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目 錄
摘要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
第1章 緒論 1
1.1研究飼料粉碎機(jī)的目的 1
1.2發(fā)展動(dòng)態(tài) 1
1.3研究方向 2
1.4發(fā)展前景 2
1.5研究方向 3
1.6粉碎設(shè)備類(lèi)別及其特點(diǎn) 3
1.7粉碎原理 4
1.7.1機(jī)械粉碎設(shè)備 5
Ghuuyh9 8
第2章 總體方案確定 9
2.1基本內(nèi)容 9
2.2飼料機(jī)的基本構(gòu)成部件 9
2.3飼料機(jī)的工作原理 10
2.4主要工作部件 11
2.4.1動(dòng)齒盤(pán) 11
2.4.2定齒盤(pán) 12
2.4.3篩網(wǎng) 12
2.5本章小結(jié) 13
第3章 主要部件的選型和設(shè)計(jì) 14
3.1動(dòng)、定齒盤(pán)直徑和粉碎室寬度的確定 14
3.1.1動(dòng)齒盤(pán)的齒數(shù)和齒的尺寸 14
3.1.2定齒盤(pán)的齒數(shù)和齒的尺寸 16
3.2篩網(wǎng) 16
3.3進(jìn)料斗 17
3.4動(dòng)力裝置和傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 17
3.5軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 21
3.5.1軸的設(shè)計(jì)原則 21
3.5.2求粉碎機(jī)上的軸的功率和轉(zhuǎn)矩 22
3.5.3初步確定軸的最小直徑 22
3.5.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22
3.5.5求軸上的載荷 23
3.5.6按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 24
3.5.7精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 24
3.6鍵的選擇和校核 28
3.6.1鍵的選擇 28
3.6.2鍵的校核 28
3.7本章小結(jié) 29
結(jié)論 30
參考文獻(xiàn) 31
致謝 32
附錄 33
1.生產(chǎn)操作 33
2.設(shè)備維護(hù) 34
3.篩網(wǎng)的修理和更換 34
4.V帶的張緊與維護(hù) 35
第1章 緒 論
1.1 研究飼料機(jī)的目的
飼料粉碎的質(zhì)量，對(duì)畜牧業(yè)的發(fā)展有著重要的意義。粉碎，是提高飼料質(zhì)量的必要條件，飼料過(guò)粗，畜禽不易消化吸收，浪費(fèi)飼料。因?yàn)?，?dòng)物對(duì)飼料的消化吸收主要依靠酶的作用。粉碎過(guò)的保證質(zhì)量要求的飼料，單位重量顆粒數(shù)目多，表面極大，酶的作用強(qiáng)，動(dòng)物消化吸收較好。但也不是飼料越細(xì)效果越好，如果飼料過(guò)細(xì)，經(jīng)過(guò)畜禽消化道時(shí)易結(jié)團(tuán)等很多因素的影響反而不利于消化吸收，甚至引起疾病或造成不應(yīng)有的損失。所以，設(shè)計(jì)合理配套的粉碎機(jī)械很有必要。
齒爪式粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)組成，使得該機(jī)除了粉碎作用外還兼有混合攪拌的作用，飼料在機(jī)內(nèi)從中間向四周擴(kuò)散，相當(dāng)于經(jīng)過(guò)多個(gè)粉碎室，因而可達(dá)到均勻的高細(xì)貨品力度。
1.2 發(fā)展動(dòng)態(tài)
目前，隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平不斷提高，使得各項(xiàng)農(nóng)業(yè)活動(dòng)有了飛速的發(fā)展和提升，尤其是作物種植的密度增大和單位面積產(chǎn)率大幅度增加，這就使得收獲后的秸稈處理成為了音響農(nóng)業(yè)貨的的一大難題，傳統(tǒng)農(nóng)家肥已經(jīng)不能吸納過(guò)多的作物秸稈，而現(xiàn)行的農(nóng)田焚燒秸稈，會(huì)導(dǎo)致升天環(huán)境的破壞及增加火災(zāi)隱患，就目前來(lái)說(shuō)已經(jīng)被國(guó)際征服部門(mén)命令禁止。此外，秸稈的粉碎也出現(xiàn)了一系列想要的問(wèn)題和危害，例如，病蟲(chóng)害的泛濫和對(duì)后期播種出苗率的影響。
正是在這樣的時(shí)代背景下，飼料、干飼料粉碎機(jī)械行業(yè)迎來(lái)了發(fā)展的大好時(shí)機(jī)，將作物秸稈粉碎后作為牲畜、家禽的供養(yǎng)飼料可謂是一舉多得，大大解放了農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展進(jìn)程和水平。
飼料機(jī)的結(jié)構(gòu)組成，原料從定齒盤(pán)中部的進(jìn)料管流入，有動(dòng)齒盤(pán)最外層的兩個(gè)攪拌齒撥入粉碎區(qū)，在告訴旋轉(zhuǎn)的動(dòng)齒盤(pán)與定齒盤(pán)上的圓齒和扁齒的摩擦下粉碎，飼料的離心力和摩擦力的作用下，有的與篩片碰撞彈回粉碎區(qū)再次遭受摩擦作用，有的與定齒相撞進(jìn)入齒間進(jìn)一步被磨碎，旋轉(zhuǎn)的風(fēng)壓是合格的成品等穿過(guò)篩孔而別壓出粉碎室，較大的顆粒則繼續(xù)留在機(jī)內(nèi)粉碎，這種粉碎機(jī)除了具有粉碎作用外海兼有混合攪拌的作用，飼料在機(jī)內(nèi)從中間向四周擴(kuò)散，相當(dāng)于經(jīng)過(guò)多個(gè)粉碎室，因而可達(dá)到均勻的高細(xì)貨品粒度。
1.3 國(guó)外飼料粉碎機(jī)發(fā)展情況
錘片式粉碎機(jī)在國(guó)外飼料工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛。由于在飼料所用原料上的差異，在歐洲的飼料多采用混合粉碎（先配料后粉碎），且經(jīng)常沒(méi)有任何谷物原料；而美國(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(lèi)的谷物等，原料水分也略低于歐洲。這樣也就使得錘片式粉碎機(jī)向兩個(gè)方向發(fā)展；首先在于美國(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)粉碎機(jī)室外周?chē)娣e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(kāi)機(jī)殼才能進(jìn)行，而歐洲的許多錘片式粉碎機(jī)是從軸間插入式，不需停機(jī)和打開(kāi)機(jī)殼可抽出原有篩板；還有的機(jī)型可沿軸的一端插入從另一端抽出，還可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)遙控?fù)Q篩，如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)行中就可以更換篩片。
為使粉碎機(jī)粒度均勻合理，飼料行業(yè)嘗試引入循環(huán)粉碎，先粉后篩、篩后再粉的分步粉碎工藝將粉碎機(jī)與篩分設(shè)備按一定的關(guān)系進(jìn)行組合，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。這樣也就提高了粉碎產(chǎn)量和粉碎效率，降低了粉碎電耗。為避免不必要的粒度運(yùn)動(dòng)，還有其他變型粉碎機(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(guò)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)是不需要配備外設(shè)篩分設(shè)備，粗粒物料在機(jī)內(nèi)自動(dòng)循環(huán)；缺點(diǎn)是整機(jī)結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)，不能通過(guò)簡(jiǎn)單調(diào)換轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向來(lái)利用錘片的兩側(cè)。
1.4發(fā)展前景
飼料行業(yè)屬于高耗能行業(yè)之一，選購(gòu)設(shè)備應(yīng)該考慮到長(zhǎng)期的節(jié)能使用，使用粉碎機(jī)也是如此，要優(yōu)選低耗能產(chǎn)品，兼顧粒度和產(chǎn)量。每種粉碎機(jī)都有其最適合的工作場(chǎng)合，畜禽飼料粒度較粗，適合使用錘片式粉碎機(jī)，水產(chǎn)飼料要求高粒度，適于使用齒爪式粉碎機(jī)。
飼料機(jī)在粉碎機(jī)粒度高、能耗低這兩點(diǎn)上具有綜合的優(yōu)勢(shì)，在水產(chǎn)飼料行業(yè)有良好的聲譽(yù)，除蟹、鰻以及某些小型魚(yú)蝦類(lèi)的餌料要求達(dá)到95%過(guò)80甚至100目，需要配備超微粉碎機(jī)外，一般水產(chǎn)飼料只要在0.5—1.2mm篩孔范圍內(nèi)更換篩片，飼料機(jī)的粉碎粒度完全可以滿(mǎn)足絕大部分水生動(dòng)物飼料的要求。可以這么說(shuō)：飼料機(jī)是水產(chǎn)飼料行業(yè)最實(shí)用的粉碎機(jī)型。
1.5 研究方向
從1955年起，我國(guó)開(kāi)始研制飼料粉碎機(jī)，經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展，我國(guó)飼料粉碎機(jī)械不論是產(chǎn)品品種、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，還是在生產(chǎn)能力及綜合性能都有了長(zhǎng)足的發(fā)展和進(jìn)步。經(jīng)歷了引進(jìn)、消化吸收、自主開(kāi)發(fā)、合資合作生產(chǎn)等幾個(gè)階段，目前我國(guó)飼料粉碎機(jī)械工業(yè)已具備一定的規(guī)模和水平，生產(chǎn)的飼料粉碎機(jī)械設(shè)備主要技術(shù)指標(biāo)與國(guó)際水平基本相當(dāng)。但是從整體上看，我國(guó)飼料粉碎機(jī)械工業(yè)尚處于由傳統(tǒng)型向機(jī)械化、自動(dòng)化和集約化過(guò)渡的起步階段，仍然有許多問(wèn)題需要努力解決，不斷改進(jìn)提高。近年來(lái)，我國(guó)養(yǎng)殖規(guī)模、養(yǎng)殖品種的多元化發(fā)展，對(duì)飼料粉碎機(jī)提出了新的要求，今后幾年的粉碎機(jī)技術(shù)研究應(yīng)主要集中在以下幾個(gè)方面：
1.粉碎設(shè)備自動(dòng)化調(diào)控水平有待提高。目前國(guó)內(nèi)粉碎設(shè)備大多是單元操作機(jī)，作業(yè)時(shí)還停留在人工控制階段。
2.主要易損部件消耗大，使用壽命有待進(jìn)一步提高。目前我國(guó)粉碎機(jī)使用的錘片、篩片及齒板等易損件在性能、使用壽命上還與國(guó)際水平有一定差距。進(jìn)一步研究如何提高錘片、齒爪和篩片的質(zhì)量，降低單位產(chǎn)量的錘片、齒爪和篩片消耗率，延長(zhǎng)其使用壽命，降低易損部件對(duì)粉碎成本的影響。
3.粉碎作業(yè)能耗高，效率低，生產(chǎn)能力與粉碎細(xì)度相互制約。尤其在微粉碎時(shí)，物料溫升高，噪聲大，粒度不均勻。提高粉碎機(jī)加工精度與裝配精度, 從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化, 降低粉碎機(jī)的噪聲。
4.粉碎機(jī)的可靠性及整機(jī)質(zhì)量需要進(jìn)一步提高。
5.秸稈、草類(lèi)專(zhuān)用粉碎機(jī)有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā) 農(nóng)村中粉碎農(nóng)作物秸稈飼料，仍普遍采用通用式粉碎機(jī)，如錘片式等。
6.生物質(zhì)能源領(lǐng)域需要的新型物料粉碎機(jī)械亟待研究開(kāi)發(fā)。
1.6 粉碎設(shè)備類(lèi)別及其特點(diǎn)
粉碎機(jī)一般分為機(jī)械式粉碎機(jī)、氣流粉碎機(jī)、研磨機(jī)和低溫粉碎機(jī)四個(gè)大類(lèi)。
1.機(jī)械式粉碎機(jī)是以機(jī)械方式為主，對(duì)物料進(jìn)行粉碎的機(jī)械，它又分為齒式粉碎機(jī)、錘式粉碎機(jī)、刀式粉碎機(jī)、渦輪式粉碎機(jī)、壓磨式粉碎機(jī)和銑削式粉碎機(jī)。
(1)齒式粉碎機(jī)：由固定齒圈與轉(zhuǎn)動(dòng)齒盤(pán)的高速相對(duì)運(yùn)行,對(duì)物料進(jìn)行粉碎(含
沖擊、剪切、碰撞、摩擦)等的機(jī)器。
(2)錘式粉碎機(jī)：由高速旋轉(zhuǎn)的活動(dòng)錘擊件與固定圈的相對(duì)運(yùn)動(dòng),對(duì)物料進(jìn)行粉碎(含錘擊、碰撞、摩擦)等的機(jī)器。錘式粉碎機(jī)又分活動(dòng)錘擊件為片狀件的錘片式粉碎機(jī)和活動(dòng)錘擊件為塊狀件的錘塊式粉碎機(jī)。
(3)刀式粉碎機(jī)：由高速旋轉(zhuǎn)的刀板(塊、片)與固定齒圈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)物料
進(jìn)行粉碎(含剪切、碰撞、摩擦)等的機(jī)器。
刀式粉碎機(jī)又分為：刀式多級(jí)粉碎機(jī)：主軸臥式，刀刃與主軸平行并具有單級(jí)或多級(jí)粉碎功能的機(jī)器；斜刀多級(jí)粉碎機(jī)：主軸臥式，傾斜刀式并具有單級(jí)或多級(jí)粉碎功能的機(jī)器；組合立刀粉碎機(jī):主軸臥式,多層立刀組合的粉碎器；立式側(cè)刀粉碎機(jī)：主軸立式，側(cè)刀轉(zhuǎn)盤(pán)運(yùn)動(dòng)并帶有分級(jí)功能的粉碎機(jī)器。
(4)渦輪式粉碎機(jī):由高速旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片與固定齒圈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，對(duì)物料進(jìn)行粉碎(含剪切、碰撞、摩擦)等的機(jī)器。
(5)壓磨式粉碎機(jī)：由各種磨輪與固定磨面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，對(duì)物料進(jìn)行碾磨性粉碎的機(jī)器。
(6)銑削式粉碎機(jī)：通過(guò)銑齒旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，對(duì)物料進(jìn)行粉碎的機(jī)器。
2.氣流粉碎機(jī)氣流粉碎機(jī)是通過(guò)粉碎室內(nèi)的噴嘴把壓縮空氣（或其他介質(zhì)）形成
氣流束變成速度能量，促使物料之間產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊、摩擦進(jìn)行粉碎的機(jī)器。
3.研磨機(jī)研磨機(jī)是通過(guò)研磨體、頭、球等介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)對(duì)物料進(jìn)行研磨使物料研磨成超細(xì)度混合物的機(jī)器。它又分為：
(1)球磨機(jī)：由瓷質(zhì)球體或不銹鋼球體為研磨介質(zhì)的機(jī)器。
(2)乳缽研磨機(jī)：由立式磨頭對(duì)乳缽的相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)物料進(jìn)行研磨的機(jī)器。
(3)膠體磨：由成對(duì)磨體(面)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，對(duì)液固相物料進(jìn)行研磨的機(jī)器。
(4)低溫粉碎機(jī)低溫粉碎機(jī)是經(jīng)低溫(最低溫度)處理，對(duì)物料進(jìn)行粉碎的機(jī)器。
1.7粉碎原理：
粉碎方法主要有五種：
(1)壓碎。如圖1.1-a所示，物料在兩平面之間受到緩慢增長(zhǎng)的壓力作用而被粉碎。對(duì)于大塊物料，第一步采用此法處理。擠壓粉碎適用于脆性物料，食品加工中常用的是對(duì)輥粉碎機(jī)，如對(duì)輥的線(xiàn)速度相等，則為純粹的擠壓過(guò)程。
(2)劈碎。如圖1.1-b所示，物料受到楔狀刀具的作用而被分裂。多用于脆性，韌性物料的破碎，能耗較低。
(3)剪碎。如圖1.1-c所示，物料在兩個(gè)破碎工作面間，如同承受載荷的那個(gè)支點(diǎn)(或多支點(diǎn))梁，除了在外力作用點(diǎn)受劈外，還發(fā)生彎曲折斷。多用于較大塊的長(zhǎng)或薄的硬脆性物。
圖1.1 物料粉碎方法示意圖
(4)擊碎。如圖1.1-d所示，物料在瞬間受到外來(lái)的沖擊力而被破碎。沖擊的方法較多，如在堅(jiān)硬的表面上受到外來(lái)沖擊體的打擊，高速運(yùn)動(dòng)的機(jī)件沖擊物料，高速運(yùn)動(dòng)的物料沖擊到固定堅(jiān)硬物體上，物料塊之間的相互沖擊等。此種方法多用于脆性物料的粉碎，粉碎范圍很大。
(5)磨碎。如圖1.1-e所示，物料在兩工作面或各種形狀的研磨之間受到摩擦，剪切作用而被磨削成為細(xì)粒。多用于小塊物料或韌性物料的粉碎。
在粉碎操作上，所使用的粉碎方法應(yīng)根據(jù)物料的物理性質(zhì)，塊粒大小以及需要粉碎的程度而定，實(shí)際操作時(shí)常常采用兩種或兩種以上的方法組合進(jìn)行。
1.7.1機(jī)械粉碎設(shè)備
(1)機(jī)械沖擊式粉碎機(jī)
機(jī)械沖擊式粉碎機(jī)是指：利用圍繞水平或垂直軸高速旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子上的沖擊組件(錘頭、葉片、棒體等)對(duì)物料進(jìn)行撞擊,并使其在定子與轉(zhuǎn)子間、物料顆
粒與顆粒間產(chǎn)生高頻度的相互強(qiáng)力沖擊、剪切作用而粉碎的設(shè)備。這種粉碎機(jī)型式很多，按沖擊組件的結(jié)構(gòu)形式的不同有高速錘式、高速棒式、高速刀片式等多種類(lèi)型。按轉(zhuǎn)子的布置方式可分為立式和臥式兩種類(lèi)型。其特點(diǎn)是粉碎比大。運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定。適合于中軟硬度物料的粉碎。沖擊式粉碎機(jī)借助于轉(zhuǎn)子上錘頭對(duì)物料的以50~100m/s的高速打擊而將其粉碎，處于定子和轉(zhuǎn)子間隙處的物料被剪切和反彈到粉碎室內(nèi)與后續(xù)飛來(lái)的顆粒相撞是粉碎過(guò)程反復(fù)進(jìn)行。定子襯圈和轉(zhuǎn)子端部錘刃之間形成強(qiáng)有力的高速湍流場(chǎng)其中產(chǎn)生強(qiáng)大壓力變化可使物料受到交變應(yīng)力而破碎和分散。粉碎成品顆粒細(xì)度和形態(tài)由轉(zhuǎn)子上錘頭的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和定子間間隙來(lái)決定低速?zèng)_擊可得細(xì)長(zhǎng)的顆粒而高速?zèng)_擊則易得物料結(jié)晶狀態(tài)相同的顆粒。
(2)齒爪式粉碎機(jī)
齒爪式粉碎機(jī)可用于谷物等的粉碎。它主要由進(jìn)料斗、動(dòng)齒盤(pán)轉(zhuǎn)子、定齒盤(pán)、包角為360°的環(huán)篩和排料口等組成。定齒盤(pán)上有兩圈定齒，齒的斷面呈扁矩形。工作時(shí)動(dòng)齒盤(pán)上的三圈齒在定齒盤(pán)的兩圈齒的圓形軌跡間運(yùn)動(dòng)。
齒爪式粉碎機(jī)由機(jī)體、進(jìn)料斗、動(dòng)齒盤(pán)轉(zhuǎn)子、定齒盤(pán)、包角為360°的環(huán)形篩網(wǎng)及出粉管等組成。如圖1.2
1.喂料斗 2.定齒盤(pán) 3.進(jìn)料管 4.機(jī)殼 5.電機(jī)架 6.主軸
7.皮帶輪 8.動(dòng)齒盤(pán) 9.齒爪 10.篩片 11.出粉管
圖1.2 齒爪式粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)圖
當(dāng)物料從喂料斗軸向喂入時(shí)，受到定、動(dòng)齒和篩片的沖擊，碰撞與搓擦等作用，最終被粉碎成粉粒狀排出體外。動(dòng)齒和定齒之間的間隙為3.5mm。齒爪式粉碎機(jī)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，粉碎室比較窄，篩片包角為360°生產(chǎn)效率比較高，但噪聲和粉塵比較大。國(guó)產(chǎn)齒爪式粉碎機(jī)有FFC型系列產(chǎn)品。
(3)渦輪式粉碎機(jī)
渦輪式粉碎機(jī)由進(jìn)料口、葉輪、齒板和排料口等部分組成。葉輪是由多個(gè)葉片及葉片與其側(cè)面的隔板形成的多個(gè)室組成。機(jī)殼的內(nèi)表面裝有許多帶有溝槽的齒板。葉輪高速回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生高速渦流，從而形成高頻振動(dòng)區(qū)。物料在粉碎室內(nèi)受到反復(fù)粉碎不僅有沖擊和剪切作用，又以無(wú)數(shù)的超高速渦流加劇顆粒之間的相互摩擦，以及由于高頻振動(dòng)產(chǎn)生的擠壓作用等，使物料得到充分粉碎后，排出機(jī)外。渦輪式粉碎機(jī)主要有T-400型和T-800型兩種。
粉碎室內(nèi)徑分別為400mm和800mm配用動(dòng)力11-30kw和30-75kw。生產(chǎn)率分別30~800kg/h和100~2500kg/h。該粉碎機(jī)的特點(diǎn)是粉碎物溫升比較低，適合于粉碎脫脂大豆、米、小麥粉、食鹽、礦物質(zhì)添加劑和顏料等。80%以上的粉碎物可以通過(guò)100-150目的篩孔。
(4)立式錘片粉碎機(jī)
立式錘片粉碎機(jī)是一種高效的超微粉碎設(shè)備，與臥式錘片粉碎機(jī)相比，效率高又節(jié)能，且可省去輔助補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，加上其換篩方便等特點(diǎn)。
小型立式超微粉碎機(jī)主要由轉(zhuǎn)子、粉碎盤(pán)、錘片、篩框、機(jī)體、供料裝置及排料裝置等組成。
粉碎盤(pán)底部裝有刮片，可使沉積在底篩上的物料刮起，并隨轉(zhuǎn)子的離心力甩向粉碎區(qū)域繼續(xù)粉碎。刮片又起到補(bǔ)風(fēng)的作用，旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生一定的風(fēng)量，形成粉碎室內(nèi)外的氣壓差，有利于細(xì)粉的排出，且可降低粉碎室內(nèi)外的溫度差，有利于粉碎加工。刮片產(chǎn)生的風(fēng)壓可以改善粉碎室內(nèi)的氣流狀況，有利于負(fù)壓吸進(jìn)物料和正壓排料，并破壞整個(gè)粉碎室內(nèi)的環(huán)流層，使粉碎合格物料能及時(shí)排出，避免重復(fù)、無(wú)效的過(guò)度粉碎。
物料從進(jìn)料口加入，其運(yùn)動(dòng)軌跡與旋轉(zhuǎn)錘片的運(yùn)動(dòng)軌跡垂直相交，因而物料擊中率較高。由于物料與錘片兩者之間的速度相差很大，在錘片沖擊作用下，物料顆粒內(nèi)部迅速產(chǎn)生向四方傳播的應(yīng)力波，并在內(nèi)部缺陷、裂紋和晶粒界面等處產(chǎn)生應(yīng)力集中物料將首先沿著這些脆弱界面破碎。在轉(zhuǎn)子上層，由較短的錘片與篩片形成的預(yù)粉碎區(qū)內(nèi)，大部分物料得到了粉碎或半粉碎，粉碎合格的細(xì)物料迅速通過(guò)周?chē)h(huán)篩孔排出粉碎室。半粉碎和未粉碎的物料繼續(xù)下降，落入下層主粉碎區(qū)域。由于下層錘片末端線(xiàn)速度更高，與篩片的間隙更小，錘片除對(duì)物料繼續(xù)施加剪切力和沖擊力外，且伴有研磨力等聯(lián)合作用，使物料得到進(jìn)一步粉碎并借助粉碎室內(nèi)氣流正壓力，迅速通過(guò)環(huán)篩和底篩篩孔排出，完成粉碎加工。
(5)臥式粉碎機(jī)
這是一種水平軸、雙室、氣流分級(jí)式粉碎機(jī)，主要依靠沖擊粉碎原理工作，在粉碎的同時(shí)能夠進(jìn)行分級(jí)和清除雜質(zhì)。它是由水平軸上安設(shè)的兩個(gè)串聯(lián)的粉碎，分級(jí)室和風(fēng)機(jī)組成。粉碎分級(jí)室由帶撞擊葉片的轉(zhuǎn)子和定子襯套以及分級(jí)葉輪組成。第一二轉(zhuǎn)子的葉片分別為30°、40°傾角旋轉(zhuǎn)時(shí)形成風(fēng)壓而相應(yīng)的第一、二分級(jí)輪為徑向葉片，旋轉(zhuǎn)時(shí)形成風(fēng)阻，兩者旋轉(zhuǎn)時(shí)便形成旋循氣流，使顆粒反復(fù)地受強(qiáng)烈的沖擊、剪切、摩擦作用而粉碎。兩串聯(lián)的粉碎分級(jí)室之間用隔環(huán)分隔，因第一、二級(jí)轉(zhuǎn)子的圓周速度分別為50m/s、55m/s(第二轉(zhuǎn)子直徑大)故第二粉碎室粉碎力更強(qiáng)，成為細(xì)磨區(qū)，產(chǎn)品粒度達(dá)數(shù)微米。細(xì)粉隨氣流由風(fēng)機(jī)排出機(jī)外捕集。此機(jī)的特點(diǎn)是采用兩極串聯(lián)粉碎裝置，故粉碎效率高，能耗較低，產(chǎn)品粒度細(xì)，(平均粒徑3~100μm),機(jī)內(nèi)設(shè)有排渣裝置,可將難予粉碎的雜質(zhì)排出,故產(chǎn)品純度高；負(fù)壓操作，可減少粉塵對(duì)環(huán)境的污染。適用于莫氏硬度低于5級(jí)的物料，例如涂料、顏料、非金屬礦、化工原料、農(nóng)藥等的微粉碎。
第2章 總體方案的確定
2.1基本內(nèi)容
1.根據(jù)粉碎原料的材料及尺寸要求，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
2.喂料斗、定齒盤(pán)、動(dòng)齒盤(pán)、齒爪、篩片的設(shè)計(jì)及各零部件和粉碎機(jī)整體的校核。
3.扁齒、圓齒、篩片磨損的分析、生產(chǎn)能力、功率的計(jì)算。
4.總裝備圖中各零部件的安裝，及零件的定位和配合公差等問(wèn)題。
2.2 飼料機(jī)的基本構(gòu)成部件
根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，本粉碎機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單、機(jī)體小、重量輕、粉碎效率高，耗能較低等特點(diǎn)，但是齒爪和篩網(wǎng)易損壞和磨損，工作可靠性較差，通用性差，噪音較大，常用于飼料粉碎等操作。
粉碎室由篩網(wǎng)組合，動(dòng)定齒盤(pán)組成，粉碎齒用螺栓固定在齒盤(pán)四周。更換篩網(wǎng)或齒爪時(shí)可開(kāi)啟操作門(mén)，篩網(wǎng)靠操作門(mén)自壓緊，成獨(dú)立的壓緊機(jī)構(gòu)。粉碎機(jī)工作時(shí)操作門(mén)被鎖緊，保證機(jī)器在工作時(shí)操作門(mén)不能開(kāi)啟，以防事故的發(fā)生。動(dòng)齒盤(pán)一個(gè)傳動(dòng)軸上，軸由軸承支撐，軸承兩端用端蓋密封，密閉空間內(nèi)，加適量的潤(rùn)滑油。軸依靠皮帶輪帶動(dòng)。如圖2.1所示。
圖2.1實(shí)物圖
飼料機(jī)由機(jī)體、進(jìn)料斗、動(dòng)齒盤(pán)轉(zhuǎn)子、定齒盤(pán)、包角為360°的環(huán)形篩網(wǎng)及出粉管等組成。定齒盤(pán)上有三圈定齒，齒的斷面呈扁矩形；動(dòng)齒盤(pán)上有四圈齒，其橫截面是圓形或扁矩形。
機(jī)體：機(jī)體由圓柱筒形外壁和支架部分組成，根據(jù)零件選材的一般原則，選用Q235為圓柱形筒的材料，Q235屬于低碳鋼，塑性、韌性?xún)?yōu)良，且經(jīng)濟(jì)性較好，可進(jìn)行焊接；機(jī)殼與固定端蓋采用4個(gè)均布聯(lián)接安全可靠，便于拆裝。 活動(dòng)端蓋與固定端蓋通過(guò)銷(xiāo)軸聯(lián)接，二者以銷(xiāo)軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心，旋轉(zhuǎn)角度達(dá)180o，有利于粉碎機(jī)清理和機(jī)器檢視拆裝。鋼材焊接性能的優(yōu)劣決定于鋼中的含碳量，一般是含碳量低的鋼，其焊接性能優(yōu)于含碳量高的鋼。因?yàn)闄C(jī)架的粗糙度要求不高，支架比較 牢固程度上，所以支架一般都是用焊接的方法進(jìn)行加工的。支架選用30號(hào)鋼，因其硬度、強(qiáng)度較高，且兼有較好的塑性和韌性，綜合性能優(yōu)良，能滿(mǎn)足其工作要求，采用電動(dòng)機(jī)安裝在支架橫拉桿上，支架焊接制造，為四角支撐。
圖2.2拆機(jī)示意圖
齒爪與轉(zhuǎn)子間的間隙：不適當(dāng)?shù)凝X爪與轉(zhuǎn)子間的間隙會(huì)顯著地降低生產(chǎn)效率和增加齒爪與轉(zhuǎn)子的磨損，間隙過(guò)大，粉碎時(shí)間增加，不一定滿(mǎn)足粒度要求，降低了生產(chǎn)率，但間隙太小，粉碎室容納的物料少，增加功耗。
2.3 飼料機(jī)的工作原理
工作時(shí)，動(dòng)齒盤(pán)上的齒在定齒盤(pán)齒的圓形軌跡線(xiàn)間運(yùn)動(dòng)。當(dāng)物料沿喂料斗軸向喂入時(shí)，受到動(dòng)、定齒和篩片的沖擊、碰撞、摩擦及擠壓作用而被粉碎，同時(shí)受到動(dòng)齒盤(pán)高速旋轉(zhuǎn)形成的風(fēng)壓及扁齒與篩網(wǎng)的擠壓作用，使符合成品粒度的粉粒體通過(guò)篩網(wǎng)排出機(jī)外，較粗的物料則繼續(xù)受到撞擊和摩擦，直到通過(guò)篩孔為止。
2.4 主要工作部件
2.4.1 動(dòng)齒盤(pán)
動(dòng)齒盤(pán)是齒爪式粉碎機(jī)的主要工作部件，安裝在主軸的左端，呈懸臂支承。動(dòng)齒盤(pán)由轉(zhuǎn)盤(pán)、圓齒、扁齒組成如圖2.3所示。齒爪在動(dòng)齒盤(pán)上交錯(cuò)排列，最里面的圓齒（4個(gè)）成為攪拌齒，第二層圓齒（4個(gè)）稱(chēng)為粗碎齒，第三圈圓齒（4個(gè)）稱(chēng)為細(xì)碎齒，最外層扁齒（4個(gè)）稱(chēng)為粉碎齒。在攪拌齒附近有兩個(gè)用于拆卸的螺孔，便于用撥盤(pán)器拆卸動(dòng)齒盤(pán)。
圓齒是飼料機(jī)進(jìn)行粉碎的主要工作部件之一，圓齒材料為45號(hào)鋼，采用螺紋聯(lián)接在齒盤(pán)上，且齒頂耐磨，齒根耐沖擊，工作部分經(jīng)熱處理以提高硬度，增強(qiáng)使用壽命。
扁齒材料為45號(hào)鋼，用沉頭螺釘固定在動(dòng)齒盤(pán)上。工作部分經(jīng)熱處理，以提高硬度，增加使用壽命。扁齒4個(gè)一組。
動(dòng)齒盤(pán)安裝后應(yīng)進(jìn)行動(dòng)，靜平衡實(shí)驗(yàn),其不平衡度在動(dòng)齒盤(pán)上的最大直徑上不應(yīng)超過(guò)規(guī)定。扁齒和圓齒易磨損，應(yīng)及時(shí)檢查和更換，以保持粉碎機(jī)的工作性能和防止機(jī)器發(fā)生故障，引起事故。
圖2.3動(dòng)齒盤(pán)
2.4.2 定齒盤(pán)
定齒盤(pán)除了起到輔助粉碎的作用外，還可以減輕篩片負(fù)荷，避免飼料對(duì)篩片的直接撞擊。根據(jù)資料，定齒盤(pán)對(duì)粉碎機(jī)的生產(chǎn)率影響不大，因此在粉碎大塊飼料或定齒盤(pán)的齒爪被金屬、石塊損壞后，可以拆換定齒盤(pán)。
定齒盤(pán)采用灰鑄鐵鑄造而成，固定在側(cè)蓋內(nèi)壁上，分內(nèi)中外三層，內(nèi)層和中層為粗碎層，外層為細(xì)碎層。粉碎機(jī)內(nèi)，外齒盤(pán)與左端盤(pán)鑄造成一體。如圖2.4所示。
圖2.4定齒盤(pán)
2.4.3 篩網(wǎng)
齒爪式粉碎機(jī)所用篩網(wǎng)為環(huán)型篩，它由篩圈、篩片、螺釘組成。使用時(shí)將篩片安裝在兩個(gè)篩圈之間，并用螺釘將篩片壓緊，再裝入機(jī)體內(nèi)的篩托上。篩片已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，用冷軋鋼帶沖孔而成。如圖2.5所示。
圖2.5篩網(wǎng)
2.5本章小結(jié)
齒爪式粉碎機(jī)的基本構(gòu)成部分，齒爪式粉碎機(jī)的工作原理，主要工作部件動(dòng)齒盤(pán)、定齒盤(pán)、動(dòng)齒爪，篩網(wǎng)的設(shè)計(jì)方案的確定。
13
第3章 主要部件的選型和設(shè)計(jì)
3.1 動(dòng)、定齒盤(pán)直徑和粉碎室寬度的確定
根據(jù)《機(jī)械工程手冊(cè)》可知在已知配套功率的情況下，動(dòng)齒盤(pán)的最大直徑D和粉碎室寬度B(即動(dòng)、定齒盤(pán)面間的軸向間距)的乘積可由經(jīng)驗(yàn)公式確定：
式中：—經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；常用=0.2～0.4，取=0.4
N—配套電機(jī)功率（kw）
u —?jiǎng)育X盤(pán)最大直徑處的線(xiàn)速度（m/s），常用D=250～500mm；B=45～80mm。
根據(jù)設(shè)計(jì)書(shū)的要求查表可知，動(dòng)齒盤(pán)的外徑D=250mm。設(shè)計(jì)要求的配套動(dòng)力為N=4.0kw，主軸轉(zhuǎn)速n=5800 r/min.
由經(jīng)驗(yàn)公式可推算出B=66mm。
3.1.1 動(dòng)齒盤(pán)的齒數(shù)和齒的尺寸
該爪式粉碎機(jī)主要用于粉碎飼料以及化工原料，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)（破碎與篩分機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)）可得粉碎該級(jí)硬度的物料需要?jiǎng)育X爪動(dòng)能E=6.6J
可脾性系數(shù)=0.5
工作時(shí)，動(dòng)齒盤(pán)上的齒在定齒盤(pán)齒的圓形軌跡線(xiàn)間運(yùn)動(dòng)。當(dāng)物料沿喂料斗軸向喂入時(shí)，受到動(dòng)、定齒和篩片的沖擊、碰撞、摩擦及擠壓作用而被粉碎，同時(shí)受到動(dòng)齒盤(pán)高速旋轉(zhuǎn)形成的風(fēng)壓及扁齒與篩網(wǎng)的擠壓作用，使符合成品粒度的粉粒體通過(guò)篩網(wǎng)排出機(jī)外，較粗的物料則繼續(xù)受到撞擊和摩擦，直到通過(guò)篩孔為止。
粉碎能力主要與動(dòng)齒爪的動(dòng)能、物料的性質(zhì)（如物料的可碎密度及硬度等）、含水率及喂料的均勻程度等因素有關(guān)。
粉碎機(jī)生產(chǎn)能力經(jīng)驗(yàn)公式：
式中
Q 轉(zhuǎn)子的粉碎能力，t/h；
動(dòng)齒爪數(shù)量系數(shù)；
可脾性系數(shù)
表3-1齒爪數(shù)量與可脾性系數(shù)
動(dòng)齒爪數(shù)量/個(gè)
8~12
0.02
12~16
0.022
16~20
0.024
20~24
0.026
由上式帶入數(shù)據(jù)其中E=6.6J
=0.5
Q=0.3t/h
計(jì)算
0.3=
得
0.0227
根據(jù)表3-1，動(dòng)齒爪的數(shù)量應(yīng)在12-16之間，考慮到回轉(zhuǎn)平衡的需求取動(dòng)齒爪個(gè)數(shù)K=16
動(dòng)齒盤(pán)的盤(pán)面裝有若干動(dòng)齒。最外圈為扁齒爪，內(nèi)圈均勻?yàn)閳A齒，扁齒和圓齒均用45號(hào)鋼制造。一般動(dòng)齒爪長(zhǎng)度為粉碎室寬度的65%—75%，該機(jī)取動(dòng)齒爪的長(zhǎng)度為44mm。如圖3.1，3.2所示。
圖3.1 圓齒
圖3.2 扁齒
3.1.2定齒盤(pán)的齒數(shù)和齒的尺寸
定齒盤(pán)為固定在粉碎機(jī)的喂料口一側(cè)，可隨喂料活門(mén)一起打開(kāi)，便于清理粉碎室。定齒盤(pán)用HT200鑄鐵制造，其盤(pán)面上有24個(gè)定齒，與盤(pán)體鑄成一體。定齒斷面為矩形，其內(nèi)外兩側(cè)鑄有弧形凹槽。為便于鑄造，在使用三圈定齒，其固定齒盤(pán)交替排布為內(nèi)中外三圈，每圈4個(gè)定齒。定齒齒長(zhǎng)為20mm。
3.2 篩網(wǎng)
篩網(wǎng)做成圓筒狀，其兩側(cè)插裝在篩圈的環(huán)形槽內(nèi)。并用螺釘將篩片壓緊，再裝入機(jī)體內(nèi)的篩托上。篩片已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，用冷軋鋼帶沖孔而成。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，動(dòng)齒盤(pán)扁齒外緣與篩片間的間隙為8~20mm,過(guò)大則產(chǎn)生反料和篩孔堵塞現(xiàn)象，粉碎效率大大下降。齒爪式粉碎機(jī)上常用圓孔篩片。由出料粒度大小，篩孔直徑定為10mm。篩網(wǎng)直徑為250mm.
3.3 進(jìn)料斗
進(jìn)料斗設(shè)置在機(jī)體上方，采用切向進(jìn)料方式。固定在進(jìn)料斗座上方。由流量插板控制進(jìn)料速度，這既保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，均勻性，又保證了粉碎機(jī)不空載、不過(guò)載，既能節(jié)省能耗，又可延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。如圖3.3
圖3.3 進(jìn)料斗
排料口設(shè)置在篩網(wǎng)下端，用螺栓固定在機(jī)體上，采用傾斜切向排料。排料口采用厚度為2mm的HT200鑄鐵制造。出料斗截面形狀采用矩形。
3.4 動(dòng)力裝置和傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算
根據(jù)設(shè)計(jì)的粉碎機(jī)轉(zhuǎn)速較高，功率相對(duì)較大的特點(diǎn)，選擇所具有的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，造價(jià)低廉和緩沖吸振的皮帶傳動(dòng)。而在同等張緊力作用下，V帶傳動(dòng)允許較大的傳動(dòng)比，而且滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)緊湊的要求，帶輪機(jī)構(gòu)尺寸計(jì)算如下：
已知參數(shù)：額定功率 P=4.0kw, 選用電機(jī)型號(hào)為Y112M-2，轉(zhuǎn)速=2890r/min 粉碎機(jī)主軸=5800r/min， 傳動(dòng)比i=0.498，日工作時(shí)間小于10h。
確定計(jì)算功率
計(jì)算功率是根據(jù)傳遞的功率P和帶的工作條件確定的
式中
——計(jì)算功率，KW；
——工作情況系數(shù)，查表可知=1.2
P ——所需傳遞的額定功率
計(jì)算可得
=1.2X4=4.8kw
選取帶型
由上可知，根據(jù)計(jì)算功率和小帶輪轉(zhuǎn)速
可選用普通V帶 A型。
確定帶輪的基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)算帶速v
初選帶輪的基準(zhǔn)直徑：根據(jù)V帶帶型，確定小帶輪的直徑=75mm。
驗(yàn)算帶速v：
符合要求，帶速合適。
計(jì)算大帶輪基準(zhǔn)直徑
= =0.49875=152mm
根據(jù)資料圓整為=160mm
確定v帶的中心距a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度
根據(jù)式
0.7（+）≤≤2（+）
初定中心距為
=400mm
計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
=2x400+(75+160)+
=1173
選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度1250mm，帶長(zhǎng)修正系數(shù)=0.93
計(jì)算實(shí)際中心距a。
驗(yàn)算小帶輪包角
計(jì)算帶的根數(shù)z
計(jì)算單根V帶的額定功率。
由=75mm， =160mm和=2880r/min，得=1.00kw
知0.34， =0.98， =0.93。
于是
1.22kw
計(jì)算V帶根數(shù)z。
取4根
計(jì)算單根V帶的初拉力的最小值
已知V帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量q=0.1kg/m，所以
應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力。
計(jì)算壓軸力
壓軸力的最小值為
帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
帶輪采用鑄鐵，牌號(hào)為HT200
結(jié)構(gòu)可采用腹板式，大帶輪直徑=160mm，小帶輪=75mm
V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準(zhǔn)直徑有關(guān)。當(dāng)帶輪基準(zhǔn)直徑為2.5d(d為安裝帶輪的軸的直徑，mm)時(shí)，可采用實(shí)心式；當(dāng)mm時(shí)，可采用腹板式；當(dāng)mm，同時(shí)時(shí)，可采用孔板式；當(dāng)>300mm時(shí)，可采用輪輻式。所以本次采用腹板式，如圖3.4所示。
圖3.4 皮帶輪
3.5 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核
3.5.1軸的設(shè)計(jì)原則
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》，軸的設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足下列幾方面的要求：
合理的結(jié)構(gòu)、足夠的強(qiáng)度、必要的剛度和振動(dòng)及良好的工藝性等。在設(shè)計(jì)軸時(shí)，除按工作能力準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上還需滿(mǎn)足下列要求：多數(shù)軸上零件不允許在軸上作軸向移動(dòng)，需要用軸向固定的方法使它們?cè)谳S上有確定的位置；為傳遞轉(zhuǎn)矩，軸上零件還應(yīng)作周向固定；軸的加工、熱處理、裝配、檢驗(yàn)、維修等都有良好的工藝性。
軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則：軸上零件的布置應(yīng)使軸受力合理；軸上零件的定位可靠，拆裝方便；軸應(yīng)采用各種應(yīng)力集中和提高軸疲勞強(qiáng)度結(jié)構(gòu)措施；應(yīng)具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，便于加工制造和保證精度；對(duì)于需求剛性大的軸，還應(yīng)從結(jié)構(gòu)上考慮減小軸的變形。確定各軸長(zhǎng)度時(shí)應(yīng)盡可能結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)還應(yīng)保證零件所需的滑動(dòng)距離，拆裝或調(diào)整所需空間，并注意轉(zhuǎn)動(dòng)零件不得與其他零件相碰。軸上所有零件都應(yīng)無(wú)過(guò)盈（即不太緊）地到達(dá)配合部位。為了減少加工工具的種類(lèi)和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，軸上的倒角、圓角、鍵槽等應(yīng)盡可能取相同的尺寸。根據(jù)以上原則來(lái)確定軸的尺寸。
3.5.2 求粉碎機(jī)上軸的功率和轉(zhuǎn)矩
取V帶傳動(dòng)的效率為=0.95，一對(duì)滾動(dòng)軸承的效率為=0.99，
=P=40.950.99kw=3.76kw, =5800 r/min，
于是，
3.5.3 初步確定軸的最小直徑
選取軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。取=112，此軸最小直徑顯然是安裝動(dòng)齒盤(pán)與軸聯(lián)接的螺母的直徑。為了使所選軸直徑與動(dòng)齒盤(pán)的孔徑相適應(yīng)，根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度。選用軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)軸的截面上開(kāi)有鍵槽時(shí)，應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度的削弱。對(duì)于直徑d>100mm的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大3%；有兩個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)增大7%。對(duì)于直徑d100mm的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大5%~7%；有兩個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)增大10%~15%。然后將軸徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)的直徑。這樣求出的直徑，只能作為承受扭矩作用的軸段的最小直徑。
3.5.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
為滿(mǎn)足動(dòng)齒盤(pán)的定位要求，在軸的左端必須有一定位螺母，并在軸的左端車(chē)制外螺紋，用于動(dòng)齒盤(pán)的緊固，同時(shí)也便于安裝與拆卸動(dòng)齒盤(pán)。根據(jù)前面計(jì)算的軸的最小直徑d=10mm,再根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》，可選定螺母的大小及型號(hào)為M10的六角螺母（GB6170-68）。為了滿(mǎn)足動(dòng)齒盤(pán)的軸向定位要求軸段右端制出一軸肩，并留螺紋退刀槽。 由上可確定=22mm，為滿(mǎn)足動(dòng)齒盤(pán)的定位要求，右側(cè)有一軸肩，初步選擇滾動(dòng)軸承，因?yàn)檩S承可只考慮徑向受力，故選用深溝球軸承，并由軸承產(chǎn)品目錄總初步選擇滾動(dòng)軸承為中窄6305（GB276-89），因此取=25mm。，由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知，軸右側(cè)也有一定位軸肩，以定位軸承，取=30mm。
圖3.5軸的結(jié)構(gòu)
確定軸上的圓角和倒角尺寸，取軸端倒角為2X45°，各軸肩處的圓角半徑為L(zhǎng)XL-16 如圖3.5所示。
3.5.5 求軸上的載荷
圖3.6軸的載荷分析
首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)，作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，對(duì)于6305（GB276-89）軸承，a=17mm。因此，作為簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距為L(zhǎng)=82mm+17mm=99mm。根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，做出軸的彎矩圖和扭矩圖。如圖3.6。
從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出中間截面為危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)將計(jì)算的危險(xiǎn)截面處的M、MH、MV。
表3.2軸上的載荷
載荷
水平面H
垂直面V
支反力F
761N
N
彎矩M
MH=34245N/mm
m
m
總彎矩
扭矩T
T2=131759.8N.mm
3.5.6 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面C）的強(qiáng)度。根據(jù)上表的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力
前面已經(jīng)選定軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)資料查得，故安全。
3.5.7 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度
1．危險(xiǎn)截面的判斷
截面A、Ⅱ、B只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過(guò)渡配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以截面A、Ⅱ、B均無(wú)需校核。
從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，截面Ⅲ和Ⅳ處的配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受載的情況來(lái)看，截面D上的應(yīng)力最大。截面Ⅲ上的應(yīng)力集中的影響和截面Ⅳ的相似，都不受扭矩作用，同時(shí)軸徑也較大，故不必做強(qiáng)度校核。截面D上雖然應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大（過(guò)盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端），故此截面也不需要校核。截面Ⅰ和Ⅵ顯然更不需要校核。且鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過(guò)盈配合的小，因此該州只需校核截面Ⅴ左右兩邊即可。
截面Ⅴ左側(cè)的
抗彎截面系數(shù)
抗扭截面系數(shù)
彎矩M為
截面上的彎曲應(yīng)力
截面上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力
軸的材料為45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì)處理
截面上由于軸肩形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及，按附表3-2查取
因，經(jīng)插值后可查得：
又由附圖3-2可得軸的材料敏性系數(shù)為
，，
故有效應(yīng)力集中系數(shù)按附表3-2為:
尺寸系數(shù)為
，
扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為
，
軸采用磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為
，
軸表面未經(jīng)強(qiáng)化處理，即，得綜合系數(shù)值為
碳鋼系數(shù)的確定
碳鋼的特性系數(shù)取為，
計(jì)算軸的疲勞安全系數(shù)為
截面右側(cè)
抗彎截面系數(shù)
抗扭截面系數(shù)
彎矩M及彎曲應(yīng)力為
扭矩T及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為
取過(guò)盈處的
插值法查得
軸按磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為
故的綜合系數(shù)為
所以軸在截面Ⅳ右側(cè)的安全系數(shù)為
故該軸在此截面的右側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的。本機(jī)無(wú)大的瞬時(shí)過(guò)載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱(chēng)性，故可略去靜強(qiáng)度校核。至此,軸的校驗(yàn)結(jié)束,軸的校驗(yàn)合格。
3.6 鍵的選擇和校核
3.6.1 鍵的選擇
均為一般聯(lián)接，可選用普通平鍵。
安裝動(dòng)齒盤(pán)處鍵的選擇：
此處軸的直徑=22mm，鍵的截面尺寸為：寬度b=6mm,高度h=6mm,取鍵長(zhǎng)L=12mm.
與皮帶輪聯(lián)接的鍵的選擇：
此處軸徑為=22mm，同理選用鍵的寬度b=6mm,高度h=6mm,取鍵長(zhǎng)L=25mm.
3.6.2 鍵的校核
鍵、軸的材料都是鋼，鍵采用靜聯(lián)接，沖擊輕微。許用擠壓應(yīng)力=120～150Mpa,取=135Mpa。
鍵1的工作長(zhǎng)度l=L-b=12mm-8mm=4mm
鍵與齒盤(pán)的接觸高度k=0.5h=3mm
<
強(qiáng)度合適
鍵2的工作長(zhǎng)度l=L-b=25mm-6mm=19mm
鍵與皮帶輪的接觸高度k=0.5h=3mm
T——傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩，N·m
k——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度
l——鍵的工作長(zhǎng)度，mm
d——軸的直徑
3.7本章小結(jié)
動(dòng)齒盤(pán)直徑和粉碎室寬度的確定，；定齒盤(pán)的齒數(shù)和齒的尺寸的確定；篩網(wǎng)，進(jìn)料斗的設(shè)計(jì)和尺寸的確定；動(dòng)力裝置和傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算；軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核；軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；鍵的選擇和校核。
結(jié) 論
飼料機(jī)，它是利用擊碎原理來(lái)工作的。這次設(shè)計(jì)的爪式粉碎機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速達(dá)5800r/min，所以也可稱(chēng)為高速粉碎機(jī)。
選擇粉碎方法的重要依據(jù)是被粉碎物料的物理性質(zhì)。被粉碎物料的硬度和脆性是考慮的重點(diǎn)。對(duì)于硬而脆的物料采用撞擊和擠壓較為有效，對(duì)于韌性物料，采用剪切和摩擦則更為有效。
飼料原料中，纖維含量較多的殼、皮及糠麩餅粕，選用以剪切、摩擦粉碎作用為主的飼料機(jī)較好。而脆硬的谷物原料采用偏心撞擊粉碎為主的錘片粉碎機(jī)就能滿(mǎn)足。一種通過(guò)擠壓和剪切作用為主的有支撐對(duì)輥式粉碎機(jī)，可以使谷物粉碎達(dá)到很高的效率。有資料顯示：在粉碎糧谷類(lèi)原料時(shí)，滾石粉碎機(jī)的能耗低于撞擊作用為主的錘片粉碎機(jī)15%—85%，并且粒度更均勻。
飼料機(jī)內(nèi)，物料不僅受到撞擊作用，同時(shí)還受到強(qiáng)烈的摩擦、碾磨作用，因此齒爪式粉碎機(jī)不但比錘片式粉碎機(jī)的原料通用性更強(qiáng)，而且粉碎制品更細(xì)，粉碎更節(jié)能。特別在粉碎糠麩餅粕類(lèi)原料時(shí)，愈加能夠體現(xiàn)出齒爪粉碎機(jī)粉碎制品比錘片式粉碎制品更細(xì)更均勻的特點(diǎn)。
這次設(shè)計(jì)的爪式粉碎機(jī)在進(jìn)料斗與進(jìn)料斗座之間安裝了流量插板，可隨時(shí)快速地控制進(jìn)料速度，從而進(jìn)一步確保粉碎的效率和工作的安全性。
不足之處是，由于動(dòng)齒盤(pán)的高速旋轉(zhuǎn)和動(dòng)齒與物料之間撞擊，還是無(wú)法避免飼料機(jī)的高噪音這項(xiàng)缺點(diǎn)。
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致 謝
本設(shè)計(jì)的完成是在我的指導(dǎo)老師劉亞娟老師的細(xì)心指導(dǎo)下進(jìn)行的，在每次設(shè)計(jì)遇到問(wèn)題時(shí)，老師不辭辛苦的講解才使我的設(shè)計(jì)順利的進(jìn)行，從開(kāi)始的資料搜集到最后設(shè)計(jì)的修改的整個(gè)過(guò)程中，花費(fèi)了劉老師很多的寶貴時(shí)間和精力，在此向?qū)煴硎局孕牡母兄x！劉老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和高度的責(zé)任心都將使學(xué)生受益終生！祝教授身體健康，工作如意、闔家歡樂(lè)。
在這四年的學(xué)習(xí)中結(jié)識(shí)的各位生活上和學(xué)習(xí)上的摯友讓我得到了人生最大的一筆財(cái)富。在此，也對(duì)他們表示衷心感謝，同時(shí)也感謝同學(xué)們的支持和幫助。最后，感謝母校為我們提供了豐富的學(xué)習(xí)資源和優(yōu)越的學(xué)習(xí)環(huán)境。
附 錄
1.生產(chǎn)操作
爪式粉碎機(jī)的正確操作是連續(xù)正常生產(chǎn)的保證。操作不正確或疏忽大意，是造成事故的主要原因。正確的操作和使用，也有利于提高生產(chǎn)能力。正確操作，就是嚴(yán)格按照設(shè)備的操作規(guī)程開(kāi)啟設(shè)備和停止運(yùn)轉(zhuǎn)。操作規(guī)程是生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，并隨著設(shè)備的不斷改進(jìn)和提高，將逐步完善。
(1) 開(kāi)車(chē)前準(zhǔn)備工作
a認(rèn)真檢查粉碎機(jī)的主要零件，如定齒、動(dòng)齒、篩片、軸承、V帶輪及V帶是否完好、檢查門(mén)和密封墊是否裝好，緊固螺栓等聯(lián)接件是否擰緊。主軸轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活（應(yīng)無(wú)卡阻碰撞和其他障礙物）。
b檢查機(jī)殼內(nèi)有無(wú)物料，若物料多，必須清理后方能開(kāi)車(chē)。
c檢查輸送管路（尤其是彎管和水平關(guān)，有力堵塞、漏氣和蜜蜂不嚴(yán)等問(wèn)題。
d軸承內(nèi)是否有足夠的潤(rùn)滑油脂。
e檢查輔助設(shè)備如進(jìn)料斗、出料斗插板導(dǎo)向條、流量插板等設(shè)備是否完好。
f檢查完上述工作并把發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)處理以后，方可開(kāi)車(chē)。
(2) 啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)中注意事項(xiàng)
a準(zhǔn)備工作完成后、即可啟動(dòng)電機(jī)。電機(jī)啟動(dòng)后應(yīng)注意電機(jī)的啟動(dòng)電流、啟動(dòng)時(shí)間及空載電流是否符合電機(jī)特性表。
b設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，才能開(kāi)動(dòng)喂料設(shè)備向粉碎機(jī)內(nèi)加料。喂料且可根據(jù)物料的粒度和含水量，予以增減。增減量可根據(jù)電機(jī)的電流來(lái)控制。
c操作時(shí)必須做到均勻、連續(xù)喂料，這樣可以提高產(chǎn)量。
d嚴(yán)防金屬物及不宜粉碎物進(jìn)入粉碎機(jī)內(nèi)。
e當(dāng)電動(dòng)機(jī)自動(dòng)停車(chē)時(shí)，需查明原因，嚴(yán)禁強(qiáng)行啟動(dòng)。
f當(dāng)發(fā)生以下情況時(shí)必須立即停止喂料，關(guān)閉電動(dòng)機(jī)。并進(jìn)行檢查和排除故障。
滾動(dòng)軸承溫度超過(guò)70度；
發(fā)現(xiàn)有不正常的聲音（如金屬的擦碰聲）和大量粉塵外漏；
設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)現(xiàn)有強(qiáng)烈震動(dòng)時(shí)應(yīng)立即停車(chē)；
(3) 停車(chē)
a先停喂料機(jī)，待粉碎機(jī)內(nèi)物料全部被粉碎并送出粉碎機(jī)，方可停機(jī)。
b停機(jī)后，打開(kāi)檢查門(mén)，檢查動(dòng)齒、定齒、篩片等易損件的磨損情況，為下次開(kāi)車(chē)做好準(zhǔn)備工作。
2.設(shè)備維護(hù)
爪式粉碎機(jī)在生產(chǎn)運(yùn)動(dòng)中，受到物料和高速氣流的沖擊、摩擦、碰撞和機(jī)器本身產(chǎn)生的震動(dòng)，使軸承、主軸、齒爪、等等部件磨損、變形、損壞以致失去正常的工作能力。因此應(yīng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行日常維護(hù)。以便預(yù)防設(shè)備過(guò)于地磨損和損壞，提高設(shè)備的完好率和延長(zhǎng)使用期；減少設(shè)備事故，提高設(shè)備的利用率；及時(shí)排除各種可能發(fā)生的事故，確保設(shè)備的安全運(yùn)行。
設(shè)備的定期檢修
定期檢修是根據(jù)設(shè)備零部件的磨損情況確定的，因此應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)時(shí)部件的磨損更換周期而建立小、中、大各種檢修制度。
(1) 小修時(shí)需修理檢查的項(xiàng)目（日常維護(hù)）
a檢查時(shí)擰緊已松動(dòng)的聯(lián)接螺栓。
b對(duì)磨損的齒爪進(jìn)行更換。更換齒爪時(shí)應(yīng)做到圓周方向一起進(jìn)行更換，以防失去平衡，在運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)。
c檢查并加足軸承座內(nèi)潤(rùn)滑油脂，隨時(shí)注意軸承溫度。
(2) 中修時(shí)需修理檢查的項(xiàng)目
a更換磨損的篩片。
b更換銷(xiāo)軸和銷(xiāo)軸上的螺母。
c檢查軸承座內(nèi)的潤(rùn)滑油是否變質(zhì)，如變質(zhì)應(yīng)立即清洗軸承并重新加足油脂。
(3) 大修時(shí)需修理檢查的項(xiàng)目
a更換軸承。
b檢查主軸無(wú)彎曲、裂痕和其他缺陷，進(jìn)行修復(fù)或更換。
c修整機(jī)殼。
d檢查修理電動(dòng)機(jī)。
e對(duì)大修后的爪式粉碎機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行調(diào)試。
3.篩網(wǎng)的修理和更換
篩網(wǎng)是由薄板鋼或鐵皮沖孔制成。當(dāng)篩網(wǎng)出現(xiàn)磨損或被異物擊穿時(shí)，若損壞面積不大，可用鉚補(bǔ)或錫焊的方法修復(fù)；若大面積損壞，應(yīng)更換新篩。安裝篩網(wǎng)時(shí)，應(yīng)使篩孔帶毛刺的一面朝里，光面朝外，篩片和篩圈要貼合嚴(yán)密。環(huán)篩篩片在安裝時(shí)其搭接里層茬口應(yīng)順著旋轉(zhuǎn)方向以防物料在搭接處卡住。
4.V帶的張緊與維護(hù)
V帶工作一段時(shí)間后，會(huì)因塑性變形而松弛，使初拉力F0降低，影響帶的正常工作傳動(dòng)；為此必須重新張緊。常見(jiàn)的張緊裝置有三種；
a定期張緊裝置：用定期調(diào)節(jié)中心距的方法，常見(jiàn)的有滑道式和擺架式兩種，通過(guò)調(diào)節(jié)螺釘來(lái)調(diào)整。
b自動(dòng)張緊裝置：利用電機(jī)自重，使帶始終在一定的張緊力下工作。
c張緊輪張緊裝置：當(dāng)中心距不可調(diào)節(jié)時(shí)，為使V帶只受單向彎曲，可采用張緊輪裝置，張緊一般在松邊內(nèi)側(cè)，并盡量靠近大帶輪，以免小輪包角減少太多，且應(yīng)使其直徑小于帶輪直徑。
d帶傳動(dòng)安裝時(shí)，兩帶輪軸應(yīng)互相平行，各帶輪相對(duì)應(yīng)的V型槽對(duì)稱(chēng)平面應(yīng)重合，其誤差不得超過(guò)20，以防帶側(cè)面加劇磨損。
e定期檢查V帶：如發(fā)現(xiàn)有的帶松弛或損壞，并影響運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力傳動(dòng)，應(yīng)全部更換新帶。新舊帶不能同時(shí)使用。
f帶避免與酸，堿，油污等接觸，工作溫度不超過(guò)60度。
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