小型秸稈粉碎機的設計

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1、如需全套資料請聯系扣扣229258578. 設計題目： 小型秸稈粉碎機的設計 學 院： 金山學院 專業(yè)年級： 機械設計制造及其自動化 2011級 學 號： 116712159 學生姓名： 指導教師、職稱： 2015年 5 月 18 日

2、目錄 摘要 I 1 引言 1 1.1 秸稈粉碎機設計的目的與意義 1 1.2 秸稈粉碎機械的發(fā)展現狀 1 1.2.1 國外粉碎機的發(fā)展狀況 1 1.2.2 國內粉碎機的現狀 2 1.3 本文研究的主要內容 3 2 粉碎結構的選擇 4 2.1 錘片式粉碎機 4 2.2勁錘式粉碎機 4 2.3 齒爪式粉碎機 5 2.4 對堒式粉碎機 6 3 秸稈粉碎裝置方案的確定 7 3.1 粉碎機的工作原理 7 3.2 粉碎室的形狀 7 3.3 錘片速度和轉子速度的確定 7 3.4 粉碎室寬度的選擇 8 四 設計主機參數 9 4.1 主機動力 9 4.2

3、 軸承的選擇 10 4.3 鍵的選擇 10 4.4 螺栓的選擇 10 3.5 螺母的選用 10 3.6 墊圈的選擇 10 五 帶的設計計算 11 5.1 帶及帶輪的選用 11 5.2 確定帶輪的基準直徑并驗算帶速 11 5.3 確定V帶的中心距a和基準長度Ld 12 六 錘片的設計計算 13 6.1 錘片材料的選擇 13 6.2 錘片的數目 13 6.3 錘片排列的確定 14 5.4 罩板 15 7 總結 17 參考文獻 18 致謝 19 摘要 21世紀以來我國大力扶持農業(yè)發(fā)展，農業(yè)機械化的實現已初見成效，不僅增加了我國的國際競

4、爭力，而且給國家?guī)砜捎^的經濟收入，還能夠提高我國的國民經濟生產總值。秸稈資源作為一種重要的生物質能源，在我國產量巨大，但至今一直沒有得到充分的利用，因此設計出一種對秸稈進行切碎、粉碎處理的機械可以很好地解決此問題。目前，秸稈的處理方法很多，可以直接燃燒、還田堆肥，作工業(yè)原料等等，除了直接燃燒外其他的都需要經過切碎粉碎處理。通過這次對秸稈粉碎機整體設計及其各部件的分布設計的論述與詮釋，來實現小農機具在國內的推廣和廣泛的應用。 關鍵詞：農業(yè)機械化；秸稈粉碎；設計 II Abstract Since twenty-first Cent

5、uryour countryto support agricultural developmentvigorously,implementationhas achieved initial successof agriculturalmachinery,not onlyto increasethe international competitiveness of our country,but alsobringconsiderable economic income,but alsocan improveour grossnational production.Straw resources

6、 as an important kind of biomass energy,huge production in our country,but so far has ont been fully untilized,so designed a straw for chopped,crushing processing machinery is a good way to solve this problem.A lot of processing metuod at present,straw,returning can direct combustion,comost,as indus

7、trial raw materials,etc,in addition to direct .Through the discussionand interpretationofthe straw pulverizerdistribution designtheoverall designand its components,to achieve thefarming machinein the domestic promotionand application. Keywords:agricultural mechanization;straw crushing;design

8、 II 1 引言 1.1 秸稈粉碎機設計的目的與意義 人類為了自身的生存和發(fā)展，不斷尋找新的能源，以減少和替代一次性能源的消耗，在各種可再生能源中，生物質是儲存太陽能的唯一一種可再生的資源。是可持續(xù)再生能源中的重要組成部分。生物質資源在全球資源利用中的低位是越來越重要，它又是唯一的一種的可再生又可直接儲存與運輸的能源，是僅次于煤炭、石油和天然氣的全球第四大能源資源，約占全球總耗能的14%，這在發(fā)展中國家則更為突出生物質能源占總耗能的35%，我國是發(fā)展中國家，各類農作物秸稈資源相當豐富，據統(tǒng)計，2003年產出量多達6.4億，而棉桿在秸稈資源中占著

9、很大一部分的比重，現在，隨著農業(yè)機械化的進步和發(fā)展，產出量應該遠遠超出這個數目，然而，大量的秸稈資源又沒有得到充分的利用，因此，秸稈資源大量過剩的問題越來越嚴重。 目前，利用生物質能轉換技術，將豐富的秸稈資源變廢為寶，轉換為優(yōu)質燃料，是國內解決秸稈浪費問題的一個很好的方法。在轉換秸稈之前，需要秸稈粉碎機將秸稈粉碎。因此，棉桿粉碎機對于我國的綠色農業(yè)的發(fā)展有著不可替代的作用。 1.2 秸稈粉碎機械的發(fā)展現狀 1.2.1 國外粉碎機的發(fā)展狀況 美國，加拿大等國家的小麥、玉米秸稈大部分用于還田。國外的莖稈還田機具結構大多為立式結構。具有機具結構簡單，作業(yè)效率高等特點。同時還有對秸稈根部進行處

10、理加工的整株秸稈粉碎還田機具。目前國外莖稈還田機具普遍向寬幅，與大馬力輪式拖拉機配套的方向發(fā)展，寬幅秸稈粉碎還田機具采用液壓折疊的方式進行運輸。寬幅秸稈粉碎還田機具在小范圍的工作面內可以單獨仿形，保證工作面內秸稈留茬高度一樣。例如美國的約翰迪爾公司，其莖稈切碎還田機幅寬由1.2m到5.4m，配套動力由50KW到180KW的規(guī)格齊全，其工作幅寬為5.4m的秸稈切碎還田機由三個分體組合，左右兩個分體可以折疊，并可以單獨隨地仿形。日本采用的是半入式聯合收割機后面安裝切草裝置，一次能完成收獲和秸稈粉碎。在大功率，多功能為主的粗飼料粉碎機占優(yōu)勢的情況下，西歐國家還有重視生產小型粗飼料粉碎機，其特點是體積

11、小，重量輕，動力消耗小。意大利塞克公司生產的小型粗飼料粉碎機的粉碎刀片沿螺旋線分布，機具震動小，粉碎均勻，英國埃里溫公司生產的38MK2型草捆粉碎機，粉碎轉自只有6個鉸鏈錘片，結構簡單，生產率達2t/h，粉碎室的結構和性能繼續(xù)改進提高。 1.2.2 國內粉碎機的現狀 近年來，隨著農作物秸稈飼料資源的大力開發(fā)和利用，我國秸稈飼料加工機械發(fā)展迅速。概括起來主要有以下幾種。 秸稈切碎機 該機又稱為鍘草機，主要用來切斷莖稈，如稻谷，稻草，麥稈及玉米秸稈等。較適用于作物乳熟期的青儲，其主要特點是機型簡單，功耗低，生產效率較高，但是，秸稈飼料切碎機在加工過程中一般無法破碎秸稈的莖節(jié)。經牲

12、畜消化試驗表明， 秸稈鍘切后可部分程度的提高采食量，但不能提高秸稈消化率，存在較大的浪費。 秸稈飼料粉碎機 粉碎機按結構形式的不同科分為四種類型，主要有錘片式，勁錘式，齒爪式和對堒式。目前，秸稈飼料粉碎多采用錘片式粉碎機。 秸稈飼料揉碎機 揉碎機是我國近年來研制出來的一種新機型，它采用介于鍘切和粉碎兩種機械加工方式之間的一種新型加工方式。作物秸稈經過揉碎機被加工成絲狀，完全破壞了莖節(jié)的結構，并被切成8~10cm的碎斷，使牲畜采食的適口性大大提高，其全株采食率也從原來的50%提高到95%以上，根據加T過程不同，又可分為揉搓機和揉切機兩種。 其他秸稈切碎、粉碎機 目前秸稈飼料加

13、工機械存在的主要問題是無論是性能上還是可靠性均較差，而且秸稈加工工具主要部件制造質量低。因此秸稈飼料加工機械的發(fā)展動向可以分為：（1）進一步改進和完善現有機型，改善加工幾的通用性，鍘草機和揉碎機實現系列化，各種機型的主要工作部件，實現標準化，如粉碎機和揉搓機的錘片，揉切機的刀片等；（2）提高機械制造質量，延長機械部件的工作壽命；（3）不斷改進粉碎室結構和性能，設計使用加工質量高，能降低的開式粉碎室是發(fā)展的方向；（4）逐步實現機械作業(yè)的自動化和半自動化，進而降低秸稈飼料加工作業(yè)的勞動強度，提高生產率，保證加工質量，朝著大功率，大型聯合作業(yè)方向發(fā)展，；（5）因玉米秸，麥秸，稻草等秸稈形態(tài)，物理機械

14、特性各不相同，因根據作物秸稈的不同地區(qū)特點而進行加工適應性較強的機具，多功能秸稈加工機械以及精加工機械有待于進一步研制和開發(fā)。 然而，國內秸稈粉碎機仍然擺脫不了一些技術問題的困擾。其問題是機具性能較差，可靠性偏低，結構復雜，造價昂貴，調整使用不便，生產率低，針對性不強等。因此，國內迫切需要進一步提高和完善秸稈粉碎機的性能，本文針對秸稈粉碎機的現狀以及優(yōu)缺點展開了一系列的研究與討論，以達到優(yōu)化現有秸稈粉碎機性能的目的。 1.3 本文研究的主要內容 本課題研究主要是通過對小型秸稈式粉碎機的工作原理與結構設計，逐步探求出比較合理的粉碎方式等，設計出一種能順利粉碎秸稈并符合正常工作要求的的

15、機械裝置。 主要設計內容： 確定設計的總體方案及相關參數； 帶的設計計算； 錘片的選擇及排列方案 2 粉碎結構的選擇 粉碎機構是整個設計中最為重要的一個環(huán)節(jié)，不同的粉碎機構有不同的粉碎特性，本文主要選取了四種粉碎機構：錘片式、勁錘式、齒爪式，對堒式。在本文中，我們最終采用的是錘片式粉碎結構。 2.1 錘片式粉碎機 錘片式粉碎機是目前使用最廣的一種粉碎機，其結構由喂入機構、粉碎室（轉子、錘片、罩板）、排料部分三部分組成，錘片式粉碎機是制藥、食品、化工、科研、冶金等工業(yè)部分將含淀粉的物料或礦石；通過高速剪切、錘擊在強氣流的驅動下，經不銹鋼篩網的過

16、濾而得所需的粉劑，該設備設有吸塵裝置，無粉末污染。具有溫度低、噪音小、效率高等特點。適宜粉碎化學物料、中藥材等干燥的脆性物料。 圖2.1 錘片式粉碎機 2.2勁錘式粉碎機 本機主要用于畜牧養(yǎng)殖業(yè)、工礦企業(yè)、大中小型飼料廠。除加工玉米、高梁、秸桿、花生蔓、飼料外還可以加工酚醛樹脂、鉛、丹、云母、石膏、焦碳、荊子、大黃等礦物質和中草藥，也是食品加工廠的必須設備并備有不銹鋼機型。 圖2.2 勁錘式粉碎機 2.3 齒爪式粉碎機 齒爪式粉碎機齒爪式粉碎機是一種能將物料粉碎的機械設備。該齒爪式粉碎機，在機座上裝有主機

17、，主機包括有機體以及和機體連接在一起的活門組成粉碎室，機體內裝有軸承以及由軸承支承的主軸，主軸伸出機體外部的一端裝有皮帶輪，在粉碎室內的一端裝有轉子，軸承兩端裝有內端蓋和外端蓋，轉子上緊固有數圈鋼齒，與固定在活門里的齒盤交錯配置，活門上端有入料口，入料口上面裝有盛料斗，活門下端有出料口。優(yōu)點是結構簡單、合理，可以用多種動力機械驅動，可以篩出不同粗細的物料?？梢詮V泛用于糧食、飼料、化工原料及中草藥的粉碎。 圖2.3 齒爪式粉碎機 2.4 對堒式粉碎機 該種粉碎機可供選礦 、化工、水泥、耐火材料、磨料、建筑材料等工業(yè)部門中細碎各種高 、中等硬度的礦石和巖石之用，尤其在建筑材料工

18、業(yè)中生產瓜米石和綠豆沙等產品 ，有較一般破碎機械更優(yōu)異的效果。 圖2.3對堒式粉碎機 3 秸稈粉碎裝置方案的確定 3.1 粉碎機的工作原理 粉碎機的工作原理主要是采用擊碎原理，將秸稈從下入口送入粉碎室內，帶動粉碎室內的轉子軸組的高速旋轉，通過活動錘片對物料的錘擊將其粉碎，物料由于在被擊碎的過程中隨著轉子軸組的高速旋轉近一步的被細化粉碎。 1—粉碎室， 2—V型帶， 3—銷 圖3.1 粉碎機 3.2 粉碎室的形狀 粉碎室形狀為長方體型。 3.3 錘片速度和轉子速度的確定 錘片撞擊力的大小與其工作速度有關，根據經驗，一般粉碎精飼料為50～65m

19、/s，粗飼料及各種麥類為70～100m/s。考慮到本機為小型粉碎機選錘片速度為50m/s。 轉子轉速為： 式中 D——轉子直徑 r/min 3.4 粉碎室寬度的選擇 粉碎室的寬度決定了粉碎物料的多少以及粉碎的效率，因此粉碎室的寬度同樣是粉碎機的一個重要的參數。 本機的粉碎室寬度為刀罩寬850mm。 四 設計主機參數 4.1 主機動力 本次設計使用給定的主機，參數如下： 表4.1 主發(fā)動機參數 汽油機功率、轉速 7.5kW 1800r/min 行走輪直徑（mm） 400 小皮帶輪直

20、徑（mm） 87 大皮帶輪直徑（mm） 231 主機變速箱動力輸出軸轉速（r/min） 678 表4.2 主機變速箱參數 行走檔位 主機變速箱行走輸出軸轉速r/min 前進1 15.60 前進2 29.25 前進3 38.56 前進4 72.30 前進5 49.93 前進6 93.62 前進7 64.94 前進8 121.75 倒退1 23.16 倒退2 43.42 4.2 軸承的選擇 根據對該粉碎機的結構和對軸的受力分析可知，由于鑿片為對稱排列，在轉子的轉動過程中鑿片所產生的離心力相互抵消，

21、軸承受到鑿片產生的徑向力為零，但是由于轉子本身會產生一定的離心力，同時轉子自身的重力，會使軸承受到軸向力。因此，在工作過程中軸承同時受到軸向和徑向載荷的作用，故選擇深溝球軸承。 4.3 鍵的選擇 轉子主軸上與帶輪的連接鍵。選用GB1096——79。 4.4 螺栓的選擇 用來連接支承汽油機鋼板與支架、支承粉碎機鋼板與支架用螺，選用GB5783——86。 3.5 螺母的選用 主要根據螺栓規(guī)格進行選擇： GB6170——86。 3.6 墊圈的選擇 根據需要選用普通平墊圈：GB848——85。 五 帶的設計計算 5.1 帶及帶輪的選用 本機

22、選用V帶傳動。如下圖 圖5.1 5.2 確定帶輪的基準直徑并驗算帶速 1）初選小帶輪的基準直徑dd1。根據測量，取小帶輪的基準直徑dd1 =45mm。 2)驗算帶速V。 =4.239m/s 3）計算大帶輪的基準直徑。根據《機械設計》式（8—15a），計算大帶輪的基準直徑dd2 5.3 確定V帶的中心距a和基準長度Ld 1）根據《機械設計》式（8—20），初定中心距a0=300mm。 2）由《機械設計》式（8—22）計算帶所需的基準長度 1030.65 由《機械設計》表8—2選帶的基準長度L

23、d=900mm。 3）按《機械設計》式（8—23）計算實際中心距a。  六 錘片的設計計算 6.1 錘片材料的選擇 錘片是粉碎機的主要工作零件，用來擊碎物料。錘片大多數鉸接在轉子上，也可以避免碰到硬物時損壞機件，由于受其工作環(huán)境條件的約束，其磨損程度也是很快的，由此考慮到制造成本和使用壽命這里選用材料是65鋼，兩端工作區(qū)熱處理后硬度為HBC220—250，這樣可以提高錘片的使用壽命，達到一個即經濟且實用的目的。 錘片的形狀有很多種，常用的有矩形錘片，階梯形錘片，尖銳菱形及

24、環(huán)行錘片等。本機選用的是階梯型錘片，如圖6.1所示。 圖6.1錘片的選擇 6.2 錘片的數目 錘片的數量對粉碎機的工作性能和效率有很大影響。錘片數目過多，產生環(huán)流，形成氣流較大，使秸稈殘渣多集中在環(huán)流上，不僅減小了打擊機會，降低了粉碎效率，同時還會使其功耗增加。但錘片過少，沒有錘片打擊空間增加，打擊機會減少，也會使生產率下降。目前，國內外錘片式粉碎機的錘片密度（錘片累計厚度與粉碎室有效寬度之比）多在1:2—1:4范圍內。 錘片數目依照錘片工作密度等要求計算如下 式中 —粉碎室的有效寬度， —錘片工作密度系數， =0.27—0.47 將參數數值代

25、入公式有 取Z=30 6.3 錘片排列的確定 我們采用交錯平衡排列方式，這樣可以顯著的提高粉碎效率。交錯排列平衡性好，錘片在粉碎室的寬度上分布均勻，但錘片的安裝較為復雜，目前這種排列形式應用較多。交錯排列錘片數目少，制造配件比較方便，轉子平衡性能好，機器振動小，物料在粉碎室內分布均勻。 錘片的排列應該滿足下列要求： （1）錘片應該均勻分布在整個粉碎室寬度上 （2）錘片的排列應該有利于轉子的動靜平衡 （3）錘片應該能使物料均勻分布在粉碎室內，不應使其向一側堆積 根據前面對錘片排列方式的研究，且由錘片數量的確定，可以確定排列方式如圖6.2所示。

26、 圖6.2 錘片排列示意圖 錘片末端線速度是影響粉碎機工作性能的重要因素之一，物料的粉碎程度和粉碎機的生產率隨錘片末端線速度的增高而增大。線速度越大，沖擊粉碎能力越強，越能提高生產率和粉碎細度，但線速度過高，則阻尼增大，空載功率消耗增加，空氣還流也增強，排料機會減少，反而會降低生產率，同時轉子的不平衡所產生的振動和噪音也隨之增大。因此要選擇恰當的錘片末端線速度。 6.4 罩板 齒板的作用主要是阻礙物料在鑿片與轉子高速旋轉時所產生的環(huán)流層，加強對物料的揉搓、磨擦和剪切作用，齒板對纖維質多、韌性大、水分高的秸桿類物料，粉碎作用比較明顯。 采用螺栓將齒板上、下端固定，使其穩(wěn)定

27、可靠，安裝使用方便。 （1）罩板材料：罩板材料采用Q235制造，其齒尖表面激冷成白口以增強耐磨性，灰鑄鐵具有優(yōu)良的減振性，耐磨性好，缺口敏感性小，成本低。 （2）罩板形狀尺寸：基本尺寸由粉碎室寬度而定，罩板齒形采用直齒形，罩板厚度為5mm。如圖6.3所示 圖6.3罩板的設計 7 總結 在本次設計當中，首先了解了粉碎機的設計意義和目前國內外粉碎機的發(fā)展現狀以及優(yōu)點和不足之處，之后通過了解秸稈粉碎機的基本概念以及工作原理，從錘片式、勁錘式、齒爪式，對堒式當中最終選取了錘片式作為本次粉碎機機構的選擇，并了解到錘片式粉碎機

28、的工作原理以及構造，其主要構造包括：粉碎室、齒輪V型帶、錘片以及軸承、鍵、螺栓、螺母，墊圈的選擇，再然后對主機參數、V型帶、錘片轉速等進行了一系列的計算并獲得最終結果，滿足基本要求。通過本次對小型秸稈式粉碎機的研究，我們最終發(fā)現，選取錘片式粉碎機是最優(yōu)選擇，可以達到更好的粉碎效果，獲得更大的效率。 參考文獻 [1]《Metal forming: an analysis of spinning processes》Journal of Materials Processing Technology 103 (2000) 114-119 [2] 中國農

29、業(yè)機械化科學研究院編.農業(yè)機械設計手冊[M].北京：中國工業(yè)出版社，1971 [3] 孟憲源，姜琪. 機構構型與應用[M] 北京: 機械工業(yè)出版社，2004.1 [4] 馮炳饒.模具設計與制造簡明手冊[M] . 上海：上海科技出版社，1998 [5] 李洪. 機械加工工藝手冊[M] . 北京： 北京出版社，1994. [6] 趙志修. 機械制造工藝學[M] . 北京：機械工業(yè)出版社，1988 [7] 東北重型機械學院等 . 機床夾具設計手冊，第二版[M] . 上海：上?？茖W技術出版社，1998 [8] 艾新，肖詩綱 . 切削用量手冊[M] . 北京：機械工業(yè)出版社，1985 [

30、9] 濮良貴，紀名剛主編.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2005 [10] 一機部農機研究院編.收獲機械通用件圖冊[M].北京：技術標準出版社，1979 [11]鐘毅芳，楊家軍，程德云，張衛(wèi)國，傅祥志主編.機械設計原理與方法.華中科技大學出版社[M]，2002 [12]成大先主編. 機械設計手冊[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2004 致謝 通過本次設計，使我們對大學四年所學的知識有了更清晰的認識和深刻的理解，特別是對本專業(yè)課程的認識更加系統(tǒng)化了，真正做到了學以致用?；叵胍郧俺鯇W時，很多概念、理論只是膚淺的掌握，現在則由抽象到具體，從理論到實踐，完成了認識

31、上的飛躍。 不可否認，在設計過程中，我們遇到了很多困難，但是無論什么困難，通過不懈的努力，我們都克服了。這個過程，解決了以往在學習過程中某些疑難問題，糾正了一些認識上的錯誤，更主要的是增強了將理論應用到實踐中的能力，為將來獻身祖國的機械事業(yè)打下了堅實的基礎。 設計期間有苦，有累，但是看到自己的設計成果躍然紙上時，心中有無限的喜悅和成就感。 論文的工作是在鄭文鑫老師悉心指導下完成的，論文的每一點成績無不凝聚著老師的心血和汗水。在我做畢業(yè)設計期間，鄭老師在工作上給予了精心指導。老師淵博的學識、敏銳的觀察力、強烈的創(chuàng)新意識、教書育人的作風以及嚴謹治學的態(tài)度都給我以深刻的教育和影響，這將使作者受益終生。至此論文完成之際，謹向鄭老師表示最衷心的感謝和崇高的敬意。 19