農(nóng)用多功能秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)含NX、proe三維及7張CAD圖,農(nóng)用,多功能,秸稈,粉碎機(jī),設(shè)計(jì),NX,proe,三維,CAD 目錄 摘要 3 Abstract 4 第一章 秸稈粉碎機(jī)技術(shù)發(fā)展分析及前景 5 1.1 研究背景 5 1.2 研究目的及意義 7 1.3秸稈粉碎機(jī)技術(shù)的發(fā)展 8 1.4 國內(nèi)秸稈粉碎機(jī)技術(shù)的研究進(jìn)展及現(xiàn)狀 12 1.5國外秸稈粉碎機(jī)技術(shù)的研究進(jìn)展及現(xiàn)狀 13 1.6秸稈粉碎機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向 15 1.7 本章小結(jié) 15 第二章 秸稈粉碎機(jī)總體設(shè)計(jì) 16 2.1 秸稈粉碎機(jī)設(shè)計(jì)基本思想 16 2.2 秸稈粉碎機(jī)的總體設(shè)計(jì)及主要零部件建模 17 2.2.1 建模軟件的特點(diǎn)分析和建模流程 17 2.2.2 主要零部件建模 17 2.2.3 秸稈粉碎機(jī)的虛擬裝配 18 2.3 進(jìn)料部分 19 2.4 其它主要部分 20 2.6 本章小結(jié) 22 第三章 主要技術(shù)參數(shù)的確定 23 3.1 刀片的末端線速度 23 3.2 轉(zhuǎn)子工作直徑和粉碎室寬度 23 3.2.1 轉(zhuǎn)子工作直徑 23 3.2.2 粉碎室寬度 24 3.3 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的確定 24 3.4 刀片和齒板間隙 24 3.5 粉碎機(jī)生產(chǎn)率的確定 24 3.6本章小結(jié) 25 第四章 秸稈粉碎機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及計(jì)算 25 4.1 秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)說明 25 4.2 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì) 25 4.2.1 電機(jī)選擇 25 4.2.2 V帶設(shè)計(jì) 26 4.2.3 主軸軸的設(shè)計(jì) 28 4.2.4 齒輪的設(shè)計(jì)與校核 29 4.2.5 錘片的設(shè)計(jì) 34 4.3 主軸的強(qiáng)度校核 36 4.3.1 作用在軸上的力的分析 36 4.3.2 軸的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸及受力簡圖 36 4.4軸承的選擇 40 4.5軸承強(qiáng)度校核 41 4.6 鍵連接的強(qiáng)度校核 41 4.7 螺栓強(qiáng)度校核 42 4.7.1受橫向載荷鉸制孔螺栓連接強(qiáng)度校核與設(shè)計(jì) 42 4.7.2受橫向載荷緊螺栓連接強(qiáng)度校核與設(shè)計(jì) 43 4.8 軸承壽命計(jì)算 45 4.9 選擇鍵連接的類型和尺寸 45 4.10本章小結(jié) 46 第五章 總結(jié)與展望 47 5.1 總結(jié) 47 5.2 展望 47 參考文獻(xiàn) 48 答謝辭 50 58 摘要 本次論文首先介紹了秸稈粉碎機(jī)的研究背景及本次設(shè)計(jì)的主要意義，通過對秸稈粉碎機(jī)行業(yè)的分析，通過分析目前國內(nèi)國外粉碎機(jī)的發(fā)展與擴(kuò)增，然后提出秸稈粉碎機(jī)的基本設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)理念，對秸稈粉碎機(jī)進(jìn)行主要零部件設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最后，對秸稈粉碎機(jī)的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行選型和核心零部件設(shè)計(jì)，達(dá)到可加工實(shí)際應(yīng)用的目的。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，鍛煉了我對CAD制圖軟件的應(yīng)用能力和設(shè)計(jì)制圖能力，對大學(xué)這么多年自己的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行了很好的總結(jié)和凝聚，為今后走向工作，實(shí)現(xiàn)快速接軌社會(huì)奠定了基礎(chǔ)。 關(guān)鍵字：秸稈粉碎機(jī)；CAD；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；設(shè)備選型 Abstract Research background of this paper first introduces the multi-functional grinder and the design of the main meaning, multifunctional disintegrator research status at home and abroad are introduced, and then puts forward multi-functional crusher, the basic design idea and design concept, the multi-function crusher main components design and structure design, finally, the core of the selection of mechanical equipment and multi-functional grinder components design, to achieve the purpose of practical application can be processed. Through the graduation design, has exercised my application of autocad software skills and the ability to design drawings, for so many years at the university of their own learning results had good summary and cohesion, to work for the future, achieve rapid integrate social laid a foundation. Keywords: multi-function crusher; CAD; Structural design; Equipment selection  第一章 秸稈粉碎機(jī)技術(shù)發(fā)展分析及前景 1.1 研究背景 秸稈粉碎機(jī)是一種可以用于粉碎農(nóng)作物如秸稈和飼料糧食如玉米粉等的一實(shí)用的農(nóng)業(yè)機(jī)械。 農(nóng)作物是重要的生物資源。 處置不當(dāng)，不僅會(huì)造成資源的浪費(fèi)，帶來了巨大的對環(huán)境的危害。 因此如何做好農(nóng)作物秸稈的轉(zhuǎn)化是需要解決的農(nóng)業(yè)問題。研磨的飼料原料，是在農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)飼料加工一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)。 在中國，飼料谷物，其加工成谷物秸稈加工和飼料已超過1000十億公斤。 粉碎起著重要的作用飼料加工技術(shù)在處理導(dǎo)致的生產(chǎn)效率和飼料的飼料產(chǎn)品質(zhì)量的提高改進(jìn)，可以有效減少經(jīng)濟(jì)重要的飼料的生產(chǎn)成本。 圖1-1 秸稈粉碎機(jī) 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在我國生產(chǎn)粉碎機(jī)的企業(yè)單位將近400多家。其種類多，品種全，基本都能滿足我國的飼料業(yè)的生產(chǎn)需求。在我國粉碎機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)以達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平。由于價(jià)格和質(zhì)量上的雙重優(yōu)勢，許多粉碎機(jī)的機(jī)型遠(yuǎn)銷東亞，非洲等第三世界國家。但是在一些特殊要求和功率特別大的機(jī)型上，技術(shù)瓶頸仍難突破，仍需我國科學(xué)家們的進(jìn)一步努力研究[M]。 錘片式粉碎機(jī)是容易產(chǎn)生，因?yàn)樗哂辛己玫膶?shí)用性和經(jīng)濟(jì)性，可在大多數(shù)的工作條件下使用，在工作期間從未發(fā)生安全事故。 因此，在中國已經(jīng)使用至今草編廠是錘式粉碎機(jī)依然。 有錘式粉碎機(jī)的幾個(gè)好處，但高能耗，材料的高溫升，磨損的篩，還有一個(gè)缺點(diǎn)材料的過度破碎。 克服破碎機(jī)的缺點(diǎn)，國內(nèi)專家也做了大量研究和實(shí)驗(yàn)，但由于篩板限制，雖然效果上有了明顯改善，但卻沒有實(shí)質(zhì)性突破[4]。 從歷史上看，在中國豐富的生物質(zhì)能秸稈主要用作飼料，它已直接燃燒。 飼料的直接營養(yǎng)價(jià)值非常低，秸稈燃燒的燃燒效率，直接不高，存在各種各樣的問題。 根據(jù)文獻(xiàn)，所產(chǎn)生的熱量大約稻草，并不算低(中質(zhì)煤為16.75}18.84MJ/kg )，然而秸稈的體積能量密度低，不便于運(yùn)輸和燃燒，并且熱效率低。 舊的木爐具的熱效率僅為約10％，而木爐具的熱效率約為25％。 迄今為止，生物質(zhì)秸稈的使用正在發(fā)展。 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，機(jī)械粉碎燃料塊有效地改變了燃料的性質(zhì)。 熱值接近中等質(zhì)量的藍(lán)煤。 。 圖1-2 秸稈粉碎機(jī) 大多數(shù)生物質(zhì)原料，無論是供應(yīng)的還是壓縮的，都需要進(jìn)行進(jìn)一步處理和利用。 國內(nèi)外碎紙機(jī)的發(fā)展已有幾十年的歷史，主要集中在粉碎飼料和切碎農(nóng)作物秸稈上。 還有各種類型的切碎機(jī)和研磨方法。 然而現(xiàn)有的磨機(jī)在功率，能耗，設(shè)備壽命，操作安全性等方面仍存在許多缺陷，并且不能滿足各種生物質(zhì)磨機(jī)操作的要求。 為了提高生產(chǎn)率，減少能耗，解決各種材料的適應(yīng)性問題，研究了捏合工件，機(jī)器的供應(yīng)方式和尺寸，切碎，攪拌， 多功能的秸稈破碎機(jī)[1]。 近年來，中國的畜牧業(yè)發(fā)展迅速，牲畜的數(shù)量正在增加。 然而，由于牧場牧草的數(shù)量是有限的，由許多牧場的過度放牧的質(zhì)量和牧場的量正在減少。 限制了畜牧業(yè)發(fā)展的主要因素是的草荒。 然而，中國的農(nóng)業(yè)區(qū)，每年都被生產(chǎn)秸稈大量農(nóng)作物。 此前，農(nóng)民并沒有發(fā)現(xiàn)利用秸稈的價(jià)值。 他們經(jīng)常秸稈燃燒農(nóng)作物秋收后，它不僅是資源的浪費(fèi)，也污染了環(huán)境。 近年來，越來越注意利用農(nóng)作物秸稈已支付，農(nóng)作物秸稈已成為浪費(fèi)。 然而，許多農(nóng)作物的秸稈將不能完全被消化牲畜吸收。 基于秸稈粗飼料具有通常質(zhì)地粗糙，不易咀嚼碎，適應(yīng) 性差，降低的粗蛋白含量，減少和消化率的其他特性。 因此，為了增加使用的價(jià)值，你需要分解或相應(yīng)的處理。這項(xiàng)研究由使用研磨機(jī)磨短尺寸秸稈飼料作物的秸稈，我們發(fā)現(xiàn)，營養(yǎng)價(jià)值大大提高[7]。 圖1-3 秸稈粉碎機(jī) 壓碎秸稈時(shí)，它主要以損壞的形式應(yīng)用于秸稈，例如剪切，拉伸，沖擊，摩擦，彎曲和斷裂。 研究表明，由于農(nóng)作物秸稈的韌性和可變性，合適的加工方法通常是切割，摩擦，研磨和壓實(shí)。 當(dāng)前，廣泛使用的秸稈破碎模型主要包括割草機(jī)，切碎機(jī)和破碎機(jī)。 隨著我國節(jié)約型社會(huì)的發(fā)展，有必要加快發(fā)展低能耗，高生產(chǎn)率和良好破碎效果的破碎模型[3]。 1.2 研究目的及意義 飼料是畜牧業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，水平和飼料加工的質(zhì)量決定了畜牧業(yè)發(fā)展的規(guī)模，影響了整體利潤和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，直接關(guān)系到農(nóng)業(yè)和整個(gè)發(fā)展的人經(jīng)濟(jì)因此，要使畜牧業(yè)發(fā)展壯大，必須解決飼料問題，而飼料的來源是解決問題的關(guān)鍵。由于我國糧食人均水平較低，不可能大量地直接使用糧食作為飼料，這就需要研究新型的秸稈粉碎機(jī)， 利用粗飼料豐富的優(yōu)勢， 合理地利用各種飼料資源。新型秸稈粉碎機(jī)設(shè)計(jì)需要解決的問題包括工作原理及性能、問題尺寸參數(shù)和材料主要解決沖突，成本高，生產(chǎn)效率低，提高生產(chǎn)效率和秸稈破碎機(jī)的工作質(zhì)量，這是為了滿足飼料的實(shí)際生產(chǎn)需要[9]。 農(nóng)作物是重要的生物資源。 處置不當(dāng)不僅會(huì)造成資源浪費(fèi)，還會(huì)嚴(yán)重破壞環(huán)境。 因此，如何做好農(nóng)作物秸稈的轉(zhuǎn)化是迫在眉睫的農(nóng)業(yè)問題。 在開發(fā)和利用之前，大多數(shù)秸稈原料必須經(jīng)過相應(yīng)的粉碎和其他處理。 只有生物質(zhì)磨碎的顆粒滿足特定的大小和要求，才能為后續(xù)的生物質(zhì)研究和使用做好充分準(zhǔn)備。 因此，秸稈粉碎機(jī)的研究對于生物質(zhì)能的開發(fā)利用非常重要。。 中國的秸稈破碎技術(shù)相對成熟，破碎機(jī)和破碎方法種類繁多?，F(xiàn)有破碎設(shè)備的能耗和功率，材料兼容性，破碎粒度，經(jīng)濟(jì)性以及模型本身。我們綜合考慮工作穩(wěn)定性，操作安全，使用壽命和工作績效等各個(gè)方面。 仍然有許多缺陷不能滿足不同類型生物質(zhì)破碎的要求。 因此，秸稈粉碎機(jī)的研究對于中國生物質(zhì)能利用的經(jīng)濟(jì)和商業(yè)化以及促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義 1.3秸稈粉碎機(jī)技術(shù)的發(fā)展 有幾十年內(nèi)在國內(nèi)外破碎機(jī)的發(fā)展歷史，它主要側(cè)重于研磨和農(nóng)作物秸稈飼料碎紙。 根據(jù)磨削方法和磨削方法，磨削技術(shù)可分為切割型，錘型和捏合型。 聯(lián)合破碎技術(shù)。 具有側(cè)切功能破碎機(jī)具有側(cè)切斷頭臺(tái)，粉碎谷物和捏合秸稈的功能。切割和破碎的主要設(shè)備是割草機(jī)。割草機(jī)，也稱為切碎機(jī)，主要用于切割莖桿，例如稻草，稻草，麥秸，玉米秸稈。根據(jù)固定方法，鋇毒刺可分為固定式和活動(dòng)式。根據(jù)型號，它可以分為小，中和大。根據(jù)切割方法可分為鼓形和盤形。小型割草機(jī)適用于小型企業(yè)家庭，主要用于切割干稻草，也可以用于切割青貯飼料。中型割草機(jī)可用于干燥稻草和青貯飼料，也稱為青貯飼料粉碎機(jī)[9]。為了方便青貯飼料，大中型割草機(jī)通常為圓盤型。大多數(shù)小型割草機(jī)都是鼓式的。目前，國內(nèi)對草技術(shù)的研究比較成熟，工具種類繁多，基本可以滿足不同的生產(chǎn)需求。新鄉(xiāng)市興天機(jī)械制造有限公司開發(fā)型鍘草機(jī)，可在田間作業(yè)，其動(dòng)力為S.SkW，產(chǎn)量為1 t/h(干草)，3t/h(青草);山西科惠農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司生產(chǎn)的8型鍘草機(jī)，動(dòng)力為，產(chǎn)量為 圖1-4 93QS-3型鍘草機(jī) 鍘草機(jī)主要通過切削加工，具有結(jié)構(gòu)簡單，功耗低，生產(chǎn)率高的特點(diǎn)。 切碎的秸稈主要用作飼料。 用割草機(jī)切碎的稻草直接作為綠色飼料供應(yīng)。 效果很好，但切碎后的水分含量容易降低，食用效果大大降低。 另外，對于較粗的稻草（玉米，高粱等），打結(jié)率較低，影響了加工質(zhì)量。 切割后，使用率僅為60％左右。 試驗(yàn)后，cutting割只能在一定程度上增加秸稈的采食量，不能提高秸稈的消化率，仍然存在大量浪費(fèi)。 因此，該處理方法需要進(jìn)一步改進(jìn)。 錘式破碎機(jī)通常用于秸稈破碎模型。錘式破碎機(jī)的原理：機(jī)器運(yùn)行時(shí)，手動(dòng)或通過供應(yīng)機(jī)構(gòu)將生物質(zhì)秸稈從供料口均勻地供應(yīng)到粉碎室。敲錘后，可能會(huì)有些碎裂。該速度施加到固定在研磨室內(nèi)的齒板和篩板，并由于齒板的沖擊和篩板的摩擦而進(jìn)一步粉碎。在研磨室中重復(fù)研磨過程，直到材料可以通過篩孔為止。通常，使用三個(gè)指標(biāo)來評估錘磨機(jī)的研磨效果，例如研磨細(xì)度，每單位時(shí)間的功率輸出以及研磨過程中的單位能耗。這些指標(biāo)取決于待研磨材料的物理特性，研磨機(jī)的結(jié)構(gòu)以及研磨室。錘子形狀，錘子數(shù)量，厚度，線速度，篩孔及其開口的形狀，錘子與篩子之間的間隙等因素[5]。 1955年開始，經(jīng)過系列化設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)制定及實(shí)施，我國研制開發(fā)的錘片式粉碎機(jī)在性能、質(zhì)量和自動(dòng)化程度都有了很大的提高。20世紀(jì)90年代以來各地相繼開展研制了不同系列的錘片式粉碎機(jī)。北京許師生畜牧機(jī)械公司的9FQ-40B，9FQ-50B，型研磨機(jī)，L Yasushisho雄峰農(nóng)牧機(jī)械有限公司是生產(chǎn)，L Yasushisho丹東正大機(jī)械制造工廠生產(chǎn)ESP 系列破碎機(jī)等。式小型粉碎機(jī)，自貢機(jī)械廠在四川省，LLF生產(chǎn)9FZ23，29，35臺(tái)粉碎機(jī)9FQ40-28 、 型粉碎機(jī)等。 圖1-5 9FQ32-16型粉碎機(jī) 錘片式粉碎機(jī)的特點(diǎn)是生產(chǎn)率高，適應(yīng)性廣，既能粉碎谷物類，又能粉碎秸稈。但粉碎機(jī)加工秸稈時(shí)消耗動(dòng)力大，經(jīng)濟(jì)性較差，且對于濕秸稈的加工性差。在傳統(tǒng)的粉碎加工藝中，對物料的粒度要求較高，由于秸稈中纖維組織的作用，使得粉碎機(jī)的生產(chǎn)率低，加工成本增高，而且粉狀飼料在喂飼家畜時(shí)，喂飼效果差，因而使飼養(yǎng)成本增大[4]。 1.3.1揉切式粉碎技術(shù) 揉切模式粉碎機(jī)器的分析。 （1） 目前揉切形式機(jī)器的工作原理是基于錘式破碎機(jī)開發(fā)的。使用齒板代替篩板，并通過高速旋轉(zhuǎn)的錘板和齒板的作用將稻草揉成細(xì)絲。在中國，大多數(shù)稻草捏合機(jī)都是用錘子打成螺旋形，然后用風(fēng)扇扔的。加工后的材料只能達(dá)到研磨狀態(tài)或精細(xì)研磨狀態(tài)，從而導(dǎo)致生產(chǎn)率降低。最新的設(shè)計(jì)模型使用雙螺桿捏合和擠出機(jī)制來強(qiáng)制捏合和運(yùn)輸物料，以確保物料捏合和順暢的卸料能力。自1980年代后期以來，中國的一些省，市和地區(qū)已經(jīng)開發(fā)了飼料捏合機(jī)，以滿足生物質(zhì)破碎和秸稈加工發(fā)展的需求。 （2） 由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)工程學(xué)院開發(fā)的9LRZ-80立式稻草捏和切割機(jī)使用多刀多刀切割機(jī)和使用刀片切割物料的固定刀組以及可動(dòng)刀和固定刀。使用方法物料之間的間隙由高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子捏合，扔入工作室的內(nèi)壁，然后在被轉(zhuǎn)子拉動(dòng)后捏合，從而顯著降低了能耗，確保了材料的加工質(zhì)量。新型的捏合電動(dòng)和固定刀組，新的垂直進(jìn)給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軸向進(jìn)給設(shè)計(jì)，改進(jìn)的動(dòng)刀結(jié)構(gòu)及其加工技術(shù)，固定刀組設(shè)計(jì)和安裝彈簧的設(shè)計(jì)都是創(chuàng)新的。目前，經(jīng)過認(rèn)證的磨床包括由寧寧農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所開發(fā)的9RF-40摩擦磨床。吉林省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所開發(fā)的9RF-40模型擦機(jī)；：-300型秸稈揉搓機(jī)，由安徽省潭溪縣農(nóng)機(jī)推廣站研制。 此后，一些企業(yè)也開始生產(chǎn)生物質(zhì)捏合機(jī)，如鄭州新迪機(jī)械設(shè)備有限公司生產(chǎn)的9RQ-1、9RQ-2、9RQ-3捏合粉碎機(jī)。 機(jī); 山西省大同農(nóng)牧機(jī)械總廠9RS-40擦草機(jī)； 北京燕京集團(tuán)9SC-400擦草機(jī)； 遼寧省鳳城市東風(fēng)機(jī)械廠93RC40碰擦機(jī)。 圖1.6 揉草機(jī) （3） 由破碎機(jī)處理后的秸稈是一種軟的，蓬松的絲狀區(qū)段，且具有適當(dāng)?shù)拈L度和厚度（長度的85％以上是4 ^“12毫米，并且厚度為2 ^ -6mm），因此它，它具有適口性好，易于消化。 破碎過程不僅適用于新鮮秸稈的治療，而且還具有與干燥后的水分含量低的吸管良好的加工效果。由于秸稈揉碎是20世紀(jì)90粗加工秸稈的新方法，早年被新提出的，所以在這方面的研究較少。 破碎機(jī)是一種僅依靠機(jī)械加工就可以提高秸稈利用率的裝置。 特別適合營養(yǎng)價(jià)值較高的玉米秸稈。 但是還有以下缺點(diǎn)：生產(chǎn)率低，很少有型號超過1噸/小時(shí)； 能耗高，因?yàn)樗募庸べ|(zhì)量比割草機(jī)差得多，并且主要依靠錘子刀片和齒板摩擦稻草，而沒有使用切割功能，因此在相同的生產(chǎn)率條件下，能耗為1 ^ '比割草機(jī)高2倍（但與破碎機(jī)相比，能耗仍然相對較低）； 適應(yīng)性差，不適用于潮濕和堅(jiān)硬的材料，僅適合處理水分含量低的秸稈[3]。 1.3.2組合式粉碎技術(shù) 合并的粉碎技術(shù)，切割，以及它們的組合粉碎，和捏合功能于一體。 例如，北京盛城美成機(jī)械廠生產(chǎn)的9FZ-700多功能秸稈聯(lián)合破碎機(jī)的破碎腔內(nèi)有一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)錘片，頂部裝有固定刀，動(dòng)刀和齒板。 錘子和齒板之間的沖擊，撕裂和摩擦很快被粉碎成粉末。 在離心力和破碎機(jī)的下部空腔中的負(fù)壓，已研磨材料落入通過篩板孔的出口。 黑龍江灣農(nóng)業(yè)修復(fù)大學(xué)研制的93RZ-40捏合機(jī)集切割，粉碎和捏合功能于一體。 該材料是移動(dòng)刀，固定刀，錘子和齒板的組合。下被粉碎，在離心力和風(fēng)機(jī)作用下排出，提高了粉碎的質(zhì)量與效率。目前在江西必高生物質(zhì)能科技有限公司、清華大學(xué)清潔能源研究與教育中心、北京佳禾木科技有限公司、遼寧天鑫飼料有限公司、江蘇鼎元科技發(fā)展有限公司等企業(yè)均有使用該技術(shù)設(shè)備。 圖1.7 組合式粉碎機(jī) 1.4 國內(nèi)秸稈粉碎機(jī)技術(shù)的研究進(jìn)展及現(xiàn)狀 秸稈粉碎機(jī)的發(fā)展在我國己有將近60多年的歷史，上世紀(jì)50年代我國引進(jìn)原蘇聯(lián)的技術(shù)與樣機(jī)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，己經(jīng)生產(chǎn)出多種型號與規(guī)格的產(chǎn)品。為了使粉碎機(jī)生產(chǎn)技術(shù)達(dá)到國際水平，使得粉碎機(jī)使用技術(shù)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)，國家自1966年開始，就開始對粉碎機(jī)進(jìn)了多方面的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，最終經(jīng)過科研人員的不懈努力工作，于1972年，制定了NJ86一72部級標(biāo)準(zhǔn)，1975年，第一機(jī)械工業(yè)部對國內(nèi)秸稈粉碎機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一配型，并把規(guī)格統(tǒng)一為了六種，使得錘片式粉碎機(jī)產(chǎn)品通用化程度得到提高，與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌，20世紀(jì)80年代中期，中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院聯(lián)合同行業(yè)的17多家在國內(nèi)享有聲譽(yù)的粉碎機(jī)生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行了新型秸稈粉碎機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，推出了3個(gè)系列，11種機(jī)型系列產(chǎn)品，并在全國得到推廣[4]。 1990年后，我國出現(xiàn)了能夠生產(chǎn)跟國外先進(jìn)粉碎機(jī)相媲美的企業(yè)，如江蘇牧羊及江蘇正昌，通過引進(jìn)外國先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合國內(nèi)國清及市場需求，并在此基礎(chǔ)上自主研發(fā)了錘片式微粉碎機(jī)及水滴型錘片式粉碎機(jī)，如享譽(yù)國內(nèi)外的優(yōu)勝、水滴王、超樂等品牌。 國內(nèi)開發(fā)的多腔粉碎機(jī)，一體多腔的獨(dú)特結(jié)構(gòu)能夠解決物料堆積問題，在錘片式粉碎機(jī)的工作效率得到提高的同時(shí)，也延長了錘片的使用壽命，同時(shí)，通過增設(shè)排風(fēng)箱，不僅降低了物料的溫度，同時(shí)也增加了物料的輸送效率。由上海春谷實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的橫寬形振動(dòng)篩錘片式粉碎機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，即可進(jìn)行粗粉碎也可以進(jìn)行超細(xì)粉碎，通用性高，同時(shí)對高水分高纖維的飼料原料也具有非常優(yōu)越的加工性能，且篩片不易磨損，不用經(jīng)常更換[10]。 隨著我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，加上近年來國家對農(nóng)業(yè)方面投資力度的不斷加大，秸稈粉碎機(jī)械的發(fā)展也受到不斷重視，其發(fā)展方向由原來的小型化和半自動(dòng)化的機(jī)型逐漸發(fā)展為大型化和全自動(dòng)的機(jī)型，粉碎機(jī)的機(jī)型種類得到了不斷的完善。近年來我國出現(xiàn)了以正昌冠軍王138系列為代表的多腔粉碎室機(jī)型，其粉碎效率與傳統(tǒng)粉碎機(jī)機(jī)型相比，提高了近30%，由上海沃仕機(jī)械有限公司研發(fā)生產(chǎn)的臥式雙轉(zhuǎn)子錘片式粉碎機(jī)更是通過導(dǎo)流裝置，使得第一粉碎室中未達(dá)到顆粒尺寸要求的飼料產(chǎn)品導(dǎo)入到第二粉碎室進(jìn)行再次粉碎，同理，第二粉碎室中未達(dá)到顆粒尺寸要求的飼料產(chǎn)品也被導(dǎo)入到第一粉碎室中進(jìn)行粉碎，通過這種方法，提高了飼料的顆粒粉碎效率，使得能夠在更短的時(shí)間內(nèi)得到符合顆粒尺寸要求的飼料，能耗降低了30%以上。 1.5國外秸稈粉碎機(jī)技術(shù)的研究進(jìn)展及現(xiàn)狀 錘片式粉碎機(jī)在國外飼料粉碎加工生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。由于不同國家和地區(qū)氣候條件、生產(chǎn)使用條件等方面的不同，使得在飼料原料的配備上存在一定差異。在歐洲，飼料多以混合粉碎為主，且在原料配備上很少添加谷物飼料原料;而在北美地區(qū)，飼料原料多以玉米或小麥為主，很少加工燕麥、大麥等難以加工的硬質(zhì)谷物。這種在飼料原料上的差異使得錘片式秸稈粉碎機(jī)向著兩個(gè)不同的方向發(fā)展:在美國多以追求篩板面積大，能夠增加過篩效率的粉碎目的為主的設(shè)計(jì)方向發(fā)展，而歐洲多以增加沖擊齒板面積，提高物料破碎效率為主的設(shè)計(jì)方向發(fā)展。在北美地區(qū)的錘片式秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)和使用中多以全周篩為主，而在歐洲生產(chǎn)的錘片式秸稈粉碎機(jī)，為了盡量增加錘片與物料的撞擊區(qū)域，粉碎室將近一半的面積都安裝了齒板，如2D系列錘片式粉碎機(jī)。北美和歐洲地區(qū)生產(chǎn)的錘片式粉碎機(jī)的另一不同也體現(xiàn)在篩板的安裝方面，歐洲地區(qū)的錘片式秸稈粉碎機(jī)多采用軸插入式，具有不用開殼就能直接更換篩板的優(yōu)點(diǎn)，而北美地區(qū)的錘片式秸稈粉碎機(jī)則必須停機(jī)開殼安裝[12]。 20世紀(jì)90年代起，國外的科技工作人員在原有錘片式秸稈粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，生產(chǎn)出了一些新型的錘片式秸稈粉碎機(jī)。如美國Sparaut Wodero、瑞士B iyoulieer、法國Luchel、英國Kriski Norris等公司生產(chǎn)的新型錘片式秸稈粉碎機(jī)，與以往傳統(tǒng)錘片式秸稈粉碎機(jī)相比，突破了傳統(tǒng)秸稈粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)理念，在結(jié)構(gòu)和功能上都有所改進(jìn)，提高了粉碎機(jī)的性能，并在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。 英國Race Mongolia.Bolong公司的主打產(chǎn)品雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)式錘片式秸稈粉碎機(jī)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是轉(zhuǎn)子可以由任何一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，兩臺(tái)電機(jī)可以輪流工作，有效提高了錘片式秸稈粉碎機(jī)的工作時(shí)間，同時(shí)也降低了由單一電機(jī)帶動(dòng)造成的電機(jī)功率損耗和電機(jī)磨損。 由意大利Jiai}Jiai公司生產(chǎn)的以B 5一48型和BSA一40型為代表的錘片式秸稈粉碎機(jī)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在連接粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子的電動(dòng)機(jī)軸上安裝了液壓離合器，具有開機(jī)時(shí)無過載現(xiàn)象、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、無振動(dòng)、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)。 意大利GBS公司生產(chǎn)的MSV 120/25型立式粉碎機(jī)，通過改變秸稈粉碎機(jī)錘片形狀、增加與飼料原料的碰撞接觸區(qū)域，其篩片結(jié)構(gòu)由傳統(tǒng)的固定式篩片設(shè)計(jì)成為由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)筒型篩片，增加了有效篩理面積，更加有利于飼料的分離，提高了其分離效率。 瑞士Buhler公司的DNZF型錘片式微粉碎機(jī)，設(shè)計(jì)使用了魚鱗形篩片，其主要特點(diǎn)是篩分效率高，比較適用于細(xì)粉碎，但是由于其篩片結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向需正對篩孔旋轉(zhuǎn)，且篩片磨損比較嚴(yán)重，需要經(jīng)常更換。 美國Roskamp Champion(CPM)公司生產(chǎn)的HM水滴型臥式粉碎機(jī)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是粉碎室形狀由傳統(tǒng)的圓形形狀變?yōu)樗涡涡螤?，不僅使得有效篩理面積增加，使得物料環(huán)流層難以形成，同時(shí)提高了粉碎機(jī)的粉碎效率[12]。 1.6秸稈粉碎機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向 目前，對制粉技術(shù)的研究主要集中在以下幾個(gè)方面：（1）關(guān)于各種畜，禽和魚飼料的最佳制粉粒度，以實(shí)現(xiàn)畜禽消化和吸收研究和研磨的成本是經(jīng)濟(jì)合理的。 （2）新型錘式破碎機(jī)的開發(fā)研究，錘式破碎機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化以及在線調(diào)整錘輪的間隙。（3）粉碎機(jī)和微粉碎系統(tǒng)對飼料粉碎機(jī)尺寸和功耗的影響。（4）進(jìn)一步提高錘子和篩子的質(zhì)量，降低每個(gè)輸出單元的錘子和篩子的消耗率，延長使用壽命，減少易損件對破碎成本的影響。（5）研究破碎機(jī)輔助設(shè)備和運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)一步提高破碎系統(tǒng)的運(yùn)行效率。（6）提高破碎機(jī)的加工裝配精度，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，降低噪音 1.7 本章小結(jié) 本章首先介紹了，介紹了秸稈粉碎機(jī)的相關(guān)研究背景，針對秸稈粉碎機(jī)不同的應(yīng)用做出了詳細(xì)說明，并結(jié)合當(dāng)前國情對該課題的研究意義做出了分析。秸稈粉碎機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，列舉了目前比較主流的幾種秸稈粉碎機(jī)技術(shù)，然后介紹了國內(nèi)外秸稈粉碎機(jī)技術(shù)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)應(yīng)用現(xiàn)狀，提出今后秸稈粉碎機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向，為畢業(yè)設(shè)計(jì)開展工作做了鋪墊。 第二章 秸稈粉碎機(jī)總體設(shè)計(jì) 2.1 秸稈粉碎機(jī)設(shè)計(jì)基本思想 嘗試將現(xiàn)有秸稈加工機(jī)械的所有功能集成到一個(gè)，即，存在諸如剁碎，粉碎（錘式粉碎機(jī)），捏合，等。在一個(gè)設(shè)備部件，以及自動(dòng)進(jìn)給裝置被設(shè)置在 進(jìn)料口卸料。 風(fēng)扇被設(shè)計(jì)安裝在口，從而使機(jī)器在處理過程中自動(dòng)送入稻草，從而節(jié)省了人力，保證了進(jìn)給量和切碎的長度，提高了秸稈加工的產(chǎn)率，并保證加工質(zhì)量在一定程度上。該機(jī)器結(jié)合了上述機(jī)器的特點(diǎn)：高生產(chǎn)率和廣泛的適應(yīng)性，不僅可以用于綠色，干玉米秸稈，稻草，麥草和各種綠色飼料的捏合和加工，而且還可以用于難以加工的食品。處理材料，例如潤濕和韌性（如（里德，蔓荊子，等等）也具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。 第一個(gè)設(shè)計(jì)概念如下。 功率由馬達(dá)，皮帶輪和錘片，以主軸傳遞到滑輪。 主軸驅(qū)動(dòng)錘刀片組件和切碎移動(dòng)工具架，和高速旋轉(zhuǎn)框，供給口的材料將被供給機(jī)構(gòu)進(jìn)行備份。 操作相結(jié)合的強(qiáng)行拉扯動(dòng)作和結(jié)束球迷的破碎機(jī)，繼續(xù)進(jìn)入粉碎室，切碎錘的刀片，將繼續(xù)磨。 篩的葉片被連續(xù)過篩，光材料小將通過高速圓周運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行。 秸稈材進(jìn)入排出口，重的材料大仍將是地面在研磨室中。 傳輸系統(tǒng)如圖2-1所示。 圖2-1 傳動(dòng)系統(tǒng)圖 該復(fù)合式秸稈粉碎機(jī)主要由喂入機(jī)構(gòu)、秸稈切碎機(jī)構(gòu)、吸管捏合機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由四個(gè)部分組成。 吸管切割機(jī)構(gòu)主要由移動(dòng)刀組的固定刀和其它零件; 吸管捏合機(jī)構(gòu)主要由工作部件如摩擦轉(zhuǎn)子，摩擦板，錘片組件和篩件。 2.2 秸稈粉碎機(jī)的總體設(shè)計(jì)及主要零部件建模 2.2.1 建模軟件的特點(diǎn)分析和建模流程 UG NX克服強(qiáng)烈的抽象，直覺和修改不便的困難，其強(qiáng)大的3D建模功能，這帶來了方便秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)。 在這項(xiàng)研究中，粉碎機(jī)的模型將被建立，并進(jìn)行了分析和優(yōu)化。 UG NX是一個(gè)三維參數(shù)化軟件集成的CAD / CAE / CAM.It是世界軟件制造當(dāng)今最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，分析之一。 領(lǐng)域。 它具有強(qiáng)大的設(shè)計(jì)的功能，例如實(shí)體建模，表面建模，虛擬組件和工程制圖generation.It還可以執(zhí)行有限元分析，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析，動(dòng)態(tài)分析和仿真提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可靠性。 該軟件具有以下功能[3]：（1）集成產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。 ②產(chǎn)品設(shè)計(jì)和并行協(xié)作的相關(guān)性。 （3）基于知識(shí)的工程管理。 ④設(shè)計(jì)定制。 ⑤使用復(fù)雜的復(fù)雜建模技術(shù)來整合各種建模技術(shù)。 機(jī)能使用基于函數(shù)的參數(shù)驅(qū)動(dòng)建模和編輯方法作為實(shí)體建模的基礎(chǔ)。 ⑦方便的復(fù)雜表面設(shè)計(jì)功能。 ⑧強(qiáng)大的工程制圖功能。 增強(qiáng)工程圖的實(shí)用性。 提供了豐富的二次開發(fā)工具。 UG NX的3D建模是相同的Pro / E的可以參考的3D建模過程中的Pro / E [4]：首先，生成3D部件基于二維的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù); 然后，執(zhí)行3D零件虛擬裝配。 可以在組裝之后進(jìn)行模型分析。 您也可以動(dòng)畫組裝并觀察它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 最后，確定基于該模型分析和動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果的修改計(jì)劃。 UG的秸稈粉碎機(jī)的三維設(shè)計(jì)流程如圖所示。 圖2-2 設(shè)計(jì)流程 2.2.2 主要零部件建模 1、機(jī)殼的建模設(shè)計(jì) 上殼體是所述蓋的一部分，并且被直接連接到饋電。 有在上殼體，其可以調(diào)節(jié)風(fēng)量的輔助空氣調(diào)節(jié)孔。 它的結(jié)構(gòu)相對簡單, 利用草圖(sketch)、拉伸(extrude)及孔( hole) 的功能就可以實(shí)現(xiàn)。 上機(jī)殼的三維設(shè)計(jì)模型如圖3-3所示。 圖2-2 進(jìn)度流程 2.2.3 秸稈粉碎機(jī)的虛擬裝配 UG 的裝配模塊不僅能快速組合零件成為產(chǎn)品,而且在裝配中, 可以參考其它部件關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì), 并可以對裝配模型進(jìn)行間隙分析、質(zhì)量管理等相關(guān)操作。 按照自上往下的裝配原則, 通過組件的定位和配對操作,建立對應(yīng)的裝配關(guān)系, 裝配完成部件及整機(jī)。 下面的圖8至圖11是進(jìn)給壓力輥的虛擬組件模型中，轉(zhuǎn)子的虛擬組件模型，以及整個(gè)機(jī)器的虛擬組件模型。 在的部分的虛擬組裝過程中最重要的部分是正確地約束組件。 UG NX11的安裝模塊不僅可以快速合并部分轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，而且在組裝過程中可以參考其他元件的相關(guān)設(shè)計(jì)，并能對裝配模型進(jìn)行差距分析，質(zhì)量管理等相關(guān)業(yè)務(wù)。 按照自上而下的原則裝配，通過組件的定位和配對操作，建立對應(yīng)的裝配關(guān)系，本文只對主軸上的重要部件進(jìn)行裝配，主軸主要安裝了轉(zhuǎn)子組件和動(dòng)刀架組件，如圖3-11所示;進(jìn)料裝置裝配示意圖如圖3-10所示;粉碎機(jī)主機(jī)裝配示意圖如圖3-13所示。 2-10 壓輥的虛擬裝配模型 2-11 轉(zhuǎn)子的虛擬裝配模型 2.3 進(jìn)料部分 針對物料粉碎前后長度比大的特性和對現(xiàn)有資料進(jìn)行分析，粉碎機(jī)進(jìn)料口的設(shè)計(jì)應(yīng)具有防止秸桿等喂不進(jìn)粉碎室和物料向喂入口飛濺等功能。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，喂料口傾角為90o時(shí)，物料無反料和架空現(xiàn)象，但是該設(shè)計(jì)僅僅適合顆粒料的加工；喂料口傾角為65o～75o時(shí)，物料不反料，但是喂莖桿飼料時(shí)有一定程度的架空現(xiàn)象；喂料口為90o時(shí)，物料無架空現(xiàn)象，粉碎莖桿飼料時(shí)其度電產(chǎn)量還略有提高，但是反料相當(dāng)嚴(yán)重；根據(jù)實(shí)際現(xiàn)有資料和實(shí)際需要，設(shè)計(jì)進(jìn)料斗與垂直線為15o角，選用厚為3mm的A3鋼板制造，進(jìn)料口采用敞開口，斜面下滑的形式，采用螺釘與機(jī)體連接。在進(jìn)料口一側(cè)裝有定刀，與切碎器配合工作。 圖2-3 上下殼體結(jié)構(gòu)圖 2.4 其它主要部分 排料裝置采用自重排料，出料口安裝在機(jī)體下側(cè)。截面形狀為矩形，采用螺釘與機(jī)體連接，出料斗選用厚為3mm的A3鋼板制造。在出料斗處裝有一粒度調(diào)節(jié)板，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)粉碎粒度大小 3、主軸設(shè)計(jì) 主軸是切碎機(jī)的轉(zhuǎn)子的一個(gè)重要組成部分，它起著在動(dòng)力的傳遞的作用。 電動(dòng)機(jī)的功率被傳遞到通過滑輪主軸，主軸將錘轉(zhuǎn)移到壓碎的材料。主軸有兩個(gè)鍵槽，長鍵槽預(yù)期符合錘板和套筒。 短鍵槽與皮帶輪匹配。 如何建立主軸有很多。 首先，在旋轉(zhuǎn)體（旋轉(zhuǎn)）的功能是比較簡單，鍵槽和螺紋被添加到圓柱形表面。 圖3-5顯示了主軸的3D設(shè)計(jì)模型。 圖2-5 主軸結(jié)構(gòu)圖 4、錘架板設(shè)計(jì) 錘板是轉(zhuǎn)子，其發(fā)揮固定所述銷和所述錘件的作用的骨架。 錘框板的圓形結(jié)構(gòu)可以使用草圖和拉伸功能，然后挖洞（特征）和圖案特征（上方）以對孔進(jìn)行圖案化。 錘板的三維設(shè)計(jì)模型示于圖3-6。 圖2-6 錘架板結(jié)構(gòu)圖 帶輪是傳遞動(dòng)力的零件, 通過三角皮帶與電機(jī)上的皮帶輪相連。 它的建模利用草圖( sketch) 與旋轉(zhuǎn)體(REVOLVED)實(shí)現(xiàn)。 其三維設(shè)計(jì)模型如圖3-9所示。 圖2-9 帶輪結(jié)構(gòu)圖 2-10 整機(jī)的虛擬裝配模型 轉(zhuǎn)子和動(dòng)刀架是本機(jī)的主要工作部件。轉(zhuǎn)子包括錘片組件、銷軸、轉(zhuǎn)盤等等。錘片通過銷軸連接到轉(zhuǎn)盤上，轉(zhuǎn)盤由主軸帶動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使錘片獲得很高的線速度，在錘片的高速撞擊下物料被粉碎。動(dòng)刀架包括動(dòng)刀架和動(dòng)刀片。刀片使用螺栓固定在刀架上，由主軸傳遞給刀架的動(dòng)力帶動(dòng)刀片進(jìn)行切碎。 2.6 本章小結(jié) 本章主要對秸稈粉碎機(jī)的功能原理進(jìn)行了分析，對秸稈粉碎機(jī)的各組成進(jìn)行了設(shè)計(jì)與討論，討論了各部分的工作內(nèi)容和設(shè)計(jì)方案，本課題創(chuàng)新設(shè)計(jì)了弄秸稈粉碎機(jī)，確定了本課題使用的方案且做出了機(jī)構(gòu)總體設(shè)計(jì)與建模設(shè)計(jì)優(yōu)化。 第三章 主要技術(shù)參數(shù)的確定 粉碎機(jī)的參數(shù)選擇是很重要的，影響粉碎機(jī)性能的因素很多，這些因素之間的關(guān)系也較復(fù)雜，完全靠計(jì)算確定還有困難。而所設(shè)計(jì)的粉碎機(jī)類型在國內(nèi)尚無資料可查，其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)是通過對該機(jī)和通用型粉碎機(jī)的性能進(jìn)行比較，并根據(jù)秸桿等粗纖維質(zhì)物料的加工工藝性和國內(nèi)外資料來合理確定的。 3.1 刀片的末端線速度 目前，國內(nèi)粉碎秸桿的線速度一般為，蘇聯(lián)的H.E推薦最佳線速度范圍是，但是常用的是。刀片的線速度高，沖擊粉碎能力強(qiáng)，但噪音大，粉碎機(jī)振動(dòng)加劇且空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速增加，特別是加工莖桿物料時(shí)，沖擊負(fù)荷大，功率消耗大，使得生產(chǎn)率降低。由于粉碎秸桿等纖維質(zhì)物料，它的粉碎主要是靠搓擦、剪切作用進(jìn)行粉碎，其線速度可取較小值且考慮到軸承壽命、零件強(qiáng)度、轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡問題，故取。 3.2 轉(zhuǎn)子工作直徑和粉碎室寬度 轉(zhuǎn)子工作直徑和粉碎室寬度與配套動(dòng)力有一定的關(guān)系： 其中： ——系數(shù) 一般K=9～23之間較為適宜 ——配套動(dòng)力（千瓦） ——轉(zhuǎn)子工作直徑（㎜） ——粉碎室寬度（㎜） 3.2.1 轉(zhuǎn)子工作直徑 當(dāng)配套動(dòng)力一定時(shí)，轉(zhuǎn)子直徑過大則機(jī)器龐大，材料消耗多，成本增加，若轉(zhuǎn)子直徑過小，當(dāng)線速度一定時(shí)，則會(huì)造成主軸轉(zhuǎn)速過高，工作平穩(wěn)性差，不利于粉碎，促使生產(chǎn)率降低。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要、轉(zhuǎn)子速度和刀片線速度，確定轉(zhuǎn)子直徑為。 其中： ——刀片線速度（m/s） ——轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 由后面計(jì)算得 取。 3.2.2 粉碎室寬度 粉碎室寬度太大，物料分布不均勻，當(dāng)?shù)镀瑪?shù)量一定時(shí)，搓擦次數(shù)少，粉碎能力低；粉碎室寬度太小，物料不能得到很好的粉碎，粉碎能力降低，生產(chǎn)率也降低。根據(jù)現(xiàn)有資料和轉(zhuǎn)子直徑，考慮到粉碎物料為秸桿等粗纖維物質(zhì)，可取大些，故確定粉碎室寬度。 由式可得：，滿足要求。 3.3 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的確定 根據(jù)粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子直徑，線速度和現(xiàn)實(shí)加工要求，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速由下式可得： 3.4 刀片和齒板間隙 不適當(dāng)?shù)牡镀妄X板間隙很可能會(huì)顯著地降低生產(chǎn)率和增加刀片與齒板的磨損，間隙過大，粉碎時(shí)間增加，不一定滿足粒度要求，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。根據(jù)國內(nèi)設(shè)計(jì)粉碎機(jī)系列正交試驗(yàn)結(jié)果，推薦谷物類，秸桿類，普通型。 故取。 3.5 粉碎機(jī)生產(chǎn)率的確定 由于粉碎機(jī)的功率都是生產(chǎn)出機(jī)器之后才能夠?qū)嶋H測量，現(xiàn)只有根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行初步計(jì)算，由公式： 其中： ——物料容重 秸桿容重 ——轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 ——物料形成環(huán)流成時(shí)的影響系數(shù) 取 3.6本章小結(jié) 本章主要對秸稈粉碎機(jī)的的參數(shù)化設(shè)計(jì)，其中針對核心的部分進(jìn)行了逐一的設(shè)計(jì)與分析，確保在之后的詳細(xì)設(shè)計(jì)中。 第四章 秸稈粉碎機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及計(jì)算 4.1 秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)說明 根據(jù)課題的要求，我們要設(shè)計(jì)一款可以是適用于水稻，小麥，油菜等農(nóng)作物秸稈切斷后的粉碎機(jī)，這樣要對整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，因?yàn)槊糠N秸稈的粗細(xì)效果不同，有的細(xì)絲很細(xì)。所以說對刀具設(shè)計(jì)有著一定的影響。 4.2 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì) 4.2.1 電機(jī)選擇 動(dòng)力機(jī)的功率（N）由破碎機(jī)的生產(chǎn)能力（Q）確定。 它不應(yīng)太大或太小。 通常，應(yīng)通過以下公式計(jì)算：Q。N的單位為千瓦，Q的單位為噸/小時(shí)。 如果需要進(jìn)行精細(xì)粉碎，則系數(shù)的值可能會(huì)更大。 如果需要粗粉碎，則系數(shù)的值可能會(huì)更小。 該破碎機(jī)處理谷物進(jìn)料。 加工的破碎程度有多種選擇，因此選擇參數(shù)較大。 在這里，選擇10。處理能力為0.6噸/小時(shí)，因此電動(dòng)機(jī)的功率為。 查找《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》，根據(jù)電機(jī)選擇標(biāo)準(zhǔn)選擇。 具體參數(shù)如下： 序號=8 型號=Y132S2-2 額定功率\kW=7.5 同步轉(zhuǎn)速\r/min=3000 滿載轉(zhuǎn)速\r/min=2900 滿載電流\A=7 滿載時(shí)效率\%=86.2 滿載功率因數(shù)\cosφ=0.88 堵轉(zhuǎn)電流/額定電流=7 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩=2 最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩=2.2 噪聲\dB(A)=83 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量\kg.m^2=0.01 凈重\kg=70 技術(shù)數(shù)據(jù)：額定功率（7.5 ） 滿載轉(zhuǎn)速（2900 ） 額定轉(zhuǎn)矩（2.0 ） 最大轉(zhuǎn)矩（2.2 ） 4.2.2 V帶設(shè)計(jì) 外傳動(dòng)帶選為 普通V帶傳動(dòng)： 主軸帶輪轉(zhuǎn)速： n主=V×60×1000／3.14×290 =45×60×1000／3.14×290 =2965r/min 1） 確定V帶型號 工作情況系數(shù)K 由械設(shè)計(jì)表4.6 K=1.2 計(jì)算功率 V帶型號 根據(jù)p輪和n知 為A型 2） 確定帶輪基準(zhǔn)直徑D1、D2 D1=250mm D2=(n/n主)D1 =1440/2500×250 =144 查表4.7 圓整 D2=50mm 3） 驗(yàn)算帶速v V=ΠD1n/60000 =3.14×100×1440/60000 =7.53m/s 要求帶轉(zhuǎn)速在5~25m/s范圍 4） 確定V帶長度L和中心距a 初取中心距：a=700mm，初算帶的基準(zhǔn)長度L L=2a+Π（D1+D2）/2+(D2-D1)/4a =2×700+3.14×(100+95)/2+100-95/4×700 =590mm 按機(jī)械設(shè)計(jì)表4.3圓整 Ld=1800mm a=a+(Ld-L)/2 =700+（1800-590）/2 =747mm 5)驗(yàn)算小帶輪包角 α=180-（D1-D2）/a×57.3=179.6>120 6)確定V帶根數(shù) 單根V帶實(shí)驗(yàn)條件下許用功率P0查 P0=1.15KW 表傳遞功率增量△P0查表知 包角系數(shù)Kα 長度系數(shù)Kl Z=p輪/(P0+△P0)/ Kα/Kl =8.25/(1.15+0.13)/1/1.01 =6.38 7）計(jì)算的單個(gè)V形帶的初始張力F0，并設(shè)置它由式（5-29）。 q從表5-5獲取 8）計(jì)算在所述軸上，其由下式（5-30機(jī)器設(shè)置中獲得的壓力FQ） 9）確定帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸，并獲得所述工作滑輪的繪圖 小滑輪參考直徑DD1 =50米采用固體結(jié)構(gòu)。 大帶輪的基準(zhǔn)直徑是DD2 = 100mm時(shí)，與多孔板結(jié)構(gòu)被采用。 參考附圖中示出的部分的工作圖形中。 圖4.1 帶輪的設(shè)計(jì) 4.2.3 主軸軸的設(shè)計(jì) 1.選擇軸的材料及熱處理 根據(jù)粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子的工作強(qiáng)度，選擇常用材料45鋼,調(diào)質(zhì)處理. 2.初估軸徑 按扭矩初估軸的直徑,查表10-2,得c=106至117,考慮到安裝聯(lián)軸器的軸段僅受扭矩作用.取c=117則: Dmin= 25mm 3.初選軸承座 1軸選軸承座為BGHFB_C6806ZZ_40 根據(jù)軸承確定各軸安裝軸承的直徑為: D=30mm 4.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)形狀如圖所示. 圖4.2 主軸的設(shè)計(jì) (1).各軸直徑的確定 軸直徑的初步估計(jì)之后，句子可以從左側(cè)端根據(jù)在軸上的零件的安裝順序決定。 軸部1配備有軸承，所以這部分的直徑為。雙級軸承安裝，易于安裝，采取兩個(gè)階段為， 所計(jì)算出的肩部高度為3mm，和3部分安裝螺母用于固定錘框架盤的作用。 設(shè)置為4節(jié)安裝的錘子支架，直徑為。 五段式安裝螺母與三段式安裝螺母相同，六段式安裝氈用于防止飼料粉進(jìn)入軸承。 取6節(jié)。 7段小滑輪，。 （2）各軸段長度的確定 軸段1的長度是軸承的寬度和從軸承到盒的外壁的距離為L1。 段2的寬度為L2。 段3的長度是螺旋蓋的寬度L3，和段4是破碎機(jī)的最關(guān)鍵的部分。 此長度對吸管破碎機(jī)，其根據(jù)處理要求采取的生產(chǎn)效率有很大的影響：L4 =。 L5和L3具有相同的寬度L5。 L6，7段與小滑輪連接，采取L7。 3）.軸上零件的周向固定 為了確保良好的定心，皮帶輪，錘架和軸采用過盈配合。 用于軸承內(nèi)圈的軸強(qiáng)度為k6，齒輪和大皮帶輪通過A型普通平鍵（分別為）連接。 。 （4）.軸上倒角與圓角 根據(jù)手冊的軸承建議，由于軸承的內(nèi)圈的端部表面是一套接近定位軸的肩部端面，圓形肩的軸的半徑為1毫米。 另一個(gè)肩部具有2毫米的半徑。 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB6403.4-1986，無論是右斜面和軸的左端1*45。。 4.2.4 齒輪的設(shè)計(jì)與校核 （1）選定的齒輪傳動(dòng)裝置：最初設(shè)置為外部嚙合。 （2）在驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)方向，工作軸和惰輪軸澄清，并且軸直徑計(jì)算或選擇。 因?yàn)樗x擇的Z535垂直鉆孔機(jī)的主軸是左撇子，工作軸也左撇子，和惰輪軸是右手。 根據(jù)表1確定工作軸直徑《機(jī)械制造》.8/97：43 表1　加工孔徑與工作軸直徑對應(yīng)表（mm） 加工孔徑 ＜12 12－16 16－20 工作軸直徑 15 20 25 因?yàn)榧庸た讖綖椐?0mm,所以工作軸直徑選15mm. 主動(dòng)軸和惰輪軸的直徑在以后的軸設(shè)計(jì)中確定。 （4） 排出齒輪傳動(dòng)的層次，設(shè)計(jì)各個(gè)齒輪。 ① ② 在設(shè)計(jì)各個(gè)齒輪前首先明確已知條件：電機(jī)輸入功率,齒輪Ⅰ轉(zhuǎn)速, 齒輪Ⅲ轉(zhuǎn)速,假設(shè)齒輪Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的傳動(dòng)比均為i=0.84,即齒輪比u=1.2,工作壽命15年（每年工作300天），兩班制。 ③ 選定齒輪類型，精度等級，材料及齒數(shù) ?選用直齒輪圓柱齒輪傳動(dòng)； ?多軸箱為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級精度（GB10095-88）; ?材料選擇 由表10-1[文獻(xiàn)4]選擇齒輪Ⅰ材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，齒輪Ⅱ材料為45（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，齒輪Ⅲ材料為45（?；捕?10HBS; ?選齒輪Ⅰ齒數(shù),齒輪Ⅱ齒數(shù),取. ④ 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)　 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，? ? 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1)試選載荷系數(shù); 2)計(jì)算齒輪Ⅰ傳遞的轉(zhuǎn)矩 3)目前通過查詢5-9查的材料數(shù)值影響=0.5 4通過目前分析的材料數(shù)值進(jìn)行分析彈性 5)分析表中11-5中齒輪的硬度及齒數(shù)，同時(shí)分析強(qiáng)度疲勞度，完成前度分析數(shù)值;齒輪Ⅱ的接觸疲勞強(qiáng)度極限？; 6)分析12-5計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 7)由表10-19.查得接觸疲勞壽命系數(shù),; 8)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力: 取失效概率為1%，安全系數(shù),由式(10-12) .得： ; ?計(jì)算 1)試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值: 2)計(jì)算圓周速度V: 3)計(jì)算齒 4)計(jì)算齒寬與齒高之比 模數(shù)： 齒高： 5)計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)v=3.81m/s,7級精度，由圖10-8.查得動(dòng)載系數(shù)Kv=1.14, 直齒輪，假設(shè),由表10-3.查得; 由表10-2.查得使用系數(shù); 由表10-4.查得7級精度齒輪Ⅰ相對支承非對稱布置時(shí)， 將數(shù)據(jù)代入后得： ; 由,查圖10-13[文獻(xiàn)4]得，; 故載荷系數(shù) 6)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（10-10a）.得， =53.649x=57.18mm 7)計(jì)算模數(shù)m m=d1/Z1=57.18/24=2.4mm,圓整為m=25mm. ⑤按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式（10-5）.得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為m≥ ?確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1） 由圖10-20.查得齒輪Ⅰ的彎曲疲勞極限=500Mpa; 齒輪Ⅱ的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=380Mpa; 2)由圖10-18.查得彎曲疲勞壽命系數(shù); 3)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由式（10-12）.得： []1===303.57Mpa ==238.86MPa 4)計(jì)算載荷系數(shù) 5) 查取齒形系數(shù) 由表10-5.查得 6)查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表10-5.查得 7）計(jì)算齒輪Ⅰ、Ⅱ的并加以比較 ==0.01379 ==0.01716 齒輪Ⅱ的數(shù)值大。 ?設(shè)計(jì)計(jì)算 m≥ 計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，也就是從牙齒的表面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算模數(shù)m是否比從齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算出的彈性模量更大。 的齒輪系數(shù)米的尺寸，因?yàn)橹饕蓮澢瘟泶_定確定由強(qiáng)度，這是由齒面接觸疲勞強(qiáng)度測定的支撐力，該齒輪的直徑（即，模量和齒的數(shù)量）。 可以使用模數(shù)1.5，這是從彎曲強(qiáng)度計(jì)算。 在該圖中，驅(qū)動(dòng)軸和惰輪軸之間的中心距離被發(fā)現(xiàn)是51毫米。 換句話說，中心到中心的距離的齒輪Ⅰ和Ⅱ的完全嚙合。： m()=51 1.5x()=51 Z1=31, Z2=37 惰輪軸與工作軸的中心距為61.5mm，即齒輪Ⅱ與齒輪Ⅲ完全嚙合時(shí)中心距，即 m()=61.5 1. 5()=61.5 Z3=45 ⑥幾何尺寸計(jì)算 ?計(jì)算分度圓直徑： d1=Z1?m=31x1.5=46.5mm d2=Z2?m=37x1.5=55.5mm d3=Z3?m=45x1.5=67.5mm ?計(jì)算中心中距 aⅠⅡ=51mm,aⅡⅢ=61.5mm ?計(jì)算齒輪齒寬 取 ⑦驗(yàn)算 Ft===819.2N ==35.66N/mm<100N/mm 合格 4.2.5 錘片的設(shè)計(jì) 型錘片，規(guī)格和設(shè)計(jì)要求由國家機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。 請按照本機(jī)的設(shè)計(jì)要求來選擇。 對于錘片是破碎機(jī)的核心部件，要求將會(huì)更高。 已被選擇為在鋼的65Mn此錘片金屬材料，已經(jīng)進(jìn)行熱處理。 在50?57HRC的熱處理淬火區(qū)的硬度，非淬火區(qū)的硬度不超過28HRC。 圖4-3 錘片結(jié)構(gòu)圖 本錘片的設(shè)計(jì)使用壽命為大于400h,質(zhì)量為0.2kg,錘片的寬度定位3mm,錘片的個(gè)數(shù)定位48個(gè)，且每個(gè)錘片之間的相差質(zhì)量小于5g. 4.2.6 盤片的設(shè)計(jì) 作物秸稈在粉碎時(shí)主要受到粉碎室的兩個(gè)作用，首先是錘片與秸稈上的沖擊和摩擦。 第二個(gè)是齒輪與秸稈摩擦以及盤片之間的摩擦。 當(dāng)圓盤運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，它主要受到吸管對圓盤正面的沖擊以及對邊緣和角部的剪切作用，這易于磨損，并最終導(dǎo)致錘子失效。目前，從使用耐磨材料和優(yōu)化錘子結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面主要改善了錘子的工作性能。為了防止錘子在工作過程中嚴(yán)重磨損，破碎機(jī)的圓盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3-8所示。這樣可以防止工作一段時(shí)間后錘片在角落處快速磨損。 由于錘的材料不同，因此磨損機(jī)理也不同。為了提高光盤的性能，使用了自動(dòng)銳化錘，并選擇了材料Q235，同時(shí)進(jìn)行表面滲透進(jìn)行分析數(shù)值。 圖4-4 盤片結(jié)構(gòu)圖 4.3 主軸的強(qiáng)度校核 該機(jī)主軸與電動(dòng)機(jī)軸聯(lián)接是通過帶傳動(dòng)進(jìn)行連接，傳遞轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)筒固定在軸上，因此可以認(rèn)為轉(zhuǎn)筒對軸的作用力為均布載荷均勻作用在軸上，轉(zhuǎn)筒分別通過鍵與軸兩端聯(lián)接。由于轉(zhuǎn)筒上刀片的排列呈對稱排列形式，在同一個(gè)平面上每個(gè)刀片所產(chǎn)生的力相等，相互抵消。所以刀片產(chǎn)生的離心力對軸的變形無影響，只受到轉(zhuǎn)筒的作用力，使其產(chǎn)生彎曲變形，軸除受彎矩外，還受扭曲變形。所以用彎扭組合變形對軸進(jìn)行強(qiáng)度校核。 4.3.1 作用在軸上的力的分析 由于刀片在轉(zhuǎn)筒上采用對稱排列方式，其產(chǎn)生的離心力相互抵消，合理為零。 計(jì)算轉(zhuǎn)筒的作用力：根據(jù)鋼板重量的計(jì)算公式，不同厚度的鋼板每平方米的理論重量，由可以計(jì)算 其中： ——給定厚度的鋼板每平方米的理論重量 ——鋼板厚度 ——鋼板密度， 由于轉(zhuǎn)筒面積為 所以轉(zhuǎn)筒總重量： 轉(zhuǎn)筒重量： 轉(zhuǎn)筒作用在軸上的分布載荷 帶輪的作用力由前面計(jì)算得： 4.3.2 軸的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸及受力簡圖 （a）軸的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸見圖4-5（a） 圖4-5（a） 軸的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸圖 （b）軸的受力圖 圖4-5（b） 軸的受力圖 計(jì)算支承反力 （c）水平面(xy平面)受力圖 圖4-5（c） 軸水平面受力圖 水平面支承反力： 即： （d）垂直面(xz平面)受力圖 圖4-5（d） 軸垂直面受力圖 垂直面支承反力的計(jì)算 即 ： 則： 又由 得到： 在BC段上，有一個(gè)最大彎矩：設(shè)在X處，彎矩最大 則 要使最大， 處，最大，且 畫彎矩圖： （e）水平面彎矩圖： 圖4-5（e） 水平面彎矩圖 （f）垂直面彎矩圖： 圖4-5（f） 垂直面彎矩圖 畫合成彎矩圖： 在Ⅰ截面處， 在Ⅱ截面處， 在Ⅲ截面處， 在Ⅳ截面處， =62608N.㎜ （g）合成彎矩圖： 圖4-5（g） 合成彎矩圖 畫轉(zhuǎn)矩圖： T= （h）轉(zhuǎn)矩圖： 圖4-5（h） 轉(zhuǎn)矩圖 許用應(yīng)力 許用應(yīng)力值，用插入法由表查得：， 應(yīng)力校正系數(shù) 畫當(dāng)量彎