機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）毫米級木材制粉機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（全套圖紙）

1、摘 要文章介紹了生物質(zhì)的能源的儲量，生物質(zhì)污染，我國能源緊缺問題，我國生物質(zhì)燃油技術(shù)的發(fā)展，生物質(zhì)利用的途徑，生物質(zhì)加工工藝以及粉碎機(jī)的粉碎理論，聯(lián)系生物質(zhì)燃油技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，探討了對現(xiàn)有的粉碎機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。并且設(shè)計(jì)了一臺毫米級木材制粉機(jī)，來滿足未來生物質(zhì)燃油的大規(guī)模生產(chǎn)的需求。查閱國內(nèi)外資料，對影響制粉效果的主要因素進(jìn)行了分析。例如錘篩間隙、錘頭數(shù)目、篩孔的分布以及角度等因素作了分析和試驗(yàn)。本設(shè)計(jì)利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出最優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案，針對目前國內(nèi)木粉機(jī)存在的問題，找出了影響木粉機(jī)工作性能的因素以及它對產(chǎn)量和粒度的影響，該設(shè)計(jì)具有應(yīng)用范圍廣、科技含量高、經(jīng)濟(jì)效益好、環(huán)緊污染少、制粉粒度小、結(jié)構(gòu)簡

2、單等特點(diǎn)，是能夠適應(yīng)和滿足生物質(zhì)燃油大規(guī)模生產(chǎn)需求的制粉機(jī)械。關(guān)鍵詞：能源；生物質(zhì)；木材；設(shè)計(jì)；制粉設(shè)備全套圖紙，加153893706abstractthis paper introduces the biomass energy reserves, biomass energy shortage problem in china, pollution, biomass fuel technology development, biomass utilization of biomass processing technology, and the theory of contact, gri

3、nding mill biomass fuel technology development present situation, discussed the existing pulverizer optimization design. and the design of a millimeter grade wood powder, to meet future biomass fuel mass production needs. the domestic and foreign material, the influence factors of powder is analyzed

4、. screening for clearance, hammer hammer, the distribution and the opening angle of the analysis and test. this design using the experimental data of optimization design scheme, the problems existing in the wood powder machine, influenced the wood working performance of the machine and its influence

5、 on the yield and grain, the design has wide application range, high science and technology content, good economic benefit, less pollution, tighten powder size is small, simple structure and so on, is able to adapt and satisfy the demand of mass production biomass fuel pulverizing machinery.keywords

6、：energy；biomass；timber；design；powder manufacturing apparatus目 錄摘要abstrac第1章 緒論11.1 生物燃油的發(fā)展現(xiàn)狀及我國發(fā)展生物燃油的必要性 .11.2 我國的生物質(zhì)能源的儲量.21.3 木粉機(jī)的現(xiàn)狀和生物質(zhì)的粉碎.2第2章 制粉機(jī)參數(shù)分析42.1 制粉機(jī)工作原理.42.2 影響粉碎效果的幾個(gè)主要因素.52.2.1 錘篩間隙.52.2.2 吸風(fēng)量及其篩分能力52.2.3 再粉碎室62.2.4 錘篩間隙、篩孔與粒度、電耗關(guān)系72.2.5 錘片排布72.2.6 篩孔的合理分布82.2.7 篩板的開孔率82.2.8 篩板的棱角篩孔

7、92.2.9 篩片包角對粉碎效率的影響102.2.10 篩板振動(dòng)的影響112.2.11 碎室形式的影響112.2.12 轉(zhuǎn)自偏心的影響112.3 粉碎機(jī)的能耗.112.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)數(shù)據(jù)12第3章 粉碎機(jī)主要參數(shù)143.1 粉碎機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的確定.143.2 功率的確定.143.3 軸的設(shè)計(jì).143.4 軸承的選擇.163.5 電機(jī)的選擇.16第4章 減速器設(shè)計(jì)計(jì)算174.1 選電機(jī)類型.174.2 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算.184.3 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算.194.4 齒輪基本結(jié)構(gòu)及尺寸.21第5章 主要部件選用及校核265.1 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核.265.1.1 軸的強(qiáng)度校核265.1.2 軸的

8、強(qiáng)度校核295.2 軸承的選擇及校核.335.2.1 軸軸承的選擇335.2.2 軸軸承的選擇335.3 鍵的選擇與校核.345.3.1 軸帶輪處345.3.2軸齒輪處345.3.3 軸聯(lián)軸器處355.3.4 軸齒輪處355.4 聯(lián)軸器的選擇.355.4.1 聯(lián)軸器選擇依據(jù)355.4.2聯(lián)軸器型號的確定355.5 減速器其它附件的設(shè)計(jì).365.6 軸承端蓋結(jié)構(gòu)及尺寸.375.6.1. 凸緣式軸承端蓋簡圖375.6.2. 軸承端蓋基本尺寸37結(jié)論38參考文獻(xiàn)39致謝41附錄42第1章 緒 論1.1 生物燃油的發(fā)展現(xiàn)狀及我國發(fā)展生物燃油的必要性生物質(zhì)液化燃油簡稱生物燃油(bio-fuel-oil)

9、，其是一種以廢棄生物質(zhì)為原料，經(jīng)特殊的熱化學(xué)液化工藝轉(zhuǎn)化及分離所獲得的新型、綠色和可再生的生物質(zhì)液體燃料。這里所說的生物質(zhì)是指由光合作用產(chǎn)生的各種植物物質(zhì)和動(dòng)物廢棄物。生物燃油具有取之不盡、用之不竭的特點(diǎn)以及優(yōu)良的環(huán)保特性。生物燃油不含硫，其碳的循環(huán)是動(dòng)態(tài)的，每兩年即可完成“ 光合作用+二氧化碳 生物質(zhì)生物燃油光合作用+二氧化碳生物質(zhì)”的閉合循環(huán)鏈，理論上可實(shí)現(xiàn)對大氣環(huán)境的“ 零”排放。因此，生物燃油是一種真正的可再生綠色環(huán)保型新能源，使用生物燃油，可有效地保護(hù)自然環(huán)境、維護(hù)生態(tài)平衡，環(huán)保效益巨大。生物燃油的研發(fā)現(xiàn)狀在生物質(zhì)的能源化利用領(lǐng)域中，生物質(zhì)熱裂解液解制油試驗(yàn)裝置，得出了各運(yùn)行參數(shù)對生

10、物油的產(chǎn)率聯(lián)機(jī)分析系統(tǒng)定量分及組成的影響程度，并用gc-ms析了生物油的主要組分。在此基礎(chǔ)上，針對已有的生物質(zhì)熱裂解液化工藝中能源利用率不高以及液體產(chǎn)物不，研發(fā)了生物質(zhì)整合式熱裂解分級制取液分級等缺點(diǎn)，達(dá)到的生物質(zhì)處理量，適合規(guī)模體的燃料裝置20kg/h化制取代用液體燃料，目前正在開展深層技術(shù)和擴(kuò)展應(yīng)用的研究。此外，近兩年東北林業(yè)大學(xué)、中國科學(xué)院廣州能源所、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海理工大學(xué)等也開展了實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的相關(guān)研究。我國發(fā)展生物燃油的必要性近年來，我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了資源發(fā)展速度，石油安全問題日益凸現(xiàn)。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2007年中國進(jìn)口石油達(dá)0.7億噸 ，而2005年中國石油消費(fèi)達(dá)到3

11、.2億噸，對外依存度近50% ，預(yù)2020年中國石油消耗將達(dá)到5億噸左右。專家認(rèn)為，中國的能源:即油價(jià)風(fēng)險(xiǎn)、油源風(fēng)險(xiǎn)、通安全現(xiàn)在正面臨四大風(fēng)險(xiǎn)道風(fēng)險(xiǎn)和政治風(fēng)險(xiǎn)。油價(jià)攀升將導(dǎo)致我國外匯支付大量增加，2004年我國進(jìn)口石油花掉430多億美元，2005年花掉500多億美元。目前全世界年產(chǎn)原油38億噸，真正進(jìn)入國際石油貿(mào)易的只有22億多噸，其中美國一年進(jìn)口石油7億多噸，占世界整個(gè)石油貿(mào)易總量的1/3。日本年進(jìn)口石油2.6億噸，韓、德、法等國年進(jìn)口石油都在1億噸以上。在這種情況下，各石油消費(fèi)國圍繞石油，我國可能面臨無油可買的局資源的爭奪將愈演愈烈面。而發(fā)展生物燃油可緩解我國柴油供應(yīng)緊張的局面，減少石油進(jìn)

12、口，為能源安全提供保障。同時(shí)隨著我國汽車保有量的急劇上升，汽車尾氣已成為我國大氣污染，要改善汽車尾氣排放，的重要原因。從煉油角度考慮必須調(diào)整煉油裝置，由此將帶來油品生產(chǎn)成本的提高。而以生物燃油替代普通柴油不失為卓有成效的方法之，發(fā)展生物質(zhì)燃油對恢復(fù)生態(tài)、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展。此外增加農(nóng)民收入也將具有重要意義。因此，我國發(fā)展生物，戰(zhàn)略燃油具有顯著的社會效益、環(huán)保效益及經(jīng)濟(jì)效益意義重大。1.2 我國的生物質(zhì)能源的儲量我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，可利用的生物資源十分豐富。例如，我國每年可產(chǎn)各種秸稈、米芯、棉柴、稻殼等農(nóng)7億多噸，約合7億23億噸石油當(dāng)量目前，業(yè)廢棄生物質(zhì)用于取暖做飯、飼料加工、人造板和就地粉碎還田等

13、近3億 ，尚有4億多噸未利用。除了上述農(nóng)業(yè)秸稈類廢棄生物質(zhì)以外，我國每年產(chǎn)有億1.3標(biāo)準(zhǔn)煤的薪柴生物以及2億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的城市有機(jī)垃圾有待處理和利用。薪柴生物質(zhì)通常指薪炭林產(chǎn)出的薪柴及用材林產(chǎn)生的枝椏、木材加工的下腳料，目前我國年產(chǎn)薪柴約為2.1億立方米 ，其熱值約為15mj/kg 。因此，我國目前每年至少有4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的廢棄生物質(zhì)資源可以利用，它相當(dāng)于至少每年有3億噸生物燃油的開發(fā)潛力。利用農(nóng)業(yè)廢棄生產(chǎn)生物燃油不但可以降低生產(chǎn)成本，還能變廢為寶，減少環(huán)境污染，在我國目前是一個(gè)比較可行的方案。充分發(fā)揮生物燃油每年3億噸的開發(fā)潛力， 足可產(chǎn)生巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。1.3 木粉機(jī)的現(xiàn)狀和生物質(zhì)的粉

14、碎 國家高新技術(shù)浙江豐利粉碎設(shè)備有限公司結(jié)合國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)自主創(chuàng)新研制出mfj-500型超細(xì)粉體制粉設(shè)備。該機(jī)整機(jī)性能穩(wěn)定、效率高、占地面積小、易安裝，特別適用于木屑類、纖維類等纖維性物料的超細(xì)粉碎加工，細(xì)度可達(dá)400目600目。但是目前的粉碎機(jī)生產(chǎn)的木粉無論從細(xì)度和產(chǎn)量上都無法滿足大規(guī)模加工生物燃油的的需求。所以是本次設(shè)計(jì)錘式粉碎機(jī)的目的就在于提高產(chǎn)量和加工細(xì)度。生物質(zhì)的粉碎是加工生物質(zhì)燃油的一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，也是保證生物質(zhì)燃油大規(guī)模生產(chǎn)的基礎(chǔ)。生物質(zhì)粉末的細(xì)度越高，化學(xué)反應(yīng)越充分，生物質(zhì)燃油的產(chǎn)量越高。所以本設(shè)計(jì)目的就是設(shè)計(jì)出一臺高產(chǎn)量高細(xì)度的木粉制造設(shè)備-毫米級木材制粉機(jī)。粉碎和破碎的

15、方式主要有擠壓、彎曲折斷、剪切、撞擊和研磨。為了使物料獲得更好的粉碎效果，各種粉碎機(jī)綜合利用了多種粉碎方式，其中，錘片式粉碎機(jī)廣泛應(yīng)用，粉碎效果良好，性價(jià)比高。圖1-1 木粉生產(chǎn)工藝流程示意圖1 木屑；2 木材枝丫；3 削片機(jī)；4 錘式粉碎機(jī)；5 圓篩；6 干燥機(jī)；7 磁選機(jī)；8 研磨機(jī)；9 精選機(jī)第2章 制粉機(jī)參數(shù)分析2.1 制粉機(jī)工作原理 圖2.1 工作原理在圖示加速區(qū)內(nèi)物料是由剛進(jìn)入粉碎機(jī)的物料和經(jīng)過轉(zhuǎn)向板、齒板的順環(huán)料流組成，它在錘片的打擊作用下作加速運(yùn)動(dòng)。物料經(jīng)過加速區(qū)后，在錘片和篩板的共同作用下，料層速度達(dá)到最大并穩(wěn)定下來，而這區(qū)域稱之為全速區(qū)。加速區(qū)中，料層平均速度慢，料流方向和

16、錘片運(yùn)動(dòng)方向不一致，錘片和物料之間相對速度大，所以剛進(jìn)入粉碎機(jī)大的脆性顆料(如秸稈、棉桿等)很容易這時(shí)被打擊而粉碎，受到打擊的大顆粒及大顆粒碎片，獲得較大的速度后，象子彈一樣以較快的速度沖擊著其它脆性、纖維質(zhì)顆粒，先配料后粉碎纖維質(zhì)物料在這一作用下能得到較好的粉碎，這區(qū)域內(nèi)粉碎的物料粒度較粗，是進(jìn)行著以擊碎為主的粗粉碎。進(jìn)入全速區(qū)，料層的速度快，與錘片的相對速度小，打擊力小，但與篩板之間摩擦作用加強(qiáng)，粉碎的物料粒度較細(xì)，是進(jìn)行著以摩擦作用為主的細(xì)粉碎，所以當(dāng)成品粒度要求較粗時(shí)(16目篩上物達(dá)20%以上)，可以加速區(qū)為主粉碎區(qū)。在成品粒度要求較細(xì)時(shí)(20目篩上物達(dá)10%以下)，可以全速區(qū)為主粉碎

17、區(qū)。以上不同要求可通過不同錘篩間隙及錘片排布來實(shí)現(xiàn)。2.2 影響粉碎效果的幾個(gè)主要因素2.2.1 錘篩間隙錘篩間隙是指錘片到篩板之間的距離，通常以錘片端面中心到篩板的最小距離表示。在選用加速區(qū)為主粉碎區(qū)時(shí)，這也就是要求減少全速區(qū)的磨碎作用，減少粉碎機(jī)在這一區(qū)域內(nèi)的動(dòng)力消耗，使粉碎機(jī)功率主要消耗在加速區(qū)內(nèi)，如圖2-2 所示a 型錘片，錘篩間隙大，篩面料層較厚，與錘片、篩板之間摩擦作用小，料層速度慢，全速區(qū)內(nèi)功率損耗小，料流順環(huán)進(jìn)入加速區(qū)后再次粉碎，加速區(qū)成為主粉碎區(qū)；圖2 -2所示c 型錘片，錘篩間隙小，篩面料層薄，料流與錘片、篩板之間摩擦作用強(qiáng)，料層速度快，該區(qū)內(nèi)圖2-2功率損耗大，全速區(qū)成為

18、主粉碎區(qū)。圖2.2 錘片錘篩間隙型2.2.2 吸風(fēng)量及其篩分能力不同錘篩間隙對吸風(fēng)量有不同的要求，不同的錘篩間隙過篩能力也不同。通常粉碎機(jī)系統(tǒng)中采用一定的輔助吸風(fēng)，減少因錘片運(yùn)轉(zhuǎn)把料層帶入錘片運(yùn)動(dòng)軌跡內(nèi)，而引起功率大量浪費(fèi)。a型錘片因間隙大、料層厚，在吸風(fēng)量不足時(shí)，內(nèi)部物料高速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生離心力作用于篩面料層，錘片的轉(zhuǎn)動(dòng)使料層變厚，料層之間剪切作用減弱，緊靠篩面料層速度慢，大顆粒慢慢聚集于篩面，出料受阻，主機(jī)電流增加。另一方面，內(nèi)部高速運(yùn)轉(zhuǎn)的料流在進(jìn)料口上料層造成壓力，阻礙著物料進(jìn)入，經(jīng)過一定時(shí)間后，機(jī)內(nèi)過度粉碎的物料短時(shí)內(nèi)通過篩板，主機(jī)電流迅速下降，進(jìn)料口料層下落，重復(fù)上一過程。這時(shí)主要表現(xiàn)為電

19、流波動(dòng)大，間歇式排料，聲音時(shí)高時(shí)低，錘片工作面以上及錘銷軸、錘架板磨損嚴(yán)重，成品粒度過細(xì)但也有粗粒，這一情況在飼料廠比較普遍。隨著單位篩面吸風(fēng)量的增加，錘片經(jīng)過篩面料層時(shí)攪動(dòng)物料并及時(shí)吸到篩面料層中，進(jìn)入錘片運(yùn)動(dòng)軌跡內(nèi)的物料減少，內(nèi)部料流功率消耗減少，篩面壓力減小，篩分出料通暢，這時(shí)主要表現(xiàn)為電流平穩(wěn)，聲音穩(wěn)定，錘銷軸、錘架板基本不被物料磨損，錘片主要在工作面上磨損，對于3mm 左右篩板，增產(chǎn)30 %左右，并隨著篩孔減小，產(chǎn)量增加效果更為明顯，隨著噸料電耗下降，達(dá)到最佳產(chǎn)量。這時(shí)再增加吸風(fēng)量，篩面料層上力增加篩分能力下降，噸料電耗有所上升，因此吸風(fēng)量大小有一最佳值。b 型錘片錘篩間隙小， 料層

20、薄，當(dāng)吸風(fēng)量不足時(shí)，篩面料層壓力比a型錘片小，如圖2-3 所示，噸料電耗曲線比a型錘片平穩(wěn)。所以在吸風(fēng)量不足、風(fēng)網(wǎng)系統(tǒng)更改又比較困難時(shí)，可用b型錘片更換a型錘片，來提高產(chǎn)量。圖2.3 吸風(fēng)量對產(chǎn)量的影響2.2.3 再粉碎室錘篩間隙較大時(shí)，粉碎作用主要發(fā)生在加速區(qū)內(nèi)，經(jīng)過加速區(qū)大顆粒料流要在機(jī)內(nèi)順環(huán)后再次進(jìn)入加速區(qū)粉碎，如圖4 在下部加一再粉碎室，料流經(jīng)過再粉碎室時(shí)，和再粉碎相撞后運(yùn)動(dòng)方向改變，與錘片間相對速度增加，成為另一加速區(qū)，粉碎大顆粒，減少順環(huán)次數(shù)，另外也重新調(diào)整料層內(nèi)物料的分布，利于篩分，進(jìn)一步減少在全速區(qū)內(nèi)的功耗，增加產(chǎn)量。圖2.4 粉碎室對產(chǎn)量的影響2.2.4 錘篩間隙、篩孔與粒度

21、、電耗關(guān)系如前所述，不同的錘篩間隙，有著不同粉碎機(jī)理，在和篩孔配合使用時(shí)，噸料電耗如圖5 所示，以加速區(qū)為主粉碎區(qū)的a 型錘片， 隨著粉碎機(jī)篩孔的減小、成品粒度變細(xì)， 料層在粉碎室內(nèi)順環(huán)次數(shù)增加，功率消耗增長較快，b 型錘片錘篩間隙小，全速區(qū)的粉碎作用加強(qiáng)，當(dāng)篩孔減小、成品粒度變細(xì)時(shí)，其功率損耗增長比a 型錘片慢。所以在實(shí)際生產(chǎn)中，一般篩孔徑在3mm 及以上時(shí)，用a 型錘片，也稱為粗粉碎；篩孔徑在115mm2. 5mm 之間時(shí)，用b 型錘片，也稱為細(xì)粉碎；篩孔徑在112mm 及以下，可用c 型錘片，稱之為微粉碎。使用同一種篩孔粉碎時(shí)，不考慮電耗，a 型錘片成品粒度比b 型錘片粗、b 型錘片成品

22、粒度比c 型錘片粒度粗。圖2.5 能耗關(guān)系2.2.5 錘片排布進(jìn)行粗、細(xì)、微不同的粉碎時(shí)，錘片在粉碎機(jī)軸向上排布也不應(yīng)相同。錘片在篩面上經(jīng)過時(shí)，也帶動(dòng)周圍料流前進(jìn)，錘片在軸向排布加密時(shí)，料流平均速度加快，所以細(xì)、微粉碎時(shí)，要求軸向加密錘片，一方面可加強(qiáng)全速區(qū)粉碎作用；另一方面可加快料流平均速度，使過篩成品細(xì)小而均勻。雙錘片排布粗粉碎中全速區(qū)主要進(jìn)行著篩分作用，隨著料層在篩面上流動(dòng)、篩分，大顆粒料不斷地在篩面上聚集起來，因錘篩間隙大，錘片對篩面上料層的翻動(dòng)能力弱，所以篩分能力將慢慢地減弱，減小產(chǎn)量、增加細(xì)粉。如在錘片排布中適當(dāng)加入一些b 型加長錘片，將有利于對篩面上料層的翻動(dòng)作用，增加篩分能力，

23、增加產(chǎn)量。錘片的磨損和擊碎、磨碎相對應(yīng)的錘片磨損也存在兩種形式，一種是加速區(qū)內(nèi)以打擊為主的磨損，一種是全速區(qū)以摩擦作用為主的磨損。加速區(qū)內(nèi)，料層厚，主要工作面為圖6 的b面，在這區(qū)內(nèi)沖擊作用強(qiáng)，要求b面材料有較好的韌性、耐沖擊性。全速區(qū)內(nèi)，料層較薄、摩擦作用強(qiáng)，工作面為a面，這種摩擦性磨損要求材料有較好的硬度、耐磨性。實(shí)際使用中是兩種磨損的綜合結(jié)果，錘頭堆焊層如圖6 ，因此對于a型要求有較長的b面， a面可薄一點(diǎn)，焊層材料耐沖擊性好。c型錘片b面短,a面厚，焊層材料耐磨性，硬度好，保證兩者均勻合理磨損。圖2.6 錘片2.2.6 篩孔的合理分布早期東北農(nóng)學(xué)院做過一次試驗(yàn)，把粉碎機(jī)篩板圓周方向均勻

24、分隔成數(shù)十份，每份上裝一袋，開車一段時(shí)間后，分析袋中成品的粒度、重量，得出上部篩板粒度較粗等結(jié)論。實(shí)際上，如圖7，粉碎機(jī)上部篩板到錘片之間距離大，篩面料層速度慢，大粒子是比較容易過篩。而在實(shí)際使用中，為提高產(chǎn)量而增加輔助吸風(fēng)系統(tǒng)后情況就不同了:從粉碎機(jī)的上、下篩板比較，下部篩板和出風(fēng)方向垂直，上部篩板和出風(fēng)方向平行且料層較厚，引起下部篩板出風(fēng)比上部大；進(jìn)料口正面篩板和背面篩板比較，由于粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子的風(fēng)機(jī)效應(yīng)，使進(jìn)料口正面篩板出風(fēng)量比背面大。吸風(fēng)量大的部位吸過的粒度較粗，吸風(fēng)量不足的部位，出料不暢，粒度細(xì)小。因此在精細(xì)調(diào)節(jié)成品粒度時(shí)，可用上部比下部大一號的雙孔篩或背面比正面大一號的雙篩板，增加相應(yīng)

25、部位過篩能力，增加產(chǎn)量和粒度的均勻性。圖2.7 篩孔的分布2.2.7 篩板的開孔率篩板的開孔率也是很重要的因素，開孔率大，篩分能力強(qiáng)，產(chǎn)量高，粒度均勻。如圖8,正三角形底為t ，篩孔直徑為d ，則開孔率為， 制約著開孔率增大主要因素是沖孔工藝和篩板強(qiáng)度，一般112mm 及以上篩板開孔率見表1。開孔率低于這一值將影響粉碎機(jī)的生產(chǎn)能力并引起物料的過度粉碎，112mm 以下篩板當(dāng)開孔率如表1時(shí)，強(qiáng)度較差，可使用不銹鋼篩板或減少圖7篩板易碎區(qū)的開孔率來提高使用壽命，因?yàn)閳D7 指定區(qū)域上部物料形成楔角作用力大、料層薄，篩板容易破損，因此可適當(dāng)降低這一區(qū)域開孔率，提高強(qiáng)度，增加壽命。篩孔排布：正三角形的篩

26、孔有兩種排布方式，通常把孔距平行于料流方向時(shí)，定為“定向1”；孔距垂直于料流方向時(shí)，定為“定向2”。定向1 篩板沖孔加工工藝性較好，所以市場上銷售大多數(shù)是這種篩板。定向2 型篩板在料流方向分割的每個(gè)區(qū)域內(nèi)有比較均勻的開孔率，而定向1型篩板在料流方向分割的一半?yún)^(qū)域開孔率較小，從而影響篩分能力。試驗(yàn)表明，在相同條件下，定向2型篩板比定向1 型篩板產(chǎn)量可提高20 %30 %左右。圖2.8 篩孔的開孔率2.2.8 篩板的棱角篩孔在料流方向上，阻礙物料越過篩孔的這一尖角這里稱之為篩板篩孔的棱角。篩板上篩孔的棱角也是應(yīng)該引起重視的一個(gè)問題。篩面料層運(yùn)動(dòng)過程中，既有平行于篩板方向的剪切作用，又有垂直于篩板的

27、離心、吸風(fēng)等綜合作用，使經(jīng)過篩孔的物料與該棱角相撞，既可起到粉碎作用，又可起到阻礙物料越過篩孔，增加過篩孔能力的作用。所以新使用的篩板其篩孔被沖成喇叭口型，毛面朝內(nèi)安裝使用，利于出料，當(dāng)運(yùn)行一定時(shí)間后，篩孔棱角被磨損，物料從篩孔上滑過可能性增加，粉碎、篩分能力下降，改變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向，使用篩孔的另一個(gè)棱角，將利于保持原有生產(chǎn)能力。實(shí)際生產(chǎn)中可根據(jù)粉碎機(jī)的電流上升值，適時(shí)調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向，一般隨著篩孔尺寸的減小，篩孔棱角引起對過篩能力的變化越明顯，110mm 篩孔的新篩板比棱角磨損后的舊篩板產(chǎn)量可高出50 %左右。另外為增加篩孔使用壽命，可對篩板進(jìn)行滲碳、氮化等提高硬度的熱處理。比較薄的篩板，當(dāng)二角都磨損

28、后，也可反面使用篩板，這時(shí)篩孔棱角造成的過篩能力的增加將優(yōu)于沖孔喇叭口造成對篩孔的阻塞作用?？傊?，粉碎機(jī)的產(chǎn)量、成品粒度均勻性等是由多方面的因素綜合決定的，隨著篩孔直徑減小、成品細(xì)度增加，可通過使用a 、b 、c 型錘片即不同的錘篩間隙進(jìn)行粗、細(xì)、微粉碎，并可通過吸風(fēng)量、錘片排布、再粉碎室、雙錘片排布、篩板開孔率、排布方向等和錘片、篩板有關(guān)的因素使產(chǎn)量達(dá)到最佳值，成品粒度均勻。對于不同的粉碎形式，合理的錘頭焊層以及篩板合理的結(jié)構(gòu)和使用方法，有利于延長錘片和篩板的使用壽命，提高粉碎效率。2.2.9 篩片包角對粉碎效率的影響粉碎機(jī)上通常采用容易制造、比較耐磨的園孔篩。實(shí)際生產(chǎn)中，在滿足飼料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

29、對飼料成品粒度要求的前提下，采用較大篩孔直徑的篩片，可提高粉碎機(jī)的臺時(shí)產(chǎn)量和度電產(chǎn)量，成品的顆粒均勻度變好，溫升降低。所以，應(yīng)盡可能增大有效篩孔面積的百分率篩面上篩孔的總面積占整個(gè)篩面面積的百分率，它隨孔徑增大而增加，隨孔距離增大而減少.增大有效篩孔面積的百分率可提高篩片的通過性，因此，在保證篩片強(qiáng)度和剛度的前提下應(yīng)盡量減小孔間距。當(dāng)篩片寬度一定時(shí)，加大篩片包角，能增大篩理面積，有效提高度電產(chǎn)量。目前粉碎機(jī)使用的篩片包角有180，300，360三種，篩片包角越大，粉碎效率越高。篩片包角和篩孔直徑對玉米粉碎效率的影響見圖2-9。由圖2-9可知 ，粉碎機(jī)的度電產(chǎn)量隨篩片包角的增加而增加.篩片包角從

30、 90增加到 360，粉碎效率并非成線性增加，在 90180區(qū)段內(nèi)增加的幅度大 ，從180360增加較慢.篩孔直徑越小 ，篩片包角對度電產(chǎn)量影響越大。因此 ，當(dāng)粉碎機(jī)所用的篩孔直徑小時(shí)，應(yīng)盡量選擇大的篩片包角。圖2.9 篩子直徑、篩子包角對粉碎效率的影響2.2.10 篩板振動(dòng)的影響因?yàn)榉鬯槭覂?nèi)時(shí)會形成環(huán)形氣流層，該環(huán)流層不利于出料，當(dāng)篩板振動(dòng)時(shí)使環(huán)流層的厚度在不斷變化，也就在不斷破壞環(huán)流層，從而增加出料機(jī)會，提高產(chǎn)量。2.2.11 碎室形式的影響 粉碎室有圓形和水滴式之分，粉碎室為圓形時(shí)較易形成環(huán)流層，不利于出料，而粉碎室為水滴式時(shí)較易破壞環(huán)流層，利于物料的析出篩板。2.2.12 轉(zhuǎn)自偏心的影

31、響粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子的安裝一般為兩塊篩板對稱面上且在下部篩板的圓心處，其實(shí)這不是最佳的安裝，而是要偏心一點(diǎn)更好，因?yàn)檫@樣更以破壞環(huán)流層，從而提高產(chǎn)量。2.3 粉碎機(jī)的能耗粉碎機(jī)械一般屬于重負(fù)荷機(jī)械，粉碎機(jī)所需能耗占整個(gè)工藝過程能耗的一大半，因此研究粉碎過程的能量消耗對于節(jié)省動(dòng)力和改進(jìn)機(jī)器都有重要意義。粉碎過程消耗的能量與粉碎比有關(guān)。粉碎比用 i 表示，i = d0/di ，式中 d0 表示物料粉碎前顆粒平均直徑，di為物料粉碎后顆粒平均直徑。當(dāng)粉碎比相當(dāng)大時(shí) i 10 ，粉碎能耗比較符合雷廷智的“面積假說”，即粉碎所需的能耗與物料，表面積的增加成正比。所以粉碎所需的功a = k1(i-1)d0d0，式

32、中d 反映物料在粉碎前的原始表面積，k 則決定于物料的形狀、質(zhì)地、粉碎方法等綜合性因素。在粉碎機(jī)械中，粉碎過程都不是理想的，其所需要的能量包括有效功、無效功以及機(jī)械傳動(dòng)損耗。由前述公式看，粉碎物料所作功與粉碎比有直接關(guān)系，因此在任何粉碎機(jī)中，都應(yīng)該避免不必要的過度粉碎，而要使粉碎后的物料粒度盡可能均勻一致。在食品生產(chǎn)中，往往將不同粒度的物料分別加工，每次完成較小的粉碎比，中間再加以篩分分級，避免粉碎比太大使機(jī)器功率過大，同時(shí)減少了不必要的重復(fù)粉碎，提高制品質(zhì)量。提高錘片式粉碎機(jī)的生產(chǎn)效能的關(guān)鍵之一，是提高篩子的篩落能力，以克服其排粉效率低于粉碎效率的缺點(diǎn)。其次，在結(jié)構(gòu)上，要盡可能破壞物料的環(huán)流

33、層，使細(xì)粒能及時(shí)排除，避免重復(fù)而無小地過渡粉碎。2.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)數(shù)據(jù)粉碎機(jī)工作性能的指標(biāo)主要有生產(chǎn)率q、平均度電產(chǎn)量gk和細(xì)碎度m。通過試驗(yàn)來測定粉碎機(jī)的生產(chǎn)率、能耗、粉料的細(xì)碎度、分析影響粉碎機(jī)工作性能指標(biāo)的因素。試驗(yàn)采用玉米作為粉碎物料，設(shè)計(jì)了喂入量a線速度b篩片孔徑c三因素三水平的等水平正交試驗(yàn)。三因素三水平的正交試驗(yàn)共有27次，同時(shí)考慮交互作用。粉碎機(jī)生產(chǎn)率q可由下式計(jì)算得出：式中：q - 單位時(shí)間內(nèi)粉碎的料粉重量 g - 實(shí)驗(yàn)粉碎的粉料重量 t 實(shí)驗(yàn)時(shí)間平均度產(chǎn)量gk可由下式計(jì)算得出：式中：gk 平均度產(chǎn)量； g 實(shí)驗(yàn)粉碎的料粉重量； k 耗電度數(shù)細(xì)碎度m可由下式計(jì)算得出:

34、式中：a1、a2、a3、a4各個(gè)編制孔徑（mm），本試驗(yàn)分別是0.4、0.8、1.6、3.2； p0、p1、p2、p3各篩篩面的粉料重量（kg）。表2-1項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)參數(shù)（kg/h）q(kg/h)ck(kg/kw*h)m(mm)喂入量a727567.00.721038763.30.681339855.20.71線速度b12034561.20.7213536763.80.6815034860.00.62篩片孔徑c0.831755.20.581.534159.40.673.040370.40.75細(xì)碎度方差分析對于粉料的細(xì)碎度篩片孔徑的影響非常顯著錘片的線速度影響也有一定的顯著 對喂入量不呈現(xiàn)說明它對

35、細(xì)碎度的影響不明顯 改進(jìn)粉碎機(jī)顯著性結(jié)構(gòu)若考慮細(xì)碎度 重點(diǎn)考慮線速度和篩片孔徑尤其是篩片孔徑的大小那么是否可以不考慮喂入量.其實(shí)不然 因?yàn)橥ㄟ^分析喂入量和篩片孔徑因素產(chǎn)生的交互作用表現(xiàn)了顯著性 交互作用對試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的作用優(yōu)于單個(gè)因素的作用生產(chǎn)率方差分析粉碎機(jī)的生產(chǎn)率方差分析篩片的孔徑顯著篩片孔徑的大小對生產(chǎn)率的影響比較大線速度對生產(chǎn)率并不明顯其他因素包括交互作用沒有表現(xiàn)出顯著性度電產(chǎn)量方差分析度電產(chǎn)量方差分析是試驗(yàn)因素對能耗的顯著性表明喂入量和篩片孔徑對能耗的影響顯著。喂分析入量和錘片線速度的交互作用 線速度和篩片孔徑因從顯著性分析來看 粉碎機(jī)素的交互作用表現(xiàn)顯著的能耗并不是簡單的改進(jìn)某個(gè)零

36、部件結(jié)構(gòu)或機(jī)構(gòu)就可以實(shí)現(xiàn)涉及到影響能耗的因素很多 只有全面的權(quán)衡才可找到最佳的解決方案。從以上分析可以清楚的知道，有一組合是最優(yōu)的方案：喂入量在2水平，線速度在3水平，篩片孔徑在3水平，這一組合下能得到理想的粉碎效果。生產(chǎn)率達(dá)492kg/h，平均度電產(chǎn)量達(dá)80kg方差分析結(jié)果表明，喂入量和篩片孔徑的顯著性明顯，這兩個(gè)因素對試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生較大的影響.根據(jù)試驗(yàn)分析結(jié)果，確定錘片式粉碎機(jī)較佳的粉碎速度是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速喂入量控制在450 480kg/h左右，篩片采用3mm孔徑的篩片。在保留粉碎機(jī)原有特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析和研究 對錘片式粉碎機(jī)作部分的改進(jìn)設(shè)計(jì)達(dá)到預(yù)期的效果。第3章 粉碎機(jī)主要參數(shù)3.

37、1 粉碎機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的確定傳統(tǒng)錘片式粉碎機(jī)大多只有一個(gè)轉(zhuǎn)速，不利于多種物料對轉(zhuǎn)速的不同要求。對主電機(jī)采用變電阻調(diào)速電機(jī)，通過控制柜可獲得各種物料的最佳粉碎速度。在錘片長度不超過200mm，錘片最佳線速度最大達(dá)到106m/s的情況下，轉(zhuǎn)軸速度應(yīng)達(dá)到:依據(jù)以上數(shù)據(jù) ，配用電機(jī)及傳動(dòng)形式。采用三角帶傳動(dòng) ，原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 1440r/min ，帶輪傳動(dòng)比 i = 4 ，完全可以滿足各種谷物粉碎的需要。傳動(dòng)系統(tǒng)見圖 2。電機(jī)的功率根據(jù)轉(zhuǎn)速和生產(chǎn)量選用。 圖3.1 傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖3.2 功率的確定依照同類錘式粉碎機(jī)的參數(shù)設(shè)計(jì)以及對主軸的要求，粉碎機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率為p=75kw。3.3 軸的設(shè)計(jì)1、選擇軸的材料 選

38、擇軸的材料45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其機(jī)械性能：2、初步計(jì)算軸徑選3、按彎扭合成校核軸傳遞的轉(zhuǎn)矩：壓力: （由實(shí)驗(yàn)測得）錘頭、錘架、銷軸、軸套自身的重力：圖3.2計(jì)算軸上的支反力： 水平面的支反力 垂直面的支反力 ,取經(jīng)查表：將各參數(shù)帶入上式，整理得到下面的等式：經(jīng)整理計(jì)算得出：根據(jù)實(shí)際要求取：3.4 軸承的選擇粉碎機(jī)的工作負(fù)荷大、軸運(yùn)轉(zhuǎn)速度較高、工作溫度較高。因此，要求軸承承載能力強(qiáng)、耐磨、使用壽命長、制造及安裝維護(hù)方便，在這里我選擇調(diào)心球軸承。標(biāo)準(zhǔn)號：gb/t281-1994 軸承代號：12023.5 電機(jī)的選擇根據(jù)生產(chǎn)動(dòng)力要求，選擇y系列三相籠式異步交流電動(dòng)機(jī)，型號規(guī)格y280s-4第4章 減

39、速器設(shè)計(jì)計(jì)算本設(shè)計(jì)采用一級圓錐齒輪減速器，傳動(dòng)示意圖如圖4-1所示。 圖4.1一級錐齒輪減速器布置形式4.1 選電機(jī)類型1、選類型：y系列三相籠式異步交流電動(dòng)機(jī)2、電動(dòng)機(jī)容量： 3、轉(zhuǎn)速： 表4-1 電機(jī)型號電機(jī)容量電機(jī)轉(zhuǎn)速r/min電機(jī)尺寸同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速電機(jī)中心高h(yuǎn)電機(jī)外形尺寸(abc)軸身尺寸 (de)y280s-475150014802801000688640751404.2 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算1 總傳動(dòng)比及參數(shù)： 2 各軸功率、轉(zhuǎn)速和扭矩功率： 轉(zhuǎn)速： 滿足扭矩要求扭矩： 表4-2軸號功率（kw）轉(zhuǎn)速r/min扭矩nmm傳動(dòng)比效率電機(jī)軸71.414804604231.140.96i軸

40、68.51688387544.433 0.94ii軸64.55064122638.0310.97旋轉(zhuǎn)軸62.75064118243.484.3 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算1 確定計(jì)算功率 2 選帶的型號 由 知 據(jù)表選c型3 帶輪直徑和帶速的確定 取 取 4 驗(yàn)算帶速 5 中心距、帶長和包角 取根據(jù)傳動(dòng)的幾何關(guān)系，帶的基準(zhǔn)長度為 取 的變動(dòng)范圍為 小帶輪包角 6、確定帶的根數(shù) 由表查 查得 取 7 初拉力 單根v帶所需的 式中 8 帶傳動(dòng)作用在軸上的壓力 9 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 材料： 結(jié)構(gòu)形狀：基準(zhǔn)直徑 所以采用腹板式4.4 齒輪基本結(jié)構(gòu)及尺寸1 選擇齒輪傳動(dòng)精度等級、材料及熱處理精度：取8級精度，因?yàn)楣β?/p>

41、不大，轉(zhuǎn)速不高 材料： 大齒輪：45鋼 正火處理 硬度170hbs 小齒輪：45鋼 正火處理 硬度200hbs2 強(qiáng)度計(jì)算 因?yàn)榇笮↓X輪齒面硬度均小于350hbs，所以直齒圓錐齒輪為閉式軟齒面的齒輪傳動(dòng)。 按齒面接觸應(yīng)力設(shè)計(jì) 由齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，閉式軟齒面應(yīng)按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，而按齒根 彎曲強(qiáng)度校核。 由設(shè)計(jì)公式 （4.3） （1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1)試選載荷系數(shù)。2)已算得大齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。3)由文獻(xiàn)1中表10-21d按齒面硬度查得小齒輪大的接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極。4）由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查文獻(xiàn)1得解除疲勞壽命系數(shù)，。5)計(jì)算接觸許用應(yīng)力取失效概率為1，安全系數(shù)為1，計(jì)算公式如下 3、確定齒輪傳動(dòng)的參數(shù)和尺寸 1）試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值，由