毕业设计（论文）-多功能磨粉机设计

延边大学本科毕业论文 摘要随着人们生活水平的不断提高，面制食品产业化，规模化进一步加快，对面粉质量的要求也越来越高，对磨粉生产工艺的改进要求也随之升高。磨粉机在面粉加工中占据着重要位置，是研磨机器的核心，磨粉机是否具有国际领先地位即代表国家粮食行业在国际中的地位。我国是人口大国，粮食需求量较大，我们对磨粉机进行设计分析，改善磨粉机结构，提高磨粉机工作的稳定性和多功能性，不仅能够提高产品质量，同时也提高产业的竞争力。本次设计能满足对多种类谷物的磨粉工作。近年来我国磨粉机层出不穷，工作原理也各不相同，有的用刀片切割进行粉碎，有的选择磨盘式或是摆锤式进行粉碎，也有用对辊进行磨粉。经过几周的调查学习，了解了很多国内外先进磨粉机的机构组成与工作原理后，将本次设计定位为对辊式磨粉机，近年来，对辊式磨粉机为主要的发展趋势，并且正在向着全自动化方向发展，对辊式磨粉机具有磨粉效率高、磨粉时间短、加工后面粉的质量好等优点。本次设计主要对磨粉机磨粉机构进行设计以及对磨粉机整体进行分析计算。轧距作为影响磨粉质量的重要因素，本次也着重研究轧距调节机构对磨粉质量的影响。关键词：对辊式磨粉机；磨粉机构；结构设计；轧距调节机构 AbstractWiththedevelopmentofvarioussectorsofsociety,therequirementsforflourqualityarealsohigher,andtherequirementsfortheimprovementofmillingproductiontechnologyarehigher.Powdermillisaheavyloadequipmentinflourprocessingequipmentandisthecoreofgrindingsystematalllevels.Thedevelopmentofpowdermillpromotesthedevelopmentofthepowderindustry,andalsoreflectstheadvancedtechnologyofgrainprocessingenterprises.Ourcountryhasabigpopulation,graindemandingislarge,wepayattentiontothedesignanalysisofthemill,improvesthemillstructure,improvesthemillworkingstability,cannotonlyimprovetheproductquality,butalsoenhancestheindustrialcompetitiveness.Thisdesigncansatisfythegrindingofmanykindsofgrains.Inrecentyears,theworkingprinciplesofourmillarealsodifferent,somewithabladecuttingforcrushing,somechoosethegrindingplateorpendulumtypeforcrushing,usefulforgrindingtheroll.Afterseveralweeksofinvestigationandstudy,iunderstandalotofadvancedgrindingmachineathomeandabroadafterthecompositionoftheorganization,thisdesignwillbepositionedasarollermill.Ithastheadvantagesofhighefficiency,shortgrindingtimeandgoodqualityofflouringafterprocessing.Thisessaymainlydesignsthegrinder’sgrindermechanismandanalyzesandcalculatesthegrinderasawhole.Asanimportantfactoraffectingthequalityofgrindingpowder,thispaperalsofocusesontheinfluenceofrollingdistanceadjustmentmechanismonthequalityofgrindingpowder.Keywords:Roll-typeflourmill;Grindingmechanism;Structuraldesign;Rollingdistanceadjustmentmechanism目录3744_WPSOffice_Level1引言 15809_WPSOffice_Level1第一章绪论 217877_WPSOffice_Level21.1课题研究的背景及意义 216979_WPSOffice_Level21.2国内外辊式磨粉机研究现状 220297_WPSOffice_Level21.3本章小结 4131_WPSOffice_Level1第二章工作原理介绍 51583_WPSOffice_Level22.1工作原理与操作方法 51039_WPSOffice_Level32.1.1工作原理 53321_WPSOffice_Level32.1.2辊式磨粉机的操作 67438_WPSOffice_Level22.2机构特点与先进性 75384_WPSOffice_Level1第三章总体设计方案 831327_WPSOffice_Level23.1总体结构与主要工作部件的设计 820663_WPSOffice_Level33.1.1机架外形设计 812291_WPSOffice_Level33.1.2磨辊及其部件设计 819156_WPSOffice_Level23.2传动系统 928981_WPSOffice_Level33.2.1快滚转动 930403_WPSOffice_Level33.2.2磨辊间传动 99338_WPSOffice_Level33.2.3喂料辊传动 119952_WPSOffice_Level23.3控制机构 1226878_WPSOffice_Level33.3.1传感机构 1217122_WPSOffice_Level33.3.2轧距调节机构 128177_WPSOffice_Level33.3.3控制机构 1318065_WPSOffice_Level1第四章相关计算 161803_WPSOffice_Level24.1电机型号确定 1625004_WPSOffice_Level24.2三角带传动设计 165300_WPSOffice_Level24.3快慢辊传动设计 1819395_WPSOffice_Level24.4磨辊受力分析 2014947_WPSOffice_Level34.4.1磨辊轴的结构尺寸设计 2011339_WPSOffice_Level34.4.2磨辊受力分析 2129093_WPSOffice_Level24.5磨辊轴承的选择计算 234886_WPSOffice_Level34.5.1磨辊轴承的选择 2321051_WPSOffice_Level34.5.2轴承校核设计 24658_WPSOffice_Level24.6磨辊的强度、刚度校核 256090_WPSOffice_Level24.7喂料辊动力消耗计算： 2629743_WPSOffice_Level24.8磨膛吸料计算 2727894_WPSOffice_Level1结论 2927472_WPSOffice_Level1参考文献 307606_WPSOffice_Level1致谢 31引言磨粉机应用于面粉加工行业，在世界上已经拥有200多年的历史了，但辊式磨粉机应用于我国大部分工厂制粉加工工业中仅有六七十历史，并且前二十年发展缓慢，通过不断的发展，最近几年来我国对于对于磨粉机械的发展非常迅速，通过不断的向国外学习和引进国外先进技术，我国在磨粉机加工机械行业的发展已经接近了世界先进水平。在我国，粮食加工装备行业的主要公司为中粮工程装备有限公司。2014年该企业研发出一款能与国际品牌抗衡的MMR型磨粉机，是目前为止，国内唯一一款可以实现磨辊快速更换的磨粉机。由于技术上的差距，国际上一些大型粮食加工企业依靠技术上的优势和价格上的优势，逐渐在国际市场中站稳了脚步，并且有垄断的趋势，机器不断标准化、规模化，使得一些中小企业在国际市场中举步维艰，甚至很难抢占国内市场，因此磨粉机等粮食加工机器的设计变得尤为重要。相对于一般小型企业的粮食加工机械。国际大规模企业的磨粉机性能更加全面，在满足功能的条件下细节化程度越来越高；经过材料和高精度装备的发展，使得大型粮食加工机器的体积也随之减小，大大减小了生产成本；随着机电以及国际智能化的发展，机器淘汰落后的机械零件，用机电气相结合的高精度仪器代替，智能化程度也随之提高，大大提高了机器加工效率。对于国际先进企业的先进设备我们要积极学习，尽量往其靠近，实现产业的整体升级，减小国内外粮食加工机械的差距。生活中人们对食品粉碎技术并不陌生，是谷物等粮食作物必要经过的加工过程。辊式磨粉机的工作原理是利用两个速度不同的等径圆柱形磨辊，通过两辊之间对于进入到研磨区域的物料产生的挤压力和剪切力，由于两辊的转速不同，会将进入到研磨区的谷物进行挤压、剪切和搓撕等作用，将谷物研磨成粉末状的过程。国内外先进的磨粉设备都以对辊式磨粉机为主，对辊式磨粉机主要由机架、入料斗、喂料机构、研磨系统、传动机构、轧距调节机构、出料口等部分组成。绪论1.1课题研究的背景及意义磨粉机是作为制粉加工机器的重要组成部分，在制粉行业中扮演着重要的角色，其中在粮食、化工、医药、采矿等行业被广泛应用，并且磨粉机一直被作为粉碎作业中的关键机器。在粮食加工磨粉机方面，在我国现在市面上比较多的磨粉机为辊式磨粉机，其中主要工作部件为磨辊，它是由一个电机带动的两个速度不同反方向运动的两个磨辊通过将粮食进行粉碎工作，它的主要作用是将小麦等谷物颗粒进行粉碎，通过调节轧距得到所要求颗粒物大小的谷物粉末。为了满足国内外对于粮食加工机械的要求，我们必须要对磨粉机进行改进，其中包括研磨系统的机构改进设计，研磨区材料分析，并且进行强度和刚度校核，在保证安全性的条件下使机器不断改进升级。磨粉机的设计首先应该使加工出来的面粉能够满足高于人们所要求的面粉水平，然后对磨辊的结构设计和材料选择，使之能够满足强度和刚度的要求，通过设计轧距调节机构，计算出对于不同的谷物，不同的加工间隙能够保证加工出来的谷物粉末质量最佳，并且要求磨粉机能够平稳运转、震动稳定性较好、使用寿命达到最长，那么对于磨粉机的机构设计和分析是有必要的。磨粉机的发展经历了从单式到复式，从手动控制到启动、电动控制，从小型到大型的发展历程，目前国内磨粉机的种类有很多，按照磨辊的长度不同可以分为大型、中型、小型三种，按照磨辊的对数分为单式和复式两种，单式磨粉机只有一对磨辊，都市磨粉机有两种以上的磨辊。目前大中型磨粉机均为复式，有四磨辊和八磨辊两种。按照磨辊的放置方式分为平置磨辊和斜置磨辊两种，平置磨辊的两辊轴线在同一水平面上，而斜置磨辊的两轴线在一倾斜面上，斜面的倾角一般为20°-25°之间。按照控制方式可以分为手动控制、液压控制、气动控制和电动控制四种，目前手动控制和液压控制的磨粉机已被淘汰，大多数粮食加工企业正在使用的是气压磨粉机。本次设计以MDDK型磨粉机、磨辊规格为Φ250mm×800mm；磨辊排列方式为平置为研究对象。1.2国内外辊式磨粉机研究现状磨粉机在粮食加工机械中占据重要地位，1878年由英国西蒙公司发明出了第一个磨粉机，距今已经有了140年的发展历史。但辊式磨粉机应用于我国大部分工厂制粉加工工业中仅有六七十历史，并且前二十年发展缓慢，最近几年来我国对于磨粉机械的发展非常迅速，通过不断的向国外学习和引进国外先进技术，我国在磨粉机加工机械行业的发展已经接近了世界先进水平。在我国，中粮工程装备（张家口）有限公司的磨粉机研究位于国内领先地位，占据这国内大部分的粮食加工市场，是国内为数不多的可以和国际大型工厂相媲美的企业，2014年该企业通过不断的创新研发了一款先进的的MMR型磨粉机，如图1所示，该磨粉机的优点在于利用先进的机械杠杆原理与计量传感技术，物料的流动通过计量传感技术变为机器可以读取的数字信号，可以实现闭环控制，料门的大小和喂料辊的转速是通过伺服系统控制的，它可以根据喂料量的大小实时的控制喂料辊的转速和料门的大小，能够使研磨更加高效，更加平稳稳定，同时能够减小不必要的物料损耗和电能的消耗。图1-1MMR型磨粉机国际大规模企业的磨粉机性能更加全面，在满足功能的条件下细节化程度越来越高；经过材料和高精度装备的发展，使得大型粮食加工机器的体积也随之减小，大大减小了生产成本；随着机电以及国际智能化的发展，机器淘汰落后的机械零件，用机电气相结合的高精度仪器代替，智能化程度也随之提高，大大提高了机器加工效率。国外先进的磨粉机包括亨利.西蒙磨粉机、SIMILAGO磨粉机、SYNTHESIS磨粉机、RMI磨粉机、Leonardo磨粉机、MDDY型磨粉机、Multimilla磨粉机等。图1-2Multimilla磨粉机1.3本章小结本章节对本次毕业设计课题的研究背景和国内外的研究现状做了大体概括，确立了本次设计对象为MDDK型磨粉机、磨辊规格为Φ250mm×800mm，为后续的设计以及计算分析做了基础。工作原理介绍2.1工作原理与操作方法2.1.1工作原理对辊式磨粉机主要由入料口、喂料系统、研磨系统、出料口、传动系统、轧距调节系统、气动控制等部分组成[2]。如图所示：图2-1对辊式磨粉机组成磨粉机的工作原理是利用两个速度不同的等径圆柱形磨辊，通过两辊之间对于进入到研磨区域的物料产生的挤压力和剪切力，由于两辊的转速不同，会将进入到研磨区的谷物进行挤压、剪切和搓撕等，将谷物研磨成粉末状的过程。谷物的研磨过程一般可以分为三个区域，如图所示：滑移区、压力区、反弹区三个部分，物料通过喂料机构到达滑移区，堆积的物料通过自身的重力滑移到对辊工作部分，慢慢与两辊进行接触，由于对辊的相反方向的转动，将物料带入到压力区进行研磨，进入压力区的物料靠磨辊对其的摩擦和挤压以及物料之间的层压将其粉碎。随着磨辊轧距的增大，辊间压力减小，物料进入反弹区，最终物料以粉末的形态输出图2-2对辊物料研磨过程物料进入压力区后，在两辊的相互作用下快速的向下运动，由于两辊的速度差距比较大，紧贴小麦测的快辊速度比较高，能够将谷物进行加速，但是由于慢辊相对于快辊速度较慢，使之对谷物的加速产生阻碍，由于这个差速的存在，使得谷物和两辊之间都产生了相对运动和摩擦力，从而使谷物的外皮和胚乳收到外力分开。然后物料经过研磨和粉碎后经过压力区进入反弹区，随之落入到料斗中。2.1.2辊式磨粉机的操作磨粉机在操作过程中必须做到以下几点：磨粉机的机构和部件必须满足技术要求。磨粉机必须有足够的强度和刚度；磨辊轴需要水平放置；轴承安放必须符合机械设计原则；传送带应保持正常的拉力。a.磨辊制造时要严格按照要求加工，提高磨辊的工作效率，磨辊应该及时更换。b.传感机构因该保持足够的灵敏性并及时更换；保证磨辊周围环境良好，能够保证工作的正常进行。研磨效果的好坏，喂料是关键，操作时要保证喂料正确。a.喂料系统传感器必须保持较高的灵敏度，能够实时的通过物料的流量控制开合闸；b.为了提高磨辊的工作面积，需要调整喂料门时入料能够均匀，防止只有一段磨辊进行工作。c.调节喂料活门放大流量时需结合提料管和点击负荷能力。认真进行轧距调节。a.根据加工的不同谷物和加工谷物的工艺要求，调整两辊之间的轧距，调整时应该多方面考虑其他因素，避免教条式操作。b.在进行轧距调节时，要保证磨辊的工作路线通畅，根据经过磨辊的流量及研磨效率进行调整。c.轧距调节时，避免磨辊两端轧距不一现象，先将紧的一端略为放松，然后统一加紧。d.避免轧距过紧而出现物料过分压片或切丝，磨下温度过高现象【3】。2.2机构特点与先进性结合国内外粮食加工机械的优点，本次设计将磨粉机的研磨系统以及轧距调节机构进行结构设计，使之更加符合国内外先进设备的要求。经过调研研究，本次设计不仅机构合理紧凑，其拆装更为方便，方便机器零件的互换和检修，提高了整体的实用性。磨粉机磨辊采用水平放置，其工作面积相比较更大，工作效率更高，喂料性能更好；通过喂料门，操作人员可以观察到物料进入到喂料机构中后的喂料情况，能够及时进行调整；采用大皮带轮和同步带轮传动，其传动精准平稳，噪音小；采用气动和手动相结合的轧距调节机构，轧距调节更为精准；料门通过伺服电机气动，快辊和慢辊采用同一电机驱动，通过差速调节快慢辊转速，整个机构具有一定的先进性总体设计方案3.1总体结构以及部分机构的设计3.1.1机架的外形设计磨粉机的机架在选择上有一下几种选择：即机架整体铸造、墙板拼装安装和机架墙板焊接。整体铸造：对机架进行整体铸造可以使机架保持完整，加工过程简单，减小劳动成本，并且产品的质量比较稳定。可以多年还不出现故障。但由于体积较大，其框架铸造过程中会比较困难，并且加工过程较慢、因为整体加工成本较高，所以不利于大批量加工生产。墙板拼装式机架：相对于整体铸造，墙板拼装式机架制造简单，材料成本低，体积小，并且拆装方便，质量轻，可以按照需求拼装，易于实现全封闭。但是安装过程中工作量大，其寿命较短，框架的刚度较差，且容易变形。焊接式机架：易于产业化生产，重量轻，损失小。但对焊接技术要求高，加工手续相对比较复杂，需要进行热处理来减小焊接后产生的热变形。根据设计背景将本次磨粉机机架设计为墙板拼装式机架。本机采用全封闭式磨粉机外形结构，内部工作能完成自动工作，只有快辊皮带轮工作在外面，除此之外均不知在密封罩内，有效的保护了内部零部件，机器内部的零件使用寿命增加，减小生产成本，并且机器的外观便于统一，使工厂力的形象得到了整体提高。3.1.2磨辊及其部件设计磨辊为主要工作部件，磨辊分齿辊和光辊两种，齿辊时在圆柱面上用拉丝刀切削成磨齿，用于破碎小麦，剥刮麸皮上的胚乳。光辊则是经磨光后再经喷砂处理，得到戎装的微粗糙表面，常用于心磨、渣磨和尾磨系统，将胚乳粒磨成粉和处理细小的连麦麸屑。磨辊的辊体使用两种以上的金属离心浇铸而成，外层为硬度高的冷硬合金铸铁，厚度为辊体直径的8％-13％，硬度为布氏450-570，内层为优质灰口铸铁HT18-36(HT200-350)，离心浇铸的优点是能保证磨辊表面具有较深的硬度层。外层金属化学成分除铁外，还含有碳、硅、锰、铬铜等元素以调节气硬度、弹性和韧性，不同的磨辊形式需要不同的表面硬度，光辊的硬度一般为布氏450-490，齿辊的硬度一般为布氏490-530，有些超硬的表面硬度可达布氏600.磨辊的本机磨辊轴采用45号钢制成，工业领域内应用最广泛的钢种便为45号钢，类型为优质碳素结构钢，该设计磨辊轴所用45号钢的化学成分如下表1所示，45号碳素钢经过调剂处理以后不仅具有良好的切削性能，而且疲劳强度及韧性都能满足工作要求，因为45号钢具有以上良好的综合机械性能，因此它不仅在轴类零件被广泛使用，而且在螺栓、连杆、齿轮等重要的机构零件也有广泛应用。表3-145钢化学成份表元素CSiMnCrNiCuP含量（%）0.42-0.50.17-0.370.50-0.8≤0.25≤0.30≤0.25≤0.04辊径的确定：本次设计量辊直径为85mm，分流辊直径为90mm。齿形的确定：磨齿的赤星一般以齿角、锋角和钝角的大小来表示，查表得齿角γ=110°、锋角α=45°、钝角β=70°。3.2传动系统3.2.1快滚转动小麦在研磨时，从麸皮上剥刮胚乳的作用主要依靠快辊磨齿进行，快辊转速越快研磨作用越强。快辊的转动是通过三项异步电机通过带传动带动的的，根据产量、动能消耗量以及大带轮的直径综合考虑确定快辊的转速得快辊的转速在450～600r/min之间。这是因为在齿辊上，当其他条件不变时，研磨物料的粉碎程度与作用齿数相关。由公式(式中Ri为作用齿数，L为研磨区域长度，n为快辊齿数，k为速比)在L和n不变的情况下，则作用齿数Ri仅决定于速比K。这表明当快慢辊的速比k提高时，快辊对物料的作用齿数增加，显然将提高物料被粉碎的程度。3.2.2磨辊间传动功能要求：两辊间的传动首先应该保证转动比的稳定，磨辊辊径的变化以及轧距调节会带来快、慢辊中心发生变化，辊间传动需要能够调节此问题。当磨粉机的流量不变、快慢辊速比不变时，快辊线速增加，则取粉率增加，面粉质量略有改善，单位产品的能耗变化不大；相对速度不变而速比增加，则取粉率增加，面粉质量稍有下降，单位产品的能耗随单位表面积的增大而增大；在面粉品质方面，随着速比的增加，面粉的淀粉损伤增加，面粉吸水率增加。在制粉生产中，根据面粉的种类和各道磨粉机的作用不同，应采用不同的速比。在磨制等级粉时，皮磨系统的速比K=2.5:1;渣磨系统的速比K=（1.5-2）：1；心磨系统的速比K=1.25:1-1.5:1。在磨制高出粉率的面粉时，个研磨系统都采用速比K=2.5:1。磨制全麦粉时可取较大的速比K=3：1，磨制玉米粉时可用更大的速比K=3.5:1。传动方式的选择：磨粉机磨辊之间有一下几种传动方式：链传动：链传动能通过调节张紧轮的位置来适应不同直径磨辊的使用，其传动比准确、传动效率较高、作用于轴上的压力较小，结构较为紧凑、能在潮湿和高温的环境中工作。缺点为：运转时不能保持恒定的传动比（会出现跳齿现象）、噪音大。因此，两磨辊的轴向窜动将影响链传动性能，传动链传动需用稀油润滑，链轮的装拆也比较方便。齿轮传动：齿轮传动是较早的传动方式之一，其噪音大，需要用液态油润滑，而且要配置多组不同规格的齿轮以适应不同的速比要求和磨辊直径的变化。但是，由于齿轮传动中心距要按严格要求设计，在两辊中心距改变的时候会对传动性能产生较大影响，并且齿轮传动噪音较大，使用寿命低，需要油脂润滑，整体传动设计会由于体积的影响而显得笨重。对于用于磨粉机传动的齿轮：由于在松合闸的过程中，齿轮传动的中心距往往发生变化，这会影响机器的正常工作，使机器处于非最佳状态，因此在选择齿轮时必须选择加长齿齿轮，保证中心距的稳定。扭矩臂差动传动：由于机构中的齿轮变速箱重量比较大，在维修和保养的过程中会产生一些不便，并且由于轴承与磨辊中心轴在一条直线上，当轴承臂需要进行位置调整时，必须围绕磨辊轴进行调整，调整不方便并且对齿形滑轮的中心距有一定影响。但是由于齿轮箱能做到较好的密封，因此传动噪音小，齿轮带不需要润滑。整个机构尺寸小，便于整体结构调整。双面同步齿形带传动：双面圆弧同步齿轮带传动不仅能满足两磨辊中心距的变化要求，而且无需传动箱和润滑油，制造容易、传动比稳定、经济效益好。因此不会造成污染。使用寿命长，维修保养方便。速度调节范围大，由于其质量较清并且离心力的影响较小，因此可以随意高速或低速、高扭矩驱动。同步带具有平带柔性好和V带摩擦力比较大的优点，并解决了多跟V带长度不一样而产生的受力不均的问题，主要用于传递功率比较大同时要求结构紧凑的场合。并且由于是圆弧齿，接触面积较大，啮合流畅性高，传动稳定，还可以减小震动和噪音，能承受较大载荷，结构简单，制造方便，节约成本。齿楔带传动：齿楔带传动除了具备同步齿形带的优点外，还避免正常运转时的跑偏现象，是一种新型传动方式。因此，本次设计的传动方式为齿楔带传动，如图所示：1、齿楔带传动；2、快辊；3、压力区；4、慢辊；5、同步带轮；6、张紧轮；7齿楔复合带。图3-1齿楔带传动3.2.3喂料辊传动喂料辊的转速调节有固定和可调两种，固定转速是因为喂料辊前辊通过三角带轮或其他传动由磨辊带动，后辊再通过齿轮或是传动带带动后辊转动，因为各传动带论直径是固定的，因此喂料辊两辊的转速是不可调的，只能通过调节喂料活门来调节物料的流量。一般有两种方式来调节喂料辊的转速，第一是通过安装可调节的齿轮变速箱来调节转速，通过手动调节齿轮变速箱的档位，根据物料的要求来决定档位的大小和喂料辊的转速。换挡时必须切断喂料辊气源，离合器需要脱开，喂料辊会因此而停止转动。可调速另一种方法是利用无极调速电机带动喂料辊。在进料筒内设计有连续工作的料位器，料位器是电子控制系统的传感器，喂料器将信号传递给电子控制系统，电子控制系统通过已有的程序调节电机的转速，实现喂料辊的转速调节。进料量增加，电机自动加速，反之，电机降速。此方法对转速的调节比较灵活，是比较合理的调节转速的方法。因此，本次喂料辊传动选择无极调速电机带动，喂料辊之间的传动采用齿轮传动，由分流辊带动定量辊。3.3控制部分3.3.1传感机构根据传感器的不同，可以将传感机构分为以下几种：电极板传感机构：因为该机构结构简单反应快捷，因此曾经被广泛利用。但是由于加工后的面粉容易粘到后道磨粉机的极板上，使传感器失效，总体效果不好。光电传感机构：该机构与电机板传感机构原理相似，但是反应更加敏捷，缺点是关电管容易吸附加工后的面粉粉末，使传感失误或失效。杠杆组及“喷射式”射流元件组成的传感机构：该结构结构较简单紧凑，信号传递速度快的优势，但其使用寿命较短。杠杆组传感机构：其使用寿命较长，但是由于其结构复杂，传递路线较长，其灵敏度较低，实用性较低。传感器的形状有一下几种：因为枝状浮子结构复杂，因此灵敏度低，但不会存积物料。盘状浮子容易存积物料（加工后，物料存积在盘子上面不易滑落）影响后续工作，其具有动作灵敏，结构简单的优势。伞状的有以上两个的优点伞，其动作灵敏，结构简单，不积存物料。根据以上分析，本次设计选择伞状浮子，传感器选择杠杆组及电传感机构。利用继电器来解决离合闸动作频繁的问题。3.3.2轧距调节机构功能要求：能快速松合闸阀，即当开机时能快速的，大幅度的使两辊靠拢，开始研磨；保证磨辊轧距的均匀性，并能够灵活调整两磨辊之间任何一端的轧距；能起到安全作用，当工作过程中，两磨辊间被带入硬物或流量忽然增加时，能自动放松轧距使其通过，保证机器的安全；保证操作的方便性，对轧距调节机构还要求其结构简单，操作方便，使用可靠且耐久。对辊式磨粉机系统的工作原理如图6所示，磨辊之间的轧距有手动和气动两种调节方式。1、慢辊;2.辊间弹簧；3.快辊轴承座；4.快辊；5.拉杆；6.偏心轴；7.微调转臂；8.调节手轮；9.气缸壁；10.伺服气缸；11.慢辊轴承座；12.弹簧；13.可动偏心轴；14.拉紧杆；15.V型块。图3-2轧距调节机构伺服气缸10控制通过气缸臂9来气动调节两辊间的合轧和离轧，当喂料门打开时，喂料辊开始工作，气缸伸出，通过气缸臂、固定偏心轴使慢辊轴承座11向右水平移动，合轧研磨物料，离轧时，由于气缸作用力和弹簧弹力的影响，使慢辊轴承座又向左水平移动。手动调节机构是首先将调节手轮旋转至松位，再转动微调手轮，使转臂7摆动，控制慢辊靠近或是远离快辊，实现合轧或是离轧过程。3.3.3控制机构控制机构使实现磨粉机离合闸、保持轧距、进行一系列动作的核心。最初的控制机构使手动控制机构和液压系统，目前由于液压系统体积庞大已经被淘汰，大多数磨粉机使用的是气压控制机构和电动控制机构。气压控制机构：通过气动限位开关传递信号给伺服气缸，伺服气缸的伸缩通过气缸臂控制两辊轧距。电动控制系统：电动控制系统也称全自动控制系统，磨辊的松合、喂料辊的离合、轧距调节，以及机器的停止与转动，全部有计算机电子控制系统和电动机来完成。并可通过PLC程序和计算机在控制室进行操作和监控，也可以根据物料的变化进行自动调节，自动化程度较高。本次设计控制系统定位手动控制与气压控制相结合。相关计算4.1电机型号确定表4-1已知数据n1（r/min）b(mm)D(mm)μkμmiμ1μ2μ35508002500.430.492.50.980.980.96求电机功率Nd：根据公式（4-1）代入数值得Nd=22.54kW根据Nd，经查表得选择电机为Y系列电机Y180L-4(22kW);其同步转速为1500r/min,满载转速为1470r/min。4.2三角带传动设计本次设计磨粉机型号为布勒公司MDDK-250型磨粉机，三角带直径为355mm，取则传动功率： （4-2）根据机械设计手册得：选SPA型带。小带轮直径计算:;所以，,取小带轮直径为。根据布勒公司MDDK-250,大带轮直径为；所以大带轮转速。验算带速：在的范围内。初定中心距a：已知D1=130mm、D2=355、h=10由公式：2（D1+D2）得276.75≤a≤970；取600m。初算带长L： L+2/a （4-3）先计算Dm：由公式 （4-4）得Dm=242.5mm；计算：由公式 （4-5）得=112.5mm；将数值带入得，查表取长度。两轮之间中心距计算：由公式 （4-6）得，;计算小轮包角：°°。计算传动带根数：首先求带速：根据公式 （4-7）得v=10m/s。传动比计算： （4-8）求带根数：由表11.9得由表11.7得由表11.12得。《机械设计手册》227页根据公式： （4-9）将数值带入得：计算传送带根数 （4-10）取。求轴上载荷：张紧力： （4-11）轴上载荷： （4-12）4.3快慢辊传动设计表4-2传动数据表项目电机快辊慢辊功率（KW）3028.527.36转速（r/min）1470538.3215.3转矩（N·m）194.9505.61213.6效率0.950.96强度计算：已知：根据公式：，取齿宽系数值；因为，选；查表得接触疲劳极限：，；许用接触应力： ；齿轮直径计算： （4-13）速比，取；齿宽b：对齿轮进行校核：根据公式: （4-13）齿数和模数：取，取；，。取。使用系数：由表取；动载系数：由图取；则齿向载荷分布系数：查机械设计手册得： ：：：因，取，故螺旋角系数：许用接触应力：故满足疲劳强度要求。4.4磨辊受力分析4.4.1磨辊轴的结构尺寸设计初步计算磨辊轴的结构尺寸：由于磨辊轴为实心轴，根据《机械设计手册》,计算按扭转强度公式为： （4-14）式中扭转切应力，MPa；轴所受的转矩，N/mm；WT轴的抗扭截面系数，mm3;n轴的转速，r/min;P轴传递的功率，kW;D计算截面处轴的直径，mm；许用扭转切应力，MPa。将数值带入得。按扭转刚度：式中单位长度上的扭转角，°/m；T轴所承受的转矩，N·mm；G轴的材料的剪切弹性模量，MPa,对于钢材，；Ip轴截面的极惯性矩，mm4，对于圆轴带入数值得，由于磨辊轴上有一键槽，将求得直径放大5%，得;同理，对另一轴磨辊轴进行计算可得：，由于键槽的影响，相应直径放大5％，得。4.4.2磨辊受力分析本次受力分析建立在磨辊轴两端只承受轴承对磨辊轴的水平力和径向力，其大小分别为、、、，则磨辊的受力分析如图7所示：图4-1磨辊受力分析表4-3快辊受力分析辊压力（N）三角带张力对磨辊产生的力矩（N.m）通过物料对快辊的摩擦力（N）慢辊齿形带对快辊齿形带的拉力（N）张紧力产生的扭矩(N.m)电机输入扭矩(N.m)三角带轮作用在辊轴上的力（N）快辊辊重量（N）快辊齿形带轮的重量（N）三角带论重量（N）快辊齿轮带上的扭矩(N.m)快辊受力计算：即(4-15)即 表4-4慢辊受力分析辊间压力快辊通过物料对慢辊的摩擦力快、慢辊同带轮相对拉力张紧力产生的扭矩慢辊的重量慢辊上大齿形带轮重量慢辊大带轮扭矩 (4-16)则 (4-17)则 4.5磨辊轴承的选择计算4.5.1磨辊轴承的选择由于轴承主要承受磨辊对其产生的径向压力，为了机器的稳定性以及精确度，因为轴承主要承受径向载荷，因此选择轴承为向心圆柱滚子轴承。根据实际尺寸要求以及查看《机械设计手册第二卷》，选择轴承型号为GB/T288-1994内圈无挡边，两面带平挡圈的无保持双列圆柱滚子轴承。轴承内径为d=80mm，外径D=140mm。4.5.2轴承校核设计本次设计快慢辊一共包括四个轴承，由于受力类型以及方向相同，因此只需要比较四个轴承所受压力的大小，然后对其中受力最大的轴承进行校核即可。已知：快辊A端RA=9621.8N、B端RB=5143.6N,慢辊A端RA=10148.2N、B端RB=3448.9N。经过比较得，慢辊A端受力最大，因此只需要对慢辊A端的轴承进行校核即可。若其满足强度及刚度要求，则其他轴承同样满足要求，如果其不满足强度或刚度要求，则需要重新选择轴承。①计算动载荷C：已知：；；查《机械设计手册》，得=1.2，e=0.27；查表得：双列向心球面圆柱滚子轴承额定动载荷；根据公式: (4-18)其中r/min、；因为机器为连续工作状态，因此Lh取最大；；将数值带入得；则慢辊A端合格，故四个轴承都合格。②寿命校核. (4-19)式中：L10h基本额定寿命，h；基本额定动载荷，N;P当量动载荷，Nε寿命系数（球轴承ε=3，滚子轴承ε=10/3）已知；、r/min、p=12177.84N；则带入数值得：h假设每天满负荷工作则一年工作320天，则：年因此，选用113518型轴承符合寿命需求。4.6磨辊的强度、刚度校核对磨辊轴进行受力分析，其危险截面一般为截面突变处或作用力较高的截面，按照理论需要一一校核，但如果危险截面安全的情况下，其它截面也是安全的，现在主要对危险截面进行校核，由于右侧所受弯距相对于左侧较大，两侧轴对称，所以只需校核右侧各段即可。查表得：；根据公式： (4-20)M当量弯距，Ｎ.m;对皮带张紧力作用截面：已知M=1678.1N.m、T=918.78N.m；将数值带入公式得：N.m因此此处满足强度要求。对突变截面1：已知；将数值带入得：N.m也满足强度要求。对突变截面2：已知M=850N.m,T=882.05N.m;将数值带入公式：N.m故满足强度要求。轴的刚度校核：根据公式: (4-21)式中Ti第i段轴所受扭距，kg·m；li第i段轴的长度，mm；Di第i段轴径，mm；轴受扭距作用部分的长度，mm；因为慢辊轴左侧没有作用扭距，因此不需要进行刚度校核。因为Ti均为882.05N·m则将数据代入公式得：因此满足刚度需求。根据以上计算证明磨辊轴可以满足刚度以及强度要求。4.7喂料辊动力消耗计算：根据喂料辊的结构，其输出功率的计算公式，为： (4-22)式中消耗于喂料系统喂料运动的功率，W;传动副的总机械效率，（传递效率可取=0.57-0.85，这里取0.8）；系统空载消耗的功率，W。消耗与喂料运动的功率根据辊长一般可取2W/cm，则。根据公式; (4-23)式中泵壳内各轴的平均直径，取30cm;壳内所有各轴的.转速之和，r/min;a系数,一般可取3-5;c系数,一般可取8-10;k润滑油粘度影响系数，取1;De前后喂料辊的平均直径,mm;n分分流辊转速,r/min;n喂定量辊转速，r/min。将数值带入得：W;则W。4.8磨膛吸料计算技术参数：1）、参考资料得输送物料的气流速度；2）、输送浓度取一皮，二皮，其他取；3）、根据表：取一皮；二皮；其他系统流量；表4-5磨制等级粉时皮磨系统的流量系统磨粉机/[kg/(cm.24h)]平筛/[t/(m2.24h)]1皮800-1209-152皮450-7507-103皮300-4504.5-7.54皮250-3504-65皮200-3003-44）、磨辊24小时的总流量：