塊狀物質滾筒回轉式粉碎機結構設計【說明書+CAD】

塊狀物質滾筒回轉式粉碎機結構設計【說明書+CAD】,說明書+CAD,塊狀,物質,物資,滾筒,回轉,粉碎機,結構設計,說明書,仿單,cad 畢業(yè)論文（設計） 題 目 塊狀物質滾筒回轉式粉碎機結構設計 系 部 機械工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 年級 學生姓名 學 號 指導教師 塊狀物質滾筒回轉式粉碎機結構設計 專業(yè)：機械設計制造及其自動化 【摘 要】：文章首先介紹了非金屬礦物的現(xiàn)狀及一些相關內容，然后說明粉碎機的發(fā)展史以及目前國內現(xiàn)狀和未來的發(fā)展方向，并根據(jù)產品的性能等要求，說明產品的設計方案由來。在粉碎機的設計過程中，對主要的部件進行了詳細的設計，并根據(jù)粉碎機的性能確定了V帶、齒輪、電機、軸的具體參數(shù)。再根據(jù)這些參數(shù)繪制出了粉碎機的裝配圖，同時論文對其他的部件也進行了說明，如：進料口、攪拌棒等。此產品的主要優(yōu)點在于物料粉碎均勻，能耗低等。詳細信息請參考本文。 【關鍵詞】：塊狀物質 粉碎機 攪拌棒 結構設計 Rod mill structure design of clumps of vertical mixing Major: Mechanical Engineering and automation 【Abstract】This article first introduces the status of non-metallic minerals and some related content, then explain the history of the development of mill and the present situation and the future development direction, and according to the product performance requirements, design scheme of product origin. In the design process of mill, has carried on the detailed design to the main component, and the specific parameters of V belt, gear, shaft, motor was determined according to the performance of crusher. According to these parameters to draw the assembly drawing mill, at the same time, the other parts are also described, such as: inlet, a stirring bar. The main advantage of this product is to crush materials uniform, low energy consumption. Detailed information please refer to this article. 【Key words】: bulk material mill stirring rod structure design 目 錄 1 前 言 1 1.1緒論 1 1.2 破碎機的分類及工作原理詳解 1 2 粉碎機的工作原理和構造 4 2.1概述 4 2.2破碎機的工作原理與結構 4 2.3粉碎機的發(fā)展方向 5 2.4本次設計思路 6 3粉碎機的理論與要求 6 3.1非金屬性能 6 3.2粉碎機的工作原理 7 4粉碎機動力機構設計 9 4.1動力系統(tǒng)選擇依據(jù) 9 4.2動力選型 10 第5章 傳動系統(tǒng)設計 11 5.1常見機構的特點和應用 11 5.2傳動機構的確定 13 5.3帶傳動計算 13 5.3.1計算設計功率Pd 13 5.3.2選擇帶型 13 5.3.3確定帶輪的基準直徑并驗證帶速 14 5.3.4確定中心距離、帶的基準長度并驗算小輪包角 15 5.3.5確定帶的根數(shù)z 16 5.3.6確定帶輪的結構和尺寸 16 5.3.7確定帶的張緊裝置 16 5.3.8計算壓軸力 16 6 離合器的選擇設計 18 6.1恒定距離合器設計計算 18 6.1.1選型 18 4.1.2恒定距電磁離合器的動作特性 18 6.1.3離合器的計算轉矩 18 6.1.4離合器的外徑 18 6.1.5離合器的壓緊力 19 6.1.6線圈槽高度 19 6.1.7磁軛底部厚度 19 6.1.8銜鐵厚度 19 7 軸的設計計算 20 8 鍵的校核 24 8.1根據(jù)軸的直徑選擇鍵 24 8.2校核鍵的承載能力 24 9 軸承的潤滑及密封 25 10 粉碎機的主體設計 25 10.1中心軸及攪拌棒 26 10.2進料口和出料口 26 10.3攪拌棒 27 10.4旋轉擋板 27 10.5機架裝置 28 總 結 29 參考文獻 30 致 謝 31 31 1 前 言 1.1緒論 隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，礦產資源的綜合利用技術與其產業(yè)迅猛前進，到1999年我國已建成10 879座國有大中型礦山和227 854個鄉(xiāng)鎮(zhèn)集體企業(yè)，全國礦石采掘總量超過50億噸，礦業(yè)總產值為4 000億元。 物料的破碎是許多行業(yè)(如冶金、礦山、建材、化工、陶瓷筑路等)產品生產中不可缺少的工藝過程。由于物料的物理性質和結構差異很大,為適應各種物料的要求,破碎機的品種也是五花八門的。就金屬礦選礦而言,破碎是選礦廠的首道工序,為了分離有用礦物,不但分為粗碎、中碎、細碎,而且還要磨礦。因為破碎是選礦廠的耗能大戶(約占全廠耗電的50%),為了節(jié)能和提高生產效率,所以提出了“多碎少磨”的技術原則。這使破碎機向細碎、粉碎和高效節(jié)能方向發(fā)展。 另外隨著工業(yè)自動化的發(fā)展,破碎機也向自動化方向邁進(如國外產品已實現(xiàn)機電液一體化、連續(xù)檢測,并自動調節(jié)給料速率、排礦口尺寸及破碎力等)。隨著開采規(guī)模的擴大,破碎機也在向大型化發(fā)展,如粗碎旋回破碎機的處理能力已達6000th。至于新原理和新方式的破碎(如電、熱破碎)尚在研究試驗中,暫時還不能用于生產。對粗碎而言,目前還沒有研制出更新的設備以取代傳統(tǒng)的顎式破碎機和旋回式破碎機,主要是利用現(xiàn)代技術,予以改進、完善和提高耐磨性,達到節(jié)能、高效、長壽的目的。細碎方面新機型更多些?？偟膩砜?值得提出的有:顎式破碎機、圓錐破碎機、沖擊式破碎機和輥壓機。而應用最廣泛的就是鄂式破碎機。 1.2 破碎機的分類及工作原理詳解 專業(yè)的礦山機械行業(yè)用的碎石機可分為：鄂式破碎機，錘式破碎機，復合式破碎機，輥式破碎機，沖擊式破碎機，石頭破碎機，反擊式破碎機等。 1、鄂式破碎機：顎式破碎機具有破碎比大、產品粒度均勻、結構簡單、工作可靠、維修簡便、運營費用經(jīng)濟等特點。 2、錘式破碎機：（環(huán)錘式破碎機）簡稱：錘破，主要適用于破碎各種脆性材料的礦物。被破碎物料為煤、鹽、白亞、石膏、明礬、磚、瓦、石灰石等。 3、反擊式破碎機：簡稱反擊破，適用于破碎中硬物料，如水泥廠的石灰石破碎，具有生產能力大，出料粒度小的優(yōu)點。 4、復合式破碎機：簡稱（復合破）適用于建材、礦業(yè)、冶金、化工工業(yè)破碎石灰石、熟料、煤及其它礦石。特點：生產能力大；破碎比高，能耗低；密封性好，運轉平穩(wěn)；維護方便。 5、輥式破碎機：對輥破碎機（輥式破碎機,對輥式破碎機）供選礦、化學、水泥、建筑材料等工業(yè)部門中碎和細碎各種中等硬度以下的礦石和巖石之用。 6、沖擊式破碎機：又稱制砂機，廣泛適用于各種巖石、磨料、耐火材料、水泥熟料、石英石、鐵礦石、混凝土骨料等多種硬、脆物料的中碎、細碎（制砂粒）。HX系列沖擊式破碎機（制砂機）對建筑用砂、筑路用砂石優(yōu)為適宜。 7、破碎塊料所用的方法？ 破碎塊料所用的方法（見圖）有： ①壓碎。將塊料置于兩個平面之間,施加壓力,塊料因應力超過其抗壓強度而破碎。此法適用于破碎堅硬的物料。 ②劈裂。塊料受帶有尖棱的工作面的擠壓，因擠壓力作用面上的拉應力超過大塊物料抗拉強度而被劈裂。脆性物料的抗拉強度比抗壓強度小得多，故宜采用劈裂。 ③折斷。使塊料受到彎曲，因彎曲應力超過物料的抗彎強度而破碎。在多數(shù)情況下，塊料的破碎是上述各種方法綜合作用的結果，僅有主次之分。在生產中可根據(jù)物料的性質（主要是硬度及韌度）來選擇破碎的方法。 9、破碎過程的能耗分析 破碎過程消耗大量的機械能。 大部分能量消耗在物料的變形和裂縫的形成，僅一小部分用于形成固體自由表面。1867年，雷廷格爾 (P.R.vonRittinger)提出“面積說”，認為：“破碎過程的功耗與破碎過程中物料新生成的表面積成正比?！?874年基爾皮喬夫 (В.Л.кирпичёв)、1885年基克（F.Kick）提出“體積說”，認為“破碎時的功耗與被破碎物料的體積或重量成正比”,適用于粗碎作業(yè)。1950年邦德(F.C.Bond)和王仁東提出了“裂縫說”,認為：“破碎過程功耗與物料在破碎過程中所形成的裂縫長度成正比”，成為現(xiàn)在廣泛應用的破碎“第三理論”，適用于中、細碎作業(yè)。 礦石和物料的破碎難易度,取決于其物理-機械性質和本身的裂隙。通常以可碎性表示。方法有二： ① 可碎性系數(shù)法 同一破碎機在同樣條件下破碎不同礦石時處理能力之比?？伤樾韵禂?shù)為破碎機在同樣條件下破碎待定礦石的處理能力和破碎機破碎中硬礦石的處理能力的比值,通常以石灰石作為標準中硬礦石,其可碎性系數(shù)為1。 ② 功指數(shù)法 用雙擺錘式?jīng)_擊試驗機測定礦石或物料的沖擊破碎功指數(shù)，并用功指數(shù)大小表示其可碎性。 破碎機的效率通常用比功耗表示，即破碎一噸礦石功耗的大小(kW·h)。把粒度上限為900～1200mm顆粒群破碎到粒度上限為25mm顆粒群的比功耗約為1.5～3kW·h。通常選礦廠破碎作業(yè) (包括篩分和運輸)的能量消耗約占選礦廠總能量消耗的10％左右。 輸入破碎機的能量消耗于發(fā)生聲、熱、破碎機零件和部件的磨損、機械傳動系統(tǒng)的摩擦損失、電氣損失和使礦石產生微裂縫及形成新表面等方面。除最后兩項為有用功外，其他都屬于能量的無益損耗。60年代中期以來正研究新的破碎方法，如熱電、激光、高速氣流、減壓等。 2 粉碎機的工作原理和構造 2.1概述 粉碎機是一種較古老的粉碎機械。破碎機的主要優(yōu)點是：結構簡單，機體緊湊輕便，價格低廉，工作可靠，調整破碎比較方便，破碎時過粉碎現(xiàn)象少，能粉碎粘濕物料。正由于輥式破碎機具有上述優(yōu)點，目前仍有一些工業(yè)部門使用，且有新的改進和發(fā)展。輥式破碎機的缺點是：生產能力低，要求將物料均勻連續(xù)地喂到輥子全長上，否則輥子磨損不均，且所得產品粒度也不易均勻，需要經(jīng)常修理。對于光面輥式破碎機，喂入料塊的尺寸要比輥子的直徑小得多，故不能破碎大塊物料，也不宜破碎堅硬物料，通常作中硬或松軟物料的中、細碎。齒面輥式破碎機雖然可以鉗進較大的料塊，但也限于中碎時使用，而且料塊的抗壓強度不能超過60.8MPa，否則齒棱很易折斷。 按輥子的數(shù)目，輥式破碎機可以分為單輥、雙輥、三輥和四輥四種型式；按輥面形狀，可以分為光面、槽面和齒面輥式破碎機等三種。輥式破碎機的規(guī)格用輥子的直徑( 輥子長度L來表示)。 2.2破碎機的工作原理與結構 粉碎機的結構見圖。破碎機構是由一個轉動輥子和一塊顎板組成。帶齒的襯套! 用螺栓安裝在輥芯上，齒尖向前伸出如鷹嘴狀，襯套磨損后可以拆換，輥子面對著顎板，顎板掛在心軸上，顎板上面鑲有耐磨的襯板。顎板通過兩根拉桿( 借助于頂在機架上的彈簧) 的壓力拉向輥子，使顎板與輥子保持一定距離。輥子軸支承在裝于機架兩側壁的軸承上，工作時只有輥子旋轉，料塊從加料斗喂入，在顎板與輥子之間受擠壓作用，并受到齒尖的沖擊和劈裂作用而粉碎。如遇有難碎物掉入，所產生的作用力就會使彈簧壓縮，顎板離開輥子而增大出料口，使難碎物排出而避免機件的損壞。輥子軸上裝有飛輪，以平衡破碎機的動能。 破碎時，料塊受到輥子上的齒棱撥動而卸出機外，因此是強制卸料，粉碎粘濕的物料也不致發(fā)生堵塞。單輥破碎機宜用于粉碎中硬或松軟的物料，如石灰石、硬質粘土及煤塊等。當物料比較粘濕（如含土石灰石等）時，它的粉碎效果比使用顎式破碎機和圓錐破碎機都好，特別是對于破碎片狀粘土物料，與顎式或圓錐破碎機相比，在性能與機體緊湊方面均有優(yōu)越之處。單輥破碎機的規(guī)格是用輥子直徑和長度來表示。 2.3粉碎機的發(fā)展方向 未來非金屬礦物原料或材料總的發(fā)展趨勢是高純、超細和功能化。以高純超細非金屬礦物深加工原料為龍頭，綜合開發(fā)利用各種非金屬礦產。雖然可以通過化學合成法制備高純超細粉體，但萬惡過高，至今未能用于工業(yè)化生產。獲得超細粉體的主要手段仍然是機械粉碎方式，用機械方式制取超細粉體所依賴的超細粉碎與分級技術的難度不斷增大，其研究深度永無止境。超細粉碎技術是多方面技術的綜合，其發(fā)展也有賴于相關技術的進步，如高硬高韌耐磨構件的加工、高速軸承、亞微米級顆粒粒度分布測定等。因此，超細粉碎技術的發(fā)展應集中在以下幾個方面： （1） 開發(fā)與超細粉碎設備相配套的精細分級設備及其它配備設備。超細粉碎與分級設備相結合的閉路工藝，可以提高生產效率，降低能耗，保證合格產品粒度?？梢哉f，大處理量、高精度分級設備是超細粉碎技術發(fā)展的關鍵。要更多地從整個工藝系統(tǒng)的角度來進行研究與開發(fā)，在現(xiàn)有粉碎設備的基礎上改進、配套和完善分級設備、產品輸送設備等其它輔助工藝設備。 （2） 提高效率，降低能耗，不斷提高和改進超細粉碎設備。超細粉碎技術的關鍵是設備，因此，首先要開發(fā)新型超細粉碎設備及其相應的分級設備，后者似乎更為迫切。助磨劑和表面活性分散劑將應用于超細粉碎工藝中。 （3） 設備與工藝研究開發(fā)一體化。超細粉碎與分級設備必須適應具體物料特性和產品指標，規(guī)格型號多樣化，而不存在對任何物料都是高義萬能的超細粉碎與分級設備。 （4） 開發(fā)多功能超細粉碎和表面改性設備。如將超細粉碎和干燥等工序結合、超細粉碎與表面改性相結合、機械力化學原理與超細粉碎技術相結合，可以擴大超細粉碎技術的應用范圍。借助于表面包覆、固態(tài)互溶現(xiàn)象，可制備一些具有獨特性能的新材料。 （5） 開發(fā)研究與超細粉碎技術相關粒度檢測和控制技術。超細粉碎的粒度檢測和控制技術是實現(xiàn)超細粉體工業(yè)化連續(xù)生產的重要條件之一。粒度測試儀器和測定的控制技術，是與超細粉碎技術密切相關的，必須與這些領域的專家聯(lián)合攻關。 現(xiàn)代工程技術將需要越來越多的高純超細粉體,超細粉碎技術在高新技術研究開發(fā)中將起著越來越重要的作用。 在未來相當長的時間內仍將以機械粉碎方式為主，多種粉碎設備和粉碎工藝同時發(fā)展，太和和產品品種多這一特點決定了非金屬礦物粉碎加工技術和設備的多樣性發(fā)展。 2.4本次設計思路 由于超細粉碎技術及其設備的應用廣泛，所涉及的領域有化工、建材、電子、醫(yī)藥、農業(yè)、造紙等，被粉碎的物料也是多種多樣，再加上現(xiàn)代高新技術的發(fā)展對材料的深加工提出的要求越來越高，如粒度為均勻化、品質高純度、粉體形狀的特護要求等等，這些因素都促使超細粉碎技術及其設備向跟高更遠的方向發(fā)展。雖然各個領域的超細粉碎設備個不一樣，但其設計思路主要圍繞以下幾點： 1)原理上考慮提高有效粉碎能，大多采用沖擊、剪切、摩擦等力的綜合作用進行超細粉碎； 2)結構采用超細粉碎一分級一體型式，利用高效氣流分級裝置不僅可以提高其微細化粒度，而且可以實現(xiàn)粒度分布均勻化或特定化； 3)粉碎產品流動性好、純度高。 3粉碎機的理論與要求 3.1非金屬性能 非金屬材料的密度較鋼、鐵、銅、鉛等金屬材料小得多，有些比鋁、鎂、鈦等還輕。按比強度(強度/比非金屬材料重)計算，有的纖維樹脂復合材料的常溫比強度超過高強度鋼和高強度鋁。這些材料被用來制造手輪、手柄、支架、罩殼、儀表板等一般輕質結構件，也可用來制造飛機機翼和葉片、整體船艇、汽車車身和傳動軸、高速紡織綜框、高壓容器等高強度結構件，這樣可以減輕自重、增加運載能力或提高運行速度、節(jié)約能源。 某些無機非金屬材料因硬度高而耐磨，如用金剛石、 碳化硅、 剛玉等制作的砂輪、砂布(紙)、油石、研磨劑和刀具，可供磨削和切削之用;有些材料因有高彈性而耐磨，如橡膠輪胎和運輸皮帶能抵抗泥沙、礦石、煤炭等顆粒的磨損;有些材料借其自身固有的潤滑性能和低摩擦系數(shù)而能減少摩擦和磨損，如塑料、石墨、氮化硅等制成的軸承、導軌、活塞環(huán)、密封圈等機械零件，能在無油干摩擦或少油潤滑條件下安全運行，這對忌油脂或不便供給油潤滑的場合特別有利。 耐腐蝕材料,如陶瓷、搪瓷、石墨、鑄石、塑料等的大多數(shù)品種，都能耐酸、堿、鹽、有機溶劑和很多其他化學藥品。非金屬材料實驗機如不透性石墨能抵抗?jié)馑岷蜐鈮A，聚四氟乙烯塑料則幾乎能耐所有化學藥品，甚至在氧化性最強的沸騰王水中也不受侵蝕。這些材料適于制造化工用的容器、塔器、鼓風機、泵、管、閥等機械設備和零部件。 密封材料,如橡膠、塑料、石棉和柔性石墨等因有良好的柔性和彈性而適于制造動態(tài)和靜態(tài)的密封零件，如壓縮機的活塞環(huán)、密封填料、O型和V型密封圈等。20世紀60年代以來，還出現(xiàn)了一種以樹脂或橡膠為基體、稱為液體密封膠的密封材料，適用于各種靜態(tài)密封，使用方便。 電絕緣材料,如橡膠、塑料、陶瓷、石棉、云母、玻璃布層壓板(屬復合材料)都是應用廣泛的。 3.2粉碎機的工作原理 破碎理論是解決物料粉碎與能量消耗關系的理論基礎，探索物料粉碎狀態(tài)與能量消耗之間的內在聯(lián)系，對指導制造更有利于粉碎、更節(jié)能的粉碎設備，對降低能耗、節(jié)約能源有重要的理論研究價值和重大的現(xiàn)實意義。自19世紀，提出了破碎理論的新概念以來，到上個世紀80年代加巴洛夫從結構化學的角度研究了粉碎能耗問題。破碎理論經(jīng)過100多年的發(fā)展與完善，在粉碎領域起著重要的指導作用。但這些理論都在一定程度上存在不足及其局限性，從實際使用出發(fā)，三大粉碎理論都有各自的適用范圍，具有一定的片面性。隨著科學技術的發(fā)展，現(xiàn)有的理論落后于實踐，傳統(tǒng)破碎理論的缺陷與不足日顯突出，在許多領域已不能起到指導作用。為此，尋求更合理、更準確、更能反映實際粉碎狀態(tài)的破碎理論已迫在眉睫。物料變形、破碎過程十分復雜、它不是一個孤立系統(tǒng)，而是一個與外界有物質和能量交換的開放系統(tǒng)，也是一個由穩(wěn)態(tài)一漸變一突變的螺旋式演變過程，同時伴隨聲、熱等能量的耗散。要完整建立系統(tǒng)，建立物料粉碎功耗方程，需要多學科的理論做基礎，在多學科交叉融合的前提下，來建立功耗方程才可能更完善和全面，才能揭示物料粉碎這一復雜系統(tǒng)的內在演變機理。 立式粉碎機采用多口進料，增大了物料進入粉碎室的第一次打擊面，喂料輪將物料均勻分散地送至粉碎室進料口，從而使粉碎過程均勻自如。轉子為水平狀態(tài)下旋轉工作，轉子財團360度范圍及下方均為篩板，因而篩理面積大。進料裝置無需配備吸風系統(tǒng)，這樣即節(jié)省了這部份電耗，又解決了由于吸風系統(tǒng)故障而產生的粉碎效率低下的問題。但當篩網(wǎng)孔小于4mm時應考慮采用吸風裝置。因為溫度較低時容易產生粉塵，出料口采用吸風裝置，粉碎效率會有所提高。立式粉碎機可配變頻器以實現(xiàn)喂料量的自動調控，使主電機始終保持在額定負荷狀態(tài)下工作，以獲得最經(jīng)濟加工手段。與臥式粉碎機相比，立式粉碎機的重要重力作用比較明顯，物料從粉碎室頂部進料口萍時，其運動軌跡正好與旋轉的攪拌棒的運動軌跡垂直相交，加上有多個進料口同時進料，因而物料擊中率較高。由于轉子上下層存在長短差異，在上層由較短的攪拌棒末端和篩網(wǎng)之間形成的預粉碎區(qū)內，大部分物料就得到了粉碎或半粉碎，粉碎合格的物料迅速通過周圍360范圍的篩孔排出粉碎室。半粉碎或未粉碎的物料繼續(xù)下落，落入轉子下層的主粉碎區(qū)，于下層攪拌棒對物料繼續(xù)施加沖擊力外，還入得研磨力等聯(lián)合作用，以使物料得到進一步的粉碎。 4粉碎機動力機構設計 本文第二章已經(jīng)為粉碎機的結構進行了初步的設計?，F(xiàn)在我們將對粉碎機的各組成零部件進行詳細的設計，其中包括電機的選擇，傳動裝置的設計及粉碎執(zhí)行機構的設計計算。 本次設計主要是粉碎和篩選非金屬礦物，達到所需的粒度要求來進行更好的利用。本文以硬質pvc為例，進行設計介紹。 1、設計參數(shù)要求：1）物料粉碎前為直徑大小約為10-20cm左右,粉碎后物質粒度平均直徑大小為1mm（含粉末）。 2）每次的粉碎量大約為20公斤，V=0.1m3。 硬PVC比重：1.38克/立方厘米，成型收縮率：0.6-1.5%，成型溫度：160-190℃。軟化溫度為80℃。 一次進料20kg，其體積為V=7246.35cm3，硬PVC材料被粉碎后的體積為實料的2倍，V1=14492.7 cm3。粉碎機中物料占粉碎同的2/3，故V筒=21739 cm3。V筒=πr2h?？紤]到成本的預算，粉碎機筒體采用的無縫鋼管426*9，故r=213mm。 4.1動力系統(tǒng)選擇依據(jù) 驅動機構主要有液壓驅動、氣動驅動、電動驅動和機械驅動等形式。 液壓驅動具有體積小、出力大、控制性能好、動作平穩(wěn)等特點，它利用油缸、馬達加上齒輪、齒條實現(xiàn)直線運動；利用擺動油缸、馬達與減速器、油缸與齒條、齒輪或鏈條、鏈輪等實現(xiàn)回轉運動。液壓驅動具有潤滑性能好、壽命長的特點，結構緊湊，剛性好。定位精度高，克實現(xiàn)任意位置開停。有很多專業(yè)機械手能直接利用主機的液壓系統(tǒng)。但缺點是需要配備壓力源，系統(tǒng)復雜成本較高。 氣動驅動結構簡單、造價低廉。氣源方便，所需的壓縮氣源一般工廠都有，并且無污染，一般采用的壓力0.4-0.6MPa,最高可達1MPa。缺點是出力小，體積大。由于空氣的可壓縮性大，很難實現(xiàn)中間位置的停止，只能用于點位控制，而且潤滑性較差，氣壓系統(tǒng)容易生銹。 機械式用于簡單的場合。 電動由于減速和回轉運動變往復運動機構，該機構適用于無污染，有電就可以工作，操作簡單方便，在工作場合只需要接通電源即可工作，而工作場合在各個大樓區(qū)域，很容易找到電源。 綜合以上敘述，將選用最后一種電動機作為本課題的動力來源。 4.2動力選型 20kg的物料看做是均勻分布在粉碎同中的，則其轉動慣量 J=1/2mr2=1/2*20*0.3=3kg.m2 達到正常工作的轉速10r/s,物料所具有的能量為 E=1/2*J*ω=5916J ，t=2，則平均功率P=1183.2w， 由于傳動總效率為η=0.9，故電機所需功率為 P=1314w 所以，選取電機功率為1.5 kW 由上面計算結果知道需要輸出轉速很低，根據(jù)機構需要選擇擺線針輪減速器，其主要特點是傳動比大，一級轉速時傳動比在11-87，兩極轉速時傳動比范圍在20128。由于在傳動過程中為多齒齒合，所以對過載和沖擊有較強的承受能力，傳動平穩(wěn)，可靠；由于采用了行星擺線傳動結構，所以其結構緊湊、體積小、重量輕，在功率相同條件下，其質量是其它減速器的一半，由于擺線齒輪、針齒銷、軸銷和軸套都是由軸承鋼制造，工作中又的有滾動摩擦，因此大大加強了個零件的機械性能并保證使用壽命，提高了傳動效率。 由于轉速需30r/min ，表15-2-119選擇二級直連型XWED8175B型，傳動比50，輸入轉速1500r/min,輸出轉速30r/min，額定轉矩2750N.M,額定功率為1.5KW(考慮超載及摩擦等其他不可意料的因素，這個值盡量取大一些).其機構尺寸如圖（JB/T298-1994） 圖2-1 二級直連型XWED8175B型電動機（帶減速器的） 第5章 傳動系統(tǒng)設計 5.1常見機構的特點和應用 類型 特點 應用 連桿機構 結構簡單，制造容易，工作可靠，傳動距離較遠，傳遞載荷較大，可實現(xiàn)急回運動規(guī)律，但不易獲得勻速運動或其他任意運動規(guī)律，傳動不平穩(wěn)，沖擊與振動較大 用于從動件行程較大或承受重載的工作場合，可以實現(xiàn)移動、擺動等復雜的運動規(guī)律或運動軌跡。 凸輪機構 結構緊湊，工作可靠，調整方便，可獲得任意運動規(guī)律，但動載荷較大，傳動效率較低 用于從動件行程較小和載荷不大以及要求特定運動規(guī)律的場合。 非圓齒輪機構 結構簡單，工作可靠，從動件可實現(xiàn)任意轉動規(guī)律，但齒輪制造較困難 用于從動件作連續(xù)轉動和要求有特殊運動規(guī)律的場合。 槽輪間歇機構 結構簡單，從動件轉位較平穩(wěn)，而且可實現(xiàn)任意等時的單向間歇轉動，但當撥盤轉速較高時，動載荷較大 常用作自動轉位機構，特別適用于轉位角度在45°以上的低速傳動。 凸輪式間歇機構 結構較簡單，傳動平穩(wěn)，動載荷較小，從動件可實現(xiàn)任何預期的單向間歇轉動，但凸輪制造困難 用作高速分度機構或自動轉位機構。 不完全齒輪機構 結構簡單，制造容易，從動件可實現(xiàn)較大范圍的單向間歇傳動，但嚙合開始和終止時有沖擊，傳動不平穩(wěn) 多用作輕工機械的間歇傳動機構 螺旋機構 傳動平穩(wěn)無噪聲，減速比大；可實現(xiàn)轉動與直線移動，傳動平穩(wěn)無噪聲，互換；滑動螺旋可做成自鎖螺旋機構；工作速度一般很低，只適用于小功率傳動 多用于要求微動或增力的場合，如機床夾具以及儀器、儀表，還用于將螺母的回轉運動轉變?yōu)槁輻U的直線運動的裝置。 摩擦輪機構 有過載保護作用；軸和軸承受力較大，工作表面有滑動，而且磨損較快；高速傳動時壽命較低 用于儀器及手動裝置以傳遞回轉運動。 圓柱齒輪機構 載荷和速度的許用范圍大，傳動比恒定，外廓尺寸小，工作可靠，效率高；制造和安裝精度要求較高，精度低時傳動噪聲較大，無過載保護作用；斜齒圓柱齒輪機構運動平穩(wěn)，承載能力強，但在傳動中會產生軸向力，在使用時必須安裝推力軸承或角接觸軸承 廣泛應用于各種傳動系統(tǒng)，傳遞回轉運動，實現(xiàn)減速或增速、變速以及換向等。 齒輪齒條機構 結構簡單，成本低，傳動效率高，易于實現(xiàn)較長的運動行程；當運動速度較高或為提高運動平穩(wěn)性時，可采用斜齒或人字齒條機構 廣泛應用于各種機器的傳動系統(tǒng)，變速操縱裝置，自動機的輸送、轉向、進給機構以及直動與轉動的運動轉換裝置 圓錐齒輪機構 用來傳遞兩相交軸的運動；直齒圓錐齒輪傳遞的圓周速度較低，曲齒用于圓周速度較高的場合 用于減速、轉換軸線方向以及反向的場合，如汽車、拖拉機、機床等。 螺旋齒輪機構 常用于傳遞既不平行又不相交的兩軸之間的運動，但其齒面間為點嚙合，且沿齒高和齒長方向均有滑動，容易磨損，因此只宜用于輕載傳動 用于傳遞空間交錯軸之間的運動。 蝸輪蝸桿機構 傳動平穩(wěn)無噪聲，結構緊湊，傳動比大，可做成自鎖蝸桿；自鎖蝸桿傳動的效率很低，低速傳動時磨損嚴重，中高速傳動的蝸輪齒圈需貴重的減摩材料(如青銅)，制造精度要求較高，刀具費用昂貴 用于大傳動比減速裝置(但功率不宜過大)、增速裝置、分度機構、起重裝置、微調進給裝置、省力的傳動裝置 行星齒輪機構 傳動比大，結構緊湊，工作可靠，制造和安裝精度要求高，其他特點同普通齒輪傳動；主要有漸開線齒輪、擺線針輪、諧波齒輪3種齒形的行星傳動 常作為大速比的減速裝置、增速裝置、變速裝置，還可實現(xiàn)運動的合成與分解。 帶傳動機構 軸間距離較大，工作平穩(wěn)無噪聲，能緩沖吸振，摩擦式帶傳動有過載保護作用；結構簡單，安裝要求不高，外廓尺寸較大；摩擦式帶傳動有彈性滑動，不能用于分度系統(tǒng)；摩擦易起電，不宜用于易燃易爆的場合；軸和軸承受力較大，傳動帶壽命較短 用于傳遞較遠距離的兩軸的回轉運動或動力。 鏈傳動機構 軸向距離較大，平均傳動比為常數(shù)，鏈條元件間形成的油膜有吸振能力，對惡劣環(huán)境有較強的適應能力，工作可靠，軸上載荷較?。凰矔r運轉速度不均勻，高速時不如帶傳動平穩(wěn)；鏈條工作時因磨損伸長后容易引起共振，一般需增設張緊和減振裝置 用于傳遞較遠距離的兩軸的回轉運動或動力。 5.2傳動機構的確定 根據(jù)上述表格和件，距離較遠，屬于長距離輸送。初步選擇帶傳動機構和鏈條傳動機構。帶傳動機構運行平穩(wěn)，安裝要求不高。最終確定帶傳動作為本的傳動機構。 5.3帶傳動計算 輸出功率P=1.5kW,轉速n1=1440r/min,n2=450r/min 5.3.1計算設計功率Pd 表4 工作情況系數(shù) 工作機 原動機 ⅰ類 ⅱ類 一天工作時間/h 10~16 10~16 載荷 平穩(wěn) 液體攪拌機；離心式水泵；通風機和鼓風機（）；離心式壓縮機；輕型運輸機 1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3 載荷 變動小 帶式運輸機（運送砂石、谷物），通風機（）；發(fā)電機；旋轉式水泵；金屬切削機床；剪床；壓力機；印刷機；振動篩 1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4 載荷 變動較大 螺旋式運輸機；斗式上料機；往復式水泵和壓縮機；鍛錘；磨粉機；鋸木機和木工機械；紡織機械 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6 載荷 變動很大 破碎機（旋轉式、顎式等）；球磨機；棒磨機；起重機；挖掘機；橡膠輥壓機 1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8 根據(jù)V帶的載荷平穩(wěn)，兩班工作制（16小時），查《機械設計》P296表4， 取KA＝1.1。即 5.3.2選擇帶型 普通V帶的帶型根據(jù)傳動的設計功率Pd和小帶輪的轉速n1按《機械設計》P297圖13－11選取。 根據(jù)算出的Pd＝1.65kW及小帶輪轉速n1＝1440r/min ，查圖得：dd=80～100可知應選取A型V帶。 5.3.3確定帶輪的基準直徑并驗證帶速 由《機械設計》P298表13－7查得，小帶輪基準直徑為80～100mm 則取dd1=100mm> ddmin.=75 mm（dd1根據(jù)P295表13-4查得） 表3 V帶帶輪最小基準直徑 槽型 Y Z A B C D E 20 50 75 125 200 355 500 由《機械設計》P295表13-4查“V帶輪的基準直徑”，得=315mm ① 誤差驗算傳動比： （為彈性滑動率） 誤差 符合要求 ② 帶速 滿足5m/s300mm，所以宜選用E型輪輻式帶輪。 總之，小帶輪選H型孔板式結構，大帶輪選擇E型輪輻式結構。 帶輪的材料：選用灰鑄鐵，HT200。 5.3.7確定帶的張緊裝置 選用結構簡單，調整方便的定期調整中心距的張緊裝置。 5.3.8計算壓軸力 由《機械設計》P303表13－12查得，A型帶的初拉力F0＝130.31N，上面已得到=153.36o，z=3，則 對帶輪的主要要求是質量小且分布均勻、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。轉速高時要進行動平衡，對于鑄造和焊接帶輪的內應力要小, 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帶兩側面間的夾角是40°，為了適應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），輪槽尺寸見表7-3。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。 表 普通V帶輪的輪槽尺寸（摘自GB/T13575.1-92） 項目 ? 符號 槽型 Y Z A B C D E 基準寬度 b p 5.3 8.5 11.0 14.0 19.0 27.0 32.0 基準線上槽深 h amin 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 8.1 9.6 基準線下槽深 h fmin 4.7 7.0 8.7 10.8 14.3 19.9 23.4 槽間距 e 8 ± 0.3 12 ± 0.3 15 ± 0.3 19 ± 0.4 25.5 ± 0.5 37 ± 0.6 44.5 ± 0.7 第一槽對稱面至端面的距離 f min 6 7 9 11.5 16 23 28 最小輪緣厚 5 5.5 6 7.5 10 12 15 帶輪寬 B B =( z -1) e + 2 f ? z —輪槽數(shù) 外徑 d a 輪 槽 角 32° 對應的基準直徑 d d ≤ 60 - - - - - - 34° - ≤ 80 ≤ 118 ≤ 190 ≤ 315 - - 36° 60 - - - - ≤ 475 ≤ 600 38° - ＞ 80 ＞ 118 ＞ 190 ＞ 315 ＞ 475 ＞ 600 極限偏差 ± 1 ± 0.5 V帶輪按腹板（輪輻）結構的不同分為以下幾種型式： （1） 實心帶輪：用于尺寸較小的帶輪(dd≤(2.5～3)d時)，如圖7 -6a。  （2） 腹板帶輪：用于中小尺寸的帶輪(dd≤ 300mm 時)，如圖7-6b。 （3） 孔板帶輪：用于尺寸較大的帶輪((dd－d)＞ 100 mm 時)，如圖7 -6c 。 （4） 橢圓輪輻帶輪：用于尺寸大的帶輪(dd＞ 500mm 時)，如圖7-6d。 （a） （b） （c） （d） 圖7-6 帶輪結構類型 根據(jù)設計結果，可以得出結論：小帶輪選擇實心帶輪，如圖（a）,大帶輪選擇腹板帶輪如圖（b） 6 離合器的選擇設計 6.1恒定距離合器設計計算 6.1.1選型 為滿足工作環(huán)境的需要，在系統(tǒng)中我選擇恒定距離合器，因為恒定距離合器有外形尺寸小，傳遞轉矩大，無空轉轉矩，無摩擦發(fā)熱，無磨損，不需調節(jié)，傳動比恒定無滑差，使用壽命長，脫開快，干、濕兩用的特點。（電源為12v直流電） 4.1.2恒定距電磁離合器的動作特性 通電后，當激磁電流按指數(shù)曲線上升時，由于銜鐵被吸引，線圈中電感增大，引起電流第一次短時間下降，以后還會由于銜鐵吸引后尚不能起動負載轉矩，出現(xiàn)牙間嵌合、脫開和再嵌合的滑跳現(xiàn)象，致使電流發(fā)生多次跳動，直到能帶動負載轉矩時才趨向穩(wěn)定。對于靜態(tài)接合，起動時間的長短主要與銜鐵吸引時間有關，而對動態(tài)起動，則與相對轉速、負載特性、負載的增加情況以及牙的相對位置等因素有關。離合器的脫開時間就是從切斷激磁電流開始到牙完全脫開嵌合，傳遞力矩消失所經(jīng)歷的時間，此時電流也按指數(shù)曲線衰減。 6.1.3離合器的計算轉矩 式中 T-離合器傳遞的理論轉矩，它包括工作轉矩和起動的慣性轉矩 T=2168（Nm）； K-工作情況系數(shù) K=1.5 所以 1.5 2168=3252（Nm） 6.1.4離合器的外徑 =133 6.1.5離合器的壓緊力 Q 式中 -牙形角， = -摩擦角， = -牙的平均直徑 -銜鐵摩擦面的摩擦系數(shù) -銜鐵導向孔直徑 -彈簧推力，=40 6.1.6線圈槽高度 =20mm 式中 -線圈槽高度比， =5 -傳熱系數(shù)，=11 -填充系數(shù)， =0.6 -電阻系數(shù)，=0.017 6.1.7磁軛底部厚度 ==4mm 6.1.8銜鐵厚度 =8mm 一般取余量 =4 7 軸的設計計算 7.1 軸的設計 7．1.1 最小直徑 D ≥A0= 105 =34.8mm (4-1-1) A0的值取自《機械設計》表15－3，因為軸上有兩個鍵槽，故將軸的最小直徑提高至原來的1.0倍。圓整后 dmin =38mm. 7.1.2 軸上各零件的布置方案： 主動輪軸上安裝著主動輪，以及一對深溝球軸承6220。根據(jù)后面的應力計算分析可知軸的材料選為45號鋼，調質處理。根據(jù)最小軸徑，以及軸承的內徑、主動輪輪軸的內徑確定軸上各段的徑向尺寸，根據(jù)軸承座長度度及軸承寬度確定軸的總長度。各段長度由安裝在軸上的零件尺寸確定。 軸上的零件要有兩個方向的定位，一個是軸向定位，一個是周向定位。主動輪的周向定位采用鍵聯(lián)結，軸向定位由軸承端蓋和緊釘螺釘完成。 軸通常是在變應力條件下工作的，軸的截面尺寸發(fā)生突變處要產生應力集中，軸的疲勞破壞往往在此處發(fā)生。為了提高軸的疲勞強度，應盡量減少應力集中源和降低應力集中的程度。為此，軸肩處應采用較大的過渡圓角半徑來降低應力集中。但對定位軸肩，還必須保證零件得到可靠的定位。 圖5-1 軸上零件定位圖 根據(jù)定位圖可以得到軸的零件圖如下（圖5-2） 圖5-2 軸的零件圖 7.2 軸的強度校核： 圖 5.2 軸受力簡圖 根據(jù)力平衡條件列平衡方程 630+F2=F1， (4-2-1) F2×150＝630×49 （4-2-2） 由上述方程組得 F1=924N ,F2=294N 由上述值可畫出剪力圖，如下圖： 圖5.3 剪力圖 由上圖得AB段彎矩為 Mab=294×105=30870N.mm=30.87N.m （4-2-3） BC段彎矩為 Mbc=630×49=30870N.mm=30.87N.m （4-2-4） 因為30.87-30.87=0N.m 所以可得彎矩圖B點為值為30.87N.m 彎矩圖如下： 圖5.4 彎矩圖 扭矩為 T=We=9549×P/n=9549×0.1364 =324.6N.m （4-2-5） 扭矩圖為 圖5.5 彎矩圖 由此可見軸的危險截面在B點 MB = 30.87N.m TB = 324.6N.m δB = （4-2-6） = ＝ ＝26.54Mpa 45號鋼的抗拉強度極限為：600Mpa ；屈服極限：355Mpa（見《機械設計手冊》表2－7） δB＜[δs] （4-2-7） 故軸的尺寸結構滿足強度要求。 7.3軸承的使用壽命校核 7.3.1 軸軸承的壽命校核 主動輪軸軸承中徑向力最大為0.977KN。 P = fp Fr =1.2×0.977KN =1.17KN （4-3-1） fp的取值見《機械設計》表13－6 6210滾動軸承的基本額定動載荷C=35KN C的取值見《機械設計課程設計手冊》表6－1。 Lh = (4-3-2） = =1.11×108h 7.3.2 軸承的壽命校核 P = fp Fr =1.2×0.924KN = 1.1KN (4-3-3) Lh = （4-3-4） = = 1.34×108h 移苗機每天工作10小時，每年工作600小時，設計軸承使用壽命為6年。 Lh’ = 600×6 ＝3.6×103 h （4-3-5） Lh > Lh’ ，滿足設計要求。 8 鍵的校核 8.1根據(jù)軸的直徑選擇鍵 根據(jù)條件選取的鍵型號規(guī)格如下 鍵1：圓頭普通平鍵（A型） b=6mm ，h=6mm，L=40mm 鍵2：圓頭普通平鍵（A型） b=8mm ，h=7mm ，L=22mm 鍵3：圓頭普通平鍵（A型） b=10mm ，h=8mm ，L=30mm 8.2校核鍵的承載能力 鍵1受到的轉距T1=39.4N·m 鍵2受到的轉距T2=38.6N·m 鍵3受到的轉距T3=106.24N·m 鍵的材料為鋼，輕微沖擊，[]為100~120Mp,取[]=110 Mp 鍵的校核公式：（k=0.5h ,l=L-b ,d為軸的直徑） 校核鍵1：<[] 校核鍵2：<[] 校核鍵3：<[] 從校核結果看出鍵1、鍵2、鍵3、都符合要求 9 軸承的潤滑及密封 根據(jù)軸頸的圓周速度,軸承可以用潤滑脂和潤滑油潤滑,由于齒輪的轉速大于2m/s,所以潤滑可以靠機體的飛濺直接潤滑軸承。或引導飛濺在機體內壁上的油經(jīng)機體泊分面上的油狗流到軸承進行潤滑，這時必須在端蓋上開槽。如果用潤滑脂潤滑軸承時，應在軸承旁加擋油板以防止?jié)櫥魇?。并且在輸入軸和輸出軸的外伸處，都必須密封。以防止?jié)櫥屯饴┮约盎覊m水汽及其它雜質進入機體內。密封形式很多，密封效果和密封形式有關，通常用橡膠密封效果較好，一般圓周速度在5m/s以下選用半粗羊毛氈封油圈。 10 粉碎機的主體設計 此粉碎機的工作部分主要集中在機體部分，機體外觀是一個圓形筒，其中包括中心軸、五根攪拌棒、旋轉擋板、鐵網(wǎng)籠、篩網(wǎng)、進料口、出料口等，除此之外是支撐部分等等。 10.1中心軸及攪拌棒 如圖所示： 粉碎機筒體 中心軸是一個階梯形的，連接在其上的依次有帶輪、上軸承、攪拌棒和下軸承?；旧鲜遣捎面I連接的方式，其中攪拌棒是通過焊接的方式進行固定。攪拌棒的主要作用是對較粗的原料進行粉碎，而達到一定要求的顆粒則通過旁邊的篩網(wǎng)進行過濾，較粗的顆粒掉在旋轉擋板上，旋轉擋板的作用使其向上流動，最終被攪拌棒進行再次絞碎，直至達到要求的顆粒大小。 （旋轉擋板上也有過濾孔，使掉下的原料不至于堆積在最底層造成對擋板的損壞） 筒體結構簡圖 10.2進料口和出料口 1.進料口 進料口的結構如下圖所示： 進料口結構示意圖 進料口是由鐵皮和肋板焊接成方形的一個漏斗形的進料口，進料口傾斜的焊接在筒體蓋板上，以方便裝料和進料。其中肋板能夠增強進料口的強度，防止在裝料過程中由于原料重量過大使料斗產生變形。 2．出料口 （1）上下蓋板主要用于固定粉碎機的中心軸，由滾動軸承和端蓋組成，其結構詳見附圖。 （2）支撐及出料口（如下圖）。主要由鋼條和鐵皮制成，其中支撐的重要部件是四個支撐腳，采用鋼條焊接在底蓋上，它是承受粉碎機的全部重量。在支撐腳的內圈則是由鋼和鐵皮制成的出料口，是焊接在支撐腳和底蓋上的。 圖3—14 支撐及出料裝置結構示意圖 10.3攪拌棒 攪拌棒通過焊接方式與中心軸相連接，同時在攪拌棒的表面還焊有類似小釘形狀的鐵塊，使物料更輕松的攪拌粉碎，從而達到細化的目的。如圖所示： 10.4旋轉擋板 圖中旋轉擋板是專門設計的一個重要部件。它不僅相當于一個篩網(wǎng)，使達到要求的物料掉出，還使其他的大顆物料通過有傾角的葉片旋轉到上面的攪拌棒進行進一步的絞碎，直到達到要求的細度。如圖所示: 10.5機架裝置 由于整個粉碎機的結構較大，因此，將機體設為四角支撐，采用鋼條和鐵塊制成，有利于粉碎機的支撐固定，并且將出料斗設計在下面，如圖3.12所示： 總 結 粉碎機作為一種常用的機械設備，雖然研發(fā)技術已經(jīng)達到相當成熟的地步，但是，隨著社會的不斷發(fā)展，科學技術不斷的進步，也更加迫切的需要更多用途,高性能的粉碎機。 為了適應當今社會的發(fā)展要求和趨勢，低成本、高效率以及自動智能化是當今工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。對于粉碎機的設計應該在自身現(xiàn)有的技術上，不斷學習外國先進技術，提高我國粉碎機的研發(fā)水平。 本次設計是在粉碎機知識學習上的一次設計，綜合運用了各科知識，是一次對自身所學知識的檢驗，同時也是一次學習的好機會，應該好好的總結此次設計中的不足，提升自己的學習能力，對未來的學習和工作起到促進的作用！該粉碎機的設計到此就算告一段落，由于本人知識有限，在設計過程中難免存在錯誤和妥協(xié)之處，希望老師們提出寶貴意見。 參考文獻 1. 譚慶昌、趙洪志、曾平.機械設計.吉林科學技術出版社.2000.5. 2. 鄭玉華.典型機械（電）產品構造.科學技術出版社.2004.7. 3. 寇尊權.機械設計課程設計.吉林科學技術出版社.1999.9. 4. 陳塑寰.材料力學.吉林科學技術出版社.2000.9. 5. 秦榮榮、崔可維.機械原理.吉林科學技術出版社.2000. 6. 機械設計手冊1.機械