课程设计论文锤片式粉碎机设计.docx
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课程设计论文锤片式粉碎机设计
课程设计（论文）-锤片式粉碎机设计
云南农业大学机电工程学院课程设计
科类工科学号2011310595
本科生课程设计
锤片式粉碎机设计
指导教师:
职称副教授
云南农业大学昆明
学院:
机电工程学院专业:
农业机械化及其自动化年级:
2011
云南农业大学
2015年5月22日
云南农业大学机电工程学院课程设计
目录..................................................................I1、任务书.................................................................1
1.1课程设计的目的.....................................................1
1.2课程设计任务的内容.................................................1
1.3课程设计的步骤.....................................................1
1.4课程设计中应注意的问题.............................................2
1.5设计参数要求.......................................................22电机的选择..............................................................23主轴转速设计............................................................34带和带轮的设计..........................................................35转子的末端速度..........................................................46转子直径................................................................47粉碎室宽度..............................................................48校核生产率..............................................................5
9锤筛间隙................................................................510锤片数目与排列方式.....................................................6
10.1锤片类型选择......................................................6
10.2锤片数目..........................................................7
10.3排列方法..........................................................711筛片...................................................................812轴的设计...............................................................813锤片式粉碎机安装，技术参数分析及其检修.................................9
13.1安装..............................................................9
12.2技术参数分析......................................................9
12.3饲料粉碎机的检修.................................................10设计心得.................................................................10参考文献.................................................................11
I
云南农业大学机电工程学院课程设计
锤片式粉碎机设计
1、任务书
1.1课程设计的目的
课程设计是《农产品加工机械》课程重要的综合性与实践性教学环节。
其基本目的是:
（1）、综合运用农产品加工机械课程和其它先修课程的知识，分析和解决加工机械中的问题，进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。
（2）、通过设计实践，逐步树立正确的设计思想，增强创新意识和竞争意识，熟悉掌握机械设计的一般规律，培养分析问题和解决问题的能力。
（3）、通过设计计算、绘图以及运用技术标准、规范、设计手册等有关设计资料，进行全面的机械设计基本技能的训练。
1.2课程设计任务的内容
（1）装配工作图1张（A0或A1图纸）
（2）零件工作图3张
（3）设计计算说明书1份
1.3课程设计的步骤
（1）设计准备:
阅读设计任务书，明确设计任务;
现场参观，看教学录像，拆装减速器，阅读课程设计指导书;
准备设计资料及绘图用具
（2）传动装置总体设计:
拟订传动方案;
选择电动机;
计算传动装置运动和动力参数
（3）传动零件设计计算:
各级传动件的设计计算
（4）装配图设计
（5）零件工作图设计
（6）编写设计说明书:
整理和编写课程设计计算说明书
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（7）实践总结及答辩:
进行课程设计总结，完成答辩准备工作
1.4课程设计中应注意的问题
（1）农产品加工机械课程设计是在教师指导下由学生独立完成的，也是对学生进行的一次较全面的设计训练。
学生应明确设计任务，掌握设计进度，认真设计。
每个阶段完成后认真检查，提倡独立思考，有错误要认真修改，精益求精。
（2）课程设计进程的各阶段是相互联系的。
设计时，零、部件的结构尺寸不是完全由计算确定的，还要考虑结构、经济性以及标准化、系列化等要求。
由于影响零、部件结构尺寸的因素很多，随着设计的进展，考虑的问题会更全面、合理，故后阶段设计要对前阶段设计中不合理结构尺寸进行必要的修改。
所以，课程设计要边计算、边绘图，反复修改，设计计算和绘图交替进行。
（3）学习和善于利用长期以来所积累的宝贵设计经验和资料，可以加快设计进程，避免不必要的重复劳动，是提高设计质量的重要保证，也是创新的基础。
然而，任何一项设计任务均可能有多种决策方案，应从具体情况出发，认真分析，即要合理地吸取，又不可盲目地照搬、照抄。
（4）在设计中贯彻标准化、系列化与通用化可以保证互换性、降低成本、缩短设计周期，是机械设计应遵循的原则之一，也是设计质量的一项评价指标。
在课程设计中应熟悉和正确采用各种有关技术标准与规范，尽量采用标准件，兵注意一些尺寸需圆整为标准尺寸。
同时，设计中应减少材料的品种和标准件的规格。
1.5设计参数要求
（1）生产率:
120kg/h
（2）喂入方式:
切向喂入
（3）锤片:
国家标准锤片I型
（4）壳体:
铸件
（5）传动方式:
带传动
2电机的选择
配用动力机械的功率（N）的大小，要根据粉碎机的生产能力（Q）来决定，不宜过大或过小。
一般应按下式计算:
N=（6.4--10.5）Q。
Q的单位是千瓦，Q的单位是吨/小时。
如要求粉碎得较细，系数的值可取大一点，如要求粉碎得较粗，系数的值可取小一点。
本粉碎机加工的是谷物类饲料，对加工的饲料粉碎程度有多种选择，故选择参数较大一些。
加工能力为0.12吨/小时，所以配用的电机功率为N=0.77kW-1.26kW。
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根据N=1.26kW选择电动机型号。
异步电动机YL系列为单相双值异步电动机，具有高转矩，高效率，高功率因数的优点，适用于要求启动力矩较大的空气压缩机，木工机械，粉碎机及其他小型机械。
根据N=1.26kW，查表得，选取YL90s-2电动机,具体参数如下:
额定功率为1.5kW，同步转速为3000r/min，效率为76%，额定电压为220V。
3主轴转速设计
主轴直接连接电机，此时主轴转速由电机的转速确定，所以n=1440r/min、2880r/min
主轴和电动机的传动为带传动时，主轴转速不超过4000r/min，主轴的转速又不能太小，主轴转速过小会使转子的直径变大，粉碎机的机体随之变大，使粉碎机的结构变得不紧凑，增加生产成本。
设计带传动的传动比为0.75，则主轴转速n=4000r/min。
4带和带轮的设计
采用传动的型式为开式传动，其传动特点可双向传动，胶带只受单向弯曲，对其的使用寿命有利。
在胶带方面的选择使用选用普通三角胶带，有帘布结构和线绳结构两种。
帘布结构的传动在一般动力传递中应用较为广泛，农业机械上应用很多。
线绳结构的曲挠性能好。
适用于较小带轮直径，曲挠次数多的传动中。
但其扯断强力底。
帘布结构的曲挠性能差，扯断强力高。
已知电机的转速为3000r/min，功率为1.5kw。
C=1150、打滑系数ε=0.01（三角胶带）查表得。
N,1.36，C,1.0，C,0.98，C,10312大带轮直径D1=100mm
3.14nD11V,,15.7m/s工作速度60，1000
n1小带轮直径D2,（1,,）D1,74
n2
，，A=2D1+D2=348mm中心距
D2,D1,,,a,180,，60,175小带轮包角A
2D2，D1,,,,D1，D22,,,,三角胶带长度L,2A，3.14，,992.75mm,,2A,,
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N三角胶带根数Z=,2
nccc0312
Zv曲饶次数次/秒6—10次/秒n,,3.8,L
5转子的末端速度
（1）粉碎脆性饲料（玉米、高梁籽粒等）时，转子的末端速度v=65~80m/s
（2）粉碎秸秆时，转子的末端速度v=80~105m/s（3）一般常选用转子的末端速度v=80~90m/s此课题选择转子末端速度v=80m/s。
6转子直径
（1）由v、n计算
v=πDn/60
D=60v/nπ
（2）由推荐系列来选直径。
如下表1.
表1
转子直径5601120
粉碎室宽度300,400300,400
锤片末端速度80~9080~90（3）类比法
参考现有机型参数
在前面已经选择了转子末端速度，所以在此选择公式计算的方法，来求转子的直径。
D=60v/nπ
式中D——转子的直径
n——主轴转速，前面已知为3000r/min
v——转子末端速度，前面已知为80m/s
计算求得D=400mm。
7粉碎室宽度
（1）经验公式
KNC,DB（D与B的比值约为1.3~2.8）V
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式中——经验系数常用=0.55~0.75KKCC
N——配套功率
V——锤片线速度
（2）按尺寸系列来选
（3）按生产率来计算
23.6k,DBn,Q（吨/小时）60
式中k—系数（与筛孔大小有关）k=0.42~0.76
3—容重（t/m）粉料0.5~0.65,
D—转子直径
B—粉碎室宽度
n—主轴转速
（4）初选
用试验来决定或者来检验
在这里选择使用经验公式来确定。
D与B的比值约为1.3~2.8
所以通过计算得到B的范围为143mm-308mm，选择粉碎室宽度B=200mm。
8校核生产率
236kDBn.,Q,（T/h）60
式中k—系数（与筛孔大小有关）k=0.42~0.76
3—容重（t/m）粉料0.5~0.65,
D—转子直径
B—粉碎室宽度
n—主轴转速
3这里选取:
系数k=0.42，容重=0.5（t/m）
计算得:
Q=1.5t/h
设计任务要求生产率为0.12t/h，而校核生产率为1.5t/h，所以设计满足任务要求。
9锤筛间隙
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对粉碎机的工作性能影响很大。
过大，物料层厚，摩擦粉碎作用减弱，易形成环流层，堵塞筛孔，不易过筛;过小，筛片磨损加剧。
谷物饲料锤筛间隙?
S=4~8mm
秸秆饲料锤筛间隙?
S=10~18mm
国内大部分锤片式粉碎机为兼用型一般为?
S=12mm
所以，我们取锤筛间隙?
S=12mm
10锤片数目与排列方式
10.1锤片类型选择
锤片形状和尺寸:
国标是矩形，有两种型式I型和?
型。
标准NJ138-77有两种型式，I型用于小型粉粹机，?
型用于大中型粉粹机，两种皆为矩形，一般材料65Mn。
其他的锤片形状还有阶梯形和尖角形等。
尖角形锤片适用于粉碎纤维较多的饲料，根据所给的设计要求，我们选择国家标准I型锤片。
国家标准I型锤片的形状和尺寸如下图
具体参数如下:
a=120mm，b=40mm，c=30mm，d=16.5mm，厚度e=5mm
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由于锤片是粉碎机加工的核心部件，所以要求较高。
本锤片选择的金属材料是65Mn钢，且经过热处理。
热处理淬火区硬度为50-57HRC,非淬火区硬度不超过28HRC。
10.2锤片数目
kB1z,
（1）由公式确定e
式中k—锤片配置密度系数k=0.28~0.42（取小值时粉碎颗粒较粗）11
B—粉碎室宽度
e—锤片厚度
,B2,z
（2）亦由公式确定Ce
式中C—系数（C=1.87~3.75）一般为C=2.5
B—粉碎室宽度e—锤片厚度
选用公式
（1）计算得Z的范围为11.2—16.8
锤片数目为整数所以取Z=12
10.3排列方法
（1）螺旋线排列（见图3）
螺旋线排列方式分单螺旋和双螺旋2种，该锤片排列方式最简单，锤片轨迹均匀而不重复，但工作时会将饲料顺螺旋线向一侧推移，引起物料分布不均，使锤片和筛片也磨损不均匀。
并在高速回转时，出现不平衡力矩，使机器产生振动。
（2）对称排列（见图4）
该排列对称两销轴上的锤片安装对称，锤片运动轨迹重复，在同样锤片工作密度下，需加大锤片数目，耗用钢材较多，但对称销轴的离心力合力可相互平衡，转子工作平稳。
饲料在粉碎室内分布均匀，锤片磨损也较均匀。
（3）交错排列（见图5）
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该排列分单片和双片2种形式，图示为双片交错排列。
其锤片运动轨迹均匀不重复，对称销轴的离心力合力可相互平衡，转子工作平稳;缺点是物料略有推移，销轴间隔套种类较多。
（4）对称交错排列（见图6）
此种方式不仅轨迹均匀且不重复，而且锤片排列左右对称，4根销轴上的离心力合力作用在同一平面上，平衡性好。
11筛片
锤片式粉碎机上所用多为圆孔晒，筛孔分为四个等级:
细孔直径1~2mm中孔直径3~4mm
粗孔直径5~6mm大孔直径8mm以上
孔径从2mm起每增加1mm，生产率能提高20~30%，颗粒细碎度相应加大25~35%，颗粒细碎度相应加大25%—35%，一般选用中孔筛。
本设计筛片选用中孔筛，具体参数如下:
筛孔直径为4mm;筛片对转子的包角为180度，
筛片数目及型式:
一片，半筛;筛片厚度为3mm
12轴的设计
轴的材料主要是优质碳素钢，其中常用的是45钢，为保证力学性能，一般进行调质或正火处理，故从设计的各方面考虑，应选取45钢正火处理。
轴的最小直径计算如下:
3P/nAd,0
A式中——126-1030
P——轴传递的功率
N——轴的转速
A本设计中取=1260
通过公式计算得d9.09mm,
由于轴上有键槽还要有轴承定位，所以应该增加轴的直径，取轴的最小直径为15mm。
具体尺寸如下图7所示:
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轴的尺寸设计图7
13锤片式粉碎机安装，技术参数分析及其检修
13.1安装
1、粉碎机长期固定使用时，应将粉碎机架安装在水泥基础上，也可将粉碎机单独固定在车架上使用。
2、所有电器设备及线路必须安装正确可靠。
3、安装后各转动部件要运转灵活，进行空运转半小时，检查有无卡碰及不正常响声，连接是否牢靠。
4、三角带转动部分必须安装防护罩。
安装固定点为机器轴承座固定螺栓和电机座固定螺栓。
12.2技术参数分析
锤片式粉碎机是饲料加工机械中主要耗能设备,它的性能好坏直接影响生产率和单位能耗。
影响粉碎机工作性能的因素很多,其中最主要是粉碎机本身的结构参数。
因此,研究和合理选择锤片式粉碎机结构参数,对提高性能指标和降低成本具有重要的经济意义。
影响锤片式粉料机性能的技术参数较多。
其中最主要的是锤片末端线速度。
锤片末端线速度是影响粉碎机工作性能的重要因素。
锤片式粉碎机的工作原理,靠高速旋转的锤片对物料打击、剪切和挫擦等综合作用,把锤片的功能变为物料的粉碎能。
锤片的功
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能与线速度平方成正比，大量试验证明,在一定范围内提高线速度可以提高生产率和度电产量,并减少粉料的粗细度。
近年来,国内外锤片式粉碎机的线速度都在提高。
12.3饲料粉碎机的检修
一、筛网的修理和更换。
筛网是由薄钢板或铁皮冲孔制成。
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，应使筛孔带毛刺的一面朝里，光面朝外，筛片和筛架要贴合严密。
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。
二、轴承的润滑与更换。
粉碎机每工作300小时后，应清洗轴承。
若轴承为机油润滑，加新机油时以充满轴承座空隙1/3为宜，最多不超过1/2，作业前只需将常盖式油杯盖旋紧少许即可。
当粉碎机轴承严重磨损或损坏，应及时更换，并注意加强润滑;使用圆锥滚子轴承的，应注意检查轴承轴向间隔，使其保持为0.2-0.4毫米。
如有不适，可通过增减轴承盖处纸垫来调整。
三、齿爪与锤片的更换。
粉碎部件中，粉碎齿爪及锤片是饲料粉碎机中的易损件，也是影响粉碎质量及生产率的主要部件，粉碎齿爪及锤片磨损后都应及时更换。
齿爪式粉碎机更换齿爪时，应先将圆盘拉出。
拉出前，先要开圆盘背面的圆螺母锁片，用钩形扳手拧下圆螺母，再用专用拉子将圆盘拉出。
为保证转子运转平衡，换齿时应注意成套更换，换后应做静平衡试验，以使粉碎机工作稳定。
齿爪装配时一定要将螺母拧紧，并注意不要漏装弹簧垫圈。
换齿时应选用合格件，单个齿爪的重量差应不大于1.0-1.5克。
锤片式粉碎机的锤片有的是对称式，当锤片尖角磨钝后，可反面调角使用;若一端两角都已磨损，则应调头使用。
在调角或调头时，全部锤片应同时进行，锤片四角磨损后，应全部更换，并注意每组锤片重量差不得大5克;主轴、圆盘、定位套、销轴、锤片装好后，应做静平衡试验，以保持转子平衡，防止机组振动。
此外，固定锤片的销轴及安装销轴的圆孔由于磨损，销轴会逐渐磨细、圆孔会逐渐磨大，当销轴直径比原尺寸缩小1毫米，圆孔直径较原尺寸磨大1毫米时，应及时焊修或更换。
设计心得
机械设计课程设计是机械课程当中一个重要环节通过了3周的课程设计使我从各个方面都受到了机械设计的训练，对机械的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。
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由于在设计方面我们没有经验，理论知识学的不牢固，在设计中难免会出现这样那样的问题，如:
在选择计算标准件是可能会出现误差，如果是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大，在查表和计算上精度不够准在设计的过程中，培养了我综合应用机械设计课程及其他课程的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力，在设计的过程中还培养出了我们的团队精神，大家共同解决了许多个人无法解决的问题，在这些过程中我们深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足，在今后的学习过程中我们会更加努力和团结。
由于本次设计是分组的，自己独立设计的东西不是全部的粉碎机，但在通过这次设计之后，我想会对以后自己独立设计打下一个良好的基础。
参考文献
[1]]农业机械研究所.农业机械设计手册（下册）.机械工业出版社.1973.[2]机械工程手册（11卷）.机械工业出版社
[3]配合饲料机械.农业出版社
[4]濮良贵，陈国定，吴立言.机械设计（第九版）.高等教育出版社.2013.[5]龚溎义，罗圣国，李平林，等.机械设计课程设计指导书.高等教育出版社.2003.[6]孔凌嘉.简明机械设计手册.北京理工大学出版社.2008.
互换性与测量技术基础（第3版）.机械工业出版社.2013.[7]周兆元，李翔英.
[8]成大先.机械设计手册单行本轴及其连接.化学工业出版社.2010.
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