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小型
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结构设计
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小型脆性秸秆粉碎机的结构设计含8张CAD图,小型,脆性,秸秆,粉碎机,结构设计,CAD
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24XXXX摘 要小型秸秆粉碎机在农业生产中的应用，提高了秸秆的利用效率，减少了资源的浪费，在一定程度上减轻了燃烧秸秆对大气的污染。随着国家对农业政策的开放，秸秆的二次的使用必然会被高度重视，小型秸秆粉碎机将在未来有着很大的发展前景。本设计介绍了目前秸秆粉碎机的发展情况，并且研究了分析了市面上已经出售的机器，在这些机器的基础上研究和进一步改进，对机器结构的零部件进行重新设计和计算，使机器更加耐用且准确定更高，机器对锤片的结构重新设计和计算，在经过一个多月的查阅资料和实地考察之后，有了本设计的成果。关键词：脆性秸秆小型粉碎机；锤片的结构设计；除尘器的创新设计 AbstractThe application of small straw shredder in agricultural production improves the efficiency of straw utilization, reduces the waste of resources, and reduces the pollution of the atmosphere by burning straw to a certain extent. With the opening of the countrys agricultural policy, the secondary use of straw will certainly be highly valued, small straw shredder will have great prospects for development in the future. This design introduces the current development of straw shredder, and studies and analyzes the machines that have been sold on the market, research and further improvement on the basis of these machines, redesign and calculation of the parts of the machine structure, make the machine more durable and accurate lying higher, the machine to the hammer chip structure redesign and calculation, after more than a month of data and field visits, with the results of this design.Keywords: brittle straw small mill; Hammer of the structure of the design; The innovation of the dust collector design目录摘 要1Abstract2第一章 绪论51.1课题背景及研究意义51.2秸秆粉碎机的发展前景51.3小型秸秆粉碎机的用途51.4研究内容6第二章 整体方案72.1工作原理72.2适用场所72.3常用的粉碎方法72.4确定粉碎方式82.5锤片与轴的结构82.6进料机构的选定92.7除尘器9第三章 确定粉碎机的相关参数113.1主轴转速113.2电机功率的确定113.3 确定V型带113.5锤片的设计及安装113.5进料机构的拟定143.6确定风机机构153.7.除尘器的设计15第四章 其他零部件的设计184.1轴的设计184.2销轴的设计194.3键的确定204.4轴承的寿命的确定20第五章 结论与展望215.1小结215.2展望21参考文献23致谢24第一章 绪论1.1课题背景及研究意义中国农民对农作物秸秆的利用历史悠久。农作物的秸秆像水稻秸秆、大麦秸和油菜秸秆都是很好的有机肥料，实行秸秆还田，或采用腐熟剂、复合菌等快熟技术浓缩堆肥制肥，应用于农田，将促进土壤肥力和土壤物理性质的改善，使粮食增产15-20%。像稻草、麦秸和玉米芯是食用菌良好的培养基。使用后的培养基仍是一种稀有的优质有机肥料，可直接还田，无污染、无危害。由于人均粮食水平较低，用大量粮食作饲料是不可能的。因此，现在的饲料企业开始采用加工后的农作物秸秆木糠作为饲料原料，然而秸秆的加工就必须要用粉碎机进行了。1.2秸秆粉碎机的发展前景随着我国土地政策改革的深入，耕地朝着大规模机械化作业发展，秸秆破碎机也正向大型化、自动化方向发展。未来，随着自动化农业的快速发展，可以有效提高农作物秸秆的利用效率。秸秆可以很好的替代粮食饲料成为主推饲料，具有良好的发展前景。但在丘陵山区，往往不适合大型农机的投入和使用，造成大量秸秆作为燃料燃烧。这不仅会造成空气污染，还会造成大量可再生资源的浪费。因此，小型秸秆破碎机具有良好的展示空间。小型秸秆粉碎机具有体积小、方便携带和移动的优点，能够满足农民个体的使用要求，同时它还具有高效、进出料的特点。1.3小型秸秆粉碎机的用途小型秸秆粉碎机是以大豆秸秆、花生秧、玉米秸秆等小原料一次性粉碎成小颗粒的小型粉碎机。也可用于木炭厂、复合板厂和饲料加工，适用范围非常广阔。在饲养行业不同秸秆供应的牲畜也不同，如玉米秸秆主要供应牛羊，花生秸秆和甘薯秸秆主要用于猪、兔、牛、羊，这些秸秆的二次加工需要通过粉碎机进行。特别是在养殖业比较发达的农村地区，秸秆粉碎机的使用频率非常高。在秸秆的二次利用中，既可以避免资源的浪费，又可以节约养殖成本，给人民群众带来实惠。秸秆通过粉碎加工可增加表面积，有利于动物消化吸收、降低粒径、提高干物质、蛋白质和能量的吸收，提高饲料转化率。1.4研究内容目前市场上所出现的秸秆粉碎机类型有很多，但是还是有很多需要完善的地方。比如：进料口、除尘设备以及锤片等等。本文主要从给料装置、除尘装置、锤头结构等方面对破碎机进行了优化设计。喂料装置的设计提高了人工使用的效率，节省了相应的秸秆加工成本，减少了因物料喂料不均匀而给电机带来的高负荷；除尘装置的设计，减少了加工过程中人工投料粉尘污染空气的负担，减少了对工人健康的影响以及周围居民生活的影响；锤片的改进是在不改变破碎机性能的前提下，方便更换辅助锤片，降低设备维修成本。24第二章 整体方案2.1工作原理利用高速旋转的锤片所产生的惯性，对物料进行粉碎。物料从进料口进入粉碎腔时，由粉碎机的进料机构将物料喂入粉碎机的粉碎工作腔。此时，高速旋转的锤片锤击物料，物料受到循环冲击而破碎。脆性秸杆利用循环撞击的方式进行加工，效率较高。当秸秆在粉碎时，物料便会从筛网沉降到粉碎机的下腔中，物料会被风机差生的强负压吸走。随后通过减压装置进行减压沉降，便得到加工的糠料。上侧吹出的粉尘还需要过滤回收一下。2.2适用场所传统的秸秆粉碎机在更换锤片时，需要拆下一整套锤子，逐个更换，费时间又费力气。而且风机和破碎机是一体的，当风机外壳出现磨损后，必须将新风机与主体重新焊接，这样主体损坏的概率会加大。与其他秸秆破碎设备相比，该小型秸秆破碎机具有以下优点：适用于中小型农户；秸秆破碎机结构简单，便于搬运和维休；可根据农户要求更换筛网，获得不同粒径的物料，并且价格低。缺点：不适合加工新鲜物料，对电机负荷大；物料中有金属等杂物时，会对筛网造成致命损坏；设备的某些部件在长时间工作时会磨损，需要及时更换。小型秸秆破碎机适用于含水率16%的干燥物料的破碎，设计的破碎机不适用于新鲜秸秆的加工。2.3常用的粉碎方法秸秆粉碎是现在农业及未来农业生产中不可或缺的一个重要环节，主要有以下几种方法。(1) 压碎：在两平面之间受到压力作用去碾压物料。(2) 劈碎：物料在楔状刀具的作用下而被分裂开。(3) 剪碎：物料在两个破碎工作面间，如同承受载荷的两支点梁，除了在外力作用点受劈力外，还容易发生弯曲折断。(4) 击碎：物料瞬间受到外界冲击力而被击散。(5) 磨碎：物料在两工作面或各种形状的研磨介质之间受到摩擦、剪切作用而被磨削成为细颗粒。2.4确定粉碎方式对辊式粉碎机是通过旋转的两个圆柱磨辊来锯切、研磨饲料,但加工效率低，不考虑此种方法。齿爪式粉碎机利用是通过劈碎方式来加工的，但由于不能加工长物料，所以放弃。锤片式粉碎机用高速旋转的锤片来循环击打物料的，加工后的颗粒度符合要求，而且加工效率高，所以采用此种加工方式。2.5锤片与轴的结构目前，市场上的锤片几乎均不满足方便更换副锤面的使用要求，此次设计需要将锤片中间所有的材料去除。而且需要在锤片合适的位置加上配重，从而保证粉碎机的粉碎效率。图 2-1空心锤片锤片轴进行相应的改进，打破传统的设计，避免不好安装。设计成带有沟槽的，后期只需要移动轴的位置，便可进行安装，非常方便，见图2-2。 图2-2销轴2.6进料机构的选定考虑到在喂料过程中需要保证喂料的均匀性，避免因进料不均匀会给电机造成很大负载，烧坏电机。还需要保证进料机构的结构制造简单、维修方便以及容易安装。2.7除尘器根据方便安装以及除尘效果，除尘器与料仓的上口必须连接为一体。并且除尘器还要满足过滤性，在后期使用中方便自由更换，所以想到使用通透性好的麻布对粉尘进行过滤，而且麻布取材方便还可以降低成本。图2-3为除尘结构初步示意图。图 2-3除尘装置第三章 确定粉碎机的相关参数3.1主轴转速3.2电机功率的确定由于粉碎机的工作条件和生产要求，尽可能的选用价格较低的电动机，降低制造成本。N=14kW，电机n=1000r/min。加工时避免不了出现负载过大，以及传动的损耗，综合考虑选择Y225M6型电机。3.3 确定V型带 （3-2）其中=1.26，即所选V带满足使用要求。3.5锤片的设计及安装粉碎机通过锤片的高速旋转对秸秆进行粉碎，锤片在粉碎机的工作中占据重要的角色。目前，市面上的锤片种类繁多、形状不一，但在秸秆粉碎机中常用的是传统锤片，如图3-1所示为传统锤片图3- 1传统锤片传统锤片后期拆卸和维修比较繁琐、费时费力，所以要将这个问题解决。锤片经过新设计后：锤片的质量应该满足要求、锤片轴也要满足使用强度要求。设计锤片的大体结构示意图3-2所示图 3-2空心锤片所设计锤片轴的结构示意图如图3-3所示。图3-3锤片销轴锤片的制造质量主要体现在它的材料、热处理以及加工精度。综合考虑后选用45#钢，低碳钢具有工艺简单、成本低、锤片的工作面硬以及耐磨性好的特点。但是渗碳层磨损后，锤片的磨损速度也会出现随之加快的现象，因此使用时要注意及时更换。图 3-4锤片初步安装示意图锤片选择要合理，选择锤片的重量既要满足于粉碎的要求又要满足不浪费能量的要求。动能为：（3-3）（3-4）（3-5）锤片的质量选择0.6kg，符合要求。3.5进料机构的拟定进料机构实现操作人员放入进料口的秸秆均匀喂入粉碎腔的功能。考虑后期加工的物料不单一，所以需要对进料机构改进。前期做成的螺旋的进料机构示意图如下图所示图 3-5螺旋式进料最终方案选用爪式进料机构，虽然爪式进料机构在均匀喂料方面性能一般，但它能适应长短料的喂入。图 3-6爪式进料 3.6确定风机机构风机机构的主要功能是将符合粉碎颗粒度要求的物料及时抽出，避免造成物料的堆积，给电机造成过大的负载。本设计采用主电机为风机提供动力。3.7.除尘器的设计由于秸秆粉碎之后产生的粉尘颗粒不属于化学性的污染，所以对于粉尘颗粒可以采用一般的物理除尘方法。即使未被过滤的小颗粒粉尘也会很快沉到大地。因此对于除尘设备没有过于严格的要求。图 3-7常见的粉碎机除尘装置图 3-8除尘装置所设计的除尘装置底仓比市面上的底仓要稍大，这样可以避免在加工时因底仓细料填满造成除尘效果不理想的现象，底仓设计可以考虑栓挂蛇皮袋，这样有利于后期的回收。圆台形上腔的设计是为了方便日后清理，具体情况，见图3-9.图3-9 小型脆性秸秆粉碎机小型脆性结构粉碎机的结构设计基本完成，考虑到为了方便人工往进料腔里填料，因此取粉碎机设计高度1.5米左右，以方便人工填料。第四章 其他零部件的设计4.1轴的设计（4-1）从上述条件中可确定轴的尺寸为36.3mm7。本设计主轴最细尺寸定为60mm=30MPa=30MPa满足使用要求，本设计采用深沟球轴承。图 4-1 主轴各轴段的长度左侧用来安装V带轮与轴承，带轮宽度为：8（4-2）可得由上述公示，可确定中间轴段尺寸为860mm。对危险截面进行校核，（4-3） （4-4）通过计算该轴强度问题满足要求。图 1弯矩图4.2销轴的设计轴的初步设计基本尺寸为，轴槽处尺寸为。锤片在高速旋转时产生的离心力为 （4-5） 一个锤片的工况下，力的大小为：7个锤片的工况下，其所受的合力为： 可得销轴切应力为：所以销轴满足强度要求。4.3键的确定主采用平键连接，因为粉碎机主轴的转速会很高，并且主轴在工作时会出现一些变载荷的冲击，采用普通平键连接即可满足使用要求。本设计方案采用的是C型键。 通过计算，选取的键满足使用要求。4.4轴承的寿命的确定 第五章 结论与展望5.1小结本文介绍了秸秆粉碎机的工作原理，以及粉碎机工作的特点。基本上完成了对小型脆性秸秆粉碎机的全套设计，包括整体设计、电机的选择、V型带的选用、主轴尺寸的确定、进料机构的设计以及锤片的结构设计等。在设计过程中得出如下几点结论：小型脆性秸秆粉碎机适用于脆性秸秆的粉碎加工，对于韧性秸秆和鲜料秸秆的粉碎效率较差，对于含水量16%的秸秆具有较好的粉碎效果，在选用小型脆性秸秆粉碎机粉碎脆性秸秆时需要注意控制填料的速度，以免给运转的电机造成突然较大的负载。对于锤片的结构设计，主要是为了方便更换锤片的副锤面。锤片在工作过程中，避免不了会有较大的磨损，传统锤片在更换锤片时，需要将整副锤片拆下进行更换，费时费力。在设计过程中主要考虑到这个问题，在不改变粉碎效果的情况下对锤片的结构进行重新的设计和计算。在对锤片进行创新设计的同时，为了满足方便更换锤片的需求，对锤片销轴又进行了相应的创新设计，并对其强度进行了校核，以便于方便更换锤片的副锤面对于进料机构的设计主要是为了满足均匀进料的需求，最后选定爪式进料机构，一定程度上会对秸秆起到均分的作用，最重要的是，爪式进料机构能够满足喂入长短不同的秸秆，对长秸秆起到一定的导向作用喂入粉碎腔，对均匀喂料也起到一定的作用这正是所设计小型脆性秸秆粉碎机的需求。不同的是对于短秸秆的进料方式是从进料腔的上口喂入，而对于长秸秆来说是从进料腔的侧口喂入。对于轴类零件的设计主要是确定轴的尺寸和主轴各轴段的长度，并对主轴强度进行了校核，综合考虑成本的问题，对主轴的选材也是选用常用的45#钢，并且最后校核强度符合要求。对于进料机构的轴，考虑到进料机构转速较慢、负载较小，选用一般材料即可满足要求，而且没有对进料轴进行校核。在对轴承寿命计算时，所选用的寿命维持在2000h小时即满足要求，后期可以更换。5.2展望秸秆粉碎机的发展方向主要趋向于小型放牧机械设备、规模化的高技术化设备、行走式联合加工机械。规模化的高技术化设备的制造应满足大型饲料企业走向集团化、规模化发展的需要。尽管现在单功能的机械发展较好，但是综合机械发展较差。行走式联合加工机械是秸秆粉碎机发展的一个必然方向，采用联合加工机械能够一次完成秸秆的收获、粉碎、混合和打捆。在中国农业迅猛发展的大前景下联合加工机械必然会顺应潮流发展起来，顺应中国未来主流的农业发展形势，必然会给联合加工机械带来一片广阔的前景。 在未来农业的发展下，秸秆粉碎机必然会顺应绿色农业的发展需求迅猛发展开。参考文献1Metal forming: an analysis of spinning processesJournal of Materials Processing Technology 103 (2000) 114-1192 中国农业机械化科学研究院编.农业机械设计手册M.北京：中国工业出版社，19713 孟宪源，姜琪. 机构构型与应用M 北京: 机械工业出版社，2004.14 冯炳饶.模具设计与制造简明手册M . 上海：上海科技出版社，19
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