磨粉機設計

磨粉機設計,磨粉機,設計 畢業(yè)設計（論文）開題報告 ? 課題名稱： 磨粉機 專 業(yè)： 班 級： 姓 名： 學 號： 指導教師： ? ? 年 月 日 浙江工貿職業(yè)技術學院汽車與機電工程系 畢業(yè)設計開題報告 1、課題研究的現(xiàn)狀和意義 本機的設計綜合了國內外先進磨粉機的優(yōu)點，并對某些結構進行了改進，使其更加完善，可以說使一臺先進的磨粉機。本機的結構簡單、緊湊，實用性強，裝、拆、檢修方便，而且各個結構的尺寸都比較小。本機磨輥內平置，其喂料性能好；喂料流可直接進入粉碎區(qū)， 并便于操作人員觀察和調整喂料情況；粉碎后的物料對下磨門無噴粉情況，拆換磨輥方便。磨輥軸上的大皮帶輪和同步帶輪均采用彈性換聯(lián)結，裝拆方便。磨輥傳動采用源弧形雙面同步齒形帶，而且把改向輪和張緊輪合為一個改向張緊輪，其結構簡單、緊湊，趕得上國際先進水平。喂料輥離合器采用了摩擦片離合器（氣動離合），料門的啟閉采用伺服電機，喂料輥的動力來源于慢輥，這些都達到了國際先進水平。本機的第一級傳動——電機到大皮帶輪，采用窄形（SPA）三角帶，；兩個喂料輥間采用單面同步齒形帶，軋距調節(jié)機構采用止推塊，啟動離合閘，而且保安裝置就是利用本氣缸，這些在國內是不常見的，所以說本機是一臺先進的磨粉機。 本產品的設計是根據(jù)鄭州工程學院機電工程系2002屆畢業(yè)設計的要求，并在到無錫布勒機械制造有限公司、佐竹機械（蘇州）有限公司參觀調研的基礎上，在已學基礎上進行的實踐。按照指導教師的要求，本設計給定的要求是：磨輥規(guī)格為Φ250×1000；磨輥排列方式為平置；按照無錫布勒機械制造有限公司MDDK系列磨粉機的結構，快慢輥間采用加長齒輪減速箱傳動；自動調節(jié)料門；機械浮子傳感；手動合閘、自動松閘、氣壓控制松合閘的半自動氣壓輥式磨粉機。主要研究內容和技術關鍵是：傳感機構；喂料輥傳動；料門控制機構和快、慢輥傳動。 ? ? ? ? ?? ? ?2、課題要解決的問題或研究的基本內容 本課題要解決的問題是： 1. 總體結構與主要工作構件的確定； 2.傳動系統(tǒng)的確定； 3.控制系統(tǒng)確定； 4 .卸料方式確定； 目前磨粉機的卸料方式就兩種：自流卸料和磨膛吸料。采用自流卸料時， 磨粉機至少得安裝在二樓，而磨膛吸料可以把磨粉機安排在一樓。 本機的卸料方式為：自流卸料兼磨膛吸料，當需要磨膛吸料時， 只要裝上料斗的鍋底蓋和吸料管即可。 這樣， 有利于面粉廠的設備安排，其優(yōu)點不言而喻。 本課題要求的具體工作是： 1、 熟悉磨粉機的結構，工作原理，以及了解磨粉機的發(fā)展方向； 2、 完成對中等復雜程度機械的計算、結構設計等工作。完成磨粉機裝配圖的設計和所有非標零件圖設計和所有非標零件圖設計工作，并編寫說明書。 3 磨粉機裝配圖、裝配圖中的主要非標零件圖：1套； 4標準化明細表：1份 5用電腦繪制的圖紙不少于5張 要求到相關企業(yè)進行實習，認真研究相關機械的結構、原理、性能，結合實際進行本課題的設計。 3、課題研究擬采用的手段和工作路線 1 在學校圖書館查閱相關資料。 2 在工廠的實踐畢業(yè)實習。 3 通過老師和工程師的指導。 4 通過瀏覽因特網上的相關資料。 通過對相關資料和數(shù)據(jù)的理論計算和分析。 4、課題研究進程計劃 起訖日期 工 作 內 容 備注 第1周 第2周 第2－3周 第3－8周 第8－9周 第9－11周 第12周 了解課題，熟悉相關資料，仔細閱讀有關書籍，到圖書館查閱有關資料。 到工廠參觀實習，全面熟悉課題的實際內容，并提出初步設計方案。 確定設計方案、進行初步計算。 完成有關計算，進行本課題絞肉機裝配圖和非標零件圖的設計。 對設計進行檢查，修改。 整理資料，編寫說明書等工作。 參加畢業(yè)答辯。 圖書館、設計室 設計室 設計室 設計室 設計室 5、課題成果 論文□ 圖紙□ 產品或作品□ 應用程序□ 其它： 指導教師意見： 指導教師（簽名）： 年 月 日 教研室主任意見： 教研室主任（簽名）： 年 月 日 1. 產品設計的依據(jù)、用途和適用范圍： 1.1 依據(jù) 本產品的設計是根據(jù)鄭州工程學院機電工程系2002屆畢業(yè)設計的要求，并在到無錫布勒機械制造有限公司、佐竹機械（蘇州）有限公司參觀調研的基礎上，在已學基礎上進行的實踐。按照指導教師的要求，本設計給定的要求是：磨輥規(guī)格為Φ250×1000；磨輥排列方式為平置；按照無錫布勒機械制造有限公司MDDK系列磨粉機的結構，快慢輥間采用加長齒輪減速箱傳動；自動調節(jié)料門；機械浮子傳感；手動合閘、自動松閘、氣壓控制松合閘的半自動氣壓輥式磨粉機。主要研究內容和技術關鍵是：傳感機構；喂料輥傳動；料門控制機構和快、慢輥傳動。 1.2 用途及使用范圍 本產品適用于大中型面粉廠，可從前道皮磨用到心磨。 2. 設計前的準備工作 在正式開始畢業(yè)設計之前，隨隊到無錫布勒機械制造有限公司、佐竹機械（蘇州）有限公司進行了為期4天的參觀調研，了解了一些國外先進磨粉機的機構、工作原理，獲得了部分參考資料，了解了畢業(yè)設計的途徑和方法。 3. 設計方案的確定和關鍵技術的解決方法 3.1 總體結構與主要工作構件 3.1.1 機架 目前國內外磨粉機的機架制造方式有三種：即整體鑄造、墻板拼裝和焊接墻板機架。 整體鑄造機架：其整體性和剛性好，節(jié)省切削加工工時，而且產品質量穩(wěn)定，可以說百年不壞。但是，機架鑄造困難，而且鑄造技術要求高，成本高，不利于磨粉機的系列化。 墻板拼裝式機架：鑄件體積小，尺寸小，便于制造，成本低，便于安排其他零部件， 便于實現(xiàn)全封閉， 而且有利于磨粉機的系列化。但是， 機架剛度差，容易變形， 切削加工的工作量大。 焊接式機架：其生產周期短， 重量輕，成品率高。但是， 焊接技術要求高， 焊接后產生變形及應力及中， 必須進行熱處理以消除應力及中。 綜合考慮以上各種機架的優(yōu)缺點， 本機采用墻板拼裝式機架。 3.1.2 外形 目前， 磨粉機的外形有：敞開式，半封閉式,全封閉式三種。本機采用全封閉式外形，所謂全封閉是指整個磨粉機除快輥皮帶輪外，均布置在密封罩內，它的優(yōu)越性在于避免敞開式和半封閉式的缺點， 使零、部件得到良好的保護，而且操作安全可靠，機器美觀， 車間衛(wèi)生清潔，改善了工人的工作環(huán)境。 3.1.3 與機架有關的部分 料筒：本機料筒采用有機玻璃，可以觀察進料情況，而且質輕美觀。 上磨門：本機采用有機玻璃，這樣可以觀察到喂料輥轉動及料流等情況。 下磨門：本機采用A3鋼板制造，下磨門和下?lián)螕跤勉q支軸連接，與上撐擋用磁鐵吸住。此結構簡單，實用性強，而且便于開啟、關閉。 罩殼：本機罩殼采用A3鋼板沖壓、焊接制成。側面罩殼分為上、下、左、右四塊，此結構簡單，拆裝方便。當僅需觀察傳動情況時，只要向上打開上罩殼即可，不必把它卸掉。 3.1.4 磨輥及其支承、清理、冷卻與調平 磨輥： 輥體是空心的，外層為冷硬鑄鐵，內層為普通灰口鑄鐵，采用離心兩次澆筑成型。輥軸采用碳鋼——45鋼。輥體和輥軸二者過盈配合，加工配合面后用壓力機將輥軸壓入輥體，然后再進行機加工。 支承： 傳統(tǒng)磨粉機中，磨輥的支承多采用滑動軸承。滑動軸承承受磨輥振動和沖擊載荷的能力強，壽命長，滑動軸承的徑向尺寸小，周向尺寸長，正適合在磨粉機墻板上安排，滑動軸承對拆裝磨輥方便，而且易于實現(xiàn)自位。但是滑動軸承也有它的不足之處，其摩擦嚴重，帶來的后果是磨粉機的消耗功率大，軸承發(fā)熱嚴重，甚至發(fā)生燒壞軸承的事故，滑動軸承精度低， 難以保證輥間軋距的穩(wěn)定性，因此后道磨粉機上（軋距僅百分之幾毫米）會產生空輥打擊事故，軸瓦磨損后有徑向間隙，更不利于定心，磨輥運轉時產生徑向跳動。滑動軸承需要稀油潤滑，容易污染面粉，不符合衛(wèi)生要求， 而且要用寶貴的有色金屬?，F(xiàn)代磨粉機幾乎全部采用滾動軸承， 其摩擦損失小，發(fā)熱小，對減少磨粉機的功率消耗有很大的作用。滾動軸承的回轉精度高， 可保持快、慢輥間有穩(wěn)定的軋距。滾動軸承供應充足，可節(jié)約稀有金屬。滾動軸承采用黃油脂潤滑， 基本上不存在污染問題。但是滾動軸承也有缺點，其承受磨輥振動和沖擊載荷的能力較差，壽命短。滾動軸承的徑向尺寸大，在磨粉機上安排較困難，而且對拆裝磨輥較為困難。綜合考慮上述兩種軸承，本機選用雙列向心球面滾子軸承。此軸承有自位性能，而且承受載荷較大。為了便于裝拆磨輥， 在軸承內圈和磨輥之間加了緊釘錐套。軸承座為整體式，慢輥軸承座固定在牛腿上， 快輥軸承座固定在墻板上。 清理方法： 本機采用刷帚清理粘在磨輥上的物料。 冷卻問題： 本機沒有設計專門的冷卻裝置，而是利用空氣自行冷卻。目前， 國外先進磨粉機都不采用專門的冷卻裝置， 而是靠空冷。 調平問題： 本機采用牛腿鉸支軸加偏心套以調上下不平，利用雙面單調來調水平面不平。 3.1.5 磨輥與軸系零件的連接 絕大多數(shù)磨粉機上，磨輥與軸系零件——大帶輪及同步輪的連接采用鍵。雖然鍵連接具有簡單、緊湊、可靠、成本低的優(yōu)點。但是，鍵槽減少了被連件的承載面積，特別是會引起高度的應力集中，被連件也難以獲得精確的定心， 而且裝拆也不方便。本機采用彈性環(huán)連接。彈性環(huán)連接的定心性好，輪轂可以相對于軸緊固在任意軸向位置上， 裝拆方便， 只要把緊固螺釘松開，彈性環(huán)連接避免軸因鍵槽等原因而削弱， 承載能力高，可獲得緊密的連接，而且有安全保護作用。只要過載，內、外環(huán)就會打滑，形成相對轉動，避免零件損懷。磨軸與軸承通過緊定套連接，這樣有利于裝拆軸承。慢輥與喂料輥三角帶輪的連接用螺釘，也便于裝拆。 3.1.6 喂料輥及其有關尺寸參數(shù)的確定 輥體材料及其制造方法： 本機喂料輥采用20號無縫鋼管制成。 輥徑的確定： 根據(jù)經驗數(shù)據(jù)， 定量輥直徑為88mm，分流輥直徑為70～90mm，初定一輥徑，再通過理論計算，得出亮輥徑都為90mm。 齒形的確定： 齒形根據(jù)廠家的不同工藝要求，具體確定不同的皮磨機心磨的齒形。如果物料的散落性不好，應將上輥（定量輥）改為鉸龍。 喂料軌跡及轉速的確定方法： 在考慮空氣阻力的條件下，對物料顆粒進行受力分析，并根據(jù)達·朗伯原理列出方程組。通過計算機解在同一時刻微分方程組的X、Y值。 在坐標紙上作出喂料軌跡，在保證喂料軌跡不變的條件下，對于不同的物料， 采用不同的分流輥轉速，可以用計算機進行試算獲得。本設計計算出了后道皮磨，心磨及一皮磨分流輥的極限轉速，定量輥的轉速為分流輥的三分之一。 3.2 傳動系統(tǒng) 3.2.1 快輥拖動 快輥是由電機通過帶傳動的，快輥的轉速要求在450～600rpm，確定快輥的轉速要綜合考慮動耗、產量和大帶輪直徑。 如果轉速過大，大帶輪直徑相對減小，產量增大，但動耗也增大； 如轉速過小，雖然動耗減小，但產量也減小，而且大帶輪直徑增大，影響整機的尺寸。若轉速變化范圍不太大，對產量的影響很小。所以綜合考慮上述情況，把轉速定在550rpm左右。 3.2.2 輥間傳動 功能要求： 磨粉機快、慢輥間傳動裝置必須保證快、慢輥有較為準確的傳動比，能適應磨輥輥徑的變化及軋距調節(jié)所引起的快、慢輥中心的變化，有一定的使用壽命，而且噪音要小，傳動件在磨輥軸上應便于安裝拆卸，為了適應研磨不同的物料，快慢輥間應有不同的速比。本機設計三種速比，即2.5、2、1.5。 磨粉機的輥間傳動機構在空載時起傳動作用；在負載時， 由于封閉功率的存在，其定速作用。負載時， 存在封閉功率，使輥間傳動帶（或鏈）的松緊邊對調轉化，帶輪齒的非嚙合面磨損，磨粉機傳動件的壽命降低，所以封閉循環(huán)功率是傳動零件的設計依據(jù)。 傳動方式的比較確定： 目前，國內外磨粉機輥間傳動方式有：皮帶傳動，齒輪傳動，連傳動，扭矩臂差動傳動及雙面同步齒形帶傳動。 皮帶傳動： 皮帶傳動的動力大，磨粉機的粉碎能力大，產量大， 不需要潤滑，減小了污染性，對主、從動輪中心距變化的適應能力強，松和閘對皮帶的傳動性能影響較小，工作中的噪音小。但是，皮帶傳動的速比不準確，傳動效率低， 而且結構齒寸大，還不安全。所以使得它在磨粉機上的使用越來越少，已逐漸被淘汰。 齒輪傳動： 齒輪傳動的功率大， 傳動比準確， 結構簡單緊湊， 便于密封，操作安全。 但是， 齒輪傳動對中心距的要求嚴格，因此松合閘對傳動性能的影響較大，噪音大， 壽命低，需要系由潤滑， 而且因為有齒輪箱密封， 所以顯得笨重。對于一臺磨粉機， 要適應不同的輥徑， 必須要有幾套齒輪備用。 對于磨粉機傳動的齒輪還有特殊的要求：合閘時， 齒輪處于是最佳工作狀態(tài)的中心距工作， 為了減小松合閘時齒輪因中心距偏大所產生的噪音， 必須用加長齒齒輪。 鏈傳動： 鏈傳動對于松合閘引起的磨輥中心的變化對鏈傳動性能的影響不大，能適應不同直徑磨輥的使用（緊需調節(jié)張緊輪的位置）， 其傳動比準確，缺點為：傳動鏈的承載能力不大，鏈傳動對于主、從鏈輪的不同面度較為敏感， 因此， 兩磨輥的軸向竄動將影響傳動性能，所以傳動鏈的壽命較低，傳動機構的尺寸較大， 鏈傳動需用稀油潤滑，，鏈輪箱必須有可靠的密封，以防止污染，鏈輪的裝拆也不方便。 扭矩臂差動傳動： 優(yōu)點：磨輥的松合閘不影響機構中齒輪副的中心距，并能保證齒形帶輪中心距基本不變，傳動性能好，噪音小， 齒輪箱的密封性能好，齒形帶不需有潤滑，門有潤滑油的污染問題，機構的尺寸小，便于封閉。但是，它也存在缺點：軸承臂的位置調節(jié)需繞其慢輥軸轉動。 因此，當磨輥直徑減小后，軸承臂上移所引起的齒形帶輪中心的變化，不能完全由從動輪軸心和軸承臂鉸支抵消， 所以松合閘對齒形帶輪中心距仍有一定影響， 機構中的齒輪減速箱重量較大（56公斤左右）， 沒有把手， 裝拆不方便。 雙面同步齒形帶傳動： 雙面同步齒形帶傳動集齒輪傳動合帶傳動的優(yōu)點于一身。其傳動效率高，節(jié)能效果高， 經濟效益好，帶與齒形輪之間往返間隙小，嚴格同步，不打滑，傳動比準確，角速度恒定，不需潤滑油， 既節(jié)省油又不會產生污染，使用壽命長而且不需維修保養(yǎng)， 使用速度范圍大，因其輕而離心力小，所以可高速傳動，也可低速高扭矩傳動。 帶的使用伸長非常小， 初張力也很小，帶的運轉生熱小，還可以延長電機和軸承的使用壽命，由于是圓弧齒， 所以嚙合圓滑， 傳動平穩(wěn)， 有一定的吸振作用，噪音小。 負載容量范圍大， 整體結構簡單，尺寸也較小。 由于目前皆采用四個輪子傳動，所以結構尺寸相對而言較大， 而改成三個輪子（把改向輪和張緊輪合為一個輪子——改向張緊輪），結構尺寸更小，更為緊湊，在整機上更便于安排。 我國青島橡膠工業(yè)研究所從國外引進先進的制造橡膠同步齒形帶的技術和設備，所以采用同步帶的來源有了充分的保障。 綜上所述， 本機輥間傳動采用齒輪減速箱傳動。 3.2.3 喂料輥傳動 動力來源： 傳統(tǒng)的磨粉機的動力來源都從快輥傳遞，由于快輥轉速較高， 而分流輥的轉速較低，所以必須配置減速箱，它不僅結構復雜， 而且安裝也復雜，增加了成本。本機的動力來源于慢輥， 由于慢輥由磨輥傳動機構減速了一級， 傳到分流輥再減速一級， 就不用減速箱了， 所以其結構簡單、緊湊。 張緊問題： 目前， 國內外的磨粉機喂料輥傳動皆有張緊輪張緊， 而本機利用巧妙的結構安排解決了張緊問題， 并不需要用專門的張緊裝置， 所以結構得到了簡化。 離合器： 磨粉機多采用牙嵌式離合器， 它靠一套杠桿進行工作， 其靈敏度存在一些問題， 而且結構較復雜。本機采用摩擦片氣動離合器， 由膜片氣缸控制， 本機本來就是氣壓磨粉機，所以氣源充足， 而且其靈敏度高，結構簡單、緊湊。 前后輥傳動方式： 本機喂料輥前后輥傳動采用單面同步齒形帶傳動， 同步齒形帶的優(yōu)點在前已述， 這里就不多筆了。 3.2.4 傳動示意圖： 3.3 控制系統(tǒng) 3.3.1 傳感機構 目前， 國內外傳感機構基本上有以下幾種： 電極板傳感機構，該機構的優(yōu)點在于：結構簡單， 動作靈敏。缺點：后道磨粉機的極板易被面粉粘上，以至失效， 效果不好。 杠桿組及“噴射式”射流元件組成的傳感機構，該結構的優(yōu)點在于：結構較簡單， 動作靈敏。 缺點：使用壽命短。 光電傳感機構，該機構的優(yōu)點在于：動作靈敏度高， 結構簡單。 缺點：光電管易被面粉粘上， 以至失效， 所以使用效果不好。 杠桿組傳感機構，優(yōu)點：使用壽命長。 缺點：結構較復雜， 靈敏度不高。 杠桿組及電傳感機構，優(yōu)點：結構簡單， 靈敏度高，使用壽命長。 缺點：易造成離合閘動作頻繁。 浮子可分為：枝狀浮子、盤狀浮子和傘狀浮子。枝狀浮子不存物料， 但其靈敏度差而且結構復雜。 盤狀浮子動作靈敏， 結構簡單， 但其易存物料（物料落在盤上不易掉下來）。傘狀浮子兼有枝狀浮子和盤狀浮子的優(yōu)點， 動作靈敏， 結構簡單， 不存物料。 綜合考慮上述各種傳感機構， 本機采用傘狀浮子杠桿組及電傳感機構?？朔朔N傳感器缺點的措施是利用繼電器來解決回差問題。 3.3.2 料門調節(jié)機構 料門調節(jié)機構有以下幾種： 1.手動料門調節(jié)機構： 結構簡單，但不能根據(jù)進機物料量的變化自動調節(jié)料門的開啟度， 以至喂料量不均勻， 如果突然斷料就會造成磨輥相碰。 2.氣、液壓連動料門調節(jié)機構： 其靈敏度高，能隨進機物料量的大小而改變料門的開啟度， 但是，對氣、液壓元件的質量要求高。 3.電控制料門調節(jié)機構： 其靈敏度高，結構簡單， 能實現(xiàn)隨動。 但是增加了動耗。 綜合考慮以上幾種機構，本機選用電控制料門調節(jié)機構， 即用伺服電機。其工作原理：當進機物料量達到一定值時，傘狀浮子下沉， 通過杠桿組傳感機構傳給伺服電機，伺服電機啟動， 帶動扇形齒輪傳動，從而使料門轉動而實現(xiàn)料門的開啟。 當進機物料量繼續(xù)增大時，伺服電機帶動扇形齒輪繼續(xù)旋轉，料門開啟度增大。 當進機物料減小時， 伺服電機帶動扇形齒輪反轉， 以致使料門開啟度減小，當進機物料減小到一定程度時，傘狀浮子上升到原來位置， 杠桿組傳感給伺服電機， 電機停止轉動， 料門關閉。 3.3.3 離合軋——軋調機構 功能要求： 對離合軋——軋調機構的功能要求是：使磨輥在工作時實現(xiàn)定軋距； 完成松和閘動作；能滿足新輥及舊輥的使用；機構能簡便、準確地調節(jié)兩磨輥的平行度， 使兩磨輥不平行度不大于0.01mm ；能簡便、準確地調節(jié)軋距大小， 且在調節(jié)后仍保持兩輥的平行度；機構設有磨粉機的過載安全保護裝置；對于自動控制松合閘的磨粉機， 必須另設手控松合閘機構， 以免在自動控制系統(tǒng)失靈時能維持生產； 機構應便于拆換磨輥， 且在拆換的過程中盡可能少的拆換其他零件；機構的各項操作簡單可靠；機構的結構應簡單可靠。 設計原則： 本機構的設計原則是能夠實現(xiàn)上述功能要求， 而且要結構簡單、操作方便、換輥方便。 離合軋——軋調機構的比較確定： 手動離合軋——軋調機構：離合軋靠偏心縱軸的旋轉來實現(xiàn)。 軋調靠手輪或手柄帶動牛腿動作來實現(xiàn)， 而且還安有保安彈簧。 此種機構龐大，笨重， 結構復雜， 換輥也不太方便。 自動離合軋——軋調機構：離合閘靠氣、液缸推動牛腿運動來實現(xiàn)。 軋調機構與手動離合軋——軋調機構的軋調機構相似， 而且還裝有保安彈簧。此種機構也比較復雜， 換輥不方便， 但其操作比手動離合軋——軋調機構方便。 K型磨粉機的自動離合軋——軋調機構：此種機構取消了磨粉機的兩個傳統(tǒng)結構——偏心縱軸和慢輥支承彈簧。其松合閘靠氣缸推動牛腿運動來實現(xiàn)。 軋調只有單調機構， 而沒有總調機構，而且其只是旋轉手輪改變止推塊的位置， 而不是改變牛腿的位置。此種結構簡單，操作方便，旋轉軋調手輪所需的力比較小，而且松合閘的行程是可以變化的（采用偏心縱軸的傳統(tǒng)磨粉機， 其松合閘行程是固定的），拆換磨輥也比較方便。 氣缸不僅是松合閘的執(zhí)行元件， 而且代替了彈簧來支承慢輥軸承臂，這不僅簡化了結構， 而且充分離用氣壓系統(tǒng)的彈性好，動作靈敏的優(yōu)點，實現(xiàn)磨粉機的過載保護。 其用氣缸而不用液壓鋼的另一個原因是氣體沒有污染現(xiàn)象。 取消了偏心縱軸就出現(xiàn)了兩個氣缸的同步問題， 此問題可以從氣路中來解決或允許軸承有良好的自位性能。 綜合考慮以上幾種機構， 本機采用K型磨封機的自動離合軋——軋調機構。 3.3.4 程序動作的實現(xiàn) 當進機物料達到一定值時，傘狀浮子下降到了一定程度， 通過杠桿組傳到伺服電機，伺服電機轉動，通過扇形齒輪帶動料門轉動， 料門打開。 與此同時， 喂料輥離合器的膜片氣缸和離合軋主氣缸充氣，喂料輥轉動，實現(xiàn)喂料， 磨輥合軋， 開始正常工作。先喂料后合閘的動作順序是利用喂料輥離合的膜片氣缸負荷小，進缸先完成，而離合閘主氣缸負荷大，進缸后完成來實現(xiàn)的。 當進機物料減小到一定值時傘狀浮子上升到一定程度， 通過扇形齒輪帶動料門反向旋轉，料門關閉。 與此同時， 主氣缸有桿腔進氣， 無桿腔快速排氣，實現(xiàn)離閘； 喂料輥逐漸停止轉動。先離閘，后停料的動作順序的實現(xiàn)是傳感器同時把信號傳給伺服電機和氣路執(zhí)行元件， 因主氣缸反方向通氣所以先離閘， 而喂料輥離合器膜片氣缸只是排氣， 而且當摩擦片離開后，喂料輥靠慣性繼續(xù)旋轉， 再者， 料門關閉后， 機內還存有一定的物料， 所以物料后斷。程序動作實現(xiàn)的原則就是：開車時，先喂料后合閘，停車時，先離閘后斷料。 3.3.5 回差問題 當進機物料達到料筒體積的三分之二時， 實現(xiàn)磨輥的合閘；當物料減少到料筒提及的三分之一時，實現(xiàn)磨輥的離閘，這就是所謂的回差問題。 通過對回差的控制，就可以解決磨輥離合閘動作頻繁的問題。 3.3.6 過載沖擊問題 本機的過載保護依靠氣缸。 氣缸支承者慢輥， 當膜輥間進入金屬異物時，輥間壓力增大， 由于氣缸桿的支承力是一定的，當輥間壓力大于氣缸桿支承力時，由于空氣有壓縮性， 氣杠桿往回走，使氣缸中的壓力增大，當壓力增大到一定值時， 使快速排氣閥打開排氣， 氣缸桿快速往回運動， 使磨輥的輥間間隙增大，直到金屬異物通過。這時輥間壓力減小，快速排氣閥關閉，氣體進入氣缸，氣缸桿向前運動， 氣缸中的氣體恢復到正常工作狀態(tài)和壓力值， 磨輥合軋， 磨粉機繼續(xù)正常工作。 本機利用離合閘主氣缸就很好地解決了過載沖擊問題。 3.4 卸料方式 目前磨粉機的卸料方式就兩種：自流卸料和磨膛吸料。采用自流卸料時， 磨粉機至少得安裝在二樓，而磨膛吸料可以把磨粉機安排在一樓。 本機的卸料方式為：自流卸料兼磨膛吸料，當需要磨膛吸料時， 只要裝上料斗的鍋底蓋和吸料管即可。 這樣， 有利于面粉廠的設備安排，其優(yōu)點不言而喻。 4 本機工作原理與操作方法 4.1 工作原理 本機的工作原理時利用一對平置等徑不等速相向旋轉的齒輥（或光輥），以剪切、擠壓、研磨（或擠壓和研磨）的方法將物料粉碎。物料由喂料輥均勻地喂入磨輥的粉碎區(qū)內，物料在被粉碎前與慢輥相對靜止，與快輥相對滑動。物料進入粉碎區(qū)時，慢輥相當于托板，快輥相當于刮刀，把物料刮開，接觸到快輥齒的部分物料胚乳被快輥刮走，快輥齒夠不到的物料其余部分仍與慢輥保持靜止，直到除了粉碎區(qū)而落入料斗， 粘在磨輥上的物料通過清理機構的清理作用也落入料斗，落入料斗的物料， 通過自流卸料方式或磨膛吸料方式被排出機外。 4.2 操作方法 設備安裝好后， 先讓機器空載運轉，如發(fā)現(xiàn)有不正常的現(xiàn)象應立即停車， 調整好后再試車。這樣反復進行調試， 直到沒有異?，F(xiàn)象為止。當磨粉機需要進行工作時， 首先按照該機所粉碎的物料，除調軋距，軋距調節(jié)好后，鎖緊手柄，然后按啟動按鈕，使磨粉機處于準備工作狀態(tài)。當進機物料達到一定值時，料門打開，喂料輥轉動，磨輥自動合閘， 磨粉機就進入了工作狀態(tài)。打開下磨門，檢驗被粉碎過的物料是否符合面粉廠生產的工藝要求。如不符合要求，就應該松開軋距調節(jié)機構的鎖緊手柄，轉動兩邊的軋距調節(jié)手輪調節(jié)軋距，直至被粉碎過的物料符合工藝要求為止，然后旋緊鎖緊手柄，關上下磨門。磨粉機就開始正常工作。需要停車時，按停車按鈕便可停車。 5 本機的結構特點與先進性 本機的設計綜合了國內外先進磨粉機的優(yōu)點，并對某些結構進行了改進，使其更加完善，可以說使一臺先進的磨粉機。本機的結構簡單、緊湊，實用性強，裝、拆、檢修方便，而且各個結構的尺寸都比較小。本機磨輥內平置，其喂料性能好；喂料流可直接進入粉碎區(qū)， 并便于操作人員觀察和調整喂料情況；粉碎后的物料對下磨門無噴粉情況，拆換磨輥方便。磨輥軸上的大皮帶輪和同步帶輪均采用彈性換聯(lián)結，裝拆方便。磨輥傳動采用源弧形雙面同步齒形帶，而且把改向輪和張緊輪合為一個改向張緊輪，其結構簡單、緊湊，趕得上國際先進水平。喂料輥離合器采用了摩擦片離合器（氣動離合），料門的啟閉采用伺服電機，喂料輥的動力來源于慢輥，這些都達到了國際先進水平。本機的第一級傳動——電機到大皮帶輪，采用窄形（SPA）三角帶，；兩個喂料輥間采用單面同步齒形帶，軋距調節(jié)機構采用止推塊，啟動離合閘，而且保安裝置就是利用本氣缸，這些在國內是不常見的，所以說本機是一臺先進的磨粉機。 6 其他說明 6.1 換輥操作步驟 換輥時，打開上罩殼，寫下下罩殼，放松大帶輪的帶，取下窄形三角帶，擰松同步帶輪張緊螺母，取下同步齒形帶，用內六角扳手擰松帶輪端面的內六角螺釘（不必擰下），取下大帶輪和同步帶輪，擰松慢輥軸上帶動喂料輥的小三角帶輪的緊釘螺母（在這之前摘下三角帶），取下它，取下插塊、軸承上端蓋，擰下圓螺母，拆下軸承、軸承座，取出快輥，之后取出中間插塊，取出慢輥。以相反步驟可拆下磨輥。 6.2 關于噪聲控制與污染問題 由于本機的結構特點——磨輥傳動采用同步齒形帶，兩個喂料輥之間傳動采用同步齒形帶，慢輥到喂料輥之間傳動采用三角帶，電機到快輥傳動采用窄形三角帶，所以噪音較小，故沒有采取專門措施來控制噪音。由于本機是氣壓磨粉機，所以氣缸和氣路接頭處沒有污染存在；本機采用滾動軸承，用黃油脂潤滑，避免了稀油潤滑，所以污染性很小，故本機也沒有采取專門措施控制污染。 7 本機的特征 綜上所述，本機具有以下特征： 1、磨輥水平排列便于物料進入磨輥縫隙； 2、磨膛吸風可提高光棍的轉速，從而提高產量； 3、磨輥傳動采用平皮帶或三角皮帶； 4、磨輥傳動采用加長齒斜齒輪傳動； 5、采用可調的、標準的自動調心滾子軸承，以保證精確的同心回轉； 6、采用玻璃鋼整體外殼結構，密閉性好，噪音小。 8 計算部分 8.1 動力計算、選配電機： 由公式：Nd= n1:快輥轉速，550rpm; q:單位輥長上的壓力，以實驗取值為15G103； b:輥長度，1m D:磨輥直徑，250mm; :物料與快輥的摩擦系數(shù)，0.43； ：物料與慢輥間的摩擦系數(shù)，0.49 i：快輥與慢輥的速比，2.5； ：軸承效率，0.98； ：齒輪效率，0.98； ：三角帶效率，0.96 Nd ：電機功率。 代入數(shù)值，Nd =28.18kW。 根據(jù)Nd，選Y系列電機Y200L-4(30kW) 其同步轉速為1500rpm,滿載轉速為1470轉。 8.2 三角帶傳動設計 依照布勒公司MDDK-250型磨粉機，選取三角帶輪直徑為355mm,四槽。 因工作載荷平穩(wěn)，取KA=1.1, 計算功率： 選帶型號：選SPA型帶 小帶輪計算直徑：D1G1470=355G550 所以，D1=132.8mm,取小帶輪直徑為130mm 根據(jù)布勒公司MDDK-250,大帶輪直徑為D2=355mm 所以大帶輪轉速n2=D1n1/D2=538.3rpm; 驗算帶速，v=在5^25m/s的范圍內。 初定中心距： 2（D1+D2） 2 (130+355) 取 600mm (276.75~970) 初算帶長：L+2/a 由圖11.4 取 基準長度 實際中心距： ; 小輪包角：° ° 求帶根數(shù) 帶速： 傳動比： 帶根數(shù)：由表11.9 表11.7 表11.12 表11.11 《機械設計手冊》227頁 取 求軸上載荷： 張緊力： <式11.21> 軸上載荷： <式11.23> 8.3 齒輪減速箱設計 項目 電機 快輥 慢輥 功率（kW） 30 28．5 27.36 轉速（rpm） 1470 538.3 215.3 轉矩（Nm） 194.9 505.6 1213.6 效率 0.95 0.96 選擇齒輪材料：小齒輪-40Cr, 大齒輪-45， （按p234） （一）、齒面接觸疲勞強度計算： （1）、初步計算： 轉矩： 齒寬系數(shù)： 查《機械設計》表12.13，取 值； 估計，取 ， （表12。16） 接觸疲勞極限：由圖12。17c,取，； 初步計算的許用接觸應力： ； 初步計算的小齒輪直徑：，其中為速比， ??； 初步齒寬： （2）、校核計算： 圓周速度v: ; 精度等級：由表12.6，取為9級精度。 齒數(shù)z和模數(shù)m：初取 ??； ； 由表12.3，取 取 使用系數(shù)： 由表12.9 ??； 動載系數(shù)： 由圖12.9 ??； 齒間載荷分配系數(shù)：由表12.10，先求： 表12.8（分度圓壓力角） 由此得 齒向載荷分布系數(shù)：由表12.11， 載荷系數(shù)： 彈性系數(shù)： 由表12.12 節(jié)點區(qū)域系數(shù)： 由圖12.16 重合度系數(shù)： 由式12.31，因，取，故 螺旋角系數(shù)： 許用接觸應力： 驗算 計算結果表明，接觸疲勞強度足夠！ 8.4 磨輥受力分析 8.4.1 磨輥軸的結構設計 初步計算磨輥軸的結構尺寸： 根據(jù)《機械設計手冊》中冊p763,磨輥軸為實心軸，按扭轉強度： 取; ; 按扭轉剛度： 取，得 因軸上有一鍵槽，將求得值放大5%，得 同樣的方法，對另一軸可得： 。 故取 。 8.4.2 磨輥受力分析 磨輥受力分析時： 1、 略去磨輥齒形及斜度的影響； 2、 略去磨輥支承處的摩擦阻力； 3、 略去三角帶傳動的損失； 4、 略去喂料傳動中三角帶輪的作用力。 以快輥受力分析為例： 1）、輥壓力 ； 2）、三角帶張力產生的力矩 ； 3）、通過物料對快輥的摩擦力（均布輥長上）； 4）、慢輥齒形帶對快輥齒形帶的拉力（張緊力） ，與z軸夾角； 5）、張緊力產生的扭矩 ； 6）、電機輸入扭矩 ； 7）、三角帶輪作用在輥軸上的力 ； 8）、磨輥重量 ； 9）、快輥齒形帶輪的重量； 10）、三角帶論重量 ； 11）、快輥齒輪帶上的扭矩 。 快輥受力計算： z-x平面： 即 x-y平面： 慢輥受力分析： 1）、輥間壓力 ； 2）、快輥通過物料對慢輥的摩擦力 ; 3）、快、慢輥同帶輪相對拉力（張緊力） ，與z軸夾角為； 4）、張力緊邊力產生的扭矩 ； 5）、磨輥的重量 ； 6）、慢輥上大齒形帶輪重量 ； D點的力可分解為： 7）、慢輥大帶輪扭矩 。 慢輥受力計算： z-x平面： x-y平面： 8.5 磨輥軸承的選擇計算 8.5.1 磨輥軸承的選擇 根據(jù)分析，采用雙列向心球面圓柱滾子軸承，因為磨粉機沖擊載荷很小，又考慮到間小軸承座的直徑，所以采用輕寬系列的軸承。由于采用了緊定錐套，所以軸承內徑，查《機械設計手冊》，外徑，軸承型號為（GB286-64）的雙列向心球面圓柱滾子軸承。 8.5.2 軸承校核設計 快慢輥共有四個軸承，只要校核受力最大的一個就可以了。 慢輥： 快輥： 所以對慢輥A端的軸承進行校核。 1）、計算動載荷C： （對于向心圓柱滾子軸承） 因無沖擊，取1.2，e=0.27 《機械設計手冊》 雙列向心球面圓柱滾子軸承 因連續(xù)工作，故取最大值。 故所選用的四個軸承都合格。 2）壽命校核. ，　　　由〈機械零件手冊〉，查 　　　　p=12177.84(N) 一年按320天工作，一天工作24小時. 　　?。辏? 　　所以四個軸承全用113518型，非常合理。 8.6 磨輥軸與軸體過盈量和壓入力的計算 1）、由公式確定配合所需壓力強度 P: ----------最大扭矩 磨輥傳遞的最大扭矩為，為安全起見，取安全系數(shù)為2，f取0.08 : 磨輥體與軸的配合長度（m）； : 軸的配合段直徑（cm）； : 裝配系數(shù)，用壓入法時，取0.08； 2）、由公式確定最小計算過盈（有效過盈） ： 由于輥體與軸的材料不同，所以 （《機械設計手冊》） 由《機械設計手冊》表1-8查得： 由查表3-33用插入法得： 3）、由公式確定最小配合過盈 ，并根據(jù)選配合： 轉查 （材料不同） 由公差配合表取優(yōu)選配合 最大過盈，最小過盈 4）、由公式計算最大計算過盈： 5）、由公式計算最大過盈時的強度： 6）、由公式驗算配合件的強度 被包容件： 包容件： 所以當時包容件產生塑性變形，而實際上得到最小或最大過盈的機會是很少的。因此，按計算零件強度時，若產生不大的塑性變形是允許的。 7）、計算不發(fā)生塑性變形時的表面極限壓力強度 被包容件： 8）、計算壓入力 ： 因為 ，采用壓入法時， 所以用43.8噸的壓力可將軸壓入。 8.7 慢輥軸的強度、剛度校核. 　　危險截面分析： 　　對于各段軸來說，其截面突變或削弱處都為危險截面，按理論都必須校核，上面所示的各危險截面，應進行校核。 　　由合成彎距圖看出，右側所受彎距比左側各段大，兩側軸相同，所以只需校核４、５、６段即可。 《機械設計手冊》，查表１５－２得 　　　根據(jù)公式：　　 M’-當量彎距（Ｎ*m） d-軸徑（mm） 對4截面：Ｍ＝１６７８.１Ｎ*m, T=918.78N*m 故滿足強度要求。 　對5截面： 故滿足強度要求。 　對6截面：M=850N*m, T=882.05N*m 故滿足強度要求。 軸的剛度校核： 　　　由《機械設計手冊》７８２頁，得： 　　　　 　　　式中：第i段軸所受扭距（公斤*米）　　　 　　　　　　第i段軸的長度（mm） :第i段軸徑（mm） 軸受扭距作用部分的長度（mm） 　　　因為慢輥軸左側不受扭距，所以不必進行剛度校核. 　　　　只對右側軸進行校核. 　　　　　因為　均為８８２.０５N*m 所以， 　　　　　剛度足夠??！ 　　通過以上計算、校核、證明慢輥軸的強度、剛度足夠！ 8.8 喂料輥動力消耗計算： 喂料系統(tǒng)的結構簡圖如下： 根據(jù)其結構，其輸出功率的計算公式，為： 式中：-消耗于喂料系統(tǒng)喂料運動的功率. -傳動副的總機械效率. 可?。? -系統(tǒng)消耗于空轉的率. 對于雙輥喂料，一般可取2W/cm輥長，則 式中：泵殼內各軸的平均直徑，取30cm. 殼內所有各軸的.轉速之和. 系數(shù)，根據(jù)結構差異一般可取3-5. 系數(shù),根據(jù)輥長及軸承結構不同，一般可取8-10. 潤滑油粘度影響系數(shù)，取為1. 前后喂料輥的平均直徑. 分流輥轉速. 定量輥轉速. 8.9 喂料輥小同步帶傳動設計 選擇帶輪和帶長，確定中心距： （ 此計算參考青島橡膠工業(yè)研究所《橡膠同步帶》） 根據(jù)其傳遞功率，選5M圓弧形齒同步帶，已知傳動比為3 選擇小帶輪齒數(shù) ，則 大帶輪齒數(shù) 大帶輪節(jié)圓直徑 小帶輪節(jié)圓直徑 根據(jù)已知的傳動條件，選擇中心距 計算小帶輪包角 帶長 查表 該長度在400~450之間，選取430mm 中心距： 計算帶寬： 根據(jù)小帶輪齒數(shù)和轉速，從表27中查出基準功率傳動容量 嚙合齒數(shù)： ， 查表得 嚙合系數(shù) 帶寬系數(shù)： 根據(jù)帶寬系數(shù) 值，查表，得帶寬為20mm 8.10 料門機構設計 開啟時間按設計要求，開啟時間 秒，料門轉角： 料門最大開啟度為8~10mm,通過作圖法可計算出料門轉角為 左右。為提高靈敏度，起到放大作用，假定使電機軸旋轉，所以電機軸上與傳感軸上齒輪相嚙合的傳動比 ， 電機軸上與料門軸上齒輪及嚙合的齒輪的傳動比為，為了使各齒輪不過大或過小，?。簜鞲休S上齒輪直徑為90mm，料門軸上齒輪直徑為120mm，并且上述兩種齒輪采用扇形齒輪，電機軸上兩齒輪直徑分別為30mm，20mm。 8.11 磨膛吸料計算 （本部分計算參考《糧食機械原理》、《氣力輸送原理與計算》、《通風除塵與氣力輸送》） 由于磨粉機前后道的流量不等，且物料的幾何尺寸，重量，懸浮速度和濃度比等所采用的數(shù)據(jù)不同，所以本設計以最大流量（1B）為設計依據(jù)。 技術參數(shù) 1）、輸送物料的氣流速度可由以上參考資料得 ； 2）、輸送濃度可有資料和一般面粉廠的實際經驗，由于物料性質不同，其濃度比不同，一般前道物料比后道物料的比重大，因此取一皮，二皮 ，其他皮磨和心磨均取 。 3）、流量，根據(jù)《糧食機械原理》和面粉廠的參考經驗?。阂黄?；二皮 ；其他系統(tǒng)流量 ； 4）、每對磨輥的流量： 5）、計算吸料管內徑 d： 根據(jù)氣力輸送原理 第189~190 頁：吸料管內、外筒之間的環(huán)形面積與內管有效斷面面積相等，使物料得到有效的加速，以提高輸送能力。 ， 取吸管壁厚 ， 帶入數(shù)據(jù)計算并圓整，??； 每對磨輥的書送風量：依公式 依次帶入 由上總結：吸料管規(guī)格 系統(tǒng) 風速（） 風量（） 流量 濃度比 吸管內徑（） 有效橫斷面面積（） 套管內徑（） 一皮 18 824.59 3000 3.03 90 130 二皮 18 752.92 2250 2.49 86 125 其余 18 572.92 1500 2.18 75 110 9 主要設計參數(shù) 磨輥規(guī)格： ； 磨輥適用范圍： ； 喂料輥規(guī)格： ； 快輥轉速： 508rpm ； 喂料輥轉速： 一皮及心磨 116rpm，后道皮磨140rpm ； 快慢輥速比：2.5、2、1.5； 料門開啟時間：3秒； 料門開啟度： 8~10mm ; 伺服電機電壓：220v； 電機電壓： 380v； 氣缸氣體壓力： ； 磨輥中心距地面高度： 750mm； 軋調手輪中心距地面高度：665mm； 磨粉機外形尺寸： 10 主要參考資料： 1．《機械設計手冊》上、中、下三冊，化學工業(yè)出版社； 2．《金屬機械加工工藝手冊》，上?？萍汲霭嫔?； 3．《機械零件設計手冊》，國防工業(yè)出版社； 4．《機械零件設計手冊》，冶金工業(yè)出版社； 5．《橡膠同步帶》，青島橡膠工業(yè)研究所； 6．《中小型電機產品樣本》，機械工業(yè)出版社； 7．《滾動軸承產品樣本》，機械工業(yè)出版社； 8．《控制微電機產品樣本》，機械工業(yè)出版社； 9．《機械制圖國家標準》，國家標準局； 10．《機械零件》，天津科技出版社； 11．《糧食機械原理》下冊，鄭州糧食學院； 12．《機械零件》，人民教育出版社； 13.《氣力輸送原理與設計計算》，周乃茹； 14.《通風除塵與氣力輸送》，鄭州糧食學院； 15.《液壓與氣壓傳動》，機械工業(yè)出版社； 16.《金屬材料與熱處理》，上?？萍汲霭嫔?； 17.《機械原理》，人民教育出版社； 18.《材料力學》上、下冊，人民教育出版社； 19.《互換性與技術測量》，計量出版社。 - 23 -