秸稈粉碎機畢業(yè)設(shè)計

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1、 本科生畢業(yè)論文(設(shè)計) 題目：秸稈粉碎機的設(shè)計 院 別 學科門類 專 業(yè) 學 號 姓 名 指導教師 完成時間 2016年4月1日 目 錄 摘 要 I Abstract II 第一章 緒論 1 1.1 研究

2、背景及意義 1 1.2 粉碎理論 1 1.3 粉碎過程的施力方式 1 1.3.1 擠壓粉碎 1 1.3.2 沖擊粉碎 2 1.3.3 摩擦粉碎 2 1.3.4 剪切粉碎 2 1.3.5 劈裂彎折粉碎 3 1.4 粉碎機工作原理 3 1.5 粉碎機技術(shù) 3 1.5.1 鍘切式粉碎機 4 1.5.2 錘片式粉碎機 4 1.5.3 揉切式粉碎機 5 1.5.4 爪齒式（齒爪式）粉碎機 6 1.5.5 組合式粉碎機 6 1.6 粉碎機技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 7 第二章 確定方案 7 2.1 研究內(nèi)容、研究思路及主要設(shè)計指標 7 2.1.1 主要研究內(nèi)容 7 2.1.2 研究

3、思路 7 2.1.3 主要設(shè)計指標 7 2.2 粉碎機的類型選擇 8 2.3 粉碎室的選擇 8 2.3.1 環(huán)流層理論 8 2.3.2 早期圓形粉碎室 8 2.3.3 水滴型粉碎室 9 2.3.4 新型梯形粉碎室 10 2.3.5 粉碎室的確定 10 2.4 錘片線速度 10 2.5 轉(zhuǎn)子速度確定 11 2.5.1 轉(zhuǎn)子速度的計算 11 2.5.2 轉(zhuǎn)子速度的校核 11 2.6 理論生產(chǎn)率 12 2.7 配套功率計算 12 2.8 粉碎室寬度的選擇 13 2.9 其他裝置確定 13 第三章 標準件的確定 13 3.1 電機的選擇 13 3.2 軸承的選擇

4、14 3.3 鍵的選擇 14 3.4 螺栓的選擇 14 3.5 螺母的選擇 14 3.6 墊圈的選擇 14 第四章 帶的設(shè)計及計算 15 4.1 帶及帶輪的選用 15 4.2 V帶類型的確定 15 4.3 確定帶輪基準直徑并驗算帶速 15 4.3.1 確定小帶輪基準直徑 15 4.3.2驗算帶速 15 4.3.3 確定大帶輪基準直徑 15 4.4 確定V帶的中心距a和基準長度Ld 16 4.4.1 初定中心距 16 4.4.2 計算基準長度 16 4.4.3 計算實際中心距 16 4.5 驗算小帶輪包角 16 4.6 計算帶的根數(shù) 17 4.6.1單根V帶的

5、額定功率 17 4.6.2 計算V帶的根數(shù) 17 第五章 軸的設(shè)計及校核 17 5.1 軸的尺寸設(shè)計及計算 17 5.1.1 軸的傳遞轉(zhuǎn)矩 17 5.1.2 軸的最小直徑 18 5.1.3 確定帶輪的輪緣寬度 18 5.1.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 18 5.2 軸的校核 19 第六章 錘片的設(shè)計及計算 20 6.1 錘片材料與形狀的選擇 20 6.1.1 錘片材料的選擇 20 6.1.2 錘片形狀的選擇 20 6.2 錘片數(shù)目的確定 21 6.3 錘片尺寸的確定 22 6.4 錘片的排列方式 22 6.5 錘篩間隙與篩孔大小 22 6.5.1 錘篩間隙 22 6.

6、5.2 篩孔大小 22 第七章 輸送機構(gòu)的設(shè)計 23 7.1 風機的風量 23 7.2 風機的輸料管內(nèi)直徑 23 7.3 計算整個系統(tǒng)的壓力損失 24 7.3.1 純空氣運動產(chǎn)生的壓力損失 24 7.3.2 雙相流運動時產(chǎn)生的摩擦壓力損失 25 7.3.3 加速壓力損失 26 7.3.4 提升壓力損失 26 7.3.5 彎管壓力損失 27 7.4 確定總壓力損失 27 7.5 風機的選擇 28 結(jié) 論 29 參考文獻 30 摘 要 近年來現(xiàn)代化肥的使用，使得農(nóng)業(yè)對秸稈所制肥料的需求有所減少，秸稈的處理成為一大問題。如秸稈不及時處理，

7、會影響小麥等秋播作物的播種。以上成為大規(guī)模焚燒秸稈屢禁不止的客觀原因。秸稈焚燒還會產(chǎn)生嚴重的危害，例如：引發(fā)交通事故，影響道路交通和航空安全；引發(fā)火災(zāi)：破壞土壤結(jié)構(gòu)，造成農(nóng)田質(zhì)量下降；產(chǎn)生大量有毒有害物質(zhì)，威脅人與其他生物體的健康。因此解決焚燒秸稈問題刻不容緩。 焚燒秸稈問題主要為解決其處理問題，秸稈可再生利用，是一種具有多用途的可再生的生物資源，可純?nèi)肆μ幚碣M時費力、經(jīng)濟效率極低得不償失，因此田間作業(yè)趨于機械化是一個必然的發(fā)展過程，本文主要介紹了秸稈粉碎機的設(shè)計思路、設(shè)計方案、主要零件設(shè)計、參數(shù)及工作原理。 關(guān)鍵詞：粉碎機；秸稈粉碎；優(yōu)化設(shè)計；

8、 Abstract In recent years beause more use of modern fertilizers, the demands of straw composting in agriculture has decreased,straw processing has become a big problem.If straw can not be treated in time,it will influence sowing of wheat and other autumn crops.The above becom

9、es reasons of large-scale burning of straw. Straw burning will cause serious harm, such as: lead to traffic accidents, influence the road transport and aviation safety,cause fire,destroy the soil structure, decline the quality of farmland,produce large amounts of toxic and hazardous substances,thre

10、at to human and other organisms health. Therefore, the problem of burning straw must be solved urgently. To solve the problem of burning straw, the key point is the straw processing. Straw can be recycled, is a kind of multipurpose renewable biological resources. But manuel handling is time-consumi

11、ng and has low economic efficiency. So field operations with farm machinery is an certain process of development.This article introduces the design ideas,design concept, the main components design,parameter and working principle of the straw shredder. Keywords: schredder; straw crushing; design opt

12、imization; 第一章 緒論 1.1 研究背景及意義 21世紀以來，我國科技水平不管發(fā)展，人民生活水平不斷提高，中國農(nóng)業(yè)也進入新的發(fā)展階段。 隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展，秸稈的處理問題日漸尖銳，秸稈本身是一種天然的有機肥，但是農(nóng)民缺乏處理技術(shù)，使得處理秸稈成為一種性價比極低、成本極高的行為，但是不處理又會影響下一季農(nóng)作物播種，同時秸稈的焚燒可以得到一種名叫草木灰的肥料，因此焚燒秸稈成為一種趨勢。 為了防止焚燒秸稈造成的各種危害，同時發(fā)揮秸稈的生物化肥作用，機械化秸稈還田成為中國農(nóng)業(yè)發(fā)展的重大突破，而機械化秸稈還田可以通過秸稈粉碎機的面世而實現(xiàn)

13、。 1.2 粉碎理論 粉碎是指固體物料在外力作用下，克服了內(nèi)聚力，使之碎裂的過程。經(jīng)過近代發(fā)展，不同程度的工藝處理過程可以得到不同的密度粉體，其根據(jù)粒度大小將粉碎過程分為多個不同種類［1］。當今，粉碎程度并未形成統(tǒng)一認識，比較合理且一致認同的劃分見表1。 表1 粉碎程度與粉體制品粒度對照 粉碎程度 粗破碎 細破碎 粗粉碎 細粉碎 微粉碎 超微粉碎/超細粉碎 粒徑（d50） 250～25 25～1 1～0.5 0.5～0.1 100～50 50～1 1～0.1 100～1 制品稱謂 大塊 顆粒 普通粉 微細粉 微細粉 微米粉 亞微米粉 納米

14、粉 英文翻譯 Mass Pllet Powder Fine/Very fine powder Ultra/Super fine powder 1.3 粉碎過程的施力方式 物料受到外力作用而粉碎，這些外力主要分為：擠壓粉碎、沖擊粉碎、摩擦粉碎、剪切粉碎、劈裂彎折粉碎等。各種粉碎方式都有其優(yōu)缺點及適用的場合。 1.3.1 擠壓粉碎 擠壓粉碎是粉碎設(shè)備的工作部件對物料施加擠壓作用，作用較緩慢和均勻，物料的粉碎過程也較均勻。常多用于粗碎。擠壓粉碎屬于有支承粉碎型式，粉碎效率較高，其中對輥粉碎機、輥式碎粒機中都含有擠壓粉碎作用。具體擠壓粉碎示意圖見圖1.3.1。 圖1.

15、3.1 擠壓粉碎 1.3.2 沖擊粉碎 沖擊粉碎為高速運動的粉碎體對物料的沖擊和高速運動的物料向固定壁或靶的沖擊。沖擊作用頻度高，作用時間短，粉碎體與被粉碎物料的動量交換非常迅速。沖擊粉碎的頻度及力度對制品的粒度影響很大。具體沖擊粉碎示意圖見圖1.3.2。 圖1.3.2 沖擊粉碎 1.3.3 摩擦粉碎 摩擦粉碎的主要表現(xiàn)形式是粉碎工件對物料的磨削、碾磨，包括研磨介質(zhì)對物料的粉碎、齒板或齒圈對高速流動物料的碾磨以及物料和物料之間的摩擦作用。錘片式粉碎機齒爪式粉碎機和立軸式超微粉碎機都是利用摩擦來粉碎物料的。摩擦粉碎是一種高效的粉碎型式，但當粉碎構(gòu)件變得相對光滑時，摩擦作用的效率就會

16、大幅度降低，產(chǎn)生大量的無用熱量，導致能耗增加，所以必須保持摩擦面的粗糙。具體摩擦粉碎示意圖見圖1.3.3。 圖1.3.3 摩擦粉碎 1.3.4 剪切粉碎 剪切粉碎的主要表現(xiàn)形式是兩面構(gòu)件對物料形成剪應(yīng)力造成物料粉碎，剪切形成的基礎(chǔ)條件是兩個構(gòu)件同時對物料的作用且互為支承，如同剪刀的兩個刃口。具體剪切粉碎示意圖見圖1.3.4。 圖1.3.4 剪切粉碎 1.3.5 劈裂彎折粉碎 利用楔形工件切入物料，稱為劈裂粉碎，劈裂粉碎需要對物料進行支承才能發(fā)揮高效率。當楔形工件不鋒利時，會形成彎折作用，此時材料受到彎應(yīng)力而斷裂。鋒利的楔形物造成的劈裂粉碎是一種介于彎折粉碎和剪切粉碎之間的作

17、用。一般材料的抗彎應(yīng)力低于抗剪應(yīng)力，所以劈裂、 彎折是一種更為高效的有支承粉碎型式。具體劈裂彎折粉碎示意圖見圖1.3.5。 圖1.3.5 劈裂彎折粉碎 1.4 粉碎機工作原理 通過喂入機構(gòu)將物料由進料口均勻地喂入粉碎室，粉碎室內(nèi)有高速旋轉(zhuǎn)的錘片，上機體內(nèi)裝有定刀、動刀和齒板，加入的物料在錘片的強烈打擊及錘片與齒板之間的撕裂和搓擦等作用下迅速被粉碎成粉狀，由于離心力和粉碎機下腔負壓的作用，被初步粉碎的物料通過篩孔落到下腔，然后風機會將其吸入，又由風機送到離心卸料器內(nèi)或集料間里集塵，以便分離、卸料、裝袋，余風由除塵布袋過濾并瀉掉。 1.5 粉碎機技術(shù) 粉碎技術(shù)在我國己有多年的歷史，主

18、要應(yīng)用在飼料粉碎及農(nóng)作物秸稈方面。粉碎技術(shù)根據(jù)粉碎方式和粉碎手段的不同可分為鍘切式、錘片式、揉切式、爪齒式（齒爪式）、組合式粉碎技術(shù)［2］。 1.5.1 鍘切式粉碎機 鍘切式粉碎的主要加工方式是切斷，其優(yōu)點尤為突出，結(jié)構(gòu)簡單、功耗低、生產(chǎn)率高。鍘切式粉碎機如圖1.5.1所示。 圖1.5.1 鍘切式粉碎機 1.5.2 錘片式粉碎機 錘片式粉碎機的粉碎原理為沖擊粉碎，在粉碎過程中由高速旋轉(zhuǎn)的活動錘片與固定圈的相對運動，使物料在粉碎室內(nèi)發(fā)生高速旋轉(zhuǎn)，對物料進行粉碎。而物料受錘片沖擊作用，在粉碎室內(nèi)形成圓周運動，產(chǎn)生環(huán)流層，人們認為類似大顆粒的物料會因為離心力在外層，小顆粒物料的離心力相

19、對較小，故而在內(nèi)層。物料達到想要的粉碎粒度后通過選定篩孔過濾合格粒度的飼料。在粉碎過程中錘片與物料的碰撞大部分為偏心沖擊，這就會造成多余的能量損失，這是錘片式粉碎機耗能高的重要原因之一。而且環(huán)流層的出現(xiàn)使得被粉碎的物料達到要求后有些小顆粒物料不能及時從篩孔正常排出，而此時因為離心力作用會進行反復沖擊，形成物料的多余粉碎，這種情況無疑會加大能耗。同時，因為物料的反復沖擊使得物料動能不斷增加，導致升溫現(xiàn)象。升溫現(xiàn)象會使物料軟化，部分軟化的物料依附于篩孔上，導致篩孔堵塞，使粉碎效率下降。錘片式粉碎機如圖1.5.2所示。 圖1.5.2 錘片式粉碎機 1.5.3 揉切式粉碎機 揉切式粉碎包括揉

20、搓機和揉碎機。 揉搓機主要由機架、喂入機構(gòu)、錘片轉(zhuǎn)子、變高度齒、刀片和風機等部件機構(gòu)構(gòu)成。工作時，高速旋轉(zhuǎn)的錘片不斷打擊喂入的秸稈，同時機具凹板上面裝有變高度齒板和定刀，斜齒呈螺旋走向，從而保證了撞擊后產(chǎn)生軸向運動，秸稈碎段經(jīng)過隔板空缺部分流向機器的拋送室，然后再由風機拋出。在我國，秸稈揉搓機大都采用螺旋排列的錘片進行揉搓，再借助風機拋送，加工的秸稈物料只能達到破碎或細碎的狀態(tài)，生產(chǎn)率較低、耗能高、不適于高濕或韌性大的物料。揉切式粉碎機如圖1.5.3所示。 圖1.5.3 揉切式粉碎機 1.5.4 爪齒式（齒爪式）粉碎機 爪齒式（齒爪式）粉碎機多為固定工作，主要工作方式為物料因自

21、重及負壓被吸入粉碎室，受離心力和環(huán)流層影響，由內(nèi)圈自外圈做圓周運動，同時受到動齒爪、定齒爪和篩片三重作用，齒盤的旋轉(zhuǎn)會產(chǎn)生一定離心力，離心力將粉碎物通過篩孔從出料口輸送。爪齒式（齒爪式）粉碎機主軸轉(zhuǎn)速要求較高，導致軸承壽命較短，同時因為主軸轉(zhuǎn)速較高，對粉碎室保護較差，導致工作可靠性較低，噪聲較高。 1.5.5 組合式粉碎機 組合式粉碎技術(shù)是集切斷、粉碎、揉搓功能于一體，通過相互結(jié)合優(yōu)化達到最佳的粉碎目的。組合式式粉碎機如圖1.5.5所示。 圖1.5.5 組合式粉碎機 1.6 粉碎機技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 隨著農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展，粉碎機的技術(shù)的應(yīng)用。人們對粉碎機的要求也不斷提高，今后幾年的粉碎機

22、技術(shù)研究應(yīng)主要集中在以下幾個方面［3］： 1、因為需求的不同，細分粉碎粒度，開發(fā)專用粉碎機。 2、錘片的研發(fā)與優(yōu)化。 3、風機的研發(fā)，通過風機欲粉碎機的進一步合理優(yōu)化、配合，獲得更高的效率。 第二章 確定方案 2.1 研究內(nèi)容、研究思路及主要設(shè)計指標 2.1.1 主要研究內(nèi)容 1、研究秸稈的物理學特性。 2、設(shè)計秸稈粉碎機 1)考慮材料成分、含水量、喂入量等因素,選擇適宜的加工方式。 2)設(shè)計喂入機構(gòu),錘片的設(shè)計計算。 3)選擇錘片，確定恰當?shù)木€速度。 4)粉碎機構(gòu)的設(shè)計，確定錘片的排列。 5)總體布置，考慮使用方便、尺寸大小、經(jīng)濟性、能耗等因素。 6)關(guān)鍵問題：粉

23、碎機的應(yīng)用定位，確定其具體參數(shù)。 2.1.2 研究思路 1、分析加工對象的物理和加工特性。 2、設(shè)計出粉碎的機構(gòu)和合理布置各部分。 3、設(shè)計的系統(tǒng)做到科學合理，能耗低，結(jié)構(gòu)緊湊。 2.1.3 主要設(shè)計指標 1、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、尺寸緊湊，操作、使用、維修方便。 2、的適應(yīng)性較好，適合加工多種類型物料。 4、生產(chǎn)能力滿足要求。 5、配套動力合理，功耗小。 6、噪音低、粉塵少，減少環(huán)境污染。 7、機器工作安全可靠，工作部件耐磨性好，使用操作、維修調(diào)整方便，價格便宜。 2.2 粉碎機的類型選擇 目前為止，在加工飼料類農(nóng)作物時錘片式粉碎機的效果最佳且應(yīng)用最廣，考慮到科學性、經(jīng)

24、濟性、實用性以及節(jié)能方面選擇錘片式粉碎機最佳［4］。 2.3 粉碎室的選擇 2.3.1 環(huán)流層理論 在錘片式粉碎機的粉碎原理中，最經(jīng)常出現(xiàn)“環(huán)流層”，經(jīng)典理論認為，在粉碎機全速區(qū)的錘片和篩片之間，物料形成數(shù)厘米厚度的層流，粗顆粒因為受到離心力較大，所以在貼近篩片的外層，小顆粒因為受到離心力較小，故而分布在遠離篩片的內(nèi)層。這種“環(huán)流層”的提法在理論上得到很多人的認同，但也有人對此提出了疑問，周向農(nóng)等（1997）認為在“環(huán)流層”內(nèi)并不存在明顯的大顆粒在外、小顆粒在內(nèi)的分層現(xiàn)象，而是大小顆粒自由運動，部分超微粉顆粒吸附在轉(zhuǎn)子心部。其研究也表明，“環(huán)流層”內(nèi)的物料密度分布是內(nèi)松外緊，內(nèi)層的細粉較

25、難穿越外層過篩，只有通過增大篩板面積的方法才可以提高出篩率［5］。 2.3.2 早期圓形粉碎室 在粉碎過程中，物料在錘片的打擊作用下，會往篩板處擴散分布，但是物料在以一定角度入射到篩板后，有反彈和摩擦兩種可能，大顆粒被反彈則會進入環(huán)流層內(nèi)層，而大顆粒同時也可能在篩孔的摩擦作用下進行表面粉碎成為細粉。假設(shè)嚴格的“環(huán)流層”存在，那么內(nèi)部的細粉就很難過篩，只有大顆粒與篩孔摩擦產(chǎn)生的細粉才能過篩。一般粉碎機都會有輔助吸風，在風力作用下，物料在篩板表面呈現(xiàn)的應(yīng)是一種“流化狀態(tài)”。某種程度而言，物料在篩面形成的“環(huán)流”是有益的，因為它能形成比錘片打擊更高效的摩擦粉碎，這些卻是值得好好利用的一個方面。

26、 粉碎室的一般形狀采用圓形，而物料進入粉碎機的圓形粉碎室，受到錘片高速旋轉(zhuǎn)的作用后形成物料層，并作與錘片運動方向相同的圓周運動，環(huán)流層運動的速度為錘片速度的70%左右，圓形粉碎室內(nèi)的環(huán)流層由于離心力的作用，使大顆粒在外而小顆粒在內(nèi)，既不利于排粉，又減少了粉碎受打擊的機會，是使大部分粉料不是立即受到正面打擊而破裂，而受到偏心沖擊，而受偏心沖擊的物料，在沖擊點與物料重心之間產(chǎn)生一旋轉(zhuǎn)力矩，該力矩只能使物料產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動而不易破裂，造成能量很大浪費。故物料在圓形粉碎室所受偏心沖擊現(xiàn)象和物料環(huán)流—氣流層的存在，是粉碎機性能低、效率差的根本原因。因此改變粉碎室的形狀是提高粉碎效率的重要途徑之一。早期圓形粉

27、碎室形成物料環(huán)流—氣流層如圖2.3.2所示。 1、篩片 2、物料環(huán)流—氣流層 3、轉(zhuǎn)盤 4、錘片 圖2.3.2 圓形粉碎室及形成物料環(huán)流—氣流層 2.3.3 水滴型粉碎室 美國Jacobson公司創(chuàng)新地將軸向進料粉碎機的粉碎室形狀由圓形改為整水滴形，當物料環(huán)流到達水滴型篩板上部時，由于離心力的作用，飛向水滴的上部側(cè)面，此時物料的流向剛好和篩面垂直，因而提高了物料的過篩能力。所謂“水滴式粉碎機”是在國內(nèi)85計劃定型的SFSP錘片式粉碎機基礎(chǔ)上，將上部兩側(cè)面原本安裝沖擊齒板的位置改裝成篩片，這樣當物料進入粉碎機時，就被錘片打擊造成部分粉料直接過篩，略具“水滴式粉碎室”的原理，但和軸

28、向進料型水滴形粉碎室相比，有著本質(zhì)的差別：軸向進料型的水滴篩上部側(cè)面受到的是粉碎機環(huán)流的沖擊，環(huán)流內(nèi)物料以細粉料為主；徑向進料型的水滴篩上部側(cè)面受到的則主要是初次落入的大顆粒物料沖擊。如果是采用小孔薄篩板的粉碎，大顆粒的沖擊會導致篩片的迅速破損，而堅實的齒板則比篩片的抗沖擊力強得多。所以只有在大孔徑厚篩板粗粉碎的情況下，齒板改為篩片才具有一定的作用?！八问椒鬯闄C”將傳統(tǒng)錘片粉碎機的齒板改為篩板，在促進粗粉的過篩上有一定效果，但是也造成了粉碎制品的粒度分布變寬，均勻度變差，粉料中的大型粗顆粒變多的問題。國內(nèi)的徑向進料式“水滴形粉碎室”將齒板改為篩片則是一把雙刃劍，促進過篩的同時造成了粉碎制品粒

29、度均勻性變差，總體而言，只能稱為“改變”而不能稱為“改進”。 所謂水滴行粉碎室，顧名思義，即粉碎室的形狀像水滴、篩片在粉碎室內(nèi)也呈水滴狀如圖2.3.3所示。 圖2.3.3 水滴型粉碎室形狀 2.3.4 新型梯形粉碎室 劉文廣、劉偉峰通過對粉碎室形狀的分析與研究，設(shè)計出一種新的粉碎室，如圖2.3.4所示。即將圓形篩片彎曲成梯形的粉碎室，但是考慮綜合性因素，暫時不適于大規(guī)模普及［6］。 圖2.3.4 新型梯形粉碎室 2.3.5 粉碎室的確定 綜合性考慮，選擇水滴型粉碎室性價比最高、適用性最廣，故而選用水滴型粉碎室。 2.4 錘片線速度 在實際加工過程中，不同的粉碎粒度以及物

30、料原料對撞擊力度的要求不同，對錘片線速度的要求也不同，選用合適的錘片線速度對于發(fā)揮粉碎機性能有著重要的影響。表2所示為不同物料最佳粉碎線速度［7］。 表2最佳錘片末端線速度（m/s） 物料 高粱 玉米 小麥 黑麥 大麥 燕麥 麩糠 燕麥殼 線速度 48 52 65 75 88 105 110 115 考慮到本文設(shè)計的粉碎機為中、小型號，其特點要求為結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小、工作操作簡單、便于移動等，且能夠用于粉碎主要農(nóng)作物外，同時兼顧粉碎大部分農(nóng)作物秸稈等飼料，對飼料精度要求并不高，故而粉碎程度為粗粉碎（部分要求較高粉碎機可按要求設(shè)計為細粉碎），主要

31、目的為得到粗飼料，其切碎長度為30～50mm。具《農(nóng)業(yè)機械設(shè)計手冊》（以后簡稱《農(nóng)業(yè)手冊》）可知，粉碎精飼料錘片線速度一般為50～70m/s，粉碎粗飼料錘片末端線速度一般為70～100m/s，本文設(shè)計為中、小型粉碎機，主要粉碎程度為粗粉碎得到粗飼料，通過平均速度可選擇錘片末端線速度為80m/s 2.5 轉(zhuǎn)子速度確定 2.5.1 轉(zhuǎn)子速度的計算 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速可根據(jù)錘片速度根據(jù)公式： 式中 v——錘片末端線速度 D——轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)直徑 目前，國內(nèi)各種秸稈粉碎機，實際轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)直徑有效范圍為0.5～0.6m，為使本文設(shè)計緊湊合理，選擇轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)直徑為0.54m。 2.5.

32、2 轉(zhuǎn)子速度的校核 以王新明提供的部分9FZ及9FQ型號粉碎機數(shù)據(jù)（見表3），可大致校核所選轉(zhuǎn)子速度是否合理［8］。 表3 不同型號粉碎機的合理轉(zhuǎn)速 粉碎機型號 9FZ-25 9FZ-27 9FZ-29 9FZ-31 9FZ-33 9FQ-20 9FQ-30 9FQ-40 合理轉(zhuǎn)速（r/min） 5400 5200 5000 4800 4500 4800 4500 4000 空載功率最大值（kw） 1.5 1.8 2.2 2.8 3.2 1.2 2.5 3.8 配套動力范圍（kw） 3.0～4.0 3.0～4.0 4.0～

33、5.5 4.0～5.5 5.5～7.5 1.5～2.2 4.0～5.5 7.5-11 轉(zhuǎn)速過高可通過公式判定： 本文設(shè)計為中、小型粉碎機，驗算校核并未超出合理轉(zhuǎn)速范圍。故本文設(shè)計運行轉(zhuǎn)速合理。 2.6 理論生產(chǎn)率 按下述的經(jīng)驗公式計算： 式中 D——轉(zhuǎn)子直徑 B——轉(zhuǎn)子長度 r——物料容重，不同農(nóng)作物其秸稈容重不同，取麥秸稈與玉米秸稈平均值，秸桿 n——轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速， K——粉碎機結(jié)構(gòu)系數(shù)，一般取 將各參數(shù)數(shù)值帶入公式有： 2.7 配套功率計算 依下式計算 式中 Q——粉碎機理論生產(chǎn)率（T/h） K’——配套動力系數(shù)，一般取3~10 理

34、論生產(chǎn)率為0.50t/h，所以有 配套功率 式中 C1——系數(shù) ，，取 Q——生產(chǎn)率， 所以 取 2.8 粉碎室寬度的選擇 粉碎室的寬度決定了粉碎物料的多少以及粉碎的效率，因此粉碎室的寬度同樣是粉碎機的一個重要的參數(shù)。一般來說，粉碎室寬度越窄，效率越高。所有的軸向進料粉碎機，如自吸式粉碎機和齒爪式粉碎機，都是窄體式設(shè)計，但機型一般都偏小。為了擴大機型，就必須增加粉碎室寬度。對于大型寬體式粉碎機來說，物料在進入粉碎機后的粉碎過程中，并不會均勻地分布于粉碎室全寬度，而是會發(fā)生偏移，一般來說，轉(zhuǎn)子兩端靠近軸承處物料較多，中間物料較少，這樣會

35、造成粉碎機的錘片、篩片磨損不均勻。如果將較寬的粉碎室用隔板進行有機分割，使得物料流限定于各個窄體粉碎室內(nèi)，這樣就改進了寬體式粉碎機的軸向物料分布不均的問題［9］。 根據(jù)我國粉碎機系列的設(shè)計要求，粉碎機設(shè)計的轉(zhuǎn)子軸組選取，粉碎室寬度。我國的粉碎機系列設(shè)計要求：D/B=1.1～3.5，其比值D/B=1.6符合要求。 2.9 其他裝置確定 為使粉碎機充分發(fā)揮效應(yīng)完美的粉碎所需粉碎粗飼料，同時保證操作工程安全，喂入口設(shè)計為徑向配置，物料喂入方向線與錘片圓周軌跡相交，便于粉碎。喂入口下邊緣和轉(zhuǎn)子中心連線與轉(zhuǎn)子水平線夾角度，可保證操作安全以及所需喂入料不架空，不反料。排料采用自重落料形式。 粉碎機

36、轉(zhuǎn)子由錘片和錘架組成。錘架呈圓盤形，上面開有錘片銷軸安裝孔，錘片通過銷軸鉸接在錘架上。當錘架高速旋轉(zhuǎn)時，錘在離心力作用下向外甩開對物料進行加工。 第三章 標準件的確定 3.1 電機的選擇 由于本次設(shè)計為中、小型秸稈粉碎機，并無特殊要求，電源選擇三相電源即可，同時考慮到設(shè)計實用性與所設(shè)計粉碎機工作條件及生產(chǎn)要求，綜合考慮下在電動機能夠滿足工作條件及生產(chǎn)要求的前提下，保證其質(zhì)量后選擇價格較低的電動機，以便降低成本、大規(guī)模生產(chǎn)、加大競爭優(yōu)勢。 粉碎機所需功率為，故選擇Y系列（IP44）型三相籠型異步電動機。 Y系列（IP44）型三相籠型異步電動機具有較小的轉(zhuǎn)動慣量和較大的過載能力，因此其具

37、有效率高、耗電少、性能好、噪聲低、振動小、體積小、性能可靠、維修方便等優(yōu)點。其結(jié)構(gòu)合理、產(chǎn)品先進、應(yīng)用廣泛。其技術(shù)數(shù)據(jù)、外形尺寸如下： 型號： 同步轉(zhuǎn)速： 額定功率： 滿載轉(zhuǎn)速： 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩：2.2 最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩：2.3 級數(shù)：2級 機座：中機座，中心高112mm 3.2 軸承的選擇 受力分析可知，在轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動過程中錘片所產(chǎn)生的離心力相互抵消，軸承受到錘片產(chǎn)生的徑向力為零，但是由于轉(zhuǎn)子本身會產(chǎn)生一定的離心力，同時受轉(zhuǎn)子自身的重力的影響，會使軸承受到軸向力。因此，在工作過程中軸承同時受到軸向和徑向載荷的作用，但是主要承受徑向載荷，故選擇深溝球軸承6205

38、，其尺寸為： 3.3 鍵的選擇 所需鍵位為轉(zhuǎn)子主軸與與皮帶帶輪的連接鍵，故選用GB1096——79即可。 3.4 螺栓的選擇 本文設(shè)計所用螺栓主要用于連接支承電動機的鋼板與支架、支承粉碎機的鋼板與支架。由于用于主要用途為板間連接，螺栓主要是受剪切作用力，故采用受剪螺栓連接。連接齒板與機體用螺栓主要是受到拉伸應(yīng)力作用，故采用受拉螺栓連接，綜合考慮選用GB/T 5783——2000即可。 3.5 螺母的選擇 根據(jù)螺栓的規(guī)格進行選擇，故選用GB/T 6170——2000。 3.6 墊圈的選擇 考慮成本及設(shè)計簡便使用普通小墊圈即可，故選用GB/T 848——2002 第四

39、章 帶的設(shè)計及計算 4.1 帶及帶輪的選用 本次設(shè)計選用V帶傳動，摩擦力大，因此可以傳遞較大功率。 4.2 V帶類型的確定 由《機械設(shè)計手冊》（以后簡稱《機械手冊》）查表8-7可知工作情況系數(shù)為，故，根據(jù)、選用A型V帶。 4.3 確定帶輪基準直徑并驗算帶速 4.3.1 確定小帶輪基準直徑 初選小帶輪的基準直徑dd1。由《機械手冊》查表8-6及8-8，取小帶輪的基準直徑。 4.3.2驗算帶速 驗算帶速V，按《機械手冊》式（8—13）驗算帶的速度 因為,故帶速選擇合理。 4.3.3 確定大帶輪基準直徑 計算大帶輪的基準直徑。根據(jù)《機械手冊》式（8—15a

40、），計算大帶輪的基準直徑dd2： 式中 i——傳動比， dd1——小帶輪的基準直徑 將參數(shù)代入公式得： 根據(jù)《機械手冊》表8—8，圓整為 4.4 確定V帶的中心距a和基準長度Ld 4.4.1 初定中心距 根據(jù)《機械手冊》式（8—20），初定中心距。 4.4.2 計算基準長度 由《機械手冊》式（8—22）計算帶所需的基準長度 由《機械手冊》表8—2選帶的基準長度 4.4.3 計算實際中心距 按《機械手冊》式（8—23）計算實際中心距a。 4.5 驗算小帶輪包角 按公式計算小帶輪包角： 可得 根據(jù)，小帶輪包角符合要求。

41、 4.6 計算帶的根數(shù) 4.6.1單根V帶的額定功率 由dd1和n,查《機械手冊》表8—4a得 根據(jù)n，和A型帶，查《機械手冊》表8—4b得 查《機械手冊》表8—5得: 表8—2得: . 所以 4.6.2 計算V帶的根數(shù) 根據(jù)公式： 可求得： 故取3根。 第五章 軸的設(shè)計及校核 5.1 軸的尺寸設(shè)計及計算 5.1.1 軸的傳遞轉(zhuǎn)矩 軸的傳遞轉(zhuǎn)矩由公式可知： 式中 P——電動機功率 n——電動機轉(zhuǎn)速 帶入公式可得： 5.1.2 軸的最小直徑 軸的最小直徑可由公式可知

42、： 式中 A——軸的材料系數(shù)，根據(jù)《機械手冊》表15-3可知，軸的材料為45鋼時 P——電動機功率 n——電動機轉(zhuǎn)速 帶入公式可得： 因為軸會受到鍵槽的消弱，因此可得出公式： 根據(jù)《機械手冊》可得 5.1.3 確定帶輪的輪緣寬度 帶輪的輪緣寬度B由公式可知: 式中 Z——輪槽數(shù) e——查表可知 f——查表可知 帶入公式可得： 5.1.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1、擬訂軸上的零件裝配方案，軸上的大部分零件包括帶輪，左端軸承和軸承端蓋以及隔套依次從左端裝配，僅右端軸承和軸承端蓋由右端裝配。 2、 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各

43、段直徑和長度。 3、根據(jù)前面最小端直徑的確定和帶輪設(shè)計的結(jié)果可知，，。 4、裝左端軸承端蓋段和軸承段B：，按照《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》中表6—1，因，選擇深溝球軸承代號6205，其尺寸為 5、軸上零件的周向固定，均采用平鍵聯(lián)接，同時為了保證軸的配合有良好對中性，采用H7/K6，滾動軸承與軸采用H7/K6。 6、定出軸肩處的圓角半徑，軸端倒角取，選擇軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 由表14—1查得： 5.2 軸的校核 本文所設(shè)計軸承受到徑向力為零，同時軸承受到軸向力。因此，在工作過程中軸承同時受到軸向和徑向載荷的作用，但是其主要承受徑向載荷受到不大的彎矩，

44、故而可以降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的方法來減少成本，因此，只按照軸所受的扭矩來計算軸的強度。 軸的扭矩強度條件由公式可知: 式中 ——扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為Mpa； T——軸所受的扭矩，單位為Nmm ——軸的抗扭截面系數(shù)，單位為 N——軸的轉(zhuǎn)速，單位為r/min p——軸的傳遞功率，單位為kw d——計算截面處軸的直徑，單位為mm ——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為Mpa 這里考慮到開放式平帶的傳動效率為1，故，，d取軸的最細處的直徑，按照《機械原理與方法》表15—3中選取，。 將各個參數(shù)數(shù)值帶入公式得： 由此可知本文所設(shè)計軸承滿足強度要求，所選軸承合理。 第六章 錘片的設(shè)計及計

45、算 6.1 錘片材料與形狀的選擇 在加工過程中，錘片的機械性能、硬度、耐磨性能、結(jié)構(gòu)尺寸等直接影響原料的加工水平。錘片磨損嚴重時會產(chǎn)生破碎，打壞主設(shè)備機體，不僅降低生產(chǎn)加工效率，而且嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量［10］。 6.1.1 錘片材料的選擇 綜合考慮，若選用低碳鋼，固體滲碳淬火，滲碳層厚度一般為0．8～1．2mm(錘片厚度2mm時為0．3～0．5mm)，表面硬度一般為HRC56—62。其特點是工藝簡單，錘片表面硬、內(nèi)層軟，當滲碳磨損后，內(nèi)層磨損則很快。［11］。 6.1.2 錘片形狀的選擇 錘片形狀多種多樣，不同形狀效應(yīng)不用。具體形狀如圖6.12所示。 圖6.1.2 錘片形狀的種類

46、 圖中（a）為矩形錘片，應(yīng)用廣泛。錘片制作工藝簡單、使用壽命長，是一種性價比較高的錘片。（b）（c）（d）為堆焊錘片，此種錘片利用堆焊技術(shù)，可將優(yōu)質(zhì)合金材料如碳化鎢等堆焊在錘片兩端，進而大大提高了錘片使用壽命，但是其制作工藝較復雜，成本較高，適于特殊要求，不適合市場普遍使用。（e）為階梯錘片，錘片設(shè)計為多棱角形錘片，粉碎效果較為突出，同時制作工藝相對矩形錘片復雜、耐磨性差導致使用壽命較短。（f）（g）為多角和尖角形錘片，錘片制作工藝相對階梯錘片更加復雜，且由于棱角較為尖銳，在提高粉碎能力的同時，也加大了錘片的磨損，因此使用壽命較低。（h）為環(huán)形錘片，此累錘片制作工藝復雜，但是由于此類錘片可以自

47、由調(diào)整工作角，使其可以一直處于最佳使用狀態(tài)，因此粉碎效果極好，且錘片磨損較為均勻，使其使用壽命得到提升。（i）為復合鋼矩形錘片，相對普通矩形錘片，此類錘片以復合鋼為材料，成本較高，其使用情況欲普通矩形錘片大致相同，使用壽命大大高于普通錘片。 考慮到經(jīng)濟性與實用性，本設(shè)計采用普通矩形錘片。 6.2 錘片數(shù)目的確定 錘片的數(shù)量對粉碎機的工作性能和效率有很大影響。錘片數(shù)目過多，降低了粉碎效率，同時還會使其功耗增加。但錘片過少，沒有錘片達擊空間增加，打擊機會減少，也會使生產(chǎn)率下降。目前，國內(nèi)外錘片式粉碎機的錘片密度（錘片累計厚度與粉碎室有效寬度之比）多在1:2～1:4范圍內(nèi)。 錘片數(shù)目依照錘

48、片工作密度等要求計算如下 式中 B1——粉碎室的有效寬度， K1—錘片工作密度系數(shù)， e—錘片厚度，取 將參數(shù)數(shù)值代入公式有 取 6.3 錘片尺寸的確定 據(jù)市場需求以及實際需要影響，國內(nèi)大多都采用厚度為5mm的錘片。雖然采用薄的錘片，能夠提高設(shè)備生產(chǎn)率同時降低能耗，但是其使用壽命就會相對減少，耐磨性相對變差。為了保證粉碎機工作時軸承和機體受力均勻，其粉碎機錘片的擺心要與銷軸孔重合。因此，本設(shè)計采用了長、寬、厚度為的錘片。 6.4 錘片的排列方式 錘片排列方式與錘片自身的特性以及物料粉碎時的運動狀態(tài)有關(guān)。具體的排列方式要根據(jù)以下準則來確定，首先，在粉碎室內(nèi)要保證極

49、片的運動軌跡要均勻分布；其次就是錘片轉(zhuǎn)子工作時的動、靜平衡［12］。常見有四種錘片排列方式：Ⅰ對稱排列、Ⅱ?qū)ΨQ交錯排、Ⅲ列交錯排列、Ⅳ螺旋線排列，如圖6.4所示。 圖6.4 錘片的排列方式 本設(shè)計采用對稱排列。 6.5 錘篩間隙與篩孔大小 6.5.1 錘篩間隙 錘篩間隙是指轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時錘片末端與錘片內(nèi)表面之間距離它直接決定粉碎室物料層的厚度。目前我國一般谷物；秸稈為；通用型為。因此，本設(shè)計為。 6.5.2 篩孔大小 篩片板由鋼板沖孔而成，多為圓孔并呈三角形分布。篩孔的尺寸關(guān)系著粉碎機粉碎質(zhì)量與生產(chǎn)率?？讖捷^大，物料易通過篩片，產(chǎn)出率增加，同時降低了能耗，但是粉碎粒物的徑較大較粗；篩

50、孔孔徑較小，物料不易的通過篩板，增加了粉碎機的單位重量物料的做功，同時增加了能耗，但是粉碎物的粒徑較小較細。錘片式粉碎機的篩孔大小分四個等級細孔直徑;中孔直徑;粗孔直徑;大孔直徑以上。為了提高粉碎機的生產(chǎn)率，本設(shè)計釆用大孔直徑為的的篩孔。 第七章 輸送機構(gòu)的設(shè)計 物料粉碎后及時的被輸送出去，進而保證粉碎機的正常運轉(zhuǎn)。目前粉碎機的輸送物料的方式有三種：自重落料式、氣力輸送式和機械輸送式。 本設(shè)計釆用風機設(shè)備輸送粉碎物料。 7.1 風機的風量 風機的風量計算如下 式中 GS——輸送裝置生產(chǎn)率（T/h） m—固氣比，本設(shè)計選定吸送式、低真空的輸送方式，所以可得： —空氣比重，

51、 將參數(shù)數(shù)值代入公式有 所以風機的流量為： 7.2 風機的輸料管內(nèi)直徑 本文輸送風速選定為 輸料管內(nèi)直徑計算如下 式中 Q風——風機的風量， n——工作物料管數(shù) V風——輸送風速, 將參數(shù)數(shù)值代入公式有 所以風機輸料管直徑為： 7.3 計算整個系統(tǒng)的壓力損失 氣力輸送裝置的總壓力損失為： 式中 ——純空氣運動產(chǎn)生的壓力損失 ——雙相流運動時產(chǎn)生的摩擦壓力損失 ——顆粒加速至穩(wěn)定輸送速度狀態(tài)期間所產(chǎn)生的壓力損失 ——物料克服重力做功所產(chǎn)生的壓力損失 ——彎管壓力損失 ——各主要部件產(chǎn)生的壓力損失，本文中忽略不計 ——壓送過程中

52、物料直接向大氣排出時，產(chǎn)生的壓力損失，本設(shè)計為吸送式不予考慮 7.3.1 純空氣運動產(chǎn)生的壓力損失 純空氣運動產(chǎn)生的壓力損失為： 式中 ——直管沿程摩擦壓力損失 ——局部壓力損失 所以純空氣運動產(chǎn)生的壓力損失為： 1、直管沿程摩擦壓力損失為： 式中 ——純空氣運動時摩擦阻力系數(shù)，在工程設(shè)計時按經(jīng)驗計算可得： L——管道長度，選定 —空氣比重， V——輸送風速, DS——輸料管內(nèi)直徑 將參數(shù)數(shù)值代入公式有 所以直管沿程摩擦壓力損失為： 2、局部壓力損失為： 式中 ——局部阻力系數(shù)，本文取 將參數(shù)數(shù)值代入公式有 所以局部壓

53、力損失為： 7.3.2 雙相流運動時產(chǎn)生的摩擦壓力損失 雙相流運動時產(chǎn)生的摩擦壓力損失為： 式中 ——純空氣運動時摩擦阻力系數(shù)， ——空氣比重， V——輸送風速, DS——輸料管內(nèi)直徑 m——固氣比，本設(shè)計選定吸送式、低真空的輸送方式，所以可得： kp——實驗確定經(jīng)驗系數(shù)， 將參數(shù)數(shù)值代入公式有 所以雙相流運動時產(chǎn)生的摩擦壓力損失為： 7.3.3 加速壓力損失 加速壓力損失為： 式中 ——加速壓力損失系數(shù)，取 m——固氣比，本設(shè)計選定吸送式、低真空的輸送方式，所以可得： ——空氣比重， V——輸送風速, 將參數(shù)數(shù)值代入公式有

54、 所以加速壓力損失為： 7.3.4 提升壓力損失 提升壓力損失為： 式中 m——固氣比，選擇吸送式同時低真空輸送，可得： ——空氣比重， V——輸送風速, 將參數(shù)數(shù)值代入公式有 所以提升壓力損失為： 7.3.5 彎管壓力損失 彎管壓力損失為： 式中 ——輸送純氣流時彎管阻力系數(shù)，取 ——空氣比重， V——輸送風速, ——物料通過彎管時的阻力系數(shù)， 將參數(shù)數(shù)值代入公式有 所以彎管壓力損失為： 7.4 確定總壓力損失 氣力輸送裝置的總壓力損失為： 將參數(shù)數(shù)值代入公式有 所以總壓力損失為： 7.

55、5 風機的選擇 經(jīng)過計算可知，整個機構(gòu)的壓力損失總和為，所需風量為，考慮到計算所存在的誤差，且所需風機應(yīng)有一定的余量，則實際的壓力損失約為則本設(shè)計選用了型號C6-46-11No.5的風機。 結(jié) 論 本次設(shè)計，是我?guī)啄陙韺W習成果的綜合應(yīng)用。是我們在畢業(yè)前對對自己所學的驗證，也是理論與時間相結(jié)合的檢驗。 本次設(shè)計查閱了各種資料，對本次設(shè)計進行了詳細說明，必要處都有校核。通過這次設(shè)計，開闊了我的視野，分析問題、解決問題的能力得到了提高，能夠自主解決一些實際生產(chǎn)問題。圓滿地完成了本次畢業(yè)設(shè)計。

56、 這次設(shè)計中我最大的感受是：理論與實踐必須相結(jié)合，只有將正確的理論應(yīng)用于實踐中，才能真正發(fā)揮理論的價值。在此方面，我有所欠缺，在以后的日子里有待提高。 由于能力所限、經(jīng)驗不足，設(shè)計中尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。 參考文獻 ［1］ 中國林木生物質(zhì)能源資源研究專題組王國勝，呂文，劉金亮等．中國林木生物質(zhì)能源資源培育與發(fā)展?jié)摿φ{(diào)查[J]．中國林業(yè)產(chǎn)業(yè)，2006(1)：22-22. ［2］ 閆發(fā)旭.飼料粉碎機技術(shù)現(xiàn)狀及研發(fā)方向[R].甘肅：農(nóng)業(yè)機械鑒定站,2010. ［3］ 祖宇,郝玲,

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