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9R-28型揉碎機設(shè)計
摘要
秸稈是一種潛在的粗飼料資源，我國每年有數(shù)千億斤農(nóng)作物秸稈被粉碎加工成飼料。飼料工業(yè)已經(jīng)發(fā)展成為國民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。
9R-28型揉碎機主要用于粗飼料的加工,它集揉切碎和粉碎等機型的優(yōu)點,可將農(nóng)作物秸稈、牧草、藤蔓等作物莖桿揉碎成絲狀段、既可直接飼喂牲畜,也可將其青貯、氨化、堿化或進(jìn)行其它加工。
本文針對9R-28型揉碎機進(jìn)行設(shè)計，本文首先分析了揉碎原理，擬定了9R-28型揉碎機的傳動方案，采用V帶進(jìn)行增速傳動。
然后，對V帶傳動進(jìn)行傳動設(shè)計計算，確定V帶的形式及帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
最后，對整個機器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計，重點對機架及轉(zhuǎn)子進(jìn)行了設(shè)計。
本文所設(shè)計的揉碎機結(jié)構(gòu)緊湊,性能優(yōu)良,使用可靠,工作平穩(wěn),操作簡便,適用范圍廣,可廣泛地滿足廣大用戶要求。
關(guān)鍵詞：9R-28，揉碎機，V帶傳動，轉(zhuǎn)子
ABSCTACT
Straw is a kind of potential forage resources, there are hundreds of billions of pounds of crop straw crushed processed into feed every year in our country. Feed industry has become an important basic industry indispensable to the national economy.
9R-28 rubbing machine is mainly used for processing of coarse fodder, it incorporates the merits of rubbing and crushing machine chopped, the crop straw, grass, crops such as rubber vine Stem Silk shaped section, which can be directly fed to livestock, and also can be processed for the silage, ammoniation, alkalization or.
In this paper, based on the type of 9R-28 rubbing machine design, this paper first analyzes the principle of the transmission scheme for rubber, 9R-28 rubber, using V belt transmission.
Then, the calculation of the transmission design of V belt drive, determination of V belt and pulley structure parameters.
Finally, the whole machine structure design, focuses on the design of the frame and the rotor.
Rubbing machine structure is designed in this paper has compact structure, excellent performance, reliable use, stable work, convenient operation, wide application range, can be used to meet the requirements of customers.
Keywords: 9R-28, rubbing machine, V tape drive, the rotor
目錄
摘要 I
ABSCTACT II
目錄 III
第一章 緒論 1
1.1課題的背景及意義 1
1.2 揉碎機國內(nèi)外現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 2
1.2.1 國內(nèi)揉碎機研究及產(chǎn)品現(xiàn)狀 2
1.2.2 國外揉碎機現(xiàn)狀 5
第二章 傳動方案擬定 7
2.1 揉碎機設(shè)計任務(wù)要求 7
2.2 方案擬定 8
2.2.1 傳動原理方案一 8
2.2.1 傳動原理方案二 9
2.3流場作用與物料推移 9
第三章 傳動設(shè)計及計算 11
3.1 電動機的選擇 11
3.1.1 電動機選擇的方法 11
3.1.2揉碎機功率消耗 13
3.1.3 電動機選擇 13
3.2 傳動比的分配 14
3.3 V帶傳動設(shè)計計算 15
第四章 結(jié)構(gòu)設(shè)計 17
4.1 機架設(shè)計 17
4.2 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 18
4.3 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計 22
4.4 軸承的選擇與校核 24
第五章 結(jié)論 26
參考文獻(xiàn) 27
致謝 29
29
第一章 緒論
1.1課題的背景及意義
我國畜牧業(yè)發(fā)展迅猛，但是飼草料不足則成為制約畜牧業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的突出問。為保證畜牧業(yè)的持續(xù)發(fā)展，有必要擴(kuò)大飼草源、增加飼草料的供應(yīng)。
一方面，我國人口眾多，人均耕地面積有限，人均年占有糧食僅為375kg。且人口數(shù)量逐年遞增而耕地面積卻持續(xù)減少。因此，在相當(dāng)長的時期內(nèi)我國的糧食供應(yīng)總量不會有過多的富余，依靠不斷增加飼料用糧來發(fā)展我國畜牧業(yè)是不現(xiàn)實的。
另一方面，我國作為農(nóng)業(yè)大國秸稈資源十分豐富。根據(jù)資料統(tǒng)計，我國農(nóng)作物秸稈總產(chǎn)量達(dá)7億t。但利用率偏低，據(jù)統(tǒng)計2005年我國各類秸稈的綜合利用率僅為22．6％池m3。因此，積極發(fā)展秸稈養(yǎng)畜、過腹還田，實行農(nóng)牧業(yè)結(jié)合，形成節(jié)糧型的畜牧業(yè)結(jié)構(gòu)顯得尤為必要。
我國每年有數(shù)千億斤農(nóng)作物秸稈被粉碎加工成飼料。飼料工業(yè)已經(jīng)發(fā)展成為國民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。
秸稈是一種潛在的粗飼料資源，其干物質(zhì)組成中高達(dá)80％為多聚糖。據(jù)測定，秸稈飼料的總能接近17MJ／kg，與單位質(zhì)量谷物的總能基本相同甚至更高(大米的總能為14M3／kg、小米為MJ／kg)，只是能量貯存的形式有所不同。谷物以淀粉為主要成分，而秸稈以纖維素、半纖維素、木質(zhì)素為主要成分。對反芻動物來說，其腸道內(nèi)的微生物能夠利用酶將纖維素、半纖維素分解為乙酸、丙酸、丁酸等揮發(fā)性脂肪酸，為其提供60％~70％的能量及體內(nèi)合成蛋白質(zhì)。由此可見，秸稈類粗飼料在反芻家畜的飼料中占有相當(dāng)重要的地位。
然而，秸稈類粗飼料質(zhì)地粗硬、咀嚼費力、適口性差、粗蛋白含量少。直接飼喂牲畜，其采食浪費量大、消化利用率低。因此，應(yīng)對其進(jìn)行合理加工處理，以提高其利用價值。在秸稈開發(fā)利用方面，有很多種方法，如化學(xué)、生物、物理和復(fù)合處理等。其中應(yīng)用最多的是物理處理方法，并以機械加工為主。秸稈經(jīng)切斷、粉碎、絲化后，加大了反芻動物瘤胃內(nèi)微生物與草的接觸面積，有利于降解發(fā)酵，從而提高秸稈消化利用率。與此同時，將秸稈物料鍘碎并揉搓成絲狀，提高了飼料的適口性和采食利用率，減少采食能耗和采食的浪費，有利于牲畜吸收。
目前，用于秸稈加工的機具和設(shè)備，主要有鍘草機、粉碎機、揉碎機等。其中揉碎機對于改善秸稈加工質(zhì)量、提高喂飼效果及秸稈利用率具有明顯作用，是近些年來使用較多的秸稈加工機具之一，也是目前大力推廣秸稈養(yǎng)畜的優(yōu)良設(shè)備。揉碎機可以把秸稈等長纖維物料加工成具有一定長度的絲狀段，這樣既可直接喂飼牲畜，又可為后續(xù)處理(如壓餅、壓塊等)創(chuàng)造條件。此外，其生物處理效果也明顯優(yōu)于切碎后的效果
因此，揉碎機的使用和推廣提高了秸稈的利用率，擴(kuò)大了飼草資源，能夠為畜牧業(yè)發(fā)展解決一些實際問題。同時又充分利用了農(nóng)區(qū)現(xiàn)有的秸稈資源，把秸稈資源轉(zhuǎn)化為商品為農(nóng)區(qū)帶來了一定的經(jīng)濟(jì)效益。內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的9R-28型揉碎機是一款具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，在內(nèi)蒙古自治區(qū)及周邊地區(qū)得到一定量的推廣使用，并受到了用戶的普遍好評。此外，該機型得到自治區(qū)成果鑒定，確定為定型產(chǎn)品。
9R-28型揉碎機主要用于粗飼料的加工,它集揉切碎和粉碎等機型的優(yōu)點,可將農(nóng)作物秸稈(如玉米、高粱、小麥等莖桿)、牧草、藤蔓等作物莖桿揉碎成絲狀段、既可直接飼喂牲畜,也可將其青貯、氨化、堿化或進(jìn)行其它加工(壓塊、壓餅、壓捆).該機結(jié)構(gòu)緊湊,性能優(yōu)良,使用可靠,工作平穩(wěn),操作簡便,適用范圍廣,可廣泛地滿足廣大用戶要求.
因此，秸稈揉碎機，對提高秸稈等農(nóng)作物處理效率、擴(kuò)大秸稈的用途、提高秸稈等農(nóng)作物廢料的利用率、節(jié)約資源、美化環(huán)境具有重要意義。
1.2 揉碎機國內(nèi)外現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
1.2.1 國內(nèi)揉碎機研究及產(chǎn)品現(xiàn)狀
揉碎機是一種新型粗飼料加工機械，在我國出現(xiàn)的時間較晚，與其相關(guān)研究比較少，主要有：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的李媛根據(jù)力學(xué)原理對9LRZ一80型揉切機工作時秸稈物料的受力情況進(jìn)行分析，并對整機結(jié)構(gòu)和工作過程開展了理論分析。這為揉碎機的改進(jìn)設(shè)計提供了一定的參考依據(jù)。
中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的于海燕對9RZ—60型秸稈揉切機工作室進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計，并總結(jié)了該機型的主要技術(shù)特征。此外，還分析了動刀安裝中擋塊相對動刀的安裝尺寸對動刀應(yīng)力分布的影響口們。為進(jìn)一步改進(jìn)揉切機的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了理論基礎(chǔ)和開拓了設(shè)計思路。
涂建平采用力學(xué)數(shù)學(xué)的方法對揉碎機動刀片的受力和在刀軸上的排列方式進(jìn)行了理論分析和總結(jié)。并在“均力免震假設(shè)"的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出常用刀片類型的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方程；利用計算機高級語言程序?qū)?yōu)化方程求解，得出了相應(yīng)的刀片優(yōu)化排列方式n酊，為秸稈加工機械的設(shè)計提供了相關(guān)的理論依據(jù)。
排列方式n酊，為秸稈加工機械的設(shè)計提供了相關(guān)的理論依據(jù)。
農(nóng)業(yè)大學(xué)的呂小榮利用三維建模及仿真軟件UG對9LRZ—80型秸稈揉切機約二百個零、部件建立了三維實體模型，并將各零件虛擬裝配，對關(guān)鍵部件切碎器進(jìn)行動態(tài)仿真、動態(tài)分析，同時進(jìn)行間隙檢查。
在我國黑龍江、吉林：遼寧、山東、、內(nèi)蒙古等省、市、自治區(qū)的相關(guān)單位相繼開發(fā)和引進(jìn)揉碎機并推廣使用。其代表機型如下：
9R-40型揉碎機由內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)研制該機可將玉米秸稈、豆秸、牧草等粗飼料揉碎成絲狀，直接飼喂牛、羊等反芻牲畜。其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速2700r／min，轉(zhuǎn)子直徑400ram，錘片末端線速度55m／s，度電產(chǎn)量100—1lOkg／kW·h(玉米秸稈)。
9RS-700型莖稈揉碎機由黑龍江省八五二農(nóng)場研制。該機是一種粗飼料加工機械，它能把粗飼料(玉米秸、豆秸、牧草等)加工成柔軟絲狀，直接喂飼牛、羊等家畜，從而提高粗飼料的適口性和消化率。其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速2350r／min，轉(zhuǎn)子直徑420mm，錘片末端線速度為52m／s，度電產(chǎn)量為80kg／kW·h(玉米秸稈)¨引。
9RFQ-34型揉絲粉碎機由遼寧省農(nóng)業(yè)機械化研究所開發(fā)。其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速2698r／min，轉(zhuǎn)子直徑340ram，錘片末端線速度66m／s，度電產(chǎn)量115kg／kW·h(玉米秸稈)。
9RSZ-540型秸稈揉碎機由農(nóng)科院農(nóng)機化研究所和農(nóng)業(yè)大學(xué)聯(lián)合研制。該機型屬于粗孔徑破碎型揉碎機的一種，將鍘草、揉草加工方式溶為一體，充分利用秸稈的生物力學(xué)特性，先鍘切再揉碎，既提高了生產(chǎn)效率，又使加工后的飼草適口性、采食率有所提高。其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速2500r／min，轉(zhuǎn)子直徑540mm，錘片末端線速度69m／s，度電產(chǎn)量136kg／kW·h(玉米秸稈)。
93RJ—40型揉搓機由黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)研制。其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速2800r／min，轉(zhuǎn)子直徑400mm，錘片末端線速度為59m／s，度電產(chǎn)量為130kg／kW·h(玉米秸稈)拉¨。9RC-400型飼草揉搓機由山西省長治市農(nóng)機研究所開發(fā)。其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速1900r／min，轉(zhuǎn)子直徑400mm，錘片末端線速度40m／s，度電產(chǎn)量1lOkg／kW·h(玉米秸稈)。
9RS-6型秸稈揉絲機由黑龍江畜牧機械化研究所開發(fā)，在揉絲前采用鋸齒形喂入輥先破節(jié)，錘片式擊搓稈與斜形齒板配合揉搓；利用錘片形雙刃甩刀與U形定刀配合切搓，保證揉碎后的物料長度，從而為揉搓工序降低了功耗，實現(xiàn)了切斷揉搓雙重功能。其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速2980r／min，轉(zhuǎn)子直徑600mm，錘片末端線速度78m／s，度電產(chǎn)量120kg／kW·h(玉米秸稈)。
9RC-430型揉碎機由遼寧省鞍山市農(nóng)機技術(shù)推廣中心研發(fā)，一改傳統(tǒng)橫切作物秸稈的加工方法，變?yōu)榭v向拉切、梳理、揉搓軟化秸稈，使之成為柔軟絲狀物。
其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速2760r／min，轉(zhuǎn)子直徑430mm，錘片末端線速度62m／s，度電產(chǎn)量54kg／kW．h(玉米秸稈)。
值得一提的是河南農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的RC-11型高效秸稈揉搓機，該機項目屬于國家863計劃項目(2001AA514010)。其主要設(shè)計指標(biāo)如下：生產(chǎn)率為3000kg／d/時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速1777r／min，轉(zhuǎn)子直徑430mm，錘片末端線速度40m／s，1度電產(chǎn)量為270kg／kW·h(秸稈)。該機的度電產(chǎn)量高出其他同類機型一倍左右。
從結(jié)構(gòu)上看，當(dāng)前國內(nèi)揉碎機大致可分為三種形式：
第一種形式是在錘片式粉碎機的基礎(chǔ)上加大篩孔而形成，屬于粗孔徑破碎型揉碎機，其代表機型為農(nóng)科院農(nóng)機化研究所和農(nóng)業(yè)大學(xué)聯(lián)合研制的9RSZ-540型秸稈揉碎機。第二種形式是以錘片和齒板為主要工作部件所組成，屬于沖擊破碎型揉碎機，代表機型為黑龍江畜牧機械化研究所開發(fā)的9RS—60型秸稈揉絲機。將第二種形式的齒板更換為具有一定傾斜角度的齒條便構(gòu)成了第三種形式，該機型屬于揉搓型揉碎機，代表機型為內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)的9R—40型揉碎機。揉碎機對物料的加工作用主要有沖擊和揉搓兩種效果。以上三種形式揉碎機的工作過程均包含沖擊和揉搓兩種作用，但兩種作用所占的比重有所不同。
從性能參數(shù)上看，目前國內(nèi)揉碎機的錘片末端線速度大體為40～60m／s，度電產(chǎn)量為80--136kg／kW·h(玉米秸桿)，轉(zhuǎn)子直徑為340--600mm，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為1800--2960r／min。
1.2.2 國外揉碎機現(xiàn)狀
德國學(xué)者0．Dogheyrt等對小麥秸稈的力學(xué)特性進(jìn)行了試驗研究。通過一系列試驗研究得出：麥秸的拉伸強度為21～31．2Mpa，剪切強度為4．9l～7．26MPa，楊氏模量為4．76～6．58GPa，剛性模量為267～547Mpa。并指出小麥秸稈的成熟度、含水率、溫度等都對這些基本參數(shù)都有不同程度的影響晗。把小麥秸稈的徑向壓縮力、軸向壓縮力和剪切力與變形、含水率、面積、外徑的關(guān)系用線性回歸模型式表示出來，并指出這些關(guān)系式反映出莖稈在彈性范圍內(nèi)的力學(xué)特性。另外，試驗中對影響秸稈力學(xué)特性的主要因素如生長位置、成熟度、存放條件、有無莖節(jié)等進(jìn)行了定量的分析，為收獲機械_加工機械的設(shè)計提供了一定的理論依據(jù)。
M．T和M．FFinner開發(fā)了飼草切割試驗裝置，測定不同切割速度切割含水率不同的首稽草時，刀片對切割力的響應(yīng)，建立了刀片在旋轉(zhuǎn)運動情況下對切割力響應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，這個模型是一個二階微分方程2‘1。Akritidis試制了玉米秸稈切碎試驗臺，進(jìn)行玉米秸稈的切割試驗，考察在線性切割條件下刀片切割玉米秸稈時刀片對切割力的響應(yīng)，得到了一個類似的二階微分方程。
M．TgIe和M．FFImIe對于在不同速度下、不同含水率的紫花首蓓的切割力進(jìn)行了試驗研究，發(fā)現(xiàn)在切割速度較低時，莖稈會沿著切刀刃線方向滑動，而在高速時這種滑動則可以省略。
Renzki把切割飼料層的過程分為兩個階段，壓縮階段和剪切階段。試驗表明，切割前物料被壓縮的深度與切割物料層的厚度成正比，因此切割所需要的總力隨物料層厚度的增加而增大。切割速度較低時，壓縮階段以及切割阻力隨速度增加略呈線性增加，當(dāng)切割速度大于lOm／s時物料的壓縮程度大大小于低速下的狀況，從而導(dǎo)致切割需要的力和能量減小。M．Tlge和M．F．Fnnier試驗研究發(fā)現(xiàn)，相同條件下，較高的速度(11．2m／s)條件下切割相對于低速的情況，由于壓縮產(chǎn)生的切割阻力可以忽略。
國外對飼草加工機械的發(fā)展方向主要集中在自動化程度高、可靠性強、操作簡便、系列化、模塊化設(shè)計的大型加工機具。
以法國庫恩(KUHN)公司生產(chǎn)的Euromix系列飼草揉碎機為例，該系列機型共有4大類、19種型號的產(chǎn)品。產(chǎn)品有立式、臥式，及牽引式、自行式等類型，能夠滿足多種不同的工作環(huán)境。該機配有一個大型料倉，工作時將整捆的牧草及營養(yǎng)添加劑投入倉內(nèi)，在料倉中完成揉搓、攪拌、切割等加工最終成為可直接用于飼喂的配合飼料。此外，由于配有自取料切割頭、進(jìn)料傳送帶、卸料傳送帶、可編程控制的電子稱重裝置、大屏幕液晶顯示器及觀察口等設(shè)備，該機可實現(xiàn)金自動化的快速取料、卸料：能夠根據(jù)不同種類的牲畜設(shè)定相應(yīng)的飼料配方，輸入飼喂的牲畜數(shù)量能自動計算并顯示所需添加的飼料量，方便而精準(zhǔn)的控制飼料投放量：便于觀察料倉中物料加工情況，并具備工作異常的自診斷功能。該系列機型的生產(chǎn)加工能力強大。其最大料倉容積可達(dá)27釅，配套動力為125hp，一次裝料最多可滿足215頭奶牛的飼喂量。
西方國家用于加工揉碎秸稈類物料的揉碎機機型較少是由于國內(nèi)外的國情差異所造成的，國外牧草種植產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)，牧草產(chǎn)量高、草畜平衡，對于秸稈養(yǎng)畜沒有迫切需求；此外，國外重視保護(hù)性耕作，將秸稈直接還田，因此可用于養(yǎng)畜的秸稈資源不多，這也是國外同類機型較少的原因之一。
第二章 傳動方案擬定
2.1 揉碎機設(shè)計任務(wù)要求
草料、秸稈類物料經(jīng)揉碎機加工后成為半粗飼料，轉(zhuǎn)子直徑為280mm，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速要求為2600r/min.分析現(xiàn)有破碎機械，設(shè)計揉碎機。
所設(shè)計的揉碎機機應(yīng)滿足以下幾個方面產(chǎn)品要求：
1、具有預(yù)定功能的要求 所設(shè)計制造的揉碎機必須實現(xiàn)預(yù)定的解決生產(chǎn)問題的功能，這是機器設(shè)計的最基本出發(fā)點。為使所設(shè)計的機器具有預(yù)定功能，合理選擇機器的工作原理是最重要的。顯然，預(yù)定實現(xiàn)的功能不同，設(shè)計的要求也不同。
2、經(jīng)濟(jì)性要求，機器的經(jīng)濟(jì)性是一個綜合指標(biāo)，在切片機的設(shè)計、制造、使用、銷售、維修、管理等各個環(huán)節(jié)均有所體現(xiàn)?？傊?，經(jīng)濟(jì)性要求就是在滿足功能要求的前提下使解救人質(zhì)機的總費用最低。
3、安全性要求，在揉碎機的設(shè)計階段就必須對機器的使用安全予以足夠的重視。特別是生產(chǎn)使用者的安全。因此，要采用各種各樣的防護(hù)措施，使運行時刀具不會與人體直接接觸
4、可靠性要求，可靠性就是揉碎機在使用中性能的穩(wěn)定性，它是揉碎機的一個重要質(zhì)量指標(biāo)?？煽啃运皆礁?，說明機器在使用過程中發(fā)生故障的概率越小，能正常工作的時間就越長。
5、操作使用方便的要求，在設(shè)計揉碎機時必須注意操作時要輕便省力；操作機構(gòu)要適應(yīng)人的生理條件；切片機的噪聲要??；防止污染等，提高機器的使用性能和保證機器的工作質(zhì)量。
2.2 方案擬定
2.2.1 傳動原理方案一
圖2-1 傳動方案一
該方案通過齒輪及V帶傳動減速，帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。
在功能上看成三個區(qū)，即喂入段、揉碎段、排出段。秸稈進(jìn)入喂入口后，受到喂入口處錘片打擊，秸稈被打斷或打折。被打斷打折的秸稈受到氣流和錘片抓取的雙重作用，被帶入揉碎室。進(jìn)入揉碎室的物料被加工成絲狀，并被推送到拋料口處，最終被拋出機體。
2.2.1 傳動原理方案二
圖2-1 傳動方案二
該方案通過V帶傳動增速速，帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。
在功能上看成三個區(qū)，即喂入段、揉碎段、排出段。秸稈進(jìn)入喂入口后，受到喂入口處錘片打擊，秸稈被打斷或打折。被打斷打折的秸稈受到氣流和錘片抓取的雙重作用，被帶入揉碎室。進(jìn)入揉碎室的物料被加工成絲狀，并被推送到拋料口處，最終被拋出機體。
綜上兩種方案，方案一由V帶傳動及齒輪傳動減速帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，方案二由V帶傳動增速帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速要求是2600/min，如果采用方案一等減速機構(gòu)，則所選電機轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)以上，這樣，可選電機品類少，所以采用帶傳動增速更合理，要求電機處帶輪大，轉(zhuǎn)子處帶輪小。
而且采用方案二，結(jié)構(gòu)更緊湊簡單，生產(chǎn)成本低，使用維修方便，因此，選擇方案二作為本次揉碎機的傳動方案。
2.3流場作用與物料推移
揉碎機工作時，轉(zhuǎn)子帶動錘片高速旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)中的錘片攪動揉碎室內(nèi)的空氣產(chǎn)生流場。錘片對空氣的攪動作用類似與軸流風(fēng)機。根據(jù)風(fēng)機原理和錘片式粉碎機的研究結(jié)論，該流場應(yīng)該是旋轉(zhuǎn)式的，方向與主軸轉(zhuǎn)動方向一致。同時，通過現(xiàn)場實驗觀察，流場中存在著沿主軸自喂入口至拋送口方向的分量。
因此，揉碎室內(nèi)的旋轉(zhuǎn)式流場有帶動物料作環(huán)流運動的效果(與粉碎機的物料環(huán)流層類似)。另外，流場存在著沿主軸方向上的分量，其方向是自喂入口至拋送口。
該方向與物料在揉碎室內(nèi)的移動方向一致，所以流場對物料的軸向推移有幫助作用，能夠加強物料的軸向推移能力。
另外，錘片設(shè)計成契形，錘片高速旋轉(zhuǎn)，契形錘片會對物料產(chǎn)生一個軸向的分力，從頁推動物料向拋料口移動。
最后，被破碎的物料在流場和契形錘片產(chǎn)生的分力的共同作用下，將物料推移動拋送口，最后被拋送出。
第三章 傳動設(shè)計及計算
3.1 電動機的選擇
3.1.1 電動機選擇的方法
選擇電動機時，除了正確的選擇功率外，還要根據(jù)生產(chǎn)機械的要求及工作環(huán)境等，正確的選擇電動機的種類、型式、電壓和轉(zhuǎn)速。
A 電動機種類的選擇：
電動機的種類分為直流和交流電動機兩大類。直流電動機又分為他勵、并勵串勵電動機等。交流電動機又分為籠型、繞線轉(zhuǎn)子異步電動機及同步電動機等。電動機種類的選擇主要是從生產(chǎn)機械對調(diào)性能的要求來考慮，例如，對于調(diào)速范圍、調(diào)速精度、調(diào)速平滑性、低速運轉(zhuǎn)狀態(tài)等性能來考慮。
凡是不需要調(diào)速的拖動系統(tǒng)，總是考慮采用交流拖動，特別是采用籠型異步電動機。長期工作、不需要調(diào)速、且容量相當(dāng)大的生產(chǎn)機械，如空氣壓縮機、球磨機等，往往采用同步電動機拖動，因為它能改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。
如果拖動系統(tǒng)的調(diào)速范圍不廣，調(diào)速級數(shù)少，且不需要在低速下長期工作，可以考慮采用交流繞線轉(zhuǎn)子異步電動機或變級調(diào)速電動機。因為目前應(yīng)用的交流調(diào)速范圍拖動，大部分由于低速運行時能量損耗大，鼓一般均不宜在低速下長期運行。
對于調(diào)速范圍寬、調(diào)速平滑性要求較高的場合，通常采用支流電動機拖動，或者采用近年來發(fā)展起來的交流變頻調(diào)速電動機拖動。
B電動機型式的選擇：
各種生產(chǎn)機械的工作環(huán)境差異很大，電動機與工作機械也有各種不同的連接方式，所以應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體的生產(chǎn)機械類型、工作環(huán)境等特點，來確定電動機的結(jié)構(gòu)型式，如直立式、臥式、開啟式、封閉式、防滴式、防暴式等各種型式。
C 電動機容量的選擇：
（1）等效電流法
等效電流法的基本的基本思想是用一個不變的電流Icq來等效實際上變化的負(fù)載帶暖流，要求在同一個周期內(nèi)，等效電流Icq與實際變化的負(fù)載電流所產(chǎn)生的損耗等。假定電動機的鐵損耗與繞組電阻不變，損耗只與電流的平方成正比，由此可得等效電流為
Icq = I12t1+I22t2+…+In2tn
t1+t2+…+tn
式中，tn為對應(yīng)負(fù)載電流In時的工作時間。求出Icq后，則選用電動機的額定電流In應(yīng)大雨或等于Icq。采用等效電流法時，必須先求出用電流表示的負(fù)載圖。
（2） 等效轉(zhuǎn)矩法
如果電動機在運行時，其轉(zhuǎn)矩與電流成正比（如他勵直流電動機的勵磁保持不變，異步電動機的功率因數(shù)和氣隙磁通保持不變時），則式（9.3.1）可以改寫成等效轉(zhuǎn)矩公式。
Teq= T12t1+T22t2+…+Tn2tn
t1+t2+…+tn
此時，選用電動機的額定轉(zhuǎn)矩T應(yīng)大于或等于T，當(dāng)然，這時應(yīng)先求出用轉(zhuǎn)矩表示的負(fù)載。
（3）等效功率法
如果電動機運行時，其轉(zhuǎn)速保持不變，則功率與轉(zhuǎn)局成正比，于是由式可得等效功率為
Peq= P12t1+P22t2+…+Pn2tn
t1+t2+…+tn
此時，選用電動機的功率P大于或等于P即可。
必須注意的是用等效法選擇電動機容量時，要根據(jù)最大負(fù)載來校驗電動機的過載能力是否要求，如果過載能力不能滿足，應(yīng)當(dāng)按過載能力來選擇較大容量的電動機。
電動機的選擇要根據(jù)動力源和工作條件，首先要滿足的就是所需功率要求。根據(jù)設(shè)計目的，本電機主要是帶動曲柄轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)搖桿張合，需要克服彈簧力。
3.1.2揉碎機功率消耗
1功率消耗的構(gòu)成
首先揉碎機揉碎室部分的功率消耗N可分為兩部分，一部分是空轉(zhuǎn)時的功率消耗N1，另一部分是由于揉碎過程做功消耗的功率N2。表達(dá)式如下：
N=N1+N2
式中：N——揉碎室總的功率消耗(kW)
N1——空轉(zhuǎn)時的功率消耗(kW)
N2——揉碎過程做功消耗的功率(kW)
其中空轉(zhuǎn)時的功率消耗Nf包括轉(zhuǎn)子的軸承摩擦和錘片攪動空氣產(chǎn)生流場所消耗的功率。由于軸承摩擦力矩與轉(zhuǎn)速成正比，而攪動空氣產(chǎn)生流場的力矩與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。所以空轉(zhuǎn)時的功率消耗可以用以下等式表達(dá)：
N1=A+B
式中：A、B——系數(shù)
——主軸轉(zhuǎn)速(r／min)
揉碎過程做功消耗的功率包括兩個部分，分別對應(yīng)著揉碎過程的沖擊、揉搓兩
種作用?？捎孟率絹肀硎?。
N=N+N
式中：N——沖擊作用所消耗的功率(kW)
N——揉搓作用所消耗的功率(kW)
3.1.3 電動機選擇
(1)電動機類型：
Y系列三相異步電動機；
電動機功率選擇：
工作機所需轉(zhuǎn)速：
工作機所需輸入功率：;
電機所需功率：;
其中，為滾筒工作效率，0.92
為皮帶輪效率，0.97
為軸承效率，0.995
所以 ＝2.14KW
（2）電機轉(zhuǎn)速選擇
輸送機工作轉(zhuǎn)速
電機同步轉(zhuǎn)速選：1420；
（3）電機型號確定
所以查表選電機型號為：Y100L1-6
電機參數(shù)：
額定功率：2.2Kw
滿載轉(zhuǎn)速：＝1420
3.2 傳動比的分配
（1）總傳動比和各級傳動比分配：
其中：為V帶傳動比
（2）轉(zhuǎn)子軸運動和動力參數(shù)
；
；
；
3.3 V帶傳動設(shè)計計算
（1）確定計算功率
由書【1】表8-7得： 故
（2）選V帶帶型
根據(jù)，
由[1]圖8-11得：選擇SPA型帶
（3） 確定帶輪基準(zhǔn)直徑并驗算帶速v
1）由【1】表8-6 8-8 取大帶輪基準(zhǔn)直徑
2）驗算帶速v：
3）根據(jù)【1】8-15a得：
【1】表8-8 ，確定為100mm
（4） 確定V帶中心距a和基準(zhǔn)長度
據(jù)【1】式8-20
取
由[1]式8-22，計算所需基準(zhǔn)長度
選取基準(zhǔn)長度
按8-23，計算實際中心距
變動范圍
（5）驗算小帶輪的包角
(6)計算帶的根數(shù)
1）計算單根
由根據(jù)[1]表8-4a得
根據(jù)，，SPA型帶，[1]表8-4b得
[1]表8-5得：，表8-2得：
2） V帶根數(shù) 根，考慮到?jīng)_擊過程中的未可預(yù)知因素，取Z＝2
（7）計算單根V帶的初拉力的最小值
根據(jù)【1】表8-3 SPZ型帶取
所以
（8） 計算壓軸力
第四章 結(jié)構(gòu)設(shè)計
4.1 機架設(shè)計
機架設(shè)計準(zhǔn)則
底座、機架、箱體、基板等零件都屬于機架零件。
機架零件可劃分為四大類：即機座類、機架類、基板類和箱殼類，對機架零件一般可提出下列要求:
(1)工況要求：即任何機架的設(shè)計首先必須保證機器的特定工作要求。例如，保證機架上安裝的零部件能順利運轉(zhuǎn)，機架的外形或內(nèi)部結(jié)構(gòu)不致有阻礙運動件通過的突起,設(shè)置執(zhí)行某一工況所必需的平臺；保證上下料的要求、人工操作的方便及安全等。
(2)剛度要求：在必須保證特定的外形條件下，對機架的主要要求是剛度。如果基礎(chǔ)部件的剛性不足，則在工作的重力、夾緊力、摩擦力、慣性力和工作載荷等的作用下，就會產(chǎn)生變形，振動或爬行，而影響產(chǎn)品定位精度、加工精度及其它性能。例如機床的零部件中，床身的剛度則決定了機床的生產(chǎn)率和加工產(chǎn)品的精度。
(3)強度要求：對于一般設(shè)備的機架，剛度達(dá)到要求，同時也能滿足強度的要求
(4)穩(wěn)定性要求：對于細(xì)長的或薄壁的受壓結(jié)構(gòu)及受彎-壓結(jié)構(gòu)存在失穩(wěn)問題，某些板殼結(jié)構(gòu)也存在失穩(wěn)問題或局部失穩(wěn)問題。失穩(wěn)對結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生很大的破壞，設(shè)計時必須校核。
(5)美觀：目前對機器的要求不僅要能完成特定的工作，還要使外形美觀。
(6)其它：如散熱的要求，防腐蝕及特定環(huán)境的要求。
在滿足機架設(shè)計準(zhǔn)則的前提下，必須根據(jù)機架的不同用途和所處環(huán)境，考慮下列各項要求，并有所偏重。
(1)機架的重量輕，材料選擇合適，成本低。
(2)結(jié)構(gòu)合理，便于制造。
(3)結(jié)構(gòu)應(yīng)使機架上的零部件安裝、調(diào)整、修理和更換都方便。
(4)結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，工藝性好，還應(yīng)使機架本身的內(nèi)應(yīng)力小，由溫度變化引起的變形應(yīng)力小。
(5)抗振性能好。
圖4-1 機架
4.2 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計
1．V帶輪設(shè)計要求
對帶輪的主要要求是質(zhì)量小且分布均勻、工藝性好、與帶接觸的工作表面加工精度要高，以減少帶的磨損。轉(zhuǎn)速高時要進(jìn)行動平衡，對于鑄造和焊接帶輪的內(nèi)應(yīng)力要小。
2．結(jié)構(gòu)設(shè)計
帶輪由輪緣、腹板（輪輻）和輪轂三部分組成。帶輪的外圈環(huán)形部分稱為輪緣，輪緣是帶輪的工作部分，用以安裝傳動帶，制有梯形輪槽。由于普通V帶兩側(cè)面間的夾角是40°，為了適應(yīng)V帶在帶輪上彎曲時截面變形而使楔角減小，故規(guī)定普通V帶輪槽角 為32°、34°、36°、38°（按帶的型號及帶輪直徑確定）。裝在軸上的筒形部分稱為輪轂，是帶輪與軸的聯(lián)接部分。中間部分稱為輪幅（腹板），用來聯(lián)接輪緣與輪轂成一整體。
帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要同時考慮加工、裝配、強度、回用等多項設(shè)計準(zhǔn)則，通過對輪輻、輪轂的形狀、尺寸進(jìn)行變換，設(shè)計出符合要求的帶輪結(jié)構(gòu)。帶輪的直徑大小是影響輪輻、輪轂形狀尺寸的主要因素，通常是先根據(jù)帶輪直徑確定合適的結(jié)構(gòu)形式，然后再考慮其他因素對結(jié)構(gòu)進(jìn)行完善。
帶輪結(jié)構(gòu)可分成三種基本形式：
1、實心式帶輪
當(dāng)輪輻的寬度與齒寬相等時得到實心式帶輪結(jié)構(gòu)，它的結(jié)構(gòu)簡單、制造方便。
適用條件：
(a)帶輪頂圓直徑da≤200mm；(b)對可靠性有特殊要求；(c)高速轉(zhuǎn)動時降低噪聲。
2、腹板式帶輪
當(dāng)頂圓直徑da>200mm 時，可做成腹板式結(jié)構(gòu)，以節(jié)省材料、減輕重量?？紤]到加工時夾緊及搬運的需要，腹板上常對稱的開出4～6個孔。直徑較小時，腹板式齒輪的毛坯常用可鍛材料通過鍛造得到，批量小時采用自由鍛，批量大時采用模鍛。直徑較大或結(jié)構(gòu)復(fù)雜時，毛坯通常用鑄鐵、鑄鋼等材料鑄造而成。對于模鍛和鑄造齒輪，為便于起模，應(yīng)設(shè)計必要的拔模斜度和較大的過渡圓角。)＞200～500
3、輪輻式帶輪
當(dāng)頂圓直徑da＞400～1000 mm時，為減輕重量，可做成輪輻式鑄造帶輪，輪輻剖面常為"+"字形。
圖4-2 帶輪的幾種形式
由上分析可知，本文中所設(shè)計的大帶輪采用腹板式結(jié)構(gòu)，小帶輪采用實心式結(jié)構(gòu)，大帶輪采用板孔式結(jié)構(gòu)。
圖4-3 小帶輪結(jié)構(gòu)
圖4-4 大帶輪
4.3 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計
1、錘片形狀與質(zhì)量
1）揉碎機錘片的形狀與破碎物料性質(zhì)和粒度有關(guān)，即與被破碎物料硬度、脆性、 粒度等因素有關(guān)。
2)錘片形狀與質(zhì)量形；一是加大打擊力度；二是延長錘片的使用壽命。
3）錘片設(shè)計成契形，契形對破碎物料產(chǎn)生軸承推力，推動物料往出料口推移。
2、錘片聯(lián)接孔位置的確定
揉碎機轉(zhuǎn)子雖然達(dá)到了轉(zhuǎn)子平衡的要求，但由于錘片懸掛得不正確，即聯(lián)接孔位置不對也會隨錘片對物料沖擊，對主軸和軸承產(chǎn)生沖擊反力。
為了使揉碎機工作時，在錘片銷軸上不產(chǎn)生反作用力，必須使錘片處于沖擊下平衡狀態(tài)。所謂平衡狀態(tài)，就是錘頭沖擊物料后，懸掛聯(lián)接螺釘上不產(chǎn)生沖擊反力。實際上，就是正確選擇孔位置
3、錘片質(zhì)量的確定
錘片是錘式破碎機最關(guān)鍵的零件，而錘片的質(zhì)量大小直接影響破碎效果。若錘片質(zhì)量過小，不能滿足一次將物料打碎的要求；若錘片質(zhì)量過大，則無用功消耗過大，也不經(jīng)濟(jì)。 整個轉(zhuǎn)子的零件都由主軸來支撐，主軸又裝在機架側(cè)壁流動軸承中。破碎板工作時所產(chǎn)生的沖擊力也由主軸承受，因此，要求主軸的材料具有較高的強度和韌性。
圖4-5 錘片
4、轉(zhuǎn)盤
錘架的作用是通過轉(zhuǎn)盤與螺釘將主軸與錘片連接起來。錘架是由多個轉(zhuǎn)盤和壓緊轉(zhuǎn)盤等組成。錘片就裝在轉(zhuǎn)盤上。轉(zhuǎn)盤有三角形、圓形和十字形幾種。不論哪種形式，在強度、剛度允許條件 下，盡量減輕質(zhì)量，因為揉碎機是靠錘片的動能來 完成對物料破碎。
圖4-6 轉(zhuǎn)子
4.4 軸承的選擇與校核
本揉碎機中主軸軸承選擇30308軸承，其結(jié)構(gòu)圖如下：
圖4-7 軸承30308
校核該軸承
由于主軸受力主要為沖擊反力，轉(zhuǎn)速很高，
求兩軸承受到的徑向載荷
徑向力，
查[1]表15-1，得Y=1.7，e=0.35，
派生力，
軸向力，左側(cè)軸承壓緊
由于，
所以軸向力為，
當(dāng)量載荷
由于，，
所以，，，。
由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當(dāng)量載荷為
，
軸承壽命的校核
故軸承壽命滿足要求。
第五章 結(jié)論
漫長而又倍感充實的畢業(yè)設(shè)計階段即將結(jié)束，通過這幾十天的學(xué)習(xí)，我覺得自己的專業(yè)知識和獨立思考問題的能力有了很大的提高，對我走向社會從事專業(yè)工作有著深遠(yuǎn)的影響?，F(xiàn)在談?wù)剬Ρ敬萎厴I(yè)設(shè)計的認(rèn)識和體會。
首先，我感觸最深的就是：實踐的重要性。這次設(shè)計中我做了許多重復(fù)性的工作，耽誤了很多的時間，但是這些重復(fù)性的工作卻增強了我的實踐能力和動手能力，積累了設(shè)計經(jīng)驗。同時也得到一條經(jīng)驗，搞設(shè)計不能只在腦子里想它的結(jié)構(gòu)，必須動手，即使你想的很完美，但是到實際的設(shè)計過程時，會遇到許多意不到的問題。
其次，我學(xué)會了查閱資料和獨立思考。當(dāng)開始拿到畢業(yè)設(shè)計題目時，心里真的是一點頭緒也沒有，根本不知道從那里下手。在劉老師的指導(dǎo)下，我開始查閱相關(guān)書籍，借鑒他人的經(jīng)驗，結(jié)合自己的構(gòu)想，再利用自己所學(xué)過的專業(yè)知識技能，，深入了解了機械傳動原理及機械系統(tǒng)的設(shè)計方案。把設(shè)計意圖從構(gòu)想階段變?yōu)榭勺x者付諸生產(chǎn)的實現(xiàn)階段。我發(fā)現(xiàn)每一個設(shè)計都是一個創(chuàng)新、修改、完善的過程，在設(shè)計的過程中，運用自己所掌握的知識，發(fā)揮自己的想象力來搞好自己的設(shè)計，這個過程也是一個學(xué)習(xí)的過程。這是一個艱辛的過程，很幸運能在老師的指導(dǎo)下，邊學(xué)邊用，才能按時按量完成規(guī)定的任務(wù)。
設(shè)計的完成，給了我很大的信心：我完全有能力利用自己所學(xué)過的知識和技能完成我并不熟悉的任務(wù)。在設(shè)計過程我更深切的體會到：獨立自主是關(guān)鍵，互協(xié)作更重要。
本文所設(shè)計的9R-28型揉碎機主要用于粗飼料的加工,它集揉切碎和粉碎等機型的優(yōu)點,可將農(nóng)作物秸稈、牧草、藤蔓等作物莖桿揉碎成絲狀段、既可直接飼喂牲畜,也可將其青貯、氨化、堿化或進(jìn)行其它加工。該機結(jié)構(gòu)緊湊,性能優(yōu)良,使用可靠,工作平穩(wěn),操作簡便,適用范圍廣,可廣泛地滿足廣大用戶要求。
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機,1997,(6):24-26.
致謝
本次設(shè)計是在尊敬的 老師的精心指導(dǎo)和悉心關(guān)懷下完成的。在整個設(shè)計過程中，她一直細(xì)心的指導(dǎo)我們，當(dāng)我們遇到問題的時候，無論她們多么繁忙，她們都會盡力抽空來幫我們解決問題，讓我們非常的感動，她還給我們的設(shè)計提出了很多寶貴的修改意見，在這里衷心的感謝我們的指導(dǎo)老師，老師，您們辛苦了！
感謝圖書館給我們提供大量的書籍資料供參考；感謝給予我們幫助的其他老師和同學(xué)們。
最后，臨畢業(yè)之際，我借此機會，對四年來關(guān)心我們學(xué)習(xí)和生活的各位學(xué)院的老師們表示深深的感謝。