青狀玉米秸稈粉碎機的設計

1、青狀玉米秸稈粉碎機的設計摘 要飼料是發(fā)展畜牧業(yè)的物質基礎，而飼料的生產加工水平決定著畜牧業(yè)發(fā)展的規(guī)模和速度，直接關系到農業(yè)和整個國民經濟的發(fā)展。要使畜牧業(yè)迅速發(fā)展，關鍵是解決飼料問題。飼料來源是當前我國畜牧業(yè)生產中的一個突出問題，由于我國人均糧食占有水平低，不可能用大量的糧食作為飼料用糧。從畜牧業(yè)對飼料的需求來看，遠遠還不能滿足畜牧業(yè)的需求，因此，必須發(fā)揮我國情粗飼料豐富的優(yōu)勢，充分合理利用我國的各種飼料資源。我國作為農業(yè)大國，實現“農業(yè)機械化”一直是我國農業(yè)發(fā)展的主要目標之一，為此國家還出臺了農業(yè)機械購置補貼政策，每年中央財政撥出數億元的補貼專項資金，鼓勵和支持農民使用先進適用的農業(yè)機械，推

2、進農業(yè)機械化進程，提高農業(yè)綜合生產能力，促進農業(yè)增產、增效。研究新型玉米秸稈粉碎機械，解決在工作原理及性能、尺寸參數、材料等方面的問題，以達到對青狀玉米秸稈類物料的加工利用，解決成本低與生產率高的矛盾，保證粉粒尺寸滿足實際生產的需要，為我國農村，農業(yè)的發(fā)展提供技術支持。玉米秸稈粉碎機（飼料粉碎機）可有力的促進農牧產業(yè)的發(fā)展，使農副產品變廢為寶。關鍵詞：AbstractKeywords:第一章 前言1.1青狀玉米秸稈粉碎機設計的必要性由于我國人均糧食占有水平低，不可能用大量的糧食作為飼料用糧。從畜牧業(yè)對飼料的需求來看，遠遠還不能滿足畜牧業(yè)的需求，因此，必須發(fā)揮我國情粗飼料豐富的優(yōu)勢，充分合理利用

3、我國的各種飼料資源。而玉米秸稈，在我國多個省份都十分豐富且得不到合理充分的利用，用來做飼料的原料十分合適。 所以，研究設計玉米秸稈粉碎機是市場的需求，是時代發(fā)展的產物。1.2青狀玉米秸稈粉碎機的發(fā)展現狀20世紀80年代后期開始北方地區(qū)開發(fā)研制了秸稈飼蓽揉碎機。這種機械是在錘片式飼料粉碎機基礎上發(fā)展起來的用齒板代替篩片，在高速旋轉的錘片和齒板作用下，可將秸稈揉搓成細絲。1989年黑龍江省畜牧機械化研究所研制的9RC-40型粗飼料揉碎機通過了省級鑒定。上世紀90年代初期和中期遼寧省農機研究所研制的9RFIO型揉搓粉碎機以及吉林省農機研究所研制的9RF-40n 型揉碎機均通過鑒定。河北南農縣大地農機

4、制造有限公司生產的玉皇牌多功能秸稈揉碎機具有生產能力高、能耗低、價位低、使用壽命長的特點，可把各類秸稈揉成綿軟的絲條狀飼料，在國內處于領先地位。北京嘉亮林海農牧機械有限責任公司生產的9RC_40 I型飼料揉碎機，適用于中小型牧場和飼養(yǎng)專業(yè)戶。江西省紅星機械廠的93Fc一50型揉碎機、山西省大同農牧機械廠的9RS-40型揉碎機等也問世。2002年山東省淄博三明環(huán)保農業(yè)有限公司推出的新一代秸稈加工設備1pYJR-3A型玉米秸稈擠絲揉碎機，適用于含水率70以下的玉米等秸稈的粗加工壓扁、縱切、擠絲和揉碎等復雜工序一次性完成。近兩年來國產的削草機、艘草機、撿拾打捆機、青飼收獲機、鍘草機、揉碎機以顯牧草收

5、貯加工設備和牧草干燥、草粉、草顆粒、草塊(餅)與葉蛋白提取等飼料加工設備的銷量太幅增加。畜牧業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)和種植業(yè)的發(fā)展同畜牧、飼料加工機械行業(yè)的發(fā)展密切相關，也為該行業(yè)提供了巨大商機。1.3青狀玉米秸稈粉碎機的發(fā)展趨勢秸稈粉碎機的發(fā)展方向(1)小型放牧機械設備農村小規(guī)模養(yǎng)殖和小型生態(tài)農業(yè)的發(fā)展需要配備完善的相關設備，特別是適應家庭化和小規(guī)模操作的、功能較全面而價格又相對便宜的小型畜牧設備是廣大農民迫切需要的。(2)規(guī)?；母呒夹g化設備的制造應滿足大型飼料企業(yè)向集團化、規(guī)?；l(fā)展的需要。一是發(fā)展熱處理加工技術(如以膨化償脹為代表的熱化加工技術正逐步形成一種新的發(fā)展潮流)；二是發(fā)展液體噴涂加工技術進

6、一步提高飼料的品質，解決熱敏營養(yǎng)物曲維生素、氯基酸、酶和搬生物等)的曝加，保證飼料配方不失點使飼料生產符合安全與衛(wèi)生的更高要求：三是提高單機自動化及成套設備自動控制水平。3)發(fā)展行走式聯合加工機械飼草(秸稈)加工機械、飼喂機械、環(huán)境控制機械、廄肥清理和運輸機械、撒肥機械、有機肥制備機械、草地改良機械及牧草收貯機槭等仍有相當需求空問。盡管現在這些單功能的飼草加工機械還有市場。但奧秸稈收獲、擠絲揉搓、苗液噴灑、飼草和菌液混合、打捆于一體的行走式聯合加工機械，因生產效率高、加工成本低、經濟效益顯著，將會成為今后市場購買的熱點。行走式秸稈聯合加工機械的配套動力應以太中型拖拉機為主。加工青秸稈每小時20

7、噸(約667公頃)，能一次完成秸稈收獲、擠絲揉搓、菌液噴灑、混合和打捆等工序。1.4 本課題的研究內容和方法主要內容：（1）研究青狀玉米秸稈的物理學特性。（2）設計青狀玉米秸稈粉碎機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）設計喂入機構，考慮滾動輪與粗切滾刀的間隙。3）粗切滾刀的選擇，確定合適的線速度。4）粉碎機構的設計，選擇合適的刀型，確定定刀與動刀的間隙，刀的安裝方式及排列。5）總體布置，考慮使用方便、尺寸大小、經濟性、能耗等因素。關鍵問題：粉碎機的應用定位和具體參數的確定。思路:（1）分析加工對象的物理特性，加工特性。（2）設計出粉碎的機構和合理布置各部分。（3設計

8、的系統(tǒng)做到科學合理，能耗低，結構緊湊。1.5 本課題主要設計指標經過查閱資料表明，目前市場上并無此類機械。在經過立足于我國農村的經濟條件，交通狀況，生產使用條件的分析之后，我認為本機械在設計上應該滿足以下條件：1. 結構簡單、尺寸緊湊、體積小、操作使用維修方便。2. 應有很好的適應性，適合加工多種類型的物料。3粉碎程度應能夠根據要求進行調整，粉碎粒度應盡量均勻，以滿足各種成品需求。4生產能力滿足要求；（細碎狀成品生產率應大于600kg，粉狀成品生產率大于300kg）.5配套動力合理，功耗小，度電產量高（度電產量62kgkw.h）。6噪音低、粉塵少、以減少環(huán)境污染。7機器工作安全可靠，工作部件耐

9、磨性好，使用操作、維修調整方便，價格便宜。第二章 青狀玉米秸稈粉碎機的結構形式及總體布置方案2.1 加工對象的特點如題，青狀玉米秸稈是粉碎機的加工對象，而青裝玉米秸稈的成分主要是纖維素，水，以及糖和一些無機鹽。此外，由于玉米秸稈通常較長，在粉碎之前需要先切成一小截一小截。2.2 粉碎理論粉碎的基本理論是使物體碎成粉末。粉碎機械是破碎機械和粉磨機械的總稱，是應用機械力對固體物料進行粉碎作業(yè)，使之變成小塊、細粉或者粉末的機械?？己朔鬯榈男ЧǔＪ褂梅鬯榱６取Ｄ壳?，人們常根據原料粉碎后粒徑不同，將粉碎定義為普通粉碎、微粉碎和超微粉碎。普通粉碎后產品粒度較大，一幫能通過6-60目篩孔；微粉碎后的產品粒

10、度較細，一般能通過80-170目的篩孔；經過超微粉碎后的產品粒度很細通常通過200-325目的篩孔，其粒度甚至可以達到10-1um。除粒度外，還經常會用到粉碎比，即粉碎前后物料的直徑之比，常用i表示，由于粉碎前后物料的粒度大小不均，故常用物料的最大直徑或平均直徑的比來表示，即i=d1/d2d1:粉碎前物料的最大粒徑或平均粒徑d2：粉碎后物料的最大粒徑或平均直徑2.3 破碎系統(tǒng)與級數破碎流程一般分為開路和閉路兩種。凡在破碎系統(tǒng)中不帶任何篩分設備或僅帶有預篩分設備的稱為開路系統(tǒng)。凡在破碎系統(tǒng)中帶有篩分設備的稱為閉路系統(tǒng)開路破碎系統(tǒng)的優(yōu)點是工藝流程簡單、設備少、上程投資小、維護管理簡單；缺點是產 品

11、粒度不均勻，效率低。閉路破碎系統(tǒng)的優(yōu)點是產品粒度較均勻，破碎效率高。缺點是工藝流程復雜、設備多、 一次性投資大、維護管理要求高。2.4 粉碎方法及破碎機械的分類2.4.1 粉碎方法粉碎的方法很多，常見的有如下幾種。1） 擊碎：物料在瞬間受到外來沖擊力的作用被破碎。沖擊破碎的方法很多，如靜止的物料受到外來沖擊物體的打擊被破碎；高速運動的物料撞擊鋼板而物料被破碎；行動中的物料相互撞擊而破碎等。此法適用于脆性物料的破碎。2）壓碎：在兩個工作面之問的物料，受到緩慢增長的壓力作用而被破碎的方法稱為壓碎。此破碎方法適用于破碎大塊硬質物。3）磨碎：物料受到兩個相對移動的工作面的作用，或在各種形狀的研磨體之間

12、的摩擦作用而被粉碎的方法稱為磨碎。該法主要適用于研磨小塊物料。4）折碎：物料在受到兩個相互錯開的凸棱工作面間的壓力作用而被破碎的方法。此法主要適用于破碎硬脆性物料。5）劈碎： 物料在曲個尖棱工作面之間，受到尖棱的劈裂作用而被破碎的方法。此法多適用于破碎脆性物料。2.4.2、粉碎機械分類1）顎式破碎機：活動顎板對固定顎板作周期性的往復運動，物料在兩顎板之間被壓碎。2）圓錐式破碎機：外錐體是固定的，內錐體被安裝在偏心軸套里的立軸帶動作偏心回轉，物料在兩錐體之間受到壓力和彎曲力的作用而破碎。3）輥式破碎機：物料在兩個作相對旋轉的輥筒之間被壓碎。若兩個輥筒的轉速不同時，還會起到部分磨碎作用。4）錘式破

13、碎機：物料受到快速回轉部件的沖擊作用而被破碎。5）輪碾機：物料在旋轉的碾盤上被圓柱形碾輪壓碎和磨碎。6）反擊式破碎機：物料被高速旋轉的板錘打擊，使物料彈向反擊板撞擊，是一種利用沖擊能來破碎物料的破碎機械 。2.5 結構形式和總體布置方案秸桿類物料是一種含有豐富的纖維素、半纖維素、木質素等物料。具有韌性大、容重小的特點，其粉碎過程與谷物類物料大不相同。農作物秸稈等粗纖維類物料粉碎時，主要粉碎作用是靠搓擦和剪切的共同作用下使之粉碎成細粉。根據現有的粉碎理論、粉碎機理和粉碎方法，確定本機結構形式和布置方案為以下幾方面；1采用立式無篩圓筒型粉碎桶；2本機由進料裝置、切碎裝置、揉搓粉碎裝置、磨碎裝置、出

14、料裝置、機體和傳動裝置組成3.進料口設置在機體上方，與水平面有一定傾角，物料徑向進入機體，進料口設有安全保護裝置。4切碎裝置在機體頂端，采用動刀和定刀板相配合所產生的剪切作用來將秸桿切成碎段。5揉搓粉碎裝置是在轉子圓筒上安裝鑿片，在機體內表面安裝齒板，工作時兩者相互配合來揉搓粉碎物料，鑿片排列的工作密度小，以加強搓碎的效果。6磨碎裝置采用定圓錐形磨盤與動圓錐形磨盤相對轉動來將物料進一步磨碎而得到粉狀成品。7本機設置兩個出料口，按實際需要調節(jié)排料插門可以得到細碎狀和粉狀兩種成品。8機體和機架采用普通鋼材制造，以降低制造成本。9采用電動機作為動力，通過三角皮帶傳動。本機結構布置 如圖2-1 (加磨

15、碎裝置)圖2-1 秸桿切碎揉搓粉碎桶總體結構布置圖1帶輪 2圓筒 3主軸 4進料裝置 5軸承座 6切碎裝置 7滾刀 8鑿片 9齒板 10轉子 11電動機 12帶輪 13機體此機結構形式是目前國內新穎機型，結構簡單、使用方便、造價低廉，該機主要用來粉碎青狀玉米秸稈和牧草等粗纖維類物料。2.6 工作原理及其特點2.6.1 工作原理工作時,秸桿類纖維質物料由進料口從圓筒側邊徑向進入機體，首先受到安裝在圓筒頂部高速回轉的動刀配合定刀板產生的剪切作用切割成820mm的碎段。碎段隨轉子高速旋轉從而在離心力作用下均勻的進入圓筒型粉碎室的四周，受到在高速旋轉安裝在轉子上鑿片的沖擊作用，將物料壓向齒板，物料與鑿

16、片的工作棱角及齒板發(fā)生劇烈的搓擦、剪切而逐漸細碎，達到所需要的揉搓粉碎加工要求。此時可以根據需要打開細碎狀出料口的調節(jié)板將細碎狀成品排出機外。成品的粉碎粒度大小可以通過調節(jié)板來進行調節(jié)。如需要得到粉狀成品，將其細碎狀出料口關閉，細碎物料繼續(xù)進入圓錐定、動磨盤之間，定、動磨盤相對回轉，刻有齒的磨盤堅硬表面對物料進一步搓擦使之成粉狀，從粉狀成品出料口排出。其成品粒度可采用定、動磨盤之間的間隙來進行調節(jié)。2.6.2 特點該機型具有以下主要特點：1. 采用立式和無篩形式，結構新穎，很大程度提高生產率。2. 采用轉子大直徑，低轉速，在保證工作線速度的要求下，降低了噪音。3. 轉子安裝鑿片，能增強對物料的

17、打擊、搓擦作用。鑿片的排列為螺旋形排列，可使物料在粉碎過程中呈螺旋線由上向下運動，機器工作平穩(wěn)。4. 產品粒度可通過出料口調節(jié)板和定、動圓錐磨盤之間的間隙來調節(jié)，可以得到不同粒度的產品。5電機與主軸采用三角皮帶傳動，傳動裝置簡單，安全可靠。機體高度尺寸小，進料方便。6本機結構緊湊、體積小、占地面積少、適應性好、成本低。第三章 結構設計及其主要部件尺寸的確定3.1 進料裝置進料裝置設在機體上方，采用切向進料式粉碎機，進料口與水平面呈150。進料斗材料采用厚度為2.5 mm的A3 鋼板制造。進料斗設有防護擋板，以提高喂料安全性。參考表31（中國農業(yè)機械化科學研究院，1990），進料口采用矩形，取其

18、尺寸為：b(寬)×a(高)為190×60(mm) 。表31 鍘草機喂入口尺寸3.2 切碎裝置切碎部分是秸稈粉碎機的重要工作部件。它的參數設計是否合理，對切碎質量、功率消耗以及機器運轉均勻程度有直接影響。影響切碎性能的主要因素有:(l)切割時要產生滑切，以減少切割阻力。(2)切割要穩(wěn)定，秸稈相對于動定刀片沒有滑移。(3)切割阻力矩變化均勻。（4）切割速度適宜，實驗表明，隨切割速度的增加切割阻力下降但切碎器轉速過高也將引起空氣阻力的增加，因此必須有一個合適的切割速度。（5）刀片刃磨角合理，刀片刃角大于300時，切割功顯著增大，刃角過小，又將使刀刃不耐磨，常用的刃角為150300

19、。3.2.1 切碎方式選擇秸稈切碎方式主要有輪刀式切碎、滾刀式(螺旋刀和直刃刀)切碎和錘片式切碎等。輪刀式切碎質量好，刀片結構簡單，主要缺點是刀盤運轉不均勻。滾刀式切碎滑切作用強，切割阻力小，但切碎體不能自動拋出，刀片剛度差，不適合硬莖稈切碎。錘片式切碎是利用高速旋轉的錘片來擊碎秸稈，刀片結構簡單，通用性好，但能耗高(藺公振等，1996;樸香蘭，1998)。根據對直刃刀切碎、螺旋刀切碎和錘片切碎3種不同切碎方式的比較試驗(盛奎川等，1999)，如圖3一1所示，在相同轉速下，直刃刀切碎的單位質量秸桿能耗最低，由表3一1可知，采用直刃刀切碎細小顆粒產量較高，在900一1450r/min范圍內，提高

20、轉速對細小顆粒產量增加不明顯。表32 切碎秸桿的粒度分布圖3一1切碎機主動軸轉速與能耗的關系根據以上分析，我們選擇直刃刀切碎作為秸稈切碎的設計方案，本設計采用滾刀式切割器形式，該切碎器具有結構緊湊、切割質量好、負載比較均勻的優(yōu)點。而滾刀式切碎器主要有以下幾種，其結構特點及性能比較見下表32。表33常見的滾筒切碎器結構性能比較根據以上分析，我選擇單葉雙曲面平板直刃滾筒式切碎器。切碎裝置設置在揉搓粉碎筒上方，主要由動刀、定刀板和動刀支撐板組成。性能良好的切碎器應該是切割質量高，耗用動力小，結構緊湊，工作平穩(wěn)，安全可靠，便于磨刃，刀片拆卸、安裝、使用和維修方便。切割器工作時是旋轉動刀配合安裝在機體上

21、的定刀產生的剪切作用來切斷秸桿纖維,達到一定尺寸(2025mm)的碎段以滿足進一步揉搓粉碎的加工要求。3.2.2 動定刀（1）動刀形狀:采用矩形直刃刀片,其特點為幾何形狀簡單,便于加工制造、磨刀方便。60.vy=(2)動刀數量：根據所需的切碎長度；由公式：zdlc.nd （1）vy喂入速度 nd切碎器轉速 zd動刀數量取動刀數量n =2（3）動刀材料：動刀要求具有良好的耐磨性和抗沖擊性。動刀材料采用65Mn鋼，刃部高頻淬火處理，淬火區(qū)硬度要求達到HRC5862。非淬火區(qū)硬度要求不高于HRC32。刃口磨銳，厚度不大于0.2mm。（4）動刀尺寸:矩形刀片B(寬)×H(高)為50×

22、;120mm,刀片厚度=3mm,刃口厚度為90um,刀片上螺栓孔直徑d=10.5mm ,磨刃角過大，切割所需功耗增加;磨180。=g可以取大些，所以取g小些，但是為了延長刀片使用壽命，g角為15º30º，由于切割的莖桿強度大，則g刃角過小，刀片耐磨性降低，故常用的動刀尺寸參數如圖3-2 所示；圖32動刀片（5）動刀材料及數量：動刀采用高強度，耐磨損的65Mn鋼制成。由于在下料速度和轉子轉速達到一定要求時，物料仍然可以被切割為一定程度的碎段，無須用太多的刀片。本設計的轉子轉速較高，故動刀數量確定為2把，定刀數量為2把。滾筒上每把刀片包圍滾筒的弧長： （2） Ztbtg=Rp2

23、=jR0.2m=式中： R滾筒半徑（m） RZ滾筒上刀片數量，一般為24把，為定值c滑切角，它等于鉗住角c喂料口寬度（m）jR0.628 2=0.2´3.14´2=ÆR60mm。=j 由于考慮到其結構特性，取R=60mm.（6）定刀板：定刀板焊置在進料口端面的邊緣處，材料采用A3普通鋼板高度與進料口高度一致（70mm），寬度為30mm。（7）動、定刀安裝：每片動刀分別用三沉頭螺栓與動刀支撐板緊固，要求螺栓頭低于刀片平面2mm。為減少切割功耗，保證切割應有一定的滑切角，刀片刃口線與刀片安裝中線呈220夾角。即刀片滑切角=220。刀片在支撐板上的安裝與進料口進料平面相

24、配合，應與其鉛垂面呈一定的角度，角度的大小視進料口平面而定。（8）動刀、定刀間隙：為保證良好的切割質量，不堵塞，取動刀與定刀的間隙為=35mm。如圖33所示：圖33動定刀安裝尺寸3.3 揉搓粉碎裝置揉搓粉碎裝置由園筒、鑿片、齒板等組成。其中鑿片采用螺栓與園筒緊固組成轉子，圓筒用鍵與主軸連接。3.3.1 圓筒圓筒主要用來安裝鑿片，能使揉搓粉碎過程中物料通暢地由上至下作軸向運動。（1）圓筒形狀：圓筒采用薄鋼板空心圓柱形狀，圓筒上端面用鋼板封閉，圓筒下端采用鋼筋支撐。圓筒上下端分別焊有套筒開采用鍵與主軸聯接，空心圓筒內設有加強筋板支撐，以保證圓筒的強度和剛度，加強筋板的布置應力求使圓筒在轉動時所產生

25、的離心力平衡。安裝鑿片的螺孔處分別焊有加強鋼板或螺母。（在保證強度和剛度的前提下加強筋板數量不宜太多，以減輕園筒轉子的重量）(2)圓筒材料：圓筒采用普通A3鋼板，園筒下端鋼筋和加強筋板采用普通鋼材，圓筒上、下端套筒采用35號結構鋼。（3）圓筒尺寸參數：圓筒直徑D筒=420mm,圓筒高度H筒=430mm,圓筒鋼板厚度=4mm。3.3.2 鑿片鑿片安裝在圓筒上，是主要的工作部件，其作用是對物料進行沖擊、揉搓和摩擦以達到揉搓粉碎物料的要求。（1）鑿片形狀：根據秸桿類為纖維物質物料的物理特性，鑿片采用尖角工作面形狀，這種形狀的鑿片適應纖維質物料，耐磨性好。為加強粉碎效果，鑿片采用U型，使得鑿片的片數增

26、加，并利于用螺栓固定在圓筒上。（2）鑿片尺寸：根據現有資料，綜合考慮到粉碎秸桿時鑿片耐磨性及其加工的工藝性，取鑿片厚度=5。鑿片其它主要尺寸為鑿片長為40mm,寬為30mm,高為40mm,螺孔直徑為13mm.鑿片形狀及尺寸參數如圖3-6 所示圖36 鑿片（3）鑿片材料：由于鑿片是易損件，為提高使用壽命，選用優(yōu)質鋼（65Mn鋼），進行熱處理，淬火深度為0.81.2，淬火后工作側面硬度HRC5070 ，距螺孔4 范圍內的硬度不超過HRC28。（4）鑿片數目：鑿片數目多,搓擦粉碎作用效果好.但起動轉矩較大.根據鑿片的工作密度要求,取鑿片工作密度為0.43,由下式可確定鑿片數量： 鑿片工作 粉碎室有效

27、工作寬最度外端兩鑿片間距離=鑿片軌跡數´度d鑿片累計工作厚鑿度片厚鑿片軌跡數）/ 430 （3）´0.43=（5則鑿片數目z取z=16每一塊鑿片有兩片工作面,故共有32片.(5)鑿片排列：鑿片的排列要求是：鑿片沿粉碎室運動軌跡分布均勻，物料 不推過一側，有利于轉子的動靜平衡。鑿片分四列，按在圓周上互差900呈螺旋線排列，用螺釘緊固在圓筒上，該排列方式簡單，工作時轉子運行動平穩(wěn)，這種排列方式可使物料在揉搓粉碎過程中在粉碎室內沿螺旋線至上向下做軸向運動，增加物料在機內的停留時間，物料粉碎過程通暢。鑿片排列布置如圖3-7 所示圖37 鑿片排列布置鑿片的排列沿筒軸向至上向下按一定的

28、比例由稀到密，以利于物料在機內運 動和增強揉搓粉碎作用。另外鑿片的排列應力求使轉子運行平穩(wěn)。（6）鑿片與轉筒的聯接：鑿片采用螺栓與轉筒緊固聯接，要求能保證有一定的強度和緊固度。3.3.3 齒板齒板的作用主要是阻礙物料在鑿片與轉子高速旋轉時所產生的環(huán)流層，加強對物料的揉搓、磨擦和剪切作用，齒板對纖維質多、韌性大、水分高的秸桿類物料，粉碎作用比較明顯。采用螺栓將齒板上、下端固定，使其穩(wěn)定可靠，安裝使用方便。（1）齒板數目：本機為使安裝和維修方便，采用6塊齒板（n齒=6）對稱地安裝在機壁上，齒板在機體圓周內按600安裝，采用螺栓將其上下端固定，力求安裝使用方便。（2）齒板材料：齒板材料采用HT200

29、灰鑄鐵制造，其齒尖表面激冷成白口以增強耐磨性，灰鑄鐵具有優(yōu)良的減振性，耐磨性好，缺口敏感性小，成本低。（3）齒板形狀尺寸：基本尺寸由粉碎室寬度而定，齒板齒形采用直齒形，齒板厚度為13。3.4 細碎狀成品排料口細碎狀排料口設置在揉搓粉碎裝置下端(轉筒下端),用螺栓固定在機體上，采用傾斜（與水平面成300夾角）切向排料。排料口內設一調節(jié)插板，由人工控制其開度來調節(jié)被粉碎成品的粒度。排料口材料采用厚度為2 mm的A3 鋼板(也可以用Q235鋼板)制造。排料口截面形狀采用矩形b(寬)×a(高)為90×50(mm).3.5 磨碎裝置為了增強粉碎效果，使物料進一步細碎，在機體下端設置磨

30、碎裝置。磨碎方式選用片磨，因為片磨適用于研磨含水分高的物料以及韌性大的物料。片磨是依靠兩個磨盤工作表面之間的擠壓力和摩擦力，將物料研磨成極細的產品。研磨性能主要取決于兩個磨盤之間的擠壓力以及動磨盤的速度。磨盤是一個扁的圓柱體，其工作的中央部分向內凹入，也就是磨膛區(qū)，起向外推送和分配物料的作用。其整個表面按其形狀作用，可分為喂入區(qū)、接收區(qū)、引入區(qū)和研磨區(qū)四個區(qū)域。喂入區(qū)位于磨盤中央，是一個圓形孔，接收區(qū)呈圓環(huán)形，其功能是將接收的物料貯存起來，并逐漸送到引入區(qū)。引入區(qū)也是環(huán)形區(qū)域，但是錐度較小，距磨盤表面的距離為3-5mm，物料從接收區(qū)到引入區(qū)時，受到越來越大的擠壓力，并把物料推向研磨區(qū)。最后物料

31、進入研磨區(qū)，該區(qū)的磨盤上有許多帶有棱角的磨紋，物料通過這個區(qū)域即被磨碎。磨紋的作用一是磨碎物料，二是將物料從磨腔里推出來，減少物料在磨腔里停留時間，減少發(fā)熱量。本機選用曲線型磨紋。3.6 機體機體由圓柱筒形外壁和支架部分組成，根據零件選材的一般原則，選用235為圓柱形筒的材料，235屬于低碳鋼，塑性、韌性優(yōu)良，且經濟性較好，可進行焊接；支架選用30號鋼，因其硬度、強度較高，且兼有較好的塑性和韌性，綜合性能優(yōu)良，能滿足其工作要求，采用電動機安裝在支架橫拉桿上，支架焊接制造，為四角支承。3.7傳動部分該機采用帶傳動，通過轉子主軸上的帶輪與電動機連接在一起，該連接方式簡單，操作方便，結構緊湊，傳動可

32、靠。電動機選用Y系列立式電動機，固定在機架上。第4章 主要技術參數的確定粉碎機的參數選擇是很重要的，影響粉碎機性能的因素很多，這些因素之間的關系也較復雜，完全靠計算確定還有困難。而所設計的粉碎機類型在國內尚無資料可查，其主要結構參數是通過對該機和通用型粉碎機的性能進行比較，并根據秸桿等粗纖維質物料的加工工藝性和國內外資料來合理確定的。4.1 鑿片的末端線速度V目前，國內粉碎秸桿的線速度一般為6585m/s，蘇聯的H.E推薦最佳線速度范圍是6585m/s，但是常用的是1837m/s。鑿片的線速度高，沖擊粉碎能力強，但噪音大，粉碎機振動加劇且空轉轉速增加，特別是加工莖桿物料時，沖28m/s。=擊負

33、荷大，功率消耗大，使得生產率降低。由于粉碎秸桿等纖維質物料，它的粉碎主要是靠搓擦、剪切作用進行粉碎，其線速度可取較小值且考慮到軸承壽命、零件強度、轉子動平衡問題，故取V4.2 轉子工作直徑和粉碎室寬度轉子工作直徑和粉碎室寬度與配套動力有一定的關系：B·N （4） D=K其中： K系數 一般K=923之間較為適宜4kw=N配套動力（千瓦）ND轉子工作直徑（）B粉碎室寬度（）4.2.1 轉子工作直徑D420mm。=當配套動力一定時，轉子直徑過大則機器龐大，材料消耗多，成本增加，若轉子直徑過小，當線速度V一定時，則會造成主軸轉速過高，工作平穩(wěn)性差，不利于粉碎，促使生產率降低。根據實際生產需

34、要、轉子速度和鑿片線速度，確定轉子直徑為D np60V （5） =D28m/s=其中： V鑿片線速度（m/s） V1275´0.419m 3.14=28´60=1275r/min D=n轉子轉速 由后面計算得 n420mm。=取D4.2.2 粉碎室寬度B430mm。=粉碎室寬度太大，物料層薄，分布密度小而不均勻，當鑿片數量一定時，搓擦次數少，粉碎能力低；粉碎室寬度太小，物料不能得到很好的粉碎，粉碎能力降低，生產率也降低。根據現有資料和轉子直徑，考慮到粉碎物料為秸桿等粗纖維物質，B可取大些，故確定粉碎室寬度B B·22，滿足要求。 D=N可得：K=由式K4.3 主軸

35、轉速n的確定1275r/min （6）»=28´1000´1000v60´60=根據粉碎機轉子直徑D，線速度V和現實加工要求，主軸轉速n由下式可得： n 420´D3.14p4.4 鑿片和齒板間隙R12mm。=1014mm，普通型R=48mm，秸桿類R=不適當的鑿片和齒板間隙很可能會顯著地降低生產率和增加鑿片與齒板的磨損，間隙過大，粉碎時間增加，不一定滿足粒度要求，降低了生產率，但間隙太小，粉碎室容納的物料少，增加功耗。根據國內設計粉碎機系列正交試驗結果，推薦谷物類R 12mm。=故取R4.5 粉碎機生產率Q的確定由于粉碎機的功率都是生產出機器

36、之后才能夠實際測量，現只有根據經驗公式進行初步計算，由公式：B/60 （7）·D2·k2·k1·k·n·r·3.6=Q0.18（T/m3）=其中： r物料容重 秸桿容重r1275r/min=n轉子轉速 n0.6=k物料形成環(huán)流成時的影響系數 取k0.8=k1進料不均勻的影響系數 取k10.7=k2下料口對排料所產生的影響系數 取k2420mm=D轉子直徑 D430mm=B粉碎室寬度 B60¸0.43´0.422´0.7´0.8´1275´0.6´0.18&

37、#180;3.6=Q=0.3509 (T/h)4.6 配套功率N粉碎機的粉碎功率可以有經驗公式求得：C1Q （8）=N110=(6.410.5），取C1=其中： C1系數 ，C10.3509=T/h Q生產率，Q3.509kw=0.3509´10=N14kw=所以配套功率N第5章 標準件的選擇5.1 電動機的選擇3.509kw，故選用Y系列（IP44）型三相籠型異步電動機。=根據粉碎機的工作條件及生產要求，在電動機能夠滿足使用要求的前提下，盡可能選用價格較低的電動機，以降低制造成本。由于額定功率相同的電動機，如果轉速越低，則尺寸越大，價格越貴。粉碎機所需要的功率為NY系列三相籠型異步

38、電動機是按照國際電工委員會（IEO）標準設計的，具有國際互換性的特點。其中Y系列（IP44）電動機為全封閉的自扇冷式籠型三相異步電動機，具有防灰塵、鐵屑或其它雜務物侵入電動機內部之特點,B級絕緣,工作環(huán)境不超過40,相對溫度不超過95%,海拔高度不超過1000m,額定電壓為380V,頻率50HZ,適用于無特殊要求的機械上，如農業(yè)機械。Y系列三相籠型異步電動具有效率高、耗電少、性能好、噪聲低、振動小、體積小、運行可靠、維修方便等優(yōu)點。且提高了防護等級和絕緣等級、結構合理、產品先進、應用很廣泛。其主要技術參數如下：4-型號：Y112M同步轉速：1500r/min4kw=額定功率：N滿載轉速：144

39、0r/min堵轉轉矩/額定轉矩：2.2最大轉矩/額定轉矩：2.2質量：43kg極數：4極機座中心高：112mm該電動機采用立式安裝，機座不帶底腳，端蓋與凸緣，軸伸向下。5.2 軸承的選擇¢¢39¢48o根據對該粉碎機的結構和對軸的受力分析可知，由于鑿片為對稱排列，在轉子的轉動過程中鑿片所產生的離心力相互抵消，軸承受到鑿片產生的徑向力為零，但是由于轉子自己會產生一定的離心力；同時由于轉子自身的重力，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，且軸承受到的軸向載荷較大，故選擇圓錐滾子軸承中大錐度軸承31310，其錐度為：=27 。5.3 鍵

40、的選擇轉子主軸上與帶輪的連接鍵，轉筒與主軸的連接鍵選用普通平鍵： 選用GB109679。5.4 螺栓的選擇用來連接支承電動機鋼板與支架、支承粉碎機鋼板與支架用螺栓：由于是用于板間連接，螺栓主要是受到剪切作用，故采用受剪螺栓連接。連接轉子和鑿片用螺栓和連接齒板與機體用螺栓主要是受到拉伸應力，采用受拉螺栓連接。選用GB578386。5.5 螺母的選用主要根據所用螺栓規(guī)格進行選擇： GB617086。5.6 墊圈的選擇根據需要選用普通平墊圈：GB84885。第六章 軸的設計計算6.1 軸的材料的選用軸的材料主要采用碳素鋼和合金鋼，碳素鋼比合金鋼價廉，對應力集中的敏感性較小，所以應用較為廣泛。常用的碳

41、素鋼有3050鋼，這里選用45鋼，并進行熱處理和表面強化處理，可以提高軸的疲勞強度和耐磨性，如有必要還可進行滲碳，以提高軸的耐蝕性。6.2 軸的設計原則根據機械設計，軸的設計應滿足下列幾方面的要求：合理的結構、足夠的強度、必要的剛度和振動的穩(wěn)定及良好的工藝性等。在設計軸時，除按工作能力準則進行設計計算外，在結構設計上還需滿足下列要求：多數軸上零件不允許在軸上作軸向移動，需要用軸向固定的方法使它們在軸上有確定的位置;為傳遞轉矩，軸上零件還應作周向固定；軸的加工、熱處理、裝配、 檢驗、維修等都有良好的工藝性。軸結構設計的一般原則：軸上零件的布置應使軸受力合理；軸上零件的位可靠，拆裝方便；軸應采用各

42、種應力集中和提高軸疲勞強度的結構措施；應具有良好的結構工藝性，便于加工制造和保證精度；對于要求剛性大的軸，還應從結構上考慮減小軸的變形。確定各軸較長度時應盡可能結構緊湊，同時還應保證零件所需的滑動距離，裝拆或調整所需空間，并注意轉動零件不得與其他的零件相碰。軸上所有零件都應無過盈（即不太緊）地到達配合部位。為了減少加工工具的種類和提高勞動生產率，軸上的倒角、圓角、鍵槽等應盡可能取相同的尺寸。根據以上原則來確定軸的尺寸。在該設計中，銷軸的軸向固定采用軸肩圓螺母的固定方法：用螺母固定軸端簡單方便，可承受軸向力。主軸的軸向固定采用軸肩擋圈固定，軸肩結構簡單，可以承受較大的軸向力，軸端擋圈常用于軸端零

43、件的固定。為了保證軸的疲勞強度，軸肩處采用過渡圓角，且圓角不應太小。根據機械轉動方案的整體布局，根據受載情況，主要承受扭矩，只承受較小的彎矩，定為轉軸，通過皮帶傳動，即為實心轉動軸。6.3 軸的轉速在第四章中已確定電動機轉速n1=1440r/min,切碎機主軸轉速n2=1275r/min。6.4 軸的輸入功率4kw=電動機 P101=4×0.95=3.8kw （9）h·P1=切碎機主軸 P201=0.95h01電動機與主軸的傳遞效率，帶傳動h6.5 軸的轉矩的確定m （10） n1×9550pdN=電動機轉矩Td： Tdmm×=9550×103

44、×4/1440=26527.8N103´3.81275´9550=mm 切碎機主軸T2： T2×28462.75N=6.6 軸的最小直徑的初步確定360Mpa=ss650Mpa,=Bs選材：45鋼，調質處理，結構設計： 由機械設計式15.2確定軸的最小直徑tnntC 0.2=106pp´9.55³d=25Mpattt許用切應力 由表15.3 t其中： P軸傳遞功率 P=3.8kwn主軸轉速 n=1275 r/minC由表15.3 C=120由上式可得： d17.2750mm。=當軸上有鍵槽時，應適當增大軸徑，單鍵增大5%-7%，雙鍵增

45、大10%-15%，取d6.7 傳動方式的確定本機采用帶傳動方式。6.7.1 帶及帶輪的選用本機選用V帶，V帶的橫截面呈等腰梯形，帶輪上也做出相應的輪槽。傳動時，V帶的兩個側面與輪槽接觸。槽面摩擦可以提供更大的摩擦力。另外，V帶傳動允許的傳動比大，結構緊湊，大多數V帶已標準化。1.確定計算功率Pca1.0,故=由機械設計表87查得工作情況系數KA=P´KA=wca)4k(=4´P 1.02.選擇V帶的帶型根據Pca、n1由圖811選用A型。3.確定帶輪的基準直徑dd并驗算帶速v90mm。=1）初選小帶輪的基準直徑dd1。由機械設計表86和表88，取小帶輪的基準直徑dd12)驗

46、算帶速V。按機械設計式（813）驗算帶的速度dd1n1p=v1000m/s=6.78m/s´60因為5m/s<v<30m/s,故帶速合適。)mm(101.7=90´1.13=idd1=3）計算大帶輪的基準直徑。根據機械設計式（815a），計算大帶輪的基準直徑dd2 dd2100mm。=根據機械設計表88，圓整為dd24.確定V帶的中心距a和基準長度Ld300mm。=1）根據機械設計式（820），初定中心距a02）由機械設計式（822）計算帶所需的基準長度p+2a0=Ld0d2+)dd1-d()dd2+dd1(24a02ûëú

47、4;300 ´24ú+)100+90(´+300´2ê=p(ù)90-100é2)mm(898»900mm。=由機械設計表82選帶的基準長度Ld3）按機械設計式（823）計算實際中心距a。øè3mm22»÷01 +300ç=8ö89-900æLd0-Ld+a0»a1a5.驗算小帶輪上的包角57.303010)dd1-dd2(-180»1a900 ³1780»6.計算帶的根數z1）計算單根V帶的額定功率Pr。

48、1.064kW=1440r/min,查機械設計表84a得P0=90mm和n1=由dd1 0.08kW=P0D1.13和A型帶，查機械設計表84b得=1440r/min，i=根據n1 0.87,于是=0.996,表82得KL=a查機械設計表85得K0.99kW=0.87´0.996´)0.08+1.064(=.KLa.K)P0D+P0(=Pr2)計算V帶的根數z4.04 Pr0.99=Pca4=z取4根。第七章 主要工作零部件的強度校核7.1 鑿片的強度校核鑿片是秸稈粉碎機的主要工作零件，對于強度和硬度都有較高的要求。當轉子高速旋轉時，鑿片就受到離心力、物料對鑿片的反力等作用

49、，由于物料在粉碎室中的運動是相當復雜的，則其離心力作用又遠遠大于其它對鑿片的作用力。因此對鑿片的強度校核只考慮其主要受力，即離心力對鑿片的拉伸應力的影響，故對鑿片單片橫斷面和鑿片打孔處進行抗拉和抗剪的強度校核7.1.1 鑿片單片的橫斷面抗拉強度鑿片旋轉時的離心力P1：Rc （11） 2´w´m=P1第25/29頁 Rc g30´()´n2´pG1= (12)r´V=式中：G1為鑿片的重量，kg；G1V為鑿片的體積，cm3；螺釘孔的體積 （13）´鑿片整體的體積2=Vûù5´30+)30+40()5+5(+5´40ëé´10=32ø2è5 ´p´÷ç-)30(-40´30´3