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JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY
本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計
題目 小型錘片粉碎機設(shè)計
學(xué) 院： 工學(xué)院
姓 名： 謝 軍
學(xué) 號： 20100984
專 業(yè)： 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化
年 級： 2010級
指導(dǎo)教師： 饒洪輝 職 稱：副教授
二0一四 年 五 月
摘 要
本次畢業(yè)設(shè)計是完成小型錘片粉碎機的設(shè)計。采用落料拉深、脹形整形、沖孔擠邊工藝。設(shè)計中分析了粉碎機的構(gòu)造及工作過程、粉碎機運動分析、粉碎機總體設(shè)計、傳動系統(tǒng)設(shè)計，并繪制了pro/e零件圖和裝配圖，同時繪制了CAD零件圖和裝配圖。在粉碎機的設(shè)計中，本文對粉碎機的各個機構(gòu)進行了運動學(xué)和動力學(xué)的詳細計算，并對V帶進行了嚴格的校核計算，確定了電機、聯(lián)軸器和皮帶等的具體參數(shù)。
關(guān)鍵詞： 小型；錘片; 粉碎機；pro/e
Abstract
This graduation design is to complete small hammer crusher design.The blanking, deep drawing, bulging plastic, punching side process.Analysis in the design of the structure and working process of the mill, crusher, motion analysis, mill overall design, transmission system design, and draw the pro/e part drawing and assembly drawing, drawing the CAD detail drawing and assembly drawing at the same time.In the design of the mill, paper mill of various agencies has carried on the detailed calculation of the kinematics and dynamics, and the V belt was strict check calculation, determine the specific parameters of motor, coupling and belt and so on.
Keywords: Small; hammer; grinder;Pro/e
目 錄
摘要………………………………………………………………………………………………………………
Abstract…………………………………………………………………………….……………
第1章 前言
1.1引言
1.2設(shè)計背景
1.3設(shè)計要求
1.4設(shè)計指導(dǎo)思想
第2章 總體方案與動力設(shè)計
2.1粉碎方案設(shè)計
2.2 動力設(shè)計與參數(shù)確定
第3章 粉碎機各零件設(shè)計
3.1 帶輪方案設(shè)計
3.2 軸設(shè)計
3.3 錘片設(shè)計
3.4 箱體等結(jié)構(gòu)的設(shè)計……………………………………………………………
第4章 零件加工工藝設(shè)計與整機裝配與使用要點
4.1 大軸的加工工藝設(shè)計
4.2 整機安裝與使用要點
參考文獻.. .
致謝
第一章 前言
1.1 引言
隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展，人民生活質(zhì)量的顯著提高,畜產(chǎn)品生產(chǎn)和消費量也相應(yīng)的增加；同時，國家也愈來愈重視現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)并加大投入力度，使得粉碎飼料和其他的農(nóng)產(chǎn)品加工機械的需求量也隨之增長。近年來，在國家一系列發(fā)展的驅(qū)動下，當(dāng)前我國的粉碎機械工業(yè)正處在歷史上最好的發(fā)展時期，總體形式看好，已經(jīng)連續(xù)五年保持高速增長，出現(xiàn)產(chǎn)銷兩旺的喜人態(tài)勢。同時，在2007年，國家將繼續(xù)加大對購買農(nóng)機產(chǎn)品的補貼力度，而且隨著國家及地方政府對粉碎機科技的研究,各企業(yè)收入將有所增加,負擔(dān)減輕,支出減少。這些因素將使粉碎塑和其他農(nóng)產(chǎn)品加工機械的需求量有較大幅度的增長。
1.2 背景
當(dāng)前大多數(shù)是使用傳統(tǒng)的粉碎機對其進行加工；而國外的加工機械也只是處于初級階段。雖然，目前市場上已經(jīng)生產(chǎn)出幾種立式和臥式無篩粉碎機，其中立式無篩粉碎機有：AMC型無篩粉碎機、ZPS型微粉碎機和國產(chǎn)立式粉碎機；而臥式無篩粉碎機有：日本生產(chǎn)的臥式多級微粉碎機、美國生產(chǎn)的臥式單級微粉碎機和臥式無篩雙轉(zhuǎn)子錘片粉碎機。這些粉碎機雖有生產(chǎn)率高、能耗低、調(diào)節(jié)操作方便等優(yōu)點，但由于各類型的粉碎機結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且采用多級電動機帶動工作，使得成本較高且為微粉碎。
自上個世紀以來，國家投入了大量資金，但真正做到可持續(xù)發(fā)展的并不多，并且粉碎起來存在許多缺點：① 動力浪費大，度電產(chǎn)量不高 ② 粉碎粒度不均勻 ③ 機器部件磨損快，工作穩(wěn)定性差 ④ 生產(chǎn)率低 ⑤ 由于使用篩片磨損快，生產(chǎn)成本增加。
1.3 要求
該粉碎機主要是用于對飼料的粉碎加工，對其具有以下要求:
① 對加工飼料的適應(yīng)性廣，能加工各種類型的飼料。
② 粉碎程度應(yīng)能夠根據(jù)要求進行調(diào)整，粉碎粒度應(yīng)盡量均勻。
③ 配套動力合理、度電產(chǎn)量高、提高生產(chǎn)率、降低能耗。
④ 結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、不需要較大的技術(shù)要求。
⑤ 工作部件耐磨性好，減少更換次數(shù)，以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。
⑥ 噪音低、粉塵少、以減少環(huán)境污染。
⑦ 機型結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、體積小、占地少、成本低、以適合廣大工業(yè)的生產(chǎn)。
1.4 指導(dǎo)思想
由于超細粉碎技術(shù)及其設(shè)備的應(yīng)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：
普通粉碎機存在的主要問題：由于速度差，在錘片與篩板之間，普通粉碎機容易形成環(huán)流層,堵塞篩板，降低效率，即“破環(huán)問題”；此外，而現(xiàn)有粉碎機不能同時兼顧錘片高速度和篩表面物料低速度的問題，即“雙速問題”。
所以：
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
第二章 粉碎機的總體方案與動力設(shè)計
2.1 總體方案確定
此外參考9FQ50-40機型: 確定數(shù)據(jù)如下：
主機外形尺寸（mm)：1030×750×905 整機重量: 300kg 轉(zhuǎn)子直徑（mm): 500 配套功率（380V）(kw):18.5-22kw的電機 主軸轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）：3400 錘片末端線速度（米/秒）：90 粉碎室寬度（mm): 400 錘片末端與篩面間隙（mm): 6-15 錘片數(shù)量：24 錘片排列方式: 交錯平衡排列 篩片寬度(mm): 396 篩片包角：180° 篩孔規(guī)格（mm):1.2-3 風(fēng)機時輪直（mm): 360
適用：用篩孔直徑2毫米的篩片粉碎玉米，玉米稈，花生殼，豆秸等含水率小于14%的物料時，其產(chǎn)量是（千克）:玉米:1700-2100kg 玉米桿：370-440kg 花生殼：900-1100kg 豆秸: 460-550kg
2.1.1 粉碎室粉碎方案選擇 (壓碎 、劈碎 、沖擊破碎、磨碎等)
原理：其結(jié)構(gòu)由喂入機構(gòu)、粉碎室（轉(zhuǎn)子、錘片、篩片）、排料部分（風(fēng)機、集料筒、集塵布袋）三部分組成。工作時，飼料從喂入機構(gòu)進入粉碎室，在高速回轉(zhuǎn)的錘片的打擊下飛向齒板，與齒板碰撞彈回后再次受到錘片的打擊，同時在篩面與錘片間，飼料又受到強烈的磨擦，在反復(fù)的打擊碰撞和磨擦作用下，飼料逐漸被粉碎。不帶風(fēng)機的粉碎機，由粉碎室內(nèi)的氣流使粉碎物通過篩孔排出；帶風(fēng)機的粉碎機，將粉碎物從篩孔抽出后，尚需通過集粉裝置（如集料筒、集塵布袋等）將混合氣流中的空氣與粉碎分離。
切向——飼料從粉碎室切向方向喂入，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。
為增加機座重量，提高粉碎機運行中的穩(wěn)定性，減少噪音，節(jié)約成本，減少因配重而消耗的材料，將動力機配置在機座上。因此本設(shè)計的傳動簡圖如下圖。
2.1.1動力選擇
機器動力來源一般有：電動機、電池、柴油發(fā)動機、汽油發(fā)動機等。本著經(jīng)濟、環(huán)保、方便原則兼顧安全性能，根據(jù)小型粉碎機使用用戶經(jīng)濟承受能力，可選用電動機或發(fā)動機。考慮到粉碎機變速大，要求結(jié)構(gòu)緊湊，所以使用電動機作為動力來源。
2.2動力設(shè)計與參數(shù)確定
粉碎機設(shè)計沒有現(xiàn)成的公式，根據(jù)粉碎耗能的假說理論確定功率需要一系列的參數(shù)，這些參數(shù)有與粉碎的物料有關(guān)，所以需實踐實驗得到。有下經(jīng)驗公式可以以少許參數(shù)確定功率：
其中，取Q=2100kg/h 系數(shù)取10 得：P=10×2100=21000w
n初選主軸轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）：n2=3400r/min (粉碎機一般n在3000轉(zhuǎn)以上)
初選P=22kw，查機械手冊綜合考慮：
選擇電動機基本數(shù)據(jù)如下表：
電動機基本參數(shù)
電機型號
額定功率/kw
滿載轉(zhuǎn)速
堵矩N.mm
最大轉(zhuǎn)矩N.mm
重量kg
Y180M-2
22
2940
2.0
2.2
173
第三章 粉碎機各零件設(shè)計
3.1帶輪方案設(shè)計
3.1.1 確定Pc
查資料得工作情況系數(shù)（工況）。此外增速場合，由i=3400/2940=1.156
計算帶輪傳動功率時Pc是根據(jù)傳遞的功率P，并考慮到載荷性質(zhì)和每天工作時間等因素的影響而確定的。即Pc=P.KA=1.222=26.4kw
3.1.2 選擇V帶型號
根據(jù)Pc=26.4kw,n1=2940r/min，可選取普通型A帶
3.1.3 帶輪基準(zhǔn)直徑與帶速驗算
由機械設(shè)計手冊知,小帶輪基準(zhǔn)直徑推薦為112~180mm，
由表11-8則取小帶輪,且由dd2=i×dd1=34002940×125=144.557,
故大帶輪dd2=150mm
由帶速r=3.14×125×n260×1000=22.24m/s,V值在范圍內(nèi),帶輪合格.
3.1.4 確定帶長和中心矩a
由公式得:0.7dd1+dd2≤a0≤2dd1+dd2
得：192.5≤a0≤550 初取a0=500mm
故所需基準(zhǔn)長度：Ld0=2a0+π2dd1+dd2+dd1+dd24a0
=2×500+3.14(125+150)2+(125+150)/(4× 500)=1431.89mm
取Ld=1400m
實際中心距：a =a0+Ld-Ld02=484mm
驗算小帶輪包角∝1=180°-（150-125）×57.3°484=177°≥90° (符合小帶輪包角∝1的要求)。
3.1.5 確定V帶根數(shù)Z
查表33.1-17i,由線性插值法可得：P0=6.76+7.03-6.763600-3200×200=6.895kw（特定條件時單根普通型A帶基本額定功率）
查表33.1-17i, 由線性插值法可得?P0=0.56kw（單根普通型A帶的基本額定功率增量）
查表33.1-13,由線性插值法可得（包角系數(shù)）
查表33.1-16,由線性插值法可得,kL=0.98（單根普通型A帶的基準(zhǔn)長度系列和帶長修正系數(shù)）
Z=PCP0=PC(P0+?P0)×kLK∝=26.4（6.895+0.56)×0.98×1=4.6
取整數(shù)Z=5根
3.1.6 確定單根V帶預(yù)緊力
查表33.1-14得 q=0.12kg/m,由式(11-20)得單根V帶輪的預(yù)緊力為：
=500(2.5/1-1)×26.44×22.24+0.12×22.242=281.9N
3.1.7 確定計算V帶對軸的壓力Q
由[5]P204式(11-21)得:
Ｑ=2ZF0sina12=2×4×281.9×1=2255.4N
3.1.8 V帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計
帶輪結(jié)構(gòu): dd1=125mm,dd=50mm
3.2 軸設(shè)計
3.2.1 軸材料選擇與熱處理
軸的材料和熱處理方法的選取，并確定軸的材料的許用應(yīng)力。
因為作高速，較大功率，可選用45鋼，用調(diào)質(zhì)處理。
查表38.1-1得：650MPa
查表得： σs =360MPa σ-1 =270MPa τ-1 =155MPa
3.2.2 估計軸的最小直徑
由表38.3-2查取A=115，
根據(jù)公式38.3-1得：=1153222940=32.5mm
考慮到鍵槽.螺紋孔以及協(xié)調(diào)性，取d=40mm
聯(lián)軸器
電動機的輸出端與變速器的輸入端之間:
K=1.5,TC=K.T=1.5×22×9550000÷2940=107.2N.m
考慮軸徑d=40mm，采用彈性柱銷聯(lián)軸器聯(lián)接，其型號HL2主要參數(shù)[15]尺寸如下：
公稱扭矩：Tn=315N.m 許用轉(zhuǎn)速：n =5600r/min 軸孔直徑：20~35mm符合
軸承選擇：
初選擇深溝球球軸承 型號為6008
3.2.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及其按許用彎曲應(yīng)力計算
分度圓半徑r=40mm，較小，故將其與軸作為一起。
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及其按許用彎曲應(yīng)力計算
作出主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖3—1
圖3—1 主軸結(jié)構(gòu)圖
軸受力如圖3—2：
圖3—2主軸的受力示意圖
（四）計算彎矩、繪制軸彎矩圖
水平面受力如圖3—3：
圖3—3 主軸的水平受力圖
主軸水平面得受力彎矩圖
垂直面受力如圖3—4：
圖3—4 主軸的垂直受力圖
合成彎矩如圖：合成彎矩
主軸的合成彎矩圖
（六）畫軸轉(zhuǎn)矩圖如圖
主軸的轉(zhuǎn)矩圖
（七）許用應(yīng)力
用插入法由表16.3查得：
(3-39)
應(yīng)力校正系數(shù)
（八）畫當(dāng)量彎矩圖
當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 αT=0.59*9987.2
=5892.5N.mm
αT=5892.5N.mm
當(dāng)量彎矩 在小齒輪中間截面處
(3-40)
M’=11769.5N.mm
圖3—9 主軸的當(dāng)量彎矩圖
（九）校核軸徑
直徑 d1=d1-2（ha+C）*m
=60-2*（1+0.25）*m
=52.5mm
d=3M'0.1×δ-1b
=311769.50.1×60
=12.52mm<50mm (3-41) 符合
3.3 錘片設(shè)計
3.3.1 錘片的設(shè)計思想
普通錘片式具有良好的通用性，可以粉碎谷物籽粒、果蔬、莖桿、餅糟和礦物質(zhì)。通常由錘片、環(huán)形篩、調(diào)節(jié)旋鈕、料斗組成。為提高粉碎效率，實行一機多用，多功能粉碎機保留了磨片式粉碎機的初磨盤部分。其工作原理圖如圖5-2所示。
錘片在安裝時，采用交錯平衡布置，以實現(xiàn)粉碎軌跡不重合，粉碎均勻性增強作用。錘片上設(shè)置銷軸孔，通過銷軸安裝在軸套上，在高速旋轉(zhuǎn)時，使得物料更容易被撞擊粉碎。選擇矩形錘片，使得結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，通用性好。
3.3.2 錘片選材與加工
由于錘片是高速沖擊與磨損嚴重元件，國內(nèi)生產(chǎn)的錘片大多為中碳鋼或中碳合金鋼整體淬火和低碳鋼滲碳淬火。錘片為45鋼，鹽爐淬火，錘片頭部有4mm的硬化區(qū)，54~58HRC。
為了提高錘片的耐磨性，多功能粉碎機錘片采用20鋼滲碳淬火，滲碳層深0.8一1.2mm，滲碳層硬度58~62HRC，這樣錘片能保證足夠的韌性和整體強度。
錘片部件圖如下圖所示。
3.4 其他裝置
3.4.1 箱體
3.4.2 進料口、襯板、支撐架
進料口的結(jié)構(gòu)如下圖所示：
圖進料口結(jié)構(gòu)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，以方便給漏斗裝料和進料，另外肋板能夠增強進料口的強度，防止在裝料過程中使料斗產(chǎn)生變形。
3.4.3襯板
3.4.4支撐架
第四章 典型零件加工工藝設(shè)計與整機安裝使用要點
4.1 大軸的加工工藝設(shè)計
4.1.1 軸類零件的功用與結(jié)構(gòu)
軸是組成機械的重要零件，采用調(diào)制處理，也是機械加工中常見的典型零件之一。它支撐著其它轉(zhuǎn)動件回轉(zhuǎn)并傳遞扭矩，同時又通過軸承與機器的機架連接。
? ? 軸類零件是旋轉(zhuǎn)零件，其長度大于直徑，由外圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔、螺紋及相應(yīng)端面所組成。加工表面通常除了內(nèi)外圓表面、圓錐面、螺紋、端面外，還有花鍵、鍵槽、橫向孔、溝槽等。
4.1.2 軸類零件的技術(shù)要求
?尺寸精度 軸類零件的尺寸精度主要指軸的直徑尺寸精度和軸長尺寸精度。按使用要求，主要軸頸直徑尺寸精度通常為IT6-IT9級，精密的軸頸也可達IT5級。軸長尺寸通常規(guī)定為公稱尺寸，對于階梯軸的各臺階長度按使用要求可相應(yīng)給定公差。
? ? 幾何精度 軸類零件一般是用兩個軸頸支撐在軸承上，這兩個軸頸稱為支撐軸頸，也是軸的裝配基準(zhǔn)。除了尺寸精度外，一般還對支撐軸頸的幾何精度（圓度、圓柱度）提出要求。此外，相互位置精度還有內(nèi)外圓柱面的同軸度，軸向定位端面與軸心線的垂直度要求等。
4.1.3 軸類零件的材料和毛坯
常用的軸類零件材料有 35、45、50優(yōu)質(zhì)碳素鋼，以45鋼應(yīng)用最為廣泛。對于受載荷較小或不太重要的軸也可用Q235、Q255等普通碳素鋼。對于受力較大，軸向尺寸、重量受限制或者某些有特殊要求的可采用合金鋼。。
? ? 型材毛坯分熱軋或冷拉棒料，均適合于光滑軸或直徑相差不大的階梯軸。
? ? 鍛件毛坯經(jīng)加熱鍛打后，金屬內(nèi)部纖維組織沿表面分布，因而有較高的抗拉、抗彎及抗扭轉(zhuǎn)強度，一般用于重要的軸。
4.2整機安裝與使用要點
4.2.1 碎粉機工藝要求
（1）原料進行粉碎之前，必須進行清理。如原料中的紙、繩以及塊狀原料等雜質(zhì)。
（2）原料進行粉碎之前，必須進行除鐵。防止威脅到粉碎機的安全及使用壽命，而且有時會造成粉塵爆炸，影響飼料廠的人身安全。
（3）由于粉碎機的噪音較大，粉碎房應(yīng)要設(shè)置通風(fēng)口。
（4）配備合適的粉碎出料方式。如輔助吸風(fēng)相組合布袋或直接氣力輸送卸料。
4.2.2 粉碎機安裝的注意事項
（1）設(shè)備安裝前應(yīng)仔細閱讀設(shè)備說明書，做到對設(shè)備的構(gòu)造、外形尺寸及吊裝著力點的位置。
（2）設(shè)備在吊裝、搬運時要采取正確的方法，以免損壞設(shè)備。
（3）安裝粉碎機的地面或支架必須水平牢固，能承受機器滿負荷工作條件，否則會影響粉碎機的使用性能。
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[19]孫恒等.機械原理(第七版)[M].北京:高等教育出版社，2001
致 謝
首先，要特別感謝饒洪輝老師對我的指導(dǎo)，在饒老師身上，時刻體現(xiàn)著教育工作者和科研工作者所特有的嚴謹求實的精神，他勇于探索的工作態(tài)度和求同思變、不斷創(chuàng)新的治學(xué)理念，不知疲倦的敬業(yè)精神和精益求精的治學(xué)要求，讓我受益匪淺，不僅端正了我的學(xué)習(xí)態(tài)度，更端正了我的人生態(tài)度。
另外，還要感謝和我的其他同學(xué)和室友，他們在尋找資料，解答疑惑等方面，都給了我很大的幫助和借鑒。特別是從開始做畢業(yè)設(shè)計到完成一直和班上的王朋利、曹晉同學(xué)天天去圖書館，并且前后六次去后山工廠進行測量。在相互監(jiān)督、相互探討問題的過程中，指出彼此的不足，從中受益頗深！此外，他們身上追求完美，精益求精的學(xué)習(xí)態(tài)度更值得學(xué)習(xí)！
最后，感謝所有給予我關(guān)心和支持的老師和同學(xué)使我能如期完成這次畢業(yè)設(shè)計。謝謝各位老師和同學(xué)！
感謝學(xué)校對我這四年的培養(yǎng)和教導(dǎo)，感謝工學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)各位老師四年如一日的諄諄教導(dǎo)！
2014/5/6