【文章內(nèi)容簡介】 工作原理 PCC204。 15. 0S 型青飼切碎機主要由喂入機構(gòu)、切碎器、拋送機構(gòu)和傳送機構(gòu)等部分組成。切碎器是青飼切碎機的重要工作部件 ,動刀片和拋送葉片安裝在 3個互呈 120176。的刀架上 (如圖 )。切碎機工作時 ,動刀片和拋送葉片在刀架的帶動下繞軸 O旋轉(zhuǎn) (如圖),動刀片 M N 由飼料喂入口的 J 點開始切割物料 , 到 L 點完成一次切割。 3個動刀片依次工作實現(xiàn)青飼切碎機的連續(xù)切割工作。 2. 飼料層 3. 動刀片 4. 拋送葉片 5. 刀架 圖 圖 圖 在圖 中 ,可將動刀片 A 點的速度 v 分解為垂直于刃口的速度 vn 和沿著刃口方本科生畢業(yè)設(shè)計 21 向的速度 v t。 v 與 v n 之間的夾角稱為滑切角 S, tanS稱為滑切系數(shù) ,它的值可以反 映滑切作用的大小 。動刀片 M N 與在 KL 附近安裝的定刀片之間的夾角稱為鉗住角 x(或推擠角 ),該角不能過大 , 否則物料會被推移 , 不利于機器切割 [22]。 動刀片的受力分析 直刃口動刀片的受力分析 直刃口動刀片設(shè)計尺寸如圖 , 為了便于分析 ,其受力情況簡化為如圖 所示情況 (假設(shè)不考慮物料喂入力的影響 )。設(shè)動刀刃上任意一點 A 受力為 F , 它可分解為沿著刀刃方向的滑切力 P 和垂直于刀刃方向的正壓力 N z[ 22 ] , 其中 N z= sq? () P = fN z () F = 22 PNz ? () 式中 ： q——比阻 , 即單 位刃口長的切割阻力 ? S ——參加切割的刃口長度 f ——切割的滑動摩擦因數(shù) 圖 圖 本科生畢業(yè)設(shè)計 22 各種飼料具體的 q 值應(yīng)由試驗確定 (本研究取用玉米秸稈 ) 。 切割玉米秸稈時 S、 q 關(guān)系見表 。 f 與滑切系數(shù) tan? 的關(guān)系見表 。 表 ? 與 q 的關(guān)系 ? / )(? 0 10 20 30 40 50 60 1/ ??cmNq 表 ? 與 f 的關(guān)系 tan? 0 f 0 40 正壓力矩 1T (N z 力對 O 點的力矩 ) 為 T 1= N z ?tan/OG () 滑切力矩 2T （ P 力對 O 點的力矩 ) 為 2T = P OG () 求解直刃口動刀片在切割玉米秸稈時所受的力和力矩的步驟如下 : (1) 根據(jù)已知切碎器的設(shè)計參數(shù) : 最大推擠角 Vmax為 68176。, 切碎器回轉(zhuǎn)中心距定刀的高度為 90 mm ,回轉(zhuǎn)中心到喂入口的最短距離為 150mm , 喂入口寬度為 380 mm , 高度為 110 mm , 見圖 。 本科生畢業(yè)設(shè)計 23 圖 裝參數(shù)圖 (2) 過回轉(zhuǎn)中心 O 作垂直于 M N 線的直線 OG,垂足為 G。 以 O 為圓心 ,OG 為半徑繪圓 , 量得轉(zhuǎn)角 R為 63176。(見圖 )。 圖 刃口動刀片運動軌跡圖 (3) 將轉(zhuǎn)角 R 分成若干份 , 在圓 O 上得出相應(yīng)點 , 并過這些點分別作圓 O 的切線 , 此切線即為刀片在不同轉(zhuǎn)角時的刃口線 , 各刃口線在喂入口內(nèi)的長度即為切割刃口長? S。將不同位置的 ? S 的中點與回轉(zhuǎn)中心 O 相連 , 得出滑切角 ? 、推擠角 ? 。 (4) 由以上圖表及式 (1)～ (5) 即可求出 q、 f 、 N z、 P、 F、 1T 、 2T 。數(shù)據(jù)整理后見表 。 表 刃口動刀片數(shù)據(jù)表 序號 ? /? ? /(? ) ? /(? ) S? /mm q/N 1??cm f Nz/N P/N F/N T1 /N T2 /N?m 1 0 68 60 0 0 0 0 0 0 2 10 58 55 3 20 48 50 4 30 38 42 5 40 28 33 6 45 23 29 7 50 18 25 8 51 17 22 9 56 11 20 10 60 8 17 11 63 5 14 0 0 0 0 0 0 本科生畢業(yè)設(shè)計 24 圓弧刃口動刀片的受力分析 圓弧刃口動刀片設(shè)計尺寸如圖 , 它的安裝尺寸與直刃口動刀片的安裝尺寸相同。為了便于受力分析 (假設(shè)不考慮物料喂入力的影響 )將其簡化為一段圓弧 (見圖 )。設(shè)圓弧上任意一點 A 受力為 F ,過 A作圓弧切線 B C,則 ? = ∠ OA G, 力 F 可分解沿切線方向滑切力 P ′和垂直于切線方向正壓力 zN ′ 圖 弧刃口動刀片結(jié)構(gòu)簡圖 圖 弧刃口動刀片受力簡圖 求解圓弧刃口動刀片在切割玉米秸稈時所受的力和力矩的基本步驟與直刃中的步驟基本相同 , 但略有不同之處是 : 直刃步驟中的位于喂入口中的刀刃線在此作為圓弧刃的弦來處理 , 在此基礎(chǔ)上在喂入口中做出圓弧刀刃線 (圖 )。 ? S ′為圓弧刃落在喂入口中的圓弧長度 。 取圓弧的中點 ,將其與回轉(zhuǎn)中心 O 相連 ,并做出過中點的圓弧切 線 , 可得 ? ′、 ? ′。將數(shù)據(jù)整理成表 。 圖 弧刃動刀片的運動軌跡圖 本科生畢業(yè)設(shè)計 25 動刀片的受力特性曲線 綜合表 、 做出兩種動刀片各個參數(shù)隨轉(zhuǎn)角變化的綜合對比曲線 , 如圖 、 所示。 圖 動刀片的推擠角 ? 、滑切角 ? 隨轉(zhuǎn)角 ? 的變化曲線 圖 刀片的正壓力 N 和滑切力 P 隨轉(zhuǎn)角 R 變化曲線 表 圓弧刃口動刀片數(shù)據(jù)表 序號 ? /? ? /(? ) ? /(? ) S? /mm q/N 1??cm f Nz/N P/N F/N T1 /N T2 /N?m 1 0 68 60 0 0 0 0 0 0 2 10 58 55 3 20 48 50 4 30 38 42 5 40 28 33 6 45 23 29 7 50 18 25 8 51 17 22 9 56 11 20 10 60 8 17 11 63 5 14 0 0 0 0 0 0 本科生畢業(yè)設(shè)計 26 (1) 在 圖 中 , PCCIV 青飼切碎機的動刀片在切割過程中 , 推擠角 ? 和滑切角 ? 隨著切割轉(zhuǎn)角 ? 的增大而急劇減小 。 在 0176?！? 20176。轉(zhuǎn)角內(nèi) , 推擠角很大 , 飼料有被推擠到喂入口右側(cè)的趨勢。 (2) 通過對兩種刀片的推擠角、滑切角變化曲線的對比分析可看出 , 在切割過程中當(dāng) ? 50176。時 , 39。??? , 39。??? 。 直刃口動刀較圓弧刃口動刀對飼料的推擠趨勢要大 。 ? 50176。時 , 39。??? , 39。??? 情況相反。直刃口動刀比圓弧刃口動刀在切割過程中所受阻力要逐漸減小。 (3) 由圖 可以看出 , 動刀片在切割過程中 , 刀片所受的正壓力很大而滑切力 P 相對很小 , 砍切作用遠(yuǎn)大于滑切作用 , 因此 PCC204。 1510S 青飼切碎機對飼料的切割過程主要以砍切為主 , 滑切為輔。 (4) 在圖 中 , 將兩種刀片的正壓力和滑切力曲線進(jìn)行對比可以看出 , 直刃口動刀片的滑切力 P與圓弧刃口動刀片的滑切力 P ′在變化過程中大小大致相當(dāng)。當(dāng) ? 48176。時 , 直刃刀正壓力 N z 小于圓弧刃刀正壓力 39。Nz , 此時直刃動刀比圓弧刃動刀利于滑切 。 當(dāng) ? 48176。時 , 直刃刀正壓力 N z 大于圓弧刃刀正壓力 39。Nz , 此時圓弧刃動刀比直刃動刀利于滑切。 本章小結(jié) 對 PCC204。 15. 0S 型青飼切碎機的兩種動刀片進(jìn)行受力分析 , 深入探討 了動刀片在切碎物料過程中各種參數(shù)的變化規(guī)律 , 從而得出圓弧刃口動刀片在綜合切碎性能上較直刃口動刀片優(yōu)越。 輪刀式青飼切碎機是一種使用較為普遍的機型 [21]。動刀片是青飼切碎機的核心工作部件 , 在切割飼料的過程中受力情況復(fù)雜 , 極易磨損和耐磨性差一直是青飼切碎機存在的主要問題。深入全面地分析研究動刀片的受力及磨損規(guī)律對改善青飼切碎機的工作性能、提高其生產(chǎn)效率和增加使用者的經(jīng)濟效益等都具有十分重要的意義。 本科生畢業(yè)設(shè)計 27 第 6章 切碎機整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 電機選擇 切碎器轉(zhuǎn)速的確定 切碎機的生產(chǎn)率（ hkg ）由下式估算： kablznQ ?60? （ ） 式中： a、 b——喂入口的高與寬（ m） l——理論切碎長度（ m） z——動刀片數(shù)目，一般 z＝ 2～ 6 把 n——切碎器轉(zhuǎn)速（ minr ），一般 n＝ 300～ 500 minr ? ——飼草密度（3mkg）對于秸稈3150~120 mkg??，飼草3500~350 mkg?? k——充滿系數(shù)，可＝ ～ 由已知條件 Q＝ 500 hkg 和前面所設(shè)計的參數(shù)代入上式得： m i n572~)( 50060 rkabl zQn ????????? ? 根據(jù)設(shè)計要求和考慮實際生產(chǎn)過程，這里取 min550rn ? 。 切碎器功率消耗 查閱相關(guān)參考書，已知小型秸稈切碎機每米工作幅寬的平均功率 為 11kW，由此可得該秸稈切碎機消耗的功率為 : 1 .5 4 k W0 .1 411n60 ＝＝＝切 ?CPMN ，則切碎器扭矩 MNnNM CP ????? 切 電機選擇 此次設(shè)計的切碎機為農(nóng)戶用，電壓為 220V，所以在 Z3 系列電機中選擇。此系列小型本科生畢業(yè)設(shè)計 28 直流電機有發(fā)動機和電動機兩種，具有轉(zhuǎn)動慣量小，調(diào)速范圍 廣，體積小重量輕，可用于靜止整流電源供電等優(yōu)點。電機的工作方式是連續(xù)工作制，在海拔不超過 1000m，環(huán)境空氣溫度不超過 40℃ 時，電機能按額定功率正常運轉(zhuǎn)。此系列中電動機電壓等級為 110V,160V,220V 和 440V，發(fā)電機電壓等級為 115V和 230V，其外殼防護等級為 IP21,冷卻方式為 IC01,IC06 或者 IC07。 根據(jù)前面計算得出的切碎器轉(zhuǎn)速和功率消耗，選擇 Z3 型電機中的 23－ 32 型電動機：電壓 220V，額定功率 ，額定 轉(zhuǎn)速 1000 minr 。 計算總傳動比及分配各級傳動比 總傳動比 21 iii ?? : 855501 ＝＝喂nni ? 展開式二級錐齒輪傳動，高速軸 ? ? 21 ~ ii ? ，則： ~~ ?? ii 取 ?i ，則 ??? iii。 V 帶傳動的設(shè)計計算 （ 1） V 帶輪的設(shè)計要求 設(shè)計 V 帶輪時應(yīng)滿足的要求有：質(zhì)量??；結(jié)構(gòu)工藝性好，無過大的鑄造內(nèi) 應(yīng)力，質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時要經(jīng)過動平衡，輪槽工作面要經(jīng)過精細(xì)加工（表 面粗糙度一般應(yīng)為 ）以減帶的磨損，各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度， 以使載荷分布較為均勻等。 （ 2）材料 此處帶輪的材料，采用鑄鐵，材料牌號為 HT200 （ 3）確定計算功率 P ca 由 參 考 資 料 [25] 表 查 得 工 作 情 況 系 數(shù) Kα= ， 設(shè) 計 功 率Pd=KA? Pd ,P= 則 Pd= （ 4）選取帶型 本科生畢業(yè)設(shè)計 29 根據(jù) P ca ， n 由參考資料 [25]圖 確定選用 Z 系列普通 V帶 （ 5） 5501 0 0021 ???? nni （ 6）確定帶輪基準(zhǔn)直徑 d 并驗算帶速 v 由 [25]表 和表 小帶輪基準(zhǔn)直徑 mmdd 501 ? ，外徑 mmda 541 ? （ 7）大帶輪基準(zhǔn)直徑 90)()1(12 ??????? ?dd idd （ 8）按參考資料 [25]式 ()驗算帶的速度 帶速 smvsmndv p /25/m a x11 ????? ? 所以： 帶的速度合適 （ 9）確定 V 帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距 根據(jù)參考資料 [25]式 () 初定中心距：由 )(2)( 21021 dddd ddadd ???? ， 28098 0 ??