1、河南機電高等?？茖W校 畢業設計說明書 設計題目：設計題目：基于 SolidWorks 的錘片式飼料粉碎機的設 計 系 部： 專 業： 班 級： 學生姓名： 學 號： 指導教師： 2014 年 3 月 15 日 摘 要 錘片式粉碎機作為中碎飼料粉碎設備的主要粉碎機械。具有通用性廣、效率 高、粉碎質量好、操作維修方便、動力消耗低等優點，得到廣泛的應用和發展。 此錘片式飼料粉碎機設計采用切向進料，自重落料，水滴形粉碎室，額定生產能 力為，能耗比為 5065 公斤/度電，配置功率為 3kw 左右，符合環衛指hkg /344 標，以粉碎谷物為主，兼顧餅谷和秸稈，通用性強適合農戶及小型養殖廠使用， 具有低

2、噸電耗、高篩分效率、結構簡單、造價便宜的特點。 對錘片式粉碎機設計之后，進一步借重計算機輔助設計軟件 SolidWorks 建模 仿真，使設計更加直觀科學。 關鍵詞：錘片式粉碎機 計算機輔助設計 SolidWorks 建模與仿真 ABSTRACT Hammer mill as the main crushing machinery crushing grinding equipment. Has wide applicability, high efficiency, good grinding quality, convenient maintenance and repair, low p

3、ower consumption, is widely used and developed. This feed hammer grinder design with tangential feeding, self-weight blanking, dripping pulverizing room, rated production capacity, energy consumption ratio is 50 - 65 kg / kWh, allocation of power is about 3KW, meet the sanitation index, to crush gra

4、in bread, both Valley and straw, strong universality for farmers and small farms use, has the characteristics of low power consumption, tons of high screening efficiency, simple structure, cheap cost. After the hammer mill design, further use of computer aided design software PRO/E modeling and simu

5、lation, to make the design more intuitive science. Key words: Hammer mill Computer aided design SolidWorks modeling and 河南機電高等?？茖W校畢業設計 II simulation 目 錄 摘 要.I 第 1 章 緒 論.1 1.1 飼料粉碎的目的與要 求.2 1.2 粉碎粒度及其它指 標.2 1.3 粉碎方法和粉碎理 論.3 1.4 飼料粉碎設 備.6 第 2 章 錘片式粉碎 機.8 2.1 錘片式粉碎機的種 類.8 2.2 粉碎機的構造與粉碎機 理.9 2.3 主要工作部 件

6、.9 2.4 影響錘片式粉碎機效率的因 素.13 2.5 錘片式粉碎機的使 用.15 2.6 錘片式粉碎機發展趨 勢.15 第 3 章 總體方案選擇與設 計.17 3.1 總體方 案.17 3.2 粉碎室參數確 定.18 3.3 主要性能指標計 算.19 3.4 配套功率和電機的選 擇.20 第 4 章 軸和軸承的相關設 河南機電高等專科學校畢業設計 計.25 4.1 軸的結構設 計.21 4.2 主軸的校 核.22 4.3 滾動軸承壽命計 算.27 4.4 滾動軸承潤滑方式的選 擇.28 4.5 連接鍵的選擇和計 算.28 第 5 章 轉子的設計計 算.30 5.1 錘片的設 計.30 5.

7、2 錘片架的設 計.32 第 6 章 組合篩的設 計.36 6.1 組合篩的結構和原理分 析.36 6.2 篩片的設計與選 擇.38 第 7 章 零件的裝 配.40 7.1SolidWorks軟件簡介.40 7.2 主要零件的建 模.40 7.3 零件的裝 配.41 總結.43 致謝.45 參考文獻.46 河南機電高等?？茖W校畢業設計 1 緒 論 粉碎是用機械的方法克服固體物料的內聚力，從而使之破碎的一種操作方法。 飼料原料的粉碎是飼料加工過程中的最主要的工序之一。它是影響飼料質量、產 量、電耗和加工成本的重要因素。因此，合理選用先進的粉碎設備、設計最佳的 工藝路線、正確使用粉碎設備，對于飼料

8、生產企業至關重要。 河南機電高等?？茖W校畢業設計 2 第一章 1.1 飼料粉碎的目的與要求 1.1.1 粉碎目的 飼料粉碎能增加飼料的表面積，有利于動物的消化和吸收；減小了顆粒尺寸， 能有效改善干物質、蛋白質和能量的消化和吸收，降低料肉比。 改善和提高物料的加工性能。通過粉碎可使物料的粒度基本一致，減少混合 均勻后的物料分級。添加劑及其載體，只有粉碎到一定的程度，保證其有足夠的 粒子數，才能滿足混合均勻度要求；對于制粒加工工藝，粉碎物料的粒度必須考 慮粉碎粒度與顆粒飼料的相互作用，粉碎的粒度會影響顆粒的耐久性和水產飼料 在水中的穩定性。 1.1.2 粉碎粒度要求 對于不同的飼養對象、不同的飼養

9、階段，飼料需求差異較大。在飼料加工過 程中，首先要滿足動物對粒度的基本要求，再考慮其它指標。 1.2 粉碎粒度及其它指標 1.2.1 粒度 物料顆粒的大小稱之粒度，它是粉碎程度的代表性尺寸。對于球形顆粒來說， 其粒度即為直徑。對于非球形顆粒，則有的以面積、體積或質量為基準的各種名 義粒度表示法。在飼料行業一般采用粒度來表示物料的粒徑。 1.2.2 粉碎粒度的測定 確定散粒體的組成，有平面篩篩分法、顯微鏡法和沉降法等多種方法。在飼 料行業，除對個別微小的組分因粒度極微，采用顯微鏡法外，通常采用篩分法。 1.2.3 粉碎比 物料粉碎前后的粒度比稱為粉碎比或粉碎度。它主要是指粉碎前后的粒度變 河南機

10、電高等?？茖W校畢業設計 3 化，同時近似反映出粉碎設備的作業情況。一般粉碎設備的粉碎比為 330，但 微粉碎和超微粉碎遠遠超過這個范圍，達到 3001000 以上。對于一定性質的物 料來說，粉碎比是確定粉碎作業程度、選擇設備類型和尺寸的主要根據之一。 對于大顆粒物料粉碎成細粉的粉碎操作，如要通過一次粉碎完成則粉碎比太 大，設備的利用率低，故通常分成若干級，每級完成一定的粉碎比。這時可用總 粉碎比來表示，它是物料經幾道粉碎后各道粉碎比的總和。 1.2.4 目數 目是指每平方英寸篩網上的空眼數目，50 目就是指每平方英寸上的孔眼是 50 個，500 目就是 500 個，目數越高，孔眼越多。除了表示

11、篩網的孔眼外，它同 時用于表示能夠通過篩網的粒子的粒徑，目數越高，粒徑越小。 粉體顆粒大小稱顆粒粒度。由于顆粒形狀很復雜，通常有篩分粒度、沉降粒 度、等效體積粒度、等效表面積粒度等幾種表示方法。篩分粒度就是顆粒可以通 過篩網的篩孔尺寸，以 1 英寸（25.4mm）寬度的篩網內的篩孔數表示，因而稱之 為“目數”。目前在國內外尚未有統一的粉體粒度技術標準，各個企業都有自己 的粒度指標定義和表示方法。在不同國家、不同行業的篩網規格有不同的標準， 因此“目”的含義也難以統一。 1.3 粉碎方法和粉碎理論 1.3.1 粉碎方法 在飼料加工過程中，對于谷物和餅粕等飼料， 常用擊碎、磨碎、壓碎與鋸切碎的方式

12、將其粉碎。 a.擊碎利用安裝在粉碎室內的許多高速回 轉錘片對飼料進行撞擊而破碎。如錘式粉碎機和 爪式粉碎機，應用最廣。 b.磨碎利用兩個表面光滑的壓錕以相同的速度相對轉動（V1=V2），依 靠兩壓輥對物料顆粒的正壓力和摩擦力而進行擠壓破碎，它不能充分粉碎物料， 在配合飼料加工中應用較少，主要用于飼料的壓片，如壓扁燕麥作馬的飼料。 c.壓碎利用兩個磨盤上帶齒槽的堅硬表面，對飼料進行切削和摩擦而破 圖 1-1 粉碎方法 a 河南機電高等專科學校畢業設計 4 裂飼料。該法僅用于加工干燥而不含油的飼料?？梢阅コ筛鞣N粒度的成品，但粉 末多，飼料溫度高。 d.e.鋸切碎利用兩個表面有齒而轉速不同（V110

13、00r/min 粉碎機通常為高速粉碎機。 按粉碎機械的結構特征，可將粉碎設備分為五類： 錘片式粉碎機：該機利用高速、 旋轉的錘片撞擊作用使物料破碎。 其結構簡單、操作方便、價格便宜、 適應性廣，除水分較高飼料外，幾 乎可粉碎所有飼料。如淀粉含量較 高的谷物，含油較高的餅粕，含纖 維較高的果殼、秸稈等。目前國內 外飼料廠普遍采用該種機型。 爪式粉碎機：主要利用撞擊和剪切作用，撞擊部件與設備固定，撞擊作用強 烈，適合粉碎脆性硬質物料。 盤式粉碎機（盤磨）：利用磨擦與切削作用粉碎飼料。盤式粉碎機的工作面 有圓盤形式或圓錐形，可以一盤固定、一盤轉動，或以兩盤相向轉動。該機適用 于粉碎干燥而不含油的飼料

14、，可得較細的成品。 輥式粉碎機：常用兩個表面帶有橫向斜齒的同徑磨輥，因相向或不同速轉動 而產生的剪切、擠壓作用將物料粉碎，適合粉碎谷物飼料，不適于粉碎含油或含 圖 1-3 臥式錘片式粉碎機 河南機電高等?？茖W校畢業設計 7 水分大于 18%的物料。 破餅機：將大塊油餅破碎成小塊，以后經粉碎機細碎。破餅機有錘片式及對 輥式兩種。錘片式機械結構簡單，但噪聲大，輥式的機械結構復雜。 圖 1-4 爪式粉碎機 圖 1-5 帶輥式喂料器 1.料斗 2.動齒盤 3.皮帶輪 4.主軸 5.出料口 6.篩片 7.定齒盤 8.入料口 9.插板 圖 1-6 幾種粉碎機 1.喂入板 2.軋碎輥 3.軋碎室 4.齒板

15、5.擊碎輥 6.擊碎室 7.圓孔篩片 8.餅塊 河南機電高等專科學校畢業設計 8 第 2 章 錘片式粉碎機 2.1 錘片式粉碎機的種類 按粉碎機的進料方向，錘片式粉碎機有三種方式: 切向進料式、軸向進料式、 徑向進料式。 切向進料式：它由切線方向喂入飼料，上機體上安有齒板，所以篩片包角較 小，一般為 180。它是一種通用型粉碎機，可以粉碎各種不同的飼料，廣泛用 于農村及小型加工企業中。 軸向進料式：常為自吸喂入式。特點是整個機體左右對稱、物料沿粉碎室徑 向從頂部進入粉碎室。轉子可正反轉工作，這樣，當錘片的一側磨損后，可以通 過改變位于粉碎室正上方導料機構的方向以改變物料進入粉碎室的方向。 徑向

16、進料式：喂入的原料垂直下落，經導向機構落入粉碎室中粉碎，被粉碎 的飼料通過篩孔由下方帶吸風的螺旋輸送器排出。只能用于粒狀飼料的粉碎，配 合飼料工廠的大中型粉碎機常用此種型式。 圖 2-1 錘片式粉碎機的類型 1.進料口 2.轉子 3.錘片 4.篩片 5.進料口 按篩板的形式分類有：有篩式、無篩式。 按粉碎室的形狀分類有：環形粉碎室和水滴形粉碎室粉碎機。在飼料廠中應 用最為廣泛的是頂部進料的錘片式粉碎機。 河南機電高等?？茖W校畢業設計 9 2.2 粉碎機的構造與粉碎機理 錘片式粉碎機一般由供料裝置、機體、轉子、齒板、篩片（板）、排料裝置 以及控制系統等部分組成。 工作時，飼料從喂料斗進入粉碎室，

17、首先受到高速旋轉的錘片打擊而飛向齒 板，然后與齒板撞擊而被彈回，再次受到錘片的打擊和齒板的撞擊，如此不斷反 復，使飼料被碎成小碎粒， 由篩孔漏出，留在篩面上的 較大顆粒，再次受到錘片打 擊和在錘片與篩片之間受摩 擦，直至從篩孔中漏出。 隨后，顆粒物料流被錘 片加速形成沿著篩片內表面 運動的環流層，環流層的速 度略低于錘片末端的速度。 貼近篩面的粉碎物料受到篩 面的磨擦作用而降低其環流 速度，并受到與篩面垂直的 離心力、壓力和氣流作用， 使其能排出篩外。 但從根本上說，環流層沿篩面的運動速度很高，使受離心力作用影響大的大 顆粒貼近篩面，而細顆粒不能及時排出，造成錘片的磨損、料溫升高以及過度粉 碎

18、。 2.3 主要工作部件 2.3.1 供料裝置 有螺旋給料器，電磁振動給料器，負壓進料三種。 圖 2-2 錘片式粉碎機的粉碎室示意圖 河南機電高等?？茖W校畢業設計 10 圖 2-3 螺旋給料器 1.進料口 2.變形管 3.減壓板 4.機殼 5.出料口 6.螺旋體 7.檢查口 8.襯板 9.電機機座 10.皮帶輪 2.3.2 錘片 錘片是錘片式粉碎機最主要的，也是最易損耗的工作部件，錘片借助銷軸連 結在錘架板上。其形狀尺寸、工作密度與排列方式、材料材質與制造工藝等，對 粉碎效率和工作質量均有較大的影響。錘片的形狀很多，如圖所示。其中矩形錘 片因其通用性好、形狀簡單、易制造和節約原料而應用最廣。

19、它有兩個銷孔，其中一銷孔連在銷軸上，可輪換使用四個角來工作。在角邊 堆焊碳化鎢或特殊的耐磨合金，可以延長使用壽命 23 倍，但制造成本較高。 階梯形錘片耐磨性能差，多角形錘片與尖角形錘片相似，它們具有粉碎效果好、 使用壽命長的優點，但制造復雜、生產成本高。 我國的錘片式粉碎機的錘片已標準化，1986 年由中國農機院擬定的機械工業 部部標三種規格，都是矩形雙孔錘片。 錘片安裝在轉子銷軸上的位置，稱做排列方式。它關系到轉子平衡、物料在 圖 2-4 錘片的種類 a-矩形 b、c、d-堆焊錘片 e-階梯形 f-多角形 g-尖角行 h-環形 i-復合鋼矩形 河南機電高等?？茖W校畢業設計 11 粉碎室內的

20、分布、錘片磨損的均勻程度。 對錘片排列的要求：錘片的運動軌跡不重復、沿粉碎室寬度錘片運動均勻、 物料不被推向一側、有利于轉子的平衡。 2.3.3 篩片 有圓柱形孔篩、圓錐孔篩和魚鱗篩等。由于圓柱形沖孔篩結構簡單、制造方 便，因而應用最廣。 2.3.4 齒板 齒板的作用是加強對物料的碰撞、搓擦作用，同時可以阻滯粉碎室內物料環 流層的運動并降低其速度。 對于纖維多、韌性大、水分 高的物料作用較明顯。齒板由鑄 鐵制造，表面激冷成白口，增強 耐磨性能。 齒板通常安裝在進料口的兩 側，形式有三種形式。齒形有人 字形、直齒形和高齒槽形等。 2.3.5 篩片 1、分類 圖 2-5 齒形種類 a-人字形 b-

21、直齒形 c-高齒槽形 圖 2-6 齒板安裝位置 a-徑向安裝 b-切向安裝 c-交叉安裝 河南機電高等?？茖W校畢業設計 12 環篩：篩片包角 =360（軸向進料） 水滴形篩：=360（頂部側向進料） 底篩：180(切向進料） 側篩及無篩 2、篩孔直徑:與生產能力呈線性關系；在滿足粒度要求的前提下盡量采用較 大直徑篩孔的篩片。篩孔直徑一般分為四個等級：小孔 12mm，中孔 34mm，粗孔 56mm，大孔 8mm。 3、篩片的包角：篩片包角，篩理面積，粉碎效率。 4.開孔率：即篩片上篩孔總面積占整個篩面有效篩粒面積的百分率。開孔率， 粉碎效率。 5、篩片的厚度：愈厚越不易通過，粉碎室內物料環流層厚

22、度，粉碎效率， 粉碎質量惡化。 6、錘篩間隙： 錘片末端與篩片之間的最小距離為錘篩間隙，決定了粉碎室內物料層的厚度。 我國的粉碎機一般設計為 1216mm。 圖 2-7 部標篩片形式 a-展開圖 b-篩孔排列 河南機電高等?？茖W校畢業設計 13 2.4 影響錘片式粉碎機效率的因素 2.4.1 粉碎機工作效果的指標 成品粒度、電耗、產量 2.4.2 影響因素 （1）原料性質：與物料的強度、含水量、含油量有關。 （2）錘片末端線速：產量、粉碎細度相同時，脆性物料要求的錘片線速度 較韌性物料低。篩孔 2.5mm，最佳線速：玉米52m/s 大麥88m/s 麩皮、 米糠110m/s 國產80-90m/s

23、 國外60-128m/s （3）錘片厚度 錘片過厚，與物料的撞擊接觸面大，不利于粉碎，同時錘片運動所消耗的能 量大。錘片薄，粉碎效率高，以 2mm 厚的錘片效率最高，但薄錘片易于磨損， 大型粉碎機一般采用厚度 5-8mm 的錘片。 （4）錘片密度 錘片密度系數=BD/Z B粉碎室寬度（m） D轉子直徑（m） Z錘片數 （5）錘片排列 影響轉子的平衡和物料在粉碎室的分布。 圖 2-8 錘片的排列方式 （a）螺旋線排列 （b）對稱排列 （c）交錯排列 （d）對稱交錯排列 河南機電高等專科學校畢業設計 14 （6）錘篩間隙 轉子旋轉時錘片末端與篩片之間的距離為錘篩間隙，它決定了粉碎室內物料 層的厚度

24、。 物料層太厚，粉粒可能將篩孔堵塞，不易穿過篩孔。物料層太薄，研磨粉碎 作用減弱，篩片和錘片易于磨損。間隙最佳值：國產 10-12mm （7）篩片的影響 篩孔直徑與生產率呈直線關系篩片厚度愈厚物料愈不易通過。篩板的彎曲形 態決定粉碎室的形狀。 圓形粉碎室 物料易跟錘片作圓周運動，降低物料與錘片的相對速度，削弱錘片的撞擊力。 并且由于離心力的作用，小顆粒處于物料層內側而不能及時排出，導致過度粉碎。 水滴形粉碎室 物料到達粉碎室上部時，不受向心力的作用而沿切線方向飛出，撞擊到對面 的篩板后落下，在下落過程中，自動分級被打擾，使大顆粒及時被撞擊，并用利 小顆粒及時排出。 （8）吸風的影響 吸風可及時

25、將粉碎時由于物料中的水分蒸發而形成的濕熱空氣排出，保持篩 孔暢通。 圖 2-9 幾種環篩形式 a-正圓形 b-全篩水滴形 c-偏心圓形 河南機電高等?？茖W校畢業設計 15 2.5 錘片式粉碎機的使用 2.5.1 安裝 粉碎機應安在水泥基座上。大中型粉碎機應安減振器。安裝時應作水平檢查。 各管道及彎頭應密封。 2.5.2 操作 開機前應認真檢查各部分螺栓和皮帶張緊度，關閉喂入斗插丁然后進行起動。 起動后先空轉 23min，轉速正常且無異常時即打開喂入斗插門。并調節開度使粉 碎機在正常負荷下工作。工作結束后停止喂料，再使機器空轉 23min，使機內飼 料大部排出后再關閉電動機。 2.5.3 調整和

26、保養 飼料的粉碎度可靠更換不同孔徑的篩片來調整，在滿足飼養要求的前提下， 應盡量選用較大的孔徑。錘片尖角磨損到錘片寬度的 1/2 時，應調換另一角或另 一端使用，四角磨損后應更換新錘片，換裝時不應改變原來的排列，且每組錘片 的重量差不得大于 5g。 2.6 錘片式粉碎機發展趨勢 近年來，我國養殖規模、養殖品種的多元化發展，對飼料粉碎機提出了新的 要求，今后幾年的粉碎機技術研究應主要集中在以下幾個方面： （1）粉碎機應主要從最佳粉碎粒度和粉碎成本的經濟合理方面考慮，研究 粉碎機與畜禽魚飼料的最佳粉碎粒度的關系，促進粉碎機向專業化、系列化方向 發展，同時開發一些專用粉碎機。 （2）新型錘片式粉碎機

27、開發研究，對錘片式粉碎機的結構進行優化，開發 錘篩間隙可在線調整錘片粉碎機。 （3）粉碎機與吸風系統的配套研究。通過對粉碎機結構的改進、粉碎機吸 風系統的合理配置，以獲得最佳經濟性能和粉碎效果。 （4）錘片式粉碎機的轉速從單速驅動發展為雙速驅動，目前正向變速驅動 發展；由原來的既粉碎又控制物料的最大粒度向只負責粉碎而配置相應的篩分設 河南機電高等?？茖W校畢業設計 16 備的方向發展；粉碎室內的粉碎區即有效粉碎點的數量由一個發展為多個；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校畢業設計 17 第 3 章 總

28、體方案選擇與設計 3.1 總體方案 小型粉碎機的優點是結構簡單，體小靈活，造價低，采用單相電機驅動。從 而可以根據自養禽畜及飼料資源情況，進行自行飼料加工，無疑有利于農村開發 和利用飼料資源，發展畜牧業生產，活躍商品經濟。總體方案設計的核心主要是 粉碎室、轉子及主要性能參數的設計與計算。 粉碎機粉碎室的結構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，按照現有的設計 理論和方法還不能僅經過計算就能獲得這些主要參數的最佳值。 因此，由粉碎理論綜合考慮，破壞物料在粉碎

29、室內所形成的環流，是提高粉 碎效率、降低能耗的關鍵。為此，設計了水滴型粉碎室。使物料環流在篩片與轉 子組成的水滴型粉碎室內，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，使已經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 3-1 所示： 圖 3-1 粉碎室及轉子的配置 河南機電高等專科學校畢業設計 18 3.2 粉碎室參數確定 粉碎機采用雙圓盤轉子，中間設計架板，既做轉子骨架支撐兩片圓盤，又起 到風機葉片的作用，在轉子高速旋轉時造成負壓，實現了軸向高負壓進料和高壓 差排料的理想設計。轉子直徑 D 和粉碎寬度 B 是粉碎機的主要參數之一。兩

30、者之 積可以用一下經驗公式取得： （3-1）N/VKDB 0 式中：V錘片末端線速度 K0經驗系數，一般取 0.550.75 N配套動力 同時，兩者應有一定的比例關系，通常. D 和 B 確定之后，/1.1-3.5D B 為了降低噪音，一般采用大轉子低轉速，確定要根據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。若過寬必然導致轉子懸臂過長受力不良，因此，本機轉子直徑依據我國機 系列型譜設計要求和以往經驗設計為 D=300mm，粉碎室寬度 B=150mm

31、，其比值 ,符合設計要求。轉子在粉碎室內為偏心配置，偏心距 C=5mm。由于飼料D/B2 喂入口占據一部分位置，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之一。粉碎機在工作時，粉碎室R 內錘片末端和篩片之間有一層隨錘片旋轉著的物料環流氣流層，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 粒處在環流層外層（靠近篩面），得不到很好的粉碎，而細粒處在環流層的內層， 難以從篩孔及時排出，這就不能保證粗粒的粉碎效果，同時又使細粒產生過分粉 碎現象。在齒板區，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，

32、要粉碎物料層中的粗粒就需要更多的能量，環 流層中細粒和粗粒的數量隨喂入量的增加而增加，結果惡化了物料加工量，降低 了產品的均勻度。過大時，這種情況更加嚴重。相反，如果過小，環流物RR 料層的速度就大，致使粉碎后的物料不易通過篩孔，使產品粒度偏細，從而增加 能量消耗，一般取=12mm；粉碎谷物時=8mm，粉碎莖蔓類時RR =14mm。R 為使本機能夠粉碎精、粗飼料，喂入口設計為切向式配置，物料喂入口方向 河南機電高等?？茖W校畢業設計 19 與錘片圓周軌跡相交，相交值 S=30mm 左右，喂入口下邊緣和轉子中心線與轉子 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

33、料采用自重落料形式。 3.3 主要性能指標計算 3.3.1 錘片速度及轉子轉速 錘片末端線速度對粉碎機的生產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品細v 度，但 過大則機器的空載功率增加，同時因轉子不平衡產生的噪音和振動也隨v 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重要。v 錘片撞擊力的強弱與其工作速度大小有關，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，轉子轉速為： (3-2) 6060 50 3503.18 3.14 0.3 v nrpm

34、 D 取 n=3600rpm 式中：D轉子直徑，D=0.3m 3.3.2 額定生產能力 粉碎機的額定生產能力是指在粉碎機生產實踐的時候，該機性能良好，使用 中沒有發現任何問題時工作一小時所能粉碎的飼料重量。 可按下述經驗公式計算： (3-3) 0.344t/h 60 350015 . 0 0.30.23.6 60 B3.6KD Q 2 2 n 式中，D、B轉子直徑及轉子長度 m； 物料容量，玉米； 3 .7t/m0 轉子轉速，n=3500rpm；n K粉碎機結構系數（與其結構型式、篩片結構參數有關），一般 K=0.160.42 河南機電高等?？茖W校畢業設計 20 3.4 配套功率和電機的選擇

35、3.4.1 配套功率 粉碎機配套主要決定其生產能力的大小，依照下式計算： (3-4)2.4(KW)0.3440.7QKN / 式中，Q粉碎機理論生產率 t/h； K/配套動力系數，K/=0.61.0，一般粗粉碎取小值，細粉碎取大 值。 3.4.2 選擇電動機 電動機選擇包括選擇類型，結構型式，容量（功率）和轉速，并確定型號。 工業上一般用三相交流電源，無特殊要求一般應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、結構簡單、 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（IP

36、44）系列三相異步電動機。 卷軸筒的輸出功率前面已經算得為 2.4KW,因 W P 此電動機輸出功率可以為： d P (3-5) W d P P 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。 通過查取機械設計手冊，取，則通過計算 96. 0 1 93. 0 2 7.90 3 取 86 . 0 7.903.906.90 代入原來式子，故： (3-6) KW PW d 79 . 2 86. 0 4 . 2 P 因此選取電動機額定功率。KW3 ed P 為了選擇電動機的轉速，可推算出電動機轉速的可選范圍。由機械設計手冊 查得 V 帶傳動常用范圍比范

37、圍 i1=2-4,單級圓柱齒輪傳動比范圍 i2=3-6，則電動機 轉速可選范圍為。min/2112528 21 riinn wd 可見同步轉速為 750r/min、1000r/min 和 1500r/min 的電動機均符合。選定電 動機的型號為 Y132S-6.由相關表查出該電動機的主要技術數據和外形、安裝尺寸， 并列表記錄備用。 河南機電高等?？茖W校畢業設計 21 第 4 章 軸和軸承的相關設計 4.1 軸的結構設計 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、數量以及和軸連接的方法；載荷的性質、大小、方向及分布情況；軸的加 工工藝等。設計時，必須針對不同情況

38、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；軸上的零件應便于裝拆和調整；軸應具有良好的 制造工藝性等。 軸的校核計算應根據軸的具體受載及應力情況，采取相應的計算方法，并恰 當地選取其許用應力。 主軸上安裝有轉子和小帶輪，通過滾動軸承和支座連接在一起。軸與轉子以 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 軸向設置定位軸肩，小帶輪外端采用螺母定位限制其軸向移動。轉子長度為 120mm，粉碎有效寬度為 150mm，小帶輪與軸配合處的輪轂寬度為 53mm。考慮 到以上因素，設計主動輪軸結構如圖所示。 圖 4-1 主軸結構簡圖 主軸上段為螺紋段，用于裝

39、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mm2620M 的螺紋，長度為；段安裝小帶輪，由于小帶輪孔徑為，220Mmm30BCmm26 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mm26mm53 C 處設計高度為的軸肩；CD 段安裝滾動軸承與箱體相連接，此段直徑為mm2 ，選用型號為 6006 的深溝球軸承，由于用的軸承的寬度為，內徑為mm30mm13 河南機電高等?？茖W校畢業設計 22 ，設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構，mm30mm10 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

40、寸公差mm42 為；DE 段和 FG 段安裝轉子，由前章設計的轉子結構可知這兩段的直徑應為6m ，又考慮到轉子結構和粉碎室的整體尺寸，設計這兩段的長度為；mm40mm25 EF 段用于轉盤的軸向固定，在此處設計高度為的軸肩，由轉子的結構可知mm5 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mm120 ，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mm30mm13 為。6m 軸上零件的軸向定位，采用鍵連接，實現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矩，根據該段直徑 值參考設計手冊2，得出該處平鍵公稱尺寸為，

41、鍵槽用銑削刀mmmmhb78 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mm45 配合。轉子的周向定位和動力傳遞也是通過平鍵實現的，此處采用平頭鍵6/7 kH 連接，同樣根據此段軸徑由設計手冊查得平鍵截面，鍵長為mmmmhb812 ，由于轉盤和軸的配合為間隙很小的配合，故采用配合。軸上倒角mm126/7 kH 均為，以便于安裝軸上零件。 0 451 4.2 主軸的校核 1.初步校核軸的最小直徑，估算最小直徑。選取軸的材料為 45 剛，調質處理。 根據機械設計手冊2，取，于是得 0 112A （5-1） 33 min0 3 11210.64 3500 P dAmm n 式中 p

42、和 n 分別為軸的功率和轉速。 2由設計的軸的結構可知軸的最小直徑滿足要求，現在對軸進行精確校核。 軸的計算簡圖，如圖 5-2 所示： T F NN T F1 NH1 NH2 圖 4-2 軸的計算簡圖 河南機電高等?？茖W校畢業設計 23 1）計算圖中各力 帶輪的壓軸力，由前面帶傳動的計算中得=520N；FF T專遞的轉矩，由前面的計算得 T=8186Nmm 轉子對軸的壓力，估計轉子重量為 30kg；則 1 F =3010=300N； 1 F N軸承對軸的支撐力為 F1 的一半，即 N=150N NH1=52063/183=179N，NH2=520179= 341 N 做出各平面受力分析圖、彎矩

43、圖和扭矩圖，如圖 5-3 所示： F=520N NH1=179N NH2=341N MH=32760Nmm F1=300N N=150NN=150N MV=13725Nmm b 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 河南機電高等專科學校畢業設計 24 c 扭矩圖 圖 4-3 各平面受力分析圖、彎矩圖和扭矩圖 由圖 5-2 和圖 5-3 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=8186Nmm 2）按彎扭組合成應力校核軸的強度 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。根據計算 公式及上面所算的截面的彎

44、矩和扭矩，以及軸運動時需正反轉，扭轉切應力為d 對稱循環變應力，取=1，軸的計算應力： （5-2） 2222 3 ()32760(1 8186) 10.4 0.1 40 ca MT MPaMPa W 前已選定軸的材料為 45 鋼，調質處理，由設計手冊查得。因此 1 60 a MP ，故安全。 ca 1 3）精確校核軸的疲勞強度 （1）判斷危險截面 根據前面的分析計算，截面雖然直徑較小，且開有鍵槽、軸肩及過hgcb, 渡配合所引起的應力集中均將消弱軸的疲勞度，但由于只受到扭矩和較小的彎矩 作用，所以這些截面都不需校核。 從應力集中和受載的情況來看，截面 和 d 上的應力最大。由于截 c 右側和c

45、 截面 d 左側直徑相等，截面 c 左側直徑比截面 d 右側小，而載荷 d 截面稍大一點， 故只需校核截面 c 左側和截面 d 左側即可。 （2）截面 c 左側 抗彎截面系數 （5-3） 3333 0.10.1 261757.6Wdmmmm 抗扭截面系數 （5-4） 333 0.222 1757.63515.2 T WdWmmmm 截面 左側的彎矩為：cM （5-5） 427 3276027300 42 MN mmN mm 截面 上的扭矩為：cT 8186TN mm 截面上的彎曲應力： 河南機電高等?？茖W校畢業設計 25 （5-6） 27300 7.76 3515.2 baa M MPMP W

46、 截面上的扭轉切應力： 8186 2.33 3512.2 Taa T T MPMP W （5-7） 軸的材料為 45 鋼，調質處理。查得=640， b a MP 1 275 a MP 。 1 155 a MP 截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數及在設計手冊中查取。因 ，,經插值后可查得： 1 0.038 26 r d 30 1.15 26 D d =2.25 =1.82 查得軸的材料的敏性系數為： 0.82q0.85q 故有效應力集中系數為： （5-8）1(1)1 0.82 (2.25 1)2.025kq （5-9）111 0.851.82 11.697kq 查得尺寸系數；扭轉尺寸系數。0

47、.58 0.76 軸按磨削加工，查得表面質量系數為0.92 軸未經表面強化處理，即，得綜合系數為：1 q （5-10） 12.0251 113.578 0.580.92 k K (5-11) 11.6971 112.32 0.760.92 k K 又由設計手冊得碳鋼的特性系數： 0.10.2，取0.1 0.050.1，取0.05 于是，計算安全系數值，按設計公式得： ca S (5-12) 1 155 65.2 2.332.33 2.320.05 22 am S K (5-13) 1 275 9.9 3.578 7.760.1 0 bm S K 河南機電高等專科學校畢業設計 26 (5-14)

48、 2222 9.9 65.2 9.79 9.965.2 ca S S S SS =2，故安全故可知其安全。 ca SS （3）截面 d 左側 抗彎截面系數 3333 0.10.1 302700Wdmmmm （5-15） 抗扭截面系數 33 22 27005400 T WWmmmm （5-16） 彎矩 M 及彎曲應力為： 1837 3276031507 183 MN mN m （5-17） （5-18） 31507 11.66 2700 b M W 扭矩 T 及扭轉切應力為: 8186TN m (5-19) 8186 1.51 5400 Taa T T MPMP W 過盈配合處的，查機械設計手冊

49、2用插值法求出，并取=0.8，于是 k k k 得： =3.16 =0.83.16=2.53 k k 軸按磨削加工，查得表面質量系數為，故得綜合截面系數為：0.92 (5-20) 11 13.1613.25 0.92 k K (5-21) 11 12.5312.62 0.92 k K 所以軸在截面 d 左側的安全系數為： (5-22) 1 155 77.5 1.511.51 2.620.05 22 am S K (5-23) 1 275 7.25 3.25 11.660.1 0 bm S K (5-24) 2222 7.25 77.5 7.22 7.2577.5 ca S S S SS 河南機

50、電高等?？茖W校畢業設計 27 =2，故安全。主軸無大的瞬時過載及嚴重的應力循環不對稱性，故可 ca SS 略去靜強度校核。至此，主軸的的設計計算結束。 4.3 滾動軸承壽命計算 查滾動軸承樣本可知 6006 號深溝球軸承的基本額定動載荷，基 10200 or CN 本額定靜載荷。 6880 o CN 求兩軸承受到的徑向載荷和 1r F 2r F 將軸系部件受到的空間力系分解為水平面和鉛垂面兩個平面力系，分別如圖 5-4a 和圖 5-4b 所示： F=520NNH1=179N NH2=341N （a） 水平面受力分析圖 F1=300N NV1=150NNV2=150N （b） 垂直面受力分析圖

51、圖 4-4 軸承受力分析圖 由上圖的受力分析可知： NH1=341N NH2=139N NV1=NV2=150N （5-25） 2222 111 139150482 rHV FNNN （5-26） 2222 222 341150204 rHV FNNN 河南機電高等?？茖W校畢業設計 28 1. 求軸承當量動載荷和 1 P 2 P = 1 P 1r F482N = 2 P 2r F204N 2. 計算軸承壽命 因為，所以按左邊軸承的受力大小計算 2 P 1 P （5-27） 3 66 1 101010200 2707409 603500482 or h C Lh nP 4.4 滾動軸承潤滑方式的

52、選擇 由于主軸上滾動軸承安裝在軸支座中，考慮到脂潤滑形成的潤滑膜強度高， 能承受較大載荷，不易流失，容易密封，一次加脂可以維持相當長的一段時間， 所以選用脂潤滑。 4.5 連接鍵的選擇和計算 鍵的選擇包括類型選擇和尺寸選擇兩個方面。鍵的類型應根據鍵連接的結構 特點、使用要求和工作條件來選擇；鍵的尺寸則按符合標準規格和強度要求來決 定。 4.5.1 小輪與主軸的鍵連接 小帶輪與主軸之間的鍵連接，主要是傳遞運動和轉矩，故采用普通平鍵連接， 由小帶輪孔徑為 26mm，查機械設計手冊得鍵的截面尺寸為鍵寬 b鍵高 h=8mm7mm，又考慮到帶輪寬度為 56mm，故選用鍵長 L=45mm?，F在對鍵進 行校

53、核。 假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵的強度條件為： 3 210 pp T kld （5-28） 式中，傳遞的轉矩，由前面的計算可知 T=8.186Nm； T 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k =0.5h=0.57mm=3.5mm； k 鍵的工作長度，圓頭平鍵 l=Lb=458=37mm;l 河南機電高等?？茖W校畢業設計 29 軸的直徑，d =26mm；d 鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應力，查得 p =110。 p a MP 計算 p （5-29） 33 2102 8.186 10 4.86110 3.5 37 26 pap T MPMP kld 故鍵的強度滿足設計要求。 4.5.2

54、 轉子與主軸的鍵連接 轉子與主輪的連接由于結構和載荷要求，采用普通平鍵連接，根據連接處軸 徑的大小參照鍵的標準規格，選用平鍵的截面尺寸為鍵寬 b鍵高 h=12mm8mm，又考慮到轉盤的厚度為 6mm，故選用鍵長 L=6mm。現在對鍵 進行校核。 假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵的強度條件為： 3 210 pp T kld （5-30） 式中，傳遞的轉矩，由前面的計算可知T=8.186 Nm，每個鍵只承擔一半及計算 T 時T=4.093 Nm； 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h=0.58mm=4mm； k 鍵的工作長度，平頭鍵l=6mm;l 軸的直徑，d =40mm；d 鍵、軸、輪轂

55、三者中最弱材料的許用擠壓應力，查得=110。 p p a MP 計算 p (5-31) 33 2102 4.093 10 8.5110 4 6 40 pap T MPMP kld 故鍵的強度滿足設計要求。 河南機電高等專科學校畢業設計 30 第 5 章 轉子的設計計算 轉子作為整個設計的核心，主要包括錘片、錘片架及轉軸三大部分。三大部 分結構的設計，主要依據的因素有轉子的轉速，轉子的直徑，電機功率，傳動機 構以及結的合理性，在本設計的總體方案設計中，經過設計計算，已得知轉子轉 速為 3500r/min,轉子直徑 D=150mm，電機功率為 3kw，又考慮的軸的設計需根據 帶傳動、軸承及箱體結構

56、來設計計算，并需要強度校核，故本節主要設計內容為 錘片以及錘片架的設計計算，軸的設計計算見第 7 章。 5.1 錘片的設計 根據 JB/T 9822.2-2008，綜合此設計要求，選擇錘片形狀為矩形，然后進行錘片尺寸、錘 片數量及錘片排列方式的設計。錘片作為加工的核心零件，要求比較高，根據 JB/T 9822.2- 2008，本錘片選擇 65Mn 鋼作為金屬制造材料，要求熱處理并淬火，保證淬火區硬度為 50HRC57HRC,滲碳區硬度不超過 28HRC。 5.1.1 錘片尺寸 因選用矩形錘片，其結構及相關尺寸設計如圖 5-2 所示。根據經驗公式確定 各具體參數，分別如下： （6-1）mmDa8

57、430028 . 0 式中：錘片長度系數，=0.230.36，本設計取 =0.28； D轉子直徑，D=84mm。 b=0.1 D=0.1 300=30 mm, (6-2) c=60mm, c 為錘片銷孔至頂端距離，為了避免工作的沖擊力引起機器強烈震動，其值 應該根據打擊中心理論進行設計計算，再考慮轉子直徑大小，為了不導致轉子內 錘片不引起干涉，經過綜合計算考慮，取其值為 c=60 mm。 河南機電高等?？茖W校畢業設計 31 d=8mm，e=3mm， d 為銷孔直徑，e 為錘片厚度 ， 的取值范圍為 210mm,在保證使用壽命 情況下，薄錘片有利于提高粉碎機的度電產量，故取 =3mm，銷孔選擇系

58、列設 計值，取 d=8 mm。 5.1.2 錘片數量 錘片的數量主要依據錘片工作的密度、粉碎室有效寬度以及錘片厚度來確定， 其計算如下： ，取, (6-3)14 3 12035 . 0 11 BK z14z 式中：錘片工作密度系數，=0.270.47，此設計取=0.35； 1 K 1 K 1 K 粉碎室有效寬度，因 B 值為 150mm，故取=120mm。 1 B 1 B 5.1.3 錘片排列方式 錘片排列方式有四種：螺旋排列、對稱排列、交錯排列、混合排列?；旌鲜?排列可使錘片軌跡不重復，打擊面廣，物料在粉碎室內分布均勻等有點，比起均 圖 5-1 錘片結構圖 河南機電高等專科學校畢業設計 32

59、 布式的平衡性好，混合法更符合設計的要求，效率更高，故在本設計中，14 塊錘 片，采用四組混合排列，按 4-3-4-3 布置，其具體分布圖，如圖 6-3 所示： 圖 5-2 錘片混合式排列 5.2 錘片架的設計 錘片架即為安裝錘片并與轉軸固定的機構，錘片架的設計要實現如下幾個功 能： 1.錘片安裝不能固定，能旋轉并不能與內部機構互相干涉； o 360 2.與轉軸一起高速徑向運動，不能軸向移動； 3.使錘片的有效打擊范圍達到粉碎室內最大。 另外，在錘片架設計中，參考以下數據：轉子直徑 D，錘片尺寸規格，粉碎 室有效寬度，轉軸直徑 d，錘片數目以及排列方式。 1 B 綜上考慮，錘片架設計包括以下幾

60、個零件：2 個轉盤，4 套長螺栓，19 個不 同規格的套筒。因考慮到內部結構的特殊性，螺栓未能采用國家標準。 這個錘片架結構的設計原理是：14 個錘片分布在四個長螺栓上，每個錘片之 間通過不同套筒進行軸向定位，徑向無需定位，然后四個螺栓連接兩個轉盤，這 個就構成了整個錘片架，其錘片架通過鍵與轉軸連接一起運動。其效果圖如圖 6- 4 所示： 河南機電高等專科學校畢業設計 33 圖 5-3 錘片架結構設計 5.2.1 轉盤設計 如圖 5-5 所示，轉子直徑 D=300mm，錘片總長 84mm，其銷孔至錘片頂端距 離長 60mm，所以,D1=300-2*60=180 mm 考慮轉盤不宜過大，故取 D