秸秆粉碎机设计--

1、 PAGE 30 题目：秸秆粉碎机的设计院 别 学科门类 专 业 学 号 姓 名 指导教师 目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc450908794 摘 要 PAGEREF _Toc450908794 h I HYPERLINK l _Toc450908795 Abstract PAGEREF _Toc450908795 h II HYPERLINK l _Toc450908796 第一章绪论 PAGEREF _Toc450908796 h 1 HYPERLINK l _Toc450908797 1.1 研究背景及意义 PAGEREF _Toc45090879

2、7 h 1 HYPERLINK l _Toc450908798 1.2 粉碎理论 PAGEREF _Toc450908798 h 1 HYPERLINK l _Toc450908799 1.3 粉碎过程的施力方式 PAGEREF _Toc450908799 h 1 HYPERLINK l _Toc450908800 1.3.1 挤压粉碎 PAGEREF _Toc450908800 h 1 HYPERLINK l _Toc450908801 1.3.2 冲击粉碎 PAGEREF _Toc450908801 h 2 HYPERLINK l _Toc450908802 1.3.3 摩擦粉碎 PAGE

3、REF _Toc450908802 h 2 HYPERLINK l _Toc450908803 1.3.4 剪切粉碎 PAGEREF _Toc450908803 h 2 HYPERLINK l _Toc450908804 1.3.5 劈裂弯折粉碎 PAGEREF _Toc450908804 h 3 HYPERLINK l _Toc450908805 1.4 粉碎机工作原理 PAGEREF _Toc450908805 h 3 HYPERLINK l _Toc450908806 1.5 粉碎机技术 PAGEREF _Toc450908806 h 3 HYPERLINK l _Toc45090880

4、7 1.5.1 铡切式粉碎机 PAGEREF _Toc450908807 h 4 HYPERLINK l _Toc450908808 1.5.2 锤片式粉碎机 PAGEREF _Toc450908808 h 4 HYPERLINK l _Toc450908809 1.5.3 揉切式粉碎机 PAGEREF _Toc450908809 h 5 HYPERLINK l _Toc450908810 1.5.4 爪齿式（齿爪式）粉碎机 PAGEREF _Toc450908810 h 6 HYPERLINK l _Toc450908811 1.5.5 组合式粉碎机 PAGEREF _Toc45090881

5、1 h 6 HYPERLINK l _Toc450908812 1.6 粉碎机技术发展现状 PAGEREF _Toc450908812 h 7 HYPERLINK l _Toc450908813 第二章确定方案 PAGEREF _Toc450908813 h 7 HYPERLINK l _Toc450908814 2.1 研究内容、研究思路及主要设计指标 PAGEREF _Toc450908814 h 7 HYPERLINK l _Toc450908815 2.1.1 主要研究内容 PAGEREF _Toc450908815 h 7 HYPERLINK l _Toc450908816 2.1.

6、2 研究思路 PAGEREF _Toc450908816 h 7 HYPERLINK l _Toc450908817 2.1.3 主要设计指标 PAGEREF _Toc450908817 h 7 HYPERLINK l _Toc450908818 2.2 粉碎机的类型选择 PAGEREF _Toc450908818 h 8 HYPERLINK l _Toc450908819 2.3 粉碎室的选择 PAGEREF _Toc450908819 h 8 HYPERLINK l _Toc450908820 2.3.1 环流层理论 PAGEREF _Toc450908820 h 8 HYPERLINK

7、l _Toc450908821 2.3.2 早期圆形粉碎室 PAGEREF _Toc450908821 h 8 HYPERLINK l _Toc450908822 2.3.3 水滴型粉碎室 PAGEREF _Toc450908822 h 9 HYPERLINK l _Toc450908823 2.3.4 新型梯形粉碎室 PAGEREF _Toc450908823 h 10 HYPERLINK l _Toc450908824 2.3.5 粉碎室的确定 PAGEREF _Toc450908824 h 10 HYPERLINK l _Toc450908825 2.4 锤片线速度 PAGEREF _T

8、oc450908825 h 10 HYPERLINK l _Toc450908826 2.5 转子速度确定 PAGEREF _Toc450908826 h 11 HYPERLINK l _Toc450908827 2.5.1 转子速度的计算 PAGEREF _Toc450908827 h 11 HYPERLINK l _Toc450908828 2.5.2 转子速度的校核 PAGEREF _Toc450908828 h 11 HYPERLINK l _Toc450908829 2.6 理论生产率 PAGEREF _Toc450908829 h 12 HYPERLINK l _Toc450908

9、830 2.7 配套功率计算 PAGEREF _Toc450908830 h 12 HYPERLINK l _Toc450908831 2.8 粉碎室宽度的选择 PAGEREF _Toc450908831 h 13 HYPERLINK l _Toc450908832 2.9 其他装置确定 PAGEREF _Toc450908832 h 13 HYPERLINK l _Toc450908833 第三章标准件的确定 PAGEREF _Toc450908833 h 13 HYPERLINK l _Toc450908834 3.1 电机的选择 PAGEREF _Toc450908834 h 13 HY

10、PERLINK l _Toc450908835 3.2 轴承的选择 PAGEREF _Toc450908835 h 14 HYPERLINK l _Toc450908836 3.3 键的选择 PAGEREF _Toc450908836 h 14 HYPERLINK l _Toc450908837 3.4 螺栓的选择 PAGEREF _Toc450908837 h 14 HYPERLINK l _Toc450908838 3.5 螺母的选择 PAGEREF _Toc450908838 h 14 HYPERLINK l _Toc450908839 3.6 垫圈的选择 PAGEREF _Toc450

11、908839 h 14 HYPERLINK l _Toc450908840 第四章带的设计及计算 PAGEREF _Toc450908840 h 15 HYPERLINK l _Toc450908841 4.1 带及带轮的选用 PAGEREF _Toc450908841 h 15 HYPERLINK l _Toc450908842 4.2 V带类型的确定 PAGEREF _Toc450908842 h 15 HYPERLINK l _Toc450908843 4.3 确定带轮基准直径并验算带速 PAGEREF _Toc450908843 h 15 HYPERLINK l _Toc4509088

12、44 4.3.1 确定小带轮基准直径 PAGEREF _Toc450908844 h 15 HYPERLINK l _Toc450908845 4.3.2验算带速 PAGEREF _Toc450908845 h 15 HYPERLINK l _Toc450908846 4.3.3 确定大带轮基准直径 PAGEREF _Toc450908846 h 15 HYPERLINK l _Toc450908847 4.4 确定V带的中心距a和基准长度Ld PAGEREF _Toc450908847 h 16 HYPERLINK l _Toc450908848 4.4.1 初定中心距 PAGEREF _T

13、oc450908848 h 16 HYPERLINK l _Toc450908849 4.4.2 计算基准长度 PAGEREF _Toc450908849 h 16 HYPERLINK l _Toc450908850 4.4.3 计算实际中心距 PAGEREF _Toc450908850 h 16 HYPERLINK l _Toc450908851 4.5 验算小带轮包角 PAGEREF _Toc450908851 h 16 HYPERLINK l _Toc450908852 4.6 计算带的根数 PAGEREF _Toc450908852 h 17 HYPERLINK l _Toc45090

14、8853 4.6.1单根V带的额定功率 PAGEREF _Toc450908853 h 17 HYPERLINK l _Toc450908854 4.6.2 计算V带的根数 PAGEREF _Toc450908854 h 17 HYPERLINK l _Toc450908855 第五章轴的设计及校核 PAGEREF _Toc450908855 h 17 HYPERLINK l _Toc450908856 5.1 轴的尺寸设计及计算 PAGEREF _Toc450908856 h 17 HYPERLINK l _Toc450908857 5.1.1 轴的传递转矩 PAGEREF _Toc4509

15、08857 h 17 HYPERLINK l _Toc450908858 5.1.2 轴的最小直径 PAGEREF _Toc450908858 h 18 HYPERLINK l _Toc450908859 5.1.3 确定带轮的轮缘宽度 PAGEREF _Toc450908859 h 18 HYPERLINK l _Toc450908860 5.1.4 轴的结构设计 PAGEREF _Toc450908860 h 18 HYPERLINK l _Toc450908861 5.2 轴的校核 PAGEREF _Toc450908861 h 19 HYPERLINK l _Toc450908862

16、第六章锤片的设计及计算 PAGEREF _Toc450908862 h 20 HYPERLINK l _Toc450908863 6.1 锤片材料与形状的选择 PAGEREF _Toc450908863 h 20 HYPERLINK l _Toc450908864 6.1.1 锤片材料的选择 PAGEREF _Toc450908864 h 20 HYPERLINK l _Toc450908865 6.1.2 锤片形状的选择 PAGEREF _Toc450908865 h 20 HYPERLINK l _Toc450908866 6.2 锤片数目的确定 PAGEREF _Toc450908866

17、 h 21 HYPERLINK l _Toc450908867 6.3 锤片尺寸的确定 PAGEREF _Toc450908867 h 22 HYPERLINK l _Toc450908868 6.4 锤片的排列方式 PAGEREF _Toc450908868 h 22 HYPERLINK l _Toc450908869 6.5 锤筛间隙与筛孔大小 PAGEREF _Toc450908869 h 22 HYPERLINK l _Toc450908870 6.5.1 锤筛间隙 PAGEREF _Toc450908870 h 22 HYPERLINK l _Toc450908871 6.5.2 筛

18、孔大小 PAGEREF _Toc450908871 h 22 HYPERLINK l _Toc450908872 第七章输送机构的设计 PAGEREF _Toc450908872 h 23 HYPERLINK l _Toc450908873 7.1 风机的风量 PAGEREF _Toc450908873 h 23 HYPERLINK l _Toc450908874 7.2 风机的输料管内直径 PAGEREF _Toc450908874 h 23 HYPERLINK l _Toc450908875 7.3 计算整个系统的压力损失 PAGEREF _Toc450908875 h 24 HYPERL

19、INK l _Toc450908876 7.3.1 纯空气运动产生的压力损失 PAGEREF _Toc450908876 h 24 HYPERLINK l _Toc450908877 7.3.2 双相流运动时产生的摩擦压力损失 PAGEREF _Toc450908877 h 25 HYPERLINK l _Toc450908878 7.3.3 加速压力损失 PAGEREF _Toc450908878 h 26 HYPERLINK l _Toc450908879 7.3.4 提升压力损失 PAGEREF _Toc450908879 h 26 HYPERLINK l _Toc450908880 7

20、.3.5 弯管压力损失 PAGEREF _Toc450908880 h 27 HYPERLINK l _Toc450908881 7.4 确定总压力损失 PAGEREF _Toc450908881 h 27 HYPERLINK l _Toc450908882 7.5 风机的选择 PAGEREF _Toc450908882 h 28 HYPERLINK l _Toc450908883 结 论 PAGEREF _Toc450908883 h 29 HYPERLINK l _Toc450908884 参考文献 PAGEREF _Toc450908884 h 30摘 要近年来现代化肥的使用，使得农业对

21、秸秆所制肥料的需求有所减少，秸秆的处理成为一大问题。如秸秆不及时处理，会影响小麦等秋播作物的播种。以上成为大规模焚烧秸秆屡禁不止的客观原因。秸秆焚烧还会产生严重的危害，例如：引发交通事故，影响道路交通和航空安全；引发火灾：破坏土壤结构，造成农田质量下降；产生大量有毒有害物质，威胁人与其他生物体的健康。因此解决焚烧秸秆问题刻不容缓。焚烧秸秆问题主要为解决其处理问题，秸秆可再生利用，是一种具有多用途的可再生的生物资源，可纯人力处理费时费力、经济效率极低得不偿失，因此田间作业趋于机械化是一个必然的发展过程，本文主要介绍了秸秆粉碎机的设计思路、设计方案、主要零件设计、参数及工作原理。关键词：粉碎机；秸

22、秆粉碎；优化设计；AbstractIn recent years beause more use of modern fertilizers, the demands of straw composting in agriculture has decreased,straw processing has become a big problem.If straw can not be treated in time,it will influence sowing of wheat and other autumn crops.The above becomes reasons of lar

23、ge-scale burning of straw. Straw burning will cause serious harm, such as: lead to traffic accidents, influence the road transport and aviation safety,cause fire,destroy the soil structure, decline the quality of farmland,produce large amounts of toxic and hazardous substances,threat to human and ot

24、her organisms health. Therefore, the problem of burning straw must be solved urgently.To solve the problem of burning straw, the key point is the straw processing. Straw can be recycled, is a kind of multipurpose renewable biological resources. But manuel handling is time-consuming and has low econo

25、mic efficiency. So field operations with farm machinery is an certain process of development.This article introduces the design ideas,design concept, the main components design,parameter and working principle of the straw shredder.Keywords: schredder; straw crushing; design optimization;绪论1.1 研究背景及意

26、义 21世纪以来，我国科技水平不管发展，人民生活水平不断提高，中国农业也进入新的发展阶段。随着农业的发展，秸秆的处理问题日渐尖锐，秸秆本身是一种天然的有机肥，但是农民缺乏处理技术，使得处理秸秆成为一种性价比极低、成本极高的行为，但是不处理又会影响下一季农作物播种，同时秸秆的焚烧可以得到一种名叫草木灰的肥料，因此焚烧秸秆成为一种趋势。为了防止焚烧秸秆造成的各种危害，同时发挥秸秆的生物化肥作用，机械化秸秆还田成为中国农业发展的重大突破，而机械化秸秆还田可以通过秸秆粉碎机的面世而实现。1.2 粉碎理论粉碎是指固体物料在外力作用下，克服了内聚力，使之碎裂的过程。经过近代发展，不同程度的工艺处理过程可以

27、得到不同的密度粉体，其根据粒度大小将粉碎过程分为多个不同种类 REF _Ref447364078 r h * MERGEFORMAT 1。当今，粉碎程度并未形成统一认识，比较合理且一致认同的划分见表1。表1 粉碎程度与粉体制品粒度对照粉碎程度粗破碎细破碎粗粉碎细粉碎微粉碎超微粉碎/超细粉碎粒径（d50）2502525110.50.50.11005050110.11001制品称谓大块颗粒普通粉微细粉微细粉微米粉亚微米粉纳米粉英文翻译MassPlletPowderFine/Very fine powderUltra/Super fine powder1.3 粉碎过程的施力方式 物料受到外力作用而粉

28、碎，这些外力主要分为：挤压粉碎、冲击粉碎、摩擦粉碎、剪切粉碎、劈裂弯折粉碎等。各种粉碎方式都有其优缺点及适用的场合。1.3.1 挤压粉碎挤压粉碎是粉碎设备的工作部件对物料施加挤压作用，作用较缓慢和均匀，物料的粉碎过程也较均匀。常多用于粗碎。挤压粉碎属于有支承粉碎型式，粉碎效率较高，其中对辊粉碎机、辊式碎粒机中都含有挤压粉碎作用。具体挤压粉碎示意图见图1.3.1。图1.3.1 挤压粉碎1.3.2 冲击粉碎冲击粉碎为高速运动的粉碎体对物料的冲击和高速运动的物料向固定壁或靶的冲击。冲击作用频度高，作用时间短，粉碎体与被粉碎物料的动量交换非常迅速。冲击粉碎的频度及力度对制品的粒度影响很大。具体冲击粉碎

29、示意图见图1.3.2。图1.3.2 冲击粉碎1.3.3 摩擦粉碎摩擦粉碎的主要表现形式是粉碎工件对物料的磨削、碾磨，包括研磨介质对物料的粉碎、齿板或齿圈对高速流动物料的碾磨以及物料和物料之间的摩擦作用。锤片式粉碎机齿爪式粉碎机和立轴式超微粉碎机都是利用摩擦来粉碎物料的。摩擦粉碎是一种高效的粉碎型式，但当粉碎构件变得相对光滑时，摩擦作用的效率就会大幅度降低，产生大量的无用热量，导致能耗增加，所以必须保持摩擦面的粗糙。具体摩擦粉碎示意图见图1.3.3。图1.3.3 摩擦粉碎1.3.4 剪切粉碎剪切粉碎的主要表现形式是两面构件对物料形成剪应力造成物料粉碎，剪切形成的基础条件是两个构件同时对物料的作用

30、且互为支承，如同剪刀的两个刃口。具体剪切粉碎示意图见图1.3.4。图1.3.4 剪切粉碎1.3.5 劈裂弯折粉碎利用楔形工件切入物料，称为劈裂粉碎，劈裂粉碎需要对物料进行支承才能发挥高效率。当楔形工件不锋利时，会形成弯折作用，此时材料受到弯应力而断裂。锋利的楔形物造成的劈裂粉碎是一种介于弯折粉碎和剪切粉碎之间的作用。一般材料的抗弯应力低于抗剪应力，所以劈裂、 弯折是一种更为高效的有支承粉碎型式。具体劈裂弯折粉碎示意图见图1.3.5。图1.3.5 劈裂弯折粉碎1.4 粉碎机工作原理通过喂入机构将物料由进料口均匀地喂入粉碎室，粉碎室内有高速旋转的锤片，上机体内装有定刀、动刀和齿板，加入的物料在锤片

31、的强烈打击及锤片与齿板之间的撕裂和搓擦等作用下迅速被粉碎成粉状，由于离心力和粉碎机下腔负压的作用，被初步粉碎的物料通过筛孔落到下腔，然后风机会将其吸入，又由风机送到离心卸料器内或集料间里集尘，以便分离、卸料、装袋，余风由除尘布袋过滤并泻掉。1.5 粉碎机技术粉碎技术在我国己有多年的历史，主要应用在饲料粉碎及农作物秸秆方面。粉碎技术根据粉碎方式和粉碎手段的不同可分为铡切式、锤片式、揉切式、爪齿式（齿爪式）、组合式粉碎技术 REF _Ref447364115 r h * MERGEFORMAT 2。1.5.1 铡切式粉碎机铡切式粉碎的主要加工方式是切断，其优点尤为突出，结构简单、功耗低、生产率高。

32、铡切式粉碎机如图1.5.1所示。图1.5.1 铡切式粉碎机1.5.2 锤片式粉碎机锤片式粉碎机的粉碎原理为冲击粉碎，在粉碎过程中由高速旋转的活动锤片与固定圈的相对运动，使物料在粉碎室内发生高速旋转，对物料进行粉碎。而物料受锤片冲击作用，在粉碎室内形成圆周运动，产生环流层，人们认为类似大颗粒的物料会因为离心力在外层，小颗粒物料的离心力相对较小，故而在内层。物料达到想要的粉碎粒度后通过选定筛孔过滤合格粒度的饲料。在粉碎过程中锤片与物料的碰撞大部分为偏心冲击，这就会造成多余的能量损失，这是锤片式粉碎机耗能高的重要原因之一。而且环流层的出现使得被粉碎的物料达到要求后有些小颗粒物料不能及时从筛孔正常排出

33、，而此时因为离心力作用会进行反复冲击，形成物料的多余粉碎，这种情况无疑会加大能耗。同时，因为物料的反复冲击使得物料动能不断增加，导致升温现象。升温现象会使物料软化，部分软化的物料依附于筛孔上，导致筛孔堵塞，使粉碎效率下降。锤片式粉碎机如图1.5.2所示。图1.5.2 锤片式粉碎机1.5.3 揉切式粉碎机揉切式粉碎包括揉搓机和揉碎机。揉搓机主要由机架、喂入机构、锤片转子、变高度齿、刀片和风机等部件机构构成。工作时，高速旋转的锤片不断打击喂入的秸秆，同时机具凹板上面装有变高度齿板和定刀，斜齿呈螺旋走向，从而保证了撞击后产生轴向运动，秸秆碎段经过隔板空缺部分流向机器的抛送室，然后再由风机抛出。在我国

34、，秸秆揉搓机大都采用螺旋排列的锤片进行揉搓，再借助风机抛送，加工的秸秆物料只能达到破碎或细碎的状态，生产率较低、耗能高、不适于高湿或韧性大的物料。揉切式粉碎机如图1.5.3所示。图1.5.3 揉切式粉碎机1.5.4 爪齿式（齿爪式）粉碎机爪齿式（齿爪式）粉碎机多为固定工作，主要工作方式为物料因自重及负压被吸入粉碎室，受离心力和环流层影响，由内圈自外圈做圆周运动，同时受到动齿爪、定齿爪和筛片三重作用，齿盘的旋转会产生一定离心力，离心力将粉碎物通过筛孔从出料口输送。爪齿式（齿爪式）粉碎机主轴转速要求较高，导致轴承寿命较短，同时因为主轴转速较高，对粉碎室保护较差，导致工作可靠性较低，噪声较高。1.5

35、.5 组合式粉碎机组合式粉碎技术是集切断、粉碎、揉搓功能于一体，通过相互结合优化达到最佳的粉碎目的。组合式式粉碎机如图1.5.5所示。图1.5.5 组合式粉碎机1.6 粉碎机技术发展现状随着农村经济的发展，粉碎机的技术的应用。人们对粉碎机的要求也不断提高，今后几年的粉碎机技术研究应主要集中在以下几个方面 REF _Ref447364131 r h * MERGEFORMAT 3：1、因为需求的不同，细分粉碎粒度，开发专用粉碎机。2、锤片的研发与优化。3、风机的研发，通过风机欲粉碎机的进一步合理优化、配合，获得更高的效率。确定方案2.1 研究内容、研究思路及主要设计指标2.1.1 主要研究内容1

36、、研究秸秆的物理学特性。2、设计秸秆粉碎机1)考虑材料成分、含水量、喂入量等因素,选择适宜的加工方式。2)设计喂入机构,锤片的设计计算。3)选择锤片，确定恰当的线速度。4)粉碎机构的设计，确定锤片的排列。5)总体布置，考虑使用方便、尺寸大小、经济性、能耗等因素。6)关键问题：粉碎机的应用定位，确定其具体参数。2.1.2 研究思路1、分析加工对象的物理和加工特性。2、设计出粉碎的机构和合理布置各部分。3、设计的系统做到科学合理，能耗低，结构紧凑。2.1.3 主要设计指标1、结构简单、体积小、尺寸紧凑，操作、使用、维修方便。2、的适应性较好，适合加工多种类型物料。4、生产能力满足要求。5、配套动力

37、合理，功耗小。6、噪音低、粉尘少，减少环境污染。7、机器工作安全可靠，工作部件耐磨性好，使用操作、维修调整方便，价格便宜。2.2 粉碎机的类型选择目前为止，在加工饲料类农作物时锤片式粉碎机的效果最佳且应用最广，考虑到科学性、经济性、实用性以及节能方面选择锤片式粉碎机最佳 REF _Ref447364150 r h * MERGEFORMAT 4。2.3 粉碎室的选择2.3.1 环流层理论在锤片式粉碎机的粉碎原理中，最经常出现“环流层”，经典理论认为，在粉碎机全速区的锤片和筛片之间，物料形成数厘米厚度的层流，粗颗粒因为受到离心力较大，所以在贴近筛片的外层，小颗粒因为受到离心力较小，故而分布在远离

38、筛片的内层。这种“环流层”的提法在理论上得到很多人的认同，但也有人对此提出了疑问，周向农等（1997）认为在“环流层”内并不存在明显的大颗粒在外、小颗粒在内的分层现象，而是大小颗粒自由运动，部分超微粉颗粒吸附在转子心部。其研究也表明，“环流层”内的物料密度分布是内松外紧，内层的细粉较难穿越外层过筛，只有通过增大筛板面积的方法才可以提高出筛率 REF _Ref447364170 r h * MERGEFORMAT 5。2.3.2 早期圆形粉碎室在粉碎过程中，物料在锤片的打击作用下，会往筛板处扩散分布，但是物料在以一定角度入射到筛板后，有反弹和摩擦两种可能，大颗粒被反弹则会进入环流层内层，而大颗粒

39、同时也可能在筛孔的摩擦作用下进行表面粉碎成为细粉。假设严格的“环流层”存在，那么内部的细粉就很难过筛，只有大颗粒与筛孔摩擦产生的细粉才能过筛。一般粉碎机都会有辅助吸风，在风力作用下，物料在筛板表面呈现的应是一种“流化状态”。某种程度而言，物料在筛面形成的“环流”是有益的，因为它能形成比锤片打击更高效的摩擦粉碎，这些却是值得好好利用的一个方面。粉碎室的一般形状采用圆形，而物料进入粉碎机的圆形粉碎室，受到锤片高速旋转的作用后形成物料层，并作与锤片运动方向相同的圆周运动，环流层运动的速度为锤片速度的70%左右，圆形粉碎室内的环流层由于离心力的作用，使大颗粒在外而小颗粒在内，既不利于排粉，又减少了粉碎

40、受打击的机会，是使大部分粉料不是立即受到正面打击而破裂，而受到偏心冲击，而受偏心冲击的物料，在冲击点与物料重心之间产生一旋转力矩，该力矩只能使物料产生旋转运动而不易破裂，造成能量很大浪费。故物料在圆形粉碎室所受偏心冲击现象和物料环流气流层的存在，是粉碎机性能低、效率差的根本原因。因此改变粉碎室的形状是提高粉碎效率的重要途径之一。早期圆形粉碎室形成物料环流气流层如图2.3.2所示。1、筛片 2、物料环流气流层 3、转盘 4、锤片图2.3.2 圆形粉碎室及形成物料环流气流层2.3.3 水滴型粉碎室美国Jacobson公司创新地将轴向进料粉碎机的粉碎室形状由圆形改为整水滴形，当物料环流到达水滴型筛板

41、上部时，由于离心力的作用，飞向水滴的上部侧面，此时物料的流向刚好和筛面垂直，因而提高了物料的过筛能力。所谓“水滴式粉碎机”是在国内85计划定型的SFSP锤片式粉碎机基础上，将上部两侧面原本安装冲击齿板的位置改装成筛片，这样当物料进入粉碎机时，就被锤片打击造成部分粉料直接过筛，略具“水滴式粉碎室”的原理，但和轴向进料型水滴形粉碎室相比，有着本质的差别：轴向进料型的水滴筛上部侧面受到的是粉碎机环流的冲击，环流内物料以细粉料为主；径向进料型的水滴筛上部侧面受到的则主要是初次落入的大颗粒物料冲击。如果是采用小孔薄筛板的粉碎，大颗粒的冲击会导致筛片的迅速破损，而坚实的齿板则比筛片的抗冲击力强得多。所以只

42、有在大孔径厚筛板粗粉碎的情况下，齿板改为筛片才具有一定的作用。“水滴式粉碎机”将传统锤片粉碎机的齿板改为筛板，在促进粗粉的过筛上有一定效果，但是也造成了粉碎制品的粒度分布变宽，均匀度变差，粉料中的大型粗颗粒变多的问题。国内的径向进料式“水滴形粉碎室”将齿板改为筛片则是一把双刃剑，促进过筛的同时造成了粉碎制品粒度均匀性变差，总体而言，只能称为“改变”而不能称为“改进”。 所谓水滴行粉碎室，顾名思义，即粉碎室的形状像水滴、筛片在粉碎室内也呈水滴状如图2.3.3所示。图2.3.3 水滴型粉碎室形状2.3.4 新型梯形粉碎室刘文广、刘伟峰通过对粉碎室形状的分析与研究，设计出一种新的粉碎室，如图2.3.

43、4所示。即将圆形筛片弯曲成梯形的粉碎室，但是考虑综合性因素，暂时不适于大规模普及 REF _Ref447364185 r h * MERGEFORMAT 6。图2.3.4 新型梯形粉碎室2.3.5 粉碎室的确定综合性考虑，选择水滴型粉碎室性价比最高、适用性最广，故而选用水滴型粉碎室。2.4 锤片线速度在实际加工过程中，不同的粉碎粒度以及物料原料对撞击力度的要求不同，对锤片线速度的要求也不同，选用合适的锤片线速度对于发挥粉碎机性能有着重要的影响。表2所示为不同物料最佳粉碎线速度 REF _Ref447364196 r h * MERGEFORMAT 7。表2最佳锤片末端线速度（m/s）物料高粱玉

44、米小麦黑麦大麦燕麦麸糠燕麦壳线速度4852657588105110115 考虑到本文设计的粉碎机为中、小型号，其特点要求为结构简单、占地面积小、工作操作简单、便于移动等，且能够用于粉碎主要农作物外，同时兼顾粉碎大部分农作物秸秆等饲料，对饲料精度要求并不高，故而粉碎程度为粗粉碎（部分要求较高粉碎机可按要求设计为细粉碎），主要目的为得到粗饲料，其切碎长度为3050mm。具农业机械设计手册（以后简称农业手册）可知，粉碎精饲料锤片线速度一般为5070m/s，粉碎粗饲料锤片末端线速度一般为70100m/s，本文设计为中、小型粉碎机，主要粉碎程度为粗粉碎得到粗饲料，通过平均速度可选择锤片末端线速度为80m

45、/s2.5 转子速度确定2.5.1 转子速度的计算 转子转速可根据锤片速度根据公式：式中 v锤片末端线速度 D转子回转直径目前，国内各种秸秆粉碎机，实际转子回转直径有效范围为0.50.6m，为使本文设计紧凑合理，选择转子回转直径为0.54m。2.5.2 转子速度的校核 以王新明提供的部分9FZ及9FQ型号粉碎机数据（见表3），可大致校核所选转子速度是否合理 REF _Ref447364217 r h * MERGEFORMAT 8。表3 不同型号粉碎机的合理转速粉碎机型号9FZ-259FZ-279FZ-299FZ-319FZ-339FQ-209FQ-309FQ-40合理转速（r/min）540

46、05200500048004500480045004000空载功率最大值（kw）1.51.82.22.83.21.22.53.8配套动力范围（kw）3.04.03.04.04.05.54.05.55.57.51.52.24.05.57.5-11转速过高可通过公式判定：本文设计为中、小型粉碎机，验算校核并未超出合理转速范围。故本文设计运行转速合理。2.6 理论生产率按下述的经验公式计算：式中 D转子直径B转子长度r物料容重，不同农作物其秸秆容重不同，取麦秸秆与玉米秸秆平均值，秸杆n转子转速，K粉碎机结构系数，一般取将各参数数值带入公式有：2.7 配套功率计算依下式计算式中 Q粉碎机理论生产率（T

47、/h）K配套动力系数，一般取310 理论生产率为0.50t/h，所以有配套功率 式中 C1系数 ，取Q生产率，所以取2.8 粉碎室宽度的选择粉碎室的宽度决定了粉碎物料的多少以及粉碎的效率，因此粉碎室的宽度同样是粉碎机的一个重要的参数。一般来说，粉碎室宽度越窄，效率越高。所有的轴向进料粉碎机，如自吸式粉碎机和齿爪式粉碎机，都是窄体式设计，但机型一般都偏小。为了扩大机型，就必须增加粉碎室宽度。对于大型宽体式粉碎机来说，物料在进入粉碎机后的粉碎过程中，并不会均匀地分布于粉碎室全宽度，而是会发生偏移，一般来说，转子两端靠近轴承处物料较多，中间物料较少，这样会造成粉碎机的锤片、筛片磨损不均匀。如果将较宽

48、的粉碎室用隔板进行有机分割，使得物料流限定于各个窄体粉碎室内，这样就改进了宽体式粉碎机的轴向物料分布不均的问题 REF _Ref447364234 r h * MERGEFORMAT 9。根据我国粉碎机系列的设计要求，粉碎机设计的转子轴组选取，粉碎室宽度。我国的粉碎机系列设计要求：D/B=1.13.5，其比值D/B=1.6符合要求。2.9 其他装置确定为使粉碎机充分发挥效应完美的粉碎所需粉碎粗饲料，同时保证操作工程安全，喂入口设计为径向配置，物料喂入方向线与锤片圆周轨迹相交，便于粉碎。喂入口下边缘和转子中心连线与转子水平线夹角度，可保证操作安全以及所需喂入料不架空，不反料。排料采用自重落料形式

49、。粉碎机转子由锤片和锤架组成。锤架呈圆盘形，上面开有锤片销轴安装孔，锤片通过销轴铰接在锤架上。当锤架高速旋转时，锤在离心力作用下向外甩开对物料进行加工。标准件的确定3.1 电机的选择由于本次设计为中、小型秸秆粉碎机，并无特殊要求，电源选择三相电源即可，同时考虑到设计实用性与所设计粉碎机工作条件及生产要求，综合考虑下在电动机能够满足工作条件及生产要求的前提下，保证其质量后选择价格较低的电动机，以便降低成本、大规模生产、加大竞争优势。粉碎机所需功率为，故选择Y系列（IP44）型三相笼型异步电动机。Y系列（IP44）型三相笼型异步电动机具有较小的转动惯量和较大的过载能力，因此其具有效率高、耗电少、性

50、能好、噪声低、振动小、体积小、性能可靠、维修方便等优点。其结构合理、产品先进、应用广泛。其技术数据、外形尺寸如下： 型号：同步转速：额定功率：满载转速：堵转转矩/额定转矩：2.2最大转矩/额定转矩：2.3级数：2级机座：中机座，中心高112mm3.2 轴承的选择受力分析可知，在转子的转动过程中锤片所产生的离心力相互抵消，轴承受到锤片产生的径向力为零，但是由于转子本身会产生一定的离心力，同时受转子自身的重力的影响，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，但是主要承受径向载荷，故选择深沟球轴承6205，其尺寸为： 3.3 键的选择 所需键位为转子主轴与与皮带带轮的连

51、接键，故选用GB109679即可。3.4 螺栓的选择本文设计所用螺栓主要用于连接支承电动机的钢板与支架、支承粉碎机的钢板与支架。由于用于主要用途为板间连接，螺栓主要是受剪切作用力，故采用受剪螺栓连接。连接齿板与机体用螺栓主要是受到拉伸应力作用，故采用受拉螺栓连接，综合考虑选用GB/T 57832000即可。3.5 螺母的选择根据螺栓的规格进行选择，故选用GB/T 61702000。3.6 垫圈的选择考虑成本及设计简便使用普通小垫圈即可，故选用GB/T 8482002带的设计及计算4.1 带及带轮的选用 本次设计选用V带传动，摩擦力大，因此可以传递较大功率。4.2 V带类型的确定 由机械设计手册

52、（以后简称机械手册）查表8-7可知工作情况系数为，故，根据、选用A型V带。4.3 确定带轮基准直径并验算带速4.3.1 确定小带轮基准直径初选小带轮的基准直径dd1。由机械手册查表8-6及8-8，取小带轮的基准直径。4.3.2验算带速验算带速V，按机械手册式（813）验算带的速度因为,故带速选择合理。4.3.3 确定大带轮基准直径计算大带轮的基准直径。根据机械手册式（815a），计算大带轮的基准直径dd2：式中 i传动比， dd1小带轮的基准直径将参数代入公式得： 根据机械手册表88，圆整为4.4 确定V带的中心距a和基准长度Ld4.4.1 初定中心距根据机械手册式（820），初定中心距。4.

53、4.2 计算基准长度由机械手册式（822）计算带所需的基准长度由机械手册表82选带的基准长度4.4.3 计算实际中心距按机械手册式（823）计算实际中心距a。4.5 验算小带轮包角按公式计算小带轮包角：可得根据，小带轮包角符合要求。4.6 计算带的根数4.6.1单根V带的额定功率由dd1和n,查机械手册表84a得根据n，和A型带，查机械手册表84b得查机械手册表85得:表82得:.所以 4.6.2 计算V带的根数根据公式：可求得： 故取3根。轴的设计及校核5.1 轴的尺寸设计及计算5.1.1 轴的传递转矩轴的传递转矩由公式可知：式中 P电动机功率 n电动机转速 带入公式可得：5.1.2 轴的最

54、小直径轴的最小直径可由公式可知：式中 A轴的材料系数，根据机械手册表15-3可知，轴的材料为45钢时P电动机功率 n电动机转速 带入公式可得：因为轴会受到键槽的消弱，因此可得出公式：根据机械手册可得5.1.3 确定带轮的轮缘宽度带轮的轮缘宽度B由公式可知:式中 Z轮槽数e查表可知 f查表可知带入公式可得：5.1.4 轴的结构设计1、拟订轴上的零件装配方案，轴上的大部分零件包括带轮，左端轴承和轴承端盖以及隔套依次从左端装配，仅右端轴承和轴承端盖由右端装配。2、 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。3、根据前面最小端直径的确定和带轮设计的结果可知，。4、装左端轴承端盖段和轴承段B：，按照机械

55、设计课程设计手册中表61，因，选择深沟球轴承代号6205，其尺寸为 5、轴上零件的周向固定，均采用平键联接，同时为了保证轴的配合有良好对中性，采用H7/K6，滚动轴承与轴采用H7/K6。6、定出轴肩处的圆角半径，轴端倒角取，选择轴的材料为45钢，调质处理。由表141查得：5.2 轴的校核本文所设计轴承受到径向力为零，同时轴承受到轴向力。因此，在工作过程中轴承同时受到轴向和径向载荷的作用，但是其主要承受径向载荷受到不大的弯矩，故而可以降低许用扭转切应力的方法来减少成本，因此，只按照轴所受的扭矩来计算轴的强度。轴的扭矩强度条件由公式可知:式中 扭转切应力，单位为Mpa；T轴所受的扭矩，单位为Nmm

56、轴的抗扭截面系数，单位为N轴的转速，单位为r/minp轴的传递功率，单位为kwd计算截面处轴的直径，单位为mm许用扭转切应力，单位为Mpa这里考虑到开放式平带的传动效率为1，故，d取轴的最细处的直径，按照机械原理与方法表153中选取，。将各个参数数值带入公式得：由此可知本文所设计轴承满足强度要求，所选轴承合理。锤片的设计及计算6.1 锤片材料与形状的选择在加工过程中，锤片的机械性能、硬度、耐磨性能、结构尺寸等直接影响原料的加工水平。锤片磨损严重时会产生破碎，打坏主设备机体，不仅降低生产加工效率，而且严重影响产品质量 REF _Ref447364266 r h * MERGEFORMAT 10。

57、6.1.1 锤片材料的选择综合考虑，若选用低碳钢，固体渗碳淬火，渗碳层厚度一般为0812mm(锤片厚度2mm时为0305mm)，表面硬度一般为HRC5662。其特点是工艺简单，锤片表面硬、内层软，当渗碳磨损后，内层磨损则很快。 REF _Ref447364301 r h * MERGEFORMAT 11。6.1.2 锤片形状的选择锤片形状多种多样，不同形状效应不用。具体形状如图6.12所示。图6.1.2 锤片形状的种类图中（a）为矩形锤片，应用广泛。锤片制作工艺简单、使用寿命长，是一种性价比较高的锤片。（b）（c）（d）为堆焊锤片，此种锤片利用堆焊技术，可将优质合金材料如碳化钨等堆焊在锤片两端

58、，进而大大提高了锤片使用寿命，但是其制作工艺较复杂，成本较高，适于特殊要求，不适合市场普遍使用。（e）为阶梯锤片，锤片设计为多棱角形锤片，粉碎效果较为突出，同时制作工艺相对矩形锤片复杂、耐磨性差导致使用寿命较短。（f）（g）为多角和尖角形锤片，锤片制作工艺相对阶梯锤片更加复杂，且由于棱角较为尖锐，在提高粉碎能力的同时，也加大了锤片的磨损，因此使用寿命较低。（h）为环形锤片，此累锤片制作工艺复杂，但是由于此类锤片可以自由调整工作角，使其可以一直处于最佳使用状态，因此粉碎效果极好，且锤片磨损较为均匀，使其使用寿命得到提升。（i）为复合钢矩形锤片，相对普通矩形锤片，此类锤片以复合钢为材料，成本较高，

59、其使用情况欲普通矩形锤片大致相同，使用寿命大大高于普通锤片。考虑到经济性与实用性，本设计采用普通矩形锤片。6.2 锤片数目的确定锤片的数量对粉碎机的工作性能和效率有很大影响。锤片数目过多，降低了粉碎效率，同时还会使其功耗增加。但锤片过少，没有锤片达击空间增加，打击机会减少，也会使生产率下降。目前，国内外锤片式粉碎机的锤片密度（锤片累计厚度与粉碎室有效宽度之比）多在1:21:4范围内。锤片数目依照锤片工作密度等要求计算如下式中 B1粉碎室的有效宽度，K1锤片工作密度系数，e锤片厚度，取将参数数值代入公式有 取6.3 锤片尺寸的确定据市场需求以及实际需要影响，国内大多都采用厚度为5mm的锤片。虽然

60、采用薄的锤片，能够提高设备生产率同时降低能耗，但是其使用寿命就会相对减少，耐磨性相对变差。为了保证粉碎机工作时轴承和机体受力均勻，其粉碎机锤片的摆心要与销轴孔重合。因此，本设计采用了长、宽、厚度为的锤片。6.4 锤片的排列方式锤片排列方式与锤片自身的特性以及物料粉碎时的运动状态有关。具体的排列方式要根据以下准则来确定，首先，在粉碎室内要保证極片的运动轨迹要均勻分布；其次就是锤片转子工作时的动、静平衡 REF _Ref447364330 r h * MERGEFORMAT 12。常见有四种锤片排列方式：对称排列、对称交错排、列交错排列、螺旋线排列，如图6.4所示。图6.4 锤片的排列方式本设计采