 (N)，工作温度 120，带入数