飼料粉碎機設計和實現(xiàn) 機械制造專業(yè)

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1、飼料粉碎機設計 摘要：錘片式飼料粉碎機的工作效率和飼料破碎質量受多種因素的影響，粉碎室的進料量和工作效率是影響粉碎效果的主要原因之一。所以，設計了一種帶肋的進料破碎機結構，并將 PID 控制器引入進料輸入控制系統(tǒng)，以提高進料破碎機的自動適應和調(diào)節(jié)功能。為了提高破碎室的工作效率和破碎質量，采用雙圓盤模式計算了旋轉副設定值，在錘片上添加了肋板結構，在送料裝置上設計了PID調(diào)節(jié)器。送料量能依據(jù)錘片的阻力和破碎質量進行自我調(diào)節(jié)。最后，通過試驗樣機對進料破碎機的破碎性能進行了測試。試驗結果顯示: 采用肋板結構可以有效地減少飼料破碎的工作時間，使勞動效率上升。PID調(diào)節(jié)器可以增強進料系統(tǒng)的自動適應

2、能力，加快響應速度，降低超調(diào)量，提高進料破碎質量。 關鍵詞: 進料破碎機；自動適應調(diào)節(jié)；進料裝置;；PID 控制;；加肋 Abstract: The operation efficiency and crushing quality of hammer feed mill are affected by many factors. Feeding amount of feed and working efficiency of crushing chamber are one of the main factors. For this reason, a structure of fe

3、ed mill with ribbed plate is proposed, and the PID controller is introduced into the feed control system, which improves the adaptive intelligent regulation function of feed mill. In order to improve the working efficiency and crushing quality of the crushing chamber, the rotor is designed as a doub

4、le disc type, and the rib structure is added to the hammer. The PID regulator is designed in the feeding device. The feeding quantity can be adjusted adaptively according to the resistance and crushing quality of the hammer. Finally, the comminution performance of the feed mill is tested by the test

5、 prototype. The results show that the rib structure can effectively shorten the working time of feed comminution and improve the working efficiency. The use of PID regulator can enhance the self-adaptability of feeding system, improve response speed, reduce overshoot and improve the comminution qual

6、ity of feed. Key words: feed Crusher; Adaptive adjustment; Feed device; PID control; Add ribs; 第一章 序言 3 1.1飼料粉碎機的分類 3 1.2 粉碎機整機現(xiàn)狀 4 1.3 粉碎機主要易損部件 5 1.4 國外經(jīng)典飼料粉碎機技術發(fā)展狀況 6 1.5 我國飼料粉碎機技術發(fā)展值得注意的幾個方面 8 第二章 飼料粉碎機總體方案設計 10 2.1粉碎方案設計 10 2.1.1 工藝路線設計 10 2.1.2 工作過程分析 11 2.2結構特點 11 2.3 性能分析 13 第

7、三章 飼料粉碎機部分零件選型 14 3.1 組合式飼料粉碎機關鍵參數(shù)的設計 14 3.1.1 電機的選擇 14 3.1.2 風機的選擇 14 3.2 轉子轉速 15 3.3錘片 15 3.3.1錘片的形狀及排列 16 3.3.2 錘篩間隙 17 3.4 篩片的選擇 17 3.5 盤式粉碎裝置 18 3.6 供料裝置 19 3.7 平衡與調(diào)整 19 結語 21 參考文獻 22 第1章 序言 垂式破碎機是一種新發(fā)明的飼料破碎機。在近些年來，這種機型已經(jīng)在歐美等地區(qū)的飼料廠中投入使用，并具有顯著的效果。和平常使用的的臥式錘片破碎機比較起來，垂式錘片破碎機據(jù)說可以提高

8、產(chǎn)量達百分之二十五，節(jié)能超過百分之三十，且節(jié)省輔助吸氣系統(tǒng),立式錘式破碎機因為它快速換篩系統(tǒng)和多端口分散進料的特點，即將會收到更多的飼料廠的歡迎，有希望成為新一代的飼料破碎機。 現(xiàn)如今,我國用來飼料破碎的核心機型是臥式錘片破碎機。雖然這種樣式具有適應性廣、運行靠譜、結構簡單、成本低、制造簡單和修理等優(yōu)點，但它的不足之處也更加突出,那就是能耗高、生產(chǎn)率低的問題。造成這種問題的主要原因有：這種機型的出料效率低于它的破碎效率;破碎室里面的空氣循環(huán)層,使精細物質無法及時排出,造成反復且無效的過基破碎。為了處理這些難題，近幾年來在設計上做過了很多的改進方法，如增大篩板角度、設計水滴研磨室、設計

9、偏心研磨室和加強輔助吸力。雖然這些措施有一定的效果，但由于水平錘式破碎機整體結構的限制，所以難以取得明顯的效果。 在保持立式錘片破碎機核心優(yōu)點的基礎上,改進了立式錘式破碎機存在的問題，減少了能耗，增加了生產(chǎn)率。由于銑削是飼料廠的關鍵工序之一，它是影響飼料品質、產(chǎn)量、耗電量和成本的主要因素。破碎機的功率分配一般占飼料廠總分配功率的三分之一以上;所以,立式錘片破碎機的開發(fā)和應用將起到關鍵的作用。寫篇論文對立式錘片破碎機的特點和設計進行了分析和討論,來供大家參考。 1.1飼料粉碎機的分類 飼料破碎機也分為多種類型。根據(jù)其運行原理，可分成粉碎、研磨、粉碎、鋸碎等類型；根據(jù)產(chǎn)品粒度和粉碎比，可

10、分成粗破碎機、中破碎機、微破碎機和超細破碎機。根據(jù)破碎機轉子的轉速，可分成低速（小于70轉每分鐘）、中速（70～900轉每分鐘）和高速（大于900轉每分鐘）破碎機。 按照它的結構形式可以分成如圖一所示。 錘片式有篩子的破碎機是飼料工業(yè)中使用最廣泛的初破碎機的型號一。它的基本構造含有各種形態(tài)的篩片(有圓柱形、滴液形、亞橢圓形、U形、凹狀形等)、轉輪、錘頭和綁定在錘頭轉輪周圍的沖擊齒輪。破碎原理是無支撐沖擊破碎,在破碎程序中,加工完成的材料進入破碎室，并被高速旋轉的大錘子反復擊中、摩擦、碰撞齒輪板，使其逐漸破碎至所需尺寸，并通過篩孔排出。 錘片式?jīng)]有篩子的破碎機是飼料工業(yè)中

11、經(jīng)常使用的一種微型破碎機,根據(jù)轉輪的分布，可分為建立型和水平型兩種。根據(jù)機械撞擊的原理，破碎機通過轉輪撞擊工件周圍的水平或垂直軸，高速撞擊材料，導致材料受到工件與定子之間的強烈撞擊、摩擦，切割和破碎。破碎后產(chǎn)生的較細的粉末在氣流的幫助下,由分級器排出,較粗的粉末在重力或負壓的幫助下再次回到破碎區(qū)，再次進行破碎。 輥式破碎機在飼料加工中也是一種經(jīng)常被使用的破碎機, 主要作用是食品原料的破碎和剝離。主要原件由車體、進給機構、研磨輥、清洗刷和傳動裝置組合而成。在操作過程中，材料被水平或傾斜的兩對或多組研磨輥之間的擠壓、剪切和撕裂的組合作用從而被壓碎。隨著飼料工業(yè)的發(fā)展和工廠規(guī)模的慢慢增大, 輥式破

12、碎機的使用也逐漸廣泛。和錘片式破碎機對比起來, 它最突出的地方有:顆粒大小均勻，溫度升高小，散失水分少，轉速慢, 耐磨, 使用壽命長，消耗低, 比錘片式破碎機消耗少百分之三十到八十，粉塵少、噪音污染小。缺點就是對破碎原料有限制, 適合破碎易碎材料；粒子的表面是不規(guī)則的，大多的長方形的；錘體破碎機產(chǎn)生的粒子主要的球體的，體積密度比錘式粉碎機低百分之五到十五。最開始機器的投入很多, 潛伏的維修價格昂貴。 其他類型的破碎機也都有它自身的特點。比如說爪式破碎機的特點是體積小、質量輕、工作速率快、產(chǎn)品大小細、對加工材料適應性強等，它的缺點是能耗大、噪音污染大、單次破碎產(chǎn)量小。 1.2 粉碎機整機現(xiàn)狀

13、 二十世紀九十年代以來，以江蘇牧羊、正昌等為代表的很多企業(yè)公司在我國飼料機器行業(yè)崛起，成為這個行業(yè)的最主要的企業(yè)。通過引進國外的高科技技術和器械，按照我國市場需求改變產(chǎn)品的內(nèi)在構造，逐步開發(fā)了75-350千瓦的水滴錘式破碎機和立體微小破碎機，建立了水滴王、優(yōu)勝等企業(yè),演變成標準化、系列化的物品, 絕大多數(shù)產(chǎn)品已經(jīng)達到甚至超越了國際先進科技水平。直到現(xiàn)在，江蘇木陽集團已經(jīng)創(chuàng)立了以“水多王978”系列破碎機為代表的破碎機、以SWFP“超越”系列微破碎機為代表的微型破碎機、以SWFLB“超級”系列微型破碎機為頭的超破碎機等多種類型破碎機。牧羊978水滴王樣式的破碎機, 配置了75 到350千瓦的電

14、力，產(chǎn)量大約為每時12到70,適用篩片篩孔1.2 ～ 4.0毫米。按照現(xiàn)在的對比檢測結果顯示,978型號在用3.0毫米篩孔將玉米打碎時，每一頓所消耗的電量最低可達5.2千瓦時, 它的粗破碎性能指標和穩(wěn)定性位于領先地位,在結構上,使用了對增加破碎效率有幫助的滴液形篩片 , 一級聯(lián)動式壓篩機構 ,不停下機器就能換篩技術, 可改變的錘篩間隙,實現(xiàn)普通破碎和微破碎的轉換 ,提升了生產(chǎn)效率。 SWFP“超 越”型號的微破碎機功率配置是 55 ～ 200 千瓦, 合適的篩片篩孔為 0.6 ～ 2.0 毫米，每一頓所消耗的電量較低, 使用 1.0 毫米的篩孔篩片將玉米打碎時，每一頓所消耗的電量大約為14.

15、5千瓦時, 使用 0.8 毫米篩孔篩片將玉 米打碎，每一頓所消耗的電量為17.8千瓦時, SWFP66100(132 kW)型魚料研磨產(chǎn)量為 10 噸每小時。SWFLB型 號“超樂”型號超微破碎機, 功率配置是90 ～ 160千瓦, 90%至80%時產(chǎn)量每小時1.2-5.5噸。 上海春谷實業(yè)有限公司研究發(fā)明的橫幅、廣泛的多層振動篩子錘式破碎機, 它是通過電機、多層篩體(一般分成內(nèi)外兩個篩體)、震動感應器、篩體等部件組成的。內(nèi)篩網(wǎng)起到耐磨、防破碎的作用，外篩網(wǎng)起到分級、篩選的作用。運行時，外篩網(wǎng)上的物料在振動條件下返回內(nèi)篩網(wǎng)繼續(xù)破碎，振動條件下合格的粉料從外篩孔排出。由于內(nèi)篩網(wǎng)的增加，外篩網(wǎng)

16、的可使用時間成倍增加，漏泄事故變少了。本機可以用于飼料的普通破碎和超細破碎，工作效率高，粒度均勻，對含水量高、纖維含量高的材料適應能力強，容易受損部件的使用時間長，錘頭替換的周期長。 1.3 粉碎機主要易損部件 破碎機的易損件是錘、篩和沖擊齒輪板，也是破碎過程中影響破碎成本的關鍵因素。優(yōu)質的容易損壞的部件可減少備用件消耗，降低更換停機的時間，增多單位時間內(nèi)產(chǎn)量。破碎機錘片的形狀、大小、排列順序、線速度大小對破碎效率有很大的影響。當今世界上有很多種樣子的錘片,每種類型的錘子的使用性能的對比如表1所示，長方形錘子因為它可以通用、生產(chǎn)成本低而得到廣泛應用。我國飼料廠使用的錘片已標準化。JB/T9

17、822.2-1999標準規(guī)定了三種規(guī)格。制造錘子的材料是10號、20號和65號優(yōu)質碳鋼。10號鋼和20號鋼需要進行滲碳處理，來實現(xiàn)耐磨性和韌性的統(tǒng)一。為了提高錘片的耐磨性，通常使用的處理手段是在錘片的一面和拐角的地方焊接碳化鎢合金，讓錘片表面硬化。實驗結果顯示，和65錳鋼淬火鋼、焊接碳化鎢合金錘片比較起來，前者的成本雖然比后者高2倍以上，但其使用壽命卻提高了7～8倍。國外好的錘片使用先進的涂鴉技術和自動堆焊技術對保護層進行硬化處理，讓它的使用壽命能達到一千個小時，大約是國內(nèi)錘片的1倍。關于錘片的排列類型,主要包括四種排列方式：螺旋排列、對稱排列、交叉排列和對稱交叉排列，基于虛擬樣機的實際經(jīng)驗和

18、仿真分析表明，錘片交錯布置和對稱交錯布置轉子的平衡性相對比較好。其中交錯排列轉子兩側軸承的承載情況近乎相似，轉子平衡性好。破碎機的篩片通常由冷軋鋼板沖孔而成,一般使用圓孔,呈規(guī)則三角形排列。這種篩片生產(chǎn)成本最低,應用范圍最廣。當今有幾種圓錐孔篩和魚鱗篩等類型,實驗表明，魚鱗篩的產(chǎn)量比平圓孔篩高20%-30%，而魚鱗篩的成品平均粒徑較大，雙向旋轉時需要改變篩子的方向。為了延長篩片的使用壽命，通常需對篩子進行滲碳和氮化處理，來提高熱處理的硬度。沖擊齒輪板一般安裝在進出口兩側，以阻止循環(huán)層的移動,增強材料的沖擊、碰撞和摩擦。齒盤一般采用鑄鐵鑄造，齒盤表面冷卻至白色，以提高齒盤的耐磨性。齒形主要成人字

19、形、直齒形態(tài)和高齒槽三種類型。破碎機錘片的形態(tài)、尺寸、排列順序、線速度大小對破碎效率有很大的影響。 1.4 國外典型飼料粉碎機技術發(fā)展現(xiàn)狀 錘式破碎機是目前國外飼料廠最常用的破碎設備。例如，北美安裝的錘式破碎機的最大直徑為1.9 m。王和等人進料磨/2007第10號開發(fā)現(xiàn)狀分析，31篩面積4.5 m2，轉速3600r/min，錘線速度107 m/s，功率447 kw。其中大部分配有氣力輸送送風系統(tǒng)。但近幾年以來，因為適合粗粉生產(chǎn)、噪音污染小、能源消耗低、粒度均勻等特點，輥式磨受到了更廣泛的歡迎。以下介紹了幾種國外比較傳統(tǒng)的破碎機型。 美國的CPM公司出品的HM系列液滴臥式破碎機使用全

20、寬頂雙向進料方手段，最大限度地提高了篩網(wǎng)的有效利用面積，減少了換錘器的數(shù)量。液滴篩可以避免材料循環(huán)層的構成，大大提高破碎效率。HM54系列磨機轉輪半徑0.67米，錘頭轉速123.3米/秒，配套功率75-447千瓦，篩網(wǎng)面積1.528-4.586平方米。Champion系列破碎機運用交叉打孔的篩網(wǎng)。不同孔的直徑的篩網(wǎng)配合在一起使用，效率提高了百分之十到十五。破碎機轉輪隔板上排列著兩組銷孔，用于調(diào)整錘與篩之間的間隙，以調(diào)整破碎尺寸。 意大利Golfetto/Berga/Santati公司新制造的MSV120/25垂直破碎機，在加大錘體和材料沖擊區(qū)的同一時刻，想辦法多的減少粗粉與篩網(wǎng)之間的摩擦，減

21、少溫升；它的轉筒篩網(wǎng)和大篩網(wǎng)面積結構，有利于不需要F的情況下進行選粉?；騻鹘y(tǒng)的吸力裝置；車身內(nèi)部涂有耐磨材料，顯著降低噪音。本機配有AB60/R給料機，可根據(jù)電機的功率消耗自動排出鐵雜質，實現(xiàn)均勻給料。 荷蘭Heem Horst公司生產(chǎn)的Hemill和Hemos系列破碎機，可根據(jù)主電機負載自動調(diào)節(jié)給料量。和Hemill系列比較起來，Hemill系列使用雙轉子直徑、低速設計（1500 r/min），兩種設計在錘頭端部均具有相同的線速度，均為100 m/s，增加Hemill篩網(wǎng)面積有利于細粉的快速篩選和增加產(chǎn)值。適用于粗粉的制造。大型轉輪的慢速設計也有助于降低震動和嘈雜聲。 德國Heiling

22、 EM12系列破碎機能選用兩種速度操控或沒有級別的調(diào)速。新種類的高速錘改變結構，6塊篩網(wǎng)安裝，無需停機即可快速更換篩網(wǎng)，篩孔大小可調(diào)，面包角可達到324度。瑞士布勒公司生產(chǎn)的DNZF錘式微型粉碎機采用魚鱗篩，平均粉碎粒度可達100-500um。本公司的DFZH立式破碎機，有單軸和雙軸兩種類型。這種破碎機的主機為立式結構，有圓篩架，頂部進出口有可調(diào)流量給料機，出口有獨立的抽風機和傳感器。可以隨時觀察阻塞的狀況。具有產(chǎn)值高、粒子直徑有規(guī)律、結構簡單、操作維修簡單等特點。 日本小川公司制作的ACM垂直非篩式微磨機，通過優(yōu)化不同種類的轉輪體和定子襯套的配置，可以獲得最好的磨削效果。采用高效分等級的渦

23、輪，可快速排出細粉，防止了過度研磨和能源消耗少的情況發(fā)生。同時，產(chǎn)品細度調(diào)節(jié)更加方便，平均細度（d50）在十到一千微米范圍之間。由于風量大，散熱效果好，可有效降低材料溫升。Hosokawa Micron水平多級微型磨床將風機和磨床結合在一起，采用兩級串聯(lián)粉碎和內(nèi)部分級，粉碎效率高，能耗低，產(chǎn)品平均顆粒的直徑是三到一百微米，內(nèi)部設置了排除垃圾的設備，增強了破碎效果和產(chǎn)品的質量和純度。 美國雅各布森公司生產(chǎn)的水平單級微磨機的錘線速度是99.07-182.2 m/s，產(chǎn)品顆粒大小是5微米，轉動速度很快。風機有它自己的配置，在負壓下運行，防止粉塵的外泄。 荷蘭warnason公司生產(chǎn)的GD1400

24、錘子破碎機配備了160-400千瓦功率逆變器雙向電動機。采用分體式結構，手動/自動網(wǎng)絡交換不停止，采用防震動裝置，錘頭采用激光切割技術制作。錘頭可四角更換，總產(chǎn)量20-60t/h。綜合系列又稱全方位智能八輥軋機。其主要特點是：進料系統(tǒng)無級變速，通過紅外多點材料傳感器確定物料位置，自動改變進料輥的速度，有效利用工作時長和磨輥的長度，防止磨輥空轉；將傳動改為多楔帶傳動，可使機械傳動更穩(wěn)定，取代磨輥更方便、簡單，而不是。設置磨輥間距的方法有兩種，一種是使用手動和滾筒快速抓取，另一種是使用無刷電機執(zhí)行機構和定位控制編碼器，對調(diào)整磨輥間距有更精確的效果；使用鑄鐵底座可比焊接增加30%的重量。采用普通鋼板

25、做底座，這些設備運行效率更高。同時降低整機生產(chǎn)過程中的機械應力，機器的使用時間更長；外表皮使用鋁合金擠壓型材，雙層中空材料，具有隔絕雜音、消除熱量、防縮效果，外形美觀、流線型；送料輥可水平出口，清洗進料輥非常簡單，設備的接觸材料為不銹鋼，完全符合國際HACCP食品工業(yè)衛(wèi)生安全控制標準。 威勒公司新一代電子控制輥磨機MDDM系列有四、八輥兩種形式，其主要特點是：送料機構能保持送料恒定，送料量可由重力傳感器自動控制；自立應力磨輥組能精確地調(diào)整距離，調(diào)整精度達公頃。采用刻度或計算機自動操作的滾輪，離心鑄造磨輥大大增加了磨輥的使用時間；集中潤滑；系統(tǒng)能潤滑和加載所有滾動軸承，以減少維護；獨立的現(xiàn)場控

26、制系統(tǒng)監(jiān)控所有運行參數(shù)，來保證最大限度的穩(wěn)定。本體面板通過聚氨酯（PUR）制作而成，它的保溫（絕緣）值大約是原鋼板的五百倍，為防止研磨室的退化提供了保護，同時也大大減少了機器的噪音污染。 1.5 我國飼料粉碎機技術發(fā)展值得注意的幾個方面 我國自1955年開始發(fā)展錘式飼料粉碎機。經(jīng)歷了五十多年的發(fā)展，我國飼料破碎機在產(chǎn)品類型、產(chǎn)業(yè)結構、生產(chǎn)能力等方面都取得了長足的進步。通過引進、吸收、自我研發(fā)和合資生產(chǎn)多個階段，我國飼料粉磨機械行業(yè)已經(jīng)上升到了 一個相當高的規(guī)模和水平，飼料粉磨機械機器生產(chǎn)的核心技術指標基本和國際水平在同一水平線上。但總的來說，我國飼料粉磨機械行業(yè)還正處于從傳統(tǒng)機械化走向機械

27、化、自動化、集約化過渡的初期階段，還有很多問題需要解決和改進。 （1）破碎機器的自動操作水平可以進一步提高。目前國內(nèi)破碎機器的大都是單元操作機，操作還處在人工操作階段。人工操作的局限性決定了機器的生產(chǎn)成效很難滿足高要求。比如說，當破碎物料的條件發(fā)生變化時，為了產(chǎn)生特定粒徑的顆粒，往往需要不斷調(diào)整設備，這樣就不能保證顆粒粒徑的均勻性，也不能保證破碎效率和產(chǎn)量。產(chǎn)品的效果自然受到影響。手動控制不能快速響應緊急情況，這限制了設備的安全。因此，在高端市場設備的設計中，應根據(jù)實際需要對設備引入智能控制系統(tǒng)，實現(xiàn)整個破碎過程的閉環(huán)控制。比方說，按照實際輸出和粒度監(jiān)管測量，在線改變進料量、主電機的轉動速度

28、、錘片、篩子之間的間隙、風的大小、分類機旋轉速度大小等信息，達到所需的破碎程度。通過壓力和溫度傳感器，時刻觀測破碎室和軸承的溫度，使參數(shù)保持在規(guī)定的波動區(qū)域內(nèi)，使生產(chǎn)條件達到最佳狀態(tài)。設置自動聯(lián)鎖保護，提高設備的安全性能。 （2）主要容易損壞的零件的能量消耗大，使用時間可以進一步增加。在如今，中國破碎機采用的錘片、篩子、齒板等容易磨碎的配件的性能和使用時間長短依舊比國際水平落后。所以，講耐磨程度、抗沖擊程度、使用時間長和降低成本等綜合考慮進來，比方說使用高合金等，利用新式耐磨物品作為耐磨的部件。使用滲硼、滲碳、比較堅硬的合金等使表面硬化的工藝，用熱處理代替材料的成分，為了增強耐磨程度，得到了

29、各種耐磨性和高硬度結構。 （3）破碎作業(yè)能源消耗多、工作效率低，產(chǎn)能和破碎細度相互制約。特別是在微破碎的過程中，材料的溫度升高，噪音變大，顆粒大小不一樣。由于錘篩間隙空格小，篩子的孔小，轉輪的速度快，材料不容易通過篩板，增加了材料與篩板之間的摩擦產(chǎn)生的熱量，并將部分電動機動力轉化為熱能、噪聲和垃圾。也會導致研磨室中的材料過度研磨，導致粒徑不均勻[8]。破碎效率是衡量破碎系統(tǒng)性能的核心指數(shù)，對飼料加工的經(jīng)濟效益有很大的影響。提高破碎效率，降低單位能耗一直是人們努力研究的首要問題。建議今后在研磨原理、流場分布、高效篩選、空分等方面進行進一步的研究。通過對粉碎機的結構和配套設備的運行參數(shù)進行優(yōu)化，

30、選擇合理的粉碎機工藝，研究粉碎機粒度與功率消耗的關系，充分利用自動控制的工作特點，進一步加大了生產(chǎn)率。 （4）破碎機的可依賴性和質量好壞有期望得到進一步的提高。例如，在遼寧省，20種產(chǎn)品中有一大半存在不同程度的不好的地方。從總體上看，飼料加工企業(yè)中的大中型飼料廠的產(chǎn)品一般是由具有一定生產(chǎn)規(guī)模的企業(yè)生產(chǎn)的，產(chǎn)品的質量相對來說比較優(yōu)質。但是，以把農(nóng)村人民用戶作為關鍵的銷售目標的規(guī)模不大的飼料廠，因為它的結構不復雜、價格便宜、市場需求量大、生產(chǎn)投資少、裝配方便，也占有較大的市場份額。這些破碎機的質量問題一般表現(xiàn)在以下幾個方面：物料不滿足需求、減少工作程序和材

31、料、安全警告的記號、安全保護設備不滿足需求。 （5）草專用磨坊需要進一步發(fā)展。在農(nóng)村，錘子等粉碎工具仍然被廣泛用于粉碎農(nóng)作物秸稈飼料。萬能破碎機主要用于谷物的破碎，降秸稈的粗碎考慮進來。秸稈粗破碎具備了能源消耗多、生產(chǎn)效率低、經(jīng)濟效益差的優(yōu)點。我國稻草不是正常飼料的資源豐富。秸稈年產(chǎn)量達到六億噸以上，秸稈的綜合利用達到四億噸。目前仍有約2億噸未使用，已得到廣泛應用，且處于較低水平。通過稻草青貯、氨和機械加工技術，可大大利用兩億噸操刀生產(chǎn)食草性動物的食物，可節(jié)省糧食六千萬噸。我國秸稈飼料品種繁多，以玉米秸稈、小麥秸稈和稻穗為主。秸稈形態(tài)的物理和力學性能各不相同。稻草破碎機械市場需求量大。因此，

32、應根據(jù)作物特點和地區(qū)特點，設計專用的秸稈飼料破碎機。田納西大學的C.Igachenathane博士提出了一種新的稻草破碎手段，它使用一個線性網(wǎng)絡切割器直接切割材料，但是一般的的破碎手段是轉動破碎。實驗表明，玉米秸稈破碎到50毫米和101 毫米的功率消耗大概是1.69和0.48kw.h/t，低于或等于常規(guī)手段的消耗。破碎原理需要進一步研究分析。 （6）生物質能源領域所需要的新型材料破碎機迫切需要研究和開發(fā)。農(nóng)作物莖、枝、葉、草等物質都可以利用生物質能。在生物質能生產(chǎn)過程中，必須對液體燃料等生物質能源進行預處理。然而，生物質能源原料加工機械的加工質量和效率很差，新型生物質能源原料粉磨機械的發(fā)展前

33、景廣闊。由于各種生物質的物理性質差異較大，為了研究和開發(fā)特殊的破碎機械，需要建立一個綜合的物料性質數(shù)據(jù)庫。Miu Petre I.2006年，Miu于對玉米、大麥、小麥、秸稈等常見物質的物理力學性能進行了總結，并對破碎機、錘式破碎機和圓盤破碎機處理不同生物質的加工信息進行了對比分析，提出了粉碎、分離和能量消耗關系的研究。破碎技術的優(yōu)化、新型破碎機械的開發(fā)仍是今后的發(fā)展方向[12]。 第二章 飼料粉碎機總體方案設計 2.1粉碎方案設計 2.1.1 工藝路線設計 一般用能源消耗、顆粒直徑和產(chǎn)量來評估破碎機的破碎效果。現(xiàn)有的飼料粉碎機一般只對加工后的物料進行一次粉碎，物料直徑小，篩網(wǎng)直徑過篩

34、、收集，導致篩網(wǎng)被塞住的情況多次發(fā)生，能源消耗變多。另一方面，一次破碎過程加大了機器核心零件的磨損程度，導致機器的可使用時間變得更長。時間短，但也增加了安全風險。 因此，如何在保證飼料產(chǎn)品質量要求的前提下提高篩選效率已成為飼料粉磨領域的一個技術問題，為了提高粉碎質量和效果，提高物料粉碎效率，提出了一種飼料粉碎機聯(lián)合裝置，該裝置將破碎、碰撞、篩選和收集功能。破碎過程可分為兩個步驟。具體工藝路線為：原料-一次破碎-風機傳動-二次破碎-收集。圖1為聯(lián)合進料磨的總體結構示意圖，圖2為二次粉磨結構示意圖。 從圖1、圖2可以看出，本設計的聯(lián)合進料磨的破碎結構可分為錘式破碎結構和圓盤式破碎結

35、構。在第一破碎室，有主軸、轉子、錘子和篩子。第一破碎室內(nèi)加工物料的主要碰撞形式是物料與錘的碰撞、物料與篩子的碰撞、物料與第二破碎室內(nèi)物料的碰撞。一級粉碎室設有隨動軸、動齒盤和固定齒盤，移動齒板上設有不容易生銹的柱軸和刀具，固定齒板上設有鋸動的齒輪。二級破碎室加工材料的關鍵沖撞方式有材料與氣缸軸的沖撞、材料與刀具的沖撞、材料與鋸形齒的沖撞、材料與篩網(wǎng)刀片的沖撞、物料與篩網(wǎng)刀片的碰撞。經(jīng)過兩次破碎、過篩，加工后的物料從出口排出并收集。 2.1.2 工作過程分析 聯(lián)合送進物料磨的步驟首先是打開電源開關，電機通過聯(lián)軸器驅動主動軸和從動軸轉起來。材料從入口進入一級破碎的庫。在主動軸用很快的速度旋轉的

36、驅動力下，安裝在轉輪上的錘子碰撞并研磨添加進來的材料。破碎后的材料經(jīng)過一級破碎倉內(nèi)表面的篩子后進入儲存的設備。初碎后，物料經(jīng)氣動輸送，從導管徑向進入二級破碎倉。在被驅動軸高速旋轉的驅動下，被破碎之后的材料被挪動。材料第二次由齒輪板表面的圓柱軸加工，第二次在刀具表面和固定齒板上加工鋸齒齒。處理后的材料通過二次破碎倉庫內(nèi)表面上的環(huán)屏重力排出并收集。第一破碎倉庫的內(nèi)表面篩孔半徑大于第二破碎倉庫內(nèi)表面的圓形篩孔半徑，提高了第一破碎倉的篩孔透過率和產(chǎn)量。同時，二級破碎環(huán)篩的設置可以保證產(chǎn)品的加工精度要求。風機的設置有助于控制從料倉進入二級破碎料倉的物料量，進一步保證產(chǎn)品的加工精度和效率。 2.2結

37、構特點 立式錘式破碎機主要由轉子、篩板、本體、進入物料的裝置和排除物料的設備構成。轉輪軸垂直排列，水平旋轉。轉子由錘架板和錘塊組成，錘塊分成上面和下面兩個面。上面的錘子比下面的錘子稍短一些（見圖1）。一套刮刀對稱有序地固定在轉輪下方的錘板上。轉輪四周和下面一整圈的范圍是篩板，轉子上部是底盤。它有2到3個均勻分布的進料口。圖1轉子大體上部是圓柱形的（或矩形），里面有研磨室，外面有操作門。進料裝置可安裝在頂部進出口。轉子體的下部為圓錐形（或方形圓錐體）。過篩后的物料通過下出料口由出料裝置送入工藝的下部。本體與支撐破碎機的各部分連接，包括支撐腿、電機等（見圖2）。進出接口的柔性接頭能起到封閉和隔振

38、的效果。主體也能建造成雙連桿，兩臺破碎機也能并行使用。 卸料裝置無需設置輔助吸料系統(tǒng)，既節(jié)省了設備投資和電耗，又解決了飼料粉碎機吸料系統(tǒng)長期失效造成制粉效率低的問題，減少了粉料失水。立錘磨也有其獨特的快速換網(wǎng)系統(tǒng)，主要由篩架和篩架壓縮機構組成。破碎機工作時，該機構將篩架壓在機體上，1999年在轉子包的第二階段將谷物和飼料工業(yè)包圍，形成破碎室。相應的安全裝置能保證在操作過程中篩架不會掉落。當篩板損壞需要替換時，可以停止機器然后打開操作門，松開壓緊的結果，拿出篩架，再迅速將備用篩架替換上去。在重新定位和按壓后，操作門可以關閉，機器可以開始工作。篩板的更換實際上是在機器外部進行的。下一次替換新的篩

39、架的時間應該是在不影響生產(chǎn)的時候。操作門上還裝置了安全檢查的設備，來保證操作的安全性。這個錘子還配備了快速裝載卸下的結構，可以更容易地換掉被磨壞的的錘子。轉輪可以雙向工作，來增加液壓錘的使用時間。錘頭對稱交叉地排列在轉輪上，錘頭的一邊被磨碎以后就可以進行調(diào)整。機器中還配備了溫度以及振動傳感器，以監(jiān)測破碎機的工作狀態(tài)。本機控制系統(tǒng)可根據(jù)電機的負載值調(diào)節(jié)進料速度，使磨機工作高效、平穩(wěn)。 2.3 性能分析 和臥式錘片破碎機對比起來，垂直的錘式破碎機的重力作用效果更加突出。當被破碎的材料從破碎室頂端的進入口掉下的時候，它的軌道和旋轉錘片的軌道垂直并且匯聚在一起，并有兩個或三個進料口

40、在同一時間進行分散進料，物料命中率較高。由于材料與錘的速度差很大，在錘的沖擊下，應力波向四個方向擴散，在物質顆粒中迅速生成，內(nèi)部缺陷、裂紋和顆粒界面中產(chǎn)生應力集中。材料首先被這些脆弱的界面壓碎。在轉子的上層，短錘和篩子形成的預粉碎區(qū)域，絕大多數(shù)材料被破碎或半破碎，合格的精細材料通過周圍一圈的范圍內(nèi)的篩孔很快地從破碎室排出。半破碎和非分類材料繼續(xù)掉下到轉子的核心破碎的范圍。由于錘子末尾有很大速度的減速度，導致錘子和篩子之間的間隔空隙只有一點點，錘子不僅對材料有影響沖擊，而且具有磨擦力的聯(lián)合作用，使物料進一步破碎。在離心力和機內(nèi)正氣流壓力的作用下，物料可以快速通過周圍360范圍的環(huán)形篩網(wǎng)和底部篩孔

41、排出，完成破碎過程。 下轉子錘架上的刮刀也起著關鍵的作用。由于轉子是水平工作的，在重力作用下，沒有辦法通過篩子的半破碎的材料會沉積在轉輪下部的底部篩子上。這既會影響底部篩子的篩選能力，也會加大轉輪的運動阻力，加快被磨損的程度，降低工作效率。刮刀可以去除底部篩子上沉淀的材料，在轉輪轉動的離心力的驅動力下，將材料拋向周圍的錘擊范圍，繼續(xù)破碎。刮刀還具有風刀的功能。旋轉時產(chǎn)生一定量的空氣，形成破碎室內(nèi)外壓差。這不僅有利于細碎的排出，而且可以降低破碎室內(nèi)的溫度，有利于破碎機的工作。 和臥式錘片破碎機相做一個對比,立式錘式破碎機在降低能耗、提高生產(chǎn)率方面有明顯的改進。關鍵在于： （1） 提高篩分能

42、力，希望克服錘式破碎機出料效率低于破碎效率的缺點。一是采用360環(huán)篩和底篩結構，加大了篩選的范圍；第二是采取重力的效果，360環(huán)篩垂直篩面粘著的材料較少，篩孔能通過的材料較多；三是刮刀的作用不只是確保了底部篩子的有效合理利用，而且產(chǎn)生了一定的氣壓，促進細料的排出，有效地增加全部研磨房的篩選能力。 （2）有效合理的干擾破壞了破碎室內(nèi)的氣體循環(huán)層，使合格的破碎材料可以及時排出，避免了重復和無效的過度破碎。這主要是由于轉子上下錘端線速度差，上下環(huán)磨腔尺寸差造成的。特別是在上預磨區(qū)，由于錘頭端部與篩板間隙較大，在篩面摩擦和氣流的作用下，間隙中環(huán)形層的速度迅速下降，不再受錘頭的推動而影響。上下循環(huán)層之

43、間的速度差導致上下循環(huán)層之間的擾動和破壞。 第三章 飼料粉碎機部分零件選型 3.1 組合式飼料粉碎機關鍵參數(shù)的設計 在兩級粉碎結構的飼料粉碎機中，電機類型、錘頭形狀和布置、錘頭與篩網(wǎng)之間的間隙等參數(shù)對粉碎產(chǎn)品的質量、粉碎效率和成本都有重要影響。根據(jù)有關文獻和機械產(chǎn)品的使用經(jīng)驗，選擇電機的類型，設計了錘片的形狀和布置、錘片與篩子的間隙、篩子的尺寸和圓盤破碎結構。 3.1.1 電機的選擇 在兩級粉碎結構的合作進料研磨中，電機由耦合直接對主軸進行驅動，然后再進行加工處理。破碎機主軸的轉動速度和加工所使用的材料等因素有直接關系。這個設計主要粉碎物料為干谷和飼料。所以，將九十千瓦作為額定功率、

44、同步轉動速度每分鐘2970圈的三相異步電動機。型號為Y280-2。 3.1.2 風機的選擇 儲槽與二次磨室之間設有風管風機，第一次加工后的物料由風力輸送至二次磨室。增設抽氣系統(tǒng)，可有效提高組合破碎機的工作效率，通過提高滲透率降低破碎環(huán)節(jié)的壓力。吹風機器的風力大小可根據(jù)（1）計算，吹風機器和傳輸裝置的風力大小可根據(jù)（2）計算： 本設計使用低真空傳輸手段，m為1，生產(chǎn)率是每小時兩萬千克，根據(jù)式子（1）、（2）、（3），可計算出風機Q19 200 m3/h的流量，導管直徑ds=336m m。思考到風機應該會有一定的余量，本次設計選用SF-6G-2風機。 3.2 轉子轉速 轉輪的旋轉速度

45、可能會改變破碎的效率、振動的性質、內(nèi)部結構和傳送的核心數(shù)據(jù)。在一定范圍內(nèi)，適當加大破碎機的轉動速度，可以增加破碎機的生產(chǎn)效率，減少能源消耗，使顆粒變細。但是，如果速度太高，破碎機的空載功率會變大，震動和聲音污染會變大，破碎效率會降低。 為了保證破碎機性能的穩(wěn)定性和可靠性，在設計垂直破碎機轉子的工作速度時，應注意與臨界速度保持一定的距離，最好是在亞臨界條件下工作。如果轉子以超臨界速度工作，則臨界速度可能會增加到接近工作速度，造成設備共振，對機器性能和破碎效率有不好的影響。即使運行遠遠超過臨界轉速，它也能避免轉輪質量降低造成的共振，但不利于設備的平穩(wěn)運行，增加功率矩，增加不平衡震動的聲音污

46、染，減少破碎能量的利用效率，增大能源消耗。所以，設計的可靠性可以通過在亞臨界條件下工作和使用剛性支撐來保證。利用傳遞矩陣法可以對轉子的臨界轉速進行分析和研究，主要考慮轉輪自身的結構和大小。別的因素包括切向力、軸力、軸承構件、轉輪旋轉效應、溫度高低和支撐強度，不重要的因素能忽略不計。 3.3錘片 錘片是三維錘式破碎機的最基礎核心的工作零件，也是一個容易損壞的部件。板錘片通常應該采用方形錘片，長度大約在200毫米左右。在保證一定壽命的前提下，可適當變薄，然后按照它合理的質量和動平衡條件來確定它的寬度和洞的位置。由于液壓形成的錘片是水平轉動的，所以每一個液壓錘片的力都是平衡的，與水平機相比，液壓

47、錘片的數(shù)量可以減少。通常情況下，應該使用含碳量低的鋼、四十五鋼或六十五mN對錘片進行滲碳或淬火的操作，來增加錘片表面的硬度，可在錘片的工作最角落處堆焊碳化鎢合金，也可采用真空感應熔煉外表冶煉金屬新手段，將外表的硬化合金板和硬度很大的東西合在一起。來增加提高液壓錘片的使用時長。 3.3.1錘片的形狀及排列 錘片是錘片式破碎機中最核心的容易碎壞的配件，它的形狀、大小和排列方式對破碎機的破碎機效率有非常大的影響。參考數(shù)據(jù)是，取錘寬b為四十毫米，厚度e為三點五毫米，錘位所使用的物品是十號鋼，如圖3所示。 錘片的排列直接影響到磨床的平衡，影響到磨坊材料的布局，影響到錘片磨損程度的均衡性?，F(xiàn)在經(jīng)

48、常使用的錘擊布局方式有螺旋排列、對稱排列、交錯排列和對稱交錯排列。本設計采用對稱交錯排列，如圖4所示。 3.3.2 錘篩間隙 錘篩之間的縫隙是表示處于徑向位置時錘片頂部到篩子內(nèi)部表面的距離，它也是影響破碎效率的參考范圍之一。在物料的進給加工過程中，因為破碎室內(nèi)轉輪的快速轉動，導致加工的材料跟著它一同做圓周運動，而且在錘篩之間容易形成材料對流層。如果錘片和篩子之間的間隔空隙過大，那么環(huán)流層外部材料的速率會很快，有助于材料的篩選過程，然而，較慢的速度會減少錘子對材料的沖擊，并導致破碎機的輸出減少；如果空隙過大，則會使對流層的外層移動過慢，會導致阻塞。如果錘篩空隙太小，材料對流層的速度越快，就會

49、造成篩選困難，從而致使出現(xiàn)過大的破碎[14]。 綜合思考加工材料等方面，錘篩空隙間隔可按照成品大小進行計算： ΔR=（1.5~2）d （4） 式中：ΔR——錘篩間隙； d——被粉碎谷粒的直徑。 對于加工的谷子類谷物，采用ΔR=4~9毫米，麥秸類選用ΔR=10~15毫米。在本次設計中，錘片式破碎是一次破碎結構，所以選用較大的錘篩間隔空隙ΔR=12 毫米。 3.4 篩片的選擇 篩板的形狀、尺寸和開度是非常重要和脆弱的。在滿足成品粒度要求的基礎上，盡可能使用尺寸比較大的篩孔；在滿足篩板足夠強度的基礎上，盡可能增多開孔率。安裝篩板時，還應注意篩孔布置的方向。正確的排列方式是孔排方向與料流

50、方向垂直，否則不利于材料穿孔。 通常來說，篩子孔的大小根據(jù)直徑可以分為四種類型：最小的一到二毫米，中等的三到四毫米，粗的五到六毫米，最大的八毫米。篩網(wǎng)是錘式破碎機的核心工作部件和容易損壞部件之一，對破碎機的破碎效率有很大的影響。破碎機中的篩網(wǎng)不僅能對加工后的物料進行篩網(wǎng)，還可以和加工后的材料進行摩擦沖撞，進一步破碎經(jīng)過加工后的材料。因此，合理選擇篩網(wǎng)參數(shù)將提高破碎機的生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質量。在這個設計方案里，第一破碎倉的篩孔應該比第二破碎倉的篩孔大。第一破碎倉的篩孔直徑為8 mm，第二破碎倉的篩孔直徑為4 mm[16]。 3.5 盤式粉碎裝置 第二次破碎的結構為盤式破碎結構，固定齒輪盤上

51、設置有有齒輪的鋸刀，動齒盤上安裝有柱軸和刀，柱軸在刀具的外部，鋸齒位于柱軸與刀具之間，且柱軸、刀具和鋸齒圍成的圓都是中心相同的圓。柱軸、鋸齒和刀具之間的間距影響著破碎的效率，若間隔距離太小，會出現(xiàn)過度加工現(xiàn)象，從而導致能源消耗的增加；如果他們的距離太遠，則不利于破碎過程的處理。取鋸齒相距柱軸和刀具的距離都是11 毫米。在柱軸的外部設有環(huán)形篩子，按照（4）式，取環(huán)形篩子和柱軸間隔空隙是9毫米，如圖6所示。 3.6 供料裝置 破碎機對進料量很敏感。因此，為了使破碎機高效穩(wěn)定地工作，不應忽視給料裝置，進料的速率應該和破碎電機的電荷互相配對，也就是通過調(diào)節(jié)進料的速率，使電動機的電流在額定電荷內(nèi)

52、保持高效運行。電機的工作點隨材料特性、含水量和纖維含量的變化而變化。為了使磨機在高效點附近運行，必須實時控制進料速度，根據(jù)負荷的變化隨機調(diào)整進料流量，并從頭到尾保持滿電荷的工作形式。只有這么做，才能保證破碎機運行高效、能源消耗低地工作。 3.7 平衡與調(diào)整 破碎機是一種高速旋轉機器。出廠時進行動、靜平衡試驗。使用一段時間后，當錘子的邊角磨損到錘子寬度的1/2時，必須更換側面或原地轉動頭部。當軸向進料磨的初始切削裝置的刀片磨損時，也可以轉動刀頭。當需要更換新的錘子時，應稱重并重新組裝，每組的質量的差距不可以超過五克，以免干擾設備的平衡，引起振動和噪音。 對于軸流式進料磨，破碎秸稈進料時，

53、動刀和定刀初切裝置一般采用改變定刀位置的方法，以保證2-4毫米。粉碎顆粒飼料時，應將固定刀從活動刀上取下。 通過更換不同孔徑的篩子，可以實現(xiàn)對進料研磨度的調(diào)整。為了提高生產(chǎn)率，在滿足進料要求的前提下，應盡可能選擇較大的篩孔直徑。 總之，只要對影響磨機性能的因素進行分析和掌握，正確的操作手段、固定日期維修和有理的改變破碎進料的種類，就可以讓磨機達到高效、優(yōu)質、低消耗、安全的良好技術狀態(tài)和綜合指標。 結語 通過對以前破碎機破碎原理的研究，介紹了一種新發(fā)明的組合式飼料破碎機。這個方案使用增加破碎次數(shù)的方法，一級破碎裝置和二級破碎裝置安裝在自己的主動軸和被動軸，并且求一級破碎倉庫里的篩孔直

54、徑比二級破碎倉庫里的篩孔直徑大，就是采用加大一次粉碎的透篩率的手段，然后利用二次盤式破碎來保證它的加工產(chǎn)品的質量，然后對錘片的形狀進行排序、錘片和篩片的間距等數(shù)據(jù)進行設計。這次設計創(chuàng)新性地表達了使用主軸對剩下的量進行二次粉碎加工的手段，除了能解決網(wǎng)篩堵塞和錘片等重要部件損壞的問題，也可以對增加生產(chǎn)率和減少成本等方面具有重要的意義。 （1）為了加大錘片式飼料破碎機的工作效率以及工作質量，研究發(fā)明了一種新式的飼料破碎機。這種機型電機采用了雙圓盤轉子，在飼料破碎機的錘片結構上增加了肋板結構，同時在進料裝置中增加了PID控制器，從而實現(xiàn)了飼料加工過程中，物料進入量的自動適應調(diào)節(jié)，大大提升了飼料破碎機

55、的工作效率和工作質量。 （2）為了證明飼料破碎機結構優(yōu)化的靠譜性，這篇論文設計了新型飼料破碎機的樣本，同時對樣品的飼料破碎性能進行了檢測實驗，實驗結果顯示:采用肋板和雙圓盤轉子能有效地提升飼料破碎機的工作效率，采用PID控制器能有效地提高進料系統(tǒng)的反應速度、減少超調(diào)量，提升飼料破碎的質量，為新式飼料破碎機的研究發(fā)明供應了有用的參考。 參考文獻 [1] 孫啟波.篩孔直徑對粉碎粒度、生產(chǎn)效率、電耗和顆粒品質的影響[D].泰安:山東農(nóng)業(yè)大學,2014. [2] 牧羊. 2016年全球飼料市場分析[EB/OL].（2017-03-29）[2017-06-16]. [3] 王暉文.飼料粉

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