【正文】 碎 微粉碎 超微粉碎 /超細粉碎 粒徑（ d50） 250～ 25 25～ 1 1～ ～ 100～ 50 50～ 1 1～ 100～ 1 制品稱謂 大塊 顆粒 普通粉 微細粉 微細粉 微米粉 亞微米粉 納米粉 英文翻譯 Mass Pllet Powder Fine/Very fine powder Ultra/Super fine powder 粉碎 過程的施力方式 物料受到外力作用而粉碎，這些外力主要分為：擠壓粉碎、沖擊粉碎、摩擦 粉碎、剪切粉碎、 劈裂彎折粉碎等。 擠壓粉碎 擠壓粉碎是粉碎設備的工作部件對物料施加擠壓作用，作用較緩慢和均勻，物料的粉碎過程也較均勻。 擠壓粉碎屬于有支承粉碎型式，粉碎效率較高， 其中 對輥粉碎機、輥式碎粒機中都含有擠壓粉碎作用。 2 圖 擠壓粉碎 沖擊粉碎 沖擊粉碎 為 高 速運動的粉碎體對物料的沖擊和高速運動的物料向固定壁或靶的沖擊。沖擊粉碎的頻度及力度對制品的粒度影響很大。 圖 沖擊粉碎 摩擦粉碎 摩擦粉碎的主要表現(xiàn)形式是粉碎工件對物料的磨削、碾磨，包括研磨介質對物料的粉碎、齒板或齒圈對高速流動物料的碾磨以及物料和物料之間的摩擦作用。摩擦粉碎是一種高效的粉碎型式，但 當 粉碎構件變得 相對光滑時，摩擦作用的效率就會大幅度 降低，產生大量的 無用熱量， 導致能耗增加， 所以 必須 保持摩擦面的粗糙。 圖 摩擦粉碎 剪切粉碎 3 剪切粉碎的主要表現(xiàn)形式是兩面構件對物料形成剪應力造成物料粉碎，剪切形成的基礎條件是兩個構件同時對物料的作用且互為支承，如同剪刀的兩個刃口。 圖 剪切粉碎 劈裂彎折粉碎 利用楔形工件切入物料，稱為劈裂粉碎，劈裂粉碎需要對物料進行支承才能發(fā)揮高效率。鋒利的楔形物造成的劈裂粉碎是一種介于彎折粉碎和剪切粉碎之間的作用。 具體 劈裂彎折粉碎 示意圖見圖 。 粉碎機 技術 4 粉碎 技術 在 我 國己有 多年 的歷史 ， 主要應用在 飼料粉碎 及農作物秸稈 方面 。 鍘切式粉碎 機 鍘切式粉碎 的主要加工方式 是切斷，其 優(yōu)點 尤為 突出，結構簡單、功耗低、生產率 高。 圖 鍘切式粉碎機 錘片式粉碎機 錘片式粉碎機的粉碎原理為 沖擊粉碎 ，在粉碎過程中由高速旋轉的活動錘片與固定圈的相對運動，使物料在粉碎室內發(fā)生 高速 旋轉，對物料進行粉碎 。 物料達到 想要的 粉碎粒度后通過 選定 篩孔 過濾合格粒度的 飼料。 而且 環(huán)流層 的出現(xiàn)使得被 粉碎 的物料達到 要求后 有些 小顆粒物料不能及時從篩孔正常排出， 而此時因為離心力作用會進 行反復沖擊，形成物料的 多余 粉碎， 這種情況無疑會加大能耗。升溫現(xiàn)象會使物料軟化 ， 部分軟化的物料依附于篩孔上，導致 篩孔 堵塞 ，使粉碎效率下降。 5 圖 錘片 式粉碎機 揉切式 粉 碎機 揉切式粉碎包括揉搓機和揉碎機。工作時，高速旋轉的錘片不斷打擊喂入的秸稈，同時機具凹板上面裝有變高度齒板和定刀，斜齒呈螺旋走向，從而保證了撞擊后產生軸 向運動，秸稈碎段經過隔板空缺部分流向機器的拋送室，然后再由風機拋出。 揉切式粉碎機如圖 所示。 爪齒式（齒爪式）粉碎機 主軸轉速 要求 較高， 導致軸承壽命較短 ， 同時因為主軸轉速較高 ，對粉碎室保護較差，導致 工作可靠性較低，噪聲較高。 組合式式粉碎機如圖 所示。 人們對粉碎機的要求也不斷提高， 今后幾年的粉碎機技術研究應主要集中在以下幾個方面 ［ 3］ ： 因為需求的不同，細分粉碎粒度，開發(fā)專用粉碎機。 風機的研發(fā)，通過風機欲粉碎機的進一步合理優(yōu)化、配合，獲得更高的效率。 設計秸稈 粉碎機 1)考慮材料成分、含水量、喂入量等因素 ,選擇適宜的加工方式。 3)選擇錘片，確定恰當?shù)木€速度。 5)總體布置，考慮使用方便、尺寸大小、經濟性、能耗等因素。 研究思路 分析加工對象的物理和加工特性。 設計的系統(tǒng)做到科學合理，能耗低，結構緊湊。 的適應性較好，適合加工多種類型物料。 配套動力合理，功耗小。 8 機器工作安全可靠，工作部件 耐磨性好，使用操作、維修調整方便，價格便宜。 粉碎室的選擇 環(huán)流層理論 在錘片式粉碎機的粉碎原理中，最經常 出現(xiàn) “環(huán)流層”，經典理論認為，在粉碎機全速區(qū)的錘片和篩片之間，物料形成數(shù)厘米厚度的層流，粗顆粒因為受到離心力較大，所以在貼近篩片的外層， 小顆粒因為受到離心力較小，故而分布在遠離篩片的內層。 其 研究也表明，“環(huán)流層”內的物料密度分布是內松外緊，內層的細粉較難穿越外層過篩，只有通過增大篩板面積的方法才可以提高出篩率 ［ 5］ 。假設嚴格的“環(huán)流層”存在，那么內部的細粉就很難過篩，只有大顆粒與篩孔摩擦產生的細粉才能過篩。某種程度而言，物料在篩面形成的“環(huán)流”是有益的，因為它能形成比錘片打擊更高效的摩擦粉碎，這些卻是值得好好利用的一個方面。 故 物料在圓形粉碎室所受偏心沖擊現(xiàn)象和物料環(huán)流 — 氣流層的存在，是粉碎機性能低、效率差 的根本原因。早期 圓形粉碎室形成物料環(huán)流 — 氣流層如圖 。所謂“水滴式粉碎機”是在國內 85計劃定型的 SFSP錘片式粉碎機基礎上，將上部兩側面原本安裝沖擊齒板的位置改裝成 篩片，這樣當物料進入粉碎機時，就被錘片打擊造成部分粉料直接過篩，略具“水滴式粉碎室”的原理，但和軸向進料型水滴形粉碎室相比，有著本質的差別：軸向進料型的水滴篩上部側面受到的是粉碎機環(huán)流的沖擊，環(huán)流內物料以細粉料為主；徑向進料型的水滴篩上部側面受到的則主要是初次落入的大顆粒物料沖擊。所以只有在大孔徑厚篩板粗粉碎的情況下，齒板改為篩片才具有一定的作用。國內的徑向進料式“水滴形粉碎室”將齒板改為篩片則是一把雙刃劍，促進過篩的同時造成了粉碎制品粒度均勻性變差，總體而言，只能稱為“改變”而不能稱為“改進”。 篩片 物料環(huán)流 — 氣流層 轉盤 錘片 10 圖 水滴型粉碎室形狀 新型梯形粉碎室 劉文廣、劉偉峰通過對粉碎室形狀的分析與研究，設計出一種 新的 粉碎室，如圖 所示。 圖 新型梯形粉碎室 粉碎室的確定 綜合 性考慮，選擇水滴型粉碎室性價比最高、適用性最廣，故而選用水滴型粉碎室。表 2 所示為不同物料最佳粉碎線速度 ［ 7］ 。具《農 業(yè)機械設計手冊》（以后簡稱《農業(yè)手冊》）可知，粉碎精飼料錘片 線速度一般為 50～ 70m/s，粉碎粗飼料錘片末端線速度一般為 70～ 100m/s，本文設計為中、小型粉碎機，主要粉碎程度為粗粉碎得到粗飼料，通過平均速度可選擇錘片末端線速度為 80m/s 轉子速度確定 轉子速度的計算 轉子轉速 可根據錘片速度根據公式： Dvn ?60? 式中 v—— 錘片末端線速度 D—— 轉子回轉直徑 目前，國內各種秸稈粉碎機，實際轉子回轉 直徑有效范圍為 ～ ，為使本文設計緊湊合理，選擇轉子回轉直徑為 。 表 3 不同 型號粉碎機的合理轉速 粉碎機 型號 9FZ25 9FZ27 9FZ29 9FZ31 9FZ33 9FQ20 9FQ30 9FQ40 合理轉速（ r/min） 5400 5200 5000 4800 4500 4800 4500 4000 空載功率最大值（ kw） 配套動力范圍（ kw） ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ 轉速過高可通過公式判定： %30nn ?? 額定 本文設計為中、小型粉碎機，驗算校核并未超出合理轉速范圍。 理論生產率 按下述的經驗公式計算： 2BrnKDQ ? 式中 D—— 轉子直徑 B—— 轉子長度 r—— 物料容重，不同農作物其秸稈容重不同，取麥秸稈與玉米秸稈平均值，秸桿3/ mtr ? n—— 轉子轉速， min/r2830??n K—— 粉碎機結構系數(shù)，一般取 ??K 將各參數(shù)數(shù)值帶入公式有： hTB r nKDQ / 22 ???????? 配套功率計算 依下式計算 QKN 39。 ??? QNK 配套功率 QCN 1? 式中 C1—— 系數(shù) ， ）106(1 ～C ? ，取 81?C Q—— 生產率， hTQ /? 所以 ???? QCN 13 取 kwN 4? 粉碎室寬度的選擇 粉碎室的寬度決定了粉碎物料的多少以及粉碎的效率，因此粉碎室的寬度同樣是粉碎機的一個重要的參數(shù)。所有的軸向進料粉碎機，如自吸式粉碎機和齒爪式粉碎機，都是窄體式設計，但機型一般都偏小。對于大型寬體式粉碎機來說，物料在進入粉碎機后的粉碎過程中，并不會均勻地分布于粉碎室全寬度，而是會發(fā)生偏移，一般來說，轉子兩端 靠近軸承處物料較多，中間物料較少，這樣會造成粉碎機的錘片、篩片磨損不均勻。 根據我國粉碎機系列的設計要求，粉碎機設計的 轉子軸組選取 mmD 320? ，粉碎室寬度 mmB 200? 。 其他裝置確定 為使粉碎機充分發(fā)揮效應完美的粉碎所需粉碎粗飼料 ， 同時 保證 操作工程 安全，喂入口設計為徑向配置，物料喂入方向線與錘片圓周軌跡相交， 便于粉碎。排料采用自重落料形式。錘架呈圓盤形，上面開有錘片銷軸安裝孔，錘片通過銷軸鉸接在錘架上。 第三章 標準件的確定 電機的選擇 由于本次設計為中、小型秸稈粉碎機，并無特殊要求，電源選擇三相電源即可，同時考慮到設計實用性與所設計粉碎機工作條件及生產要求，綜合考慮下在電動機能夠滿足工作條件及生產要求的前提下，保證其質量后選擇價格較低的電動機，以便降低成本、大規(guī)模生產、加大競爭優(yōu)勢。 Y 系列 （ IP44）型三相籠型異步電動機具有較小的轉動慣量和較大的過載能力，因此14 其具有效率高、耗電少、性能好、噪聲低、振動小、體積小 、 性能 可靠、維修方便等優(yōu)點。其技術數(shù)據、外形尺寸如下： 型號： 2112 ?MY 同步轉速： min/3000r 額定功率： kwN 4? 滿載轉速： min/2890r 堵轉轉矩 /額定轉矩： 最大轉矩 /額定轉矩： 級數(shù)： 2 級 機座：中機座 ，中心高 112mm 軸承的選擇 受力分析可知， 在轉子的轉動過程中錘 片所產生 的離心力相互抵消，軸承受到 錘片產生的 徑向力為零，但是由于轉子本身會產生一定的離心力，同時 受 轉子自身的重力 的影響 ，會使軸承受到軸向力。 螺栓的選擇 本文設計所用螺栓主要用于 連接支承 電動機 的鋼板與支架、支承粉碎機的鋼板與支架。連接齒板與機體用螺栓主要是受到拉伸應力 作用 ，故 采用受拉螺栓連接，綜合考慮 選用 GB/T 5783—— 2021 即可 。 墊圈的選擇 15 考慮成本及設計簡便 使用普通小墊圈即可，故選用 GB/T 848—— 2021 第四章 帶的設計及計算 帶及帶輪的選用 本次設計選用 V 帶傳動 ， 摩擦力大，因此可以傳遞較大功率。 確定帶輪基準直徑并驗算帶速 確定 小 帶輪基準直徑 初選小帶輪的基準直徑 dd1。 驗算帶速 驗算帶速 V， 按《機械手冊》式（ 8— 13）驗算帶的 速度 smndv d / 1 ??? ? 因為 smvsm /30/5 ?? ,故帶速選擇合理。根據《機械手冊》式（ 8— 15a），計算大帶輪的基準直徑 dd2： 12 dd idd ? 式中 i—— 傳動比， 3028 900 ??? nni 16 dd1—— 小帶輪的基準直徑 將參數(shù)代入公式得：