徐欣-棉桿粉碎機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)PAGEIII目錄摘要 Ⅲ關(guān)鍵詞 ⅢAbstract ⅢKeywords Ⅲ1前言 11.1設(shè)計(jì)的目的與意義 11.2秸稈粉碎機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀 11.2.1國(guó)外粉碎機(jī)械的發(fā)展?fàn)顩r 11.2.2國(guó)內(nèi)粉碎機(jī)械現(xiàn)狀 12總體設(shè)計(jì)方案 22.1設(shè)計(jì)原則 22.2設(shè)計(jì)原理 23總體方案確定 33.1傳動(dòng)裝置的確定 33.2輸送裝置和喂入裝置的確定 33.3切碎裝置的確定 43.4粉碎裝置的確定 43.4粉碎裝置的確定 43.5總裝配圖的設(shè)計(jì) 44性能指標(biāo)和技術(shù)參數(shù) 55各裝置的參數(shù)選擇和計(jì)算 55.1喂料輥的設(shè)計(jì)計(jì)算 55.2滾筒、托輥、張緊輪和輸送帶設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)計(jì)算 65.3切碎裝置的設(shè)計(jì) 65.3.1切碎軸的設(shè)計(jì) 65.3.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 75.3.3切碎刀的設(shè)計(jì) 75.4切碎部分傳動(dòng)設(shè)計(jì) 75.4.1傳動(dòng)方式的選擇 75.4.2帶及帶輪的設(shè)計(jì) 85.4.3鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 105.4.4直齒圓錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 115.4.5直齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 135.4.6傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 145.4.7聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算 195.5錘片式粉碎機(jī)主要參數(shù)的設(shè)計(jì) 205.5.1回轉(zhuǎn)直徑與粉碎室寬度 205.5.2粉碎功率的確定 205.5.3進(jìn)料口的設(shè)計(jì) 205.5.4錘片的選擇 215.5.5錘片的數(shù)量和分布 225.5.6錘片排列方式的確定 225.6切碎部分傳動(dòng)設(shè)計(jì) 235.6.1電機(jī)的選擇 235.6.2傳動(dòng)比的分配 235.6.3帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 245.6.4軸的選擇計(jì)算與校核 256機(jī)架的設(shè)計(jì) 277風(fēng)機(jī)的選擇 278結(jié)論 28參考文獻(xiàn) 28致謝 29附錄 30棉桿粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)摘要棉稈資源作為一種重要的生物質(zhì)能源，在我國(guó)產(chǎn)量巨大，但至今卻一直沒(méi)有得到充分利用，因此設(shè)計(jì)出的一種對(duì)棉稈進(jìn)行切碎、粉碎處理的機(jī)械可以很好地解決此問(wèn)題。目前，棉稈的處理方法很多，可以直接燃燒，還田堆肥，作工業(yè)原料等等，除了直接焚燒外其它的都需要經(jīng)過(guò)切碎粉碎處理。本文通過(guò)比較國(guó)內(nèi)外棉桿粉碎機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，針對(duì)目前棉桿粉碎機(jī)的主要缺陷，詳細(xì)介紹了棉稈粉碎機(jī)的粉碎原理，同時(shí)闡明了盤(pán)刀式棉桿切碎機(jī)的工作機(jī)理，通過(guò)對(duì)不同粉碎方式的比較確定了粉碎方案，根據(jù)生產(chǎn)能力要求，對(duì)粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。文中還對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，并對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行了總結(jié)。關(guān)鍵字棉桿；切碎；錘片粉碎T(mén)hedesignofthecottonstalkhammermillAbstractThecottonstalkisanimportantsourceofbiomassenergy,andthereisagreatdealofitinourcountry,whichhasnotbeenmadeuseofwellnowadays.Sowecandealwiththeproblembydesigningamachinetocutupandcrushthecottonstalk.Atpresent,therearemanywaystodealwiththecottonstalk,wecanburnitdirectly,compostingfield,makeitasanindustrialrawmaterialetc,allofthemneedtomakesizereductionexceptburningitdirectly.Thispaper,accordingtomakingacomparisonoftheadvantagesanddisadvantagesofthecottonstalkhammermillanditsmaindefectsinandoutofourcountry,introducesthefracturemechanismsofthesizereductiondetailedly,andatthesametimeexplicatestheworkingmechanismoftheshreddingmachine.Itshowsafinalsizereductionwaybycomparingdifferentones,designsthestructureofthemillaccordingtoproductioncapacityrequirements.Andthearticlealsodesignsandcalculatesthetransmission.Atlast,itsumsupthewholeprocess.KeywordsCottonstalk;Cutup;HammermillPAGE81前言1.1設(shè)計(jì)的目的與意義人類(lèi)為了自身的生存和發(fā)展，不斷尋找新的能源，以減少或替代一次性能源的消耗。在各種可再生能源中，生物質(zhì)是儲(chǔ)存太陽(yáng)能的惟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(zhì)資源在全球資源利用中的地位是越來(lái)越來(lái)重要，它又是惟一的一種既可再生又可直接貯存與運(yùn)輸?shù)哪茉?，是僅次于煤炭、石油和天然氣的第四大能源資源，約占全球總能耗的l4%。這在發(fā)展中國(guó)家則更為突出，生物質(zhì)能占總能耗的35%。我國(guó)是發(fā)展中國(guó)家，各類(lèi)農(nóng)作物秸稈資源相當(dāng)豐富，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2003年產(chǎn)出量就多達(dá)6.4億t（錢(qián)湘群2003），而棉桿在秸稈資源中占著很大一部分比重，現(xiàn)在，隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的進(jìn)步與發(fā)展，產(chǎn)出量應(yīng)該遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出這個(gè)數(shù)。然而，大量的秸稈資源又沒(méi)有得到很好的利用，因此，秸稈資源大量過(guò)剩的問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。目前，利用生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)，將豐富的秸稈資源變廢為寶，轉(zhuǎn)換為優(yōu)質(zhì)燃料，是國(guó)內(nèi)解決秸稈浪費(fèi)問(wèn)題的一個(gè)很好的方法。在轉(zhuǎn)換秸稈之前，需要秸稈粉碎機(jī)將秸稈粉碎。因此，棉桿粉碎機(jī)對(duì)于我國(guó)綠色農(nóng)業(yè)的發(fā)展有著不可替代的作用。1.2秸稈粉碎機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀1.2．1國(guó)外粉碎機(jī)械的發(fā)展?fàn)顩r美國(guó)、加拿大等國(guó)家的小麥、玉米秸稈大部分用于還田。國(guó)外的莖稈還田機(jī)具結(jié)構(gòu)大多為立式結(jié)構(gòu)，具有機(jī)具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，作業(yè)效率高等特點(diǎn)。同時(shí)還有對(duì)秸稈根部進(jìn)行處理加工的整株秸稈粉碎還田機(jī)具。目前國(guó)外莖稈還田機(jī)具普遍向?qū)挿?、與大馬力輪式拖拉機(jī)配套的方向發(fā)展，寬幅秸稈粉碎還田機(jī)具采用液壓折疊的方式進(jìn)行運(yùn)輸。寬幅秸稈粉碎還田機(jī)具在小范圍的工作面內(nèi)可以單獨(dú)仿形，保證工作面內(nèi)秸稈留茬高度一致。如美國(guó)約翰·迪爾公司，其莖稈切碎還田機(jī)幅寬由1．2m到5．4m，配套動(dòng)力由50kW到l80kW的規(guī)格齊全。其工作幅寬為5．4m的秸稈切碎還田機(jī)由三個(gè)分體組成，左右兩個(gè)分體可以折疊，并可以單獨(dú)隨地仿形。日本采用的是在半入式聯(lián)合收割機(jī)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(jī)占優(yōu)勢(shì)的情況下，西歐國(guó)家還重視生產(chǎn)小型粗飼料粉碎機(jī)，其特點(diǎn)是體積小、重量輕、動(dòng)力消耗小。意大利塞科公司生產(chǎn)的小型粗飼料粉碎機(jī)的粉碎刀片沿螺旋線分布，機(jī)具振動(dòng)小，粉碎均勻；英國(guó)艾里溫公司生產(chǎn)的38MKⅡ型草捆粉碎機(jī)，粉碎轉(zhuǎn)子只有六個(gè)鉸鏈錘片，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率達(dá)2t/h，粉碎室的結(jié)構(gòu)和性能繼續(xù)改進(jìn)提高。1.2.2國(guó)內(nèi)粉碎機(jī)械現(xiàn)狀近年來(lái)，隨著農(nóng)作物秸稈飼料資源的大力開(kāi)發(fā)和利用，我國(guó)秸稈飼料加工機(jī)械發(fā)展迅速。概括起來(lái)主要有以下幾種。1.秸稈切碎機(jī)該機(jī)又稱(chēng)鍘草機(jī)，主要用來(lái)切斷莖稈，如谷草、稻草、麥秸及玉米秸等，較適用于作物乳熟期的青貯，其主要特點(diǎn)是機(jī)型簡(jiǎn)單、功耗低、生產(chǎn)率較高，但是，秸稈飼料切碎機(jī)在加工過(guò)程中一般無(wú)法破碎秸稈的莖節(jié)。經(jīng)牲畜消化試驗(yàn)表明，秸稈鍘切后可部分程度地提高采食量，但不能提高秸稈消化率，存在較大浪費(fèi)。2.秸稈飼料粉碎機(jī)粉碎機(jī)按結(jié)構(gòu)形式的不同分為4種類(lèi)型，主要有錘片式、勁錘式、爪式和對(duì)輥式。目前，秸稈飼料粉碎多采用錘片式粉碎機(jī)。3.秸稈飼料揉碎機(jī)揉碎機(jī)是我圍近年來(lái)研制的一種新機(jī)型。它采用介于鍘切和粉碎兩種機(jī)械加工方式之間的一種新型加工方式。作物秸稈經(jīng)過(guò)揉碎機(jī)被加工成絲狀，完全破壞了莖節(jié)的結(jié)構(gòu)，并被切成8～1Ocm的碎段，使牲畜采食的適口性大為改進(jìn)，其全株采食率也從原來(lái)的50％提高到95％以上。根據(jù)加T過(guò)程不同，又可分為揉搓機(jī)和揉切機(jī)兩種。4.其他秸稈切碎、粉碎機(jī)目前秸稈飼料加工機(jī)械（孟海波2002）存在的主要問(wèn)題是無(wú)論是性能上還是可靠性均較差，而且秸稈加工機(jī)具主要工作部件制造質(zhì)量低。因此秸稈飼料加工機(jī)械的發(fā)展動(dòng)向可以為1)進(jìn)一步改進(jìn)和完善現(xiàn)有機(jī)型，改善加工機(jī)的通用性，鍘草機(jī)和揉碎機(jī)實(shí)現(xiàn)系列化，各種機(jī)型的主要工作部件實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，如粉碎機(jī)和揉搓機(jī)的錘片、揉切機(jī)的刀片等；2)提高機(jī)械制造質(zhì)量，延長(zhǎng)機(jī)械部件的工作壽命；3)不斷改進(jìn)粉碎室結(jié)構(gòu)和性能。設(shè)計(jì)使用加工質(zhì)量高、能耗低的開(kāi)式粉碎室是發(fā)展的方向；4)逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械作業(yè)的自動(dòng)化和半自動(dòng)化，進(jìn)而降低秸稈飼料加工作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，朝著大功率、大型聯(lián)合機(jī)械作業(yè)方向發(fā)展；5)因玉米秸、麥秸和稻草等秸稈形態(tài)、物理機(jī)械特性各不相同，應(yīng)根據(jù)作物秸稈的不同和地區(qū)特點(diǎn)而設(shè)計(jì)加工適應(yīng)性較強(qiáng)的機(jī)具。多功能秸稈加工機(jī)械以及精加工機(jī)械有待于進(jìn)一步研制和開(kāi)發(fā)。然而，國(guó)內(nèi)秸稈粉碎機(jī)仍然擺脫不了一些技術(shù)問(wèn)題的困擾。其問(wèn)題是機(jī)具性能較差、可靠性偏低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，調(diào)整使用不便，生產(chǎn)率低，針對(duì)性不強(qiáng)等。因此，國(guó)內(nèi)迫切需要進(jìn)一步提高和完善秸稈粉碎機(jī)的性能，而棉桿粉碎機(jī)是秸稈粉碎機(jī)中不可替代的重要部分?；谶@樣的重要地位，本論文著重對(duì)棉桿粉碎機(jī)進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)，希望在棉桿粉碎機(jī)領(lǐng)域研制出能耗低、生產(chǎn)效率高的機(jī)器，在棉桿粉碎機(jī)領(lǐng)域探索出一條道路。2總體方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)原則該機(jī)由傳動(dòng)裝置、輸送裝置、喂入裝置、切碎裝置、粉碎裝置以及機(jī)架等主要部件組成，實(shí)現(xiàn)喂料、送料、進(jìn)料、切碎、粉碎、出料等功能。整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸合理。喂料平穩(wěn)流暢，功耗小，切碎粉碎效果理想。2.2工作原理本機(jī)通過(guò)帶輪傳動(dòng)將電動(dòng)機(jī)動(dòng)力分別傳遞給傳動(dòng)裝置和切碎、粉碎裝置。傳動(dòng)裝置中，首先通過(guò)錐齒輪換向，將垂直的動(dòng)力輸入轉(zhuǎn)換為水平動(dòng)力輸出，在水平動(dòng)力輸出軸上安裝有兩個(gè)齒輪，在另一與輸送裝置連接的平行軸上同樣安裝兩個(gè)齒輪。通過(guò)這兩對(duì)齒輪嚙合控制輸送裝置的進(jìn)料速度從而實(shí)現(xiàn)棉桿的切碎。輸送裝置為帶式輸送，棉桿物料在皮帶上隨皮帶運(yùn)動(dòng)，皮帶上方有撥料輥，其外圈布滿撥絲。物料在撥絲的作用下進(jìn)入喂料輥，喂料輥分布在輸送裝置和切碎裝置之間，分上、下喂料輥，上喂料輥可以根據(jù)物料大小上下移動(dòng)。物料在喂入輥的緊壓和推力作用下進(jìn)入切碎裝置被切碎，進(jìn)而在重力的作用下落入切向式粉碎機(jī)粉碎室進(jìn)行粉碎，經(jīng)螺旋布置錘片粉碎后在風(fēng)機(jī)輔助吹動(dòng)下出料，實(shí)現(xiàn)整個(gè)喂料、送料、進(jìn)料、切碎、粉碎、出料過(guò)程。3總體方案確定3.1傳動(dòng)裝置的確定 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)目的主要有兩個(gè)：1）將電機(jī)的動(dòng)力傳遞給輸送裝置、喂入裝置、切碎裝置和粉碎裝置；2）按切碎粉碎等的長(zhǎng)度要求達(dá)到速度匹配。3.2輸送裝置和喂入裝置的確定1—輸送帶2—撥料輥3—棘輪喂入輥圖1切碎部分傳動(dòng)裝置俯視圖Figure1theverticalviewofthetransmissiondeviceofthecuttingpieces輸送裝置采用圓筒帶式輸送方式，把棉桿平放在帶上后，隨帶前進(jìn)，在帶中間安裝有一撥料輥，撥料輥上遍布撥料絲。在輸送帶和切碎口之間安裝一對(duì)喂入輥，喂入輥?zhàn)鱿鄬?duì)回轉(zhuǎn)時(shí)，把輸送帶傳送的棉桿擠壓夾持后，送入到切碎口，這樣能保證棉桿切割連續(xù)，均勻，切割質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高，且自動(dòng)化程度明顯提高。其中，上喂入輥采用壓簧式固定方式，使得上喂入輥可以隨喂入棉桿直徑的大小上下調(diào)節(jié)，使得進(jìn)料裝置更靈活多變。1—滾筒2—托輥3—張緊輪4—撥料輥5—棘輪喂入輥圖2傳動(dòng)裝置側(cè)視圖Figure2thesideviewofthetransmissiondevice3.3切碎裝置的確定目前，秸稈切碎方式主要有盤(pán)刀式切碎和滾刀式切碎兩種。在研究棉稈等硬莖桿切碎時(shí)將兩種切碎方式進(jìn)行了比較，滾刀式切碎滑切作用強(qiáng)，切割阻力小，但切碎體不能自動(dòng)拋出，刀片剛度差，不適合硬莖桿切碎。盤(pán)刀式切碎相反，有較好的推擠作用，刀具強(qiáng)度大，有很強(qiáng)的切碎效果，也不影響切碎物的排出，適用于棉桿等硬莖桿作物的切碎。盤(pán)刀式切碎中又可以根據(jù)刀具的形狀分為錘片式切碎、旋轉(zhuǎn)刀切碎和直刃刀切碎三種方式。錢(qián)湘群早在2003年就做了對(duì)直刃刀切碎、螺旋刀切碎和錘片切碎3種不同切碎方式的比較試驗(yàn)：在相同轉(zhuǎn)速下，直刃刀切碎的單位質(zhì)量棉桿能耗最低。根據(jù)實(shí)際情況，結(jié)合制造，清洗，磨刀等方面因素，采用直刃型刀切碎更有利，因此，經(jīng)過(guò)比較選擇了直刃刀切碎作為棉稈切碎的設(shè)計(jì)方案。3.4粉碎裝置的確定粉碎裝置采取錘片式粉碎，因?yàn)殄N片式粉碎機(jī)具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、用途廣泛、生產(chǎn)率高、易于控制產(chǎn)品粒度、無(wú)空轉(zhuǎn)損傷等特點(diǎn)。考慮到此處結(jié)構(gòu)緊湊，易于布置各機(jī)構(gòu)等條件，采取切向喂入式結(jié)構(gòu)。3.5總裝配圖的設(shè)計(jì)根據(jù)以上各部分裝置的選擇設(shè)計(jì)，可以確定總裝配圖如下所示。圖3總裝配圖Figure3assemblydrawing4性能指標(biāo)和技術(shù)參數(shù)外形尺寸：304517951690mm；生產(chǎn)率：5000Kg/h；適用對(duì)象：棉桿類(lèi)硬莖稈；粉碎粒度：≤30mm；刀具轉(zhuǎn)速：500r/min；主軸轉(zhuǎn)速：1911r/min；電機(jī)型號(hào)：切碎部分電機(jī)Y200L-8；粉碎部分電機(jī)Y200L2-2；電機(jī)功率：切碎部分電機(jī)15kW；粉碎部分電機(jī)37kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速：切碎部分電機(jī)750r/min；粉碎部分電機(jī)3000r/min；日工作時(shí)間：8小時(shí)；棉桿密度：275kg/5各裝置的參數(shù)選擇與計(jì)算5.1喂料輥的設(shè)計(jì)計(jì)算主動(dòng)喂入輥采用棘齒式喂入輥，棘齒式喂入輥?zhàn)ト∧芰?qiáng)，夾持作物穩(wěn)定可靠，下喂入輥通過(guò)鏈輪和主輸送帶鏈聯(lián)結(jié)，固定在機(jī)架1上，上喂入輪固定在機(jī)架2上，機(jī)架2安裝在機(jī)架1的滑槽內(nèi)，用彈簧聯(lián)結(jié)，當(dāng)喂入量過(guò)大時(shí)，上喂入輥可以上下浮動(dòng)，最大浮動(dòng)量50mm,這樣可以防止喂入棉桿過(guò)厚時(shí)被堵死。而Q=60式中：k——?jiǎng)拥兜臄?shù)量a——喂入口的寬度，單位m,b——喂入口的高度，單位ml——切碎長(zhǎng)度，單位mn——喂入輥轉(zhuǎn)速，單位r/minr——棉桿的密度，單位Kg/m3由已知條件Q=5000kg/h,r=275kg/，k=2，a=0.4m，b=0.02m，l=0.3m，代入Q=60中，得n=63.1r/min。動(dòng)刀轉(zhuǎn)速取經(jīng)驗(yàn)值n=500r/min，則切碎機(jī)構(gòu)與喂入機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比為i=n/n=500/63.1=7.9，由l=式中，k——?jiǎng)拥兜臄?shù)量，d——喂入輥的直徑，單位m，——打滑系數(shù)，0.05~0.07i——切碎器主軸轉(zhuǎn)速與喂入輥轉(zhuǎn)速的比值，即n/n由已知條件，取切碎長(zhǎng)度為300mm，，k=2，=0.06，則代入公式l=，得d=160.6mm，因此，喂入輥的直徑為160.6mm。棘輪齒高h(yuǎn)=5mm，棘輪齒距p=25mm，棘輪傾角=15，寬度l=420mm。5.2滾筒、托輥、張緊輪和輸送帶設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)喂入輥規(guī)格選滾筒長(zhǎng)420mm,滾筒直徑180mm。滾筒主動(dòng)端與傳動(dòng)系統(tǒng)的第二輸送軸相連，一端套有鏈輪，通過(guò)鏈傳動(dòng)帶動(dòng)另一滾筒運(yùn)動(dòng)。張緊輪同樣是一小鏈輪，這在前面?zhèn)鲃?dòng)系統(tǒng)中已經(jīng)設(shè)計(jì)過(guò)，尺寸相同。鏈輪主要通過(guò)一根小軸固定在機(jī)架上，內(nèi)嵌圓珠滾子軸承。托輥采用一棍式，中間有一根軸，軸承內(nèi)嵌，托輥直徑120mm,寬度420mm.承載段兩根，回程段一根。輸送帶的機(jī)構(gòu)最為簡(jiǎn)易，由橡膠制成覆蓋層，纖維帆布或鋼絲繩制成帶芯骨架層，用粘結(jié)劑制成隔離層，將帶芯粘合在一起即成。l=+2850=2204.3mm。5.3切碎裝置的設(shè)計(jì)5.3.1切碎軸的設(shè)計(jì)因?yàn)榍兴檩S和錐齒輪軸的動(dòng)力都是帶輪將電機(jī)的動(dòng)力傳遞過(guò)來(lái)的，所以P=14.25kW，。先按式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3，取A=112,于是得d=A其中：P——輸出軸上的功率，單位kWn——軸的轉(zhuǎn)速，單位r/min把已知數(shù)據(jù)代入計(jì)算得d=34.21mm輸出軸的最小直徑顯然是安裝帶輪處的軸的直徑，故最小直徑為34.21mm，根據(jù)實(shí)際需要，取。圖4切碎軸圖示Figure4thechoppingaxis5.3.2軸的結(jié)構(gòu)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度：由于Ⅰ-Ⅱ段上安裝帶輪，為使帶輪軸向固定，在Ⅰ-Ⅱ段右端需制出一軸肩。故，。在Ⅱ-Ⅲ軸右端安裝一軸承，初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承主要受徑向力，同時(shí)少量軸向力，故選深溝球軸承，參照工作要求并根據(jù)，選用輕窄（2）系列6216系列深溝球軸承。其尺寸dDB=80mm140mm26mm。取。軸Ⅲ-Ⅳ的右端同樣安裝一深溝球軸承，尺寸、型號(hào)與左端軸承同樣，軸承右邊均有軸承端蓋。軸Ⅳ-Ⅴ的右端安裝切碎刀盤(pán)，，。按,查手冊(cè)的平鍵截面bh=16mm10mm(GB1096-79)，平鍵長(zhǎng)125mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，配合為H7/n6；同樣，刀盤(pán)與軸的聯(lián)結(jié)，選用平鍵為bh=18mm11mm，平鍵長(zhǎng)40mm。確定軸上的圓角和倒角尺寸：取軸端倒角為245°，其他圓角為2°。5.3.3切碎刀的動(dòng)刀轉(zhuǎn)速v最小為12m/s時(shí)，刀具的切碎效果才能實(shí)現(xiàn)（ChattopadhyayPS等，1999）。因?yàn)閯?dòng)刀轉(zhuǎn)速為500m/s，所以。所以動(dòng)刀半徑。由進(jìn)料口尺寸寬度400mm,高度20mm及輸送帶的寬度428mm，設(shè)計(jì)刀的參數(shù)如下：刀采用直刃型，半徑655mm,刀厚10mm，刀寬45mm,材料為65Mn,調(diào)質(zhì)處理，刃口淬火，硬度為HRC62-65。圖5切刀圖示Figure5thecutter5.4切碎部分傳動(dòng)設(shè)計(jì)5.4.1傳動(dòng)方式的選擇帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、造價(jià)低廉以及緩沖吸振等特點(diǎn)，在近代機(jī)械中被廣泛采用。在帶傳動(dòng)中，常用的有平帶傳動(dòng)、V帶傳動(dòng)。多楔帶傳動(dòng)和同步帶傳動(dòng)等。 平帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，帶輪也容易制造，在傳動(dòng)中心距較大的情況下應(yīng)用較多。V帶傳動(dòng)允許的傳動(dòng)比較大，結(jié)果比較緊湊。多楔帶兼有平帶和V帶的優(yōu)點(diǎn)。因外V帶多已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化且大量生產(chǎn)，所以在本設(shè)計(jì)中被采用。根據(jù)棉桿切碎機(jī)的作業(yè)習(xí)慣及載荷變動(dòng)系數(shù)（濮良貴等2005），確定工作情況系數(shù)K=1.2，因外電機(jī)的功率P=15kW，所以，計(jì)算功率P=KP=1.215kW=18kW5.4.2帶及帶輪的設(shè)計(jì)根據(jù)計(jì)算功率P=18kW和轉(zhuǎn)速n=500r/min(電機(jī)經(jīng)減速器減速后)，查表選用C型。根據(jù)帶型、轉(zhuǎn)速初步初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑d=200mm。驗(yàn)算帶速vV=因?yàn)?m/s<v<30m/s，故V帶合適。計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑：d=id=1200mm=200mm而根據(jù)0.7（d+d）a2（d+d）初定a=500mm。計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度：L=2所以帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度L=1800mm。計(jì)算實(shí)際中心距：，取=583。驗(yàn)算小帶輪上的包角： 計(jì)算V帶的根數(shù)z： 1)計(jì)算單根V帶的額定功率Pr 由d=200mm，n=500r/min，查表得P=5.6kW，，，，于是 2)計(jì)算V帶的根數(shù) 所以取四根帶，即z=4。計(jì)算單根V帶的初拉力的最小值（F）：已經(jīng)C型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量q=0.3Kg/m，所以651.1N應(yīng)使帶的實(shí)際拉應(yīng)力F>651.1N計(jì)算壓軸力F：壓軸力的最小值為5.4.3鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算鏈傳動(dòng)是屬于帶有中間撓性的嚙合傳動(dòng)，與摩擦傳動(dòng)的帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)無(wú)彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，因而能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，傳動(dòng)效率較高；張緊時(shí)作用于軸上的徑向壓力較小，結(jié)構(gòu)較緊湊；能在高溫及速度較低的情況下工作；鏈傳動(dòng)安裝制造精度要求低，成本低廉。主要用于要求工作可靠，且兩軸相距較遠(yuǎn)，以及其他不宜用齒輪傳動(dòng)的地方。選擇鏈齒輪齒數(shù)：取小鏈輪齒數(shù)z=19，大鏈輪的齒數(shù)z。確定計(jì)算功率：由表查得，由圖查得，單排鏈，則計(jì)算功率為選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距：根據(jù)及，查圖可選20A-1。查表得節(jié)距為P=31.75mm。計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距：初選中心距。取。相應(yīng)的鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)為：取鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)節(jié)。查表得到中心距計(jì)算系數(shù)，則鏈傳動(dòng)的最大中心距為：計(jì)算鏈數(shù)v，確定潤(rùn)滑方式：由v=0.9m/s和鏈號(hào)20A-1,查圖可知應(yīng)采用滴油潤(rùn)滑。計(jì)算壓軸力：有效圓周力為：鏈輪水平布置時(shí)的壓軸力系數(shù)，則壓軸力為5.4.4直齒圓錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算選定精度等級(jí)、材料及齒數(shù)：1）根據(jù)實(shí)際工況，定義選用7級(jí)精度2）大、小齒輪均選用40Cr，硬度為280HBS。3）小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)。按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)： 由已有計(jì)算公式進(jìn)行試算，即確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值：1）試選載荷系數(shù)2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：，3）選取齒寬系數(shù)4）查得材料的彈性影響系數(shù)5）按齒面硬度查得大、小齒輪的接觸接觸疲勞強(qiáng)度極限6）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：7）查得接觸疲勞壽命系數(shù)8)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力：取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，則代入計(jì)算：1）試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小值：2)計(jì)算圓周速度v：。3）計(jì)算齒寬b：4）計(jì)算齒寬與齒高之比：模數(shù)齒高 5）計(jì)算載荷系數(shù)： 根據(jù)v=4m/s，7級(jí)精度，由圖查得動(dòng)載荷系數(shù)； 直齒輪； 使用系數(shù)； 用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱(chēng)布置時(shí)，， 由，，查得；故載荷系數(shù) 6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑： 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)：彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為：確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值： 1）查得大、小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 2）取彎曲疲勞壽命系數(shù) 3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力：取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，得4）計(jì)算載荷系數(shù)K。5）查取齒形系數(shù)。查表得6）查取應(yīng)力校正系數(shù)查表得7）計(jì)算大、小齒輪的并加以比較，=因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)的錐齒輪的大小是相同是，所以的值也是一樣的。代入計(jì)算：因此選取m=2.5，這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。幾何尺寸計(jì)算：分度圓直徑齒錐距R：，齒寬：取，根據(jù)，得。5.4.5直齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算本機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中包含兩對(duì)直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)，直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算原理與直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算類(lèi)似，在此不在累贅，只將兩對(duì)直齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果及結(jié)構(gòu)圖列在說(shuō)明書(shū)中。第一對(duì)直齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)：模數(shù)m=3，大、小齒輪齒數(shù)，，分度圓直徑，，中心距，齒輪寬度，取齒寬，。第二對(duì)直齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)：模數(shù)m=3，大、小齒輪齒數(shù)，，分度圓直徑，，中心距，齒輪寬度，取齒寬，。5.4.6傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算錐齒輪傳動(dòng)軸（軸1）的設(shè)計(jì)計(jì)算：假設(shè)聯(lián)軸器的傳遞效率=0.99，帶輪傳動(dòng)的效率是0.95，則輸出軸上的功率P=0.95P其中：P——電機(jī)輸出功率，單位kW——聯(lián)軸器的傳遞效率。把已知數(shù)據(jù)帶入可得P=150.990.95=14.1075kW已知輸出軸轉(zhuǎn)速n=500r/min,初步確定軸的最小直徑先按式初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表取=112,于是得其中：P——輸出軸上的功率，單位kWn——軸的轉(zhuǎn)速，單位r/min把已知數(shù)據(jù)帶入式4-6得：輸出軸的最小直徑顯然是安裝帶輪處的軸的直徑，故最小直徑為34.10mm，根據(jù)帶輪直徑，取。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：1）擬定軸上零件的裝配方案：根據(jù)各種方案分析比較，選用如下圖4所示圖6軸1的機(jī)構(gòu)示意圖Figure6Schematicdiagramofaxis1根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度：為了滿足V帶輪的軸向定位要求，Ⅰ-Ⅱ軸段右端需制出一軸肩，故?、?Ⅲ軸的直徑d=72mm.；軸左端用螺釘和端蓋固定。帶輪與軸配合的長(zhǎng)度=134mm，為了保證螺釘和端蓋能密切地和帶輪側(cè)面接觸，故Ⅱ-Ⅲ段的長(zhǎng)度應(yīng)比略短一些，取=70mm。初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)，選用52215圓錐滾子軸承。其尺寸dDB=75mm110mm10mm，，取=58mm,。軸承左端安裝有軸承端蓋。Ⅳ-Ⅴ處安裝錐面齒輪，尺寸為，。為了軸向固定錐齒輪，在錐齒輪的左端安裝有一套筒。其中，套筒直徑與Ⅲ-Ⅳ段直徑相同，即為75mm，套筒長(zhǎng)25mm。錐齒輪的右端需制出一軸肩，所以，，，。Ⅵ-Ⅶ截面處裝有軸承，直徑和一樣，等于75mm，。軸上零件的周向定位：帶輪、錐齒輪與軸均采用平鍵聯(lián)結(jié)。在Ⅰ-Ⅱ處，按,查手冊(cè)的平鍵截面bh=16mm10mm(GB1096-79)，平鍵長(zhǎng)125mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，配合為H7/n6;同樣，錐齒輪與軸的聯(lián)結(jié)，選用平鍵為bh=28mm16mm，平鍵長(zhǎng)10mm，錐齒輪與軸的配合為H7/m6。確定軸上的圓角和倒角尺寸：取軸端倒角為245°，其他圓角為2°。直齒圓柱齒輪傳動(dòng)軸（軸2）的設(shè)計(jì)計(jì)算：由前面求得P=14.1kW假設(shè)軸1錐齒輪的傳動(dòng)效率是0.95，則P=0.95P=13.4kW。已知轉(zhuǎn)速n=500r/min初步確定軸的最小直徑：先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表取=112,于是得其中：P——輸出軸上的功率，單位kWn——軸的轉(zhuǎn)速，單位r/min把已知數(shù)據(jù)帶入得輸出軸的最小直徑顯然是安裝帶輪處的軸的直徑，故最小直徑為33.52mm，根據(jù)實(shí)際需要，取。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：1）擬定軸上零件的裝配方案：根據(jù)各種方案分析比較，選用如下圖5所示：圖7軸2的機(jī)構(gòu)示意圖Figure7Schematicdiagramofaxis2根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度：此軸是從右往左裝配。初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)，選擇30210圓錐滾子軸承，其尺寸dDB=50mm90mm20mm，右端裝有軸承端蓋。軸承左邊裝配有一圓柱齒輪2，為方便圓柱齒輪定位，齒輪與軸承之間有一圓柱套筒。圓柱齒輪左邊用套筒起定位作用。軸Ⅵ-Ⅶ段另一端也安裝有另一圓柱齒輪1，其左右兩邊分別是軸肩和圓柱套筒定位，。Ⅴ-Ⅵ段需要制出一軸肩，故?、?Ⅵ軸的直徑，。軸Ⅳ-Ⅴ段安裝一圓錐滾子軸承，由，選擇52216圓錐滾子軸承，其尺寸dDB=80mm115mm10mm。軸。在Ⅲ-Ⅳ段安裝一錐齒輪，為軸向定位錐齒輪，Ⅰ-Ⅱ軸段右端需制出一軸肩，故?、?Ⅲ軸的直徑d=96mm.。，l=25mm，，。錐齒輪、圓柱齒輪與軸均采用平鍵聯(lián)結(jié)。在Ⅲ-Ⅳ處錐齒輪與軸的聯(lián)結(jié)，按,查手冊(cè)的平鍵截面bh=28mm16mm(GB1096-79)，平鍵長(zhǎng)100mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，配合為H7/k6;同樣，圓柱齒輪1、2與軸的聯(lián)結(jié)，根據(jù)均選用平鍵為bh=14mm9mm，平鍵長(zhǎng)均為50mm,錐齒輪與軸的配合為H7/m6。確定軸上的圓角和倒角尺寸：取軸端倒角為245°，其他圓角為2°。輸出軸（軸3）的設(shè)計(jì)計(jì)算：輸出軸上的功率P、轉(zhuǎn)速n：由前面求得P=0.95P=13.4kW假設(shè)軸2上圓柱直齒齒輪的傳動(dòng)效率是0.97，則P=0.97P=13.0kW，n=n=63.1。初步確定軸的最小直徑:先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表取=112,于是得其中：P——輸出軸上的功率，單位kWn——軸的轉(zhuǎn)速，單位r/min在這里，取最大n=63.1r/min，把已知數(shù)據(jù)帶入上式中得輸出軸的最小直徑顯然是安裝軸承處的軸的直徑，故最小直徑為66.15mm，根據(jù)實(shí)際需要，取。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):1）擬定軸上零件的裝配方案：根據(jù)各種方案分析比較，選用如下圖6所示圖8軸3的機(jī)構(gòu)示意圖Figure8Schematicdiagramofaxis3根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度：此軸是從右往左裝配。初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有軸向力和少量徑向力的作用，故選單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)，選擇30214圓錐滾子軸承，其尺寸dDB=70mm125mm24mm，右端裝有軸承端蓋。為軸向定位軸承，Ⅲ-Ⅳ段右端需制出一軸肩。Ⅳ-Ⅴ段安裝有齒輪1、2和一個(gè)軸環(huán)，齒輪、軸環(huán)與軸的聯(lián)結(jié)均為鍵聯(lián)結(jié)。其中，軸環(huán)可以在鍵槽內(nèi)自由滑動(dòng)。齒輪1左端制出軸肩起軸向固定，齒輪2右端用螺釘和套筒固定，起定位作用。，，，。軸肩，。軸Ⅰ-Ⅱ段用來(lái)裝配輸送裝置的套筒，兩邊用套筒固定，根據(jù)輸送裝置算的尺寸，，。在軸Ⅰ-Ⅱ段，套筒左邊還安裝一鏈輪，鏈輪同樣用套筒定位，在軸最左端安裝有軸承，根據(jù)，選擇30214圓錐滾子軸承，其尺寸dDB=70mm125mm24mm。軸承左端有端蓋。圓柱齒輪和塑料套筒與軸均采用平鍵聯(lián)結(jié)。按,查手冊(cè)的平鍵截面bh=22mm14mm(GB1096-79)，軸Ⅰ-Ⅱ段的平鍵長(zhǎng)215mm，Ⅱ-Ⅲ段平鍵長(zhǎng)306mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，配合為H7/n6。確定軸上的圓角和倒角尺寸：取軸端倒角為245°，其他圓角為2°。5.4.7聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算聯(lián)軸器是機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中常用的部件，主要來(lái)連接軸與軸，或軸與其他回轉(zhuǎn)部件。以傳遞運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)矩。根據(jù)棉桿切碎機(jī)切碎時(shí)對(duì)軸沖擊較小，工作過(guò)程比較穩(wěn)定等實(shí)際工況要求，聯(lián)軸器選用目前較常用的凸緣式剛性聯(lián)軸器，材料采用碳鋼。載荷計(jì)算：公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩，查表得工作情況系數(shù)，故計(jì)算轉(zhuǎn)矩為型號(hào)選擇：型號(hào):YL10公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩/(N·m):630許用轉(zhuǎn)速[n]/(r/min):6000軸孔直徑、:48軸孔長(zhǎng)度:112D:160D:130轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I/(Kg·m2):0.112重量m/Kg:12.46根據(jù)上面技術(shù)參數(shù)可知，該聯(lián)軸器符合標(biāo)準(zhǔn)。減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算： 電機(jī)轉(zhuǎn)速，帶輪轉(zhuǎn)速。 所以減速器的傳動(dòng)比，因此，選擇ZDY125-1.5-單級(jí)硬齒面直齒圓柱齒輪減速器。5.5錘片式粉碎機(jī)主要參數(shù)的設(shè)計(jì)5.5.1回轉(zhuǎn)直徑與粉碎室寬度在已知所需生產(chǎn)率的情況下，可以利用經(jīng)驗(yàn)公式式中G——為生產(chǎn)能力t/hD——為轉(zhuǎn)子直徑mL——為轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度m——為物料粉碎前的密度t/m3，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取0.26t/m3由于生產(chǎn)能力G=18.2m3/h，經(jīng)計(jì)算，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子直徑D=500mm，轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度L=800mm，粉碎室寬度B=900mm。5.5.2粉碎功率的確定在已知錘片的最大回轉(zhuǎn)直徑D和粉碎室寬度B的乘積可由以下經(jīng)驗(yàn)公式求得（機(jī)械工程手冊(cè)第11卷）：式中KC——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，常用Kc=0.55~0.75N——粉碎機(jī)功率kwu——錘片回轉(zhuǎn)線速度m/s；粉碎秸稈時(shí)u一般取50m經(jīng)計(jì)算取N=30kw，故選擇電動(dòng)機(jī)的功率和型號(hào)。再根據(jù)高速旋轉(zhuǎn)的要求，選擇了Y200L2-2型電動(dòng)機(jī)。滿載轉(zhuǎn)速為3000r/min。5.5.3進(jìn)料口的設(shè)計(jì)進(jìn)料口的位置對(duì)機(jī)器的喂入性能有很大的影響。喂料方式可分為切向喂料或軸向喂料。本粉碎機(jī)采用的是切向喂料方式。切向喂料又分三種情況：喂入方向與錘片末端運(yùn)動(dòng)軌跡相交、相切或想離。相交或相切時(shí)，錘片對(duì)物料的抓取性能良好，但如果相交過(guò)過(guò)深容易出現(xiàn)返料現(xiàn)象，機(jī)器負(fù)荷波動(dòng)很大。喂入線與錘片運(yùn)動(dòng)軌跡想離時(shí)，雖不返料，但物料也不易被錘片抓取，喂入性能差。所以本次設(shè)計(jì)選取的是相交式的設(shè)計(jì)。圖9喂入方向與錘片運(yùn)動(dòng)軌跡的相圖9喂入方向與錘片運(yùn)動(dòng)軌跡的相對(duì)位置Figure9feedingdirectionandthetrajectoryofthehammer5.5.4錘片的選擇粉碎機(jī)錘片的形狀有多種，見(jiàn)圖8。其中以長(zhǎng)方形錘片的使用壽命長(zhǎng)；階梯型錘片性能好；銳角形錘片適用于粉碎纖維較多的飼料；組合型錘片適用于粉碎骨頭、貝殼和礦物。a-長(zhǎng)方形錘片b-階梯形錘片c-銳角形錘片d-組合形錘片圖10錘片的形狀Figure10theshapeofthehammer錘片的厚度根據(jù)粉碎飼料的種類(lèi)選用；谷物用=2~4mm；各種作物莖稈用=5~6mm；骨頭、貝殼等用=6~10mm。故根據(jù)經(jīng)驗(yàn)去錘片厚度=5mm。錘片粉碎用65Mn鋼，兩段工作區(qū)熱處理后硬度HRC56~62。根據(jù)粉碎任務(wù)，確定選b型階梯形的錘片，其示意圖如圖9。圖11錘片圖11錘片F(xiàn)igure11thehammer錘片的尺寸可由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：D為轉(zhuǎn)子直徑，a，b，u為上圖所示尺寸經(jīng)過(guò)計(jì)算，確定a=115mm，b=50mm，u=38.5mm。5.5.5錘片的數(shù)量和分布轉(zhuǎn)子上錘片的多少對(duì)粉碎效率及粒度有較大的影響，每個(gè)錘片所負(fù)擔(dān)的工作區(qū)域與密度有關(guān)，合理的錘片數(shù)據(jù)由正交試驗(yàn)得到，并以錘片密度來(lái)衡量，我國(guó)實(shí)行的是低密度用于粗粉碎，高密度用于細(xì)粉碎。有試驗(yàn)得知，錘片密度與轉(zhuǎn)子直徑也有關(guān)系，關(guān)系式為：式中B——粉碎室寬度(m)；D——轉(zhuǎn)子直徑(m)；z——錘片數(shù)；b——錘片厚度(m)；ε——為常數(shù)，一般取1.0~2.3由于錘片厚度b=5mm，經(jīng)過(guò)估算，取ε=2.08，比較合適，得到z=36。5.5.6錘片排列方式的確定目前錘片式粉碎機(jī)的錘片排列方式中，主要有螺旋線排列，對(duì)稱(chēng)排列，交錯(cuò)排列三種。三種排列的優(yōu)缺點(diǎn)如下表：排列方式缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)螺旋線排列會(huì)將物料推向粉碎室的一側(cè)，錘片磨損不均勻，平衡性差。錘片在轉(zhuǎn)子上排列均勻，相鄰兩錘片的水平距離相等，對(duì)物料的重復(fù)打擊次數(shù)少。對(duì)稱(chēng)排列兩個(gè)錘片走一條直線，重復(fù)打擊次數(shù)增多。要想提高效率，就得增加錘片數(shù)目，增大了易損件的數(shù)量及鋼材消耗。平衡性能好，物料在粉碎室內(nèi)分布均勻。交錯(cuò)排列物料在粉碎室內(nèi)有向兩側(cè)推移的現(xiàn)象，兩側(cè)錘片磨損快。錘片合力作用在一平面內(nèi)，平衡性能好，機(jī)器工作時(shí)振動(dòng)小。綜合各方面的情況考慮發(fā)現(xiàn)，螺旋線排列的錘片分布比較合適本次設(shè)計(jì)，故選用錘片螺旋線排列，如下圖所示。圖12錘片轉(zhuǎn)子Figure12therotorofthehammers5.6切碎部分傳動(dòng)設(shè)計(jì)5.6.1電動(dòng)機(jī)的選擇在前面5.5.2粉碎機(jī)功率的確定中已經(jīng)確定了Y200L2-2型電動(dòng)機(jī)5.6.2傳動(dòng)比的分配已知所選電機(jī)轉(zhuǎn)速n1為3000r/min。主軸轉(zhuǎn)速可由如下公式求得：式中：u為錘片回轉(zhuǎn)線速度（m/s）D為轉(zhuǎn)子工作直徑（m）N為主軸轉(zhuǎn)速（r/min），所以傳動(dòng)比。由于粉碎機(jī)傳動(dòng)只有一個(gè)帶傳動(dòng)，故無(wú)需再分配傳動(dòng)比。5.6.3帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算功率Pca：由表（8-7）(濮良貴等2001)查得工作情況系數(shù)Ka=1.2。故Pca=Ka×P=44.4kw。根據(jù)Pca和n1，由圖8-11(濮良貴等2001)選用B型帶。帶輪的基準(zhǔn)直徑：由表8-6(濮良貴等2001)和8-7(濮良貴等2001)取小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1=140mm，取從動(dòng)輪帶輪直徑為dd2。根據(jù)公式，故根據(jù)表8-8(濮良貴等2001)取dd2=224mm根據(jù)式8-13(濮良貴等2001)驗(yàn)算帶速因此帶速合適。確定V帶中心距和基準(zhǔn)長(zhǎng)度：根據(jù)公式確定中心距，代入數(shù)據(jù)得：，初步確定中心距a0=520mm根據(jù)式8-20(濮良貴等2001)計(jì)算所需要的帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度：數(shù)據(jù)代入計(jì)算:Ld0=1608.3mm。由表8-2(濮良貴等2001)選取基準(zhǔn)長(zhǎng)度=1800mm。按式8-21(濮良貴等2001)計(jì)算實(shí)際的中心距：數(shù)據(jù)代入得：a=617mm。驗(yàn)算小帶輪包角：數(shù)據(jù)代入得此帶輪的包角合適。計(jì)算V帶的根數(shù)Z：由式8-22(濮良貴等2001)知式中：Kα——考慮包角不同時(shí)的影響系數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)包角系數(shù)KL——考慮帶的長(zhǎng)度不同時(shí)影響系數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)長(zhǎng)度系數(shù)P0——單根V帶的基本額定功率ΔP0——計(jì)入傳動(dòng)比的影響時(shí)，單根V帶額定功率的增量查表8-5(濮良貴等2001)得Kα=0.99查表8-2(濮良貴等2001)得KL=0.95查表8-4a(濮良貴等2001)得P0=9.62kw查表8-4b(濮良貴等2001)得ΔP0=0.56，將所得數(shù)據(jù)代入計(jì)算得Z≈4.64，取Z=5根。計(jì)算軸上的預(yù)緊力Fo：預(yù)緊力公式式中：q為單位長(zhǎng)度的質(zhì)量查表8-3(濮良貴等2001)得q=0.18kg/m，所以應(yīng)使實(shí)際初拉力F0>(F0)min。計(jì)算軸壓力Fp：壓軸力的最小值是經(jīng)過(guò)以上計(jì)算，知帶輪的基準(zhǔn)直徑取值可行。 故dd2=220mm，dd1=140mm，Ld=1800，a=616，Z=5，F(xiàn)0=395N，F(xiàn)p=3941N。帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算：已知，選用電動(dòng)Y200L2-2的軸徑為d=55mm，對(duì)于小帶輪在電動(dòng)機(jī)上的結(jié)構(gòu)應(yīng)該緊湊，故選用實(shí)心式，大帶輪選擇相似設(shè)計(jì)，也為實(shí)心式。查表8-10(濮良貴等2001)知，普通V帶輪的截面尺寸為：基準(zhǔn)寬度bd=14mm基準(zhǔn)線上槽深hamin=3.5mm基準(zhǔn)線下槽深hfmin=10.8mm槽間距e=19±0.4mm第一槽對(duì)稱(chēng)面至端面的距離fmin=11.5mm帶輪寬B=(Z-1)e+2f=99mm外徑da=dd+2ha=130mm槽角φ=34o5.6.4軸的選擇計(jì)算與校核V帶傳動(dòng)效率取η=0.96，則P2=P1×η=37×0.96=35.52kwN2=1911r/min初步確定軸最小直徑：先按公式15-2(濮良貴等2001)初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3(濮良貴等2001)，取A0=126，于是得：mm輸出軸的最小直徑是軸的第一段，它和帶輪過(guò)盈配合。按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算：這種方法是只按軸所受的扭矩來(lái)計(jì)算軸的強(qiáng)度；如果還受有不大的彎矩時(shí)，則用降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的辦法予以考慮。在作軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通常用這種方法初步估算軸徑。之后對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度的校核時(shí)按照彎扭強(qiáng)度計(jì)算，強(qiáng)度不夠再進(jìn)行調(diào)整。軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為：式中：——扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa；——軸所受的扭矩，N·mm；——軸的抗扭截面系數(shù)，mm3；——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa；——軸傳遞的功率，kW；——軸的轉(zhuǎn)速，r/min。實(shí)心軸的抗扭截面系數(shù)計(jì)算式為：式中：d—軸的直徑；由公式可得軸的直徑得：35.52mm。這樣求出的直徑，只能作為承受扭矩作用的最小直徑dmin，取dmin=40mm。Ⅰ-Ⅱ之間裝帶輪，Ⅱ-Ⅲ之間裝軸承端蓋，Ⅲ-Ⅳ之間裝軸承和套筒，Ⅵ-Ⅶ之間裝軸承。根據(jù)周向定位要求確定各段長(zhǎng)度與直徑：1.為了滿足軸上帶輪的配合并符合最小直徑要求，設(shè)計(jì)DⅠ-Ⅱ=40mm，LⅠ-Ⅱ=135帶輪右邊軸端固定用軸肩固定，所以選擇DⅡ-Ⅲ=50mm，LⅡ-Ⅲ=49mm。2.初步選擇滾動(dòng)軸承。根據(jù)DⅡ-Ⅲ=50mm，設(shè)計(jì)DⅢ-Ⅳ=55mm，因此選用深溝球軸承6311型。其尺寸的d×D×B=55mm×120mm×29mm。取L3.由于Ⅳ-Ⅴ段是為與轉(zhuǎn)子配合的軸，結(jié)合轉(zhuǎn)子的尺寸和壁厚，所以取=869mm，設(shè)計(jì)D=654.軸Ⅴ-Ⅵ左邊設(shè)計(jì)軸肩，目的是做轉(zhuǎn)子的軸端固定。取DⅤ-Ⅵ=75，設(shè)計(jì)LⅤ-Ⅵ=12mm。5.軸Ⅵ-Ⅶ是為了安裝軸承用的，故同樣取DⅥ-Ⅶ=50mm，LⅥ-Ⅶ=34mm設(shè)計(jì)的軸總長(zhǎng)為1145mm。如下圖所示。圖13粉碎軸Figure13thehammeraxis按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度：通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面即危險(xiǎn)截面處的強(qiáng)度，取α=0.8，W=0.1d3故安全。6機(jī)架的設(shè)計(jì)機(jī)架和箱體等零件，在一臺(tái)機(jī)器的總質(zhì)量中占有很大的比例，同時(shí)在很大程度上影響著機(jī)器的工作精度及抗振性能。所以正確選擇機(jī)架和箱體等零件的材料和正確設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)形式及尺寸，是減小機(jī)器質(zhì)量、節(jié)約金屬材料、提高工作精度、增強(qiáng)機(jī)器剛度及耐磨性等的重要途徑。機(jī)架對(duì)剛度要求較高，同時(shí)兼顧考慮經(jīng)濟(jì)性，機(jī)架材料選用鑄鐵，局部對(duì)剛度要求較高的采用鑄鋼，所以，初步選定適用角鐵。機(jī)架部分地方需要安裝軸承的部件，所以傳動(dòng)裝置那一部分的機(jī)架采用肋板式布置，這樣不但增加強(qiáng)度和剛度，而且避免材料的浪費(fèi)。7風(fēng)機(jī)的選擇風(fēng)機(jī)要根據(jù)粉碎機(jī)所需風(fēng)量，系統(tǒng)設(shè)計(jì)產(chǎn)量，提升高度等因素選擇，一般為高壓風(fēng)機(jī)，但風(fēng)量必須滿足粉碎機(jī)及系統(tǒng)的需求(儲(chǔ)備系數(shù)不小于1.1)。良好的輔助吸風(fēng)系統(tǒng)可使粉碎機(jī)產(chǎn)量提高20%以上，并且避免篩孔堵塞和后續(xù)工序的結(jié)露現(xiàn)象，當(dāng)然也應(yīng)避免過(guò)大的吸風(fēng)量造成無(wú)謂的動(dòng)力消耗，因而合理配置粉碎機(jī)輔助吸風(fēng)系統(tǒng)具有重要的意義。采用輔助吸風(fēng)來(lái)提高粉碎機(jī)產(chǎn)量的基本要素一般有兩個(gè)：一是氣流必須從進(jìn)料口或進(jìn)風(fēng)口涌入粉碎室，并通過(guò)篩孔排出，這樣的氣流才可成為提高粉碎機(jī)產(chǎn)量的有效氣流；二是為了較明顯地提高產(chǎn)量，有效氣流的風(fēng)量必須足夠大。因此，在進(jìn)行輔助吸風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，必須綜合考慮各種因素，才能使輔助吸風(fēng)系統(tǒng)發(fā)揮應(yīng)有的作用（唐軍2007）。8結(jié)論本論文主要全面闡述了棉桿粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)意義及棉桿粉碎技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的狀況，著重介紹了棉桿粉碎機(jī)設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)原理和整體結(jié)構(gòu)，在科學(xué)分析和參閱很多資料基礎(chǔ)上，確定了各部件參數(shù)，提出了關(guān)于本設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)方案。本機(jī)主要有輸送裝置、喂入裝置、切碎裝置、粉碎裝置和機(jī)架等組成。其中輸送裝置采用新型圓管帶式輸送，運(yùn)行可靠，維修費(fèi)用低，甚至可以做到不停機(jī)更換零部件和修補(bǔ)輸送帶，給完全生產(chǎn)帶來(lái)極大好處。棉桿切碎機(jī)的設(shè)計(jì)中，喂入裝置是一個(gè)關(guān)鍵部位，關(guān)系到整機(jī)的切碎效率和質(zhì)量等技術(shù)問(wèn)題。本機(jī)喂入裝置采用棘齒喂入輥，抓取能力強(qiáng)，夾持持久，能連續(xù)把棉桿輸送到切料口處。上喂入采用彈簧拉緊，遇到物料層過(guò)厚時(shí)，可往上浮動(dòng)，防止喂入卡死，和以前機(jī)器相比有明顯優(yōu)勢(shì)。切割采用圓盤(pán)刀直刃型切割。本機(jī)的粉碎裝置從原理和結(jié)構(gòu)上看，粉碎機(jī)的工作部件為轉(zhuǎn)子，主要起粉碎作用的是錘片，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速屬于高速轉(zhuǎn)動(dòng)，又因?yàn)殄N片采用螺旋布置，能將物料推向一側(cè)。出料裝置采用風(fēng)機(jī)輔助吹送。參考文獻(xiàn)[1]北京有色冶金設(shè)計(jì)研究院編．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四版第4卷．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002，16-40[2]程堯，方雷，石報(bào)榮．農(nóng)作物秸稈物料特性及粉碎設(shè)備的研究．貴州大學(xué)學(xué)報(bào),2009,26(3):86-89[3]段宏兵，陳學(xué)庚，李亞雄．莖稈切碎還田機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用前景．新疆農(nóng)機(jī)化，2003，2：57-58[4]馮新生,李成文,王月珍．9ZRF-500型鍘切揉搓粉碎機(jī)設(shè)計(jì)．設(shè)計(jì)與制造,2006,12:68[5]哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室編．理論力學(xué)．2002，267-273.[6]姬江濤，李慶軍，蔡葦．刀具布置對(duì)莖稈切碎還田機(jī)械振動(dòng)的影響．農(nóng)機(jī)化研究，2003，4：63-64[7]劉江龍，李彥．1076型聯(lián)合收割機(jī)莖稈切碎器．現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2003，9：34-35[8]馬洪亮．免耕播種機(jī)玉米秸稈根茬切斷裝置的研究．北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2006[9]孟海波，曲峻嶺，劉依．我國(guó)秸稈飼料加工機(jī)械現(xiàn)狀及發(fā)展．農(nóng)機(jī)化研究，2002，4：29-31[10]濮良貴，紀(jì)名剛．機(jī)械設(shè)計(jì)．高等教育出版社，2005，369-374[11]丘潤(rùn)生，李廣明．機(jī)械制圖．中國(guó)建材工業(yè)出版社，2003，3-5[12]錢(qián)湘群．秸稈切