饲料搅碎机结构设计

目录

摘要.........................................................I

Abstract...................................................................................................................II

引言..........................................................1

1绪论...........................................................2

1.1本课题的研究目的和意义.....................................2

1.2国内外研究现状及其存在问题................................3

1.3设计的关键问题及解决思路..................................4

1.4未来趋势..................................................5

2饲料搅碎机结构的分析...........................................6

2.1各类搅碎机特点的比较与选择................................6

2.2结构方案的确定............................................7

2.3工作原理..................................................9

3饲料搅碎机的参数选择...........................................10

3.1凿片的末端线速度V......................................................................................10

3.2转子工作直径和搅碎室宽度.................................10

3.3转子转速和锤片与齿板间隙..............................11

3.4搅碎机生产率。和配套功率N....................................................................12

4饲料搅碎机的零件设计..........................................14

4.1锤片的选择................................................14

4.2筛子设计.................................................15

4.3锤筛间隙设计..............................................15

4.4转子设计.................................................16

4.5喂料装置设计..............................................17

4.6闸板设计..................................................17

4.7搅碎室设计...............................................18

5传动方案的设计................................................19

5.1电动机选择................................................19

5.2带传动的设计计算.........................................19

5.3带轮的结构设计...........................................22

6主要部件的设计与校核..........................................24

6.1轴的设计.................................................24

6.2轴的校核.................................................25

6.3键的选择与校核...........................................27

6.4销轴的设计计算...........................................28

6.5轴承.....................................................30

6.6轴系零件的定位...........................................31

6.7机架设计.................................................32

6.8箱体的设计...............................................32

7饲料搅碎机注意事项、维护和保养................................33

7.1锤筛间隙.................................................33

7.2筛孔直径和机器平衡.......................................33

7.3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

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Abstract

Feedisveryimportantforanimalhusbandry,inwhichitisnecessaryfor

animalgrowth.Forfeed,itcontainsalotofnutrients,andhasaveryhighvalue

inthefeedingprocess.Inordertobetterrefinefeed,helpanimalsbetterabsorb

feed,reducethefeedingcostofanimalhusbandry,realizeautomaticfeeding,

andhelppoorareaswinthebattleofpovertyalleviation,thisgraduationdesign

designedafeedgrinder.Thisdesignmainlystartsfromtwoaspects,oneisthe

crushingcapacity,theotheristhescreeningefficiency.Thefinishedproductisa

feedcrusherwithconvenientoperation,simplestructure,highefficiency,low

energyconsumptionandhighsafety.Thestructureofthefeedagitatordesigned

inthispaperissimple.Itbelongstoonekindofhammeragitator.Itspower

sourceiselectricmotor,thedrivingmodeisbeltdriving,andthemixingplate

usedishammerplate.Duringoperation,thehammerisdrivenbytherotationof

therotor.Intheprocessofrotation,thehammerhammersthefeedcountless

timestobreakthefeed.Whenthefeedissmallenough,itcanpassthroughthe

screen,thenflowthroughthepowderoutletpipe,andfinallyflowoutofthe

outlet.Generallyspeaking,differentfeedneedsdifferentsieveholediameter.

Keywords:Feed;blender;hammer;sieve

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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一一粗饲料产量丰富。

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

饲料搅碎机是饲料生产不可忽视的问题。

本科论文

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」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

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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nW。

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⑶。

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漂阳粮机厂。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160〜200kW。水滴王如图1.2所示。

图1.2水滴王

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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；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L3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，进而提高经济效益氏”

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

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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。

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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

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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，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［幅。

2.2结构方案的确定

对于搅碎机来说，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：

G=3600VFP(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(m2);

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

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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

筛片开孔率筛片孔径（〃?⑼粉碎室长度（团加）粉碎室宽度（〃?〃?）

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；5一轴；6一锤

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片；7一筛片；8—出料口；9一机架。

2.3工作原理

当饲料搅碎机正常工作时，将物料放入进料口，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1以⑼。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。

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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v

现阶段，我国搅碎机的搅碎速度平均为65~85m/s,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18~37而$。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V=60初s。

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：

K^—（3-1）

DB

式中：K---系数，一般K=9~23之间较为适宜；

N---配套动力（千瓦）N=L5KW;

D---转子工作直径（mm）；

B——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0=180,皿。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：

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(3-2)

mi

式中：V-----凿片线速度(m/s),V=60m/s

n---转子转速，

由计算得：n-3372r/min,取O=18()mm。

3

F

”

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B应适当取

大一些，故确定搅碎室宽度8=120mm。

由式K=?~可得：K=22,故满足要求。

DB

转子工作直径与搅碎室宽度之间的公式为：

DB=^-(3-3)

V

式中：凡为经验系数，一般(=0.55~0.75

故£>5="'=些*=0.01375,又因为。/3=1.3~2.8,故取。/3=1.5。

V60

因此，由上式可以得知，当。=18()加〃时，B=12()mm。

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，转子转速外的计算

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公式如下：

n,=v6-0------

3.14x2xr(3-4)

痂u6060x60””1.

nxn=-------=------------=3372rImin。

x3.14x2xr3.14x2x0.17

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」国内设计搅碎机系列正交试验结果

种类

谷物类秸杆类普通型

间隙

锤片和齿板间隙4〜8mm10〜14mm12mm

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N

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：

Q=36m场自。*/60(3-5)

式中：r——物料容重，饲料容重r=0.18;

n---转子转速，n=1275r/min；

k——物料所形成的环流成时影响的系数，取％=0.6;

h——进料造成不均匀影响的系数，取4=0.8；

k2——下料口所对排料产生影响的系数，取七=0.7；

D---转子直径D=420mm；

B粉碎室iWj度8=430mm；

因此，生产率为Q=36〃淡桃2。23/60=0.350寸/人

3.4.2配套功率N

搅碎机搅碎的功率可以由如下经验公式得到：

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N=GQ(3-6)

式中：G-------系数，Q=6.4-10.5,取G=l。；

Q---生产率，Q=O.35O卯/人

故乂=GQ=10x0.3509=3.509KW,所以配套功率N=4HV。

故本次设计的饲料搅碎机各参数如下表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60m/s

转子工作直径180/Tim

搅碎室宽度120/77/77

转子转速3372r/min

锤片和齿板间隙\2mm

搅碎机生产率0.350977〃

配套功率4KW

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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，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

焊碳化鸨合金，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"如。图4.1为锤片的结构和三维图。

非淬火区

淬火区

图4」锤片的结构和三维图

锤片数目的计算公式为：

(4-1)

8

式中：8—锤片厚度，搅碎植物时：5=2~4mm;搅碎茎秆时：

<5=5-6mm；搅碎骨头和贝壳时：S=6~10mm；

《锤片配置密度系数，&=0.28~0.42,它的大小根据搅碎粒

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度选择，数值越小搅碎粒度越大。

故锤片的数目为Z=4巨=028X130=I2.I。因此，取锤片的数目为整数即

83

12片。锤片材料为65Mn钢，两端工作区热处理后硬度为HRC56〜62,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/〃M0.60.81.01.21.522.533.54

孔间距1.61.82.02.22.533.544.55

开孔率/%12.617.822.523.432.44046505457.6

eo0O^^

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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

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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

4~8如〃，秸杆类1074mm。因此，本次设计选锤筛间隙为4,即。锤筛间隙

如图4.3所示。

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

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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37。，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

物料进入搅碎室的速度，其结构如图4.6所示。

图4.6闸板

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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⑶-2支

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圆形粉碎室（左）；水滴形粉碎室（右）

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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W-⑵。

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：

P=(6.4-10.05)2(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,

g|Jp=(6.4-10.05)2=10.5x100x103=1.05AW;查机械设计手册，可选电机型号

为Y型三相异步电动机Y90S-2U3」4］。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

电动机质

额定功率满载转速额定电流最大转矩

功率因数量K『N

型葭\kwr/minA效率％额定转矩

V

Y90s-21.528403.44780.782.322

表5.2电动机主要外形尺寸

寸中心高外形尺寸底脚安装尺寸地脚螺栓轴伸尺寸装键部位

型HLx(AC/2+AD)xHDAxB孔直径KDxE尺寸F

Y90s-290310x245x190190x1401024x508

5.2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：

匕=监「(5-2)

式中：然为工作系数，P为额定功率；

故必=KAP=1X1.05X1.05=1.10HM。

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

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传送带主要作用也是传递运动，所以选Y型带。

11.62.546.31016254063100160250£W

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V

(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%,

念=40mm>(</d)min=20mmo

1.验算带速V

V带速的计算公式如下：

3.14%q

V—(5-3)

60x1000

故丫=3.14应内=3.14x40x2840=5.95血S。又因为5m/s<"3()加/s,所以V带带

60x100060x1000

速满足要求。

(2)计算从动轮的基准直径心

参考机械设计手册，可知计算从动轮基准直径七的公式为：

dd2=id(n(5-4)

3372

故点2=idd\=丞而x40=77.49mm,取整圆为七=1。加%

5.2.4确定中心距a和基准长度L

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(1)参考机械设计手册，可初选中心距％=40所小

(2)计算带所需的基准长度

带基准长度的计算公式为：

3.14(4/2-"di/

L(ioQ2。0H-(4/i+”d2)(5-5)

24ao

。3.14々，、(42-分了。口八3.14/4八(40-100)2

372%+丁(〃+4,2)+'"2#=2x40°+-(40+10。+'，102272m

N•Cl(\乙4X4UU

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：

ay4+2"，(5-6)

LdL<,

故中心距为aa4+~°=400+1200-1022=4897nm。

22

中心距的变化为：

aimiiinn=a-0.015cLi,=489-0.015x1200=47\mm•

々max=a+0()3Ld=489+0.03x1200=

(4)验算小带轮上的包角囚

小带轮包角计算公式为：

573°

(5-7)

a

573057邛

故。产180'-I)'-=18。'-(100-40)x士工-a174.2"212。'。

a589

(5)计算带的根数Z

带的根数计算公式为：

Z&(5-8)

P,

6=(6+△4)4/=(0.6+0)*0.9936x1.1l=0.66KW

式中：Ka——包角系数；

KL——长度系数；

△P。——功率增量；

故V带根数为Z=L=LW=1.66,取2根。

Pr0.66

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(6)求作用在在带轮轴上的压力与

带轮轴上的压力线的计算公式为：

玲=5OOP"勺比"+^(5-9)

Kjv

根据机械设计手册可知，Y型带的单位长度质量q=0.02依/〃?，因此可得

£=SOO”二箍)&+处2=500><修5二。993"1.10+002x5.952=70.77N。

°Kazv0.9936x2x5.95

带上的实际拉力大于带运动的最小拉力，即耳>(4)福时，最小拉力的计

算公式为：

(4)min=2咽)Si啖(5/0)

即作用在轴上的压力为(综)min=2z(^)minsin'=2X2X70.77xsin与9=280.78N。

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，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4“=40mm<2.5x20=5而加，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型槽的结构尺寸坊=5.3利〃?，

ha-1.6mm,e-Stmn,z=2,da=dd+2ha=43.2mm,B=2(z-V)ef=20mma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

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表5.3普通V带轮的轮槽尺寸表

型号

槽形尺寸

YZABCDE

halmm1.62..02.753.54.88.19.6

kin/mm4.77.08.710.814.319.923.4

hd/mm5.38.51114192732

e/mm812151925.53744.5

f1mm67911.5162328

8/mm55.567.5101215

B8=(z-l)e+27,z为带根数

32〃<60

34°<80<118<190<315

dJmm

36〃>60<475<600

38">80>118>190>315>475>600

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

型带各参数所对应的位置。图5.3为小带轮结构图口§-网。根据V带的性质

选大带轮的材料为HT150,大带轮的基准直径时=40仞%<2.54=2.5x20=50,

根据4,=41+2优=103.2〃?m3=(Z—l)ex2/=20mm,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

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6主要部件的设计与校核

6.1轴的设计

6.1.1计算主轴上的功率耳、转速为、转矩刀

主轴上的功率的计算公式为：

R=Pq5(6-1)

式中：q——带传动的传动效率；

%——轴承的传动效率；

P——电机功率。

故主轴上的功率为a=Prj〃2=1.5x0.96x0.982=1.38HV。

根据上文可知主轴转速勺=3373Vmin。

主轴转矩的计算公式为：

7；=9500(A(6-2)

4

P1OO

故主轴转矩为7；=95000-^=95000-^—=338879Mm”。

勺3372

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&=12而〃”在本次设计的轴中有两个键槽，轴最小直径计算公式如下：

4=4