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齿爪式粉碎机设计说明书

作者:赌钱游戏 发布时间:2020-07-31 09:27 浏览

  齿爪式粉碎机设计说明书_工学_高等教育_教育专区。机械设计制造及其自动化专业的毕业设计

  齿爪式粉碎机设计说明书 摘要 齿爪式粉碎机是一种能将物料粉碎的机械设备。齿爪式粉碎机,在机座上装 有主机, 主机包括有机体以及和机体连接在一起的活门组成粉碎室,机体内装有 轴承以及由轴承支承的主轴, 主轴伸出机体外部的一端装有皮带轮,在粉碎室内 的一端装有动齿盘,轴承两端装有内端盖和外端盖,动齿盘上紧固有数圈钢齿, 与固定在活门里的齿盘交错配置,活门上端有入料口,入料口上面装有盛料斗, 活门下端有出料口。优点是结构简单、合理,可以用多种动力机械驱动,可以筛 不同粗细的物料。可以广泛用于粮食、饲料、化工原料及中草药的粉碎。 目前,国内消费市场中“齿爪式粉碎机”频频上市,散发出诱人的魅力,展 示着亮丽的市场前景,业内人士认为, “齿爪式粉碎机”市场消费面宽,功能新 颖独特,它将成为家庭生活的“好伴侣” 。本文主要论述了“齿爪式粉碎机”的 机械结构、外观及其设计。 关键词: 齿爪式粉碎机 ;动齿盘 ;网筛 齿爪式粉碎机设计说明书 Abstract Jaw crusher is a kind of material can be crushing machinery and equipment. Jaw crusher, a host machine installed on the base, including the organism and host body connection valve together. The crushing chamber, the body is provided with a bearing and spindle bearing, one end of the spindle extends out of the external is provided with a belt pulley. a driven gear disc is arranged at one end of the crushing chamber, two ends of the bearing is provided with an inner end cap and the outer end cover, the movable tooth disc is fastened with a few laps steel teeth, and is fixed in the valve in the valve gear stagge red configuration, a material inlet, inlet is provided with a hopper, a valve are arranged. Has the advantages of simple and reasonable structure, can be driven by a variety of power machinery, can screen of different thickness of the material. Can be widely used for grinding rain, feed, chemical raw materials and herbal medicine. At present, the domestic consumption market Jaw crusher frequently listed, send out an attractive charm, showing bright prospect of market, the personage inside course of study thinks, Jaw crusher market consumption wide, the function is novel and distinctive, and it will become family life of good partner. This paper mainly discusses the Jaw crusher mechanical structure, appearance and design. Keywords : jaw crusher ; move tooth disk ; mesh screening 齿爪式粉碎机设计说明书 目 录 1 粉碎机的简介 ...................................................... 1 1.1 粉碎机的分类................................................... 1 1.2 粉碎机的发展状况及前景......................................... 1 2 齿爪式粉碎机的结构设计............................................ 3 2.1 粉碎机的工作原理 ............................................... 3 2.2 粉碎机的结构组成 ............................................... 3 3 粉碎机主要工作部件................................................ 5 3.1 机体和侧盖..................................................... 5 3.2 进料斗......................................................... 5 3.3 定齿盘......................................................... 5 3.4 动齿盘......................................................... 6 3.5 筛片........................................................... 7 4 影响齿爪式粉碎机工作的主要因素.................................... 8 5 部件装配工艺分析.................................................. 9 6 电动机的选择..................................................... 10 7 带传动的设计计算................................................. 11 7.1 确定 V 带型号和带轮直径........................................ 11 7.2 计算带轮...................................................... 11 7.3 求中心距 A .................................................... 11 7.4 带轮计算...................................................... 12 7.5 带基准长度.................................................... 12 7.6 求带轮包角.................................................... 12 7.7 求带根数...................................................... 12 7.8 求轴上载荷.................................................... 12 7.9 带轮结构...................................................... 13 8 轴的设计计算..................................................... 14 8.1 轴的转速 ...................................................... 14 8.2 轴的输入功率.................................................. 14 8.3 轴转矩........................................................ 14 8.4 轴直径的初步确定.............................................. 14 8.5 轴的设计...................................................... 14 9 轴承的选择....................................................... 16 10 键的选择........................................................ 17 齿爪式粉碎机设计说明书 11 主轴的强度校核.................................................. 18 11.1 作用在轴上的力的分析......................................... 18 11.2 轴的结构形状、尺寸及受力简图................................. 18 12 动齿盘的强度校核................................................ 22 12.1 动齿盘的受力分析............................................. 22 12.2 动齿盘扁齿的抗弯强度校核..................................... 22 12.3 动齿盘圆齿的抗弯强度校核..................................... 23 13 定齿的强度校核.................................................. 25 14 轴承寿命的计算.................................................. 27 14.1 轴承的受力分析............................................... 27 14.2 轴承寿命的计算............................................... 27 参 考 文 献........................................................ 29 附 录............................................................ 30 一、生产操作...................................................... 30 二、设备维护...................................................... 31 三、筛网的修理和更换.............................................. 31 四、V 带的张紧与维护 .............................................. 32 致 谢............................................................ 33 齿爪式粉碎机设计说明书 1 粉碎机简介 1.1 粉碎机的分类 粉碎实质上是通过输入能量使得物料的比表面积增大的过程。在此过程中, 能量消耗在表面积增大、颗粒变形、摩擦、组织结构的变化等方面。对于不同性 质的原料,不同粉碎作用方式,不同的输入能量,粉碎过程也不同。对于该过程 的了解有助于对粉碎机械的理解和生产实践中分析及解决问题能力的提高。 按成品粒度分为普通粉碎机(成品粒度 ? 80 目) 、微粉碎机( 80% 成品粒度 。 ? 80 目)和超微粉碎机(成品平均粒度 ? 200 目) 按粉碎机械的结构特征可将饲料粉碎设备分为五类:锤片式粉碎机、齿爪式 粉碎机、盘式粉碎机、辊式粉碎机和破碎机。其中锤片式粉碎机应用最为广泛, 其结构简单,操作方便,价格便宜,适应性广。 齿爪式粉碎机又称为自由式粉碎机。齿爪式粉碎机的特点是结构简单,粉碎 室比较窄,筛片包角为 360 度,生产效率比较高,但噪声和粉尘比较大,国产齿 爪式粉碎机有 FFC 型系列产品。 1.2 粉碎机的发展现状及前景 饲料行业属于高耗能行业之一,选购设备应该考虑到长期的节能使用,使用 粉碎机也是如此,要优选低耗能产品,兼顾粒度和产量。每种粉碎机都有其最适 合的工作场合,畜禽饲料粒度较粗,适合使用锤片式粉碎机,水产饲料要求高粒 度,适于使用齿爪式粉碎机。 齿爪式粉碎机在粉碎机粒度高、能耗低这两点上具有综合的优势,在水产饲 料行业有良好的声誉,除蟹、鳗以及某些小型鱼虾类的饵料要求达到 95%过 80 甚至 100 目, 需要配备超微粉碎机外, 一般水产饲料只要在 ? 0.5— ? 1.2mm 筛孔 范围内更换筛片, 齿爪式粉碎机的粉碎粒度完全可以满足绝大部分水生动物饲料 的要求。可以这么说:齿爪式粉碎机是水产饲料行业最实用的粉碎机型。 目前, 随着我国农业机械化水平的不断提高,使得各项农业活动有了长足的 1 齿爪式粉碎机设计说明书 发展和提升, 尤其是作物种植密度的增大和单位面积产出率的大幅增加,这就使 得收获后的秸秆处理成为了影响农业活动的一大难题。 传统的农家肥已经不能吸 纳过多的作物秸秆, 而现行的大田焚烧秸秆又会导致生态环境的破坏及增加火灾 风险,已经被各级政府相关部门勒令明文禁止,此外,秸秆的粉碎还田也出现了 一系列相应的问题和危害,例如,病虫害的泛滥和对后期播种出苗率的影响。 正是在这样的时代背景下, 青饲料、干饲料粉碎机行业迎来了发展的大好时 机。 将作物秸秆粉碎后用作牲畜家禽的供养饲料可谓是一举多得,大大解放了农 业生产机械的发展进程和水平。 2 齿爪式粉碎机设计说明书 2 齿爪式粉碎机的结构设计 2.1 粉碎机的工作原理 在物料加工过程中, 常常使用压碎、 劈碎、 剪碎、 击碎和磨碎的方式将谷物、 秸秆等原料进行粉碎: (1)压碎。物料在两平面之间受到缓慢增长的压力作用而被粉碎。对于大块 物料,第一步采用此法处理。挤压粉碎适用于脆性物料,食品加工中常用的是对 辊粉碎机,如对辊的线速度相等,则为纯粹的挤压过程。 (2)劈碎。物料受到楔状刀具的作用而被分裂。多用于脆性,韧性物料的破 碎,能耗较低。 (3)剪碎。物料在两个破碎工作面间,如同承受载荷的那个支点(或多支点) 梁,除了在外力作用点受劈外,还发生弯曲折断。多用于较大块的长或薄的硬脆 性物。 (4)击碎。物料在瞬间受到外来的冲击力而被破碎。冲击的方法较多,如在 坚硬的表面上受到外来冲击体的打击,高速运动的机件冲击物料,高速运动的物 料冲击到固定坚硬物体上, 物料块之间的相互冲击等。此种方法多用于脆性物料 的粉碎,粉碎范围很大。 (5)磨碎。物料在两工作面或各种形状的研磨之间受到摩擦,剪切作用而被 磨削成为细粒。多用于小块物料或韧性物料的粉碎。 在粉碎操作上, 所使用的粉碎方法应根据物料的物理性质,块粒大小以及需 要粉碎的程度而定, 实际操作时常常采用两种或两种以上的方法组合进行。 目前, 饲料工业用于谷物饲料的粉碎, 以击碎和磨碎应用最广。随着近年来饲料工业的 快速发展,为适应养殖业对饲料的多种需求,饲料粉碎机在结构、类型、生产能 力、功能等方面有了很大的发展,粉碎机的类型呈现多样化的发展趋势。 2.2 粉碎机的结构组成 齿爪式粉碎机如装配图所示,由进料斗、机体、侧盖、动齿盘、定齿盘、筛 片、机架等主要零部件组成。 3 齿爪式粉碎机设计说明书 物料从定齿盘中部的进料管流入,由动齿盘最里层的两个搅拌齿拨入粉碎 区,在高速旋转的动齿盘上圆齿和扁齿的打击下,碎成小块。物料在离心力和打 击力作用下,有的与筛片碰撞,弹回粉碎区再次受大打击;有的与定齿相撞进入 动、 定齿间, 或进入扁齿与筛片间, 进一步被磨碎。 动齿盘高速旋转形成的风压, 是合格的成品穿过筛孔排出;较大的颗粒留在筛片内继续受打击、碰撞和摩擦, 进一步粉碎后,通过筛孔排出。 4 齿爪式粉碎机设计说明书 3 粉碎机主要工作部件 3.1 机体和侧盖 由灰铸铁铸成。机体为整体式结构,主轴呈悬臂状,轴承座与机体铸成一 体,同心度较好。侧盖的内、外壁上分别安装定齿盘与进料管。压紧手轮将侧盖 紧压在机体上,构成封闭的粉碎室。 3.2 进料斗 齿爪式粉碎机进料斗一般由薄钢板制成。加工物料时,直接将物料加入进料 斗,用调节板控制流量。 3.3 定齿盘 用灰铸铁铸成,分内外两层,内层为粗碎齿,外层为细碎齿,均固定在侧盖 内壁上。270 型、310 型、330 型的内、外齿盘铸成一体;370 型和 450 型则分别 铸出。310 型定齿盘如图所示。对 310 型定齿盘进行四种齿数试验,即: (1)外 圈 27 齿、内圈 9 齿; (2)外圈双 9 齿、内圈 9 齿; (3)外圈单 9 齿、内圈单 5 齿; (4)卸掉定齿盘。结果表明:外圈单 9 齿、内圈单 5 齿,如图 3-1 所示,粉 碎物料的度电产量最高,物料能及时排出,温升较小。粉碎粗物料时,度电产量 变化不大。 图 3-1 5 齿爪式粉碎机设计说明书 3.4 动齿盘 材料为 A3 钢,动齿在动齿盘上交错排列成四圈,按其作用从外圈到里圈依 次为粉碎齿(4 个扁齿) 、细碎齿(4 个圆齿) 、粗碎齿(4 个圆齿)和搅拌齿(2 个圆齿) 。 齿爪式粉碎机的扁齿原为“T”形,使用中发现,物料大部分是在动齿盘与 定齿盘之间被粉碎的,而扁齿与机体内侧固定齿圈相对应的工作部分磨损较少, 粉碎作用不大。因此系列设计中将“T”形扁齿改为“L”形,取消机体内侧固定 齿圈,使机体变窄,减轻了整机重量,节省了钢材。实验表明,改进后机器的性 能指标还稍有提高。此外,机体改窄后,筛片宽度减小,刚度相应增加,延长了 使用寿命,增强了粉碎室内的风压,排料也比较通畅。 扁齿的基本尺寸和形状如图 3-2 所示,用沉头螺钉固定在动齿盘上。材料为 45 钢,工作部分(A)热处理后硬度为 HRC40-48,扁齿四个一组。 图 3-2 圆齿与动齿盘用螺纹连接,动齿盘如图 3-3 所示。材料为 45 钢,在 L2 范围 内热处理,硬度为 HRC40-48。 6 齿爪式粉碎机设计说明书 图 3-3 3.5 筛片 采用排粉性能良好、生产率较高的环形筛片。 先将筛片放在甲、乙两筛圈 中间,用螺钉将筛片压紧,如图所示,然后整体放入机体内的筛托上。此种结构 装卸比较方便,锤筛间隙均匀一致,筛片用普通碳素钢冷轧钢带制成。 筛片的型号有很多种, 应根据物料粒度的不同要求和种类不同,来选择不同 规格的筛片。 如粉碎玉米时, 供仔猪、 肥育猪、 肉用仔鸡前期及生长鸡的配合料, 选用直径 3 毫米筛孔就可以了。具体的选用由实际情况决定。 筛片与机体应有适当距离。距离过小时,粉尘不仅滞留在机体壁面上,也容 易堵塞筛孔,同时散热差,料温较高,当物料含水率高时,堵塞现象更为严重。 距离过大时,环带内的气流速度太低,不易将粉碎物带走,也容易产生堵塞。经 多次试验,此距离以 40 毫米为宜。 7 齿爪式粉碎机设计说明书 4 影响齿爪式粉碎机工作的主要因素 影响齿爪式粉碎机工作的主要因素与锤片式粉碎机基本相同。除物料的品 种、物料的湿度和筛孔的大小等因素外还有: 1.扁齿的线速度 它是影响齿爪式粉碎机工作性能的主要参数。 动齿盘直径 一定时,扁齿线速度随转速变化。线速度过高时,虽然打击粉碎作用增强,但动 齿盘消耗的空载功率上升, 单位电耗不一定最低,而机器制造误差引起的机器振 动加剧, 降低了轴承使用寿命。 线速度过低时, 物料不易被粉碎, 生产率也不高。 实验结果表明:线 米/秒时单位电耗最低,低于 80 米/秒或高于 100 米/秒时,单位电耗增大。线速度高时粉碎物略细。据此,系列设计的齿爪式粉 碎机扁齿线.扁齿与筛片间隙 这是影响齿爪式粉碎机工作的又一重要参数。 实验结果 表明:粉碎物料时,齿筛间隙由 7.5 毫米增到 20 毫米,单位电耗逐渐降低,粉 碎物也较粗。间隙增到 23 毫米时,筛面上的物料不易排出进料口有反喷现象, 效率显著降低。据此,系列设计的齿筛间隙取为 10-20 毫米。 8 齿爪式粉碎机设计说明书 5 部件装配工艺分析 该机壳体采用分体式结构,加工制造方便,装拆简单且机体与端盖、侧盖与 定齿盘、进料管和侧盖之间均采用螺钉连接,工作部件破损后可及时拆换。方齿 工作表面与定齿相应工作表面之间的间隙均为 3.5mm,即可满足对成品粒度的大 小要求又至使得物料拥堵堆积,物料流动畅通,工作效率高。主轴末端联接部分 嵌入动齿盘,加以螺母固定,使得结构对称,有利于减轻振动,而且定位方便, 安装效率高。另外,齿筛间隙对粉碎机的工作性能也有很大的影响,动齿盘和筛 面的搓擦作用可进一步减小物料的粒径, 且合适的齿筛间隙可使动齿盘高效地带 动物料在粉碎室内形成流动层,以增大物料的过筛机会。 9 齿爪式粉碎机设计说明书 6 电动机的选择 根据粉碎机的工作条件及生产要求,在电动机能够满足使用要求的前提下, 尽可能选用价格较低的电动机,以降低制造成本。由于额定功率相同的电动机, 如果转速越低,则尺寸越大,价格越贵。粉碎机动齿所需要的线m / s 。查表得:当动齿盘直径为 310mm 时,其主要技术参数为: 配套动力(千瓦) :4-5.5 转速(转/分) :4900-5100 扁齿线r/min,故选用 Y 系列(IP44)型三相笼型异步电动机。 Y 系列三相笼型异步电动机是按照国际电工委员会(IEO)标准设计的,具 有国际互换性的特点。其中 Y 系列(IP44)电动机为全封闭的自扇冷式笼型三相 异步电动机,具有防灰尘、铁屑或其它杂务物侵入电动机内部之特点,B 级绝缘, 工作环境不超过 40℃,相对温度不超过 95%,海拔高度不超过 1000m,额定电压为 380V,频率 50HZ,适用于无特殊要求的机械上,如农业机械。 Y 系列三相笼型异步电动具有效率高、启动转矩大、噪音低、结构合理产品 先进、应用很广泛。其主要技术参数如下: 型号: Y132S1? 2 同步转速: 3000 r / min 额定功率: N ? 5.5kw 满载转速: 2900 r / min 堵转转矩/额定转矩: 2.2Tn /( N ? m) 最大转矩/额定转矩: 2.2Tn /( N ? m) 质量: 64kg 机座中心高: 112mm 该电动机采用立式安装,机座不带底脚,端盖与凸缘,轴伸向下。 10 齿爪式粉碎机设计说明书 7 带传动的设计计算 根据设计方案及结构,该机选用普通 V 带传动,它具有缓和载荷冲击、运行 平稳、无噪音、中心距变化范围较大、结构简单、制造成本低、使用安全等优点。 已知:电动机功率 转速 n2 ? 5000r / min 。 7.1 确定 V 带型号和带轮直径 K A ? 1 .2 p ? 5.5kw , 电动机转速 n ? 2900 r / min ,粉碎机主轴 工作情况系数 计算功率 选带型号 小带轮直径 大带轮直径 PC ? K A ? P ? 1.2 ? 5.5 PC ? 6.6kw A型 取 D1 ? 100m m 带传动滑动率ε 一般为 1%~2% D2 ? (1 ? ? ) 取ε =1% D1n1 100? 5000 ? 0.99 ? 170.69m m n2 2900 取 D2 ? 170m m 大带轮转速 7.2 求 Dm n2 ? (1 ? ? ) D1n1 100? 5000 ? 0.99? ? 2911 .76r / min D2 170 计算带长 Dm ? △? 求中心距 a D2 ? D1 170 ? 100 ? ? 135 2 2 Dm ? 135m m 求△ 7.3 D2 ? D1 170 ? 100 ? ? 35mm 2 2 △? 35mm 2( D1 ? D2 ) ? a ? 0.55 (D1 ? D2) ?h 取 h ? 8mm 11 齿爪式粉碎机设计说明书 2(170? 100) ? a ? 0.55(170? 100) ? 8 540mm? a ? 156.5mm 根据实际确定:中心距 a ? 500mm 7.4 带长计算 L? ? ( D1 ? D2 ) 2 ?r D2 ? D1 r ? 2a cos 2 2 ?2 352 = ?Dm ? 2a ? ? ? ?135 ? 1000 ? ? 1426.35mm a 500 7.5 7.6 带基准长度 求带轮包角 D2 ? D1 170 ? 100 ? 60? ? 180? ? ? 60? ? 171.6? a 500 取 LD ? 1450mm 小轮包角: ?1 ? 180? ? 7.7 V? 求带根数 ?D1n1 60 ?1000 ? ? ?100 ? 5000 60 ?1000 ? 26.17 m / s 传动比 带根数 Z i? n2 2900 ? ? 0.58 n1 5000 P0 ? 2.25kw k? ? 0.98 kl ? 0.96 △P0 ? 0.47 Z? pc 6.6 ? ? 2.58 ( p0 ? ?p0 )k? ? kl (2.25 ? 0.47) ? 0.98? 0.96 取3 7.8 求轴上载荷 单根 V 带张紧力 q ? 0.10kg / m P 2.5 ? k? F0 ? 500 c ( ) ? qV 2 VZ k? 12 齿爪式粉碎机设计说明书 = 500 ? 6.6 2.5 ? 0.98 ( ) ? 0.10 ? 26.17 2 26.17 0.98 ? 264.07N 轴上载荷: FQ ? 2 ZF0 sin 取 FQ ? 1580N 7.9 带轮结构 取 F0 ? 264.07N ?1 2 ? 2 ? 3 ? 264.07 ? sin 171.6? 2 带速 V ? 30m / s 时的带传动,其带轮内一般用 HT200 制造,高速时应使用 钢制造,带轮的速度可达到 45m / s 。由于该机带速为 V ? 26.17m / s ,故带轮材 料选用 HT200。在设计带轮结构时,应使带轮易于制造,能避免因制造而产生过 大的内应力,重量要轻。查表得,孔径 d b ? 20 ~ 22mm ,带轮直径 d ? 170mm 时, 可采用轮辐式和腹板式两种,当考虑到易于制造时,应采用腹板式。中小直径的 带轮可以采用腹板式, 更小的带轮可以制造为圆柱形。故该机小带轮制造为腹板 式。 带截面尺寸和带轮轮缘尺寸: V 带型号:A 型 V 带轮基本参数: 顶部宽 b :13 ㎜ 节宽 b p :11.0 ㎜ 高度 h : 8mm 基准线上槽深 ha min ? 2.75mm ,取 ha ? 3mm ; 基准线下槽 h f min ? 8.7 mm ,取 h f ? 9mm ; 槽间距 e ? 15mm , 槽边距 f ? 9mm ; 最小轮缘厚 ? min ? 6mm ,取 ? ? 10mm ; 带轮宽度 B ? (Z ?1)e ? 2 f ( Z —轮槽数) , 外径 D0 ? D ? 2ha 13 齿爪式粉碎机设计说明书 8 轴的设计计算 8.1 轴的转速 已知: 电动机转速 n ? 2900r / min ,粉碎机主轴转速 n2 ? 5000r / min ,传动比 i ? 0.58 8.2 轴的输入功率 P 1 ? 5.5kw 电动机 粉碎机主轴 P2 ? P 1 ??01 ? 5.5 ? 0.94 ? 5.17kw ? 0 1 ——电动机与主轴的传递效率,带传动? 01 ? 0.94 8.3 轴转矩 Td ? 9550 Pd 5.5 ? 9550 ? ? 10.505 N ? m n2 5000 P 5.17 1 ? 9550 ? ? 17.025 N ? m n1 2900 电动机转矩 Td : 粉碎机主轴 T 2 : 8.4 T2 ? 9550 轴直径的初步确定 选材:45 钢,调质处理, ? B ? 650Mpa , ? s ? 360Mpa 结构设计:由《机械设计》确定轴的最小直径: d? 3 9.55 ?106 p p ?C?3 0.2 ?? t ?? n n 其中: ? t ——许用切应力, 由表 16.2 P ——轴传递功率 , P ? 5.17kw n ——主轴转速, n2 ? 5000r / min ?? t ? ? 35Mpa C ——系数 , C ? 112 由上式可得: d ? 11.33mm 。 8.5 轴的设计 14 齿爪式粉碎机设计说明书 轴结构设计的一般原则: 轴上零件的布置应使轴受力合理;轴上零件定位可 靠,拆装方便;轴应采用各种应力集中和提高轴疲劳强度繁的结构措施;应具有 良好的结构工艺性,便于加工制造和保证精度;对于要求刚性大的轴,还应从结 构上考虑减小轴的变形。根据以上原则,确定出轴的结构尺寸。 在该设计中, 轴的轴向固定采用轴肩——轴端挡圈的固定方法:轴肩结构简 单,可以承受较大的轴向力,轴端挡圈常用于轴端零件的固定, 。为了保证轴的 疲劳强度,轴肩处采用过渡圆角,且圆角不应太小。 15 齿爪式粉碎机设计说明书 9 轴承的选择 根据对该粉碎机的结构和对轴的受力分析可知,由于动齿盘为对称排列,在 转子的转动过程中动齿盘所产生的离心力相互抵消, 轴承受到动齿盘产生的径向 力为零,但是由于转子自己会产生一定的离心力;同时由于转子自身的重力,会 使轴承受到轴向力。因此,在工作过程中轴承同时受到轴向和径向载荷的作用, 且轴承受到的轴向载荷较大,故选择圆锥滚子轴承中大锥度轴承 33205。其主要 参数为:轴承内径 d=25mm、轴承外径 D=52mm 。 16 齿爪式粉碎机设计说明书 10 键的选择 键、轴的材料都是钢,键采用静联接,冲击轻微。键联接的许用挤压应力 , ? p ? 125 ~ 150 MPa ,取 ? p ? 135MPa 。取转轴主轴上与带轮的连接键,动齿 盘与主轴的连接键选用普通平键:选用 GB1096——79(A 型) 。对于与带轮轮毂 连接的键,其尺寸为 6×6×30. l ? L ? b ? 30 ? 6 ? 24mm K ? 0.5h ? 0.5 ? 6 ? 3mm ? ? ? ? ∴? p ? 2T ?10 ? Kld 3 2? pn? ?103 2 ? 5.5 ? 5000 ?106 ? ? 30 ? ? 3.63Mpa ? ? p Kld 30 ? 3 ? 24 ? 22 ? ? 该键可用 对于与动齿盘相连接的键,其尺寸为 8×7×18. l ? L ? b ? 18 ? 8 ? 10mm K ? 0.5h ? 0.5 ? 7 ? 3.5mm 2T ?103 ∴? p ? ? Kld 该键可用 2? pn? ?103 2 ? 5.5 ? 5000 ?106 ? ? 30 ? ? 6.58Mpa ? ? p Kld 30 ? 3.5 ?10 ? 25 ? ? 17 齿爪式粉碎机设计说明书 11 主轴的强度校核 该机主轴与电动机轴联接是通过带传动进行连接,传递转矩,动齿盘固定 在轴上, 因此可以认为动齿盘对轴的作用力为均布载荷均匀作用在轴上,动齿盘 通过键与轴联接。 由于动齿盘的排列呈对称排列形式,在同一个平面上每个动齿 盘所产生的力相等,相互抵消。所以动齿盘产生的离心力对轴的变形无影响,只 受到动齿盘的作用力,使其产生弯曲变形,轴除受弯矩外,还受扭曲变形。所以 用弯扭组合变形对轴进行强度校核。 11.1 作用在轴上的力的分析 由于动齿盘上采用对称排列方式,其产生的离心力相互抵消,合理为零。计 算动齿盘的作用力: 根据钢板重量的计算公式,不同厚度的钢板每平方米的理论 重量,由 G ? S ? ? 可以计算 其中: G ——给定厚度的钢板每平方米的理论重量 kg / m2 S ——钢板厚度 m m S ? 16mm ? ——钢板密度, ? ? 7.85g / cm3 由于动齿盘面积为 S1 ? ? ?155?155?10?6 ? 0.075m2 所以动齿盘总重量: M ? G ? S1 ? S ? ? ? S1 ? 16 ?10 ?3 ? 7.85 ?103 ? 0.075 ? 9.42kg 动齿盘重量: Mg ? 9.42 ? 9.8 ? 92 N 带轮的作用力由前面计算得: FQ ? 1580N 11.2 轴的结构形状、尺寸及受力简图 (a)轴的结构形状和尺寸如图 11-1 所示 18 齿爪式粉碎机设计说明书 图 11-1 由于电动机的安装位子处于转动轴的正下方,所以主轴的受力只要计算一 个方向的力既可以了,即垂直面的方向。 (d)垂直面(xz 平面)受力如图 11-2 所示 图 11-2 垂直面支承反力的计算 ? MF ?F 则: F2 ? 又由 z 1 ?0 ?0 即 : Mg ? 47 ? F2 ? 72 ? FQ ?129 ? 0 1580 ?129 ? 92 ? 47 ? 2771N 72 F2 ? Mg ? F1 ? FQ ? 0 得到: F1 ? 1099 N 画剪力图(如图 11-3 所示) : 19 齿爪式粉碎机设计说明书 图 11-3 (f)垂直面弯矩图(如图 11-4 所示) : 图 11-4 画扭矩图(如图 11-5 所示) : 图 11-5 该轴受弯矩和扭矩的作用,属于弯矩和扭矩的组合变形 20 齿爪式粉碎机设计说明书 若按第三强度理论计算,则强度条件应为: 1 W M 2 ? T 2 ? ?? ? 又因为退刀凿的存在,轴的最小直径为 18mm。 即: ? ? ? ?18 ?10 32 ?3 3 ? 98.752 ? 17.0252 ? 175Mpa ? ? s 所以轴的强度满足要求。 21 齿爪式粉碎机设计说明书 12 动齿盘的强度校核 12.1 动齿盘的受力分析 由于动齿在动齿盘上的排列及其固定方式对动齿盘的受力情况有较大的影 响,从而影响动齿盘的强度,在对动齿盘进行校核时,应对其进行受力分析。动 齿盘采用厚度为 16 ㎜的优质碳素结构钢 A3 钢板制造的。 动齿在动齿盘上交错排 列成四圈, 按其作用从外圈到里圈依次为粉碎齿 (4 个扁齿) 、 细碎齿 (4 个圆齿) 、 粗碎齿(4 个圆齿)和搅拌齿(2 个圆齿) 。所以应对动齿盘进行强度和刚度等方 面得校核。 动齿盘高速旋转的离心力和颗粒的碰撞力,由于动齿盘形状为圆柱形,在它上 面各处直径相同,则动齿盘各方向产生的离心力相等。 由于动齿盘各方向产生的离心力相等,在转子进行转动的过程中,转子运行较 为平稳,振动小,噪音小。 设粉碎齿受到的的碰撞力为 F1 ,细碎齿受到的的碰撞力为 F2 ,粗碎齿受到的的 碰撞力为 F3 ,搅拌齿受到的的碰撞力为 F4 。且它们到中心轴中心的距离分别为 d1 ? 155mm 、 d 2 ? 113mm 、 d 3 ? 74mm 、 d 4 ? 35mm 。 另有: F1 F2 F3 F4 ? ? ? d1 d 2 d 3 d 4 4 F1d1 ? 4 F2 d 2 ? 4 F3 d 3 ? 2 F4 d 4 ? T ? 17.025 N ? m 得: F1 ? 15.38 N F2 ? 11.22 N F3 ? 7.34 N F4 ? 3.47 N 12.2 动齿盘扁齿的抗弯强度校核 由于扁齿在工作时受到的碰撞力,且受力均匀,则可认为扁齿受到均布载 荷的作用, q1 ? F1 15.38 ? ? 384.5 N ? m , L1 0.04 均布载荷(如图 12-1 所示) : 22 齿爪式粉碎机设计说明书 图 12-1 剪力图(如图 12-2 所示) : 图 12-2 弯矩图(如图 12-3 所示) : 图 12-3 ?1 ? 12.3 M 1 3ql 2 3 ? 384.5 ? (4 ?10 ?2 ) 2 ? ? ? 1.31Mpa ? ?? ? W1 bh 2 22 ?10 ?3 ? (8 ?10 ?3 ) 2 动齿盘圆齿的挤弯强度校核 由于圆齿在工作时受到的碰撞力,且受力均匀,则可认为圆齿受到均布载 荷的作用,只要算受力最大的圆齿,如果它满足抗弯强度要求,则其他的圆齿都 满足, q2 ? F2 11.22 ? ? 255 N ? m L2 0.044 均布载荷(如图 12-4 所示) : 23 齿爪式粉碎机设计说明书 图 12-4 剪力图(如图 12-5 所示) : 图 12-5 弯矩图(如图 12-6 所示) : 图 12-6 ?2 ? M 2 16ql 2 16 ? 255 ? (44 ?10 ?3 ) 2 ? ? ? 0.61Mpa ? ?? ? 3 W2 ?d 3 3.14 ? ( 16 ?10 ?3) 24 齿爪式粉碎机设计说明书 13 定齿的强度校核 由于定齿的强度计算即是方齿的强度计算,且外圈单 9 齿、内圈单 5 齿,设 外 圈 齿 受 力 为 F1 , 内 圈 齿 受 力 为 F2 。 且 它 们 到 中 心 轴 中 心 的 距 离 分 别 为 d1 ? 133mm 、 d 2 ? 91mm 。 另有: F1 F2 ? d1 d 2 9 F1d1 ? 5F2 d 2 ? T ? 17.025 N ? m 得: F1 ? 11.29 N F2 ? 7.72 N 由于方齿在工作时受到的碰撞力,且受力均匀,则可认为方齿受到均布载荷 的作用,只要算受力最大的方齿,如果它满足抗弯强度要求,则其他的方齿都满 足, q1 ? F1 11.29 ? ? 256.59 N ? m L1 0.044 均布载荷(如图 13-1 所示) : 图 13-1 剪力图(如图 13-2 所示) : 图 13-2 弯矩图(如图 13-3 所示) : 25 齿爪式粉碎机设计说明书 图 13-3 ?1 ? M 1 3ql 2 3 ? 256.59 ? (44 ?10 ?3 ) 2 ? ? ? 0.18Mpa ? ?? ? 2 W1 bh 2 ( 16 ?10 ?3) ? 32 ?10 ?3 26 齿爪式粉碎机设计说明书 14 轴承寿命计算 初步设计该轴承的寿命为 15000h ,根据该机的工作情况,轴承寿命按照额 定 动 载 荷 的 方 法 计 算 较 为 合 理 : 查 手 册 33205 轴 承 主 要 性 能 参 数 如 下 : Cor ? 55800 N ,N 脂 ? 7000r / min ,N 油 ? 9000r/min ,e ? 0.29 , Y ? 2.1 , Y0 ? 1.1 , 14.1 轴承的受力分析 图 14-1 轴承所受径向力为 F1 ? 1099 N , F2 ? 2771N 14.2 轴承寿命计算 附加轴向力 FS 1 ? FS 2 ? F1 1099 ? ? 261.67 N 2Y 2 ? 2.1 F2 2771 ? ? 659.76 N 2Y 2 ? 2.1 轴承轴向力 由于 FS 2 ? FS 1 轴承 2 被压紧,故 Fa1 ? FS 1 ? 261.67 N Fa 2 ? FS 2 ? 659.76 N X、Y 值 Fa1 261.67 ? ? 0.24 ? e ,查表得 F1 1099 Fa 2 659.76 ? ? 0.24 ? e , 查表得 F2 2771 X 1 ? 1 ,Y1 ? 0 X 2 ? 1 ,Y2 ? 0 f d =1.5 冲击载荷系数 f d 当量动载荷 考虑中等冲击,查表得: P 1 ? f d ( X 1F 1 ? Y1 Fa1 ) ? 1.5 ? (1? 1099 ? 0) ? 1648.5 N 27 齿爪式粉碎机设计说明书 P2 ? f d ( X 2 F2 ? Y2 Fa 2 ) ? 1.5 ? (1? 2771 ? 0) ? 4156.5 N 轴承寿命 因为 P2 > P1 ,只计算轴承 2 的寿命 16670 Cr ? 16670 47000 3 Lh ? ( ) ? ?( ) ? 18654h ? 15000h n P2 2900 4156.5 式中: L h ——以小时计算的轴承额定寿命,各种轴承的使用寿命有推 10 荐值; n ——转子转速(转/分) ; ? ——轴承寿命指数,对于滚子轴承, ? ? 10 / 3 。 所以,轴承寿命满足要求。 28 齿爪式粉碎机设计说明书 参 考 文 献 [1] 邱宣怀主编.机械设计.高等教育出版社.第 4 版.1997 [2] 成大先主编.机械设计手册(轴承).化工工业出版社.2004 [3] 成大先主编.机械设计手册(轴及其联接).化工工业出版社.2004 [4] 成大先主编.机械设计手册(机架设计).化工工业出版社.2004 [5] 成大先主编.机械设计手册(润滑与密封).化工工业出版社.2004 [6] 赵卫军主编.机械设计基础课程设计.科学出版社.2010 [7] 杨恩霞 刘贺平主编.机械设计课程设计.哈尔滨工程大学出版社.2009 [8] 刘鸿文主编.材料力学.高等教育出版社.第 5 版.2011 [9] 何铭新 钱可强主编.机械制图.高等教育出版社.第 5 版.2004 [10] 蒋晓主编.AutoCAD 2008 中文版机械设计标准实例教程.清华大学出版社.2008 [11] 中国农业机械化科学研究所编.实用机械设计手册(上).中国农业机械出版社.1985 [12] 李烈柳主编.畜牧饲养机械使用与维修.金盾出版社.2009 [13] 崔建云主编.食品加工机械与设备.中国轻工业出版社.2004 [14] 张展主编.机械设计通用手册.中国劳动出版社.1994 [15] 卜炎主编.机械传动装置设计手册(上册).机械工业出版社.1999 29 齿爪式粉碎机设计说明书 附 一、生产操作 录 齿爪式粉碎机的正确操作是连续正常生产的保证。 操作不正确或疏忽大意, 是造成事故 的主要原因。正确的操作和使用,也有利于提高生产能力。正确操作,就是严格按照设备的 操作规程开启设备和停止运转。 操作规程是生产经验的总结, 并随着设备的不断改进和提高, 将逐步完善。 (1) 开车前准备工作 a 认真检查粉碎机的主要零件,如定齿、动齿、筛片、轴承、V 带轮及 V 带是否完好、检 查门和密封垫是否装好,紧固螺栓等联接件是否拧紧。主轴转动是否灵活(应无卡阻碰撞和 其他障碍物) 。 b 检查机壳内有无物料,若物料多,必须清理后方能开车。 c 检查输送管路(尤其是弯管和水平关,有力堵塞、漏气和蜜蜂不严等问题。 d 轴承内是否有足够的润滑油脂。 e 检查辅助设备如进料斗、出料斗插板导向条、流量插板等设备是否完好。 f 检查完上述工作并把发现的问题及时处理以后,方可开车。 (2) 启动、运转中注意事项 a 准备工作完成后、即可启动电机。电机启动后应注意电机的启动电流、启动时间及空载 电流是否符合电机特性表。 b 设备正常运转后,才能开动喂料设备向粉碎机内加料。喂料且可根据物料的粒度和含水 量,予以增减。增减量可根据电机的电流来控制。 c 操作时必须做到均匀、连续喂料,这样可以提高产量。 d 严防金属物及不宜粉碎物进入粉碎机内。 e 当电动机自动停车时,需查明原因,严禁强行启动。 f 当发生以下情况时必须立即停止喂料,关闭电动机。并进行检查和排除故障。 滚动轴承温度超过 70 度; 发现有不正常的声音(如金属的擦碰声)和大量粉尘外漏; 设备在运转中发现有强烈震动时应立即停车; (3) 停车 a 先停喂料机,待粉碎机内物料全部被粉碎并送出粉碎机,方可停机。 30 齿爪式粉碎机设计说明书 b 停机后,打开检查门,检查动齿、定齿、筛片等易损件的磨损情况,为下次开车做好准 备工作。 二、设备维护 爪式粉碎机在生产运动中,受到物料和高速气流的冲击、摩擦、碰撞和机器本身产生 的震动,使轴承、主轴、齿爪、等等部件磨损、变形、损坏以致失去正常的工作能力。因此 应对设备进行日常维护。 以便预防设备过于地磨损和损坏, 提高设备的完好率和延长使用期; 减少设备事故,提高设备的利用率;及时排除各种可能发生的事故,确保设备的安全运行。 设备的定期检修 定期检修是根据设备零部件的磨损情况确定的, 因此应根据生产时部件的磨损更换周期 而建立小、中、大各种检修制度。 (1) 小修时需修理检查的项目(日常维护) a 检查时拧紧已松动的联接螺栓。 b 对磨损的齿爪进行更换。更换齿爪时应做到圆周方向一起进行更换,以防失去平衡,在 运动时产生振动。 c 检查并加足轴承座内润滑油脂,随时注意轴承温度。 (2) 中修时需修理检查的项目 a 更换磨损的筛片。 b 更换销轴和销轴上的螺母。 c 检查轴承座内的润滑油是否变质,如变质应立即清洗轴承并重新加足油脂。 (3) 大修时需修理检查的项目 a 更换轴承。 b 检查主轴无弯曲、裂痕和其他缺陷,进行修复或更换。 c 修整机壳。 d 检查修理电动机。 e 对大修后的爪式粉碎机的运转进行调试。 三、筛网的修理和更换 筛网是由薄板钢或铁皮冲孔制成。当筛网出现磨损或被异物击穿时,若损坏面积不大, 可用铆补或锡焊的方法修复;若大面积损坏,应更换新筛。安装筛网时,应使筛孔带毛刺的 31 齿爪式粉碎机设计说明书 一面朝里,光面朝外,筛片和筛圈要贴合严密。环筛筛片在安装时其搭接里层茬口应顺着旋 转方向以防物料在搭接处卡住。 四、V 带的张紧与维护 V 带工作一段时间后,会因塑性变形而松弛,使初拉力 F0 降低,影响带的正常工作传 动;为此必须重新张紧。常见的张紧装置有三种; a 定期张紧装置:用定期调节中心距的方法,常见的有滑道式和摆架式两种,通过调节螺 钉来调整。 b 自动张紧装置:利用电机自重,使带始终在一定的张紧力下工作。 c 张紧轮张紧装置:当中心距不可调节时,为使 V 带只受单向弯曲,可采用张紧轮装置, 张紧一般在松边内侧,并尽量靠近大带轮,以免小轮包角减少太多,且应使其直径小于带轮 直径。 d 带传动安装时,两带轮轴应互相平行,各带轮相对应的 V 型槽对称平面应重合,其误差 不得超过 20,以防带侧面加剧磨损。 e 定期检查 V 带:如发现有的带松弛或损坏,并影响运动或动力传动,应全部更换新带。 新旧带不能同时使用。 f 带避免与酸,碱,油污等接触,工作温度不超过 60 度。 32 齿爪式粉碎机设计说明书 致 谢 这次齿爪式粉碎机的设计是我真正理论联系实际、深入了解设计概念和设 计过程的实践考验。 通过这次的设计, 我对食品机械的概念又有了进一步的了解。 在这次的毕业设计查阅资料这一环节中, 我深刻地认识到了作为设计人员应肩担 的责任。本次设计的齿爪式饲料粉碎机结构简单,工作部件包括壳体、定齿盘、 动齿盘和筛网等。采用分体式结构,便于加工制造和安装。齿爪式粉碎采用以击 碎为主,磨碎为辅的粉碎原理,可加工高细粒固态饲料成品,广泛应用于牲畜家 禽,水产养殖及医药加工等行业。 在这里首先要感谢我的老师徐雪红,在我做毕业设计的每个阶段,从如何写 说明书初稿, 到零件图的绘制注意事项,到装配草图等整个过程中都给予了我悉 心的指导。徐老师耐心、认真、严谨细致对我的毕业设计起到很重要的作用。 还要感谢大学四年来所有的老师,为我们打下机械专业知识的基础;为我 今后的工作起到了不可替代的作用。同时还要感谢所有的同学们,正是因为有了 你们的支持和鼓励。此次毕业设计才会顺利完成。 33


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