【導讀】性能對飼料廠的節(jié)能降耗意義重大。分析了錘片式粉碎機的結構特點,設計出滿足要。建立了錘片式粉碎機轉子的離散化模型，利用ADAMS軟件術對。仿真結果表明，錘片對稱交錯排列轉子的平衡性較好，其中交錯排列轉子。兩端軸承承載情況相近,轉子穩(wěn)定性好。轉子是錘片式粉碎機的主要工作部件。設計者可以充分利用Pro/E單一數(shù)據(jù)庫管理技術，通過改變尺寸參數(shù)來方便。Keywords:Vibration；Simulate；hammersmill；Pro/E；rotor；3Dmodeling

　　

【正文】 ? 考慮到帶輪的安裝固定問題本次設計中將用于三個不 同轉速的皮帶輪設計成一體的，具體布置方案詳見（ 11. 帶輪的機構設計）中帶輪布置簡圖。 11) 帶輪的機構設計 畢業(yè)設計（論文） 32 查《機械設計》表 8— 10 得到采用 B 型 V 帶時相應的皮帶輪輪槽截面尺寸如圖24 所示： 圖 24 V 型帶輪輪槽截面 皮帶輪布置圖如圖 2 26 所示： 畢業(yè)設計（論文） 33 圖 25 與電機相連的皮帶輪結構形狀 畢業(yè)設計（論文） 34 圖 26 與主軸相連的皮帶輪結構形狀 畢業(yè)設計（論文） 35 12） 電動機固定方案 由于本次設計中粉碎機可粉碎不同物料，粉碎速度不同而引起用皮帶輪傳動時兩皮帶輪的中心距不同，因此電動機就不能是固定不動的 ，必須可以移動用來適應不同粉碎速度下的不同中心距。 采用螺紋自鎖的方式來實現(xiàn)。 螺紋連接件采用單線普通螺紋，當螺旋升角（ 39。39。1 42 ~ 3 2? ???）小于螺旋副的當量摩擦角（ ~ ? ???），連接螺紋就能夠自鎖。 采用導軌和 T 型槽利用螺釘來固定。電動機通過導軌移動，螺釘固定在 T 型槽的中來固定電動機。具體方案如圖 28 所示： 圖 27 電動機固定方案圖 畢業(yè)設計（論文） 36 轉子的設計 轉子是錘片式粉碎機的主要工作部件，由主軸、定位套筒錘架板、銷軸、錘片和錘片 隔套等組成。 軸的結構設計 1）初步確定軸的最小直徑 先按式（ 2— 13）初步估算軸的最小直徑 mind 23min 02PdAn? （ 2— 13） 式中： mind — 軸的最小直徑 ,mm ； 0A — 系數(shù) ,可由下表查的； 2P — 輸出軸上的功率， 2PP???(? 帶的傳動效率： )， KW ； 2n — 軸的轉速 ,r/min。 表 22 軸常用幾種材料的 ??T? 及 0A 值 畢業(yè)設計（論文） 37 選取軸的材料為 45 剛，調質處理。根據(jù)上表， 取 0A =120 2PP??? ?? ? 在這里只需計算轉速為 1000r/min 的轉子直徑即可，則有： mind 3 1000 mm?? 25mm? 根據(jù)實際需要去該軸的最小直徑為 12d? ? 40mm。 2）擬定軸上零件的裝配方案 根據(jù)設計的要求該軸上零件的裝配方案如下圖所示： 圖 28 轉子 結構圖 3）各軸段的直徑和長度確定 ， III 軸段右端需制出一軸肩，軸承左端用軸承擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑 D=42mm，由于皮帶輪軸向比較長又考慮到畢業(yè)設計（論文） 38 軸的強度問題所以與皮帶輪配合的軸的長度要小于皮帶 輪寬度，故取12 120L mm? ? 。 。因軸承只需要承受徑向力而承受軸向力很小，故選用深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù) 23d? =40mm，由軸承產品目錄中初步選取 0 基本游隙組、標準精度的深溝球軸承 6308，其尺寸為 4 0 9 0 2 3d D B m m? ? ? ? ?，軸承與軸的周向定位采用過渡配合來保證，此處選軸的直徑尺寸公差為 m6，而23 52L mm? ? 。 56 的直徑為 56 55d mm? ? ，錘片是裝在靠錘架板支撐的銷軸上的。已知粉碎室的寬度為 200mm，為了固定錘架板將軸段 34 設計成帶有螺紋的，用鎖緊螺母來固定錘架板。因此軸段 56 180L mm? ? ， 34 15L mm? ? ，退刀槽寬度為 45 3L mm? ? 。 ，故軸左右兩端是對稱的，右端同樣裝有皮帶輪。 此，已初步確定了軸的直徑和長度，總長度 L=560mm。 4）軸上零件的周向定位 皮帶輪與軸的周向定位均采用平鍵連接，按 12d? ? 40mm 由機械設計手冊查得平鍵截面 1 2 8b h mm mm? ? ?， C 型鍵，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為 100mm，錘架板與軸連接選用 A 型平鍵，尺寸為 1 6 1 0b h m m m m? ? ?。軸承與軸的周向定位是由過度配合來保證的。 5）取軸端倒角為 2 45??，各 軸肩處圓角半徑見圖 34 所示。 錘片的設計 錘片是錘式粉碎機最主要的工作部件 ,也是易損件。我國每年錘片耗用鋼材數(shù)萬畢業(yè)設計（論文） 39 噸以上。提高錘片的使用壽命具有重要意義。錘片的形狀、尺寸、排列方法、線速度對粉碎效率有很大的影響。目前世界上有多種形狀的錘片。各種錘片的使用性能比較見表 23。 表 2— 3 各種錘片使性能比較 錘片類型 使用性能 矩形錘片 通用性好 ,形狀簡單 ,易制造。 焊耐磨合金 延長使用壽命 ,制造成本較高。 階梯形錘片 工作棱角多 ,粉碎效果好 ,但耐磨性差。 尖角錘片 適于粉碎纖維質物料 ,但耐磨 性差。 環(huán)形錘片 只有一個銷孔 ,工作中自動變換工作角因此磨損損均勻 ,使用壽命較長 ,但結構較復雜。 由國家機械行業(yè)標準規(guī)定了錘片的型式，規(guī)格和設計要求。根據(jù)本此的設計要求選擇 I 型錘片，其具體設計圖形如圖 29 所示： 圖 29 錘 片 本次設計中選用 I 型錘片，錘片的具體參數(shù)為： 長度 a:120mm 畢業(yè)設計（論文） 40 寬度 c： 40mm 厚度 e： 3mm 孔到錘片一端的距離 b： 90mm 由于錘片是粉碎機加工的核心部件，所以要求較高。本錘片選擇的金屬材料是65Mn鋼，且經過熱處理。熱處理淬 火區(qū)硬度為 5057HRC,非淬火區(qū)硬度不超過 28HRC。其淬火區(qū)如圖 211 所示： 圖 210 錘片淬火區(qū)分布圖 錘片的排列方式 錘片式粉碎機的轉子不同于機械設備中常見的內部無活動部件的轉子，其執(zhí)行粉碎工作的主要部件 — 錘片，是懸掛在均布于轉子錘架板的銷軸上的，其與銷軸的聯(lián)結方式屬于鉸接，各錘片可繞銷軸自由轉動。 一般來說，不同用途、規(guī)格的錘片式粉碎機轉子的銷軸數(shù)（即圓周均布的錘片組數(shù)）有所不同，但為減少運轉過程中的不平衡，一般均為偶數(shù)；另外，單根銷軸上裝配的錘片數(shù)量時常差別很大，但總的原則是， 同一臺粉碎機關于中心對稱的兩根銷軸上裝配的錘片數(shù)量相同。 如圖 212 所示為四銷軸十六錘片對稱排列轉子結構。 畢業(yè)設計（論文） 41 7654321 圖 211錘片式粉碎機轉子結構 銷軸 隔套 園螺母 止退墊圈 錘片 主軸 錘架板 主軸既起著安裝、支撐錘架板及錘片組的作用，又擔負著動力的輸入；錘架板是將錘片組與主軸連接成一體的中介；銷軸穿過兩錘架板上對稱均布的孔，并與錘片 鉸接；隔套的作用僅是將錘片間隔開來，根據(jù)需要形成各種排列方式。 隔套的長短很容易通 過加工予以改變，其排列位置、順序又可以方便地進行調整，這為錘片組多種排列形式的出現(xiàn)提供了條件。常見的方式有螺旋線排列、對稱排列、交錯排列、 對稱交錯 排列 4 種 （ 龐聲海 和 饒應昌 ， 1989； 杜小強， 20xx） ，如圖 213 所示。 (a) 螺旋線排列 (b) 對稱排列 (c) 交錯排列 畢業(yè)設計（論文） 42 (d) 對稱交錯 排列 圖 212 轉子 錘片 組 排列 (a) 螺旋線排列： 螺旋線排列方式分單、雙螺旋兩種，圖 a為單螺旋線排列。該排 列是最簡單的錘片排列方式，錘片軌跡均勻，不重復， 但 關于主軸中心對稱的各對銷軸上各自錘片組產生的離心力合力的作用線不在同一直線上，存在著不平衡力矩。 (b) 對稱排列： 該排列方式中，關于主軸中心對稱兩銷軸上的錘片安裝對稱，錘片運動軌跡重復。工作過程中，錘片磨損比較均勻。 (c) 交錯排列： 該排列分單片和雙片兩種形式，圖 c為雙片交錯排列。工作中，錘片軌跡均勻，不重復，但工作時物料略有推移，銷軸間隔套品種多。 (d) 對稱交錯 排列： 該方式錘片左右排列對稱，運動軌跡均勻，不重復，軌跡覆蓋區(qū)域廣。 畢業(yè)設計（論文） 43 (a) 螺旋 線排列： 螺旋線排列方式分單、雙螺旋兩種，圖 a為單螺旋線排列。該排列是最簡單的錘片排列方式，錘片軌跡均勻，不重復， 但 關于主軸中心對稱的各對銷軸上各自錘片組產生的離心力合力的作用線不在同一直線上，存在著不平衡力矩。 (b) 對稱排列： 該排列方式中，關于主軸中心對稱兩銷軸上的錘片安裝對稱，錘片運動軌跡重復。工作過程中，錘片磨損比較均勻。 (c) 交錯排列： 該排列分單片和雙片兩種形式，圖 c為雙片交錯排列。工作中，錘片軌跡均勻，不重復，但工作時物料略有推移，銷軸間隔套品種多。 (d) 對稱交錯 排列： 該方式錘片 左右排列對稱，運動軌跡均勻，不重復，軌跡覆蓋區(qū)域廣 [2]。 （銷軸摩擦對錘片式粉碎機轉子振動影響的研究，劉寶， 20xx） 本次設計采用的是對稱交錯布置的錘片排列方式。 錘架板 錘架板起支撐銷軸和錘片的作用。轉盤架的直徑設為 260mm,厚度為 為 具體形狀如圖 214 所示： 轉子的工作直徑為 400mm。 畢業(yè)設計（論文） 44 圖 213 錘架板 套筒的設計 套筒形狀如圖 215 示所示： 圖 214 套 筒 畢業(yè)設計（論文） 45 機架、機殼、輸送裝置及進、出料口設計 機架、機殼：機架用于支持 粉碎機主體和安裝風機；機殼分上下機殼兩部分，內部裝有篩片和轉子。 輸送裝置：包括風機、輸料管和集粉器。 進、出料口：進料斗連接在上機殼上，斗內裝有進料調節(jié)板，控制飼料喂入量。出料口連接在下機殼的下方，物料通過它或進入風機或粉房。 圖 2— 15 進料口、上機殼 常見的臥式錘片式粉碎機結構的示意圖： 圖 216 粉碎機結構示意圖 本次設計也是采用臥式結構。 畢業(yè)設計（論文） 46 3 零件強度校核 軸的強度校核 求軸上的載荷 由于影響主軸強度的因素較多，這里不作全面分析，只能做一個初步的估算。 軸上受力分析： 1）軸上主要承受以下幾種力： ； ，由于不平衡引起的離心力 F離 ； 。 2)求各力的大小 Fp 由于該粉碎機用于粉碎不同的三種物料，其粉碎速度不同，用的 V 帶根數(shù)也不同，因此皮帶輪上壓軸力也不同，由前面得到三種不同情況下的壓軸力為： ? ?minPF ? ? ?39。minPF= ? ?39。39。 minPF ? ： 2F mr??離 式中： m — 質量， /m G g? ， G 為重力， g 為重力加速度， m/s2 ； 畢業(yè)設計（論文） 47 r — 質點距軸心的距離， m； ? — 角速度， 260n??? ， rad/s。 錘片組允許質量差 5 克引起的離心力 1F離 ： 21F mr??離 230nmr ???? ? ????? 242990 .0 0 5 0 .230 N???? ? ? ???? N? 轉子允許中心偏移量引起的離心力 F離 2 ： 已知轉子重 20kg，轉子中心線允許偏移量為 mm； 2F mr??離 2 230nmr ???? ? ????? 20 .0 1 4 2 9 92 0 N1 0 0 0 3 0 ???? ? ? ???? N? 兩項合計： FFF ??離 離 1 離 2 =+ = 轉子重力 G轉 和離心力 1F離 ， F離 2 都是由兩個轉盤傳到主軸上的，離心力方向畢業(yè)設計（論文） 48 隨主軸旋轉而變化。根據(jù)分析，當離心力方向均為鉛垂方向時，對主軸受力最不利，所以現(xiàn)在按 鉛垂方向計算。 ? ?1 2 1 21F F G F F2? ? ? ?盤 盤 轉 離 離 ? ?1 2 0 9 . 8 2 0 2 . 5 5 0 . 6 N2? ? ? ? N? 。 按彎扭合成強度條件校核 求軸上的功率 3P ： 3 7 . 5 0 . 9 6 k W = 7 . 2 k WPP ?? ? ? 轉速為 1000r/min 時軸上彎矩 T 為： 3T 7 .29 5 5 0 0 0 0 N m m1000? ? ? 68760 N mm?? 當轉速為 3229r/min 時，軸上轉矩為 39。3T ： 39。3T 7 .29550000 3229 N m m? ? ? mm?? 39。39。3 7 .295