小型对辊磨粉机结构设计

1、小型对辊磨粉机结构设计摘 要摘要：本设计是小型对辊磨粉机的结构设计，主要包括：机架和磨辊设计、喂料机构设计、传动机构设计、筛粉机构设计。本设计工作原理是利用一对水平放置的等径齿辊（或光辊），采用链条传动将快辊上的力传递给慢辊，达到不等速且相对旋转的工作方式，以剪切、挤压、研磨（或挤压和研磨）的方法将小麦粉碎，通过筛粉机构打散物料促使麸皮和面粉分离提取出来。本机的工作效率高，既适合小型面粉厂又适合个体家庭。本设计主要特点在于所设计的机构简单，实用性强，便于加工。其所用的材料便宜，所以本机的制造成本很低。本设计所设计的磨粉机具有成本低，效率高的特点。关键词：对辊磨粉机，链条传动，筛粉机构Desig

2、n for the structure of small Roller millABSTRACTABSTRACT：The thesis is about the design of the Small Roll Mill, mainly including: the Machine Frame and Grinding Roll design, Feeding Machine design, and Sifter Machine design.The principle of the design is a method which is in different speed but rela

3、tive rotation, using a pair of horizontal and same radius pin-roll to transmitting power from the fast roll to the slow one through chains, and smashing wheat by cutting, squeezing and grinding then separating the flour from bran by breaking materials up through the sifter machine. The machine has a

4、 high efficiency, which is suitable for small flour-factory but also an individual family. The main feature of the design is simple, practical and easy to process. The materials are cheap, so the manufacturing cost of the machine is very low. The design of the milling machine has the characteristics

5、 of low cost and high efficiency.KEY WORDS: The roller mill, chain drive, screening mechanism目录前言1第1章 绪论21.1 课题背景21.1.1 磨粉机的使用现状21.1.2 磨粉机的分类21.1.3 对辊磨粉机的特点21.2 课题研究现实意义21.3 设计的主要研究内容3第2章 设计方案的确定和关键技术的解决方法42.1 总体结构与主要工作构件42.1.1 机架42.1.2 外形42.1.3 与机架有关部分42.1.4 磨辊及其支承与冷却52.1.5 磨辊与轴系零件的连接62.2 传动系统62.2.

6、1 快辊拖动62.2.2 辊间传动72.3 操纵系统82.3.1 料门调节机构82.3.2 筛粉机构9第3章 本机工作原理与操作方法103.1 工作原理103.2 操作方法103.3 本机的结构特点103.4 换辊操作步骤113.5 关于噪声控制与污染问题11第4章 计算部分124.1 动力计算、选配电机124.2 三角带传动设计124.3 链轮减速箱设计144.4 磨辊受力分析154.4.1 磨辊轴的结构设计154.4.2 磨辊受力分析154.5 磨辊轴承的选择计算184.5.1 磨辊轴承的选择184.5.2 轴承校核设计184.6 慢辊轴的强度、刚度校核204.7 料门机构设计214.8

7、主要设计参数21结论23谢 辞24参考文献25前言随着农村的经济政策全面落实，特别是对承包责任制的推广，极大的调动了广大农民生产的积极性，农业生产出现了快速发展的形式。几年以来，农业连续获得丰收，使农民生活得到了改善，农民购买力也有了显著提高。因此，迫切想要购买小型、耐用、廉价、机械化程度高、能耗低、加工质量好的小型磨粉机械。目前市面上出现的产品不是价格贵，就是体积过于庞大，在国外的发达国家，他们的机械程度化较高，使用机械的时间比我们久，所以，相对来说，我们的一些机器并达不到所预期的程度，他们的机械是耗能小，效率高，而我们国家的相对于他们的就比较浪费资源，效率不高，由此，我们的目标是设计一种低

8、价小型磨粉机，致力于推广农村家庭对小型对辊磨粉机的广泛使用，使人们在解决生产问题的同时还不用投入太高的成本，大大提高了农业生产力和农民的积极性。本设计主要包括对机架和磨辊设计、喂料机构设计、传动机构设计、筛粉机构设计等等。本设计弥补了现存机器设备的一些不足，例如：体型小、耗电少、操作简单、易于上手、方便维修更换。 第1章 绪论1.1 课题背景 磨粉机的使用现状发展小型的面粉加工机械，与人们的日常生活密不可分。它作为发展农村经济和促进农业向现代化靠近，对提高人们生活水平，保障人们身体健康，为国家积攒资金起着至关重要的作用。我国农村目前已拥有农用类磨粉机械200万台左右，小型的面粉加工成套设备约5

9、000套。今后仍将继续大批制造和推广，而且还会为农村供应新型的小型面粉加工机械，因此设计和制造出一种低成本的、高效率的、价格合理的小型磨粉机正是目前所需要的。 磨粉机的分类现在应用广泛的的磨粉机有：雷蒙磨粉机、高压悬辊磨粉机、高压微粉磨、超压梯形磨粉机、高强磨粉机、锥式磨粉机、片式磨粉机、辊式磨粉机等，其中前五种主要用在工业，后三种用在农业生产中，而我们现在讨论的是农用型磨粉机。 对辊磨粉机的特点从使用状况来看，对辊磨由于具有产量高、稳定可靠、调节灵敏方便、电耗低、研磨用时短，面粉不会因高温影响降低产品质量等优点，是非常受欢迎的优良磨粉机械。对辊磨不仅能单机制粉，而且还能用多台对辊磨粉机联合生

10、产，特别适合于小麦加工。而对于锥磨和片磨，加工质量相对低于辊磨，将逐渐被淘汰。1.2 课题研究现实意义随着农村的经济政策全面落实，特别是对承包责任制的推广，极大的调动了广大农民生产的积极性，农业生产出现了快速发展的形式。几年以来，农业连续获得丰收，使农民生活得到了改善，农民购买力也有了显著提高。因此，迫切想购买小型、耐用、廉价、机械化程度高、能耗低、加工质量好的小型磨粉机械。目前市面上出现的产品不是价格贵，就是体积过于庞大，我们的目标是设计一种低价小型磨粉机，致力于推广农村家庭对小型对辊磨粉机的广泛使用，使人们在解决生产问题的同时还不用投入太高的成本，大大提高了农业生产力和农民的积极性。1.3

11、 设计的主要研究内容本设计对小型对辊磨粉机的结构设计，主要包括：1 小型对辊磨粉机机架、磨辊设计；2 小型对辊磨粉机喂料机构设计；3 小型对辊磨粉机传动机构设计；4 小型对辊磨粉机筛粉机构设计。本设计将对小型对辊磨粉机的机械结构进行设计。从各个机构和零件的布置来讲，可以说是创新设计；一般小型对辊磨粉机的辊间传动为齿轮传动，本设计改进为链条传动。第2章 设计方案的确定和关键技术的解决方法2.1 总体结构与主要工作构件 机架目前国内外的磨粉机机架制造方式分为三类：整体铸造式机架、墙板拼装式机架和焊接墙板式机架。整体铸造式机架：该机架整体性和刚性好，节省加工工时，而且质量稳定。但是，机架铸造较困难，

12、而且铸造技术要求较高，成本较高，不利于磨粉机的系列化。墙板拼装式机架：铸件的体积较小，尺寸较小，成本低，便于制造，便于安排布置其他零件，便于实现全封闭，而且对磨粉机的系列化有利。但是机架刚度较差，容易发生变形，且切削加工的工作量大。焊接墙板式机架：生产周期短，重量轻。但是焊接技术要求较高，焊接后机架产生变形及应力集中，必须采用热处理来消除应力集中。综合考虑以上各种机架的优缺点，本机采用焊接板墙式机架。 外形目前，按磨粉机的外形可分为：敞开式、半封闭式和全封闭式三类。本磨粉机采用半封闭式外形，所谓半封闭是指磨粉机除链轮、带轮等外露，而送料机构、磨辊、筛粉机构封闭的结构形式，它的优势是避免敞开式的

13、缺点而且还能得到一定散热，使零部件能得到较好的保护，而且操作安全可靠，改善人们的操作环境。 与机架有关部分料斗：本磨粉机的料斗采用不锈钢的材料，经久耐用，节省费用。罩壳：其采用焊接制成，结构简单，且拆装方便。图2-1 料斗罩壳实体 磨辊及其支承与冷却磨辊 辊体是作成空心的，外层选用冷硬铸铁，而内层选用普通的灰口铸铁，采用两次离心浇筑而型。辊轴采用45钢。辊体和辊轴采用过盈配合，对配合面加工后将辊轴用压力机压入辊体，然后再采用机加工制成。支承 在传统的磨粉机中，磨辊支承多采取滑动轴承。滑动轴承抵抗磨辊振动和承受冲击载荷的能力强、寿命长、滑动轴承的周向尺寸长、径向尺寸小、适合磨粉机墙板上的安排，滑

14、动轴承使磨辊的拆装更加方便，而且还易实现自位。但滑动轴承也有一些不足之处：其摩擦严重，使磨粉机消耗的功率增大，轴承发热严重，甚至会发生烧坏轴承的事故，滑动轴承精度较低，难以保证磨辊之间轧距的稳定性，因此会使磨粉机上产生空辊打击的事故，磨损后的轴瓦会出现径向间隙，更加不利于定心，使磨辊工作时发生径向跳动。滑动轴承因为需要稀油润滑，所以容易污染面粉，不符合卫生的要求，而且还要使用宝贵的有色金属。现代磨粉机几乎都使用滚动轴承，摩擦损失小，发热小，对磨粉机减少功率的消耗有很大作用。滚动轴承的回转精度高，可以保持快、慢辊间轧距的稳定。滚动轴承供应充足，节省了稀有金属的使用。滚动轴承采取黄油脂润滑，基本上

15、不会有污染的问题。但是滚动轴承也有缺点，其承受磨辊振动和冲击载荷的能力较差，寿命短。滚动轴承的径向尺寸大，在磨粉机上安排会比较困难，而且对拆装磨辊较为困难。对上述两种轴承综合考虑，本机采用调心球轴承。此轴承有自位的性能，且承受载荷较大。轴承座为单件，快、慢辊轴承座采用固定在机架上的方式。冷却问题 本磨粉机没有设计专门的冷却装置，而是利用空气自行冷却。 磨辊与轴系零件的连接绝大多数的磨粉机上，磨辊与轴系零件大带轮和同步轮的连接选用键连接。键槽减少了被连零件的承载面积，特别是会引起高度的应力集中，被连件也难以获得精确的定心。滑动轴承需要稀油润滑，容易污染面粉，不符合卫生要求，而且要用宝贵的有色金属

16、。现代磨粉机几乎全部采用滚动轴承，其摩擦损失小，发热小，对减少磨粉机的功率消耗有很大的作用。但是滚动轴承也有缺点，其承受磨辊振动和冲击载荷的能力较差，寿命短。滚动轴承的回转精度高，可保持快、慢辊间有稳定的轧距。但是，键连接具有简单、紧凑、可靠、成本低的优点。本机采用键连接。2.2 传动系统 快辊拖动快辊是由电机通过皮带及带轮带动的，对快辊的转速要求在450600r/min，确定快辊的转速要综合考虑动耗、产量和大带轮直径。如果转速过大，大带轮直径相对减小，产量增大，但动耗也增大；如转速过小，虽然动耗减小，但产量也减小，而且大带轮直径增大，影响整机的尺寸。若转速变化范围不太大，对产量的影响很小。所

17、以综合考虑上述情况，把转速定在550r/min左右。机快、慢辊间传动装置必须保证快、慢辊有较为准确的传动比，有一定的使用寿命，而且噪音要小，传动件在磨辊轴上应便于安装拆卸。磨粉机的辊间传动机构在空载时起传动 辊间传动功能要求 磨粉作用；在负载时，由于封闭功率的存在，起定速作用。负载时，存在封闭功率，使辊间传动链的松紧边对调转化，链轮齿的非啮合面磨损，磨粉机传动件的寿命降低，所以封闭循环功率是传动零件的设计依据。传动方式的比较确定 目前，国内外磨粉机辊间传动方式有：皮带传动，齿轮传动，链连传动，扭矩臂差动传动及双面同步齿形带传动。皮带传动 皮带传动的动力大，磨粉机的粉碎能力大，产量大，不需要润滑

18、，减小了污染性，对主、从动轮中心距变化的适应能力强，松和闸对皮带的传动性能影响较小，工作中的噪音小。但是，皮带传动的速比不准确，传动效率低，而且结构齿寸大，还不安全。所以使得它在磨粉机上的使用越来越少，已逐渐被淘汰。齿轮传动 齿轮传动的功率大，传动比准确，结构简单紧凑，便于密封，操作安全。但是，齿轮传动对中心距的要求严格，因此松合闸对传动性能的影响较大，噪音大，寿命低，需要系由润滑，而且因为有齿轮箱密封，所以显得笨重。对于一台磨粉机，要适应不同的辊径，必须要有几套齿轮备用。链传动 链传动对于松合闸引起的磨辊中心的变化对链传动性能的影响不大，能适应不同直径磨辊的使用，其传动比准确，缺点为：传动链

19、的承载能力不大，链传动对于主、从链轮的不同面度较为敏感，因此，两磨辊的轴向窜动将影响传动性能，所以传动链的寿命较低，传动机构的尺寸较大，链传动需用稀油润滑，链轮箱必须有可靠的密封，以防止污染，链轮的装拆也不方便。双面同步齿形带传动 双面同步齿形带传动集齿轮传动合带传动的优点于一身。其传动效率高，节能效果高，经济效益好，带与齿形轮之间往返间隙小，严格同步，不打滑，传动比准确，角速度恒定，不需润滑油，既节省油又不会产生污染，使用寿命长而且不需维修保养，使用速度范围大，因其轻而离心力小，所以可高速传动，也可低速高扭矩传动。带的使用伸长非常小，初张力也很小，带的运转生热小，还可以延长电机和轴承的使用寿

20、命，由于是圆弧齿，所以啮合圆滑，传动平稳，有一定的吸振作用，噪音小。负载容量范围大，整体结构简单，尺寸也较小。由于目前皆采用四个轮子传动，所以结构尺寸相对而言较大，而改成三个轮子，结构尺寸更小，更为紧凑，在整机上更便于安排。综上所述，本机辊间传动采用链传动。2.3 操纵系统 料门调节机构料门调节机构有以下几种：1 手动料门调节机构 结构简单，但不能根据进机物料量的变化自动调节料门的开启度，以至喂料量不均匀，如果突然断料就会造成磨辊相碰。2 气、液压连动料门调节机构 其灵敏度高，能随进机物料量的大小而改变料门的开启度，但是，对气、液压元件的质量要求高。3 电控制料门调节机构 其灵敏度高，结构简单

21、，能实现随动。但是增加了动耗。综合考虑以上几种机构，本机选用手动料门调节机构。图2-2 料门调节板2.3.2 筛粉机构本磨粉机采用打板圆筛进行筛理，其作用和平筛相同，但工作原理和结构与平筛有所不同，主要由前后轴承架、轴、圆筒、外壳、筛网、打麸板等零件组成。当轴旋转时，能产生一定的风力，进入筛内的物料由打麸板抛向筛面。并借打麸板的风力，强迫面粉通过筛孔。棕刷也和轴同时旋转，而且刷面和筛面相接触，它的作用主要是清理筛面，同时也强迫面粉通过筛孔，和打麸板共同完成筛理工作。筛网的材质选用锦纶（尼龙）筛网：由聚酰氨单丝纤维编制而成，耐磨、使用寿命长，高强度，综合使用效果优于蚕丝筛网和涤纶筛网，但锦纶筛网

22、在使用前要进行抗静电处理。筛孔的尺寸选择在300-60um。第3章 本机工作原理与操作方法3.1 工作原理本机采用的工作原理是利用一对水平放置的等径不等速相向旋转的齿辊（或光辊），以剪切、挤压、研磨（或挤压和研磨）的方法将物料粉碎。物料通过喂料辊均匀地进入磨辊的粉碎区内，物料被粉碎前与慢辊保持相对静止，与快辊保持相对滑动。物料在进入粉碎区时，慢辊相当于托板，快辊相当于刮刀，把物料刮开，接触到快辊齿的部分物料胚乳被快辊刮走，快辊齿够不到的物料其余部分仍与慢辊保持静止，直到出了粉碎区而落入料斗，粘在磨辊上的物料通过清理机构的清理作用也落入料斗，落入料斗的物料，通过自流卸料方式流入筛粉机构。然后由筛

23、粉机构对面粉进行筛分，分别出面粉和麸皮。3.2 操作方法将设备安装好后，先让机器在空载状态下运转，如果发现有不正常的现象应立即停车，调整好后再进行试车。反复进行调试，直到不再出现异常现象为止。当磨粉机进行工作时，首先根据磨粉机粉碎的物料，调整好磨辊距，启动机器，使磨粉机处于准备工作的状态。当喂料达到一定值时，打开料门，调节料门使其均匀下料，磨粉机就进入了工作状态。检验被粉碎过的物料是否符合面粉厂生产的工艺要求。如不符合要求，调节快慢辊之间的间距，直至被粉碎过的物料符合工艺要求，磨粉机就开始正常工作。3.3 本机的结构特点本机的设计综合了小型国内磨粉机的优点，并对某些结构进行了改进，使其更加完善

24、，可以说是一台先进适用的磨粉机。本机的结构简单、紧凑，实用性强，装、拆、检修方便，而且各个结构的尺寸都比较小。本机磨辊内平置，其喂料性能好；粉碎后的物料对无喷粉情况，拆换磨辊方便。磨辊轴上的大皮带轮和同步带轮均采用键联结，装拆方便。磨辊传动采用链传动。本机的第一级传动电机到大皮带轮，采用窄形（SPA）三角带。3.4 换辊操作步骤换辊时，打开上罩壳（与料斗一体），卸下罩壳，取下窄形三角带，取下同步齿形带，用内六角扳手拧松带轮端面的内六角螺钉，取下大带轮和圆筛带轮，卸轴承上端盖，拧螺栓，拆下轴承、轴承座，取出快辊，取出慢辊。3.5 关于噪声控制与污染问题由于本机的结构特点磨辊传动采用链传动，电机到

25、快辊传动采用窄形三角带，所以噪音较小，故没有采取专门措施来控制噪音。本机采用滚动轴承，用黄油脂润滑，避免了稀油润滑，所以污染性很小，故本机也没有采取专门措施控制污染。第4章 计算部分4.1 动力计算、选配电机电机功率计算公式： （4-1）n：快辊转速，550r/min；q：单位辊长上的压力，一般设计取值为500N/m；b：辊长度，0.5m；D：磨辊直径，250mm；：物料与快辊的摩擦系数，0.43；：物料与慢辊间的摩擦系数，0.49；：快辊与慢辊的速比，2.5；：机器效率（除圆筛）=；：轴承效率，0.98；：链条效率，0.90；：三角带效率，0.96；：圆筛效率0.80； ：电机功率。代入数值

26、，。见式（41）根据，选Y系列电机Y132M-4(7.5kW)，其同步转速为1500r/min，满载转速为1440r/min。4.2 三角带传动设计初取三角带轮直径为355mm,5槽。因工作载荷平稳，取，计算功率：选带型号：选SPA型带小带轮计算直径：所以，,取小带轮直径为130mm大带轮直径为所大带轮转速;验算带速，。在的范围内。初定中心距：取初算带长：取基准长度实际中心距： (4-2）小轮包角：求带根数：带速：传动比：带根数：由表11-9 表11-7 表11-12 表11-11 机械设计手册1227页取求轴上载荷：张紧力：（式11-21）轴上载荷：（式11-23）4.3 链轮减速箱设计齿数

27、：初取小链轮齿数取修正功率：工况系数，取1.0：主动链轮齿数系数，取0.9链条节距：根距修正功率小链轮转速由机械设计手册1GB/T 18150-2000 图1和图2选得链速v：有效圆周力F：分度圆直径：取 4.4 磨辊受力分析 磨辊轴的结构设计初步计算磨辊轴的结构尺寸：根据机械设计手册1中册p763,磨辊轴为实心轴，按扭转强度： (4-3) 取； ;按扭转刚度： 取，得 见式（4-3）因轴上有一键槽，将求得值放大5%，得同样的方法，对另一轴可得： 。故取 。 磨辊受力分析磨辊受力分析时：1 略去磨辊齿形及斜度的影响；2 略去磨辊支承处的摩擦阻力；3 略去三角带传动的损失；4 略去喂料传动中三角

28、带轮的作用力。以快辊受力分析为例：1）辊压力；2）三角带张力产生的力矩；3）通过物料对快辊的摩擦力（均布辊长上）；4）慢辊齿形带对快辊齿形带的拉力（张紧力） ，与z轴夹角；5）张紧力产生的扭矩 ；6）电机输入扭矩；7）三角带轮作用在辊轴上的力；8）磨辊重量；9）快辊齿形带轮的重量；10）三角带论重量；11）快辊齿轮带上的扭矩。快辊受力计算：平面： 即 平面：慢辊受力分析：1）辊间压力；2）快辊通过物料对慢辊的摩擦力;3）快、慢辊同带轮相对拉力（张紧力），与z轴夹角为；4）张力紧边力产生的扭矩；5）磨辊的重量；6）慢辊上大齿形带轮重量；D点的力可分解为：，7）慢辊大带轮扭矩。慢辊受力计算：平面：

29、平面：4.5 磨辊轴承的选择计算 磨辊轴承的选择根据分析，采用双列向心球面圆柱滚子轴承，因为磨粉机冲击载荷很小，又考虑到间小轴承座的直径，所以采用轻宽系列的轴承。由于采用了紧定锥套，所以轴承内径，查机械设计手册1，外径，轴承型号为（GB/T 281-94）2216的调心球轴承。 轴承校核设计快慢辊共有四个轴承，只要校核受力最大的一个就可以了。慢辊： 快辊： 所以对慢辊A端的轴承进行校核。1）、计算动载荷C： （对于向心圆柱滚子轴承）因无冲击，取1.2， 机械设计手册1双列向心球面圆柱滚子轴承 因连续工作，故取最大值。故所选用的四个轴承都合格。2）寿命校核：，由，机械零件手册1，查，一年按320

30、天工作，一天工作24小时。（年）所以四个轴承全用113518型，非常合理。4.6 慢辊轴的强度、刚度校核危险截面分析 对于各段轴来说，其截面突变或削弱处都为危险截面，按理论都必须校核，上面所示的各危险截面，应进行校核。右侧所受弯距比左侧各段大，两侧轴相同，所以只需校核4、5、6段即可。机械设计手册1，查表15-2得 （4-4）当量弯距（） （4-5）轴径（）对4截面：,故满足强度要求；对5截面：故满足强度要求；对6截面：故满足强度要求，见式（4-4，4-5）。轴的刚度校核：由机械设计手册1782页，得：式中：第i段轴所受扭距（）：第i段轴的长度（）:第i段轴径（）轴受扭距作用部分的长度（）因为慢辊轴左侧不受扭距，所以不必进行刚度校核，只对右侧轴进行校核。因为均为所以：刚度足够通过以上计算、校核、证明慢辊轴的强度、刚度足够4.7 料门机构设计本设计的料门机构采用手动控制形式，以节省成本。原理非常简单，利用一个螺丝固定料门圆周自由度。4.8 主要设计参数磨辊规格： ；磨辊适用范围： ；快辊转速：；快慢辊速比：；磨辊中心距地面高度：；轧调手轮中心距地面高度：；磨粉机外形尺寸： 结论本次设计历时两个月，按照方案计划，完成了以下任务：1小型对辊磨粉机机架、磨辊设计，机架设计成焊接式结构，