錘片式飼料粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)-說(shuō)明書(shū)

1、目 錄摘要1關(guān)鍵詞11. 緒 論21.1 國(guó)內(nèi)外錘片式飼料粉碎機(jī)的技術(shù)現(xiàn)狀21.2 面前國(guó)內(nèi)粉碎機(jī)的質(zhì)量方面存在的主要問(wèn)題31.3 飼料粉碎機(jī)的種類(lèi)和性能分析31.4錘片式粉碎機(jī)技術(shù)發(fā)展研究的方向52總體方案選擇與設(shè)計(jì)62.1總體方案62.2粉碎室參數(shù)確定72.3主要性能指標(biāo)計(jì)算82.4配套功率和電機(jī)的選擇93 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)103.1 V帶傳動(dòng)的特點(diǎn)103.2 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算104 軸和軸承的相關(guān)設(shè)計(jì)144.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)144.2 主軸的校核164.3滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算204.4 滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑方式的選擇224.5連接鍵的選擇和計(jì)算225 轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)計(jì)算235.1錘片的設(shè)計(jì)235.2錘片架的

2、設(shè)計(jì)256篩片的設(shè)計(jì)286.1粉碎機(jī)工作狀態(tài)分析286.2組合篩的結(jié)構(gòu)和原理分析296.3篩片的設(shè)計(jì)與選擇307.結(jié)論32參考文獻(xiàn)33致謝34附錄34錘片式飼料粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)學(xué) 生：王軍指導(dǎo)老師：任述光（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院，長(zhǎng)沙 ）摘 要：我國(guó)農(nóng)村迫切需要一種高效、低耗、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、一機(jī)多用、操作方便、使用安全小型飼料粉碎機(jī)。而國(guó)內(nèi)現(xiàn)有小型飼料粉碎機(jī)普遍存在噸料電耗高的缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)以降低噸料電耗為主要目的，從增加粉碎能力和篩分效率入手，設(shè)計(jì)了一款錘片飼料粉碎機(jī)。錘片式粉碎機(jī)是一種利用高速旋轉(zhuǎn)的錘片來(lái)?yè)羲轱暳系臋C(jī)器，它具有通用性廣、效率高、粉碎質(zhì)量好、操作維修方便、動(dòng)力消耗低等優(yōu)點(diǎn)。本文對(duì)錘片

3、式粉碎機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)討論。將重點(diǎn)對(duì)方案選擇及總體設(shè)計(jì)、主軸的設(shè)計(jì)、箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行深刻的研究和探討。關(guān)鍵詞：飼料；錘片式粉碎機(jī)；設(shè)計(jì)Design Of Hammer-shape Pulverizer Of FeedStudent: Wang JunTutor: Ren Shuguang(Oriental Science & Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha )Abstract：China rural urgently need a high efficiency, low consumption, sim

4、ple structure, convenient operation, safe usage and small-sized pulverizer of feed.While domestic small-sized pulverizers generally exist such a disadvantage that high power consumption of each tons of material. This design aimed at low power consumption of each tons of material,started with the imp

5、rovement of the ability of crushing and the efficiency of screening，so designed such a hammer-shape pulverizer of feed.Hammer-shape pulverizer of feed was such a machine that made use of high-speed rotated hammer to shatter feed, which had many advantages,such as extensive usage,high efficiency, hig

6、h quality of crushing, convenient operation and maintenance，low power consumption and so on.This paper designed hammer-shape pulverizer of feed and made discussion about it,especially its scheme selection，principal axis, tank bodystructure and made profound research and exploration about them.Key wo

7、rds: Feed;Hammer-shape pulverizer;Design；1 緒論1.1 國(guó)內(nèi)外錘片式飼料粉碎機(jī)的技術(shù)現(xiàn)狀粉碎機(jī)是飼料加工廠的主要設(shè)備之一，飼料產(chǎn)品生產(chǎn)成本的高低主要地決于粉碎設(shè)備生產(chǎn)性能、效率的好壞。影響粉碎機(jī)工作效率的因素很多，如篩孔的形狀與大小，錘片的形狀與新舊程度物料出機(jī)型式等等。目前在我國(guó)薯類(lèi)淀粉生產(chǎn)中，原料破碎大部分都采用睡式粉碎機(jī)，這主要是由于睡式粉碎機(jī)具有度電產(chǎn)量較高，粉碎物料粗細(xì)均勻，適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但是有相當(dāng)一部分淀粉生產(chǎn)廠把符合國(guó)標(biāo)的飼料粉碎機(jī)直接用于淀粉生產(chǎn)，結(jié)果出現(xiàn)了不少問(wèn)題。主要是由于薯類(lèi)淀粉和飼料的生產(chǎn)條件不一樣，即飼料生產(chǎn)要求被粉碎的水含

8、量應(yīng)低于15%，屬于干粉碎。而淀粉生產(chǎn)原料的破碎是在濕粉碎 的條停下進(jìn)行的，也就是被粉碎物的水分遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于飼料生產(chǎn)中破碎物的水分。在這種特定的條件下，直接選用飼料粉碎機(jī)用于淀粉生產(chǎn)就暴露出了許多不足。主要表現(xiàn)為粉碎機(jī)效率低，粉碎性能差，噪音大，振動(dòng)劇烈，粉碎機(jī)使用壽命短等現(xiàn)象。錘片式飼料粉碎機(jī)是飼料加工機(jī)械中使用最為廣泛的一種產(chǎn)品，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)。如何提高其錘片這個(gè)重要零件的使用壽命一直是各生產(chǎn)企業(yè)關(guān)心的問(wèn)題，用戶亦把錘片的磨損快慢作為選購(gòu)飼料粉碎機(jī)的主要考察指標(biāo)之一。目前各生產(chǎn)企業(yè)分別在選材及相應(yīng)的熱處理方法上不斷改進(jìn)，一是選用低碳鋼20進(jìn)行滲碳處理+表面淬火；二是

9、選用彈簧鋼65Mn進(jìn)行表面淬火；三是采用碳化鎢堆焊錘片或硬質(zhì)合金焊接錘片，后者雖早有研究，但因成本、工藝穩(wěn)定性等原因仍未獲全面推廣。 改革開(kāi)放以來(lái)，養(yǎng)殖業(yè)得到較快的發(fā)展，飼料粉碎機(jī)也得以快速發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，日前我國(guó)飼料粉碎機(jī)生產(chǎn)廠家達(dá)200余家，總的年產(chǎn)量近臺(tái)，遍布全國(guó)各地，但這快速發(fā)展也帶來(lái)了許多不利因素，許多廠家因經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動(dòng)，并不懂飼料粉碎機(jī)的工作原理就制造生產(chǎn)，造成了產(chǎn)品工作性能指標(biāo)的下降。近年來(lái)，隨著農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，農(nóng)村的專(zhuān)業(yè)養(yǎng)殖戶在不斷增加，粉碎機(jī)的應(yīng)用更加廣泛。如何提高粉碎機(jī)的效率、粉碎機(jī)操作的安全性和方便性、降低粉碎機(jī)能耗、易損部件的耐磨性、操作環(huán)境的改善、產(chǎn)品質(zhì)量的提

10、高等是許多研究人員和生產(chǎn)企業(yè)一直探索的課題。過(guò)去的粉碎理論認(rèn)為，物料在粉碎室內(nèi)受到?jīng)_擊先裂后碎，在粉碎室內(nèi)沿篩面形成物料環(huán)流層，由于離心力的作用，大顆粒緊貼篩面，阻礙細(xì)粉過(guò)篩，既造成過(guò)細(xì)粉碎，又影響粉碎效率，因而認(rèn)為要提高粉碎效率，避免過(guò)細(xì)粉碎，就要通過(guò)改變粉碎室結(jié)構(gòu)來(lái)破壞物料的環(huán)流層。據(jù)此，國(guó)內(nèi)外近年來(lái)研制了多種形式的粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)，如偏心式、水滴式、桃形式，但對(duì)提高粉碎效率均不理想。9 O年代初，有人提出了有關(guān)環(huán)流運(yùn)動(dòng)規(guī)律的新假設(shè)；在環(huán)流層內(nèi)，大小顆粒 自由運(yùn)動(dòng)，不存在大顆粒因離心力作用緊貼篩片而阻礙細(xì)粉過(guò)篩的現(xiàn)象，破壞環(huán)流并不能有效地提高粉碎效率。 1.2 面前國(guó)內(nèi)粉碎機(jī)的質(zhì)量方面存在的主要

11、問(wèn)題1) 標(biāo)準(zhǔn)不完善首先，我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)化信息網(wǎng)絡(luò)不夠完善與普及，有的企業(yè)找不到產(chǎn)品的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，有的產(chǎn)品沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)，再加上企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的意識(shí)差，造成了許多企業(yè)無(wú)標(biāo)生產(chǎn)。其次，目前我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范大多以產(chǎn)品性能指標(biāo)為主，而對(duì)產(chǎn)品安全技術(shù)方面的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求還不夠健全與完善，對(duì)飼料粉碎機(jī)而言，就無(wú)轉(zhuǎn)速、殼體的有關(guān)限制要求。企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)中，一方面提高轉(zhuǎn)速以提高粉碎機(jī)的生產(chǎn)率，另一方面又降低殼體厚度節(jié)省材料，所以其產(chǎn)品的安全性就可想而知了。2) 安全意識(shí)不夠這是生產(chǎn)者與使用者都欠缺的。目前，生產(chǎn)者與使用者看重的是產(chǎn)品的使用性能，而對(duì)安全質(zhì)量性能不太重視。這表現(xiàn)在產(chǎn)品上無(wú)安全標(biāo)識(shí)或標(biāo)識(shí)不全、使用說(shuō)明書(shū)中無(wú)安

12、全操作規(guī)范等。同樣，使用者在使用中圖方便而忽視安全，例自行拆卸防護(hù)罩 、擅自提速、更換錘片時(shí)不注重平衡等現(xiàn)象，這些深刻說(shuō)明了我們的使用者自我保護(hù)意識(shí)與安全生產(chǎn)意識(shí)還很不完善。因此提高生產(chǎn)者與使用者的質(zhì)量安全意識(shí)也是保證產(chǎn)品安全質(zhì)量有效性的重要一環(huán)。1.3 飼料粉碎機(jī)的種類(lèi)和性能分析粉碎機(jī)可分為錘片式、勁錘式、對(duì)輥式和齒爪式。一般的畜禽飼料通常采用普通的錘片式粉碎機(jī)或?qū)伿椒鬯闄C(jī)，普通的水產(chǎn)飼料可采用微粉碎機(jī)、水滴式錘片粉碎機(jī)、齒爪式粉碎機(jī)，而特種水產(chǎn)飼料和水產(chǎn)的開(kāi)口飼料需要采用超微粉碎機(jī)，有的甚至需要用膠體磨才能達(dá)到開(kāi)口飼料所需要的粒度要求。目前應(yīng)用最廣泛的是錘片式粉碎機(jī)和齒爪式粉碎機(jī)。1.3

13、.1 錘片式粉碎機(jī)錘片式飼料粉碎機(jī)生產(chǎn)效率與其對(duì)物料的破碎能力和分離能力緊密相關(guān)，而生產(chǎn)效率低往往是由于粉碎后的碎物料不能及時(shí)排出粉碎室，造成重復(fù)粉碎，浪費(fèi)了功耗 。 如何提高碎物料的分離能力是解決錘片式飼料粉碎機(jī)生產(chǎn)效率的關(guān)鍵，本文定義分離能力為單粒碎物料的分離速度與單粒碎物料過(guò)篩概率的乘積?；诖?，研究碎物料的分離速度和過(guò)篩概率是提高分離能力的有效途徑，本文從理論上分析影響碎物料分離速度的主要原因并提出提高分離能力的有效途徑。其粉碎原理是無(wú)支承式的沖擊粉碎，在粉碎過(guò)程中由高速旋轉(zhuǎn)的活動(dòng)錘片與固定 圈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使物料在粉碎室內(nèi)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，對(duì)物料進(jìn)行粉碎(含錘擊、碰撞、摩擦等)的機(jī)具。物料在粉

14、碎室內(nèi)受高速旋轉(zhuǎn)錘片的沖擊作用，使物料在粉碎室內(nèi)沿篩面形成圓周運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生環(huán)流層，大顆粒物料在外層，小顆粒物料在內(nèi)層，物料達(dá)到粉碎粒度后通過(guò)篩孔，獲得人們所要求大小的飼料。該類(lèi)機(jī)具在粉碎過(guò)程 中錘片與物料的碰撞 絕大部分為偏心沖擊，會(huì)消耗一部分能量，這也是錘片式粉碎機(jī)耗能高的重要原因之 一。同時(shí)，由于錘片式粉碎機(jī)的粉碎室結(jié)構(gòu)和物料受高速錘片的沖擊作用 ，物料在離心力作用下產(chǎn)生環(huán)流層，粉碎物料達(dá)到粒度要求后小顆粒物料不能及時(shí)從篩孔正常排出，出現(xiàn)了物料與錘片的反復(fù)沖擊，形成物料的過(guò)度粉碎，粉碎電耗增加，物料的溫度升高 ，使物料內(nèi)的水分形成水蒸汽，水蒸汽與細(xì)粉末會(huì)粘附于篩片，產(chǎn)生堵塞篩孔現(xiàn)象，使粉碎效

15、率下降，尤其在物料細(xì)粉碎時(shí)，環(huán)流對(duì)粉碎效率的影響更嚴(yán)重。要提高錘片式粉碎機(jī)效率，就必須破壞粉碎過(guò)程的環(huán)流產(chǎn)生。1.3.2 齒爪式粉碎機(jī)它是一種固定錘式粉碎機(jī)。工作時(shí)，料斗的物料借 自重和負(fù)壓吸力而進(jìn)入粉碎室的中央，受離心力和氣流作用，自內(nèi)圈向外圈運(yùn)動(dòng)，同時(shí)受到動(dòng)、定齒爪和篩片的沖擊、剪切、摩擦作用而被粉碎 ，利用動(dòng)齒盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)形成的風(fēng)壓，將粉碎物通過(guò)篩孔從 出料口吹出。由于該類(lèi)型機(jī)具主軸轉(zhuǎn)速較高，軸承易磨損、損壞，特別是金屬異物進(jìn)入粉碎室易造成破壞性事故，工作可靠性較低，噪聲較高。飼料生產(chǎn)中對(duì)粉碎機(jī)的性能要求： 粉碎質(zhì)量好，粒度均勻，利于混合；生產(chǎn)效率高，單位成品的功率消耗小，成本低；密封性能好

16、，能防塵，減少泄漏損失；構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用維修方便；工作時(shí)灰塵少、噪音小。影響粉碎效率的主要因素有：物料因素、粉碎機(jī)自身因素以及風(fēng)網(wǎng)系統(tǒng)因素。物料品種：不同品種物料的物理特性不同。粉碎的難易程度也不同。從物料物理性質(zhì)比較，脆性、堅(jiān)硬的物料較韌、軟性物料易粉碎；從物料成分組成比較，水分、油脂、粗纖維含量高的物料難以粉碎。一般淀粉含量較高的玉米、大麥、高粱因結(jié)構(gòu)松脆，易粉碎，產(chǎn)量高。而莖稈粗飼料的纖維含量高。難粉碎、產(chǎn)量低。例：在篩片孔徑d=1.2mm、物料含水率15的情況下，玉米和高粱產(chǎn)量4560kg(kWh)；薯藤1216kg(kWh)，由此可見(jiàn)。物料不同度電產(chǎn)量相差很大。物料的濕度：物料的濕度增

17、大。結(jié)構(gòu)松脆度下降。粉碎較難。而且容易堵塞篩孔。通常物料水分不超過(guò)14時(shí)。水分增加，產(chǎn)量降低。有關(guān)資料表明：當(dāng)玉米含水量從14.3增到21時(shí)。其生產(chǎn)率下降29。功率消耗增加125。其關(guān)系大致如表1-1所示。 表1 物料水分對(duì)粉碎產(chǎn)量的影響Table 1 material moisture content to crushes the output the influence項(xiàng)目水分增加（%）1 2 3 4 5產(chǎn)量降低6 8 10 12.5 15篩片面積及開(kāi)孔率的影響：錘片式粉碎機(jī)的生產(chǎn)率受篩片通過(guò)能力的制約。它們的關(guān)系如下式： （1-1）式中：G生產(chǎn)率(th)； v物料通過(guò)篩孔時(shí)的平均速度(m

18、s)； F篩片的有效篩理面積(mz)； 物料的容重(tm )。由上式可見(jiàn)，加大篩片面積、提高篩片的開(kāi)孔率(增大有效篩理面積)，可提高粉碎機(jī)的生產(chǎn)率。1.4 錘片式粉碎機(jī)技術(shù)發(fā)展研究的方向粉碎機(jī)技術(shù)的發(fā)展是隨著飼料粉碎技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，近年來(lái)，我國(guó)養(yǎng)殖規(guī)模、養(yǎng)殖品種的多元化發(fā)展，對(duì)飼料粉碎機(jī)提出了新的要求，今后幾年的粉碎機(jī)技術(shù)研究應(yīng)主要集中在以下幾個(gè)方面：（1）粉碎機(jī)應(yīng)主要從最佳粉碎粒度和粉碎成本的經(jīng)濟(jì)合理方面考慮，研究粉碎機(jī)與畜禽魚(yú)飼料的最佳粉碎粒度的關(guān)系，促進(jìn)粉碎機(jī)向?qū)I(yè)化、系列化方向發(fā)展，同時(shí)開(kāi)發(fā)一些專(zhuān)用粉碎機(jī)。（2）新型錘片式粉碎機(jī)開(kāi)發(fā)研究，對(duì)錘片式粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，開(kāi)發(fā)錘篩間隙可在

19、線調(diào)整錘片粉碎機(jī)。（3）粉碎機(jī)與吸風(fēng)系統(tǒng)的配套研究。通過(guò)對(duì)粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、粉碎機(jī)吸風(fēng)系統(tǒng)的合理配置，以獲得最佳經(jīng)濟(jì)性能和粉碎效果。2 總體方案選擇與設(shè)計(jì)2.1 總體方案小型粉碎機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體小靈活，造價(jià)低，采用單相電機(jī)驅(qū)動(dòng)。從而可以根據(jù)自養(yǎng)禽畜及飼料資源情況，進(jìn)行自行飼料加工，無(wú)疑有利于農(nóng)村開(kāi)發(fā)和利用飼料資源，發(fā)展畜牧業(yè)生產(chǎn)，活躍商品經(jīng)濟(jì)。總體方案設(shè)計(jì)的核心主要是粉碎室、轉(zhuǎn)子及主要性能參數(shù)的設(shè)計(jì)與計(jì)算。錘片粉碎機(jī)時(shí)利用高速旋轉(zhuǎn)的錘片對(duì)進(jìn)入粉碎室的物料反復(fù)錘擊，加上轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)離心作用，使物料在粉碎室內(nèi)的齒板與篩片間互相撞擊，粉碎成細(xì)小粉末。粉碎機(jī)粉碎的結(jié)構(gòu)形式對(duì)粉碎性能有重要影響。目前

20、粉碎室的型式主要有圓型、橢圓型、水滴型等。圓型模式相對(duì)來(lái)說(shuō)制造方便，但物料在喂料口沿切向進(jìn)入粉碎機(jī)時(shí)，可能會(huì)彈出，存在一定損耗。而橢圓型的型式，按照現(xiàn)有的設(shè)計(jì)理論和方法還不能僅經(jīng)過(guò)計(jì)算就能獲得這些主要參數(shù)的最佳值。像粉碎機(jī)的錘片線速度、短軸錘篩間隙，粉碎室橢圓度、篩片包角等4個(gè)主要參數(shù)的最佳值及其組合只有通過(guò)試驗(yàn)獲得。因此，由粉碎理論綜合考慮，破壞物料在粉碎室內(nèi)所形成的環(huán)流，是提高粉碎效率、降低能耗的關(guān)鍵。為此，設(shè)計(jì)了水滴型粉碎室。使物料環(huán)流在篩片與轉(zhuǎn)子組成的水滴型粉碎室內(nèi)，由于錘篩間隙不等受到破壞，同時(shí)增加了錘片對(duì)物料的打擊次數(shù)，使已經(jīng)粉碎好的物料能及時(shí)通過(guò)篩孔排出。達(dá)到了提高粉碎能力，排粉

21、效率和降低能耗的目的。如圖2-1所示。圖2-1 粉碎室及轉(zhuǎn)子的配置Figure 2-1 smashing room and rotors disposition2.2 粉碎室參數(shù)確定粉碎機(jī)采用雙圓盤(pán)轉(zhuǎn)子，中間設(shè)計(jì)架板，既做轉(zhuǎn)子骨架支撐兩片圓盤(pán)，又起到風(fēng)機(jī)葉片的作用，在轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)造成負(fù)壓，實(shí)現(xiàn)了軸向高負(fù)壓進(jìn)料和高壓差排料的理想設(shè)計(jì)。轉(zhuǎn)子直徑D和粉碎寬度B是粉碎機(jī)的主要參數(shù)之一。兩者之積可以用一下經(jīng)驗(yàn)公式取得。. （2-1）式中V錘片末端線速度 K0經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般取0.550.75 N配套動(dòng)力同時(shí)，兩者應(yīng)有一定的比例關(guān)系，通常.D和B確定之后，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

22、物料的品種具體分析。如果以粉碎玉米顆粒為主，要采用較小的B和較大的D；如果是以 粉碎牧草為主，則要采用較大的B和較小的D。為了增大飼料喂入口的尺寸，必須增加粉碎室的寬度。若過(guò)寬必然導(dǎo)致轉(zhuǎn)子懸臂過(guò)長(zhǎng)受力不良，因此，本機(jī)轉(zhuǎn)子直徑依據(jù)我國(guó)機(jī)系列型譜設(shè)計(jì)要求和以往經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)為D=300mm，粉碎室寬度B=150mm，其比值,符合設(shè)計(jì)要求。轉(zhuǎn)子在粉碎室內(nèi)為偏心配置，偏心距C=5mm。由于飼料喂入口占據(jù)一部分位置，取篩片有效包角為3000。錘篩間隙是影響粉碎機(jī)的重要性能參數(shù)之一。粉碎機(jī)在工作時(shí)，粉碎室內(nèi)錘片末端和篩片之間有一層隨錘片旋轉(zhuǎn)著的無(wú)聊環(huán)流氣流層，其平均速度約為錘片速度的一半，這將降低打擊作用，增加

23、摩擦功耗。由于離心力的作用，粗顆粒處在環(huán)流層外層（靠近曬面），得不到很好的粉碎，而細(xì)粒處在環(huán)流層的內(nèi)層，難以從篩孔及時(shí)排出，這就不能保證粗粒的粉碎效果，同時(shí)又使細(xì)粒產(chǎn)生過(guò)分粉碎現(xiàn)象。在齒板區(qū)，由于細(xì)粒不能及時(shí)排出，被錘片反彈出的細(xì)粒到不了齒板的作用面而沉入被粉碎的物料層中，要粉碎物料層中的粗粒就需要更多的能量，環(huán)流層中細(xì)粒和粗粒的數(shù)量隨喂入量的增加而增加，結(jié)果惡化了物料加工量，降低了產(chǎn)品的均勻度。過(guò)大時(shí)，這種情況更加嚴(yán)重。相反，如果過(guò)小，環(huán)流物料層的速度就大，致使粉碎后的物料不易通過(guò)篩孔，使產(chǎn)品粒度偏細(xì)，從而增加能量消耗，一般取=12mm；粉碎谷物時(shí)=8mm，粉碎莖蔓類(lèi)時(shí)=14mm。為使本機(jī)能

24、夠粉碎精、粗飼料，喂入口設(shè)計(jì)為切向式配置，物料喂入口方向與錘片圓周軌跡相交，相交值S=30mm左右，喂入口下邊緣和轉(zhuǎn)子中心線與轉(zhuǎn)子水平線夾角670左右，可保證喂入料不架空，不反料，并能增強(qiáng)錘片打擊性能。排料采用自重落料形式。2.3 主要性能指標(biāo)計(jì)算2.3.1 錘片速度及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速錘片末端線速度對(duì)粉碎機(jī)的生產(chǎn)率和功耗有很大的影響。錘片末端線速度V增大時(shí)，錘片對(duì)物料的打擊、搓擦和磨碎作用增強(qiáng)，能增加粉碎能力和產(chǎn)品細(xì)度，但V過(guò)大則機(jī)器的空載功率增加，同時(shí)因轉(zhuǎn)子不平衡產(chǎn)生的噪音和振動(dòng)也隨之增加，粉碎能力反而下降。因此合適的V值對(duì)提高粉碎機(jī)性能至關(guān)重要。根據(jù)有關(guān)資料，不同的物料不要不同的V值，見(jiàn)表2-1表

25、2-1 不同物料所需錘片末端線速度Table 2-1 different materials must hammer the piece terminal link speed物料高粱玉米小麥黑麥大麥燕麥米糠燕麥殼線速度4852657588105110115錘片撞擊力的強(qiáng)弱與其工作速度大小有關(guān)，但考慮到粉碎時(shí)可能是幾種物料的混合，同時(shí)本機(jī)是小型粉碎機(jī)，以粉碎精料為主，故錘片速度選為50m/s。由此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為： (2-2)取n=3600rpm式中：D轉(zhuǎn)子直徑，D=0.3m2.3.2 理論生產(chǎn)率粉碎機(jī)的理論生產(chǎn)率是指在粉碎機(jī)生產(chǎn)實(shí)踐的時(shí)候，該機(jī)性能良好，使用中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何問(wèn)題。可按下述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)

26、算： (2-3)式中，D、B轉(zhuǎn)子直徑及轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度，m；物料容量，玉米；N轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，n=3500rpm；K粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)系數(shù)（與其結(jié)構(gòu)型式、篩片結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)），一般K=0.160.42因此本機(jī)生產(chǎn)率按照我國(guó)飼料粉碎機(jī)的分等標(biāo)準(zhǔn)，滿足加工的時(shí)間和配料的要求。2.4配套功率和電機(jī)的選擇2.4.1 配套功率粉碎機(jī)配套主要決定其生產(chǎn)能力的大小，依照下式計(jì)算： (2-4)式中，Q粉碎機(jī)理論生產(chǎn)率，t/h；K/配套動(dòng)力系數(shù)，K/=0.61.0，一般粗粉碎取小值，細(xì)粉碎取大值。2.4.2 選擇電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)選擇包括選擇類(lèi)型，結(jié)構(gòu)型式，容量（功率）和轉(zhuǎn)速，并確定型號(hào)。工業(yè)上一般用三相交流電源，無(wú)特殊要求一般應(yīng)選三相交流

27、異步電動(dòng)機(jī)。最常用的電動(dòng)機(jī)是Y系列籠型三相異步交流電動(dòng)機(jī)。其效率高、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、價(jià)格低、適用于不易燃、不易爆，無(wú)腐蝕性氣體和無(wú)特殊要求的場(chǎng)合。因此按工作要求和工作條件，選用一般用途的Y（IP44）系列三相異步電動(dòng)機(jī)。它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。卷軸筒的輸出功率PW前面已經(jīng)算得為2.4KW,因此電動(dòng)機(jī)輸出功率Pd可以為： (2-5)式中，傳動(dòng)裝置的總效率，其中，分別為V帶傳動(dòng)效率，滾動(dòng)軸承效率，圓柱齒輪傳動(dòng)效率，通過(guò)查取機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，取，則通過(guò)計(jì)算取代入原來(lái)式子，故 (2-6)因此選取電動(dòng)機(jī)額定功率為了選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，可推算出電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得V帶傳動(dòng)常用范圍比范

28、圍i1=2-4,單級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比范圍i2=3-6，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為可見(jiàn)同步轉(zhuǎn)速為750r/min、1000r/min和1500r/min的電動(dòng)機(jī)均符合。這里初選同步轉(zhuǎn)速分別為1000r/min和1500r/min的兩種電動(dòng)機(jī)進(jìn)行比較，如下表2-2表2-2 兩種電動(dòng)機(jī)方案比較Table 2-2 Two kinds of electric motor plan comparison方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率（kw）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）電動(dòng)機(jī)質(zhì)量（Kg）傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比同步滿載總傳動(dòng)比V帶傳動(dòng)單級(jí)減速器1Y100L2-43150014203816.1435.382Y132S-63100096

29、06310.912.74.04由表中數(shù)據(jù)可知兩者方案均可行，但方案2的傳動(dòng)比小，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)裝置尺寸較小。因此，可采用方案2，選定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y132S-6.由相關(guān)表查出該電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)和外形、安裝尺寸，并列表記錄備用（略）。3 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)3.1 V帶傳動(dòng)的特點(diǎn)帶傳動(dòng)是一種繞行傳動(dòng)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、價(jià)格低廉和緩沖吸振等特點(diǎn)，是廣泛應(yīng)用的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。帶傳動(dòng)的類(lèi)型包括平帶傳動(dòng)、圓帶傳動(dòng)、V帶傳動(dòng)和多楔帶傳動(dòng)。其中平帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)效率高，帶輪制造簡(jiǎn)便，多應(yīng)用于中心距較大的帶傳動(dòng)中；圓帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，多用于小功率傳動(dòng)；V帶傳動(dòng)傳遞動(dòng)力大，允許傳動(dòng)的傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)用普遍；多

30、楔帶傳動(dòng)柔性好且能傳動(dòng)較大動(dòng)力，傳動(dòng)平穩(wěn)，多用于傳動(dòng)功率較大且要求結(jié)構(gòu)緊湊的場(chǎng)合。綜合考慮各種帶傳動(dòng)的特點(diǎn)，選用V帶傳動(dòng)作為本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。3.2 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算3.2.1 設(shè)計(jì) V 帶傳動(dòng)時(shí)一般已知的條件是(1) 傳動(dòng)的功率 P ；已計(jì)算得P=3kW； (2) 大、小動(dòng)帶輪的轉(zhuǎn)速n 2和n 1；已計(jì)算得n 2=960r/min，n 1=3500r/min；(3) 傳動(dòng)的用途、工作情況和原動(dòng)機(jī)類(lèi)型以及工作制度； (4) 對(duì)傳動(dòng)的尺寸要求等。3.2.2 設(shè)計(jì)計(jì)算的主要內(nèi)容包括確定 (1) V 帶的型號(hào)、長(zhǎng)度和根數(shù)； (2) 中心距； (3) 帶輪基準(zhǔn)直徑及結(jié)構(gòu)尺寸； (4) 作用在軸上的壓力

31、等。3.2.3 設(shè)計(jì)計(jì)算1）確定計(jì)算功率 Pca帶在工作時(shí)，欲傳遞的額定功率P一定時(shí)，由于傳動(dòng)的用途、工作情況和原動(dòng)機(jī)類(lèi)型以及工作制度等工況不同，帶傳動(dòng)傳遞的功率會(huì)有變化，因此為設(shè)計(jì)安全可靠，按計(jì)算功率Pca設(shè)計(jì)： （3-1）式中，P是 傳遞的額定功率，kW；K A 是工況系數(shù)，見(jiàn)表 3-1。 2）選擇V帶型號(hào)根據(jù)計(jì)算功率 P ca 和主動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)速n 1由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇普通V帶型號(hào)為Z型,當(dāng)在兩種型號(hào)的交線附近時(shí)，若取截面尺寸小的帶型，帶的彎曲應(yīng)力較小，但帶的根數(shù)多，當(dāng)帶的根數(shù)太多，則可取大一型號(hào)的帶；截面尺寸大的帶型，傳動(dòng)的中心距、帶輪直徑大，但帶的根數(shù)少。可以對(duì)兩種型號(hào)同時(shí)計(jì)算，最后選擇

32、較好的一種。表3-1 工況系數(shù)K A Table 3-1 Operating mode coefficient K AAr工 況K A空、輕載啟動(dòng) 重載啟動(dòng) 每天工作小時(shí)數(shù) /h1010161610101616載荷變動(dòng)微小 液體攪拌機(jī)、通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)（小于7.5kW ）、離心式水泵和壓縮機(jī)、輕載荷輸送機(jī) 1.01.11.21.11.21.3載荷變動(dòng)小 帶式輸送機(jī)、通風(fēng)機(jī)（大于7.5kW ）、旋轉(zhuǎn)式水泵和壓縮機(jī)（非離心式）、發(fā)電機(jī)等 1.11.21.31.21.31.4載荷變動(dòng)較大 制磚機(jī)、斗式提升機(jī)、往復(fù)式水泵和壓縮機(jī)、起重機(jī)、磨粉機(jī)、沖剪機(jī)床、橡膠機(jī)械、振動(dòng)篩、紡織機(jī)械、重載輸送機(jī) 1.21

33、.31.41.41.51.6載荷變動(dòng)很大 破碎機(jī)、磨碎機(jī)（球磨、棒磨、管磨） 1.31.41.51.51.61.83）確定帶輪基準(zhǔn)直徑d d1和d d2為提高帶的壽命，應(yīng)減小帶的彎曲應(yīng)力。條件允許時(shí)盡量采用較大的帶輪直徑，但這使傳動(dòng)的輪廓尺寸增大。一般根據(jù)V 帶的型號(hào)，選取 d d1 d min ，比規(guī)定的最小基準(zhǔn)直徑略大些。（1）初選小動(dòng)帶輪基準(zhǔn)直徑d d1。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)1可以知道，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑為d d1=90mm。（2）驗(yàn)算帶速v。按公式驗(yàn)算帶的速度 （3-2）因?yàn)閹僭?m/s30m/s之間，故帶速合適。（3）計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑。由公式 （3-3）式中i是傳動(dòng)比，i=3.65。

34、計(jì)算出大帶輪的基準(zhǔn)直徑為d d2=324mm，根據(jù)帶輪的標(biāo)準(zhǔn)系列圓整為d d2=315mm。4）確定V帶的中心距a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld（1）根據(jù)式 （3-4）初選中心距a0=500mm。（2）由公式 （3-5）由帶長(zhǎng)的基準(zhǔn)長(zhǎng)度系列選取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=1600mm。（3）計(jì)算實(shí)際中心距a。 （3-6）中心距的變化范圍為443515mm。5）驗(yàn)算小帶輪上的包角 （3-7）6）計(jì)算帶的根數(shù)z（1）計(jì)算單根V帶的額定功率Pr。由d d1=90mm和n 1=3500r/min，由設(shè)計(jì)手冊(cè)1查得P0=1.034kW。根據(jù)n 1=3500r/min，i=3.6和Z型帶，查得P0=0.13kW。查手冊(cè)得Ka=0.

35、925，KL =0.99，于是 （3-8）（2）計(jì)算V帶的根數(shù)z。 （3-9）取4根。7）計(jì)算單根V帶的初拉力的最小值由帶系列參數(shù)知Z型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量q=0.06kg/m，所以 （3-10）應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力。8）計(jì)算壓軸力Fp壓軸力的最小值為 （3-11）9）帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶輪的結(jié)構(gòu)形式有實(shí)心式、腹板式、孔板式和輪輻式，考慮到大、小帶輪的基準(zhǔn)直徑大小，大帶輪采用輪輻式結(jié)構(gòu)，小帶輪采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)。4 軸和軸承的相關(guān)設(shè)計(jì)4.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需定出軸的合理外形和全部尺寸。主要考慮以下因素：軸在機(jī)器中的安裝位置及形式；軸上安裝的零件的類(lèi)型、尺寸、數(shù)量以及和軸連接的方法；載荷的性質(zhì)、大小、

36、方向及分布情況；軸的加工工藝等。設(shè)計(jì)時(shí)，必須針對(duì)不同情況進(jìn)行具體分析。但必須滿足：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。軸的校核計(jì)算應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計(jì)算方法，并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力。主軸上安裝有轉(zhuǎn)子和小帶輪，通過(guò)滾動(dòng)軸承和支座連接在一起。軸與轉(zhuǎn)子以及小帶輪的連接為鍵連接，與支座的連接為軸承連接，且小帶輪和軸承都需要在軸向設(shè)置定位軸肩，小帶輪外端采用螺母定位限制其軸向移動(dòng)。轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度為120mm，粉碎有效寬度為150mm，小帶輪與軸配合處的輪轂寬度為53mm?？紤]到以上因素，設(shè)計(jì)主動(dòng)輪軸結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。圖4-1主軸

37、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖Figure 4-1 Main axle diagram of mechanism主動(dòng)輪軸上ab段為螺紋段，用于裝螺母和墊片以固定帶輪的軸向移動(dòng)，考慮到小帶輪的孔徑為26mm，選用M20的螺母進(jìn)行軸端固定，所以在此段加工M202的螺紋，長(zhǎng)度為30mm；bc段安裝小帶輪，由于小帶輪孔徑為26mm，故此段軸徑為26mm，長(zhǎng)度為53mm，同時(shí)考慮到帶輪右端的軸向定位，在此段c處設(shè)計(jì)高度為2mm的軸肩；cd段安裝滾動(dòng)軸承與箱體相連接，此段直徑為30mm，選用型號(hào)為6006的深溝球軸承，由于用的軸承的寬度為13mm，內(nèi)徑為30mm，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為10mm的外圈擋片來(lái)定位軸承外圈，同時(shí)要考慮端蓋的結(jié)構(gòu)

38、，故此段長(zhǎng)度為42mm，軸與滾動(dòng)軸承配合為過(guò)渡配合，此處選軸的直徑尺寸公差為m6；de段和fg段安裝轉(zhuǎn)子，由前章設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)可知這兩段的直徑應(yīng)為40mm，又考慮到轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和粉碎室的整體尺寸，設(shè)計(jì)這兩段的長(zhǎng)度為25mm，；ef段用于轉(zhuǎn)盤(pán)的軸向固定，在此處設(shè)計(jì)高度為5mm的軸肩，由轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)可知此段長(zhǎng)度為120mm；gh段同樣安裝與cd段相同的滾動(dòng)軸承，故此段直徑為30mm，長(zhǎng)度為13mm，軸與滾動(dòng)軸承配合為過(guò)渡配合，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。軸上零件的軸向定位，采用鍵連接，實(shí)現(xiàn)軸上零件的周向定位和運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的傳遞。bc段小帶輪和主軸通過(guò)圓頭平鍵連接傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，根據(jù)該段直徑值參考設(shè)計(jì)手冊(cè)

39、2，得出該處平鍵公稱(chēng)尺寸為bh=8mm7mm，鍵槽用銑削刀加工，長(zhǎng)度為45mm，由于小帶輪和軸的配合為間隙很小的配合，故采用H7/k6配合。轉(zhuǎn)子的周向定位和動(dòng)力傳遞也是通過(guò)平鍵實(shí)現(xiàn)的，此處采用平頭鍵連接，同樣根據(jù)此段軸徑由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得平鍵截面bh=12mm8mm，鍵長(zhǎng)為12mm，由于轉(zhuǎn)盤(pán)和軸的配合為間隙很小的配合，故采用H7/k6配合。軸上倒角均為145，以便于安裝軸上零件。4.2 主軸的校核1.初步校核軸的最小直徑，估算最小直徑。選取軸的材料為45剛，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)2，取，于是得 （4-1）式中p和n分別為軸的功率和轉(zhuǎn)速。2由設(shè)計(jì)的軸的結(jié)構(gòu)可知軸的最小直徑滿足要求，現(xiàn)在對(duì)軸進(jìn)行精

40、確校核。 軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4-2所示。 TFNNTF1NH1NH2圖4-2 軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖Figure 4-2 Axis calculation diagram1）計(jì)算圖中各力帶輪的壓軸力，由前面帶傳動(dòng)的計(jì)算中得=520N；T專(zhuān)遞的轉(zhuǎn)矩，由前面的計(jì)算得T=8186Nmm轉(zhuǎn)子對(duì)軸的壓力，估計(jì)轉(zhuǎn)子重量為30kg；則=3010=300N；N軸承對(duì)軸的支撐力為F1的一半，即N=150NNH1=52063/183=179N，NH2=520179= 341 N做出各平面受力分析圖、彎矩圖和扭矩圖如圖4-3所示： a 水平面受力分析及彎矩圖F=520NNH1=179NNH2=341NMH=32760Nmm F

41、1=300NN=150NN=150NMV=13725Nmmb 垂直面受力分析及彎矩圖 T=8186Nmmc 扭矩圖圖4.3 各平面受力分析圖、彎矩圖和扭矩圖Figure 4.3 Various planes stress analysis chart, bending-moment diagram and torque chart由圖4-2和圖4-3可知，d截面為危險(xiǎn)截面，算出d截面的總彎矩和扭矩： MH=32760Nmm T=8186Nmm2）按彎扭組合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度。根據(jù)計(jì)算公式及上面所算的d截面的彎矩和扭矩，以及軸運(yùn)動(dòng)時(shí)需正反轉(zhuǎn)

42、，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力，取=1，軸的計(jì)算應(yīng)力： （4-2） 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得。因此 ，故安全。3）精確校核軸的疲勞強(qiáng)度（1）判斷危險(xiǎn)截面根據(jù)前面的分析計(jì)算，截面b，c，g，h雖然直徑較小，且開(kāi)有鍵槽、軸肩及過(guò)渡配合所引起的應(yīng)力集中均將消弱軸的疲勞度，但由于只受到扭矩和較小的彎矩作用，所以這些截面都不需校核。從應(yīng)力集中和受載的情況來(lái)看，截面c和d上的應(yīng)力最大。由于截c右側(cè)和截面d左側(cè)直徑相等，截面c左側(cè)直徑比截面d右側(cè)小，而載荷d截面稍大一點(diǎn)，故只需校核截面c左側(cè)和截面d左側(cè)即可。（2）截面c左側(cè)抗彎截面系數(shù) （4-3）抗扭截面系數(shù) （4-4）截面c左側(cè)的

43、彎矩M為： （4-5）截面c上的扭矩T為： 截面上的彎曲應(yīng)力： （4-6）截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力： （4-7）軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查得=640，。截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及在設(shè)計(jì)手冊(cè)中查取。因，,經(jīng)插值后可查得 =2.25 =1.82查得軸的材料的敏性系數(shù)為 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為 （4-8） （4-9）查得尺寸系數(shù)；扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)。軸按磨削加工，查得表面質(zhì)量系數(shù)為軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，得綜合系數(shù)為 （4-10） (4-11)又由設(shè)計(jì)手冊(cè)得碳鋼的特性系數(shù): 0.10.2，取0.1 0.050.1，取0.05于是，計(jì)算安全系數(shù)值，按設(shè)計(jì)公式得 (4-12) (4-13) (4-1

44、4)=2，故安全故可知其安全。（3）截面d左側(cè)抗彎截面系數(shù) （4-15）抗扭截面系數(shù) （4-16）彎矩M及彎曲應(yīng)力為: （4-17） （4-18）扭矩T及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為: (4-19)過(guò)盈配合處的 ，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)2用插值法求出，并取 =0.8，于是得： =3.16 =0.83.16=2.53軸按磨削加工，查得表面質(zhì)量系數(shù)為，故得綜合截面系數(shù)為 (4-20 ) (4-21 )所以軸在截面d左側(cè)的安全系數(shù)為: ( 4-22 ) (4-23) (4-24 )=2，故安全。主軸無(wú)大的瞬時(shí)過(guò)載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱(chēng)性，故可略去靜強(qiáng)度校核。至此，主軸的的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)束。4.3滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算 查滾動(dòng)軸承樣本

45、可知6006號(hào)深溝球軸承的基本額定動(dòng)載荷，基本額定靜載荷。求兩軸承受到的徑向載荷和將軸系部件受到的空間力系分解為水平面和鉛垂面兩個(gè)平面力系，分別如圖4-4a和圖4-4b所示。F=520NNH1=179NNH2=341N（a） 水平面受力分析圖 F1=300NNV1=150NNV2=150N（b） 垂直面受力分析圖圖4-4 軸承受力分析圖Figure 4-4 Bearing stress analysis chart由上圖的受力分析可知：NH1=341NNH2=139N NV1 = NV2=150N （4-25） （4-26）1. 求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和=2. 計(jì)算軸承壽命因?yàn)?，所以按左邊軸承的受力

46、大小計(jì)算 （4-27）4.4 滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑方式的選擇由于主軸上滾動(dòng)軸承安裝在軸支座中，考慮到脂潤(rùn)滑形成的潤(rùn)滑膜強(qiáng)度高，能承受較大載荷，不易流失，容易密封，一次加脂可以維持相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間，所以選用脂潤(rùn)滑。4.5連接鍵的選擇和計(jì)算鍵的選擇包括類(lèi)型選擇和尺寸選擇兩個(gè)方面。鍵的類(lèi)型應(yīng)根據(jù)鍵連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求和工作條件來(lái)選擇；鍵的尺寸則按符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格和強(qiáng)度要求來(lái)決定。4.5.1 小帶輪與主軸的鍵連接小帶輪與主軸之間的鍵連接，主要是傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，故采用圓頭平鍵連接，由小帶輪孔徑為26mm，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得鍵的截面尺寸為鍵寬b鍵高h(yuǎn)=8mm7mm，又考慮到帶輪寬度為56mm，故選用鍵長(zhǎng)L=45mm

47、?，F(xiàn)在對(duì)鍵進(jìn)行校核。假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵的強(qiáng)度條件為 （4-28）式中，傳遞的轉(zhuǎn)矩，由前面的計(jì)算可知T=8.186 Nm； 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k =0.5h=0.57mm=3.5mm； 鍵的工作長(zhǎng)度，圓頭平鍵l=Lb=458=37mm; 軸的直徑，d =26mm； 鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，查得=110。計(jì)算 （4-29）故鍵的強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。4.5.2 轉(zhuǎn)子與主軸的鍵連接 轉(zhuǎn)子與主輪的連接由于結(jié)構(gòu)和載荷要求，采用平頭鍵連接，根據(jù)連接處軸徑的大小參照鍵的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，選用平鍵的截面尺寸為鍵寬b鍵高h(yuǎn)=12mm8mm，又考慮到轉(zhuǎn)盤(pán)的厚度為6mm，故選用鍵長(zhǎng)

48、L=6mm。現(xiàn)在對(duì)鍵進(jìn)行校核。假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵的強(qiáng)度條件為 （4-30）式中，傳遞的轉(zhuǎn)矩，由前面的計(jì)算可知T=8.186 Nm，每個(gè)鍵只承擔(dān)一半及計(jì)算時(shí)T=4.093 Nm； 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k =0.5h=0.58mm=4mm； 鍵的工作長(zhǎng)度，平頭鍵l=6mm; 軸的直徑，d =40mm； 鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，查得=110。計(jì)算 (4-31)故鍵的強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。5 轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)計(jì)算轉(zhuǎn)子作為整個(gè)設(shè)計(jì)的核心，主要包括錘片、錘片架及轉(zhuǎn)軸三大部分。三大部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，主要依據(jù)的因素有轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子的直徑，電機(jī)功率，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及結(jié)的合理性，在本

49、設(shè)計(jì)的總體方案設(shè)計(jì)中，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算，已得知轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為3500r/min,轉(zhuǎn)子直徑D=150mm，電機(jī)功率為3kw，又考慮的軸的設(shè)計(jì)需根據(jù)帶傳動(dòng)、軸承及箱體結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)計(jì)算，并需要強(qiáng)度校核，故本節(jié)主要設(shè)計(jì)內(nèi)容為錘片以及錘片架的設(shè)計(jì)計(jì)算，軸的設(shè)計(jì)計(jì)算見(jiàn)第六章,軸的設(shè)計(jì)與校核。5.1錘片的設(shè)計(jì)根據(jù)JB/T 9822.2-2008，綜合本畢業(yè)設(shè)計(jì)要求，選擇錘片形狀為矩形，然后進(jìn)行錘片尺寸、錘片數(shù)量及錘片排列方式的設(shè)計(jì)。錘片作為加工的核心零件，要求比較高，根據(jù)JB/T 9822.2-2008，本錘片選擇65Mn鋼作為金屬制造材料，要求熱處理并淬火，保證淬火區(qū)硬度為50HRC57HRC,滲碳區(qū)硬度不超過(guò)28HRC，其具體淬火區(qū)、硬度檢測(cè)點(diǎn)以及相關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)圖5-1所示。 圖5-1 錘片技術(shù)設(shè)計(jì)要求Figure 5-1 hammer piece technical design request5.1.1 錘片尺寸 因選用矩形錘片，其結(jié)構(gòu)及相關(guān)尺寸設(shè)計(jì)如圖 4-2所示。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定各具體參數(shù)，分別如下： （5-1） 式中：錘片長(zhǎng)度系數(shù)，=0.230.36，本設(shè)計(jì)取=0.28； D轉(zhuǎn)子直徑，D=300mm。b=0.1D=0.1300=30 mm, (5-2)c=60mm , c為錘片銷(xiāo)孔至頂端距離，為了避免工作的沖擊力引起機(jī)器