全套設(shè)計(jì)，聯(lián)系扣394413192秸稈切碎機(jī)的設(shè)計(jì)1.引言1.1國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)作物秸稈資源豐富、種類多、數(shù)量大、分布廣，開發(fā)利用潛力巨大，發(fā)展前景十分廣闊。改革開放以來，我國(guó)對(duì)農(nóng)作物秸稈處理進(jìn)行了大量的研究工作，其中應(yīng)用最廣泛的是粉碎和切碎機(jī)械加工。無論是化學(xué)處理還是生物處理，其首先的工序需要將秸稈粉碎或切短。我國(guó)是一個(gè)秸稈利用有著悠久歷史的國(guó)家，自封建社會(huì)開始就開始通過不同的方法進(jìn)行應(yīng)用。但是國(guó)外對(duì)于秸稈利用的研究發(fā)展時(shí)間比較早，技術(shù)比較成熟。在美國(guó)，利用秸稈破碎榨汁成型機(jī)對(duì)玉米秸稈進(jìn)行壓榨，為秸稈綜合利用開辟了一個(gè)新途徑。在處理秸稈時(shí),可以將秸稈內(nèi)的水分和糖分全部榨出，用來生產(chǎn)工業(yè)酒精、提取食用素等。同時(shí)也可根據(jù)實(shí)際需要生產(chǎn)出植物纖維粉、燃料棒、飼料顆粒等不同的產(chǎn)品，其中高密度植物纖維粉可以用作造紙業(yè)的原料或工業(yè)人造板原料，飼料顆?？梢詢?chǔ)存用作冬春季節(jié)牛羊的飼料；燃料棒經(jīng)過加工，可制成替代木炭的秸稈炭,成為新的再生燃料能源,在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)有著廣泛的市場(chǎng)潛力。目前，我國(guó)已研制出的農(nóng)作物秸稈加工機(jī)械設(shè)備可以分為五大類：第一類為秸稈還田設(shè)備，就是把作物秸稈整株或秸稈及根茬粉碎后埋入土中，作為肥料還田，用以改善土質(zhì)。第二類為秸稈飼料加工設(shè)備，包括氨化爐、調(diào)質(zhì)機(jī)、揉搓機(jī)、熱噴設(shè)備、青貯收獲機(jī)、壓塊機(jī)等，是通過物理、化學(xué)方法對(duì)秸稈進(jìn)行處理，改善秸稈營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，提高采食率和消化率。第三類為制炭設(shè)備，包括壓塊機(jī)、炭化機(jī)等，是將秸稈壓制成棒狀或塊狀，經(jīng)加熱、加壓使其炭化。第四類為草織設(shè)備，如草繩草袋機(jī)、秸稈剝皮機(jī)等。第五類為秸稈沼氣技術(shù)及其發(fā)電技術(shù)的設(shè)備，作為清潔能源有廣闊的利用和研究前景。在秸稈的飼料化處理方面，我國(guó)農(nóng)業(yè)科技工作者也已經(jīng)研究一些較為成熟的生產(chǎn)工藝，如秸稈的氨化技術(shù)、微生物機(jī)械化貯存技術(shù)、青貯技術(shù)等，也同時(shí)開發(fā)出了相應(yīng)的秸稈切碎機(jī)、秸稈飼料粉碎機(jī)、秸稈飼料揉碎機(jī)、調(diào)質(zhì)機(jī)、熱噴機(jī)、壓塊機(jī)、青飼收獲機(jī)等機(jī)械設(shè)備。1.2秸稈加工機(jī)械存在的主要問題及發(fā)展趨勢(shì)1.2.1主要問題(1) 秸稈飼料加工機(jī)械無論是在性能上還是在可靠性均較差。切碎機(jī)、粉碎機(jī)和揉碎機(jī)型號(hào)繁多、結(jié)構(gòu)大同小異、主要工作部件標(biāo)準(zhǔn)化及通用化程度較低。(2) 秸稈加工機(jī)具主要工作部件制造質(zhì)量低，不僅每年要耗費(fèi)大量的優(yōu)質(zhì)鋼材，而且還影響生產(chǎn)率和秸稈飼料的加工質(zhì)量。(3) 目前的機(jī)具通用性差。(4) 秸稈加工機(jī)械的工作室大多數(shù)采用閉式，結(jié)構(gòu)合理性較低，加工性能較差，生產(chǎn)效率偏低。1.2.2發(fā)展趨勢(shì)(1)進(jìn)一步改進(jìn)和完善現(xiàn)有機(jī)型，改善加工機(jī)的通用性，實(shí)現(xiàn)系列化，各種機(jī)型的主要工作部件實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。 (2)提高機(jī)械制造質(zhì)量，延長(zhǎng)機(jī)械部件的工作壽命。(3)不斷改進(jìn)粉碎室的結(jié)構(gòu)和性能。設(shè)計(jì)使用加工質(zhì)量高、能耗低的開式粉碎室是發(fā)展的方向。(4)逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械作業(yè)的自動(dòng)化和半自動(dòng)化，進(jìn)而降低秸稈加工作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，朝著大功率、大型聯(lián)合機(jī)械作業(yè)方向發(fā)展。(5)應(yīng)根據(jù)作物秸稈的不同和地區(qū)特點(diǎn)而設(shè)計(jì)加工適應(yīng)性較強(qiáng)的機(jī)具。多功能秸稈加工機(jī)械以及精加工機(jī)械有待于進(jìn)一步研制和開發(fā)。（6）產(chǎn)品系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化，可以滿足各種不同農(nóng)業(yè)條件的需要，生產(chǎn)批量易于提高、產(chǎn)品成本易于降低、維修也較方便。1.3設(shè)計(jì)的目的及意義我國(guó)農(nóng)作物秸稈資源十分豐富。秸稈中含有可消化物質(zhì)3550，粗蛋白38，特別適合于喂飼牛、羊等動(dòng)物。改革開放以來，我國(guó)糧食總產(chǎn)量提高很快，但是我國(guó)人口多、人均耕地少，不可能提供大量糧食用作飼料，因此，充分利用和開發(fā)農(nóng)作物秸稈飼料，發(fā)展“節(jié)糧型畜牧業(yè)”，特別是對(duì)于發(fā)展農(nóng)區(qū)秸稈養(yǎng)牛羊等，具有十分重要的意義。隨著我國(guó)人口不斷增多和耕地的逐年減少，人畜爭(zhēng)糧矛盾將日益突出，秸稈作為飼料資源對(duì)其有效的利用將是未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向和重大任務(wù)之一。 本次設(shè)計(jì)的目的是設(shè)計(jì)出一種對(duì)秸稈進(jìn)行切短的切碎機(jī)，要求其結(jié)構(gòu)合理，經(jīng)濟(jì)適用，操作方便，易于維護(hù)，通用性好。1.4設(shè)計(jì)內(nèi)容及應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求1.4.1設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）秸稈切碎機(jī)整體方案的比較選擇及可行性論證；（2）機(jī)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（3）加工能力范圍的確定；（4）相匹配的動(dòng)力，選擇出合適的電動(dòng)機(jī)；（5）動(dòng)力傳動(dòng)裝置、輸送裝置的設(shè)計(jì)；（6）非標(biāo)準(zhǔn)件的結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定；（7）輔助部件（如外殼）的設(shè)計(jì)。1.4.2技術(shù)要求根據(jù)飼養(yǎng)要求，飼料加工方法及配料工藝的不同，應(yīng)達(dá)到如下技術(shù)要求： （1）切碎長(zhǎng)度符合飼養(yǎng)要求，切段太長(zhǎng)，不利于牲畜咀嚼，損失浪費(fèi)嚴(yán)重；切段太短，不僅浪費(fèi)動(dòng)力，而且會(huì)加速飼料中水分的蒸發(fā)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失。通常飼料喂牛時(shí)為30-40mm,喂馬時(shí)為15-25mm,喂羊和豬時(shí)為8-20mm；（2）切碎質(zhì)量要好，切碎長(zhǎng)度均勻，切口平整，而且要有比較高的切碎率；（3）通用性好，盡可能的適用于多種秸稈的切碎；（4）喂入卸出自動(dòng)化，工作安全可靠；（5）運(yùn)轉(zhuǎn)均勻，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便；（6）效率高、能耗少、使用方便。1.5設(shè)計(jì)的基本依據(jù)1.5.1功能設(shè)計(jì)思想功能上產(chǎn)品必須實(shí)現(xiàn)的任務(wù)或說是產(chǎn)品的用途，因此必須按照切碎機(jī)所要求的任務(wù)和目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)原則有：（1）保證碎段的均勻性和營(yíng)養(yǎng)性；（2）防止附屬功能的遺漏（如自動(dòng)輸送、拋送）；（3）盡量減少不必要的功能設(shè)置；（4）注意要求達(dá)到基本功能的條件，防止其和具體環(huán)境等因素的不協(xié)調(diào)。1.5.2總體設(shè)計(jì)依據(jù)整個(gè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之處就在于總體設(shè)計(jì)，其原則：（1）系統(tǒng)性，即所設(shè)計(jì)的是一個(gè)系統(tǒng)，應(yīng)充分考慮系統(tǒng)的特性；（2）布局的合理性，其對(duì)后續(xù)設(shè)計(jì)存有重大的影響，應(yīng)要求達(dá)到便于充分發(fā)揮功能，整體結(jié)構(gòu)緊湊，層次分明。2.設(shè)計(jì)方案擬定切碎機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之處在于其切碎裝置，常用的有滾刀式和盤刀式。滾刀式切碎機(jī)工作時(shí)，滾筒回轉(zhuǎn)，其動(dòng)刀片刃線運(yùn)動(dòng)的軌跡呈圓柱形或近似圓柱形。上下喂入輥相對(duì)回轉(zhuǎn)，將秸稈壓緊和卷入，送至定刀上，由動(dòng)定刀構(gòu)成的切割副切碎，碎段排出。顯然，其滾筒軸與喂入輥、輸送鏈軸平行，所以傳動(dòng)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊。盤刀式破碎機(jī)工作時(shí)，圓盤回轉(zhuǎn)，其動(dòng)刀片刃線的運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)垂直于回轉(zhuǎn)軸的平面圓，因其動(dòng)刀運(yùn)動(dòng)范圍較大而導(dǎo)致傳動(dòng)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)不緊湊，工作不連續(xù)，刀盤運(yùn)動(dòng)不均勻。目前在小型切碎機(jī)上多采用滾刀式，故初步擬定為滾刀式切碎機(jī)。3.總體方案設(shè)計(jì)機(jī)器主要的部件有輸送裝置、喂入裝置、切碎器和拋送裝置。工作時(shí)，上下喂入輥反向轉(zhuǎn)動(dòng)，攫取秸稈，上喂入輥在彈簧壓力作用下夾緊秸稈進(jìn)行喂入，在由定刀和動(dòng)刀構(gòu)成的切碎副進(jìn)行切碎，碎段落入排出槽由拋送裝置拋出。圖3-1表示了滾刀式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。1滾刀 2下喂入輥 3上喂入輥 4喂入鏈主動(dòng)輪5輸送帶 6排草輪 7電機(jī) 8機(jī)架 圖3-1 結(jié)構(gòu)示意圖3.1性能指標(biāo)和技術(shù)參數(shù)（1） 切碎長(zhǎng)度：L16mm（2） 切碎生產(chǎn)率：Q1500Kg/h（3） 功率消耗：輸送喂入功率N10.15Kw；切碎功率N21.4Kw； 排草功率N30.2Kw；總功率消耗NN1+N2+N30.15+1.4+0.21.75Kw（4） 配套電機(jī)：功率為2.2Kw，轉(zhuǎn)速為1420r/min的三相異步電動(dòng)機(jī)（5） 滾刀滾筒參數(shù)：n750r/min，直徑D250mm，寬度L260mm（6） 喂入輥參數(shù)：n190r/min，直徑D80mm，寬度L200mm（7） 喂入口：寬度d200mm，最低高度h20mm（8） 滾筒上的刀片數(shù)：k43.2主要工作部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.2.1喂入裝置的構(gòu)成喂入裝置是由輸送鏈板、上下喂入輥、壓緊裝置等組成。喂入裝置作用是將秸稈壓緊并以一定的速度向切碎器喂入，在切碎時(shí)夾持住秸稈以免秸稈產(chǎn)出彎曲變形，為了保證切碎整齊，要求喂入時(shí)秸稈無相對(duì)滑動(dòng)，并在秸稈層厚度變化時(shí)也能加緊秸稈。上下喂入輥的配置要求：（1）喂入輥卷入能力要強(qiáng)，并且卷入速度應(yīng)大于輸送速度，以免秸稈堆積或堵塞；（2）下喂入輥?zhàn)钌隙说乃矫媾c定刀處于同一水平面上，或略高一點(diǎn)；（3）喂入輥在配置上應(yīng)盡量靠近刀片切割平面，避免秸稈產(chǎn)生彎曲變形，保證切碎質(zhì)量；喂入輥：是喂入裝置最基本工作部件，一般用HT1836灰鑄鐵鑄成。為了保證在喂入時(shí)秸稈無相對(duì)滑動(dòng)，并在秸稈層變化時(shí)仍能夾緊，喂入輥采用星齒型，其截面形狀如圖3-2：圖3-2 喂入輥截面形狀3.2.2喂入輥工作分析喂入輥工作分析的目的是研究其喂入性能與其本身結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系。喂入輥工作時(shí)的受力分析圖如圖3-3：圖3-3 喂入輥受力分析假設(shè)秸稈喂入前的厚度為A，經(jīng)喂入輪壓縮后其厚度等于輪軸間系a，沒有彈性變形；秸稈不受輸送鏈的推力?，F(xiàn)在分析兩喂入輪已經(jīng)攫取了秸稈并向切碎器輸送秸稈的情況。設(shè)喂入輥半徑為r，與秸稈間的摩擦系數(shù)及摩擦角分別為f和。當(dāng)工作時(shí)，喂入輥對(duì)秸稈作用力有二：一是壓力R，視為作用在與秸稈層接觸弧中點(diǎn)，并與鉛垂線夾角為，此角稱為挾持角；二是摩擦力fR，方向與R力垂直。兩喂入輥壓力R的合力2Rsin，匯交于A點(diǎn)，方向水平向外，有阻止秸稈卷入作用；摩擦力fR合力為2fRcos，匯交于B點(diǎn)，方向水平向內(nèi)，起卷秸稈作用。因此，保證秸稈卷入的條件：2fRcos2Rsin所以 ftg因?yàn)?ftg所以 表明秸稈被喂入輥壓緊和卷入條件是其挾持角必須小于摩擦角，否則將不能正常工作。一般秸稈17270。喂入輥卷入性能除與摩擦系數(shù)外，還與其直徑的大小有關(guān)。當(dāng)秸稈喂入層增大時(shí)，挾持角必然增大，使秸稈不能卷入，出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。為了滿足條件要求，就必須最大喂入輥直徑。有：OO12r+a2rcos2+A將卷入極限條件：代入此式，得 式中：rmin喂入輥的最小半徑。為了使喂入輪很好的工作，可增加秸稈與喂入輪的摩擦角或減小角。欲減小角，就要采取下列三種措施：（1）在r不變的情況下減小喂入層的厚度；（2）在輪軸的中心距不變的情況下增大r；（3）在喂入層厚度A及輪軸間隙a都不變的情況下加大輪軸的中心距。（1）和（2）兩種措施都要導(dǎo)致生產(chǎn)率下降，（2）和（3）兩種措施將使機(jī)器龐大，所以這些參數(shù)都不能隨意變動(dòng)，一般秸稈切碎機(jī)上r常取4080mm。喂入輥半徑過小，則喂入性能差；過大則喂入輥?zhàn)饔糜诮斩拝^(qū)遠(yuǎn)離切割平面，會(huì)影響切割質(zhì)量，故取r為80mm。3.2.3切碎長(zhǎng)度及生產(chǎn)率切碎長(zhǎng)度是破碎機(jī)的主要性能指標(biāo)之一，其大小與喂入輥直徑D(m)及轉(zhuǎn)速n(r/min)等因素有關(guān)，考慮到打滑因素的影響，實(shí)際計(jì)算公式為： （m）式中: 秸稈與喂入輥間打滑系數(shù)，0.050.07k動(dòng)刀片數(shù)D喂入輥直徑i滾刀與喂入輥轉(zhuǎn)速之比（喂入輥傳動(dòng)比）生產(chǎn)率是表示破碎機(jī)生產(chǎn)能力大小的主要參數(shù)，它決定于喂入口面積（上下喂入輥之間通過的面積），切碎器動(dòng)刀片數(shù)，滾刀轉(zhuǎn)速，切碎長(zhǎng)度和秸稈種類等。按下述公式計(jì)算：Q60kabLn1 （t/h）式中: a，b喂入口高度和寬度（m）秸稈壓縮后容重（t/m3）一般秸稈取0.120.16根據(jù)上述公式便可計(jì)算出各傳動(dòng)比，進(jìn)而確定其他相關(guān)參數(shù)。3.2.4上喂入輥壓緊機(jī)構(gòu)為了使得喂入秸稈過多時(shí)在喂入輥處不產(chǎn)生不堵塞，過少時(shí)不產(chǎn)生碎段過長(zhǎng)，上喂入輥應(yīng)制成能浮動(dòng)的，并設(shè)有壓緊機(jī)構(gòu)以保持上喂入輥對(duì)秸稈始終有一定的壓力。對(duì)壓緊機(jī)構(gòu)采用雙彈簧式，上喂入輥兩側(cè)軸承座可以在垂直的滑道內(nèi)移動(dòng)，彈簧一端與軸承座相連接，另一端連接在彈簧座上，視具體情況可以通過調(diào)節(jié)螺釘?shù)母叨葋碚{(diào)節(jié)彈簧的剛度。當(dāng)秸稈層變厚時(shí)上喂入輥克服彈簧的壓力向上浮動(dòng)，最大浮動(dòng)量為80mm。壓緊結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-4：1螺釘 2彈簧 3軸承座圖3-4 壓緊機(jī)構(gòu)3.2.5切碎器及其技術(shù)要求切碎器是秸稈切碎機(jī)重要工作部件。它的參數(shù)設(shè)計(jì)是否合理，對(duì)破碎質(zhì)量，功率消耗，以及機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)均勻程度有直接影響。破碎性能好的切碎器，應(yīng)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，刀片制造、安裝、刃磨方便、切割省力，負(fù)荷均勻，切割質(zhì)量好，秸稈相對(duì)動(dòng)定刀片不產(chǎn)生滑移。切碎器的技術(shù)要求如下：（1）產(chǎn)生滑切 滑切可減小阻力。滑切角和滑切系數(shù)都是用來表示滑切作用大小的指標(biāo)。在一定滑切角范圍內(nèi)，滑切程度越大，切割越省力。通常刀片滑切角為2060。（2）切割要穩(wěn)定秸稈相對(duì)刀片沒有滑動(dòng)的切割叫切割穩(wěn)定，它是保證切割質(zhì)量的主要因素。要求切割穩(wěn)定，不產(chǎn)生滑動(dòng)切割，應(yīng)滿足如下切割條件：1+2式中 :1, 2秸稈與動(dòng)定刀片之間摩擦角，一般112，238。推擠角，動(dòng)刀刃線和定刀刃線間夾角切割穩(wěn)定條件是指刀片最大推擠角小于動(dòng)定刀片摩擦角之和，即50，常取4050。（3）切割阻力矩要均勻（4）切割速度 大量的實(shí)驗(yàn)表面，切割速度對(duì)切割阻力也有很大影響，隨著切割速度的加大，切割阻力幾乎成直線下降。前蘇聯(lián)的HEP推薦最佳切割速度范圍是3540m/s，常用的是1837m/s。3.2.6動(dòng)刀刀片采用螺旋型，刀片數(shù)為4，安裝時(shí)，根據(jù)碎段長(zhǎng)度要求安裝2片或是4片。螺旋型刀片的刀體和刃線部都是螺旋式，并且按螺旋排列，傾斜地安裝在滾筒表面上。螺旋型刀片在滾刀式切碎器中和其它類型刀片比較，滑切作用強(qiáng)，切割阻力小，切割性能好，但刀片制造、安裝、調(diào)整及刃磨都不方便。而且切碎體不能自動(dòng)拋出，需人工清理，或者用風(fēng)送裝置吹出，增加了機(jī)器復(fù)雜性。螺旋角的余角就是刀片的鉗住角X。通常，由于滾筒軸線與定刀刃線平行，滑切角就等于鉗住角，在工作中，他們保持不變X90-。 滾筒式切碎器刀片的刀刃為外磨角，刀片的底平面或刃磨面與其切割面所成的角度叫隙角，其作用是避免在切碎過程中刀片與從喂入口不斷進(jìn)來的秸稈相摩擦，以便減少動(dòng)刀消耗。刀片的刃角對(duì)刀片的使用壽命，功率消耗有很大影響。據(jù)參考文獻(xiàn)7知：隨著角的加大，切割所需的功和比功都要上升，若角大于30更顯著增加，但角太小又不耐磨，常用的角可在1530間的選擇。在切碎器的滾筒上固定兩個(gè)圓盤，動(dòng)刀片安裝在圓盤上，構(gòu)成切碎滾刀滾筒。3.2.7定刀（底刀）采用方形刃口的定刀，其能耗小，使用時(shí)不易磨損，厚度為36mm，以承受動(dòng)刀對(duì)物料巨大的沖擊力。刃口形狀如圖3-5：圖3-5 定刀刀片材料可用5碳素工具鋼或優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼65Mn或70Mn。刀片可工作寬度對(duì)滾筒式切刀為20mm，在該區(qū)域刃部淬火硬度為HRC4756，而非淬火區(qū)為28HRC。動(dòng)刀刃工作表面與刃口垂直線之間有35傾斜角。動(dòng)、定刀片刃口的間隙為0.51.0mm。動(dòng)刀的厚度為23mm，刃口的厚度80100m，若磨損到一定厚度時(shí)，必須磨刀，使之變薄，構(gòu)成銳利刃口。 3.2.8拋送裝置為了將秸稈碎段從排出槽中排出，把它們送到不遠(yuǎn)的距離和不太高的地方，需采用拋送裝置。在拋送裝置的轉(zhuǎn)軸上裝有轉(zhuǎn)臂，在轉(zhuǎn)臂上連接著輸送葉片，其外圍是帶有輸送管道的外殼。旋轉(zhuǎn)著的葉片借助離心力直接把物料拋出去，葉片的裝成采用后傾式，傾角一般為1517。3.3機(jī)架和箱體的材料選擇機(jī)架和箱體的工作特點(diǎn)要求其應(yīng)有足夠的剛度，其次是強(qiáng)度和抗振性，鑒于設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)形狀簡(jiǎn)單，工作條件也沒有特殊的要求，可采用普通低碳素鋼來制造，如Q235等。4.傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)的位置要根據(jù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及部件的相對(duì)位置來確定，傳動(dòng)路線及零部件的選擇要保證總傳動(dòng)比和傳動(dòng)的可靠性，同時(shí)不影響本身零部件的正常運(yùn)行。本次設(shè)計(jì)的傳動(dòng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)都比較簡(jiǎn)單，用帶傳動(dòng)作為第一級(jí)傳動(dòng)，再由一對(duì)圓柱直齒輪和另一帶輪分別將動(dòng)力傳遞給喂入輥和拋送裝置，然后通過鏈輪傳遞動(dòng)力給輸送鏈板主動(dòng)輪，其傳動(dòng)路線示意圖如圖4-1：圖4-1 傳動(dòng)路線5.設(shè)計(jì)計(jì)算及安全性分析5.1V帶的設(shè)計(jì)計(jì)算需傳動(dòng)的功率p2.2kw，電機(jī)轉(zhuǎn)速n11420r/min，切碎器滾刀軸轉(zhuǎn)速n2750r/min，傳動(dòng)比為i1.9。（1）確定計(jì)算功率pca計(jì)算功率pca是根據(jù)傳動(dòng)功率p，并考慮到載荷性質(zhì)和每天運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)短等因素的影響而確定的。即 pcakAp選kA1.1，則pcakAp2.42（2）選擇帶型根據(jù)計(jì)算功率pca2.42和小帶輪轉(zhuǎn)速n11420r/min由表88選擇A型普通V帶（3）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1和dd2。1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1 選取dd1dmin。為了提高v帶的壽命，宜選取較大的直徑。選dd180mm 2）驗(yàn)算帶的速度v 計(jì)算帶的速度vdd1n1/6010006.25m/s符合帶速在525m/s之間的要求。3）計(jì)算從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑dd2dd2Idd11.980152mm適當(dāng)圓整為dd2160mm（4）確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld初步定中心距a0，取 0.7（dd2+dd1）a02（dd2+dd1）即 0.7（80+160）a02（80+160）所以 168a0480取 a0480a0取定后，根據(jù)帶傳動(dòng)的幾何關(guān)系，按下式計(jì)算所需帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld：Ld2a0+（dd2+dd1）/2 + （dd2-dd1）2/4a02480+（80+160）/2+（160-80）2/4480 1180mm根據(jù)Ld選取和Ld相近的v帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld1120mm。再根據(jù)Ld來計(jì)算實(shí)際中心距 aa0+（Ld- Ld）/2 480+（1180-1120）/2510mm考慮安裝調(diào)整和補(bǔ)償預(yù)緊力（如帶伸長(zhǎng)而松弛后的張緊）的需要，中心距的變動(dòng)范圍為：amina-0.015Ld510-0.0151120493.2mmamaxa+0.030Ld510+0.0301120543.6mm（5）計(jì)算主動(dòng)輪上的包角a1a11800-（dd2-dd1）57.50/a 1800-（160-80）57.50/510 167.601200（6）確定帶的根數(shù)zzpca/（p0+p0）kakL其中ka0.97，由kL0.96，由p00.81，由p00.15則z2.42/（0.81+0.15）0.970.96 2.71根取3根帶（7）確定帶的預(yù)緊力F0 ，由q0.10kg/mF0500pca（2.5/ka-1）/zv +qv2 =5002.42(2.5/0.97-1)+0.106.252=104(N)由于新帶容易松弛，所以對(duì)非自動(dòng)張緊的帶傳動(dòng)，安裝新帶時(shí)的預(yù)緊力應(yīng)為上述預(yù)緊力的1.5倍即156N。（8）計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的力（簡(jiǎn)稱壓軸力）FpFp2zF0sina1/223sin83.80622（N）5.2V帶輪的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)v帶輪，其中基準(zhǔn)寬度（節(jié)寬）：bd11mm；基準(zhǔn)線上槽深：hamin2.75mm；基準(zhǔn)線下槽深：hfmin8.7mm；槽間距：e1.50.3mm；第一槽對(duì)稱面至端面的距離：f10-1+2mm；最小輪緣厚：min6mm；帶輪寬：B（z-1）e+2f50mm；小帶輪外徑：da1dd2+2ha85.75mm5.3鏈的設(shè)計(jì)下喂入輥軸n1190r/min，輸送鏈板主動(dòng)輪n2160r/min，傳動(dòng)比i1.2（1）選擇鏈輪齒數(shù)z1，z2假定鏈速v3m/s，選取小鏈輪齒數(shù)z117，則大鏈輪齒數(shù) z2iz1171.220.4 取21 （2）確定鏈條節(jié)數(shù)Lp初定中心距a030p，則鏈節(jié)數(shù)為:79.37取80節(jié)（3）確定鏈條的節(jié)距p 因傳動(dòng)功率較小，故可選取鏈號(hào)為08A單排鏈（08A188GB/T1243.11983），得鏈節(jié)距p12.70mm。（4）確定鏈長(zhǎng)L及中心距aLpLp8012.701016mm中心距減少量a（0.0020.004）a0.7751.550mm則實(shí)際中心距 aa-a318.8-（0.7751.550）385.85386.625mm取a386mm （5）驗(yàn)證鏈速vz1n1p/6010001719012.7/6010000.68m/s與假設(shè)相符。5.4鏈輪的設(shè)計(jì)選用鏈條系列標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為08A188GB/T1243.11983，得：鏈節(jié)距p12.70mm，滾子外徑d17.95mm，內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬b17.85mm，銷軸直徑d23.96mm，內(nèi)鏈板高度h212.07mm，大、小鏈輪設(shè)計(jì)：（1）大鏈輪齒數(shù): z221 分度圓直徑：dp/sin（1800/z2）12.7/sin（1800/21）85mm齒頂圓直徑：damaxd+1.25p-d185+1.2512.7-7.9593mm damind+（1+1.6/z）p-d185+（1+1.6/21）12.7-7.9590.7mm取 da92mm齒根圓直徑：dfd-d185-7.9577mm齒側(cè)凸緣直徑： dgpctg（1800/z）-1.04h2-0.7612.712.068-1.0412.07-0.76139.95mm取dg139mm齒型按3RGB/T12441985規(guī)定制造，如下：齒寬：bf10.93b10.937.857.3mm倒角寬：ba（0.10.15）p1.271.905mm 取1.5mm倒角半徑：rxp12.7mm倒角深：h0.5p6.35mm齒側(cè)凸緣（或排間槽）圓角半徑 ra0.04p0.508mm，取ra0.5mm鏈輪齒總寬：bf（n-1）pt+bf1bf17.3mm （其中n為排數(shù)此處為1）（2）小鏈輪齒數(shù) z217分度圓直徑：dp/sin（1800/z1）12.7/sin（1800/17）69.2mm齒頂圓直徑：damaxd+1.25p-d169.2+1.2512.7-7.9577mmdamind+（1+1.6/z）p-d169.2+（1+1.6/17）12.7-7.9575.2mm取 da76mm齒根圓直徑：dfd-d169.2-7.9561.25mm齒側(cè)凸緣直徑：dgpctg（1800/z）-1.04h2-0.7612.75.35-1.0412.07-0.7654.64mm取 dg54mm齒型按3RGB/T12441985規(guī)定制造，如下：齒寬：bf10.93b10.937.857.3mm倒角寬：ba（0.10.15）p1.271.905mm 取1.5mm倒角半徑：rxp12.7mm倒角深：h0.5p6.35mm齒側(cè)凸緣（或排間槽）圓角半徑ra0.04p0.508mm 取ra0.5mm鏈輪齒總寬：bf（n-1）pt+bf1bf17.3mm（其中n為排數(shù)此處為1）5.5喂入鏈主動(dòng)輪軸的設(shè)計(jì)喂入鏈主動(dòng)輪軸傳遞的功率P0.15Kw，轉(zhuǎn)速n160r/min，半徑r40mm，先求鏈輪作用在軸上的力由 FPKFPFe有效圓周力 Fe1000P/v10000.15/0.68221N按水平布置取壓軸系數(shù) KFP1.15，故 FPKFPFe1.15221255N（1）軸上零件的安裝方案，如圖52圖a）所示：圖52 下喂入鏈主動(dòng)輪軸的載荷分析圖（2）選擇軸的材料該軸傳遞小功率且轉(zhuǎn)速較低，故選用45鋼并調(diào)質(zhì)處理，其力學(xué)性質(zhì)如下： （3）初步計(jì)算軸的直徑選取A0126103，取A0115考慮鏈輪和鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度的削弱，軸徑增加10%左右，然后將軸徑圓整取d16mm（此值作為承受扭矩作用的軸段的最小軸徑dmin）（4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初選角接觸球軸承，為了便于裝配，取裝軸承處的直徑d330mm，初選角接觸球軸承的結(jié)構(gòu)代號(hào)為7206AC，其外形尺寸為dDB306216；根據(jù)軸向定位的要求，確定軸的各段直徑、長(zhǎng)度，如圖52圖a）所示：d130mm，此段為軸承，長(zhǎng)度取L147mm；d235mm，此處為滾筒軸，同時(shí)考慮軸承座的安裝，長(zhǎng)度取L2346mm；d330mm，此段為軸承，長(zhǎng)度取L357mm；d424mm，此處為鏈輪，根據(jù)其寬度，長(zhǎng)度可取L488mm；即此軸的總長(zhǎng)度為；LL1+L2+L3+L447+346+57+88538mm（5）軸的校核轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩T95.5105P/n95.51050.15/1608953Nmm（其中P為喂入鏈的輸送功率為0.15Kw），則Ft2T/d28953/80224N，F(xiàn)rFaFt224N軸受力情況如圖b)所示,其中CA220mm，CB180mm，DB100mm1）求軸上的載荷 軸上受力如圖，分別在水平面內(nèi)圖c）和垂直面內(nèi)圖e）進(jìn)行計(jì)算。由（水平面見圖c）得，方向按左順右逆原則RA1AB FrCB- Fad/2+ FPBD0，則RA25N由力平衡方程Fr+FPRA1+ RB1，則RB1254N由（垂直面見圖e）得，方向按左順右逆原則FA2AB -FtCB0，則RA2100N由力平衡方程FtRA2+ RB2，則RB2=124N合成支反力2）計(jì)算水平面的彎矩，畫彎矩圖，方向按左順右逆原則,如圖d）所示M1Fad1/222480/28960NmmMcRA1AC252205500NmmMBFPBD25510025500Nmm3）計(jì)算垂直面的彎矩，畫彎矩圖，方向按左順右逆原則，如圖f）所示MCRA2CA10022022000Nmm4）合成彎矩，并畫總彎矩圖公式為M總2M圖d2+M圖f2其中M圖d表示水平面方向的彎矩，M圖f表示垂直面方向的彎矩，對(duì)應(yīng)點(diǎn)合成 ,如圖g）所示NmmNmmNmm5）由圖g）可知危險(xiǎn)截面為C、B，強(qiáng)度條件為為了考慮兩者循環(huán)特性不同的影響，引入折合系數(shù)，當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)，取0.3；當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，取0.6；當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，取1；此處取0.6，則T0.68953=5372Nmm查得W0.1d3C截面 取M最大值即22677Nmm，W0.1d30.13032700則故C截面安全B截面 取M21360，W0.1d30.13032700則故B截面安全根據(jù)上述的計(jì)算來看，系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)達(dá)到了設(shè)計(jì)性能要求，同時(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高。盡管對(duì)軸的設(shè)計(jì)校核工作沒有全部進(jìn)行，但根據(jù)對(duì)重要軸系的校核結(jié)果來看，其它軸系的設(shè)計(jì)應(yīng)能滿足該系統(tǒng)剛度和強(qiáng)度的要求，因此，系統(tǒng)工作過程中能夠滿足其安全性要求。6.使用說明書6.1常見的故障原因及排除方法 在使用切碎機(jī)前應(yīng)該先對(duì)機(jī)器進(jìn)行安全檢查，要在安全的工作環(huán)境下進(jìn)行工作，不可以在雷雨等惡劣天氣情況下使用機(jī)器進(jìn)行作業(yè)。在切碎機(jī)使用過程中應(yīng)該嚴(yán)格按照該產(chǎn)品的使用說明書進(jìn)行規(guī)范操作，注意操作者的人身安全，遠(yuǎn)離人群，避免傷及人畜等。在使用過程中可能會(huì)出現(xiàn)一些小的機(jī)械故障，如何進(jìn)行機(jī)器故障的分析及排除方法見表6-1表6-1故障原因及排除方法故 障 原 因排 除 方 法工作過程中主軸轉(zhuǎn)速降低： 1）皮帶打滑 2）草太濕，碎草吹不出去 1）調(diào)緊皮帶或給皮帶上潤(rùn)滑油2）濕草要曬干后在切碎，工作轉(zhuǎn)速下降，可扳開離合器，停止喂入，待轉(zhuǎn)速恢復(fù)正常后再繼續(xù)工作；如果停止喂入還不能使轉(zhuǎn)速恢復(fù)正常，須停機(jī)扒出機(jī)器中堵塞的碎草切段太長(zhǎng)：1）刀片與定刀間隙太大2）刀片或定刀的刃口磨鈍1）調(diào)整間隙2）磨刀片或底刀換刀軸承發(fā)熱：1）潤(rùn)滑油不足2）軸承座中進(jìn)入雜物造成磨損1）加注潤(rùn)滑油2）停車檢查，清除雜物，必要時(shí)更換軸承結(jié)論（1）設(shè)計(jì)的秸稈切碎機(jī)的原理和結(jié)構(gòu)都比較簡(jiǎn)單，從而給制造、安裝、使用和維修帶來了極大的方便。（2）設(shè)計(jì)的秸稈切碎機(jī)適應(yīng)性強(qiáng)，主要是適合于粗壯秸稈，甚至是較細(xì)的樹枝切斷；切碎比較連續(xù)，振動(dòng)較小，切碎性能和切碎質(zhì)量高。（3）喂入、切碎和拋送功率都比較低，因而要求相匹配的動(dòng)力也較小，同時(shí)整個(gè)設(shè)備大量采用普通鋼材，大大的降低了制造成本，提高了其經(jīng)濟(jì)性，滿足了廣大農(nóng)村單家獨(dú)戶作業(yè)的要求。（4）壓緊裝置中的彈簧設(shè)計(jì)成可根據(jù)具體情況來調(diào)節(jié)其剛度，增強(qiáng)了切碎機(jī)的加工性能，同時(shí)也是本設(shè)計(jì)的創(chuàng)新之處。（5）將上喂入輥軸設(shè)計(jì)成浮動(dòng)軸，提高了切碎機(jī)的切碎能力范圍。 （6）破碎機(jī)的喂入和拋送功能實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，節(jié)省了人力。 參考文獻(xiàn)1 王天麟.畜牧機(jī)械M.中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社.1988年.2 周靜卿，張淑娟.機(jī)械制圖與計(jì)算機(jī)繪圖M.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社.2007年.3 幾何量公差與檢測(cè)M.第五版.上海科學(xué)技術(shù)出版社.2001年.4 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王金武.互換性與測(cè)量技術(shù)M.中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社.2007年.致謝恍惚中，在美麗的農(nóng)大校園中，度過了人生中最為寶貴的年華。從開題報(bào)告到畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本結(jié)束，我的四年大學(xué)生活也即將結(jié)束。在這里我向鼓勵(lì)和幫助過我的所有同學(xué)和老師表示衷心的感謝。在這里我首先要感謝我的導(dǎo)師老師。從畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的選取崔老師一直在悉心幫助我，到最后的定稿及畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書的審查都是嚴(yán)格認(rèn)真，對(duì)我們的要求非常嚴(yán)格。我除了敬佩崔老師的專業(yè)技術(shù)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)也對(duì)我今后的學(xué)習(xí)和生活具有積極的影響。其次，我要感謝我的同學(xué)，大家除了在學(xué)習(xí)上互相鼓勵(lì)幫助，在我找資料遇到困難的時(shí)候也伸出援助之手，主動(dòng)幫我搜集資料，在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的全過程中都給予了我全面的指導(dǎo)。最后感謝我的家人，想到你們總會(huì)讓我感到安全和溫暖，你們的撫育之恩永生難忘。學(xué)無止境，無論每天往返于工廠和住所，還是忙碌于實(shí)驗(yàn)室，作為一個(gè)當(dāng)代青年，無時(shí)無刻不在接受新的知識(shí)、觀點(diǎn)、理念。即便是創(chuàng)造社會(huì)價(jià)值，也需要不斷補(bǔ)給養(yǎng)分。最后真誠(chéng)期望每一個(gè)人都始終擁有美好幸福的生活狀態(tài)、以及一顆熱忱探索未來和真理的心，同時(shí)也是對(duì)自己未來生活的期冀。- 25 -