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編 號 無錫太湖學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 題目： AHZC0655 錘片粉碎機的設(shè)計 信 機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 學(xué) 號： 0923827 學(xué)生姓名： 奚 偉 指導(dǎo)教師： 俞經(jīng)虎 （職稱：副教授 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文） AHZC0655 錘片粉碎 機的設(shè)計 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的成果，其內(nèi) 容除了在畢業(yè)設(shè)計（論文）中特別加以標注引用，表示致謝的內(nèi)容外， 本畢業(yè)設(shè)計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作 品。 班 級： 機械 97 學(xué) 號： 0923827 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 無錫太湖學(xué)院 信 機 系 機械工程及自動化 專業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 任 務(wù) 書 一、題目及專題： 1、題目 AHZC0655 錘片粉碎機的設(shè)計 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù) 粉碎在飼料的生產(chǎn)過程中是至關(guān)重要的一道工序， 對于原材料的充分利用 以及動植物的充分吸收起到關(guān)鍵作用。 而此次設(shè)計的錘片式粉碎機則是當(dāng)前粉 碎機內(nèi)最為常見的一類， 它是一種利用高速旋轉(zhuǎn)的錘片來擊碎飼料的機器， 它 具有通用性廣、效率高、粉碎質(zhì)量好、操作維修方便、動力消耗低等優(yōu)點。 粉碎飼料原料常用擊碎、磨碎、壓碎或鋸切碎等方式。但是，從粉碎粒 度以及效率等要求出發(fā)，粉碎飼料原料采用最廣泛的是錘片粉碎機（擊碎）。 因此，分析研究并設(shè)計錘片粉碎機具有很強的現(xiàn)實意義。 三、本設(shè)計（論文或其他）應(yīng)達到的要求： ① 熟悉錘片粉碎機的發(fā)展歷程，特別是近十幾年來的先進的粉碎機的特點； II ② 熟練掌握機械設(shè)計的方法并將所學(xué)知識運用到設(shè)計上； ③ 熟練掌握 CAD 等作圖軟件并運用到設(shè)計機械上； ④ 掌握機械的設(shè)計、可行性分析、材料的選用、機械的裝配； ⑤ 分析所設(shè)計的機器的性能的優(yōu)點及不足并提出展望； 四、接受任務(wù)學(xué)生： 機械 97 班 姓名 奚 偉 五、開始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設(shè)計（論文）指導(dǎo)（或顧問）： 指導(dǎo)教師 簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 〔學(xué)科組組長研究所所長〕 簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 日 III 摘 要 粉碎是糧食加工生產(chǎn)過程中一道至關(guān)重要的工序，對于原材料的充分利用以及動植 物的充分吸收起到關(guān)鍵作用，能夠極大地提高飼料的利用率；同時，粉碎原料粒度的小 對后續(xù)工序(如制粒等) 的難易程度和成品質(zhì)量都有著非常重要的影響，而且，粉碎粒度的 大小直接影響著生產(chǎn)成本，在生產(chǎn)粉狀配合飼料時，粉碎工序的電耗約為總電耗的 50%～ 70%。粉碎粒度越小，越有利于動物消化吸收，也越有利于制粒，但同時電耗會相 應(yīng)增加，反之亦然。 粉碎過程的實質(zhì)是通過輸入能量使得物料的比表面積增大的過程。在此過程中，能 量消耗在表面積增大、顆粒變形、摩擦、組織結(jié)構(gòu)的變化方面。對于不同性質(zhì)的原料， 不同的粉碎方式，不同的輸入能量，粉碎過程也不同。 我國每年粉碎加工總量達 2 億多噸。飼料粉碎機作為飼料工業(yè)的主要裝備，對飼料 質(zhì)量、飼料報酬、飼料加工成本的形成是一個重要因素。所以，恰當(dāng)?shù)卣莆辗鬯榧夹g(shù)、 選用適當(dāng)?shù)姆鬯闄C型是飼料生產(chǎn)不可忽視的問題。 本課題設(shè)計的是一種經(jīng)濟節(jié)能型錘片粉碎機。本錘片粉碎機用于玉米等物料的破碎， 具有產(chǎn)能高，節(jié)約能源，破碎效率高等特點。操作簡便，維修方便，使用壽命長。 關(guān)鍵詞：粉碎；飼料加工；錘片式；節(jié)能高效 IV Abstract Grinding is a very important procedure in food processing production process, to make full use of raw materials and the animals and plants to play a key role fully absorbed; the same time, crushed raw grain have a very significant impact on the degree of small follow-up processes (such as granulation, etc.), the ease and quality of finished products; Moreover, the granularity of the size of a direct impact on production costs in the production of powdered formula feed, grinding process power consumption is about the total power consumption of 50% to 70%. The smaller the granularity, the more conducive to animal digestion and absorption, the more conducive to granulation, but power consumption will increase accordingly, and vice versa. The substance of the crushing process materials through the input energy makes the process of increasing the specific surface area. In this process, the energy consumption in the surface area increases, the particle deformation, friction, and organizational structure change. Crushing the raw materials of different nature, different input energy, the process of pulverizing. China smash the processing of a total of more than 200 million tons a year. The feed mill equipment, as the feed industry and feed quality, feed efficiency, feed processing cost is an important factor. Therefore, the proper grasp of grinding technology, selection of the appropriate type of shredder feed production can not be ignored. The subject of design is an economical and energy-efficient hammer mill. The hammer mill for crushing of materials such as corn, high productivity, energy conservation, fragmentation and high efficiency. Simple operation, easy maintenance, long service life. Key words: crushing process；feed processing; hammer smashing; Energy conservation； efficient V 目錄 摘 要 .III ABSTRACT IV 1 緒論 .1 1.1 粉碎理論 .1 1.2 粉碎的方法 .1 1.2.1 壓碎 .1 1.2.2 劈碎 .2 1.2.3 沂碎 .2 1.2.4 沖擊破碎 .2 1.2.5 磨碎 (研磨 ) .2 1.3 粉碎機的分類 .3 1.4 錘片粉碎機的概況 .3 1.5 錘片粉碎機的原理 .4 1.6 錘片粉碎機的分類 .5 1.7 國內(nèi)外錘片式粉碎機發(fā)展概況 .6 1.7.1 國外錘片式粉碎機發(fā)展概況 6 1.7.2 我國的錘片式粉碎機發(fā)展概況 7 2 錘片粉碎機的總體設(shè)計 .9 2.1 原理及工作類型 .9 2.2 錘片粉碎機的結(jié)構(gòu) .9 2.3 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 .10 3 錘片粉碎機主要部件的設(shè)計說明 .11 3.1 已知條件 .11 3.2 電機的選擇 .11 3.3 V 型帶設(shè)計 11 3.4 主軸的設(shè)計 .14 3.4.1 選擇軸的材料及熱處理 14 3.4.2 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 15 VI 3.4.3 軸的強度校核 16 3.4.4 軸承的校核 19 3.4.5 軸承的校核 19 3.4.6 有限元分析 20 3.5 錘片的設(shè)計 22 3.6 轉(zhuǎn)子的設(shè)計 .24 3.7 篩網(wǎng)和齒板的設(shè)計 .25 3.8 排料裝置的設(shè)計 .25 3.8.1 粉碎機排料裝置的概況 25 3.8.2 輸送設(shè)備的選擇 26 3.8.3 螺旋輸送機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 27 4 錘片粉碎機的操作、維護和檢修 .28 4.1 生產(chǎn)操作 .28 4.2 設(shè)備維護和更換 .28 4.3 設(shè)備的定期檢修 .29 4.4 錘片和篩網(wǎng)的更換 .29 5 結(jié)論與展望 .30 5.1 結(jié)論 .30 5.2 不足之處及未來展望 .30 致謝 .31 參考文獻 .32 AHZC0655 錘片粉碎機的設(shè)計 1 1 緒論 1.1 粉碎理論 粉碎過程的實質(zhì)是通過輸入能量使得物料的比表面積增大的過程。在此過程中，能量消 耗在表面積增大、顆粒變形、摩擦、組織結(jié)構(gòu)的變化方面。對于不同性質(zhì)的原料，不同的粉 碎方式，不同的輸入能量，粉碎過程也不同。 實際粉碎過程中的粉碎料粒度分布受到兩個主要因素的影響，即原料性質(zhì)和粉碎設(shè)備結(jié) 構(gòu)與操作參數(shù)，實際粉碎過程是一個比較復(fù)雜的過程，有以下三種粉碎破壞模型。 （1）體積粉碎模型 物料初始粉碎時整個顆粒就收到全面破壞，但初始生成物種大多數(shù)為粒度較大的中間顆 粒，隨著粉碎的進行，這些中間顆粒逐漸被粉碎成細小顆粒，達到穩(wěn)定，粉碎能耗與體積變 化成正比。這種模型反映了大多數(shù)粉碎的過度過程，社用于一般脆性物料的沖擊粉碎。 （2）表面粉碎模型 物料的粉碎進發(fā)生在顆粒的表面，而不發(fā)生在顆粒內(nèi)部，即物料的粉碎過程是從外層逐 漸向內(nèi)層破碎的，所需能量與粉碎后新生的表面積成正比。該模型適用于各種物料的微粉碎 和超微粉碎、韌性和堅硬物料的粉碎，粉碎作用方式主要是研磨和低強度沖擊粉碎。 （3）均一粉碎模型 粉碎過程中輸入至物料顆粒的能量直接傳遞到顆粒的各個部分，顆粒被直接粉碎成均勻 的細小顆粒，粉碎能耗與物料內(nèi)產(chǎn)生的裂紋長度成正比。適用于低強度脆性物料的強力沖擊 粉碎。 1.2 粉碎的方法 物料粉碎的方法類型繁多，但按施力方法不同．對物料粉碎有擠壓、彎曲、沖擊、 剪切 和研磨等方法。 而在粉碎機械中， 施 力 情 況 卻 是 很 復(fù) 雜 的 ， 往往是幾種施力方式同時存在， 當(dāng)然在某一臺粉碎機械中也只有一種或二種主要施力。 由于物料顆粒本身的形狀是不規(guī)則的、 而且不同物料的物性不同， 所以應(yīng)該采用不同的 粉研方法。利用機械力粉碎物料按施加外力的不同有如下幾種方法。 1.2.1 壓碎 在兩塊工作面之間放置， 然后施加壓力， 物料在受到壓應(yīng)力作用后達到其抗壓強度而破 碎．其工作原理見圖a 。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 圖 1.1 機械力粉碎方式 1.2.2 劈碎 將物料置于一個平面和一個帶尖棱的工作平面之間， 當(dāng)物料受到帶尖棱的工作平面 力的作用時， 物料會沿著壓力作用線的方向劈裂。 劈裂的原因是由于劈裂平面上的拉項 力達到或超過物料拉伸強度極限。 物料本身的拉伸強度極限比抗壓強度極限小的多。其 工作原理見圖 b。 1.2.3 沂碎 在彎曲應(yīng)力作用下物料破碎。 破碎后的物料受集中載荷作用： 支點簡支梁或多支點梁， 當(dāng) 物料的彎曲應(yīng)力達到物料的彎曲強度時， 即被折斷而破碎。其工作原理見圖 c、d。 1.2.4 沖擊破碎 在沖擊力作用下物料破碎， 見圖 f， 其破碎力是瞬時作用的，具有效率高、 破碎比大、能量 消耗小的特點。沖擊破碎有如下幾種情況： ① 固定的工作面受到高速運動的物料的沖擊； ② 物料受到運動的工作體的沖擊； ③ 高速運動的物料互相沖擊； ④ 懸空的物料受到高速運動的工作體的沖擊。 1.2.5 磨碎 (研磨 ) 在受到一定的壓力和剪切力作用后，物料與運動的工作表面之間其剪切應(yīng)力達到物料 的剪切強度極限時， 物料便粉碎； 或物料彼此之間摩擦?xí)r的剪切、 磨削作用 而使物料粉碎， 見圖g。 根據(jù)以上幾種粉碎方式得出有以下幾種不同的工作原理的機構(gòu)可供選擇。 1.3 粉碎機的分類 在飼料、肥料、燃料的生產(chǎn)使用中，粉碎機主要有壓碎機、輥式粉碎機、磨碎機、齒爪 AHZC0655 錘片粉碎機的設(shè)計 3 式粉碎機、錘式粉碎機、刀式粉碎機等幾大類型。 1)壓碎機 壓碎機是利用兩個表面光滑、大小相同的壓輥，以相同的速度相向運轉(zhuǎn)，對進入物料產(chǎn) 生壓力，在壓力與摩擦力的作用下，將物料壓扁或破碎。根據(jù)以上特點，有人送給這類粉碎 機一個比較通俗易懂的稱謂-壓扁機。 2)輥式粉碎機 輥式粉碎機又分為圓柱形拉絲輥式粉碎機、方體鋸齒輥式粉碎機兩個小類別。輥式粉碎 是利用表面有銳利鋸齒狀的兩個相同或不同大小而轉(zhuǎn)速不同的對輥將物料進行切碎、沖擊、 擠壓，生產(chǎn)出不同細度的顆粒。優(yōu)點是產(chǎn)量高、粉末少，顆粒成型好，缺點是對水分要求嚴 格(≤17%)，對油料作物、纖維含量高物料不適合，一般應(yīng)用在干燥后顆?；驂K、片狀物料的 破碎。這種粉碎機又被人們稱為對輥式破碎機或碎粒機。 3)磨碎機 磨碎機是利用機體內(nèi)兩個表面帶有齒槽的圓齒盤或圓錐型齒盤作相對運轉(zhuǎn)，將進入物料 摩擦、壓榨，生產(chǎn)出各種粒度的成品，特點是動力配置小、體積小、價位低、粉末多，成品 中鐵的含量高，主要用于糧食加工、食品制造方面。 4)齒爪式粉碎機 齒爪式粉碎機利用機體內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子盤與固定齒盤相咬合，將物料打擊、沖撞，憑 篩片細化成需要的粉 末或顆粒。特點是細度高，均勻性好，主軸轉(zhuǎn)速高，但相對產(chǎn)量低，傳動方式單一。 5)錘式粉碎機 錘式粉碎機是靠轉(zhuǎn)子的錘或錘片在轉(zhuǎn)子的運轉(zhuǎn)下，對物料撞擊破碎，再用篩片細化。特 點是用途廣，產(chǎn)量高，傳動連接方式靈活，空車啟動迅速，維護方便，被廣泛地應(yīng)用在飼料、 肥料、燃料、糧油生產(chǎn)當(dāng)中，人們形象地稱之為廣譜性粉碎機。錘式粉碎機根據(jù)性能、構(gòu)造 又分為多功能粉碎專用高效型、水滴式、立軸錘式、雙立軸錘式等多種樣式的粉碎機。 6)刀式粉碎機 刀式粉碎機又叫切片式多功能粉碎機，先由刀片將固體物料切片或段，而后利用錘片對 物料做選擇性粉碎。這類粉碎機適合粗切或粗粉，用途單一。 1.4 錘片粉碎機的概況 錘片粉碎機是飼料加工的主要設(shè)備，錘片式粉碎機基本構(gòu)造包括錘片轉(zhuǎn)子、圓筒篩板錘 片和固定在錘片轉(zhuǎn)子周圍的沖擊齒板。其工作原理是被粉碎的物料自上部給料口靠重力進入， 其下落一段過程后，受到高速運動的錘片打擊，低速的物料在首次與高速的錘片發(fā)生劇烈的 撞擊后，被錘片撞擊后進入加速區(qū)，在此時顆粒速度能在很短的時間內(nèi)被提高到接近錘片的 末端線速度，并隨著錘片一起作圓周運動，進而在全速區(qū)逐漸形成物料環(huán)流層，同時物料也 得到進一步的粉碎。在轉(zhuǎn)子下部，設(shè)有篩板， 粉碎物料中小于篩孔尺寸的粒級通過篩板排出， 大于篩孔尺寸的粗粒級阻留在篩板上繼續(xù)受到錘子的打擊和研磨，最后通過篩板排出機外。 錘片式飼料粉碎機因其占地面積小、粉碎效率高、耗電量小等優(yōu)點，在目前飼料工業(yè)中得到 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 了廣泛的普及應(yīng)用。 錘片式粉碎機在國外飼料工業(yè)生產(chǎn)中同樣有著廣泛的應(yīng)用。因為在飼料所用原料上存在 著不同，美國的飼料配方主要是以玉米和小麥為基礎(chǔ)的，很少使用難以粉碎的谷物，例如燕 麥、大麥等,而歐洲的飼料多采用混合粉碎的方式，并且經(jīng)常沒有任何谷物原料；而原料水 分也略高于美國。由于這樣的原因進而使得錘片式粉碎機向兩個方向發(fā)展：歐洲的粉碎機講 究沖擊齒板面積大，而美國的產(chǎn)品則追求篩板面積大。 1.5 錘片粉碎機的原理 粉碎機是由裝有錘片的安裝固定在主軸上的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子外圍安裝的齒板或篩片組成。電 機與轉(zhuǎn)子一般采用直聯(lián)傳動。粉碎機一般采用上進料，物料進入錘片和篩片的間隙中，在懸 空狀態(tài)下被一定線速運轉(zhuǎn)的錘片強烈打擊，成為若干碎粒，物料在錘片運動的圓形軌跡的切 線方向撞擊在篩片或齒板上，部分碎粒穿過篩孔，排出機外為合格物料，不合格的物料再回 彈，再受錘片打擊，如此往復(fù)達到粉碎目的。同時，物料在粉碎過程中以階梯式的軌跡環(huán)行 運動，通常叫做環(huán)流（見示意圖） 。環(huán)流是不能破壞的，所謂水滴式、在篩板低部設(shè)一 U 形 槽根本沒有起到任何破壞環(huán)流的作用。它破壞的只是該裝置所占區(qū)域的環(huán)流，但該區(qū)域的粉 碎功能也隨之消失了。 1、篩片 2、物料環(huán)流軌跡 3、脆片運轉(zhuǎn)軌跡 圖 1.2 環(huán)流 AHZC0655 錘片粉碎機的設(shè)計 5 1.6 錘片粉碎機的分類 按照粉碎機轉(zhuǎn)子軸的布置位置可分為臥式和立式。通常錘片粉碎機是指的臥式粉碎機。 最近我國生產(chǎn)出立軸式錘片粉碎機，在性能上它具有很大的優(yōu)越性，將有可能取代現(xiàn)有臥式 錘片粉碎機。 按照物料進入粉碎室的方向，錘片粉碎機可以分為切向喂入式、軸向喂入式和徑向喂入 式三種（圖1.3） 。按某些部位的變異，它又有各種特殊型式：如水滴式粉碎機和無篩粉碎機 等。 1.切向喂入式粉碎機（圖1.3a）飼料從粉碎室切向方向喂入，上機體安有齒板，故篩片 包角一般為180°。它可以粉碎谷物、油餅（粕） 、秸稈等各種飼料，其通用性較好，既粉碎 谷物，也粉碎小塊豆餅和切碎后的莖桿及牧草。 2. 軸向喂入式粉碎機（圖1.3b）飼料從主軸方向進入粉碎室，即依靠安裝在轉(zhuǎn)子上的 葉片起風(fēng)機作用將物料吸進粉碎室。這種粉碎機的轉(zhuǎn)子為懸臂式，轉(zhuǎn)子周圍一般為包角 360°的篩片（環(huán)篩或水滴形篩） 。其適于粉碎谷物，但在喂入口安裝切片后，又可粉碎牧草， 莖桿等。 3.徑向喂入式粉碎機（圖1.3c）特點是整個機體左右對稱、飼料從轉(zhuǎn)子頂部進入粉碎室， 轉(zhuǎn)子可正反轉(zhuǎn)使用，這樣，當(dāng)錘片的一側(cè)磨損后，可以通過改變位于粉碎室正上方導(dǎo)料機構(gòu) 的方向以改變物料進入粉碎室的方向。同時，由于聯(lián)動機構(gòu)的作用，轉(zhuǎn)子的運轉(zhuǎn)方向隨之發(fā) 生改變，這樣不必拆卸錘片即可實現(xiàn)錘片工作角轉(zhuǎn)換，大大簡化了操作過程（圖1.3） 。徑向 喂入式粉碎機的篩片包角大多為300°左右，有利于排料。 a. 切向喂入 b. 軸向喂入 c. 徑向喂入 1. 進料口 2. 轉(zhuǎn)子 3. 錘片 4. 篩片 5. 轉(zhuǎn)子 圖1.3 錘片粉碎機類型 4.水滴式粉碎機（圖1.4） 由于粉碎室形飯店水滴頁得名。它是軸向喂入式粉碎機的一 種變形，其篩片做成水滴形狀，目的是破壞物料環(huán)流層。據(jù)資料，這種粉碎機可以提高粉碎 效率，降低能耗。按篩片結(jié)構(gòu)的不同，水滴式粉碎機又分為全水滴篩式（圖1.4a）和部分齒 板式（圖1.4b） 。后者的篩片包角只有270°，在粉碎室的頂部則安裝齒板，這種形式可以提高 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 篩片的使用壽命，但篩分效率較前者有所降低。 a. 全水滴篩式 b. 部分齒輪式 1. 錘片 2. 篩片 3.齒板 圖1.4 水滴式粉碎機 1.7 國內(nèi)外錘片式粉碎機發(fā)展概況 1.7.1 國外錘片式粉碎機發(fā)展概況 1895年美國研制出人類歷史上第一臺錘片式粉碎機，之后錘片式粉碎機在國外飼料工業(yè) 生產(chǎn)中便得到迅速發(fā)展。MIAG 公司在上世紀50年代研制的 H880型錘片式粉碎機同時配用兩 臺轉(zhuǎn)速不同的電動機，使該公司當(dāng)時不僅在制粒方面，而且在錘片式粉碎領(lǐng)域都處于領(lǐng)先地 位。該機型可稱為第一臺真正用于配合飼料工業(yè)的錘片式粉碎機。當(dāng)時，人們對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 3000r/min 是很推崇的。在以后的數(shù)年，人們的注意力集中在降低錘片式粉碎機的工作噪聲 上，其主要措施之一是降低轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，一般降為1000～1500r/min。為保持恰當(dāng)?shù)腻N片末 端線速度，粉碎機的轉(zhuǎn)子直徑必然要同時增大。Biihler-Beka 公司研制了這類機型的第一 代產(chǎn)品—zinal 系列粉碎機，其轉(zhuǎn)子直徑約為1100～1200mm，粉碎室寬度為350～650mm。隨 后又有被稱為大型粉碎機的產(chǎn)品不斷問世，典型的如 Lame-miag 公司產(chǎn)品，其粉碎室直徑為 1200mm，篩板寬度達1100mm；Amandus kahl 公司生產(chǎn)的 Akana2000型，其轉(zhuǎn)子直徑為 1200mm，篩板寬度1000mm，配用動力355kW；Afall/zaragoza 公司的產(chǎn)品，其粉碎室直徑達 1446mm，篩板寬度達1100mm。綜合各種資料可以發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)錘片式粉碎機盡管有許多相同 之處，但仍存在很大區(qū)別，其重要原因在于飼料廠所用原料的不同。歐洲的飼料廠多為混合 粉碎（先配料后粉碎） ，且經(jīng)常沒有任何谷物原料；而大多數(shù)美國的飼料配方是以50%的玉米 或小麥為基礎(chǔ)的，很少使用難以粉碎的比如燕麥、大麥之類的谷物等，原料水分也略低于歐 AHZC0655 錘片粉碎機的設(shè)計 7 洲。 還有其它變型粉碎機，如渦輪粉碎機，其特點為在粉碎室篩片的末尾或在與進料口約成 270°角處，使未過篩的粗粒物料沿垂直方向向上拋出粉碎室，然后靠重力作用返回粉碎區(qū)。 該機型的優(yōu)點是不需配備外設(shè)篩分設(shè)備，粗粒物料在機內(nèi)自行循環(huán)；缺點是整機結(jié)構(gòu)不對稱， 不能通過簡單調(diào)換轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向來利用錘片的兩側(cè)。 大多數(shù)錘片式粉碎機都具有結(jié)構(gòu)對稱，轉(zhuǎn)子可正反轉(zhuǎn)以利用錘片兩側(cè)的特點，外形多為 上部帶斜角的矩形，同時水滴式的也較流行，在國外，近年來為適應(yīng)飼料粉碎的特點及需求， 還有采用變頻裝置控制錘片式粉碎機的轉(zhuǎn)速來改善其粉碎性能。在結(jié)構(gòu)上，最新的還有立式 錘片式粉碎機。 1.7.2 我國的錘片式粉碎機發(fā)展概況 目前，飼料粉碎機在我國有著很好的應(yīng)用和發(fā)展。我國飼料粉碎機的生產(chǎn)企業(yè)約有 300 多家，生產(chǎn)的產(chǎn)品品種、規(guī)格齊全，能基本滿足我國畜牧、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的需要，但還有 一些有特殊要求的飼料粉碎機和特大功率的機型,仍然需要從國外進口。我國現(xiàn)在生產(chǎn)的許 多規(guī)格的產(chǎn)品已經(jīng)能替代進口產(chǎn)品，在主要的技術(shù)指標已經(jīng)接近國際先進水平，而且在價格 上有很大的優(yōu)勢。在我國生產(chǎn)的各種機型都有不同數(shù)量的出口，其中出口批量較大的是小型 粉碎機，主要銷往非洲、東南亞等第三世界國家。 70 年代以前，我國幾乎沒有專業(yè)化的錘片式粉碎機械生產(chǎn)廠家。錘片式粉碎機作為一 個專業(yè)化的機械制造行業(yè)則是在 80 年代初才開始發(fā)展起來的。發(fā)展初期，是非常艱難的， 因為存在著國際上的技術(shù)壁壘等緣故，許多關(guān)鍵技術(shù)需要自己不斷去研究和探索，其中的艱 辛不是一句兩句就能說出來的，凝聚著多少人的智慧的結(jié)晶才達到現(xiàn)今的成果。所以我們更 應(yīng)該為今天的成果而向過去的前輩們致敬。隨著錘片式粉碎機產(chǎn)品的理論研究和對國外引進 樣機的分析、消化和吸收，以及一些新的國際標準的采用，該行業(yè)制定了 ZBB93018－89《錘片式飼料粉碎機一般技術(shù)條件》 、GB6971－86《飼料粉碎機試驗方法》 和 JB/T9822.1－99《錘片式飼料粉碎機 技術(shù)條件》 、SB/T10117 －92《錘片粉碎機》等國家 標準、行業(yè)標準，以指導(dǎo)錘片式粉碎機的研制、1895 年美國研制出人類歷史上第一臺錘片 式粉碎機，之后錘片式粉碎機在國外飼料工業(yè)生產(chǎn)中便得到迅速發(fā)展。 因為在飼料所用原料上存在著不同，美國的飼料配方主要是以玉米和小麥為基礎(chǔ)的，很 少使用難以粉碎的谷物，例如燕麥、大麥等,而歐洲的飼料多采用混合粉碎的方式，并且經(jīng) 常沒有任何谷物原料；而原料水分也略高于美國。由于這樣的原因進而使得錘片式粉碎機向 兩個方向發(fā)展：歐洲的粉碎機講究沖擊齒板面積大，而美國的產(chǎn)品則追求篩板面積大。其次 在于篩板的安裝。美國錘片式粉碎機在安裝、更換篩板時必須停機并且打開機殼才能進行， 但是歐洲的許多錘片式粉碎機是從軸向插入式，不需停機和打開機殼即可抽出原有篩板，插 入新?lián)Q篩板；還有的機型可沿軸的一端插入從另一端抽出，還可實現(xiàn)自動遙控換篩，如 VanAarsen 公司的 2D 系列錘片式粉碎機兩側(cè)裝有遙控電動換篩裝置，在運行中就可以更換 篩片。所以具有很強的適用性。 20 世紀 90 年代以來，我國飼料機械行業(yè)中的企業(yè)江蘇正昌集團和江蘇牧羊集團，大 膽引進國外先進技術(shù)和設(shè)備，根據(jù)當(dāng)前國際上飼料粉碎機發(fā)展的潮流，先后開發(fā)生產(chǎn) 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 160～200 kW 的水滴型粉碎機、立軸式粉碎機。如其中的水滴型粉碎機采用了有利于提高 效率的水滴型粉碎室，錘篩間隙可調(diào)，實現(xiàn)了粗細微粉碎，還可以實現(xiàn)自動負荷控制等特點。 經(jīng)過幾十年的研究、設(shè)計、生產(chǎn)和改進，國產(chǎn)錘片式粉碎機的技術(shù)水平和性能已接近或 達到國際同類產(chǎn)品先進水平。但是目前我國飼料粉碎機企業(yè)的關(guān)鍵和核心技術(shù)基本依賴從國 外引進，自主技術(shù)開發(fā)和創(chuàng)新能力弱。另一方面，錘片粉碎機存在的高能耗問題也迫切著需 要得到合理的解決。所以問題很多，同時，可以發(fā)展和提高的方面也很多，我們更應(yīng)該為我 國的粉碎機發(fā)展而做出貢獻。 AHZC0655 錘片粉碎機的設(shè)計 9 2 錘片粉碎機的總體設(shè)計 2.1 原理及工作類型 錘片粉碎機的主要工作部件為帶有錘片的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子由主軸、軸套、銷軸和錘片組成。 電動機帶動轉(zhuǎn)子在破碎室內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)。物料自上部給料口給入機內(nèi)，手高速運動的錘子的打 擊、沖擊、剪切、研磨作用而粉碎。在轉(zhuǎn)子下部，設(shè)有篩板，粉碎物料中小于篩孔尺寸的粒 級通過篩板排除，大于篩孔尺寸的粗粒級阻留在篩板上繼續(xù)受到錘子的打擊和研磨，最后通 過篩板排除機外。采用螺旋輸送機傳送粉碎后的顆粒。 錘式粉碎機類型很多，按結(jié)構(gòu)特征可分類如下： 按轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)方向，分為單轉(zhuǎn)子錘式破碎機和雙轉(zhuǎn)子錘式破碎機。 按錘子排數(shù)，分為單排式（錘子安裝在同一個回轉(zhuǎn)個面上）和多排式（錘子分布在幾個 回轉(zhuǎn)平面上） 。 按錘子在轉(zhuǎn)子上的連接方式，分為固定錘式和活動錘式。固定錘式主要用于軟質(zhì)物料的 細碎和粉磨。 圖 2.1 錘片粉碎機粉碎示意圖 2.2 錘片粉碎機的結(jié)構(gòu) 1)單轉(zhuǎn)子錘片粉碎機可分為可逆式和不可逆式兩種類型。本設(shè)計采用可逆式類型，錘片 粉碎機的轉(zhuǎn)子首先向某一方向旋轉(zhuǎn)，對物料進行粉碎。該方向的錘片一側(cè)即受到磨損。磨損 到一定程度后，通過雙向電機使轉(zhuǎn)子反向旋轉(zhuǎn)，此時錘片的另一側(cè)繼續(xù)參與工作。單轉(zhuǎn)子不 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 可逆式錘片粉碎機的轉(zhuǎn)子只能向一個方向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)錘片磨損到一定程度后，必須停車調(diào)換轉(zhuǎn) 子的方向或者更換錘片。相比于轉(zhuǎn)子不可逆的形式，該種設(shè)計大大提高連續(xù)工作的壽命。 2)本設(shè)計的主軸上安裝有數(shù)排圓盤，在轉(zhuǎn)子圓盤上連接錘片的銷軸對應(yīng)的有兩排銷孔， 當(dāng)錘片端部磨損后可以將銷軸插在靠外的銷孔內(nèi)，從而調(diào)整錘片和篩網(wǎng)之間的間隙，增加錘 片與物料的接觸面積，提高粉碎效率。錘片用銷軸鉸接在各排圓盤之間。為了防止圓盤的軸 向竄動，在圓盤的兩端用壓緊錘盤和銷緊螺母固定。轉(zhuǎn)子兩端支承在滾子軸承上，軸承用螺 栓固定在機殼上。主軸與電動機用皮帶輪連接。 3)圓弧狀篩網(wǎng)安裝在轉(zhuǎn)子下方，篩網(wǎng)的兩端用螺栓固定裝在機殼的橫梁上。 2.3 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)子線速度的大小與物料性質(zhì)、破碎粒度、錘片的磨損程度和機器的結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。 隨著線速度的增加可使破碎比以及產(chǎn)品中細初級含量增加，但是線速度過大，將顯著增加功 率消耗，同時會引起錘片、篩網(wǎng)以及軸套的激烈磨損。粉碎脆性物料時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速應(yīng)該比粉 碎粘性物料時大 40%。轉(zhuǎn)子的線速度一般在 30-50m/s。通常把線速度大于 50m/s 的粉碎機稱 為快速粉碎機，低于 30m/s 的稱為慢速粉碎機。 本設(shè)計的主軸轉(zhuǎn)速在 2600r/min 左右，錘片的線速度達到 80m/s 左右，屬于快速粉碎機。 AHZC0655 錘片粉碎機的設(shè)計 11 3 錘片粉碎機主要部件的設(shè)計說明 3.1 已知條件 A.允許最大進料粒度（mm）15 B.允許最大物料硬度（莫氏）6.5 C.粉碎細度要求達到（目）20-325 D.產(chǎn)量最小達到每小時（kg）600 由已知的物料硬度，以及生產(chǎn)能力可以查設(shè)計手冊（破碎與篩分機械設(shè)計選用手冊） 可得到粉碎該硬度等級的物料需要錘片動能：E=1.47J；可脾性系數(shù) K=0.5。 3.2 電機的選擇 配根據(jù)粉碎機的工作條件及生產(chǎn)要求，在電動機能夠滿足使用要求的前提下，盡可能選 用價格較低的電動機，以降低制造成本，因為額定功率相同的電動機，如果轉(zhuǎn)速越低，則尺 寸越大，價格越貴。同時，篩片中篩孔的尺寸大小也決定著所需電動機功率的大小，一般情 況下，篩孔的直徑越小，所需的電動機的功率越大。本粉碎機加工的是谷物類飼料，對加工 的飼料粉碎程度有多種選擇，故選擇參數(shù)應(yīng)較大，這里選擇系數(shù)為 10，加工能力為 0.6 噸/ 小時，所以配用的電機功率 N=6KW，查找機械設(shè)計手冊，根據(jù)電機選擇標準，選擇額定功 率 N=7.5KW 的 Y 系列三相交流異步電動機。具體參數(shù)如下： 型號：Y132S2-2 額定功率 7.5KW 同步轉(zhuǎn)速 3000r/min 滿載轉(zhuǎn)速 2900r/min 滿載電流 7A 滿載時效率 86.2% 滿載功率因素 0.88 堵轉(zhuǎn)電流 7A 堵轉(zhuǎn)扭矩 2N*m 最大轉(zhuǎn)矩 2.2N*m 噪聲 83dB 轉(zhuǎn)動慣量 0.01kg*m^2 凈重 70kg 3.3 V型帶設(shè)計 該工作機有輕微振動，由于 V 型帶有緩沖吸振作用，采用 V 型帶傳動能減小振動帶來 的影響，并且 V 型帶標準化程度高，結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，價格較低，降低了生產(chǎn)成本。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 圖 3.1 帶傳動示意圖 1）確定設(shè)計功率 公式： PKad? （3.1） 式中： —— 工作情況系數(shù)a —— 所傳遞的功率P 由設(shè)計資料得 取 1.2 =7.5kwaK 得 =9kwd 2）選用 V 帶類型 普通 V 帶的型號根據(jù)傳動設(shè)計功率 和小帶輪的轉(zhuǎn)速 選取。dP1n 已知 =9kw =2900r/min 查機械設(shè)計手冊選用 B 型帶dP1n 3）確定帶輪基準直徑 、 并驗算帶速d2 參照 GB/T13575.1-92 中選取 =290mm，設(shè)計的主軸轉(zhuǎn)速為 2600r/min。1d 經(jīng)計算，連接在主軸上的帶輪基準直徑 =325mm2 驗算帶速 V AHZC0655 錘片粉碎機的設(shè)計 13 V= snd/60/1? = 0294.3? =28.7m/s0Fmin)( 9）確定壓軸力 p 壓軸力的最小值為 215sin.432sin)(2)(m0min ?????Fzp =1864N 10）V 帶的張緊 通過不同位置的安裝孔移動電機的位置，改變 V 帶的中心距，從而實現(xiàn)對 V 帶的張緊。 3.4 主軸的設(shè)計 3.4.1 選擇軸的材料及熱處理 軸的材料種類很多，選擇時應(yīng)主要考慮如下因素： 1. 軸的強度、剛度及耐磨性要求； 2. 軸的熱處理方法及機加工工藝性的要求； AHZC0655 錘片粉碎機的設(shè)計 15 3. 軸的材料來源和經(jīng)濟性等。 軸的常用材料是碳鋼。碳鋼比合金鋼價格低廉，對應(yīng)力集中的敏感性低，可通過熱處理 改善其綜合性能，加工工藝性好，故應(yīng)用最廣，一般用途的軸，多用含碳量為0.25～0.5%的 中碳鋼。 根據(jù)粉碎機轉(zhuǎn)子的工作強度，選擇優(yōu)質(zhì)碳素鋼—45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。 3.4.2 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1、主軸輸出功率，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩計算： 根據(jù)第一部分電機計算可以得出 ，KWPm9?min/260rn 則轉(zhuǎn)矩 NnTm .753426095950?? 2、軸的最小直徑計算： 計算公式為 ??3032.095nPAdT??? （3.2） 主軸的材料選擇為 鋼，查設(shè)計手冊可得4??18,50?AT? 則 ，取md34.726.3?? md34.87? 即主軸上直徑最小處： . 3、擬定軸上的零件裝配方案。如圖 圖 3.2 主軸 1）為了滿足帶輪的尺寸要求 L12=450mm， md120?? 2）初步選擇滾動軸承。因主軸承主要受有徑向力較大的作用，而所受的軸向力相對很小， 初選圓柱滾子軸承，根據(jù) L12 的直徑，選擇軸承型號為 N220E，d=150 D=200，B=44，所以 L23 的直徑為 150mm。由于轉(zhuǎn)子軸向長度為 1600mm，初選 L23=1800mm 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 3）根據(jù)結(jié)構(gòu)要求擬定 ， ；mL604-3?d204-3? ， ；5? m185? ， ；866 ， 。L47??d247?? 3.4.3 軸的強度校核 1.按鈕局強度條件計算，公式如下 （3.3）??TTdn PW?????32.095 已知 ，??4mi,/26,9?mrnKP? 根據(jù)設(shè)計軸的最小直徑為 ，d3.87????TT ?????6.24.2015min 則其他各段也符合要求。 2.彎扭合成強度計算 軸上受到三個力的作用，分別是 V 帶的拉力，一對軸承的徑向力 V 帶的壓軸力為 1864N，即為對軸垂直徑向力 根據(jù)大小帶輪的軸徑的位置關(guān)系可以得到 V 帶隊主軸的水平徑向力 水平徑向力 NFRt 584an?? 水平方向和豎直方向上的受力分析圖如下： r1 圖 3.3 水平方向受力分析圖 AHZC0655 錘片粉碎機的設(shè)計 17 FtNH12 圖 3.4 豎直方向受力分析圖 其中，L1=320mm，L2=1750mm 根據(jù)力矩平衡方程得： ??mNRFtT mNMVHNVrKNFHtN?????????????4.9316.0584 .5863,508(1 .2.2.461527031538282 =?¤ 圖 3.5 水平面彎矩圖 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 Mv1=506.3N?¤ 圖 3.6 豎直面彎矩圖586.?¤ 圖 3.7 總彎矩圖 T=93.4N?¤M 圖 3.8 扭矩圖 AHZC0655 錘片粉碎機的設(shè)計 19 按彎扭合成應(yīng)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（即危險截面 C）的強度。根據(jù) 式（15-5 ）和上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)應(yīng)力，取 a=0.6,軸 的計算應(yīng)力 MpaWTMca 42.10150.)4.93()86()( 3 22221 ???????? 前已選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表 15-1 查得 6][1?? 因此 ,故安全。][1??ca 3.4.4 軸承的校核 根據(jù)主軸設(shè)計，帶輪鍵所在軸的直徑為 120mm，查機械設(shè)計手冊（摘自 GB/T1095- 2003，GB/T1096-2003)選取鍵的尺寸選定為 30×18×180，普通平鍵連接的強度條件為：3210[]kldTpp???? (3.4) 式中：d 是軸的直徑；l 是鍵的工作長度，l=L-b=150；h 是鍵的高度；[p]是許用壓力；k 鍵 與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h,T 傳遞的轉(zhuǎn)矩,取 h=9mm,L=150，則 ??apap MPPkldFkldT 10536.12465.301210210 333 ???????? ??? 故鍵的強度滿足要求。 3.4.5 軸承的校核 主軸兩端安裝有兩個相同型號的圓柱滾子軸承，主要承受徑向載荷。下面對這對圓柱滾 子軸承壽命和強度校核。 （一） 、圓柱滾子軸承壽命校核 1 根據(jù)主軸設(shè)計可知： mNnPTm .7530246950950???? 由帶輪計算可知： d12on2?o? 則 NdTFt 6.503127.304??? NFntr 45.132cos0tan62.503cosa?????tan?F 則 0?ta 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 查機械設(shè)計得深溝球軸承的最小 e 值為 0.22，故此時0Fta? 2、初步計算當(dāng)量動載荷 P，根據(jù)式（4-22） （3.5）)(arpYXf?? 查機械設(shè)計得 ，取 ；2.1~0?pf 2.10,? 則 NP48597.28.1? 3、根據(jù)公式（4-23） ，求軸承應(yīng)有的基本額定動載荷： （3.6）?6 '10hnLPC? 則 NC24.3710536148.2596??? 4、演算軸承壽命，根據(jù)公式（4-24） （3.7） ????????PCnLh601hh 502.6148.259373??? 則該軸承符合設(shè)計要求。 3.4.6 有限元分析 有限元分析方法簡介 有限元分析（FEA，F(xiàn)inite Element Analysis）利用數(shù)學(xué)近似的方法對真實物理系統(tǒng)（幾 何和載荷工況）進行模擬。還利用簡單而又相互作用的元素，即單元，就可以用有限數(shù)量的 未知量去逼近無限未知量的真實系統(tǒng)。 有限元分析是用較簡單的問題代替復(fù)雜問題后再求解。它將求解域看成是由許多稱為有 限元的小的互連子域組成，對每一單元假定一個合適的(較簡單的）近似解，然后推導(dǎo)求解 這個域總的滿足條件(如結(jié)構(gòu)的平衡條件） ，從而得到問題的解。這個解不是準確解，而是近 似解，因為實際問題被較簡單的問題所代替。由于大多數(shù)實際問題難以得到準確解，而有限 元不僅計算精度高，而且能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀，因而成為行之有效的工程分析手段。 有限元是那些集合在一起能夠表示實際連續(xù)域的離散單元。有限元的概念早在幾個世紀 前就已產(chǎn)生并得到了應(yīng)用，例如用多邊形（有限個直線單元）逼近圓來求得圓的周長，但作 為一種方法而被提出，則是最近的事。有限元法最初被稱為矩陣近似方法，應(yīng)用于航空器的 結(jié)構(gòu)強度計算，并由于其方便性、實用性和有效性而引起從事力學(xué)研究的科學(xué)家的濃厚興趣。 經(jīng)過短短數(shù)十年的努力，隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展和普及，有限元方法迅速從結(jié)構(gòu)工程強 AHZC0655 錘片粉碎機的設(shè)計 21 度分析計算擴展到幾乎所有的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，成為一種豐富多彩、應(yīng)用廣泛并且實用高效的 數(shù)值分析方法。 有限元分析方法的一般過程如圖所示： 圖 3.9 有限元分析過程 對主軸施加相應(yīng)的載荷后，得到如下結(jié)果： 圖 3.10 位移節(jié)點圖 圖 3.11 應(yīng)力單元節(jié)點圖 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 22 3.5 錘片的設(shè)計 1. 錘片的結(jié)構(gòu)設(shè)計 錘片是錘片式粉碎機最主要的，也是最易損耗的工作部件。錘片借助銷軸連接在錘架板 上，其尺寸、形狀、工作密度與排列方式、材料材質(zhì)與制造工藝等，對粉碎效率和工作質(zhì)量 均有較大的影響。 目前世界上有幾十種形狀的錘片，根據(jù)不同的粉碎要求采用不同的錘片。本錘片粉碎機 采用的是階梯形錘片，工作棱角多，粉碎效果好。結(jié)構(gòu)包括錘片本體，其上設(shè)有與粉碎機轉(zhuǎn) 子的銷軸連接的卡孔，錘片上的工作端上還有與其固連的錘齒，所不同的是，所述的錘齒為 硬質(zhì)合金制成，因為硬質(zhì)合金材料具有硬度高、耐磨性能好等優(yōu)點，因此以硬質(zhì)合金材料制 成的錘齒其抗錘擊、摩擦能力特別強，錘片的耐磨效果可大幅提高；由于錘片是通過其上設(shè) 有的卡孔，卡套于粉碎機轉(zhuǎn)子上的銷軸相連，為了減少對卡孔的磨損，還可以在錘片上的卡 孔內(nèi)側(cè)設(shè)置圓形的耐磨內(nèi)套，或是在卡孔內(nèi)側(cè)靠近錘片工作端的一邊設(shè)置半圓形的耐磨內(nèi)套。 本粉碎機錘片的工作端上所設(shè)的錘齒是由硬質(zhì)合金材料制成，由于硬質(zhì)合金材料的硬度 高、耐磨性強、抗氧化等效果均較好，故以其制成的錘齒具有較好的耐沖擊、耐磨性能，且 其耐磨損能力是鐵的 10 倍左右，使得錘片與物料的接觸部位變得更加耐磨，也有效地提高 了粉碎機錘片的有效使用壽命和粉碎效率，并且將硬質(zhì)合金錘齒及與其連接的工作邊的厚度 加厚，使得錘齒與物料的接觸面更大，而將齒尖制成鋒利的銳角狀，也使得錘齒更加容易地 將物料粉碎，因此也更進一步地提高了錘片的粉碎效率；而且硬質(zhì)合金也較容易地焊接在錘 片上，其與錘片的結(jié)合度也很好；焊接的難度不大、制造工藝也較簡單。 錘片的結(jié)構(gòu)示意圖如下： AHZC0655 錘片粉碎機的設(shè)計 23 圖 3.12 錘片 如圖所示，本錘片包括錘片本體 1，其上設(shè)有與粉碎機轉(zhuǎn)子上銷軸連接的卡孔 3；錘片 本體 1 的工作端上還設(shè)有焊接于上與之固連的錘齒 2，卡孔 3 內(nèi)側(cè)、靠近錘片本體 1 工作端 的一邊設(shè)有半圓形的耐磨內(nèi)套 4，以減小對卡孔 3 的磨損；所述的錘齒 2 的齒尖為直角齒尖 且呈階梯狀分布于錘片本體的工作端側(cè)邊。 2. 錘片個數(shù)計算 錘擊部件由銷軸，隔套，錘片組成。錘擊部件跟著粉碎機主軸在機殼內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)，由于 離心力的作用錘片呈輻射狀。物料進入機器內(nèi)后，首先在粉碎室（1）內(nèi)被錘片擊碎，同時 造成物料與篩網(wǎng)，物料與物料之間的碰撞，加之錘片對物料的研磨作用使物料粉碎，當(dāng)物料 離心運動到機器內(nèi)中部時進入粉碎室（2） ，物料在錘片和安裝在機殼橫梁上的錘頭運動，進 而被二次粉碎。 粉碎能力主要與錘片的動能、物料的性質(zhì)（如物料的可碎密度及硬度等） 、含水量及喂 料的均勻程度等因素有關(guān)。 粉碎機生產(chǎn)能力經(jīng)驗公式： frKEQ?1 式中： —— 錘擊部件的粉碎能力，t/h1Q —— 錘片的數(shù)量系數(shù)rK —— 可脾性系數(shù)f 與錘片數(shù)量關(guān)系可參考下表：r 表 3-1 錘片數(shù)量/個 r K 6~8 0.02 9~12 0.022 12~20 0.024 20~32 0.026 由上式帶人數(shù)據(jù)，其中 E = 1.47J = 0.5fK Q = 0.3t/h 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 24 計算得： 0.026rK? 查表得錘片數(shù)量應(yīng)在 20~32 之間，考慮到回轉(zhuǎn)平面的需要初選錘片的數(shù)量：G=28 錘片的材料以高錳鋼為最好，但是高錳鋼價格較高，一般很少使用。本設(shè)計錘片材料選用含 鉻鋼，主要特點是韌性較低，但強度大，硬度高，耐磨性好，且加之性能好，價格適中，可 以代替低碳鋼、中碳鋼。 3.6 轉(zhuǎn)子的設(shè)計 轉(zhuǎn)子錘片粉碎機的主要工作部件，本設(shè)計的轉(zhuǎn)子包括軸承、主軸、錘架板、主軸隔套、 錘片、錘片隔套及銷軸等，錘片粉碎機工作時依靠轉(zhuǎn)子上高速旋轉(zhuǎn)的錘片對物料進行錘擊， 達到粉碎物料的目的，銷軸主要起懸掛錘片的作用，同時錘片可繞銷軸轉(zhuǎn)動，用錘片隔套可 以限制錘片的軸向竄動以及繞軸轉(zhuǎn)動，銷軸則插入錘架板的銷軸孔內(nèi)，可在銷軸孔中轉(zhuǎn)動， 銷軸兩端帶有銷孔，軸向固定采用開口銷進行固定。需要更換錘片時先拆開開口銷，即可抽 出銷軸。 由于轉(zhuǎn)子由兩排銷軸穩(wěn)固，錘架板的體積大大減小，也減小了轉(zhuǎn)子在運動過程中受到粉 碎環(huán)流物料的磨損，增加了轉(zhuǎn)子的使用壽命，整個轉(zhuǎn)子的質(zhì)量減輕，整機耗用的電能也相對 下降。 轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖如下： 1、 主軸，2、錘架板，3、錘片架，4、錘片，5、隔套（一）6、錘片隔套（二） 圖 3.13 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)三維圖 AHZC0655 錘片粉碎機的設(shè)計 25 3.7 篩網(wǎng)和齒板的設(shè)計 （1）篩網(wǎng)（篩片）是錘片式粉碎機主要的工作部件和易損件之一，其對粉碎效率和粉碎 質(zhì)量有較大影響。錘片式粉碎機上所用的篩片有圓柱形孔篩、圓錐形孔篩和魚鱗孔篩三種。 由于圓柱形孔篩結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，應(yīng)用最廣。按篩網(wǎng)配置的形式，又可分為底篩、環(huán)篩 和側(cè)篩。底篩和環(huán)篩安裝于轉(zhuǎn)子的四周，彎成圓弧和圓圈狀。側(cè)篩安裝于轉(zhuǎn)子的側(cè)面，呈平 圓狀。側(cè)篩使用壽命適于加工堅硬的物料，缺點是換篩不便。我國粉碎機多采用底篩和環(huán)篩。 按篩孔直徑大小一般分為四級：小孔 1~2mm，中孔 3~4mm，粗孔 5~6mm，大孔 8mm 以上。 本設(shè)計采用環(huán)篩的方式，這種方式的優(yōu)點是：篩選效果較好，安裝更換方便。篩網(wǎng)的 材料為 HT200，考慮到需要粉碎不同的物料，所以篩網(wǎng)有 3 種型號，分別是孔徑 2mm、4mm 及 6mm。 （2）齒板 齒板的作用是阻礙環(huán)流層的運動，降低物料在粉碎室的運動速度，增強對物 料的碰撞、搓擦和摩擦作用，他對粉碎效率有一定影響。如果物料以破碎、篩網(wǎng)孔徑較小、 成品物料的排出效果較好時，齒板的作用不顯著；對于纖維多、韌性大、濕度高的物料，齒 板的作用較顯著。齒板一般用鑄鐵鑄造，其表面激冷成白口，以增強其耐磨性。齒板的齒形 有人字形、直齒形和高齒槽形三種。 根據(jù)物料的性質(zhì)，篩網(wǎng)的孔徑，本設(shè)計的工作機裝配對稱的齒板。齒板齒形為人字形， 通過螺栓與箱體連接。 篩網(wǎng)和齒板的布局如下圖所示： 圖 3.14 篩網(wǎng)和齒板布局圖 3.8 排料裝置的設(shè)計 3.8.1 粉碎機排料裝置的概況 粉碎機排料方式對粉碎性能有很大影響。排料裝置必須及時地把已粉碎的物料排出并輸 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 26 送走；保證連續(xù)作業(yè)和高的效率，則要求排料裝置使粉碎室發(fā)生一定負壓，以利改善粉碎機 的工作性能。房間的排料方式有三種：自重落料、氣力輸送和機械輸送（如負壓吸風(fēng)） （1）自重落料 該方式結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉，但粉碎成品存在消風(fēng)、除塵、輸送等問題，多用于小型單 機。 （2）氣力輸送（負壓吸送） 采用氣力輸送排出與輸送粉碎成品油許多優(yōu)點：如吸走成品中的水分；冷卻成品和粉碎 機本身，使成品溫升減低 5~10℃，利于貯存；提高篩片的篩落能力，因而提高了粉碎機的 生產(chǎn)能力（可提高生產(chǎn)率 15%~25%） ；此外，負壓吸風(fēng)輸送機還可以減少粉塵的揚塵度。但 其缺點是氣力輸送功耗大、設(shè)備昂貴。據(jù)資料介紹，氣力輸送風(fēng)機的配套功率約為粉碎機的 25%~30%，約為機械輸送的 2~3 倍。因此，采用氣力輸送排料不多，僅用于輸送量小，距 離短的場合。 （3）機械出料 對于生產(chǎn)量大于 2.5t/h 的粉碎機，應(yīng)采用機械出料。常用方式有： 1）螺旋和刮板輸送機加負壓吸風(fēng)的出料裝置：螺旋輸送量比粉碎機產(chǎn)量應(yīng)大于 10%以上， 物料在螺旋殼體內(nèi)的充滿系數(shù)不得超過 45%。殼體的上半部最好設(shè)計成擴散形，以便空氣在 壓損小、風(fēng)速低的情況通過螺旋輸送機。此外。吸風(fēng)管道與螺旋殼體連接處要加大成喇叭口， 并在來料一側(cè)傾斜更大，喇叭口的截面積應(yīng)比風(fēng)管截面大 3~5 倍，使其風(fēng)速降為 1.25~2.5m/s。這樣，即可提高粉碎機的產(chǎn)量，又可避免氣流帶走很多物料。 2）料斗—吸風(fēng)—螺旋出料裝置：粉碎的物料先卸于料斗，經(jīng)吸風(fēng)器—螺旋輸送機輸出，在 料斗上設(shè)置吸風(fēng)系統(tǒng)，其風(fēng)力不能太大，否則將帶走大量粉料、增加功耗。增大粉塵處理準 備的負荷，甚至不能正常工作。 綜合考慮粉碎機的產(chǎn)能、物料的性質(zhì)、能耗的影響等因素，選擇機械出料的方式。 由于本設(shè)計無需對粉碎機的粉碎成品進行除塵，干燥的處理（可在后續(xù)工作流程中處理） ，所以無需安裝風(fēng)機及除塵裝置，設(shè)計合理的輸送裝置即可。 3.8.2 輸送設(shè)備的選擇 1) 概述 可以選用的輸送設(shè)備范圍很廣，重要的是應(yīng)當(dāng)了解其主要型號的優(yōu)缺點以及選擇的方法。 在可行性的研究中必須迅速決定可用的輸送機設(shè)備類型及其費用。 輸送系統(tǒng)的選用應(yīng)比較其如下優(yōu)缺點，即：投資；維修和操作費；效率；可靠性；使用的難 易；對工藝過程的適應(yīng)性；污染及對環(huán)境的影響。大多設(shè)備制造廠家都能提供各種物料在各 種形式下的輸送距離、輸送高度以及相應(yīng)的輸送能力方面的資料。 2) 初步選擇 選擇輸送設(shè)備的基本分析包括以下步驟：確定輸送任務(wù)的目標，列出被輸送物料的容積、 輸送距離和物料的加工方法，并考慮將來發(fā)展的要求，收集有關(guān)被輸送物料的數(shù)據(jù)，像物料 的塊度、堆密度和影響輸送方式的有關(guān)數(shù)據(jù)；考慮可能影響輸送設(shè)備類型選擇的可用的場地 空間；研究可采用設(shè)備的基本類型；根據(jù)效率和適用性、投資和維修、操作費來比較適合的 AHZC0655 錘片粉碎機的設(shè)計 27 設(shè)備類型；做出選擇。 3) 主要選擇因素 知道被輸送物料的最大塊度尺寸有助于確定采用哪種輸送機。一般螺旋輸送機和埋刮板 輸送機對輸送物料的塊度有限制，帶式及類似的輸送機則沒有限制。 粉狀的物料會有灰塵的問題存在，因此必須選擇密封的輸送設(shè)備?？梢钥紤]螺旋輸送機、埋 刮板輸送機、氣力輸送或封閉的帶式輸送機，但要根據(jù)物料的磨琢性而定。