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摘要:
本次毕业设计的主要内容是完成小型粉碎机械的设计与研究。
小型粉碎机械的设计包括主轴的设计、带轮的设计、电动机型号的确定与选取锤夹板的设计、锤片的设计。
加工制造过程包括了锤片、锤夹板、主轴、主轴套筒、筛网、上下箱体等的制造。
主要加工工艺有:
轴的加工工艺过程:
备料、精锻、热处理,外圆表面的精加工和光整加工。
设计过程中包括了主轴的受力分析、轴径的确定,轴的加工工序的确定;
带轮的传动的受力分析、带的应力分析、V带的基本额定功率的的确定、带传动的参数选择。
绘制了包括主轴、锤片、锤夹板、套筒、销轴等的CAD零件图,并绘制了总装配图。
在毕业设计中,做了各结构之间的动力分析计算,确定了电动机的型号。
关键词:
小型,锤片,粉碎机.
1.绪论
本毕业论文主要内容是关于小型粉碎机械的设计与研究,主要参考当前我国国内目前有关粉碎机械的研究,进行的自己的毕业设计。
近些年来,国家迎来经济的大发展,社会较以前愈加繁荣。
国家经济的发展带动科技的发展,加上国家对待科技研究的重视,大量资金的投入,使得农业机械科技迎来大发展。
在大环境利好的情况下,粉碎机械的研究也相应的发展起来。
也进一步促进经济发展。
当今社会大环境下,基本的粉碎加工还是使用传统的粉碎机械来进行加工制造;
纵然是国外的粉碎加工机械也仍然是处于较初级的发展阶段的。
当前,在粉碎机械市场上,主要的是一些卧式的和立式的无筛网的粉碎机械。
卧式无筛网粉碎机械有:
ZPS型超微粉碎机械。
自从21世纪以来,国家先后投入了大量的资金用于科技研发,但是真正好的科研成果不多,很少做到真正的可持续发展,粉碎工艺水平低。
仍存在许多缺点:
1,动力浪费过大。
2,生产率过于低下。
3,因为筛片的使用磨耗过快,造成成本大幅升高。
2.小型粉碎机械的总体设计
2.1粉碎机的基本要求
我设计的粉碎机的粉碎对象是植物类饲料,具体有如下要求:
可适用于多种类型饲料的加工,通用性能好。
可以灵活的调整饲料的粉碎程度,且要求粒度均匀度达标。
生产能耗合理,尽量达到高生产效率。
零件耐磨损,不需频繁更换,降低成本。
要求操作方便,易于使用。
从粉碎机械的设计原理考虑,需要提高机械的粉碎有效性能,故使用冲击作用力、磨擦作用力和剪切作用力等的作用,来进行饲料的粉碎。
粉碎机的结构选用一体型结构,通过采用气流分级装置、超细粉碎技术和分级机型,来提高加些粉碎性能,细化程度。
进而实现粉碎力度足够均匀。
对粉碎饲料的产品的要求:
产品的流动性好。
2.2小型粉碎机械的粉碎总体方案的设计
2.2.1粉碎原理及粉碎方案的选择
原理:
在运作的时候,待粉碎材料首先从喂入机构被投进粉碎室进行粉碎处理,在高速旋转着的金属锤片的极大地冲击下飞向粉碎机齿板,与齿板碰撞,饲料被粉碎掉。
没有风机结构的小型粉碎机械,将需要从粉碎室内部流出的强气流作用使得粉碎物顺利的通过筛孔排出机械;
含有风机结构的粉碎机械,则将粉碎物全部穿过筛孔被抽出机械内部,仍然需要经过收集装置来将混合着气流的空气与粉碎物的混合物分离出来。
2.2.2粉碎机的主要技术参数的选取
通用型锤片粉碎机主要技术参数表
型号
9FQ-40
9FQ-50
FSP-50
FSP-60
9FQ-60
转子直径mm
400
500
600
粉碎室宽度mm
202
273
450
锤筛间隙mm
12±
2
上20,下60
主转转速mm
4000
3450
3440
2800
2570
锤片线速度m/s
84
90
85
80.6
筛片宽度mm
200
270
396
筛孔直径mm
1.2-2
1-3
2-3
锤片数量
12
24
32
配用动力Kw
7.5-10
13-17
18.5
30
30-40
外形尺寸mm
945×
830×
2365
1280×
1140×
950
1170×
1020×
1125
1424×
1326×
1512
878×
859×
1302
生产率kg/h
玉米
谷壳
稻草
1800
3500
4040
190
120
300
180
150
650
——
表2-1-通用型锤片粉碎机主要技术参数表
测定玉米时,使用的筛片孔径依次为1.2、1.2、3.0、3.0、和2.0mm。
参照9FQ50-40型锤片粉碎机的主要参数,初步选定粉碎机的主要外箱体尺寸为:
905×
750×
1030。
2.2.3配备电动机的选取与参数的确定
电动机是特定型号的标准件,设计时只要根据需要选出相应的具体型号便可。
选择电动机,需要从确定电动机的类型、结构、容量(额定功率)和转速,然后查询产品目录,查出型号尺寸。
要求:
所选电动机的额定功率等于或稍大于所需的电动机工作功率。
因为没有现成公式可供使用,所以通过确定粉碎机的耗能情况来确定电动机的额定功率,进而选取相应型号的电动机。
我们从特定的和带粉碎的圆脸相关的数值,确定相关功率如下:
粉碎机械的产能为Q(kg/h),取Q=1000kg/h,系数取7,得:
P=7
1000=7kw
选定皮带轮的传动比为1:
3,选定主轴转速
(转/分):
=3400r/min(粉碎机械要求主轴转速较高),综上考虑,查询机械设计课程设计手册,选择电动机型号为Y132M-4,电动机的主要参数如下表:
额定功率/kw
满载转速r/min
堵矩N.mm
最大转矩N.mm
重量kg
Y132M-4
7.5
1440
2.2
2.3
81
表2-2-Y132M-4型电动机主要技术参数表
3.带轮和主轴及其他零件的设计
3.1主轴的设计
3.1.1轴材料选择
主轴材料的选取和加工工艺要求:
轴是组成机器的最主要零件,轴的设计和其他零件的设计相似,包括结构设计和工作能力计算两方面的内容。
要求轴的结构设计合理,能够轴上零件的工作可靠性和轴的工作能力的稳定性。
一般用于加工轴的材料主要是碳钢和合金钢,粉碎机械要求较高的转速,故选择45号钢作为主轴的加工原材料,热处理方法采用调制处理,对提高轴的抗疲劳强度有显著的效果。
3.1.2估算最小轴径
查表,取A=115,根据公式得:
=103
=34.0mm
为满足粉碎机相关部件之间的性能要求,取d=39mm
粉碎机的电动机功率要求满足:
K=1.5,
主要参数:
公称扭矩:
许用转速:
=5400r/min轴孔直径:
18-34mm符合。
选择5008型号的轴承。
3.1.3轴结构设计
轴的结构设计
做主轴结构图如下图3-1
图3-1-主轴零件图
轴受力分析图如下图
图3-2主轴受力分析图
合成弯矩图如下图
图3-3-合成弯矩图1
图3-4-合成弯矩图2
轴转矩图如下图:
图3-5-轴转矩图
主轴需用应力的计算:
用插入法查表得:
应力校正系数:
画当量弯矩图:
当量转矩:
αT=0.48*9889.1=5881.5N.mm
故αT=5881.5N.mm
M’=11778.5N.mm
图3-6主轴当量弯矩图
验算主轴的轴径:
主轴的直径d1=d1-2(ha+C)*m
=59-1*(1+0.15)*m
=50.5m
d=
=
=11.25mm<
49mm(3-6)满足条件
3.2锤片的设计方案
3.2.1锤片的设计
在机械的装配时,锤片呈交错平衡分布的普通排方式,采用这样的排列方式的原因是,为了使锤片的运动路径不重合,增强机械的粉碎的均匀性,为了使机械普遍适用于多种饲料的粉碎加工。
功能上具有更好的通用性,可以同时满足多种粉碎需要,达到一台机可以多种用途,更好节约购机成本,更好的满足用户的使用要求。
为了使锤片元件的加工制造过程更容易,故将锤片的结构设计成矩形,结构简单,易于加工制造,拥有更好的通用性,可以节约成本。
3.2.2材料的选择与加工
根据锤片元件的特点:
锤片元件为高磨损元件,所以在材料选择上,选取中碳钢作为加工锤片元件的原材料。
选择45号钢作为锤片的材料,对锤头3mm区域做淬火硬化处理,使之成为淬火硬化区域。
小型粉碎机械的锤片元件材料为使用磨削加工处理的45号钢,进行磨削加工处理的目的,是想通过这样的加工工序使锤片具有足够的强度和柔韧性,以满足锤片元件在工作能力方面的使用要求。
机器正常工作时,锤片末端的线速度选取为90m/s,锤片数量24块。
锤片的零件图如下图:
图3-7-锤片的零件图
安装时,锤夹板安装在主轴上,共4块锤夹板,共装配8根销轴在锤夹板上,用来安装锤片,锤片安装在销轴上,通过套筒固定,每两块锤夹板之间安装有8块锤片,呈交错平衡布置,普通型排列,共有24块锤片。
可以达到均匀粉碎物料的目的。
锤夹板的零件图如下:
图3-8-锤夹板的零件图
3.3带轮的设计和V带的选取
3.3.1基本额定功率的确定
带传动的基本设计的准则是:
保证带传动不打滑的条件下,使带的疲劳强度和寿命满足使用要求。
参考机械设计手册得:
在满足粉碎机械使用要求的情况下,工作情况系数
,带轮额定功率的计算是根据工况系数得出的,所以Pc=P.KA=1.2
7=8.4kw因为Pc=7kw,n1=1440r/min,故选择V带型号为A带。
查得,取带轮直径:
110-169mm,
由表得,取小带轮
且由
=i
故大带轮
140mm
由转速r=
=19m/s,所以V值在
内,故带轮的尺寸达标。
带长的确定:
由公式得:
得:
初取
490mm
故所需基准长度:
=2
=1321.76mm
取
实际中心距:
=
=500mm
计算带轮的包角
=168°
通过计算,V带的根数Z确定为3根。
带轮结构带轮结构:
120mm,
=40mm
3.3.2带轮的结构设计
带轮的零件图如下图:
图3-9-带轮的零件图
3.4其他装置零件图
3.4.1销轴的零件图如下图:
图3-10-销轴的零件图
3.4.2套筒的零件图如下图:
图3-11-套筒的零件图
3.4.3筛网的零件图如下图:
筛网的相关数据的选取:
筛片的宽度选定为388mm,筛网上筛孔的直径选定为1.1-3.5mm,粉碎不同的物料选择不同筛孔直径的筛网供使用,故机器可以满足一机多用的原则。
图3-12-筛网的零件图
3.4.4小型粉碎机械的总装图如下图:
图3-13-总装图的主视图
总装图左视图如下:
图3-14-总装图左视图
4.主要加工工序和加工工艺
4.1轴类零件的加工工艺及技术要求
轴是许多机械的重要组成零件,轴的加工处理是采用调制处理,轴也是许多机械不可或缺的组成部分,重要性非常大。
轴传递零件的转动并带动其他元件的转动,机械之间的也是通过轴连接的。
轴类零件的功能决定轴类零件属传动类零件,其直径小于轴的长度,轴的组成部分包括外圆柱面、内圆柱面、和其他端面。
轴类零件的加工制作过程包括,相关材料的选取,加工工序的安排,毛坯的加工处理,热处理和后续的淬火处理等。
对于要求精度高的类零件,加工过程先进行局部淬火加工和粗磨处理,之后还需要进行低温时效处理。
用以消除磨削和淬火加工过程中产生的残余应力和残余奥氏体,达到控制尺寸稳定的目的。
主轴的检验:
检验的目的是为了确保主轴的加工质量达到要求标准,除工序车间的检验之外,还必须要检验主轴的尺寸精度,主轴的表面粗糙度等,以便从检验结果中确定轴是否达到各种技术要求,而且HIA可以从检验结果中及时发现加工工序中的可能存在的问题,方便后期的纠正改进。
4.2粉碎要求
(1)饲料必须先做清理筛除杂物,然后才能进行粉碎。
(2)粉碎原料进行之前,必须把坚硬物,如铁片、石块提前筛除,以防止损毁机械,延长机械使用寿命。
(3)粉碎机使用时,会产生较多粉尘,故操作人员需要做好相关的保护措施,如必须佩带口罩等。
(4)粉碎机械需安装合适的饲料出料方式,出料口接储料罐。
结论
小型粉碎机械的设计,锤片采用了45号钢材料,以满足锤片零件高磨损的工作需。
锤片的排布方式选用了交错平衡布置,可以使粉碎的匀度达到工艺要求。
电动机型号选择Y132M-4。
具体的整体机械的结构如上图3-14和3-13。
致谢
首先,我想要谢谢孔晓玲老师对于我的认真指导,是老师的认真指导,帮助我在毫无头绪时,找到方向。
是老师的敦敦教诲,帮助我解决毕业设计中的各种难题。
是老师纠正了我对待学习的态度,让我认真对待学习,对待生活。
然后,我想要要感谢和我的同学们,在做毕业设计的过程中,经常会面对很多自己一个人难以解决的问题。
在我无法独立解决时,是同学们的帮助,让我能够成功渡过难关,顺利完成毕业设计。
最后,要你感谢所有给予我关心的老师和同学,他们使我能按时完成毕业设计。
谢谢老师和同学!
参考文献
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Tittle:
Smallhammercrushingmachinerydesignandresearch
Abstract:
Thisgraduationdesignistoachieveasmallhammertypemechanicaldesign.Theblanking,deepdrawing,bulgingplastic,suchaspunchingcrowdededgetechnology.Analysisinthedesignofthestructureandworkingprocessofthemill,crushermovementanalysis,overalldesign,thedesignofthedrivesystem,millanddrawtheProepartdrawingandassemblydrawing,drawingtheCADdetaildrawingandassemblydrawing.Inthedesignofsmallhammercrusher,thepapermilltoeverypartofthedynamicsofcalculationindetail,andtheVbeltwasstrictcheckcalculation,determinethespecificparametersofmotor,couplingandbelt.
Keywords:
small,hammer,grinder.
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- 小型 粉碎 机械 设计 研究