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編 號 無錫太湖學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 題目： AHZC0655 錘片粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動(dòng) 化 專 業(yè) 學(xué) 號： 0923827 學(xué)生姓名： 奚 偉 指導(dǎo)教師： 俞經(jīng)虎 （職稱：副教授 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） AHZC0655 錘片粉碎 機(jī)的設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi) 容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外， 本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作 品。 班 級： 機(jī)械 97 學(xué) 號： 0923827 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 無錫太湖學(xué)院 信 機(jī)系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 任 務(wù) 書 一、題目及專題： 1、題目 AHZC0655 錘片粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù) 粉碎在飼料的生產(chǎn)過程中是至關(guān)重要的一道工序， 對于原材料的充分利用 以及動(dòng)植物的充分吸收起到關(guān)鍵作用。 而此次設(shè)計(jì)的錘片式粉碎機(jī)則是當(dāng)前粉 碎機(jī)內(nèi)最為常見的一類， 它是一種利用高速旋轉(zhuǎn)的錘片來擊碎飼料的機(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)。 粉碎飼料原料常用擊碎、磨碎、壓碎或鋸切碎等方式。但是，從粉碎粒 度以及效率等要求出發(fā)，粉碎飼料原料采用最廣泛的是錘片粉碎機(jī)（擊碎）。 因此，分析研究并設(shè)計(jì)錘片粉碎機(jī)具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： 熟悉錘片粉碎機(jī)的發(fā)展歷程，特別是近十幾年來的先進(jìn)的粉碎機(jī)的特點(diǎn)； 熟練掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的方法并將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到設(shè)計(jì)上； 熟練掌握 CAD 等作圖軟件并運(yùn)用到設(shè)計(jì)機(jī)械上； 掌握機(jī)械的設(shè)計(jì)、可行性分析、材料的選用、機(jī)械的裝配； II 分析所設(shè)計(jì)的機(jī)器的性能的優(yōu)點(diǎn)及不足并提出展望； 四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 97 班 姓名 奚 偉 五、開始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問）： 指導(dǎo)教師簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學(xué)科組組長研究所所長 簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 日 摘 要 粉碎是糧食加工生產(chǎn)過程中一道至關(guān)重要的工序，對于原材料的充分利用以及動(dòng)植 物的充分吸收起到關(guān)鍵作用，能夠極大地提高飼料的利用率；同時(shí)，粉碎原料粒度的小 III 對后續(xù)工序(如制粒等) 的難易程度和成品質(zhì)量都有著非常重要的影響，而且，粉碎粒度的 大小直接影響著生產(chǎn)成本，在生產(chǎn)粉狀配合飼料時(shí)，粉碎工序的電耗約為總電耗的 50% 70%。粉碎粒度越小，越有利于動(dòng)物消化吸收，也越有利于制粒，但同時(shí)電耗會(huì)相 應(yīng)增加，反之亦然。 粉碎過程的實(shí)質(zhì)是通過輸入能量使得物料的比表面積增大的過程。在此過程中，能 量消耗在表面積增大、顆粒變形、摩擦、組織結(jié)構(gòu)的變化方面。對于不同性質(zhì)的原料， 不同的粉碎方式，不同的輸入能量，粉碎過程也不同。 我國每年粉碎加工總量達(dá) 2 億多噸。飼料粉碎機(jī)作為飼料工業(yè)的主要裝備，對飼料 質(zhì)量、飼料報(bào)酬、飼料加工成本的形成是一個(gè)重要因素。所以，恰當(dāng)?shù)卣莆辗鬯榧夹g(shù)、 選用適當(dāng)?shù)姆鬯闄C(jī)型是飼料生產(chǎn)不可忽視的問題。 本課題設(shè)計(jì)的是一種經(jīng)濟(jì)節(jié)能型錘片粉碎機(jī)。本錘片粉碎機(jī)用于玉米等物料的破碎， 具有產(chǎn)能高，節(jié)約能源，破碎效率高等特點(diǎn)。操作簡便，維修方便，使用壽命長。 關(guān)鍵詞：粉碎；飼料加工；錘片式；節(jié)能高效 Abstract Grinding is a very important procedure in food processing production process, to make full IV use of raw materials and the animals and plants to play a key role fully absorbed; the same time, crushed raw grain have a very significant impact on the degree of small follow-up processes (such as granulation, etc.), the ease and quality of finished products; Moreover, the granularity of the size of a direct impact on production costs in the production of powdered formula feed, grinding process power consumption is about the total power consumption of 50% to 70%. The smaller the granularity, the more conducive to animal digestion and absorption, the more conducive to granulation, but power consumption will increase accordingly, and vice versa. The substance of the crushing process materials through the input energy makes the process of increasing the specific surface area. In this process, the energy consumption in the surface area increases, the particle deformation, friction, and organizational structure change. Crushing the raw materials of different nature, different input energy, the process of pulverizing. China smash the processing of a total of more than 200 million tons a year. The feed mill equipment, as the feed industry and feed quality, feed efficiency, feed processing cost is an important factor. Therefore, the proper grasp of grinding technology, selection of the appropriate type of shredder feed production can not be ignored. The subject of design is an economical and energy-efficient hammer mill. The hammer mill for crushing of materials such as corn, high productivity, energy conservation, fragmentation and high efficiency. Simple operation, easy maintenance, long service life. Key words: crushing process；feed processing; hammer smashing; Energy conservation； efficient 目錄 摘 要 .............................................................................................................................................III ABSTRACT ..................................................................................................................................IV V 1 緒論 .............................................................................................................................................1 1.1 粉碎理論 ...............................................................................................................................1 1.2 粉碎的方法 ...........................................................................................................................1 1.2.1 壓碎 .................................................................................................................................1 1.2.2 劈碎 .................................................................................................................................2 1.2.3 沂碎 .................................................................................................................................2 1.2.4 沖擊破碎 .........................................................................................................................2 1.2.5 磨碎 (研磨 ) .....................................................................................................................2 1.3 粉碎機(jī)的分類 .......................................................................................................................3 1.4 錘片粉碎機(jī)的概況 ...............................................................................................................3 1.5 錘片粉碎機(jī)的原理 ...............................................................................................................4 1.6 錘片粉碎機(jī)的分類 ...............................................................................................................5 1.7 國內(nèi)外錘片式粉碎機(jī)發(fā)展概況 ...........................................................................................6 1.7.1 國外錘片式粉碎機(jī)發(fā)展概況 ........................................................................................6 1.7.2 我國的錘片式粉碎機(jī)發(fā)展概況 ....................................................................................7 2 錘片粉碎機(jī)的總體設(shè)計(jì) .............................................................................................................9 2.1 原理及工作類型 ...................................................................................................................9 2.2 錘片粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu) ...............................................................................................................9 2.3 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 .............................................................................................................................10 3 錘片粉碎機(jī)主要部件的設(shè)計(jì)說明 ...........................................................................................11 3.1 已知條件 .............................................................................................................................11 3.2 電機(jī)的選擇 .........................................................................................................................11 3.3 V 型帶設(shè)計(jì) ..........................................................................................................................11 3.4 主軸的設(shè)計(jì) .........................................................................................................................14 3.4.1 選擇軸的材料及熱處理 ..............................................................................................14 3.4.2 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ..........................................................................................................15 3.4.3 軸的強(qiáng)度校核 ..............................................................................................................16 3.4.4 軸承的校核 ..................................................................................................................19 3.4.5 軸承的校核 ..................................................................................................................19 3.4.6 有限元分析 ..................................................................................................................20 3.5 錘片的設(shè)計(jì) ........................................................................................................................22 3.6 轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì) .........................................................................................................................24 3.7 篩網(wǎng)和齒板的設(shè)計(jì) .............................................................................................................25 VI 3.8 排料裝置的設(shè)計(jì) .................................................................................................................25 3.8.1 粉碎機(jī)排料裝置的概況 ..............................................................................................25 3.8.2 輸送設(shè)備的選擇 ..........................................................................................................26 3.8.3 螺旋輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ..............................................................................................27 4 錘片粉碎機(jī)的操作、維護(hù)和檢修 ...........................................................................................28 4.1 生產(chǎn)操作 .............................................................................................................................28 4.2 設(shè)備維護(hù)和更換 .................................................................................................................28 4.3 設(shè)備的定期檢修 .................................................................................................................29 4.4 錘片和篩網(wǎng)的更換 .............................................................................................................29 5 結(jié)論與展望 ...............................................................................................................................30 5.1 結(jié)論 .....................................................................................................................................30 5.2 不足之處及未來展望 .........................................................................................................30 致謝 ...............................................................................................................................................31 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................................32 AHZC0655 錘片粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 1 1 緒論 1.1 粉碎理論 粉碎過程的實(shí)質(zhì)是通過輸入能量使得物料的比表面積增大的過程。在此過程中，能量消 耗在表面積增大、顆粒變形、摩擦、組織結(jié)構(gòu)的變化方面。對于不同性質(zhì)的原料，不同的粉 碎方式，不同的輸入能量，粉碎過程也不同。 實(shí)際粉碎過程中的粉碎料粒度分布受到兩個(gè)主要因素的影響，即原料性質(zhì)和粉碎設(shè)備結(jié) 構(gòu)與操作參數(shù)，實(shí)際粉碎過程是一個(gè)比較復(fù)雜的過程，有以下三種粉碎破壞模型。 （1）體積粉碎模型 物料初始粉碎時(shí)整個(gè)顆粒就收到全面破壞，但初始生成物種大多數(shù)為粒度較大的中間顆 粒，隨著粉碎的進(jìn)行，這些中間顆粒逐漸被粉碎成細(xì)小顆粒，達(dá)到穩(wěn)定，粉碎能耗與體積變 化成正比。這種模型反映了大多數(shù)粉碎的過度過程，社用于一般脆性物料的沖擊粉碎。 （2）表面粉碎模型 物料的粉碎進(jìn)發(fā)生在顆粒的表面，而不發(fā)生在顆粒內(nèi)部，即物料的粉碎過程是從外層逐 漸向內(nèi)層破碎的，所需能量與粉碎后新生的表面積成正比。該模型適用于各種物料的微粉碎 和超微粉碎、韌性和堅(jiān)硬物料的粉碎，粉碎作用方式主要是研磨和低強(qiáng)度沖擊粉碎。 （3）均一粉碎模型 粉碎過程中輸入至物料顆粒的能量直接傳遞到顆粒的各個(gè)部分，顆粒被直接粉碎成均勻 的細(xì)小顆粒，粉碎能耗與物料內(nèi)產(chǎn)生的裂紋長度成正比。適用于低強(qiáng)度脆性物料的強(qiáng)力沖擊 粉碎。 1.2 粉碎的方法 物料粉碎的方法類型繁多，但按施力方法不同對物料粉碎有擠壓、彎曲、沖擊、 剪切 和研磨等方法。 而在粉碎機(jī)械中， 施 力 情 況 卻 是 很 復(fù) 雜 的 ， 往往是幾種施力方式同時(shí)存在， 當(dāng)然在某一臺(tái)粉碎機(jī)械中也只有一種或二種主要施力。 由于物料顆粒本身的形狀是不規(guī)則的、 而且不同物料的物性不同， 所以應(yīng)該采用不同的 粉研方法。利用機(jī)械力粉碎物料按施加外力的不同有如下幾種方法。 1.2.1 壓碎 在兩塊工作面之間放置， 然后施加壓力， 物料在受到壓應(yīng)力作用后達(dá)到其抗壓強(qiáng)度而破 碎其工作原理見圖a 。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 圖 1.1 機(jī)械力粉碎方式 1.2.2 劈碎 將物料置于一個(gè)平面和一個(gè)帶尖棱的工作平面之間， 當(dāng)物料受到帶尖棱的工作平面 力的作用時(shí)， 物料會(huì)沿著壓力作用線的方向劈裂。 劈裂的原因是由于劈裂平面上的拉項(xiàng) 力達(dá)到或超過物料拉伸強(qiáng)度極限。 物料本身的拉伸強(qiáng)度極限比抗壓強(qiáng)度極限小的多。其 工作原理見圖 b。 1.2.3 沂碎 在彎曲應(yīng)力作用下物料破碎。 破碎后的物料受集中載荷作用： 支點(diǎn)簡支梁或多支點(diǎn)梁， 當(dāng) 物料的彎曲應(yīng)力達(dá)到物料的彎曲強(qiáng)度時(shí)， 即被折斷而破碎。其工作原理見圖 c、d。 1.2.4 沖擊破碎 在沖擊力作用下物料破碎， 見圖 f， 其破碎力是瞬時(shí)作用的，具有效率高、 破碎比大、能量 消耗小的特點(diǎn)。沖擊破碎有如下幾種情況： 固定的工作面受到高速運(yùn)動(dòng)的物料的沖擊； 物料受到運(yùn)動(dòng)的工作體的沖擊； 高速運(yùn)動(dòng)的物料互相沖擊； 懸空的物料受到高速運(yùn)動(dòng)的工作體的沖擊。 1.2.5 磨碎 (研磨 ) 在受到一定的壓力和剪切力作用后，物料與運(yùn)動(dòng)的工作表面之間其剪切應(yīng)力達(dá)到物料 的剪切強(qiáng)度極限時(shí)， 物料便粉碎； 或物料彼此之間摩擦?xí)r的剪切、 磨削作用 而使物料粉碎， 見圖g。 根據(jù)以上幾種粉碎方式得出有以下幾種不同的工作原理的機(jī)構(gòu)可供選擇。 1.3 粉碎機(jī)的分類 在飼料、肥料、燃料的生產(chǎn)使用中，粉碎機(jī)主要有壓碎機(jī)、輥式粉碎機(jī)、磨碎機(jī)、齒爪 AHZC0655 錘片粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 3 式粉碎機(jī)、錘式粉碎機(jī)、刀式粉碎機(jī)等幾大類型。 1)壓碎機(jī) 壓碎機(jī)是利用兩個(gè)表面光滑、大小相同的壓輥，以相同的速度相向運(yùn)轉(zhuǎn)，對進(jìn)入物料產(chǎn) 生壓力，在壓力與摩擦力的作用下，將物料壓扁或破碎。根據(jù)以上特點(diǎn)，有人送給這類粉碎 機(jī)一個(gè)比較通俗易懂的稱謂-壓扁機(jī)。 2)輥式粉碎機(jī) 輥式粉碎機(jī)又分為圓柱形拉絲輥式粉碎機(jī)、方體鋸齒輥式粉碎機(jī)兩個(gè)小類別。輥式粉碎 是利用表面有銳利鋸齒狀的兩個(gè)相同或不同大小而轉(zhuǎn)速不同的對輥將物料進(jìn)行切碎、沖擊、 擠壓，生產(chǎn)出不同細(xì)度的顆粒。優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)量高、粉末少，顆粒成型好，缺點(diǎn)是對水分要求嚴(yán) 格(17%)，對油料作物、纖維含量高物料不適合，一般應(yīng)用在干燥后顆粒或塊、片狀物料的 破碎。這種粉碎機(jī)又被人們稱為對輥式破碎機(jī)或碎粒機(jī)。 3)磨碎機(jī) 磨碎機(jī)是利用機(jī)體內(nèi)兩個(gè)表面帶有齒槽的圓齒盤或圓錐型齒盤作相對運(yùn)轉(zhuǎn)，將進(jìn)入物料 摩擦、壓榨，生產(chǎn)出各種粒度的成品，特點(diǎn)是動(dòng)力配置小、體積小、價(jià)位低、粉末多，成品 中鐵的含量高，主要用于糧食加工、食品制造方面。 4)齒爪式粉碎機(jī) 齒爪式粉碎機(jī)利用機(jī)體內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子盤與固定齒盤相咬合，將物料打擊、沖撞，憑 篩片細(xì)化成需要的粉 末或顆粒。特點(diǎn)是細(xì)度高，均勻性好，主軸轉(zhuǎn)速高，但相對產(chǎn)量低，傳動(dòng)方式單一。 5)錘式粉碎機(jī) 錘式粉碎機(jī)是靠轉(zhuǎn)子的錘或錘片在轉(zhuǎn)子的運(yùn)轉(zhuǎn)下，對物料撞擊破碎，再用篩片細(xì)化。特 點(diǎn)是用途廣，產(chǎn)量高，傳動(dòng)連接方式靈活，空車啟動(dòng)迅速，維護(hù)方便，被廣泛地應(yīng)用在飼料、 肥料、燃料、糧油生產(chǎn)當(dāng)中，人們形象地稱之為廣譜性粉碎機(jī)。錘式粉碎機(jī)根據(jù)性能、構(gòu)造 又分為多功能粉碎專用高效型、水滴式、立軸錘式、雙立軸錘式等多種樣式的粉碎機(jī)。 6)刀式粉碎機(jī) 刀式粉碎機(jī)又叫切片式多功能粉碎機(jī)，先由刀片將固體物料切片或段，而后利用錘片對 物料做選擇性粉碎。這類粉碎機(jī)適合粗切或粗粉，用途單一。 1.4 錘片粉碎機(jī)的概況 錘片粉碎機(jī)是飼料加工的主要設(shè)備，錘片式粉碎機(jī)基本構(gòu)造包括錘片轉(zhuǎn)子、圓筒篩板錘 片和固定在錘片轉(zhuǎn)子周圍的沖擊齒板。其工作原理是被粉碎的物料自上部給料口靠重力進(jìn)入， 其下落一段過程后，受到高速運(yùn)動(dòng)的錘片打擊，低速的物料在首次與高速的錘片發(fā)生劇烈的 撞擊后，被錘片撞擊后進(jìn)入加速區(qū)，在此時(shí)顆粒速度能在很短的時(shí)間內(nèi)被提高到接近錘片的 末端線速度，并隨著錘片一起作圓周運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而在全速區(qū)逐漸形成物料環(huán)流層，同時(shí)物料也 得到進(jìn)一步的粉碎。在轉(zhuǎn)子下部，設(shè)有篩板， 粉碎物料中小于篩孔尺寸的粒級通過篩板排出， 大于篩孔尺寸的粗粒級阻留在篩板上繼續(xù)受到錘子的打擊和研磨，最后通過篩板排出機(jī)外。 錘片式飼料粉碎機(jī)因其占地面積小、粉碎效率高、耗電量小等優(yōu)點(diǎn)，在目前飼料工業(yè)中得到 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 了廣泛的普及應(yīng)用。 錘片式粉碎機(jī)在國外飼料工業(yè)生產(chǎn)中同樣有著廣泛的應(yīng)用。因?yàn)樵陲暳纤迷仙洗嬖?著不同，美國的飼料配方主要是以玉米和小麥為基礎(chǔ)的，很少使用難以粉碎的谷物，例如燕 麥、大麥等,而歐洲的飼料多采用混合粉碎的方式，并且經(jīng)常沒有任何谷物原料；而原料水 分也略高于美國。由于這樣的原因進(jìn)而使得錘片式粉碎機(jī)向兩個(gè)方向發(fā)展：歐洲的粉碎機(jī)講 究沖擊齒板面積大，而美國的產(chǎn)品則追求篩板面積大。 1.5 錘片粉碎機(jī)的原理 粉碎機(jī)是由裝有錘片的安裝固定在主軸上的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子外圍安裝的齒板或篩片組成。電 機(jī)與轉(zhuǎn)子一般采用直聯(lián)傳動(dòng)。粉碎機(jī)一般采用上進(jìn)料，物料進(jìn)入錘片和篩片的間隙中，在懸 空狀態(tài)下被一定線速運(yùn)轉(zhuǎn)的錘片強(qiáng)烈打擊，成為若干碎粒，物料在錘片運(yùn)動(dòng)的圓形軌跡的切 線方向撞擊在篩片或齒板上，部分碎粒穿過篩孔，排出機(jī)外為合格物料，不合格的物料再回 彈，再受錘片打擊，如此往復(fù)達(dá)到粉碎目的。同時(shí)，物料在粉碎過程中以階梯式的軌跡環(huán)行 運(yùn)動(dòng)，通常叫做環(huán)流（見示意圖） 。環(huán)流是不能破壞的，所謂水滴式、在篩板低部設(shè)一 U 形 槽根本沒有起到任何破壞環(huán)流的作用。它破壞的只是該裝置所占區(qū)域的環(huán)流，但該區(qū)域的粉 碎功能也隨之消失了。 1、篩片 2、物料環(huán)流軌跡 3、脆片運(yùn)轉(zhuǎn)軌跡 圖 1.2 環(huán)流 AHZC0655 錘片粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 5 1.6 錘片粉碎機(jī)的分類 按照粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子軸的布置位置可分為臥式和立式。通常錘片粉碎機(jī)是指的臥式粉碎機(jī)。 最近我國生產(chǎn)出立軸式錘片粉碎機(jī)，在性能上它具有很大的優(yōu)越性，將有可能取代現(xiàn)有臥式 錘片粉碎機(jī)。 按照物料進(jìn)入粉碎室的方向，錘片粉碎機(jī)可以分為切向喂入式、軸向喂入式和徑向喂入 式三種（圖1.3） 。按某些部位的變異，它又有各種特殊型式：如水滴式粉碎機(jī)和無篩粉碎機(jī) 等。 1.切向喂入式粉碎機(jī)（圖1.3a）飼料從粉碎室切向方向喂入，上機(jī)體安有齒板，故篩片 包角一般為180。它可以粉碎谷物、油餅（粕） 、秸稈等各種飼料，其通用性較好，既粉碎 谷物，也粉碎小塊豆餅和切碎后的莖桿及牧草。 2. 軸向喂入式粉碎機(jī)（圖1.3b）飼料從主軸方向進(jìn)入粉碎室，即依靠安裝在轉(zhuǎn)子上的 葉片起風(fēng)機(jī)作用將物料吸進(jìn)粉碎室。這種粉碎機(jī)的轉(zhuǎn)子為懸臂式，轉(zhuǎn)子周圍一般為包角 360的篩片（環(huán)篩或水滴形篩） 。其適于粉碎谷物，但在喂入口安裝切片后，又可粉碎牧草， 莖桿等。 3.徑向喂入式粉碎機(jī)（圖1.3c）特點(diǎn)是整個(gè)機(jī)體左右對稱、飼料從轉(zhuǎn)子頂部進(jìn)入粉碎室， 轉(zhuǎn)子可正反轉(zhuǎn)使用，這樣，當(dāng)錘片的一側(cè)磨損后，可以通過改變位于粉碎室正上方導(dǎo)料機(jī)構(gòu) 的方向以改變物料進(jìn)入粉碎室的方向。同時(shí)，由于聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用，轉(zhuǎn)子的運(yùn)轉(zhuǎn)方向隨之發(fā) 生改變，這樣不必拆卸錘片即可實(shí)現(xiàn)錘片工作角轉(zhuǎn)換，大大簡化了操作過程（圖1.3） 。徑向 喂入式粉碎機(jī)的篩片包角大多為300左右，有利于排料。 a. 切向喂入 b. 軸向喂入 c. 徑向喂入 1. 進(jìn)料口 2. 轉(zhuǎn)子 3. 錘片 4. 篩片 5. 轉(zhuǎn)子 圖1.3 錘片粉碎機(jī)類型 4.水滴式粉碎機(jī)（圖1.4） 由于粉碎室形飯店水滴頁得名。它是軸向喂入式粉碎機(jī)的一 種變形，其篩片做成水滴形狀，目的是破壞物料環(huán)流層。據(jù)資料，這種粉碎機(jī)可以提高粉碎 效率，降低能耗。按篩片結(jié)構(gòu)的不同，水滴式粉碎機(jī)又分為全水滴篩式（圖1.4a）和部分齒 板式（圖1.4b） 。后者的篩片包角只有270，在粉碎室的頂部則安裝齒板，這種形式可以提高 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 篩片的使用壽命，但篩分效率較前者有所降低。 a. 全水滴篩式 b. 部分齒輪式 1. 錘片 2. 篩片 3.齒板 圖1.4 水滴式粉碎機(jī) 1.7 國內(nèi)外錘片式粉碎機(jī)發(fā)展概況 1.7.1 國外錘片式粉碎機(jī)發(fā)展概況 1895年美國研制出人類歷史上第一臺(tái)錘片式粉碎機(jī)，之后錘片式粉碎機(jī)在國外飼料工業(yè) 生產(chǎn)中便得到迅速發(fā)展。MIAG 公司在上世紀(jì)50年代研制的 H880型錘片式粉碎機(jī)同時(shí)配用兩 臺(tái)轉(zhuǎn)速不同的電動(dòng)機(jī)，使該公司當(dāng)時(shí)不僅在制粒方面，而且在錘片式粉碎領(lǐng)域都處于領(lǐng)先地 位。該機(jī)型可稱為第一臺(tái)真正用于配合飼料工業(yè)的錘片式粉碎機(jī)。當(dāng)時(shí)，人們對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 3000r/min 是很推崇的。在以后的數(shù)年，人們的注意力集中在降低錘片式粉碎機(jī)的工作噪聲 上，其主要措施之一是降低轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，一般降為10001500r/min。為保持恰當(dāng)?shù)腻N片末 端線速度，粉碎機(jī)的轉(zhuǎn)子直徑必然要同時(shí)增大。Biihler-Beka 公司研制了這類機(jī)型的第一 代產(chǎn)品zinal 系列粉碎機(jī)，其轉(zhuǎn)子直徑約為11001200mm，粉碎室寬度為350650mm。隨 后又有被稱為大型粉碎機(jī)的產(chǎn)品不斷問世，典型的如 Lame-miag 公司產(chǎn)品，其粉碎室直徑為 1200mm，篩板寬度達(dá)1100mm；Amandus kahl 公司生產(chǎn)的 Akana2000型，其轉(zhuǎn)子直徑為 1200mm，篩板寬度1000mm，配用動(dòng)力355kW；Afall/zaragoza 公司的產(chǎn)品，其粉碎室直徑達(dá) 1446mm，篩板寬度達(dá)1100mm。綜合各種資料可以發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)錘片式粉碎機(jī)盡管有許多相同 之處，但仍存在很大區(qū)別，其重要原因在于飼料廠所用原料的不同。歐洲的飼料廠多為混合 粉碎（先配料后粉碎） ，且經(jīng)常沒有任何谷物原料；而大多數(shù)美國的飼料配方是以50%的玉米 或小麥為基礎(chǔ)的，很少使用難以粉碎的比如燕麥、大麥之類的谷物等，原料水分也略低于歐 AHZC0655 錘片粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 7 洲。 還有其它變型粉碎機(jī)，如渦輪粉碎機(jī)，其特點(diǎn)為在粉碎室篩片的末尾或在與進(jìn)料口約成 270角處，使未過篩的粗粒物料沿垂直方向向上拋出粉碎室，然后靠重力作用返回粉碎區(qū)。 該機(jī)型的優(yōu)點(diǎn)是不需配備外設(shè)篩分設(shè)備，粗粒物料在機(jī)內(nèi)自行循環(huán)；缺點(diǎn)是整機(jī)結(jié)構(gòu)不對稱， 不能通過簡單調(diào)換轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向來利用錘片的兩側(cè)。 大多數(shù)錘片式粉碎機(jī)都具有結(jié)構(gòu)對稱，轉(zhuǎn)子可正反轉(zhuǎn)以利用錘片兩側(cè)的特點(diǎn)，外形多為 上部帶斜角的矩形，同時(shí)水滴式的也較流行，在國外，近年來為適應(yīng)飼料粉碎的特點(diǎn)及需求， 還有采用變頻裝置控制錘片式粉碎機(jī)的轉(zhuǎn)速來改善其粉碎性能。在結(jié)構(gòu)上，最新的還有立式 錘片式粉碎機(jī)。 1.7.2 我國的錘片式粉碎機(jī)發(fā)展概況 目前，飼料粉碎機(jī)在我國有著很好的應(yīng)用和發(fā)展。我國飼料粉碎機(jī)的生產(chǎn)企業(yè)約有 300 多家，生產(chǎn)的產(chǎn)品品種、規(guī)格齊全，能基本滿足我國畜牧、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的需要，但還有 一些有特殊要求的飼料粉碎機(jī)和特大功率的機(jī)型,仍然需要從國外進(jìn)口。我國現(xiàn)在生產(chǎn)的許 多規(guī)格的產(chǎn)品已經(jīng)能替代進(jìn)口產(chǎn)品，在主要的技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)接近國際先進(jìn)水平，而且在價(jià)格 上有很大的優(yōu)勢。在我國生產(chǎn)的各種機(jī)型都有不同數(shù)量的出口，其中出口批量較大的是小型 粉碎機(jī)，主要銷往非洲、東南亞等第三世界國家。 70 年代以前，我國幾乎沒有專業(yè)化的錘片式粉碎機(jī)械生產(chǎn)廠家。錘片式粉碎機(jī)作為一 個(gè)專業(yè)化的機(jī)械制造行業(yè)則是在 80 年代初才開始發(fā)展起來的。發(fā)展初期，是非常艱難的， 因?yàn)榇嬖谥鴩H上的技術(shù)壁壘等緣故，許多關(guān)鍵技術(shù)需要自己不斷去研究和探索，其中的艱 辛不是一句兩句就能說出來的，凝聚著多少人的智慧的結(jié)晶才達(dá)到現(xiàn)今的成果。所以我們更 應(yīng)該為今天的成果而向過去的前輩們致敬。隨著錘片式粉碎機(jī)產(chǎn)品的理論研究和對國外引進(jìn) 樣機(jī)的分析、消化和吸收，以及一些新的國際標(biāo)準(zhǔn)的采用，該行業(yè)制定了 ZBB9301889錘片式飼料粉碎機(jī)一般技術(shù)條件 、GB697186飼料粉碎機(jī)試驗(yàn)方法 和 JB/T9822.199錘片式飼料粉碎機(jī) 技術(shù)條件 、SB/T10117 92錘片粉碎機(jī)等國家 標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以指導(dǎo)錘片式粉碎機(jī)的研制、1895 年美國研制出人類歷史上第一臺(tái)錘片 式粉碎機(jī)，之后錘片式粉碎機(jī)在國外飼料工業(yè)生產(chǎn)中便得到迅速發(fā)展。 因?yàn)樵陲暳纤迷仙洗嬖谥煌?，美國的飼料配方主要是以玉米和小麥為基礎(chǔ)的，很 少使用難以粉碎的谷物，例如燕麥、大麥等,而歐洲的飼料多采用混合粉碎的方式，并且經(jīng) 常沒有任何谷物原料；而原料水分也略高于美國。由于這樣的原因進(jìn)而使得錘片式粉碎機(jī)向 兩個(gè)方向發(fā)展：歐洲的粉碎機(jī)講究沖擊齒板面積大，而美國的產(chǎn)品則追求篩板面積大。其次 在于篩板的安裝。美國錘片式粉碎機(jī)在安裝、更換篩板時(shí)必須停機(jī)并且打開機(jī)殼才能進(jìn)行， 但是歐洲的許多錘片式粉碎機(jī)是從軸向插入式，不需停機(jī)和打開機(jī)殼即可抽出原有篩板，插 入新?lián)Q篩板；還有的機(jī)型可沿軸的一端插入從另一端抽出，還可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)遙控?fù)Q篩，如 VanAarsen 公司的 2D 系列錘片式粉碎機(jī)兩側(cè)裝有遙控電動(dòng)換篩裝置，在運(yùn)行中就可以更換 篩片。所以具有很強(qiáng)的適用性。 20 世紀(jì) 90 年代以來，我國飼料機(jī)械行業(yè)中的企業(yè)江蘇正昌集團(tuán)和江蘇牧羊集團(tuán)，大 膽引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，根據(jù)當(dāng)前國際上飼料粉碎機(jī)發(fā)展的潮流，先后開發(fā)生產(chǎn) 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 160200 kW 的水滴型粉碎機(jī)、立軸式粉碎機(jī)。如其中的水滴型粉碎機(jī)采用了有利于提高 效率的水滴型粉碎室，錘篩間隙可調(diào)，實(shí)現(xiàn)了粗細(xì)微粉碎，還可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)負(fù)荷控制等特點(diǎn)。 經(jīng)過幾十年的研究、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和改進(jìn)，國產(chǎn)錘片式粉碎機(jī)的技術(shù)水平和性能已接近或 達(dá)到國際同類產(chǎn)品先進(jìn)水平。但是目前我國飼料粉碎機(jī)企業(yè)的關(guān)鍵和核心技術(shù)基本依賴從國 外引進(jìn)，自主技術(shù)開發(fā)和創(chuàng)新能力弱。另一方面，錘片粉碎機(jī)存在的高能耗問題也迫切著需 要得到合理的解決。所以問題很多，同時(shí)，可以發(fā)展和提高的方面也很多，我們更應(yīng)該為我 國的粉碎機(jī)發(fā)展而做出貢獻(xiàn)。 AHZC0655 錘片粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 9 2 錘片粉碎機(jī)的總體設(shè)計(jì) 2.1 原理及工作類型 錘片粉碎機(jī)的主要工作部件為帶有錘片的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子由主軸、軸套、銷軸和錘片組成。 電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子在破碎室內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)。物料自上部給料口給入機(jī)內(nèi)，手高速運(yùn)動(dòng)的錘子的打 擊、沖擊、剪切、研磨作用而粉碎。在轉(zhuǎn)子下部，設(shè)有篩板，粉碎物料中小于篩孔尺寸的粒 級通過篩板排除，大于篩孔尺寸的粗粒級阻留在篩板上繼續(xù)受到錘子的打擊和研磨，最后通 過篩板排除機(jī)外。采用螺旋輸送機(jī)傳送粉碎后的顆粒。 錘式粉碎機(jī)類型很多，按結(jié)構(gòu)特征可分類如下： 按轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)方向，分為單轉(zhuǎn)子錘式破碎機(jī)和雙轉(zhuǎn)子錘式破碎機(jī)。 按錘子排數(shù)，分為單排式（錘子安裝在同一個(gè)回轉(zhuǎn)個(gè)面上）和多排式（錘子分布在幾個(gè) 回轉(zhuǎn)平面上） 。 按錘子在轉(zhuǎn)子上的連接方式，分為固定錘式和活動(dòng)錘式。固定錘式主要用于軟質(zhì)物料的 細(xì)碎和粉磨。 圖 2.1 錘片粉碎機(jī)粉碎示意圖 2.2 錘片粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu) 1)單轉(zhuǎn)子錘片粉碎機(jī)可分為可逆式和不可逆式兩種類型。本設(shè)計(jì)采用可逆式類型，錘片 粉碎機(jī)的轉(zhuǎn)子首先向某一方向旋轉(zhuǎn)，對物料進(jìn)行粉碎。該方向的錘片一側(cè)即受到磨損。磨損 到一定程度后，通過雙向電機(jī)使轉(zhuǎn)子反向旋轉(zhuǎn)，此時(shí)錘片的另一側(cè)繼續(xù)參與工作。單轉(zhuǎn)子不 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 可逆式錘片粉碎機(jī)的轉(zhuǎn)子只能向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)錘片磨損到一定程度后，必須停車調(diào)換轉(zhuǎn) 子的方向或者更換錘片。相比于轉(zhuǎn)子不可逆的形式，該種設(shè)計(jì)大大提高連續(xù)工作的壽命。 2)本設(shè)計(jì)的主軸上安裝有數(shù)排圓盤，在轉(zhuǎn)子圓盤上連接錘片的銷軸對應(yīng)的有兩排銷孔， 當(dāng)錘片端部磨損后可以將銷軸插在靠外的銷孔內(nèi)，從而調(diào)整錘片和篩網(wǎng)之間的間隙，增加錘 片與物料的接觸面積，提高粉碎效率。錘片用銷軸鉸接在各排圓盤之間。為了防止圓盤的軸 向竄動(dòng)，在圓盤的兩端用壓緊錘盤和銷緊螺母固定。轉(zhuǎn)子兩端支承在滾子軸承上，軸承用螺 栓固定在機(jī)殼上。主軸與電動(dòng)機(jī)用皮帶輪連接。 3)圓弧狀篩網(wǎng)安裝在轉(zhuǎn)子下方，篩網(wǎng)的兩端用螺栓固定裝在機(jī)殼的橫梁上。 2.3 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)子線速度的大小與物料性質(zhì)、破碎粒度、錘片的磨損程度和機(jī)器的結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。 隨著線速度的增加可使破碎比以及產(chǎn)品中細(xì)初級含量增加，但是線速度過大，將顯著增加功 率消耗，同時(shí)會(huì)引起錘片、篩網(wǎng)以及軸套的激烈磨損。粉碎脆性物料時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速應(yīng)該比粉 碎粘性物料時(shí)大 40%。轉(zhuǎn)子的線速度一般在 30-50m/s。通常把線速度大于 50m/s 的粉碎機(jī)稱 為快速粉碎機(jī)，低于 30m/s 的稱為慢速粉碎機(jī)。 本設(shè)計(jì)的主軸轉(zhuǎn)速在 2600r/min 左右，錘片的線速度達(dá)到 80m/s 左右，屬于快速粉碎機(jī)。 AHZC0655 錘片粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 11 3 錘片粉碎機(jī)主要部件的設(shè)計(jì)說明 3.1 已知條件 A.允許最大進(jìn)料粒度（mm）15 B.允許最大物料硬度（莫氏）6.5 C.粉碎細(xì)度要求達(dá)到（目）20-325 D.產(chǎn)量最小達(dá)到每小時(shí)（kg）600 由已知的物料硬度，以及生產(chǎn)能力可以查設(shè)計(jì)手冊（破碎與篩分機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊） 可得到粉碎該硬度等級的物料需要錘片動(dòng)能：E=1.47J；可脾性系數(shù) K=0.5。 3.2 電機(jī)的選擇 配根據(jù)粉碎機(jī)的工作條件及生產(chǎn)要求，在電動(dòng)機(jī)能夠滿足使用要求的前提下，盡可能選 用價(jià)格較低的電動(dòng)機(jī)，以降低制造成本，因?yàn)轭~定功率相同的電動(dòng)機(jī)，如果轉(zhuǎn)速越低，則尺 寸越大，價(jià)格越貴。同時(shí)，篩片中篩孔的尺寸大小也決定著所需電動(dòng)機(jī)功率的大小，一般情 況下，篩孔的直徑越小，所需的電動(dòng)機(jī)的功率越大。本粉碎機(jī)加工的是谷物類飼料，對加工 的飼料粉碎程度有多種選擇，故選擇參數(shù)應(yīng)較大，這里選擇系數(shù)為 10，加工能力為 0.6 噸/ 小時(shí)，所以配用的電機(jī)功率 N=6KW，查找機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，根據(jù)電機(jī)選擇標(biāo)準(zhǔn)，選擇額定功 率 N=7.5KW 的 Y 系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)。具體參數(shù)如下： 型號：Y132S2-2 額定功率 7.5KW 同步轉(zhuǎn)速 3000r/min 滿載轉(zhuǎn)速 2900r/min 滿載電流 7A 滿載時(shí)效率 86.2% 滿載功率因素 0.88 堵轉(zhuǎn)電流 7A 堵轉(zhuǎn)扭矩 2N*m 最大轉(zhuǎn)矩 2.2N*m 噪聲 83dB 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 0.01kg*m2 凈重 70kg 3.3 V型帶設(shè)計(jì) 該工作機(jī)有輕微振動(dòng)，由于 V 型帶有緩沖吸振作用，采用 V 型帶傳動(dòng)能減小振動(dòng)帶來 的影響，并且 V 型帶標(biāo)準(zhǔn)化程度高，結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，價(jià)格較低，降低了生產(chǎn)成本。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 圖 3.1 帶傳動(dòng)示意圖 1）確定設(shè)計(jì)功率 公式： PKad （3.1） 式中： 工作情況系數(shù)a 所傳遞的功率P 由設(shè)計(jì)資料得 取 1.2 =7.5kwaK 得 =9kwd 2）選用 V 帶類型 普通 V 帶的型號根據(jù)傳動(dòng)設(shè)計(jì)功率 和小帶輪的轉(zhuǎn)速 選取。dP1n 已知 =9kw =2900r/min 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選用 B 型帶dP1n 3）確定帶輪基準(zhǔn)直徑 、 并驗(yàn)算帶速d2 參照 GB/T13575.1-92 中選取 =290mm，設(shè)計(jì)的主軸轉(zhuǎn)速為 2600r/min。1d 經(jīng)計(jì)算，連接在主軸上的帶輪基準(zhǔn)直徑 =325mm2 驗(yàn)算帶速 V AHZC0655 錘片粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 13 V= snd/60/1 = 0294.3 =28.7m/s0Fmin)( 9）確定壓軸力 p 壓軸力的最小值為 215sin.432sin)(2)(m0min Fzp =1864N 10）V 帶的張緊 通過不同位置的安裝孔移動(dòng)電機(jī)的位置，改變 V 帶的中心距，從而實(shí)現(xiàn)對 V 帶的張緊。 3.4 主軸的設(shè)計(jì) 3.4.1 選擇軸的材料及熱處理 軸的材料種類很多，選擇時(shí)應(yīng)主要考慮如下因素： 1. 軸的強(qiáng)度、剛度及耐磨性要求； 2. 軸的熱處理方法及機(jī)加工工藝性的要求； AHZC0655 錘片粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 15 3. 軸的材料來源和經(jīng)濟(jì)性等。 軸的常用材料是碳鋼。碳鋼比合金鋼價(jià)格低廉，對應(yīng)力集中的敏感性低，可通過熱處理 改善其綜合性能，加工工藝性好，故應(yīng)用最廣，一般用途的軸，多用含碳量為0.250.5%的 中碳鋼。 根據(jù)粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子的工作強(qiáng)度，選擇優(yōu)質(zhì)碳素鋼45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。 3.4.2 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、主軸輸出功率，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩計(jì)算： 根據(jù)第一部分電機(jī)計(jì)算可以得出 ，KWPm9min/260rn 則轉(zhuǎn)矩 NnTm .753426095950 2、軸的最小直徑計(jì)算： 計(jì)算公式為 3032.095nPAdT （3.2） 主軸的材料選擇為 鋼，查設(shè)計(jì)手冊可得418,50AT 則 ，取md34.726.3 md34.87 即主軸上直徑最小處： . 3、擬定軸上的零件裝配方案。如圖 圖 3.2 主軸 1）為了滿足帶輪的尺寸要求 L12=450mm， md120 2）初步選擇滾動(dòng)軸承。因主軸承主要受有徑向力較大的作用，而所受的軸向力相對很小， 初選圓柱滾子軸承，根據(jù) L12 的直徑，選擇軸承型號為 N220E，d=150 D=200，B=44，所以 L23 的直徑為 150mm。由于轉(zhuǎn)子軸向長度為 1600mm，初選 L23=1800mm 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 3）根據(jù)結(jié)構(gòu)要求擬定 ， ；mL604-3d204-3 ， ；5 m185 ， ；866 ， 。L47d247 3.4.3 軸的強(qiáng)度校核 1.按鈕局強(qiáng)度條件計(jì)算，公式如下 （3.3）TTdn PW32.095 已知 ，4mi,/26,9mrnKP 根據(jù)設(shè)計(jì)軸的最小直徑為 ，d3.87TT 6.24.2015min 則其他各段也符合要求。 2.彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算 軸上受到三個(gè)力的作用，分別是 V 帶的拉力，一對軸承的徑向力 V 帶的壓軸力為 1864N，即為對軸垂直徑向力 根據(jù)大小帶輪的軸徑的位置關(guān)系可以得到 V 帶隊(duì)主軸的水平徑向力 水平徑向力 NFRt 584an 水平方向和豎直方向上的受力分析圖如下： r1 圖 3.3 水平方向受力分析圖 AHZC0655 錘片粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 17 FtNH12 圖 3.4 豎直方向受力分析圖 其中，L1=320mm，L2=1750mm 根據(jù)力矩平衡方程得： mNRFtT mNMVHNVrKNFH