盤式秸稈粉碎機的設計

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盤式秸稈 粉碎機的設計 I 摘要 ......................................................................................................................................................... 鍵字 ..................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................... 緒論 ...................................................................................................................................................... 1 究目的及意義 ....................................................................................................................... 1 內外研究概況 ....................................................................................................................... 3 要設計內容及設計路線 ....................................................................................................... 4 計內容 ........................................................................................................................ 4 計路線 ........................................................................................................................ 4 2 總體方案設計 ...................................................................................................................................... 5 計原則 ................................................................................................................................... 5 作原理 ................................................................................................................................... 5 要技 術參數(shù) ........................................................................................................................... 9 3 切碎裝置設計 ...................................................................................................................................... 9 碎方式選擇 ........................................................................................................................... 9 碎原理分析 ......................................................................................................................... 10 刀參數(shù)分析 ......................................................................................................................... 11 刃刀的參數(shù)分析 ...................................................................................................... 11 弧刃的參數(shù)分析 ...................................................................................................... 12 具及刀盤的設計 ................................................................................................................. 12 具設計 ...................................................................................................................... 13 盤設計 ...................................................................................................................... 14 4 壓輥式喂料裝置設計 ........................................................................................................................ 15 構及工作原理設計 ............................................................................................................. 15 料裝置主要技術參數(shù)確定 .................................................................................................. 17 碎長度 ...................................................................................................................... 17 碎機生產率 .............................................................................................................. 17 5 輸送裝置設計 .................................................................................................................................... 18 構和工作原理設計 ............................................................................................................. 18 傳動的設計計算 ................................................................................................................. 18 6 傳動裝置設計 .................................................................................................................................... 19 機選擇 ................................................................................................................................. 20 體傳動比的設計 ............................................................................................................... 211 帶傳動設計 ........................................................................................................................ 211 輪傳動設計 ....................................................................................................................... 266 7 機架設計 .......................................................................................................................................... 299 8 主軸的設計計算與校核 .................................................................................................................... 30 9 主軸軸承的選擇與校核 .................................................................................................................. 322 軸軸承的選擇 ..................................................................................................................... 32 承的校核 ............................................................................................................................. 32 10 刀盤固定鍵的選擇及校核 ............................................................................................................ 333 結論 ..................................................................................................................................................... 333 參考文獻 ............................................................................................................................................... 34 致謝 ..................................................................................................................................................... 366 華中農業(yè)大學 2014 屆本科畢業(yè)設計 式秸稈粉碎機的設計 摘要 農作物秸稈資源作為一種重要的可再生資源，在我國產量巨大，但至今卻一直沒有得到充分利用，因此設計出的一種對秸稈進行切碎處理的機械可以很好地解決此問題。目前，農作物秸稈的處理方法很多，可以作為畜牧飼料，還田堆肥，作工業(yè)原料和生物質能源等， 這些都需要將秸稈進行切碎處理。本文 結合我國的實際情況， 說明了秸稈的利用價值 ， 詳細介紹了盤式秸稈粉碎機的工作原理，根據(jù)生產能力要求，對粉碎機的結構進行了設計。文中 主要完成了盤式秸稈粉碎機的總體設計，包括切碎裝置、喂料裝置、輸送裝置、傳動裝置和機架等。 1） 設計選擇了圓弧刃飛刀切碎作為切碎方式； 2） 將喂料裝置設計為機械浮動式喂料，提高了自動化程度； 3） 輸送裝置設計為鏈板式送料，送料過程安全可靠，節(jié)省勞動力； 4） 出料方式設計為氣流式上出料，出料快捷方便，不堵料； 5） 對傳動裝置進行了設計計算，包括帶傳動和齒輪傳動。 關鍵字 農 作物秸稈 ；切碎； 盤式粉碎機 ；圓弧刃；壓輥 盤式秸稈 粉碎機的設計 of as an in so so of a to is a to At be as of be In of of of in of of of 1） a as 2） is 3） is 4） 5） of 式秸稈 粉碎機的設計 1 1 緒論 究目的及意義 隨著全球化石能源的消耗殆盡、環(huán)境問題的日益突出，能源問題越來越受到人們的關注。能源是人類賴以生 存發(fā)展的物質基礎，與社會的發(fā)展有著密切的關系。我國作為生物質產出大國，應將對生物質的開發(fā)與利用放在重要的位置上。 我國是農業(yè)大國，秸稈是糧食生產中的主要副產品之一，同時也是工農業(yè)生產的重要資源，是極為豐富并能直接利用的可再生資源。作為一種資源，作物秸稈可用作肥料、飼料、燃料及造紙、制炭、建材等的原料 （祖宇等， 2012） 。 目前，我國的秸稈開發(fā)利用主要從四個方面進行： 圖 he 是秸稈還田包， 括整株還田和粉碎還田兩種， 秸稈還田是目前秸稈利用的最主要方面，據(jù)統(tǒng)計， 2000 韓魯佳等， 2002)。秸稈還田的方法分為整株還田技術、粉碎還田技術、有根茬切碎還田技術和傳統(tǒng)漚肥還田技術。配套的秸稈還田設備有粉碎還田機、滅茬機、收獲還田機和水田埋草機等。目前，經(jīng)過對秸稈還田技術和配套操作規(guī)程等的研究，秸稈直接還田在我國已有了一定面積的推廣應用。在 ―八五 ‖期間，秸稈直接還田技術規(guī)程研究取得了重要突破，已經(jīng)制定出了包括華北、西南、長江中游區(qū)、江蘇水早輪作 區(qū)和浙江三熟制種植區(qū)的麥秸、玉米秸、稻草直接翻壓還田的技術規(guī)程，包括還田方式、秸稈數(shù)量、 施氮量、土壤水分、粉碎程度、 還田時間以及防治病蟲害、華中農業(yè)大學 2014 屆本科畢業(yè)設計 2 雜草等方面的技術要求，實踐證明適量的秸稈還田能有效增加土壤的有機質含量，改良土壤，培肥地力 （胡代澤， 2000） 。 二是 生物質秸稈在沼氣工程和發(fā)電廠等的應用，作為一種能源，生物質秸稈是一種清潔的可再生能源，應用前景大，意義重大 。 據(jù)全國農村可再生資源統(tǒng)計資料顯示 (2001)， ―九五 ‖期間，秸稈能源用量仍占農村生活用能的 30%傳統(tǒng)的秸稈利用方式是直接燃燒，因其密度小 ，灰分多，己不再適應農民生活水平的需要，國內現(xiàn)行的秸稈優(yōu)質能源利用技術，除了本文所要研究的秸稈壓縮成型技術以外，還有秸稈氣化集中供氣技術、秸稈制取沼氣技術、秸稈燃料熱風烘干技術等。秸稈熱解氣化技術把細軟、松散的低品位秸稈轉換成清潔的高品位氣體，熱效率可達40%。氣相燃料速度快，熱量輸出可以控制，在烘干木材、茶葉、飼料和代替燃油發(fā)電及農村居民炊事等方面己有成功應用。部分氣化爐和配套裝置己經(jīng)批量生產，進入實用推廣階段。目前全國己有 350 余處秸稈氣化集中供氣示范點，主要集中在山東、河南、江蘇、河北、山西、北京、陜 西等。僅山東就有 170 余處 (韓魯佳等，2002)。秸稈制取沼氣技術，近年來經(jīng)攻關研究在技術上有了較大突破，解決了秸稈易結殼、出料困難和發(fā)酵不充分的難題。干發(fā)酵工藝則有助于節(jié)約建池費用，提高池容利用率，目前該技術在北方應用較多。秸稈燃料熱風烘干技術是將成捆或經(jīng)預處理的秸稈加入由兩段燃料室組成的高效燃料爐，燃燒產物經(jīng)過離心除塵可得到潔凈的熱煙道氣，產生的熱風溫度可以調節(jié) (60)，含煙塵量小于 20mg/其適宜于高濕物料，如糧食、木材、飼料、雞糞、酒糟等的烘干。 三是作為家畜飼料，包括直接飼喂、粉 碎飼喂及氨化、青貯、微貯等處理后飼喂 秸稈用作飼料，在中國主要是以秸稈養(yǎng)畜、過腹還田的方式進行的。未經(jīng)任何處理的秸稈，不僅消化率低，粗蛋白和礦物質含量低，而且適口性差。為提高飼料的適口性和營養(yǎng)價值，近年來普遍采用氨化、微生物發(fā)酵貯存、熱噴、揉搓等技術處理，目前全國的年加工處理量約 1000 萬 t，已開發(fā)出的加工設備有氨化爐、調質機、青貯收獲機、揉搓機、壓餅機、熱噴設備等。 四是作為工相關工業(yè)原料利用，如用于造紙、制炭、編織等 秸稈作為工業(yè)原料主要用于工業(yè)造紙，占秸稈總產出量的 其它目前正在興起的研究與應用有 :南京林業(yè)大學將秸稈壓縮成型制作秸稈板材，建筑墻體材料，包裝材料等 ;西北農大開展模壓制品的研究，如一次性快餐盒、托盤、家具構件和建筑構件等 ;遼寧省農科院研制成功秸稈皮鑲分離及其綜合利用技術 ;另外一些科研院所采取生物技術的手段發(fā)酵生產乙醇、糠醛、苯酚、單細胞蛋白、燃料油氣、工業(yè)酶制劑等。由于秸稈還田數(shù)量有限，作飼料其營養(yǎng)價值不高，因此要真正解決秸稈的合理利用問題，關鍵在于研究秸稈的能源化和工業(yè)化利用技術。 這些領域都會涉及到秸稈的粉碎加工，因此，秸稈粉碎機有相當?shù)膽们熬啊?jù)統(tǒng)計，我國目前秸稈年產量約為 t，利用率僅為 33%（黃忠乾， 1999） ，約盤式秸稈 粉碎機的設計 3 為 2 億 t，大部分秸稈被棄置不用或直接焚燒，造成資源的浪費，還污染了環(huán)境。 因此， 秸稈粉碎機，對提高秸稈等燃燒農作物處理效率、擴大秸稈的用途、提高秸稈等農作物廢料的利用率、節(jié)約資源、美化環(huán)境具有重要意義 ，對生物質粉碎機的開發(fā)與研究也是必不可少的一部分，其中的盤式秸稈粉碎機十分具有代表性。 對于中小型粉碎機而言，由于其削制的原料大多數(shù)是各種農作物秸稈和枝椏等，材徑較小，采用平面盤式機削片時，削片長度的均勻性較優(yōu)良，而其制造成本低廉，易于推廣。因此，中小型粉碎機采用平面 刀盤結構是一個發(fā)展方向。 內外研究概況 粉碎機的研制在國內己有幾十年的歷史，其主要集中在飼料粉碎和農作物秸稈切碎等方面。目前 , 國內粉碎機具種類與粉碎方式也多種多樣，粉碎技術根據(jù)粉碎方式和粉碎手段的不同可分為鍘切式、錘片式、揉切式和組合式粉碎技術，秸稈切碎機械的切碎器主要有輪刀式 (盤刀式 )和滾筒式兩種。然而，國內秸稈粉碎機在產量、能耗以及機具的壽命和操作安全性等方面還有許多不完善的地方，不能很好地滿足各類生物質粉碎作業(yè)的要求，仍然擺脫不了一些技術問題的困擾。其問題是機具性能較差、可靠性偏低，結構復雜 ，造價偏貴，調整使用不便，生產率低，適應性弱等。因此，國內迫切需要進一步提高和完善秸稈粉碎機的性能。本論文著重對盤式秸稈粉碎機進行了研究和設計，希望在秸稈粉碎機領域研制出能耗低、生產效率高的機器，在秸稈粉碎機領域探索出一條道路。粉碎機具種類與粉碎方式也多種多樣，但是現(xiàn)有的粉碎設備在產量、能耗以及機具的壽命和操作安全性等方面還有許多不完善的地方，不能很好地滿足各類生物質粉碎作業(yè)的要求。為了解決提高生產率、降低能耗和對多種物料的適應性等問題 國外對秸稈切碎的研究集中于麥秸、稻秸等軟莖桿，主要分析切碎能耗、切碎度 和切斷效率的各種影響因素 ，如 o`986)等人分析 了切割速度、割刀參數(shù)、受切根數(shù)等因素對切割過程的影響，指出秸稈切割過程中有一臨界速度，在 15于臨界速度，能耗和無效切割快速增加 ;大于臨界速度，能耗基本不變，實際切割長度接近于理論長度。 美國、加拿大等國家的小麥、玉米秸稈大部分用于還田。國外的莖稈還田機具結構大多為立式結構，具有機具結構簡單，作業(yè)效率高等特點。同時還有對秸稈根部進行處理加工的整株秸稈粉碎還田機具。日本采用的是在半入式聯(lián)合收割機后面安裝切草裝置，一次能完成 收獲和秸稈粉碎。在大功率、多功能為主的粗飼料粉碎機占優(yōu)勢的情況下，西歐國家還重視生產小型粗飼料粉碎機，其特點是體積小、重量輕、動力消耗小。 華中農業(yè)大學 2014 屆本科畢業(yè)設計 4 要設計內容及設計路線 計內容 本文設計的盤式粉碎機，主要用于各種農作物秸稈的粉碎，比如水稻秸稈、玉米秸稈、小麥秸稈和棉花秸稈等，要求切碎性能好，經(jīng)久耐用；切碎效率高，耗能較低；粉碎長度可調，粉碎均勻性好；自動進料等。主要設計內容如下： 1） 盤式秸稈粉碎機工作原理和工作方式的分析研究； 2） 總體方案的確定與總體結構設計，包括盤式切碎裝置、可調的壓輥式喂 料裝置、輸送裝置、傳動機構、機架和行走裝置等設計； 3） 主要工作部件和結構的設計、計算、校核； 4） 主要零件設計圖、部裝圖和總體裝配圖。 計路線 查閱資料 外文翻譯、開題報告、文獻綜述 設計方案，確定工作原理和大體框架 繪制草圖 總體設計 各部分裝置的設計，繪制零件圖 各部分校正、修改 繪制總裝圖，撰寫論文 盤式秸稈 粉碎機的設計 5 2 總體方案設計 計原則 整個設計的關鍵之處就在于總體設計，其原則： （ 1）系統(tǒng)性 ， 即所設計的是一個系統(tǒng) ， 應充分考慮系統(tǒng)的特性 ； （ 2） 布局的合理性 ， 其對后續(xù)設計存有重大的影響 ， 應要求達到便于充分發(fā)揮功能 ， 整體結構緊湊 ， 層次分明。 該機由切碎裝置、拋送裝置、壓輥式喂料裝置、輸送裝置、傳動裝置以及機架等主要部件組成，實現(xiàn)自動送料、自動喂料，壓緊物料、切碎以及拋送等功能。整機結構簡單，尺寸合理。喂料平穩(wěn)流暢，功耗小，切削片均勻，切碎效果理想。 作原理 本機通過帶輪傳動將電機的動力分別傳給切碎裝置、傳動裝置、喂料裝置和輸送裝置。切碎裝置中，電動機的動力通過帶輪的減速后傳給切碎裝置的主軸，帶動主軸上的刀盤旋轉，刀盤軸向面積大，起到拋送物料的 作用，刀盤上還固定著飛刀，這樣定刀和動刀形成剪切作用，將物料切碎。傳動裝置中，切碎裝置中的刀盤主軸的一端安裝了小齒輪，將動力繼續(xù)輸出傳遞給傳動裝置，該裝置中，動力經(jīng)減速和傳動變向，變成所需的動力，輸出給喂料裝置。喂料裝置中，傳動裝置中的動力，分別傳遞給了上下喂入輥，上下喂入輥反向旋轉，實現(xiàn)喂料功能，同時，下喂入輥的一端安裝了一個鏈輪，將動力輸出給送料裝置。送料裝置中，下喂入輥的動力傳遞給鏈輪，鏈輪帶動整個鏈板運動，實現(xiàn)送料的功能。組成該機的幾個裝置，切碎裝置、傳動裝置、喂入裝置、輸送裝置，每個裝置在完成自己 的功能的同時，將動力又傳遞給下一個裝置，這樣整機形成了一個系統(tǒng)，各部分相聯(lián)系配合，實現(xiàn)整機的送料、喂料、切碎、拋送的功能。 華中農業(yè)大學 2014 屆本科畢業(yè)設計 6 1 1 6 01001004 2 04 0 3 4 圖 式秸稈粉碎機結構示意圖（主視圖） 盤式秸稈 粉碎機的設計 7 10392 5 07 1 圖 式秸稈粉碎機結構示意圖（俯視圖） 華中農業(yè)大學 2014 屆本科畢業(yè)設計 8 3881 置 罩殼 圖 式秸稈粉碎機結構示意圖（左視圖） 由盤式秸稈粉碎機結構示意圖 以看出，該機由幾部分組成，分別是切碎裝置、喂料裝置、傳動裝置、輸送裝置、機架和罩殼等。工作原理是：電動機的動力輸出，經(jīng)帶傳動傳 遞給主軸，主軸的動力經(jīng)傳動裝置傳遞給喂料裝置，喂料裝置的動力進一步傳遞給輸送裝置；電動機是動力源，喂料裝置的功能是喂入和夾緊物料，傳動裝置將動力大小和方向改變至合理值，傳遞給喂料裝置和輸送裝置，輸送裝置將物料輸送至上下喂入輥的喂料口，切碎后的物料經(jīng)拋送葉片拋送，由出料口排出。 盤式秸稈 粉碎機的設計 9 要技術參數(shù) 據(jù)工作原理和實際需求，確定主要技術參數(shù)如下： 刀盤半徑： 500 盤轉速： 800r/大切削直徑： 60刀數(shù)： 3 飛刀長度： 400料方式：壓輥式喂料鏈板自動水平進料 出料方式：氣 流出料上出料 粉碎機效率： 1500kg/h 喂入輥直徑： 80 喂入輥有效長度： 300入輥張開間距最大值： 100張開間距自動調節(jié) 電 動 機功率： 切碎裝置設計 碎方式選擇 秸稈切碎方式主要有 盤 刀式切碎、滾刀式 (螺旋刀 )切碎和錘片式切碎等。 盤 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。 根 據(jù)對 盤 刀 式 切碎、螺旋刀切碎和錘片切碎 3 種不同切碎方式的比較 研究 ，如圖 相同轉速下， 輪刀式切碎中的 直刃刀切碎的單位質量棉桿能耗最低 。查閱相關文獻資料 （樸香蘭， 1998） ，采用直刃刀切碎 ， 細小顆粒產量較高， 并且切削片的均勻性較好， 在 900~1450r/圍內，提高轉速對細小顆粒產量增加不明顯。 華中農業(yè)大學 2014 屆本科畢業(yè)設計 10 直刀刃切碎螺旋刀切碎錘片切碎主動軸轉速（ ）能耗（）圖 碎機主動軸轉速與能耗的關系 .1 據(jù)以上分析，我們選擇 盤 刀 式 切碎作為 秸稈 切碎的設計方案 。盤刀式切碎的刀有直刃刀和圓弧刃之分，下面將討論對切削刀具的選擇。 碎原理分析 按刀片刃線運動方式，切割可分為砍切和滑切兩種。砍切時刀片切割點 M 運動方向垂直刃線，而滑切時刀片切割點 M 運動方向不垂直刃線。由于滑切使刀片斜置切入，實際刃角相應變小，刃線變銳，切割阻力減少，因此滑切比砍切省力，且在一定滑切角范圍內，滑切程度越大，切割越省力。 當?shù)镀a生滑切時，切割點 M 速度 V 分解為 2 部分 (圖 滑切速度 向平行刃線 ;砍切速度 向垂直刃線。速度 V 和 角為滑切角 ? ，在一定滑切角范圍內，滑切程度越大，切割越省力。 盤式秸稈 粉碎機的設計 11 圖 片的滑切 .2 刀參數(shù)分析 刃刀的參數(shù)分析 1） 滑切角 ， 農業(yè)機械工作部件的滑切角應定義為：刃口曲線上任意一點的法線與該點運動速度方向之間的夾角 。 直線型刀片的滑切角 ? 在數(shù)值上等于刀片刃線 切割半徑 r 之夾角 (圖 距 4.? . 圖 碎器的結構圖 了保證刀片有滑切，其刃線 回轉中心 O 應具有偏心距 e。 華中農業(yè)大學 2014 屆本科畢業(yè)設計 12 由圖 =22 (上式說明， 直刃刀切割 從切割開始到終了，隨著切割點外移，切割半徑 r 的增加，刀片的滑切角逐漸減小。因此，刀片切割阻力矩隨著切割半徑的增大，滑切角的減小，切割阻力的增大而增大。 圖 ，動刀刃線 定刀刃線 的夾角為推擠角 稈受刀片作用，會先沿刃線一側滑移，逐漸集中在最后階段切割，結果造成刀片負荷不均，刃線末端磨損嚴重，碎段變長，切碎質量變壞。因此，為保證切割穩(wěn)定，不產生滑動切割，滿足如下切割條件 : x 1?? 2?? ( 根據(jù)文獻資料，取 1? = ?12 ， ?2? ?38 ，則 x? ?50 。 圖 ，由三角形 似關系可知，推擠角 x 在數(shù)值上等于回轉角 ? ， ? 在切割過程中逐漸減小。故刀片推擠角隨著切割點外移、回轉角的減小而減小。 從以上分析可以得出，直刃刀刀片的推擠角變化比較合理， 隨著切割過程的進行，切割點的外移，逐漸減小，鉗住物料的能力越來越強， 而滑切角和阻力矩 變化不夠理想 ，滑切角逐漸減小，阻力矩逐漸增大 。 弧刃的參數(shù)分析 圓弧刃的參數(shù)分析過程與直刃刀的一致， 可以用微分的思想，將圓弧刃看做多段短小直線刃，其分析過程和切割原理與直線刃相同， 將刃線換成一段半徑合理的圓弧即可 。 可以 得出結論，圓弧刃的滑切角在切割過程中逐漸增大，滑切程度越來越大，切割越來越省力，阻力矩逐漸減小，對切割過程很有利。但是推擠角同樣也越來越大，不利于物料的鉗住。 具及刀盤的設計 良好的切刀（或稱切碎器）應滿足下列要求： 切割質量高，耗用動力小，結構緊湊，工 作平穩(wěn)，安全可靠，便于刃磨，使用盤式秸稈 粉碎機的設計 13 維修方便。 刀片在設計和選用時應滿足下列三個方面的要求，即① 鉗住物料，保證切割；② 切割功率要小；③ 切割阻力矩均勻。 具設計 切碎器是秸稈切碎機重要工作部件。它的參數(shù)設計是否合理，對破碎質量，功率消耗，以及機器運轉均勻程度有直接影響。破碎性能好的切碎器，應是結構簡單，刀片制造、安裝、刃磨方便、切割省力，負荷均勻，切割質量好，秸稈相對動定刀片不產生滑移。 綜合評判，切割過程中，滑切角相對于推擠角，對切割過程的影響更大，滑切角越大，切割過程越省力，越流暢；對刀具的 沖擊損傷越小，刀具壽命更長久；整個機器的穩(wěn)定性也更好，震動更小，噪音越??；切割時，也相對更節(jié)約能源。推擠角而言，只要保證推擠角合理，物料不被推擠產生滑移即可，圓弧刃的半徑選擇合理完全可以避免物料產生滑移。相對比而言，圓弧刃口動刀片在綜合性能上較直刃刀動刀片優(yōu)越，因此本文設計中選擇圓弧刃動刀。 同時 ，為了改善其切碎性能，本設計采用提高切碎器轉速和增大其本身轉動慣量 (即刀架質量 )的方法，來補償由于阻力矩變化所引起的運轉不均的缺點。通過將動刀架與甩拋輪 葉片 設計為一體，既可增加刀架的轉動慣量，又可改善切碎物料的甩拋 性能。 查閱相關文獻 （尤嘉陵， 1983） ，對盤式削片機而言，切割時，滑切角是影響耗能的主要因素，當滑切角在 35°—45°時，切割的平均扭矩較低，切割能耗較小。本文設計的動刀片如圖 0 0 1 0 0 01 2 圖 刀片結構簡圖 華中農業(yè)大學 2014 屆本科畢業(yè)設計 14 圓弧刃的刃線為半 徑 900圓弧，圓弧刃弦長為 400身上有三個沉頭孔，用來將刀和刀盤固定。飛刀在切割過程中，會受到一定的沖擊，并且主軸轉速較高，飛刀使用頻率較高，加之刀具需經(jīng)久耐用，耐磨等，綜合考慮各因素，飛刀的材料選擇碳素工具鋼中的 鋼，熱處理后刃口部分的硬度為 52— 56韌性和耐沖擊性都較好。 查閱相關文獻得知，盤式粉碎機的飛刀的楔角取 30°—45°（俞嘉芝等， 2006）時，對切割過程最為有利，既保證了切割過程的流暢，又保證了刀具刃口的強度和耐用性。本文取 38°的飛刀楔角。 查閱相關文獻得知，底刀 的刃磨角一般取 85°—90°，本文取 85°。底刀材料采用碳素工具鋼中的 鋼 采用方形刃口的定刀，其能耗小，使用時不易磨損，在該區(qū)域刃部淬火硬度為 47～ 56非淬火區(qū)為 28春巖等， 2011） 。動、定刀片刃口的間隙為 磨損到一定厚度 時，必須磨刀，使之變薄，構成銳利刃口 。 盤設計 刀盤的作用有三個，一是固定飛刀，使飛刀隨主軸旋轉，與定刀形成剪切作用；二是起飛輪作用，使飛刀在間斷切削過程中，速度波動不大，并且儲存能量；三是起旋轉葉片作用，拋送切碎后的秸稈碎片。刀盤 的結構設計如圖 00100123456刀盤 結構示意圖（ 主視圖 ） 盤式秸稈 粉碎機的設計 15 1021351 . 67刀盤 結構示意圖（ 俯視圖 ） 圖 意 圖 刀與刀盤通過刀盤配合面面接觸定位，通過三個沉頭螺釘固定在刀盤上；三個支架上均有拋送葉片，高速旋轉下，將秸稈碎屑拋送出；刀盤通 過標準 平 鍵與主軸配合，傳遞扭矩，配合面均有粗糙度要求。 由于少刀盤式秸稈粉碎機工作時屬于間歇運動，故實際消耗功率是變化的，因此，將刀盤看作飛輪設計，以便在驅動力的功超過切削阻力的功時，將多余的能量貯藏起來，使動能增大時，速率增加不太大；反之，當切削阻力的功超過驅動力的功時，把多余的能量釋放出來，使動能減少時，速率降低不至于太大。刀盤的作用就是使刀盤的速率波動不至于太大。 刀盤的材料一般采用 30， 35， 45 號鑄鋼，本文采用 45 號鑄鋼，鑄鋼件必須退火處理，鍛鋼件須正火處理；粗加工后進行探傷檢查，在開口處不允許有 降低使用性能的缺陷。主軸的毛坯應為鍛件，不應有降低使用性能的缺陷。 4 壓輥式喂料裝置設計 構及工作原理設計 壓輥式喂料裝置由浮動的上喂入輥，固定的下喂入輥和壓緊裝置組成，上下喂入輥的直徑相等，并且以相同的角速度反向旋轉運動 ， 作用是將物料以一定的速度喂入切碎器，并在喂入的同時，將其夾住、壓緊、無滑動，以保證切碎質量，即切碎顆粒長度均勻 ， 切口平整。上喂入輥 動力由一對萬向節(jié) 傳入，下喂入輥由一對圓華中農業(yè)大學 2014 屆本科畢業(yè)設計 16 柱齒輪傳遞動力并改變轉動方向，從而獲得上下喂入輥轉速一致，但方向不同的運動。 喂入裝置結構簡圖如圖 拉橫 架 2 和浮動罩殼 11 焊縫連接，浮動罩殼 11 和浮動軸承座 5 用螺栓固定在浮動軸承座固定板 6上，這部分整體可以上下浮動。 上拉橫梁 3 和下軸承座 7 用螺栓固定在總固定板 8 上，總固定板 8 用螺栓固定在機架上，這部分為固定，不可以浮動 4 2 03 4 010012037440601234567891 01 2 下拉橫架 10 上喂入輥 11 浮動 罩殼 . 圖 入輥總結構圖 .1 of 下喂入輥同時反向旋轉運動，攫取物料，下喂入輥固定，上喂入輥可浮動，物料被喂入切碎器的同時，被上下喂入輥夾住壓緊，以便飛刀和定刀切割物料，有利于提高切碎效率，切割過程流暢，保證了切割的均勻性。 為了使得喂入秸稈過多時在喂入輥處不產生不堵塞，過少時不產生碎段過長 ， 上喂入輥設計成能浮動的 ， 并設有壓緊機構以保持上喂入輥對秸稈始終有一定的壓力 。 對壓緊機構采用單彈簧中置 式，上喂入輥兩側軸承座可以在垂直的滑道內移動，彈簧的一端與上浮動裝置中的下拉橫架 2 連接 ， 一端與總固定板上 8 上的上拉橫梁3 連接，彈簧給整個浮動裝置一個初始的下拉力 。 當秸稈層變厚時上喂入輥 10 克服彈簧的拉力力向上浮動 ， 最大浮動量為 60與浮動槽 4 的尺寸 60致 。 盤式秸稈 粉碎機的設計 17 料裝置主要技術參數(shù)確定 碎長度 切碎長度是切碎機主要性能指標之一，機器工作時，秸稈被喂入輥卷入切碎機構的速度 (m/s)， 切砰器每秒鐘切碎次數(shù)為601 則理論切碎長度為 : L=601 (考慮到喂入輥的打滑因素，實際切碎長度為 : L=1( ?? ? ( 式中 ： k—動刀片數(shù) i— 切碎器主軸 喂入輥轉速 n 傳動比 D— 喂入輥直徑 ? —打滑系數(shù)，一般取 碎器主軸與喂入輥之傳動比 i=見 6 傳動裝置設計） ，喂入輥直徑D=80刀片數(shù) k 為 3，打滑系數(shù) ? 取 理論切碎長度 L=12 碎機生產率 切碎機生產率的大小取決于喂入口面積，切碎 器刀片數(shù)和轉速，莖稈種類和切碎長度等，理論生產率可由下式計算 : Q=60·k·a·b·L·n·? （ 式中 : k— 動刀片數(shù) ; a、 b— 為喂入口高度和寬度 ， m; L— 理論切碎長度， m; n— 喂入輥轉速， r/? —喂入輥壓縮后的莖稈容重， kg/ 切碎器的動刀片數(shù) k 為 3，喂入輥轉速 n 為 120r/入口寬度 a 取 度 b 取 秸 稈壓縮后容重約為 120—150kg/若取 130 切碎長度為 論生產率約為 Q=1500kg/h，與要求設計的生產率相符合。 華中農業(yè)大學 2014 屆本科畢業(yè)設計 18 5 輸送裝置設計 構和工作原理設計 輸送裝置采用 鏈輪鏈板 式輸送方式， 由鏈輪和鏈板組成，它的作用是將秸稈物料均勻的送至喂入輥的喂入口處。操作工人只需 把 秸稈 平放在 鏈板 上后 ， 秸稈 隨 鏈板 前進 ，送至喂入輥，然后被切碎 。這樣能保證 秸稈 切割連續(xù)，均勻，切割質量好、生產效率高，且自動化程度明顯提高。 其結構如圖 2 3 4 圖 送裝置 簡圖 輸送裝置的動力由下喂入輥一端的鏈輪傳遞，動力通過鏈條傳遞至動力輸入鏈輪 1，主動軸 2 上還固定著兩個鏈輪，如同從動軸 6 上的鏈輪 5，鏈板 3 通過螺釘固定在鏈條 4 上。 主動軸 2 運動，帶動軸上的鏈輪運動，鏈輪通過鏈條 4 將動力傳遞至從動軸 6，兩軸同時運動，固定在鏈條上的鏈板也隨之運動，實現(xiàn)送料功能。 鏈板的輸送速度與喂入輥的喂入速度必須一致，才能保證切碎過程順利完成，避免卡機、纏繞和浪費能量。 傳動的設計計算 鏈傳 動是屬于帶有中間撓性的嚙合傳動，與摩擦傳動的帶傳動相比，鏈傳動無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，因而能保持準確的平均傳動比，傳動效率較高；張緊時作用于軸上的徑向壓力較小，結構較緊湊；能在高溫及速度較低的情況下工作；鏈傳動安裝制造精度要求低，成本低廉。主要用于要求工作可靠，且兩軸相距較遠，以及盤式秸稈 粉碎機的設計 19 其他不宜用齒輪傳動的地方。本處設計選擇鏈輪，是由于鏈輪傳遞可靠，且可以在惡劣環(huán)境下正常工作，成本低。 選擇鏈齒輪齒數(shù) ： 取小鏈輪齒數(shù) 0，大連輪的齒數(shù) z2=i×0。 確定計算功率 ， 由表查得 K ，由圖查得 K ，單排鏈 （王昆等， 2005） ，則計算功率為 ???? 根據(jù) 07.2?201 ，查圖可選 08A。查表得節(jié)距為 P= 計算鏈速 v，確定潤滑方式 ， 1 ?? ????? s 由 v=s 和鏈號 08A,查圖可知應采用滴油潤滑。 計算壓軸力 有