【文章內(nèi)容簡介】 河南機電高等專科學校畢業(yè)設(shè)計 16備的方向發(fā)展；粉碎室內(nèi)的粉碎區(qū)即有效粉碎點的數(shù)量由一個發(fā)展為多個；歐美各國因為物料原料的特點曾使錘片粉碎機向兩個方向發(fā)展：美國式追求篩板面積大，而歐洲式講究沖擊齒板面積大。 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設(shè)計 17第 3 章 總體方案選擇與設(shè)計 總體方案小型粉碎機的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，體小靈活，造價低，采用單相電機驅(qū)動。從而可以根據(jù)自養(yǎng)禽畜及飼料資源情況，進行自行飼料加工，無疑有利于農(nóng)村開發(fā)和利用飼料資源，發(fā)展畜牧業(yè)生產(chǎn)，活躍商品經(jīng)濟。總體方案設(shè)計的核心主要是粉碎室、轉(zhuǎn)子及主要性能參數(shù)的設(shè)計與計算。粉碎機粉碎室的結(jié)構(gòu)形式對粉碎性能有重要影響。目前粉碎室的型式主要有圓型、橢圓型、水滴型等。圓型模式相對來說制造方便，但物料在喂料口沿切向進入粉碎機時，可能會彈出，存在一定損耗。而橢圓型的型式，按照現(xiàn)有的設(shè)計理論和方法還不能僅經(jīng)過計算就能獲得這些主要參數(shù)的最佳值。因此，由粉碎理論綜合考慮，破壞物料在粉碎室內(nèi)所形成的環(huán)流，是提高粉碎效率、降低能耗的關(guān)鍵。為此，設(shè)計了水滴型粉碎室。使物料環(huán)流在篩片與轉(zhuǎn)子組成的水滴型粉碎室內(nèi)，由于錘篩間隙不等受到破壞，同時增加了錘片對物料的打擊次數(shù)，使已經(jīng)粉碎好的物料能及時通過篩孔排出。達到了提高粉碎能力，排粉效率和降低能耗的目的。如圖 31 所示：圖 31 粉碎室及轉(zhuǎn)子的配置 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設(shè)計 18 粉碎室參數(shù)確定粉碎機采用雙圓盤轉(zhuǎn)子，中間設(shè)計架板，既做轉(zhuǎn)子骨架支撐兩片圓盤，又起到風機葉片的作用，在轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時造成負壓，實現(xiàn)了軸向高負壓進料和高壓差排料的理想設(shè)計。轉(zhuǎn)子直徑 D 和粉碎寬度 B 是粉碎機的主要參數(shù)之一。兩者之積可以用一下經(jīng)驗公式取得： （31）N/VKDB0?式中：V——錘片末端線速度 K0——經(jīng)驗系數(shù)，一般取 — N——配套動力同時，兩者應(yīng)有一定的比例關(guān)系，通常 . D 和 B 確定之后，/?為了降低噪音，一般采用大轉(zhuǎn)子低轉(zhuǎn)速，確定要根據(jù)粉碎物料的品種具體分析。如果以粉碎玉米顆粒為主，要采用較小的 B 和較大的 D；如果是以粉碎牧草為主，則要采用較大的 B 和較小的 D。為了增大飼料喂入口的尺寸，必須增加粉碎室的寬度。若過寬必然導(dǎo)致轉(zhuǎn)子懸臂過長受力不良，因此，本機轉(zhuǎn)子直徑依據(jù)我國機系列型譜設(shè)計要求和以往經(jīng)驗設(shè)計為 D=300mm，粉碎室寬度 B=150mm，其比值,符合設(shè)計要求。轉(zhuǎn)子在粉碎室內(nèi)為偏心配置，偏心距 C=5mm。由于飼料D/2?喂入口占據(jù)一部分位置，取篩片有效包角為 3000。錘篩間隙 是影響粉碎機的重要性能參數(shù)之一。粉碎機在工作時，粉碎室R?內(nèi)錘片末端和篩片之間有一層隨錘片旋轉(zhuǎn)著的物料環(huán)流氣流層，其平均速度約為錘片速度的一半，這將降低打擊作用，增加摩擦功耗。由于離心力的作用，粗顆粒處在環(huán)流層外層（靠近篩面），得不到很好的粉碎，而細粒處在環(huán)流層的內(nèi)層，難以從篩孔及時排出，這就不能保證粗粒的粉碎效果，同時又使細粒產(chǎn)生過分粉碎現(xiàn)象。在齒板區(qū)，由于細粒不能及時排出，被錘片反彈出的細粒到不了齒板的作用面而沉入被粉碎的物料層中，要粉碎物料層中的粗粒就需要更多的能量，環(huán)流層中細粒和粗粒的數(shù)量隨喂入量的增加而增加，結(jié)果惡化了物料加工量，降低了產(chǎn)品的均勻度。 過大時，這種情況更加嚴重。相反，如果 過小，環(huán)流物R? R?料層的速度就大，致使粉碎后的物料不易通過篩孔，使產(chǎn)品粒度偏細，從而增加能量消耗，一般取 =12mm；粉碎谷物時 =8mm，粉碎莖蔓類時R?=14mm。R?為使本機能夠粉碎精、粗飼料，喂入口設(shè)計為切向式配置，物料喂入口方向 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設(shè)計 19與錘片圓周軌跡相交，相交值 S=30mm 左右，喂入口下邊緣和轉(zhuǎn)子中心線與轉(zhuǎn)子水平線夾角 670 左右，可保證喂入料不架空，不反料，并能增強錘片打擊性??能。排料采用自重落料形式。 主要性能指標計算 錘片速度及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速錘片末端線速度對粉碎機的生產(chǎn)率和功耗有很大的影響。錘片末端線速度增大時，錘片對物料的打擊、搓擦和磨碎作用增強，能增加粉碎能力和產(chǎn)品細v度，但 過大則機器的空載功率增加，同時因轉(zhuǎn)子不平衡產(chǎn)生的噪音和振動也隨之增加，粉碎能力反而下降。因此合適的 值對提高粉碎機性能至關(guān)重要。v錘片撞擊力的強弱與其工作速度大小有關(guān)，但考慮到粉碎時可能是幾種物料的混合，同時本機是小型粉碎機，以粉碎精料為主，故錘片速度選為 50m/s。由此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為： (32)???? 取 n=3600rpm式中：D——轉(zhuǎn)子直徑，D= 額定生產(chǎn)能力粉碎機的額定生產(chǎn)能力是指在粉碎機生產(chǎn)實踐的時候，該機性能良好，使用中沒有發(fā)現(xiàn)任何問題時工作一小時所能粉碎的飼料重量?？砂聪率鼋?jīng)驗公式計算： (33)???n?式中，D、B——轉(zhuǎn)子直徑及轉(zhuǎn)子長度 m； ——物料容量，玉米 ；? ?? ——轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速， n=3500rpm；n K——粉碎機結(jié)構(gòu)系數(shù)（與其結(jié)構(gòu)型式、篩片結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)），一般K=— 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設(shè)計 20 配套功率和電機的選擇 配套功率粉碎機配套主要決定其生產(chǎn)能力的大小，依照下式計算： (34)(KW)??? 式中，Q——粉碎機理論生產(chǎn)率 t/h； K/——配套動力系數(shù)，K /=—，一般粗粉碎取小值，細粉碎取大值。 選擇電動機電動機選擇包括選擇類型，結(jié)構(gòu)型式，容量（功率）和轉(zhuǎn)速，并確定型號。工業(yè)上一般用三相交流電源，無特殊要求一般應(yīng)選三相交流異步電動機。最常用的電動機是 Y 系列籠型三相異步交流電動機。其效率高、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、維護方便、價格低、適用于不易燃、不易爆，無腐蝕性氣體和無特殊要求的場合。因此按工作要求和工作條件，選用一般用途的 Y（ IP44）系列三相異步電動機。卷軸筒的輸出功率 前面已經(jīng)算得為 ,因WP此電動機輸出功率 可以為：d (35)?d?式中， ——傳動裝置的總效率，其中 ，分別為 V 帶傳動效率，321???滾動軸承效率，圓柱齒輪傳動效率。通過查取機械設(shè)計手冊，取 ， ， ，?.?取 .????代入原來式子，故： (36)?因此選取電動機額定功率 。e為了選擇電動機的轉(zhuǎn)速，可推算出電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍。由機械設(shè)計手冊查得 V 帶傳動常用范圍比范圍 i1=24,單級圓柱齒輪傳動比范圍 i2=36，則電動機轉(zhuǎn)速可選范圍為 。min/215821rinwd???可見同步轉(zhuǎn)速為 750r/min、1000r/min 和 1500r/min 的電動機均符合。選定電動機的型號為 、安裝尺寸，并列表記錄備用。 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設(shè)計 21第 4 章 軸和軸承的相關(guān)設(shè)計 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要考慮以下因素：軸在機器中的安裝位置及形式；軸上安裝的零件的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸連接的方法；載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝等。設(shè)計時，必須針對不同情況進行具體分析。但必須滿足：軸和裝在軸上的零件要有準確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。軸的校核計算應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計算方法，并恰當?shù)剡x取其許用應(yīng)力。主軸上安裝有轉(zhuǎn)子和小帶輪，通過滾動軸承和支座連接在一起。軸與轉(zhuǎn)子以及小帶輪的連接為鍵連接，與支座的連接為軸承連接，且小帶輪和軸承都需要在軸向設(shè)置定位軸肩，小帶輪外端采用螺母定位限制其軸向移動。轉(zhuǎn)子長度為120mm，粉碎有效寬度為 150mm，小帶輪與軸配合處的輪轂寬度為 53mm?？紤]到以上因素，設(shè)計主動輪軸結(jié)構(gòu)如圖所示。圖 41 主軸結(jié)構(gòu)簡圖主軸上 段為螺紋段，用于裝螺母和墊片以固定帶輪的軸向移動，考慮到AB小帶輪的孔徑為 ，選用 的螺母進行軸端固定，所以在此段加工m2620M的螺紋，長度為 ； 段安裝小帶輪，由于小帶輪孔徑為 ，20?M3BCm26故此段軸徑為 ，長度為 ，同時考慮到帶輪右端的軸向定位，在此段5C 處設(shè)計高度為 的軸肩；CD 段安裝滾動軸承與箱體相連接，此段直徑為2，選用型號為 6006 的深溝球軸承，由于用的軸承的寬度為 ，內(nèi)徑為30 13 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設(shè)計 22，設(shè)計長度為 的外圈擋片來定位軸承外圈，同時要考慮端蓋的結(jié)構(gòu)，m30m10故此段長度為 ，軸與滾動軸承配合為過渡配合，此處選軸的直徑尺寸公差42為 ；DE 段和 FG 段安裝轉(zhuǎn)子，由前章設(shè)計的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)可知這兩段的直徑應(yīng)為6，又考慮到轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和粉碎室的整體尺寸，設(shè)計這兩段的長度為 ；40 m25EF 段用于轉(zhuǎn)盤的軸向固定，在此處設(shè)計高度為 的軸肩，由轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)可知m5此段長度為 ；GH 段同樣安裝與 CD 段相同的滾動軸承，故此段直徑為m120，長度為 ，軸與滾動軸承配合為過渡配合，此處選軸的直徑尺寸公差303為 。6軸上零件的軸向定位，采用鍵連接，實現(xiàn)軸上零件的周向定位和運動及動力的傳遞。BC 段小帶輪和主軸通過圓頭平鍵連接傳遞運動和轉(zhuǎn)矩，根據(jù)該段直徑值參考設(shè)計手冊[2]，得出該處平鍵公稱尺寸為 ，鍵槽用銑削刀mhb78??加工，長度為 ，由于小帶輪和軸的配合為間隙很小的配合，故采用m45配合。轉(zhuǎn)子的周向定位和動力傳遞也是通過平鍵實現(xiàn)的，此處采用平頭鍵6/7kH連接，同樣根據(jù)此段軸徑由設(shè)計手冊查得平鍵截面 ，鍵長為hb812，由于轉(zhuǎn)盤和軸的配合為間隙很小的配合，故采用 配合。軸上倒角12 6/7kH均為 ，以便于安裝軸上零件。045? 主軸的校核，估算最小直徑。選取軸的材料為 45 剛，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機械設(shè)計手冊[2]，取 ，于是得012A? （51）33min0 ??式中 p 和 n 分別為軸的功率和轉(zhuǎn)速。2．由設(shè)計的軸的結(jié)構(gòu)可知軸的最小直徑滿足要求，現(xiàn)在對軸進行精確校核。軸的計算簡圖，如圖 52 所示：TFN NT F1NH1NH2圖 42 軸的計算簡圖 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設(shè)計 231）計算圖中各力—帶輪的壓軸力，由前面帶傳動的計算中得 =520N；F FT—專遞的轉(zhuǎn)矩，由前面的計算得 T=8186Nmm—轉(zhuǎn)子對軸的壓力，估計轉(zhuǎn)子重量為 30kg；則1 =3010=300N；1FN—軸承對軸的支撐力為 F1 的一半，即 N=150NNH1=52063/183=179N，NH2=520 －179= 341 N做出各平面受力分析圖、彎矩圖和扭矩圖，如圖 53 所示：F=520NNH1=179NNH2=341NMH=32760Nmm F1=300NN=150N N=150NMV=13725Nmmb 垂直面受力分析及彎矩圖a 水平面受力分析及彎矩圖T=8186Nmm 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設(shè)計 24c 扭矩圖圖 43 各平面受力分析圖、彎矩圖和扭矩圖由圖 52 和圖 53 可知，d 截面為危險截面，算出 d 截面的總彎矩和扭矩： MH=32760Nmm T=8186Nmm2）按彎扭組合成應(yīng)力校核軸的強度進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度。根據(jù)計算公式及上面所算的 截面的彎矩和扭矩，以及軸運動時需正反轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為d對稱循環(huán)變應(yīng)力，取 =1，軸的計算應(yīng)力：? （52）22223()760(18)???????前已選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由設(shè)計手冊查得 。因此??160aMP???﹤