饲料搅碎机结构设计和实现机械制造自动化专业论文设计

1、本科论文目 录摘 要IAbstractII引 言11 绪论21.1 本课题的研究目的和意义21.2 国内外研究现状及其存在问题31.3 设计的关键问题及解决思路41.4 未来趋势52 饲料搅碎机结构的分析62.1 各类搅碎机特点的比较与选择62.2 结构方案的确定72.3 工作原理93饲料搅碎机的参数选择103.1 凿片的末端线速度103.2 转子工作直径和搅碎室宽度103.3 转子转速和锤片与齿板间隙113.4 搅碎机生产率和配套功率124 饲料搅碎机的零件设计144.1锤片的选择144.2 筛子设计154.3 锤筛间隙设计154.4 转子设计164.5 喂料装置设计174.6 闸板设计17

2、4.7 搅碎室设计185 传动方案的设计195.1 电动机选择195.2 带传动的设计计算195.3 带轮的结构设计226 主要部件的设计与校核246.1 轴的设计246.2 轴的校核256.3 键的选择与校核276.4 销轴的设计计算286.5 轴承306.6 轴系零件的定位316.7 机架设计326.8 箱体的设计327 饲料搅碎机注意事项、维护和保养337.1 锤筛间隙337.2 筛孔直径和机器平衡337.3 试机和操作34结 论36参考文献37致 谢39本科论文摘 要饲料对于畜牧业来说是非常重要的，在该行业中它是动物生长所必备的食物。对于饲料来说，它含有大量的营养成分，在饲养过程中具有

3、非常高的价值。为了更好的细化饲料，帮助动物更好的吸收饲料，减少畜牧业的喂养成本，实现自动化喂养，帮助贫困地区打赢脱贫攻坚战，本次毕业设计设计了一种饲料搅碎机。本次设计主要从两个方面入手，一方面是搅碎能力，另一方面是筛分效率。设计成品为一种操作方便、结构简单、效率高、能耗低、安全性高的饲料搅碎机。本次设计的饲料搅碎机结构简单，它属于锤式搅碎机的一种，它的动力源是电机，采用的传动方式为带传动，所用的搅碎片为锤片。在工作时依靠转子的转动来带动锤片转动，在转动过程中，锤片无数次锤击饲料，达到搅碎饲料的作用，当饲料足够细小的时候就可以从筛片中通过，然后流经出粉管，最后从出料口流出。对于流出饲料的搅碎程度

4、要靠筛片孔的直径来控制，一般来说，不同的饲料所需的筛片孔直径不同。关键词：饲料；搅碎机；锤式；筛片 AbstractFeed is very important for animal husbandry, in which it is necessary for animal growth. For feed, it contains a lot of nutrients, and has a very high value in the feeding process. In order to better refine feed, help animals better absorb fe

5、ed, reduce the feeding cost of animal husbandry, realize automatic feeding, and help poor areas win the battle of poverty alleviation, this graduation design designed a feed grinder. This design mainly starts from two aspects, one is the crushing capacity, the other is the screening efficiency. The

6、finished product is a feed crusher with convenient operation, simple structure, high efficiency, low energy consumption and high safety. The structure of the feed agitator designed in this paper is simple. It belongs to one kind of hammer agitator. Its power source is electric motor, the driving mod

7、e is belt driving, and the mixing plate used is hammer plate. During operation, the hammer is driven by the rotation of the rotor. In the process of rotation, the hammer hammers the feed countless times to break the feed. When the feed is small enough, it can pass through the screen, then flow throu

8、gh the powder outlet pipe, and finally flow out of the outlet. Generally speaking, different feed needs different sieve hole diameter.Keywords: Feed; blender; hammer; sieve引 言改革开放以来，我国的畜牧业得到了突飞猛进的发展，现阶段的牛羊产量约是改革开放前的20倍左右。因此，饲料在畜牧业中所扮演的角色变得越来越重要。当然质量好的饲料可以更加有利于动物的生长，因此本次毕业设计设计了一种饲料搅碎机。对于畜牧业来说，饲料是它发展进

9、步的物质基础，它的发展水平直接决定了畜牧业的发展前景，甚至可以说它直接关系到国民经济的发展。故饲料问题是我们必须解决的一个重要问题。对于现阶段的中国来说，粮食产量与我国人口数量相比仍然不高，所以为了更好的推动畜牧业的发展，从长远来讲，我国必须要充分发挥我国特有的优势粗饲料产量丰富。为更好的利用我国这一优势，本次毕业设计设计了饲料搅碎机。现阶段，我国经济高速发展，在多个领域都有了很大的成就，尤其是饲料搅碎机行业得到了突飞猛进的发展，我国每年通过饲料搅碎机加工饲料的总加工量可达2亿多吨。饲料搅碎机作为饲料加工的主要装备，是决定饲料加工质量好坏的重要因素，所以恰当的掌握搅碎技术，选用适当的饲料搅碎机

10、是饲料生产不可忽视的问题。1 绪论1.1 本课题的研究目的和意义近年来，随着我国科学技术的高速发展，饲料搅碎机行业得到了突飞猛进的发展，我国每年通过饲料搅碎机加工饲料的总加工量可达2亿多吨。饲料搅碎机作为饲料加工的主要设备，对饲料质量、饲料报酬、饲料加工成本均有一个重要的影响，所以恰当的掌握搅碎技术，选用适当的饲料搅碎机是饲料生产不可忽视的问题。因此，本次毕业设计设计了一种饲料搅碎机。随着经济的高速发展，我国的饲料产业已相对成熟，逐渐成为国民经济中所不可缺少的一部分。饲料产业不仅牵连着养殖业，也牵连着种植业。就种植业来说，我们每年都能利用玉米、大豆和菜粕等植物来作为饲料原料，制作饲料。就养殖业

11、来说，我们所养的鸡、牛和羊等动物，很大程度上提高了我国的奶、肉和蛋等产品的产量，进而提高了人们的生活质量，是我们日常生活中必不可少的一个产业，该产业带来的好处是不可替代的。正因如此，为了提高饲料的加工质量本次毕业设计设计了一种饲料搅碎机。常见的饲料搅碎机如图1.1所示。图1.1 饲料搅碎机对于饲料来说，它的原料基本不能直接使用，大约有80%的原料需要搅碎。以2008年为例，我国的总饲料产量为1.45亿吨，然而需要搅碎的原材料大约为1.17亿吨，基本占到了80%。现阶段，饲料行业正在高速的发展，饲料的产能也被大大的提高，因此饲料搅碎机的市场需求是非常大的。本次设计的饲料搅碎机属于锤片式搅碎机，它

12、的搅碎程度可以直接影响到饲料的产量以及饲料的好坏。饲料搅碎机可以很大程度上提高搅碎效率，降低制作饲料的成本，进而可以间接影响到蛋、肉和奶在日常生活中的价格，所以饲料搅碎机的作用是非凡的。本次设计的饲料搅碎机，提高了搅碎物料的分离能力，提高了饲料的生产效率，为一些生产饲料搅碎机的企业提高搅碎机性能提供了理论依据1-2。众所周知，我国是世界上有名的农业大国，我国在农业发展上的一个战略目标是实现农业现代化。我们国家每年都会在农业方面提供补助，例如粮食补助等，这足以看出我国对农业发展的重视。我国正在支持并且鼓励农民使用先进的机械设备来生产，这不仅可以提高农产品的产量，也可以提高它的工作效率。因此为了更

13、大程度上推进畜牧业的发展，本次毕业设计设计了饲料搅碎机3。1.2 国内外研究现状及其存在问题从上世纪90年代开始，我国多个农机企业开始进行改革，以适应发展的潮流，其中最有名的是扬州粮机厂和江苏溧阳粮机厂。除此之外，绝大多数的企业都迈出了关键性的一步，即大力引进外国先进技术，并依据现阶段全球饲料搅碎机的发展技术，大力研发搅碎机。最终，我国研制出了水滴王，水滴王的功率可达到160200kW。水滴王如图1.2所示。图1.2 水滴王在不同的国家，制造饲料所用的原材料一般是不同的，搅碎方式也是不同的。因为不同的国家有不同的气候，适宜种的农产品也不同。对欧洲来说，由于它们的谷物非常少，所以一般采用混合搅碎

14、；对美国来说，它们的饲料一般都是用占比50%的玉米作为基础，基本不会使用燕麦等农作物。美国最常用的饲料搅碎机为锤片式搅碎机，该搅碎机发展方向有两个方面，一个方面是扩大筛板面积，另一个方面是筛板安装位置。对于美国的锤片式饲料搅碎机来说，若想更换筛板必须先停机后更换，而欧洲其他国家生产的锤片式饲料搅碎机，由于它们的筛板是从轴端插入的，所以不需停机就可更换。除此之外，还有一些国家的饲料搅碎机能实现自动的遥控换选筛。锤片式饲料搅碎机如图1.3所示。图1.3 锤片式饲料搅碎机目前，我国研究农业机械的专业人员还不是很多，并且能测试的设备也不太多，不能很好的发现部件的各参数对机器工作过程中带来影响，所以在对

15、机器进行设计时，所需的时间较长，并且由于现阶段我国的饲料搅碎机研发水平还不是很高。因此，饲料搅碎机还需要进行创新，使它能进一步推动养殖业的发展，进而提高经济效益4-6。1.3 设计的关键问题及解决思路本次设计设计了一种饲料搅碎机，它的结构形式为锤片式，筛片结构为水滴型，它的进料口设置在顶端，最大的特点是效率高、操作容易以及可以有效的解决搅碎机常见的过载现象，使机器工作稳定。本次设计的搅碎机动力由电动机提供，通过电动机来带动搅碎机工作，进而搅碎饲料，饲料在搅碎室受到锤片的作用，搅碎成细小的颗粒从筛板流出，本次设计要求成品粒度为0.1-2mm。关键问题如下：（1）根据饲料搅碎机的生产率选择合适的配

16、套功率；（2）确定传动方式；（3）根据配套功率设计搅碎室宽度B、锤片数Z、转子直径D等；（4）画出零件图和装配图；（5）对轴和键进行校核计算；（6）制定搅碎机的注意事项、日常维护和检修方案。1.4 未来趋势随着经济社会的飞速发展，我国饲料搅碎机行业的发展不再按部就班，它的未来发展趋势如下：（1） 调整产业布局促进行业发展；（2） 加大技术研发力度提升企业核心竞争力；（3） 充分发挥自身优势积极参与国际竞争。2 饲料搅碎机结构的分析2.1 各类搅碎机特点的比较与选择2.1.1 冲击式搅碎机目前，常见的冲击式搅碎机基本都具有内分级结构，但是它仍存在一些问题，如分级系统和搅碎腔结合仍不完善，主要体现

17、在分级系统中叶片的设计方面。现阶段来说，大多数的企业在生产搅碎机时都过度关注它的结构部分，从而容易忽视它的分级系统结构，致使所生产出来的搅碎机在工作过程中并不是很理想。2.1.2 振动搅碎机振动搅碎机的种类是多种多样的，常见的有水平型气流磨、旋转式气流搅碎机、对冲式气流磨等。虽然种类很多，但它们的搅碎原理基本相同均是依靠冲击。它的工作过程是运用气流推动物料，使物料与冲突板接触，产生的冲击足以搅碎物料。对于振动搅碎机来说，它的适用范围非常广，不仅可以用来搅碎农作物，还可以用来搅碎废金属，进而可以起到保护环境以及提高废物利用率的作用。振动搅碎机的气体是从喷嘴处喷出的，并且由于喷嘴处温度不高，所以它

18、的工作效率低，成本高，这也限制了它的发展，所以主要应用在一些特殊的场合。近几年，我国所用的的搅碎方法也在不断创新，例如引用了超声波技术等。2.1.3 胶体磨胶体磨是近些年新研发出的产品。它在工作过程中依靠高速旋转、冲击和摩擦来搅碎物料，可连续工作，可实现无级调速。它最大的缺点是要求严格，对固液浓度比必须满足一定的条件才能使用，并且在一些特殊的条件下，必须磨多次才能达到要求。2.1.4 锤片式搅碎机锤片式搅碎机是目前国外最常用的搅碎机，它的工作原理是在搅碎室内转子带动锤片高速转动来反复锤击物料，因为转子的转速高所以它的离心力大，会使物料在搅碎室内反复与筛板摩擦，当物料的大小小于筛板孔的直径时，物

19、料便会流出。因此，可以通过改变筛板孔直径的方式来控制物料搅碎的程度。锤片式搅碎机的转子为双圆盘结构，两圆盘之间有架板，既可以起到支撑的作用，又可以起到风机叶片的作用，转子高速旋转易产生负压，负压可以更好的使机器进行高负压进料和高压差排料。锤片式搅碎机的特点为结构简单、操作方便、低噪音和高效率等。它的应用范围非常广，包括畜牧、食品、机械和化工等行业。2.1.5 齿爪式搅碎机对于齿爪式搅碎机来说，它主要是依靠打击来击碎物料的。它的结构主要有出料口、转子、进料口、有包角的环筛等。当机器正常工作时，物料从进料口进入搅碎腔，之后落入搅碎室，在搅碎室中物料会受到定齿的支撑和动齿的冲击碰撞，经过冲击碰撞后，

20、物料会被击碎，然后从筛板孔中流过，最后从排料口排出。定齿盘和动齿盘的圈齿数是不同的，动齿盘三圈定齿盘两圈，二者的齿形都是扁矩形。该机器最大的缺点是粉尘大。对于饲料来说，它的主要成分来自于植物，因为植物含有大量的木质素和纤维素等糖类物质，所以在加工时要想克服植物的韧性搅碎植物，必须要在多个力的共同作用下进行，如搓擦力和剪切力。根据植物韧性好，并查阅相关技术资料，可确定本次设计的搅碎机为锤片式搅碎机。因此，本次毕业设计设计的饲料搅碎机为锤片式饲料搅碎机，筛片结构为水滴型，径向进料，物料受锤片与物料间相互撞击使其细碎。该型结构的机器的特点是成本低，生产效率高7-8。2.2 结构方案的确定对于搅碎机来

21、说，生产效率是非常重要的，所以对于影响生产效率的因素，必须最优选择。影响锤片式搅碎机生产效率的因素有筛片面积和筛孔率，筛孔率严重限制了生产效率，二者之间的关系如下式： （2-1）式中：G生产率(t/h); V物料通过筛孔时的平均速度(m/s); F筛片的有效筛理面积(m); P物料的容重(t/m)根据公式2-1可以看出，生产率和筛孔面积成正比，所以适当的增大筛孔的面积，可以有效的提高生产率。与传统的搅碎机不同，本次设计的饲料搅碎机的生产效率更高，并且使用性能更好。根据表2.1筛片参数对比，就可以看出本次设计的搅碎机生产效率比传统的搅碎机生产效率高。表2.1 筛片参数对比参数类型 筛片开孔率筛片

22、孔径(mm)粉碎室长度(mm)粉碎室宽度(mm)传统搅碎机碎机23.41.2150100本次设计搅碎机57.64180120通过网络调研以及查阅相关资料，现已可以确定出饲料搅碎机的结构，它主要是由转子、主轴、进料口、出料口、搅碎室、机架、筛片、锤片等装置组成。饲料搅碎机的整体结构是对称的，转子也不只仅可以沿正向转动，也可以沿反向转动。因此锤片磨损后，不需停车进行更换，只需通过调整转子的旋转方向来调换锤片。锤片式粉碎机结构图如图2.1所示。图2.1 锤片式粉碎机结构图图2-1中：1喂料斗；2闸板；3粉碎室；4转子；5轴；6锤片；7筛片；8出料口；9机架。2.3 工作原理当饲料搅碎机正常工作时，将

23、物料放入进料口，搅碎机的主轴在电动机的带动下高速旋转，物料从进料口进入搅碎腔，然后落入搅碎室，在搅碎室内，物料会受到高速旋转的锤片的打击，进而会将物料搅碎，之后物料会以一定的速度向筛片飞去，当其与筛片碰撞后，又会被进一步的击碎，此过程反复进行，直到物料能从筛片的小孔中流出为止，流出的物料最后从排料口排出。因此，可以通过改变筛片孔的直径来控制饲料的粒度，本次设计的机器最后能将饲料碎成0.1-2mm的小颗粒。工作过程可以概括为两部分，一部分为物料遭受锤片的冲击，另一部分为筛片和物料间以及锤片和物料间的摩擦9-10。饲料搅碎机工作原理图如图2.2所示。图2.2 饲料搅碎机工作原理图2.2中，1为出料

24、口，2为筛子，3为定齿盘，4为搅碎腔，5为控制板，6为进料口，7为动齿盘，8为带轮，9为主轴。3饲料搅碎机的参数选择对于饲料搅碎机来说，参数的选择是及其重要的，不同的参数对机器性能的影响是不同的，并且想要计算出参数和性能之间的关系也是非常困难的，因为参数之间的关系是复杂的。本次设计的饲料搅碎机类型，在国内所涉及的资料是非常少的，所以它的各项参数是与通用型搅碎机的性能进行比较的，并依据植物的加工工艺性和国内外相关资料来确定的。3.1 凿片的末端线速度现阶段，我国搅碎机的搅碎速度平均为，苏联的平均搅碎速度和我国相同，但是它们一般使用的搅碎速度为。对于凿片来说它的优点是冲击搅碎能力强，可进行加速空转

25、来增加搅碎能力，缺点是噪音大，并且加工茎杆物料时消耗的能量多效率不高。本次设计的机器主要是用来搅碎饲料，而饲料多是由植物组成，所以在加工过程中搅碎不仅要依靠剪切的作用，还需要搓擦的作用。因此，线速度可稍微取低一些，但还需考虑转子动平衡和轴承寿命等因素，故取。3.2 转子工作直径和搅碎室宽度转子工作直径和搅碎室宽度与配套动力之间有一定的关系，它们之间的方程式如下： （3-1）式中：系数，一般之间较为适宜； 配套动力（千瓦）； 转子工作直径（mm）； 搅碎室宽度（mm）；3.2.1 转子工作直径转子直接影响到动力的大小，当动力一定时，机器的大小与转子的直径成正比，即转子的直径越大机器也就越大，消耗

26、的材料也就越多，经济性也就越不好。而当转子直径较小时，为了使线速度达到要求，必须要提升主轴转速，当主轴转速过高时，由于离心力的影响，会导致搅碎效率下降，影响生产。因此，根据实际生产需要以及转子速度和凿片线速度，确定转子直径为。所设计的转子形状如图3.1所示。转子工作直径的计算公式如下： （3-2）式中：凿片线速度（m/s），V=60m/s 转子转速，由计算得：，取。图3.1 常见的转子形状图3.2.2 搅碎室宽度B对于搅碎室来说，如果太宽的话，会导致物料分布不均，在加工时搅碎的不够彻底。若太窄的话，部分物料被搅碎的不够彻底，且搅碎能力和效率都不高。由于物料多为植物，根据机械设计手册搅碎室宽度应

27、适当取大一些，故确定搅碎室宽度。由式可得：，故满足要求。转子工作直径与搅碎室宽度之间的公式为: （3-3）式中：为经验系数，一般故，又因为，故取。因此，由上式可以得知，当时，。3.3 转子转速和锤片与齿板间隙3.3.1 转子转速根据搅碎机转子直径，线速度和现实加工要求，转子转速的计算公式如下： （3-4）故。3.3.2 锤片和齿板间隙对于凿片和齿板间隙来说，如果没有取好，会产生一定的影响。间隙过大的话，很容易导致凿片和齿板发生剧烈的磨损，进而导致生产率降低，并且很难满足粒度要求。如果间隙过小的话，搅碎室的容积就会变小，消耗的能量会增加。国内设计搅碎机系列正交试验结果如表3.1所示。表3.1国内

28、设计搅碎机系列正交试验结果种类间隙 谷物类秸杆类普通型锤片和齿板间隙48mm1014mm12mm根据表3.1，锤片和齿板间隙。3.4 搅碎机生产率和配套功率3.4.1 搅碎机生产率由于搅碎机的功率都是生产出机器之后才能够实际测量的，现只有根据经验公式进行初步计算，公式如下： （3-5） 式中：物料容重，饲料容重；转子转速，；物料所形成的环流成时影响的系数，取；进料造成不均匀影响的系数，取；下料口所对排料产生影响的系数，取；转子直径；粉碎室高度；因此，生产率为。3.4.2 配套功率搅碎机搅碎的功率可以由如下经验公式得到： （3-6）式中：系数，取; 生产率，。故，所以配套功率。故本次设计的饲料搅

29、碎机各参数如下表3.2所示。表3.2 饲料搅碎机参数表参数数值凿片的末端线速度转子工作直径搅碎室宽度转子转速锤片和齿板间隙搅碎机生产率配套功率4 饲料搅碎机的零件设计4.1锤片的选择锤片式搅碎机各锤片性能比较如下表4.1所示：表4.1 常见锤片使用性能比较锤片类型 使用性能矩形锤片 适用范围广，制造方便。焊耐磨合金延长使用寿命，制造成本较高。尖角锤片 适于搅碎植物物料，但不耐磨。环形锤片在工作中磨损均匀，但结构较复杂。锤片是饲料搅碎机中最重要的零件之一，它之所以重要是因为它是主要的加工件，它最大的缺点是在工作中易磨损。本次设计选用的锤片形状为矩形锤片。常规锤片材料存在一定缺陷，在锤片强化设计中

30、，为克服低碳钢、中碳钢的缺点，需对锤片表面进行硬化处理，即在锤片的棱角处加焊碳化钨合金，堆层厚一般大于一毫米小于三毫米。因此，选择锤片的材料为65Mn钢19-20。图4.1为锤片的结构和三维图。图4.1 锤片的结构和三维图锤片数目的计算公式为： （4-1）式中：锤片厚度，搅碎植物时：；搅碎茎秆时：；搅碎骨头和贝壳时：； 锤片配置密度系数，它的大小根据搅碎粒度选择，数值越小搅碎粒度越大。 故锤片的数目为。因此，取锤片的数目为整数即12片。锤片材料为65Mn钢，两端工作区热处理后硬度为HRC5662，锤片的排列方式选择为对称交错式，该方式的优点是平衡性好，因为锤片分布是均匀的，且4根销轴上的合力作

31、用在同一平面上，所以锤片的结构是完全对称的。4.2 筛子设计筛子是控制饲料粒度大小最重要的零件，它主要是通过改变筛孔直径的大小来控制饲料粒度的大小，它属于排料装置，与锤片一样都是易损件。它主要安装在转子下方半周处，当搅碎物料时，针对不同的物料可以选择不同的筛子，如底筛或环筛。本次设计所用的筛片是根据现有标准的锤片式搅碎机来选择的，选择的材料是2mm厚的优质钢板，加工方式为冲孔加工。筛孔的形状不仅有圆孔还有长孔，根据设计要求，本次设计的筛孔为2mm的圆孔。筛板开孔率如表4.1所示。表4.1 筛板开孔率项目孔径/mm筛孔径/mm0.60.81.01.21.522.533.54孔间距/mm1.61.

32、82.02.22.533.544.55开孔率/%12.617.822.523.432.44046505457.6图4.2 筛子结构4.3 锤筛间隙设计所谓锤筛间隙，即转子旋转时筛板内表面和锤片末端的距离，如图4.2所示。锤筛之间的距离直接决定了搅碎室内物料层的厚度，若物料层过厚，搅碎过程可能会不彻底，容易导致筛孔堵塞，严重的话会损坏机器。若物料层太薄，物料还没彻底搅碎，对饲料的粒度会有影响。影响锤筛间隙的因素有物料的种类和筛孔的直径，所以选择时应在满足物料要求的前提下选择合适的筛孔直径。查阅机械设计手册可知，谷物类的间隙一般为，秸杆类。因此，本次设计选锤筛间隙为。锤筛间隙如图4.3所示。图4.

33、3 锤筛间隙4.4 转子设计本次设计的转子结构为双圆盘结构，两个转子之间的定位是依靠套筒和键来实现的，并且由于锤片高速旋转时会产生负压，所以轴向高负压进料和高压差排料是更加容易实现的。转子结构和三维图如图4.4所示。图4.4 转子结构和三维图4.5 喂料装置设计将喂料方式设计为径向顶部喂料，这样设计的好处：（1）填料方便，结构紧凑，方便调节，容易和其他机器结合使用，由于重力的原因可提高排料能力；（2）进料口的四周与水平面夹角为最合理的，可以使物料更容易到达搅碎室。喂料装置如图4.5所示。图4.5 喂料装置4.6 闸板设计闸板板式选择的是手动控制式，它主要的作用是控制物料的大小以及物料进入搅碎室

34、的速度，其结构如图4.6所示。图4.6 闸板4.7 搅碎室设计锤片式搅碎机常见的搅碎室形状为圆形，圆形搅碎室存在物料层环流运动。当物料进入圆形搅碎室时，锤片在转子的带动下旋转，并锤击物料形成物料层。物料层会在锤片的带动下做圆周运动且与锤片的运动方向相同，此时物料层环流运动的速度不高，约为0.7倍的锤片速度。因为是圆形搅碎室，所以在环流层离心力的作用下，会使质量大的颗粒在外，质量小的颗粒在内，这样将导致排料困难且搅碎不均匀，会使多部分的物料不是从正面击碎的，而是被偏心力从侧面击碎的，并且物料的中心和击打点之间会产生一个旋转力矩，进而使物料更不容易被搅碎，还会造成能量损耗增加。因此，由于圆形搅碎室

35、存在物料环流气流层和偏心冲击现象，所以大多数搅碎室为圆形的锤片式搅碎机，它的工作效率较低。故可以通过改变搅碎室的形状来提高锤片式搅碎机的效率21-22。因此，为了更好的提高锤片式搅碎机的搅碎效率，本次设计搅碎室的形状为水滴型，如图4.7所示。正如图中所示，搅碎室的形状如水滴一般。因为搅碎室为水滴状，所以筛片也是水滴状。水滴型搅碎室，可以有效的改变物料层的分布位置，进而可以减少物料环流运动带来的影响。当物料层在水滴型搅碎室内环流运动时，气流层会被破坏，无法使物料进行高速移动，且物料不会一直做圆周运动，也会做一段直线运动，可以减小加速度，使搅碎更加均匀。故水滴型搅碎室可以提高搅碎效率。图4.7 圆

36、形粉碎室（左）；水滴形粉碎室（右）5 传动方案的设计 根据饲料搅碎机的工作原理和工作环境，在设计时考虑它的质量、运动性能和生产条件，可知最适宜的传动方式为V带传动，V带具有一定的挠性可缓冲吸振，且V带传动具有结构简单以及成本低的特点11-12。5.1 电动机选择 通常根据饲料搅碎机的饲料生产能力Q，来确定所选饲料搅碎机功率的大小P，一般来说功率过大或过小都会对机器造成影响。对于功率的计算，常用以下公式： （5-1）不同的饲料，要求的粗细程度不同，若想得到更细的饲料，系数的值一般取的较大，反之，取得较小。查阅相关资料可取Q为100千克每小时，即；查机械设计手册，可选电机型号为Y型三相异步电动机Y

37、90s-213-14。电动机主要性能如表5.1所示，电动机主要外形安装尺寸如表5.2所示。表5.1 电动机主要性能性能型号额定功率满载转速额定电流A效 率%功率因数电动机质量Y90s-21.528403.44780.782.322表5.2 电动机主要外形尺寸尺寸型号中心高H外形尺寸L(AC/2+AD)HD底脚安装尺寸AB地脚螺栓孔直径K轴伸尺寸DE装键部位尺寸FY90s-29031024519019014010245085.2 带传动的设计计算5.2.1 确定计算功率功率的计算公式如下： （5-2）式中：为工作系数，为额定功率；故。5.2.2 选择V带的带型根据计算功率和转速，参考图5.1普通

38、V带选型图，选择V带带型。因为Y形带的主要作用是传递运动，所以没在图5.1中列出。本次设计的传送带主要作用也是传递运动，所以选Y型带。图5.1普通V带选型图5.2.3 确定带轮的基准直径并验算带速（1）拟确定主动轮的基准直径可初选它的基准直径为，参考机械设计手册选大带轮的基准直径，。1. 验算带速VV带速的计算公式如下： （5-3）故。又因为，所以V带带速满足要求。（2）计算从动轮的基准直径参考机械设计手册，可知计算从动轮基准直径的公式为： （5-4）故，取整圆为。5.2.4 确定中心距a和基准长度L（1）参考机械设计手册，可初选中心距。（2）计算带所需的基准长度带基准长度的计算公式为： （5

39、-5）查机械设计手册，取带基准长度为1120mm。（3）计算实际中心距a 中心距的计算公式为： （5-6）故中心距为。中心距的变化为：；（4）验算小带轮上的包角小带轮包角计算公式为： （5-7）故。（5）计算带的根数z带的根数计算公式为： （5-8）式中：包角系数； 长度系数；功率增量；故V带根数为，取2根。（6）求作用在在带轮轴上的压力带轮轴上的压力的计算公式为： （5-9）根据机械设计手册可知，Y型带的单位长度质量，因此可得。带上的实际拉力大于带运动的最小拉力，即时，最小拉力的计算公式为： （5-10）即作用在轴上的压力为。5.3 带轮的结构设计对于带传动来说小带轮所受的冲击要比大带轮多，

40、所有小带轮的材料要比大带轮的更好一些。本次设计小带轮的材料选HT150，根据小带轮的基准直径，可取小带轮的结构为实心式。图5.2为普通V带轮的轮槽，根据表5.3，可知Y型槽的结构尺寸，。表5.3为普通V带轮的轮槽尺寸表。图5.2 普通V带轮的轮槽表5.3 普通V带轮的轮槽尺寸表槽形尺寸型号YZABCDE1.62.02.753.54.88.19.64.77.08.710.814.319.923.45.38.51114192732812151925.53744.567911.516232855.567.5101215B，为带根数表5.3中各字母所表达的含义已在图5.1中标出，故在设计时可参考Y型带

41、各参数所对应的位置。图5.3为小带轮结构图15-18。根据V带的性质选大带轮的材料为HT150，大带轮的基准直径，根据，故大带轮的结构为腹板式。图5.4为大带轮结构图。图5.3 小带轮结构图图5.4 大带轮结构图6 主要部件的设计与校核6.1 轴的设计6.1.1 计算主轴上的功率、转速、转矩主轴上的功率的计算公式为： （6-1）式中：带传动的传动效率；轴承的传动效率；电机功率。故主轴上的功率为。根据上文可知主轴转速。主轴转矩的计算公式为： （6-2）故主轴转矩为。6.1.2 初步确定轴的最小直径本次设计选择的轴的材料为45钢，并做调质处理，初取轴的最小直径为，在本次设计的轴中有两个键槽，轴最小

42、直径计算公式如下： （6-3） （6-4）故；，查手册取。6.1.3 装配方案转子、套筒、转子从左边装，轴承各从两边装。6.1.4 轴的结构图对于轴的材料来说，主要有碳钢和合金钢两种。与合金钢相比，碳钢的价格更低廉，且不易应力集中。碳钢不仅可以用热处理来提高耐磨性和耐腐蚀性，也可以通过摩擦和化学热处理来提高抗疲劳强度。故本次设计采用45号钢作为轴的材料，调制处理。轴的结构如图6.1所示，轴的三维图如图6.2所示。图6.1 轴的结构图图6.2 轴的三维图6.2 轴的校核6.2.1 求水平面的支反力水平面的支反力计算公式为： （6-5） （6-6）式中：为单根皮带预紧力因此，。根据可知：；故可解出

43、。根据可知：；故可解出。6.2.2 求垂直面内的支反力垂直面内支反力的公式为： （6-7）故，。根据可知：故可解出。根据可知：故可解出。6.2.3 求水平面内的弯矩图弯矩的计算公式为: （6-8）故有；。6.2.4 求垂直面内的弯矩图弯矩的计算公式为： （6-9）故有；。6.2.5 合弯矩合弯矩的计算公式为： （6-10） （6-11）故有；。6.2.6 扭矩扭矩的计算公式为： （6-12）故有。6.3 键的选择与校核对于键来说，它的作用是传递转距，这个转矩是依靠轴上零件的周向定位来实现的，键的型号是非常多的，一般根据轴的直径和传动要求来选择键的型号。在本次设计中，第一个键处轴的直径为20mm

44、，所以根据设计要求本处选择GB/T1096键6616，键的材料是45号钢，该处键的联接方式为静联接，键的许用挤压应力为，本次设计取键的许用挤压应力为。键的工作长度为，键与轮毂的键槽的接触高度为。键的挤压应力计算公式为23： （6-13）式中：传递的转矩，；轴的直径，；键的工作长度，；A型，；键与轮毂的接触高度，；键的宽度，；切向键工作面宽度，；键的许用切应力处，；键连接的许用挤压应力，；键的挤压应力合格条件为挤压应力小于等于许用挤压应力。键的挤压应力为，故联接处的挤压应力符合要求，键可以正常工作。第二处键所在的轴的直径为31mm，故选择键的型号为GB/T1096键10890。45钢依旧是键的材

45、料，此处的联接方式依旧为静联接，根据上文所述，键的许用挤压应力为，本次设计取键的许用挤压应力为。键的工作长度为，键与轮毂的键槽的接触高度为。故键的挤压应力式为：式中：各字母含义与公式6-13相同。键的挤压应力合格条件为挤压应力小于等于许用挤压应力。键的挤压应力为，故联接处的挤压应力符合要求，键可以正常工作。6.4 销轴的设计计算计算销轴的支承反力、扭矩及转矩：销轴支撑反力的计算公式为： （6-14）故支反力大小为：支撑反力图如图6.3所示：图6.3 支撑反力的计算销轴扭矩的计算公式为： （6-15）故扭矩的大小为：销轴扭矩图如图6.4所示：图6.4 扭矩的计算销轴转矩的计算公式为： （6-14

46、）故销轴转矩的大小为：。销轴的弯矩图如图6.5所示：图6.5 弯矩的计算6.5 轴承6.5.1 轴承的选择轴承的选择取决于轴的直径，一般来说不同的直径选择不同型号的轴承。本机器中主轴会穿过搅碎室，主轴的两端依靠机架来固定，轴承的作用是可以承受因锤片转速过高而产生的径向力以及防止轴发生轴向串动。因此，本次设计选用深沟球轴承。本次设计主轴上共两处需要安装轴承。第一处，安装轴承处轴的直径为25mm，所以轴承的内径应该为25mm，在根据本次设计选用深沟球轴承，故选择型号为6007GB/T27694的深沟球轴承。另一处，安装轴承处轴的直径为25mm，所以轴承的内径应该也为25mm，选择型号也为6007G

47、B/T 27694的轴承。所选的轴承参数表6.1如下：表6.1 所选轴承参数表部位尺寸内径25mm外径37mm齿宽7mm6.5.2 轴承的润滑和密封对于机器来说，没有润滑的话，它的工作效率是非常低的，甚至很难正常的工作，所以润滑是提高工作效率必不可少的手段。润滑剂在机械设备工作中的作用如下：（1）减少摩擦与磨损；（2）散热；（3）清洗工作表面；（4）提高密封效果。不同轴承的润滑方式不同。对于滚动轴承来说，它的润滑方式是根据dn值来选取的，其中d为滚动轴承内径，n为滚动轴承转速，具体选择方法如表6.2所示。表中所列的各项数据是润滑方式选取的下线，也就是最低程度选择的润滑方式。根据上文的轴承内径和

48、轴承转速可以计算出dn值。因此可以选择润滑方式为注脂润滑，可以给油杯加注润滑脂。润滑脂的优点是灵动性好、承载能力强、流动损失小。润滑脂的缺点是在工作过程中会产生大量的热，所以在装脂时，装脂量不应太多，一般应控制在可填充空间的1/31/2。表6.2 滚动轴承dn值与润滑方法轴承类型油润滑脂润滑浸油润滑浸油润滑压力供油润滑油雾润滑深沟球轴承dn16254060606.5.3 轴承的密封轴封的作用是防止灰尘水分等进入轴承，本次设计选择的轴封形式为接触式密封，用毛毡圈进行密封。6.5.4 轴承端盖的设计轴承端盖的尺寸计算如下：；轴承端盖结构如图6.6所示：图6.6 轴承端盖结构6.6 轴系零件的定位6

49、.6.1 轴向定位为了防止轴上零件发生沿轴向的移动，最好的方法是对零件进行轴向定位。根据零件的安装位置和轴的结构，对零件进行轴向定位，常见的定位方式有销轴、轴端挡圈和套筒定位。在本次设计中也用到了一些定位，具体请看零件图。6.6.2 周向定位周向定位主要是用键来定位，它可以使轴上零件不发生周向跳动且传递转矩。对于键来说，它有许多种种类，一般根据设计要求来选择用什么种类的键。根据传动的要求，本次设计选用的键为圆头普通平键，该键的工作面是两侧面，并且轮毂槽底和上表面间有间隙。普通平键的好处是结构简单、装拆方便和定心性好。6.7 机架设计锤片式搅碎机的安装，需要根据具体情况具体分析。一般来说，工作地

50、点不需要经常移动时，将其用地脚螺栓固定在坚固的木质机架上。当工作地点需要经常移动时，将搅碎机和动力机安装在同一个机架上即可。对于整机的固定来说，可用角钢焊接成一个机架。6.8 箱体的设计对于箱体的安装设计来说，首先选择它的材料为铸铁，然后它的结构尺寸依靠安装距离来确定。其技术要求是：1.装配前所有零件进行清洗，机体内壁涂耐油漆；2.在轴承润滑油杯中加入润滑油；3.箱体边缘处捏合要紧凑，边缘要对齐。7 饲料搅碎机注意事项、维护和保养本次设计的饲料搅碎机是一种依靠锤片高速旋转来搅碎物料的农用机械。如果不能正确的使用以及维护它的话，不仅会减少搅碎的效率，也会影响搅碎机的寿命24-25。7.1 锤筛间

51、隙锤筛间隙对于饲料搅碎机的工作性能有很大的影响，该锤筛间隙指的是筛片与锤片底部之间的距离。锤筛间隙对饲料搅碎机的性能影响如下：当间隙过大时，进入搅碎室的物料，物料的下半部分很难与筛片接触，因此机器运转时，它被锤击的次数比较少，与此同时筛片对物料的摩擦也会逐渐减弱，严重了会导致筛片堵塞，影响搅碎机的工作效率。当间隙较大时还有一种情况，即当间隙达到一定程度时，会导致筛片上很大一部分的物料运动速度降低，也会导致筛片堵塞，影响搅碎机的工作效率，最终导致生产效率低。当间隙过小时，由于摩擦力的影响，物料通过筛片的速度会减慢，导致外圈物料被锤击的次数增多，里面的物料被锤击的次数少，物料被搅碎不彻底，并且由于间隙小的原因，部分物料不易通过筛孔，搅碎时摩擦力会增大，会使饲料过于细，很难排出，进而会影响到机器的使用寿命以及成品的质量。对于搅碎物来说，它应该比较干燥。之所以要求搅碎物要干燥的原因是干燥的搅碎物不会堵住筛孔，可以保证搅碎机的生产率和减小能量损耗。7.2 筛孔直径和机器平衡对于筛孔直径来说，它直接影响了成品饲料的粒度。除此之外，它还影响了搅碎机的耗电量。对于饲料来说，它的粒度为0.25到0.33倍的筛孔直径。筛孔的直径与度电量成正比，直径越大度电量越高。但是筛孔越大，则物料越粗