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第1章 緒 論
1.1 研究飼料機(jī)的目的
飼料粉碎的質(zhì)量，對(duì)畜牧業(yè)的發(fā)展有著重要的意義。粉碎，是提高飼料質(zhì)量的必要條件，飼料過粗，畜禽不易消化吸收，浪費(fèi)飼料。因?yàn)?，?dòng)物對(duì)飼料的消化吸收主要依靠酶的作用。粉碎過的保證質(zhì)量要求的飼料，單位重量顆粒數(shù)目多，表面極大，酶的作用強(qiáng)，動(dòng)物消化吸收較好。但也不是飼料越細(xì)效果越好，如果飼料過細(xì)，經(jīng)過畜禽消化道時(shí)易結(jié)團(tuán)等很多因素的影響反而不利于消化吸收，甚至引起疾病或造成不應(yīng)有的損失。所以，設(shè)計(jì)合理配套的粉碎機(jī)械很有必要。
齒爪式粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)組成，使得該機(jī)除了粉碎作用外還兼有混合攪拌的作用，飼料在機(jī)內(nèi)從中間向四周擴(kuò)散，相當(dāng)于經(jīng)過多個(gè)粉碎室，因而可達(dá)到均勻的高細(xì)貨品力度。
1.2 發(fā)展動(dòng)態(tài)
目前，隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平不斷提高，使得各項(xiàng)農(nóng)業(yè)活動(dòng)有了飛速的發(fā)展和提升，尤其是作物種植的密度增大和單位面積產(chǎn)率大幅度增加，這就使得收獲后的秸稈處理成為了音響農(nóng)業(yè)貨的的一大難題，傳統(tǒng)農(nóng)家肥已經(jīng)不能吸納過多的作物秸稈，而現(xiàn)行的農(nóng)田焚燒秸稈，會(huì)導(dǎo)致升天環(huán)境的破壞及增加火災(zāi)隱患，就目前來說已經(jīng)被國(guó)際征服部門命令禁止。此外，秸稈的粉碎也出現(xiàn)了一系列想要的問題和危害，例如，病蟲害的泛濫和對(duì)后期播種出苗率的影響。
正是在這樣的時(shí)代背景下，飼料、干飼料粉碎機(jī)械行業(yè)迎來了發(fā)展的大好時(shí)機(jī)，將作物秸稈粉碎后作為牲畜、家禽的供養(yǎng)飼料可謂是一舉多得，大大解放了農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展進(jìn)程和水平。
飼料機(jī)的結(jié)構(gòu)組成，原料從定齒盤中部的進(jìn)料管流入，有動(dòng)齒盤最外層的兩個(gè)攪拌齒撥入粉碎區(qū)，在告訴旋轉(zhuǎn)的動(dòng)齒盤與定齒盤上的圓齒和扁齒的摩擦下粉碎，飼料的離心力和摩擦力的作用下，有的與篩片碰撞彈回粉碎區(qū)再次遭受摩擦作用，有的與定齒相撞進(jìn)入齒間進(jìn)一步被磨碎，旋轉(zhuǎn)的風(fēng)壓是合格的成品等穿過篩孔而別壓出粉碎室，較大的顆粒則繼續(xù)留在機(jī)內(nèi)粉碎，這種粉碎機(jī)除了具有粉碎作用外海兼有混合攪拌的作用，飼料在機(jī)內(nèi)從中間向四周擴(kuò)散，相當(dāng)于經(jīng)過多個(gè)粉碎室，因而可達(dá)到均勻的高細(xì)貨品粒度。
1.3 國(guó)外飼料粉碎機(jī)發(fā)展情況
錘片式粉碎機(jī)在國(guó)外飼料工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛。由于在飼料所用原料上的差異，在歐洲的飼料多采用混合粉碎（先配料后粉碎），且經(jīng)常沒有任何谷物原料；而美國(guó)的飼料配方是以50%的玉米或小麥為基礎(chǔ)的，很少使用難以粉碎的比如燕麥、大麥之類的谷物等，原料水分也略低于歐洲。這樣也就使得錘片式粉碎機(jī)向兩個(gè)方向發(fā)展；首先在于美國(guó)的產(chǎn)品追求篩板面積大，而歐洲的講究沖擊齒板面積大。例如美國(guó)的Champion公司及Jacobson公司等標(biāo)榜自己的產(chǎn)品為全周篩，而歐洲最為典型的是荷蘭的Van Aarsen公司的2D系列錘片式粉碎機(jī)，其沖擊齒板面積幾乎達(dá)整個(gè)粉碎機(jī)室外周圍面積的一半，占46%；其次在于篩板的安裝。美國(guó)錘片式粉碎機(jī)在安裝、更換篩板時(shí)必須停機(jī)并且打開機(jī)殼才能進(jìn)行，而歐洲的許多錘片式粉碎機(jī)是從軸間插入式，不需停機(jī)和打開機(jī)殼可抽出原有篩板；還有的機(jī)型可沿軸的一端插入從另一端抽出，還可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)遙控?fù)Q篩，如Van Aarsen公司的2D系列錘片式粉碎機(jī)兩側(cè)裝有遙控電動(dòng)換篩裝置，在運(yùn)行中就可以更換篩片。
為使粉碎機(jī)粒度均勻合理，飼料行業(yè)嘗試引入循環(huán)粉碎，先粉后篩、篩后再粉的分步粉碎工藝將粉碎機(jī)與篩分設(shè)備按一定的關(guān)系進(jìn)行組合，粉碎機(jī)只負(fù)責(zé)粉碎，把控制粉碎物料粒度的任務(wù)交給了相配套的篩分設(shè)備。這樣也就提高了粉碎產(chǎn)量和粉碎效率，降低了粉碎電耗。為避免不必要的粒度運(yùn)動(dòng)，還有其他變型粉碎機(jī)，如渦輪粉碎機(jī)，其特點(diǎn)為在粉碎室篩板的末尾或在與進(jìn)料口約成270°角處，使未過篩的粗粒物料沿垂直方向向上拋出粉碎室，然后靠重力作用返回粉碎區(qū)。該機(jī)型的優(yōu)點(diǎn)是不需要配備外設(shè)篩分設(shè)備，粗粒物料在機(jī)內(nèi)自動(dòng)循環(huán)；缺點(diǎn)是整機(jī)結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，不能通過簡(jiǎn)單調(diào)換轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向來利用錘片的兩側(cè)。
1.4發(fā)展前景
飼料行業(yè)屬于高耗能行業(yè)之一，選購(gòu)設(shè)備應(yīng)該考慮到長(zhǎng)期的節(jié)能使用，使用粉碎機(jī)也是如此，要優(yōu)選低耗能產(chǎn)品，兼顧粒度和產(chǎn)量。每種粉碎機(jī)都有其最適合的工作場(chǎng)合，畜禽飼料粒度較粗，適合使用錘片式粉碎機(jī)，水產(chǎn)飼料要求高粒度，適于使用齒爪式粉碎機(jī)。
飼料機(jī)在粉碎機(jī)粒度高、能耗低這兩點(diǎn)上具有綜合的優(yōu)勢(shì)，在水產(chǎn)飼料行業(yè)有良好的聲譽(yù)，除蟹、鰻以及某些小型魚蝦類的餌料要求達(dá)到95%過80甚至100目，需要配備超微粉碎機(jī)外，一般水產(chǎn)飼料只要在0.5—1.2mm篩孔范圍內(nèi)更換篩片，飼料機(jī)的粉碎粒度完全可以滿足絕大部分水生動(dòng)物飼料的要求。可以這么說：飼料機(jī)是水產(chǎn)飼料行業(yè)最實(shí)用的粉碎機(jī)型。
1.5 研究方向
從1955年起，我國(guó)開始研制飼料粉碎機(jī)，經(jīng)過50多年的發(fā)展，我國(guó)飼料粉碎機(jī)械不論是產(chǎn)品品種、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，還是在生產(chǎn)能力及綜合性能都有了長(zhǎng)足的發(fā)展和進(jìn)步。經(jīng)歷了引進(jìn)、消化吸收、自主開發(fā)、合資合作生產(chǎn)等幾個(gè)階段，目前我國(guó)飼料粉碎機(jī)械工業(yè)已具備一定的規(guī)模和水平，生產(chǎn)的飼料粉碎機(jī)械設(shè)備主要技術(shù)指標(biāo)與國(guó)際水平基本相當(dāng)。但是從整體上看，我國(guó)飼料粉碎機(jī)械工業(yè)尚處于由傳統(tǒng)型向機(jī)械化、自動(dòng)化和集約化過渡的起步階段，仍然有許多問題需要努力解決，不斷改進(jìn)提高。近年來，我國(guó)養(yǎng)殖規(guī)模、養(yǎng)殖品種的多元化發(fā)展，對(duì)飼料粉碎機(jī)提出了新的要求，今后幾年的粉碎機(jī)技術(shù)研究應(yīng)主要集中在以下幾個(gè)方面：
1.粉碎設(shè)備自動(dòng)化調(diào)控水平有待提高。目前國(guó)內(nèi)粉碎設(shè)備大多是單元操作機(jī)，作業(yè)時(shí)還停留在人工控制階段。
2.主要易損部件消耗大，使用壽命有待進(jìn)一步提高。目前我國(guó)粉碎機(jī)使用的錘片、篩片及齒板等易損件在性能、使用壽命上還與國(guó)際水平有一定差距。進(jìn)一步研究如何提高錘片、齒爪和篩片的質(zhì)量，降低單位產(chǎn)量的錘片、齒爪和篩片消耗率，延長(zhǎng)其使用壽命，降低易損部件對(duì)粉碎成本的影響。
3.粉碎作業(yè)能耗高，效率低，生產(chǎn)能力與粉碎細(xì)度相互制約。尤其在微粉碎時(shí)，物料溫升高，噪聲大，粒度不均勻。提高粉碎機(jī)加工精度與裝配精度, 從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化, 降低粉碎機(jī)的噪聲。
4.粉碎機(jī)的可靠性及整機(jī)質(zhì)量需要進(jìn)一步提高。
5.秸稈、草類專用粉碎機(jī)有待進(jìn)一步開發(fā) 農(nóng)村中粉碎農(nóng)作物秸稈飼料，仍普遍采用通用式粉碎機(jī)，如錘片式等。
6.生物質(zhì)能源領(lǐng)域需要的新型物料粉碎機(jī)械亟待研究開發(fā)。
1.6 粉碎設(shè)備類別及其特點(diǎn)
粉碎機(jī)一般分為機(jī)械式粉碎機(jī)、氣流粉碎機(jī)、研磨機(jī)和低溫粉碎機(jī)四個(gè)大類。
1.機(jī)械式粉碎機(jī)是以機(jī)械方式為主，對(duì)物料進(jìn)行粉碎的機(jī)械，它又分為齒式粉碎機(jī)、錘式粉碎機(jī)、刀式粉碎機(jī)、渦輪式粉碎機(jī)、壓磨式粉碎機(jī)和銑削式粉碎機(jī)。
(1)齒式粉碎機(jī)：由固定齒圈與轉(zhuǎn)動(dòng)齒盤的高速相對(duì)運(yùn)行,對(duì)物料進(jìn)行粉碎(含
沖擊、剪切、碰撞、摩擦)等的機(jī)器。
(2)錘式粉碎機(jī)：由高速旋轉(zhuǎn)的活動(dòng)錘擊件與固定圈的相對(duì)運(yùn)動(dòng),對(duì)物料進(jìn)行粉碎(含錘擊、碰撞、摩擦)等的機(jī)器。錘式粉碎機(jī)又分活動(dòng)錘擊件為片狀件的錘片式粉碎機(jī)和活動(dòng)錘擊件為塊狀件的錘塊式粉碎機(jī)。
(3)刀式粉碎機(jī)：由高速旋轉(zhuǎn)的刀板(塊、片)與固定齒圈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)物料
進(jìn)行粉碎(含剪切、碰撞、摩擦)等的機(jī)器。
刀式粉碎機(jī)又分為：刀式多級(jí)粉碎機(jī)：主軸臥式，刀刃與主軸平行并具有單級(jí)或多級(jí)粉碎功能的機(jī)器；斜刀多級(jí)粉碎機(jī)：主軸臥式，傾斜刀式并具有單級(jí)或多級(jí)粉碎功能的機(jī)器；組合立刀粉碎機(jī):主軸臥式,多層立刀組合的粉碎器；立式側(cè)刀粉碎機(jī)：主軸立式，側(cè)刀轉(zhuǎn)盤運(yùn)動(dòng)并帶有分級(jí)功能的粉碎機(jī)器。
(4)渦輪式粉碎機(jī):由高速旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片與固定齒圈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，對(duì)物料進(jìn)行粉碎(含剪切、碰撞、摩擦)等的機(jī)器。
(5)壓磨式粉碎機(jī)：由各種磨輪與固定磨面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，對(duì)物料進(jìn)行碾磨性粉碎的機(jī)器。
(6)銑削式粉碎機(jī)：通過銑齒旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，對(duì)物料進(jìn)行粉碎的機(jī)器。
2.氣流粉碎機(jī)氣流粉碎機(jī)是通過粉碎室內(nèi)的噴嘴把壓縮空氣（或其他介質(zhì)）形成
氣流束變成速度能量，促使物料之間產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊、摩擦進(jìn)行粉碎的機(jī)器。
3.研磨機(jī)研磨機(jī)是通過研磨體、頭、球等介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)對(duì)物料進(jìn)行研磨使物料研磨成超細(xì)度混合物的機(jī)器。它又分為：
(1)球磨機(jī)：由瓷質(zhì)球體或不銹鋼球體為研磨介質(zhì)的機(jī)器。
(2)乳缽研磨機(jī)：由立式磨頭對(duì)乳缽的相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)物料進(jìn)行研磨的機(jī)器。
(3)膠體磨：由成對(duì)磨體(面)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，對(duì)液固相物料進(jìn)行研磨的機(jī)器。
(4)低溫粉碎機(jī)低溫粉碎機(jī)是經(jīng)低溫(最低溫度)處理，對(duì)物料進(jìn)行粉碎的機(jī)器。
1.7粉碎原理：
粉碎方法主要有五種：
(1)壓碎。如圖1.1-a所示，物料在兩平面之間受到緩慢增長(zhǎng)的壓力作用而被粉碎。對(duì)于大塊物料，第一步采用此法處理。擠壓粉碎適用于脆性物料，食品加工中常用的是對(duì)輥粉碎機(jī)，如對(duì)輥的線速度相等，則為純粹的擠壓過程。
(2)劈碎。如圖1.1-b所示，物料受到楔狀刀具的作用而被分裂。多用于脆性，韌性物料的破碎，能耗較低。
(3)剪碎。如圖1.1-c所示，物料在兩個(gè)破碎工作面間，如同承受載荷的那個(gè)支點(diǎn)(或多支點(diǎn))梁，除了在外力作用點(diǎn)受劈外，還發(fā)生彎曲折斷。多用于較大塊的長(zhǎng)或薄的硬脆性物。
圖1.1 物料粉碎方法示意圖
(4)擊碎。如圖1.1-d所示，物料在瞬間受到外來的沖擊力而被破碎。沖擊的方法較多，如在堅(jiān)硬的表面上受到外來沖擊體的打擊，高速運(yùn)動(dòng)的機(jī)件沖擊物料，高速運(yùn)動(dòng)的物料沖擊到固定堅(jiān)硬物體上，物料塊之間的相互沖擊等。此種方法多用于脆性物料的粉碎，粉碎范圍很大。
(5)磨碎。如圖1.1-e所示，物料在兩工作面或各種形狀的研磨之間受到摩擦，剪切作用而被磨削成為細(xì)粒。多用于小塊物料或韌性物料的粉碎。
在粉碎操作上，所使用的粉碎方法應(yīng)根據(jù)物料的物理性質(zhì)，塊粒大小以及需要粉碎的程度而定，實(shí)際操作時(shí)常常采用兩種或兩種以上的方法組合進(jìn)行。
1.7.1機(jī)械粉碎設(shè)備
(1)機(jī)械沖擊式粉碎機(jī)
機(jī)械沖擊式粉碎機(jī)是指：利用圍繞水平或垂直軸高速旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子上的沖擊組件(錘頭、葉片、棒體等)對(duì)物料進(jìn)行撞擊,并使其在定子與轉(zhuǎn)子間、物料顆
粒與顆粒間產(chǎn)生高頻度的相互強(qiáng)力沖擊、剪切作用而粉碎的設(shè)備。這種粉碎機(jī)型式很多，按沖擊組件的結(jié)構(gòu)形式的不同有高速錘式、高速棒式、高速刀片式等多種類型。按轉(zhuǎn)子的布置方式可分為立式和臥式兩種類型。其特點(diǎn)是粉碎比大。運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定。適合于中軟硬度物料的粉碎。沖擊式粉碎機(jī)借助于轉(zhuǎn)子上錘頭對(duì)物料的以50~100m/s的高速打擊而將其粉碎，處于定子和轉(zhuǎn)子間隙處的物料被剪切和反彈到粉碎室內(nèi)與后續(xù)飛來的顆粒相撞是粉碎過程反復(fù)進(jìn)行。定子襯圈和轉(zhuǎn)子端部錘刃之間形成強(qiáng)有力的高速湍流場(chǎng)其中產(chǎn)生強(qiáng)大壓力變化可使物料受到交變應(yīng)力而破碎和分散。粉碎成品顆粒細(xì)度和形態(tài)由轉(zhuǎn)子上錘頭的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和定子間間隙來決定低速?zèng)_擊可得細(xì)長(zhǎng)的顆粒而高速?zèng)_擊則易得物料結(jié)晶狀態(tài)相同的顆粒。
(2)齒爪式粉碎機(jī)
齒爪式粉碎機(jī)可用于谷物等的粉碎。它主要由進(jìn)料斗、動(dòng)齒盤轉(zhuǎn)子、定齒盤、包角為360°的環(huán)篩和排料口等組成。定齒盤上有兩圈定齒，齒的斷面呈扁矩形。工作時(shí)動(dòng)齒盤上的三圈齒在定齒盤的兩圈齒的圓形軌跡間運(yùn)動(dòng)。
齒爪式粉碎機(jī)由機(jī)體、進(jìn)料斗、動(dòng)齒盤轉(zhuǎn)子、定齒盤、包角為360°的環(huán)形篩網(wǎng)及出粉管等組成。如圖1.2
1.喂料斗 2.定齒盤 3.進(jìn)料管 4.機(jī)殼 5.電機(jī)架 6.主軸
7.皮帶輪 8.動(dòng)齒盤 9.齒爪 10.篩片 11.出粉管
圖1.2 齒爪式粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)圖
當(dāng)物料從喂料斗軸向喂入時(shí)，受到定、動(dòng)齒和篩片的沖擊，碰撞與搓擦等作用，最終被粉碎成粉粒狀排出體外。動(dòng)齒和定齒之間的間隙為3.5mm。齒爪式粉碎機(jī)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，粉碎室比較窄，篩片包角為360°生產(chǎn)效率比較高，但噪聲和粉塵比較大。國(guó)產(chǎn)齒爪式粉碎機(jī)有FFC型系列產(chǎn)品。
(3)渦輪式粉碎機(jī)
渦輪式粉碎機(jī)由進(jìn)料口、葉輪、齒板和排料口等部分組成。葉輪是由多個(gè)葉片及葉片與其側(cè)面的隔板形成的多個(gè)室組成。機(jī)殼的內(nèi)表面裝有許多帶有溝槽的齒板。葉輪高速回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生高速渦流，從而形成高頻振動(dòng)區(qū)。物料在粉碎室內(nèi)受到反復(fù)粉碎不僅有沖擊和剪切作用，又以無數(shù)的超高速渦流加劇顆粒之間的相互摩擦，以及由于高頻振動(dòng)產(chǎn)生的擠壓作用等，使物料得到充分粉碎后，排出機(jī)外。渦輪式粉碎機(jī)主要有T-400型和T-800型兩種。
粉碎室內(nèi)徑分別為400mm和800mm配用動(dòng)力11-30kw和30-75kw。生產(chǎn)率分別30~800kg/h和100~2500kg/h。該粉碎機(jī)的特點(diǎn)是粉碎物溫升比較低，適合于粉碎脫脂大豆、米、小麥粉、食鹽、礦物質(zhì)添加劑和顏料等。80%以上的粉碎物可以通過100-150目的篩孔。
(4)立式錘片粉碎機(jī)
立式錘片粉碎機(jī)是一種高效的超微粉碎設(shè)備，與臥式錘片粉碎機(jī)相比，效率高又節(jié)能，且可省去輔助補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，加上其換篩方便等特點(diǎn)。
小型立式超微粉碎機(jī)主要由轉(zhuǎn)子、粉碎盤、錘片、篩框、機(jī)體、供料裝置及排料裝置等組成。
粉碎盤底部裝有刮片，可使沉積在底篩上的物料刮起，并隨轉(zhuǎn)子的離心力甩向粉碎區(qū)域繼續(xù)粉碎。刮片又起到補(bǔ)風(fēng)的作用，旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生一定的風(fēng)量，形成粉碎室內(nèi)外的氣壓差，有利于細(xì)粉的排出，且可降低粉碎室內(nèi)外的溫度差，有利于粉碎加工。刮片產(chǎn)生的風(fēng)壓可以改善粉碎室內(nèi)的氣流狀況，有利于負(fù)壓吸進(jìn)物料和正壓排料，并破壞整個(gè)粉碎室內(nèi)的環(huán)流層，使粉碎合格物料能及時(shí)排出，避免重復(fù)、無效的過度粉碎。
物料從進(jìn)料口加入，其運(yùn)動(dòng)軌跡與旋轉(zhuǎn)錘片的運(yùn)動(dòng)軌跡垂直相交，因而物料擊中率較高。由于物料與錘片兩者之間的速度相差很大，在錘片沖擊作用下，物料顆粒內(nèi)部迅速產(chǎn)生向四方傳播的應(yīng)力波，并在內(nèi)部缺陷、裂紋和晶粒界面等處產(chǎn)生應(yīng)力集中物料將首先沿著這些脆弱界面破碎。在轉(zhuǎn)子上層，由較短的錘片與篩片形成的預(yù)粉碎區(qū)內(nèi)，大部分物料得到了粉碎或半粉碎，粉碎合格的細(xì)物料迅速通過周圍環(huán)篩孔排出粉碎室。半粉碎和未粉碎的物料繼續(xù)下降，落入下層主粉碎區(qū)域。由于下層錘片末端線速度更高，與篩片的間隙更小，錘片除對(duì)物料繼續(xù)施加剪切力和沖擊力外，且伴有研磨力等聯(lián)合作用，使物料得到進(jìn)一步粉碎并借助粉碎室內(nèi)氣流正壓力，迅速通過環(huán)篩和底篩篩孔排出，完成粉碎加工。
(5)臥式粉碎機(jī)
這是一種水平軸、雙室、氣流分級(jí)式粉碎機(jī)，主要依靠沖擊粉碎原理工作，在粉碎的同時(shí)能夠進(jìn)行分級(jí)和清除雜質(zhì)。它是由水平軸上安設(shè)的兩個(gè)串聯(lián)的粉碎，分級(jí)室和風(fēng)機(jī)組成。粉碎分級(jí)室由帶撞擊葉片的轉(zhuǎn)子和定子襯套以及分級(jí)葉輪組成。第一二轉(zhuǎn)子的葉片分別為30°、40°傾角旋轉(zhuǎn)時(shí)形成風(fēng)壓而相應(yīng)的第一、二分級(jí)輪為徑向葉片，旋轉(zhuǎn)時(shí)形成風(fēng)阻，兩者旋轉(zhuǎn)時(shí)便形成旋循氣流，使顆粒反復(fù)地受強(qiáng)烈的沖擊、剪切、摩擦作用而粉碎。兩串聯(lián)的粉碎分級(jí)室之間用隔環(huán)分隔，因第一、二級(jí)轉(zhuǎn)子的圓周速度分別為50m/s、55m/s(第二轉(zhuǎn)子直徑大)故第二粉碎室粉碎力更強(qiáng)，成為細(xì)磨區(qū)，產(chǎn)品粒度達(dá)數(shù)微米。細(xì)粉隨氣流由風(fēng)機(jī)排出機(jī)外捕集。此機(jī)的特點(diǎn)是采用兩極串聯(lián)粉碎裝置，故粉碎效率高，能耗較低，產(chǎn)品粒度細(xì)，(平均粒徑3~100μm),機(jī)內(nèi)設(shè)有排渣裝置,可將難予粉碎的雜質(zhì)排出,故產(chǎn)品純度高；負(fù)壓操作，可減少粉塵對(duì)環(huán)境的污染。適用于莫氏硬度低于5級(jí)的物料，例如涂料、顏料、非金屬礦、化工原料、農(nóng)藥等的微粉碎。
第2章 總體方案的確定
2.1基本內(nèi)容
1.根據(jù)粉碎原料的材料及尺寸要求，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
2.喂料斗、定齒盤、動(dòng)齒盤、齒爪、篩片的設(shè)計(jì)及各零部件和粉碎機(jī)整體的校核。
3.扁齒、圓齒、篩片磨損的分析、生產(chǎn)能力、功率的計(jì)算。
4.總裝備圖中各零部件的安裝，及零件的定位和配合公差等問題。
2.2 飼料機(jī)的基本構(gòu)成部件
根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，本粉碎機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單、機(jī)體小、重量輕、粉碎效率高，耗能較低等特點(diǎn)，但是齒爪和篩網(wǎng)易損壞和磨損，工作可靠性較差，通用性差，噪音較大，常用于飼料粉碎等操作。
粉碎室由篩網(wǎng)組合，動(dòng)定齒盤組成，粉碎齒用螺栓固定在齒盤四周。更換篩網(wǎng)或齒爪時(shí)可開啟操作門，篩網(wǎng)靠操作門自壓緊，成獨(dú)立的壓緊機(jī)構(gòu)。粉碎機(jī)工作時(shí)操作門被鎖緊，保證機(jī)器在工作時(shí)操作門不能開啟，以防事故的發(fā)生。動(dòng)齒盤一個(gè)傳動(dòng)軸上，軸由軸承支撐，軸承兩端用端蓋密封，密閉空間內(nèi)，加適量的潤(rùn)滑油。軸依靠皮帶輪帶動(dòng)。如圖2.1所示。
圖2.1實(shí)物圖
飼料機(jī)由機(jī)體、進(jìn)料斗、動(dòng)齒盤轉(zhuǎn)子、定齒盤、包角為360°的環(huán)形篩網(wǎng)及出粉管等組成。定齒盤上有三圈定齒，齒的斷面呈扁矩形；動(dòng)齒盤上有四圈齒，其橫截面是圓形或扁矩形。
機(jī)體：機(jī)體由圓柱筒形外壁和支架部分組成，根據(jù)零件選材的一般原則，選用Q235為圓柱形筒的材料，Q235屬于低碳鋼，塑性、韌性優(yōu)良，且經(jīng)濟(jì)性較好，可進(jìn)行焊接；機(jī)殼與固定端蓋采用4個(gè)均布聯(lián)接安全可靠，便于拆裝。 活動(dòng)端蓋與固定端蓋通過銷軸聯(lián)接，二者以銷軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心，旋轉(zhuǎn)角度達(dá)180o，有利于粉碎機(jī)清理和機(jī)器檢視拆裝。鋼材焊接性能的優(yōu)劣決定于鋼中的含碳量，一般是含碳量低的鋼，其焊接性能優(yōu)于含碳量高的鋼。因?yàn)闄C(jī)架的粗糙度要求不高，支架比較 牢固程度上，所以支架一般都是用焊接的方法進(jìn)行加工的。支架選用30號(hào)鋼，因其硬度、強(qiáng)度較高，且兼有較好的塑性和韌性，綜合性能優(yōu)良，能滿足其工作要求，采用電動(dòng)機(jī)安裝在支架橫拉桿上，支架焊接制造，為四角支撐。
圖2.2拆機(jī)示意圖
齒爪與轉(zhuǎn)子間的間隙：不適當(dāng)?shù)凝X爪與轉(zhuǎn)子間的間隙會(huì)顯著地降低生產(chǎn)效率和增加齒爪與轉(zhuǎn)子的磨損，間隙過大，粉碎時(shí)間增加，不一定滿足粒度要求，降低了生產(chǎn)率，但間隙太小，粉碎室容納的物料少，增加功耗。
2.3 飼料機(jī)的工作原理
工作時(shí)，動(dòng)齒盤上的齒在定齒盤齒的圓形軌跡線間運(yùn)動(dòng)。當(dāng)物料沿喂料斗軸向喂入時(shí)，受到動(dòng)、定齒和篩片的沖擊、碰撞、摩擦及擠壓作用而被粉碎，同時(shí)受到動(dòng)齒盤高速旋轉(zhuǎn)形成的風(fēng)壓及扁齒與篩網(wǎng)的擠壓作用，使符合成品粒度的粉粒體通過篩網(wǎng)排出機(jī)外，較粗的物料則繼續(xù)受到撞擊和摩擦，直到通過篩孔為止。
2.4 主要工作部件
2.4.1 動(dòng)齒盤
動(dòng)齒盤是齒爪式粉碎機(jī)的主要工作部件，安裝在主軸的左端，呈懸臂支承。動(dòng)齒盤由轉(zhuǎn)盤、圓齒、扁齒組成如圖2.3所示。齒爪在動(dòng)齒盤上交錯(cuò)排列，最里面的圓齒（4個(gè)）成為攪拌齒，第二層圓齒（4個(gè)）稱為粗碎齒，第三圈圓齒（4個(gè)）稱為細(xì)碎齒，最外層扁齒（4個(gè)）稱為粉碎齒。在攪拌齒附近有兩個(gè)用于拆卸的螺孔，便于用撥盤器拆卸動(dòng)齒盤。
圓齒是飼料機(jī)進(jìn)行粉碎的主要工作部件之一，圓齒材料為45號(hào)鋼，采用螺紋聯(lián)接在齒盤上，且齒頂耐磨，齒根耐沖擊，工作部分經(jīng)熱處理以提高硬度，增強(qiáng)使用壽命。
扁齒材料為45號(hào)鋼，用沉頭螺釘固定在動(dòng)齒盤上。工作部分經(jīng)熱處理，以提高硬度，增加使用壽命。扁齒4個(gè)一組。
動(dòng)齒盤安裝后應(yīng)進(jìn)行動(dòng)，靜平衡實(shí)驗(yàn),其不平衡度在動(dòng)齒盤上的最大直徑上不應(yīng)超過規(guī)定。扁齒和圓齒易磨損，應(yīng)及時(shí)檢查和更換，以保持粉碎機(jī)的工作性能和防止機(jī)器發(fā)生故障，引起事故。
圖2.3動(dòng)齒盤
2.4.2 定齒盤
定齒盤除了起到輔助粉碎的作用外，還可以減輕篩片負(fù)荷，避免飼料對(duì)篩片的直接撞擊。根據(jù)資料，定齒盤對(duì)粉碎機(jī)的生產(chǎn)率影響不大，因此在粉碎大塊飼料或定齒盤的齒爪被金屬、石塊損壞后，可以拆換定齒盤。
定齒盤采用灰鑄鐵鑄造而成，固定在側(cè)蓋內(nèi)壁上，分內(nèi)中外三層，內(nèi)層和中層為粗碎層，外層為細(xì)碎層。粉碎機(jī)內(nèi)，外齒盤與左端盤鑄造成一體。如圖2.4所示。
圖2.4定齒盤
2.4.3 篩網(wǎng)
齒爪式粉碎機(jī)所用篩網(wǎng)為環(huán)型篩，它由篩圈、篩片、螺釘組成。使用時(shí)將篩片安裝在兩個(gè)篩圈之間，并用螺釘將篩片壓緊，再裝入機(jī)體內(nèi)的篩托上。篩片已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，用冷軋鋼帶沖孔而成。如圖2.5所示。
圖2.5篩網(wǎng)
2.5本章小結(jié)
齒爪式粉碎機(jī)的基本構(gòu)成部分，齒爪式粉碎機(jī)的工作原理，主要工作部件動(dòng)齒盤、定齒盤、動(dòng)齒爪，篩網(wǎng)的設(shè)計(jì)方案的確定。
13
第3章 主要部件的選型和設(shè)計(jì)
3.1 動(dòng)、定齒盤直徑和粉碎室寬度的確定
根據(jù)《機(jī)械工程手冊(cè)》可知在已知配套功率的情況下，動(dòng)齒盤的最大直徑D和粉碎室寬度B(即動(dòng)、定齒盤面間的軸向間距)的乘積可由經(jīng)驗(yàn)公式確定：
式中：—經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；常用=0.2～0.4，取=0.4
N—配套電機(jī)功率（kw）
u —?jiǎng)育X盤最大直徑處的線速度（m/s），常用D=250～500mm；B=45～80mm。
根據(jù)設(shè)計(jì)書的要求查表可知，動(dòng)齒盤的外徑D=250mm。設(shè)計(jì)要求的配套動(dòng)力為N=4.0kw，主軸轉(zhuǎn)速n=5800 r/min.
由經(jīng)驗(yàn)公式可推算出B=66mm。
3.1.1 動(dòng)齒盤的齒數(shù)和齒的尺寸
該爪式粉碎機(jī)主要用于粉碎飼料以及化工原料，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)（破碎與篩分機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)）可得粉碎該級(jí)硬度的物料需要?jiǎng)育X爪動(dòng)能E=6.6J
可脾性系數(shù)=0.5
工作時(shí)，動(dòng)齒盤上的齒在定齒盤齒的圓形軌跡線間運(yùn)動(dòng)。當(dāng)物料沿喂料斗軸向喂入時(shí)，受到動(dòng)、定齒和篩片的沖擊、碰撞、摩擦及擠壓作用而被粉碎，同時(shí)受到動(dòng)齒盤高速旋轉(zhuǎn)形成的風(fēng)壓及扁齒與篩網(wǎng)的擠壓作用，使符合成品粒度的粉粒體通過篩網(wǎng)排出機(jī)外，較粗的物料則繼續(xù)受到撞擊和摩擦，直到通過篩孔為止。
粉碎能力主要與動(dòng)齒爪的動(dòng)能、物料的性質(zhì)（如物料的可碎密度及硬度等）、含水率及喂料的均勻程度等因素有關(guān)。
粉碎機(jī)生產(chǎn)能力經(jīng)驗(yàn)公式：
式中
Q 轉(zhuǎn)子的粉碎能力，t/h；
動(dòng)齒爪數(shù)量系數(shù)；
可脾性系數(shù)
表3-1齒爪數(shù)量與可脾性系數(shù)
動(dòng)齒爪數(shù)量/個(gè)
8~12
0.02
12~16
0.022
16~20
0.024
20~24
0.026
由上式帶入數(shù)據(jù)其中E=6.6J
=0.5
Q=0.3t/h
計(jì)算
0.3=
得
0.0227
根據(jù)表3-1，動(dòng)齒爪的數(shù)量應(yīng)在12-16之間，考慮到回轉(zhuǎn)平衡的需求取動(dòng)齒爪個(gè)數(shù)K=16
動(dòng)齒盤的盤面裝有若干動(dòng)齒。最外圈為扁齒爪，內(nèi)圈均勻?yàn)閳A齒，扁齒和圓齒均用45號(hào)鋼制造。一般動(dòng)齒爪長(zhǎng)度為粉碎室寬度的65%—75%，該機(jī)取動(dòng)齒爪的長(zhǎng)度為44mm。如圖3.1，3.2所示。
圖3.1 圓齒
圖3.2 扁齒
3.1.2定齒盤的齒數(shù)和齒的尺寸
定齒盤為固定在粉碎機(jī)的喂料口一側(cè)，可隨喂料活門一起打開，便于清理粉碎室。定齒盤用HT200鑄鐵制造，其盤面上有24個(gè)定齒，與盤體鑄成一體。定齒斷面為矩形，其內(nèi)外兩側(cè)鑄有弧形凹槽。為便于鑄造，在使用三圈定齒，其固定齒盤交替排布為內(nèi)中外三圈，每圈4個(gè)定齒。定齒齒長(zhǎng)為20mm。
3.2 篩網(wǎng)
篩網(wǎng)做成圓筒狀，其兩側(cè)插裝在篩圈的環(huán)形槽內(nèi)。并用螺釘將篩片壓緊，再裝入機(jī)體內(nèi)的篩托上。篩片已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，用冷軋鋼帶沖孔而成。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，動(dòng)齒盤扁齒外緣與篩片間的間隙為8~20mm,過大則產(chǎn)生反料和篩孔堵塞現(xiàn)象，粉碎效率大大下降。齒爪式粉碎機(jī)上常用圓孔篩片。由出料粒度大小，篩孔直徑定為10mm。篩網(wǎng)直徑為250mm.
3.3 進(jìn)料斗
進(jìn)料斗設(shè)置在機(jī)體上方，采用切向進(jìn)料方式。固定在進(jìn)料斗座上方。由流量插板控制進(jìn)料速度，這既保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，均勻性，又保證了粉碎機(jī)不空載、不過載，既能節(jié)省能耗，又可延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。如圖3.3
圖3.3 進(jìn)料斗
排料口設(shè)置在篩網(wǎng)下端，用螺栓固定在機(jī)體上，采用傾斜切向排料。排料口采用厚度為2mm的HT200鑄鐵制造。出料斗截面形狀采用矩形。
3.4 動(dòng)力裝置和傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算
根據(jù)設(shè)計(jì)的粉碎機(jī)轉(zhuǎn)速較高，功率相對(duì)較大的特點(diǎn)，選擇所具有的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，造價(jià)低廉和緩沖吸振的皮帶傳動(dòng)。而在同等張緊力作用下，V帶傳動(dòng)允許較大的傳動(dòng)比，而且滿足結(jié)構(gòu)緊湊的要求，帶輪機(jī)構(gòu)尺寸計(jì)算如下：
已知參數(shù)：額定功率 P=4.0kw, 選用電機(jī)型號(hào)為Y112M-2，轉(zhuǎn)速=2890r/min 粉碎機(jī)主軸=5800r/min， 傳動(dòng)比i=0.498，日工作時(shí)間小于10h。
確定計(jì)算功率
計(jì)算功率是根據(jù)傳遞的功率P和帶的工作條件確定的
式中
——計(jì)算功率，KW；
——工作情況系數(shù)，查表可知=1.2
P ——所需傳遞的額定功率
計(jì)算可得
=1.2X4=4.8kw
選取帶型
由上可知，根據(jù)計(jì)算功率和小帶輪轉(zhuǎn)速
可選用普通V帶 A型。
確定帶輪的基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)算帶速v
初選帶輪的基準(zhǔn)直徑：根據(jù)V帶帶型，確定小帶輪的直徑=75mm。
驗(yàn)算帶速v：
符合要求，帶速合適。
計(jì)算大帶輪基準(zhǔn)直徑
= =0.49875=152mm
根據(jù)資料圓整為=160mm
確定v帶的中心距a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度
根據(jù)式
0.7（+）≤≤2（+）
初定中心距為
=400mm
計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
=2x400+(75+160)+
=1173
選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度1250mm，帶長(zhǎng)修正系數(shù)=0.93
計(jì)算實(shí)際中心距a。
驗(yàn)算小帶輪包角
計(jì)算帶的根數(shù)z
計(jì)算單根V帶的額定功率。
由=75mm， =160mm和=2880r/min，得=1.00kw
知0.34， =0.98， =0.93。
于是
1.22kw
計(jì)算V帶根數(shù)z。
取4根
計(jì)算單根V帶的初拉力的最小值
已知V帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量q=0.1kg/m，所以
應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力。
計(jì)算壓軸力
壓軸力的最小值為
帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
帶輪采用鑄鐵，牌號(hào)為HT200
結(jié)構(gòu)可采用腹板式，大帶輪直徑=160mm，小帶輪=75mm
V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準(zhǔn)直徑有關(guān)。當(dāng)帶輪基準(zhǔn)直徑為2.5d(d為安裝帶輪的軸的直徑，mm)時(shí)，可采用實(shí)心式；當(dāng)mm時(shí)，可采用腹板式；當(dāng)mm，同時(shí)時(shí)，可采用孔板式；當(dāng)>300mm時(shí)，可采用輪輻式。所以本次采用腹板式，如圖3.4所示。
圖3.4 皮帶輪
3.5 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核
3.5.1軸的設(shè)計(jì)原則
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》，軸的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足下列幾方面的要求：
合理的結(jié)構(gòu)、足夠的強(qiáng)度、必要的剛度和振動(dòng)及良好的工藝性等。在設(shè)計(jì)軸時(shí)，除按工作能力準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上還需滿足下列要求：多數(shù)軸上零件不允許在軸上作軸向移動(dòng)，需要用軸向固定的方法使它們?cè)谳S上有確定的位置；為傳遞轉(zhuǎn)矩，軸上零件還應(yīng)作周向固定；軸的加工、熱處理、裝配、檢驗(yàn)、維修等都有良好的工藝性。
軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則：軸上零件的布置應(yīng)使軸受力合理；軸上零件的定位可靠，拆裝方便；軸應(yīng)采用各種應(yīng)力集中和提高軸疲勞強(qiáng)度結(jié)構(gòu)措施；應(yīng)具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，便于加工制造和保證精度；對(duì)于需求剛性大的軸，還應(yīng)從結(jié)構(gòu)上考慮減小軸的變形。確定各軸長(zhǎng)度時(shí)應(yīng)盡可能結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)還應(yīng)保證零件所需的滑動(dòng)距離，拆裝或調(diào)整所需空間，并注意轉(zhuǎn)動(dòng)零件不得與其他零件相碰。軸上所有零件都應(yīng)無過盈（即不太緊）地到達(dá)配合部位。為了減少加工工具的種類和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，軸上的倒角、圓角、鍵槽等應(yīng)盡可能取相同的尺寸。根據(jù)以上原則來確定軸的尺寸。
3.5.2 求粉碎機(jī)上軸的功率和轉(zhuǎn)矩
取V帶傳動(dòng)的效率為=0.95，一對(duì)滾動(dòng)軸承的效率為=0.99，
=P=40.950.99kw=3.76kw, =5800 r/min，
于是，
3.5.3 初步確定軸的最小直徑
選取軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。取=112，此軸最小直徑顯然是安裝動(dòng)齒盤與軸聯(lián)接的螺母的直徑。為了使所選軸直徑與動(dòng)齒盤的孔徑相適應(yīng)，根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度。選用軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)軸的截面上開有鍵槽時(shí)，應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度的削弱。對(duì)于直徑d>100mm的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大3%；有兩個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)增大7%。對(duì)于直徑d100mm的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大5%~7%；有兩個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)增大10%~15%。然后將軸徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)的直徑。這樣求出的直徑，只能作為承受扭矩作用的軸段的最小直徑。
3.5.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
為滿足動(dòng)齒盤的定位要求，在軸的左端必須有一定位螺母，并在軸的左端車制外螺紋，用于動(dòng)齒盤的緊固，同時(shí)也便于安裝與拆卸動(dòng)齒盤。根據(jù)前面計(jì)算的軸的最小直徑d=10mm,再根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》，可選定螺母的大小及型號(hào)為M10的六角螺母（GB6170-68）。為了滿足動(dòng)齒盤的軸向定位要求軸段右端制出一軸肩，并留螺紋退刀槽。 由上可確定=22mm，為滿足動(dòng)齒盤的定位要求，右側(cè)有一軸肩，初步選擇滾動(dòng)軸承，因?yàn)檩S承可只考慮徑向受力，故選用深溝球軸承，并由軸承產(chǎn)品目錄總初步選擇滾動(dòng)軸承為中窄6305（GB276-89），因此取=25mm。，由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知，軸右側(cè)也有一定位軸肩，以定位軸承，取=30mm。
圖3.5軸的結(jié)構(gòu)
確定軸上的圓角和倒角尺寸，取軸端倒角為2X45°，各軸肩處的圓角半徑為L(zhǎng)XL-16 如圖3.5所示。
3.5.5 求軸上的載荷
圖3.6軸的載荷分析
首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)，作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，對(duì)于6305（GB276-89）軸承，a=17mm。因此，作為簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距為L(zhǎng)=82mm+17mm=99mm。根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，做出軸的彎矩圖和扭矩圖。如圖3.6。
從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出中間截面為危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)將計(jì)算的危險(xiǎn)截面處的M、MH、MV。
表3.2軸上的載荷
載荷
水平面H
垂直面V
支反力F
761N
N
彎矩M
MH=34245N/mm
m
m
總彎矩
扭矩T
T2=131759.8N.mm
3.5.6 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面C）的強(qiáng)度。根據(jù)上表的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力
前面已經(jīng)選定軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)資料查得，故安全。
3.5.7 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度
1．危險(xiǎn)截面的判斷
截面A、Ⅱ、B只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過渡配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以截面A、Ⅱ、B均無需校核。
從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來看，截面Ⅲ和Ⅳ處的配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受載的情況來看，截面D上的應(yīng)力最大。截面Ⅲ上的應(yīng)力集中的影響和截面Ⅳ的相似，都不受扭矩作用，同時(shí)軸徑也較大，故不必做強(qiáng)度校核。截面D上雖然應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大（過盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端），故此截面也不需要校核。截面Ⅰ和Ⅵ顯然更不需要校核。且鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過盈配合的小，因此該州只需校核截面Ⅴ左右兩邊即可。
截面Ⅴ左側(cè)的
抗彎截面系數(shù)
抗扭截面系數(shù)
彎矩M為
截面上的彎曲應(yīng)力
截面上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力
軸的材料為45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì)處理
截面上由于軸肩形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及，按附表3-2查取
因，經(jīng)插值后可查得：
又由附圖3-2可得軸的材料敏性系數(shù)為
，，
故有效應(yīng)力集中系數(shù)按附表3-2為:
尺寸系數(shù)為
，
扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為
，
軸采用磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為
，
軸表面未經(jīng)強(qiáng)化處理，即，得綜合系數(shù)值為
碳鋼系數(shù)的確定
碳鋼的特性系數(shù)取為，
計(jì)算軸的疲勞安全系數(shù)為
截面右側(cè)
抗彎截面系數(shù)
抗扭截面系數(shù)
彎矩M及彎曲應(yīng)力為
扭矩T及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為
取過盈處的
插值法查得
軸按磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為
故的綜合系數(shù)為
所以軸在截面Ⅳ右側(cè)的安全系數(shù)為
故該軸在此截面的右側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的。本機(jī)無大的瞬時(shí)過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性，故可略去靜強(qiáng)度校核。至此,軸的校驗(yàn)結(jié)束,軸的校驗(yàn)合格。
3.6 鍵的選擇和校核
3.6.1 鍵的選擇
均為一般聯(lián)接，可選用普通平鍵。
安裝動(dòng)齒盤處鍵的選擇：
此處軸的直徑=22mm，鍵的截面尺寸為：寬度b=6mm,高度h=6mm,取鍵長(zhǎng)L=12mm.
與皮帶輪聯(lián)接的鍵的選擇：
此處軸徑為=22mm，同理選用鍵的寬度b=6mm,高度h=6mm,取鍵長(zhǎng)L=25mm.
3.6.2 鍵的校核
鍵、軸的材料都是鋼，鍵采用靜聯(lián)接，沖擊輕微。許用擠壓應(yīng)力=120～150Mpa,取=135Mpa。
鍵1的工作長(zhǎng)度l=L-b=12mm-8mm=4mm
鍵與齒盤的接觸高度k=0.5h=3mm
<
強(qiáng)度合適
鍵2的工作長(zhǎng)度l=L-b=25mm-6mm=19mm
鍵與皮帶輪的接觸高度k=0.5h=3mm
T——傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩，N·m
k——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度
l——鍵的工作長(zhǎng)度，mm
d——軸的直徑
3.7本章小結(jié)
動(dòng)齒盤直徑和粉碎室寬度的確定，；定齒盤的齒數(shù)和齒的尺寸的確定；篩網(wǎng)，進(jìn)料斗的設(shè)計(jì)和尺寸的確定；動(dòng)力裝置和傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算；軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核；軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；鍵的選擇和校核。
結(jié) 論
飼料機(jī)，它是利用擊碎原理來工作的。這次設(shè)計(jì)的爪式粉碎機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速達(dá)5800r/min，所以也可稱為高速粉碎機(jī)。
選擇粉碎方法的重要依據(jù)是被粉碎物料的物理性質(zhì)。被粉碎物料的硬度和脆性是考慮的重點(diǎn)。對(duì)于硬而脆的物料采用撞擊和擠壓較為有效，對(duì)于韌性物料，采用剪切和摩擦則更為有效。
飼料原料中，纖維含量較多的殼、皮及糠麩餅粕，選用以剪切、摩擦粉碎作用為主的飼料機(jī)較好。而脆硬的谷物原料采用偏心撞擊粉碎為主的錘片粉碎機(jī)就能滿足。一種通過擠壓和剪切作用為主的有支撐對(duì)輥式粉碎機(jī)，可以使谷物粉碎達(dá)到很高的效率。有資料顯示：在粉碎糧谷類原料時(shí)，滾石粉碎機(jī)的能耗低于撞擊作用為主的錘片粉碎機(jī)15%—85%，并且粒度更均勻。
飼料機(jī)內(nèi)，物料不僅受到撞擊作用，同時(shí)還受到強(qiáng)烈的摩擦、碾磨作用，因此齒爪式粉碎機(jī)不但比錘片式粉碎機(jī)的原料通用性更強(qiáng)，而且粉碎制品更細(xì)，粉碎更節(jié)能。特別在粉碎糠麩餅粕類原料時(shí)，愈加能夠體現(xiàn)出齒爪粉碎機(jī)粉碎制品比錘片式粉碎制品更細(xì)更均勻的特點(diǎn)。
這次設(shè)計(jì)的爪式粉碎機(jī)在進(jìn)料斗與進(jìn)料斗座之間安裝了流量插板，可隨時(shí)快速地控制進(jìn)料速度，從而進(jìn)一步確保粉碎的效率和工作的安全性。
不足之處是，由于動(dòng)齒盤的高速旋轉(zhuǎn)和動(dòng)齒與物料之間撞擊，還是無法避免飼料機(jī)的高噪音這項(xiàng)缺點(diǎn)。
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致 謝
本設(shè)計(jì)的完成是在我的指導(dǎo)老師劉亞娟老師的細(xì)心指導(dǎo)下進(jìn)行的，在每次設(shè)計(jì)遇到問題時(shí)，老師不辭辛苦的講解才使我的設(shè)計(jì)順利的進(jìn)行，從開始的資料搜集到最后設(shè)計(jì)的修改的整個(gè)過程中，花費(fèi)了劉老師很多的寶貴時(shí)間和精力，在此向?qū)煴硎局孕牡母兄x！劉老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和高度的責(zé)任心都將使學(xué)生受益終生！祝教授身體健康，工作如意、闔家歡樂。
在這四年的學(xué)習(xí)中結(jié)識(shí)的各位生活上和學(xué)習(xí)上的摯友讓我得到了人生最大的一筆財(cái)富。在此，也對(duì)他們表示衷心感謝，同時(shí)也感謝同學(xué)們的支持和幫助。最后，感謝母校為我們提供了豐富的學(xué)習(xí)資源和優(yōu)越的學(xué)習(xí)環(huán)境。
附 錄
1.生產(chǎn)操作
爪式粉碎機(jī)的正確操作是連續(xù)正常生產(chǎn)的保證。操作不正確或疏忽大意，是造成事故的主要原因。正確的操作和使用，也有利于提高生產(chǎn)能力。正確操作，就是嚴(yán)格按照設(shè)備的操作規(guī)程開啟設(shè)備和停止運(yùn)轉(zhuǎn)。操作規(guī)程是生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，并隨著設(shè)備的不斷改進(jìn)和提高，將逐步完善。
(1) 開車前準(zhǔn)備工作
a認(rèn)真檢查粉碎機(jī)的主要零件，如定齒、動(dòng)齒、篩片、軸承、V帶輪及V帶是否完好、檢查門和密封墊是否裝好，緊固螺栓等聯(lián)接件是否擰緊。主軸轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活（應(yīng)無卡阻碰撞和其他障礙物）。
b檢查機(jī)殼內(nèi)有無物料，若物料多，必須清理后方能開車。
c檢查輸送管路（尤其是彎管和水平關(guān)，有力堵塞、漏氣和蜜蜂不嚴(yán)等問題。
d軸承內(nèi)是否有足夠的潤(rùn)滑油脂。
e檢查輔助設(shè)備如進(jìn)料斗、出料斗插板導(dǎo)向條、流量插板等設(shè)備是否完好。
f檢查完上述工作并把發(fā)現(xiàn)的問題及時(shí)處理以后，方可開車。
(2) 啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)中注意事項(xiàng)
a準(zhǔn)備工作完成后、即可啟動(dòng)電機(jī)。電機(jī)啟動(dòng)后應(yīng)注意電機(jī)的啟動(dòng)電流、啟動(dòng)時(shí)間及空載電流是否符合電機(jī)特性表。
b設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，才能開動(dòng)喂料設(shè)備向粉碎機(jī)內(nèi)加料。喂料且可根據(jù)物料的粒度和含水量，予以增減。增減量可根據(jù)電機(jī)的電流來控制。
c操作時(shí)必須做到均勻、連續(xù)喂料，這樣可以提高產(chǎn)量。
d嚴(yán)防金屬物及不宜粉碎物進(jìn)入粉碎機(jī)內(nèi)。
e當(dāng)電動(dòng)機(jī)自動(dòng)停車時(shí)，需查明原因，嚴(yán)禁強(qiáng)行啟動(dòng)。
f當(dāng)發(fā)生以下情況時(shí)必須立即停止喂料，關(guān)閉電動(dòng)機(jī)。并進(jìn)行檢查和排除故障。
滾動(dòng)軸承溫度超過70度；
發(fā)現(xiàn)有不正常的聲音（如金屬的擦碰聲）和大量粉塵外漏；
設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)現(xiàn)有強(qiáng)烈震動(dòng)時(shí)應(yīng)立即停車；
(3) 停車
a先停喂料機(jī)，待粉碎機(jī)內(nèi)物料全部被粉碎并送出粉碎機(jī)，方可停機(jī)。
b停機(jī)后，打開檢查門，檢查動(dòng)齒、定齒、篩片等易損件的磨損情況，為下次開車做好準(zhǔn)備工作。
2.設(shè)備維護(hù)
爪式粉碎機(jī)在生產(chǎn)運(yùn)動(dòng)中，受到物料和高速氣流的沖擊、摩擦、碰撞和機(jī)器本身產(chǎn)生的震動(dòng)，使軸承、主軸、齒爪、等等部件磨損、變形、損壞以致失去正常的工作能力。因此應(yīng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行日常維護(hù)。以便預(yù)防設(shè)備過于地磨損和損壞，提高設(shè)備的完好率和延長(zhǎng)使用期；減少設(shè)備事故，提高設(shè)備的利用率；及時(shí)排除各種可能發(fā)生的事故，確保設(shè)備的安全運(yùn)行。
設(shè)備的定期檢修
定期檢修是根據(jù)設(shè)備零部件的磨損情況確定的，因此應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)時(shí)部件的磨損更換周期而建立小、中、大各種檢修制度。
(1) 小修時(shí)需修理檢查的項(xiàng)目（日常維護(hù)）
a檢查時(shí)擰緊已松動(dòng)的聯(lián)接螺栓。
b對(duì)磨損的齒爪進(jìn)行更換。更換齒爪時(shí)應(yīng)做到圓周方向一起進(jìn)行更換，以防失去平衡，在運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)。
c檢查并加足軸承座內(nèi)潤(rùn)滑油脂，隨時(shí)注意軸承溫度。
(2) 中修時(shí)需修理檢查的項(xiàng)目
a更換磨損的篩片。
b更換銷軸和銷軸上的螺母。
c檢查軸承座內(nèi)的潤(rùn)滑油是否變質(zhì)，如變質(zhì)應(yīng)立即清洗軸承并重新加足油脂。
(3) 大修時(shí)需修理檢查的項(xiàng)目
a更換軸承。
b檢查主軸無彎曲、裂痕和其他缺陷，進(jìn)行修復(fù)或更換。
c修整機(jī)殼。
d檢查修理電動(dòng)機(jī)。
e對(duì)大修后的爪式粉碎機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行調(diào)試。
3.篩網(wǎng)的修理和更換
篩網(wǎng)是由薄板鋼或鐵皮沖孔制成。當(dāng)篩網(wǎng)出現(xiàn)磨損或被異物擊穿時(shí)，若損壞面積不大，可用鉚補(bǔ)或錫焊的方法修復(fù)；若大面積損壞，應(yīng)更換新篩。安裝篩網(wǎng)時(shí)，應(yīng)使篩孔帶毛刺的一面朝里，光面朝外，篩片和篩圈要貼合嚴(yán)密。環(huán)篩篩片在安裝時(shí)其搭接里層茬口應(yīng)順著旋轉(zhuǎn)方向以防物料在搭接處卡住。
4.V帶的張緊與維護(hù)
V帶工作一段時(shí)間后，會(huì)因塑性變形而松弛，使初拉力F0降低，影響帶的正常工作傳動(dòng)；為此必須重新張緊。常見的張緊裝置有三種；
a定期張緊裝置：用定期調(diào)節(jié)中心距的方法，常見的有滑道式和擺架式兩種，通過調(diào)節(jié)螺釘來調(diào)整。
b自動(dòng)張緊裝置：利用電機(jī)自重，使帶始終在一定的張緊力下工作。
c張緊輪張緊裝置：當(dāng)中心距不可調(diào)節(jié)時(shí)，為使V帶只受單向彎曲，可采用張緊輪裝置，張緊一般在松邊內(nèi)側(cè)，并盡量靠近大帶輪，以免小輪包角減少太多，且應(yīng)使其直徑小于帶輪直徑。
d帶傳動(dòng)安裝時(shí)，兩帶輪軸應(yīng)互相平行，各帶輪相對(duì)應(yīng)的V型槽對(duì)稱平面應(yīng)重合，其誤差不得超過20，以防帶側(cè)面加劇磨損。
e定期檢查V帶：如發(fā)現(xiàn)有的帶松弛或損壞，并影響運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力傳動(dòng)，應(yīng)全部更換新帶。新舊帶不能同時(shí)使用。
f帶避免與酸，堿，油污等接觸，工作溫度不超過60度。
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