新型磨粉磨漿機(jī)的設(shè)計(jì)
新型磨粉磨漿機(jī)的設(shè)計(jì),新型磨粉磨漿機(jī)的設(shè)計(jì),新型,磨粉,磨漿機(jī),設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書
學(xué)院（系） 機(jī)械系 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 班級(jí) 機(jī)械60401
學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師/職稱
1. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：
磨粉磨漿機(jī)的設(shè)計(jì)與研究
2. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）起止時(shí)間：2007年10月22日～2008年6月15日
3. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）所需資料及原始數(shù)據(jù)（指導(dǎo)教師選定部分）
要求設(shè)計(jì)將顆粒狀食物加工成粉狀或者漿狀的機(jī)械結(jié)構(gòu)
工作要求具有連續(xù)性
生產(chǎn)能力為： 100Kg/h左右
4. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)完成的主要內(nèi)容
1) 查閱資料，翻譯3000漢字
2) 完成磨粉磨漿機(jī)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書一份
3) 繪制磨粉磨漿機(jī)的二維圖
5. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的目標(biāo)及具體要求
1) 查閱資料，翻譯與磨粉加工生產(chǎn)有關(guān)的英文資料3000漢字
2) 完成磨粉磨漿機(jī)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書一份，內(nèi)容包括
磨粉磨漿機(jī)的工作原理概述
粉料加工及生產(chǎn)現(xiàn)狀概述
磨粉磨漿機(jī)的工作效果分析
分析磨粉機(jī)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)效益
3) 繪制磨粉磨漿機(jī)的二維圖
繪制磨粉磨漿機(jī)總裝配圖
主要部件的零件圖等
6. 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）所需的條件及上機(jī)時(shí)數(shù)要求
要求計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)上機(jī)150學(xué)時(shí)
任務(wù)書批準(zhǔn)日期2007年10月21日 教研室（系）主任（簽字）
任務(wù)書下達(dá)日期2007年10月22日 指導(dǎo)教師（簽字）
完成任務(wù)日期 年 月 日 學(xué)生（簽名）
新型磨粉磨漿機(jī)的設(shè)計(jì)
新型磨粉磨漿機(jī)的設(shè)計(jì)
【摘要】
由于豆類制品中豆類蛋白質(zhì)豐富而不含膽固醇，對(duì)人體健康十分有利。因此豆類制品很受人們歡迎，作為以豆類制品為主要加工對(duì)象的加工機(jī)械同樣很受關(guān)注。
本文所設(shè)計(jì)的是一種對(duì)大米、大豆、玉米等農(nóng)副產(chǎn)品進(jìn)行初步加工的機(jī)械——新型磨粉磨漿機(jī)。它是由機(jī)座、電機(jī)、動(dòng)靜磨盤、送料裝置、軸承座、聯(lián)軸器等裝置組成
電機(jī)通過聯(lián)軸器帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，通過主軸帶動(dòng)固定在其上的聯(lián)輥旋轉(zhuǎn)，從而使動(dòng)磨片相對(duì)于靜磨片運(yùn)動(dòng)。送料機(jī)構(gòu)通過料斗將物料送入粉碎齒套內(nèi)，然后通過聯(lián)輥的螺桿部分將物料輸送到動(dòng)磨片與靜磨片之間進(jìn)行研磨。同時(shí)，物料在粉碎齒套內(nèi)也能起到初次簡(jiǎn)單破碎的作用經(jīng)抹碎后的粉狀或漿狀物料由出料口排出。原料磨碎粗細(xì)程度可通過調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)主要由調(diào)節(jié)手輪、彈簧、鎖緊螺母鋼球頂柱組成，作用是通過機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)作用，調(diào)節(jié)兩磨片間的間隙，到達(dá)調(diào)節(jié)物料磨碎粗細(xì)程度的目的。
本論文通過對(duì)磨粉磨漿機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行研究，通過查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行比較和確定。本文的研究手法有：觀察法定量分析法定性分析法數(shù)量研究法的一些常用的研究方法。
本文的研究結(jié)論是：通過對(duì)磨粉磨漿機(jī)的研究和設(shè)計(jì)對(duì)前人已有的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)其工作原理及基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析和說明，也對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)磨粉磨漿機(jī)經(jīng)濟(jì)效益的分析。為磨粉磨漿機(jī)的發(fā)展起到一定的推動(dòng)作用。
【關(guān)鍵詞】 磨粉磨漿機(jī) 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)
【Abstract】
A New Machine for Grinding Flour and Paste
As beans products in the protein-rich beans and not cholesterol so It＇s very beneficial to human health and beans products very popular among people welcome. As a legume products as the main target of processing machines also much concerned among people.
This paper is designed by a pair of rice, soybean, corn and other agricultural and sideline products for the initial processing machinery. It＇s a new machine for grinding and paste. It is the engine, motor, move disc, feeding devices, housings, coupling devices, such as composition.
Rotary motor driven by coupling and In its fixed-driven spindle on the roll of the rotation, So that relative to fixed-grinding mill-static movement. Feeding bodies through the hopper materials will be sent to smash the teeth of Inner. Then the roller screw part of the materials will be transported to static and dynamic wear-and-a grinding mill, At the same time, smash the teeth in the Inner materials can also play a role in the initial simple broken hand broken by the powder or slurry there is a cost of materials from discharging from the mouth. Regulating body mainly by the hand wheel adjustment, spring, locking nut-ball top form. Role through the agency's regulatory role, regulation of the two-mill space, and arrive at regulating the level of material grinding weight purpose.
In this paper, through the milling machine Refining the basic structure and working principle of study, Through the mechanical design manual inspection of key parameters to compare and identify. This study methods are: observation of the quantitative analysis of the number of statutory law on a number of commonly used research methods.
This study concluded that: Through the milling machine Refining the research and design of their predecessors have been conducted on the basis of improving its working principle and the basic structure of the analysis and description, the key parameters were optimized design at the same time Refining the design milling machine cost-effective analysis, Refining the milling machine to play a certain role in promoting.
【Key words】
Machine for grinding and paste; structure: design
新型磨粉磨漿機(jī)的設(shè)計(jì)與研究
一、 研究的目的和意義：
市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體系的不斷完善我國(guó)工業(yè)逐漸向成熟化發(fā)展，在整個(gè)機(jī)械工業(yè)中，設(shè)計(jì)在其中占有的地位日益顯現(xiàn)出來。工業(yè)設(shè)計(jì)主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容，第一是產(chǎn)品設(shè)計(jì)，第二是與產(chǎn)品有關(guān)的視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)，如產(chǎn)品的包裝商業(yè)廣告等平面設(shè)計(jì)，第三是有由產(chǎn)品設(shè)計(jì)擴(kuò)展的環(huán)境設(shè)計(jì)，如產(chǎn)品的展示與陳列，商品櫥窗設(shè)計(jì)以及室內(nèi)設(shè)計(jì)等。
產(chǎn)品設(shè)計(jì)是工業(yè)設(shè)計(jì)的核心。它涉及到人們的衣食住行，甚至到各行業(yè)。本文所設(shè)計(jì)的是一種對(duì)大米大豆玉米等農(nóng)副產(chǎn)品進(jìn)行初步加工的機(jī)械——新型磨粉磨漿機(jī)。本論文已吸取國(guó)內(nèi)外已有的技術(shù)，利用已有的優(yōu)點(diǎn)并根據(jù)經(jīng)濟(jì)性原則和最優(yōu)化原則制定出合理的設(shè)計(jì)方案，再進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)，進(jìn)而設(shè)計(jì)出一款新型的磨粉磨漿機(jī)，進(jìn)一步加工出優(yōu)質(zhì)食品，改善人們的生活水平。
二、 前人研究的情況及本文研究?jī)?nèi)容
磨粉機(jī)按研磨工作部件的不同，有輥式盤式和錐式三種，其工作原理基本相同。
輥式磨粉機(jī)是利用兩個(gè)相對(duì)差速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱齒輥對(duì)物料進(jìn)行積壓和研磨，將胚乳磨成細(xì)粉并與皮層剝離；輥式機(jī)的研磨效果好，生產(chǎn)效率高，研磨時(shí)間短，物料溫升低，操作簡(jiǎn)便。磨盤磨粉機(jī)也稱圓盤磨或小鋼磨，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)物料適應(yīng)性強(qiáng)。但物料溫升高，含鐵率較高，磨片容易磨損，在農(nóng)村多用于加工雜糧。本文所研究的也屬于盤式磨粉機(jī)范疇。
本文主要研究?jī)?nèi)容：
1. 生產(chǎn)磨粉磨漿機(jī)的時(shí)間并分析相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益。
2. 機(jī)體外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并計(jì)算滿足一定條件的相應(yīng)參數(shù)。
3. 聯(lián)輥的外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其應(yīng)該滿足的一些必要參數(shù)。
4. 磨片結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)。
重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題：
1. 計(jì)算并確定聯(lián)輥螺旋升角α。
2. 磨盤的工藝與壽命的分析。
三、 選題背景
本設(shè)計(jì)題目的來源是科研真題。我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品的加工有著悠久的歷史。我國(guó)勞動(dòng)人民發(fā)明創(chuàng)造了許多加工方法和簡(jiǎn)易設(shè)備，對(duì)農(nóng)副生產(chǎn)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。但是，由于歷史條件的限制，我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品加工工藝和加工設(shè)備，長(zhǎng)期停留在工式和半手工勞動(dòng)的落后階段。解放后，我國(guó)在農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械和革新研制及加工工藝的改進(jìn)等方面取得了顯著的成績(jī)，主要農(nóng)農(nóng)產(chǎn)品加工基本上實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化和半機(jī)械化生產(chǎn)，形成了具有一定規(guī)模的農(nóng)產(chǎn)品加工體系，近年來，農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械的研制工作，在采用先進(jìn)技術(shù)改造零部件結(jié)構(gòu)和機(jī)組配套方案，以及擴(kuò)大農(nóng)產(chǎn)品初加工和再加工的生產(chǎn)范圍等方面取得了較大的發(fā)展，提高了加工工業(yè)的專業(yè)化和自動(dòng)化水平，同時(shí)還研制出多種多樣“簡(jiǎn)、小、輕、廉”的加工機(jī)械，促進(jìn)濃副產(chǎn)品的發(fā)展，而本課題所設(shè)計(jì)的新型磨粉磨漿機(jī)也是在“簡(jiǎn)、小、輕、廉”的加工機(jī)械的基礎(chǔ)上研制出更先進(jìn)的功能更齊全的機(jī)械。本文主要是對(duì)聯(lián)輥外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)體的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及磨片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
1. 磨粉磨漿機(jī)的特點(diǎn)
1) 本機(jī)磨制豆?jié){渣細(xì)、漿濃，出漿率高，提高了資源使用率，而且口感營(yíng)、養(yǎng)具佳。
2) 您親手磨制的保健食品既衛(wèi)生無污染無有害添加劑，放心享用。
3) 使用操作簡(jiǎn)便，一看便會(huì)，磨粉磨漿無需更換零件。
4) 本機(jī)結(jié)構(gòu)合理，堅(jiān)固耐用，安全可靠，一副磨盤正常使用可達(dá)2年以上，電機(jī)不易損壞。
5) 本機(jī)正常使用情況下無需維護(hù)。
2. 研究的目的和意義
食品加工機(jī)械與設(shè)備是食品工業(yè)的基礎(chǔ)。食品加工機(jī)械與設(shè)備的發(fā)展為食品工業(yè)的發(fā)展提供了有力的保證，同時(shí)食品工業(yè)的發(fā)展也給食品加工機(jī)械與設(shè)備提出了新的要求。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，尤其是加入WTO，我國(guó)食品工業(yè)得到了飛速發(fā)展，已成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。
磨粉機(jī)是制粉工藝的核心設(shè)備，提高磨粉機(jī)的研磨效果是各個(gè)面粉廠和面粉機(jī)制造企業(yè)不懈努力的目標(biāo)。磨粉機(jī)是小麥及豆制品的粉碎設(shè)備，在制粉工藝中承擔(dān)著將小麥破碎，并不斷地從小麥皮層把胚乳剝刮下來，把胚乳研磨成粉的重要作用研制過程中，保證面粉的質(zhì)量，最大限度保持皮層完整并把胚乳剝刮下來，提高優(yōu)質(zhì)粉的出率，是衡量磨粉機(jī)性能的重要指標(biāo)，也是科研人員研究的課題。磨粉機(jī)研制就是出于上述要求。
本文所設(shè)計(jì)的是一種對(duì)大米、大豆、玉米等農(nóng)副產(chǎn)品進(jìn)行初步加工的食品加工機(jī)械—新型磨粉磨漿機(jī)。本次設(shè)計(jì)主要是以資料演算為主，在制圖方面重要用的軟件是AoutCAD2004。由于磨粉技術(shù)隨著科技的發(fā)展，已經(jīng)廣泛的用于生物化工，建筑材料，航空航天等方面。所以，磨粉設(shè)備也越來越受到人們的重視。本次設(shè)計(jì)主要是在前人設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上的一次改革，希望能給我們的磨粉機(jī)械行業(yè)帶來一點(diǎn)創(chuàng)新。
3. 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)與研究的主攻方向
1． 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
為了適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)在近30年來發(fā)生了相當(dāng)大的變化。設(shè)計(jì)方法更趨于科學(xué)、 完善，計(jì)算精度更高，計(jì)算速度更快。主要有以下方面： 1）基礎(chǔ)理論不斷深化和擴(kuò)展。例如摩擦學(xué)研究摩擦表面間的物理和化學(xué)性質(zhì)，進(jìn)一步探索薄層摩擦副的機(jī)理和計(jì)算問題；彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑研究計(jì)算重載點(diǎn)、線接 觸的最小油膜厚度、摩擦力和摩擦溫度等問題，以提高齒輪傳動(dòng)、滾動(dòng)軸承等的壽命和可靠性等。疲勞斷裂從無限壽命設(shè)計(jì)發(fā)展到有限行命設(shè)計(jì)；從常規(guī)疲勞強(qiáng)度設(shè) 計(jì)發(fā)展到用彈塑性的局部應(yīng)力-應(yīng)變法估算裂紋形成壽命，用裂紋擴(kuò)展原理估算裂紋擴(kuò)展壽命；并進(jìn)一步發(fā)展微裂紋、短裂紋、長(zhǎng)裂紋用微觀-宏觀結(jié)合的壽 命估算理論等。 2）傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)偏重于零件、部件的靜態(tài)設(shè)計(jì)，現(xiàn)正向以局部或整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)為對(duì)象的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法擴(kuò)展。研究機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)問題對(duì)發(fā)展高速機(jī)械具有重要 意義。 3）為使產(chǎn)品設(shè)計(jì)更科學(xué)、更完善、更有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，新的設(shè)計(jì)方法不斷出現(xiàn)，如優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、模塊化設(shè)計(jì)、價(jià)值工程、造型設(shè)計(jì)、疲勞強(qiáng) 度設(shè)計(jì)、蠕變?cè)O(shè)計(jì)、摩擦學(xué)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等。 4）由于電子計(jì)算機(jī)具有運(yùn)轉(zhuǎn)速度快、計(jì)算精度高、有記憶和邏輯判斷功能等特點(diǎn)，在機(jī)械設(shè)計(jì)的各個(gè)領(lǐng)域中，正在得到越來越廣的應(yīng)用。
人們對(duì)粉碎機(jī)理的探索始于對(duì)單顆粒破碎的實(shí)驗(yàn)和研究。半個(gè)世紀(jì)以來，通過對(duì)單顆粒破碎的研究，粉碎物理學(xué)己逐步建立，形成了較為完善的理論體系。單顆粒破碎是指用單純的應(yīng)力作用于單一顆粒，這雖然不同于實(shí)際粉碎過程中的復(fù)雜應(yīng)力作用于顆粒群的粒間粉碎。但從某種意義上說，它是研究物料破碎過程的基礎(chǔ)。但是，隨著現(xiàn)代粉磨工業(yè)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)單顆粒粉碎的研究己不能滿足實(shí)際的需要，局限性較大，在實(shí)際的粉碎生產(chǎn)中，還存在著料層間的粉碎。料層粉碎又稱粒間粉碎，是大量顆粒聚集在一起，在外界載荷作用下產(chǎn)生的粉碎形式，其粉碎形式與單顆粒粉碎截然不同。在實(shí)際粉碎過程中，許多粉碎設(shè)備都含有料層粉碎的形式，如球磨機(jī)、塔式磨浸機(jī)、攪拌磨機(jī)、振動(dòng)磨機(jī)、氣流磨機(jī)、輪碾機(jī)、擺式磨機(jī)、各種磨煤機(jī)、振砂磨機(jī)、膠體磨和輥壓機(jī)等。
????? 20紀(jì) 80 年代以來，料層擠壓粉碎技術(shù)及裝備取得了突破發(fā)展，是基于在較大的壓力作用下顆粒間相互作用而粉碎的理論發(fā)展起來的。以擠壓方式實(shí)現(xiàn)粉磨的料床粉磨設(shè)備，其能量有效利用率較高、能耗低、機(jī)構(gòu)緊湊、占地面積小。料層擠壓粉碎技術(shù)及裝備廣泛應(yīng)用于水泥、火電、礦山開采加工等許多行業(yè)，它的發(fā)展一直受到各行業(yè)密切關(guān)注。德國(guó)Claustal Scho&nert 教授明確定義“料床粉碎”這一概念為：“物料不是在破碎機(jī)工作面上或其他粉磨介質(zhì)間作單個(gè)顆粒的破碎或粉磨，而是作為一層或一個(gè)料床得到粉碎。料床在高壓下形成，壓力導(dǎo)致顆粒壓迫其他鄰近顆粒，直至其主要部分破碎、斷裂，產(chǎn)生裂縫或劈開?！彼喙I(yè)中典型的料床粉磨設(shè)備有輥壓機(jī)、立磨和筒輥磨，它們分別是
輥－輥、輥－盤、輥－筒結(jié)合的碾磨裝置。三種料床粉磨設(shè)備各有優(yōu)缺點(diǎn)，工作原理略有區(qū)別，但沒有本質(zhì)的不同。它們一方面在相互競(jìng)爭(zhēng)中得到改進(jìn)，另一方面作為整體在和球磨機(jī)抗衡中得到發(fā)展，由于其顯著的節(jié)能效果，至今已動(dòng)搖了球磨機(jī)的主導(dǎo)地位。
磨粉機(jī)已具有近200年的發(fā)展歷史，早在20世紀(jì)初期,復(fù)式磨粉機(jī)的基本功能已經(jīng)齊備,具有較完善的喂料、軋距調(diào)節(jié)和離合閘的功能.近百年來,磨粉機(jī)的基本結(jié)構(gòu)型式并無多大變化,但隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和新技術(shù)的應(yīng)用,零部件的型式不斷更新發(fā)展,整機(jī)的性能日趨完善.目前它已由簡(jiǎn)單的機(jī)械式自動(dòng)化機(jī)器,發(fā)展為可以遙控和智能化自動(dòng)操作的、機(jī)電一體化的現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備。
磨粉系列設(shè)備主要有:雷蒙磨、超壓梯型磨粉機(jī)、立磨、高壓微粉磨、高壓懸輥磨、超細(xì)磨粉機(jī)、S微粉磨、直通離心式磨粉機(jī)、擺式磨粉機(jī)、中速磨、柱磨機(jī)、廣義磨、砂磨機(jī)、棒磨機(jī)、氣流磨、攪拌磨、三環(huán)微粉磨等。目前我國(guó)面粉加工中所使用的磨粉機(jī)，以軋距控制來分，主要有兩種類型，一種是液壓控制式，另 一 種是氣動(dòng)控制式。改革開放以來,我國(guó)引進(jìn)了200多條面粉生產(chǎn)線,國(guó)際上先進(jìn)的制粉設(shè)備和制粉工藝迅速進(jìn)入我國(guó).通過"八五"計(jì)劃對(duì)引進(jìn)設(shè)備和工藝的消化吸收工作,對(duì)我國(guó)制粉技術(shù)的發(fā)展起到了極大的引導(dǎo)和推動(dòng)作用
2． 研究的主攻方向
1) 對(duì)新型磨粉磨漿機(jī)的主要零部件結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì).主要有:聯(lián)輥的外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、磨片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).
2) 對(duì)新型磨粉磨漿機(jī)的磨碎工作原理及基本機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析與說明,并對(duì)其關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì).
3． 主要研究?jī)?nèi)容,需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思路
主要研究?jī)?nèi)容
生產(chǎn)磨粉磨漿機(jī)的時(shí)間并分析相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益.
機(jī)體外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并計(jì)算滿足一定條件的相關(guān)參數(shù).
聯(lián)輥的外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其應(yīng)該滿足的一些必要的要求參數(shù).
磨片結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì).
需要重要研究的關(guān)鍵問題
1. 計(jì)算并確定聯(lián)輥螺旋升角α.
2. 磨盤的工藝與壽命的分析.
3. 解決思路
4. 通過分析聯(lián)輥的工作原理及生產(chǎn)能力來確定其螺旋升角.
四、 磨粉磨漿機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理
本機(jī)主要由送料機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)淹沒機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等組成，如圖1所示。
1---動(dòng)磨片 2---聯(lián)輥 3---調(diào)節(jié)手輪 4---鋼球 5---鎖緊螺母 6---頂柱 7---機(jī)蓋 8---料斗座 9---料斗 10---粉碎齒套 11---軸承座 12---聯(lián)軸器 13---電機(jī) 14---出料口 15---靜磨片 16---機(jī)體 17---主軸 18---彈簧
圖1 結(jié)構(gòu)與原理
電機(jī)13通過聯(lián)軸器12帶動(dòng)17旋轉(zhuǎn)，通過主軸帶動(dòng)固定在其上的聯(lián)輥2旋轉(zhuǎn)，從而使動(dòng)磨片1相對(duì)于靜磨片15運(yùn)動(dòng)。送料機(jī)構(gòu)通過料斗將物料送入粉碎齒套10內(nèi)，然后通過聯(lián)輥2的螺桿部分將物料輸送到動(dòng)磨片與靜磨片之間進(jìn)行研磨。同時(shí)，物料在粉碎齒套內(nèi)也能起到初次簡(jiǎn)單破碎的作用經(jīng)抹碎后的粉狀或漿狀物料由出料口14排出。原料磨碎粗細(xì)程度可通過調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)主要由調(diào)節(jié)手輪3。彈簧18。鎖緊螺母5鋼球4頂柱6組成，作用是通過機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)作用，調(diào)節(jié)兩磨片間的間隙，到達(dá)調(diào)節(jié)物料磨碎粗細(xì)程度的目的。
五、 關(guān)鍵參數(shù)的確定
1． 聯(lián)輥螺旋升角α的確定
螺旋輸送機(jī)構(gòu)葉片上各點(diǎn)的螺距是相同的，但因其半徑不同，所以各點(diǎn)的；螺旋升角不相同。外徑處的螺旋升角小內(nèi)徑處的螺旋升角大。如圖4所示，當(dāng)螺旋葉片以角速度。繞z軸回轉(zhuǎn)時(shí)，在螺旋內(nèi)徑r一點(diǎn)o點(diǎn)處有一物料質(zhì)點(diǎn)。它一面與螺旋面之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，一面沿z軸移動(dòng)，其速度可由速度三角形求得。O點(diǎn)葉片的圓周速度V0=ω* r是牽連速度，用OA表示，方向?yàn)檠豋點(diǎn)回轉(zhuǎn)的切線方向；物料相對(duì)于螺旋面的滑動(dòng)速度，平行于O點(diǎn)螺旋面的切線方向，用AB 表示。物料絕對(duì)速度v的方向與法方向偏一摩擦角φ。若將Vf分解，可得到物料的軸向速度Vz和切線速度Vt，軸向速度使物料沿著輸送方向移動(dòng)，切線速度則造成物料在輸送過程中的攪拌和翻動(dòng)。
圖2 速度分析
根據(jù)速度圖的分析，可以計(jì)算出物料的軸向輸送速度：
Vz=Vfcos(α+β)
因?yàn)閂f=Vn/cosφ，νn=ν0sinα
V0=ω*r=(πn/30)(s/2πtgα)=s×n/(60tgα);
所以Vz=(sn/60) (cosα/cosφ)cos(α+β)=sncos2α(1－f×tgα)/60 ⑴
式中 S---螺旋葉片的螺距n---螺旋軸轉(zhuǎn)速；
a---螺旋升角；
f---物料與螺旋葉片的摩擦系數(shù)；
φ—物料與螺旋葉片的摩擦角。
由上式可知，當(dāng)1—ftα≤0時(shí)，Vz≤0，物料將不能沿軸向移動(dòng)，因此，螺旋升角α應(yīng)滿足以下條件：
1— ftα≥0，故α≤900-φ
因螺旋葉片內(nèi)徑處的升角最大，故內(nèi)徑處升角應(yīng)小于或等于900-φ。 ⑵
當(dāng)螺旋的半徑和轉(zhuǎn)速一定時(shí)，軸向速度從是V螺旋升角α的函數(shù)。令函數(shù)Vt,=0且Vz,, ＜0,則
有令⑴式中s=πdtgα,（為螺旋內(nèi)徑）：
Vz,=nπd(cos2α-f sin2α)/60=0
Vz,,=-nπd(sin2α+f cos2α)/30＜0
由上式可得：
a=π/4-φ/2 ⑶
聯(lián)立⑵，⑶式可得：
當(dāng)a=π/4-φ/2時(shí)，物料的軸向速度最大。
取f=0.4,則φ=arctg0.4=21.8o
a=π/4-φ/2=34o
可知當(dāng)螺旋內(nèi)徑處的螺旋升角為34o，物料的軸向速度Vz最大。故選取螺旋升角為a
a=34o
聯(lián)輥螺旋螺距S=πdtgα=π×35mm×tg34o=74.16
2． 生產(chǎn)能力的分析與確定
此磨粉磨漿機(jī)的生產(chǎn)能力大小主要由螺旋的輸送能力來確定。設(shè)理想生產(chǎn)能力為Q理則：
Q理=60ψ×ρ
式中：D--- 螺旋葉片外徑/mm；
d--- 螺旋的轉(zhuǎn)速/（r/min）;
ψ--- 物料充滿系數(shù)，一般取0.1～0.3
ρ--- 物料密度/（kg/m3）
取D=45mm, d=35mm, s=74.16mm, 因采用三頭螺旋，故ψ取0.1。螺旋的轉(zhuǎn)速受電壓以及負(fù)荷因素的影響，取n=1400r/min, 物料密度以加工大米為例取ρ=650kg/m.
則：
Q理=600.1×650=254kg/h
但由于受摩擦、負(fù)荷、電壓的不穩(wěn)定、物料的硬度、工人加工的輔助時(shí)間以及工人加料的速度、排料速度等因素的影響，實(shí)際生產(chǎn)能力僅為理想生產(chǎn)能力的50%左右。
故本機(jī)生產(chǎn)能力確定為110～130kg/h
1) 主要技術(shù)參數(shù)及電動(dòng)機(jī)的選擇
電動(dòng)機(jī)功率： 1.1kw;
生產(chǎn)能力： 110～130kg/h；
外形尺寸： （長(zhǎng)×寬×高）：700mm×295mm×408mm;
電機(jī)主軸轉(zhuǎn)速：5.16/s
Y系列電動(dòng)機(jī)具有高效、節(jié)能、動(dòng)起距大、性能好、噪音低、振動(dòng)小、可靠性高、功率等級(jí)和安裝尺寸符合IEL標(biāo)準(zhǔn)以及維修方便等優(yōu)點(diǎn)。
型號(hào) P額 轉(zhuǎn)速 電流 效率 功率 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/ 最大轉(zhuǎn)矩 重量
因數(shù) 電流
Y90S-4 1.1 1400 r /min 2.8 78% 0.78 2.3/6.5A 2.3 22kg
kw A
Y2-90S-4 1.1 1400 r /min 2.9 75% 0.77 2.7/7A 2.3 23kg
kw A
對(duì)整體結(jié)構(gòu)的考慮和電動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性考慮，選Y90S-4
六、 主要零部件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
1． 聯(lián)軸器的選擇
為了緩和沖出和減輕擾動(dòng)，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器
轉(zhuǎn)矩T==75N·m
查表得，電動(dòng)工作情況系數(shù)KA=1.3
故 TC=KAT=1.3×75=97.5 N·m
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選彈性套柱聯(lián)軸器TL6，它的公稱扭矩（即許用轉(zhuǎn)矩）為100 N·m，半聯(lián)軸器材料為鋼時(shí)，許用轉(zhuǎn)速為3800r/min,允許的軸孔直徑在32～42之間，以上數(shù)據(jù)均能滿足本設(shè)計(jì)的要求，故合用。
圖3 聯(lián)軸器
2． 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(1) 支承反力（圖B）
=
= - =641-212.3=428.7N
(2) 水平面的承受反力（圖C）
= =N
(3) F力在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力（圖D）
=N
= =450+480=930N
外力F作用方向與帶傳動(dòng)的布置有關(guān)，在具體布置尚未確定前，可按最不利的情況考慮。
(4) 繪垂直的彎矩圖（圖B）
=×=428.7×=41.4 N·m
=×=212.3×=20.5 N·m
(5) 繪水平面的彎矩圖（圖C）
× N·m
(6) F力產(chǎn)生的彎矩圖 （圖D）
=×=450×0.20=90 N·m
α-α截面F力產(chǎn)生的彎矩為： =· N·m
（7）合成彎矩圖 （圖E）
考慮到最不利的情況下，把與直接相加。
+=46.3+=139.94
N·m
N·m
(8) 軸傳遞的轉(zhuǎn)矩（圖F）
=· N·m
(9) 危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩為
從圖可見，α-α截面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為= 如認(rèn)為軸的扭矩應(yīng)力是脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取折合系數(shù)α=0.6 ，代入上式可得
=≈165.4 N·m
（10）計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑
軸的材料選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得=650MPa,再次查表得則 則：
d≥=32.2mm
考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱，將d值加在8%，故
d=1.08×32.3=35.5mm
式中： Ft 為作用在磨片上的圓周力。
Fr 為作用在磨片上的徑向力。
Fa為作用在磨片上的軸向力。
d2 為磨片的直徑。
圖4
3． 軸承的選擇
螺旋輸送機(jī)的軸承根據(jù)其安裝位置和作用，可分為頭部軸承和懸掛軸承，頭部軸承又稱首端軸承，位于輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)端（卸料端）。頭部軸承除了承受徑向載荷外，還要承受軸向載荷，因此該端采用止推軸承，這樣的布置可使螺旋軸受壓而發(fā)生撓曲。
尾部軸承又稱末端軸承，通常采用又列向心球面軸承，主要承受徑向載荷和少量的軸抽載荷。頭部和尾部軸承常用凸緣安裝式，軸承裝于殼體兩端的端蓋外側(cè)，以便檢修和更換。對(duì)于3m以上的螺旋輸送機(jī)，為了避免螺旋軸受力彎曲，每隔2m左右應(yīng)設(shè)置一中間掛軸承。由于螺旋葉片在懸掛軸承處必須斷開，為了防止物料在此處堵塞。懸掛軸承的斷面尺寸和長(zhǎng)度尺寸都應(yīng)盡量小。懸掛軸承一般采用滑動(dòng)軸承，其由青銅、減磨鑄鐵、青銅及巴氏合金、硬質(zhì)合金硬鐵、油浸木材或其他耐磨材料制成。在某些情況下，也可采用滾動(dòng)軸承---單列向心球軸承。此時(shí)，為了防止被物料的微小粒子進(jìn)入軸承中，要對(duì)軸承進(jìn)行可靠的密封。在各種情形中，軸承都要裝設(shè)潤(rùn)滑油杯進(jìn)行潤(rùn)滑。輸送糧食、油料及食物的螺旋輸送機(jī)要采用植物進(jìn)行潤(rùn)滑，或采用有良好密封措施的粉末冶金含油軸承，以防止對(duì)物料的污染。懸掛軸承安裝在機(jī)槽兩側(cè)壁上緣的角鋼上，通過螺栓及兩個(gè)螺母并緊。懸掛軸承座在支承角鋼上應(yīng)可以縱向移動(dòng)保持浮動(dòng)狀態(tài)，不得使懸掛軸承座固定在支承角鋼上。當(dāng)輸送磨搓性較大的物料時(shí)，接近中間懸掛軸承處的螺旋面承受的推力教大，所以應(yīng)該將部分的螺旋面加厚。
鑒于上述兩種的分析，可知磨粉磨漿機(jī)應(yīng)采用首端軸承。
（1） 求當(dāng)量動(dòng)載荷P
因該向心軸承受Fr和Fa的作用，必須求出當(dāng)量動(dòng)載荷P。計(jì)算時(shí)用到的徑向系數(shù)X軸向系數(shù)Y要根據(jù)值查取，而是軸承徑向額定載荷，在軸承型號(hào)示先出前暫不知道，故用試算法。據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)中表16-12暫取 =0.345，則e=0.22
因＞e,由表16-12查得X=0.56，Y=1.99
由公式P=XFr+YFa=0.56+1.99×286≈929N
即軸承在Fr=641N和Fa=286N作用下的使用壽命，相當(dāng)于在純徑向載荷為929N作用下的使用壽命。
（2） 計(jì)算所需的徑向基本額定動(dòng)載荷值
由Cr= 得
上式fp=1.1（查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表16-10）；ft=19(查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表16-9,因溫度不高)所以
Cr=≈7399N
（3） 選擇軸承型號(hào)
查機(jī)械設(shè)計(jì)中附表1，選6107軸承，其Cr=16200N＞7399N；Cor =10500N，故軸承6107的=12.3=0.335，與原估計(jì)接近，適用。
公式中Lh為其使用壽命；Fr為軸承所受徑向載荷；Fa為軸承所受向載荷；fp為載荷性質(zhì)；ft為溫度系數(shù)；Cor為軸承徑向額定靜載荷；ζ=3代表為球軸承。
圖5 軸承
4． 聯(lián)輥外形結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
螺旋輸送機(jī)（聯(lián)輥）屬于沒有撓性牽引的邊續(xù)輸送機(jī)械，它的工作原理是：絞龍（帶螺旋片的軸）在封閉的料槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)，使裝入料槽的物料由于自重及其與料槽摩擦力的作用而不與螺旋一起旋轉(zhuǎn)，只能沿著料槽橫向移動(dòng)。
螺旋輸送機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)：
（1） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、橫斷面尺寸小，在其他輸送設(shè)備無法安裝時(shí)或操作困難的地方使用。
（2） 工作可靠，易于維修，成本低廉。
（3） 機(jī)槽可以是全封閉的，能實(shí)現(xiàn)密閉輸送，以減少物料對(duì)環(huán)境的污染，對(duì)送大的物料尤為適宜。
（4） 在物料輸送中還可以同時(shí)進(jìn)行混合、攪拌、構(gòu)散、加熱和冷卻等工藝操作。
螺旋直徑的計(jì)算，一般是在已知輸送量的條件下，根據(jù)生產(chǎn)率計(jì)算公式預(yù)算出所需螺旋的直徑，然后再確定其他數(shù)值后再進(jìn)行驗(yàn)算。需注意的是，當(dāng)輸送較大粒度的硬塊物料時(shí)，必須選用比輸送能力所要求大一些的螺旋直徑。但如果物料的塊度是軟的易碎的，螺旋直徑將不受限制。如果根據(jù)輸送物料的粒度需要選擇較大的螺旋直徑，則在維持輸送量不變的情況下，可以選擇較低的螺旋轉(zhuǎn)速，以便延長(zhǎng)其壽命。
螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)輸送量螺旋直徑和物料的特征來確定。螺旋轉(zhuǎn)速在滿足輸送量的情況下不適宜選得過高，更不能超過最大許用轉(zhuǎn)速，螺旋轉(zhuǎn)速為
n≤nmax=r/min)
將上式代入Q=47d2snφγβ×K1，并令b=s/d,得
Q≤47d2bAφγβK1 (t/h)
D2.5≥ (m)
按上式計(jì)算的d值應(yīng)圓整為系列標(biāo)準(zhǔn)值，則螺旋的轉(zhuǎn)速按下式計(jì)算：
=(r/min)
最后驗(yàn)算其填充系數(shù)：
=:若該式計(jì)算在表4-3的推薦范圍內(nèi)，則d、n值圓整得合適，裝滿系數(shù)值允許低于推薦值下限，但不得高于推薦值上限。如高于推薦值上限，則應(yīng)加大螺旋體直徑，若值低于下限，則可降低螺旋轉(zhuǎn)速以延長(zhǎng)螺旋輸送機(jī)的使用壽命。
由于該機(jī)用于純輸送，因而選用滿面式螺旋葉片。已知Q=0.254t/h；=0.2t/m3,查表4-3取A=65，=0.33；查表4-4，=1.0，K1=1.0 將數(shù)據(jù)代入公式：
d2.5≥= 得
d≥0.036(m)
取d=35mm
聯(lián)輥的外形結(jié)構(gòu)如圖2所示。在右端有螺旋結(jié)構(gòu)，主要起輸送物料進(jìn)入動(dòng)、靜磨片之間的作用。螺旋采用右旋三頭螺旋。螺旋葉片外徑D=45mm，聯(lián)輥與主軸通過鍵聯(lián)接，鍵與聯(lián)輥之間屬間隙配合，從而聯(lián)輥能在主軸上作軸向移動(dòng)。
圖6 聯(lián)輥
5． 磨片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
磨片是本磨粉磨漿機(jī)最主要的工作部件。物料研磨的工作原理是借助于兩個(gè)磨片之間的壓力與兩盤上的磨紋在旋轉(zhuǎn)是產(chǎn)生的摩擦和剪切作用而使物料磨碎成微細(xì)顆粒。磨漿機(jī)磨片的材料有天然石磨盤、砂輪磨盤、鋼磨盤、陶瓷磨盤等。本機(jī)采用金屬型澆注鑄鐵磨盤。它與其它磨盤相比較，具有磨盤密實(shí)，無氣、孔裂紋等缺陷，表面層具有2.0-2.5mm的百口鐵。普通磨盤由于有氣孔、孔裂紋等缺陷，容易成為細(xì)菌的繁衍場(chǎng)所，污染食品。而本機(jī)磨盤由于結(jié)構(gòu)緊密，衛(wèi)生狀況優(yōu)于其它種類磨盤。
另外，考慮到磨盤的互換性與使用壽命，將動(dòng)、靜兩磨盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成同一結(jié)構(gòu)。兩面都具有齒形結(jié)構(gòu)。這也是與其它磨漿機(jī)的不同之處。磨盤表面硬度HRC大于44，表面齒形清晰，棱角鋒利。其結(jié)構(gòu)如圖3所示
圖7 磨盤
6． 調(diào)節(jié)手輪的設(shè)計(jì)
磨粉磨漿機(jī)中的調(diào)節(jié)手輪是用來調(diào)節(jié)原料磨碎粗細(xì)程度。
7． 墊圈的設(shè)計(jì)
墊圈的作用是增加被聯(lián)接件的支撐面積以減小接觸處的壓強(qiáng)和避免擰緊螺母時(shí)擦傷被聯(lián)接件的面積。
圖8 墊圈
8． 螺栓和鎖緊螺母的設(shè)計(jì)
調(diào)節(jié)手輪用來控制動(dòng)磨片與靜磨片間間距，以達(dá)到控制磨碎原料的粗細(xì)程度?？紤]到調(diào)節(jié)手輪4與頂柱6之間的聯(lián)接可視為主軸上零件的固定，在此聯(lián)接的螺釘也不適宜經(jīng)常拆裝。
七、 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
1. 驅(qū)動(dòng)裝置
磨粉磨漿機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)、速器及聯(lián)軸器組成。
圖10
2. 驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算
螺旋輸送機(jī)所需的功率主要取決于被輸送物料的性質(zhì)、輸送機(jī)的長(zhǎng)度及速度。螺旋輸送機(jī)的總功率是在規(guī)定速度下移動(dòng)所需功率和克服輸送機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件摩擦阻力所需的總和。
磨粉磨漿機(jī)的螺旋輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率決定于物料在輸送過程中為克服各種阻力所消耗的能量及附加料流所消耗的能量。這些阻力包括：物料與機(jī)槽、螺旋葉片之間摩擦阻力，物料顆粒間的摩擦力和被攪拌、擠碎所產(chǎn)生的阻力：軸承和傳動(dòng)裝置中的阻力以及物料在傾斜向上輸送時(shí)能量增加的直接阻力等。上述諸項(xiàng)能耗中，有的計(jì)算繁雜，有的則無法用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算，因而在生產(chǎn)中常按下列經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。
N軸= (KW)
N電= (KW)
式中: N軸------水平螺旋輸送機(jī)所需軸功率 (KW)
N電------水平螺旋輸送機(jī)所需電機(jī)功率(KW)
Q------生產(chǎn)率(t/h)
L1------輸送機(jī)水平投影長(zhǎng)度(m)
H ----傾斜輸送機(jī)物料的提升高度(m),向上輸送取“+”號(hào),向下輸送取“-”號(hào).
ω------物料的總阻力系數(shù),對(duì)于谷物、油料及其加工產(chǎn)品, ω=1.2～1.3
------功率儲(chǔ)備系數(shù),一般為1.2～1.4
------傳動(dòng)裝置的總功率,一般取0.9～0.94
根據(jù)公式,將有關(guān)數(shù)據(jù)代入上述公式,得
===0.263
物料填充系數(shù)φ在表4-3所列推薦值范圍內(nèi),因此以上計(jì)算所得數(shù)據(jù)均是合理的.
N軸===0.42(KW)
N電=K≈1.08(KW)
選取電動(dòng)機(jī)的功率1.1KW
八、 機(jī)體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
機(jī)體16(圖2)中心鑲有粉碎齒套,其左端邊緣3只磨片螺栓將靜磨片壓在機(jī)體上機(jī)體中心貫穿主軸17,主軸上裝有能作軸向滑動(dòng)的聯(lián)輥,動(dòng)磨片裝在聯(lián)輥上.主軸通過聯(lián)軸器12與電機(jī)13相連.
九、 粉碎的基本概念和理論
1. 固體顆粒的粒度和粒度分布
1) 粒度
顆粒的大小也稱粒度,是表面固體粉碎程度的代表性尺寸,對(duì)于球形顆粒,其粒
即是直徑.對(duì)于非球形顆粒,則有以面積體積(或質(zhì)量)為基準(zhǔn)的粒度的各種表示法.
以表面為基準(zhǔn)的顆粒粒度是面積等于該顆粒表面積的球體直徑.設(shè)顆粒的表面積為Sp,則表面積為基準(zhǔn)的粒度ds為:
=
以顆粒體積為基準(zhǔn)的顆粒粒度是體積等于該顆粒體積的球體直徑.高顆粒的體積為Vp,則以體積為基準(zhǔn)的粒度為dv為:
=
顆粒粒度dv是工業(yè)上常用的顆粒代表性尺寸,常稱為顆粒的相當(dāng)直徑,多用符號(hào)dp表示.對(duì)于不視規(guī)則但近似球體的顆粒,通常篩析可以求得近似dv值.但如果顆粒遠(yuǎn)非球體,則篩析求得之值將偏大.對(duì)于規(guī)則而非球形的顆粒, 篩析結(jié)果根據(jù)顆粒形狀而異.
由于粉碎機(jī)的復(fù)雜性,固體破碎后的顆粒并非球形,而且變化很大,為了表示顆粒形狀偏離球形的程度,常用球形度φs這一概念,其定義如下:
= (0＜φs＜)
根據(jù)ds和 dv的意義,顯示可知:
=== 或
表明球形度與顆粒的比表面積（φs愈小，則比表面積愈大。對(duì)于許多粉碎物料，顆粒球形度常在0.6～0.7之間。對(duì)于許多球形顆粒，φs=1。對(duì)于立方體形顆粒，φs==0.0806。
立方體和球形一樣，都是規(guī)則的形狀。為了表示顆粒形狀偏離這些規(guī)則形狀的程度，也有采用形狀系數(shù)概念。設(shè)任意選取顆粒的某一代表尺寸L，則必有
Vp=AL3 Sp=6BL3
這里，a和b是與顆粒的幾何形狀及代表尺寸的選擇有關(guān)的系數(shù)，對(duì)于立方體，如選擇邊長(zhǎng)為代表性尺寸，則a=b=1，對(duì)于球體，如選擇直徑為代表性尺寸，則a=b=。
將上兩式相除可得： φ==·
Φ即是顆粒根據(jù)代表性尺寸L的形狀系數(shù)?？梢娦螤钕禂?shù)不公與比表面積有關(guān)，而且與代表性尺寸的選擇有關(guān)，如果按通常情況選取L=dv則形狀系數(shù)φ為球形度φa之倒數(shù)。對(duì)球體，φ等于1，對(duì)其它的形狀φ＞1。
2) 粒度分布
粉碎后的固體顆粒，不僅形狀不一致，大小也不一致，大小也不一致。全部顆粒中，顆粒小于d的所有顆粒的粒數(shù)、表面積、體積（或質(zhì)量）占全部顆粒的粒數(shù)、表面積、體積（或質(zhì)量）的百分率，分別稱為粒數(shù)、表面積、體積的累積分布函數(shù)，以符號(hào)A（d）表示之。
顆粒分布有各種不同的測(cè)定方法，如顯微分析法、篩析法和光吸收法等測(cè)定結(jié)果找出各種顆粒下的累積數(shù)，畫出累積分布曲線。通常根據(jù)顯微分析法所得的粒數(shù)分布，篩析法所得的體積（或質(zhì)量）分布，光吸收法所得的表面積分布。
如將累積分布函數(shù)對(duì)粒度d微分，即得頻率分布函數(shù)f(d).即
f(d)=
頻率分布函數(shù)也有粒度(fN)、表面積（fa）、和體積（fv）的三種，其意義是：粒度、粒增量為1單位范圍內(nèi)顆粒數(shù)目、表面積、體積所占的百分率。由以上定義可知，若最小粒度為dmin、最大粒度為dmax，則有：
=100%
3) 平均粒度
平均粒度分法有各種表示方法，多是以顆數(shù)的頻率分布來進(jìn)行加權(quán)平均。由于平均時(shí)所采用的基準(zhǔn)和方法不同，所以有多種名稱。所有的基準(zhǔn)有粒度、表面積和體積三種，而所用方法則有算術(shù)平均、幾何平均和調(diào)和平均等數(shù)種。
算術(shù)平均粒度dAM適用于過大和過細(xì)顆粒并不太多，因而分布較為平衡之時(shí)。幾何平均粒度dgm對(duì)于對(duì)數(shù)正態(tài)公布來說是頻率最大的粒度。調(diào)和平均粒度dhm則與顆粒的比表面積有關(guān)，所以當(dāng)比表面積是制品的一項(xiàng)重要特征時(shí)，它是一種有意義的粒度。一般說這三種粒度有以下關(guān)系：dAM＞dgm＞dhm。
以上三種平均粒度都是直接按粒度本身來平均的。如果先用算術(shù)平均的方法求取顆粒的平均表面積，以后按此表面積來計(jì)算粒度，即為面積的一種粒度。另外還有體積平均粒度（dVM），方法相同，唯基準(zhǔn)取體積（或質(zhì)量）的一種粒度。
調(diào)和平均是反映顆粒比表面捉拿的平均值的粒度。另外，如果以顆粒總體的平均表面積和平均體積為依據(jù)，則所得的顆粒又從另一方面反映顆粒比表面積，此即體面平均粒度或沙得（Sauter）平均粒度，其定義是：
=
沙得平均粒度在制品的粒度分析上有廣泛的應(yīng)用。
4) 粒度分布函數(shù)式
如前述顆粒的粒度分布曲線可通過各種方法進(jìn)行實(shí)際測(cè)定而獲得。而這各種實(shí)際粒度分布又可通過數(shù)據(jù)整理方法綜合合成粒度分布函數(shù)式。用于固體粉碎的粒度分布有多種，但各有其適用的特殊場(chǎng)合。常見的有以下集中：
λ 對(duì)正態(tài)分布式： ==
λ 平方根正式：=
λ 羅森-拉姆勒： 式中Ra為粒度大于d的物料體積或（質(zhì)量）的百分率，dRM為另一顆粒平均直徑，稱為；羅-拉平均粒度；n為常數(shù)。
2. 粉碎的能耗理論和粉碎速率
1） 粉碎能耗的機(jī)理
如上述，采用各種不同方法對(duì)物料進(jìn)行粉碎的作用力是復(fù)雜的，但主要的粉碎力為掠奪力、剪切力和沖擊力。其它如彎曲、扭轉(zhuǎn)等則為附帶的作用力。在實(shí)際粉碎操作中，作用力是由上述幾種力作用的結(jié)果。這些作用力由粉碎機(jī)械的一定部件與物料之后，如何引起物料的碎解，其機(jī)理尚未充分明白。唯物料受各種力作用后，首先產(chǎn)生各種應(yīng)變，并以各種形式的變形內(nèi)能積蓄于物料內(nèi)部是無所質(zhì)疑的。當(dāng)局部積蓄的變形能超過某臨界值時(shí)（其值取決于物料的性質(zhì)），裂解就發(fā)生在脆弱的斷裂線上。所以，從這一角度分析，粉碎需要兩方面的能量：一是裂解發(fā)生前的變形能（即使未發(fā)生裂解，也終將轉(zhuǎn)化為熱），這部分能量與顆粒的體積有關(guān)；二是裂解發(fā)生后出現(xiàn)新表面所需的表面能，這部分能量與新出現(xiàn)的表面積的大小有關(guān)。當(dāng)然還有顆粒間摩擦所消耗的能量。
到達(dá)臨界狀態(tài)（未裂解）的變形能之所以與顆粒的體積有關(guān)，是因?yàn)榇嗳醯亩塘丫€和疵點(diǎn)對(duì)于粒度越大的顆粒，存在的可能性愈大。這樣大顆粒所需的臨界應(yīng)力就較小顆粒為小，因而消耗的變形能也就較少。這部分粉碎操作為什么隨著粒度減少而粉碎愈加困難的原因所在。
在顆粒粒度相同的情況下，由于物料的力學(xué)性質(zhì)不同，所需的臨界變形能也不相同。一般物料受應(yīng)力在彈性極限應(yīng)力以下，物料經(jīng)受了彈性變形。當(dāng)作用的應(yīng)力在彈性極限力以上，物料就經(jīng)受永久變形，直至應(yīng)力達(dá)到屈服應(yīng)力。在屈服應(yīng)力以上，物料開始流動(dòng)，經(jīng)歷塑變區(qū)域，直至達(dá)到破壞應(yīng)力而斷裂。根據(jù)物料應(yīng)變與應(yīng)力的關(guān)系以及極限應(yīng)力的不同，通常將物料的力學(xué)性質(zhì)分為以下三種：
1． 硬度是根據(jù)物料的彈性模數(shù)的大小來劃分的性質(zhì)，即硬和軟之分。
2． 強(qiáng)度是根據(jù)物料的彈性極限應(yīng)力的大小來劃分的性質(zhì)，即強(qiáng)和弱之分。
3． 脆性是根據(jù)物料塑變區(qū)域的長(zhǎng)短來劃分的性質(zhì)，即脆性和可塑性之分。
這樣，就有比較復(fù)雜的性質(zhì)，例如硬而脆的，軟而脆的等等。這些性質(zhì)對(duì)粉碎時(shí)所需的變形能均有影響?？偟膩碚f，凡是強(qiáng)度愈強(qiáng)硬度愈小的物料，所需的邊形能就愈多。
粉碎中出現(xiàn)新表面所需的能量與表面積增量成正比，可表示為：
Eσ=△（σ·s） ------------------------------- （6-1）
這里σ是物體的表面的界力張力，S是表面積。
2） 粉碎能量消耗的法則
粉碎操作中，因增加新的表面積而消耗的能量只占全部消耗的很小比例。但是計(jì)算粉碎操作所需的最低能耗是很不容易的，理論上也很不成熟。早期的雷廷格法則是建立在表面
假說之上的能耗法則。即固體顆粒的粒度d發(fā)生微小變時(shí)所需的能量dE是粒度粒度的函數(shù)。其一般有如下形式：
十幾年后，基克在體積學(xué)說之基礎(chǔ)上建立了基克法則。即是令n=1代入6-1式中，得：dE∞,表示能量與體積相對(duì)改變成正比。所以基克法則的能耗主要是變形能的消耗。故此式適用于塑性物料，軟性物料和細(xì)粒物料的粉碎。
3） 粉碎速度
設(shè)Ra為粒度大于d的物料體積（或質(zhì)量）的百分率，根據(jù)1971所貝屈拉和皮士瓦斯的建議，粉碎速率可用如下的關(guān)系式來表達(dá)：
= ------------------------------------- (6-2)
這里K是一個(gè)與粒度有關(guān)的系數(shù)，而m則為常數(shù)。
假設(shè)粉碎開始時(shí)的Ra值為Ra0，通過上式6-2積分即得下式：
如果通過實(shí)驗(yàn)，事先求出k和m值，則可利用此式計(jì)算粉碎進(jìn)行得到一定的Ra值時(shí)的粉碎時(shí)間t，或經(jīng)一定粉碎時(shí)間t后所達(dá)到的Ra值。
十、 分析設(shè)計(jì)磨粉機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益
本文所設(shè)計(jì)和論述的磨粉機(jī)是在前人有已的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)其工作原理及基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析和說明，也對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。這是出自于對(duì)設(shè)計(jì)磨粉磨漿機(jī)經(jīng)濟(jì)效益的分析。
磨片是本機(jī)的主要工作部件，本機(jī)采用金屬型澆注鑄鐵磨盤；它比一般磨粉機(jī)中的磨盤（砂輪磨盤、鋼磨盤）耐磨且具有磨盤密實(shí)、無氣孔、裂紋等缺陷，一副磨盤正常使用可達(dá)2年以上，尤其是在經(jīng)濟(jì)上和精力上給使用者帶來很大的方便。
聯(lián)軸及主軸的尺寸是在前人設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，各尺寸相對(duì)變小些，這樣可以降低生產(chǎn)磨粉機(jī)的成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。
結(jié)束語
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然僅僅經(jīng)歷了短暫的三個(gè)月，但是它濃縮了大學(xué)四年學(xué)習(xí)的全過程，體現(xiàn)了我們對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握和領(lǐng)悟程度。由于我們是第一次進(jìn)行整體性地設(shè)計(jì)，不可避免地碰到了許多困難，有時(shí)甚至?xí)械綗o法下手。無論碰到什么樣的困難，我都沒有退縮，憑借著一股求知的熱情，再加上指導(dǎo)老師的幫助，然后再回到書本攻克一個(gè)又一個(gè)的難題，最終圓滿地完成了本次設(shè)計(jì)。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我在各個(gè)方面都有了很大的提高，具體地表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1. 對(duì)大學(xué)四年所學(xué)到的東西進(jìn)行了歸納總結(jié)，找到了各種學(xué)科之間的交叉點(diǎn)，同時(shí)構(gòu)
成了一個(gè)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，形成了一個(gè)整體的知識(shí)體系，進(jìn)一步完善了自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)。
2. 對(duì)所學(xué)的知識(shí)點(diǎn) 進(jìn)行查缺補(bǔ)漏，并了解學(xué)習(xí)了新的知識(shí)，開闊了視野，拓寬了自
己的知識(shí)面。養(yǎng)成了勤學(xué)好問的習(xí)慣，同時(shí)具有了一定的創(chuàng)新思維。
3. 利用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力得到提高，為以后正確解決工作和學(xué)習(xí)中的問題
打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
4. 學(xué)會(huì)了充分地利用網(wǎng)絡(luò)資源查閱相關(guān)資料，以及借助前人的研究成果尋求解決問題
的思維方法，對(duì)新信息和新知識(shí)及時(shí)做筆記。
5. 敢于面對(duì)困難，同時(shí)也懂得了互相合作的重要性。
6. 利用計(jì)算機(jī)（AutoCAD,Solidworks2004和Office軟件）的能力得到很大的提高，學(xué)
會(huì)了利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)與計(jì)算。
但是，設(shè)計(jì)研究過程中仍然存在不足之處，有的問題還有待進(jìn)一步深入，具體如下：
1. 缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)一些參數(shù)和元件可能不是非常合理，有一定的浪費(fèi)。
2. 對(duì)磨粉磨漿機(jī)的磨片和聯(lián)輥了解還不太清楚。
3. 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不太完善，在與計(jì)算幾的配合進(jìn)行精確的數(shù)據(jù)采集和控制上還有一些不
足。
4. 各種部件磨損度在本文中尚未指明。
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