多鋸片枝椏粉碎機設計

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1、 多鋸片枝椏粉碎機的設計 摘要 本課題所設計的多鋸片枝椏粉碎機主要用于木耳、金針磨等菌類培養(yǎng)基原料的制取。因為該粉碎機摒棄了傳統(tǒng)粉碎機先切片、再粉碎烘干的流程，直接進料制取木屑，故要求其結構簡單，體積小，移動方便，容易操作。因此，本機在結構設計上有一定的特殊性。 本機的機架采用了鑄件以減少主機的震動，降低了整機的重心；發(fā)動機和主軸用皮帶傳動，緩和了載荷的沖擊；帶輪采用了孔板式帶輪，方便吊裝，減輕了帶輪重量；主軸通過兩個深溝球軸承與機架相連；帶輪和主軸之間用平鍵連接；鋸片組由12個圓盤鋸片、11個墊片組成，兩側各由一個壓盤緊緊固定。此機適合于小徑級枝椏材、間伐材的加工。 關

2、鍵詞：粉碎機；制取木屑；特殊性 The design of the multi-blade branch grinder Abstract The design of this topic multi-blade branch grinder is mainly used for the production of the Edible fungus medium. Some edible fungus like agaric and needle mushro

3、om. Because the grinder abandons the traditional grinder first section, then smash drying process. Feed directly to make the sawdust. So ask its simple structure, small volume, convenient moving, easy to operate. Therefore, the machine in the design of the structure has certain particularity. The

4、 rack of the machine uses casting to reduce the vibration of the host machine, reduce the whole machine’s center of gravity; The engine and principal axis with a belt transmission, mitigate the impact of the load; The belt wheel adopts the hole plate type belt wheel, convenient hoisting, reduces the

5、 weight of the belt wheel. The principal axis is connected with the rack of the machine through two deep groove ball bearings. Belt wheel and the principal axis connect with the flat key. The saw bit group is composed of 12 circular saw blades, 11 pads, each side is fixed with a platen tightly. This

6、 machine is suitable for the processing of small diameter class wood branches, thinning wood. Key words: grinder; preparation of sawdust; special 目 錄 摘要 Abstract 1 緒論………………………………………………………………………………5 1.1 課題研究背景，目的及其意義…………………………………………………5 1.2 枝椏粉碎機的分類特點及其工作原理…………………

7、………………………5 1.3 選題的設計思想，設計方法及改進……………………………………………5 2 多鋸片枝椏粉碎機的總體設計…………………………………………………7 2.1 枝椏粉碎機設計數據……………………………………………………………7 2.2 枝椏粉碎機（木屑機）的結構…………………………………………………7 2.3枝椏粉碎機的工作原理…………………………………………………………8 2.4 本章小結…………………………………………………………………………8 3 主要技術參數的確定和計算……………………………………………………9 3.1 木屑機生產率的確定…………………

8、…………………………………………9 3.2 本章小結…………………………………………………………………………9 4主要部件的設計計算……………………………………………………………10 4.1 V帶的設計………………………………………………………………………10 4.1.1 計算功率Pc…………………………………………………………………10 4.1.2 選取普通V帶型號…………………………………………………………10 4.1.3 確定小帶輪和大帶輪基準直徑dd1、dd2，并演算帶速 v…………………10 4.1.4 確定帶長和中心距并驗算小帶輪包角……………………………………10

9、 4.1.5 確定V帶根數z………………………………………………………………11 4.1.6 確定初拉力…………………………………………………………………11 4.1.7確定壓軸力…………………………………………………………………12 4.2 軸的設計………………………………………………………………………12 4.2.1 計算軸的傳遞功率P………………………………………………………12 4.2.2 初估軸的最小直徑…………………………………………………………12 4.3 帶輪尺寸的設計………………………………………………………………12 4.3.1 確定帶輪的結構……………………

10、………………………………………12 4.3.2 確定V帶輪的各項參數……………………………………………………13 4.4 鍵的設計………………………………………………………………………13 4.4.1 選擇鍵連接的類型…………………………………………………………13 4.4.2 確定鍵的尺寸………………………………………………………………13 4.4.3 校核鍵連接的強度…………………………………………………………13 5 結論………………………………………………………………………………15 參考文獻 致謝 多鋸片枝椏粉碎機的設計 1 緒論 1.1

11、 課題研究背景，目的及其意義 我國木工機械行業(yè)近年來一直高速發(fā)展，在國際木工機械供給業(yè)中所占比重日益增大，產品除滿足國內使用需求，還大量出口國外地區(qū)。隨著營林面積不斷擴大，城市綠化過程中，每年都要修剪下大量的枝椏。枝椏形狀各異、大小不等、粗細不均，收集整理十分不便。多余的枝椏由于枝椏蓬松，運輸效率低，費時又費力，而且運輸安全性差。而運出的枝椏，部分被送到垃圾場，部分被燒掉，不僅資源浪費還污染環(huán)境。 因此枝椏處理不但是令市政部門頭疼的問題，也是工廠、學校、小區(qū)、果園等每年都要面臨的問題，如果把這些廢殘枝椏收集就地將其粉碎，不僅節(jié)省運輸成本、減少枝椏堆積用地、凈化環(huán)境，產生的木屑經過加工制成木

12、耳、金針磨等食用菌的培養(yǎng)基，既有效利用了廢棄的樹枝，又變廢為寶。 近年來，枝椏粉碎處理悄然興起，這不僅改變了以往靠人力處理枯枝落葉的模式、加快了樹枝的處理速度，而且節(jié)省了費用、減輕了工人的勞動量，成了枝椏處理的必然發(fā)展趨勢。因此，研制枝椏粉碎削片機，對提高枝椏處理效率、擴大枝椏的用途、提高枝椏的利用率、節(jié)約資源、美化環(huán)境具有重要意義。 1.2 枝椏粉碎機的分類特點及其工作原理 枝椏粉碎機按切削機構的形狀可分為盤式和鼓式，它是將原木、采伐與生長剩余物（枝椏、梢頭木、樹根、小徑木等）以及木材加工剩余物（如板皮、板條、碎單板、木芯等）加工成一定規(guī)格的木屑或木片的設備。對枝椏粉碎機的主要工藝要求

13、是：鋸削出的木片或木屑長度應該一致，其合格率應在允許范圍內，且應厚度均勻，產生的碎料少，削出的木片尺寸規(guī)格依要求而定。 隨著人造板工業(yè)的發(fā)展和原木資源的日益缺乏，利用各種剩余制品削制工藝木片、制作食用菌的培養(yǎng)基作為充分利用木材資源、提高木材綜合利用率的主要手段的觀點，已得到了人們的普遍認同，削片機、木屑機、木粉機等木材粉碎機的種類也隨之而日益增多。 1.3 選題的設計思想，設計方法及改進 目前，木屑的加工制取都是分三步進行，首先將原木截斷，即將其鋸為短材，再進行切片，粉碎。其設備由木鋸、切片機和粉碎機組成。加工時原料必須徹底干燥，否則無法進行粉碎或影響木屑的質量，造成木屑粒度粗細不一。一

14、般在粉碎前，先將切片機的出料再次干燥，其加工過程較為繁瑣，加工周期長，設備制造工藝較復雜，能耗較大。 因主要用于粉碎小徑級的枝椏材等園林綠化廢料，粉碎出的木屑用于制造食用菌的培養(yǎng)基，對粉碎質量要求不高。故對機器的主要要求就是體積小，結構簡單，移動方便和便于操作。本課題要求設計的枝椏粉碎機是提供一種能將原木一次性加工成為粗細均勻的木屑的機器，其結構簡單，加工周期短，操作方便，無論其加工的原料干濕度怎樣都能進行加工。 該木屑機由主軸、圓盤鋸組、電機、皮帶、墊片、機架和外殼組成，其關鍵在于將十二個等直徑的圓盤鋸組合，形成鋸盤組，由它完成木屑的制取。在每兩圓盤鋸之間設一墊片，使圓盤鋸之間形成縫隙。

15、墊片的厚度決定圓盤鋸之間縫隙的大小。具體實施方法是通過軸承將主軸固定于機架臺板平面部位，軸承套在主軸中部，其一端固定一只帶輪（從動輪），另一端部裝置圓盤鋸及墊片，圓盤鋸與墊片相間放置，并由壓盤壓緊緊貼接。動力件可用電動機、柴油機或汽油機。從動輪通過傳動皮帶由裝置在動力件上的主動輪帶動，來驅動鋸盤組旋轉。在主軸平面之上設置一個外罩，以減少塵埃的飛揚，也有安全防護的功能。在鋸盤組的鋸齒邊緣鉛直切面的前方靠操作者一側的外罩有一開口，它形成木屑機的進料口。鋸盤組背對進料口一側靠近最邊的一個圓盤鋸邊裝有一擋板，為進料定位擋板，其作用是保證原料順利準確進位。在木屑機主軸下部設置一斗，并在側下方開有一口，作

16、為木屑的出料口。  2 多鋸片枝椏粉碎機的總體設計 2.1 枝椏粉碎機設計數據 根據枝椏粉碎機的用途及其使用要求，并結合任務書所給初始參數，本機設計任務如下： 進料方式： 側進料 出料方式： 下出料 鋸片直徑： 400 mm （參考天津林業(yè)工具廠木工圓鋸片） 主軸轉速：1500r/min 鋸片形式： 圓盤鋸片 鋸片數： 12片 電動機功率：7.5kw 轉速3000r/min 型號：Y型三相異步電動機 進料口尺寸（mm）：200150 工作時間：每天工作 10~16小時 2.2 枝椏粉碎機（木屑機）的結構 該枝椏粉碎機是用于食用菌栽培的木屑機，它主要

17、由電機[3]、主軸[5]、圓盤鋸[9]及墊片[8]組成，其特征在于主軸[5]上并列安裝有十二個等直徑的圓盤鋸[9]，圓盤鋸[6]和墊片[8]在主軸[5]上相間緊靠排列。 [1]進料口 [2]機架 [3]電機[4]帶輪 [5]主軸 [6]外殼[7]壓盤[8]墊片[9]圓鋸片[10]軸承 如圖所示，圓鋸片（9）套裝在主軸（5）上，鋸片之間由（8）墊片相連，鋸片兩側各自由（7）壓盤壓緊，主軸由兩個裝在軸承座中的軸承（10）支承，由發(fā)動機通過皮帶傳動驅動。 2.3枝椏粉碎機的工作原理 將原木等枝椏軸向送入進料口，其前端抵定位擋板，橫向推原木至鋸盤組進行鋸削。由于多鋸盤同時鋸削，且圓

18、盤鋸密集排列，故在鋸削過程中鋸盤組能將與鋸盤組等尺寸的木材全部加工成木屑，原木的前部一段鋸削完成后，原木脫離鋸盤組，再將剩余部分送入進料口，重復前述操作，即可完成制取木屑的加工過程。 2.4 本章小結 本章主要介紹了枝椏粉碎機的結構和工作原理，該木屑機的構成，排料方式的選擇為下出料和尺寸要求等。  3 主要技術參數的確定和計算 3.1 木屑機生產率的確定 在粉碎過程中，由于加料的不連續(xù)性，枝椏種類、含水率和被切削面積的變化，使切削力不是一個固定的數值。由文獻[9]知， Q=60Slzn 式中：Q——木屑機生產率，m/h S——切削原料的截面積，一般

19、取進口面積的1/5～1/3，m l——木屑平均長度，m z——鋸片數目 n——主軸轉速 由任務書可知，進料口面積為200mm150mm 故切削原料截面積S=13 0.150.2=0.01m 木屑平均長度l為墊片長度3mm,即l=0.03m 鋸片數目z=6 主軸轉速 n= 1500 r/min 故木屑機生產率Q=60Slzn=600.010.0361500=162 m/h 3.2 本章小結 本章主要介紹了該木屑機生產率的確定。  4主要部件的設計計算 4.1 V帶的設計 4.1.1 計算功率Pc 由表2-10查得，因該木

20、屑機載荷變動小，每天工作10～16小時，所以工況系數為KA=1.2 故計算功率Pc =KAP=1.27.5=9 kw 4.1.2 選取普通V帶型號 根據Pc=9 kw , 電動機轉速n1=3000 r/min，由圖2.17確定選用A型。 4.1.3 確定小帶輪和大帶輪基準直徑dd1、dd2，并演算帶速 v 由表2-4查得，dd1應不小于75mm，現(xiàn)取dd1=140 mm，ε≈0，又主軸轉速n2=1500r/min,由式（2.16）得 dd2=n1n2dd1（1-ε）=（30001500140）mm=280 mm 由表2-4取直徑系列值dd2=280 mm 實際傳動比 i=dd1

21、dd1=280140=2 理論傳動比 i0=n1n2=30001500 = 2 傳動比相對誤差：|i0-ii0|=|2-22|=0 ＜5%故允許。 驗算帶速v v=πn1dd1601000=3.143000140601000=21.98 m/s 在5～25m/s范圍內，帶速合適。 4.1.4 確定帶長和中心距并驗算小帶輪包角 由0.7（dd1+dd2）≤a0≤2（dd1+dd2） 得0.7（140+280）≤a0≤2（140+280），故294≤a0≤840 初步選取中心距 a0=650mm，由式（2.1）得帶長 L0=2a0+π2（dd1+dd2）+(dd2-dd1)4

22、a0 =2650+π2（140+280）+（280-140）4650 =1300+π2420+1402600 =1966.9mm 由表2-2選用基準長度Ld=2000mm。由式（2.24）可近似計算實際中心距 a≈a0+Ld-L02=650＋2000-1966.92=666.55mm 小于700mm，中心距滿足要求。 中心距調整范圍 amax=a+0.03Ld=666.55+0.032000=726.55 mm amin=a-0.015Ld=666.55-0.0152000=636.55 mm 驗算小帶輪包角α1，由式（2.2）得 α1=180-dd2-dd1

23、a57.3 = 180-280-140666.5557.3 =167.96＞120，包角合適。 4.1.5 確定V帶根數z 由表2-5查得 P0=3.65 kw，由表2-7查得 △P0=0.34kw 由表2-9查得Kα=0.96 ，由表2-2查得 KL=1.03 由式（12.27）得 Z=Pc[P0]=Pc（P0+△P0）KαKL=93.65+0.340.961.03=2.28根 取Z=3根 4.1.6 確定初拉力 由表2-1查得 q=0.10 kg/m，由式（2.28）得單根V帶的張緊力 F0=500PcZv2.5Kα-1+qv =5009321.9

24、8（2.50.96-1）+0.121.98 =157.8N 4.1.7 確定壓軸力FQ 由式（2.29），壓軸力為 FQ=2ZF0sinα12=23157.8sin167.962=941.6N 4.2 軸的設計 4.2.1 計算軸的傳遞功率P 電動機輸出功率Pd=7.5kw 軸的傳遞功率P=Pdη1η2 η1—帶傳動效率：0.96 η2—每對滾子軸承的傳動效率：0.98 故P=7.50.960.98=7.1kw 4.2.2 初估軸的最小直徑 軸的材料選用45鋼，調質處理，由表6.1查得σb=640MPa。查表6-3,取C=110，輸入軸與工作機相連，傳遞功率P=

25、7.1kw，主軸轉速n=1500r/min，由式（6.2）得 d≥C3Pn=11037.11500=18.5mm 所求d應為受扭部分的最細處，但因該處應有一個鍵槽，故軸頸應增大5%，即dmin=（1+5%）18.5=19.425 mm，即dI-II=20 mm 4.3 帶輪尺寸的設計 4.3.1 確定帶輪的結構 因為帶輪的基準直徑dd≤（2.5～3）ds（ds為軸的直徑20mm），可采用實心式； dd≤300mm，可采用腹板式輪；當dr -dh≥100mm時，為方便吊裝和減輕質量，可在腹板上開孔，稱為孔板式；當dd＞300mm時，可采用橢圓輪輻式。 因dd=280 mm 故滿足腹

26、板式輪標準 4.3.2 確定V帶輪的各項參數 V帶輪槽 bp=11 ha=3 e=15 f=10 hf=10 φ=38 δ=10 dh=(1.8～2)ds=(1.8～2)20=37 mm dr=da-2（ha+hf+δ)= dd-2hf-2δ=280-210-210=240mm da=dd+2ha=280+23=286 mm L=(1.5～2) ds=1.820=36 B=2e+2f=215+210=50 s=(0.2～0.3)B =0.250=10 4.4 鍵的設計 4.4.1 選擇鍵連接的類型 由于該木屑機有定心精度要求，應采用平鍵連接。由于帶輪安裝在軸的一

27、端，故采用單圓頭平鍵。 4.4.2 確定鍵的尺寸 根據d=20mm從表6.8中查得鍵的截面尺寸為：寬度b=6mm 鍵高h=6mm 。由輪轂寬度并參考鍵的長度系列，取鍵長L=40mm（比輪轂寬度小些）。 4.4.3 校核鍵連接的強度 已知木屑機的鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由表6.7查得，許用擠壓應力[σp]=（100～120）MPa，取其平均值[σp]=110 MPa。鍵的工作長度l=L-b=40-6=34mm，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h=0.56=3 mm 由式（6.14）可得 σp=2T103kdl=24510332034=44MPa ≤ [σp]=110 MPa 故該

28、鍵合適。 鍵的標記為：鍵640 GB/T 1096-2003  5 結論 隨著園林綠化面積的不斷增大，每年都要剪下大量的枝椏材，如果這些枝椏材不經過有效利用，不僅污染環(huán)境，還浪費資源。所以，枝椏粉碎在當今社會有著重要作用，在這三個多月的設計中我初步的了解了粉碎機械的基本構成情況和總體設計步驟。 我設計的多鋸片枝椏粉碎機在結構上參考了河南九龍機械制造有限公司生產的600型菇木粉碎機，遠安縣洋壩農機廠生產的食用菌鋸末機。本機采用側進料，操作方便，鋸盤組采用12個鋸片同時工作，保證木屑的質量。傳動方式為帶傳動，緩和了載荷的沖擊，減少噪聲傳遞，防止因為過載從而造成的零件破壞。該機可

29、生產食用菌的培養(yǎng)基材料，適合用于廢棄枝椏材的后續(xù)處理，應用廣泛。 此次設計也有許多不完善的地方，比如，精度不高，工藝性差，設計的枝椏粉碎機需要改進的地方：提高精度，設計出更簡單、實用、經濟、工藝性好的枝椏粉碎機。  參考文獻 [1] 周雪青. 雙刀盤三喂入式樹枝粉碎機的研究應用.期刊論文. 農業(yè)技術與裝備, 1673-887X .2011(4): p.14-19 ; [2] The Trend Towards Larger Mills and Their Impact on Crushing and Grinding Practias D.C.Burgess;The Au

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34、李軍芳. 樹枝切削性能試驗研究. 中國制造業(yè)信息化(學術版), 1672-1616.2006,35（13）:p.75-77 [20] 楊春梅,于盛通,任長青,馬巖.大型自走勢枝椏粉碎機.林產工業(yè),2012,39(1)：p.45-47 致謝 經過為期三個多月的設計，我的畢業(yè)設計終于完成了，同時也意味著我的大學生活即將走向尾聲。在這短暫而漫長的四年里，我懂得了如何去學習、生活和工作，也學會了如何思考、做人。雖然時間短暫，但這四年里所學的知識卻會使我受用一生。 畢業(yè)設計的過程不僅是對我們一次全面的考查，同時也是對我們所學習和掌握的知識的一次實際應用。在這里，我要感謝我的指導老師孟慶軍老師。是他給予我莫大的鼓勵和幫助。在這幾個月畢業(yè)設計的日子里，沒有他的督促和悉心指導，設計不可能順利完成。以前學的專業(yè)知識，對我們來說很散、雜亂無章、沒有系統(tǒng)性。但經過孟老師的耐心講解和點撥，使我對四年所學的知識結構更加明朗、體系化。我還要感謝我的母校東北林業(yè)大學，是母校為我提供了這個平臺，給予我了夢寐已久的大學生活，從而使我的人生更加精彩、充實。 最后，我要感謝所有教過我的老師們，感謝您們的辛勤培育和無微不至的關懷，在以后的學習、生活、工作中，我將牢記您們的諄諄教誨，不斷學習，不斷進步。在此,衷心地祝福您們身體健康、工作順利！ 16