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12 屆畢業(yè)設(shè)計 小型物料粉碎機(jī)的設(shè)計 說明書 學(xué)生姓名 張 鋒 學(xué) 號 8031208130 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動化 班 級 12-1 指導(dǎo)教師 萬 暢 日 期 2012-5-28 塔里木大學(xué)教務(wù)處 目錄 前言 ................................................................................................................................................................1 1 緒論 ............................................................................................................................................................2 1.1 本課題研究的目的及意義 ..................................................................................................................2 1.2 本課題的研究現(xiàn)狀和分析 ..................................................................................................................2 1.2.1.現(xiàn)有粉碎機(jī)類型及其特點 ...............................................................................................................2 1.3 本課題需要重點研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路 ......................................................................3 2 錘片式粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)說明 ............................................................................................................................3 2.1 錘片式粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計示意圖 ......................................................................................................3 2.2 錘片式粉碎機(jī)的工作原理 ..................................................................................................................4 3 傳動方案設(shè)計 ............................................................................................................................................4 3.1 電動機(jī)選擇 ..........................................................................................................................................4 3.2 帶傳動的設(shè)計計算 ..............................................................................................................................5 3.3 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ..................................................................................................................................6 4 錘片式粉碎機(jī)的零件說明 ........................................................................................................................7 4.1 轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)直徑 D（MM） 、粉碎室寬度 B（MM）和主軸轉(zhuǎn)速 N (R/MIN) ....................................7 4.2 錘片選擇 ..............................................................................................................................................7 4.3 篩子設(shè)計 ..............................................................................................................................................8 4.4 錘篩間隙設(shè)計 ......................................................................................................................................8 4.5 轉(zhuǎn)子設(shè)計 ..............................................................................................................................................9 4.6 喂料裝置設(shè)計 ......................................................................................................................................9 4.7 閘板設(shè)計 ............................................................................................................................................10 4.8 粉碎室設(shè)計 ........................................................................................................................................10 5 軸的設(shè)計 ..................................................................................................................................................10 6 鍵選擇與校核 ..........................................................................................................................................11 7 軸的校核 ..................................................................................................................................................12 8 軸承 ..........................................................................................................................................................13 8.1 軸承的選擇 ........................................................................................................................................13 8.2 軸承的潤滑和密封 ............................................................................................................................14 8.3 軸承的密封 ........................................................................................................................................14 8.4 軸承端蓋的設(shè)計 ................................................................................................................................14 9 軸系零件的定位 ......................................................................................................................................14 9.1 軸向定位 ............................................................................................................................................14 9.2 周向定位 ............................................................................................................................................14 10 機(jī)架設(shè)計 ................................................................................................................................................14 11 箱體的設(shè)計 ............................................................................................................................................15 12 錘片式粉碎機(jī)注意事項、調(diào)試、維護(hù)和保養(yǎng) ....................................................................................15 13 結(jié)論 ........................................................................................................................................................16 致謝 ..............................................................................................................................................................17 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................................................18 塔里木大學(xué)畢業(yè)論文 1 前言 小型物料含有豐富營養(yǎng)成分，且具有較高的食用價值和工業(yè)價值。本課題的設(shè)計，對發(fā)展小型 物料深加工，增加財政收入，幫助山區(qū)農(nóng)民脫貧致富將起到積極的推進(jìn)作用。 本設(shè)計以增加粉碎能力和篩分效率入手，要設(shè)計一種高效、低耗、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、使 用安全的小型物料粉碎機(jī)。我的設(shè)計思路為：制定方案選擇功率設(shè)計帶傳動設(shè)計粉碎室寬 度、轉(zhuǎn)子直徑進(jìn)行細(xì)節(jié)方面的設(shè)計（包括軸、篩子、錘片選擇、軸承密封裝置、機(jī)架、連接件 等）進(jìn)行軸、鍵的強(qiáng)度校核畫零件圖和裝配圖編寫說明書。 該粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，粉碎室比較窄，生產(chǎn)率比較高主要包括轉(zhuǎn)子、錘片、主軸、喂料口、閘 板、篩子、粉碎室、機(jī)架等部分，以小功率的電動機(jī)為動力源，采用帶傳動，利用高速旋轉(zhuǎn)的錘 片對進(jìn)入粉碎室的物料進(jìn)行反復(fù)錘擊，加上轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)離心力作用，使物料在粉碎室與篩片問相 互撞擊摩擦，利用篩片孔的直徑控制加工產(chǎn)品粒度，最后粉碎成細(xì)0.12mm 的小粉末，粉碎后的 顆粒通過篩片進(jìn)入出粉管經(jīng)出料口排出。 塔里木大學(xué)畢業(yè)論文 2 1 緒論 1.1 本課題研究的目的及意義 粉碎是利用機(jī)械的方法克服固體物料內(nèi)的凝聚力而將其破碎的一種操作，它是食品加工的基 本操作之一，習(xí)慣上稱作為破碎。粉碎在工業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品加工行業(yè)具有重要的作用。而小型物料不 但包括日常的生活用品，如花椒、玉米等日常生活用品，也包括某些材料如藥材等。在這些材料 的加工過程中離不開粉碎機(jī)，隨意對粉碎機(jī)的研究是順應(yīng)省會生產(chǎn)的需要。 隨著化工、建材、非金屬礦、涂料等行業(yè)的發(fā)展,人們對非金屬礦物原料的產(chǎn)品細(xì)度要求越來 越高。例如,超細(xì)粉可作為超導(dǎo)材料的添加劑某些藥品只有達(dá)到微米級才能被人體吸收彩色顯像管 用的石墨乳、精細(xì)化工中的化妝品以及油漆、涂料等均需要產(chǎn)品細(xì)膩而均勻。 同時，粉碎機(jī)還應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品的加工，農(nóng)業(yè)是我國的基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)、是國家發(fā)展的根本，機(jī)械化 的普及，不僅使農(nóng)業(yè)加強(qiáng)了農(nóng)業(yè)化生產(chǎn)，同時也減輕了農(nóng)民的勞動強(qiáng)度。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國北 方地區(qū)種植小麥、玉米等農(nóng)作物約占我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的 45%以上，同年出口量北方地區(qū)占全國達(dá) 20%左 右。因此我國北方地區(qū)更需要實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)，從而提高農(nóng)業(yè)的勞動生產(chǎn)率。如今我國北方 大部分地區(qū)基本上從種到收到入倉，實現(xiàn)了機(jī)械化作業(yè)，并且機(jī)械化技術(shù)越來越高，這就需要我 們更進(jìn)一步的研究小型物料粉碎機(jī)，使其相關(guān)性能滿足農(nóng)產(chǎn)品加工的需求。 在粉碎工業(yè)粉碎機(jī)的地位是不可或缺的，各種各樣的粉碎機(jī)雖然工作原理不盡相同，但是所 產(chǎn)生的意義都是相同的。粉碎是利用機(jī)械的方法克服固體物料內(nèi)的凝聚力而將其破碎的一種操作， 屬于尺寸減小機(jī)械的范疇，對物料施加一定的外力，克服分子間的內(nèi)聚力，就將物料分裂破碎的 操作稱為尺寸減小，而物料的化學(xué)性質(zhì)不會發(fā)生變化。本設(shè)計從增加粉碎能力和篩分效率入手， 進(jìn)行了各種方案的探討，要設(shè)計一種具有高效、低耗、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、使用安全的小型粉 碎機(jī)。 1.2 本課題的研究現(xiàn)狀和分析 我國粉碎機(jī)是隨著 20 世紀(jì)五六十年代養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來的。1972 年在山東紅旗爪齒 式粉碎機(jī)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了全國系列化。國內(nèi)常用的普通粉碎機(jī)主要有錘片式和齒爪式兩種，它 們都是采用機(jī)械的方法對原料以沖擊方式進(jìn)行粉碎。被粉碎的原料有谷粒類、果蔬類、莖稈類、 餅粕類和礦物類等，起適用范圍廣泛，通用性強(qiáng)，而且構(gòu)造簡單，生產(chǎn)效率高，易于控制產(chǎn)品的 粒度，適用維修方便、可靠。目前，國內(nèi)小型粉碎機(jī)多為爪式，產(chǎn)量低、粉碎粒度不易調(diào)整。在 農(nóng)戶中還有使用柴油機(jī)帶動的粉碎機(jī)（如 9F-36 等型號） ，其噪音大，使用不方便。 例如：正昌 138 系列冠軍王粉碎機(jī)采用組合多腔粉碎室，粉碎效率較普通機(jī)型提高 l0一 30。牧羊 SWFP66100 型錘片式微粉碎機(jī)采用可調(diào)節(jié)的軸端進(jìn)風(fēng)口。有效改善了粉碎機(jī)的輔助 吸風(fēng)系統(tǒng)，提高了粉提高了粉碎效率。 國外典型的錘片式飼料粉碎機(jī)。由于錘片式粉碎機(jī)的技術(shù)進(jìn)步，飼料粉碎作業(yè)具有更高的效 率、更低的電耗和成本。 例如：北美地區(qū)使用的錘片式粉碎機(jī)，直徑達(dá) 1.9m，篩片面積 4.5m2，轉(zhuǎn)速 3600rmin ，錘 片線速度 107ms，功率 447kW，大多還配有供風(fēng)系統(tǒng)用于氣力輸送。 美國 Roskamp Champion(CPM)公司的 HM 系列水滴型臥式錘片粉碎機(jī)，篩孔采用交錯開孔 排列布置方式，采用不同篩孔直徑(324.8mm)的篩片組合使用，效率提高 1015，可通 過調(diào)節(jié)錘篩間隙來控制產(chǎn)品粒度。 荷蘭 Van Aarsen 公司的 2D 系列錘片式粉碎機(jī)兩側(cè)裝有遙控電動換篩裝置，在運(yùn)行中即可更 換篩板，配有自動電磁清潔系統(tǒng)，適應(yīng)性得到提高。 意大利 GBS 公司的 MSVl2025 型立式粉碎機(jī)，機(jī)體內(nèi)部涂覆耐磨材料顯著降低了粉碎機(jī)噪 聲。 瑞士 Buhler 公司的 DFZK 一 2 型系列雙立軸錘片式粉碎機(jī)，自動控制系統(tǒng)中配備有重顆粒剔 除、實時監(jiān)測堵料等功能，先進(jìn)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和動力配備使得該機(jī)的單位產(chǎn)量電耗相對早先機(jī) 型有所降低。 1.2.1.現(xiàn)有粉碎機(jī)類型及其特點 （1）沖擊式粉碎機(jī) 目前帶有內(nèi)分級結(jié)構(gòu)的沖擊式粉碎機(jī)也很普遍，要注意分級系統(tǒng)與粉碎機(jī)的粉碎腔的有機(jī)結(jié) 合，特別是在分級系統(tǒng)的葉片設(shè)計與調(diào)整上氣流的流動方面。生產(chǎn)實踐中，有些企業(yè)往往注重粉 碎機(jī)部分而忽略了分極系統(tǒng)，結(jié)果設(shè)備使用不理想。 （2）振動粉碎機(jī) 塔里木大學(xué)畢業(yè)論文 3 有水平型氣流磨、垂直環(huán)形氣流磨、對沖式氣流磨、流化床式氣流磨、靶式氣流磨、旋轉(zhuǎn)式 氣流粉碎機(jī)等。其粉碎機(jī)理也是靠沖擊，不過是靠高速氣流推帶物料，使物料與物料、氣流、固 定機(jī)件(沖突板)的沖擊而粉碎的干式、連續(xù)作業(yè)。可適用于礦靶式和旋轉(zhuǎn)式還可以用作塑料及纖 維分布區(qū)域很窄。又因為氣體在噴嘴處所以粉碎溫度很低，可用于低溫點和粉碎機(jī)的設(shè)各投資大、 能耗大、運(yùn)轉(zhuǎn)成本高，所以其應(yīng)用受到了很大限制。一般只在高值高檔產(chǎn)品才使用。此外。尚有 稱噴射粉碎法的，是氣流粉碎的別稱。原理是利用流體能量進(jìn)行噴射而使物料粉碎。有超聲波沖 擊粉碎、噴射沖擊、噴氣粉碎等。其本質(zhì)都是在循環(huán)氣流中運(yùn)動的粒子能中心部位被加速，引起 相互沖突而式粉碎機(jī)一類使用于硬質(zhì)性物料粉碎。 （3）膠體磨 膠體磨是一種高速旋轉(zhuǎn)、靠沖擊、剪切和摩擦而粉碎的濕式、連續(xù)作業(yè)國有多種產(chǎn)品。缺點 是對固液濃度比有一定要求，且要求破碎比鞍大時，需多次磨才能達(dá)到要求。 （4）錘片式粉碎機(jī) 錘片式粉碎機(jī)是利用高速旋轉(zhuǎn)的錘片對進(jìn)入粉碎室的物料反復(fù)錘擊，加上轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)離心力 作用，使物料與粉碎室內(nèi)的篩片相互撞擊摩擦，利用篩片控制加工產(chǎn)品粒度，粉碎成細(xì)小粉末。 粉碎機(jī)采用雙圓盤轉(zhuǎn)子，中間設(shè)置架板，既作轉(zhuǎn)予骨架支撐兩片圓盤，又起到風(fēng)機(jī)葉片的作用， 在轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時造成負(fù)壓，實現(xiàn)了軸向高負(fù)壓進(jìn)料和高壓差排料的理想設(shè)計。其特點是機(jī)構(gòu)簡 單，粉碎室比較窄，具有溫度低、噪音小、效率高等特點。適宜制藥、食品、化工、科研、冶金 等工業(yè)部門將含淀粉的物料或礦石等干燥的物料。粒度大小通過更換不同孔徑的網(wǎng)篩獲得 （5）齒爪式粉碎機(jī) 齒爪式粉碎機(jī)對物料的粉碎以打擊為主，兼有擠壓、鋸切碎等。其主要有進(jìn)料口、動齒盤轉(zhuǎn) 子、定齒盤、包角為 360o的環(huán)篩和排料口等組成。工作時，物料從喂料斗軸向喂入，落入粉碎室 的物料在定齒的支撐作用下，受到定、動齒盤和篩片的沖擊、碰撞與搓擦作用，粉碎后的顆粒通 過篩片進(jìn)入出粉管經(jīng)出料口排出。定齒盤上有兩圈齒，齒的斷面呈扁矩形，動齒盤上安裝有三圈 齒，其橫截斷面呈圓、扁矩形。其缺點是噪聲和粉塵較大。 1.2.2 現(xiàn)有的粉碎方法: （1）壓碎 物料在兩平面間受到緩慢增長的壓力作用而粉碎。對大塊物料，第一步多采用此 法處理。 （2）劈碎 物料受楔狀刀具的作用而被分裂。多用于脆性材料的破碎。 （3）剪碎 物料在兩個破碎工作面間，如同承受載荷的兩支點（或多支點）梁，除了外力作 用點受劈力外，還發(fā)生彎曲折斷。多用于硬脆性大塊物料的破碎。 （4）擊碎 外力在瞬間受到外來的沖擊力而被擊碎。 （5) 磨碎 物料在兩個工作面或各種形狀的研磨面之間受到摩擦、剪切作用而被削成為細(xì)粒。 1.3 本課題需要重點研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路 本設(shè)計設(shè)計一種小型粉碎機(jī)，采用錘片式、水滴型篩片結(jié)構(gòu)，頂端徑向進(jìn)料，具有操作方便、 質(zhì)量輕、生產(chǎn)率高的特點，解決了粉碎機(jī)的過載問題，使電機(jī)工作穩(wěn)定，本設(shè)計重點研究采用動 力源為電動機(jī)，帶動粉碎機(jī)，將小型物料粉碎小型物料在粉碎室內(nèi)受錘片與物料問相互撞擊，粉 碎成細(xì)小粉末實現(xiàn)對花椒的中等粉碎，要求成品粒度 0.1-2mm。 （1）根據(jù)小型粉碎機(jī)的生產(chǎn)率選擇合適的配套功率。 （2）確定傳動方式。 （3）根據(jù)配套功率設(shè)計粉碎室寬度 B、錘片數(shù) Z、轉(zhuǎn)子直徑 D 等。 （4）畫出零件圖和裝配圖。 （5）對軸和鍵進(jìn)行校核計算。 （6）制定粉碎機(jī)的注意事項、日常維護(hù)和檢修方案。 2 錘片式粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)說明 2.1 錘片式粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計示意圖 經(jīng)過探討，確定小型物料粉碎機(jī)的總體結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)子、錘片、主軸、喂料口、閘板、篩子、 粉碎室、機(jī)架等。 整個機(jī)體左右對稱，轉(zhuǎn)子可以正反轉(zhuǎn)工作。當(dāng)錘片一側(cè)磨損后，可改變轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向，不需 停車來調(diào)換錘片。 塔里木大學(xué)畢業(yè)論文 4 583924671 1.喂料斗 2.閘板 3.粉碎室 4.轉(zhuǎn)子 5.軸 6.錘片 7.篩片 8.出料口 9.機(jī)架 圖 2-1 錘片式粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)圖 2.2 錘片式粉碎機(jī)的工作原理 工作時,電動機(jī)通過皮帶傳動帶動粉碎機(jī)的軸高速回轉(zhuǎn)，物料從喂料斗進(jìn)入粉碎室后,受到高 速回轉(zhuǎn)錘片的打擊而破裂,并以較高的速度飛向篩片,與篩片撞擊和摩擦后進(jìn)一步破碎,通過如此反 復(fù)打擊, 物料被粉碎成小碎粒。利用篩片孔的直徑控制加工產(chǎn)品粒度，最后粉碎成細(xì)0.12mm 的 小粉末 ，粉碎后的顆粒通過篩片進(jìn)入出粉管經(jīng)出料口排出。錘片粉碎機(jī)的工作過程主要由兩方面 構(gòu)成:一是物料受錘片的沖擊作用；二是錘片和物料、篩片和物料相互間的摩擦作用。 3 傳動方案設(shè)計 綜合考慮效率、質(zhì)量、運(yùn)動性能、生產(chǎn)條件。選擇用普通 V 帶傳動。帶傳動具有良好的撓性， 可緩和沖擊，吸收振動，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉等優(yōu)點。 3.1 電動機(jī)選擇 (1)配用的電動機(jī)的功率 P(KW)的大小，要根據(jù)粉碎機(jī)粉碎小型物料的生產(chǎn)能力 Q(t/h)來決 定，不宜過大或過小。一般應(yīng)按下式計算：P=(6.410.5)Q。如要求粉碎得較細(xì)，系數(shù)的值可取 大一點， ，如要求粉碎得較粗，系數(shù)的值可取小一點。 ，按照經(jīng)驗取 Q=100kg/h，則電動機(jī)的功率 P=10.5100=1.05kw，查機(jī)械手冊綜合考慮選用 Y 型三相異步電動機(jī) Y90s-2。 表 3-1 電動機(jī)主要性能 型 號 額定功率 kw滿載轉(zhuǎn)速 minr額定電流 A 效 率 % 功率因數(shù) 額 定 轉(zhuǎn) 矩最 大 轉(zhuǎn) 矩 電動機(jī)質(zhì) 量 kg Y90s-2 1.5 2840 3.44 78 0.78 2.3 22 塔里木大學(xué)畢業(yè)論文 5 表 3-2 電動機(jī)主要外形尺寸 電動機(jī)主要外形安裝尺寸如圖 3-1 圖 3-1 電動機(jī)外形尺寸圖 3.2 帶傳動的設(shè)計計算 （1）確定計算功率 Pca=kAP=1.11. 5=1.65KW （3-1 ） 其中 kA 為工作系數(shù)，P 為傳動的額定功率。 （2）選擇 V 帶的帶型 根據(jù) Pca、n 1 由機(jī)械設(shè)計第八版圖 811 選用 Y 型帶。 （3）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 并驗算帶速 Vd 初選主動輪的基準(zhǔn)直徑 。由機(jī)械設(shè)計第八版表 86 和表 88，取大帶輪的基準(zhǔn)直徑 1 =40mm =20mm。 （3-1dmin)(d 2） 驗算帶速 V = m/s （3-1063.4Vd95.106284. 3） 因為 5m/s
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