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12 屆畢業(yè)設(shè)計 小型物料粉碎機的設(shè)計 說明書 學生姓名 張 鋒 學 號 8031208130 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 班 級 12-1 指導教師 萬 暢 日 期 2012-5-28 塔里木大學教務處 目錄 前言 1 1 緒論 2 1.1 本課題研究的目的及意義 2 1.2 本課題的研究現(xiàn)狀和分析 2 1.2.1.現(xiàn)有粉碎機類型及其特點 .2 1.3 本課題需要重點研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路 3 2 錘片式粉碎機結(jié)構(gòu)說明 3 2.1 錘片式粉碎機的結(jié)構(gòu)設(shè)計示意圖 3 2.2 錘片式粉碎機的工作原理 4 3 傳動方案設(shè)計 4 3.1 電動機選擇 4 3.2 帶傳動的設(shè)計計算 5 3.3 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 6 4 錘片式粉碎機的零件說明 7 4.1 轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)直徑 D（MM） 、粉碎室寬度 B（MM）和主軸轉(zhuǎn)速 N (R/MIN) 7 4.2 錘片選擇 7 4.3 篩子設(shè)計 8 4.4 錘篩間隙設(shè)計 8 4.5 轉(zhuǎn)子設(shè)計 9 4.6 喂料裝置設(shè)計 9 4.7 閘板設(shè)計 10 4.8 粉碎室設(shè)計 10 5 軸的設(shè)計 10 6 鍵選擇與校核 11 7 軸的校核 12 8 軸承 13 8.1 軸承的選擇 13 8.2 軸承的潤滑和密封 14 8.3 軸承的密封 14 8.4 軸承端蓋的設(shè)計 14 9 軸系零件的定位 14 9.1 軸向定位 14 9.2 周向定位 14 10 機架設(shè)計 14 11 箱體的設(shè)計 15 12 錘片式粉碎機注意事項、調(diào)試、維護和保養(yǎng) 15 13 結(jié)論 16 致謝 17 參考文獻 18 塔里木大學畢業(yè)論文 1 前言 小型物料含有豐富營養(yǎng)成分，且具有較高的食用價值和工業(yè)價值。本課題的設(shè)計，對發(fā)展小型 物料深加工，增加財政收入，幫助山區(qū)農(nóng)民脫貧致富將起到積極的推進作用。 本設(shè)計以增加粉碎能力和篩分效率入手，要設(shè)計一種高效、低耗、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、使 用安全的小型物料粉碎機。我的設(shè)計思路為：制定方案—選擇功率—設(shè)計帶傳動—設(shè)計粉碎室寬 度、轉(zhuǎn)子直徑—進行細節(jié)方面的設(shè)計（包括軸、篩子、錘片選擇、軸承密封裝置、機架、連接件 等）—進行軸、鍵的強度校核—畫零件圖和裝配圖—編寫說明書。 該粉碎機結(jié)構(gòu)簡單，粉碎室比較窄，生產(chǎn)率比較高主要包括轉(zhuǎn)子、錘片、主軸、喂料口、閘 板、篩子、粉碎室、機架等部分，以小功率的電動機為動力源，采用帶傳動，利用高速旋轉(zhuǎn)的錘 片對進入粉碎室的物料進行反復錘擊，加上轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)離心力作用，使物料在粉碎室與篩片問相 互撞擊摩擦，利用篩片孔的直徑控制加工產(chǎn)品粒度，最后粉碎成細0.1—2mm 的小粉末，粉碎后的 顆粒通過篩片進入出粉管經(jīng)出料口排出。 塔里木大學畢業(yè)論文 2 1 緒論 1.1 本課題研究的目的及意義 粉碎是利用機械的方法克服固體物料內(nèi)的凝聚力而將其破碎的一種操作，它是食品加工的基 本操作之一，習慣上稱作為破碎。粉碎在工業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品加工行業(yè)具有重要的作用。而小型物料不 但包括日常的生活用品，如花椒、玉米等日常生活用品，也包括某些材料如藥材等。在這些材料 的加工過程中離不開粉碎機，隨意對粉碎機的研究是順應省會生產(chǎn)的需要。 隨著化工、建材、非金屬礦、涂料等行業(yè)的發(fā)展,人們對非金屬礦物原料的產(chǎn)品細度要求越來 越高。例如,超細粉可作為超導材料的添加劑某些藥品只有達到微米級才能被人體吸收彩色顯像管 用的石墨乳、精細化工中的化妝品以及油漆、涂料等均需要產(chǎn)品細膩而均勻。 同時，粉碎機還應用于農(nóng)產(chǎn)品的加工，農(nóng)業(yè)是我國的基礎(chǔ)經(jīng)濟、是國家發(fā)展的根本，機械化 的普及，不僅使農(nóng)業(yè)加強了農(nóng)業(yè)化生產(chǎn)，同時也減輕了農(nóng)民的勞動強度。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國北 方地區(qū)種植小麥、玉米等農(nóng)作物約占我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的 45%以上，同年出口量北方地區(qū)占全國達 20%左 右。因此我國北方地區(qū)更需要實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)，從而提高農(nóng)業(yè)的勞動生產(chǎn)率。如今我國北方 大部分地區(qū)基本上從種到收到入倉，實現(xiàn)了機械化作業(yè)，并且機械化技術(shù)越來越高，這就需要我 們更進一步的研究小型物料粉碎機，使其相關(guān)性能滿足農(nóng)產(chǎn)品加工的需求。 在粉碎工業(yè)粉碎機的地位是不可或缺的，各種各樣的粉碎機雖然工作原理不盡相同，但是所 產(chǎn)生的意義都是相同的。粉碎是利用機械的方法克服固體物料內(nèi)的凝聚力而將其破碎的一種操作， 屬于尺寸減小機械的范疇，對物料施加一定的外力，克服分子間的內(nèi)聚力，就將物料分裂破碎的 操作稱為尺寸減小，而物料的化學性質(zhì)不會發(fā)生變化。本設(shè)計從增加粉碎能力和篩分效率入手， 進行了各種方案的探討，要設(shè)計一種具有高效、低耗、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、使用安全的小型粉 碎機。 1.2 本課題的研究現(xiàn)狀和分析 我國粉碎機是隨著 20 世紀五六十年代養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來的。1972 年在山東紅旗爪齒 式粉碎機的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了全國系列化。國內(nèi)常用的普通粉碎機主要有錘片式和齒爪式兩種，它 們都是采用機械的方法對原料以沖擊方式進行粉碎。被粉碎的原料有谷粒類、果蔬類、莖稈類、 餅粕類和礦物類等，起適用范圍廣泛，通用性強，而且構(gòu)造簡單，生產(chǎn)效率高，易于控制產(chǎn)品的 粒度，適用維修方便、可靠。目前，國內(nèi)小型粉碎機多為爪式，產(chǎn)量低、粉碎粒度不易調(diào)整。在 農(nóng)戶中還有使用柴油機帶動的粉碎機（如 9F-36 等型號） ，其噪音大，使用不方便。 例如：正昌 138 系列冠軍王粉碎機采用組合多腔粉碎室，粉碎效率較普通機型提高 l0％一 30％。牧羊 SWFP66×100 型錘片式微粉碎機采用可調(diào)節(jié)的軸端進風口。有效改善了粉碎機的輔助 吸風系統(tǒng)，提高了粉提高了粉碎效率。 國外典型的錘片式飼料粉碎機。由于錘片式粉碎機的技術(shù)進步，飼料粉碎作業(yè)具有更高的效 率、更低的電耗和成本。 例如：北美地區(qū)使用的錘片式粉碎機，直徑達 1.9m，篩片面積 4.5m2，轉(zhuǎn)速 3600r／min ，錘 片線速度 107m／s，功率 447kW，大多還配有供風系統(tǒng)用于氣力輸送。 美國 Roskamp Champion(CPM)公司的 HM 系列水滴型臥式錘片粉碎機，篩孔采用交錯開孔 排列布置方式，采用不同篩孔直徑(3．2～4.8mm)的篩片組合使用，效率提高 10％～15％，可通 過調(diào)節(jié)錘篩間隙來控制產(chǎn)品粒度。 荷蘭 Van Aarsen 公司的 2D 系列錘片式粉碎機兩側(cè)裝有遙控電動換篩裝置，在運行中即可更 換篩板，配有自動電磁清潔系統(tǒng)，適應性得到提高。 意大利 GBS 公司的 MSVl20／25 型立式粉碎機，機體內(nèi)部涂覆耐磨材料顯著降低了粉碎機噪 聲。 瑞士 Buhler 公司的 DFZK 一 2 型系列雙立軸錘片式粉碎機，自動控制系統(tǒng)中配備有重顆粒剔 除、實時監(jiān)測堵料等功能，先進合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和動力配備使得該機的單位產(chǎn)量電耗相對早先機 型有所降低。 1.2.1.現(xiàn)有粉碎機類型及其特點 （1）沖擊式粉碎機 目前帶有內(nèi)分級結(jié)構(gòu)的沖擊式粉碎機也很普遍，要注意分級系統(tǒng)與粉碎機的粉碎腔的有機結(jié) 合，特別是在分級系統(tǒng)的葉片設(shè)計與調(diào)整上氣流的流動方面。生產(chǎn)實踐中，有些企業(yè)往往注重粉 碎機部分而忽略了分極系統(tǒng)，結(jié)果設(shè)備使用不理想。 （2）振動粉碎機 塔里木大學畢業(yè)論文 3 有水平型氣流磨、垂直環(huán)形氣流磨、對沖式氣流磨、流化床式氣流磨、靶式氣流磨、旋轉(zhuǎn)式 氣流粉碎機等。其粉碎機理也是靠沖擊，不過是靠高速氣流推帶物料，使物料與物料、氣流、固 定機件(沖突板)的沖擊而粉碎的干式、連續(xù)作業(yè)?？蛇m用于礦靶式和旋轉(zhuǎn)式還可以用作塑料及纖 維分布區(qū)域很窄。又因為氣體在噴嘴處所以粉碎溫度很低，可用于低溫點和粉碎機的設(shè)各投資大、 能耗大、運轉(zhuǎn)成本高，所以其應用受到了很大限制。一般只在高值高檔產(chǎn)品才使用。此外。尚有 稱噴射粉碎法的，是氣流粉碎的別稱。原理是利用流體能量進行噴射而使物料粉碎。有超聲波沖 擊粉碎、噴射沖擊、噴氣粉碎等。其本質(zhì)都是在循環(huán)氣流中運動的粒子能中心部位被加速，引起 相互沖突而式粉碎機一類使用于硬質(zhì)性物料粉碎。 （3）膠體磨 膠體磨是一種高速旋轉(zhuǎn)、靠沖擊、剪切和摩擦而粉碎的濕式、連續(xù)作業(yè)國有多種產(chǎn)品。缺點 是對固液濃度比有一定要求，且要求破碎比鞍大時，需多次磨才能達到要求。 （4）錘片式粉碎機 錘片式粉碎機是利用高速旋轉(zhuǎn)的錘片對進入粉碎室的物料反復錘擊，加上轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)離心力 作用，使物料與粉碎室內(nèi)的篩片相互撞擊摩擦，利用篩片控制加工產(chǎn)品粒度，粉碎成細小粉末。 粉碎機采用雙圓盤轉(zhuǎn)子，中間設(shè)置架板，既作轉(zhuǎn)予骨架支撐兩片圓盤，又起到風機葉片的作用， 在轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時造成負壓，實現(xiàn)了軸向高負壓進料和高壓差排料的理想設(shè)計。其特點是機構(gòu)簡 單，粉碎室比較窄，具有溫度低、噪音小、效率高等特點。適宜制藥、食品、化工、科研、冶金 等工業(yè)部門將含淀粉的物料或礦石等干燥的物料。粒度大小通過更換不同孔徑的網(wǎng)篩獲得 （5）齒爪式粉碎機 齒爪式粉碎機對物料的粉碎以打擊為主，兼有擠壓、鋸切碎等。其主要有進料口、動齒盤轉(zhuǎn) 子、定齒盤、包角為 360o的環(huán)篩和排料口等組成。工作時，物料從喂料斗軸向喂入，落入粉碎室 的物料在定齒的支撐作用下，受到定、動齒盤和篩片的沖擊、碰撞與搓擦作用，粉碎后的顆粒通 過篩片進入出粉管經(jīng)出料口排出。定齒盤上有兩圈齒，齒的斷面呈扁矩形，動齒盤上安裝有三圈 齒，其橫截斷面呈圓、扁矩形。其缺點是噪聲和粉塵較大。 1.2.2 現(xiàn)有的粉碎方法: （1）壓碎 物料在兩平面間受到緩慢增長的壓力作用而粉碎。對大塊物料，第一步多采用此 法處理。 （2）劈碎 物料受楔狀刀具的作用而被分裂。多用于脆性材料的破碎。 （3）剪碎 物料在兩個破碎工作面間，如同承受載荷的兩支點（或多支點）梁，除了外力作 用點受劈力外，還發(fā)生彎曲折斷。多用于硬脆性大塊物料的破碎。 （4）擊碎 外力在瞬間受到外來的沖擊力而被擊碎。 （5) 磨碎 物料在兩個工作面或各種形狀的研磨面之間受到摩擦、剪切作用而被削成為細粒。 1.3 本課題需要重點研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路 本設(shè)計設(shè)計一種小型粉碎機，采用錘片式、水滴型篩片結(jié)構(gòu)，頂端徑向進料，具有操作方便、 質(zhì)量輕、生產(chǎn)率高的特點，解決了粉碎機的過載問題，使電機工作穩(wěn)定，本設(shè)計重點研究采用動 力源為電動機，帶動粉碎機，將小型物料粉碎小型物料在粉碎室內(nèi)受錘片與物料問相互撞擊，粉 碎成細小粉末實現(xiàn)對花椒的中等粉碎，要求成品粒度 0.1-2mm。 （1）根據(jù)小型粉碎機的生產(chǎn)率選擇合適的配套功率。 （2）確定傳動方式。 （3）根據(jù)配套功率設(shè)計粉碎室寬度 B、錘片數(shù) Z、轉(zhuǎn)子直徑 D 等。 （4）畫出零件圖和裝配圖。 （5）對軸和鍵進行校核計算。 （6）制定粉碎機的注意事項、日常維護和檢修方案。 2 錘片式粉碎機結(jié)構(gòu)說明 2.1 錘片式粉碎機的結(jié)構(gòu)設(shè)計示意圖 經(jīng)過探討，確定小型物料粉碎機的總體結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)子、錘片、主軸、喂料口、閘板、篩子、 粉碎室、機架等。 整個機體左右對稱，轉(zhuǎn)子可以正反轉(zhuǎn)工作。當錘片一側(cè)磨損后，可改變轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向，不需 停車來調(diào)換錘片。 塔里木大學畢業(yè)論文 4 583924671 1.喂料斗 2.閘板 3.粉碎室 4.轉(zhuǎn)子 5.軸 6.錘片 7.篩片 8.出料口 9.機架 圖 2-1 錘片式粉碎機結(jié)構(gòu)圖 2.2 錘片式粉碎機的工作原理 工作時,電動機通過皮帶傳動帶動粉碎機的軸高速回轉(zhuǎn)，物料從喂料斗進入粉碎室后,受到高 速回轉(zhuǎn)錘片的打擊而破裂,并以較高的速度飛向篩片,與篩片撞擊和摩擦后進一步破碎,通過如此反 復打擊, 物料被粉碎成小碎粒。利用篩片孔的直徑控制加工產(chǎn)品粒度，最后粉碎成細0.1—2mm 的 小粉末 ，粉碎后的顆粒通過篩片進入出粉管經(jīng)出料口排出。錘片粉碎機的工作過程主要由兩方面 構(gòu)成:一是物料受錘片的沖擊作用；二是錘片和物料、篩片和物料相互間的摩擦作用。 3 傳動方案設(shè)計 綜合考慮效率、質(zhì)量、運動性能、生產(chǎn)條件。選擇用普通 V 帶傳動。帶傳動具有良好的撓性， 可緩和沖擊，吸收振動，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉等優(yōu)點。 3.1 電動機選擇 (1)配用的電動機的功率 P(KW)的大小，要根據(jù)粉碎機粉碎小型物料的生產(chǎn)能力 Q(t/h)來決 定，不宜過大或過小。一般應按下式計算：P=(6.4～10.5)Q。如要求粉碎得較細，系數(shù)的值可取 大一點， ，如要求粉碎得較粗，系數(shù)的值可取小一點。 ，按照經(jīng)驗取 Q=100kg/h，則電動機的功率 P=10.5×100=1.05kw，查機械手冊綜合考慮選用 Y 型三相異步電動機 Y90s-2。 表 3-1 電動機主要性能 型 號 額定功率 kw滿載轉(zhuǎn)速 minr額定電流 A 效 率 % 功率因數(shù) 額 定 轉(zhuǎn) 矩最 大 轉(zhuǎn) 矩 電動機質(zhì) 量 kg Y90s-2 1.5 2840 3.44 78 0.78 2.3 22 塔里木大學畢業(yè)論文 5 表 3-2 電動機主要外形尺寸 電動機主要外形安裝尺寸如圖 3-1 圖 3-1 電動機外形尺寸圖 3.2 帶傳動的設(shè)計計算 （1）確定計算功率 Pca=kAP=1.1×1. 5×=1.65KW （3-1 ） 其中 kA 為工作系數(shù)，P 為傳動的額定功率。 （2）選擇 V 帶的帶型 根據(jù) Pca、n 1 由機械設(shè)計第八版圖 8—11 選用 Y 型帶。 （3）確定帶輪的基準直徑 并驗算帶速 Vd ①初選主動輪的基準直徑 。由機械設(shè)計第八版表 8—6 和表 8—8，取大帶輪的基準直徑 1 =40mm≥ =20mm。 （3-1dmin)(d 2） ②驗算帶速 V = m/s （3-1063.4??Vd95.106284.?? 3） 因為 5m/sv ，作用在軸上的壓力為0min)(F 280.78N （3-min0)(F ????24.165si7.2si)(21n0z 15） 3.3 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 小帶輪的材料選擇HT150，由小帶輪的基準直徑 =40mm2.5d=2.5×20=50mm，因此小帶輪1d 可采用實心式；由機械設(shè)計基礎(chǔ)第五版表13—10得Y 型槽的結(jié)構(gòu)尺寸 bd=5.3mm,ha=1.6mm,e=8mm,Z=2，d a=dd+2ha=40+2×1.6=43.2mm，B=(Z—1)e×2f=(2—1) ×8+2×6=20mm。 塔里木大學畢業(yè)論文 7 圖3—2 小帶輪結(jié)構(gòu) 大帶輪的材料選擇HT150，由大帶輪的基準直徑 =100mm2.5d=2.5×24=60mm，因此大帶2d 輪可采用腹板式,由機械設(shè)計第八版表13—10得Y 型槽的結(jié)構(gòu)尺 bd=5.3mm,ha=1.6mm,e=8mm,Z=2，d a=dd+2ha=100+2×1.6=103.2mm，B=(Z—1)e×2f=(2—1) ×8+2×6=20mm。 φ 塔里木大學畢業(yè)論文 8 圖3—3 大帶輪結(jié)構(gòu) 4 錘片式粉碎機的零件說明 4.1 轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)直徑 D（mm） 、粉碎室寬度 B（mm）和主軸轉(zhuǎn)速 n (r/min) 先確定 DB 的關(guān)系，為了降低噪音，一般采用大轉(zhuǎn)子低轉(zhuǎn)速，確定要根據(jù)粉碎物料的品種具 體分析。如果以粉碎個谷物顆粒為主，要采用較小的 B 和較大的 D。 由下經(jīng)驗公式求轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)直徑 D(mm)和粉碎室寬度(Bm)的關(guān)系 DB= = =0.01375； (4-1) VNKe601.5? =1.3 2.8，取 =1.5。 (4-BD~BD 2) 式中 為經(jīng)驗系數(shù)，一般 =0．55 0.75，N 為配套電動機的功率，N=1.5kw.eeK~ 由（1）和（2）可得：D=180mm,B=120mm, 主軸轉(zhuǎn)速 = = =3372r/min； (4-3) 1nrv?24.360170.24.36 式中 V 為錘片末端線速度，對于粉碎小型物料 V=60m/s，r 為錘片末端到主軸中心的距離 mm[5]。 4.2 錘片選擇 錘片式粉碎機的錘片的性能比較如下圖所示： 表4-1 常見錘片使用性能比較 錘片類型 使用性能 矩形錘片 通用性好，形狀簡單，易制造。 焊耐磨合金 延長使用壽命，制造成本較高。 塔里木大學畢業(yè)論文 9 尖角錘片 適于粉碎纖維質(zhì)物料，但耐磨性差。 環(huán)形錘片 只有一個銷孔，工作中自動變換工作角，因此磨損均勻，但結(jié)構(gòu)較復雜。 錘片是錘式粉碎機最主要的工作部件，也是易損件。對于小型物料粉碎，選用矩形錘片，但 常規(guī)錘片材料存在一定缺陷，在錘片強化設(shè)計中，為克服低碳鋼、中碳鋼和特種鑄鐵的缺點，考 慮在錘片工作棱角堆焊碳化鎢合金，對錘片進行表面硬化處理，堆層厚 1～3mm 。按中華人民共 和國行業(yè)標準選擇 I 型：120—40—4 SB/T 10118-92，材料為 65Mn 鋼。淬 火 區(qū) 非 淬 火 區(qū) 圖 4-1 錘片的結(jié)構(gòu)和三維圖 錘片數(shù)目 Z= = =12.1 (4-4)δ BK13028.? 式中 δ—錘片厚度，粉碎谷物時，δ=2~4mm；粉碎莖稈，δ=5~6mm；粉碎骨頭和貝殼，δ=6~10mm K —錘片配置密度系數(shù)，K =0.28~0.42，取小值時粉碎粒度較大。1 1 取整數(shù) Z=12 片，錘片材料為 65Mn 鋼，兩端工作區(qū)熱處理后硬度為 HRC56~62，采用錘片排列采 用對稱交錯式，軌跡均勻卻，而且錘片排列左右對稱，4 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。 4.3 篩子設(shè)計 篩面是錘式粉碎機的排料裝置，也是主要易損部件之一，其形狀和尺寸對粉碎效能有重大影 響。一般設(shè)在轉(zhuǎn)子下半周的位置(底篩) ，在粉碎加工中，考慮到多物料多粒度的要求，應采用底 篩或環(huán)篩。錘式粉碎機所用的篩片根據(jù)中華人民共和國行業(yè)標準關(guān)于錘片粉碎機篩片的標準選擇 2mm 厚的優(yōu)質(zhì)鋼板沖孔制成。篩孔的形狀通常是圓孔或長孔。篩孔孔徑根據(jù)粒度要求設(shè)計，選取 孔徑為 2mm 的圓孔 [8]。 表 4-2 篩板開孔率 項目 孔徑/mm 篩孔徑/mm 0.6 0.8 1.0 1.2 1.5 2 2.5 3 3.5 4 孔間距/mm 1.6 1.8 2.0 2.2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 開孔率/% 12.6 17.8 22.5 23.4 32.4 40 46 50 54 57.6 塔里木大學畢業(yè)論文 10 圖 4—2 篩子結(jié)構(gòu) 4.4 錘篩間隙設(shè)計 錘篩間隙是指轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時錘片末端與篩板內(nèi)表面之間距離，如圖所示，它直接決定粉碎室物 料層的厚度物料層太厚，摩擦粗碎作用減弱，粉碎可能將篩孔堵塞而不易穿過篩孔：物料厚太薄， 則物料太易穿過，對粉碎粒度有影響。間隙的大小主要取決于篩孔直徑和被粉碎物料的品種，對 于一定物料和篩孔有其最佳的錘篩間隙。據(jù)我國系列設(shè)計錘片式粉碎機的正交試驗結(jié)果，推薦谷 物 4～8mm；秸桿 10～14mm。對于粉碎花椒選擇 4mm[8]。 4 圖 4-4 錘篩間隙 4.5 轉(zhuǎn)子設(shè)計 采用雙圓盤轉(zhuǎn)子，兩轉(zhuǎn)子中間用套筒和鍵定位，在錘片高速旋轉(zhuǎn)時造成負壓，實現(xiàn)了軸向高 負壓進料和高壓差排料。 圖 4-5 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) 4.6 喂料裝置設(shè)計 將喂料方式設(shè)計為徑向頂部喂入，這樣設(shè)計的好處是①可使該機結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便，對物 料的喂入可起一定的調(diào)節(jié)作用， 增加粉碎室內(nèi)的風壓，提高排粉能力。②進料口四周均與水平面 夾角為 ，更有利于物料的導向與進入粉碎室。如圖所示。?37 塔里木大學畢業(yè)論文 11 圖 4-6 喂料裝置 4.7 閘板設(shè)計 采用手動控制閘板式，閘板主要是控制進料量的大小和進料速度，如下圖。 圖 4-7 閘板 4.8 粉碎室設(shè)計 一般粉碎室的形狀均采用圓形，而物料進入錘式粉碎機的圓形粉碎室，受到高速旋轉(zhuǎn)的錘片 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，這種物料層環(huán)流運動的速度為錘 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、小顆粒在內(nèi)，這 樣既不利于排粉，又減少了粉料受打擊的機會，使大部分粉料不是立即受到正面打擊而破裂，而 是受到偏心沖擊，而受偏心沖擊的物料，在沖擊點與物料重心之間產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)力矩，該力矩只 能使物料產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動而不易破裂，造成能量的很大浪費。所以，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，是錘式粉碎機性能低、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。 本設(shè)計為了提高粉碎效率,采用水滴形粉碎室所謂水滴形粉碎室，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。采用水滴形粉碎室，可以改變物料層的分布狀態(tài)，使物料 的環(huán)流運動—氣流層遭到有力的破壞，在水滴形粉碎室內(nèi)，物料由軸向喂入，進入粉碎室后，先 作圓周運動，然后作直線運動，產(chǎn)生折射后，其加速度驟然減少，產(chǎn)生反向加速度后，又與錘片 相撞，再作圓周運動。這種周而復始的運動能有效地破壞物料的環(huán)流層，且不會出現(xiàn)大在外、小 在內(nèi)的層次分明的混合環(huán)流。物料在粉碎室內(nèi)處于混合狀態(tài)，在混亂中大粒再次受錘片打擊，而 細碎的粒料、粉料則及時排出。如下圖： 塔里木大學畢業(yè)論文 12 圖 4-8 圓形粉碎室（左）,水滴形粉碎室（右） 5 軸的設(shè)計 ⑴計算主軸上的功率 、轉(zhuǎn)速 、轉(zhuǎn)矩1P1n1T =P =1.5×0.96×0.98 =1.38kw； （5-1P2?2 1） 式中 為帶傳動的傳動效率， 為軸承的傳動效率，2? =3372r/min； （5-n 2） =950000 =950000 3388.79N mm。 （5-1T1P??3728.1? 3） ⑵初步確定軸的最小直徑。選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理由機械設(shè)計第八版表 15—3，取 。20?A 17.2mm， （5-??331728.nPdt 4） 考慮到軸上有兩個鍵槽，所以 19.436mm，查手冊取 20mm。 ???%)13(mintd （5-5） (3)裝配方案 轉(zhuǎn)子、套筒、轉(zhuǎn)子從左邊裝，軸承各從兩邊裝。 (4)軸的結(jié)構(gòu)如圖 軸的材料：軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。由于碳鋼比合金鋼價格便宜，對應力集中的敏感 性較低，同時也可以用熱處理或化學熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度，所以本設(shè)計采用 45 號鋼作為軸的材料,調(diào)制處理。 圖 6-1 軸的結(jié)構(gòu) 6 鍵選擇與校核 鍵主要是為了實現(xiàn)軸上零件的周向定位來傳遞轉(zhuǎn)距，鍵的形式用多種， ，根據(jù)傳動的要求，鍵 塔里木大學畢業(yè)論文 13 的選擇根據(jù)軸的直徑的不同，應該選擇不同型號的鍵，第一處軸的直徑 D=20mm 選擇 GB/T1096 鍵 6×6×16,軸的材料是 45 號鋼，且屬于靜聯(lián)接機械設(shè)計第八版表 6-2 查得許用擠壓應力為[σp] =120-150MPa,取其平均值[σp]=135MPa。鍵的工作長度為 ,鍵與輪轂的mbLl106??? 鍵槽的接觸高度為 。由機械設(shè)計第八版式 6-1 可得mhk365.0.??? （6-????pldT??10 32p MPa13592174? 1） T—傳遞的轉(zhuǎn)矩（N.M） ， d—軸的直徑（mm） ， l—鍵的工作長度（mm） ；A 型，l=L－b， k—鍵與輪轂的接觸高度（mm） ；k=h－t，h 為鍵的高度， b—鍵的寬度（mm） ， t—切向鍵工作面寬度（mm） ， —鍵的許用切應力（MPa） ，P? —鍵連接的許用擠壓應力（ MPa） ，?? 可見聯(lián)接的擠壓強度滿足，即該鍵可以正常工作。 第二處軸徑 D=31mm 選擇 GB/T1096 鍵 10×8×90。軸的材料是 45 號鋼。且屬于靜聯(lián)接機械設(shè) 計第八版表 6-2 查得許用擠壓應力為[σp]=120-150MPa,取其平均值[σp]=135MPa。鍵的工作長度 為 ,鍵與輪轂的鍵槽的接觸高度為 。mbLl 80190??? mhk485.0.??? 由機械設(shè)計第八版式 6-1 可得 （6-????pkldT?? 32p MPa135.493147.25??? 2） T—傳遞的轉(zhuǎn)矩（N.m）, d—軸的直徑（mm）, l—鍵的工作長度（mm） ；A 型，l=L－b, k—鍵與輪轂的接觸高度（mm） ；k=h－t,h 為鍵的高度， b—鍵的寬度（mm） ， t—切向鍵工作面寬度（mm） ， —鍵的許用切應力（MPa） ，P? —鍵連接的許用擠壓應力（ MPa） ，?? 可見聯(lián)接的擠壓強度滿足，即該鍵可以正常工作。 7 軸的校核 1)求水平面的支反力 ， （ 為單根 V 帶的預緊力） （7-1）NF4.157.020z1???0F 148N 2Z 根據(jù)∑A=0 109.5× （7-BZ1Z8.99.5?＋）＋（ 2） =2007.2NBZF ∑B=0 (109.5+101)+ 101=69.5 （7-3）1AZR2ZF =-15819.5NAZ 2)求垂直面內(nèi)的支反力 = =2758.05N1YFP 塔里木大學畢業(yè)論文 14 = =4020.4N2YFP ∑A=0 109.5 =(101+69.5) +101 （7-1Z2YFBYR 4） =-92.2NBY ∑B=0 (109.5+101) +101 =101 （7-5）1Y2BY =-1727.8NAYF 3)求水平面內(nèi)的彎矩圖 × =-15819.5× =-305.5N m （7-ZHM?293.42193.4? 6） × =2007.2× =193.8N m （7-7）B1? 4)求垂直面內(nèi)的彎矩圖 = × =-1727.8× =-333.6N m （7-VAYF293.42193.4? 8） = × =-92.2× =-8.9N mm （7-BM1? 9） 5)合彎矩 =361.4N m （7-2VAHA??? 10） = 333.7N m B2B? 6)扭矩 T=9550000P/n = N mm （7-? 3908.472.1950??? 11） 塔里木大學畢業(yè)論文 15 333.7N.m 8.9N.m 193.8N.m 扭矩 總彎矩 垂直面 361.4Nm.m 333.6N.m 水平面 垂直面 水平面 305.5N.m A MyF M AyR FMX M A RAX B RBy B RBX 3908.4N.mm N MH NyF N NXF 15419.5 19.5 X X MV M X T X 193.14 圖 7-1 軸受力分析及校核圖 8 軸承 8.1 軸承的選擇 根據(jù)軸的直徑的不同，應該選擇不同型號的軸承。主軸通過粉碎室內(nèi)腔，其兩端由軸承固定 在機架上同時主要承受錘片高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的徑向力，同時承受一部分軸向竄動力。所以本設(shè)計選 用的軸承是：深溝球軸承 [12]。 已知此處軸徑 ，所以選內(nèi)徑為 25mm 的軸承，在機械設(shè)計手冊中選擇深溝球軸承；md25? 查表 6-1，選擇型號為 6007GB/T276—94 的軸承。另一處已知軸徑為 ，所以選內(nèi)徑也md25? 為 25mm 的軸承，選擇型號也為 6007GB/T 276—94 的軸承。所選的軸承基本參數(shù)如下： d=25mm， D=37mm， B=7mm。 8.2 軸承的潤滑和密封 潤滑是保證機械裝置正常運轉(zhuǎn)、提高其工作能力的重要的技術(shù)手段。潤滑劑在機械設(shè)備工作 塔里木大學畢業(yè)論文 16 中起如下的作用： 1）減少摩擦與磨損； 2) 散熱； 3) 清洗工作表面； 4) 提高密封效果。 滾動軸承的潤滑方式一般根據(jù) dn 值選擇（d 為滾動軸承內(nèi)徑，mm ；n 為滾動軸承轉(zhuǎn)速， r/min） ，具體選擇方法參考下表。表中所列為最低程度應采用的潤滑方式。通過計算得 dn=25×337260 潤滑脂的流動性差，不易流失，承載能力強，但發(fā)熱量大，采用脂潤滑時裝脂量不應過多， 一般填充量不超過可填充空間的1/3~1/2。 8.3 軸承的密封 機械結(jié)構(gòu)密封主要是防止灰塵水分等進入軸承，采用接觸式密封，毛氈圈密封。 8.4 軸承端蓋的設(shè)計 d0=d3+1=6+1=7mm；D 0=D+2.5d3=37+2.5×6=52mm；D 0=D+2.5d3=52+15=67mm； e=5mm；m=11； 圖 8—1 軸承端蓋結(jié)構(gòu) 9 軸系零件的定位 9.1 軸向定位 為了防止軸上零件發(fā)生沿軸向的移動，必須對其進行定位，根據(jù)軸上零件的的安裝要求和對 軸的結(jié)要求，要選擇不同的定位方式，軸肩定位、套筒定位、軸端擋圈，在本設(shè)計中有用到，具 體的結(jié)構(gòu)和參數(shù)見零件圖和明細表。 9.2 周向定位 鍵主要是為了實現(xiàn)軸上零件的周向定位來傳遞轉(zhuǎn)距，鍵的形式用多種，因此要根據(jù)不同的要 求來選擇不同型號的鍵，根據(jù)傳動的要求，本設(shè)計全部采用圓頭普通平鍵（A 型） ，它的兩個側(cè)面 是工作面，上表面與輪轂槽底之間留有間隙，其主要特點是定心性好、拆裝方便。 10 機架設(shè)計 錘片式粉碎機的安裝，可根據(jù)體情況來確定若有固定的加工房，不需要移動時，可安裝在固 定的水泥基礎(chǔ)或堅固的木質(zhì)機架上，用地腳螺栓固定，工作地點需要經(jīng)常移動時，可把動力機和 粉碎機安裝在同一個機架上。考慮整機的固定，采用角鋼焊接成一個機架。 11 箱體的設(shè)計 考慮到箱體的安裝設(shè)計，箱體的材料為鑄鐵，其結(jié)構(gòu)尺寸由安裝距來確定。其技術(shù)要求是： ⑴ 裝配前所有零件進行清洗機體內(nèi)壁涂耐油油漆； 塔里木大學畢業(yè)論文 17 ⑵ 在軸承潤滑油杯中加入潤滑油； ⑶ 箱體邊緣處捏合要緊湊，邊緣要對齊。 12 錘片式粉碎機注意事項、調(diào)試、維護和保養(yǎng) 錘片式粉碎機是利用高速旋轉(zhuǎn)的錘片擊碎物料的一種機械。如果使用、維護不當，不僅會嚴 重影響粉碎質(zhì)量，而且會縮短粉碎機的使用壽命。 （l）一般要求粉碎時物料一定要干燥，否則會堵住篩孔，物料不易被粉碎生產(chǎn)率和度電產(chǎn)量 都要降低。 （2）錘篩間隙不可過大或過小 錘篩間隙是指錘片端部與篩片之間的間隙，此間隙對粉碎機的工作性能有較大影響。當錘篩 間隙較大時，在飼料中靠近篩面的飼料顆粒不易與篩片接觸，受打擊的機會少， 同時篩片對它們 的摩擦作用也會因速度低而減弱，因此度電產(chǎn)量下降，成品變粗。間隙大到一定程度時，篩面上 的飼料顆粒運動速度過慢，甚至堵塞篩孔，使生產(chǎn)率進一步下降。當錘篩間隙較小時，外圈飼料 受到錘片打擊的機會多，在篩面上的飼料運動速度高，不易穿過篩孔，使摩擦粉碎的作用增大， 將飼料粉碎得過細，更加不利于排粉，不但浪費動力，使度電產(chǎn)量下降，而且成品也顯過細。 （3）在滿足要求的前提下，應盡量選用較大篩孔直徑的篩片 篩孔直徑對粉碎機度電產(chǎn)量的影響非常顯著，同時也直接影響被粉碎物料的細碎率(花椒顆粒 的平均直徑)。小型物料細碎度 M=(0.25～0.33)d。篩孔直徑越大，度電產(chǎn)量越高，但粉碎的物料 越粗。因此，在滿足粉碎要求的前提下，應盡量選用較大孔直徑的篩片。 （4）要注意機器的平衡 粉碎機是高速旋轉(zhuǎn)的機器，在出廠時均經(jīng)過動、靜平衡試驗。經(jīng)過一段時間使用之后，當錘 片棱角磨損到錘片寬度的 1／2 時，換邊或調(diào)頭必須在原位進行。需更換新錘片時，要重新稱配組， 并保證每組質(zhì)量差不超過 5g，避免影響機器的平衡而產(chǎn)生振動與噪聲。 （5）試機 粉碎機安裝后，在投產(chǎn)之前，必須對機器進行全面的檢查，檢查內(nèi)容如下： ①安全裝置是否配套，完善、可靠。 ②各個連接部分的可靠，機器安裝在基礎(chǔ)或機架上是否牢固。各緊固螺栓是否有松動或脫落 現(xiàn)象。 ③打開機蓋撿查粉碎室內(nèi)有無雜物 ，轉(zhuǎn)子上各零部件是否完好，開口銷是否脫落或損壞。若 沒有什么問題，可放下機蓋，旋緊六角把手，使機蓋壓緊在機座上，再用手轉(zhuǎn)動主軸皮帶輪，轉(zhuǎn) 子應能靈活轉(zhuǎn)動，不得有異常的碰擊聲。 ④檢查潤滑系統(tǒng)。 如果各方面都符臺要求，就可以開機試運轉(zhuǎn) 1 h ，應檢查軸承溫升和各部位零件是否異常， 軸承的溫升不得超過 35 攝氏度。一般可用普通的溫度計插入黃油杯里來進行檢查（溫度計測得的 溫度減去室溫就是溫升值） ，各部位都符合要求是，就可以投入生產(chǎn)。新機在初次使用時，最好是 先加工谷殼或秕谷，干草，以使其清理機內(nèi)的油污，鐵銹等。 （6）操作 ①被加工的物料必須干燥（對于小型物料含水量≤15%） ，否則容易堵賽篩孔，影響生產(chǎn)效率。 在粉碎加工之前，必須先清除物料中的石子，鐵釘?shù)扔参铮悦鈸p壞機器。 ②機器開動后，運轉(zhuǎn)正常，方可喂料。喂料時，應由少到多，逐步增加到額定負荷。同時， 喂料必須均勻連續(xù)，不要時多時少，并應經(jīng)常注意機器的負荷情況，若發(fā)現(xiàn)超負荷轉(zhuǎn)速下降，應 停止喂料，等轉(zhuǎn)速恢復正常，再繼續(xù)喂料。 ③在工作過程中，使用集粉袋時，應經(jīng)常拍打布袋，使它既能增加透氣性，又能使粉料積聚 在布袋的尾部。當布袋里集聚到一定數(shù)量的粉料時（一般為布袋容積的四分之一至三分之一左右） 就 應及時出粉。出粉時，可將布袋的中部扎緊，打開尾部的活結(jié)，把粉料裝進盛粉筐或盛粉布袋。 ④做好粉碎機的維修和保養(yǎng)工作，是使機器經(jīng)常處在完好的技術(shù)狀態(tài)，延長使用壽命的重要 保證。對保養(yǎng)和維修工作，應做到忙時不忘記，閑時不放松。 13 結(jié)論 我所選設(shè)計題目是“小型物料粉碎機的設(shè)計”，之所以選擇這個題目，是因為我對這個課題 比較的感興趣。經(jīng)過查找資料和老師的指導，以及上網(wǎng)搜集相關(guān)學術(shù)論文、核心期刊、書籍等， 塔里木大學畢業(yè)論文 18 終于對粉碎機有了一定得了解，心里有了大體的思路。對于本次設(shè)計錘片式粉碎機得出以下結(jié)論： （1）首先了解小型物料的特性，查資料確定物料能被錘片劈碎的線速度為60m/s 。理解了粉 碎的概念和現(xiàn)有的粉碎類型，制定出用錘片式粉碎機粉碎物料的方案。 （2）綜合考慮效率、質(zhì)量、生產(chǎn)條件，帶傳動具有良好的撓性，可緩和沖擊，吸收振動，結(jié) 構(gòu)簡單，成本低廉等優(yōu)點，采用帶傳動，以小功率的電動機為動力源。 （3）在對轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)直徑、粉碎室的寬度、粉碎室的設(shè)計時參考文獻中的經(jīng)驗公式求的，錘片 和篩子根據(jù)錘片式粉碎機的行業(yè)標準選擇的。 （4）軸的設(shè)計主要考慮易于裝拆和加工，以及軸上零件（轉(zhuǎn)子）的固定和定位。 （5）軸系零件的定位，選擇A型鍵是固定轉(zhuǎn)子，不讓其和軸有相對運動，鍵的兩個側(cè)面是主要 的工作面，其定心性好，裝拆方便。 （6）軸承的主要承受錘片高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的徑向力，同時承受一部分軸向竄動力，因此選擇深 溝球軸承。 （7）對于錘篩間隙主要考慮無聊粉碎后產(chǎn)生其他物質(zhì)是篩孔堵塞，因此對于粉碎機錘篩間隙 選擇4mm，過小粉碎可能將篩孔堵塞而不易穿過篩孔。 總之，本次畢業(yè)設(shè)計是在對這四年所學知識一次總結(jié)，由于知識量不足，難免會有許多考慮 不到的地方，還請各位老師給予批評指正。通過本次畢業(yè)設(shè)計，我基本掌握錘片式粉碎機設(shè)計的 基本方法，并提高分析和解決實際工程計算能力等方面，進一步鞏固了農(nóng)業(yè)機械專業(yè)所學的知識， 同運用了畫化幾何、機械基礎(chǔ)和設(shè)計、AutoCAD制圖、機械工程材料、互換性與技術(shù)測量等方面 的知識，繪制出一些簡單的零件圖；同時也掌握了文獻資料的查找技巧，為以后的學習和工作奠 定必要的基礎(chǔ)。 塔里木大學畢業(yè)論文 19 致謝 經(jīng)過近兩個月的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)完成。首先感謝我的指導老師萬暢老師，本設(shè)計是 在萬老師的悉心指導下完成的。從整理資料，到設(shè)計的畫圖，說明書的編寫都給予我精心的指導， 到后期的說明書的排版和設(shè)計圖紙的查缺補漏，萬老師都給予我很大的鼓勵和幫助，同時也感謝 教《機械制圖》的馬少輝老師、教《AutoCAD 制圖》的丁羽老師、教《畫化幾何》的李平老師、 教《機械工程材料》的張有強老師、教《互換性與技術(shù)測量》的王旭峰老師和教《機械設(shè)計基礎(chǔ)》 的張涵老師，有了你們的傳道授業(yè)才能讓我順利的完成這次畢業(yè)設(shè)計，最后感謝在我設(shè)計過程中 幫助過我的同學和朋友，沒有他們的支持，我的設(shè)計很難順利的完成！ 畢業(yè)在即，謹向指導老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！同時也向支持、關(guān)心、幫助過我的 人表示感謝!祝他們健康、工作順利、前程似錦! 塔里木大學畢業(yè)論文 20 參考文獻 [1] 鄭大成.花椒深加工技木[J],技術(shù)與市場,2009(6） ，105． [2] 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