饲料粉碎机设计说明书

PAGE322- 西安科技大学高新学院毕业设计（论文）系别：专业：学生姓名：学号：设计(论文)题目：饲料粉碎机设计起迄日期:年月日~年月日设计(论文)地点指导教师:专业教研室负责人日期:年月日PAGEPAGE0摘要本文主要针对饲料的粉碎而设计。根据产品的主要粉碎对象与其内部结构命名为饲料粉碎机。文章首先介绍了饲料的现状及一些相关内容，然后说明粉碎机的发展史以及目前国内现状和未来的发展方向，并根据产品的性能等要求，说明产品的设计方案由来。在粉碎机的设计过程中，对主要的部件进行了详细的设计，并根据粉碎机的性能确定了V带、齿轮、电机、轴的具体参数。再根据这些参数绘制出了粉碎机的装配图，同时论文对其他的部件也进行了说明，如：进料口、搅拌棒等。此产品的主要优点在于物料粉碎均匀，能耗低等。详细信息请参考本文。【关键词】：块状物质粉碎机搅拌棒结构设计【Abstract】Thisproductisdesignedmainlyforcrushingofnon-metallicminerals.Accordingtotheproductmaincrushingobjectanditsinternalstructurenamedclumpsofverticalmixingrodmill.Thisarticlefirstintroducesthestatusofnon-metallicmineralsandsomerelatedcontent,thenexplainthehistoryofthedevelopmentofmillandthepresentsituationandthefuturedevelopmentdirection,andaccordingtotheproductperformancerequirements,designschemeofproductorigin.Inthedesignprocessofmill,hascarriedonthedetaileddesigntothemaincomponent,andthespecificparametersofVbelt,gear,shaft,motorwasdeterminedaccordingtotheperformanceofcrusher.Accordingtotheseparameterstodrawtheassemblydrawingmill,atthesametime,theotherpartsarealsodescribed,suchas:inlet,astirringbar.Themainadvantageofthisproductistocrushmaterialsuniform,lowenergyconsumption.Detailedinformationpleaserefertothisarticle.【Keywords】:bulkmaterialmillstirringrodstructuredesign目录TOC\o"1-3"\u绪论 11设计概述 31.1设计的目的和意义 31.2提出背景及其存在问题 31.3超细粉碎技术现状及发展趋势 41.4超细粉碎设备现状 51.5粉碎机的发展方向 61.6本次设计思路 72粉碎机的理论与要求 72.1各类粉碎机特点的比较与选择 72.2粉碎机的结构设计 82.3粉碎机的工作原理 103粉碎机的设计 113.1电机 123.2传动装置设计 123.2.1动力学和运动学计算 123.2.2带传动设计计算 133.2.3齿轮结构与传动的设计计算 153.2.4轴的初步计算 203.2.5初选联轴器和轴承 243.3粉碎机的主体设计 253.3.1中心轴及搅拌棒 253.3.2筒体 253.3.3进料口和出料口 263.3.4搅拌棒 273.3.5旋转挡板 273.3.6机体支撑装置 27总结 28参考文献 29致谢 30绪论在中国，公元前两千多年就出现了最简单的粉碎工具——杵臼。杵臼进一步演变为公元前200～前100年的脚踏碓。这些工具运用了杠杆原理，初步具备了机械的雏形，不过，它们的粉碎动作仍是间歇的。近代，在蒸汽机和电动机等机械逐渐完善和推广之后，粉碎机械才相继被创造出来。1860年出现了用蒸汽机驱动的辊式破碎机;1858年，美国的布莱克发明了破碎岩石的颚式破碎机；1878年美国发展了具有连续破碎动作的施回破碎机，其生产效率高于作间歇破碎动作的颚式破碎机。1895年，美国的威廉发明能耗较低的冲击式破碎机。因此，物料的粉碎也成为了工业生产部门的重要工艺过程。在现在，人们在生产生活中处处都离不开物料的粉碎，粉碎机械也因此广泛应用于冶金、矿业、建材、化工、能源、交通、医药、食品加工、高速公路建设、饲料，垃圾处理等许多行业和部门。据估计，人们一年粉碎的各种物料总量为1000多吨。物料粉碎是一个高能耗、低效率的工艺过程。据统计，世界上有许多的国家用于粉碎消耗的电能约占国家总电能消耗的4%～5%，在一些矿厂，粉碎能耗约占整个矿厂能耗的40%～70%，其比例之巨大说明物料粉碎的重要性。物料的粉碎是为了满足国民经济对各种物料新产品在数量上以及粒度、粒度分布、解离度、物质结构、表面物理化学性质等许多方面的迫切需要。破碎机也是为了满足这种种需求而诞生。现代高技术和新材料产业的发展、传统产业的技术进步和产品升级要求许多粉体原料具有微细的颗粒、严格的力度分布、特定的颗粒形状和极高的纯度或极低的污染程度。粉体物料最主要和最重要的质量指标之一是其粒度。这是因为粒度决定了粉体产品的许多技术性能和应用范围。粉体的比表面积、化学反应速率、烧结性能、吸附性能、补强性能、分散性、流变性、沉降速度、溶解性能、光学性能等等都与粉体的力度大小和力度分布有关。随着对粉碎技术的不断要求与发展，越来越多的行业要求粉碎的粒径非常小，最小可达到10-0.1微米的粉体，即超细粉体。而对于0.1-0.001微米的粉体我们称之为超微细或超微粉体。超细粉体技术是20世纪70年代中期发展起来的新兴学科，超细粉体几乎应用于国民经济的所有行业。现代工程技术将需要越来越多的高纯超细粉体,超细粉碎技术在高新技术研究开发中将起着越来越重要的作用。本设计就是针对饲料的粉碎而设计。高新技术产业与饲料有着密切的联系,在未来非金属矿深加工技术开发和产业发展中要考虑高新技术及其产业的发展;现代非金属深加工技术与传统产业加工技术相互渗透,其发展必须考虑传统产业的技术改造和进步;为了更好地应用有限的非金属矿资源,必须考虑其综合利用问题。1设计概述1.1设计的目的和意义2008年我国工业的饲料其产量已经到达1.37亿吨之多，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。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非常重要的行业，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。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[2]。1.2提出背景及其存在问题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160～200kW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粗饲料，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,而在欧洲国家其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[3][4][5]。1.3超细粉碎技术现状及发展趋势超细粉碎技术是从20世纪40年代逐步发展起来的，至今已成为各国重要的非金属矿深加工的重要技术。由于各国科研技术水平不一，到目前为止超细粉碎仍没有严格的同一定义。一般将加工粒径为0．1～10μm的超细粉体的粉碎和相应的分级技术称为超细粉碎。我国超细粉碎技术起于上世纪60年代;在引进、消化、吸收、研制一系列运作下，到上世纪80年代开始生产国产细碎颚式破碎机，如指状粉碎机、塔式磨机、气流磨等;到上世纪90年代中期，我国已基本形成自己的超细粉碎机的生产序列，但由于超细分级机要符合流体力学原理，研制难度大一些，因此研制者较少。超细粉碎和超细分级是物料深加工中的难题，也是粉体技术中的关键。物料细化后，可能出现很多新的优良性能，这也是我们研究超细粉碎的原因之一。由于超细粉体粒度极小，表面积大，缺陷少，因而其表面活性高，化学反应速度快，溶解度大，烧结温度低且烧结体强度高，填充补强性能好，又具有独特的光、电、磁性能等，故被广泛应用于高档涂料、医药、高技术陶瓷、微电子及信息材料、高级耐火及保温材料、填料和新材料产业。因此，先进的超细粉碎技术对现代高技术新材料产业的发展有着极其重要的意义。由于粉碎机在各行各业的普遍使用，因此国内外对粉碎机的研究与发展均很重视。日本细川公司研制的ACM型粉碎机，是典型的立轴内分级式微粉碎机，西班牙克拉维约机械制造公司和埃格斯曼特种饲料公司联合设计制造的立式粉碎机系统也大受欧洲名国普遍欢迎。据了解，目前中国粉碎机的市场还有很大潜力，但真正有生命力的拳头产品还不多，还有待广大科研人员和制造商们的发明创造。1.4超细粉碎设备现状国外对于超细粉碎技术的研究起步较早，从20世纪40年代就开始注重以超细粉碎、分级及改性为基础的深加工技术，到60年代该技术已取得迅速发展。目前英、日、美、德等国具备较高水平的超细粉碎技术和设备，可以加工细度为0.5~10微米窄级别的超细粉体。相对而言，国内对超细粉碎技术的研究起步较晚。但经过近年来努力，到目前为止，我国已能生产各种类型的超细粉碎设备，其性能可与国外先进机种相媲美，基本上能满足我国非金属矿实际生产中的需要。

发展至今，超细粉体的制备有诸多方法，但用于实际生产中的主要有两种：机械粉碎法和化学合成法。其中，化学合成法置备的超细粉，粒度细，纯度高，但本钱高，产量低，且生产工艺复杂；而机械粉碎法本钱较低，产量高，工艺简单，且能改良物料性能。因此，除了少量超细粉碎不得已用化学合成法外，尽大多数非金属矿的粉碎采用机械粉碎法。国内外制备超细粉体的机械粉碎设备主要有高速机械冲击式磨机、气流磨、介质搅拌磨、振动磨等。其中，高速机械冲击式磨机和气流磨属于干法超细粉碎设备，而介质搅拌磨和振动磨既可用于干法超细粉碎也可作为湿法超细粉碎。

1.5粉碎机的发展方向未来饲料原料或材料总的发展趋势是高纯、超细和功能化。以高纯超细饲料深加工原料为龙头，综合开发利用各种非金属矿产。虽然可以通过化学合成法制备高纯超细粉体，但万恶过高，至今未能用于工业化生产。获得超细粉体的主要手段仍然是机械粉碎方式，用机械方式制取超细粉体所依赖的超细粉碎与分级技术的难度不断增大，其研究深度永无止境。超细粉碎技术是多方面技术的综合，其发展也有赖于相关技术的进步，如高硬高韧耐磨构件的加工、高速轴承、亚微米级颗粒粒度分布测定等。因此，超细粉碎技术的发展应集中在以下几个方面：开发与超细粉碎设备相配套的精细分级设备及其它配备设备。超细粉碎与分级设备相结合的闭路工艺，可以提高生产效率，降低能耗，保证合格产品粒度。可以说，大处理量、高精度分级设备是超细粉碎技术发展的关键。要更多地从整个工艺系统的角度来进行研究与开发，在现有粉碎设备的基础上改进、配套和完善分级设备、产品输送设备等其它辅助工艺设备。提高效率，降低能耗，不断提高和改进超细粉碎设备。超细粉碎技术的关键是设备，因此，首先要开发新型超细粉碎设备及其相应的分级设备，后者似乎更为迫切。助磨剂和表面活性分散剂将应用于超细粉碎工艺中。设备与工艺研究开发一体化。超细粉碎与分级设备必须适应具体物料特性和产品指标，规格型号多样化，而不存在对任何物料都是高义万能的超细粉碎与分级设备。开发多功能超细粉碎和表面改性设备。如将超细粉碎和干燥等工序结合、超细粉碎与表面改性相结合、机械力化学原理与超细粉碎技术相结合，可以扩大超细粉碎技术的应用范围。借助于表面包覆、固态互溶现象，可制备一些具有独特性能的新材料。开发研究与超细粉碎技术相关粒度检测和控制技术。超细粉碎的粒度检测和控制技术是实现超细粉体工业化连续生产的重要条件之一。粒度测试仪器和测定的控制技术，是与超细粉碎技术密切相关的，必须与这些领域的专家联合攻关。现代工程技术将需要越来越多的高纯超细粉体,超细粉碎技术在高新技术研究开发中将起着越来越重要的作用。在未来相当长的时间内仍将以机械粉碎方式为主，多种粉碎设备和粉碎工艺同时发展，太和和产品品种多这一特点决定了饲料粉碎加工技术和设备的多样性发展。1.6本次设计思路由于超细粉碎技术及其设备的应用广泛，所涉及的领域有化工、建材、电子、医药、农业、造纸等，被粉碎的物料也是多种多样，再加上现代高新技术的发展对材料的深加工提出的要求越来越高，如粒度为均匀化、品质高纯度、粉体形状的特护要求等等，这些因素都促使超细粉碎技术及其设备向跟高更远的方向发展。虽然各个领域的超细粉碎设备个不一样，但其设计思路主要围绕以下几点：1)原理上考虑提高有效粉碎能，大多采用冲击、剪切、摩擦等力的综合作用进行超细粉碎；2)结构采用超细粉碎一分级一体型式，利用高效气流分级装置不仅可以提高其微细化粒度，而且可以实现粒度分布均匀化或特定化；3)粉碎产品流动性好、纯度高。2粉碎机的理论与要求2.1各类粉碎机特点的比较与选择2.1.1冲击式粉碎机当前具有内分级的结构的冲击式的粉碎机也非常普遍，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其流动的方面。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极的系统，结果设备使用不理想。2.1.2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。其粉碎机理也是靠冲击，不过是靠高速气流推带物料，使物料与物料、气流、固定机件(冲突板)的冲击而粉碎的干式、连续作业。可适用于矿靶式和旋转式还可以用作塑料及纤维分布区域很窄。又因为气体在喷嘴处所以粉碎温度很低，可用于低温点和粉碎机的设各投资大、能耗大、运转成本高，所以其应用受到了很大限制。一般只在高值高档产品才使用。此外。尚有称喷射粉碎法的，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，引起相互冲突而式粉碎机一类使用于硬质性物料粉碎。2.1.3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、连续作业国有多种产品。缺点是对固液浓度比有一定要求，且要求破碎比鞍大时，需多次磨才能达到要求。2.1.4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，既作转予骨架支撑两片圆盘，又起到风机叶片的作用，在转子高速旋转时造成负压，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、效率高等特点,适宜制药、食品、化工、科研、冶金等工业部门将含淀粉的物料或矿石等干燥的物料,粒度大小通过更换不同孔径的网筛获得。2.1.5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360o的环筛和排料口等组成。工作时，物料从喂料斗轴向喂入，落入粉碎室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，粉碎后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，其横截断面呈圆、扁矩形。其缺点是噪声和粉尘较大。由于粗饲料是一种主要成分为粗纤维物质，含有丰富的纤维素、半纤维素、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，故在本设计中采用采用锤片式、水滴型筛片结构，顶端径向进料，受锤片与物料间相互撞击使其细碎。该粉碎机采用锤片式、水滴型筛片结构，可提高生产率，降低生产成本[6][7][8]。2.2粉碎机的结构设计本次设计的是立式搅拌棒粉碎机。立式机械冲击粉碎机的转子驱动轴竖直设置，在驱动轴上有不同梯度的搅拌棒回转进行物料的粉碎。机械冲击粉碎机有立式和卧式之分，结构分别如图2—1（a）、（b）所示（a）卧式粉碎机（b）立式粉碎机图2—4粉碎机示意图从图中可以看出，立式结构在空间利用率、粉碎机的安装稳定性等方面都具有明显的优势。另外，从实践中可知，立式结构的粉碎机，物料从进料口进入粉碎室进行粉碎再从出料口出物料，这一过程中物料受重力的作用，可以更方便的粉碎和排出物料，因而粉碎充分且效率高，粒度要求容易满足；还由于其轴是竖直安装，因而其轴承及其它密封装置所受的纵向力要小，使用寿命要长。因此本人选取立式粉碎机，其图如下图2—5立式冲击式粉碎机结构示意图[16]1—电机2—变速器3—小带轮4—大带轮5—筛网6—中心轴7—搅拌棒8—旋转挡盘9—轴承10—轴承盖2.3粉碎机的工作原理破碎理论是解决物料粉碎与能量消耗关系的理论基础，探索物料粉碎状态与能量消耗之间的内在联系，对指导制造更有利于粉碎、更节能的粉碎设备，对降低能耗、节约能源有重要的理论研究价值和重大的现实意义。自19世纪，提出了破碎理论的新概念以来，到上个世纪80年代加巴洛夫从结构化学的角度研究了粉碎能耗问题。破碎理论经过100多年的发展与完善，在粉碎领域起着重要的指导作用。但这些理论都在一定程度上存在不足及其局限性，从实际使用出发，三大粉碎理论都有各自的适用范围，具有一定的片面性。随着科学技术的发展，现有的理论落后于实践，传统破碎理论的缺陷与不足日显突出，在许多领域已不能起到指导作用。为此，寻求更合理、更准确、更能反映实际粉碎状态的破碎理论已迫在眉睫。物料变形、破碎过程十分复杂、它不是一个孤立系统，而是一个与外界有物质和能量交换的开放系统，也是一个由稳态一渐变一突变的螺旋式演变过程，同时伴随声、热等能量的耗散。要完整建立系统，建立物料粉碎功耗方程，需要多学科的理论做基础，在多学科交叉融合的前提下，来建立功耗方程才可能更完善和全面，才能揭示物料粉碎这一复杂系统的内在演变机理。立式粉碎机采用多口进料，增大了物料进入粉碎室的第一次打击面，喂料轮将物料均匀分散地送至粉碎室进料口，从而使粉碎过程均匀自如。转子为水平状态下旋转工作，转子财团360度范围及下方均为筛板，因而筛理面积大。进料装置无需配备吸风系统，这样即节省了这部份电耗，又解决了由于吸风系统故障而产生的粉碎效率低下的问题。但当筛网孔小于4mm时应考虑采用吸风装置。因为温度较低时容易产生粉尘，出料口采用吸风装置，粉碎效率会有所提高。立式粉碎机可配变频器以实现喂料量的自动调控，使主电机始终保持在额定负荷状态下工作，以获得最经济加工手段。与卧式粉碎机相比，立式粉碎机的重要重力作用比较明显，物料从粉碎室顶部进料口萍时，其运动轨迹正好与旋转的搅拌棒的运动轨迹垂直相交，加上有多个进料口同时进料，因而物料击中率较高。由于转子上下层存在长短差异，在上层由较短的搅拌棒末端和筛网之间形成的预粉碎区内，大部分物料就得到了粉碎或半粉碎，粉碎合格的物料迅速通过周围360范围的筛孔排出粉碎室。半粉碎或未粉碎的物料继续下落，落入转子下层的主粉碎区，于下层搅拌棒对物料继续施加冲击力外，还入得研磨力等联合作用，以使物料得到进一步的粉碎。3粉碎机的设计本文第二章已经为粉碎机的结构进行了初步的设计。现在我们将对粉碎机的各组成零部件进行详细的设计，其中包括电机的选择，传动装置的设计及粉碎执行机构的设计计算。本次设计主要是粉碎和筛选饲料，达到所需的粒度要求来进行更好的利用。本文以硬质pvc为例，进行设计介绍。硬PVC比重：1.38克/立方厘米，成型收缩率：0.6-1.5%，成型温度：160-190℃。软化温度为80℃。一次进料10kg，其体积为V=7246.35cm³，硬PVC材料被粉碎后的体积为实料的2倍，V1=14492.7cm³。粉碎机中物料占粉碎同的2/3，故V筒=21739cm³。V筒=πr²h。考虑到成本的预算，粉碎机筒体采用的无缝钢管426*9，故r=213mm。3.1电机传动效率：=0.99=0.90粉碎机的转子转速为选电机时，令最大物料质量m=20kg，在5S内粉碎机从转速为0达到正常运转的转速10n/s。现计算如下：20kg的物料看做是均匀分布在粉碎同中的，则其转动惯量J=1/2mr²=1/2*20*0.3=3kg.m²达到正常工作的转速10n/s,物料所具有的能量为E=1/2*J*ω=5916J，t=2，则平均功率P=1183.2w，由于传动总效率为η=0.9，故电机所需功率为P=1314w所以，选取电机功率为1.5kW其型号为：Y90L—4其有关参数如下：电动机满载转速=1400r/min额定功率P=1.5kW电动机伸出端直径D=24mm3.2传动装置设计3.2.1动力学和运动学计算总传动比及其分配总传动比(3-1)———电机满载转速，————粉碎机转子转速；(3-2)查阅相关资料，取i1=1.37算得i2=1.7=3.17i1———代表一对圆柱齿轮的传动比，i2———代表V带传动的传动比；各轴转速计算=1400r/min=轴的功率计算如下各轴转速、转矩、功率列表如下：轴号功率（Kw）转速n(r/min)转矩(N.m)=1\*ROMANI1.49140010.16=2\*ROMANII1.43102113.38=3\*ROMANIII1.3660021.65=4\*ROMANIV1.3018965.693.2.2带传动设计计算V带型号和带轮直径设计工作情况系数由表11.5得KA=1.2计算功率：PC=KA*P=1.2*1.5=1.8KW(3-23)=1.8KWS选带型号：由图11.15A型小带轮直径：由表11.6=75mm小带轮的转速：n1=1021r/min大带轮的直径=（1-ε）其中ε=0.01(3-24)大带轮转速：=600r/min故=115mm计算带长求DmDm==100mm求ΔΔ=(115-75)/2=20mm中心矩a0：(3-25)则可取a0=300mm计算带的基准长度：L=Dm+2a+2a+（3-26）=3.14*100+2*300+20*20/300=915.33mm选择带的基准长度：由图11.4=1400mm求实际中心矩：A=+（3-27）=300mmA=300<586mm(3-28)(3-29)(3-28)(3-29)=4512.5=592.4(3-30)小带轮包角：(3-30)==176.1>120合格(3-31)带速：(3-31)带的根数：由表11.8得P0=0.6KW由表11.7得Kα=0.98由表11.12得KL=0.85由表11.10得ΔP=0.11Z==3.043(3-32)取Z=3求轴上的载荷：张紧力==115N由表11.4得q=0.1kg/m轴上载荷FQ=2*Z*F0Sin=608N带轮结构：大带轮————腹板式小带轮————实心式3.2.3齿轮结构与传动的设计计算本设计采用的是圆柱齿轮1.齿轮结构尺寸：小齿轮采用齿轮轴结构大齿轮采用锻造结构[12]，其结构尺寸如下：轮毂直径=37mm 轮毂长度取L=49mm2.选择齿轮材料小齿轮45#钢调质=260HB大齿轮45#钢调质=240HB3.初步计算齿宽系数：由教材《机械设计》（邱宣怀编第五版，下同）表12—13取=1.0转矩=9.55*106*p/*η=9986.3N/mm接触疲劳极限由图12.17c=720Mpa=590Mpa初步计算接触应力［］：取Ad值：由表12.16取Ad=82初步计算小轮直径d1：(3-3)==58mm取d1=60mm初步估计齿宽b==50mm4.齿面接触疲劳强度计算圆周速度：=(3-4)=π*60*1400/60*1000=4.4m/s精度等级：由表12.6得8级精度齿数Z和模数m初选齿数=20，==20*1.37=27.7=20，=28模数m==3.取m=3初选螺旋角由表12.3=2.5mmcosβ≈1使用系数：由12-9=1.8动载荷系数:由12.9=1.15齿间载荷分配系数：由图12.10，先求==331.4N=331N（3-7）*Ft/b=1.5*331/50=9.93N/mm<100N/mm=（3-8）=1.83Zε=0.89（3-9）由此可得=1.25（3-10）由表12-11，齿向载荷分布子系数（装配时不作检验调整）=A+B+C*b（3-11）=1.17+0.16*0.85²+0.61*51=1.317载荷系数(3-12)=1.8×1.15×1.25×1.317=3.41弹性系数：由表12-12节点区域系数：由图12.16=2.5接触应力最小安全系数：由表12-14=1.05总工作时间（预期使用寿命15年，每年300个工作日，单班制，使用期限内工作时间占50%）T总=15*300*8*0.5=18000h应力循环次数NL由表12.15估计107<NL<109指数m=8.78NL=60*1*1420*18000=1.54*109原估计应力循环次数正确接触寿命系数：由图12.18=0.93=0.95许用接触应力：[σH1]=531MPa(3-15)[σH2]=504.3MPa(3-16)验算接触应力：(3-17)=306.8Mpa计算证明接触疲劳强度合格，上面的选择合理。齿轮尺寸无需调整。5.确定传动的主要尺寸实际分度圆直径d：d1=mz1=3*20=60mmd2=mz2=3*28=84mm中心距a=70.5mm齿宽b=Фd*d1=0.85*60=51mmb1=60mmb2=51mm v=4.4588m/sZ1＝20Z2＝28mt=3mn=3KA＝1.5KV＝1.15a=1.6=1.25=1.317=2.5＝189.8Zε=0.89=531Mpa=504.3Mpa6.齿根弯曲疲劳强度验算=306.8Mpaa=70.5重合度系数Yε==0.72Yε=0.72齿间载荷分配系数KFα前面以求得1.33齿向载荷分配系数由图12.14，=1.35载荷系数KK==1.5*1.15*1.33*1.35=3.097齿形系数由图12.21得YFα1=2.8YFα2=2.58应力修正系数由图12.22YSa=1.54YSa2=1.6弯曲疲劳极限由图12.23c得=600MPa=450MPa弯曲最小安全系数由12.14=1.25应力循环次数NL由表12.15，估计106<NL<1010m=49.91NL1=60r*n*th=60*1*1420*1800=1.54*109NL1=1.54*109NL2=NL1/i=1.124*109弯曲寿命系数YN由图12.24YN1=0.9YN2=0.91尺寸系数YX由图12.25YX=1.0许用弯曲应以[σf][]===432.4MPa[==327.5MPa验算=21.9MPa<故<传动无过载，故不作静强度校核。3.2.4轴的初步计算材料：45#钢调质处理按许用切应力估算轴的直径(3-33)查表16-2,取C=112mm=2\*ROMANII轴:=3\*ROMANIII轴：=4\*ROMANIV轴：小齿轮分度圆半径r=30mm，较小，故将其与轴作为一起，成为齿轮轴。轴的结构设计及其按许用弯曲应力计算（以=3\*ROMANIII为例）作出=3\*ROMANIII轴的结构设计如图3—1图3-1=3\*ROMANIII轴结构示意图按许用弯曲应力校核轴径轴的材料选用钢，调质处理，650MPa，360MPa（一）确定轴上各力作用点及支点跨距由于选用的是单列圆柱滚子轴承，其负荷中心在其轴向宽度的中点位置，齿轮的作用力按作用在轴上零件轮缘宽度的中点考虑，由前面的设计可得出：左右轴承到齿轮中间面得距离L1、L2分别为L1=63.5mmL2=65.5mm（二）齿轮作用力计算圆周力=333N(3-34)径向力=(3-35)=333*tan20=120.6N轴向力：Fa=0（β=0）(3-36)（三）计算支承反力水平支反力：=166.5N垂直支反力：=60.6N(3-38)轴受力如图3—2：图3—2=3\*ROMANIII轴的受力示意图（四）计算弯矩、绘制轴弯矩图水平面受力如图3—3：图3—3=3\*ROMANIII轴的水平受力图图3—4=3\*ROMANIII轴水平面得受力弯矩图图3—5=3\*ROMANIII轴垂直面受力图图3—6=3\*ROMANIII轴的垂直受力弯矩图合成弯矩如图：合成弯矩图3—7=3\*ROMANIII轴的合成弯矩图（六）画轴转矩图如图图3—8=3\*ROMANIII轴的转矩图（七）许用应力用插入法由表16.3查得：(3-39)应力校正系数(3-39)（八）画当量弯矩图当量转矩=0.59*9987.2=5892.5N.mm当量弯矩在小齿轮中间截面处(3-40)=11769.5N．mm图3—9=3\*ROMANIII轴的当量弯矩图（九）校核轴径齿轮根圆直径-2（ha+C）*m=60-2*（1+0.25）*m=52.5mmd=12.52mm<52.5mm(3-41)3.2.5初选联轴器和轴承联轴器电动机的输出端与变速器的输入端之间采用弹性柱销联轴器联接，其型号YL4主要参数尺寸如下：公称扭矩：许用转速：轴承选择Ⅱ轴轴颈选择圆锥滚子轴承型号为6306Ⅲ轴轴颈选择圆锥滚子轴承型号为6306[14]3.3粉碎机的主体设计此粉碎机的工作部分主要集中在机体部分，机体外观是一个圆形筒，其中包括中心轴、五根搅拌棒、旋转挡板、铁网笼、筛网、进料口、出料口等，除此之外是支撑部分等等。3.3.1中心轴及搅拌棒如图所示：粉碎机筒体中心轴是一个阶梯形的，连接在其上的依次有带轮、上轴承、搅拌棒和下轴承。基本上是采用键连接的方式，其中搅拌棒是通过焊接的方式进行固定。搅拌棒的主要作用是对较粗的原料进行粉碎，而达到一定要求的颗粒则通过旁边的筛网进行过滤，较粗的颗粒掉在旋转挡板上，旋转挡板的作用使其向上流动，最终被搅拌棒进行再次绞碎，直至达到要求的颗粒大小。（旋转挡板上也有过滤孔，使掉下的原料不至于堆积在最底层造成对挡板的损坏）3.3.2筒体筒体的结构如下图所示。该结构由筒壁、盖板组成，上下盖板是以螺栓连接在筒体上的，上盖板为HT200所铸，在筒体的选材上，考虑到成本的控制和性能的要求，选用某地区产的426╳9的无缝钢管。粉碎筒的内腔安装有中心轴、搅拌棒和旋转挡板。筒体结构简图3.3.3进料口和出料口1.进料口进料口的结构如下图所示：进料口结构示意图进料口是由铁皮和肋板焊接成方形的一个漏斗形的进料口，进料口倾斜的焊接在筒体盖板上，以方便装料和进料。其中肋板能够增强进料口的强度，防止在装料过程中由于原料重量过大使料斗产生变形。2．出料口（1）上下盖板主要用于固定粉碎机的中心轴，由滚动轴承和端盖组成，其结构详见附图。（2）支撑及出料口（如下图）