玉米桔桿粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

摘要目前，農(nóng)業(yè)上普遍使用的是一般的破碎機(jī)，用于對(duì)農(nóng)作物的秸稈、飼料等原料進(jìn)行破碎。由于其效率和能量消耗較大，不能滿足破碎的需要。目前市面上幾乎沒有專門的碾壓設(shè)備，所以有必要開發(fā)一種專門的碾壓玉米秸稈的設(shè)備。玉米秸稈粉碎機(jī)主要是用來在破碎玉米秸稈的過程中，降低其水分和營(yíng)養(yǎng)成分的損失。詳細(xì)的設(shè)計(jì)流程如下所示。本文首先對(duì)玉米秸稈粉碎機(jī)進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)，給出了其主要設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)其主要結(jié)構(gòu)特征和工作原理進(jìn)行了分析。其次對(duì)粉碎機(jī)的主要工藝參數(shù)進(jìn)行了分析，并對(duì)粉碎機(jī)的主要工藝參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，其中包括粉碎機(jī)的粒度、粉碎機(jī)的產(chǎn)量、電動(dòng)機(jī)的選用等。在主要部分，框架零件的設(shè)計(jì)和計(jì)算，包括喂料機(jī)構(gòu)的組成，喂料滾筒的工作分析，上喂料滾筒的壓力裝置；在此基礎(chǔ)上，對(duì)破碎裝置的技術(shù)要求進(jìn)行了闡述，對(duì)破碎裝置的選型和破碎裝置的選材進(jìn)行了研究，并對(duì)驅(qū)動(dòng)部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)和計(jì)算。關(guān)鍵詞：秸稈；粉碎機(jī)；玉米第1章引言1.1課題研究的背景、目的和意義在中國(guó)，每年大概有幾十億公斤的有機(jī)飼料糧和幾十億公斤的農(nóng)業(yè)栽培用的秸稈被經(jīng)過了加工、碾碎，然后進(jìn)行了再轉(zhuǎn)換，變成了一個(gè)有機(jī)飼料。在我們的國(guó)民經(jīng)濟(jì)中，飼料深加工已經(jīng)發(fā)展成了一個(gè)無法替代的重要支柱產(chǎn)業(yè)。目前，在國(guó)內(nèi)和國(guó)外，對(duì)秸梗粉碎機(jī)的研究主要是圍繞著物料循環(huán)層、設(shè)計(jì)理論和粉碎性能因素等幾個(gè)方面展開，積極地開發(fā)出了玉米秸稈粉碎機(jī)的市場(chǎng)，并對(duì)其進(jìn)行了研發(fā)和擴(kuò)大，以此來減少其生產(chǎn)成本。推動(dòng)我國(guó)玉米秸稈粉碎技術(shù)的普及[1]。為了改善秸稈的物理特性，就必須將農(nóng)業(yè)科技和生物技術(shù)結(jié)合起來。玉米秸稈粉碎機(jī)的生產(chǎn)對(duì)工業(yè)焚燒農(nóng)作物副產(chǎn)品所帶來的大氣污染產(chǎn)生了一定程度的減少，并且拓展了秸稈的綜合利用范圍，提高了蔬菜秸稈等水產(chǎn)蔬菜加工廢料的綜合利用率。節(jié)約資源，改善生態(tài)和環(huán)境狀態(tài)，具有極其重要的實(shí)際意義[5]。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在我國(guó)，農(nóng)村地區(qū)每年的秸稈量就有6.7億噸。到了2017年，已達(dá)8億噸，其所蘊(yùn)藏的能量相當(dāng)豐富的。近年來，由于現(xiàn)場(chǎng)焚燒或填埋等措施，大多數(shù)的秸稈被浪費(fèi)，而在中國(guó)，飼料能源對(duì)秸稈的利用率還不到10%，同時(shí)焚燒等措施對(duì)環(huán)境也造成了極大的損害[6]。玉米秸稈粉碎機(jī)的運(yùn)作需要大量的原材料，我國(guó)人均糧食較少，飼料需求大，屬于是供不應(yīng)求。因此，我們必須充分利用中國(guó)的國(guó)情，充分利用中國(guó)的各種飼料，但中國(guó)許多省份的玉米淀粉非常豐富，不能充分利用，因此研究和建設(shè)玉米秸稈烘干機(jī)是市場(chǎng)的需求，是時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物[7]。從80年代后期，中國(guó)北部加工廠研制出了一種新型的綠色粉碎設(shè)備，哈默施利布馬為基本材料，采用了齒輪盤代替了篩盤。本機(jī)具有節(jié)能、廉價(jià)、耐用、可用于磨碎草料及各類柔軟的蠶絲等特點(diǎn)；9RC取自北京嘉陵臨海畜牧設(shè)備有限公司，是目前國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的設(shè)備之一。40型攪拌機(jī)適合于中小規(guī)模的飼料廠，當(dāng)前，國(guó)內(nèi)所生產(chǎn)的玉米秸稈粉碎設(shè)備種類繁多，制作工藝較為完善；而對(duì)于目前的生產(chǎn)裝置及裝備，從能耗、產(chǎn)量、物料等方面進(jìn)行調(diào)整；從粉碎粒度、工作的經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定性以及模式自身的運(yùn)轉(zhuǎn)安全及使用壽命和工作性能等多個(gè)角度來進(jìn)行綜合考量，目前仍然存在著很多不夠完美的地方，不能很好地適應(yīng)多種生物質(zhì)的粉碎需求[8]。國(guó)外秸梗粉碎機(jī)研發(fā)時(shí)間較早，機(jī)械化程度較高，且以提升大型機(jī)器的產(chǎn)量為重點(diǎn)，以發(fā)展高自動(dòng)化和高通用性為主，所需的電力一般都在75千瓦以上，例如丹麥朵農(nóng)機(jī)器公司，以一臺(tái)牽引車為動(dòng)力源的“朵農(nóng)805”，最大電力可達(dá)到55千瓦[11]。1.3本課題主要研究?jī)?nèi)容本課題是對(duì)玉米秸稈粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究設(shè)計(jì)，通過對(duì)現(xiàn)有粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)分析以及對(duì)原始數(shù)據(jù)的分析計(jì)算。首先，最后再進(jìn)行傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算并提出設(shè)計(jì)方案，然后再進(jìn)行主要參數(shù)的確定和計(jì)算和主要部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算進(jìn)行校驗(yàn)，再用CAD軟件繪制粉碎機(jī)的基本結(jié)構(gòu)圖。1.4預(yù)期結(jié)果(1)利用各種渠道，對(duì)玉米秸稈破碎機(jī)設(shè)計(jì)與仿真文獻(xiàn)進(jìn)行閱讀，了解的畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、研究的方法和重要的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了解，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行一篇文獻(xiàn)回顧，并最終完成自己的開題報(bào)告；(2)玉米秸稈粉碎機(jī)總體方案的設(shè)計(jì)：電機(jī)電壓：220V～380V，功率：2.2kw~10kw，轉(zhuǎn)速：1000r/min~2800r/min，機(jī)腔寬度：200mm～500mm，產(chǎn)量：400kg/h~1600kg/h。(3)利用CAD軟件繪制零件圖與裝配圖；(4)關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算；(5)完成本科畢業(yè)設(shè)計(jì)。第2章設(shè)計(jì)方案通常情況下，被粉碎的對(duì)象是玉米的秸稈，玉米中的主要營(yíng)養(yǎng)成分通常是植物纖維素、水、糖以及一些小的無機(jī)鹽。此外，因?yàn)槭怯衩追N的秸稈一般都比較長(zhǎng)，所以在粉碎之前，一定要將其切成小塊，否則會(huì)導(dǎo)致機(jī)械磨損；也無法達(dá)到粉碎的效果。

??粉碎機(jī)利用動(dòng)力將固體化學(xué)物質(zhì)粉碎成小塊、細(xì)粉末或顆粒狀粉末的過程被稱為粉碎。這是通過機(jī)械力的作用，采用撞擊、剪切等方式來實(shí)現(xiàn)的。利用機(jī)械力量將各種固體破碎分解成小塊的過程主要依賴于粉碎機(jī)械。碎后的產(chǎn)品根據(jù)粒徑的大小分為普通粉碎、微細(xì)粉碎和超細(xì)微粉碎。其中，超細(xì)微粉碎是指粒徑小于10微米的產(chǎn)品，其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。而國(guó)際上對(duì)于粉碎產(chǎn)品的分類主要包括普通粉碎、微細(xì)粉碎和超細(xì)微粉碎。物料粒度的不均勻性是一種經(jīng)常出現(xiàn)的難題，需要加以解決。如果產(chǎn)品的粒度分布不均勻，那么它的質(zhì)量和應(yīng)用效果就會(huì)受到影響。通常采用最大和最小直徑或平均最大直徑的比例來表示，這是一種常見的表達(dá)方法。這種技巧的使用方式。

??故常用粉碎物料的最大最小直徑或平均最大直徑的比來進(jìn)行表示，常用i表示，即式中：粉碎前物料的最大粒徑或平均粒徑：粉碎后物料的最大粒徑或平均直徑。2.1粉碎機(jī)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)結(jié)合任務(wù)書所給初始參數(shù)，設(shè)計(jì)本機(jī)任務(wù)如下：設(shè)計(jì)參數(shù)：電機(jī)電壓：220V～380V，功率：2.2kw~10kw，轉(zhuǎn)速：1000r/min~2800r/min，機(jī)腔寬度：200mm～500mm，產(chǎn)量：400kg/h~1600kg/h2.2粉碎機(jī)主要結(jié)構(gòu)及工作原理玉米秸稈粉碎機(jī)要移動(dòng)靈活且能適應(yīng)部分的野外工作需求，在野外工作時(shí)電力匱乏，所以不適合采用電動(dòng)機(jī)?？紤]到功耗的問題此粉碎機(jī)我們采用柴油機(jī)作為動(dòng)力源。柴油機(jī)動(dòng)力輸出軸輸出的轉(zhuǎn)速一般達(dá)到粉碎機(jī)主軸要求的轉(zhuǎn)速。此粉碎機(jī)的動(dòng)力是有柴油機(jī)輸出跟給切片裝置主軸，再有切片裝置主軸的另一端傳給粉碎裝置，動(dòng)力的傳遞路線比較簡(jiǎn)單，不需要額外的減速裝置?？紤]到V帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)平穩(wěn)、價(jià)格低廉、緩沖吸振等特點(diǎn)，同時(shí)該機(jī)器動(dòng)力傳遞的距離比較長(zhǎng)，所以該傳動(dòng)系統(tǒng)均采用V帶傳動(dòng)。動(dòng)力傳遞示意圖如圖2-1所示：圖2-1玉米秸稈粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)圖出料口（2）下喂入輥從動(dòng)帶輪（3）行走輪(4)機(jī)架（5）粉碎裝置從動(dòng)帶輪（6）入料口（7）物料傳送帶（8）喂入機(jī)構(gòu)鏈輪此次設(shè)計(jì)的秸稈粉碎機(jī)主要是通過先對(duì)秸稈揉捏壓縮后用鍘切刀破碎鍘切的作業(yè)，動(dòng)力機(jī)啟動(dòng)后，喂入輥先揉捏壓縮秸稈，利用帶輪動(dòng)力傳遞到破碎室的鍘切滾筒上，利用鍘切刀、破碎滾筒的一定旋轉(zhuǎn)，當(dāng)鍘切刀旋轉(zhuǎn)到要與定刀接觸時(shí)，在定刀的配合下，將輸送進(jìn)去的秸稈進(jìn)行切碎。2.3粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.優(yōu)良的螺桿動(dòng)態(tài)壓縮特性：要想讓碎料機(jī)的正常工作運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)載穩(wěn)定，就需要確保動(dòng)力源的穩(wěn)定和連續(xù)，為此，在機(jī)器的底部設(shè)計(jì)了一種上、下兩個(gè)帶掛鉤的螺桿動(dòng)態(tài)壓縮滾筒，頂部的進(jìn)給器是一種上、下可升降的螺桿動(dòng)態(tài)壓縮傳輸裝置，以確保剩余的秸稈被連續(xù)而穩(wěn)定的喂入粉碎室內(nèi)；這種板球形的刃口在輕易切斷多余的秸稈的同時(shí)，也能輕易的伸展開來抓住剩余的秸稈。2．刀具的強(qiáng)度和耐磨性能取決于刀具的材質(zhì)，因此，切削刀具裝置中所使用的刀具材料是65Mn不銹鋼，刀具的刀刃經(jīng)過回火，減小了刃口脆度，減小內(nèi)應(yīng)力，刃口寬度約為25mm，硬度為60Hrc；65Mn的主要屬性指標(biāo)是：抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、彈性模量、泊松比、密度。第3章主要參數(shù)的確定和計(jì)算3.1顆粒尺寸大小在粉碎過程中，秸稈i被送入喂入輥筒。切碎速度v=6m/s，輪刀每秒鐘的切碎次數(shù)為60次，所以理論切碎長(zhǎng)度為：(3-1)式中d—喂入輥直徑(mm)，—喂入輥轉(zhuǎn)速；—輪刀轉(zhuǎn)速，—輪刀刀片數(shù)，i—輪刀主軸轉(zhuǎn)速與喂入輥轉(zhuǎn)速的傳動(dòng)比。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了參數(shù)的設(shè)置：d=80mm，喂入口寬度為192mm，高度為10mm。3.2切碎機(jī)生產(chǎn)率在破碎器出口，進(jìn)入到電機(jī)刀片孔中的材料的數(shù)量與確定電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)速等許多因素之間存在著緊密的聯(lián)系，可以使用以下式的方法來直接進(jìn)行數(shù)值計(jì)算:(3-2)式中—輪刀刀片數(shù)，；—喂入口寬度，；—對(duì)喂入的入口高度進(jìn)行選擇，通常應(yīng)選用最大入口高度的50%～70%，??；—飼料顆粒的理論切碎長(zhǎng)度，；—喂入輥轉(zhuǎn)速，；—經(jīng)喂入輥壓縮后玉米秸稈的體積質(zhì)量，?。还时緳C(jī)理論切碎生產(chǎn)率：代入3.3電機(jī)選擇功率消耗：輸送喂入功率；切碎功率；總功率消耗。作為一種新型，高效率，低能耗柴油機(jī),Y系列發(fā)動(dòng)機(jī)具有尺寸小，能力強(qiáng)，起動(dòng)及工作特性良好等特點(diǎn)，與國(guó)際接軌，適合水泵、壓縮機(jī)等小型農(nóng)機(jī)具及其它大型農(nóng)機(jī)具零部件使用IEC有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。廣泛應(yīng)用于冰箱上的一種新型發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品類型控制范圍一般是80-90,功率一般是2.2kw,轉(zhuǎn)速一般是1420r/min。3.4其余參數(shù)的確定(1)切削滾刀機(jī)器的主軸驅(qū)動(dòng)參數(shù)：由于切削不同種類的秸稈時(shí)，所要求的主軸轉(zhuǎn)動(dòng)剪切的速度并非愈快愈好，為了能有效地提升產(chǎn)量，所以切削滾刀機(jī)器主軸的主軸參數(shù)的轉(zhuǎn)動(dòng)速率應(yīng)該是與切削馬達(dá)同步轉(zhuǎn)動(dòng)速率的一半；也就是n=710r/m，D=40mm，L=260mm。(2)臥式喂料輸入輥直徑參數(shù)：n=169r/min，直徑d=80mm，寬L=200mm。(3)輸送輥參數(shù):n=355r/min，直徑D=80mm，寬度L=200mm。圖3-4喂入輥運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖第4章主要部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1喂入裝置的構(gòu)成所述喂入裝置由：傳送鏈板和上下動(dòng)力滾輪以及壓力裝置組成。其作用是將秸稈按固定速率傳送到粉碎機(jī)內(nèi)擠壓壓縮秸稈，避免粉碎過程中扭曲。為能保證切割的干凈，喂入過程中應(yīng)注意保證喂入的秸稈不發(fā)生相應(yīng)滑移，當(dāng)喂入的秸稈的表面層數(shù)及厚度發(fā)生變化時(shí)也可采用擰緊的方式；使喂入輥上下移動(dòng)來調(diào)節(jié)送料間隙至配置要求:(1)為防止秸稈堆放或者堵塞道路,喂入的速率一定要超過運(yùn)輸速率,所以容量要設(shè)計(jì)的比較大一點(diǎn)設(shè)計(jì)。(2)下喂入輥的上水平面與切刀必須在同一水平面上;(3)為了保證切割質(zhì)量，喂入輥應(yīng)盡可能靠近刀片的切割面,防止落料變形為了有效保證喂入秸稈過程中秸稈不斷地發(fā)生相對(duì)應(yīng)的滑移，喂入輥采用星齒型，其秸稈喂入輥的結(jié)構(gòu)形狀如圖4-1所示：圖4-1喂入輥截面形狀4.2喂入輥工作分析首先，秸稈喂入前厚度和經(jīng)輪壓縮后厚度的關(guān)系是秸稈壓碎機(jī)運(yùn)行的重要參數(shù)之一。在秸稈喂入秸稈壓碎機(jī)前，其厚度需要符合一定的要求。同時(shí)，在經(jīng)過輪壓縮后，秸稈的厚度也需要符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。此外，秸稈在壓縮過程中不受輸送鏈推力，這也是秸稈壓碎機(jī)運(yùn)行的關(guān)鍵因素。其次，兩進(jìn)料輥的摩擦系數(shù)、半徑、摩擦角、夾角和合力的作用也是秸稈壓碎機(jī)運(yùn)行的關(guān)鍵點(diǎn)之一。在秸稈壓碎機(jī)中，兩個(gè)進(jìn)料輥的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)對(duì)秸稈的壓碎效果起著至關(guān)重要的作用。其中，摩擦系數(shù)、半徑、摩擦角、夾角和合力的作用都需要得到合理的控制和調(diào)整，才能夠達(dá)到最優(yōu)的壓碎效果。為了保證秸稈能夠順利卷入秸稈壓碎機(jī)，還需要滿足一定的條件。其中，條件的公式為：2fRcosα≥2Rsinα(4-1)只有在滿足這個(gè)公式的前提下，秸稈才能夠順利地卷入秸稈壓碎機(jī)中。秸稈摩擦夾持角也是秸稈壓碎機(jī)運(yùn)行的關(guān)鍵因素之一。摩擦夾持角必須不小于進(jìn)料輥的摩擦系數(shù)，這樣才能夠保證秸稈能夠被夾持住并經(jīng)過壓碎。此外，秸稈的直徑大小也會(huì)影響進(jìn)料輥的傳動(dòng)性能，因此，需要合理地選擇合適的秸稈直徑大小以保證壓碎效果。最后，大密封角的設(shè)計(jì)可以避免秸稈被卷入導(dǎo)致堵塞。在秸稈壓碎機(jī)中，秸稈被卷入的過程中容易發(fā)生堵塞，這會(huì)影響到整個(gè)生產(chǎn)過程的正常運(yùn)行。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)大密封角可以有效地避免這種情況的發(fā)生。

(4-2)(4-3)將卷入極限條件：代入此式，得(4-4)式中—rmin為為確保讓玉米秸稈喂入輥能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)工作，作物秸稈和玉米秸稈喂入輥間摩擦角可同時(shí)提高或者降低，而降低摩擦角須同時(shí)做好如下三項(xiàng)防護(hù)措施:（1）當(dāng)進(jìn)給層不變時(shí)，進(jìn)給物料厚度降低；（2）在輥軸中心距一定的情況下適量增加半徑；（3）在保證送料層壁厚和軸間間距恒定的情況下，軸心間距適當(dāng)增大。由于上述方法都會(huì)引起粉碎機(jī)參量增大，所以不能隨意改變參量。一般情況下，其直徑在40-80mm之間，如果秸稈喂料輥的半徑太大，或是太小，那么就會(huì)導(dǎo)致輥輪的功率偏低。如果容量太大，喂入輥輪對(duì)離秸稈切割面及平面比較遠(yuǎn)的粒狀秸稈會(huì)造成直接的影響秸稈切割器的質(zhì)量,因此r=80mm。4.3上喂入輥壓緊裝置上下浮動(dòng)式喂入輥的設(shè)計(jì)能夠有效地避免喂料堵塞和喂斷段時(shí)間過長(zhǎng)的問題。其原理是喂入輥能夠上下浮動(dòng)，從而使得喂入的物料能夠順暢地通過輥道，確保了喂料的持續(xù)性和連續(xù)性。為了實(shí)現(xiàn)這種設(shè)計(jì)，加壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)在上下喂入輥之間，采用雙螺旋彈簧式。這種機(jī)構(gòu)能夠提供足夠的壓力和彈性，從而使得喂入輥能夠自由地上下浮動(dòng)，同時(shí)也能夠保證喂入輥的穩(wěn)定性和可靠性。這種設(shè)計(jì)可以降低滑動(dòng)軸承的磨損和熱量，從而延長(zhǎng)機(jī)器的使用壽命和穩(wěn)定性。卸料螺桿高度可隨時(shí)調(diào)節(jié)，以適當(dāng)調(diào)節(jié)向下彈簧浮動(dòng)剛度。這種設(shè)計(jì)能夠根據(jù)物料的不同特性和喂入輥的不同高度來調(diào)整卸料螺桿的高度，從而保證了卸料的順暢和連續(xù)。最大彈簧浮動(dòng)量為80mm，可使上送秸稈卸料輥向上彈簧浮動(dòng)。這種設(shè)計(jì)能夠適應(yīng)不同的卸料情況，從而提高機(jī)器的適用范圍和效率。同時(shí)，這種設(shè)計(jì)也可以防止秸稈等松散物料的堵塞和卡頓現(xiàn)象，從而保證了機(jī)器的穩(wěn)定性和安全性。壓緊機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖如圖4-2所示：圖4-2上喂入輥壓緊裝置1—螺釘2—彈簧3—軸承座4.4切碎器及其技術(shù)要求切碎器零件作為玉米秸稈粉碎機(jī)生產(chǎn)中重要的機(jī)械組成之一，它的性能參數(shù)和設(shè)計(jì)方式的合理性將直接影響到被切碎物料的品質(zhì)、能耗與粉碎機(jī)器旋轉(zhuǎn)工作均勻，粉碎機(jī)各部件要有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，性能優(yōu)越等特點(diǎn)。刀片制作簡(jiǎn)單，安裝容易，磨制容易，裁切省工省時(shí)，負(fù)載均勻，具有不落草的好處。切碎器的技術(shù)要求如下：(1)出現(xiàn)滑切切割形狀可使阻力降低，滑動(dòng)角與滑動(dòng)系數(shù)均用于指示滑動(dòng)作用程度，當(dāng)切割角度一定時(shí)，切割程度越高，切割所節(jié)約工作量越多。 (2)切割需穩(wěn)定不打滑，而滿足的切割條件是：(4-5)式中，—秸稈與動(dòng)定刀片之間摩擦角，一般＝12°，＝38°?！茢D角，動(dòng)刀刃線和定刀刃線間夾角。指刀片最大推擠角小于動(dòng)定刀片摩擦角之和，即≤50°，常?。?0～50°。(3)切割阻力矩要均勻(4)切割速度建議最佳切削速度范圍為35～40m/s，常用的切削速度范圍為18～37m/s。4.5動(dòng)刀刀片的安裝是移動(dòng)螺旋式的，刀片的安裝量在4個(gè)左右，可按工作需要安裝2個(gè)或者4個(gè)。所述切割體與連接螺旋體位于刀片上方的連接線橫向式且縱向與旋轉(zhuǎn)斜向布置并裝設(shè)于整個(gè)滾筒體表面。相對(duì)于其他不同種類螺旋刀片研磨而言，切割刀片滑動(dòng)式切割效果更強(qiáng)，切割運(yùn)動(dòng)阻力更低，切割運(yùn)動(dòng)性能更好，但不太方便刀片加工制造，安裝以及日常維修中的調(diào)節(jié)。4.5.1鍘切刀的靜應(yīng)力分析首先，分析鍘切刀的靜應(yīng)力。由于鍘切刀底面與鍘切刀位于刀座之間是用銷固定連接，與滾筒之間自由度等于零，所以增加了銷孔約束及鍘切刀垂直方向固定約束。分析可知，鍘切刀的應(yīng)力集中主要發(fā)生在銷孔處，最大應(yīng)力也發(fā)生在銷孔處，為，小于刀具材料（65Mn）的許應(yīng)力[]=(安全系數(shù)1.5)；鍘切刀的形變主要發(fā)生在螺栓處，最大變形值為。所以，鍘切刀具有足夠的穩(wěn)定性和強(qiáng)度；刀刃處的應(yīng)力與形變比較小，使得鍘切刀不易磨損。此材料的鍘切刀可以滿足鍘切的條件。4.6定刀本設(shè)計(jì)耗能小，在使用過程中不容易出現(xiàn)磨損。厚度3-6mm,用于承受移動(dòng)刀具給物料帶來的較大影響。刀片面采用優(yōu)質(zhì)鋼體結(jié)構(gòu)三級(jí)碳鋼65Mn制成，滾筒式刀片切割器入刀片面工作區(qū)寬度20mm,刀片面和切割器硬度一般在三級(jí)碳鋼C47-56，水平刀片面工作面與固定傾斜水平刀片的工作垂直線通常有三五條垂直線，水平刀片與固定傾斜刀片之間的工作距離通常是0.5-1.0m,固定刀片的工作厚度是2-3mm。圖4-6定刀4.7機(jī)架及箱體材料的選擇在各種工作環(huán)境下，對(duì)機(jī)架和結(jié)構(gòu)盒體的強(qiáng)度要求應(yīng)該具有一定的機(jī)械剛性，其次要求就是要有高的強(qiáng)度以及良好的抗振動(dòng)性能，考慮到我們所設(shè)計(jì)的機(jī)架結(jié)構(gòu)盒體的外形比較簡(jiǎn)單，所以對(duì)工作環(huán)境也可以沒有特別的要求；可以直接使用一般的鋼或低碳素不銹鋼，例如：Q235等。第5章傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)與計(jì)算5.1傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)?在機(jī)械生產(chǎn)中，驅(qū)動(dòng)裝置是一種很關(guān)鍵的裝置，通過驅(qū)動(dòng)裝置將能量由一部分向下一部分傳輸，以保證整機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。但是，在對(duì)傳輸系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，仍存在著許多值得關(guān)注的問題。首先，要從總體結(jié)構(gòu)的功能特性及各組成部分之間的定位需求出發(fā)，確定各組成部分之間的定位關(guān)系。它是指在進(jìn)行機(jī)械傳動(dòng)的時(shí)候，必須綜合考慮機(jī)械整體的結(jié)構(gòu)、性能、零件間的相互關(guān)系等因素來決定機(jī)械傳動(dòng)的布置與布置。主要流程包括:1.自動(dòng)送料動(dòng)作是由電機(jī)通過帶傳動(dòng)帶動(dòng)喂入輥實(shí)現(xiàn)的。2.電機(jī)通過帶傳動(dòng)將動(dòng)力傳給z軸方向排布的鏈輪，再由鏈條帶動(dòng)從動(dòng)鏈輪將動(dòng)力傳遞給喂入輥。3.電機(jī)通過帶傳動(dòng)將動(dòng)力傳遞給粉碎室的主軸，再將動(dòng)力傳遞給粉碎室的粉碎滾筒。5.2滾刀軸V帶設(shè)計(jì)計(jì)算需傳動(dòng)的功率P=2.2kw，電機(jī)轉(zhuǎn)速=1420r/min，切碎器滾刀軸轉(zhuǎn)速=710r/min，則傳動(dòng)比為i=2。（1）確定計(jì)算功率計(jì)算功率是根據(jù)傳動(dòng)功率，載荷性質(zhì)和每天運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)短而確定的。即(5-1)式中—需要計(jì)算的功率P—傳動(dòng)功率選，代入數(shù)據(jù)得出:。（2）選擇帶型根據(jù)計(jì)算功率=2.42kw和小帶輪轉(zhuǎn)速＝1430r/min，選擇Z型普通V帶（3）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑和。1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑選取。為了提高V帶的壽命，宜選取較大的直徑。選。2）驗(yàn)算帶的速度v計(jì)算帶的速度(5-2)式中—小帶輪的基準(zhǔn)直徑。3）計(jì)算從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑(5-3)式中—大帶輪的基準(zhǔn)直徑。i—傳動(dòng)比。(4)確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度初步確定中心距，取0.7×＜＜2×即0.7×（80+160）＜＜2×（160+80）所以168＜＜480取=250mm取定后，根據(jù)帶傳動(dòng)的幾何關(guān)系，按下式計(jì)算所需帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度根據(jù)選取和相近的V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度=630mm，再根據(jù)來計(jì)算實(shí)際中心距(5-5)根據(jù)需要，中心距的變動(dòng)范圍為：（5）計(jì)算主動(dòng)輪上的包角﹥(5-6)（6）確定帶的根數(shù)z(5-7)其中＝0.97，由＝0.96，由＝0.81，由＝0.15則根取3根帶。（7）確定帶的預(yù)緊力，由q=0.1kg/m(5-8)新帶很容易就會(huì)松弛，安裝時(shí)的預(yù)緊力應(yīng)為156N。（8）計(jì)算作用在軸上的壓軸力(5-9)5.3輸送輥軸V帶設(shè)計(jì)計(jì)算需傳動(dòng)的功率P=2.2kw，電機(jī)轉(zhuǎn)速=1420r/min，輸送輥軸轉(zhuǎn)速=355r/min，則傳動(dòng)比為i=4。（1）確定計(jì)算功率載荷。即功率是根據(jù)載荷傳動(dòng)器的功率P每天載荷運(yùn)轉(zhuǎn)工作時(shí)間持續(xù)的長(zhǎng)短而進(jìn)行確定的(5-10)式中—需要計(jì)算的功率。P—傳動(dòng)功率。選，代入數(shù)據(jù)得：（2）帶型的選擇粉碎機(jī)的功率，小帶輪的轉(zhuǎn)速n=1430r/min，選擇普通V帶。（3）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑和。1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑選取。選取。為了提高V帶的壽命，宜選取較大的直徑。選。2）驗(yàn)算帶的速度v計(jì)算帶的速度(5-11)符合帶速在5～25m/s之間的要求。計(jì)算從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑（4）確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度初步確定中心距，取0.7×＜＜2×即0.7×（80+320）＜＜2×（320+80）所以280＜＜800取=350mm取定后，根據(jù)帶傳動(dòng)的幾何關(guān)系，按下式計(jì)算所需帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度：(5-13)根據(jù)選取和相近的v帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度。再根據(jù)來計(jì)算實(shí)際中心距(5-14)考慮安裝調(diào)整和補(bǔ)償預(yù)緊力的需要，中心距的變動(dòng)范圍為：（5）計(jì)算主動(dòng)輪上的包角﹥(5-15)（6）確定帶的根數(shù)z(5-16)＝0.97，由＝0.96，由＝由＝0.15則根取3根帶。（7）確定帶的預(yù)緊力，由q=0.1kg/m(5-17)新帶容易松動(dòng)，應(yīng)為上述預(yù)緊力的1.5倍即156N。（8）計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的力（簡(jiǎn)稱壓軸力)(5-18)5.4鏈輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算由于鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)精度較高，因此本次設(shè)計(jì)采用鏈輪傳動(dòng)對(duì)玉米秸稈進(jìn)行輸送，通過兩個(gè)鏈輪帶動(dòng)傳動(dòng)鏈移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)秸稈的輸送，根據(jù)設(shè)計(jì)條件，本次選擇的是滾子鏈傳動(dòng)，下圖為滾子鏈結(jié)構(gòu)圖：圖5-1滾子鏈結(jié)構(gòu)圖（1）選擇鏈輪齒數(shù)：由于本設(shè)計(jì)的鏈輪的主要用途就是輸送秸稈，則兩個(gè)配合鏈輪為相同參數(shù)。此設(shè)計(jì)部分鏈傳動(dòng)傳遞效率，所以，根據(jù)本次設(shè)計(jì)的工作條件取前鏈輪齒數(shù)為，則后鏈輪齒數(shù)也是（2）確定計(jì)算功率。根據(jù)查閱參考資料可得，，單排鏈，則計(jì)算功率為：（3）選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距。根據(jù)及，查閱參考資料得，可選16A，鏈條的節(jié)距為p=25.4mm。（4）鏈條的節(jié)數(shù)以及中心距的確定。初選中心距如果中間距離太短，則會(huì)使鏈在工作時(shí)產(chǎn)生更多的旋轉(zhuǎn)，從而使鏈發(fā)生更多的彎曲，產(chǎn)生更多的應(yīng)力，從而使鏈在工作時(shí)產(chǎn)生更大的摩擦和疲勞。同時(shí)因其中心距離較短，使得小鏈輪上的鏈環(huán)與鏈環(huán)之間的夾角減小，使得各齒環(huán)上的負(fù)荷增加；容易產(chǎn)生跳齒，斷鏈等缺陷。中間間距過大，垂度過大，導(dǎo)致齒廓松動(dòng)。所以，在這種情況下，如果沒有其它的條件來約束，通常是合適的：，最大80P。但因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)中需要輸送的秸稈距離相對(duì)較遠(yuǎn)，而且本次設(shè)計(jì)中設(shè)置有托板避免鏈條垂度過大，因此可大于80P。取，相應(yīng)的鏈節(jié)數(shù)為：==144.5取鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)節(jié)。計(jì)算鏈速，確定潤(rùn)滑方式。由和鏈號(hào)16A，通過查閱參考文獻(xiàn)可知應(yīng)采用滴油潤(rùn)滑。（6）計(jì)算壓軸力。有效圓周力為假設(shè)鏈輪的水平布置時(shí)的壓軸力系數(shù)，則壓軸力為設(shè)計(jì)結(jié)論鏈條型號(hào)16A、鏈輪齒數(shù)Z=24、Z=24、鏈節(jié)數(shù)L=144、中心距a=1530mm。表5-1鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)參數(shù)名稱齒數(shù)鏈條型號(hào)鏈節(jié)數(shù)中心距(mm)符號(hào)ZZLa參數(shù)242416A14415305.5喂入輥主動(dòng)軸的設(shè)計(jì)喂入鏈主動(dòng)輪軸傳遞的功率，轉(zhuǎn)速n＝169r/min，半徑r＝40mm，先求作用在軸上的力(5-29)有效圓周力，按水平布置取壓軸系數(shù)，故（1）軸上零件的安裝方案，如圖5-2所示：圖5-2零件的安裝方案（2）下喂入輥軸的載荷分析，如圖5-3圖b、c、d、e、f、g圖所示：圖5-3b軸的受力情況圖5-3c軸上水平方向受力圖圖5-3d水平面的彎矩圖5-3e軸上垂直方向受力圖圖5-3f垂直面的彎矩圖5-3g總彎矩圖5-3下喂入輥軸的載荷分析（2）選擇軸的材料由于此軸的能量傳輸小，而具有高功率，并且對(duì)速度有較高的要求，所以它選擇了45鋼并聯(lián)的調(diào)質(zhì)材料來進(jìn)行處理，其流體動(dòng)力傳動(dòng)性能特征，具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：（3）初步計(jì)算軸的直徑選取A0＝126～103，取A0＝115考慮到軸的動(dòng)力力矩鏈輪和軸的傳動(dòng)力矩鍵槽對(duì)最小固定輪和軸的最大運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的最大運(yùn)動(dòng)削弱，軸徑向的圓周尺寸增大10%，再將最小固定輪和軸徑向的圓周尺寸調(diào)節(jié)為且取固定值為

m/d=16

mm

（此最小固定值一般用于一個(gè)能夠同時(shí)接受最大傳動(dòng)扭矩和最小力矩等作用的固定輪和軸段的最小固定度和軸徑）。（4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)選圓、三角形、球形的本體接觸軸承圓圓球以及它的取球與軸承，在進(jìn)行材料加工時(shí)，最大程度地方便組裝，將球與主體軸承接頭的結(jié)構(gòu)本體接觸直徑的固定編號(hào)為7206

AC獲取出來。它的外部大小是d×d×b=30×62×16；.軸的各段直徑、長(zhǎng)度。，此段為軸承，長(zhǎng)度取L1＝47mm；，此處為兩個(gè)滾筒軸,長(zhǎng)度取L2＝346mm；，此段為軸承，長(zhǎng)度取L3＝57mm；，此處為鏈輪，長(zhǎng)度可取L4＝88mm；即此軸的總長(zhǎng)度：L＝L1+L2+L3+L4＝538mm（5）軸的校核轉(zhuǎn)動(dòng)輸送扭矩功率T=95.5×105p/n=95.5×105×0.15/1169=8953N.mm(其中t和p為一個(gè)喂動(dòng)輸入輥的轉(zhuǎn)動(dòng)輸送扭矩功率大約為0.15kw)，則，，DB＝100mm。軸受力情況如圖b)所示，其中CA＝220mm，CB＝180mm。1）求軸上的載荷軸上受力如圖，分別在水平面內(nèi)圖c）和垂直面內(nèi)圖e）進(jìn)行計(jì)算。由（水平面見圖c）得，方向按左順右逆原則，則由力平衡方程，則由（垂直面見圖e）得，方向按左順右逆原則，則由力平衡方程，則合成支反力2）計(jì)算水平面的彎矩，畫彎矩圖，方向按左順右逆原則,如圖d）所示3）計(jì)算垂直面的彎矩，畫彎矩圖，方向按左順右逆原則，如圖f）所示4）合成彎矩，并畫總彎矩圖公式為(5-30)式中—總彎矩—水平面方向的彎矩—垂直面方向的彎矩。其中表示水平面方向的彎矩，表示垂直面方向的彎矩，對(duì)應(yīng)點(diǎn)合成，如圖g）所示N·mmN·mmN·mm5）由圖g）可知危險(xiǎn)截面為C、B，強(qiáng)度條件為(5-31)式中—疲勞強(qiáng)度M—彎矩T—扭矩α—折合系數(shù)。當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，取α≈1；此處取0.6；則αT＝0.6×8953=5372N·mm。查得W＝0.1d3C截面取M最大值即22677N·mm，W＝0.1d3＝0.1×303＝2700則故C截面安全。B截面取M＝21360，W＝0.1,d3＝0.1×303＝2700則