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盤式秸稈 粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) I 摘要 ......................................................................................................................................................... 鍵字 ..................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................... 緒論 ...................................................................................................................................................... 1 究目的及意義 ....................................................................................................................... 1 內(nèi)外研究概況 ....................................................................................................................... 3 要設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)路線 ....................................................................................................... 4 計(jì)內(nèi)容 ........................................................................................................................ 4 計(jì)路線 ........................................................................................................................ 4 2 總體方案設(shè)計(jì) ...................................................................................................................................... 5 計(jì)原則 ................................................................................................................................... 5 作原理 ................................................................................................................................... 5 要技 術(shù)參數(shù) ........................................................................................................................... 9 3 切碎裝置設(shè)計(jì) ...................................................................................................................................... 9 碎方式選擇 ........................................................................................................................... 9 碎原理分析 ......................................................................................................................... 10 刀參數(shù)分析 ......................................................................................................................... 11 刃刀的參數(shù)分析 ...................................................................................................... 11 弧刃的參數(shù)分析 ...................................................................................................... 12 具及刀盤的設(shè)計(jì) ................................................................................................................. 12 具設(shè)計(jì) ...................................................................................................................... 13 盤設(shè)計(jì) ...................................................................................................................... 14 4 壓輥式喂料裝置設(shè)計(jì) ........................................................................................................................ 15 構(gòu)及工作原理設(shè)計(jì) ............................................................................................................. 15 料裝置主要技術(shù)參數(shù)確定 .................................................................................................. 17 碎長(zhǎng)度 ...................................................................................................................... 17 碎機(jī)生產(chǎn)率 .............................................................................................................. 17 5 輸送裝置設(shè)計(jì) .................................................................................................................................... 18 構(gòu)和工作原理設(shè)計(jì) ............................................................................................................. 18 傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ................................................................................................................. 18 6 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) .................................................................................................................................... 19 機(jī)選擇 ................................................................................................................................. 20 體傳動(dòng)比的設(shè)計(jì) ............................................................................................................... 211 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) ........................................................................................................................ 211 輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) ....................................................................................................................... 266 7 機(jī)架設(shè)計(jì) .......................................................................................................................................... 299 8 主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 .................................................................................................................... 30 9 主軸軸承的選擇與校核 .................................................................................................................. 322 軸軸承的選擇 ..................................................................................................................... 32 承的校核 ............................................................................................................................. 32 10 刀盤固定鍵的選擇及校核 ............................................................................................................ 333 結(jié)論 ..................................................................................................................................................... 333 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................................... 34 致謝 ..................................................................................................................................................... 366 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2014 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 式秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 摘要 農(nóng)作物秸稈資源作為一種重要的可再生資源，在我國(guó)產(chǎn)量巨大，但至今卻一直沒有得到充分利用，因此設(shè)計(jì)出的一種對(duì)秸稈進(jìn)行切碎處理的機(jī)械可以很好地解決此問題。目前，農(nóng)作物秸稈的處理方法很多，可以作為畜牧飼料，還田堆肥，作工業(yè)原料和生物質(zhì)能源等， 這些都需要將秸稈進(jìn)行切碎處理。本文 結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況， 說明了秸稈的利用價(jià)值 ， 詳細(xì)介紹了盤式秸稈粉碎機(jī)的工作原理，根據(jù)生產(chǎn)能力要求，對(duì)粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。文中 主要完成了盤式秸稈粉碎機(jī)的總體設(shè)計(jì)，包括切碎裝置、喂料裝置、輸送裝置、傳動(dòng)裝置和機(jī)架等。 1） 設(shè)計(jì)選擇了圓弧刃飛刀切碎作為切碎方式； 2） 將喂料裝置設(shè)計(jì)為機(jī)械浮動(dòng)式喂料，提高了自動(dòng)化程度； 3） 輸送裝置設(shè)計(jì)為鏈板式送料，送料過程安全可靠，節(jié)省勞動(dòng)力； 4） 出料方式設(shè)計(jì)為氣流式上出料，出料快捷方便，不堵料； 5） 對(duì)傳動(dòng)裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，包括帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)。 關(guān)鍵字 農(nóng) 作物秸稈 ；切碎； 盤式粉碎機(jī) ；圓弧刃；壓輥 盤式秸稈 粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) of as an in so so of a to is a to At be as of be In of of of in of of of 1） a as 2） is 3） is 4） 5） of 式秸稈 粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 1 1 緒論 究目的及意義 隨著全球化石能源的消耗殆盡、環(huán)境問題的日益突出，能源問題越來越受到人們的關(guān)注。能源是人類賴以生 存發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，與社會(huì)的發(fā)展有著密切的關(guān)系。我國(guó)作為生物質(zhì)產(chǎn)出大國(guó)，應(yīng)將對(duì)生物質(zhì)的開發(fā)與利用放在重要的位置上。 我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，秸稈是糧食生產(chǎn)中的主要副產(chǎn)品之一，同時(shí)也是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要資源，是極為豐富并能直接利用的可再生資源。作為一種資源，作物秸稈可用作肥料、飼料、燃料及造紙、制炭、建材等的原料 （祖宇等， 2012） 。 目前，我國(guó)的秸稈開發(fā)利用主要從四個(gè)方面進(jìn)行： 圖 he 是秸稈還田包， 括整株還田和粉碎還田兩種， 秸稈還田是目前秸稈利用的最主要方面，據(jù)統(tǒng)計(jì)， 2000 韓魯佳等， 2002)。秸稈還田的方法分為整株還田技術(shù)、粉碎還田技術(shù)、有根茬切碎還田技術(shù)和傳統(tǒng)漚肥還田技術(shù)。配套的秸稈還田設(shè)備有粉碎還田機(jī)、滅茬機(jī)、收獲還田機(jī)和水田埋草機(jī)等。目前，經(jīng)過對(duì)秸稈還田技術(shù)和配套操作規(guī)程等的研究，秸稈直接還田在我國(guó)已有了一定面積的推廣應(yīng)用。在 ―八五 ‖期間，秸稈直接還田技術(shù)規(guī)程研究取得了重要突破，已經(jīng)制定出了包括華北、西南、長(zhǎng)江中游區(qū)、江蘇水早輪作 區(qū)和浙江三熟制種植區(qū)的麥秸、玉米秸、稻草直接翻壓還田的技術(shù)規(guī)程，包括還田方式、秸稈數(shù)量、 施氮量、土壤水分、粉碎程度、 還田時(shí)間以及防治病蟲害、華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2014 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 雜草等方面的技術(shù)要求，實(shí)踐證明適量的秸稈還田能有效增加土壤的有機(jī)質(zhì)含量，改良土壤，培肥地力 （胡代澤， 2000） 。 二是 生物質(zhì)秸稈在沼氣工程和發(fā)電廠等的應(yīng)用，作為一種能源，生物質(zhì)秸稈是一種清潔的可再生能源，應(yīng)用前景大，意義重大 。 據(jù)全國(guó)農(nóng)村可再生資源統(tǒng)計(jì)資料顯示 (2001)， ―九五 ‖期間，秸稈能源用量仍占農(nóng)村生活用能的 30%傳統(tǒng)的秸稈利用方式是直接燃燒，因其密度小 ，灰分多，己不再適應(yīng)農(nóng)民生活水平的需要，國(guó)內(nèi)現(xiàn)行的秸稈優(yōu)質(zhì)能源利用技術(shù)，除了本文所要研究的秸稈壓縮成型技術(shù)以外，還有秸稈氣化集中供氣技術(shù)、秸稈制取沼氣技術(shù)、秸稈燃料熱風(fēng)烘干技術(shù)等。秸稈熱解氣化技術(shù)把細(xì)軟、松散的低品位秸稈轉(zhuǎn)換成清潔的高品位氣體，熱效率可達(dá)40%。氣相燃料速度快，熱量輸出可以控制，在烘干木材、茶葉、飼料和代替燃油發(fā)電及農(nóng)村居民炊事等方面己有成功應(yīng)用。部分氣化爐和配套裝置己經(jīng)批量生產(chǎn)，進(jìn)入實(shí)用推廣階段。目前全國(guó)己有 350 余處秸稈氣化集中供氣示范點(diǎn)，主要集中在山東、河南、江蘇、河北、山西、北京、陜 西等。僅山東就有 170 余處 (韓魯佳等，2002)。秸稈制取沼氣技術(shù)，近年來經(jīng)攻關(guān)研究在技術(shù)上有了較大突破，解決了秸稈易結(jié)殼、出料困難和發(fā)酵不充分的難題。干發(fā)酵工藝則有助于節(jié)約建池費(fèi)用，提高池容利用率，目前該技術(shù)在北方應(yīng)用較多。秸稈燃料熱風(fēng)烘干技術(shù)是將成捆或經(jīng)預(yù)處理的秸稈加入由兩段燃料室組成的高效燃料爐，燃燒產(chǎn)物經(jīng)過離心除塵可得到潔凈的熱煙道氣，產(chǎn)生的熱風(fēng)溫度可以調(diào)節(jié) (60)，含煙塵量小于 20mg/其適宜于高濕物料，如糧食、木材、飼料、雞糞、酒糟等的烘干。 三是作為家畜飼料，包括直接飼喂、粉 碎飼喂及氨化、青貯、微貯等處理后飼喂 秸稈用作飼料，在中國(guó)主要是以秸稈養(yǎng)畜、過腹還田的方式進(jìn)行的。未經(jīng)任何處理的秸稈，不僅消化率低，粗蛋白和礦物質(zhì)含量低，而且適口性差。為提高飼料的適口性和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，近年來普遍采用氨化、微生物發(fā)酵貯存、熱噴、揉搓等技術(shù)處理，目前全國(guó)的年加工處理量約 1000 萬 t，已開發(fā)出的加工設(shè)備有氨化爐、調(diào)質(zhì)機(jī)、青貯收獲機(jī)、揉搓機(jī)、壓餅機(jī)、熱噴設(shè)備等。 四是作為工相關(guān)工業(yè)原料利用，如用于造紙、制炭、編織等 秸稈作為工業(yè)原料主要用于工業(yè)造紙，占秸稈總產(chǎn)出量的 其它目前正在興起的研究與應(yīng)用有 :南京林業(yè)大學(xué)將秸稈壓縮成型制作秸稈板材，建筑墻體材料，包裝材料等 ;西北農(nóng)大開展模壓制品的研究，如一次性快餐盒、托盤、家具構(gòu)件和建筑構(gòu)件等 ;遼寧省農(nóng)科院研制成功秸稈皮鑲分離及其綜合利用技術(shù) ;另外一些科研院所采取生物技術(shù)的手段發(fā)酵生產(chǎn)乙醇、糠醛、苯酚、單細(xì)胞蛋白、燃料油氣、工業(yè)酶制劑等。由于秸稈還田數(shù)量有限，作飼料其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值不高，因此要真正解決秸稈的合理利用問題，關(guān)鍵在于研究秸稈的能源化和工業(yè)化利用技術(shù)。 這些領(lǐng)域都會(huì)涉及到秸稈的粉碎加工，因此，秸稈粉碎機(jī)有相當(dāng)?shù)膽?yīng)用前景。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前秸稈年產(chǎn)量約為 t，利用率僅為 33%（黃忠乾， 1999） ，約盤式秸稈 粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 3 為 2 億 t，大部分秸稈被棄置不用或直接焚燒，造成資源的浪費(fèi)，還污染了環(huán)境。 因此， 秸稈粉碎機(jī)，對(duì)提高秸稈等燃燒農(nóng)作物處理效率、擴(kuò)大秸稈的用途、提高秸稈等農(nóng)作物廢料的利用率、節(jié)約資源、美化環(huán)境具有重要意義 ，對(duì)生物質(zhì)粉碎機(jī)的開發(fā)與研究也是必不可少的一部分，其中的盤式秸稈粉碎機(jī)十分具有代表性。 對(duì)于中小型粉碎機(jī)而言，由于其削制的原料大多數(shù)是各種農(nóng)作物秸稈和枝椏等，材徑較小，采用平面盤式機(jī)削片時(shí)，削片長(zhǎng)度的均勻性較優(yōu)良，而其制造成本低廉，易于推廣。因此，中小型粉碎機(jī)采用平面 刀盤結(jié)構(gòu)是一個(gè)發(fā)展方向。 內(nèi)外研究概況 粉碎機(jī)的研制在國(guó)內(nèi)己有幾十年的歷史，其主要集中在飼料粉碎和農(nóng)作物秸稈切碎等方面。目前 , 國(guó)內(nèi)粉碎機(jī)具種類與粉碎方式也多種多樣，粉碎技術(shù)根據(jù)粉碎方式和粉碎手段的不同可分為鍘切式、錘片式、揉切式和組合式粉碎技術(shù)，秸稈切碎機(jī)械的切碎器主要有輪刀式 (盤刀式 )和滾筒式兩種。然而，國(guó)內(nèi)秸稈粉碎機(jī)在產(chǎn)量、能耗以及機(jī)具的壽命和操作安全性等方面還有許多不完善的地方，不能很好地滿足各類生物質(zhì)粉碎作業(yè)的要求，仍然擺脫不了一些技術(shù)問題的困擾。其問題是機(jī)具性能較差、可靠性偏低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ，造價(jià)偏貴，調(diào)整使用不便，生產(chǎn)率低，適應(yīng)性弱等。因此，國(guó)內(nèi)迫切需要進(jìn)一步提高和完善秸稈粉碎機(jī)的性能。本論文著重對(duì)盤式秸稈粉碎機(jī)進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)，希望在秸稈粉碎機(jī)領(lǐng)域研制出能耗低、生產(chǎn)效率高的機(jī)器，在秸稈粉碎機(jī)領(lǐng)域探索出一條道路。粉碎機(jī)具種類與粉碎方式也多種多樣，但是現(xiàn)有的粉碎設(shè)備在產(chǎn)量、能耗以及機(jī)具的壽命和操作安全性等方面還有許多不完善的地方，不能很好地滿足各類生物質(zhì)粉碎作業(yè)的要求。為了解決提高生產(chǎn)率、降低能耗和對(duì)多種物料的適應(yīng)性等問題 國(guó)外對(duì)秸稈切碎的研究集中于麥秸、稻秸等軟莖桿，主要分析切碎能耗、切碎度 和切斷效率的各種影響因素 ，如 o`986)等人分析 了切割速度、割刀參數(shù)、受切根數(shù)等因素對(duì)切割過程的影響，指出秸稈切割過程中有一臨界速度，在 15于臨界速度，能耗和無效切割快速增加 ;大于臨界速度，能耗基本不變，實(shí)際切割長(zhǎng)度接近于理論長(zhǎng)度。 美國(guó)、加拿大等國(guó)家的小麥、玉米秸稈大部分用于還田。國(guó)外的莖稈還田機(jī)具結(jié)構(gòu)大多為立式結(jié)構(gòu)，具有機(jī)具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，作業(yè)效率高等特點(diǎn)。同時(shí)還有對(duì)秸稈根部進(jìn)行處理加工的整株秸稈粉碎還田機(jī)具。日本采用的是在半入式聯(lián)合收割機(jī)后面安裝切草裝置，一次能完成 收獲和秸稈粉碎。在大功率、多功能為主的粗飼料粉碎機(jī)占優(yōu)勢(shì)的情況下，西歐國(guó)家還重視生產(chǎn)小型粗飼料粉碎機(jī)，其特點(diǎn)是體積小、重量輕、動(dòng)力消耗小。 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2014 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 要設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)路線 計(jì)內(nèi)容 本文設(shè)計(jì)的盤式粉碎機(jī)，主要用于各種農(nóng)作物秸稈的粉碎，比如水稻秸稈、玉米秸稈、小麥秸稈和棉花秸稈等，要求切碎性能好，經(jīng)久耐用；切碎效率高，耗能較低；粉碎長(zhǎng)度可調(diào)，粉碎均勻性好；自動(dòng)進(jìn)料等。主要設(shè)計(jì)內(nèi)容如下： 1） 盤式秸稈粉碎機(jī)工作原理和工作方式的分析研究； 2） 總體方案的確定與總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括盤式切碎裝置、可調(diào)的壓輥式喂 料裝置、輸送裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)架和行走裝置等設(shè)計(jì)； 3） 主要工作部件和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、計(jì)算、校核； 4） 主要零件設(shè)計(jì)圖、部裝圖和總體裝配圖。 計(jì)路線 查閱資料 外文翻譯、開題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述 設(shè)計(jì)方案，確定工作原理和大體框架 繪制草圖 總體設(shè)計(jì) 各部分裝置的設(shè)計(jì)，繪制零件圖 各部分校正、修改 繪制總裝圖，撰寫論文 盤式秸稈 粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 5 2 總體方案設(shè)計(jì) 計(jì)原則 整個(gè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之處就在于總體設(shè)計(jì)，其原則： （ 1）系統(tǒng)性 ， 即所設(shè)計(jì)的是一個(gè)系統(tǒng) ， 應(yīng)充分考慮系統(tǒng)的特性 ； （ 2） 布局的合理性 ， 其對(duì)后續(xù)設(shè)計(jì)存有重大的影響 ， 應(yīng)要求達(dá)到便于充分發(fā)揮功能 ， 整體結(jié)構(gòu)緊湊 ， 層次分明。 該機(jī)由切碎裝置、拋送裝置、壓輥式喂料裝置、輸送裝置、傳動(dòng)裝置以及機(jī)架等主要部件組成，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送料、自動(dòng)喂料，壓緊物料、切碎以及拋送等功能。整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸合理。喂料平穩(wěn)流暢，功耗小，切削片均勻，切碎效果理想。 作原理 本機(jī)通過帶輪傳動(dòng)將電機(jī)的動(dòng)力分別傳給切碎裝置、傳動(dòng)裝置、喂料裝置和輸送裝置。切碎裝置中，電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過帶輪的減速后傳給切碎裝置的主軸，帶動(dòng)主軸上的刀盤旋轉(zhuǎn)，刀盤軸向面積大，起到拋送物料的 作用，刀盤上還固定著飛刀，這樣定刀和動(dòng)刀形成剪切作用，將物料切碎。傳動(dòng)裝置中，切碎裝置中的刀盤主軸的一端安裝了小齒輪，將動(dòng)力繼續(xù)輸出傳遞給傳動(dòng)裝置，該裝置中，動(dòng)力經(jīng)減速和傳動(dòng)變向，變成所需的動(dòng)力，輸出給喂料裝置。喂料裝置中，傳動(dòng)裝置中的動(dòng)力，分別傳遞給了上下喂入輥，上下喂入輥反向旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)喂料功能，同時(shí)，下喂入輥的一端安裝了一個(gè)鏈輪，將動(dòng)力輸出給送料裝置。送料裝置中，下喂入輥的動(dòng)力傳遞給鏈輪，鏈輪帶動(dòng)整個(gè)鏈板運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)送料的功能。組成該機(jī)的幾個(gè)裝置，切碎裝置、傳動(dòng)裝置、喂入裝置、輸送裝置，每個(gè)裝置在完成自己 的功能的同時(shí)，將動(dòng)力又傳遞給下一個(gè)裝置，這樣整機(jī)形成了一個(gè)系統(tǒng)，各部分相聯(lián)系配合，實(shí)現(xiàn)整機(jī)的送料、喂料、切碎、拋送的功能。 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2014 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 1 1 6 01001004 2 04 0 3 4 圖 式秸稈粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖（主視圖） 盤式秸稈 粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 7 10392 5 07 1 圖 式秸稈粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖（俯視圖） 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2014 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 3881 置 罩殼 圖 式秸稈粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖（左視圖） 由盤式秸稈粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 以看出，該機(jī)由幾部分組成，分別是切碎裝置、喂料裝置、傳動(dòng)裝置、輸送裝置、機(jī)架和罩殼等。工作原理是：電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出，經(jīng)帶傳動(dòng)傳 遞給主軸，主軸的動(dòng)力經(jīng)傳動(dòng)裝置傳遞給喂料裝置，喂料裝置的動(dòng)力進(jìn)一步傳遞給輸送裝置；電動(dòng)機(jī)是動(dòng)力源，喂料裝置的功能是喂入和夾緊物料，傳動(dòng)裝置將動(dòng)力大小和方向改變至合理值，傳遞給喂料裝置和輸送裝置，輸送裝置將物料輸送至上下喂入輥的喂料口，切碎后的物料經(jīng)拋送葉片拋送，由出料口排出。 盤式秸稈 粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 9 要技術(shù)參數(shù) 據(jù)工作原理和實(shí)際需求，確定主要技術(shù)參數(shù)如下： 刀盤半徑： 500 盤轉(zhuǎn)速： 800r/大切削直徑： 60刀數(shù)： 3 飛刀長(zhǎng)度： 400料方式：壓輥式喂料鏈板自動(dòng)水平進(jìn)料 出料方式：氣 流出料上出料 粉碎機(jī)效率： 1500kg/h 喂入輥直徑： 80 喂入輥有效長(zhǎng)度： 300入輥張開間距最大值： 100張開間距自動(dòng)調(diào)節(jié) 電 動(dòng) 機(jī)功率： 切碎裝置設(shè)計(jì) 碎方式選擇 秸稈切碎方式主要有 盤 刀式切碎、滾刀式 (螺旋刀 )切碎和錘片式切碎等。 盤 刀式切碎質(zhì)量好，刀片結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要缺點(diǎn)是刀盤運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻。滾刀式切碎滑切作用強(qiáng)，切割阻力小，但切碎體不能自動(dòng)拋出，刀片剛度差，不適合硬莖稈切碎。錘片式切碎是利用高速旋轉(zhuǎn)的錘片來?yè)羲榻斩?，刀片結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性好，但能耗高。 根 據(jù)對(duì) 盤 刀 式 切碎、螺旋刀切碎和錘片切碎 3 種不同切碎方式的比較 研究 ，如圖 相同轉(zhuǎn)速下， 輪刀式切碎中的 直刃刀切碎的單位質(zhì)量棉桿能耗最低 。查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料 （樸香蘭， 1998） ，采用直刃刀切碎 ， 細(xì)小顆粒產(chǎn)量較高， 并且切削片的均勻性較好， 在 900~1450r/圍內(nèi)，提高轉(zhuǎn)速對(duì)細(xì)小顆粒產(chǎn)量增加不明顯。 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2014 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 直刀刃切碎螺旋刀切碎錘片切碎主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速（ ）能耗（）圖 碎機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速與能耗的關(guān)系 .1 據(jù)以上分析，我們選擇 盤 刀 式 切碎作為 秸稈 切碎的設(shè)計(jì)方案 。盤刀式切碎的刀有直刃刀和圓弧刃之分，下面將討論對(duì)切削刀具的選擇。 碎原理分析 按刀片刃線運(yùn)動(dòng)方式，切割可分為砍切和滑切兩種?？城袝r(shí)刀片切割點(diǎn) M 運(yùn)動(dòng)方向垂直刃線，而滑切時(shí)刀片切割點(diǎn) M 運(yùn)動(dòng)方向不垂直刃線。由于滑切使刀片斜置切入，實(shí)際刃角相應(yīng)變小，刃線變銳，切割阻力減少，因此滑切比砍切省力，且在一定滑切角范圍內(nèi)，滑切程度越大，切割越省力。 當(dāng)?shù)镀a(chǎn)生滑切時(shí)，切割點(diǎn) M 速度 V 分解為 2 部分 (圖 滑切速度 向平行刃線 ;砍切速度 向垂直刃線。速度 V 和 角為滑切角 ? ，在一定滑切角范圍內(nèi)，滑切程度越大，切割越省力。 盤式秸稈 粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 11 圖 片的滑切 .2 刀參數(shù)分析 刃刀的參數(shù)分析 1） 滑切角 ， 農(nóng)業(yè)機(jī)械工作部件的滑切角應(yīng)定義為：刃口曲線上任意一點(diǎn)的法線與該點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度方向之間的夾角 。 直線型刀片的滑切角 ? 在數(shù)值上等于刀片刃線 切割半徑 r 之夾角 (圖 距 4.? . 圖 碎器的結(jié)構(gòu)圖 了保證刀片有滑切，其刃線 回轉(zhuǎn)中心 O 應(yīng)具有偏心距 e。 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2014 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 由圖 =22 (上式說明， 直刃刀切割 從切割開始到終了，隨著切割點(diǎn)外移，切割半徑 r 的增加，刀片的滑切角逐漸減小。因此，刀片切割阻力矩隨著切割半徑的增大，滑切角的減小，切割阻力的增大而增大。 圖 ，動(dòng)刀刃線 定刀刃線 的夾角為推擠角 稈受刀片作用，會(huì)先沿刃線一側(cè)滑移，逐漸集中在最后階段切割，結(jié)果造成刀片負(fù)荷不均，刃線末端磨損嚴(yán)重，碎段變長(zhǎng)，切碎質(zhì)量變壞。因此，為保證切割穩(wěn)定，不產(chǎn)生滑動(dòng)切割，滿足如下切割條件 : x 1?? 2?? ( 根據(jù)文獻(xiàn)資料，取 1? = ?12 ， ?2? ?38 ，則 x? ?50 。 圖 ，由三角形 似關(guān)系可知，推擠角 x 在數(shù)值上等于回轉(zhuǎn)角 ? ， ? 在切割過程中逐漸減小。故刀片推擠角隨著切割點(diǎn)外移、回轉(zhuǎn)角的減小而減小。 從以上分析可以得出，直刃刀刀片的推擠角變化比較合理， 隨著切割過程的進(jìn)行，切割點(diǎn)的外移，逐漸減小，鉗住物料的能力越來越強(qiáng)， 而滑切角和阻力矩 變化不夠理想 ，滑切角逐漸減小，阻力矩逐漸增大 。 弧刃的參數(shù)分析 圓弧刃的參數(shù)分析過程與直刃刀的一致， 可以用微分的思想，將圓弧刃看做多段短小直線刃，其分析過程和切割原理與直線刃相同， 將刃線換成一段半徑合理的圓弧即可 。 可以 得出結(jié)論，圓弧刃的滑切角在切割過程中逐漸增大，滑切程度越來越大，切割越來越省力，阻力矩逐漸減小，對(duì)切割過程很有利。但是推擠角同樣也越來越大，不利于物料的鉗住。 具及刀盤的設(shè)計(jì) 良好的切刀（或稱切碎器）應(yīng)滿足下列要求： 切割質(zhì)量高，耗用動(dòng)力小，結(jié)構(gòu)緊湊，工 作平穩(wěn)，安全可靠，便于刃磨，使用盤式秸稈 粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 13 維修方便。 刀片在設(shè)計(jì)和選用時(shí)應(yīng)滿足下列三個(gè)方面的要求，即① 鉗住物料，保證切割；② 切割功率要小；③ 切割阻力矩均勻。 具設(shè)計(jì) 切碎器是秸稈切碎機(jī)重要工作部件。它的參數(shù)設(shè)計(jì)是否合理，對(duì)破碎質(zhì)量，功率消耗，以及機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)均勻程度有直接影響。破碎性能好的切碎器，應(yīng)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，刀片制造、安裝、刃磨方便、切割省力，負(fù)荷均勻，切割質(zhì)量好，秸稈相對(duì)動(dòng)定刀片不產(chǎn)生滑移。 綜合評(píng)判，切割過程中，滑切角相對(duì)于推擠角，對(duì)切割過程的影響更大，滑切角越大，切割過程越省力，越流暢；對(duì)刀具的 沖擊損傷越小，刀具壽命更長(zhǎng)久；整個(gè)機(jī)器的穩(wěn)定性也更好，震動(dòng)更小，噪音越??；切割時(shí)，也相對(duì)更節(jié)約能源。推擠角而言，只要保證推擠角合理，物料不被推擠產(chǎn)生滑移即可，圓弧刃的半徑選擇合理完全可以避免物料產(chǎn)生滑移。相對(duì)比而言，圓弧刃口動(dòng)刀片在綜合性能上較直刃刀動(dòng)刀片優(yōu)越，因此本文設(shè)計(jì)中選擇圓弧刃動(dòng)刀。 同時(shí) ，為了改善其切碎性能，本設(shè)計(jì)采用提高切碎器轉(zhuǎn)速和增大其本身轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 (即刀架質(zhì)量 )的方法，來補(bǔ)償由于阻力矩變化所引起的運(yùn)轉(zhuǎn)不均的缺點(diǎn)。通過將動(dòng)刀架與甩拋輪 葉片 設(shè)計(jì)為一體，既可增加刀架的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，又可改善切碎物料的甩拋 性能。 查閱相關(guān)文獻(xiàn) （尤嘉陵， 1983） ，對(duì)盤式削片機(jī)而言，切割時(shí)，滑切角是影響耗能的主要因素，當(dāng)滑切角在 35°—45°時(shí)，切割的平均扭矩較低，切割能耗較小。本文設(shè)計(jì)的動(dòng)刀片如圖 0 0 1 0 0 01 2 圖 刀片結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2014 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 圓弧刃的刃線為半 徑 900圓弧，圓弧刃弦長(zhǎng)為 400身上有三個(gè)沉頭孔，用來將刀和刀盤固定。飛刀在切割過程中，會(huì)受到一定的沖擊，并且主軸轉(zhuǎn)速較高，飛刀使用頻率較高，加之刀具需經(jīng)久耐用，耐磨等，綜合考慮各因素，飛刀的材料選擇碳素工具鋼中的 鋼，熱處理后刃口部分的硬度為 52— 56韌性和耐沖擊性都較好。 查閱相關(guān)文獻(xiàn)得知，盤式粉碎機(jī)的飛刀的楔角取 30°—45°（俞嘉芝等， 2006）時(shí)，對(duì)切割過程最為有利，既保證了切割過程的流暢，又保證了刀具刃口的強(qiáng)度和耐用性。本文取 38°的飛刀楔角。 查閱相關(guān)文獻(xiàn)得知，底刀 的刃磨角一般取 85°—90°，本文取 85°。底刀材料采用碳素工具鋼中的 鋼 采用方形刃口的定刀，其能耗小，使用時(shí)不易磨損，在該區(qū)域刃部淬火硬度為 47～ 56非淬火區(qū)為 28春巖等， 2011） 。動(dòng)、定刀片刃口的間隙為 磨損到一定厚度 時(shí)，必須磨刀，使之變薄，構(gòu)成銳利刃口 。 盤設(shè)計(jì) 刀盤的作用有三個(gè)，一是固定飛刀，使飛刀隨主軸旋轉(zhuǎn)，與定刀形成剪切作用；二是起飛輪作用，使飛刀在間斷切削過程中，速度波動(dòng)不大，并且儲(chǔ)存能量；三是起旋轉(zhuǎn)葉片作用，拋送切碎后的秸稈碎片。刀盤 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖 00100123456刀盤 結(jié)構(gòu)示意圖（ 主視圖 ） 盤式秸稈 粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 15 1021351 . 67刀盤 結(jié)構(gòu)示意圖（ 俯視圖 ） 圖 意 圖 刀與刀盤通過刀盤配合面面接觸定位，通過三個(gè)沉頭螺釘固定在刀盤上；三個(gè)支架上均有拋送葉片，高速旋轉(zhuǎn)下，將秸稈碎屑拋送出；刀盤通 過標(biāo)準(zhǔn) 平 鍵與主軸配合，傳遞扭矩，配合面均有粗糙度要求。 由于少刀盤式秸稈粉碎機(jī)工作時(shí)屬于間歇運(yùn)動(dòng)，故實(shí)際消耗功率是變化的，因此，將刀盤看作飛輪設(shè)計(jì)，以便在驅(qū)動(dòng)力的功超過切削阻力的功時(shí)，將多余的能量貯藏起來，使動(dòng)能增大時(shí)，速率增加不太大；反之，當(dāng)切削阻力的功超過驅(qū)動(dòng)力的功時(shí)，把多余的能量釋放出來，使動(dòng)能減少時(shí)，速率降低不至于太大。刀盤的作用就是使刀盤的速率波動(dòng)不至于太大。 刀盤的材料一般采用 30， 35， 45 號(hào)鑄鋼，本文采用 45 號(hào)鑄鋼，鑄鋼件必須退火處理，鍛鋼件須正火處理；粗加工后進(jìn)行探傷檢查，在開口處不允許有 降低使用性能的缺陷。主軸的毛坯應(yīng)為鍛件，不應(yīng)有降低使用性能的缺陷。 4 壓輥式喂料裝置設(shè)計(jì) 構(gòu)及工作原理設(shè)計(jì) 壓輥式喂料裝置由浮動(dòng)的上喂入輥，固定的下喂入輥和壓緊裝置組成，上下喂入輥的直徑相等，并且以相同的角速度反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) ， 作用是將物料以一定的速度喂入切碎器，并在喂入的同時(shí)，將其夾住、壓緊、無滑動(dòng)，以保證切碎質(zhì)量，即切碎顆粒長(zhǎng)度均勻 ， 切口平整。上喂入輥 動(dòng)力由一對(duì)萬向節(jié) 傳入，下喂入輥由一對(duì)圓華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2014 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 柱齒輪傳遞動(dòng)力并改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向，從而獲得上下喂入輥轉(zhuǎn)速一致，但方向不同的運(yùn)動(dòng)。 喂入裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 拉橫 架 2 和浮動(dòng)罩殼 11 焊縫連接，浮動(dòng)罩殼 11 和浮動(dòng)軸承座 5 用螺栓固定在浮動(dòng)軸承座固定板 6上，這部分整體可以上下浮動(dòng)。 上拉橫梁 3 和下軸承座 7 用螺栓固定在總固定板 8 上，總固定板 8 用螺栓固定在機(jī)架上，這部分為固定，不可以浮動(dòng) 4 2 03 4 010012037440601234567891 01 2 下拉橫架 10 上喂入輥 11 浮動(dòng) 罩殼 . 圖 入輥總結(jié)構(gòu)圖 .1 of 下喂入輥同時(shí)反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，攫取物料，下喂入輥固定，上喂入輥可浮動(dòng)，物料被喂入切碎器的同時(shí)，被上下喂入輥夾住壓緊，以便飛刀和定刀切割物料，有利于提高切碎效率，切割過程流暢，保證了切割的均勻性。 為了使得喂入秸稈過多時(shí)在喂入輥處不產(chǎn)生不堵塞，過少時(shí)不產(chǎn)生碎段過長(zhǎng) ， 上喂入輥設(shè)計(jì)成能浮動(dòng)的 ， 并設(shè)有壓緊機(jī)構(gòu)以保持上喂入輥對(duì)秸稈始終有一定的壓力 。 對(duì)壓緊機(jī)構(gòu)采用單彈簧中置 式，上喂入輥兩側(cè)軸承座可以在垂直的滑道內(nèi)移動(dòng)，彈簧的一端與上浮動(dòng)裝置中的下拉橫架 2 連接 ， 一端與總固定板上 8 上的上拉橫梁3 連接，彈簧給整個(gè)浮動(dòng)裝置一個(gè)初始的下拉力 。 當(dāng)秸稈層變厚時(shí)上喂入輥 10 克服彈簧的拉力力向上浮動(dòng) ， 最大浮動(dòng)量為 60與浮動(dòng)槽 4 的尺寸 60致 。 盤式秸稈 粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 17 料裝置主要技術(shù)參數(shù)確定 碎長(zhǎng)度 切碎長(zhǎng)度是切碎機(jī)主要性能指標(biāo)之一，機(jī)器工作時(shí)，秸稈被喂入輥卷入切碎機(jī)構(gòu)的速度 (m/s)， 切砰器每秒鐘切碎次數(shù)為601 則理論切碎長(zhǎng)度為 : L=601 (考慮到喂入輥的打滑因素，實(shí)際切碎長(zhǎng)度為 : L=1( ?? ? ( 式中 ： k—?jiǎng)拥镀瑪?shù) i— 切碎器主軸 喂入輥轉(zhuǎn)速 n 傳動(dòng)比 D— 喂入輥直徑 ? —打滑系數(shù)，一般取 碎器主軸與喂入輥之傳動(dòng)比 i=見 6 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)） ，喂入輥直徑D=80刀片數(shù) k 為 3，打滑系數(shù) ? 取 理論切碎長(zhǎng)度 L=12 碎機(jī)生產(chǎn)率 切碎機(jī)生產(chǎn)率的大小取決于喂入口面積，切碎 器刀片數(shù)和轉(zhuǎn)速，莖稈種類和切碎長(zhǎng)度等，理論生產(chǎn)率可由下式計(jì)算 : Q=60·k·a·b·L·n·? （ 式中 : k— 動(dòng)刀片數(shù) ; a、 b— 為喂入口高度和寬度 ， m; L— 理論切碎長(zhǎng)度， m; n— 喂入輥轉(zhuǎn)速， r/? —喂入輥壓縮后的莖稈容重， kg/ 切碎器的動(dòng)刀片數(shù) k 為 3，喂入輥轉(zhuǎn)速 n 為 120r/入口寬度 a 取 度 b 取 秸 稈壓縮后容重約為 120—150kg/若取 130 切碎長(zhǎng)度為 論生產(chǎn)率約為 Q=1500kg/h，與要求設(shè)計(jì)的生產(chǎn)率相符合。 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2014 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 5 輸送裝置設(shè)計(jì) 構(gòu)和工作原理設(shè)計(jì) 輸送裝置采用 鏈輪鏈板 式輸送方式， 由鏈輪和鏈板組成，它的作用是將秸稈物料均勻的送至喂入輥的喂入口處。操作工人只需 把 秸稈 平放在 鏈板 上后 ， 秸稈 隨 鏈板 前進(jìn) ，送至喂入輥，然后被切碎 。這樣能保證 秸稈 切割連續(xù)，均勻，切割質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高，且自動(dòng)化程度明顯提高。 其結(jié)構(gòu)如圖 2 3 4 圖 送裝置 簡(jiǎn)圖 輸送裝置的動(dòng)力由下喂入輥一端的鏈輪傳遞，動(dòng)力通過鏈條傳遞至動(dòng)力輸入鏈輪 1，主動(dòng)軸 2 上還固定著兩個(gè)鏈輪，如同從動(dòng)軸 6 上的鏈輪 5，鏈板 3 通過螺釘固定在鏈條 4 上。 主動(dòng)軸 2 運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)軸上的鏈輪運(yùn)動(dòng)，鏈輪通過鏈條 4 將動(dòng)力傳遞至從動(dòng)軸 6，兩軸同時(shí)運(yùn)動(dòng)，固定在鏈條上的鏈板也隨之運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)送料功能。 鏈板的輸送速度與喂入輥的喂入速度必須一致，才能保證切碎過程順利完成，避免卡機(jī)、纏繞和浪費(fèi)能量。 傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 鏈傳 動(dòng)是屬于帶有中間撓性的嚙合傳動(dòng)，與摩擦傳動(dòng)的帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)無彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，因而能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，傳動(dòng)效率較高；張緊時(shí)作用于軸上的徑向壓力較小，結(jié)構(gòu)較緊湊；能在高溫及速度較低的情況下工作；鏈傳動(dòng)安裝制造精度要求低，成本低廉。主要用于要求工作可靠，且兩軸相距較遠(yuǎn)，以及盤式秸稈 粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 19 其他不宜用齒輪傳動(dòng)的地方。本處設(shè)計(jì)選擇鏈輪，是由于鏈輪傳遞可靠，且可以在惡劣環(huán)境下正常工作，成本低。 選擇鏈齒輪齒數(shù) ： 取小鏈輪齒數(shù) 0，大連輪的齒數(shù) z2=i×0。 確定計(jì)算功率 ， 由表查得 K ，由圖查得 K ，單排鏈 （王昆等， 2005） ，則計(jì)算功率為 ???? 根據(jù) 07.2?201 ，查圖可選 08A。查表得節(jié)距為 P= 計(jì)算鏈速 v，確定潤(rùn)滑方式 ， 1 ?? ????? s 由 v=s 和鏈號(hào) 08A,查圖可知應(yīng)采用滴油潤(rùn)滑。 計(jì)算壓軸力 有