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XX大学XX学院毕业设计说明书题 目：树枝粉碎成型机粉碎装置的设计 专 业： 机械设计制造及其自动化学 号： XX63240 姓 名： XX勇 指导教师： XX 教授 完成日期： 2012年5月21日 毕业论文（设计）任务书论文（设计）题目： 树枝粉碎成型机粉碎装置的设计 学号： XX63240 姓名： XX勇 专业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： XX 教授 系主任： XX 教授 一、主要内容及基本要求 本设计的主要内容是设计一个树枝粉碎装置，将树枝粉碎，利用刀盘加锤片粉碎方式进行粉碎。 其工作原理是：由电动机带动，将动力传到转子组件上，物料在高速旋转的作用下，不断被击碎直至达到筛网筛分的要求，进而落料。 粉碎装置的作用及功能是：利用刀盘的切碎与锤片的粉碎进而将树枝粉碎，有利于环境保护，产生再利用资源，而且便于运送。 为满足粉碎装置的各种性能，粉碎装置提出的设计要求有： 1）保证粉碎装置的平稳性。2）具有好的粉碎能力和粉碎效率。 3）保证粉碎颗粒的均匀性。4）锤片末端要有合适的线速度。 5）噪音要尽量小 6）筛网结构筛分效果要好，要防止堵塞。 7）结构紧凑。 8）可靠地粉碎装置与传动间的各种力和力矩，在满足零部件质量要小的同时， 还要保证有足够的强度和寿命。 粉碎装置关键部件的设计 ： （1）振筛结构的设计： 筛片的形状 筛孔的排列 （2）锤片的设计： 锤片的数量 锤片的排列方式 锤片的受力分析 （3）刀盘的设计：刀盘的上刀片数量形状结构的设计 刀片的受力分析 关键性理论和技术、技术指标： （1）锤片的数量以及硬度（2）锤片数目和锤筛间隙（3）粉碎装置空间尺寸（4）粉碎装置的动力传动 本设计主要通过粉碎装置结构方案的对比选择最佳结构并对粉碎装置关键零件进行设计从而设计出高效率，经济型的树枝粉碎机。 二、重点研究的问题 树枝粉碎机粉碎的各个关键零部件的设计，熟练使用proe或其他三维制图软件，设计三维模型，得到粉碎机机结构设计部分装配图和关键零件的设计图。 三、进度安排序号各阶段完成的内容完成时间1查阅相关资料第一周2确定粉碎系统第二周3确定各部分的结构第三周4零部件的设计第四六周5画零件图第七十周6画装配图第十一周7撰写毕业设计说明书第十二十三周8答辩第十四周四、应收集的资料及主要参考文献1 牛晓华，吴兆迁，樊涛. 3ZSX-20S树枝粉碎机的设计J.林业机械与木工设 设备 2010（11）：38-4. 2 朱思洪，付东荔，缪小红等.树枝粉碎机的研制J.南京农业大学学报，2004， 27（3）：111-113. 3 吉颖风.新型锤片式粉碎机筛分效率的研究D.北京:中国农业大学，2000. 4 王友林.树枝粉碎机的设计要点及分析J.林业建设，2008（2）：31-33. 5 赵国兴，孙广秦.锤片式粉碎机参数确定及对性能的影响J.农业机械化工与 电气化，2007（3）：15-20. 6 王东，祝正加.粉碎机粉碎性能的影响因素J.粮食与饲料工业，2000（11）20-21.7 XX文广.锤片式粉碎机异型粉碎室的理论分析及实验研究D. 内蒙古:内蒙古 农业大学，2006. 8 濮梁贵，纪明刚.机械设计.高等教育出版社M. 9 落迎社.材料力学.武汉理工大学出版社M. 10 孙桓，陈作模.机械原理.高等教育出版社M. XX大学XX学院毕业论文（设计）评阅表学号 XX63240 姓名 XX勇 专业 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计）题目： 树枝粉碎成型机粉碎装置的设计 评价项目评 价 内 容选题1.是否符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的；2.难度、份量是否适当；3.是否与生产、科研、社会等实际相结合。能力1.是否有查阅文献、综合归纳资料的能力；2.是否有综合运用知识的能力；3.是否具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力；4.是否具备一定的外文与计算机应用能力；5.工科是否有经济分析能力。论文（设计）质量1.立论是否正确，论述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范；2.文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何；3.有无理论价值或实际应用价值，有无创新之处。综合评 价论文选题难度、份量适当，符合培养目标要求，能体现学科专业特点，达到了综合训练的目的。该生具有较强的文献查阅、资料综合归纳整理的能力，具有综合运用知识的能力，设计方案可行，工作量饱满，论文质量良好。同意参加答辩。评阅人： 2012年5月21日 XX大学XX学院 毕业论文（设计）鉴定意见 学号： XX63240 姓名： XX勇 专业： 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计说明书） 43 页 图 表 8 张论文（设计）题目： 树枝粉碎成型机粉碎装置的设计 内容提要： 本设计的主要内容是利用刀盘加锤片将树枝进行粉碎。 本设计主要对150mm以下的树枝进行粉碎，在此设计中初步方案有直接粉碎，鼓筒式粉碎，刀盘粉碎，刀盘加锤片粉碎。通过对此四种方案的比较，在此选择了刀盘加锤片粉碎，此方案的特点是结构简单，操作方便，粉碎效果好，生产率高，粉碎均匀等优点。此粉碎装置的工作原理是：由电动机带动，将动力传到转子组件上，带动刀盘旋转从而带动飞刀旋转，飞刀将输送进来的树枝进行一部分一部分的切削，切削完的树枝在风机的作用下到达锤片组端，利用锤片进行再次粉碎，粉碎完的树枝达到筛分要求时在筛网中排出，未达到筛分要求时不能从筛网中排出。从而在锤片的作用下继续粉碎直到达到筛分要求，通过筛网从出料口处排出。在此设计中，主要设计了主轴，刀盘，锤片，飞刀，锤架板等关键零部件。通过对其结构的理解和参考，设计出一台树枝粉碎机，将其优化。 本设计利用刀盘加锤片进行粉碎，有利于保护环境，美化环境，产生再利用资源，而且并于运送。指导教师评语XX勇同学在毕业设计过程中，态度十分认真，查阅了树枝粉碎装置相关中英文资料，并对设计任务作了认真的理解与分析，通过多种设计方案的比较，从中提出了一个切实可行的设计方案。在此基础上，很好地完成了粉碎装置关键部件设计与建模，其主要工作如下：其一，对四种不同的粉碎方案的比较，选择了刀盘加锤片粉碎；其二，确定了粉碎装置关键部件的相关参数；其三，设计了主轴，刀盘，锤片，飞刀，锤架板等关键零部件。在设计过程中，其理论知识扎实、善于分析、工作量饱满，论文立论正确，论述清楚，图纸符合设计要求。同意参加答辩。建议评定成绩为良好。指导教师： 2012年 5 月 21 日答辩简要情况及评语根据答辩情况，答辩小组同意其成绩评定为答辩小组组长： 2012年 月 日答辩委员会意见经答辩委员会讨论，同意该毕业论文（设计）成绩评定为答辩委员会主任： 2012年 月 日目 录摘要IIAbstractIII第1章.绪 论11.1 课题的目的和意义11.2 国内外粉碎机发展概况21.2.1国外粉碎机发展概况21.2.2我国粉碎机械发展概况41.2.3我国粉碎设备的发展趋势41.2.4树枝粉碎机方案的比较与选择5第2章.锤片式粉碎机的设计62.1 刀盘锤片式粉碎机的主要结构62.2.粉碎装置参数的确定及设计计算62.2.1转子直径D与粉碎室宽度B的确定62.2.2 配套功率N的确定72.3转子的设计82.3.1 轴的结构设计92.3.3刀盘的设计132.3.4 锤片的设计142.3.6锤片的排列方式152.3.8锤架板172.3.9套筒的设计18第3章.零件强度校核193.1轴的强度校核193.1.1 求轴上的载荷193.2 轴承寿命校核243.2.1求比值243.2.2初步计算当量动载荷P253.2.3验算轴承寿命253.3键的选择及校核计算26第4章.基于Pro/E的转子三维实体造型284.1主轴284.2 锤片284.3 套筒、锤架板294.4 锤片隔套、销轴304.5 刀盘、飞刀314.6 转子的虚拟装配32总 结34参考文献35致 谢36附录1：37附录2：43摘要刀盘锤片式粉碎机是树枝粉碎成型加工机械的四大主机之一,其性能对树枝的加工节能降耗意义重大。分析了刀盘锤片式粉碎机的结构特点,设计出满足要求的刀盘锤片式粉碎机。建立了刀盘锤片式粉碎机转子的基本模型，参考文献表明，锤片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。转子是锤片式粉碎机的主要工作部件。利用Pro/E对锤片式粉碎机转子中的各零件进行三维建模、虚拟装配、模型分析。设计者可以充分利用Pro/E单一数据库管理技术，通过改变尺寸参数来方便地修改和更新零件，还可以直观地观察和分析转子的外形、零件间的相互位置关系。关键词：振动；刀盘锤片式粉碎机； Pro/E；转子；三维建模 AbstractHammers mill, which is one of the four main feed processing machineries and one of the necessary equipment of feed processing, has a great influence on economy energy sources in feed factory. In this paper the structural features of the hammers mill are analyzed. A discrete model of hammers mills rotor was set up. Mills rotor arranged in different hammer forms was analyzed by way of dynamic simulation with virtual prototype technology. The result that is similar to facts was deduced. The conclusion indicated that the rotor with interlaced or symmetry-interlaced hammer form has better balance and the former is with good stability because of its equal load on each bearing. Rotor is an important assembly of hammers mill. This research utilized Pro/E to carry out three-dimensional modeling of the parts of hammer mills rotor, virtual assemble, model analysis, and motion emulation. Key words: Vibration；hammers mill；Pro/E；rotor；3D modeling. III第1章.绪 论1.1 课题的目的和意义目前，国内树枝粉碎大都采用锤片式粉碎机，它利用高速旋转锤片对树枝产生强烈的冲击和搓擦，而达到物料破碎的目的。其主要特点是结构简单、适应性强。粉碎是工业生产环节不可缺失的工序之一。粉碎是指在外力的作用下，克服了固体物料分子间的内聚力，使固体物料外观尺寸由大变小，物料颗粒的比表面积(单位质量的表面积)由小变大的过程。粉碎后可以提高物理作用及化学反应的速度。在把固体物料变成最终成品的许多加工过程中，粉碎是一个非常重要的工艺过程，据不完全统计，人类生活和生产中每年约有数千亿吨固体物料需要经过各种程度的粉碎加工。由于人类生产的飞速发展和生活水平的迅速提高，人们对粉碎加工的产品需求增加。因而需经粉碎加工处理的固体物料也将增多。这就需要深入研究粉碎过程，对粉碎理论、方法、设备进行系统的探讨。为此在20世纪80年代初形成了一门独立的学科粉碎工程学，专门研究固体物料的粉碎行为及其属性的学科。粉碎机是粉碎加工的主要设备，在工农业生产、人类生活的许多领域被广泛应用。例如在制药业、化工业、食品业、饲料加工业，还有冶金矿山、涂料、建材、造纸等行业，甚至科研单位都需要粉碎机。由于粉碎机在许多行业得到普遍使用，目前粉碎机的市场还有很大潜力，因此国内外对粉碎机的研究与发展均很重视。但是各种物料在粉碎加工过程中产生发热、振动和磨擦等作用，使能源大量消耗，因此粉碎作业是消耗巨大能量的低效作业。多年来，技术人员一直在从理论研究、旧设备改造到创新设备，直至改变生产工艺流程等方面来研究如何达到高效节能地完成粉碎过程，达到降低其功耗高等缺点。但目前真正节能高效的粉碎机还没有开发出来。研制出更符合实际生产需要的高效率的粉碎机，还有待于广大科研人员和制造商们的发明创造。相关粉碎工程学科专家指出，今后若干年内粉碎工程学发展的中心议题仍然是降低能耗，提高经济效益。1.2 国内外粉碎机发展概况锤片式粉碎机因具有结构简单、通用性好、适应性强等优点，广泛地应用于各种物料的粉碎，被称为万能粉碎机。目前，在国内外树枝加工企业中锤片式粉碎机是最重要的生产设备之一，大约一半以上的物料要经过锤片式粉碎机加工。1.2.1国外粉碎机发展概况近年来，国外对超细粉碎及分级设备、工艺、微细颗粒粒度测定等方面的研究十分活跃，这是由于国外在复合材料、新型陶瓷、电子材料等许多尖端技术方面迅速发展而决定的。在先进的工业化国家，微米级超细粉碎设备已渡过了其发明时期，而进入成熟、配套、完善的阶段 ,设备研究朝着亚微米级超细粉碎和微米级精密分级的方向发展。粉碎技术的发展主要表现在产品微细化、微粉功能化、 设备自动化、节能新工艺和新设备及低污染高强度材料的应用等方面。1895年美国研制出人类历史上第一台锤片式粉碎机，之后锤片式粉碎机在国外饲料工业生产中便得到迅速发展。由于饲料所用原料上的差异，在欧洲的饲料加工多采用混合粉碎(先配料后粉碎)，且经常没有任何谷物原料；而美国的饲料配方是以50的玉米或小麦为基础的，很少使用难以粉碎的谷物，比如燕麦和大麦等，原料水分也略低于欧洲。从应用形式上锤片式粉碎机向两个方向发展：首先在于美国的产品追求筛片面积大，而欧洲的讲究冲击齿板面积大。例如，美国的Champion公司及Jacobson公司等标榜自己的产品为全周筛，而欧洲最为典型的是荷兰的Van Aarsen公司的2D系列锤片式粉碎机，其冲击齿板面积几乎达整个粉碎室周围面积的一半(占46)；其次在于筛片的安装。美国锤片式粉碎机在安装、更换筛片时必须停机并且打开机壳才能进行，而欧洲的许多锤片式粉碎机是从轴向插入式，不需停机和打开机壳即可抽出原有筛片，插入新换筛片；还有的机型可沿轴的一端插入从另一端抽出，还可实现自动遥控换筛， Van Aarsen公司的2D系列锤片式粉碎机两侧装有遥控电动换筛装置，在运行中就可以更换筛片。还有其它变型粉碎机，如涡轮粉碎机，其特点为在粉碎室筛片的末尾或在与进料口约成270。角处，使未过筛的粗粒物料沿垂直方向向上抛出粉碎室，然后靠重力作用返回粉碎区。该机型的优点是不需配备外设筛分设备，粗粒物料在机内自行循环；缺点是整机结构不对称，不能通过简单调换转子旋转方向来利用锤片的两侧。大部分锤片式粉碎机只有一个转速，MIAC公司在20世纪50年代研制出第一台双速驱动的H880型锤片式粉碎机，双转速可以增强打击作用，提高粉碎效率。在国外，近年来为适应饲料粉碎的特点及需求，还有采用变频装置控制锤片式粉碎机的转速来改善其粉碎性能。在结构上，近年来还出现了立式锤片粉碎机。下面是几种国外常见的粉碎机：1）V9H型锤式粉碎机 罗马尼亚生产的型锤式粉碎机是一种万能型粉碎机,它既能粉碎各种谷物精饲料，也能粉碎干草覃秆等饲料，这种粉碎机的特点是初体用铸件制成，利于制造，筛板的包角大，生产效率高和采用内包式排料风扇，使排料部分的结构大大简化。此种粉碎机的内部结构，在两块圆形的转盘上销连有六排长方形的活动锤片，每排有锤片八枚共有48片，筛板包在转盘之外,其包角约为280，较大的包角有利于粉碎饲料的通过，从而能减低动力消耗和提高生产率。整个筛板镶嵌在铸铁机壳的凹槽中，安装牢固，筛子不易变形,粉碎机上共附有五种不同孔径的筛板，其孔径分别为1、2、3、4、5毫米。可以根据所粉碎饲料种类和细度要求的不同来选用适当的筛板。撞击板装在粉碎室的右上角。在精料盛料斗的底部有一个可调插板，它可以改变斗底排料口的大小，用来控制精料的流量。在斗底排料口的下面有一块倾斜的托料板，通过装在机壳外的调节杆可以调节托料板的倾斜角度，以控制饲料喂人斗。当托料板倾角增大时，饲料能很快的通过，因此喂入增大，反之则减小。在粉碎茎杆、干草等粗饲料时,应把草料喂人斗前端的挡板向前转动使草料能直接落人粉碎室中。风扇叶片装在转盘的侧壁上，这样就大大地简化了风扇结构，并且也省去了风扇人口部分的吸料管。动力通过皮带轮和一对齿轮来带动转盘，齿轮的速比为1:3.5。这种粉碎机适合与2030马力的拖拉机配套使用,也可用15千瓦的电动机来带动。皮带轮的转速为800900转/分。粉碎谷物饲料的生产率为3501250公斤/时,干草为100150公斤/时。外形尺寸为12507003000毫米,重量为710公斤。2）英国Massey-Ferguson公司935型万能粉碎机这种粉碎机的通用性很大，它除了能粉碎各种谷物饲料外，也能粉碎秸秆、磨制草粉和制作青贮饲料，此外还能作为抛送器之用，将切碎的青饲料抛入青贮塔。此种粉碎机的结构，它由喂料斗、机壳、转盘、吹送管和聚料桶等部分组成。喂料斗装在机壳的侧壁，机壳的内部装有转盘和筛板，顶部与吹送管相联，吹送管的末端与聚料桶相接。喂料斗成簸箕形，在其前端有一块半圆形 的罩盖，盖内有一块月牙形的挡板，用来防止饲料从粉碎室里向外飞溅。3）法国Carriere-Guyot公司Pulverix牌饲料粉碎机该公司生产有三种类型的固定锤杆式粉碎机。1型为自重排料，2型和3型为气流排料。4）日本横山工业公司的双转盘式粉碎机目前世界上所有的锤式粉碎机都存在有粉碎效率不高的缺点，这主要是因为粉碎室内有一团已粉碎的树枝包在转盘的周围，形成环形，随着锤片一同转动，因此从喂人口新进人的树枝首先是与这个环形的树枝相遇，被带着缓慢地旋转，然后才能与锤片相遇，受到锤片的打击。由于饲料颗粒在受打击时已具有一定的速度，根据冲量定律，这时打击力将会显著地减弱，使粉碎机的粉碎效率不高。但是采用双转盘式粉碎机不但能避免这种缺点，而且由于在打击时树枝木屑的运动方向是与锤片的方向相反，因此反而会增强打击作用，能提高粉碎机的效率。1.2.2我国粉碎机械发展概况粉碎的目的与意义：固体物料经过粉碎，颗粒由大变小，物料单位质量的表面积增加，可以提高物理作用及化学反应的速度；在矿物加工过程中，矿石经过粉碎，可以实现不同矿物的彼此解离；几种固体物料的混合，也必须在细粉状态下，才能均匀混合。粉体材料最重要的质量指标之一是粒度和粒度分布，而粒度和粒度分布决定了粉体产品的技术性能和应用范围。例如，物料的比表面积、化学反应速率、吸附性、堆积性、补强性、在液相介质中的沉降速度、溶解性、光学性能、电性、磁性等，这些都与应用范围有直接关系。而产品的应用领域对物料的粒度及粒度分布均有严格的要求。粉碎是当代飞速发展的经济社会必不可少的一个工业环节。粉体技术被看作是高技术工业最重要的基础技术之一。1.2.3我国粉碎设备的发展趋势鉴于粉碎技术及设备的应用涉及化工、冶金、建材、电子、化工、医药、农业等许多领域的广泛性，以及被粉碎材料种类的多样性，尤其是当代高新技术发展对材料深加工制备提出越来越高的要求:粒度微细化、粒度分布均匀化或颗粒形状特定化、品质高纯化、表面处理功能化等等，必将促使粉碎技术与设备的不断发展。其发展和研究的主要方面应包括:1)开发粉碎与分级相结合的闭路工艺及设备，从而降低能耗，提高生产率；2)提高和改进现有粉碎设备的性能，降低生产成本，增加品种和机型；3)实现工艺研究和设备开发的一体化，针对具体物料特性，进行设备开发设计；4)重视粉碎基础理论的研究。1.2.4树枝粉碎机方案的比较与选择树枝粉碎机按其工作原理可分为盘式切碎加锤片粉碎、鼓式切碎加锤片粉碎、直接锤片粉碎和刀盘粉碎四种结构形式。在这四种方案中，结合上述粉碎机的各种特点进行比较，对本设计我选择了盘式切碎加锤片粉碎方式，其原因是盘式切碎加锤片粉碎这种形式因其具有结构简单、操作维修简便、粉碎效果好和生产效率高等优点。刀盘锤片式粉碎机的结构和工作原理是：刀盘锤片式粉碎机由切削部分、粉碎部分、筛分部分三部分组成。其工作原理是：传动轴从电动机获得动力后，驱动刀盘和粉碎锤片在机壳内做旋转运动，树枝不断的投入，粉碎机不断的切削和粉碎筛分，通过筛孔的物料被风吹到机外，不能通过的则在机内继续粉碎。第2章.锤片式粉碎机的设计2.1 刀盘锤片式粉碎机的主要结构刀盘锤片式粉碎机主要由电动机，机架和机壳，转子，进、出料口，输送装置等部分组成。简图如下所示：图2-1刀盘锤片式粉碎机整体结构已知设计参数：该粉碎机为单轴锤片式树枝粉碎机，为了提高粉碎机的利用率，采用刀盘加锤片粉碎，刀盘线速度为80120r/min。工作条件：连续单向运转，工作时有轻微震动。 2.2.粉碎装置参数的确定及设计计算2.2.1转子直径D与粉碎室宽度B的确定1）转子直径D的确定由得转子直径为： 2）粉碎室宽度B的确定粉碎机转子直径D与粉碎室宽度B之积可用以下经验公式求得: (21)式中：B粉碎室宽度，mm； k经验系数,一般取0.290.75； D转子直径，mm。DB确定之后, 为了降低噪音, 一般采用大转子低转速, 确定要根据粉碎物料的品种具体分析。如果以树枝等物料为主, 要采较小的B和较大的D；如果是以粉碎牧草为主，则要采用较大的B和较小的 D。将数据代入式(21)得： B=0.43600mm =258mm2.2.2 配套功率N的确定 电动机配套功率由下式确定： N=（6.4-10.5）Q (22)式中：N电动机功率，KW； Q生产率,t/h； Q=N/KE。得配套电动机的功率为： N=（6.410.5）3.03 KW =（19.431.8）KW根据JB/T52741991 所选电动机的型号为 Y180l4，其主要参数如下所示：功率：22KW电流：42.5A转速:1470r/min额定转矩：2.2Nm最大转矩：2.3Nm机座带底脚，端盖无凸缘（B3型）安装尺寸和外形尺寸见表31所示：表21电动机安装尺寸机座号DFGEKHABCABACADHDL180L481442.511015180279279121355380285430710详见图2-2：图2-2电动机外形2.3转子的设计转子是粉碎机的主要工作部件，由主轴、刀盘、飞刀、定位套筒锤架板、销轴、锤片和锤片隔套等组成。2.3.1 轴的结构设计1）初步确定轴的最小直径先按式（213）初步估算轴的最小直径 （23）式中：轴的最小直径,mm ； 系数,可由下表查的； 输出轴上的功率，(带的传动效率：0.96)，KW ； 轴的转速,r/min。表2-2 轴常用几种材料的及值轴的材料Q235-A、20Q275、354540Cr、35SiMn/MPa15-2520-3525-4535-55149-126135-112126-103112-79注：1）数中值是考虑了弯矩而降低了许应扭矩切应力。 2）在下述情况时，取较大值，取较小值；弯矩较小或只受扭矩作用，载荷较平稳、无轴向载荷或只有较小的轴向载荷，减速器的低转速轴，轴只做单向性旋转；反之，取较小值，取较大值。选取轴的材料为45刚，调质处理。根据上表， 取=120 =220.96 KW =21.12 KW在此计算转速为1800r/min的转子直径，则有： =27.27mm根据实际需要去该轴的最小直径为40mm。2）拟定轴上零件的装配方案根据设计的要求该轴上零件的装配方案如下图所示：图2-3 转子结构图3）各轴段的直径和长度确定a.为了满足皮带轮的轴向定位的要求，I-II轴段右端需制出一轴肩，由于皮带轮轴向比较长又考虑到轴的强度问题所以与皮带轮配合的轴的长度要小于皮带轮宽度，故取。b.初步选择轴承。因轴承需要承受径向力和承受轴向力，故选用圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度的圆锥滚子轴承330010，其尺寸为，轴承与轴的周向定位采用过渡配合来保证，此处选轴的直径尺寸公差为m6，而。c.取安装锤片处的轴段3-4的直径为，锤片是装在靠锤架板支撑的销轴上的。已知粉碎室的宽度为246mm，为了固定锤架板将轴段3-4设计成带有螺纹的，用锁紧螺母来固定锤架板，因此轴段。d.为了便于对锤片组与刀盘的安装与定位，在此轴段5-6处安装一轴肩，其直径为，。e.安装刀盘处的轴段7-8的直径,由刀盘宽度为40mm,为了使轴套筒端面可靠的压紧刀盘，刀盘右端用以锁紧螺母进行锁紧，因此此轴段。f.刀盘右端设计以锁紧螺母，将此轴段设计成带螺纹的，此轴段8-9的直径为,。g.在8-9轴段右端设计一轴承将主轴固定，此轴段，。h.此轴已基本设计完成，其主轴总长为L=256mm。4）轴上零件的周向定位皮带轮与轴的周向定位均采用平键连接，按由机械设计手册查得平键截面，A型键，键槽用键槽铣刀加工。锤架板与轴连接选用A型平键，轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的。刀盘与轴连接选用A型平键，尺寸为。5）取轴端倒角为，各轴肩处圆角如如轴所示。2.3.2飞刀的设计飞刀是刀盘粉碎机的主要部件之一，飞刀的性能对树枝刀盘粉碎机的工作起很重要的作用。由盘式树枝粉碎机的生产能力Q(实积/h)为 10-8 (2-4)式中: 设备时间利用系数，取=0.30.5； 工作时间利用系数，取=0.70.8； 原料形态影响系数，成捆树枝取=0.30.7，其他原料取1； 刀盘转速，/； 飞刀数量； 树枝平均长度，； 树枝的断面积，2； 取，=2/4，则由上式可得 Z=3.4，圆整为 Z=4，故由生产率可选飞刀的数量为4把。由下式（2-10）中，其中已知，为进料口的倾斜槽的倾角为45，为常数，如要使主切削力最小就要使+=45，考虑道具的强度取飞刀楔角=38,那么=7,在考虑到刀盘回转时的平衡，四把刀位 （2-5）置两两对称，考虑到两把刀刀刃长度必须大于进料口，才能使切削没有“死区”，进料口在140mm,没把刀刃长度为85mm，飞刀的安装高度为10mm,由此得树枝的切碎长度为10mm,根据主要参数设计刀具如下图所示： 图2-4飞刀2.3.3刀盘的设计刀盘主要是安装飞刀和储存能量，在切削树枝的时候释放动能，在不切削的时候储存动能，保证树枝粉碎机连续工作。根据: （26）其中T为切削时的扭矩，F是切削力，是飞刀到中心轴线的距离。由理论公式得，飞刀离主轴中心越近，切削时的扭矩就越小，到盘的外径尺寸可以设计得越小，粉碎机的结构也就越紧凑，但受到主轴和轴承座以及进料口的影响，并留有适当的余量，同时考虑飞刀通过进料口的组合长度应大于进料口的宽度即根据飞刀的尺寸设计安装孔的位置，较近的飞刀安装槽道主轴中心线的距离为90，较远的飞刀安装槽距离主轴中心线的距离为90+160=250mm,再加上飞刀宽度及边缘尺寸，刀盘的外径为600mm较为合理，考虑刀盘本身的转动惯量和安装飞刀等因素，取刀盘的厚度为40mm。根据这些主要参数设计，如下图所示：图25 刀盘2.3.4 锤片的设计锤片是锤式粉碎机最主要的工作部件,也是易损件。我国每年锤片耗用钢材数万吨以上。提高锤片的使用寿命具有重要意义。锤片的形状、尺寸、排列方法、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。各种锤片的使用性能比较见表2-3。表23各种锤片使性能比较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。阶梯形锤片工作棱角多,粉碎效果好,但耐磨性差。尖角锤片适于粉碎纤维质物料,但耐磨性差。环形锤片只有一个销孔,工作中自动变换工作角因此磨损损均匀,使用寿命较长,但结构较复杂。由国家机械行业标准规定了锤片的型式，规格和设计要求。根据本此的设计要求选择I型锤片，其具体设计图形如图2-9所示：图2-6 锤 片本次设计中选用I型锤片，锤片的具体参数为：长度a:172 mm宽度c：40mm厚度e：5mm孔到锤片一端的距离b：127mm由于锤片是粉碎机加工的核心部件，所以要求较高。本锤片选择的金属材料是65Mn钢，且经过热处理。热处理淬火区硬度为50-57HRC,非淬火区硬度不超过28HRC。2.3.5 锤片数目的确定 参考锤片式饲料粉碎机，该树枝粉碎机的锤片数Z由下式确定： （27）为粉碎室宽度， 为锤片配置密度系数(0.280.42), 为锤片厚度(5mm),经计算得 1320.故此树枝粉碎机设计为16把锤片，分4组，每组4片。2.3.6锤片的排列方式锤片式粉碎机的转子不同于机械设备中常见的内部无活动部件的转子，其执行粉碎工作的主要部件锤片，是悬挂在均布于转子锤架板的销轴上的，其与销轴的联结方式属于铰接，各锤片可绕销轴自由转动。一般来说，不同用途、规格的锤片式粉碎机转子的销轴数（即圆周均布的锤片组数）有所不同，但为减少运转过程中的不平衡，一般均为偶数；另外，单根销轴上装配的锤片数量时常差别很大，但总的原则是，同一台粉碎机关于中心对称的两根销轴上装配的锤片数量相同。如图2-7所示为四销轴十六锤片对称排列转子结构。 图2-7锤片式粉碎机转子结构1、销轴 2、隔套 3、园螺母4、止退垫圈 5、锤片6、主轴 7、锤架板主轴既起着安装、支撑锤架板及锤片组的作用，又担负着动力的输入；锤架板是将锤片组与主轴连接成一体的中介；销轴穿过两锤架板上对称均布的孔，并与锤片铰接；隔套的作用仅是将锤片间隔开来，根据需要形成各种排列方式。隔套的长短很容易通过加工予以改变，其排列位置、顺序又可以方便地进行调整，这为锤片组多种排列形式的出现提供了条件。常见的方式有螺旋线排列、对称排列、交错排列、对称交错排列4种。如图2-8所示:(a) 螺旋线排列 (b) 对称排列 (c) 交错排列 (d) 对称交错排列 图2-8转子锤片组排列(a) 螺旋线排列：螺旋线排列方式分单、双螺旋两种，图a为单螺旋线排列。该排列是最简单的锤片排列方式，锤片轨迹均匀，不重复，但关于主轴中心对称的各对销轴上各自锤片组产生的离心力合力的作用线不在同一直线上，存在着不平衡力矩。(b) 对称排列：该排列方式中，关于主轴中心对称两销轴上的锤片安装对称，锤片运动轨迹重复。工作过程中，锤片磨损比较均匀。(c) 交错排列：该排列分单片和双片两种形式，图c为双片交错排列。工作中，锤片轨迹均匀，不重复，但工作时物料略有推移，销轴间隔套品种多。(d) 对称交错排列：该方式锤片排列对称，运动轨迹均匀，不重复，轨迹覆盖区域广。本次设计采用的是对称交错布置的锤片排列方式。2.3.7 锤筛间隙的影响锤片外端面到筛板和粉碎室内壁间的间隙影响加工树枝的合格率，间隙过大，木屑在加工室内做环流运动时，遭受锤片打击的机会少；间隙过小，木屑遭受打击的机会增多，使粉碎的木屑过细粉碎，锤片端部的摩擦阻力增大，功耗增大，参考国内外粉碎机的研究，本树枝粉碎的的间隙取为10mm。 2.3.8锤架板锤架板起支撑销轴和锤片的作用。它利用套筒将其固定在主轴上，转盘架的直径设为436mm,厚度为5mm.其具体形状如图2-9所示：图2-9 锤架盘2.3.9套筒的设计套筒形状如图2-15示所示：图2-10 套 筒第3章.零件强度校核3.1轴的强度校核3.1.1 求轴上的载荷由于影响主轴强度的因素较多，这里不作全面分析，只能做一个初步的估算。轴上受力分析：1）轴上主要承受以下几种力：a.皮带轮的径向力；b.转子旋转时，由于不平衡引起的离心力；c.轴承支反力。2)求各力的大小a.皮带轮的压轴力由粉碎机的转速为3600r/min，V带根数为4跟，由传动装置计算的皮带轮上的压轴力的最小值为：b.离心力公式为：式中：质量，为重力，为重力加速度，m/s； 质点距轴心的距离，m； 角速度，rad/s。锤片组允许质量差5g引起的离心力： 转子允许中心偏移量引起的离心力：已知转子重20kg，转子中心线允许偏移量为0.01 mm； 刀盘引起的离心力： 三项合计： 转子重力和离心力，是由两个转盘传到主轴上的，离心力方向随主轴旋转而变化。根据分析，当离心力方向均为铅垂方向时，对主轴受力最不利，所以现在按铅垂方向计算。 离心力由刀盘传到主轴上，离心力的方向随主轴旋转而变化。根据分析得： c.在轴承作出的轴承支反力。c.1按弯扭合成强度条件校核求轴上的功率：转速为3600r/min时轴上弯矩T为： 按最大压轴力和最大弯矩来计算轴的强度，如此时满足强度要求， 。c.2轴承支反力做出轴的计算简图如图3-1所示：图3-1 轴所受载荷分析图求竖直面内支反力，作竖直面内弯矩图，竖直面内受力情况如图。c.3竖直面内A，B的支反力：对A点取矩的方向与原来假设方向相同。 c.4求竖直面内弯矩A点弯矩B点弯矩 C点弯矩D点弯矩c.5求当量弯矩根据轴的工作情况可知，扭转切应力为脉动循环变应力，取。 c.6按弯扭合成应力校核轴的强度。校核A截面 校核B截面校核C截面校核D截面轴选用的材料为45钢，调质处理，查表15-1得，故该轴是安全的，满足要求。轴的载荷分析图、弯矩、扭矩图如下图32图所示：图3-2 弯矩、扭矩图3.2 轴承寿命校核选用30000型圆锥滚子轴承，轴承代号为30310。轴承反装轴向载荷,预期寿命。轴承径向载荷，。轴承转速为3600r/min，验算轴承的寿命是否满足要求。轴承所受载荷如图3-3所示：图3-3轴承受力图3.2.1求比值 根据机械设计表135，圆锥滚子轴承最大e值为0.44，故此时 3.2.2初步计算当量动载荷P 根据式来计算轴承的当量动载荷。根据机械设计课本表136取。根据机械设计课本表136取,轴承基本额定动载荷为，Y值需在已知轴承型号和基本额定定载荷之后才能求出。相对轴向载荷，在表135中介于0.0250.07之间，对应的e值0.180.27，Y值为2.11.6，用线性插值法求Y值。则有： 当量动载荷为： 3.2.3验算轴承寿命由式来计算轴承的实际寿命则有： 由以上验算可知所选轴承满足寿命要求。3.3键的选择及校核计算a、轴上与皮带轮相联处键的校核键C128 单键键连接的组成零件均为钢，满足设计要求。b 、与轴上锤架盘相联的键的校核键A1610 单键键连接的组成零件均为钢，满足设计要求。c、与轴上刀盘相联的键的校核键A1610 单键键连接的组成零件均为钢，满足设计要求。第4章.基于Pro/E的转子三维实体造型粉碎是树枝粉碎成型最为重要的工序，而锤片式粉碎机是该工序中应用最广泛的一种机型。其工作原理主要是利用刀盘上高速回转的飞刀对树枝进行切削，再在锤片的告诉回转将树枝进行进一步的粉碎，从而达到粉碎的目的，具有结构简单、适应性强、生产率高、工作平稳和装卸方便等优点。转子是锤片式粉碎机的主要工作部件，由主轴、定位套筒、锤架板、销轴、锤片和锤片隔套、刀盘、飞刀等组成。传统设计方法是以二维平面图来表示转子，抽象性强，不直观，也不便于修改。此设计中使用三维建模，利用Pro/E软件对锤片式粉机转子进行三维参数化造型。4.1主轴主轴是粉碎机传递扭矩的部件。轴为阶梯形状，轴肩起定位作用；轴上加工有3个键槽，起传递扭矩的作用；在轴的两端加工有螺纹，与锁紧螺母配合使用，起固定锤架板和定位套筒，固定刀盘轴的作用。主轴的三维模型如图4-1所示。图4-1 主轴4.2 锤片 锤片是刀盘锤片式粉碎机中主要的工作部件之一，其形状尺寸、工作密度与排列方式对粉碎效率和工作质量有较大的影响。锤片的形状很多，其中矩形锤片因其通用性好、形状简单、易于制造而应用最广。矩形锤片有两个销连孔，其中一个孔销连在销轴上，这样可轮换使用4个角来工作。锤片的排列方式很多，本研究采用对称交错式的排列方式，如图42所示：图42 锤片及锤片组4.3 套筒、锤架板锤架板起支撑销轴和锤片的作用。图4-3 锤架盘套筒主要用来固定锤架板。图4-4 套 筒4.4 锤片隔套、销轴锤片隔套起定位锤片的作用，使锤片能保持设计的排列方式，且不会在销轴上产生较大的轴向位移。图45 锤片隔套销轴贯穿于锤片和锤架板的销孔上，用于安装锤片。图46 销 轴4.5 刀盘、飞刀刀盘固定在主轴上，一端用轴肩定位，一端用锁紧螺母固定；其作用是将飞刀安装在刀盘，带动飞刀切削。 图47 刀 盘飞刀用于对树枝的切削图48 飞 刀4.6 转子的虚拟装配零件虚拟装配过程中最重要的步骤就是对零部件进行适当的约束。在ProE 中，用匹配（Mate）、对齐（Align）和插入（insert）等约束命令将所有的零部件按要求装配在一起的。在锤片式粉碎机转子中，将设计完的零件按一定的规律和顺序装配起来，组装成一个虚拟的部件。图49 刀盘锤片粉碎机转子部分装配图总 结通过此次毕业设计，我不仅把知识融会贯通，而且丰富了大脑，同时在查找资料的过程中也了解了许多课外知识，开拓了视野，使自己在专业知识方面和动手能力都有了质的飞跃。毕业设计既是对学校所学知识的全面总结和综合应用，又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好的开端，毕业设计是我对所学所学知识理论的检验与总结，能够培养和提高设计者的独立分析和解决问题的能力。毕业设计不仅是对前面所学的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计我才明白学习是一个长期积累过程，在以后的工作、生活中都应不断学习，努力提高自己知识和综合素质。本论文首先通过理论研究，分析了刀盘锤片式粉碎机的工作原理，继而进行整体及转子的设计。由于在设计方面我们没有经验，理论知识学的不牢固，在设计中难免会出现这样那样的问题，如：在选择计算标准件是可能会出现误差，如果是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大，在查表和计算上精度不够准。在设计的过程中，培养了我综合应用机械设计课程及其他课程的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力，在设计的过程中还培养出了我们的团队精神，大家共同解决了许多个人无法解决的问题，在这些过程中我们深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足，在今后的学习过程中我们会更加努力和团结。通过这次设计之后，对以后自己独立设计打下一个良好的基础。参考文献1 牛晓华，吴兆迁，樊涛. 3ZSX-20S树枝粉碎机的设计J.林业机械与木工设备 2010（11）：38-4. 2 朱思洪，付东荔，缪小红等.树枝粉碎机的研制J.南京农业大学学报，2004，27（3）：111-113. 3 吉颖风.新型锤片式粉碎机筛分效率的研究D.北京:中国农业大学，2000. 4 王友林.树枝粉碎机的设计要点及分析J.林业建设，2008（2）：31-33. 5 赵国兴，孙广秦.锤片式粉碎机参数确定及对性能的影响J.农业机械化工与电气化，2007（3）：15-20. 6 王东，祝正加.粉碎机粉碎性能的影响因素J.粮食与饲料工业，2000（11）20-21.7 XX文广.锤片式粉碎机异型粉碎室的理论分析及实验研究D. 内蒙古:内蒙古农业大学，2006. 8 濮梁贵，纪明刚.机械设计.高等教育出版社M. 9 落迎社.材料力学.武汉理工大学出版社M. 10 孙桓，陈作模.机械原理.高等教育出版社M. 11 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谢这次设计中对我帮助的人很多，首先向我的导师XX教授致以诚挚的谢意。感谢这段时间您导师以及助教给予的指导和帮助周老师严谨的治学态度，开阔的思维方式诲人不倦的优良品德，使我受益匪浅。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式使自己学到不少知识，也历经了不少艰辛，遇到许多问题，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了自己工作的信心，相信会对以后的学习、工作、生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手能力是我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。在此要感谢我的指导老师周老师以及指导老师对我设计课题的指导，无论开题报告、论文审稿都得到了周老师的悉心指导和帮助，借此机会向周老师表示由衷的感谢。在此一并表示感谢同学对我的帮助，与大家时常进行的有关课题的讨论，使我的思路得以拓展。总之，感谢所有给于我帮助的老师和同学，谢谢你们对我的帮助是我很顺利的完成这次设计。附录1：锤磨机：锤片式粉碎机在饲料加工过程中可能存在的成分需要某种形式的处理方式来完成。这些饲料成分包括粗糙的谷类植物，按要求减小玉米粒度可以提高原料的性能和营养价值。有许多不同的方法可以减小饲料微粒的粒度。在这里我们主要介绍锤磨机和滚子磨机，具体介绍如下：锤片式和滚子式粉碎机都可以加工出满足要求的圆形饲料，但是要选择其他机器来满足同样要求的饲料粒度时就需要再加工前选择合适的加工方式。过度减小饲料粒度将会浪费电能、造成机械设备不必要的磨损和家畜的消化问题。为了深入了解实际加工过程中产生材料粒度减小的原因请参考一下内容：微粒尺寸减小。锤片式粉碎机优点：可以生产的饲料粒度范围广可以用于加工脆性材料和纤维操作简单相对于滚子式粉碎机来说它的早期投入低需要的维护很少它粉碎的饲料微粒一般都是圆形的而且表面光滑缺点：相对于滚子粉碎机它的效率较低产生热量（能量损失）微粒大小不均匀（相差大）易产生噪音和灰尘、污染环境总体设计如图所示，锤片粉碎机的主要零件包括：传送部分：用于将物料送到粉碎室的通道。转子部分：由一系列锤片组成的转子装在水平轴上工作粉碎物料，锤片可以自由转动并悬浮平行于轴杆穿过转子盘。锤片的作用是击碎物料减小它们的粒度。筛板：利用重力和空气的辅助来分离饲料微粒。粉碎机筛孔要能确保粉碎粒度最大物料的通过。粉碎室设计材料引入到粉碎室的路径由一个变量的速度静脉接驳。这种类型的路径有它自己的发动机由可编程的控制器连接锤片式粉碎机的主传动电机。各线路接驳的速度控制，以保持最佳电量的主电机负载。锤片的设计和布局锤片的设计和布局由操作参数，如转子转速、电动机功率和筛板间隙决定。锤片的的最佳设计和布局可以提供最大的饲料原料接触。粉碎机中转子的转速大约为1800转/分时应当用的锤片为25厘米（10英寸）长，6.35厘米（2.5英寸）宽，6.4毫米（0.25英寸）厚。对于转速约为3600转/分的的锤片一般应为15到20厘米（6-8英寸）长，5厘米（2英寸）宽，6.4毫米（0.25英寸）厚。对于转速为1800转/分的锤片式粉碎机来说，锤片数量应该是2.53.5/马力，而对于转速为3600转/分的粉碎机来说锤片的数量为12/马力。锤片应该是平衡的，而且它们在轴杆上的排列在运动时不至于相互碰撞。锤片和筛板之间的距离一般应为1214毫米（1/2英寸）为了减小谷粒的大小。锤片末端线速度是微粒粒度的关键，末端线速度是锤片末端或者远离转子边缘的速度，它可以通过轴的转速乘以轴的直径和圆周率再除以12in/ft来求得，详见下面公式：英尺/分=Dn/12D 转子直径n 转速在锤片粉碎机中常见的速度变化范围一般为5000-7000米/分（16,000-23,000英尺/分）。当末端线速度增大到23000英尺/分时就必须要考虑粉碎机的材料和所有零件结构是否能满足要求。在转速为2.3万英尺/分时改变轴的转速是不值得推荐的方法。粉碎机中主要的力是冲击力。在锤片和饲料颗粒之间增加的任何距离;增加距离的重要性；或者有利于改善饲料微粒的大小。距离的增大可以通过提高锤片的速度来实现。筛片设计粉碎机中筛板的筛孔数量取决于微粒大小和粉碎效率。筛板设计必须保证饲料的最大微粒通过和提供最大的开放面积。在保证筛板强度的情况下筛孔的最佳排列方式直线排列与开放区域呈60角交错。这种方法可以设计出的筛片有40的用的是3.2mm（1/8英寸）的筛孔并直线排列两孔中心距为4.8mm（3/16英寸）。操作者应该特别注意粉碎机筛板有效面积与功率的比值。对于小麦类植物一般推荐使用的比例为55平方厘米/马力（8-9平方英寸）（Bliss1990）。如果没有足够的功率面积比将产生热量。当温度达到44-46（120-125F）时粉碎机的生产能力将下降50.饲料的排出是粉碎机设计的标准。粉碎机的度电产量不仅受生产效率的影响还受物料粒度的影响。当选用正确的有效筛板面积百分比和合适的锤筛间隙是粉碎的物料就能及时的从粉碎室中排出。Anderson(1994)曾声明物料微粒不能全部通过筛片是因为一部分物料流在环流层外层( 靠近筛面)随着转子高速旋转。这些微粒通过与筛片表面和彼此之间的摩擦来减小自身的尺寸。但过度减小微粒的尺寸也会产生反效果：能源都浪费在热量上，产量也会受到限制物料微粒也会变得过小。多数的新型锤片式粉碎机都有吸风系统，可以将空气吸进粉碎室用于粉碎物料。吸风的目的是造成粉碎室负压, 打破筛片表面的物料流促使室内残留的物料通过筛孔。有些粉碎机设计有两片筛片，这种筛片可以使用大的筛孔便于更多的减少滞留在筛片表面的物料数量。锤片式粉碎机锤片锤片式粉碎机中锤片用来冲击物料使其尺寸变小，使得它更用以与其他物料混合。锤片的布局、形状、材料都是很重要的。锤片有单孔的和双孔之分，双孔的锤片可以使用两次，一端磨损还可以使用另外一端。锤片安装在粉碎机轴杆上转动击打物料。锤片的外形尺寸A 厚度B 宽度C 轴孔半径D 锤片伸出长度E 锤片总长锤片粉碎机常用筛片粉碎机中筛片是用来分离物料微粒的。粉碎机可以将物料粉碎的的足够小，通过空气压缩系统的辅助微粒可以顺利的通过筛孔。粒度：粒度大小：谷类植物是从最外层开始被击碎的而后是微粒内部。微粒的大小不仅与筛片表面的微粒数量有关而且还与粉碎速度有关。增加表面积是最重要的。对消化系统来说谷物的内部物质是重要，像淀粉和蛋白质等营养成分。这些营养成分可以改善消化道的吸收作用，增加动物的体能。微粒的成球形、物理性能可以提高物料的混合性便于转载和运输。锤片式粉碎机粉碎机是通过高速旋转地锤片不断地打击物料来降低其微粒尺寸的。锤片以4880米/分（16,000英尺/分）或者7015米/分（23,000英尺/分）的线速度转动。能量的转移可以将物料达成许多微粒。微粒的大小取决于锤片线速度、锤片设计和布局、筛片的设计和筛孔大小以及吸风系统的共同作用。因为锤片粉碎机中主要用来粉碎物料的力是冲击力，所以增加锤片与物料间的冲击可以提高物料的卸出，对粒度的减小也是有利的。Anderson(1994)声称当击打速度和筛孔的大小保持不变时，可以通过增加转子直径来增加锤片的末端线速度，进而生产出粒度更小的物料。锤片粉碎的物料一般是圆形的且表面光滑。微粒大小不一也就是说既有大微粒也有小粒度微粒。粉碎机轴杆锤片式粉碎机的锤片是固定在轴杆上的，并可以绕轴杆转动。轴杆的大小取决于粉碎机的设计。辊子粉碎机辊子粉碎机是通过力和机器特性相结合的方式来实现物料粉碎的。如果辊子以相同的速度旋转则粉碎时用的力主要是压力。若辊子以不同的速度旋转粉碎时主要的力有切应力和压应力。如果是带槽的辊子将会撕裂或粉碎物料，槽宽的辊子粉碎机比细槽的粉碎机粉碎的物料粒度要小。设计合理的辊子粉碎机噪声低且低污染、维护方便。辊子粉碎机的运转速度较低因而不易产生热量而且物料水分损失也较少。粉碎的微粒大小几乎一样，也就是说物料微粒很均匀。微粒形状不规则大多是长方体或立方体而不是圆形的。相对于锤片式粉碎机来说辊子式粉碎机中小尺寸微粒在辊子上的附着率要低515。辊子粉碎机优点：效率高微粒粒度均匀低噪声、低污染缺点：几乎不用于粉碎纤维类植物粉碎的微粒形状不规则前期投入可能要高（取决于系统的设计）必要时维护保养费用要高总体设计有很多制造公司生产辊子粉碎机，但他们都有共同的设计特点如下所述：传送部件将物料连续的送到粉碎室以供粉碎一对辊子水平固定在支架上一个转子固定不动另一个辊子间歇地靠近或远离它辊子大都是以相同的速度反向旋转或者其中一个转动较快，辊子表面也许是光滑的也或许是有许多沟槽。轴杆，几对辊子可能是固定在另一个支架的辊子上的粉碎机中物料通常以连续不变的速度通过辊子以保证粉碎机辊子的最佳运转。最简单的粉碎系统是一个储料器和一个手工操作的卸料门。这种类型的粉碎室最适合于粗糙的加工过程。对于研磨来说辊子粉碎是值得提倡的。这种类型的粉碎机中辊子位于储料器的下方，有一个手工操作或自动控制的可调卸料门。一对辊子的直径是912英寸（23到30.5厘米），它们的长径比可以达到4：1。辊子之间的排列方式是非常重要的，物料粒度取决于辊子之间的间隙。如果间隙不一致其粉碎性能将变坏从而导致维护成本增加、生产率下降，总之生产成本增加。可调节的间距,通过使用自动或手动气动或液压缸通过电脑操作或可编程序控制器来实现。每对辊子都是反向旋转的。辊子快速旋转可以提高物料的粒度，每对辊子的转速不同粉碎得到的物料粒度也不同。典型的范围是1.2:1到2.0:1（由快到慢），对于一个9英寸（23厘米）的辊子典型的速度是1300英尺/分（395米/分），而对于一个12英寸（30.5厘米）的辊子来说速度为3140英尺/分（957米/分）。对于靠单独电机驱动的两个高速旋转地辊子可用皮带或链轮来减小速度。在底部的第三对高速滚子可以有单独的驱动电机，另外辊子表面的凹槽可以改善速度的差异并提高粉碎效率。辊子粉碎机通过将一对辊子撞到另一对辊子之上，第二对装在第三对之上的方式来提高粉碎效果，这种方式产生的微粒可以降到500微米，其粉碎能力是锤片式粉碎机的两倍。粉碎粗糙类谷物时辊子粉碎机比锤片式粉碎机有优势其度电产量可能要比锤片式粉碎机高85，饲料生产行业中谷类植物的典型粒度为600-900微米，降低了生产成本。附录2：Hammer mills: hammer-millsIn the feed processing process there may be a number of ingredients that require some form of processing. These feed ingredients include coarse cereal grains, corns which require particle size reduction which will improve the performance of the ingredient and increase the nutritive value. There are a many ways to achieve this particle size reduction, here we are looking at using hammer-mills, for information on roller mills, see the related links at the bottom of this page.Both hammering and rolling can achieve the desired result of achieving adequately ground ingredients, but other factors also need to be looked at before choosing the suitable method to grind. Excessive size reduction can lead to wasted electrical energy, unnecessary wear on mechanical equipment and possible digestive problems in livestock and poultry. For more in depth information regarding what actually occurs to the ingredients during size reduction please refer to this link: particle size reduction.Hammer-mills Advantages:- are able to produce a wide range of particle sizes- Work with any friable material and fiber- ease of use-Lower initial investment when compared with a roller mill- Minimal maintenance needed - Particles produced using a hammer-mill will generally be spherical, with a surface that appears polished.Disadvantages:- Less energy efficient when compared to a roller mill- may generate heat (source of energy loss)- produce greater particle size variability (less uniform)- Hammer-mills are noisy and can generate dust pollutionGeneral DesignThe major components of these hammer-mills, shown in the picture, include: - a delivery device is used to introduce the material to be ground into the path of the hammers. A rotor comprised of a series of machined disks mounted on the horizontal shaft performs this task. - Free-swinging hammers that are suspended from rods running parallel to the shaft and through the rotor disks. The hammers carry out the function of smashing the ingredients in order to reduce their particle size. - a perforated screen and either gravity- or air-assisted removal of ground product. Acts to screen the particle size of the hammer mill to ensure particles meet a specified maximum mesh size. Feeder design Materials are introduced into the paths of the hammers by a variable speed vein feeder. This type of feeder can have its motor slaved by a programmable controller to the main drive motor of the hammer mill. The operational speed of the feeder is controlled to maintain optimum amperage loading of the main motor.Hammer design and configurationThe design and placement of hammers is determined by operating parameters such as rotor speed, motor horsepower, and open area in the screen. Optimal hammer design and placement will provide maximum contact with the feed ingredient. Hammer mills in which the rotor speed is approximately 1,800 rpm, should be using hammers which are around 25cm ( 10 inches) long, 6.35cm (2.5 inches) wide, and 6.4mm (0.25 inches) thick. For a rotor speed of about 3,600 rpm, hammers should be 15 to 20 cm ( 6-8 inches long, 5 cm ( 2 inches) wide, and 6.4 mm (0.25 inches) thick. The number of hammers used for a hammer mill of 1,800 rpm, should be 1 for every 2.5 to 3.5 horsepower, and for 3,600 rpm, one for every 1 to 2 horsepower. Hammers should be balanced and arranged on the rods so that they do not trail one another. The distance between hammer and screen should be 12 to 14 mm ( 1/2 inch) for size reduction of cereal grains. The velocity or tip speed of the hammers is critical for proper size reduction. Tip speed is the speed of the hammer at its tip or edge furthest away from the rotor, and is calculated by multiplying the rotational speed of the drive source (shaft rpm) by the circumference of the hammer tip arc. See the following formula:A common range of tip speeds seen in hammer-mills is commonly in the range between 5,000 and 7,000 m/min ( 16,000 and 23,000 feet per minute). When the tip speeds exceed 23,000 feet per minute, careful consideration must be given to the design of the hammer mill, the materials used in its construction, and the fabrication of all the components. Simply changing the rotational speed of the drive source is not a recommended method of increasing hammer speed in excess of 23,000 feet per minute. Impact is the primary force used in a hammer-mill. Anything which increases the chance of a collision between a hammer and a target; increases the magnitude of the collision; or improves material take-away provides an advantage in particle size reduction. The magnitude of the collisions can be escalated by increasing the speed of the hammers.Screen Design The amount of open area in a hammer mill screen determines the particle size and grinding efficiency. The screen must be designed to maintain its integrity and provide the greatest amount of open area. Screen openings (holes) that are aligned in a 60-degree staggered pattern optimize open area while maintaining screen strength. This method will result in a 40 percent open area using 3.2 mm (1/8 inch) holes aligned on 4.8 mm (3/16 inch) centers. Feed producers need to pay particular attention to the ratio of open screen area to horsepower. Recommended ratio for grains would be 55 cm2 ( 8-9 inches square) per horsepower (Bliss, 1990). Not enough open area per horsepower results in the generation of heat. When the heat generated exceeds 44C to 46C (120-125F), capacity may be decreased as much as 50 percent. The removal of sized material from a hammer-mill is a critical design feature. Proper output of material affects not only the efficiency of operation, but also particle size. When the correct ratio of screen area to horsepower is used and proper distance between hammers and screen face is maintained, most of the correctly sized particles will exit the screen in a timely manner. Anderson (1994) stated the particles that do not pass through the screen holes become part of a fluidized bed of material swept along the face of the screen by the high-speed rotation of the hammers. As these particles rub against the screen and each other their size is continually reduced by attrition. This excessive size reduction is counterproductive. Energy is wasted in the production of heat, throughput is restricted, and particles become too small. Most new hammer mills are equipped with an air-assist system that draws air into the hammer mill with the product to be ground. Systems are designed to provide reduced pressure on the exit side of the screen to disrupt the fluidized bed of material on the face of the screen, thus allowing particles to exit through screen holes. Some full circle hammer mills are designed so the screen is in two pieces. It is possible to use a larger whole size on the upward arc of the hammers to further reduce the amount of material on the face of the screen.Hammer Mills HammersHammers are used inside the hammer-mill to impact smash ingredients up into smaller particles, making it more suitable for uniform mixing and usage in feed. Hammers are available in a huge range of configurations, shapes, facings and materials. Hammers are available as single holed or with two holes, with two holes allowing the hammers to be used twice as the wear is done to one end of the hammer; the hammer can be rotated and used a second time. The hole fits onto a rod inside the hammer mill and swings to hit the material. Dimensions of a hammer A: Thickness B: Width C: Diameter to fit rod size D: Swing Length E: Total Length Hammer Mill Perforated ScreensHammer mills screens are used inside a hammer mill to separate particle sizes. Particle of small enough diameter that has been successfully grinded by the hammer mill passes through the screen and leaves the hammer mill with the aid of the pneumatic system. Particle Size ReductionSize Reduction: The initial reduction of cereal grains begins by disrupting the outer protective layer of the seed (hull), exposing the interior, see the picture. Continued size reduction increases both the number of particles and the amount of surface area per unit of volume. It is this increased surface area that is of primary importance. A greater portion of the grains interior is exposed to digestive enzymes, allowing increased access to nutritional components such as starch and protein. The enhanced breakdown of these nutritional components improves absorption in the digestive tract. The overall effect is increased animal performance. Size reduction is also used to modify the physical characteristics of ingredients resulting in improved mixing, pelleting, and, in some instances, handling or transport.Hammer mills: Reduce the particle size of materials by impacting a slow moving target, such as a cereal grain, with a rapidly moving hammer. The target has little or no momentum (low kinetic energy), whereas the hammer tip is traveling at a minimum of 4,880 m/min (16,000 feet per min) and perhaps in excess of 7,015 m/min ( 23,000 feet per min) (high kinetic energy). The transfer of energy that results from this collision fractures the grain into many pieces. Sizing is a function of hammer-tip speed; hammer design and placement; screen design and hole size; and whether or not air assistance is utilized.Because impact is the primary force used in a Hammer mill to reduce the size of the particles, anything that; increases the chance of a collision between a hammer and a target, increases the magnitude of the collision, or improves material take-away, would be advantageous to particle size reduction. The magnitude of the collisions can be escalated by increasing the speed of the hammers. Anderson (1994) stated that when drive speed and screen size were kept constant, the increased hammer-tip speed obtained from increased rotor diameter produced particles of smaller mean geometric size.Particles produced using a hammer mill will generally be spherical in shape with a surface that appears polished. The distribution of particle sizes will vary widely around the geometric mean such that there will be some large-sized and many small-sized particles. Hammer Mill RodsHammers are attached to rods inside the hammer mill, which are what they are swung on. Dimensions of rods are dependant on brand and style of the hammer mill. Roller millRoller mills accomplish size reduction through a combination of forces and design features. If the rolls rotate at the same speed, compression is the primary force used. If the rolls rotate at different speeds, shearing and compression are the primary forces used. If the rolls are grooved, a tearing or grinding component is introduced. There is little noise or dust pollution associated with properly designed and maintained roller mills. Their slower operating speeds do not generate heat, and there is very little moisture loss. Particles produced tend to be uniform in size; that is, very little fine material is generated. The shape of the particles tends to be irregular, more cubic or rectangular than spherical. The irregular shape of the
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