果蔬破碎机设计含开题、proe三维及9张CAD图
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果蔬破碎机设计含开题、proe三维及9张CAD图,破碎,设计,开题,proe,三维,CAD
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果蔬破碎机设计I摘 要在食品的生产加工中，大面积、大量的应用到了破碎这一技术，已经成为了流水线上不可或缺的一个重要的加工流程。在破碎流程中，通过在低温度的环境，能够牢牢的将果蔬的营养锁住，非常有效地减少了营养的流失，同时在破碎研磨成细微颗粒粉状后，不仅有利于消化吸收果蔬携带的营养成分还极大地提高了食用的口感，破碎技术可以说是一举多得。本次毕业设计所设计的果蔬破碎机，在现有果蔬破碎机的基础上，发散思维，在两个方面上进行了创新改进：破碎能力、筛分效率，旨在增强果蔬破碎机在这两个方面的能力。通过查阅相关资料、文献，并且提出了多个方案进行集中合并探讨比较，最终得出了本次设计的最终方案，本次设计的是由多种模块共同组成的锤片式果蔬破碎机，该果蔬破碎机的设计目的是具有高效率、低功耗、操作易培训、易上手、安全性高、可靠性高的特点。本次设计的主要思路和流程是：在着手设计的初期进行大量的市场调研，通过对目前市面上现有的果蔬破碎机的外形结构和工作原理进行采集和收纳，在这份数据的基础上进行分析，主要分析其优缺点，在基于大量的调查很分析的基础上，在理论数据的支撑下提出了本次设计的果蔬破碎机的总体方案方案，包括设计要求、结构以及相关参数；之后对本次设计的果蔬破碎机的细节进行雕琢，在重要零部件的设计参数上进行了大量的计算，主要进行强度校核等工作，为了选择最合适的设计参数；随后着重对本次设计的破碎机的传动装置及破碎装置进行了强度校核；最后，使用 Pro/E软件对所有的设计方案进行零部件的三维建模和总装图的装配，具象了设计方案，再利用 AutoCAD 软件绘制了本次所设计的果蔬破碎机的主要零部件的加工图纸以及最终完成组装的整体装配图。关键词：关键词：果蔬，破碎机，锤片，强度校核，工作原理果蔬破碎机设计IIAbstractIn food production and processing, a large area and a large number of applications to the crushing technology have become an indispensable and important processing process on the pipeline.In the crushing process, the nutrient of fruits and vegetables can be firmly locked in the low temperature environment, which effectively reduces the loss of nutrients. At the same time, after crushing and grinding into fine particles, not only is it beneficial to digest and absorb nutrients carried by fruits and vegetables, but also greatly improves the taste of food. Crushing technology can be said to be a masterstroke.The fruit and vegetable crusher designed in this graduation design has innovated and improved in two aspects: crushing ability and screening efficiency based on the existing fruit and vegetable crusher, aiming at enhancing the ability of fruit and vegetable crusher in these two aspects.Through consulting relevant data and literature, and putting forward several schemes for centralized discussion and comparison, the final scheme of this design is finally obtained. This design is a hammer-type fruit and vegetable crusher composed of several modules. The purpose of the design of this fruit and vegetable crusher is to have the characteristics of high efficiency, low power consumption, easy operation, training, easy access, high safety and high reliability.The main ideas and process of this design are: to conduct a lot of market research at the beginning of the design, to collect and accept the exterior structure and working principle of the existing fruit and vegetable crusher on the market at present, to analyze the data, to mainly analyze its advantages and disadvantages, and to put forward on the basis of a lot of investigation and analysis, and to support the theoretical data.The overall scheme scheme of the fruit and vegetable crusher designed in this design, including design requirements, structure and relevant parameters; afterwards, the details of the fruit and vegetable crusher designed in this design are carved out, and a lot of calculations are carried out on the design parameters of important components, mainly for strength checking, etc., in order to select the most appropriate design parameters; afterwards, the crusher designed in this design is emphasized.The strength of transmission and crushing device was checked. Finally, all the design schemes were assembled with three-dimensional modeling and assembly drawing of parts using Pro/E software, which embodied the design scheme. Then, the processing drawing of the main parts of the fruit and vegetable crusher and the overall assembly drawing of the final assembly were drawn with AutoCAD software.Key words: fruits and vegetables, crusher, hammer blade, strength check, working principle果蔬破碎机设计III目 录摘摘 要要.IABSTRACT.II第第 1 1 章章 绪绪 论论.11.1 研究背景及意义 .11.2 国内外研究现状 .11.3 我国破碎技术存在的主要问题 .3第第 2 2 章章 总体方设计总体方设计.42.1 设计要求 .42.2 破碎机结构及原理分析 .42.2.1 破碎机原理分析.42.2.2 破碎机结构分析.52.3 方案设计 .62.3.1 破碎方案选择.62.3.2 传动方案选择.62.3.3 工作原理.7第第 3 3 章章 传动装置设计传动装置设计.73.1 电动机选择 .73.1.1 电机功率的计算.73.1.2 电机型号选择.73.2 带传动的设计计算 .83.2.1 确定计算功率.83.2.2 选择 V 带的带型.83.2.3 确定带轮的基准直径并验算带速 V.8dd3.2.4 确定中心距 a 和基准长度 Ld.93.2.5 带轮的结构设计.103.3 轴的设计与校核 .113.3.1 轴的尺寸计算.113.3.2 轴的校核.113.4 键选择与校核 .133.5 轴承的选择与计算 .143.5.1 轴承型号的选择.143.5.2 轴承的润滑和密封.153.5.3 轴承端盖的设计.15第第 4 4 章章 破碎装置设计破碎装置设计.164.1 破碎室设计 .164.1.1 破碎室参数计算.164.1.2 破碎室结构设计.164.1.3 锤筛间隙选择 .174.2 锤片的选择 .184.3 筛网的设计 .184.4 转子设计 .194.5 进料斗的设计 .194.6 闸板的设计 .204.7 其他辅助装置设计 .204.7.1 箱体的设计.204.7.2 机架设计.20果蔬破碎机设计IV总总 结结.22参考文献参考文献.23致致 谢谢.24果蔬破碎机设计1第 1 章 绪 论1.1 研究背景及意义中华人民共和国自几千年前一直以来都是以农业生产为主要支柱的国家，由于土地面积以及地质面貌的丰富，使得中华人民共和国拥有着极为丰富的农业资源。目前随着改革开放与世界先进科学技术的接触所带来的快速的科学技术的发展，使得目前大部分通过农业生产所得的原材料为了方便进行更深层次的加工利用，都需要进行破碎前处理。无论是在食品生产中还是药品生产中，破碎技术都是至关重要的一个环节技术。位于大洋彼岸的某发达国家和位于中国东北部的发达国家在加工微细粉末食品的流水线中采用了一种全新的先进超前技术，该技术就是食品超微破碎技术，经过这种全新的破碎方式加工出来的原材料可添加到多种日常生活中人们经常使用的食品中，由于经过这种技术破碎的食品的原材料颗粒更小，锁住营养的能力更加牢靠，因此加工出来的食品营养成分更高，外观更好，同时细小的颗粒更能被味蕾所感知，因此食物尝起来更加美味，而且能够有效地延长食品的保质期，并且因为破碎后的颗粒更小，可开发的食物的品种就更为丰富。由于微小颗粒极易溶于水，容易被人体消化系统充分消化吸收，因此经过超微破碎技术加工的食物原材料可用于制作多种特殊类型的产品，例如减肥产品，老年人保健品。破碎技术不止应用在食品加工业，还在矿业机工、冶炼金属、化工、建筑等领域存在大量的应用，随着市场的需求的增大，科学技术的进步和发展，各行各业对破碎机的性能和功能等方面的要求也越来越高。在破碎技术中，通过在低温度的环境，能够牢牢的将果蔬的营养锁住，非常有效地减少了营养的流失，同时在破碎研磨成细微颗粒粉状后，不仅有利于消化吸收果蔬携带的营养成分还极大地提高了味蕾的感觉。以柿树叶为例，柿树叶其实富含多种有益于人体健康的微量元素，在没有经过破碎处理之前，人们是将完整的柿树叶视为无用物，但是用超微破碎技术将柿叶加工为微细粉后，可将微细粉作为原材料添加进各种各样的食品中，进而制成种类纷繁多样的保健食品，也将微细粉加入茶叶中可制成柿叶保健茶，柿叶保健茶饮用味道清香独特，口感极佳，每日饮用还能够降低致癌物在人体内的产生 。利用破碎技术制造生产柿叶产品，成本较低，亦可变废为宝，市场前景极为广阔14。本次设计的是由多种模块共同组成的锤片式果蔬破碎机，该果蔬破碎机的设计目的是具有高效率、低功耗、操作易培训、易上手、安全性高、可靠性高的特点。1.2 国内外研究现状在中华人民共和国二十世纪中叶，因为养殖业的异军突起，中华人民共和国的破碎机技术也开始发展了起来。在发展了二十年之后，在一九七二年的中华人民共和国在山东历经了多年的技术发展和技术创新突破，研发出了红旗爪齿式破碎机，到此才果蔬破碎机设计2算在全国范围内的批量化生产和普及，在技术上实现了全国范围内的系列化产品。目前国内普遍使用的主流破碎机分为两种，主两种分别是锤片式、齿爪式，锤片式、齿爪式均是利用自身的机械结构在电机的驱动下形成冲击运动，利用冲击运动将谷物、果蔬、茎秆、饼粕、矿物等产品进行破碎，这两种破碎机无论是在应用范围还是在通用性、生产效率上都有很卓越的优势，而且这两种破碎机能够非常好的控制最终破碎后颗粒的直径，并且由于结构的优势互换性强、可靠性高。目前，在中华人民共和国，许多破碎机还属于小型破碎机，这些破碎机的机构大多数都是爪式破碎机，这些小型破碎机的工作效率非常低下、破碎颗粒度的直径调整起来范围并不大。甚至在大部分农户中还在使用技术极为落后的 9F-36 型号柴油破碎机，这类柴油破碎机的工作噪音极大，产生的振动频率极高，无法长时间使用该破碎机，并且操作方式较为原始，很不方便。目前国内比较优秀、处于行业领先位置的破碎机是正昌 138 系列破碎机，这一系列的破碎机具有多个破碎室，通过这样的结构能够有效地提高工作效率，大约比常规破碎机提高了 l0一 30的工作效率。牧羊 SWFP66100 型锤片式破碎机则在进风口上做了一定的创新改进，该破碎机将轴端进风口变成了可调节式的，这样的创新性改进方式使得破碎机的辅助吸风系统得到了极大的提升，这种提升能够在极大程度上提高破碎机的工作效率。目前国外多数发达国家所研制的垂片式破碎机的工作效率已经达到了一个很高的程度，并且在这个基础上机器本身还能做到较低的能耗。美利坚合众国的北部农业发达的地区所使用的果蔬破碎机，机器直径高达 1.9m，而筛片的面积更是达到了 4.5m2，转速可平均维持在 3600r/min，锤片线速度亦可达到107m/s，功率更是高达 447kW，并且破碎机还装有用于气动输送的供风系统，这样的破碎机也可以算得上是重型机械了。美利坚合众国的一家叫做 CPM 的公司在经过多年的技术沉淀和积累，厚积薄发后研制出来一种卧式水滴型破碎机，该破碎机也是锤片式的，破碎机的筛孔的排列方式进行了优化，将筛孔的排列由矩阵型变成了错列型，筛孔直径在 3.24.8mm 之间，筛孔和筛片进行混合错列使用，使得破碎机在原本的基础上在效率层面上能够提高1015，并且该破碎机的所生产的产品的颗粒直径可通过锤筛间隙实现精确控制。荷兰王国的一家本土企业经过多年的技术沉淀和积累后所研发的果蔬破碎机采用了机电一体化的组合方式，将可远程遥控的电动换筛装置装配在破碎机两侧，通过这个装置能够在破碎机运行过程中根据瞬态情况实时反映更换筛板，考虑到破碎碎屑的破碎机工作状态的损坏，该系列的破碎机还专门设置了一个自动电磁清洁系统，使得破碎机的可靠性得到了有效地提高。意大利共和国的一家极具发展历史的破碎机制造公司经过多年的研发，最终研发出了一款在噪声方面有所突破的立式破碎机，将耐磨材料在破碎机的内部进行全面的果蔬破碎机设计3涂抹覆盖，这一操作措施的效果也很明显，破碎机的噪声得到了很大的抑制。瑞士联邦的 Buhler 公司在近期正式发布了一款新型双立轴果蔬破碎机，在这款全新的果蔬破碎机中，极为优秀的将计算机技术结合到破碎机中，该系列的破碎机中的自动控制系统具有实时监测能力，能够做到将重颗粒剔除并且能够瞬态监测机器是否发生了堵料的情况下，该系列的果蔬破碎机通过复杂的优化设计，将动力输入、输出与机械结构进行合理契合，这种优化设计将破碎机的能耗大幅度降低了。1.3 我国破碎技术存在的主要问题（1）中华人民共和国的破碎机技术目前面临的最为主要的问题就是在大型破碎机上的制造、生产的能力明显不足。目前我国与欧罗巴洲的一些发达国家、美利坚合众国、日本、大韩民国在技术上相比，中华人民共和国在超细破碎机上的差距可谓微乎其微，但是在大型、重型破碎机的生产上差距明显很大，我国在这方面可以说是空白的。目前国外发达国家的先进的大型气流破碎机的产能是我国的十倍左右，国外的产能可高达 10 t/h；国外发达国家的目前最先进的大型精细气流分级机的工作处理能力比国内的机器高出三分之一左右。大型设备在超细粉体加工中的应用有很多的不可比拟的优势，大型设备生产一台机器就可以完成十台机器的工作，能够减少人工成本，并且能够降低厂房的占地面积，而且一台大型机器的能耗远远低于十台落后的小型机械，因此在投入成本和生产成本方面都能够降低很多。随着国内市场在超细颗粒的生产规模和市场份额的不断提高，大型超细破碎机是市场和企业的迫在眉睫的需求，若我国企业不能自主生产大型破碎机，在技术上过度依赖其他国家，产品上进行进口，那么我国的果蔬破碎行业的成本将大大提高，盈利目标将渐行渐远，另外没有自主产权的技术必将得到技术掣肘。（2）中国的自动控制技术的发展成程度、技术积累不足。现阶段我国超细破碎生产线上生产的产品的质量并不能得到有效地保证，主要的原因就是没有做到将计算机自动化控制技术与机械结合起来，完全依靠人工，人工在长时间的工作后会导致状态下降，因此出现的错误率较高，没有容错性。（3）因为材料生产水平的不足，因此机械零件的使用损耗很高和损耗所带来的能耗上升。材料在工作过程中损耗主要是由于材料冶炼技术的落后，因此造成 材料的损耗过快，能耗的上升只要是由于机器的规模过小、生产工艺流程不够精简。（4）特殊产品的生产工艺和应用设备落后。我国在大径厚比白云母粉的生产上远远不能满足市场的需求，市场供不应求，还需国外进口。总而言之，中华人民共和国的破碎机生产制造技术上存在的问题如下17：(1)各企业所研制的破碎机与国际领先水平的机器的技术水平差了至少一代，主要的差距体现在材料、结构、精度方面；(2)企业研发的产品种类较少，针对性不足，不能满足用户的专业品类的机器的定制需求；果蔬破碎机设计4(3)缺少破碎机的配套设备，主要缺少超细分级设备。第 2 章 总体方设计2.1 设计要求设计目标：果蔬破碎机；作用：主要用于果蔬破碎的生产；破碎机相关参数要求：生产率为 300500kg/h，破碎颗粒直径 2mm。2.2 破碎机结构及原理分析2.2.1 破碎机原理分析破碎技术发展至今，在前人的研究发展之下，目前世界上的破碎方法可以分为以下五类破碎方法：(1)压碎：如图 2.1-a 所示，压碎这种方法主要应用于大型脆性材料的破碎工序的第一道工序，一般将目标物体固定后采取大型液压机在缓慢等速的运动下，由于低速且恒定的线速度带来的低扭矩，使得挤压力逐渐增大，从而将大型材料分化，达到初步破碎的目的，在食品加工中，对于大型脆性材料的第一道压碎工序一般来说经常使用对辊破碎机。 (2)劈碎：如图 2.1-b 所示，劈碎这种破碎方法主要用于韧性较高的脆性材料，挤压无法做到大面积破碎时则采用这种方法，通过两侧同时进入的楔形刀具将韧性材料逐渐分化，缺点是对于一个目标物体来说工作次数过多，优点是单一工作时序上的能耗较低。 (3)剪碎：如图 2.1-c 所示，剪碎这一方法大多用在目标物体是类似于梁形的材料，这种材料的特点就是某一方向的长度远远大于另一个方向，且材料特性为硬脆性材料，将物体放在工作台上构成一个类似于简支梁的结构，上方刀具在中间作用力，使得物体不仅发生弯曲折断还能够被劈断。图 2.1 物料破碎方法示意图(4)击碎：如图 2.1-d 所示，击碎的这种方法大多数用在批量处理脆性材料时，将果蔬破碎机设计5被破碎物体固定后，使用另一物体对目标物体进行高速冲击，一瞬间释放的强大动能将达到击碎的目的，一般来说采用机件的高速运动来实现，这种破碎方法效率很高并且破碎范围也比较大。 (5)磨碎：如图 2.1-e 所示，磨碎这种破碎方法用在体积较小的韧性材料上，原因是由于磨碎方法利用物体间的相互运动所产生的的剪切力而起到的破碎作用，因此对两工作台的距离的要求是比较近的，通常可以将目标物体研磨成细粒状。在破碎的工艺流程中，根据目标物体的体积、外形、材料性质以及目标颗粒直径的不同，对应着不同的破碎方式，但是在实际过程中，一种破碎方式并不能直接达到最终的任务要求，因此通常需要两种及以上的破碎方法进行组合才能实现最终目标。2.2.2 破碎机结构分析(1)机械冲击式破碎机机械冲击式破碎机被应用于于中软硬度的目标物体，这种破碎机的工作原理是利用高速旋转的高强度锤头、叶片等冲击组件撞击目标物体，在撞击之后将物体分化，同时高速回转产生的向心力、离心力会使物体之间发生撞击，在冲击组件的旋转下又会产生剪切力，从而达到破碎的目的。 (2)齿爪式破碎机 齿爪式破碎机被应用于于谷物等硬度和刚性都很低的物体的破碎。它的主要破碎结构就是动齿盘和定齿盘。定齿盘上的定尺是两圈扁矩形定齿并与动齿盘上的三圈齿相啮合，通过动齿盘绕着定齿盘的轨迹运动，将两盘之间的破碎室内的谷物碾碎，整个运动轨迹可达到 360，由于破碎室很窄，因此会产生大量的噪声和粉尘。 (3)涡轮式破碎机 涡轮式破碎机一般用于大豆、米、小麦、食盐、矿物质添加剂和颜料的破碎处理，是将处以破碎室内的目标物体在涡轮旋转中产生的超高速涡流的作用下，使得物体之间产生了巨大的摩擦力和剪切力，高速旋转下产生的挤压力，会将物料破碎的更加细微，并且能够起到将物料降温的作用。 (4)立式锤片破碎机 立式锤片破碎机是一种省去了补风和冷却系统的能实现超微破碎的设备，由于省去了一些结构，因此该破碎机的能耗较低，并且由于独特的垂片式帅选，层层锤片虽然角速度相同但是末端具有较高的线速度，锤片与筛片、物料之间产生摩擦力、剪切力以及冲击力，在破碎室内的气压的作用下即可完成分筛，最终实现整个破碎的工序。 (5)卧式破碎机卧式破碎机实现的是冲击破碎的功能，该破碎机适用于颜料、非金属等硬度低的材料，其独特的双室气流分级结构能够完成破碎物的分级以及利用气流进行破碎室清洗的功能。果蔬破碎机设计62.3 方案设计2.3.1 破碎方案选择通过大量数据的市场调研、用户主体对象的问卷调查，在经过数据的分析和实际应用情况的讨论分析，针对于果蔬主体目标的特性分析机器的优劣性，最终确定采用锤片式果蔬破碎机的结构，如下图所示。本次设计的果蔬破碎机呈对称结构，扩大了收容空间，位于破碎机中心的转子可以实现正反和反转，这样的旋转方式的优势在于若锤片一侧经过长时间的工作后产生了磨损，无需停止机器的运动更换锤片方向，只需逆向旋转即可。5839246712.3.2 传动方案选择 在质量、结构、成本工作、工作环境等方面综合考虑，最终选择 V 带传动作为本次设计的果蔬破碎机的动力传输方式，将电动机的动力传递给破碎机，带传动能够吸收振动、互换性高并且有足够的挠度。果蔬破碎机设计72.3.3 工作原理电动机将自身的旋转运动通过V带传递给破碎机的高速轴，破碎室内的处于高速回转状态的锤片会将进入的目标物料打碎，随之也获得在破碎室内的转速，在这样的速度下被打碎的物料会因为与筛片产生撞击而继续粉碎，在破碎室内循环此动作即可将目标物料变成颗粒状，在破碎室内，破碎的过程可分为两个阶段，第一阶段就是锤片击碎，第二阶段就是更加精细的混合力的作用，经历过这两个阶段后，就可以得到比较细小的颗粒了，最终利用筛片孔的直径大小继续筛选颗粒，最终经过控制得到了直径为2mm的颗粒状粉末，随后即可进入出粉管经出料口排出。第 3 章 传动装置设计3.1 电动机选择3.1.1 电机功率的计算本次设计的破碎机所选择的电动机的功率情况，要根据破碎机的生产能力的水平来决定，需要控制在一定范围内才能达到最好的功效和能耗。一般应按下式计算：2.58.5()PQP电动机的功率(KW)；Q生产能力(t/h)。需要的颗粒直径较小，系数便可以取的稍微大一点，颗粒要求直径较大，系数便可以取的稍微小一点。按照经验取，则：300/ 500/Qkg hkg h电动机的功率3 5001.5Pkw 3.1.2 电机型号选择根据上述参数以及机器的工作特性的综合考虑，本次设计决定选用 Y 型三相异步电动机，型号为：。902Ys果蔬破碎机设计8电动机主要外形安装尺寸如图 3-1图 3-1 电动机外形尺寸图3.2 带传动的设计计算3.2.1 确定计算功率 （3-1）1.1 1.51.65APcak PKW 其中：工作系数；Ak传动的额定功率。P3.2.2 选择 V 带的带型 根据由机械设计第八版图 8-11 选用 Y 型带。1caPn、3.2.3 确定带轮的基准直径并验算带速 Vdd初选主动轮的基准直径1dd由机械设计第八版表 8-6 和表 8-8，取大带轮的基准直径 （3-2） 1min4020dddmmdmm验算带速 V （3-3） m/s95. 510006028404014. 31000603.1411ndVd果蔬破碎机设计9因为, 故带速合适。30m/sv5m/s计算从动轮的基准直径2dd由机械设计第八版式(8-15a)，计算从动轮的基准直径2ddi （3-4） 2dd1dd77.49mm=4028403372机械设计第八版表 8-8，圆整为 （3-100mm=2dd5） 3.2.4 确定中心距 a 和基准长度 Ld 由机械设计基础第五版式(13-16), （3-6）120120.72ddadd初定中心距 400mm=0a由机械设计基础第五版式(13-2),计算带所需的基准长度 1022mm4004)10040()10040(214. 340024)()(214. 3220212210addddaLdddddo （3-7） 由机械设计基础第五版查表 13-2 选带的基准长度： （3-1120mm=dL8） 按（13-16）计算实际中心距 a （3- 489mm210221200400200ddLLaa9） 中心距的变化为： （3-471mm=12000.015-489015. 0mindLaa10） （3- 525mm=12000.03+48903. 0maxdLaa11） 验算小带轮上的包角1 （3-15893 .57)40100(1803 .57)(18012ooooaddo2 .174o12012）计算带的根数 z 由机械设计基础第五版式(13-15)知 （3- kw66. 011. 19936. 0)06 . 0(.).(00LrKKPPP13） 果蔬破碎机设计10，根据取整原则，本次设计的 V 带取 2 根。66. 166. 010. 1rcaPPz求作用在在带轮轴上的压力0F由机械设计基础第五版表 13-1 得 Y 型带的单位长度质量,0.02kg/m=q所以 N 70.7795. 502. 095. 529936. 010. 1)9936. 05 . 2(500)5 . 2(500220qvzvKPKFca（3-14）应使带的实际初拉力，作用在轴上的压力为0Fmin0)(F （3-min0)(F280.78N24 .165sin77.70222sin)(21min0Fz15）3.2.5 带轮的结构设计小带轮的材料选择，由小带轮的基准直径，HT15050mm=202.5=2.5d40mm=1dd因此小带轮可采用实心式；由机械设计基础第五版表13-10得Y型槽的结构尺寸：，2=Z8mm,=e1.6mm,=h5.3mm,=bad，43.2mm=1.62+40=2h+dd=daa。20mm=62+81)-(2=2f1)e-(Z=B图3-2 小带轮结构大带轮的材料选择HT150，由大带轮的基准直径，60mm=242.5=2.5d100mm=2dd因此大带轮可采用腹板式,由机械设计第八版表13-10得Y型槽的结构尺寸：，2=Z8mm,=e1.6mm,=h5.3mm,=bad，103.2mm=1.62+100=2h+d=dada果蔬破碎机设计11。20mm=62+81)-(2=2f1)e-(Z=B图3-3 大带轮结构3.3 轴的设计与校核3.3.1 轴的尺寸计算计算主轴上的功率、转速、转矩1P1n1T=P； （3-1P1.38kw=0.980.961.5=222116） 式中为带传动的传动效率，为轴承的传动效率，12； （3-3372r/min=1n17） （3-950000=1T950000=11nPmm3388.79N337238. 118） 初步确定轴的最小直径。选取轴的材料为 45 钢，调质处理由机械设计第八版表 15-3，取。1200A （3-19） 17.2mm337238. 111233110nPAdt考虑到轴上有两个键槽，所以：，查手册取整得。 （3-19.436mm%)131 (mintdd20mm20） (3)装配方案转子、套筒、转子从左侧进入装配，轴承分别从两边进行装配。(4)轴的结构如图可以选择碳钢或者合金钢作为轴的材料。由于碳钢的材料特性比较优质，并且碳钢的购买成本比合金钢的购买成本更低，还可以通过特殊方法例如调质处理的方法弥补碳钢在耐磨性和强度方面的不足，最终选择了 45 号钢作为轴的材料。果蔬破碎机设计12图 3-4 轴的结构3.3.2 轴的校核 1)求水平面的支反力 ， （为单根 V 带的预紧力） （3-NF4 .14577.7022F0z10F21） 148NF2Z 根据A=0 （3-BZ1ZF154148.519154F19.5109.5）（22） 2007.2BZNF 0=B （3-1109.5 101ZF10169.5AZR2ZF23）-15819.5N=FAZ 2)求垂直面内的支反力=1YF12758.05PNF=2YF24020.4PNF 0=A （3-1109.5101 69.5ZF2101YFBYR24）92.2BYNF 0=B （3-25）1 109.5 101101YF2101YFBYR1727.8AYNF 3)求水平面内的弯矩图 （3-AZHAFM-15819.5=2193.14m-305.5N=2193.1426）果蔬破碎机设计13 （3-HBM2007.2=2193.14m193.8N=2193.1427） 4)求垂直面内的弯矩图 = （3-VAMAYF-1727.8=2193.14m-333.6N=2193.1428） = （3-VBMBYF-92.2=2193.14mm-8.9N=2193.1429） 5)合弯矩 （3-30）m361.4N=MMM2VA2HAA m333.7N =MMM2VB2HBB6)扭矩 （3-31） mmN3372.3819550000=9550000P/n=T果蔬破碎机设计14333.7N.m8.9N.m193.8N.m扭矩总弯矩垂直面361.4Nm.m333.6N.m水平面垂直面水平面305.5N.mAMyFMAyRFMXMARAXBRByBRBX3908.4N.mmNMHNyFNNXF15419.519.5XXMVMXTX193.14图 3-5 轴受力分析及校核图3.4 键选择与校核键的主要作用有两个，其中一个是连接轴和齿轮，因为键的存在，可以对齿轮进行周向定位，另一个是可以将轴的扭矩传递给齿轮，以便后续动力的传递，根据不同的传动要求以及所在轴的直径参数，键也应该选择不同的型号，也对应着不同参数的键，第一处轴的直径选择键，键的尺寸为：。因为轴的20mm=DGB/T10961666材料选择的是 45 钢，且静连接是轴与齿轮的连接方式，根据机械设计第八版表6-2 查得许用挤压应力为，取其平均值。键的工作长150MPa-120=p135MPa=p度为，键与轮毂的键槽的接触高度为。mmbLl10616mmhk365 . 05 . 0果蔬破碎机设计15由机械设计第八版式 3-32 可得 （3-31） pkldT1032pMPaMPa13511920103107 .4523T-传递的转矩（N.M） ，d-轴的直径（mm） ，l-键的工作长度（mm） ；A 型，b，L=lk-键与轮毂的接触高度（mm） ；，h 为键的高度，t，h=kb-键的宽度（mm） ，t-切向键工作面宽度（mm） ，-键的许用切应力（MPa） ，P-键连接的许用挤压应力（MPa） ， P可得键连接的的挤压应力小于许用切应力，因此选择这个参数的键即可满足这个轴的正常工作条件。第二处轴的直径选择键,键的尺寸为：。因为轴的31mm=DGB/T109690810材料选择的是 45 钢，且静连接是轴与齿轮的连接方式， 机械设计第八版表 6-2 查得许用挤压应力为，可取其平均值,键的工作长度为150MPa-120=p135MPa=p。键与轮毂的键槽的接触高度为，mmmmmmbLl801090。由机械设计第八版式 6-1 可得：mmhk485 . 05 . 0 （3- pkldT1032pMPaMPa135.549318043107 .245232）T-传递的转矩（N.m）,d-轴的直径（mm）,l-键的工作长度（mm） ；A 型，l=Lb,k-键与轮毂的接触高度（mm） ；k=ht,h 为键的高度，b-键的宽度（mm） ，t-切向键工作面宽度（mm） ，-键的许用切应力（MPa） ，P-键连接的许用挤压应力（MPa） ， P可见键连接的许用切应力小于键连接的许用切应力，因此选择这个参数的键即该满足这个轴的正常工作条件。3.5 轴承的选择与计算3.5.1 轴承型号的选择轴承的选择和轴的直径、材料、工作对象、环境都有关系，可选择的轴承的型号也比较多。本次设计的破碎机的轴承应用于机架上用来起到支撑主轴的作用，因此这果蔬破碎机设计16两个同型号的轴承不仅要受到主轴的重力作用，还要能起到抵消主轴上挂的锤片在运动中产生的径向力以及主轴运动过程中由于受力不均产生的轴向和径向的窜动。根据以上内容的分析以及计算，最终选择深沟球轴承作为本次设计所用的支撑轴承12。 安装支撑轴承的这一位置的轴的直径，因此需要选择内径为的深mmd2525mm沟球轴承来和轴的外径进行过盈配合；查表 6-1，选择型号为的深沟94-66007GB/T27球轴承。另一处安装支撑轴承的位置的轴的直径，同样选择型号为mmd25 的内径为的深沟球轴承。所选的轴承基本参数如下：6007GB/T94-27625mm ，25mm=d ，37mm=D 。7mm=B3.5.2 轴承的润滑和密封（1）润滑润滑是令破碎机运转的更加顺畅、抵抗摩擦力能耗更低的一种常规方式，是不可缺少的一个步骤。润滑主要起到四个方面的作用，这四个方面如下： 1）减少零件与零件之间摩擦，随之就会减少零件之间的磨损； 2) 由于一般的润滑剂都是液体，具有良好的导热能力； 3) 有润滑剂的工作表面不易被污染； 4) 润滑剂一般都具有粘性，因此具有一定的密封能力。值是选择轴承润滑方式的一个重要依据，具体选择方法参考下表。nd通过计算可得 ，5101.5337225=ndd滚动轴承内径，mm；n为滚动轴承转速，r/min。因此选择注润滑脂，用示加注油杯润滑脂。润滑脂的具有一定的粘性因此不易流失，会节约不少的成本，由于润滑脂的导热性非常良好，因此在机器工作期间会有大量的热量从润滑脂散发，因此装填润滑脂时不应装填过多，一般润滑脂的填充量不可超过填充空间的。2131（2）密封机械结构密封是用来隔绝外部环境与机器内部的，防止水、蒸汽、粉尘等进入机器内部，轻则影响精度，重则损坏机器，在采用润滑脂密封的基础上还需要使用专用的密封件，通常用密封圈或毛毡圈。果蔬破碎机设计173.5.3 轴承端盖的设计，67mm=15+52=2.5d+D=D，52mm=62.5+37=2.5d+D=D，7mm=1+6=1+d=d303030；，11=m，5mm=e 图 3-6 轴承端盖结构第 4 章 破碎装置设计4.1 破碎室设计4.1.1 破碎室参数计算破碎室参数主要由转子的回转直径 D（mm） 、破碎室宽度 B（mm）和主轴转速 n (r/min)。首先需要明确的量是的线性关系关系，通常来说使用大转子配备低转速才能BD有效地降低运转时产生的噪声，然后想要确定最终的值需要根据特定目标进行分类分析。破碎机若主要用于服务破碎，那么就要要选择较小的 B 值和较大的 D 值。由下经验公式求转子的回转直径和破碎室宽度的关系：= (4-1) =BDVNKe0.01375=601.50.55，取 (4-2)2.81.3=BD1.3=BD式中为经验系数，一般，N 为配套电动机的功率，.eK0.7555，0=eK1.5kw=N由（1）和（2）可得：,164mm=B180mm,=D主轴转速：= (4-3) 1nrv214. 3603372r/min =170. 0214. 36060式中 为锤片末端线速度，对于破碎小型物料，r 为锤片末端到主轴中r60m/s=V心的距离，单位为 mm5。4.1.2 破碎室结构设计果蔬破碎机设计18目前市面上的大部分破碎机的破碎室都采用的是圆形的结构，这样的结构能够在用料相同的情况下形成最大的体积容量，因此这是圆形结构的优点，但是圆形的破碎室结构的内部运行也存在着很大的缺陷，当物料进入后，立即会受到锤片的撞击而被击碎，少量物料进入不会有太大的变化，但是当大量的物料进入后，由于在圆形结构内的离心力的表现很显著，因此质量大的颗粒会在离心离的作用下运动到破碎室的最外围，并且左右的物料会在破碎室内壁上形成一个同向旋转但是速度稍慢的物料层，这样就会极大的减少大颗粒被锤片破碎的机会，即使遭到锤片的破碎，由于不是正面击中，侧面击中会导致颗粒产生旋转，则会导致破碎不均匀，需要更长的时间才能使全部物料破碎到所需要的直径大小，因此这样的破碎室结构不仅增加了能耗，还会影响破碎机的效率，因此改变破碎室的形状是提高破碎效率的重要途径之一。经过上述分析以及力学计算，本次设计创新性的设计了水滴型破碎室，不仅破碎室的外形是水滴型，破碎室内部的筛片也呈水滴形排列。当物料进入水滴型破碎室后，先在底部进行圆周运动，并且会逐渐上升，形成螺旋运动，由于上升空间越来越小，撞到内壁后，物料的会产生一个反向的加速度，使得物料旋转的速度变小，因此阻断了物料层的形成，改变了物料层的分布状态，此时大颗粒与小颗粒处于混合状态，使得各个形状的物料与锤片继续撞击，返回底部，然后重复上述动作，形成循环，在这样的循环中，物料直径会越来越小，并且能够及时排除粉末。如下图：图 4-1 圆形破碎室（左）,水滴形破碎室（右）4.1.3 锤筛间隙选择如图所示，锤筛间隙与决定物料层厚度成正比，是指锤片的末端与筛板的内表面之间的距离，若是物料层过厚，物料会将筛孔堵住，若是物料层太薄则达不到筛选的要求，根据目标物料和筛孔直径的不同，所设定的锤筛间隙也各不相同，据中华人民共和国果蔬破碎机的正交试验结果，谷物的锤筛间隙选择在；秸杆的锤筛间8mm，4隙选择在。本次设计的果蔬破碎机的锤筛间隙选择为8。14mm，104mm果蔬破碎机设计194图 4-2 锤筛间隙4.2 锤片的选择果蔬破碎机的锤片的性能比较如下图所示：锤片是易损件，当破碎目标是小型物料时，可选择矩形的锤片，为了增强锤片的可靠性和持续性，需要对锤片进行强化设计，选择的方案是将碳化钨合金堆焊在锤片工作的棱角上并对表面进行硬化处理，硬化处理的堆层厚度可选择在之间。3mm，1按中华人民共和国行业标准选择 I 型：，选择锤片的材料为92-10118 SB/T 4-40-120304 不锈钢。锤片数目： (4-4)BK1=Z 12.1=313028. 0式中 -锤片厚度，破碎谷物时，=24mm；破碎茎秆，=56mm；破碎骨头和贝壳，=610mmK -锤片配置密度系数，K =0.280.42，取值与颗粒直径成反比。11可设置 5 排，每排 4 片，锤片数目取整 Z=20，锤片经过热处理后，硬度可达到HRC5662，锤片的排列方式为对称交错式，这样的排列方式平衡性极好因为轴销的合力合在一个平面上构成相互平衡。单个锤片尺寸如下图 4-3 所示：果蔬破碎机设计20图 4-3 锤片4.3 筛网的设计筛网的作用是排料，同样也是一个易损部件，筛网的形状和尺寸影响着破碎性能。因为本次设计的破碎机能够破碎多粒度的物料，因此将底筛的位置设置在转子地下半周。本次设计的破碎机的筛片选择 2mm 厚的钢板，上面的孔冲压形成，筛孔的形状选择直径为 2mm 的圆孔8。图 4-4 筛子结构4.4 转子设计果蔬破碎机设计21转子采用双圆盘排列方式，通过套筒和双圆头键将两个转子固定，双转子结构会在锤片高速旋转时产生轴向负压，方便进料和排料。图 4-5 转子结构4.5 进料斗的设计进料斗设置在果蔬破碎机的顶部，可将目标物料从顶部竖直投入破碎室中，优点如下：顶部投入可增大破碎室内的压强，破碎室内的压强与排粉能力成正比，并且进料斗设置在顶部能够使机构一体化；进料口的锥形面与水平面的夹角为，一定的倾斜角度更有利于使物料精准37快速的进入破碎室。进料斗的设计如图所示。图 4-6 进料斗4.6 闸板的设计闸板的作用
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