小型物料粉碎機的設計【錘片式、水滴型篩片結(jié)構(gòu)頂端徑向進料】

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隨著化工、建材、非金屬礦、涂料等行業(yè)的發(fā)展,人們對非金屬礦物原料的產(chǎn)品細度要求越來越高。例如,超細粉可作為超導材料的添加劑某些藥品只有達到微米級才能被人體吸收彩色顯像管用的石墨乳、精細化工中的化妝品以及油漆、涂料等均需要產(chǎn)品細膩而均勻。 同時，粉碎機還應用于農(nóng)產(chǎn)品的加工，農(nóng)業(yè)是我國的基礎經(jīng)濟、是國家發(fā)展的根本，機械化的普及，不僅使農(nóng)業(yè)加強了農(nóng)業(yè)化生產(chǎn)，同時也減輕了農(nóng)民的勞動強度。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國北方地區(qū)種植小麥、玉米等農(nóng)作物約占我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的45%以上，同年出口量北方地區(qū)占全國達20%左右。因此我國北方地區(qū)更需要實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)，從而提高農(nóng)業(yè)的勞動生產(chǎn)率。如今我國北方大部分地區(qū)基本上從種到收到入倉，實現(xiàn)了機械化作業(yè)，并且機械化技術(shù)越來越高，這就需要我們更進一步的研究小型物料粉碎機，使其相關(guān)性能滿足農(nóng)產(chǎn)品加工的需求。 所以，為了更好解決生產(chǎn)過程的產(chǎn)生的各種問題，就需要我們進一步研究小型物料粉碎機的結(jié)構(gòu)及原理，找出產(chǎn)生以上問題的原因并加以解決，使小型物料粉碎機更好地服務于人們的日常生及工業(yè)生產(chǎn)的各個方面。 二、本課題所涉及的問題在國內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析: 我國粉碎機是隨著20世紀五六十年代養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來的。1972年在山東紅旗爪齒式粉碎機的基礎上，實現(xiàn)了全國系列化。國內(nèi)常用的普通粉碎機主要有錘片式和齒爪式兩種，它們都是采用機械的方法對原料以沖擊方式進行粉碎。被粉碎的原料有谷粒類、果蔬類、莖稈類、餅粕類和礦物類等，起適用范圍廣泛，通用性強，而且構(gòu)造簡單，生產(chǎn)效率高，易于控制產(chǎn)品的粒度，適用維修方便、可靠。目前，國內(nèi)小型粉碎機多為爪式，產(chǎn)量低、粉碎粒度不易調(diào)整。在農(nóng)戶中還有使用柴油機帶動的粉碎機（如9F-36 等型號），其噪音大，使用不方便。 例如：正昌138系列冠軍王粉碎機采用組合多腔粉碎室，粉碎效率較普通機型提高l0％一30％。牧羊SWFP66×100型錘片式微粉碎機采用可調(diào)節(jié)的軸端進風口。有效改善了粉碎機的輔助吸風系統(tǒng)，提高了粉提高了粉碎效率。 國外典型的錘片式飼料粉碎機。由于錘片式粉碎機的技術(shù)進步，飼料粉碎作業(yè)具有更高的效率、更低的電耗和成本。 例如：北美地區(qū)使用的錘片式粉碎機，直徑達1.9m，篩片面積4.5m2，轉(zhuǎn)速3600r／min，錘片線速度107m／s，功率447kW，大多還配有供風系統(tǒng)用于氣力輸送。 美國Roskamp Champion(CPM)公司的HM系列水滴型臥式錘片粉碎機，篩孔采用交錯開孔排列布置方式，采用不同篩孔直徑(3．2～4.8mm)的篩片組合使用，效率提高10％～15％，可通過調(diào)節(jié)錘篩間隙來控制產(chǎn)品粒度。 荷蘭Van Aarsen公司的2D系列錘片式粉碎機兩側(cè)裝有遙控電動換篩裝置，在運行中即可更換篩板，配有自動電磁清潔系統(tǒng)，適應性得到提高。 意大利GBS公司的MSVl20／25型立式粉碎機，機體內(nèi)部涂覆耐磨材料顯著降低了粉碎機噪聲。 瑞士Buhler公司的DFZK一2型系列雙立軸錘片式粉碎機，自動控制系統(tǒng)中配備有重顆粒剔除、實時監(jiān)測堵料等功能，先進合理的結(jié)構(gòu)設計和動力配備使得該機的單位產(chǎn)量電耗相對早先機型有所降低。 三、對課題所涉及的任務要求及實現(xiàn)預期目標的可行性分析： 3.1對工作部分核心裝置進行設計 粉碎機設計主要組成部分：入料口、釘齒脫粒滾筒軸、柵格式凹板、機架等部分組成。整體組成如圖1所示： 3.1.1入料部分 入料口與粉碎機設計的上蓋部分相連，它是利用一厘米厚的鐵板制成，入料部位與釘齒滾筒的釘齒部位相切，將物料從入料口倒入，下滑到脫粒部位，即釘齒滾筒和柵格式凹板之間，進行脫粒。 3.1.2脫粒部分 脫粒部分主要是由釘齒滾筒、柵格式凹板、半圓型上蓋組成。物料在釘齒滾筒和柵格式凹板之間進行脫粒，將已脫下的玉米粒從柵格式凹板的縫隙漏下，落到下滑板，由倉口排出機體之外，玉米芯借助于滾筒上的螺旋排列的釘齒的螺旋推力和螺旋導向作用，由入料口的另一端（即出料口）排出機體之外。 3.1.3篩選部分 篩選部分主要是由柵格式凹板完成，它是由一定數(shù)量的鐵條及兩條主要梁和兩條副梁組成，每兩根鐵條之間的縫隙可以將玉米卡住，然后快速旋轉(zhuǎn)的釘齒滾筒將被卡死的玉米強行脫粒，當然，無論是工作時還是安裝時，柵格式凹板是固定不動的。粉碎機設計之后，再將物料經(jīng)過柵格式凹板，從凹板的縫隙漏出，順著斜滑板滑出機體之外，目的是將粉碎的物料與加入的物料分開。 3.1.4機架部分 機架是由左機架、右機架、出料口、下滑板及穩(wěn)定結(jié)實的主機梁組成，機架是粉碎機設計的主要支撐，他承擔著粉碎機的主要重量和動力、負載和力矩，因此它的設計是許強不弱的部分。機架的兩部分要各自穩(wěn)定，而且相對固定，以便做到機械在運轉(zhuǎn)過程中不會產(chǎn)生晃動、歪斜，造成人身危險，因此為了機架的堅固，此家用食品粉碎機設計采用三毫米厚的角鐵制成。 1.5粉碎機設計的總體設計 為了更優(yōu)化小型物料粉碎機的機型和結(jié)構(gòu)設計，此粉碎機設計采用電力拖動，而且電動機也同樣采取節(jié)能式，電動機安裝在粉碎機設計的下部，與粉碎機的機架的下機梁固定連接，這樣可以節(jié)省電動機所占用的空間。粉碎機設計的從入料到脫粒到分離玉米粒和玉米芯，最后將玉米粒和玉米芯排出機體之外，是粉碎機設計一體完成的，它最大的優(yōu)點是在短時間內(nèi)可以完成幾個人的勞動強度，從而提高了工作效率，節(jié)省了勞動時間。此粉碎機設計有這些優(yōu)點之外，還有安全性能高、效率高、堅固耐用、結(jié)構(gòu)簡單便于維修和保管 。 1.喂料斗 2.閘板 3.粉碎室 4.轉(zhuǎn)子 5.軸 6.錘片 7.篩片 8.出料口 9.機架 圖一 錘片式粉碎機結(jié)構(gòu)圖 3.2現(xiàn)有粉碎機類型及其特點： （1）沖擊式粉碎機 目前帶有內(nèi)分級結(jié)構(gòu)的沖擊式粉碎機也很普遍，要注意分級系統(tǒng)與粉碎機的粉碎腔的有機結(jié)合，特別是在分級系統(tǒng)的葉片設計與調(diào)整上氣流的流動方面。生產(chǎn)實踐中，有些企業(yè)往往注重粉碎機部分而忽略了分極系統(tǒng)，結(jié)果設備使用不理想。 （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。 （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。 （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 （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。 3.3現(xiàn)有的粉碎方法： （1）壓碎，物料在兩平面間受到緩慢增長的壓力作用而粉碎。對大塊物料，第一步多采用此法處理。 （2）劈碎，物料受楔狀刀具的作用而被分裂。多用于脆性材料的破碎。 （3）剪碎，物料在兩個破碎工作面間，如同承受載荷的兩支點（或多支點）梁，除了外力作用點受劈力外，還發(fā)生彎曲折斷。多用于硬脆性大塊物料的破碎。 （4）擊碎，外力在瞬間受到外來的沖擊力而被擊碎。 （5) 磨碎，物料在兩個工作面或各種形狀的研磨面之間受到摩擦、剪切作用而被削成為細粒。 3.2對主要組成部分部分進行改進，實現(xiàn)粉碎精細化效果： 1.增加破碎力，使小型物料在工作室里所受到的壓力增大，從而達到精細化目的； 2.增加工作室的撞擊物； 3.增大電機工作效率，使其滿足需要。 四、本課題需要重點研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路： 重點設計機架部分和工作部分，機架內(nèi)容要包含核小型物料粉碎機整體裝置，以實現(xiàn)安全平穩(wěn)、定位準確的整體，以及破殼的受力分析，確定破殼的形狀大小。 小型物料粉碎機的設計是一個相當復雜的系統(tǒng)工作，所牽涉的問題也很多，如功能、強度、可靠性、經(jīng)濟性和標準化等。無論是總體布局、傳動方式還是零部件的結(jié)構(gòu)設計都必須綜合考慮各方面的因素，仔細分析比較，選擇最優(yōu)化方案。 五、完成本課題的必須工作條件和解決的方法： 完成本課題需要查閱有關(guān)農(nóng)業(yè)機械學、機械原理及機械設計等方面的文獻資料，了解產(chǎn)品性能、用途，以及各個部件、裝置的用途，這就要求我們對機械設計、機械原理、機械制圖等課程熟練掌握。通過上網(wǎng)查閱相關(guān)資料了解各部件的作用，根據(jù)簡圖想象實物，在草稿紙上畫出草圖。 完成本課題除需要大量的文獻資料外，還需要學校提供計算機等硬件設備，需要用制圖軟件auto-CAD完成對核桃破殼的總體設計，及各部分零件的設計。 同時由于我的理論和實際聯(lián)系不密切，對核桃破殼機具體工作不太了解。除深入實際，到生產(chǎn)工廠中咨詢有經(jīng)驗的老師傅，參與到生產(chǎn)工作中，熟悉小型物料粉碎機的各部分的生產(chǎn)工藝。在操作中觀察，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有小型物料粉碎機存在的普遍問題外，在課題的選定、分析及研究方面都需要請教指導老師萬暢老師。 六、完成本課題的工作方法和進度計劃： 這個課題工作量略大，通過深思熟慮，決定擬定以下工作方案及進度計劃：擬定工作進度（以周為單位） 第1周—第2周通過查找文獻資料，了解小型物料粉碎機的國內(nèi)外現(xiàn)狀。 第3周—第5周 設計小型物料粉碎機的總體方案。 第6周—第9周 對小型物料粉碎機的結(jié)構(gòu)進行具體設計。 第10周—第12周 撰寫設計說明書，對部分問題修改、調(diào)整。 第13周，整理材料，準備答辯。 七、主要參考文獻： 1.沈再春.農(nóng)產(chǎn)品加工機械與設備[M],北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1993. 2.肖旭霖主編.食品加工技術(shù)裝備[M]，北京：中國輕工業(yè)出版社，2007 3.劉曼茹.錘片式粉碎機的研究[J],農(nóng)業(yè)機械學報,1990（3）：54-60. 4.朱建東.錘片和篩板的不同參數(shù)對粉碎機性能的影響[J],飼料工業(yè)，1998（12）：9-12. 5.孫恒、陳作.機械原理（第七版）[M]，北京：高等教育出版社，2007 6.紀名剛、濮良貴.機械設計（第八版）[M]，北京：高等教育出版社，2008 7.吳宗澤、羅圣國.機械設計課程設計手冊（第三版）[M]，北京：高等教育出版社，2007 簽名 年 月 日 指導教師審閱意見 指導教師簽名 年 月 日