機(jī)械制造資料-水滴式飼料粉碎機(jī)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙+文檔】

機(jī)械制造資料-水滴式飼料粉碎機(jī)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙+文檔】,含CAD圖紙+文檔,機(jī)械制造,資料,水滴,飼料,粉碎機(jī),設(shè)計(jì),cad,圖紙,文檔 目 錄 摘 要 I Abstract II 1. 前言 - 1 - 1.1水滴式飼料粉碎機(jī)的發(fā)展前景 - 1 - 1.2三維實(shí)體設(shè)計(jì)在我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的作用 - 6 - 2.水滴式飼料粉碎機(jī)的總體設(shè)計(jì) - 8 - 2.1 電動(dòng)機(jī)的確定 - 8 - 2.2 基本結(jié)構(gòu)組成 - 9 - 2.3 工作原理及力學(xué)分析 - 9 - 3.關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì) - 11 - 3.1 錘片的設(shè)計(jì) - 11 - 3.1.1錘片的種類 - 11 - 3.1.2錘片的材質(zhì)與熱處理 - 12 - 3.1.3錘片數(shù)量的確定 - 13 - 3.1.4錘片的排列和厚度 - 13 - 3.1.5錘片末端線速度的確定 - 15 - 3.1.6錘篩間隙的確定 - 16 - 3.2粉碎室的形狀和結(jié)構(gòu) - 17 - 3.2.1粉碎室的形狀 - 17 - 3.2.2粉碎室的結(jié)構(gòu) - 18 - 3.3轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)并尺寸與粉碎室寬度及改進(jìn) - 18 - 3.3.1轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)并尺寸與粉碎室寬度 - 18 - 3.3.2轉(zhuǎn)子上的改進(jìn) - 19 - 3.4篩片的設(shè)計(jì) - 19 - 3.5電機(jī)與轉(zhuǎn)子的連接 - 20 - 3.6旋轉(zhuǎn)主軸的設(shè)計(jì)及理論校核 - 21 - 3.6.1主軸的設(shè)計(jì) - 21 - 3.6.2旋轉(zhuǎn)主軸的力學(xué)分析及理論校核 - 23 - 3.7滑動(dòng)軸承的熱平衡計(jì)算 - 25 - 4.整機(jī)的虛擬裝配 - 27 - 5.水滴型飼料粉碎機(jī)的主要參數(shù) - 30 - 6.結(jié)論 - 30 - 7.結(jié)束語 - 31 - 8.致謝 - 31 - 1. 前言 1.1水滴式飼料粉碎機(jī)的發(fā)展前景 改革開放以來，我國(guó)畜牧業(yè)得到了長(zhǎng)足發(fā)展，畜牧業(yè)生產(chǎn)水平不斷提高，主要畜產(chǎn)品產(chǎn)量持續(xù)二十多年快速增長(zhǎng)，畜牧業(yè)已成為我國(guó)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，也是農(nóng)民增收的亮點(diǎn)。隨著畜禽業(yè)迅速發(fā)展，我國(guó)飼料產(chǎn)量已達(dá)到4500萬t，總產(chǎn)量居世界第二位。根據(jù)全國(guó)飼料發(fā)展鋼要規(guī)定的目標(biāo)，2000年飼料加工能力要達(dá)到1～1.2億t。我國(guó)主要生產(chǎn)年單班產(chǎn)量在5萬t以下的飼料加工設(shè)備，不能滿足市場(chǎng)發(fā)展的需要。因此，應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展年單班產(chǎn)量5～4O萬t的飼料機(jī)械，隨著畜牧業(yè)的不斷發(fā)展，農(nóng)民對(duì)飼料機(jī)械的要求也越來越高。要重點(diǎn)發(fā)展的成套設(shè)備主要包括粉碎機(jī)、混合機(jī)、制粒機(jī)、冷卻機(jī)、破碎機(jī)、分級(jí)篩。 我國(guó)飼料工業(yè)已經(jīng)發(fā)展成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，它對(duì)人民生活水平的提高及社會(huì)的發(fā)展發(fā)揮著越來越重要的作用。國(guó)內(nèi)外飼料工業(yè)的核心設(shè)備之一是飼料粉碎機(jī)，其中錘片式粉碎機(jī)扮演主角，雖然其工作性能受眾多因素影響，但沖孔篩篩分效率不高導(dǎo)致眾多問題:(l)能耗增高；(2)能量利用系數(shù)較低(約為2)40%)；(3)飼料過度粉碎影響畜禽采食及消化利用；(4)飼料環(huán)流層加劇整機(jī)工作性能下降；(5)生產(chǎn)能力受限，經(jīng)濟(jì)效益不佳，每年因此減少國(guó)民經(jīng)濟(jì)收入保守估計(jì)約有數(shù)百億元，全球經(jīng)濟(jì)損失更是巨大。如何提高其篩分效率，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行過很多研究，研究?jī)?nèi)容及研究進(jìn)展可歸納為:(l)增大篩分面積 (2)改進(jìn)吸風(fēng)系統(tǒng) (3)加振動(dòng)裝置 (4)采用破壞環(huán)流層措施 (5)采用二次粉碎工藝。 在篩分過程方面，有代表性的研究是THYN和PECHLUK曾利用同位素跟蹤技術(shù)研究粉碎機(jī)內(nèi)物料統(tǒng)計(jì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，沈在春、劉承俊等學(xué)者利用高速攝影研究過兩相環(huán)流的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，但篩分效率與篩型及各參數(shù)的定量關(guān)系，篩分效率與有關(guān)參數(shù)的數(shù)學(xué)模型等基礎(chǔ)性研究未見文獻(xiàn)報(bào)道。很多宏觀而定性分析評(píng)述或試驗(yàn)研究文獻(xiàn)在有關(guān)刊物到處可見。它反映出提高篩分效率是生產(chǎn)實(shí)踐渴求解決的重大問題之一，由于前人研究對(duì)象幾乎均為沖孔篩，創(chuàng)新程度有待加強(qiáng)，因而難以取得實(shí)質(zhì)性突破，篩分效率問題，至今懸而未決。 通過試驗(yàn)和研究，在對(duì)國(guó)內(nèi)外大量機(jī)型分析比較后發(fā)現(xiàn):沖孔篩存在一些致命弱點(diǎn)，如高速運(yùn)動(dòng)(30-90m/s)的飼料顆粒在跨躍孔徑時(shí)間極短的條件下，小于或等于孔徑的顆粒穿過篩孔的統(tǒng)計(jì)概率很小。要從根本上解決問題，應(yīng)當(dāng)采用新型篩才能取得突破，因此本課題直接以全新的前所未有的篩型為研究對(duì)象進(jìn)行研究，爭(zhēng)取在篩分理論方面有所創(chuàng)新，起碼在新型篩的篩分原理及篩分效率方面提供一些新知識(shí)或新見解。高效篩的發(fā)明能從根本上解決上述問題，并給飼料工業(yè)及畜禽養(yǎng)殖業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。另外，篩分作業(yè)也在其它行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，如水泥、化工、醫(yī)藥、礦業(yè)、陶瓷、輕工、生物工程、航空航天等。所以，本課題對(duì)推動(dòng)科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)和個(gè)人生活水平的提高將產(chǎn)生積極而深遠(yuǎn)的影響。 飼料產(chǎn)業(yè)中最終產(chǎn)品是飼料，飼料在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中能否取勝，決定因素之一是飼料價(jià)格，而飼料價(jià)格與飼料加工成本密切相關(guān)。好的加工設(shè)備不僅可以提高其質(zhì)量，而且還可以降低其加工成本。所以本課題的研究意義還在于:通過對(duì)新型粉碎機(jī)粉碎、篩分機(jī)理的研究、探索其內(nèi)在規(guī)律、找到提高粉碎機(jī)生產(chǎn)率、降低飼料的生產(chǎn)成本、提高飼料質(zhì)量的有效途徑，以促進(jìn)飼料粉碎的科技進(jìn)步。我國(guó)每年有8000萬億噸飼料糧和1-2億噸農(nóng)作物秸桿等被粉碎加工成飼料。飼料粉碎機(jī)保有量為150萬臺(tái)以上，每年消耗動(dòng)力為20-30億千瓦小時(shí)?，F(xiàn)有粉碎機(jī)能耗很大，在能源緊張的情況下，對(duì)粉碎機(jī)的高效節(jié)能研究更具有重大意義和迫切性。 最近十余年來, 世界上對(duì)肉、蛋、乳的需求有很大的增長(zhǎng), 而每生產(chǎn)噸肉或蛋需要混合飼料3.5—4.0噸, 每噸乳需要0.3噸精料。根據(jù)估計(jì), 全世界每年大約要用粉碎機(jī)粉碎六千萬噸谷物和其他飼料。隨著飼料消耗量的增加, 飼料加工機(jī)械近些年來有了很快的發(fā)展。此外, 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)展, 也為粉碎機(jī)械的改進(jìn)提供了不少方便之處。例如, 采用了先進(jìn)的電測(cè)儀器和高速攝影技術(shù), 為粉碎機(jī)的性能側(cè)定提供了方便, 彈性力學(xué)的發(fā)展為粉碎理論的建立奠定了基礎(chǔ), 相似理論的發(fā)展為粉碎機(jī)械的系列化設(shè)計(jì)提供了依據(jù), 金屬材料的進(jìn)步為高強(qiáng)度耐磨部件的出現(xiàn)提供了可能性。 飼料工業(yè)使用的粉碎設(shè)備有很多種形式。其中，錘粉碎過程的研究進(jìn)展長(zhǎng)久以來, 研究粉碎機(jī)械的一些學(xué)者們, 皆認(rèn)為飼料在粉碎機(jī)內(nèi)的粉碎過程,大致可分為三個(gè)步驟：（1）飼料顆粒落人粉碎室內(nèi)后, 首先受到錘片的正面沖擊；(2) 受沖擊后的顆粒以一定的速度沖向齒板, 被彈回后再次受到錘片的沖擊；(3)飼料顆粒與篩板和錘片產(chǎn)生摩擦，顆粒之間彼此互相碰撞。這些學(xué)者們?cè)谏鲜黾俣ǖ幕A(chǔ)五推導(dǎo)了一系列的計(jì)算公式, 大作數(shù)學(xué)游戲的文章, 對(duì)解決實(shí)際問題并沒有很大幫助。此外, 在粉碎機(jī)上還有一個(gè)很重要的問題, 長(zhǎng)久以來一直沒有弄清, 那就是如果把單顆飼料放到平板上, 受到工作部件 的沖擊或擠壓時(shí), 只需要很小的能量就能碎裂, 但是當(dāng)把飼料放到粉碎機(jī)中去粉碎時(shí), 則往往要耗費(fèi)幾十倍的能量才能碎裂參這究競(jìng)是什承原因一直沒能得到滿意的答案。 直到近些年來, 由于高速攝影技術(shù)的進(jìn)步, 才有可能實(shí)地觀側(cè)粉碎機(jī)內(nèi)的粉碎過程, 通過對(duì)影片的分析, 獲得很多新的發(fā)現(xiàn), 從而否定了許多前人所建立的假說, 提出了一些新的見解。 片式粉碎機(jī)因其占地面積小、粉碎效率高、耗電量小等優(yōu)點(diǎn)，得到了最廣泛的普及應(yīng)用。 最早的錘片式粉碎機(jī)都只有一個(gè)運(yùn)行速度，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(duì)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1000～1500r/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1100～1200mm，粉碎室寬度為350～650mm。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(guó)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洲，國(guó)內(nèi)的情況與后者基本相似。 ??? 大多數(shù)錘片式粉碎機(jī)都具有結(jié)構(gòu)對(duì)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，轉(zhuǎn)速為3000r/min，1500r/min左右。它們的主要區(qū)別在于美國(guó)的產(chǎn)品追求篩板面積大，而歐洲的講究沖擊齒板面積大。例如，美國(guó)的Champion公司及Jacobson公司等標(biāo)榜自己的產(chǎn)品為全周篩，而歐洲最為典型的是荷蘭的Van Aarsen公司的2D系列錘片式粉碎機(jī)，其沖擊齒板面積幾乎達(dá)整個(gè)粉碎室外周圍面積的一半（占46%）。其次在于篩板的安裝。美國(guó)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，而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，更進(jìn)一步的還可自動(dòng)遙控?fù)Q篩，Van Aarsen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)行中即可更換。 幾乎所有的錘片式粉碎機(jī)都有一個(gè)共同的缺點(diǎn)，即粉碎后物料的粒度不夠理想，因?yàn)轱暳显辖?jīng)錘片粉碎后的物料粒度分布接近于對(duì)數(shù)——正態(tài)分布，也就是說粉碎后物料粒度是不均勻的。傳統(tǒng)的錘片式粉碎機(jī)控制粉碎物料粒度的能力是有限的，雖然錘片的厚度可影響粉碎物料的粒度（較厚的錘片會(huì)產(chǎn)生較多的細(xì)粉，較薄的錘片粉碎物料的粒度略粗），但錘片不易經(jīng)常更換，所以最初控制粉碎物料粒度的措施是采用不同篩眼的篩網(wǎng)或沖孔篩板等。 ??? 篩孔實(shí)際上控制的是最大粒度，粉碎物料的粒度分布仍為對(duì)數(shù)——正態(tài)分布，粒度仍然不均勻。后來，有些錘片式粉碎機(jī)采用不同速度的電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)，高轉(zhuǎn)速（3000r/min）用于細(xì)粉碎，低轉(zhuǎn)速（1500r/min）用于粗粉碎，但這兩種速度差別太大，而且研究表明錘片末端速度對(duì)粉碎物料的粒度分布、對(duì)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差的影響也不大。近年來，還有些廠家推崇采用頻率控制裝置來控制改善粉碎粒度的均勻度，但這類設(shè)備的價(jià)格太高，難以應(yīng)用于飼料生產(chǎn)。 ??? 為使粉碎粒度均勻合理，從上世紀(jì)80年代初，飼料行業(yè)就開始嘗試從其它行業(yè)引入循環(huán)粉碎，先粉后篩、篩后再粉的分步粉碎工藝，同時(shí)可提高粉碎產(chǎn)量和粉碎效率、降低粉碎電耗。在組合這些工藝時(shí)，只需將粉碎機(jī)與篩分設(shè)備按一定的關(guān)系進(jìn)行組合，即在粉碎工序中增加篩分設(shè)備。這樣一來，粉碎機(jī)的功能就發(fā)生了變化，在一次直接粉碎（不加設(shè)篩分設(shè)備）時(shí)粉碎機(jī)既要負(fù)責(zé)粉碎，又要負(fù)責(zé)篩出最大粒度；而在循環(huán)粉碎中，粉碎機(jī)只負(fù)責(zé)粉碎，把控制粉碎物料粒度的任務(wù)交給了相配套的篩分設(shè)備。在組合這些工藝時(shí)，多用傳統(tǒng)的錘片式粉碎機(jī)，也有一些廠家開發(fā)了一些新型設(shè)備，如Berga公司的“能控制制粒度的粉碎機(jī)”，仿照傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，將排料方式改為根據(jù)情況讓待粉碎物料在粉碎室內(nèi)運(yùn)行一周或半周時(shí)從粉碎室內(nèi)排出，這樣可省去復(fù)雜的換篩裝置或昂貴的雙電動(dòng)機(jī)，只需配以篩分裝置即可準(zhǔn)確地控制粉碎物料粒度，將不合要求的（過粗的）物料返回粉碎室。粉碎物料在粉碎室內(nèi)運(yùn)動(dòng)半周后即被排出機(jī)外的錘片式粉碎機(jī)統(tǒng)稱為開放式，它不僅減少了能耗和機(jī)件的磨損，而且還提高了粉碎效果和生產(chǎn)效率。 ??? 為避免不必要的料粒運(yùn)動(dòng)，還有其它變型粉碎機(jī)，如渦輪粉碎機(jī)，其特點(diǎn)為在粉碎室篩板的末尾或在與進(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(duì)稱，不能通過簡(jiǎn)單調(diào)換轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向來利用錘片的兩側(cè)。 粉碎是飼料加工生產(chǎn)過程中重要工序之一，粉碎作業(yè)涉及到飼料加工成本（ 電耗、 易損部件）、重量損耗（ 水分和粉塵） 、混合、顆粒飼料質(zhì)量、畜禽魚的生產(chǎn)性能和家畜的健康（ 潰瘍）、操作環(huán)境的改善（ 粉塵、 聲） 。因此，飼料粉碎技術(shù)改進(jìn)對(duì)提高飼料生產(chǎn)效率、飼料產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)成有著重要的經(jīng)濟(jì)意義，也是許多研究人員一直探索的課題。研究主要內(nèi)容有粉碎效率的提高、合理的粉碎工藝、粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)、粉碎機(jī)電耗、粉碎機(jī)操作的方便性、粉碎粒度的大小和均勻性、易損部件的耐磨性、粉碎機(jī)噪聲的控制、粉碎機(jī)的自動(dòng)控制、對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和畜禽魚生產(chǎn)性能的影響等。本文對(duì)飼料粉碎技術(shù)發(fā)展進(jìn)粉碎機(jī)的類型與粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)粉碎機(jī)類型的不同及粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)的變化，對(duì)粉碎物料的影響相當(dāng)大。根據(jù)粉碎物料的粒度可分為普通粉碎機(jī)、微粉碎機(jī)、超微粉碎機(jī)；根據(jù)粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)可分為銷連錘片式、勁錘式、對(duì)輥式和齒爪式。一般的畜禽料通常采用普通的錘片粉碎機(jī)或?qū)伔鬯闄C(jī)，幼小 動(dòng)物、普通的水產(chǎn)飼料可采用微粉碎機(jī)、水滴式錘片粉碎機(jī)、爪式粉碎機(jī)，而特種水產(chǎn)飼料和水產(chǎn)的開口飼料需要采用超微粉碎機(jī)，有的甚至需要用膠體磨才能達(dá)到開口飼料所需要的粒度要求。行綜合分析，以使飼料粉碎技術(shù)能更好地為飼料生產(chǎn)服務(wù)。 普通錘片粉碎機(jī)是飼料工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的。其粉碎原理是無支承式的沖擊粉碎， 在粉碎過程中，錘片與物料的碰撞絕大部分為偏心沖擊，使物料在粉碎室內(nèi)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，會(huì)消耗一部分的能量，這也是錘片粉碎機(jī)耗能高的重要原因之一。同時(shí)， 由于錘片粉碎機(jī)的粉碎室結(jié)構(gòu)和物料受高速錘片的沖擊作用，物料在離心力作用下會(huì)貼著篩面形成圓周運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生環(huán)流層，大顆粒的物料在外層， 小顆粒的物料在內(nèi)層，粉碎達(dá)到粒度要求后小顆粒不能及時(shí)從篩孔正常排出，出現(xiàn)了物料與錘片的反復(fù)沖擊，形成物料的過度粉碎， 粉碎電耗增加， 粉料的溫度升高，使物料內(nèi)的水分形成水蒸汽，水蒸汽與細(xì)粉末會(huì)粘附于篩板，更加嚴(yán)重堵塞篩孔，粉碎效率下降，尤其是在物料細(xì)粉碎時(shí)，環(huán)流對(duì)粉碎效率的影響更嚴(yán)重。要提高錘片粉碎機(jī)效率，就必須破壞粉碎過程的環(huán)流產(chǎn)生。 立軸式粉碎機(jī)也是錘片粉碎機(jī)的一種，粉碎過程可分成預(yù)粉碎和主粉碎2個(gè)區(qū)域，其特征是采用了環(huán)篩，還有底面的篩板，篩理面積大，有助于粉碎后物料快速排料，同時(shí)由于物料的重力作用，環(huán)篩的垂直篩面上粘附物料少，篩孔通過能力強(qiáng)；粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子上的刮板保證了底篩的有效利用，且產(chǎn)生一定的風(fēng)壓，促進(jìn)粉碎后物料的快速排出，有效提高了整個(gè)粉碎室的篩落能力，無需在排料中設(shè)置獨(dú)立吸風(fēng)系統(tǒng)，既省去吸風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)備投資，又解決了長(zhǎng)期困擾飼料廠因吸風(fēng)系統(tǒng)故障而產(chǎn)生的粉碎效率低下的問題，且減少了物料在粉碎過程中水分損失。 粉碎效率和粉碎機(jī)產(chǎn)量有較大程度的提高，粉碎后的物料粒徑均勻，潛在的細(xì)粉少，粉碎電耗可以節(jié)省 。立軸式錘片粉碎機(jī)適合于飼料粗粉碎及二次粉碎工藝前道粉碎，但不適用于物料的細(xì)粉碎。 對(duì)輥粉碎機(jī)是有支承的粉碎。物料的粉碎作用主要由對(duì)輥的剪切、擠壓作用產(chǎn)生，外力的作用絕大部分用于物料的粉碎，物料的粉碎效率比較降低了粉碎的能耗（ 沒有物料的旋轉(zhuǎn)、過度粉碎，物料的溫度升高較小），據(jù)介紹，輥式粉碎機(jī)與傳統(tǒng)的錘片粉碎機(jī)系統(tǒng)相比，節(jié)約能量在60%以上?？蓽p少粉塵產(chǎn)生和維持費(fèi)用，降低噪音。粉碎過程中物料水分損失少，粉碎產(chǎn)品的粒度均勻性好，產(chǎn)品的物理特征極佳，有利于物料流動(dòng)和混合。在物料的粗粉碎中能取得較好的粉碎效果，但輥式粉碎機(jī)不適用于細(xì)粉碎，對(duì)多種物料的通用性也較差，尤其是各種物料混合以后的粉碎性能就更差，軋輥的維修需要專用設(shè)備，這些特性限制了對(duì)輥粉碎機(jī)在飼料生產(chǎn)中的應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)的一些次質(zhì)小麥因價(jià)格便宜而廣泛應(yīng)用于飼料生產(chǎn)，開發(fā)粉碎小麥的專用粉碎機(jī)有相當(dāng)?shù)氖袌?chǎng)需求，對(duì)輥粉碎機(jī)在這方面應(yīng)有一席之地。錘片粉碎機(jī)是一個(gè)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備。粉碎過程易損部件是粉碎機(jī)的錘片和篩片， 也是粉碎過程中影響粉碎成本的一個(gè)關(guān)鍵因素，高質(zhì)量的錘片可以降低粉碎過程中錘片的消耗，提高單位時(shí)間內(nèi)的粉碎機(jī)產(chǎn)量。因此，加強(qiáng)錘片表面強(qiáng)化工藝的研究十分必要，以提供各飼料廠家迫切需求的高耐磨性，高使用壽命的錘片。粉碎機(jī)錘片的壽命與機(jī)械加工的性能有關(guān)，錘片的材質(zhì)選用和熱處理方式的不同是影響其壽命的主要因素。為了增加錘片的使用壽命，研究人員對(duì)錘片的結(jié)構(gòu)參數(shù)和熱處理進(jìn)行了一系列的研究， 錘片強(qiáng)化研究應(yīng)從耐磨、 耐沖擊、高壽命、低成本等方面綜合考慮。主要有3種途徑：1.采用高合金的耐磨材料作為耐磨件，如高、中錳鋼、高鉻鑄鐵等；2.利用表面抗磨處理工藝， 如表面滲硼、滲碳、硬質(zhì)合金堆焊等表面強(qiáng)化處理；3.用熱處理的手段來改變材料的組織，獲得各種耐磨的、高硬度的結(jié)構(gòu)來提高耐磨性。要防止篩片在粉碎過程中的破損，就必須保證篩片的強(qiáng)度和剛度，合理的開孔率和沖孔技術(shù)優(yōu)劣對(duì)篩片的強(qiáng)度有較大的影響， 篩片耐磨性亦應(yīng)主要從材料的選擇和熱處理技術(shù)上考慮。 粉碎工藝是飼料粉碎技術(shù)中比較重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，合理的粉碎工藝能使粉碎粒度符合要求和生產(chǎn)量合理，同時(shí)可節(jié)省粉碎過程中的能量消耗。粉碎工藝的選擇應(yīng)由產(chǎn)品質(zhì)量、粉碎粒度、加工成本、投資額大小等來確定、從粉碎的先后有先配料后粉碎、先粉碎后配料或者是兩者的綜合；從粉碎的次數(shù)有一次粉碎、 二次粉碎和單一循環(huán)粉碎。先配料后粉碎工藝有利于控制飼料產(chǎn)品粒度的均勻性， 有利于某些油性物料和粘性物料等粉碎適合于加工含副產(chǎn)品較多的畜禽飼料和水產(chǎn)飼料以及寵物飼料；先粉碎后配料工藝可根據(jù)物料的特性配備相應(yīng)的粉碎機(jī)，針對(duì)性強(qiáng)，但對(duì)于多品種物料粉碎帶來不便；對(duì)較粗的粒料進(jìn)行先粉碎，然后配料混合后進(jìn)行粉碎，是先粉碎與后粉碎工藝綜合應(yīng)用，有利于物料混合均勻，有利于物料碎粒度的降低，該工藝適合于特種水產(chǎn)飼料；大型畜禽飼料生產(chǎn)廠可采用二次粉碎或單一循環(huán)粉碎藝，前道粉碎可采用篩孔較大粉碎機(jī)或?qū)伔鬯橐蕴岣叻鬯闄C(jī)的產(chǎn)量和節(jié)省粉碎電耗；小型飼料生廠可采用一次粉碎工藝，以節(jié)省設(shè)備的投資。 ??? 綜上所述，縱觀錘片式粉碎機(jī)為適應(yīng)飼料粉碎的特點(diǎn)及需求的演變過程，可以得出以下大致的發(fā)展過程與趨勢(shì)：錘片式粉碎機(jī)的轉(zhuǎn)速?gòu)膯嗡衮?qū)動(dòng)發(fā)展為雙速驅(qū)動(dòng)，目前正向變速驅(qū)動(dòng)發(fā)展；由原來的既粉碎又控制物料的最大粒度向只負(fù)責(zé)粉碎而配置相應(yīng)的篩分設(shè)備的方向發(fā)展；粉碎室內(nèi)的粉碎區(qū)即有效粉碎點(diǎn)的數(shù)量由一個(gè)發(fā)展為多個(gè)；歐美各國(guó)因?yàn)轱暳显系奶攸c(diǎn)曾使錘片粉碎機(jī)向兩個(gè)方向發(fā)展：美國(guó)式追求篩板面積大，而歐洲式講究沖擊齒板面積大。錘片式粉碎機(jī)有兩類型式發(fā)展，在選擇時(shí)根據(jù)各自飼料原料的特點(diǎn)來考慮，本文是結(jié)合了國(guó)內(nèi)外發(fā)展的趨勢(shì)和我國(guó)國(guó)內(nèi)的情況，設(shè)計(jì)的一個(gè)適合我國(guó)秸桿等飼料原料加工的錘片式粉碎機(jī)。 1.2三維實(shí)體設(shè)計(jì)在我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的作用 我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)。進(jìn)入21世紀(jì)，特別是我國(guó)加入WTO以來，我國(guó)農(nóng)機(jī)工業(yè)和農(nóng)機(jī)化事業(yè)出現(xiàn)了一些新的變化，尤其是大面積的使用農(nóng)機(jī)具以提高勞動(dòng)效率，降低成本將是一個(gè)必然的趨勢(shì)。在我國(guó)的諸多農(nóng)機(jī)產(chǎn)品中，不僅種類繁多，其技術(shù)含量有高也有低，但總體來看與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家還有一定差距，與我國(guó)農(nóng)村的市場(chǎng)需求也存在一定距離。在這樣的形勢(shì)下，我們就更加需要利用先進(jìn)的手段來進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)工作，爭(zhēng)取以最高的效率和最低的成本為廣大農(nóng)民兄弟提供最高效、最便捷的農(nóng)機(jī)產(chǎn)品。 這樣三維農(nóng)業(yè)機(jī)械化的設(shè)計(jì)對(duì)新時(shí)代的發(fā)展來說就顯得尤為重要了。目前以三維設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的農(nóng)業(yè)機(jī)械化設(shè)計(jì)道路，正在以嶄新的姿態(tài)應(yīng)用于大中型農(nóng)業(yè)機(jī)械的生產(chǎn)當(dāng)中。隨著各種三維設(shè)計(jì)軟件功能的日益強(qiáng)大化,更加促進(jìn)了的三維設(shè)計(jì)的發(fā)展。不遠(yuǎn)的將來,以三維設(shè)計(jì)軟件為基礎(chǔ)的農(nóng)業(yè)機(jī)械化設(shè)計(jì)道路,將得到廣大的普及和實(shí)際的利用。我們不但可以利用三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行零件的設(shè)計(jì)，更加可以進(jìn)行虛擬的裝配設(shè)計(jì)，最后我們可以利用裝配關(guān)系來進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的仿真，既可以實(shí)現(xiàn)干涉的測(cè)量，又可以進(jìn)行產(chǎn)品說明展示和應(yīng)用，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)。目前我們不但應(yīng)用三維設(shè)計(jì)軟件來進(jìn)行實(shí)體零件的設(shè)計(jì)、裝配等產(chǎn)品設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)工作，而且三維加工軟件在實(shí)際的生產(chǎn)中也起到了重大作用。我們可以利用三維軟件的制造模塊來對(duì)建構(gòu)的實(shí)體進(jìn)行NC加工的模擬，而且可以模擬加工走刀的路徑，和NC模擬切削，最后，我們還可以對(duì)工件進(jìn)行過切的檢測(cè)。當(dāng)一切工序完成后，我們就可以生成NC數(shù)據(jù)，直接輸入加工中心進(jìn)行應(yīng)用。這樣可以大大的降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，并且能更好的體現(xiàn)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)思想。 由此可見，機(jī)械現(xiàn)代化的發(fā)展和先進(jìn)設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用是分不開的，合理有效的利用三維軟件，是加快設(shè)計(jì)，制造，生產(chǎn)等一系列流程的循環(huán)時(shí)間，使陳舊的生產(chǎn)模式在質(zhì)量上得到飛躍！雖然目前我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展對(duì)三維軟件的應(yīng)用還在少數(shù)。但我相信，這種快捷的生產(chǎn)模式必將是未來發(fā)展和新型建設(shè)的趨勢(shì)和動(dòng)力所在。 2.水滴式飼料粉碎機(jī)的總體設(shè)計(jì) 2.1 電動(dòng)機(jī)的確定 電動(dòng)機(jī)的功率計(jì)算 跟據(jù)公式有 N=K·Q 其中 K——功率系數(shù) Q——臺(tái)時(shí)產(chǎn)量 這里取K=10.5，而已知Q=0.6t/h 于是所需電動(dòng)機(jī)的功率N=10.5×0.6=6.3kw 取粉碎室的寬度B是280mm 轉(zhuǎn)子直徑D為560m， 在由公式： （2-1） 確定錘片的數(shù)量，粉碎機(jī)寬度B為280mm,取錘片厚度為5mm ,而錘片配置密度系數(shù)k一般取值0.2～0.42,本次取為0.42，算得 z=（0.42×280）/5=23.52所以確定錘片的數(shù)量z為24片。 圖1電動(dòng)機(jī)尺寸圖 型號(hào) 同步轉(zhuǎn)速r·min 額定功率/kw 額定轉(zhuǎn)矩N·m JO4-52-Z 2910 7.5 2.2 JO4-52-Z結(jié)構(gòu)尺寸如上圖 表一 電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù) 額定電流A 額定電壓V 電機(jī)重Kg 15 380 7.5 2.2 基本結(jié)構(gòu)組成 1． 進(jìn)料口和喂料器 （1）本次設(shè)計(jì)的飼料粉碎機(jī)屬于中型機(jī)械 故選為徑向進(jìn)料方式。 （2）喂料器的選用：為保證粉碎機(jī)能夠連續(xù)穩(wěn)定的工作，需要配有能夠連續(xù)穩(wěn)定的供料系統(tǒng)，能夠方便的調(diào)整物料流量的喂料器，常用的喂料器是皮帶式喂料器，本次設(shè)計(jì)亦采用此種結(jié)構(gòu)。 2． 水滴式錘片飼料粉碎機(jī)基本構(gòu)造 包括水滴形篩板、轉(zhuǎn)子、錘片、用于錘片間定位的套筒、固定在轉(zhuǎn)子周圍的沖擊齒板、喂入口、拋送室、風(fēng)機(jī)葉片、上機(jī)體 、電機(jī)、下機(jī)體、機(jī)座、粉碎室等主要結(jié)構(gòu)構(gòu)成。 2.3 工作原理及力學(xué)分析 傳統(tǒng)的粉碎機(jī)均使用環(huán)形篩。由于環(huán)形篩與轉(zhuǎn)子同心，錘片與篩子之間有一段距離，這樣就給物料提供了一個(gè)環(huán)狀的運(yùn)動(dòng)空間。當(dāng)物料進(jìn)入粉碎室后，被錘片打擊而被錘碎，并隨錘片做高速旋轉(zhuǎn)。由于顆粒大小不一樣，顆粒大的分布在環(huán)流層的外圈，顆粒小的在內(nèi)圈運(yùn)動(dòng)，這種分布狀況恰與生產(chǎn)要求相反，不但阻礙小粒粉料的過篩，也減少了大粒料受錘片擊打的幾率，所以必然導(dǎo)致粉碎機(jī)生產(chǎn)率的提高受到限制。 而本次設(shè)計(jì)的飼料粉碎機(jī)采用了水滴形的篩片，物料喂入粉碎室后，受錘片打擊而進(jìn)入環(huán)流層。當(dāng)環(huán)流的物料轉(zhuǎn)過270o 后，便以切線方向向?qū)γ婧Y片撞擊，部分粒度合格的物料穿過篩孔，不合格的物料重新落入錘片回轉(zhuǎn)區(qū)，再次受錘片的打擊。這樣，物料每環(huán)流一次，環(huán)流層就徹底的破壞一次，從而增加了錘片打擊物料的幾率，改進(jìn)了粉碎機(jī)的性能和排粉能力。 其兩大特點(diǎn)：（1）粒度均勻，粉末少，且物料升溫小。 （2）功率消耗少，生產(chǎn)率高。 圖2. 粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 1. 上機(jī)殼 2.篩片 3.錘片 4.側(cè)門 5.轉(zhuǎn)子 6.電動(dòng)機(jī) 7.篩托 8.下機(jī)殼 9.下料斗 錘片式粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子軸組所受的外力只有錘片對(duì)物料的打擊力，錘片是在高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下與物料顆粒碰撞來擊碎物料，為減少由錘片傳到軸承傳到機(jī)體上的沖擊力，應(yīng)使錘片回轉(zhuǎn)中心與銷軸的軸線重合。對(duì)于矩形錘片來說，錘片中心與銷軸中心之間的距離應(yīng)符合下式： （2-2） 式中： ， 我國(guó)錘片式粉碎機(jī)的錘片以制定了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)農(nóng)業(yè)機(jī)械手冊(cè)，此次設(shè)計(jì)選用型錘片，其基本尺寸為： 表二 錘片的尺寸表 形 式 尺 寸（mm） a b c d e 140 60 30.50 5 圖2 附錘片受力運(yùn)動(dòng)示意圖 故根據(jù)上式和上述數(shù)據(jù)帶入數(shù)據(jù)： =332.6 y= 故算得=30.32mm 由上述粉碎理論分析可知，當(dāng)質(zhì)量為m的物料由喂入口向機(jī)體內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在Δt時(shí)間內(nèi)速度由0增至V時(shí)，由沖量定律可知物料受到的打擊力為： = （2-3） 式中 m—物料的質(zhì)量，㎏ D—轉(zhuǎn)子直徑，m V—錘片的末端線速度，m/s n—轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，r/min —物料受打擊的時(shí)間，s 3.關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì) 3.1 錘片的設(shè)計(jì) 3.1.1錘片的種類 錘片的種類有許多，按外型分有矩形錘片、階梯形錘片、多角形錘片與尖角形錘片等（如下圖5）。其中矩形錘片因其通用性好、形狀簡(jiǎn)單、易制造和節(jié)約原料而應(yīng)用最廣。它有兩個(gè)銷孔，其中一銷孔連在銷軸上，可輪換使用四個(gè)角來工作。在角邊堆焊碳化鎢或特殊的耐磨合金，可以延長(zhǎng)使用壽命2～3倍，但制造成本較高。階梯形錘片耐磨性能差，多角形錘片與尖角形錘片相似，它們具有粉碎效果好、使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，但制造復(fù)雜、生產(chǎn)成本高。我國(guó)的錘片式粉碎機(jī)的錘片已標(biāo)準(zhǔn)化，1986年由中國(guó)農(nóng)機(jī)院擬定的機(jī)械工業(yè)部部標(biāo)三種規(guī)格，都是矩形雙孔錘片，其中I型用于小型粉碎機(jī)。本文選用矩形錘片。 （a)矩形錘片(b) (c) (d)兩端堆焊耐磨合金的矩形錘片(e)階梯錘片(f) (g)兩端有尖 角的錘片(h)周邊鋸齒圓形錘片( i) (j)組合錘片(k)椰頭式錘片(l)雙菱頭錘片 圖3 錘片種類和形狀 3.1.2錘片的材質(zhì)與熱處理 錘片的材料與熱處理工藝的選擇很重要。目前我國(guó)常見的有低碳鋼固體滲碳淬火、中碳鋼熱處理、特種鑄鐵和在錘片工作棱角堆焊耐磨合金等多種方式。不論何種方法都應(yīng)在保證耐磨耐用的同時(shí)，保證錘片耐受沖擊、生產(chǎn)安全。當(dāng)采用45號(hào)、65號(hào)、65Mn、60SiMn等優(yōu)質(zhì)鋼做錘片的材料時(shí)，熱處理后淬火區(qū)硬度為HRC50～57，非淬火區(qū)硬度不超過HRC28。一般使用60～100小時(shí)后錘片應(yīng)換角使用。為延長(zhǎng)錘片壽命，最常見的方法是堆焊碳化鎢合金，焊層厚1～3mm。其使用壽命比65Mn整體淬火錘片的使用壽命提高了7～8倍，但成本高出2倍。堆焊碳化鎢錘片的缺點(diǎn)是對(duì)焊接工藝和轉(zhuǎn)子平衡的要求較高。 選用65Mn的錘片，經(jīng)滲碳處理，滲碳層深度0.8～1.2毫米， 淬火后硬度達(dá)HRC50～58。這種錘片粉碎含水10～12％ 的玉米時(shí)，使用壽命為120小時(shí)左右；采用45#鋼經(jīng)碳氮共滲，硬度為HRC56—62的錘片，粉碎含水10～20％ 的玉米，使用壽命一般是160小時(shí)左右；采用 鋼，先滲碳后滲硼的錘片。使壽命是350小時(shí)左右；采用45#鋼在工作邊進(jìn)行碳化鎢合金堆焊的錘片，使用壽命一般為600小時(shí)左右。如以65Mn滲碳處理的錘片使用壽命為1的話，45 鋼碳氮共滲為1．3 滲碳硼為3。45#碳化堆焊為5。 從以上數(shù)據(jù)可知，錘片使用低碳鋼經(jīng)滲碳滲硼處理，以及45#鋼經(jīng)碳化鎢合金堆焊處理后，使用壽命明顯得到提高，先滲碳后滲硼的錘片具有其它化學(xué)熱處理難以達(dá)到的硬度(表面硬度在HV1200～2000)，而且其外層是FeB，硼化鐵十分耐磨，使得錘片在工作時(shí)不會(huì)產(chǎn)生脆性剝落現(xiàn)象，從而起到保護(hù)作用。碳化鎢合金的堆焊是借助于基體金屬熔化將其粘合在一起， 堆焊部份的硬度可以達(dá)到HRA93～93.7．因而此處理方法的錘片也十分耐磨，但是專業(yè)生產(chǎn)廠家在堆焊過程中，比較難控制堆焊量，因而生產(chǎn)成本比65Mn滲碳處理高兩倍。但使用壽命比65Mn滲碳處理的錘片高三倍以上。因此選用45#鋼碳化鎢堆焊的錘片是比較經(jīng)濟(jì)劃算的。 本文選取錘片的材料采用45#鋼材料，在邊緣部分進(jìn)行滲碳處理，滲碳深度為0.8-1.3mm。 3.1.3錘片數(shù)量的確定 錘片數(shù)量對(duì)粉碎的性能也有一定影響。片數(shù)太多，打擊次數(shù)多，功率消耗大，效率下降；片數(shù)太少，粉碎能力降低，效率也下降。偏離最佳值，效率就會(huì)下降。錘片數(shù)Z由下式確定： （3-1） 式中： B一粉碎機(jī)寬度(mm) 一錘片厚度(mm) k一錘片配置密度系數(shù)，一般取k=O.28～0.42 由于需要對(duì)稱布置，故取為24片。 3.1.4錘片的排列和厚度 錘片安裝在轉(zhuǎn)子銷軸上的位置，稱做排列方式。它關(guān)系到轉(zhuǎn)子平衡、物料在粉碎室內(nèi)的分布、錘片磨損的均勻程度。對(duì)錘片排列的要求：錘片的運(yùn)動(dòng)軌跡不重復(fù)、沿粉碎室寬度錘片運(yùn)動(dòng)均勻、物料不被推向一側(cè)、有利于轉(zhuǎn)子的平衡。常用的錘片的排列方式有螺旋線排列、對(duì)稱排列、交錯(cuò)排列和對(duì)稱交錯(cuò)排列四種。 以往機(jī)器采用交錯(cuò)排列，不僅不能滿足動(dòng)平衡要求，而且工作時(shí)物料略有推移，銷軸間隔套品種應(yīng)用較多。對(duì)稱排列的錘片運(yùn)動(dòng)軌跡重復(fù)，在相同軌跡密度下，需用較多錘片。優(yōu)點(diǎn)是對(duì)稱銷該設(shè)計(jì)選用的錘片是對(duì)稱排列的。軸的離心力合力作用線重合e=0且大小相等，因此可以相互平衡，故轉(zhuǎn)子運(yùn)行平穩(wěn)，物料也無側(cè)移現(xiàn)象，錘片磨損比較均勻，且磨損量特別小，故應(yīng)用最廣。 對(duì)稱交錯(cuò)排列不僅軌跡均勻，不重復(fù)，而且錘片排列左右對(duì)稱，四根銷軸上的合力作用在同一平面上，對(duì)稱軸相互平衡，因此平衡性能好。 本次設(shè)計(jì)就采用了對(duì)稱交錯(cuò)排列。 錘片的排列方式如下： 圖4錘片式粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子錘片的布置方式 轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡計(jì)算，如下： （1） 在每根錘片軸上分布8根的兩軸所構(gòu)成的平面上 圖5錘片式粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子平面受力圖 設(shè)每個(gè)錘片旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的離心力，兩標(biāo)線之間的距離為 l 由于有關(guān)離心力的各參數(shù)在錘片之間均相同，故各錘片所產(chǎn)生的離心慣性力均相等。且兩根軸的轉(zhuǎn)子數(shù)目相等，且相對(duì)于中間線對(duì)稱布置。 于是滿足靜平衡要求。 l 對(duì)兩端軸承A、B分別取矩 同理： 在此位置A、B兩處滿足動(dòng)平衡。 （2）在每根錘片軸上分布4根的兩軸所構(gòu)成的平面上 圖6錘片式粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子平面受力圖 l 由于有關(guān)離心力的各參數(shù)在錘片之間均相同，故各錘片所產(chǎn)生的離心慣性力均相等。且兩根軸的轉(zhuǎn)子數(shù)目相等，且相對(duì)于中間線對(duì)稱布置。 ，于是滿足靜平衡要求。 l 對(duì)兩端軸承A、B分別取矩 同理： 在此位置A、B兩處滿足動(dòng)平衡。 據(jù)有關(guān)資料及試驗(yàn)表明。當(dāng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，錘片在物料中攪動(dòng)，好象若干把切刀，錘片過厚，則效率不高，但過薄又易磨損，故在我國(guó)是根據(jù)性能價(jià)格比來定的，一般采用5mm或6mm的矩形錘片。轉(zhuǎn)子上錘片的多少對(duì)粉碎能力有較大的影響，每個(gè)錘片數(shù)目通過正交試驗(yàn)得到 并以錘片密度來衡量。我國(guó)一般現(xiàn)行的是低密度用于粗粉碎．高密度用于細(xì)粉碎。由于粉碎機(jī)在粉碎玉米等脆性物料時(shí)，主要是錘片的高速?zèng)_擊使物料顆粒受彎矩而粉碎的．而在粉碎秸稈、莖蔓類物料時(shí)，則主要是由于錘片的高速?zèng)_擊使物料與錘片的棱角和篩片、齒板發(fā)生劇烈的搓擦而粉碎的。試驗(yàn)證明．薄錘片有利于這兩種物料粉碎過程的進(jìn)行：在同等條件下粉碎玉米用3 mm厚錘片時(shí)．產(chǎn)量為ll4.7 kg(kW·h)，比用5 mm厚錘片產(chǎn)量100.2 kg(kW·h)提高14.5％，但薄片耐磨性差，在具體確定時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況而定。因?yàn)楸疚乃O(shè)計(jì)的粉碎機(jī)主要用于谷類物料，故選取錘片厚度為5mm。 3.1.5錘片末端線速度的確定 粉碎機(jī)錘片的線速度對(duì)粉碎機(jī)主要性能指標(biāo)有著極為重要的影響。因?yàn)殄N片式粉碎機(jī)主要是靠沖擊來粉碎物料的，在粉碎機(jī)其它結(jié)構(gòu)參數(shù)均不變的情況下，錘片施予被粉碎物體的能量是與錘片線速度的平方成正比的，錘片末端線速度V增大時(shí)，增強(qiáng)錘片對(duì)物料的打擊、搓擦和磨碎作用，能增加粉碎能力和產(chǎn)品細(xì)度，但V過大會(huì)使機(jī)器的空載功率增加，同時(shí)因轉(zhuǎn)子不平衡產(chǎn)生的噪音和振動(dòng)也隨之增加，粉碎能力反而下降，因此，合適的V值對(duì)提高粉碎機(jī)性能至關(guān)重要。根據(jù)有關(guān)資料介紹，不同的物料需要不同的V值(見表2)。 表三 不同物料的v值表 物料 高粱 玉米 小麥 黑麥 線速度 m/s 48 52 65 75 物料 大麥 燕麥 麩糠 燕麥殼 線速度 m/s 88 105 110 115 計(jì)算錘片末端的線速度： 由于轉(zhuǎn)子直徑選為560mm，且電機(jī)轉(zhuǎn)速已選定為2910r/min，且經(jīng)過聯(lián)軸器直接連接于轉(zhuǎn)子的主軸之上， 根據(jù)公式： （3-2） 在實(shí)際生產(chǎn)中，粉碎機(jī)的應(yīng)用是多元的，需要通用性比較強(qiáng)的。根據(jù)試驗(yàn)及使用的經(jīng)驗(yàn)，目前我國(guó)常用的錘片式粉碎機(jī)的錘片末端線速度多在80～90m/s。所以本文選取錘片末端線速度V為80～90m/s。 上述算得數(shù)據(jù)滿足上述末端線速度的選取范圍。 3.1.6錘篩間隙的確定 錘篩間隙是指轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)錘片末端與篩板內(nèi)表面之間距離，它直接決定粉碎室物料層的厚度，物料層太厚，摩擦粗碎作用減弱，粉碎可能將篩孔堵塞而不易穿過篩孔：物料厚太薄。則物料太易穿過，對(duì)粉碎粒度有影響。錘篩間隙對(duì)粉碎機(jī)的工作性能有較大影響。當(dāng)錘篩間隙較大時(shí)，在飼料中靠近篩面飼料顆粒運(yùn)動(dòng)速度較慢，合格的產(chǎn)品容易穿過篩孔，但外圈稍大的飼料顆粒不易與篩片接觸，受打擊的機(jī)會(huì)少，同時(shí)篩片對(duì)它們的摩擦作用也會(huì)因速度低而減弱，因此度電產(chǎn)量下降，成品變粗。間隙大到一定程度時(shí)，篩面上的飼料顆粒運(yùn)動(dòng)速度過慢，甚至堵塞篩孔，使生產(chǎn)率進(jìn)一步下降。當(dāng)錘篩問隙過小時(shí)，外圈飼料受到錘片打擊的機(jī)會(huì)多，在篩面上的飼料運(yùn)動(dòng)速度高，不易穿過篩孔，使摩擦粉碎的作用增大，將飼料粉碎得過細(xì)，更加不利于排粉，不但浪費(fèi)動(dòng)力，使度電產(chǎn)量下降，而且成品也顯過細(xì)。 圖7 錘篩間隙與度電產(chǎn)量的關(guān)系 圖8 錘篩間隙圖 間隙的大小主要取決于篩孔直徑和被粉碎物料的品種。對(duì)于一定物料和篩孔有其最佳的錘篩間隙。因此建議一定要根據(jù)篩板孔徑來選擇合適的篩板孔徑。經(jīng)大量試驗(yàn)研究表明，粉碎室采用變化的錘篩間隙，能破壞錘片末端與篩片表面的環(huán)流層，有利于提高粉碎室的工作能力。本次設(shè)計(jì)的錘篩間隙采用8mm、12mm、20mm，三種錘篩間隙，間隙大小由篩托調(diào)節(jié)塊來調(diào)整。 3.2粉碎室的形狀和結(jié)構(gòu) 3.2.1粉碎室的形狀 粉碎室有圓形和水滴式之分。圓形粉碎室又分偏心式粉碎室和橢圓式粉碎室，為圓形時(shí)較易形環(huán)流層，不利于出料。而粉碎室為水滴式時(shí)較易破壞環(huán)流層。利于物料的吸出篩板。傳統(tǒng)的粉碎機(jī)均使用環(huán)形篩。由于環(huán)形篩與轉(zhuǎn)子同心，錘片與篩子之間有一段距離，這樣就給物料提供了一個(gè)環(huán)狀的運(yùn)動(dòng)空間。當(dāng)物料進(jìn)入粉碎室后，被錘片打擊而被錘碎，并隨錘片做高速旋轉(zhuǎn)。由于顆粒大小不一樣，顆粒大的分布在環(huán)流層的外圈，顆粒小的在內(nèi)圈運(yùn)動(dòng)，這種分布狀況恰與生產(chǎn)要求相反，不但阻礙小粒粉料的過篩，也減少了大粒料受錘片擊打的幾率，所以必然導(dǎo)致粉碎機(jī)生產(chǎn)率的提高受到限制。 在水滴型粉碎室中，物料喂入粉碎室后，受錘片打擊而進(jìn)入環(huán)流層。當(dāng)環(huán)流的物料轉(zhuǎn)過270o 后，便以切線方向向?qū)γ婧Y片撞擊，部分粒度合格的物料穿過篩孔，不合格的物料重新落入錘片回轉(zhuǎn)區(qū)，再次受錘片的打擊。這樣，物料每環(huán)流一次，環(huán)流層就徹底的破壞一次，從而增加了錘片打擊物料的幾率，改進(jìn)了粉碎機(jī)的性能和排粉能力。 在粉碎室內(nèi)的環(huán)流運(yùn)動(dòng)是影響粉粒過篩能力的主要原因，也是降低生產(chǎn)率的重要因素。為克服環(huán)流運(yùn)動(dòng)，提高粉碎效率，水滴式粉碎室設(shè)汁制造較容易。本文選用的就是水滴式粉碎室。 3.2.2粉碎室的結(jié)構(gòu) 錘片式粉碎機(jī)的粉碎室主要有3個(gè)區(qū)，即初試破碎區(qū)、加速區(qū)、全速區(qū)。被粉碎物料靠重力從粉碎機(jī)進(jìn)料口進(jìn)入，其下落速度一般為0.15m／s～0.30m／s 隨即和線速度為85m／s的錘片末端相接觸．低速的物料在首次與高速的錘片發(fā)生劇烈的撞擊后，被錘片拉入加速區(qū)，在此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。并隨錘片一起作圓周運(yùn)動(dòng)。而在全速區(qū)內(nèi)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。 3.3轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)并尺寸與粉碎室寬度及改進(jìn) 3.3.1轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)并尺寸與粉碎室寬度 錘片式粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子軸組主要由轉(zhuǎn)子軸、轉(zhuǎn)子盤、錘片銷軸、銷軸套、錘片等零件組成。轉(zhuǎn)子直徑是指兩錘片間最長(zhǎng)的距離。粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子的安裝一般為兩塊篩板對(duì)稱面上且在下部篩板的圓心處。其實(shí)這不是最佳安裝，而是要有一點(diǎn)偏心更好。因?yàn)檫@樣更易破壞環(huán)流層，從而提高產(chǎn)量。 因?yàn)樵摲鬯闄C(jī)的功率N是5.4 KW，而K取值，根據(jù)公式： K=N/(B·D) （3-3） 選取轉(zhuǎn)子直徑D為560mm，經(jīng)計(jì)算選取粉碎室寬度280mm。 圖9錘片式粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子組示意圖 3.3.2轉(zhuǎn)子上的改進(jìn) 為了適應(yīng)側(cè)頂部的進(jìn)料方式，本次設(shè)計(jì)采用帶風(fēng)扇葉片的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，分別在兩兩錘架板之間，對(duì)稱焊上四對(duì)后傾狀的葉片，這樣，既能增加錘架板的強(qiáng)度，改善軸的受力情況，又能增加粉碎室的風(fēng)量和風(fēng)壓，并且無須配備外部的風(fēng)運(yùn)設(shè)備，節(jié)約投資，降低成本。 1．錘片 2.銷軸及套 3.錘架板 4.風(fēng)扇葉片 5.輪轂 圖10 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖 3.4篩片的設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)采用孔眼式篩面，根據(jù)農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)設(shè)計(jì)手冊(cè)，篩片的主要參數(shù)如下 表四 篩片的結(jié)構(gòu)表 篩片號(hào) 孔徑d 厚度h 孔距t 12 1.2 1.2 2.6 圖11 篩子結(jié)構(gòu)示意圖 本次設(shè)計(jì)采用水滴式的粉碎篩，其兩側(cè)插裝在進(jìn)料口的兩側(cè)壁上，下端由圓弧狀的篩托支撐，動(dòng)齒盤扁齒外緣與篩片間的徑向間隙為8—20mm，過大則會(huì)產(chǎn)生反料和堵塞現(xiàn)象，使效率顯著降低。 圖12 篩子形狀示意圖 3.5電機(jī)與轉(zhuǎn)子的連接 本次設(shè)計(jì)采用電機(jī)與轉(zhuǎn)子通過連軸器直接聯(lián)系的方式，連軸器的選用與計(jì)算如下： 1. 聯(lián)軸器所受的扭矩 2. 由于直接連于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子之上，故其轉(zhuǎn)速為2910r/min，并根據(jù)軸徑選擇凸圓聯(lián)軸器。 l 本次設(shè)計(jì)采用4個(gè)鉸制孔螺栓給聯(lián)軸器進(jìn)行定位，所以須對(duì)螺栓進(jìn)行強(qiáng)度校核，其過程如下： 每根螺栓所受的剪力 （3-4） 根據(jù)聯(lián)軸器選擇M8的鉸制孔螺栓 則螺栓所受的剪應(yīng)力 （3-5） 螺栓所受的擠壓應(yīng)力 （3-6） 滿足使用要求。 l 聯(lián)軸器上鍵的校核 鍵上所產(chǎn)生的擠壓應(yīng)力 ， 滿足使用要求。 （3-7） 3.6旋轉(zhuǎn)主軸的設(shè)計(jì)及理論校核 3.6.1主軸的設(shè)計(jì) 1作用在軸上的力 電機(jī)軸扭矩==N·m，忽略連軸器的效率。所以主軸所承受的轉(zhuǎn)矩T=24.6N·m 2確定軸上的最小直徑 選取軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)制處理，據(jù)查=112。 = （3-8） 取 ，由于存在鍵槽，則須增大最小軸徑的20%，算得為24mm，且又由于轉(zhuǎn)速較高，所以最后取最小軸徑 3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 各軸段的具體尺寸見下表： 表五 各軸段尺寸表 單 位（mm） 軸 段 尺 寸 備 注 I ～ II 此段為聯(lián)軸器配合段，所選擇的直徑與長(zhǎng)度均已給定。 II ～ III 此為定位軸肩，直徑稍大于前段。 III～ IV 滑動(dòng)軸承配合處，具體尺寸選擇見下文。 V ～ VI 所選長(zhǎng)度根據(jù)轉(zhuǎn)子端面與機(jī)壁之間距離而定出。 VII～ VIII 轉(zhuǎn)子配合處，長(zhǎng)度根據(jù)粉碎室的的寬度定出。 IX ～ X 所選長(zhǎng)度根據(jù)轉(zhuǎn)子端面與機(jī)壁之間距離而定出。 X ～ XI 滑動(dòng)軸承配合處，具體尺寸選擇見下文。 主軸的結(jié)構(gòu)圖如下： 圖12 軸的尺寸設(shè)計(jì)圖 各軸段的配合：I ～ II段與連軸器連接，為了方便裝配采用間隙配合，配合為H7/g6。III～ IV和 X ～ XI段與滑動(dòng)軸承相連接，配合間隙的大小直接軸承的承載能力有關(guān)，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得，配合代號(hào)選為H8/f7。VII～ VIII段與轉(zhuǎn)子配合，由于此處配合距離較長(zhǎng)，如采用鍵連接，對(duì)于轉(zhuǎn)子的鍵槽加工較難，且由于轉(zhuǎn)子承受的轉(zhuǎn)矩和軸向力較小，故選用過盈配合連接較為合適，配合代號(hào)為H8/v7。 3.6.2旋轉(zhuǎn)主軸的力學(xué)分析及理論校核 為了保證機(jī)器的正常工作，我們?cè)谠O(shè)計(jì)機(jī)器的各部件時(shí)，首先要保證有足夠的能力負(fù)擔(dān)起應(yīng)當(dāng)承受的載荷。因此它應(yīng)當(dāng)滿足強(qiáng)度要求、剛度要求、穩(wěn)定性要求。在粉碎室加長(zhǎng)、增加錘片、定刀后，是否具有足夠的強(qiáng)度等問題，需要進(jìn)一步的驗(yàn)證。所以對(duì)主軸進(jìn)行校核及力學(xué)分析： 1主軸所受的扭矩 電機(jī)軸扭矩 ==N·m， （3-9） 由于忽略連軸器的效率，主軸所承受扭矩與電動(dòng)機(jī)所受的扭矩相等。 2主軸上所受的各種力 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)后重量差5克引起的離心力 ==0.005×0.21×（2×3.14×2910/60）=97.4N 由轉(zhuǎn)子中心偏移量（）引起的不平衡力 （3-10） == 式中：轉(zhuǎn)子重 假定兩個(gè)力作用在同一直線上，則 3求軸承支撐反力 主軸的受力圖 圖13 主軸受力圖 （1）強(qiáng)度校核 先對(duì)A點(diǎn)取矩： 得： 算得 ： 取=0.6 T=14760 N 則算得軸所受的最大工作載荷在兩軸承之間的中點(diǎn)處。 于是： （3-11） 其中抗彎截面系數(shù) 最大應(yīng)力處的應(yīng)力為 ， ，所以滿足強(qiáng)度條件。 （2）剛度校核 中間處轉(zhuǎn)角 ： （3-12） 中間處的撓度： （3-13） 其中，取=38mm，故 ， 帶入算得： 于是得到： 所以滿足強(qiáng)度條件。 3.7滑動(dòng)軸承的熱平衡計(jì)算 1． 由于轉(zhuǎn)速較高，故取較大的寬徑比 B/d=1.5 2． 算得軸承寬度 B=1.5d=1.5×35=52mm 3． 算得主軸的圓周轉(zhuǎn)速 4． 計(jì)算軸承的工作壓力 5． 選擇軸承材料 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，在保證 的條件下，選定軸承材料為 6． 初估潤(rùn)滑油的黏度 （3-14） 7． 計(jì)算相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)黏度 取潤(rùn)滑油的密度 （3-15） 8． 選定平均油溫 現(xiàn)選平均油溫 9． 選擇潤(rùn)滑油的牌號(hào) 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇全損耗系統(tǒng)用油 L-AN68，且查得 10.算出全損耗系統(tǒng)用油 L-AN68在50oC時(shí)動(dòng)力黏度 11. 計(jì)算相對(duì)間隙 （3-16） 12. 計(jì)算直徑間隙 13. 計(jì)算承載量系數(shù)： （3-17） 根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)用外插法算得： 14.計(jì)算最小油膜厚度 （3-18） 15.確定軸頸表面粗糙度的十點(diǎn)高度 加工精度要求在軸徑表面粗糙度等級(jí)0.8 ，軸承表面的粗糙度等級(jí)為1.6，查表軸徑的表面粗糙度的十點(diǎn)高度值，軸承孔的表面粗糙度的十點(diǎn)高度值 16. 計(jì)算許用油膜厚度 取安全系數(shù)S=2 （3-19） ，故滿足工作要求。 17． 計(jì)算軸承與軸徑的磨擦系數(shù) 取寬徑比變化系數(shù) ，于是： （3-20） 18．查出潤(rùn)滑油的流量系數(shù) 查表得 19. 計(jì)算潤(rùn)滑油的溫升 潤(rùn)滑油的密度，取比熱容C=1800J/（kgoC），表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) （3-21） 20. 計(jì)算潤(rùn)滑油入口溫度 因一般取潤(rùn)滑油入口溫度=（40～50）oC，故上述入口溫度略高于其基本范圍，此時(shí)軸承的熱平衡易于建立，但軸承的承載能力尚未充分發(fā)揮，可適當(dāng)降低軸承表面粗糙度的要求。 21. 選擇配合，根據(jù)直徑間隙，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，按GB/T1801-1979選配合代號(hào)H8/f7，軸的尺寸公差為，軸承的尺寸公差為。 故其最大間隙量 最小間隙量 而在兩者之間，故所選配合合適。 4.整機(jī)的虛擬裝配 當(dāng)一切準(zhǔn)備工作完成之后，我們就要進(jìn)入總體的裝配了。首先我們還是要進(jìn)行轉(zhuǎn)子的裝配，按缺省的方式來進(jìn)行完全約束。之后我們可以依次裝配其他的組件，在這里我是按照依次裝配地上機(jī)殼、下機(jī)殼、側(cè)門、軸承、螺栓等。為了簡(jiǎn)化裝配過程，我們把很多的組件都畫在了一起，因?yàn)槲覀儾恍枰M(jìn)行力學(xué)的分析，而螺釘一類的裝配我們也采取陣列來簡(jiǎn)化裝配的過程。但有些我們是無法進(jìn)行陣列的裝配，比如軸承與機(jī)架的連接處，螺栓較少方向較難捕捉到，但其所有運(yùn)動(dòng)的部件我們都要重新依次的進(jìn)行銷釘?shù)难b配動(dòng)作，因?yàn)橹挥羞@樣才能保證后期仿真的正確性。另外還有中耕單體的裝配，我們要把小地輪進(jìn)行重新的銷釘裝配。另外我們還把傳動(dòng)軸上的零件畫到一起簡(jiǎn)化裝配。 明確裝配的順序和方式以后，我們首先要進(jìn)行大地輪的裝配，因?yàn)槠渲Ъ苁枪潭ǖ漠嬙跈C(jī)架上的，這和我們按照完全約束的方式來進(jìn)行裝配的效果是一樣的，我們首先是要安裝汽缸，同樣以銷釘?shù)姆绞桨惭b在其支架孔的位置，這樣是可以以轉(zhuǎn)動(dòng)的方式來變換其位置來適應(yīng)其他桿的裝配。然后我們就要裝配大地輪的兩個(gè)支架壁，為了使兩個(gè)支架壁轉(zhuǎn)動(dòng)的角度使一致的，便于后期的裝配，我們也可以首先裝配一個(gè)支架壁，然后利用鏡像裝配來限制另外的一個(gè)支架壁。最后我們只要把汽缸的另一頭和支架壁上的孔再進(jìn)行一次銷釘裝配就完成了大地輪架的裝配。然后我們就可以利用中心平面來進(jìn)行鏡像裝配的過程，再這里我們要注意兩個(gè)地輪是再后期要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真的部件，我們不可以進(jìn)行鏡像裝配，而要依次來進(jìn)行銷釘?shù)难b配。 1. 整機(jī)的方向視圖 方向1 方向2 方向3 2.轉(zhuǎn)子的裝配視圖 方向1 5.水滴型飼料粉碎機(jī)的主要參數(shù) 表六 飼料粉碎機(jī)的主要參數(shù)表 型號(hào)規(guī)格 轉(zhuǎn)子直徑(mm 錘片數(shù)量? ( 片 ) 配用功率(KW) 產(chǎn)量(t/h)玉米ф3 線速度 m/s 560 24 7.5 0.6t 6.結(jié)論 本文設(shè)計(jì)的是錘片式粉碎機(jī)。粉碎機(jī)的作用是對(duì)飼料原料進(jìn)行粉碎，過粉碎可增大單位質(zhì)量原料顆粒的總表面積，增加飼料養(yǎng)分在動(dòng)物消化液中的溶解度。提高動(dòng)物的消化。本文所設(shè)計(jì)的粉碎機(jī)主要用于粉碎玉米作物。影響錘片式粉碎機(jī)工作性能的主要因素分3類：被粉碎物料、粉碎機(jī)本身和配套設(shè)備,其中粉碎機(jī)本身影響包括錘片的末端線速度的影響、錘片厚度和密度的影響、錘篩