多功能精粗饲料粉碎机毕业设计

目录摘要1关键词11前言111课题来源112设计的目的和意义213提出背景及其存在问题214设计的关键问题及解决的思路32粉碎机机构的确定与设计421各类粉碎机的比较和选择422结构方案的确定523工作原理624粉碎室参数确定625主要性能指标计算7251锤片速度以及转子速度7252理论产生率826配套功率和电机的选择8261配套功率8262选择电动机83传动方案的设计931电动机的选择932带传动的设计计算9321设计V带传动时一般已知条件9322设计计算的主要内容和确定10323设计计算1033带轮的结构设计124轴和轴承的相关计算1241轴的结构计算1242主轴的校核1343滚动轴承的寿命计算1844滚动轴承润滑方式和选择1945连接键的选择和计算20451小带轮与主轴的键连接20452转子与主轴的键连接205锤片式粉碎机的零件设计2151锤片的设计21511锤片尺寸22512锤片数量22513转子的设计2352锤片架的设计23521套筒设计246筛片的设计2461粉碎机工作状态分析2462组合筛的原理和分析25621组合筛的结构25622组合筛工作原理25623组合筛的效果2663筛片的设计与选择267箱体设计27结论28参考文献28致谢29多功能精粗饲料粉碎机的设计摘要本次设计主要以多功能为主要设计依据,以增加粉碎能力和筛分能力入手，设计一个高效，低耗，结构简单，操作方便，使用安全的小型多功能精粗饲料粉碎机。该饲料粉碎机结构简单,以小功率的电动机为动力源，采用带传动，利用高速旋转的锤片对进入粉碎室的物料进行反复锤击，加上转子的旋转离心力作用，使物料在粉碎室与筛片间相互锤击摩擦，利用筛片孔的直径控制加工产品颗粒大小，粉碎后的颗粒通过出料口排出。关键词粗饲料精饲料锤式结构粉碎机MULTIFUNCTIONALFINEROUGHAGECRUSHERABSTRACTTHISDESIGNMAINLYMULTIFUNCTIONASTHEMAINDESIGNBASIS,TOINCREASETHECRUSHINGANDSCREENINGABILITY,THISPAPERDESIGNAHIGHEFFICIENT,LOWCONSUMPTION,SIMPLESTRUCTURE,CONVENIENTOPERATION,USESAFETY,SMALLMULTIFUNCTIONALFINEROUGHAGECRUSHERTHEFEEDCRUSHERSTRUCTUREISSIMPLE,WITHSMALLPOWERMOTORASPOWERSOURCE,USESTHEBELTTRANSMISSION,USINGHIGHSPEEDROTATINGHAMMERTOHAMMERREPEATEDLYINTOTHECRUSHINGCHAMBERMATERIALS,COUPLEDWITHTHEROTORROTATINGCENTRIFUGALFORCEEFFECT,MAKETHEMATERIALINCRUSHINGCHAMBERWITHHAMMEREACHOTHERBETWEENFRICTIONSIEVE,USINGTHESCREENHOLEDIAMETERCONTROLPROCESSINGPRODUCTPARTICLESIZE,AFTERSMASHINGPARTICLESTHROUGHTHEDISCHARGINGMOUTHEDUCTIONKEYWORDSROUGHAGERONCENTRATEDFEEDHAMMERSTRUCTUREMILL1前言11课题来源本次设计主要以多功能为主要设计依据,以增加粉碎能力和筛分能力入手，设计一个高效，低耗，结构简单，操作方便，使用安全的小型多功能精粗饲料粉碎机。该饲料粉碎机结构简单,以小功率的电动机为动力源，采用带传动，利用高速旋转的锤片对进入粉碎室的物料进行反复锤击，加上转子的旋转离心力作用，使物料1在粉碎室与筛片间相互锤击摩擦，利用筛片孔的直径控制加工产品颗粒大小，粉碎后的颗粒通过出料口排出。锤片式粉碎机在加工业机械中占据重要的地位，而此2类机械中的工作部件即锤片是决定其工作性能及质量的关键。另外，锤片是易损部件，所以对粉碎机锤片进行改造设计，可降低生产成本，提高生产效率，是当前的一个研究方向。本设计围绕锤片式结构对饲料粉碎机进行设计，具有层次结构的安排，介绍了从粉碎机的设计背景，理念到具体的工作原理，并针对所述的设计概念作出了相应的数据计算和处理，最后逐步实现。12研究粉碎机的意义经过30多年的发展，目前我国饲料的产业已成为我国的国民的经济中必不可少的重要的行业，它一头牵着种植业，每年都能转约1亿吨的国产玉米以及千万吨的豆粕和菜粕等各种各样的饲料原料；另外它还连接着我国的养殖业，极大的增加了我国奶、水产品、蛋和肉等一系列产品的产量增长，使得人民的生活水品不断的提高，其发挥着是无可替代的重大作用。已经成为国民的经济中具有举足轻重的地位和无可替代最基础的产业。2008年我国工业的饲料其产量已经到达137亿吨之多，自1992年开始，其产量已经连续位居世界的第二宝座达17年之久，因此也成为了世界上的饲料大国之一。一般的饲料里面需要粉碎的各种原料能够占到配方的比例70左右用2008年我国的工业饲料的产量来为例，在2008年我国的饲料大概存在着约1亿吨的原料需要进行粉碎。而随着现代饲料工业的不断发展，饲料的产量也会随着不断的增加，因此锤片式的粉碎机市场的需求也将会进一步的加大。锤片式的粉碎机其粉碎的性能可能会直接的影响到了饲料的质量和产量以及生产成本，用来降低养殖的成本，从而使得肉蛋奶这一系列的日常生活必备的消费品的价格降低有着非比寻常的意义。根据试验，针对碎物料的分离能力提高锤片式粗饲料的粉碎机的生产效率，为粗饲料的粉碎机的生产企业加大粉碎机其性能以及粗饲料的企业加工设备的配置和其选择的型号提供重要的依据。13提出的背景和存在问题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2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。14设计的关键问题及解决的思路本设计设计一种小型粉碎机，采用锤片式、水滴型筛片结构，顶端径向进料，具有操作方便、质量轻、生产率高的特点，解决了粉碎机的过载问题，使电机工作稳定，本设计重点研究采用动力源为电动机，带动粉碎机，将粗饲料粉碎，粗饲料在粉碎室内受锤片与物料问相互撞击，粉碎成细小粉末实现对饲料粉碎。其关键问题如下41根据粗饲料粉碎机的生产率选择合适的配套功率确定传动方式；根据配套功率设计粉碎室宽度B、锤片数Z、转子直径D等；画出零件图和装配图；对轴和键进行校核计算；制定粉碎机的注意事项、日常维护和检修方案。（2）粉碎机结构的确定各类粉碎机特点的比较与选择；结构方案的确定；工作原理。2粉碎机结构的确定21各类粉碎机特点的比较和选择211冲击式粉碎机当前具有内分级的结构的冲击式粉碎机也非常普遍需要注意的是分级系统及其粉碎机里面的粉碎腔两者的有机结合，尤其是其分级的系统叶片进行设计和调整其上气流的流动方面。在生产的实践中，很多企业经常将过分看重粉碎机的结构部分从而忽视了分级的系统，结果设备使用不理想。212振动粉碎机有水平型气流磨、垂直环形气流磨、对冲式气流磨、流化床式气流磨、靶式气流磨、旋转式气流粉碎机等。其粉碎机也是靠冲击，不过是靠高速气流携带物料，使物料与物料、气流、固定机件的冲击而粉碎的单式、连续作业。可适用于矿靶式和旋转式还有可以用作塑料及其纤维分布区域很窄，有因为气体在喷嘴处所以粉碎机温度很低，可用于低温点的粉碎机的设备投资大、耗能大、运转成本高，所以其应用受到很大限制。一般只在高值高档产品才使用。此外，尚有称喷射粉碎发的，是气流粉碎的别称。原理是利用流体能量进行喷射而使物料粉碎。有超声波冲击粉碎、喷射冲击、喷气粉碎等。其本质都是在循环气流中运动的粒子能中心部位被加速，引用相互冲突面式粉碎机一类使用于硬质性物料粉碎。213胶体磨胶体磨是一种高速旋转、靠冲击、剪切和摩擦而粉碎的湿式连续作业的产品。缺点是对固液浓度比有一定要求，且要求破碎比较大时，需多次磨才能到达要求。214齿爪式粉碎机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度的环筛和排料口等组成。工作时，物料充喂料口、轴向进入，落入粉碎室吃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，粉碎室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，其横截面呈圆、扁矩形。其缺点是噪声和粉尘很大。215锤片式粉碎机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。粉碎机采用双圆盘转子，中间设置架板，既作转子骨架支持两片圆盘，又起到风机叶片的作用，在转子高速旋转实造成负压，实现了轴向高负压进料和高压差排料的理想设计。其特点是机构简单，粉碎室比较窄，具有温度低、噪音小、效率高的特点，适宜制药、食品、化工、科研、等工业部门将含淀粉的物料或矿质等干燥的物料，颗粒大小通过更换不同孔径的网筛获得5。由于粗饲料是一种主要成分为纤维物质，含丰富的纤维素、木质素等物质，具有韧性大的特点，其粉碎主要是在搓擦力和剪切力的共同作用下进行的，故在本设计中采用锤片式，顶端径向进料，受到锤片与物料间相互撞击使其粉碎。22结构方案的确定筛片面积以及开孔率对粉碎机的生产率有很大的影响，也是最重要的一个影响因素。锤式粉碎机的生产率就是受筛片通过能力的限制。他们的关系如下360VFPG（1）式中生产率（T/H）；物料通过筛孔时的平均速度（M/S）；V筛片的有效面积（MZ）；F物料的容重（T/M）。P由上得知，加大筛片面积、提高筛片的开孔率，可提高粉碎机的生产率。对比已有的粉碎机，本设计提到了锤式粉碎机的生产效率，使其性能更加优化。经过对比，确定该粉碎机的总体结构，包括转子、锤片、主轴、喂料口、闸板、筛子、粉碎室、机架等。整个机体左右对称，转子可以正反转工作。当锤片一侧磨损后，可以改变转子旋转方向，不需要停车来挑换锤片。23工作原理工作时，电动机通过皮带传动带动粉碎机的轴高速回转，物料从喂料口进入粉碎室后，受到高速回转锤片的打击而破裂，并以较高的速度飞向筛片，与筛片撞击和摩擦后进一步破碎。利用筛片孔的直径控制加工产品粒度，粉碎后的颗粒通过筛片进入出粉管经出料口排出。锤片粉碎机主要由两个方面构成一是物料受到锤片的冲击作用；二是锤片和物料、筛片和物料相互间的摩擦作用，如图1图1粉碎室及转子的配置FIG1SMASHINGROOMANDROTORSDISPOSITION24粉碎室参数确定粉碎机采用双圆盘转子，中间设计架板，既做转子骨架支撑两片圆盘，又起到风机叶片作用。转子直径D和粉碎室宽度B是粉碎机的主要参数之一。两者之积6可以用如下公式VNKDB/0（2）式中吹偏末端线速度；经验系数，一般取055075；0配套动力。N同时两者应有一定的比例关系，通常D/B1135D和B确定之后。为了降低噪音，一般采用大转子低转速，根据粉碎物料的品种具体分析。如果以粉碎玉米颗粒为主，要采用较小的B和较大的D；如果以粉碎牧草为主，要采用较大的B和较小的D。为了增大饲料喂入口的尺寸必须增加粉碎室的宽度。若过宽则导致转子悬臂过长受力不良。因此，本机转子直径依据我国机类型谱设计要求和以往经验取D250MM，粉碎室宽度B120MM，其比值为D/B208，符合设计要求。转子在粉碎室内为偏心配置，偏心距为C5MM。取筛片有效包角为。03锤筛间隙是影响粉碎机重要性能参数之一。粉碎机在工作时，粉碎室内锤R片末端和筛片之间有一层随锤片旋转环流的气流层，其平均速度是锤片旋转速度的一半，这将降低锤片打击作用，增加摩擦耗能。由于离心力的作用，粗颗粒处在环流层外层，得不到很好的粉碎，而细颗粒处在环流曾内层，难以从筛孔排出，这就不能保证粗粒的有效粉碎，和细粒的有效排出。在齿板区，由于细粒不能及时排出，被锤片反弹出的细粒到不了齿板的作用面沉入被粉碎的物料中，要粉碎物料层中的粗粒就需要更多的能力，环流层中的物料随入料的增加而增加，结果恶化了物料加工量，降低了生产效率。R过大时，这种情况更加严重。相反，如果R过小，环流层物料的速度就增大，致使粉碎后的物料不能及时从筛孔排出，使产品粒度偏细，从而增加能量消耗。一般取R12MM；粉碎谷物时R8MM；粉碎茎蔓类时取R14MM。为使本机能过粉碎精粗饲料，喂料口设计为切向式配置，物料喂入方向与锤片圆周轨迹相交，相交值S30MM左右，喂入口下边缘和转子中心线与转子水平线夹角左右，可保证喂料口不架空，不反料，并能增加锤片打击性能。06725主要性能指标计算251锤片速度以及转子速度锤片末端线速度对粉碎机的耗能和生存率有很大的影响。锤片末端线速度V增大时，锤片对物料的打击，搓擦，磨碎作用增强，能增强粉碎能力和产品细度，但V过大则机器的空载功率增大，同时因转子不平衡造成的噪音和振动随之增大，粉碎能力反而下降。因此合适的线速度V对提高粉碎机性能至关重要。根据有关资料，不同的物料有不同的V值，如下表1表1不同物料所需锤片线速度TABLE1DIFFERENTMATERIALSNEEDEDTOHAMMEROFLINEARVELOCITY物料高粱玉米小麦黑麦大麦燕麦米糠燕麦壳线速度4852657588105110115锤片撞击力的强弱与其工作速度大小有关，但考虑到粉碎时可能是混合物，同时本机是小型粉碎机，以粉碎精饲料为主，取锤片线速度为60M/S。由此，转子的速度为MIN/4586206RDVN（3）取N5000MI/R式中D转子直径，D250MM252理论生产率可按下述经验公式计算6032NBKQ（4）045T/H60501223式中，D、B为转子的直接和转子的长度M；物料容量L；N转子速度M/H；K粉碎机结构系数（与结构类型筛片结构参数有关）一般取K016042。因此本机生存率按我国饲料粉碎机的分等标准，满足加工时间和配料要求。26配套功率和电机的选择261配套功率粉碎机配套主要取决其生产能力的大小，依照如下公式计算NKQ07045315KW（5）式中，Q粉碎机理论生产率；K动力配套系数，K0610，一般粗粉碎机去小，细粉碎机取大。262选择电动机电动机选择包括选择类型结构类型，功率和转速，并确定型号。工业上一般用三相交流电源，无特殊要求一般选用三相交流异步电动机。最常用的一般是Y系类笼型三相交流异步电动机。其效率高，工作稳定，结构简单，维护方便，价格低，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求场合。因此按工作要求和工作条件，选用一般用途的Y系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。卷轴筒的输出功率315KW，因此电动机的输出功率为WPDPWDP（6）式中，传动装置的总效率，其中，分别为带传动效率，滚动轴承效321率圆柱齿轮传动效率，通过查机械手册，取096，093，09723则096093097086故366KW/WDP860/5因此取电动机的额定功率为4KW选择电动机的转速，可推算出电动机转速的范围。由相关资料查得V带传动常用7的范围比24，则电动机转速可选范围为5282112R/MIN1I21INWD同步转速为750R/MIN，1000R/MIN，1500R/MIN的电动机均符合要求，初选同步转速为1000R/MIN，1500R/MIN的两种电动机。进行比较两种方案的电动机，如下表2所示表2电动机参数TABLE2THEMOTORPARAMETERS方案电动机型号额定功率KW同步转速满载转速电动机质量总传动比V带传动比1Y112M641500144043161432Y132M164100096073109127由表中数据可知两者方案均可行，但方案2的传动比小，传动结构尺寸较小。因此，可采用方案2，选用Y132M16型异步电动机。3带传动的设计此处省略NNNNNNNNNNNN字。如需要完整说明书和设计图纸等请联系扣扣九七一九二零八零零另提供全套机械毕业设计下载该论文已经通过答辩（6）计算达带来的基准尺寸由公式，式中的I是传动比，I52112DI计算出大带轮的基准直接为4689MM。2D根据带轮的标准系列圆500MM。（7）确定V带的中心距A和基准长度DL根据式27021021DD（9）初选中心距800MM。0A由公式2012108495982ADDALD（10）2579MM由带长的基准长度系列选取带的基准长度2500MM。DL计算实际中心距A760MMMLD257908200（11）中心距的变化范围在476558MM57201MINDLAMM83X8）验算小带轮上的包角000120191476358ADA（12）（9）计算带的根数Z计算单根V带的额定功率。由90MM和RP1D5000R/MIN，根据相关资料查得单根普通V带的基本额定功率182KW。1N9O根据5000R/MIN，I237和Z型带，查得单根普通V带额定功率的增量106KW。0P查得V带的基准长度系列以及长度系数，包角修正系数，031LK920K于是LARKP0（13）（51004）095116KW23KW计算V带的根数/52/23226，取3根CAPZR（10）计算单根V带的初拉力的最小值由带系列参数知B型带的单位MIN0F长度质量为Q018KG/M,所以2MIN052QVZKPFAC（14）N251805239051742N因使带的实际初拉力0FMIN（11）计算压轴力压轴力的最小值为P2SI21N0MINZP（15）N33带轮结构设计带轮的结构形式有实心式、腹板式、孔板式和轮辐式，考虑到大小带轮的基准尺寸大小，大带轮采用轮辐式，小带轮采用实心式结构。4轴和轴承的相关计算41轴的结构设计轴的结构设计需定出轴的合理外形和全部尺寸。主要考虑以下因素轴在机械中的安装位置和形式；轴上安装的零件的类型、尺寸、数量和轴连接的方法；载荷的性质、大小、方向及分布情况；轴的加工等。设计时，必须针对不同的情况进行具体分析。但必须满足轴和装在轴上的零件必须有准确的工作位置；轴上的零件应便于装拆和调整；轴应具有良好的制造工艺性等。考虑到以上因素，设计主动轮轴结构图如图2所示。图2主轴结构简图FIG2MAINAXLEDIAGRAMOFMECHANISM轴的校核计算应根据轴的具体受载及应力情况，采用相应的计算方法，并恰当的选取许用应力。0749SIN7主轴上安装有转子和小带轮，通过滚动轴承和支座连接在一起。轴与转子以及小带轮的连接为键连接，与支座的连接为轴承连接，且小带轮和轴承都需要在轴向设置定位轴肩。转子长度为87MM，粉碎机有效宽度为120MM，小带轮与轴配合出的轮毂宽度为53MM。主动轮轴上AB段安装小带轮，由于小带轮孔径为26MM，故此段轴经为26MM，长度为60MM；BC段安装轴承座直径为40MM，长度为42MM；CD安装型号为6208的深沟球轴承，因轴承宽度为18MM，内径为40MM，设计直径为40MM，长度为18MM；DE段安装轴承座、密封圈、密封盖设计设计直径为45MM，长度为45MM，轴与滚动轴承配合为过渡配合，此外选轴的直径公差为M6；EF为固定转子轴向移动直径为50MM，长度为4MM；FG段安装转子，由转子结构,又考虑到转子结构和粉碎室的整体尺寸，设计这段直径为48MM，长度为174MM，GH段用于转盘的轴向固定，在此处设计止退垫片，直径为40MM，长度为4MM；HI段安装轴承座、密封圈、密封盖设计设计直径为45MM，长度为45MM；IJ段同样安装与CD段相同的滚动轴承，故此段直径为40MM，长度为23MM，轴与滚动轴承的配合为过渡配合，配合公差为M6。轴上零件的轴向定位，采用键连接，实现轴上零件的周向定位和运动及动力的传递。AB段小带轮和主轴通过圆头平键连接传递动力和转矩，根据该段直径值参考设计手册。得出该段平键公称尺寸为BH8MM7MM，键槽用铣刀加工，长度为40MM，由于小带轮和轴的配合为间隙配合，配合公差H7/K6。转子的周向定位和动力传递也是通过平键实现的，此处采用平头键连接，同样通过此段轴径由设计手册查得平键公称尺寸BH14MM9MM转盘和轴的配合为间隙配合采用H7/K6。轴上的倒角均为，以便安装轴上零件。04542主轴的校核确定主轴最小直径取V带传动的效率为097，滚动轴承的传动效率为098409709838KW总P1R/MIN50N95507258NMM1T1/初步确定轴的最小直径，由公式30NPAD（16）式中P为轴所传递的功率,KW；N轴的转速R/MIN；扭转切应力；TMPA由材料许用应力所确定的系数。0A选取轴的材料为45钢，经调制处理,根据相关资料，取120代入数据100A得由设计的轴的结构可知轴的最小直径满足要求，现在对轴进行精确校核。轴的计算简图如图3所示。TFNNTF1NH1NH2图3轴的计算简图FIG3AXISCALCULATIONDIAGRAM计算图中各力F带轮的压力轴，由之前带传动计算中得F10072N；T传递的扭矩，由上计算得T7258NMM；转子对轴的压力，估计转子质量为30KG，则1F4010300N1N轴承对轴的支撑力为的一半，即N150N。1F1007223/161144N,100721448633N1HN2HN做出水平面受力分析图4，水平面弯矩图5，垂直面受力分析图6，垂直面弯矩图7，和扭矩图8如图所示1MNPAD951030MIN图4水平面受力分析FIG4HORIZONTALPLANESTRESSANALYSIS图5水平面弯矩图FIG5AHORIZONTALPLANEBENDINGMOMENTDIAGRAM图6垂直面受力分析图FIG6VERTICALPLANESTRESSANALYSISDIAGRAM图7垂直面弯矩图FIG7VERTICALBENDINGMOMENTDIAGRAM图8扭矩图FIG8TORQUEFIGURE（2按弯矩组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。根据计算公式及上面所得滚动轴承右端面截面弯矩和扭矩，以及轴运动时需正反转扭转切应力为对称循环变应力，取1轴的应力计算MPAWTMCA32222401867（17）427MPA选定轴的材料为45钢，调制处理，由相关资料查得，12MPA601，故安全。1CA（3精确校核轴的疲劳强度判断危险截面，根据前面的分析计算，其他截面虽然直径较小，且开有键槽、轴肩及过渡配合所引起的应力集中，均消耗轴的疲劳度，但由于只受到扭矩和较小的弯矩作用，所以这些截面均安全。从应力集中和受载的情况看，截面C，D上的应力分布最大，由于截面C右侧和截面D左侧直径相等，截面C左侧和截面D右侧小，而载荷D截面大一点，故只需校核C左侧和D左侧。截面B左侧抗弯截面系数33361752610MDW抗扭截面系数3332T截面左侧的弯矩M为截面C上的扭矩T为T7258MN截面上的弯曲应力为516MPAMPAWB235184截面上的扭转切应力T067轴的材料为45钢经调质处理。查相关资料得13MPAAMPAB5,27,6401截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数和在设计手册中查取。因14，51263,08261DDDRMNM184235184经插值后查得225182查的材料的敏性系数为082Q850Q故有效应力集中系数为2051211K6978查得尺寸系数058；扭转尺寸系数076。轴按磨削加工，查得表面质量系数为092R轴未经表面强化处理，即1，得综合系数为Q57831920581KK76R由设计手册得碳钢的特殊性系数0102，取0100501，取005于是，计算安全系数值，按设计公式得CAS172502750311MKS（18）（19）（20）S2，故安全。CAS截面D侧面抗弯截面系数33364010MDW9043MBS5812902RCA抗扭截面系数333128064020MWDT弯矩MNM76/71284弯曲应力3465MPAB60/扭矩TT7258NM扭转切应力过盈配合处的，查机械手册，用插值法求出，并取08，/K/K/ZK于是得316/08316253ZK轴按磨削加工，差得表面系数为092，故得截面综合系数R253190631K652RK所以轴在截面D左侧的安全系数为S2，故安全。主轴无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可略CAS去静强度校核。43滚动轴承的寿命计算查相关资料得6208深沟球轴承的基本额定动载荷为29500N，基本额15ORCMPAWT570128/75/4182605264011MKS7971B2787222SRCA定静载荷为18000N。求两轴承受到的径向载荷和OC1RF2将轴系部件受到的空间力系分解为水平面和铅垂面两个平面力系，分别如下图9和10。F10072NNH1144NNH28632N图9水平面受力分析图FIG9LEVELSTRESSANALYSISDIAGRAMF1300NNV11500NNV2150N图10垂直面受力分析图FIG10VERTICALPLANESTRESSANALYSISDIAGRAM由上述受力分析可知144N1HN8632N2V501NNFHR208154221VR7686322求轴承当量动载荷和1P2FPR01N8762计算轴承寿命因为，所以按左边轴承的受力大小计算2P117（21）HCNLORH2396208156060144滚动轴承润滑方式的选择由于主轴上滚动轴承安装在轴支座中，考虑到脂润滑形成的润滑膜强度高，能承受较大载荷，不易流失，容易密封，一次加脂可以润滑很长时间，所以选用脂润滑。1845连接键的选择和计算键的选择包括类型和尺寸选择两个方面。键的类型应根据键连接的结构特点、使用要求和工作条件来选择；键的尺寸应按符合标准规格和强度要求来确定。451小带轮与主轴的键连接小带轮与主轴之间的键连接，主要的传递运动和转矩，故采用圆头平键连接，由小带轮孔径为26MM，查相关资料键的截面尺寸键宽B键高H8MM7MM，15选用键长L40MM。对键进行校核假定载荷在键上工作面上均匀分布，普通平键的条件为（21）PPKLDT3102式中T传递的转矩，由前面计算得T7258NM；K键与轮毂键槽的接触高度，K05H057MM35MM；L键的工作长度，圆头平键LLB40832MM；D轴的直径，D26MM；键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，查得110MPA。PP计算MPAPAKLDTPP1094263510871023故键的强度满足要求。452转子与主轴的键连接转子与主轴的连接由于结构和载荷要求，采用平键连接，根据连接处轴径的大小参照轴的标准规格，选用截面的平键尺寸为键宽B键高H14MM9MM，故选用键长L80MM，对键进行校核。假定载荷在键的工作面上均匀分布，普通平键的强度条件为PPKLDT3102式中T传递的转矩，由前面计算得T7258NM；每个键承担一般计算时T3629NMK键与轮毂键槽的接触高度，K05H058MM4MM；L键的工作长度，平头键L17414160MM；D轴的直径，D48MM键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，查得。PPMPA10PAMPAKLTP10504816270233故键的强度满足要求。5锤片式粉碎机的零件设计51锤片的设计根据JB/T982222008,本锤片选择65MN钢作为金属制造材料，要求热处理，保19证淬火区硬度为50HRC57HRC，渗碳区硬度不超过28HRC关数据如下图11。图11锤片技术设计要求FIG11HAMMERPIECETECHNICALDESIGNREQUEST511锤片尺寸因选用矩形锤片，其结构及相关尺寸设计如下图12，根据经验公式确定各具体参数，分别如下AD02825070MM，（22）式中锤片长度系数，023036，本设计取028；D转子直径，D250MM；B01D25MM；C50MM。图12锤片外形尺寸FIG12HAMMERPIECEEXTERNALDIMENSIONSC为锤片销孔到顶端距离，为了避免工作的冲击力引起机器强烈振动，其值应根据打击中心理论进行设计计算，再考虑转子直径的大小，为了不导致转子内锤片不引起干涉，经过综合计算考虑取值为C50MM，D10MM，E3MM。D为销孔直径，E为锤片厚度，的取值范围为210MM，在保证使用寿命情况下，薄锤片有利于提高粉碎机的度电产量，故取3MM，销孔选择系列设计值，取D10MM。512锤片数量锤片的数量主要依据锤片工作密度，粉碎室有效宽度以及锤片厚度来确定，其计算如下,取Z16，1652301BKZ式中锤片工作密度系数，027047，取035；11K1K粉碎室有效宽度，因250MM，取230MM。1B1B锤片排列方式有四种螺旋排列。分为单，双螺旋线两种，排列方式最简单，轨迹均匀不重复，但工作是物料将螺旋线向一侧推移，使此侧锤片磨损加剧。此外，当转子高速旋转时锤片出现不平衡力矩，使机器产生振动。对称排列。在同样轨迹密度下，需增加锤片数量，耗用钢材多，但转子运转平稳，物料无侧移现象，锤片磨损较均匀。交错排列。分单片和双片两种，锤片轨迹均匀不重复，转子运动平稳，但工作时物料略有推移，销轴间隔套品种类多。混合排列。轨迹均匀不重复，且垂直排列左右对称，对称轴相互平衡，因此在这种排列应用广泛，混合式排列可使锤片轨迹不重复，打击面广，物料在粉碎室内分部均匀等特点，比起均布式的平衡性好，混合法更符合设计要求，效率更好。513转子设计转子作为整个设计的核心，主要包括锤片、锤片架及转轴三大部分。三大部分结构的设计，只要依据因素有转子的转速、转子的直径、电机功率、传动结构。在本设计的总体设计方案中，经过设计计算，已得知转子速度为5000R/MIN，转子直径D250MM，电动机功率为4KW，又考虑到轴的设计需要根据带传动，轴承和箱体结构设计计算，并需要强度校核，故本节主要设计内容为锤片和锤片架的设计计算。其结构及相关尺寸设计如下图13。图13锤片和锤片架的尺寸示意图FIG13HAMMERANDHAMMERFRAMETHESIZEOFTHEDIAGRAM52锤片架的设计锤片架即为安装锤片并与转轴固定的机构，锤片架的设计要实现如下功能20锤片安装不能固定能360度旋转并不能与内部结构相互干涉；与转轴一起高速径向运动，不能轴向移动；使锤片的有效打击范围达到粉碎机内最大。另外，在锤片架设计中，需参考以下数据转子直径D、锤片尺寸规格、粉碎室有效宽度、转轴直径D、锤片数目以及排列方式。综上考虑，锤片架设计包括1B以下几个零件转子、4套长销轴，20个不同规格的套筒。锤片架结构的设计原理是16个锤片分布在4个长销轴上，每个锤片之间通过不同套筒进行轴向定位，径向无需定位，然后4个销轴连接转子上，这就构成了整个锤片架，其锤片架通过键与转轴连接一起转动。结构图如图14图14锤片架结构设计FIG14HAMMERPIECEFRAMESTRUCTURALDESIGN521套筒设计锤片架的套筒作用就是用来给锤片定位，又因为锤片的排列方式为混合法排列，故存在16个不同长度的套筒，经过计算套筒的长度有四种，20MM、13MM、4MM、15MM。20MM套筒为锤片之间的套筒，共8个，其他各为4个。套筒主要固定在销轴上，故其内径11MM，外径15MM，设计及结构1D4D如图15所示。图15套筒尺寸图FIG15SLEEVEDIMENSIONALDRAWING6筛片的设计筛片作为控制粉碎粒度的重要工作部件，其面积、筛孔形状、孔径、开孔率对粉碎机度电产量都有重要的影响。目前粉碎机的筛片有一定的开孔率和一定开孔形状的薄钢板，一般是圆形冲孔筛，并有一套不同孔径的筛片用以调节粉碎机粒度的大小，满足不同的要求，其布置形式是成一定形状的包裹转子。61粉碎机工作状态分析在目前普遍使用的粉碎机里，使用效率不是很高，其具体工作状态如下物料经锤片打击破碎后加速作圆周运动，离心力的作用使物料脱离锤片的打击，并很快在筛片侧形成物流环。粗细物料物料的质量不同造成物流环的分层。粗料颗粒位于环流层外侧；细料颗粒位于环流层内侧。相对运动的关系使粗饲料与筛片、粗饲料与细饲料、颗粒与颗粒之间存在摩擦。根据这么无聊环和存在的摩擦做如下分析物料环中粗颗粒层在外侧，细颗粒层在内侧，这种分布阻碍合格粒料通过筛片，存在这的摩擦有一定的破坏作用，但由于粗、细颗粒的运动的相同的，相对速度小，因而破碎量小，粗颗粒与筛片的摩擦会消耗很大的动能产生大量的热量，使筛片温度升高，对筛片有一点的破坏。现在的处理是通过减小锤筛间隙来破环环流物料层，同时筛片又给物料一定的动能，加大了摩擦，从而使破碎量增大，但热量由增大了，因此对筛片的摩擦破坏又增加；反之增大锤筛间隙，物料层破坏不了，使物料处于死循环状态，无法有效粉碎。所以这些问题在目前的筛片配置情况下是无法解决的，无法减小能料比。如使筛片振动情况有所改变，则会由于振幅和振动方向以及离心力的作用，物料环批坏不彻底，使粗、细物料混合在一起，物料无序运动和筛孔的移动对细颗粒通过筛片有一定的反作用。62组合筛的原理和分析621组合筛的结构针对之前所分析的情况，本次设计将从分析筛片的功能为主，采用组合筛片的方式来提高物料的粉碎效率。其结构由齿条板、筛片、湍流板等组合而成。622组合筛工作原理物料在粉碎室内不同位置所处的状态是不同的，物料处于粉碎机上部时，只受锤片的击打，几乎没有过滤状态；物料处于转子下半圆时才有很大的过滤机会。因此，完全可以针对物料所处的状态将筛片分为几部分，在筛子上部可采用撞击板代替筛片其覆盖弧度1/4。撞击板为齿条型。这样物料在受到锤片打击后以一定的动能撞击到撞击板上进行第二次粉碎，然后反弹向锤片进行多次粉碎，撞击板的刃刀会对物料产生强大的破坏力，使物料易于粉碎。物料和锤片同速运动，对粉碎不利，只要加大两者间的速度差才能提高粉碎效率。本设计将从增加物料和锤片的速度差入手，并引入环流层换位的概念，以提高粉碎效率。将3/4以下的筛片分为2片，中间增加湍流板，数量为1，为椭圆形的面，椭圆面用不锈钢或者其他耐磨材料制造。湍流板设置轴向可调，以适应不同材料及其过筛要求。湍流板的作用是使物料环在晒面上高速移动时突遇外力作用而出现短暂的停顿，这一停顿将减少物料对筛片的摩擦，同时惯性的作用使物料直接产生剪切力，使物料破碎，惯性由增加物料间的碰撞，物料因撞击而破碎。环流层继续沿椭圆面向下移动，处于内侧的细颗粒层将因为惯性先向前移动而转至外侧，和筛片接触，绕开粗料颗粒的阻碍而通过筛片。由于在椭圆面顶处与筛片间隙最小，流速加快，物料重新获得高能向下移动，同时椭圆面对物料颗粒的漫反射作用使物料又进入了粉碎区，锤片获得捕捉物料的机会进行击打粉碎。设计与筛片底部的湍流板除了以上作用外，还可以消除筛片底部的润滑层。截面变化时气流加速，气流的告诉流动会存在引射作用，这种引射会使物料进入锤片捕获区被再次粉碎。并重新获得动能向前移动，既提高筛片的利用率，又提高粉碎效率。关于这点即使振动筛片也无法解决，因此此处的振动处于水平，物料左右移动也无法抛开。本设计中的湍流板可设计成筛片并将其弯成一定弧度的面来替代，可用凸起的物块设置在筛板上，和湍流板一样可调。623组合筛的效果通过粉碎机对物料粉碎过程和筛片的作用分析，改变现在的筛片结构，提高锤片对物料的有效捕捉，突破现有的锤筛间隙理论，从筛体的功能出发将筛体由筛片、湍流板组合成多个弧面，对物料进行减速，加强破坏；对于高水分、油性、强吸附力的超细粉碎，其作用将会更加明显。63筛片的设计与选择锤片式粉碎机上多用的筛片为圆孔筛，筛孔大小分为四个等级，细孔直径12MM，中孔直径34MM，粗孔直径56MM，大孔直径8MM以上。合理选取筛片面积是提高粉碎机度电产量的又一重大措施。一般来说，S较大粉碎后的物料能尽快排出筛片，而使度点产量较高。筛片的通过性能受到有效筛理面积的百分比K的影响，K为筛片上筛孔总面积占整个筛面面积的百分比，按如下公式计算（23）式中D为筛孔直径；T为筛孔孔距。K值随筛孔直径的增大而增大，随筛孔距离的增大而减小。2790TDK另外，如配以适当面积和形状的齿板，虽然S减小，但由于齿板的存在改变了环流层的运动状态会增加粉碎效果，度电产量反而提高。根据以上设计公式，以及设计要求，因为小功率粉碎机，设计两种筛片，筛孔分别为1MM和4MM。根据表3所示，可查到所对应的T值为2MM、55MM。分别取厚度为1MM、15MM，则其有效百分数K值为227、3528又根据总体设计，知道粉碎室总体宽度为120MM，转子直径D为250MM。筛片型号、尺寸和K值如表3所示。根据经验数据可知，筛锤之间的间距可取6、12、20MM三个等级，经验算，本设计取T为12MM，设计筛块2块，每块筛片的宽度为250MM，其长度通过公式24531LDL式中D为转子的直径，D250MM；为筛锤间距离，L12MM；L为湍流板的长度，取30MM。11L求得L154MM；同时，也可得齿形条的长度为154MM。表3筛片型号、尺寸和K值TABLE3SCREENTYPE,SIZEANDKVALUE筛片型号尺寸MM有效筛百分数（）直径T孔距厚度10203040506080102030405060802031455565759008100810101510151521522252273144034825375863其具体的筛孔布置及其筛板尺寸如下图17。图17筛孔布置及筛片基本外形尺FIG17THEMESHARRANGEMENTANDSIEVESTHEPIECEBASICEXTERNALDIMENSIONS7箱体设计考虑到箱体的安装设计，箱体的安装为铸铁，其结构尺寸由安装距来确定。其技术要求是1）装配前所有零件进行清洗机体内壁涂耐油油漆；2）在轴承润滑油杯中加入润滑油；3）箱体边缘处捏合要紧凑，边缘要对齐。总结