機械制造資料-水滴式飼料粉碎機設計【含CAD圖紙+文檔】
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畢業(yè)設計(論文)開題報告
學生姓名： 學 號：
專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化
設計(論文)題目： 水滴式粉碎機實體設計
指導教師：
2009 年 3 月18 日
畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告
文 獻 綜 述
1、飼料粉碎目的及意義
改革開放以來，我國畜牧業(yè)得到了長足發(fā)展，畜牧業(yè)生產(chǎn)水平不斷提高，主要畜產(chǎn)品產(chǎn)量持續(xù)二十多年快速增長，畜牧業(yè)已成為我國農(nóng)村經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，也是農(nóng)民增收的亮點隨著農(nóng)村農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構的調整, 畜牧業(yè)將成為農(nóng)村發(fā)展經(jīng)濟的主導產(chǎn)業(yè)。廣大農(nóng)民充分利用當?shù)刈匀毁Y源, 大力發(fā)展養(yǎng)殖業(yè), 促進農(nóng)產(chǎn)品轉化增值, 增加農(nóng)民經(jīng)濟收入。隨著畜禽業(yè)迅速發(fā)展，我國飼料產(chǎn)量已達到4500萬t，總產(chǎn)量居世界第二位。根據(jù)全國飼料發(fā)展鋼要規(guī)定的目標，2000年飼料加工能力要達到1～1.2億t。我國主要生產(chǎn)年單班產(chǎn)量在5萬t以下的飼料加工設備，不能滿足市場發(fā)展的需要。因此，應重點發(fā)展年單班產(chǎn)量5～4O萬t的飼料機械，隨著畜牧業(yè)的不斷發(fā)展，農(nóng)民對飼料機械的要求也越來越高。要重點發(fā)展的成套設備主要包括粉碎機、混合機、制粒機、冷卻機、破碎機、分級篩、原糧及粉料清理機、膨化機等。飼料工業(yè)使用的粉碎設備有很多種形式。其中，錘片式粉碎機因其占地面積小、粉碎效率高、耗電量小等優(yōu)點，得到了最廣泛的普及應用。
粉碎,是飼料加工生產(chǎn)過程中7大工序(原料接收、清理、粉碎、配料、混合、制粒成形、計量包裝)的重要工序之一,粉碎效果的好壞對飼料產(chǎn)品的適口性、飼喂效果及后續(xù)工序的加工品質有著重要影響。一般飼料中需粉碎的原料占配方比例的50% ~80%,粉碎加工環(huán)節(jié)的電耗占整個工藝的30% ~70%,其加工成本對整個飼料生產(chǎn)成本有著舉足輕重的作用。因此對粉碎機結構、粉碎效率、電耗、粉碎粒度大小及均勻性、易損部件的耐磨性、粉碎機自動控制等方面的研究,對配合飼料加工生產(chǎn)有著重要意義。
2、我國飼料粉碎機技術發(fā)展現(xiàn)狀
20世紀90年代以來,我國飼料機械行業(yè)中崛起了數(shù)家以江蘇牧羊、江蘇正昌為代表的企業(yè)集團,成為行業(yè)中的龍頭企業(yè),這些企業(yè)通過引進國外先進技術和設備,根據(jù)我國
市場需求調整產(chǎn)品結構,先后開發(fā)了75~350 kW水滴型錘片式粉碎機、立軸式微粉碎機,創(chuàng)出了水滴王、冠軍、優(yōu)勝等品牌,形成了標準化、系列化產(chǎn)品,一些產(chǎn)品已達到國際先進技術水平。江蘇牧羊集團至今已形成了以“水滴王968”系列粉碎機為代表的粗粉碎機, SWFP“超越”系列微粉碎機為代表的微粉碎機, SWFL B型“超樂”系列超微粉碎機為代表的超微粉碎機等多種品類的粉碎機設備群。牧羊968水滴王系列粉碎機,功率配備為75~350 kW,產(chǎn)量為12~70 t/h,適用篩片篩孔1. 2~4. 0 mm。根據(jù)目前對比檢測結果,968系列在用3. 0 mm篩孔粉碎玉米時噸料電耗最低可達5. 2 kW·h,其粗粉碎性能指標和穩(wěn)定性處于領先地位,在結構方面,采用了有利于提高粉碎效率的水滴型篩片,一步到位的聯(lián)動式壓篩機構,不停機換篩技術,可調整的錘篩間隙,實現(xiàn)普通粉碎與微粉碎的轉換,提高了生產(chǎn)效率。SWFP“超越”系列微粉碎機功率配備為55~200 kW,適用篩片篩孔為0. 6~2. 0 mm,噸料電耗較低,采用1. 0 mm篩孔篩片粉碎玉米時噸料電耗可達14. 5 kW·h,采用0. 8 mm篩孔篩片粉碎玉米時噸料電耗可達17. 8 kW·h, SWFP66100(132 kW)型魚料粉碎產(chǎn)量為10 t/h。SWFL B型“超樂”系列超微粉碎機,功率配備為90~160 kW,在90%通過80目的條件下產(chǎn)量為1. 2~5. 5 t/h。上海春谷實業(yè)有限公司研制開發(fā)的橫寬形多層振動篩錘片式粉碎機(見圖2),它是由電動機、多層篩體(常分為內(nèi)外兩層篩)、振動器、機體等組成。內(nèi)層篩起抗磨防破作用,外層篩起分級篩選作用。工作時,外層篩上物料在振動條件下會回到內(nèi)層篩上繼續(xù)粉碎,合格粉粒在振動條件下從外層篩篩孔排出。由于增加內(nèi)層篩,使得外層篩的使用壽命成倍延長,篩破漏料事故下降。這種粉碎機對飼料的粗粉碎和超細粉碎都適用,效率高,粉粒比較均勻,對水分較高的原料和纖維含量高的原料有較好的適應性,易損件篩片壽命長,錘片更換周期長。
3、我國飼料粉碎機技術發(fā)展值得注意的幾個方面
從1955年起,我國開始研制錘片式飼料粉碎機,經(jīng)過50多年的發(fā)展,我國飼料粉碎機械不論是產(chǎn)品品種、產(chǎn)品結構,還是在生產(chǎn)能力及綜合性能都有了長足的發(fā)展和進步。經(jīng)歷了引進、消化吸收、自主開發(fā)、合資合作生產(chǎn)等幾個階段,目前我國飼料粉碎機械工業(yè)已具備一定的規(guī)模和水平,生產(chǎn)的飼料粉碎機械設備主要技術指標與國際水平基本相當。但是從整體上看,我國飼料粉碎機械工業(yè)尚處于由傳統(tǒng)型向機械化、自動化和集約化過渡的起步階段,仍然有許多問題需要努力解決,不斷改進提高。
(1)粉碎設備自動化調控水平有待提高。目前國內(nèi)粉碎備大多是單元操作機,作業(yè)時還停留在人工控制階段,人這樣,粒度均勻性就得不到工程控制的局限性決定了設備的生產(chǎn)效果難以達到很高的要求,如粉碎物料條件變化時,為了生產(chǎn)出特定粒度的顆粒,往往需要不斷的對設備進行調整;對緊急情況做出迅速的響應,使設備的安全性受到限制。因
此,在設計面向高端市場的設備時,應根據(jù)實際需要為設備引入智能化控制系統(tǒng),實現(xiàn)粉碎全過程的閉環(huán)控制
(2)主要易損部件消耗大,使用壽命有待進一步提高。目前我國粉碎機使用的錘片、篩片及齒板等易損件在性能、使用壽命上還與國際水平有一定差距。因此,應從耐磨、耐沖擊、高壽命、低成本等方面綜合考慮,如采用高合金及其它新型耐磨材料作為耐磨件,利用表面滲硼、滲碳、硬質合金堆焊等表面強化處理工藝,用熱處理的手段來改變材料的組織,獲得各種耐磨的、高硬度的結構來提高耐磨性。
(3)粉碎作業(yè)能耗高,效率低,生產(chǎn)能力與粉碎細度相互制約。尤其在微粉碎時,物料溫升高,噪聲大,粒度不均勻。由于微粉碎時錘篩間隙較小,篩孔較小,而轉子轉速又高,物料通過篩板困難,這增大了物料與篩板的摩擦生熱,使得電機的一部分功率轉化為熱能和噪聲而浪費,同時還造成物料在粉碎室內(nèi)的過度粉碎,使粒度不均勻。粉碎效率是衡量一個粉碎系統(tǒng)性能的關鍵指標,對飼料加工的經(jīng)濟效益有著重要影響。提高粉碎效率,降低單位能耗一直是人們努力研究的首要問題。建議今后在粉碎原理、流場分布、高效篩分、氣流分選等方面進行深入研究,通過優(yōu)化粉碎機結構及其配套設備的操作參數(shù),選用合理的粉碎工藝,研究粉碎粒度與電耗的關系,充分發(fā)揮自動化控制作用,以進一步提高生產(chǎn)率。
(4)粉碎機的可靠性及整機質量需要進一步提高。以遼寧省的抽查結果為例,在抽查的20個產(chǎn)品中有65%的存在不同程度的缺陷。一般來說,以面向飼料加工企業(yè)的大中型飼料粉碎機產(chǎn)品一般是由具有一定生產(chǎn)規(guī)模的企業(yè)生產(chǎn),其產(chǎn)品質量相對較好。但以農(nóng)村個體用戶為主要銷售對象的小型飼料粉碎機,由于結構簡單,價格不高,市場需求大,生產(chǎn)投入小,容易拼裝,也占據(jù)了不小的市場份額。這些粉碎機存在的質量問題一般表現(xiàn)在以下幾方面:材質不符合要求,偷工減料,安全警告標志、安全防護裝置不符合要求。
(5)生物質能源領域需要的新型物料粉碎機械亟待研究開發(fā)。農(nóng)作物秸稈、樹枝、樹葉、草類等物料都是可利用的生物質能源,在生產(chǎn)生物質能源如液體燃料過程中需要對其進行完善的預處理,但生物質能源原料加工處理機械非常少,加工質量和效率很不理想,開發(fā)新型生物質能源物料粉碎機械具有光明前景。由于各種生物質的物理特性有很大差異,因此應建立全面的物料特性數(shù)據(jù)庫,以便研究開發(fā)專用的粉碎機械。Petre I. Miu在2006年綜述了玉米、大麥、小麥、水稻秸稈等幾種常見生物質的物理機械特性,對比分析了切碎機、錘式粉碎機、圓盤粉碎機加工不同生物質時的工藝數(shù)據(jù),提出研究粉碎、分離與能耗的關系,優(yōu)化粉碎工藝,開發(fā)新型粉碎機械仍是未來的發(fā)展方向。
參考資料
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畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告
本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）
1、 錘片布置的優(yōu)化設計
9FS一534型粉碎機采用了水滴形篩片，物料喂入粉碎室后，受錘片打擊而進入環(huán)流層。當環(huán)流的物料轉過270度后，便以切線方向向對面篩片撞擊，部分粒度合格的物料穿過篩孔，不合格即物料重新落入錘片旋轉區(qū)，再次受錘片打擊。這樣，物料每環(huán)流一次，環(huán)流層就被徹底破壞一次，從而增加了錘片打擊物料的機率，改進了粉碎機的粉碎性能和排粉能力，但由于其錘片布置方式為非對稱交錯性排列，雖錘片旋轉時軌跡不重合，但其交錯的排列增加了動不平衡性，引起兩端軸承有較大的磨損，耗能增加。
結構型式：水滴式
錘篩間隙:該機配置了8、12、20毫米三種錘隙（間隙的大小由篩托調節(jié)塊來調整）。
粉碎室寬度：選為360毫米。
錘片數(shù)目：24
錘片布置方式：對稱交錯排列
優(yōu)化后將原有的16個錘片改為26個，增加了作業(yè)容量，提高了物料的粉碎能力；此外對稱交錯排列不僅軌跡均勻、不重合，而且錘片排列左右對稱，四根銷軸上的合力作用在同一平面上，對稱軸相互平衡，因此平衡性好。
2、 轉子結型式構的優(yōu)化設計
9FS一534型粉碎機采取了三錘架板的轉子結構，為了適應側頂部的進料方式，本次設計改為在兩兩錘架板之間，對稱焊有后傾狀的四對葉片，這樣既能加強錘架板的強度，改善銷軸的受力狀況，又能增加粉碎室的風量和風壓，無須配用外部風運設備，節(jié)約投資。
3、 研究方法
Pro/ENGINEER工具軟件是美國參數(shù)技術公司（Parametric Technology Corporation，簡稱PTC）的重要產(chǎn)品。在目前的三維造型軟件中占有重要地位，并作為當今世界機械CAD/CAE/CAM領域的新標準而得到業(yè)界的認可和推廣。作為高等學校和研究機構來說，該軟件是進行設計的重要工具。
Pro/ENGINEER第一個提出參數(shù)化設計的概念，并且采用了單一的數(shù)據(jù)庫來解決特征的相關性問題。Pro/ENGINEER基于特征方式，能夠將設計至生產(chǎn)過程集成到一起，實現(xiàn)并行工程設計。Pro/ENGINEER軟件的CAE模塊具有強大的工程分析能力。在Pro/MECHANICA模塊中可對零件模型進行有限元分析和優(yōu)化；在機構運動模塊中，可對零部件模型進行機構運動仿真，并獲得距離、速度等輸出曲線。
本設計首先是對刀盤式揉搓切碎器進行設計計算，在利用Pro/ENGINEER進行實體造型設計與仿真分析。模擬出切碎與揉搓過程和拋送的運動軌跡，及其切碎速度、加速度的變化。
畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告
指導教師意見：
1．對“文獻綜述”的評語：
2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結果的預測：
指導教師：
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所在專業(yè)審查意見：
負責人：
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