飼料粉碎機設(shè)計說明書

PAGE322- 西安科技大學高新學院畢業(yè)設(shè)計（論文）系別：專業(yè)：學生姓名：學號：設(shè)計(論文)題目：飼料粉碎機設(shè)計起迄日期:年月日~年月日設(shè)計(論文)地點指導教師:專業(yè)教研室負責人日期:年月日PAGEPAGE0摘要本文主要針對飼料的粉碎而設(shè)計。根據(jù)產(chǎn)品的主要粉碎對象與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)命名為飼料粉碎機。文章首先介紹了飼料的現(xiàn)狀及一些相關(guān)內(nèi)容，然后說明粉碎機的發(fā)展史以及目前國內(nèi)現(xiàn)狀和未來的發(fā)展方向，并根據(jù)產(chǎn)品的性能等要求，說明產(chǎn)品的設(shè)計方案由來。在粉碎機的設(shè)計過程中，對主要的部件進行了詳細的設(shè)計，并根據(jù)粉碎機的性能確定了V帶、齒輪、電機、軸的具體參數(shù)。再根據(jù)這些參數(shù)繪制出了粉碎機的裝配圖，同時論文對其他的部件也進行了說明，如：進料口、攪拌棒等。此產(chǎn)品的主要優(yōu)點在于物料粉碎均勻，能耗低等。詳細信息請參考本文?！娟P(guān)鍵詞】：塊狀物質(zhì)粉碎機攪拌棒結(jié)構(gòu)設(shè)計【Abstract】Thisproductisdesignedmainlyforcrushingofnon-metallicminerals.Accordingtotheproductmaincrushingobjectanditsinternalstructurenamedclumpsofverticalmixingrodmill.Thisarticlefirstintroducesthestatusofnon-metallicmineralsandsomerelatedcontent,thenexplainthehistoryofthedevelopmentofmillandthepresentsituationandthefuturedevelopmentdirection,andaccordingtotheproductperformancerequirements,designschemeofproductorigin.Inthedesignprocessofmill,hascarriedonthedetaileddesigntothemaincomponent,andthespecificparametersofVbelt,gear,shaft,motorwasdeterminedaccordingtotheperformanceofcrusher.Accordingtotheseparameterstodrawtheassemblydrawingmill,atthesametime,theotherpartsarealsodescribed,suchas:inlet,astirringbar.Themainadvantageofthisproductistocrushmaterialsuniform,lowenergyconsumption.Detailedinformationpleaserefertothisarticle.【Keywords】:bulkmaterialmillstirringrodstructuredesign目錄TOC\o"1-3"\u緒論 11設(shè)計概述 31.1設(shè)計的目的和意義 31.2提出背景及其存在問題 31.3超細粉碎技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 41.4超細粉碎設(shè)備現(xiàn)狀 51.5粉碎機的發(fā)展方向 61.6本次設(shè)計思路 72粉碎機的理論與要求 72.1各類粉碎機特點的比較與選擇 72.2粉碎機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 82.3粉碎機的工作原理 103粉碎機的設(shè)計 113.1電機 123.2傳動裝置設(shè)計 123.2.1動力學和運動學計算 123.2.2帶傳動設(shè)計計算 133.2.3齒輪結(jié)構(gòu)與傳動的設(shè)計計算 153.2.4軸的初步計算 203.2.5初選聯(lián)軸器和軸承 243.3粉碎機的主體設(shè)計 253.3.1中心軸及攪拌棒 253.3.2筒體 253.3.3進料口和出料口 263.3.4攪拌棒 273.3.5旋轉(zhuǎn)擋板 273.3.6機體支撐裝置 27總結(jié) 28參考文獻 29致謝 30緒論在中國，公元前兩千多年就出現(xiàn)了最簡單的粉碎工具——杵臼。杵臼進一步演變?yōu)楣?00～前100年的腳踏碓。這些工具運用了杠桿原理，初步具備了機械的雛形，不過，它們的粉碎動作仍是間歇的。近代，在蒸汽機和電動機等機械逐漸完善和推廣之后，粉碎機械才相繼被創(chuàng)造出來。1860年出現(xiàn)了用蒸汽機驅(qū)動的輥式破碎機;1858年，美國的布萊克發(fā)明了破碎巖石的顎式破碎機；1878年美國發(fā)展了具有連續(xù)破碎動作的施回破碎機，其生產(chǎn)效率高于作間歇破碎動作的顎式破碎機。1895年，美國的威廉發(fā)明能耗較低的沖擊式破碎機。因此，物料的粉碎也成為了工業(yè)生產(chǎn)部門的重要工藝過程。在現(xiàn)在，人們在生產(chǎn)生活中處處都離不開物料的粉碎，粉碎機械也因此廣泛應用于冶金、礦業(yè)、建材、化工、能源、交通、醫(yī)藥、食品加工、高速公路建設(shè)、飼料，垃圾處理等許多行業(yè)和部門。據(jù)估計，人們一年粉碎的各種物料總量為1000多噸。物料粉碎是一個高能耗、低效率的工藝過程。據(jù)統(tǒng)計，世界上有許多的國家用于粉碎消耗的電能約占國家總電能消耗的4%～5%，在一些礦廠，粉碎能耗約占整個礦廠能耗的40%～70%，其比例之巨大說明物料粉碎的重要性。物料的粉碎是為了滿足國民經(jīng)濟對各種物料新產(chǎn)品在數(shù)量上以及粒度、粒度分布、解離度、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、表面物理化學性質(zhì)等許多方面的迫切需要。破碎機也是為了滿足這種種需求而誕生。現(xiàn)代高技術(shù)和新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進步和產(chǎn)品升級要求許多粉體原料具有微細的顆粒、嚴格的力度分布、特定的顆粒形狀和極高的純度或極低的污染程度。粉體物料最主要和最重要的質(zhì)量指標之一是其粒度。這是因為粒度決定了粉體產(chǎn)品的許多技術(shù)性能和應用范圍。粉體的比表面積、化學反應速率、燒結(jié)性能、吸附性能、補強性能、分散性、流變性、沉降速度、溶解性能、光學性能等等都與粉體的力度大小和力度分布有關(guān)。隨著對粉碎技術(shù)的不斷要求與發(fā)展，越來越多的行業(yè)要求粉碎的粒徑非常小，最小可達到10-0.1微米的粉體，即超細粉體。而對于0.1-0.001微米的粉體我們稱之為超微細或超微粉體。超細粉體技術(shù)是20世紀70年代中期發(fā)展起來的新興學科，超細粉體幾乎應用于國民經(jīng)濟的所有行業(yè)?，F(xiàn)代工程技術(shù)將需要越來越多的高純超細粉體,超細粉碎技術(shù)在高新技術(shù)研究開發(fā)中將起著越來越重要的作用。本設(shè)計就是針對飼料的粉碎而設(shè)計。高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)與飼料有著密切的聯(lián)系,在未來非金屬礦深加工技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展中要考慮高新技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展;現(xiàn)代非金屬深加工技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)加工技術(shù)相互滲透,其發(fā)展必須考慮傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造和進步;為了更好地應用有限的非金屬礦資源,必須考慮其綜合利用問題。1設(shè)計概述1.1設(shè)計的目的和意義2008年我國工業(yè)的飼料其產(chǎn)量已經(jīng)到達1.37億噸之多，自1992年開始，其產(chǎn)量已經(jīng)連續(xù)位居世界的第二寶座達17年之久，因此也成為了世界上的飼料大國之一。經(jīng)過30多年的發(fā)展，目前我國飼料的產(chǎn)業(yè)已成為我國的國民的經(jīng)濟中必不可少的非常重要的行業(yè)，它一頭牽著種植業(yè)，每年都能轉(zhuǎn)約1億噸的國產(chǎn)玉米以及千萬噸的豆粕和菜粕等各種各樣的飼料原料；另外它還連接著我國的養(yǎng)殖業(yè)，極大的增加了我國奶、水產(chǎn)品、蛋和肉等一系列產(chǎn)品的產(chǎn)量增長，使得人民的生活水品不斷的提高，其發(fā)揮著是無可替代的重大作用。已經(jīng)成為國民的經(jīng)濟中具有舉足輕重的地位和無可替代最基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)。一般的飼料里面需要粉碎的各種原料能夠占到配方的比例70%左右,用2008年我國的工業(yè)飼料的產(chǎn)量來為例，在2008年我國的飼料大概存在著約1億噸的原料需要進行粉碎。而隨著現(xiàn)代飼料工業(yè)的不斷發(fā)展，飼料的產(chǎn)量也會隨著不斷的增加，因此錘片式的粉碎機市場的需求也將會進一步的加大。錘片式的粉碎機其粉碎的性能可能會直接的影響到了飼料的質(zhì)量和產(chǎn)量以及生產(chǎn)成本，用來降低養(yǎng)殖的成本，從而使得肉蛋奶這一系列的日常生活必備的消費品的價格降低有著非比尋常的意義。根據(jù)試驗，針對碎物料的分離能力提高錘片式粗飼料的粉碎機的生產(chǎn)效率，為粗飼料的粉碎機的生產(chǎn)企業(yè)加大粉碎機其性能以及粗飼料的企業(yè)加工設(shè)備的配置和其選擇的型號提供重要的依據(jù)[2]。1.2提出背景及其存在問題20世紀90年代以來,我國飼料機械行業(yè)中以江蘇溧陽糧機廠、江蘇揚州糧機廠為代表其企業(yè)用于改革適應于潮流，大部分企業(yè)都會大膽的引進國外的一些先進技術(shù)以及設(shè)備,依據(jù)目前世界上的粗飼料的粉碎機其發(fā)展的歷史,已經(jīng)研發(fā)并且生產(chǎn)出了160～200kW的水滴型的粉碎機和立軸式的粉碎機,都以水滴王相稱，以及冠軍和優(yōu)勝等一系列的名稱。如果其中水滴型的粉碎機采用了有利于提高效率的水滴型的粉碎室,錘篩間隙可調(diào),實現(xiàn)了粗細微粉碎,還可以實現(xiàn)自動負荷控制等特點。目前,我國粗飼料的粉碎機生產(chǎn)的企業(yè)大概有400多家,生產(chǎn)出來的產(chǎn)品以及規(guī)格都非常的齊全,基本都能滿足全國的畜牧以及水產(chǎn)的養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展,但是還存在著一系列有著特殊要求的粗飼料，其粉碎機需要特大的功率機型,這就需要從國外來進口。我國產(chǎn)的粉碎機其各項技術(shù)指標都已經(jīng)非常成熟，基本都是國際的先進水平,并且價格上存在著非常之大的優(yōu)勢。因此我國自行生產(chǎn)的多種機型都會有著良好的出口量,特別是小型的粉碎機，其出口量更加大,其主要是銷售到東南亞以及非洲等這些發(fā)展中的國家去。由于在飼料所用原料上的差異,在歐洲的飼料多采用混合粉碎(先配料后粉碎),且經(jīng)常沒有各種谷物的原料；而在美國其飼料的配方都是以50%的小麥或者是玉米作為基礎(chǔ),很少有使用很難以粉碎的燕麥和大麥等雜糧谷物,原料的水分也會略低于歐洲國家。這就使得錘片式的粉碎機的方向發(fā)展有兩個:第一美國的產(chǎn)品是追求篩板的面積要大,而在歐洲其講究的是沖擊齒板的面積要大。第二就在安裝篩板的方面。美國產(chǎn)錘片式的粉碎機在安裝和更換其篩板的時候是必須停止機器而且需要打開其機殼才能繼續(xù)進行,而在歐洲國家其多數(shù)錘片式的粉碎機是由軸而插入的,不用停止機器即可打開機器的外殼殼，由此抽出其原有的篩板,并同時安裝好新的換篩板；還會有部分機型能沿著軸一端直接插入到另一端將其抽出,還能實現(xiàn)自動的遙控換選篩。我國的畜牧機械專業(yè)研究人員數(shù)量少，測試設(shè)備數(shù)量少，水平低，不能有效的揭示整機或主要部件的主要參數(shù)對工作過程的影響，致使產(chǎn)品設(shè)計工作長期停留在傳統(tǒng)的“類比法”的基礎(chǔ)上。因此需要在設(shè)計方面進行創(chuàng)新，為了更加適合于畜牧業(yè)的發(fā)展，開發(fā)研制出創(chuàng)新產(chǎn)品，解決飼料問題，開發(fā)飼料資源，提高經(jīng)濟和社會效益具有重要的意義[3][4][5]。1.3超細粉碎技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢超細粉碎技術(shù)是從20世紀40年代逐步發(fā)展起來的，至今已成為各國重要的非金屬礦深加工的重要技術(shù)。由于各國科研技術(shù)水平不一，到目前為止超細粉碎仍沒有嚴格的同一定義。一般將加工粒徑為0．1～10μm的超細粉體的粉碎和相應的分級技術(shù)稱為超細粉碎。我國超細粉碎技術(shù)起于上世紀60年代;在引進、消化、吸收、研制一系列運作下，到上世紀80年代開始生產(chǎn)國產(chǎn)細碎顎式破碎機，如指狀粉碎機、塔式磨機、氣流磨等;到上世紀90年代中期，我國已基本形成自己的超細粉碎機的生產(chǎn)序列，但由于超細分級機要符合流體力學原理，研制難度大一些，因此研制者較少。超細粉碎和超細分級是物料深加工中的難題，也是粉體技術(shù)中的關(guān)鍵。物料細化后，可能出現(xiàn)很多新的優(yōu)良性能，這也是我們研究超細粉碎的原因之一。由于超細粉體粒度極小，表面積大，缺陷少，因而其表面活性高，化學反應速度快，溶解度大，燒結(jié)溫度低且燒結(jié)體強度高，填充補強性能好，又具有獨特的光、電、磁性能等，故被廣泛應用于高檔涂料、醫(yī)藥、高技術(shù)陶瓷、微電子及信息材料、高級耐火及保溫材料、填料和新材料產(chǎn)業(yè)。因此，先進的超細粉碎技術(shù)對現(xiàn)代高技術(shù)新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著極其重要的意義。由于粉碎機在各行各業(yè)的普遍使用，因此國內(nèi)外對粉碎機的研究與發(fā)展均很重視。日本細川公司研制的ACM型粉碎機，是典型的立軸內(nèi)分級式微粉碎機，西班牙克拉維約機械制造公司和埃格斯曼特種飼料公司聯(lián)合設(shè)計制造的立式粉碎機系統(tǒng)也大受歐洲名國普遍歡迎。據(jù)了解，目前中國粉碎機的市場還有很大潛力，但真正有生命力的拳頭產(chǎn)品還不多，還有待廣大科研人員和制造商們的發(fā)明創(chuàng)造。1.4超細粉碎設(shè)備現(xiàn)狀國外對于超細粉碎技術(shù)的研究起步較早，從20世紀40年代就開始注重以超細粉碎、分級及改性為基礎(chǔ)的深加工技術(shù)，到60年代該技術(shù)已取得迅速發(fā)展。目前英、日、美、德等國具備較高水平的超細粉碎技術(shù)和設(shè)備，可以加工細度為0.5~10微米窄級別的超細粉體。相對而言，國內(nèi)對超細粉碎技術(shù)的研究起步較晚。但經(jīng)過近年來努力，到目前為止，我國已能生產(chǎn)各種類型的超細粉碎設(shè)備，其性能可與國外先進機種相媲美，基本上能滿足我國非金屬礦實際生產(chǎn)中的需要。

發(fā)展至今，超細粉體的制備有諸多方法，但用于實際生產(chǎn)中的主要有兩種：機械粉碎法和化學合成法。其中，化學合成法置備的超細粉，粒度細，純度高，但本錢高，產(chǎn)量低，且生產(chǎn)工藝復雜；而機械粉碎法本錢較低，產(chǎn)量高，工藝簡單，且能改良物料性能。因此，除了少量超細粉碎不得已用化學合成法外，盡大多數(shù)非金屬礦的粉碎采用機械粉碎法。國內(nèi)外制備超細粉體的機械粉碎設(shè)備主要有高速機械沖擊式磨機、氣流磨、介質(zhì)攪拌磨、振動磨等。其中，高速機械沖擊式磨機和氣流磨屬于干法超細粉碎設(shè)備，而介質(zhì)攪拌磨和振動磨既可用于干法超細粉碎也可作為濕法超細粉碎。

1.5粉碎機的發(fā)展方向未來飼料原料或材料總的發(fā)展趨勢是高純、超細和功能化。以高純超細飼料深加工原料為龍頭，綜合開發(fā)利用各種非金屬礦產(chǎn)。雖然可以通過化學合成法制備高純超細粉體，但萬惡過高，至今未能用于工業(yè)化生產(chǎn)。獲得超細粉體的主要手段仍然是機械粉碎方式，用機械方式制取超細粉體所依賴的超細粉碎與分級技術(shù)的難度不斷增大，其研究深度永無止境。超細粉碎技術(shù)是多方面技術(shù)的綜合，其發(fā)展也有賴于相關(guān)技術(shù)的進步，如高硬高韌耐磨構(gòu)件的加工、高速軸承、亞微米級顆粒粒度分布測定等。因此，超細粉碎技術(shù)的發(fā)展應集中在以下幾個方面：開發(fā)與超細粉碎設(shè)備相配套的精細分級設(shè)備及其它配備設(shè)備。超細粉碎與分級設(shè)備相結(jié)合的閉路工藝，可以提高生產(chǎn)效率，降低能耗，保證合格產(chǎn)品粒度?？梢哉f，大處理量、高精度分級設(shè)備是超細粉碎技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。要更多地從整個工藝系統(tǒng)的角度來進行研究與開發(fā)，在現(xiàn)有粉碎設(shè)備的基礎(chǔ)上改進、配套和完善分級設(shè)備、產(chǎn)品輸送設(shè)備等其它輔助工藝設(shè)備。提高效率，降低能耗，不斷提高和改進超細粉碎設(shè)備。超細粉碎技術(shù)的關(guān)鍵是設(shè)備，因此，首先要開發(fā)新型超細粉碎設(shè)備及其相應的分級設(shè)備，后者似乎更為迫切。助磨劑和表面活性分散劑將應用于超細粉碎工藝中。設(shè)備與工藝研究開發(fā)一體化。超細粉碎與分級設(shè)備必須適應具體物料特性和產(chǎn)品指標，規(guī)格型號多樣化，而不存在對任何物料都是高義萬能的超細粉碎與分級設(shè)備。開發(fā)多功能超細粉碎和表面改性設(shè)備。如將超細粉碎和干燥等工序結(jié)合、超細粉碎與表面改性相結(jié)合、機械力化學原理與超細粉碎技術(shù)相結(jié)合，可以擴大超細粉碎技術(shù)的應用范圍。借助于表面包覆、固態(tài)互溶現(xiàn)象，可制備一些具有獨特性能的新材料。開發(fā)研究與超細粉碎技術(shù)相關(guān)粒度檢測和控制技術(shù)。超細粉碎的粒度檢測和控制技術(shù)是實現(xiàn)超細粉體工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)的重要條件之一。粒度測試儀器和測定的控制技術(shù)，是與超細粉碎技術(shù)密切相關(guān)的，必須與這些領(lǐng)域的專家聯(lián)合攻關(guān)。現(xiàn)代工程技術(shù)將需要越來越多的高純超細粉體,超細粉碎技術(shù)在高新技術(shù)研究開發(fā)中將起著越來越重要的作用。在未來相當長的時間內(nèi)仍將以機械粉碎方式為主，多種粉碎設(shè)備和粉碎工藝同時發(fā)展，太和和產(chǎn)品品種多這一特點決定了飼料粉碎加工技術(shù)和設(shè)備的多樣性發(fā)展。1.6本次設(shè)計思路由于超細粉碎技術(shù)及其設(shè)備的應用廣泛，所涉及的領(lǐng)域有化工、建材、電子、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、造紙等，被粉碎的物料也是多種多樣，再加上現(xiàn)代高新技術(shù)的發(fā)展對材料的深加工提出的要求越來越高，如粒度為均勻化、品質(zhì)高純度、粉體形狀的特護要求等等，這些因素都促使超細粉碎技術(shù)及其設(shè)備向跟高更遠的方向發(fā)展。雖然各個領(lǐng)域的超細粉碎設(shè)備個不一樣，但其設(shè)計思路主要圍繞以下幾點：1)原理上考慮提高有效粉碎能，大多采用沖擊、剪切、摩擦等力的綜合作用進行超細粉碎；2)結(jié)構(gòu)采用超細粉碎一分級一體型式，利用高效氣流分級裝置不僅可以提高其微細化粒度，而且可以實現(xiàn)粒度分布均勻化或特定化；3)粉碎產(chǎn)品流動性好、純度高。2粉碎機的理論與要求2.1各類粉碎機特點的比較與選擇2.1.1沖擊式粉碎機當前具有內(nèi)分級的結(jié)構(gòu)的沖擊式的粉碎機也非常普遍，需要注意的是分級系統(tǒng)及其粉碎機里面的粉碎腔兩者的有機結(jié)合，尤其是其分級的系統(tǒng)葉片進行設(shè)計和調(diào)整其上氣流的其流動的方面。在生產(chǎn)的實踐中，很多企業(yè)經(jīng)常將過分看重粉碎機的結(jié)構(gòu)部分從而忽視了分極的系統(tǒng)，結(jié)果設(shè)備使用不理想。2.1.2振動粉碎機有水平型氣流磨、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。2.1.3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。2.1.4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。2.1.5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。由于粗飼料是一種主要成分為粗纖維物質(zhì)，含有豐富的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等物質(zhì)，具有韌性大的特點，其粉碎主要是在搓擦力和剪切力的共同作用下進行的，故在本設(shè)計中采用采用錘片式、水滴型篩片結(jié)構(gòu)，頂端徑向進料，受錘片與物料間相互撞擊使其細碎。該粉碎機采用錘片式、水滴型篩片結(jié)構(gòu)，可提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本[6][7][8]。2.2粉碎機的結(jié)構(gòu)設(shè)計本次設(shè)計的是立式攪拌棒粉碎機。立式機械沖擊粉碎機的轉(zhuǎn)子驅(qū)動軸豎直設(shè)置，在驅(qū)動軸上有不同梯度的攪拌棒回轉(zhuǎn)進行物料的粉碎。機械沖擊粉碎機有立式和臥式之分，結(jié)構(gòu)分別如圖2—1（a）、（b）所示（a）臥式粉碎機（b）立式粉碎機圖2—4粉碎機示意圖從圖中可以看出，立式結(jié)構(gòu)在空間利用率、粉碎機的安裝穩(wěn)定性等方面都具有明顯的優(yōu)勢。另外，從實踐中可知，立式結(jié)構(gòu)的粉碎機，物料從進料口進入粉碎室進行粉碎再從出料口出物料，這一過程中物料受重力的作用，可以更方便的粉碎和排出物料，因而粉碎充分且效率高，粒度要求容易滿足；還由于其軸是豎直安裝，因而其軸承及其它密封裝置所受的縱向力要小，使用壽命要長。因此本人選取立式粉碎機，其圖如下圖2—5立式?jīng)_擊式粉碎機結(jié)構(gòu)示意圖[16]1—電機2—變速器3—小帶輪4—大帶輪5—篩網(wǎng)6—中心軸7—攪拌棒8—旋轉(zhuǎn)擋盤9—軸承10—軸承蓋2.3粉碎機的工作原理破碎理論是解決物料粉碎與能量消耗關(guān)系的理論基礎(chǔ)，探索物料粉碎狀態(tài)與能量消耗之間的內(nèi)在聯(lián)系，對指導制造更有利于粉碎、更節(jié)能的粉碎設(shè)備，對降低能耗、節(jié)約能源有重要的理論研究價值和重大的現(xiàn)實意義。自19世紀，提出了破碎理論的新概念以來，到上個世紀80年代加巴洛夫從結(jié)構(gòu)化學的角度研究了粉碎能耗問題。破碎理論經(jīng)過100多年的發(fā)展與完善，在粉碎領(lǐng)域起著重要的指導作用。但這些理論都在一定程度上存在不足及其局限性，從實際使用出發(fā)，三大粉碎理論都有各自的適用范圍，具有一定的片面性。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有的理論落后于實踐，傳統(tǒng)破碎理論的缺陷與不足日顯突出，在許多領(lǐng)域已不能起到指導作用。為此，尋求更合理、更準確、更能反映實際粉碎狀態(tài)的破碎理論已迫在眉睫。物料變形、破碎過程十分復雜、它不是一個孤立系統(tǒng)，而是一個與外界有物質(zhì)和能量交換的開放系統(tǒng)，也是一個由穩(wěn)態(tài)一漸變一突變的螺旋式演變過程，同時伴隨聲、熱等能量的耗散。要完整建立系統(tǒng)，建立物料粉碎功耗方程，需要多學科的理論做基礎(chǔ)，在多學科交叉融合的前提下，來建立功耗方程才可能更完善和全面，才能揭示物料粉碎這一復雜系統(tǒng)的內(nèi)在演變機理。立式粉碎機采用多口進料，增大了物料進入粉碎室的第一次打擊面，喂料輪將物料均勻分散地送至粉碎室進料口，從而使粉碎過程均勻自如。轉(zhuǎn)子為水平狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)工作，轉(zhuǎn)子財團360度范圍及下方均為篩板，因而篩理面積大。進料裝置無需配備吸風系統(tǒng)，這樣即節(jié)省了這部份電耗，又解決了由于吸風系統(tǒng)故障而產(chǎn)生的粉碎效率低下的問題。但當篩網(wǎng)孔小于4mm時應考慮采用吸風裝置。因為溫度較低時容易產(chǎn)生粉塵，出料口采用吸風裝置，粉碎效率會有所提高。立式粉碎機可配變頻器以實現(xiàn)喂料量的自動調(diào)控，使主電機始終保持在額定負荷狀態(tài)下工作，以獲得最經(jīng)濟加工手段。與臥式粉碎機相比，立式粉碎機的重要重力作用比較明顯，物料從粉碎室頂部進料口萍時，其運動軌跡正好與旋轉(zhuǎn)的攪拌棒的運動軌跡垂直相交，加上有多個進料口同時進料，因而物料擊中率較高。由于轉(zhuǎn)子上下層存在長短差異，在上層由較短的攪拌棒末端和篩網(wǎng)之間形成的預粉碎區(qū)內(nèi)，大部分物料就得到了粉碎或半粉碎，粉碎合格的物料迅速通過周圍360范圍的篩孔排出粉碎室。半粉碎或未粉碎的物料繼續(xù)下落，落入轉(zhuǎn)子下層的主粉碎區(qū)，于下層攪拌棒對物料繼續(xù)施加沖擊力外，還入得研磨力等聯(lián)合作用，以使物料得到進一步的粉碎。3粉碎機的設(shè)計本文第二章已經(jīng)為粉碎機的結(jié)構(gòu)進行了初步的設(shè)計。現(xiàn)在我們將對粉碎機的各組成零部件進行詳細的設(shè)計，其中包括電機的選擇，傳動裝置的設(shè)計及粉碎執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計計算。本次設(shè)計主要是粉碎和篩選飼料，達到所需的粒度要求來進行更好的利用。本文以硬質(zhì)pvc為例，進行設(shè)計介紹。硬PVC比重：1.38克/立方厘米，成型收縮率：0.6-1.5%，成型溫度：160-190℃。軟化溫度為80℃。一次進料10kg，其體積為V=7246.35cm3，硬PVC材料被粉碎后的體積為實料的2倍，V1=14492.7cm3。粉碎機中物料占粉碎同的2/3，故V筒=21739cm3。V筒=πr2h。考慮到成本的預算，粉碎機筒體采用的無縫鋼管426*9，故r=213mm。3.1電機傳動效率：=0.99=0.90粉碎機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為選電機時，令最大物料質(zhì)量m=20kg，在5S內(nèi)粉碎機從轉(zhuǎn)速為0達到正常運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速10n/s。現(xiàn)計算如下：20kg的物料看做是均勻分布在粉碎同中的，則其轉(zhuǎn)動慣量J=1/2mr2=1/2*20*0.3=3kg.m2達到正常工作的轉(zhuǎn)速10n/s,物料所具有的能量為E=1/2*J*ω=5916J，t=2，則平均功率P=1183.2w，由于傳動總效率為η=0.9，故電機所需功率為P=1314w所以，選取電機功率為1.5kW其型號為：Y90L—4其有關(guān)參數(shù)如下：電動機滿載轉(zhuǎn)速=1400r/min額定功率P=1.5kW電動機伸出端直徑D=24mm3.2傳動裝置設(shè)計3.2.1動力學和運動學計算總傳動比及其分配總傳動比(3-1)———電機滿載轉(zhuǎn)速，————粉碎機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；(3-2)查閱相關(guān)資料，取i1=1.37算得i2=1.7=3.17i1———代表一對圓柱齒輪的傳動比，i2———代表V帶傳動的傳動比；各軸轉(zhuǎn)速計算=1400r/min=軸的功率計算如下各軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、功率列表如下：軸號功率（Kw）轉(zhuǎn)速n(r/min)轉(zhuǎn)矩(N.m)=1\*ROMANI1.49140010.16=2\*ROMANII1.43102113.38=3\*ROMANIII1.3660021.65=4\*ROMANIV1.3018965.693.2.2帶傳動設(shè)計計算V帶型號和帶輪直徑設(shè)計工作情況系數(shù)由表11.5得KA=1.2計算功率：PC=KA*P=1.2*1.5=1.8KW(3-23)=1.8KWS選帶型號：由圖11.15A型小帶輪直徑：由表11.6=75mm小帶輪的轉(zhuǎn)速：n1=1021r/min大帶輪的直徑=（1-ε）其中ε=0.01(3-24)大帶輪轉(zhuǎn)速：=600r/min故=115mm計算帶長求DmDm==100mm求ΔΔ=(115-75)/2=20mm中心矩a0：(3-25)則可取a0=300mm計算帶的基準長度：L=Dm+2a+2a+（3-26）=3.14*100+2*300+20*20/300=915.33mm選擇帶的基準長度：由圖11.4=1400mm求實際中心矩：A=+（3-27）=300mmA=300<586mm(3-28)(3-29)(3-28)(3-29)=4512.5=592.4(3-30)小帶輪包角：(3-30)==176.1>120合格(3-31)帶速：(3-31)帶的根數(shù)：由表11.8得P0=0.6KW由表11.7得Kα=0.98由表11.12得KL=0.85由表11.10得ΔP=0.11Z==3.043(3-32)取Z=3求軸上的載荷：張緊力==115N由表11.4得q=0.1kg/m軸上載荷FQ=2*Z*F0Sin=608N帶輪結(jié)構(gòu)：大帶輪————腹板式小帶輪————實心式3.2.3齒輪結(jié)構(gòu)與傳動的設(shè)計計算本設(shè)計采用的是圓柱齒輪1.齒輪結(jié)構(gòu)尺寸：小齒輪采用齒輪軸結(jié)構(gòu)大齒輪采用鍛造結(jié)構(gòu)[12]，其結(jié)構(gòu)尺寸如下：輪轂直徑=37mm 輪轂長度取L=49mm2.選擇齒輪材料小齒輪45#鋼調(diào)質(zhì)=260HB大齒輪45#鋼調(diào)質(zhì)=240HB3.初步計算齒寬系數(shù)：由教材《機械設(shè)計》（邱宣懷編第五版，下同）表12—13取=1.0轉(zhuǎn)矩=9.55*106*p/*η=9986.3N/mm接觸疲勞極限由圖12.17c=720Mpa=590Mpa初步計算接觸應力［］：取Ad值：由表12.16取Ad=82初步計算小輪直徑d1：(3-3)==58mm取d1=60mm初步估計齒寬b==50mm4.齒面接觸疲勞強度計算圓周速度：=(3-4)=π*60*1400/60*1000=4.4m/s精度等級：由表12.6得8級精度齒數(shù)Z和模數(shù)m初選齒數(shù)=20，==20*1.37=27.7=20，=28模數(shù)m==3.取m=3初選螺旋角由表12.3=2.5mmcosβ≈1使用系數(shù)：由12-9=1.8動載荷系數(shù):由12.9=1.15齒間載荷分配系數(shù)：由圖12.10，先求==331.4N=331N（3-7）*Ft/b=1.5*331/50=9.93N/mm<100N/mm=（3-8）=1.83Zε=0.89（3-9）由此可得=1.25（3-10）由表12-11，齒向載荷分布子系數(shù)（裝配時不作檢驗調(diào)整）=A+B+C*b（3-11）=1.17+0.16*0.852+0.61*51=1.317載荷系數(shù)(3-12)=1.8×1.15×1.25×1.317=3.41彈性系數(shù)：由表12-12節(jié)點區(qū)域系數(shù)：由圖12.16=2.5接觸應力最小安全系數(shù)：由表12-14=1.05總工作時間（預期使用壽命15年，每年300個工作日，單班制，使用期限內(nèi)工作時間占50%）T總=15*300*8*0.5=18000h應力循環(huán)次數(shù)NL由表12.15估計107<NL<109指數(shù)m=8.78NL=60*1*1420*18000=1.54*109原估計應力循環(huán)次數(shù)正確接觸壽命系數(shù)：由圖12.18=0.93=0.95許用接觸應力：[σH1]=531MPa(3-15)[σH2]=504.3MPa(3-16)驗算接觸應力：(3-17)=306.8Mpa計算證明接觸疲勞強度合格，上面的選擇合理。齒輪尺寸無需調(diào)整。5.確定傳動的主要尺寸實際分度圓直徑d：d1=mz1=3*20=60mmd2=mz2=3*28=84mm中心距a=70.5mm齒寬b=Фd*d1=0.85*60=51mmb1=60mmb2=51mm v=4.4588m/sZ1＝20Z2＝28mt=3mn=3KA＝1.5KV＝1.15a=1.6=1.25=1.317=2.5＝189.8Zε=0.89=531Mpa=504.3Mpa6.齒根彎曲疲勞強度驗算=306.8Mpaa=70.5重合度系數(shù)Yε==0.72Yε=0.72齒間載荷分配系數(shù)KFα前面以求得1.33齒向載荷分配系數(shù)由圖12.14，=1.35載荷系數(shù)KK==1.5*1.15*1.33*1.35=3.097齒形系數(shù)由圖12.21得YFα1=2.8YFα2=2.58應力修正系數(shù)由圖12.22YSa=1.54YSa2=1.6彎曲疲勞極限由圖12.23c得=600MPa=450MPa彎曲最小安全系數(shù)由12.14=1.25應力循環(huán)次數(shù)NL由表12.15，估計106<NL<1010m=49.91NL1=60r*n*th=60*1*1420*1800=1.54*109NL1=1.54*109NL2=NL1/i=1.124*109彎曲壽命系數(shù)YN由圖12.24YN1=0.9YN2=0.91尺寸系數(shù)YX由圖12.25YX=1.0許用彎曲應以[σf][]===432.4MPa[==327.5MPa驗算=21.9MPa<故<傳動無過載，故不作靜強度校核。3.2.4軸的初步計算材料：45#鋼調(diào)質(zhì)處理按許用切應力估算軸的直徑(3-33)查表16-2,取C=112mm=2\*ROMANII軸:=3\*ROMANIII軸：=4\*ROMANIV軸：小齒輪分度圓半徑r=30mm，較小，故將其與軸作為一起，成為齒輪軸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及其按許用彎曲應力計算（以=3\*ROMANIII為例）作出=3\*ROMANIII軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖3—1圖3-1=3\*ROMANIII軸結(jié)構(gòu)示意圖按許用彎曲應力校核軸徑軸的材料選用鋼，調(diào)質(zhì)處理，650MPa，360MPa（一）確定軸上各力作用點及支點跨距由于選用的是單列圓柱滾子軸承，其負荷中心在其軸向?qū)挾鹊闹悬c位置，齒輪的作用力按作用在軸上零件輪緣寬度的中點考慮，由前面的設(shè)計可得出：左右軸承到齒輪中間面得距離L1、L2分別為L1=63.5mmL2=65.5mm（二）齒輪作用力計算圓周力=333N(3-34)徑向力=(3-35)=333*tan20=120.6N軸向力：Fa=0（β=0）(3-36)（三）計算支承反力水平支反力：=166.5N垂直支反力：=60.6N(3-38)軸受力如圖3—2：圖3—2=3\*ROMANIII軸的受力示意圖（四）計算彎矩、繪制軸彎矩圖水平面受力如圖3—3：圖3—3=3\*ROMANIII軸的水平受力圖圖3—4=3\*ROMANIII軸水平面得受力彎矩圖圖3—5=3\*ROMANIII軸垂直面受力圖圖3—6=3\*ROMANIII軸的垂直受力彎矩圖合成彎矩如圖：合成彎矩圖3—7=3\*ROMANIII軸的合成彎矩圖（六）畫軸轉(zhuǎn)矩圖如圖圖3—8=3\*ROMANIII軸的轉(zhuǎn)矩圖（七）許用應力用插入法由表16.3查得：(3-39)應力校正系數(shù)(3-39)（八）畫當量彎矩圖當量轉(zhuǎn)矩=0.59*9987.2=5892.5N.mm當量彎矩在小齒輪中間截面處(3-40)=11769.5N．mm圖3—9=3\*ROMANIII軸的當量彎矩圖（九）校核軸徑齒輪根圓直徑-2（ha+C）*m=60-2*（1+0.25）*m=52.5mmd=12.52mm<52.5mm(3-41)3.2.5初選聯(lián)軸器和軸承聯(lián)軸器電動機的輸出端與變速器的輸入端之間采用彈性柱銷聯(lián)軸器聯(lián)接，其型號YL4主要參數(shù)尺寸如下：公稱扭矩：許用轉(zhuǎn)速：軸承選擇Ⅱ軸軸頸選擇圓錐滾子軸承型號為6306Ⅲ軸軸頸選擇圓錐滾子軸承型號為6306[14]3.3粉碎機的主體設(shè)計此粉碎機的工作部分主要集中在機體部分，機體外觀是一個圓形筒，其中包括中心軸、五根攪拌棒、旋轉(zhuǎn)擋板、鐵網(wǎng)籠、篩網(wǎng)、進料口、出料口等，除此之外是支撐部分等等。3.3.1中心軸及攪拌棒如圖所示：粉碎機筒體中心軸是一個階梯形的，連接在其上的依次有帶輪、上軸承、攪拌棒和下軸承。基本上是采用鍵連接的方式，其中攪拌棒是通過焊接的方式進行固定。攪拌棒的主要作用是對較粗的原料進行粉碎，而達到一定要求的顆粒則通過旁邊的篩網(wǎng)進行過濾，較粗的顆粒掉在旋轉(zhuǎn)擋板上，旋轉(zhuǎn)擋板的作用使其向上流動，最終被攪拌棒進行再次絞碎，直至達到要求的顆粒大小。（旋轉(zhuǎn)擋板上也有過濾孔，使掉下的原料不至于堆積在最底層造成對擋板的損壞）3.3.2筒體筒體的結(jié)構(gòu)如下圖所示。該結(jié)構(gòu)由筒壁、蓋板組成，上下蓋板是以螺栓連接在筒體上的，上蓋板為HT200所鑄，在筒體的選材上，考慮到成本的控制和性能的要求，選用某地區(qū)產(chǎn)的426╳9的無縫鋼管。粉碎筒的內(nèi)腔安裝有中心軸、攪拌棒和旋轉(zhuǎn)擋板。筒體結(jié)構(gòu)簡圖3.3.3進料口和出料口1.進料口進料口的結(jié)構(gòu)如下圖所示：進料口結(jié)構(gòu)示意圖進料口是由鐵皮和肋板焊接成方形的一個漏斗形的進料口，進料口傾斜的焊接在筒體蓋板上，以方便裝料和進料。其中肋板能夠增強進料口的強度，防止在裝料過程中由于原料重量過大使料斗產(chǎn)生變形。2．出料口（1）上下蓋板主要用于固定粉碎機的中心軸，由滾動軸承和端蓋組成，其結(jié)構(gòu)詳見附圖。（2）支撐及出料口（如下圖）