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塔里木大學 畢業(yè)論文（設計）任務書 學院 機械電氣化工程學院 班級 農機12-1 學生姓名 張鋒 學號 8031208130 課題名稱 小型物料粉碎機的設計 起止時間 年 月 日—— 年 月 日（共 14 周） 指導教師 萬暢 職稱 講師 課題內容 粉碎是利用機械的方法克服固體物料內的凝聚力而將其破碎的一種操作，它是食品加工的基本操作之一，習慣上稱作為破碎。粉碎在工業(yè)、農產品加工行業(yè)具有重要的作用。錘片式粉碎機是利用高速旋轉的錘片對進入粉碎室的物料反復錘擊，加上轉子的旋轉離心力作用，使物料在粉碎室內的齒板與篩片問相互撞擊，粉碎成細小粉末。設計一種小型錘片式粉碎機，實現對物料的中等粉碎，成品粒度0.1-2mm。 擬定工作進度（以周為單位） 第 1周（ -- ）查閱相關文獻，準備撰寫開題報告。 第2-3周（ -- ）粗畫結構草圖，確定設計方案，完成開題報告。 第4-5周（ -- ）根據工作要求，查閱相關手冊，選擇、設計計算并校核各零部件。 第6-8周（ -- ）運用CAD軟件，繪制并完成二維零件圖和裝配圖。 第9-10周（ -- ）條件允許的情況下，運用三維設計軟件完成部分零部件的三維建模。 第11周（ -- ）從維護、調試等方面對產品進行說明。 第12-13周（ -- ）完成設計說明書。 第14周（ -- ）答辯。 主要參考文獻 1. 沈再春.農產品加工機械與設備[M],北京：中國農業(yè)出版社，1993. 2. 肖旭霖主編.食品加工技術裝備[M]，北京：中國輕工業(yè)出版社，2007 3. 劉曼茹.錘片式粉碎機的研究[J],農業(yè)機械學報,1990（3）：54-60. 4. 朱建東.錘片和篩板的不同參數對粉碎機性能的影響[J],飼料工業(yè)，1998（12）：9-12. 5. 孫恒、陳作.機械原理（第七版）[M]，北京：高等教育出版社，2007 6. 紀名剛、濮良貴.機械設計（第八版）[M]，北京：高等教育出版社，2008 7. 吳宗澤、羅圣國.機械設計課程設計手冊（第三版）[M]，北京：高等教育出版社，2007 任務下達人（簽字） 年 月 日 任務接受人意見 任務接受人簽名 年 月 日 注：1、此任務書由指導教師填寫，任務下達人為指導教師。 2、此任務書須在學生畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)開始前一周下達給學生本人。 3、此任務書一式三份，一份留學院存檔，一份學生本人留存，一份指導教師留存。 2012屆畢業(yè)生 畢業(yè)論文（設計）資料 學生姓名 張 鋒 學 號 8031208130 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 農業(yè)機械化與自動化 班 級 12-1 塔里木大學教務處制 12 屆畢業(yè)設計 小型物料粉碎機的設計 說明書 學生姓名 張 鋒 學 號 8031208130 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 農業(yè)機械化及其自動化 班 級 12-1 指導教師 萬 暢 日 期 2012-5-28 塔里木大學教務處 目錄 前言 ................................................................................................................................................................1 1 緒論 ............................................................................................................................................................2 1.1 本課題研究的目的及意義 ..................................................................................................................2 1.2 本課題的研究現狀和分析 ..................................................................................................................2 1.2.1.現有粉碎機類型及其特點 ...............................................................................................................2 1.3 本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路 ......................................................................3 2 錘片式粉碎機結構說明 ............................................................................................................................3 2.1 錘片式粉碎機的結構設計示意圖 ......................................................................................................3 2.2 錘片式粉碎機的工作原理 ..................................................................................................................4 3 傳動方案設計 ............................................................................................................................................4 3.1 電動機選擇 ..........................................................................................................................................4 3.2 帶傳動的設計計算 ..............................................................................................................................5 3.3 帶輪的結構設計 ..................................................................................................................................6 4 錘片式粉碎機的零件說明 ........................................................................................................................7 4.1 轉子的回轉直徑 D（MM） 、粉碎室寬度 B（MM）和主軸轉速 N (R/MIN) ....................................7 4.2 錘片選擇 ..............................................................................................................................................7 4.3 篩子設計 ..............................................................................................................................................8 4.4 錘篩間隙設計 ......................................................................................................................................8 4.5 轉子設計 ..............................................................................................................................................9 4.6 喂料裝置設計 ......................................................................................................................................9 4.7 閘板設計 ............................................................................................................................................10 4.8 粉碎室設計 ........................................................................................................................................10 5 軸的設計 ..................................................................................................................................................10 6 鍵選擇與校核 ..........................................................................................................................................11 7 軸的校核 ..................................................................................................................................................12 8 軸承 ..........................................................................................................................................................13 8.1 軸承的選擇 ........................................................................................................................................13 8.2 軸承的潤滑和密封 ............................................................................................................................14 8.3 軸承的密封 ........................................................................................................................................14 8.4 軸承端蓋的設計 ................................................................................................................................14 9 軸系零件的定位 ......................................................................................................................................14 9.1 軸向定位 ............................................................................................................................................14 9.2 周向定位 ............................................................................................................................................14 10 機架設計 ................................................................................................................................................14 11 箱體的設計 ............................................................................................................................................15 12 錘片式粉碎機注意事項、調試、維護和保養(yǎng) ....................................................................................15 13 結論 ........................................................................................................................................................16 致謝 ..............................................................................................................................................................17 參考文獻 ......................................................................................................................................................18 塔里木大學畢業(yè)論文 1 前言 小型物料含有豐富營養(yǎng)成分，且具有較高的食用價值和工業(yè)價值。本課題的設計，對發(fā)展小型 物料深加工，增加財政收入，幫助山區(qū)農民脫貧致富將起到積極的推進作用。 本設計以增加粉碎能力和篩分效率入手，要設計一種高效、低耗、結構簡單、操作方便、使 用安全的小型物料粉碎機。我的設計思路為：制定方案選擇功率設計帶傳動設計粉碎室寬 度、轉子直徑進行細節(jié)方面的設計（包括軸、篩子、錘片選擇、軸承密封裝置、機架、連接件 等）進行軸、鍵的強度校核畫零件圖和裝配圖編寫說明書。 該粉碎機結構簡單，粉碎室比較窄，生產率比較高主要包括轉子、錘片、主軸、喂料口、閘 板、篩子、粉碎室、機架等部分，以小功率的電動機為動力源，采用帶傳動，利用高速旋轉的錘 片對進入粉碎室的物料進行反復錘擊，加上轉子的旋轉離心力作用，使物料在粉碎室與篩片問相 互撞擊摩擦，利用篩片孔的直徑控制加工產品粒度，最后粉碎成細0.12mm 的小粉末，粉碎后的 顆粒通過篩片進入出粉管經出料口排出。 塔里木大學畢業(yè)論文 2 1 緒論 1.1 本課題研究的目的及意義 粉碎是利用機械的方法克服固體物料內的凝聚力而將其破碎的一種操作，它是食品加工的基 本操作之一，習慣上稱作為破碎。粉碎在工業(yè)、農產品加工行業(yè)具有重要的作用。而小型物料不 但包括日常的生活用品，如花椒、玉米等日常生活用品，也包括某些材料如藥材等。在這些材料 的加工過程中離不開粉碎機，隨意對粉碎機的研究是順應省會生產的需要。 隨著化工、建材、非金屬礦、涂料等行業(yè)的發(fā)展,人們對非金屬礦物原料的產品細度要求越來 越高。例如,超細粉可作為超導材料的添加劑某些藥品只有達到微米級才能被人體吸收彩色顯像管 用的石墨乳、精細化工中的化妝品以及油漆、涂料等均需要產品細膩而均勻。 同時，粉碎機還應用于農產品的加工，農業(yè)是我國的基礎經濟、是國家發(fā)展的根本，機械化 的普及，不僅使農業(yè)加強了農業(yè)化生產，同時也減輕了農民的勞動強度。據不完全統(tǒng)計，我國北 方地區(qū)種植小麥、玉米等農作物約占我國農業(yè)經濟的 45%以上，同年出口量北方地區(qū)占全國達 20%左 右。因此我國北方地區(qū)更需要實現農業(yè)機械化生產，從而提高農業(yè)的勞動生產率。如今我國北方 大部分地區(qū)基本上從種到收到入倉，實現了機械化作業(yè)，并且機械化技術越來越高，這就需要我 們更進一步的研究小型物料粉碎機，使其相關性能滿足農產品加工的需求。 在粉碎工業(yè)粉碎機的地位是不可或缺的，各種各樣的粉碎機雖然工作原理不盡相同，但是所 產生的意義都是相同的。粉碎是利用機械的方法克服固體物料內的凝聚力而將其破碎的一種操作， 屬于尺寸減小機械的范疇，對物料施加一定的外力，克服分子間的內聚力，就將物料分裂破碎的 操作稱為尺寸減小，而物料的化學性質不會發(fā)生變化。本設計從增加粉碎能力和篩分效率入手， 進行了各種方案的探討，要設計一種具有高效、低耗、結構簡單、操作方便、使用安全的小型粉 碎機。 1.2 本課題的研究現狀和分析 我國粉碎機是隨著 20 世紀五六十年代養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來的。1972 年在山東紅旗爪齒 式粉碎機的基礎上，實現了全國系列化。國內常用的普通粉碎機主要有錘片式和齒爪式兩種，它 們都是采用機械的方法對原料以沖擊方式進行粉碎。被粉碎的原料有谷粒類、果蔬類、莖稈類、 餅粕類和礦物類等，起適用范圍廣泛，通用性強，而且構造簡單，生產效率高，易于控制產品的 粒度，適用維修方便、可靠。目前，國內小型粉碎機多為爪式，產量低、粉碎粒度不易調整。在 農戶中還有使用柴油機帶動的粉碎機（如 9F-36 等型號） ，其噪音大，使用不方便。 例如：正昌 138 系列冠軍王粉碎機采用組合多腔粉碎室，粉碎效率較普通機型提高 l0一 30。牧羊 SWFP66100 型錘片式微粉碎機采用可調節(jié)的軸端進風口。有效改善了粉碎機的輔助 吸風系統(tǒng)，提高了粉提高了粉碎效率。 國外典型的錘片式飼料粉碎機。由于錘片式粉碎機的技術進步，飼料粉碎作業(yè)具有更高的效 率、更低的電耗和成本。 例如：北美地區(qū)使用的錘片式粉碎機，直徑達 1.9m，篩片面積 4.5m2，轉速 3600rmin ，錘 片線速度 107ms，功率 447kW，大多還配有供風系統(tǒng)用于氣力輸送。 美國 Roskamp Champion(CPM)公司的 HM 系列水滴型臥式錘片粉碎機，篩孔采用交錯開孔 排列布置方式，采用不同篩孔直徑(324.8mm)的篩片組合使用，效率提高 1015，可通 過調節(jié)錘篩間隙來控制產品粒度。 荷蘭 Van Aarsen 公司的 2D 系列錘片式粉碎機兩側裝有遙控電動換篩裝置，在運行中即可更 換篩板，配有自動電磁清潔系統(tǒng)，適應性得到提高。 意大利 GBS 公司的 MSVl2025 型立式粉碎機，機體內部涂覆耐磨材料顯著降低了粉碎機噪 聲。 瑞士 Buhler 公司的 DFZK 一 2 型系列雙立軸錘片式粉碎機，自動控制系統(tǒng)中配備有重顆粒剔 除、實時監(jiān)測堵料等功能，先進合理的結構設計和動力配備使得該機的單位產量電耗相對早先機 型有所降低。 1.2.1.現有粉碎機類型及其特點 （1）沖擊式粉碎機 目前帶有內分級結構的沖擊式粉碎機也很普遍，要注意分級系統(tǒng)與粉碎機的粉碎腔的有機結 合，特別是在分級系統(tǒng)的葉片設計與調整上氣流的流動方面。生產實踐中，有些企業(yè)往往注重粉 碎機部分而忽略了分極系統(tǒng)，結果設備使用不理想。 （2）振動粉碎機 塔里木大學畢業(yè)論文 3 有水平型氣流磨、垂直環(huán)形氣流磨、對沖式氣流磨、流化床式氣流磨、靶式氣流磨、旋轉式 氣流粉碎機等。其粉碎機理也是靠沖擊，不過是靠高速氣流推帶物料，使物料與物料、氣流、固 定機件(沖突板)的沖擊而粉碎的干式、連續(xù)作業(yè)?？蛇m用于礦靶式和旋轉式還可以用作塑料及纖 維分布區(qū)域很窄。又因為氣體在噴嘴處所以粉碎溫度很低，可用于低溫點和粉碎機的設各投資大、 能耗大、運轉成本高，所以其應用受到了很大限制。一般只在高值高檔產品才使用。此外。尚有 稱噴射粉碎法的，是氣流粉碎的別稱。原理是利用流體能量進行噴射而使物料粉碎。有超聲波沖 擊粉碎、噴射沖擊、噴氣粉碎等。其本質都是在循環(huán)氣流中運動的粒子能中心部位被加速，引起 相互沖突而式粉碎機一類使用于硬質性物料粉碎。 （3）膠體磨 膠體磨是一種高速旋轉、靠沖擊、剪切和摩擦而粉碎的濕式、連續(xù)作業(yè)國有多種產品。缺點 是對固液濃度比有一定要求，且要求破碎比鞍大時，需多次磨才能達到要求。 （4）錘片式粉碎機 錘片式粉碎機是利用高速旋轉的錘片對進入粉碎室的物料反復錘擊，加上轉子的旋轉離心力 作用，使物料與粉碎室內的篩片相互撞擊摩擦，利用篩片控制加工產品粒度，粉碎成細小粉末。 粉碎機采用雙圓盤轉子，中間設置架板，既作轉予骨架支撐兩片圓盤，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。其特點是機構簡 單，粉碎室比較窄，具有溫度低、噪音小、效率高等特點。適宜制藥、食品、化工、科研、冶金 等工業(yè)部門將含淀粉的物料或礦石等干燥的物料。粒度大小通過更換不同孔徑的網篩獲得 （5）齒爪式粉碎機 齒爪式粉碎機對物料的粉碎以打擊為主，兼有擠壓、鋸切碎等。其主要有進料口、動齒盤轉 子、定齒盤、包角為 360o的環(huán)篩和排料口等組成。工作時，物料從喂料斗軸向喂入，落入粉碎室 的物料在定齒的支撐作用下，受到定、動齒盤和篩片的沖擊、碰撞與搓擦作用，粉碎后的顆粒通 過篩片進入出粉管經出料口排出。定齒盤上有兩圈齒，齒的斷面呈扁矩形，動齒盤上安裝有三圈 齒，其橫截斷面呈圓、扁矩形。其缺點是噪聲和粉塵較大。 1.2.2 現有的粉碎方法: （1）壓碎 物料在兩平面間受到緩慢增長的壓力作用而粉碎。對大塊物料，第一步多采用此 法處理。 （2）劈碎 物料受楔狀刀具的作用而被分裂。多用于脆性材料的破碎。 （3）剪碎 物料在兩個破碎工作面間，如同承受載荷的兩支點（或多支點）梁，除了外力作 用點受劈力外，還發(fā)生彎曲折斷。多用于硬脆性大塊物料的破碎。 （4）擊碎 外力在瞬間受到外來的沖擊力而被擊碎。 （5) 磨碎 物料在兩個工作面或各種形狀的研磨面之間受到摩擦、剪切作用而被削成為細粒。 1.3 本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路 本設計設計一種小型粉碎機，采用錘片式、水滴型篩片結構，頂端徑向進料，具有操作方便、 質量輕、生產率高的特點，解決了粉碎機的過載問題，使電機工作穩(wěn)定，本設計重點研究采用動 力源為電動機，帶動粉碎機，將小型物料粉碎小型物料在粉碎室內受錘片與物料問相互撞擊，粉 碎成細小粉末實現對花椒的中等粉碎，要求成品粒度 0.1-2mm。 （1）根據小型粉碎機的生產率選擇合適的配套功率。 （2）確定傳動方式。 （3）根據配套功率設計粉碎室寬度 B、錘片數 Z、轉子直徑 D 等。 （4）畫出零件圖和裝配圖。 （5）對軸和鍵進行校核計算。 （6）制定粉碎機的注意事項、日常維護和檢修方案。 2 錘片式粉碎機結構說明 2.1 錘片式粉碎機的結構設計示意圖 經過探討，確定小型物料粉碎機的總體結構，包括轉子、錘片、主軸、喂料口、閘板、篩子、 粉碎室、機架等。 整個機體左右對稱，轉子可以正反轉工作。當錘片一側磨損后，可改變轉子旋轉方向，不需 停車來調換錘片。 塔里木大學畢業(yè)論文 4 583924671 1.喂料斗 2.閘板 3.粉碎室 4.轉子 5.軸 6.錘片 7.篩片 8.出料口 9.機架 圖 2-1 錘片式粉碎機結構圖 2.2 錘片式粉碎機的工作原理 工作時,電動機通過皮帶傳動帶動粉碎機的軸高速回轉，物料從喂料斗進入粉碎室后,受到高 速回轉錘片的打擊而破裂,并以較高的速度飛向篩片,與篩片撞擊和摩擦后進一步破碎,通過如此反 復打擊, 物料被粉碎成小碎粒。利用篩片孔的直徑控制加工產品粒度，最后粉碎成細0.12mm 的 小粉末 ，粉碎后的顆粒通過篩片進入出粉管經出料口排出。錘片粉碎機的工作過程主要由兩方面 構成:一是物料受錘片的沖擊作用；二是錘片和物料、篩片和物料相互間的摩擦作用。 3 傳動方案設計 綜合考慮效率、質量、運動性能、生產條件。選擇用普通 V 帶傳動。帶傳動具有良好的撓性， 可緩和沖擊，吸收振動，結構簡單，成本低廉等優(yōu)點。 3.1 電動機選擇 (1)配用的電動機的功率 P(KW)的大小，要根據粉碎機粉碎小型物料的生產能力 Q(t/h)來決 定，不宜過大或過小。一般應按下式計算：P=(6.410.5)Q。如要求粉碎得較細，系數的值可取 大一點， ，如要求粉碎得較粗，系數的值可取小一點。 ，按照經驗取 Q=100kg/h，則電動機的功率 P=10.5100=1.05kw，查機械手冊綜合考慮選用 Y 型三相異步電動機 Y90s-2。 表 3-1 電動機主要性能 型 號 額定功率 kw滿載轉速 minr額定電流 A 效 率 % 功率因數 額 定 轉 矩最 大 轉 矩 電動機質 量 kg Y90s-2 1.5 2840 3.44 78 0.78 2.3 22 塔里木大學畢業(yè)論文 5 表 3-2 電動機主要外形尺寸 電動機主要外形安裝尺寸如圖 3-1 圖 3-1 電動機外形尺寸圖 3.2 帶傳動的設計計算 （1）確定計算功率 Pca=kAP=1.11. 5=1.65KW （3-1 ） 其中 kA 為工作系數，P 為傳動的額定功率。 （2）選擇 V 帶的帶型 根據 Pca、n 1 由機械設計第八版圖 811 選用 Y 型帶。 （3）確定帶輪的基準直徑 并驗算帶速 Vd 初選主動輪的基準直徑 。由機械設計第八版表 86 和表 88，取大帶輪的基準直徑 1 =40mm =20mm。 （3-1dmin)(d 2） 驗算帶速 V = m/s （3-1063.4Vd95.106284. 3） 因為 5m/s

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