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齿爪式粉碎机设计说明书

摘要

齿爪式粉碎机是一种能将物料粉碎的机械设备。

齿爪式粉碎机，在机座上装有主机，主机包括有机体以及和机体连接在一起的活门组成粉碎室，机体内装有轴承以及山轴承支承的主轴，主轴伸出机体外部的一端装有皮带轮，在粉碎室内的一端装有动齿盘，轴承两端装有内端盖和外端盖，动齿盘上紧固有数圈钢齿，与固定在活门里的齿盘交错配置，活门上端有入料口，入料口上面装有盛料斗，活门下端有岀料口。

优点是结构简单、合理，可以用多种动力机械驱动，可以筛不同粗细的物料。

可以广泛用于粮食、饲料、化工原料及中草药的粉碎。

目前，国内消费市场中“齿爪式粉碎机”频频上市，散发出诱人的魅力，展示着亮丽的市场前景，业内人士认为，“齿爪式粉碎机”市场消费面宽，功能新颖独特，它将成为家庭生活的“好伴侣”。

本文主要论述了“齿爪式粉碎机”的机械结构、外观及其设计。

关键词：

齿爪式粉碎机；动齿盘；网筛

AbStract

JaWCrUSherisakindOfmaterialCanbeCrUShingmachineryandequipment・JaWcrusher,ahostmachineinstalledonthebase,includingtheOrganiSmandhostbodyCOnneCtiOnValVetogether・TheCrUShingChamberJthebodyisPrOVidedWithabearingandSPindIebearing,OneendOftheSPindIeextendsOUtOftheexternalisPrOVidedWithabeltPUlIey・adrivengeardiscisarrangedatOneendOftheCrUShingchamber,twoendsOfthebearingisPrOVidedWithaninnerendCaPandtheOUterendCOVerJthemovabletoothdiscisfastenedWithafewIaPSSteeIteeth,andisfixedintheValVeintheVaIVegearStaggeredCOnfigUration,amaterialinlet,inletisPrOVidedWithahopper,aVaIVearearranged・HdStheadvantagesOfSimPleandreasonablestructure,CanbedrivenbyaVarietyOfPOWermachinery,CanSCreenOfdifferentthicknessOfthemateria1.CanbeWideIyUSedforgrindingrain,feed,ChenIiCaIrawmaterialsandherbalmedicine・

Atpresent,thedomesticCOnSUmPtiOnmarket"JaWCrUSher，zfrequentlyIiStedJSendOUtanattractivecharm,ShOWingbrightPrOSPeCtOfmarket,thePerSOnageinsideCOUrSeOfStUdythinks,"JaWCrUSher，zmarketCOnSUmPtiOnWideJthefunctionisnovelanddistinctive,anditWilIbecomefamilyIifeOf"goodPartner〃・ThiSPaPermainlydiscussesthe"JaWCrUSher，zmechanicalStrUCtUreJappearanceanddesign.

KeyWOrdS:

jawCrUSher;movetoothdisk;meshSCreening

I粉碎机的简介1

1」粉碎机的分类1

1.2粉碎机的发展状况及前景1

2齿爪式粉碎机的结构设计3

2」粉碎机的工作原理3

2.2粉碎机的结构组成3

3粉碎机主要工作部件5

3」机体和侧盖5

3.2进料斗5

3.3定齿盘5

3.4动齿盘6

3.5筛片7

4影响齿爪式粉碎机工作的主要因素8

5部件装配工艺分析9

6电动机的选择IO

7带传动的设计计算11

7.1确定V带型号和带轮直径11

7.2计算带轮11

7.3求中心距A11

7.4带轮计算12

7.5带基准长度12

7.6求带轮包角12

7.7求带根数12

7.8求轴上载荷12

7.9带轮结构13

8轴的设计计算14

8.1轴的转速14

8.2轴的输入功率14

8.3轴转矩14

8.4轴直径的初步确定14

8.5轴的设计14

9轴承的选择16

10键的选择17

II主轴的强度校核18

11.1作用在轴上的力的分析18

11.2轴的结构形状、尺寸及受力简图18

12动齿盘的强度校核22

12」动齿盘的受力分析22

12.2动齿盘扁齿的抗弯强度校核22

12.3动齿盘圆齿的抗弯强度校核23

13定齿的强度校核25

14轴承寿命的计算27

14.1轴承的受力分析27

14.2轴承寿命的计算27

参考文献29

附录30

一、生产操作30

二、设备维护31

三、筛网的修理和更换31

四、V带的张紧与维护32

致谢33

1粉碎机简介

1.1粉碎机的分类

粉碎实质上是通过输入能量使得物料的比表面积增大的过程。

在此过程中，能量消耗在表面积增大、颗粒变形、摩擦、组织结构的变化等方面。

对于不同性质的原料，不同粉碎作用方式，不同的输入能量，粉碎过程也不同。

对于该过程的了解有助于对粉碎机械的理解和生产实践中分析及解决问题能力的提高。

按成品粒度分为普通粉碎机（成品粒度≤80目）、微粉碎机（80%成品粒度≥80U）和超微粉碎机（成品平均粒度≥200∣zl）o

按粉碎机械的结构特征可将饲料粉碎设备分为五类：

锤片式粉碎机、齿爪式粉碎机、盘式粉碎机、辗式粉碎机和破碎机。

其中锤片式粉碎机应用最为广泛，其结构简单，操作方便，价格便宜，适应性广。

齿爪式粉碎机乂称为自山式粉碎机。

齿爪式粉碎机的特点是结构简单，粉碎室比较窄，筛片包角为360度，生产效率比较高，但噪声和粉尘比较大，国产齿爪式粉碎机有FFC型系列产品。

1.2粉碎机的发展现状及前景

饲料行业属于高耗能行业之一，选购设备应该考虑到长期的节能使用，使用粉碎机也是如此，要优选低耗能产品，兼顾粒度和产量。

每种粉碎机都有其最适合的工作场合，畜禽饲料粒度较粗，适合使用锤片式粉碎机，水产饲料要求高粒度，适于使用齿爪式粉碎机。

齿爪式粉碎机在粉碎机粒度高、能耗低这两点上具有综合的优势，在水产饲料行业有良好的声誉，除蟹、鳗以及某些小型鱼虾类的饵料要求达到95%过80甚至100U,需要配备超微粉碎机外，一般水产饲料只要在00.5—01.2mm筛孔范围内更换筛片，齿爪式粉碎机的粉碎粒度完全可以满足绝大部分水生动物饲料的要求。

可以这么说：

齿爪式粉碎机是水产饲料行业最实用的粉碎机型。

Ll询，随着我国农业机械化水平的不断提高，使得各项农业活动有了长足的发展和提升，尤其是作物种植密度的增大和单位面积产出率的大幅增加，这就使得收获后的秸秆处理成为了影响农业活动的一大难题。

传统的农家肥已经不能吸纳过多的作物秸秆，而现行的大田焚烧秸秆乂会导致生态环境的破坏及增加火灾风险，已经被各级政府相关部门勒令明文禁止，此外，秸秆的粉碎还田也出现了一系列相应的问题和危害，例如，病虫害的泛滥和对后期播种出苗率的影响。

正是在这样的时代背景下，青饲料、干饲料粉碎机行业迎来了发展的大好时机。

将作物秸秆粉碎后用作牲畜家禽的供养饲料可谓是一举多得，大大解放了农业生产机械的发展进程和水平。

2齿爪式粉碎机的结构设计

2.1粉碎机的工作原理

在物料加工过程中，常常使用压碎、劈碎、剪碎、击碎和磨碎的方式将谷物、秸秆等原料进行粉碎：

（1）压碎。

物料在两平面之间受到缓慢增长的压力作用而被粉碎。

对于大块物料，第一步采用此法处理。

挤圧粉碎适用于脆性物料，食品加工中常用的是对規粉碎机，如对轨的线速度相等，则为纯粹的挤压过程。

（2）劈碎。

物料受到楔状刀具的作用而被分裂。

多用于脆性，韧性物料的破碎，能耗较低。

（3）剪碎。

物料在两个破碎工作面间，如同承受载荷的那个支点（或多支点）梁，除了在外力作用点受劈外，还发生弯曲折断。

多用于较大块的长或薄的硬脆性物。

（4）击碎。

物料在瞬间受到外来的冲击力而被破碎。

冲击的方法较多，如在坚硬的表面上受到外来冲击体的打击，高速运动的机件冲击物料，高速运动的物料冲击到固定坚硕物体上，物料块之间的相互冲击等。

此种方法多用于脆性物料的粉碎，粉碎范围很大。

（5）磨碎。

物料在两工作面或各种形状的研磨之间受到摩擦，剪切作用而被磨削成为细粒。

多用于小块物料或韧性物料的粉碎。

在粉碎操作上，所使用的粉碎方法应根据物料的物理性质，块粒大小以及需要粉碎的程度而定，实际操作时常常釆用两种或两种以上的方法组合进行。

U前,饲料工业用于谷物饲料的粉碎，以击碎和磨碎应用最广。

随着近年来饲料匸业的快速发展，为适应养殖业对饲料的多种需求，饲料粉碎机在结构、类型、生产能力、功能等方面有了很大的发展，粉碎机的类型呈现多样化的发展趋势。

2.2粉碎机的结构组成

齿爪式粉碎机如装配图所示，曲进料斗、机体、侧盖、动齿盘、定齿盘、筛片、机架等主要零部件组成。

物料从定齿盘中部的进料管流入，山动齿盘最里层的两个搅拌齿拨入粉碎区，在高速旋转的动齿盘上圆齿和扁齿的打击下，碎成小块。

物料在离心力和打击力作用下，有的与筛片碰撞，弹回粉碎区再次受大打击；有的与定齿相撞进入动、定齿间，或进入扁齿与筛片间，进一步被磨碎。

动齿盘高速旋转形成的风压,是合格的成品穿过筛孔排出；较大的颗粒留在筛片内继续受打击、碰撞和摩擦，进一步粉碎后，通过筛孔排出。

3粉碎机主要工作部件

3.1机体和侧盖

由灰铸铁铸成。

机体为整体式结构，主轴呈悬臂状，轴承座与机体铸成一体，同心度较好。

侧盖的内、外壁上分别安装定齿盘与进料管。

压紧手轮将侧盖紧压在机体上，构成封闭的粉碎室。

3.2进料斗

齿爪式粉碎机进料斗一般山薄钢板制成。

加工物料时，直接将物料加入进料斗，用调节板控制流量。

3.3定齿盘

用灰铸铁铸成，分内外两层，内层为粗碎齿，外层为细碎齿，均固定在侧盖内壁上。

270型、310型、330型的内、外齿盘铸成一体；370型和450型则分别铸出。

310型定齿盘如图所示。

对310型定齿盘进行四种齿数试验，即：

（1）外圈27齿、内圈9齿；

（2）外圈双9齿、内圈9齿；（3）外圈单9齿、内圈单5齿；（4）卸掉定齿盘。

结果表明：

外圈单9齿、内圈单5齿，如图3-1所示，粉碎物料的度电产量最高，物料能及时排出，温升较小。

粉碎粗物料时，度电产量变化不大。

材料为血钢，动齿在动齿盘上交错排列成四圈，按其作用从外圈到里圈依次为粉碎齿（4个扁齿）、细碎齿（4个圆齿）、粗碎齿（4个圆齿）和搅拌齿（2个圆齿）。

齿爪式粉碎机的扁齿原为“T”形，使用中发现，物料大部分是在动齿盘与定齿盘之间被粉碎的，而扁齿与机体内侧固定齿圈相对应的丄作部分磨损较少，粉碎作用不大。

因此系列设计中将“T”形扁齿改为“L”形，取消机体内侧固定齿圈，使机体变窄，减轻了整机重量，节省了钢材。

实验表明，改进后机器的性能指标还稍有提高。

此外，机体改窄后，筛片宽度减小，刚度相应增加，延长了使用寿命，增强了粉碎室内的风压，排料也比较通畅。

扁齿的基本尺寸和形状如图3-2所示，用沉头螺钉固定在动齿盘上。

材料为

45钢，工作部分（A）热处理后硬度为HRC40-48,扁齿四个一组。

圆齿与动齿盘用螺纹连接，动齿盘如图3-3所示。

材料为45钢，在乙范围

内热处理，硬度为HRC40-48o

3.5筛片

采用排粉性能良好、生产率较高的环形筛片。

先将筛片放在甲、乙两筛圈中间，用螺钉将筛片压紧，如图所示，然后整体放入机体内的筛托上。

此种结构装卸比较方便，锤筛间隙均匀一致,筛片用普通碳素钢冷轧钢带制成。

筛片的型号有很多种，应根据物料粒度的不同要求和种类不同，来选择不同规格的筛片。

如粉碎玉米时，供仔猪、肥育猪、肉用仔鸡前期及生长鸡的配合料,选用直径3毫米筛孔就可以了。

具体的选用由实际情况决定。

筛片与机体应有适当距离。

距离过小时，粉尘不仅滞留在机体壁面上，也容易堵塞筛孔，同时散热差，料温较高，当物料含水率高时，堵塞现象更为严重。

距离过大时，环带内的气流速度太低，不易将粉碎物带走，也容易产生堵塞。

经多次试验，此距离以40毫米为宜。

4影响齿爪式粉碎机工作的主要因素

影响齿爪式粉碎机工作的主要因素与锤片式粉碎机基本相同。

除物料的品种、物料的湿度和筛孔的大小等因素外还有：

1.扁齿的线速度它是影响齿爪式粉碎机L作性能的主要参数。

动齿盘直径一定时，扁齿线速度随转速变化。

线速度过高时，虽然打击粉碎作用增强，但动齿盘消耗的空载功率上升，单位电耗不一定最低，而机器制造误差引起的机器振动加剧，降低了轴承使用寿命。

线速度过低时，物料不易被粉碎，生产率也不高。

实验结果表明：

线速度80-85米/秒时单位电耗最低，低于80米/秒或高于100米/秒时，单位电耗增大。

线速度高时粉碎物略细。

据此，系列设计的齿爪式粉碎机扁齿线速度取为80-85米/秒。

2.扁齿与筛片间隙这是影响齿爪式粉碎机工作的乂一重要参数。

实验结果表明：

粉碎物料时，齿筛间隙由7.5毫米增到20毫米，单位电耗逐渐降低，粉碎物也较粗。

间隙增到23毫米时，筛面上的物料不易排出进料口有反喷现象，效率显著降低。

据此，系列设计的齿筛间隙取为10-20毫米。

5部件装配工艺分析

该机壳体采用分体式结构，加工制造方便，装拆简单且机体与端盖、侧盖与定齿盘、进料管和侧盖之间均采用螺钉连接，工作部件破损后可及时拆换。

方齿丄作表面与定齿相应丄作表面之间的间隙均为3.5mm,即可满足对成品粒度的大小要求乂至使得物料拥堵堆积，物料流动畅通，工作效率高。

主轴末端联接部分嵌入动齿盘，加以螺母固定，使得结构对称，有利于减轻振动，而且定位方便，安装效率高。

另外，齿筛间隙对粉碎机的工作性能也有很大的影响，动齿盘和筛面的搓擦作用可进一步减小物料的粒径，且合适的齿筛间隙可使动齿盘高效地带动物料在粉碎室内形成流动层，以增大物料的过筛机会。

6电动机的选择

根据粉碎机的工作条件及生产要求，在电动机能够满足使用要求的前提下，尽可能选用价格较低的电动机，以降低制造成本。

山于额定功率相同的电动机，如果转速越低，则尺寸越大，价格越贵。

粉碎机动齿所需要的线速度为80~85用“。

查表得：

当动齿盘直径为31Omm时，其主要技术参数为：

配套动力（千瓦）：

4-5.5

转速（转/分）：

4900-5100

扁齿线速度（米/秒）：

79.5-83

取主轴转速为5000r∕min,故选用Y系列（IP44）型三相笼型异步电动机。

Y系列三相笼型异步电动机是按照国际电工委员会（IEo）标准设计的，具有国际互换性的特点。

其中Y系列（IP44）电动机为全封闭的自扇冷式笼型三相异步电动机，具有防灰尘、铁屑或其它杂务物侵入电动机内部之特点,B级绝缘,工作环境不超过40°C,相对温度不超过95%,海拔高度不超过IOOOm,额定电压为380V,频率50HZ,适用于无特殊要求的机械上，如农业机械。

Y系列三相笼型异步电动具有效率高、启动转矩大、噪音低、结构合理产品先进、应用很广泛。

其主要技术参数如下：

型号：

Y132S1-2

同步转速：

3000r∕min

额定功率：

N=5.52

满载转速:

29∞r∕min

堵转转矩/额定转矩：

2.2TIl/（N∙m）

最大转矩/额定转矩：

2.2T）II（N∙m）

质量：

64⅛

机座中心高:

112mm

该电动机釆用立式安装，机座不带底脚，端盖与凸缘，轴伸向下。

7带传动的设计计算

根据设讣方案及结构，该机选用普通V带传动,它具有缓和载荷冲击、运行平稳、无噪音、中心距变化范围较大、结构简单、制造成本低、使用安全等优点。

已知：

电动机功率p=5.5kw9电动机转速〃=29（XWmin,粉碎机主轴转速n2=5OOOr/min。

7.1确定V带型号和带轮直径

工作情况系数KA=I.2

计算功率匕=KrP=1∙2X5.5Pc=6.6kw

选带型号A型

小带轮直径取9=100〃皿

大带轮直径带传动滑动率ε一般为1%〜2%取ε=1%

八1、Q"C心lθθx50θθsc"

D7=（1-£）——=0.99≈170・69nun

・π72900

取D2=UOnuri

7.2计算带长

Dm=135mιrι

D2+D1_170+1OOIOC

—Z==132）

22

△=35mιrι

取〃=Smm

7∙3求中心距"

2（Z）∣+[）2）≥≥0.55（Z）I+Dj+Ii

2（170+100）≥a≥0.55（170+l∞）+8

54OmnI≥a≥156.5/Mm

根据实际确定：

中心距a=500〃〃〃

7.4带长计算

今+牛+2吨

„+267+-=λ∙×135+1000+—=1426.35〃〃”a500

7.6求带轮包角

小轮包角：

心8-牛牛6Z叽岁x6Z7W

带根数ZPQ=2.25kw

ka=0.98

kl=0.96

=0.47

取3

7.8求轴上载荷

单根V带张紧力q=0Λ0ks∕m

F=500A（B≥≤）+^V2

=500Xf3、一°代）+0.10x26」7?

26.170.98

轴上载荷：

Fo=2ZEiSin^-=2×3×264.07XSin巴仝

y22

取①=158ON

7.9带轮结构

带速V≤30m/s时的带传动，其带轮内一般用HT200制造，烏速时应使用钢制造，带轮的速度可达到45w∕5。

由于该机带速为V=26.17∕π∕5,故带轮材料选用HT200o在设计•带轮结构时，应使带轮易于制造，能避免因制造而产生过大的内应力，重量要轻。

查表得，孔径dh=20~22mm,带轮直径〃=170nmι时，可采用轮辐式和腹板式两种，当考虑到易于制造时，应釆用腹板式。

中小直径的带轮可以采用腹板式，更小的带轮可以制造为圆柱形。

故该机小带轮制造为腹板式。

带截面尺寸和带轮轮缘尺寸：

U带型号：

A型顶部宽b：

13mm节宽¢,:

11.0mm高度力：

Smm

U带轮基本参数：

基准线上槽深hamm=2.75mnι,取IIa=3mm；

基准线下槽心min=8•7，取力/=；

槽间距e=15ιnm,槽边距/=9mm；

最小轮缘PJl-δmin=6mιn,取5=1Omm；

带轮宽度B=（Z-l）e+2f（Z一轮槽数），外径D0=D+2ha

8轴的设计计算

8.1轴的转速

已知：

电动机转速π=2900r∕min,粉碎机主轴转速勺=5O（Xk∕min,传动比/=0.58

8.2轴的输入功率

电动机

Pl=5.5kvv

粉碎机主轴

P2=Px∙7oι=5.5x0.94=5.∖lkw

T7oi——电动机与主轴的传递效率，带传动T7Oi=0.94

&3轴转矩

电动机转矩7；：

P55

Td-9550J-9550×…-10.505N∙加

n25000

粉碎机主轴匚：

7；-955OA-9550x'∙□≈17.025Λ^∙∕n

-∕212900

8.4轴直径的初步确定

选材：

45钢,

调质处理，σR=650M∕m,σs=360M““

结构设计：

由

《机械设计》确定轴的最小直径：

dj9∙55>γp=p

Y0.2[τt]τnVn

其中：

Tl——许用切应力，由表16.2[τl]=35Mpa

P——轴传递功率，P=5Λ7kw

n主轴转速，n2—500Or/Inin

C——系数,C=112

由上式可得：

d≥∖∖.33mmo

8.5轴的设计

轴结构设计的一般原则：

轴上零件的布置应使轴受力合理；轴上零件定位可B,拆装方便；轴应采用各种应力集中和提高轴疲劳强度繁的结构措施：

应具有良好的结构工艺性，便于加工制造和保证精度；对于要求刚性大的轴，还应从结构上考虑减小轴的变形。

根据以上原则，确定出轴的结构尺寸。

在该设计中，轴的轴向固定采用轴肩一一轴端挡圈的固定方法：

轴肩结构简单，可以承受较大的轴向力，轴端挡圈常用于轴端零件的固定，。

为了保证轴的疲劳强度，轴肩处采用过渡圆角，且圆角不应太小。

9轴承的选择

根据对该粉碎机的结构和对轴的受力分析可知，山于动齿盘为对称排列，在转子的转动过程中动齿盘所产生的离心力相互抵消，轴承受到动齿盘产生的径向力为零，但是由于转子自己会产生一定的离心力；同时由于转子自身的重力，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，且轴承受到的轴向载荷较大，故选择圆锥滚子轴承中大锥度轴承33205。

其主要参数为：

轴承内径d二25mm、轴承外径D=52≡。

10键的选择

键、轴的材料都是钢，键采用静联接，冲击轻微。

键联接的许用挤压应力

bj=125~150MH/,取∖σl,∖=∖35MPa.取转轴主轴上与带轮的连接键，动齿盘与主轴的连接键选用普通平键：

选用GB1096——79（A型）。

对于与带轮轮毂连接的键，其尺寸为6X6X30.

1=L-b=30-6=24mmK=0.5力=0.5×6=3mm

该键可用

对于与动齿盘相连接的键，其尺寸为8×7×18.

该键可用

11主轴的强度校核

该机主轴与电动机轴联接是通过带传动进行连接，传递转矩，动齿盘固定在轴上，因此可以认为动齿盘对轴的作用力为均布载荷均匀作用在轴上，动齿盘通过键与轴联接。

由于动齿盘的排列呈对称排列形式，在同一个平面上每个动齿盘所产生的力相等，相互抵消。

所以动齿盘产生的离心力对轴的变形无影响，只受到动齿盘的作用力，使其产生弯曲变形，轴除受弯矩外，还受扭曲变形。

所以用弯扭组合变形对轴进行强度校核。

11.1作用在轴上的力的分析

由于动齿盘上釆用对称排列方式，其产生的离心力相互抵消，合理为零。

计算动齿盘的作用力：

根据钢板重量的讣算公式，不同厚度的钢板每平方米的理论重量，由G=Sxp可以计•算

其中：

G——给定厚度的钢板每平方米的理论重量kg∕m2

S钢板）7度S=16mm

P钢板密度，p=7.8