全日制普通本科生畢業(yè)設計
小型面粉磨粉機
THE DESIGN OF FLOUR MILL
學生姓名：
學 號：
年級專業(yè)及班級：
指導老師及職稱：
提交日期：年 5月
全日制普通本科生
畢業(yè)設計誠信聲明
本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設計是本人在指導老師的指導下，進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產權爭議。除文中已經(jīng)注明引用的內容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。
畢業(yè)設計作者簽名：
年 5 月 15 日
目 錄
摘要…………………………………………………………………………………1
關鍵詞………………………………………………………………………………1
1 前言………………………………………………………………………………2
2 設計方案的確定…………………………………………………………………2
2.1 總體結構與主要工作構件………………………………………………2
2.1.1 機架…………………………………………………………………2
2.1.2 外形…………………………………………………………………2
2.1.3 與機架有關的部分…………………………………………………2
2.1.4 磨輥及其支承………………………………………………………3
2.1.5 磨輥與軸系零件的連接……………………………………………3
2.1.6 喂料輥及其有關尺寸的確定………………………………………4
2.1.7 光輥的表面參數(shù)……………………………………………………4
2.2 傳動系統(tǒng)……………………………………………………………………5
2.2.1 快輥拖動……………………………………………………………5
2.2.2 輥間傳動……………………………………………………………5
2.2.3 喂料輥傳動…………………………………………………………6
2.3 控制系統(tǒng)…………………………………………………………………7
2.3.1 離合軋——軋調機構………………………………………………7
2.3.2 程序動作的實現(xiàn)……………………………………………………8
2.3.4 過載沖擊問題………………………………………………………9
2.4 卸料方式……………………………………………………………………9
3 工作原理與操作方法…………………………………………………………9
3.1 工作原理………………………………………………………………9
3.2 操作方法……………………………………………………………10
4 機構特點……………………………………………………………………10
5 計算…………………………………………………………………………11
5.1 動力計算與選配電機………………………………………………11
5.2 V 帶傳動設計………………………………………………………11
5.3 喂料輥齒輪傳動設計計算…………………………………………12
5.3.1 算用齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)…………………………13
5.3.2 按齒根彎曲強度設計……………………………………………15
5.3.3 幾何尺寸計算……………………………………………………16
5.4 磨輥設計………………………………………………………17
5.4.1 結構設計…………………………………………………………17
5.5 磨輥受力分析……………………………………………………………17
5.5.1 磨輥受力分析及校核……………………………………………17
5.6 磨輥軸承的選擇與計算…………………………………………………19
5.6.1 磨輥軸承的選擇…………………………………………………19
5.6.2 軸承校核設計……………………………………………………19
5.7 磨輥軸與軸體過盈量和壓入力的計算…………………………………20
5.8 喂料輥動力消耗計算……………………………………………………22
5.9 喂料輥同步帶傳動設計…………………………………………………22
5.10 料門設計…………………………………………………………………23
5.11 軋調機構的設計…………………………………………………………23
6 結論…………………………………………………………………………24
參考文獻 ……………………………………………………………………………25
致謝 …………………………………………………………………………………26
小型面粉磨粉機的設計
摘 要：此次設計的小型面粉磨粉機實用性強，裝拆檢修方便，而且各個結構的尺寸都比較小。本機采用10°磨輥配置角，其喂料性能好；喂料流可直接進入粉碎區(qū)，并便于操作人員觀察和調整喂料情況；粉碎后的物料對下磨門無噴粉情況，拆換磨輥方便。磨輥軸上的大皮帶輪和同步帶輪均采用張緊連接，裝拆方便。喂料輥離合器采用了摩擦片離合器，喂料輥的動力來源于慢輥。本機的第一級傳動——電動機到快輥，采用V帶傳動，軋距調節(jié)機構采用單調首輪啟動離合軋。
關鍵詞：磨粉機；磨輥；喂料輥；軋距調節(jié)機構
THE DESIGN OF FLOUR MILL
Abstract:The machine’s structure is compact,practical,install,disassemble,easy maintenance,and the size of each structure are relatively small.The machine configuration roller angle10°,the feed performance;feed flow directly into the crush zone,and to facilitate the operator to observe and adjust feeding situation;crushed under the grinding of materials on the door without dusting conditions,demolitionfor easy roller.Feed roller clutch with a frictionclutch,the driving force comes from the slow roll feed roller gear.The first stage of the machine drive-motor to a fast roll, using V-belt drive ,rolling away from the regulatory agencies start using monotone clutch han wheel rolling.
Key words:flour mill;grinder roll;feed roller;rolling from regulating
1 前言
此次設計的磨粉機實用性強，裝拆檢修方便，而且各個結構的尺寸都比較小。本機采用10°磨輥配置角，其喂料性能好；喂料流可直接進入粉碎區(qū)，并便于操作人員觀察和調整喂料情況；粉碎后的物料對下磨門無噴粉情況，拆換磨輥方便。磨輥軸上的大皮帶輪和同步帶輪均采用張緊連接，裝拆方便。喂料輥離合器采用了摩擦片離合器，喂料輥的動力來源于慢輥。本機的第一級傳動——電動機到快輥，軋距調節(jié)機構采用單調首輪啟動離合軋。
2. 設計方案的確定和關鍵技術的解決方法
2.1 總體結構與主要工作構件
2.1.1 機架
目前國內外磨粉機的機架制造方式有三種：即整體鑄造、墻板拼裝和焊接墻板機架。
整體鑄造機架：其整體性和剛性好，節(jié)省切削加工工時，而且產品質量穩(wěn)定，可以說百年不壞。但是，機架鑄造困難，而且鑄造技術要求高，成本高，不利于磨粉機的系列化。
墻板拼裝式機架：鑄件體積小，尺寸小，便于制造，成本低，便于安排其他零部件， 便于實現(xiàn)全封閉， 而且有利于磨粉機的系列化。但是， 機架剛度差，容易變形， 切削加工的工作量大。
焊接式機架：其生產周期短， 重量輕，成品率高。但是， 焊接技術要求高， 焊接后產生變形及應力及中， 必須進行熱處理以消除應力及中。
綜合考慮以上各種機架的優(yōu)缺點， 本機采用墻板拼裝式機架。
2.1.2 外形
目前， 磨粉機的外形有：敞開式，半封閉式,全封閉式三種。本機采用全封閉式外形，所謂全封閉是指整個磨粉機除快輥皮帶輪外，均布置在密封罩內，它的優(yōu)越性在于避免敞開式和半封閉式的缺點， 使零、部件得到良好的保護，而且操作安全可靠，機器美觀， 車間衛(wèi)生清潔，改善了工人的工作環(huán)境。
2.1.3 與機架有關的部分
料筒：料筒采用有機玻璃，可以觀察進料情況，而且質輕美觀。
上磨門：采用有機玻璃，這樣可以觀察到喂料輥轉動及料流等情況。
下磨門：采用A3鋼板制造，下磨門和下?lián)螕跤勉q支軸連接，與上撐擋用磁鐵吸住。此結構簡單，實用性強，而且便于開啟、關閉。
罩殼：罩殼采用A3鋼板沖壓、焊接制成。側面罩殼分為上、下、左、右四塊，此結構簡單，拆裝方便。當僅需觀察傳動情況時，只要向上打開上罩殼即可，不必把它卸掉。
2.1.4 磨輥及其支承
磨輥：輥體是空心的，外層為冷硬鑄鐵，內層為普通灰口鑄鐵，采用離心兩次澆筑成型。輥軸采用碳鋼——45鋼。輥體和輥軸二者過盈配合，加工配合面后用壓力機將輥軸壓入輥體，然后再進行機加工。
支承：傳統(tǒng)磨粉機中，磨輥的支承多采用滑動軸承?；瑒虞S承承受磨輥振動和沖擊載荷的能力強，壽命長，滑動軸承的徑向尺寸小，周向尺寸長，正適合在磨粉機墻板上安排，滑動軸承對拆裝磨輥方便，而且易于實現(xiàn)自位。但是滑動軸承也有它的不足之處，其摩擦嚴重，帶來的后果是磨粉機的消耗功率大，軸承發(fā)熱嚴重，甚至發(fā)生燒壞軸承的事故，滑動軸承精度低， 難以保證輥間軋距的穩(wěn)定性，因此后道磨粉機上（軋距僅百分之幾毫米）會產生空輥打擊事故，軸瓦磨損后有徑向間隙，更不利于定心，磨輥運轉時產生徑向跳動?；瑒虞S承需要稀油潤滑，容易污染面粉，不符合衛(wèi)生要求， 而且要用寶貴的有色金屬?，F(xiàn)代磨粉機幾乎全部采用滾動軸承， 其摩擦損失小，發(fā)熱小，對減少磨粉機的功率消耗有很大的作用。滾動軸承的回轉精度高， 可保持快、慢輥間有穩(wěn)定的軋距。滾動軸承供應充足，可節(jié)約稀有金屬。滾動軸承采用黃油脂潤滑， 基本上不存在污染問題。但是滾動軸承也有缺點，其承受磨輥振動和沖擊載荷的能力較差，壽命短。滾動軸承的徑向尺寸大，在磨粉機上安排較困難，而且對拆裝磨輥較為困難。綜合考慮上述兩種軸承，本機選用雙列向心球面滾子軸承。此軸承有自位性能，而且承受載荷較大。為了便于裝拆磨輥， 在軸承內圈和磨輥之間加了緊釘錐套。軸承座為整體式，慢輥軸承座固定在牛腿上， 快輥軸承座固定在墻板上。
2.1.5 磨輥與軸系零件的連接
絕大多數(shù)磨粉機上，磨輥與軸系零件——大帶輪及同步輪的連接采用鍵。雖然鍵連接具有簡單、緊湊、可靠、成本低的優(yōu)點。但是，鍵槽減少了被連件的承載面積，特別是會引起高度的應力集中，被連件也難以獲得精確的定心， 而且裝拆也不方便。本機采用彈性環(huán)連接。彈性環(huán)連接的定心性好，輪轂可以相對于軸緊固在任意軸向位置上， 裝拆方便， 只要把緊固螺釘松開，彈性環(huán)連接避免軸因鍵槽等原因而削弱， 承載能力高，可獲得緊密的連接，而且有安全保護作用。只要過載，內、外環(huán)就會打滑，形成相對轉動，避免零件損懷。磨軸與軸承通過緊定套連接，這樣有利于裝拆軸承。慢輥與喂料輥三角帶輪的連接用螺釘，也便于裝拆。
2.1.6 喂料輥及其有關尺寸參數(shù)的確定
輥體材料及其制造方法：喂料輥采用20號無縫鋼管制成。
輥徑的確定：根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，分流輥直徑為70～90mm，初定一輥徑，再通過理論計算，得出亮輥徑都為75mm。
齒形的確定：齒形根據(jù)不同工藝要求，具體確定不同的皮磨機心磨的齒形。如果物料的散落性不好，應將上輥（定量輥）改為鉸龍。
2.1.7 光輥的表面參數(shù)
光輥主要用于磨制高等級面粉時的心磨系統(tǒng)。光輥對物料的擠壓力，剪切力小，因此容易將胚乳研磨成細粉，并保持麩片的完整。光輥的表面參數(shù)主要有粗糙度、硬度中凸度或錐度等。磨輥輥面磨光后的粗糙粗為0.08um,光輥輥面的磨光后要進行噴砂處理，以消除輥面光澤，并形成新的輥面粗糙度，借以提高輥面與物料的摩擦力，提高研磨效果。
光輥的硬度應低于齒輥，以易于噴砂處理，并使磨輥的磨損以微粒脫落的形式進行，保證輥面能形成研磨粗糙度，一般為1.5-2.5um.如果輥面硬度太高，會使噴砂困難，且磨輥磨損過程中易形成鏡面光。
光輥工作室的軋距較?。?.07-0.5mm）,但輥間壓力較大，磨輥會產生一定的彎曲變形，這樣軋距就會出現(xiàn)中間大兩端小的現(xiàn)象，造成粉碎效果的不均與和下降，甚至導致磨粉機不能正常工作。為了補償磨輥的彎曲變形，目前最常用的方法就是將輥面加工成中凸或兩端帶錐度的形狀，如圖 1 所示。
圖1 光輥的中凸度和錐度
Figure 1 Roll for the crown and taper
左圖：中凸度 右圖：錐度
Figure left: Convex degrees Figure right: Taper
2.2 傳動系統(tǒng)
2.2.1 快輥拖動
快輥是由電機通過帶傳動的，快輥的轉速要求為750rpm。
2.2.2 輥間傳動
功能要求：
磨粉機快、慢輥間傳動裝置必須保證快、慢輥有較為準確的傳動比，能適應磨輥輥徑的變化及軋距調節(jié)所引起的快、慢輥中心的變化，有一定的使用壽命，而且噪音要小，傳動件在磨輥軸上應便于安裝拆卸，為了適應研磨不同的物料，快慢輥間應有不同的速比。
磨粉機的輥間傳動機構在空載時起傳動作用；在負載時， 由于封閉功率的存在，其定速作用。負載時， 存在封閉功率，使輥間傳動帶（或鏈）的松緊邊對調轉化，帶輪齒的非嚙合面磨損，磨粉機傳動件的壽命降低，所以封閉循環(huán)功率是傳動零件的設計依據(jù)。
傳動方式的比較確定：目前，國內外磨粉機輥間傳動方式有：皮帶傳動，齒輪傳動及雙面同步齒形帶傳動。
皮帶傳動：皮帶傳動的動力大，磨粉機的粉碎能力大，產量大， 不需要潤滑，減小了污染性，對主、從動輪中心距變化的適應能力強，松和閘對皮帶的傳動性能影響較小，工作中的噪音小。但是，皮帶傳動的速比不準確，傳動效率低， 而且結構齒寸大，還不安全。所以使得它在磨粉機上的使用越來越少，已逐漸被淘汰。
齒輪傳動：齒輪傳動的功率大， 傳動比準確， 結構簡單緊湊， 便于密封，操作安全。 但是， 齒輪傳動對中心距的要求嚴格，因此松合閘對傳動性能的影響較大，噪音大， 壽命低，需要系由潤滑， 而且因為有齒輪箱密封， 所以顯得笨重。對于一臺磨粉機， 要適應不同的輥徑， 必須要有幾套齒輪備用。 對于磨粉機傳動的齒輪還有特殊的要求：合閘時， 齒輪處于是最佳工作狀態(tài)的中心距工作， 為了減小松合閘時齒輪因中心距偏大所產生的噪音， 必須用加長齒齒輪。
雙面同步齒形帶傳動：雙面同步齒形帶傳動集齒輪傳動合帶傳動的優(yōu)點于一身。其傳動效率高，節(jié)能效果高， 經(jīng)濟效益好，帶與齒形輪之間往返間隙小，嚴格同步，不打滑，傳動比準確，角速度恒定，不需潤滑油， 既節(jié)省油又不會產生污染，使用壽命長而且不需維修保養(yǎng)， 使用速度范圍大，因其輕而離心力小，所以可高速傳動，也可低速高扭矩傳動。 帶的使用伸長非常小， 初張力也很小，帶的運轉生熱小，還可以延長電機和軸承的使用壽命，由于是圓弧齒， 所以嚙合圓滑， 傳動平穩(wěn)， 有一定的吸振作用，噪音小。 負載容量范圍大， 整體結構簡單，尺寸也較小。 由于目前皆采用四個輪子傳動，所以結構尺寸相對而言較大， 而改成三個輪子（把改向輪和張緊輪合為一個輪子——改向張緊輪），結構尺寸更小，更為緊湊，在整機上更便于安排。綜上所述， 本機輥間傳動采用雙面同步齒形帶傳動。
2.2.3 喂料輥傳動
動力來源：傳統(tǒng)的磨粉機的動力來源都從快輥傳遞，由于快輥轉速較高， 而分流輥的轉速較低，所以必須配置減速箱，它不僅結構復雜， 而且安裝也復雜，增加了成本。本機的動力來源于慢輥， 由于慢輥由磨輥傳動機構減速了一級， 傳到分流輥再減速一級， 就不用減速箱了， 所以其結構簡單、緊湊。
張緊問題：目前， 國內外的磨粉機喂料輥傳動皆有張緊輪張緊， 而本機利用巧妙的結構安排解決了張緊問題， 并不需要用專門的張緊裝置， 所以結構得到了簡化。
離合器：磨粉機多采用牙嵌式離合器， 它靠一套杠桿進行工作， 其靈敏度存在一些問題， 而且結構較復雜。本機采用摩擦片氣動離合器， 由膜片氣缸控制， 本機本來就是氣壓磨粉機，所以氣源充足， 而且其靈敏度高，結構簡單、緊湊。
前后輥傳動方式：本機喂料輥前后輥傳動采用單面同步齒形帶傳動.
傳動示意圖：
圖 2 同步齒形帶定速傳動
Figure 2 Timing belt be-speed transmission
1-導向輪 2-慢輥帶輪 3-快輥帶輪 4-雙面圓齒形同步帶
5-張緊輪 6-張緊搖臂 7-張緊螺桿 8-張緊彈簧
2.3 控制系統(tǒng)
2.3.1 離合軋——軋調機構
功能要求：對離合軋——軋調機構的功能要求是：使磨輥在工作時實現(xiàn)定軋距； 完成松和閘動作；能滿足新輥及舊輥的使用；機構能簡便、準確地調節(jié)兩磨輥的平行度， 使兩磨輥不平行度不大于0.01mm ；能簡便、準確地調節(jié)軋距大小， 且在調節(jié)后仍保持兩輥的平行度；機構設有磨粉機的過載安全保護裝置；對于自動控制松合閘的磨粉機， 必須另設手控松合閘機構， 以免在自動控制系統(tǒng)失靈時能維持生產； 機構應便于拆換磨輥， 且在拆換的過程中盡可能少的拆換其他零件；機構的各項操作簡單可靠；機構的結構應簡單可靠。
設計原則：此次設計的機構的設計原則是能夠實現(xiàn)上述功能要求， 而且要結構簡單、操作方便、換輥方便。
離合軋——軋調機構的比較確定：手動離合軋——軋調機構：離合軋靠偏心縱軸的旋轉來實現(xiàn)。 軋調靠手輪或手柄帶動牛腿動作來實現(xiàn)， 而且還安有保安彈簧。 此種機構龐大，笨重， 結構復雜， 換輥也不太方便。
自動離合軋——軋調機構：其松合閘靠氣缸推動牛腿運動來實現(xiàn)。 軋調只有單調機構， 而沒有總調機構，而且其只是旋轉手輪改變止推塊的位置， 而不是改變牛腿的位置。此種結構簡單，操作方便，旋轉軋調手輪所需的力比較小，而且松合閘的行程是可以變化的（采用偏心縱軸的傳統(tǒng)磨粉機， 其松合閘行程是固定的），拆換磨輥也比較方便。 氣缸不僅是松合閘的執(zhí)行元件， 而且代替了彈簧來支承慢輥軸承臂，這不僅簡化了結構， 而且充分離用氣壓系統(tǒng)的彈性好，動作靈敏的優(yōu)點，實現(xiàn)磨粉機的過載保護。 其用氣缸而不用液壓鋼的另一個原因是氣體沒有污染現(xiàn)象。 取消了偏心縱軸就出現(xiàn)了兩個氣缸的同步問題， 此問題可以從氣路中來解決或允許軸承有良好的自位性能。
綜合考慮以上幾種機構， 本機采用自動離合軋——軋調機構。
2.3.2 程序動作的實現(xiàn)
當進機物料達到一定值時，傘狀浮子下降到了一定程度， 通過杠桿組傳到伺服電機，伺服電機轉動，通過扇形齒輪帶動料門轉動， 料門打開。 與此同時， 喂料輥離合器的膜片氣缸和離合軋主氣缸充氣，喂料輥轉動，實現(xiàn)喂料， 磨輥合軋， 開始正常工作。先喂料后合閘的動作順序是利用喂料輥離合的膜片氣缸負荷小，進缸先完成，而離合閘主氣缸負荷大，進缸后完成來實現(xiàn)的。 當進機物料減小到一定值時傘狀浮子上升到一定程度， 通過扇形齒輪帶動料門反向旋轉，料門關閉。 與此同時， 主氣缸有桿腔進氣， 無桿腔快速排氣，實現(xiàn)離閘； 喂料輥逐漸停止轉動。先離閘，后停料的動作順序的實現(xiàn)是傳感器同時把信號傳給伺服電機和氣路執(zhí)行元件， 因主氣缸反方向通氣所以先離閘， 而喂料輥離合器膜片氣缸只是排氣， 而且當摩擦片離開后，喂料輥靠慣性繼續(xù)旋轉， 再者， 料門關閉后， 機內還存有一定的物料， 所以物料后斷。程序動作實現(xiàn)的原則就是：開車時，先喂料后合閘，停車時，先離閘后斷料。
2.3.3 回差問題
當進機物料達到料筒體積的三分之二時， 實現(xiàn)磨輥的合閘；當物料減少到料筒提及的三分之一時，實現(xiàn)磨輥的離閘，這就是所謂的回差問題。 通過對回差的控制，就可以解決磨輥離合閘動作頻繁的問題。
2.3.4 過載沖擊問題
本機的過載保護依靠氣缸。 氣缸支承者慢輥， 當膜輥間進入金屬異物時，輥間壓力增大， 由于氣缸桿的支承力是一定的，當輥間壓力大于氣缸桿支承力時，由于空氣有壓縮性， 氣杠桿往回走，使氣缸中的壓力增大，當壓力增大到一定值時， 使快速排氣閥打開排氣， 氣缸桿快速往回運動， 使磨輥的輥間間隙增大，直到金屬異物通過。這時輥間壓力減小，快速排氣閥關閉，氣體進入氣缸，氣缸桿向前運動， 氣缸中的氣體恢復到正常工作狀態(tài)和壓力值， 磨輥合軋， 磨粉機繼續(xù)正常工作。 本機利用離合閘主氣缸就很好地解決了過載沖擊問題。
2.4 卸料方式
目前磨粉機的卸料方式就兩種：自流卸料和磨膛吸料。采用自流卸料時， 磨粉機至少得安裝在二樓，而磨膛吸料可以把磨粉機安排在一樓。 本機的卸料方式為：自流卸料兼磨膛吸料，當需要磨膛吸料時， 只要裝上料斗的鍋底蓋和吸料管即可。
3 工作原理與操作方法
3.1 工作原理
此次設計的磨粉機工作原理是利用一對平置等徑不等速相向旋轉的齒輥（或光輥），以剪切、擠壓、研磨（或擠壓和研磨）的方法將物料粉碎。物料由喂料輥均勻地喂入磨輥的粉碎區(qū)內，物料在被粉碎前與慢輥相對靜止，與快輥相對滑動。物料進入粉碎區(qū)時，慢輥相當于托板，快輥相當于刮刀，把物料刮開，接觸到快輥齒的部分物料胚乳被快輥刮走，快輥齒夠不到的物料其余部分仍與慢輥保持靜止，直到除了粉碎區(qū)而落入料斗， 粘在磨輥上的物料通過清理機構的清理作用也落入料斗，落入料斗的物料， 通過自流卸料方式或磨膛吸料方式被排出機外。
磨粉機的第一級傳動——電機到大皮帶輪，采用V帶傳動；兩個喂料輥間采用齒輪傳動，軋距調節(jié)機構采用單調手輪啟動離合軋，而且保安裝置就是利用本氣缸。磨輥采用一臺電動機獨立驅動，電動機通過 V 帶一級減速直接拖動快輥。快慢輥之間采用同步齒形帶傳動。雙面齒形帶傳動比精確，結構也能自動適應離合軋和軋距調節(jié)所引起的快慢輥中心距變化；當磨輥磨損引起較大的中心距變化時，可通過調節(jié)張緊輪補償。改變快慢輥帶輪的齒數(shù)，可方便地提供多種傳動比。
3.2 操作方法
設備安裝好后， 先讓機器空載運轉，如發(fā)現(xiàn)有不正常的現(xiàn)象應立即停車， 調整好后再試車。這樣反復進行調試， 直到?jīng)]有異?，F(xiàn)象為止。當磨粉機需要進行工作時， 首先按照該機所粉碎的物料，調軋距，軋距調節(jié)好后，鎖緊手柄，然后按啟動按鈕，使磨粉機處于準備工作狀態(tài)。當進機物料達到一定值時，料門打開，喂料輥轉動，磨輥自動合閘， 磨粉機就進入了工作狀態(tài)。打開下磨門，檢驗被粉碎過的物料是否符合面粉廠生產的工藝要求。如不符合要求，就應該松開軋距調節(jié)機構的鎖緊手柄，轉動兩邊的軋距調節(jié)手輪調節(jié)軋距，直至被粉碎過的物料符合工藝要求為止，然后旋緊鎖緊手柄，關上下磨門。磨粉機就開始正常工作。需要停車時，按停車按鈕便可停車。
4 結構特點
本機的設計綜合了國內外先進磨粉機的優(yōu)點，并對某些結構進行了改進，使其更加完善，可以說使一臺先進的磨粉機。本機的結構簡單、緊湊，實用性強，裝、拆、檢修方便，而且各個結構的尺寸都比較小。本機磨輥內平置，其喂料性能好；喂料流可直接進入粉碎區(qū)， 并便于操作人員觀察和調整喂料情況；粉碎后的物料對下磨門無噴粉情況，拆換磨輥方便。磨輥軸上的大皮帶輪和同步帶輪均采用彈性換聯(lián)結，裝拆方便。磨輥傳動采用源弧形雙面同步齒形帶，而且把改向輪和張緊輪合為一個改向張緊輪，其結構簡單、緊湊，趕得上國際先進水平。喂料輥離合器采用了摩擦片離合器（氣動離合），喂料輥的動力來源于慢輥，這些都達到了國際先進水平。本機的第一級傳動——電機到大皮帶輪，采用V帶傳動，；兩個喂料輥間采用齒輪傳動，軋距調節(jié)機構采用單調手輪啟動離合軋，而且保安裝置就是利用本氣缸。綜上所述，本機具有以下特征：
1.磨輥水平排列便于物料進入磨輥縫隙；
2.磨膛吸風可提高光棍的轉速，從而提高產量；
3.磨輥傳動采用V帶；
4.采用可調的、標準的自動調心滾子軸承，以保證精確的同心回轉；
5.采用玻璃鋼整體外殼結構，密閉性好，噪音小。
5 計算
5.1 動力計算、選配電機
由帶傳動比為：2～4，為了防止打滑，增大帶輪包角，傳動比盡量取小。
電動機轉速：n= (2～4) ×750=1500～3000r/m
符合這一范圍的同步速度為：1500r/m，按照所需的額定功率及同步轉速的要求選定電動機的型號為:Y123S－4。
其主要參數(shù)：
5.2 V帶傳動設計
（1）選擇V帶的帶型：根據(jù)文獻[1]表8-7查的工作情況系數(shù)，計算功率：
根據(jù)、n由文獻[2]圖8-11選帶型號：選A型帶
（2）確定帶輪的基準直徑。由文獻[2]表8-6和表8-8，取小帶輪的基準直徑。驗算帶速v。按文獻[2]式8-13驗算帶的速度：
v=在5～25m/s的范圍內。
（3）計算大帶輪的基準直徑。根據(jù)文獻[2]式8-15a，計算大帶輪的基準直徑：
根據(jù)文獻[2]表8-8，圓整為。
（4）確定V帶的中心距a和基準長度
根據(jù)文獻[2]式8-20，初定中心距 400mm。
由文獻[2]式8-22計算帶所需的基準長度
由文獻[2]表8-2選帶的基準長度
按文獻[2]式8-23計算實際中心距。
中心距的變化范圍為393～450mm。
（5）驗算小帶輪上的包角。
°°
（6）計算帶的根數(shù) z
計算單根帶的額定功率。
由和，查文獻[2]表8-4a得。
根據(jù)，和 型帶，查文獻[2]表8-4b得
查文獻[2]表8-5得，查文獻[1]表8-2得，于是
計算帶的根數(shù)。
取根。
（7）計算單根帶的初拉力的最小值
由文獻[2]表得型帶的單位長度質量所以
（8）帶輪結構的設計
帶輪的材料選用。根據(jù)軸徑的大小，選擇帶輪孔徑，大帶輪孔徑，小帶輪孔徑。
5.2.1 雙面圓弧齒同步帶的設計
(1) 確定設計功率
取，計算得。
（2）選擇帶型
按，，根據(jù)圖，選型。
（3）確定帶輪直徑
確定帶輪齒數(shù)：小帶輪齒數(shù)按原則確定，根據(jù)表 選。大帶輪直徑。帶輪節(jié)圓直徑、和帶輪外徑、由中表查得。，，，。
（4）確定帶的基本額定功率
根據(jù)中表～，查得
（5）確定帶的額定功率
帶的額定功率按中式計算：
查，,,。
（6）確定帶和帶輪的寬度
按的原則選擇帶輪的寬度，則：
式中見表中選擇標準，計算得。
按計算結果從表中選擇標準，并從表中確定帶輪寬度，。
5.3 喂料輥齒輪傳動設計計算
5.3.1 選用齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)
（1）磨粉機為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度（GB10095-88）。
（2）材料選擇。由文獻[2]表10-1選擇小齒輪材料為40Cr（調質），硬 為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調質），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。
（3）選小齒輪齒數(shù)Z1=20，大齒輪齒Z2=i×Z1=45。
按齒面接觸強度設計
按文獻[2]式（10-9a）進行試算，即
（1）確定公式內的各計算數(shù)值
1）試選載荷系數(shù)Kt=1.1。
2）計算小齒輪傳遞的轉矩。
3）由文獻[2]表10-7選取齒寬系數(shù)φd=0.6。
4）由文獻[2]查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8Mpa1/2。
5) 由文獻[2]圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限aH1iml=600Mpa；大齒輪的接觸疲勞強度極限aH1iml=550Mpa。
6）由文獻[2]式10-13計算應力循環(huán)次數(shù)。
N1=60n1jLh=60×80×1×（300×8×15）=1.728×108（次）
N2=1.728×108/2.25=7.68×107（次）
7)由文獻[2]圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=1.15，KHN2=1.17。
8）計算接觸疲勞許用應力
取失效率為1%，安全系數(shù)S=1，由文獻②式（10-12）得：
[бH]1=KHN1б1im1/S=1.15×600=690Mpa
[бH]2=KHN2б1im2/S=1.17×550=643.5Mpa
（2）計算
1）計算小齒輪分度圓的直徑d1t，代入[бH]中較小的值。
2）計算圓周速度。
3）計算齒寬b及模數(shù)mnt。
齒寬b=фdd1t=0.6×65.396mm=39.24mm
模數(shù)mnt=d1t/z1=2.779mm
齒高h=2.25mnt=2.25×2.779/6.25=6.28
齒寬與齒高之比b/h=39.24/6.25=6.28
4）計算載荷系數(shù)K。
根據(jù)V=0.23m/s，7級精度，由文獻[2]圖10-8查得動載系數(shù)Kv=1.05；
直齒輪，Kha= Kha=1；
由文獻[2]表10-2查的使用系數(shù)KA=1；
由文獻[2]表10-4用插值法查的7級精度、小齒輪懸臂布置時，KHβ=1.35。
由b/h=6.28，KHβ=1.35查文獻圖10-13得KHβ=1.28；故載荷系數(shù)
K=KAKVKHa KHβ=1×1.05 KHβ=1.351 KHβ=1.351.35=1.418
6）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由文獻[2]得
7）計算模數(shù)mn。
Mn=d1/z1=3.02mm
5.3.2 按齒根彎曲強度設計
由文獻[2]式（10-5）得彎曲強度的設計公式為
（1）確定公式內的各計算數(shù)值
1）由文獻[2]10-20c查的小齒輪的彎曲疲勞強度極限σFE1=500Mpa；大齒輪的彎曲強度極限σFE1=380Mpa；
2）由文獻[2]圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.85，KFN2=0.88；
3）計算彎曲疲勞許用應力。
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.3，由文獻②圖式（10-12）得
4）計算載荷系數(shù)K。
K=KAKVKFaKFβ=1×1.05×1×1.28=1.344
5）查取齒形系數(shù)。
由文獻[2]表10-5查得YFa1=2.80；YFa2=2.35
6）查取應力校正系數(shù)。
由文獻[2]表10-5查得YSa1=1.55；YSa2=1.68.
7)計算大、小齒輪的YFaYFsa/[σF]并加以比較。
大齒輪的數(shù)值大。
（2）設計計算
對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關，可取彎曲強度算得的模數(shù)1.83并就近圓整為標準值m=2mm，按接觸強度算得的分度圓直徑d1=60.489mm，算出小齒輪齒數(shù)
Z1=d1/m=60.489/2≈30
Z2=2.25×30=67.5，取Z2=68。
5.3.3 幾何尺寸計算
（1）計算分度圓直徑
d1=Z1m=30×2mm=60mm
d2=Z2m=68×2mm=136mm
（2）計算中心距
a=（d1+d2）/2=98mm
（3）計算齒輪寬度
取B2=40mm，B1=45mm。
5.4 磨輥設計
5.4.1 結構設計
初步計算磨輥軸的結構尺寸：
根據(jù)文獻[1]式（15-2），磨輥軸為實心軸，按扭轉強度：
A=103~126， 取A=110；
P=5.23kw n=750rpm
計算得：d=21.02mm；
按扭轉剛度： 取B=109， 得：d=31.49mm， 取整d=32mm。
同樣的方法，對另一軸可得：d=41.45mm。
故取：d=42mm。
5.5 磨輥受力分析
5.5.1 磨輥受力分析及校核
初步計算磨輥軸的結構尺寸：根據(jù)查文獻[1]式（15-2），磨輥軸為實心軸，按扭轉強度： 取A=110；
P=5.23kw n=750rpm
計算得：d=21.02mm
按扭轉剛度： 取B=109，得：d=31.49mm,取整d=32mm.
同樣的方法，對另一軸可得： d=42mm
磨輥受力分析時，略去磨輥齒形及斜度的影響；略去磨輥支承處的摩擦阻力；略去三角帶傳動的損失；略去喂料傳動中三角帶輪的作用力。以快輥受力分析為例：
（1）輥壓力：P=qL=12×103×0.35=4200N；
（2）同步齒形帶張力產生的力矩：
（3）通過物料對快輥的摩擦力（均布輥長上）：FK=P·μk=4200×0.43=1806N；
（4）慢輥齒形帶對快輥齒形帶的拉力（張緊力）：T0=1000P/t/vkgf=357.29kgf；
（5）張緊力產生的扭矩
（6）電機輸入扭矩
（7）三角帶輪作用在輥軸上的力Q=1553N；
（8）磨輥重量G=990.5N；
（9）快輥齒形帶輪的重量G1=106.5N；
（10）快輥三角帶輪上的扭矩 M1=36.68N·m。
從軸的結構圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險截面?，F(xiàn)計算出截圖
圖 3 快輥軸的載荷分析圖
Figure 3 Fast roller load analysis diagram
5.6 磨輥軸承的選擇與計算
5.6.1 磨輥軸承的選擇
根據(jù)分析，采用雙列向心球面圓柱滾子軸承，因為磨粉機沖擊載荷很小，又考慮到間小軸承座的直徑，所以采用輕寬系列的軸承。由于采用了緊定錐套，所以軸承內徑，查《機械設計手冊》，外徑，軸承型號為（22209C/W33）的雙列向心球面圓柱滾子軸承。
5.6.2 軸承校核設計
快慢輥共有四個軸承，只要校核受力最大的一個就可以了，現(xiàn)對慢輥A端的軸承進行校核。
（1）計算動載荷C：
（對于向心圓柱滾子軸承）
因無沖擊，查文獻[4]中表6-4，取1.2，e=0.27
雙列向心球面圓柱滾子軸承
因連續(xù)工作，故取最大值。
故所選用的四個軸承都合格。
2）壽命校核.
，由查文獻[4]，查
p=8580(N)
一年按300天工作，一天工作10小時.
（年）
所以四個軸承全用113518型，非常合理。
5.7 磨輥軸與軸體過盈量和壓入力的計算
1）由公式確定配合所需壓力強度 P:
----------最大扭矩
磨輥傳遞的最大扭矩為，為安全起見，取安全系數(shù)為2，f取0.08
: 磨輥體與軸的配合長度（m）；
: 軸的配合段直徑（cm）；
: 裝配系數(shù)，用壓入法時，取0.08；
2）由文獻[4]中公式確定最小計算過盈（有效過盈） ：
由于輥體與軸的材料不同，所以
由文獻[4]表1-8查得：
由用插入法得：
3）由公式確定最小配合過盈 ，并根據(jù)選配合：
轉查
由公差配合表取優(yōu)選配合
最大過盈，最小過盈
4）由公式計算最大計算過盈：
5）由公式計算最大過盈時的強度：
6）由公式驗算配合件的強度
被包容件：
包容件：
所以當時包容件產生塑性變形，而實際上得到最小或最大過盈的機會是很少的。因此，按計算零件強度時，若產生不大的塑性變形是允許的。
7）計算不發(fā)生塑性變形時的表面極限壓力強度
被包容件：
8）計算壓入力 ：
因為 ，采用壓入法時，
所以用43.8噸的壓力可將軸壓入。
5.8 喂料輥動力消耗計算
根據(jù)其結構，其輸出功率的計算公式，為：
式中：-消耗于喂料系統(tǒng)喂料運動的功率.
-傳動副的總機械效率.
可?。?
-系統(tǒng)消耗于空轉的率.
對于雙輥喂料，一般可取2W/cm輥長，則
式中：泵殼內各軸的平均直徑，取30cm.
殼內所有各軸的.轉速之和.
系數(shù)，根據(jù)結構差異一般可取3-5.
系數(shù),根據(jù)輥長及軸承結構不同，一般可取8-10.
潤滑油粘度影響系數(shù)，取為1.
前后喂料輥的平均直徑.
分流輥轉速.
定量輥轉速.
5.9喂料輥同步帶傳動設計
選擇帶輪和帶長，確定中心距：
根據(jù)其傳遞功率，選5M圓弧形齒同步帶，已知傳動比為3
選擇小帶輪齒數(shù) ，則
大帶輪齒數(shù)
大帶輪節(jié)圓直徑
小帶輪節(jié)圓直徑
根據(jù)已知的傳動條件，選擇中心距
計算小帶輪包角
帶長
該長度在400~450之間，選取430mm
中心距：
計算帶寬：
根據(jù)小帶輪齒數(shù)和轉速，從表27中查出基準功率傳動容量
嚙合齒數(shù)： ， 查表得 嚙合系數(shù)
帶寬系數(shù)：
根據(jù)帶寬系數(shù) 值，查表，得帶寬為20mm
5.10 料門機構設計
料門的開啟采用自動開啟式，就是喂料輥轉動處于喂料狀態(tài)時，料門自動開啟，而當喂料輥停轉處于斷料狀態(tài)時，料門自動關閉。主要優(yōu)點是：當喂料機構停止喂料時，能有效地防止物料顆粒在外界因素的干擾下，自流落入粉碎區(qū)。本機料門由拉伸彈簧控制，其工作原理：當物料達到一定的重量時，彈簧被拉伸，料門開啟，當物料重量增大時，料門開啟程度增大，反之，料門關閉。此料門機構結構簡單，設計成本低廉，普遍使用與各種小型磨粉機。
5.11 軋調機構設計
本機構為平面四桿機構，屬于雙搖桿機構，單調搖臂為主動搖桿，慢輥搖臂為從動搖桿
根據(jù)慢輥尺寸及箱體內的空間位置，初選慢輥搖臂有效長度為，主動搖桿部分，氣缸增力部分，連桿。兩固定鉸鏈長度
驗算壓力角
此機構是否具有良好的傳力性能，可以用壓力角的大小來衡量。在機構中，壓力角隨著機構的位置的改變而變化。壓力角越小，機構的傳力性能就越好。
氣缸有效行程
主動搖桿的行程角度
氣缸增力比
作機構簡圖可知，在松閘狀態(tài)時，壓力角，當閘緊時，壓力角作機構簡圖可知，在松閘狀態(tài)時，壓力角
此桿長設計符合要求。
6 結論
本次設計的磨粉機綜合了國內外先進磨粉機的優(yōu)點，并對某些結構進行了改進，使其更加完善，可以說是一臺先進的磨粉機。本機磨輥配置較為10°，其喂料性能好；喂料流可直接進入粉碎區(qū)，并便于操作人員觀察和調整喂料情況；粉碎后的物料對下磨門無噴粉情況，拆換磨輥方便。磨輥軸上的大皮帶輪和同步帶輪均采用脹緊聯(lián)結，裝拆方便。磨輥傳動采用雙面圓弧同步齒形帶，其結構簡單，喂料輥離合器采用了摩擦片離合器，喂料輥的動力來源于慢輥，機的第一級傳動——電機到大皮帶輪，采用V帶傳動，；兩個喂料輥間采用齒輪傳動，軋距調節(jié)機構采用單調手輪啟動離合軋，而且保安裝置就是利用本氣缸，這些在都體現(xiàn)了本機的先進性。
參考文獻
[1] 阮競蘭，武文斌.糧食機械原理及應用技術[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2006.1
[2] 濮良貴，紀名剛.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2006.5
[3] 孫桓，陳作模，葛文杰.機械原理[M].北京：高等教育出版社，2006.5
[4] 羅宗澤，羅圣國.機械設計課程設計手冊[M].北京：高等教育出版社，2006.5
[5] 朱冬梅，胥北瀾.畫法幾何及機械制圖[M].北京：高等教育出版社，2000.12
[6]趙如福.機械加工工藝手冊[M].上海：科學技術出版社，2007.10
[7] 郭禎祥.小麥加工技術[M].北京：化學工業(yè)出版社，2003.4
[8] 周惠明，陳正行.小麥制粉與綜合利用[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2001.6
[9] 陳志成.制粉工程師手冊[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2007.1
[10] 侯書林，朱海.機械制造基礎[M].北京：中國林業(yè)出版社，2006.7
[11] 劉鴻文.材料力學[M].北京：高等教育出版社，2004.1
[12] 鄭惠強，張氫.機械結構設計[M].北京：同濟大學出版社，2009.9
[13] 徐學林.互換性與測量技術基礎[M].長沙：湖南大學出版社，2005.8
[14] 吳琰琨.制粉工程師手冊[M].北京：人民郵電出版社，2009.6
[15] 何方.關于輥式磨粉機喂料機構的設計要素[J].糧食與飼料工業(yè)，2007，12：4-6
[16] 顧堯臣.論現(xiàn)代輥式磨粉機的設計要素[J].西部糧油科技，1998，23：3-8
[17] 劉自然，李東梁.輥式磨粉機磨輥的受力計算和強度分析[J].糧食與飼料工業(yè)，2009，12：7-10
[18] 田靜云.磨粉機的綠色設計及應用[J].裝備制造技術，2009，5：186-187
[19] 顧鵬程.碾壓磨粉機的研制及應用前景[J].糧食與飼料工業(yè)，2007，6：13-17
[20] 武文斌.國產磨粉機造型分析[J].西部糧油科技，1999，5：18-19
[21] 顧維憶.磨粉機傳動方案創(chuàng)新設計[J].漁業(yè)機械儀器，1991，23：3-8
[22] 劉樺.磨粉機傳動機構分析[J].機械工程師，2001，11：67-68
[23] 居文全，胡繼云.輥式磨粉機長齒齒輪傳動的優(yōu)化設計[J].糧食與飼料工業(yè)，1999，3：8-10
[24] 吳偉光，韓永春等.同步齒形帶傳動的優(yōu)化設計[J].機械工程師，1990，5：1-3
[25] 武文斌，蔣春輝.輥式磨粉機的現(xiàn)代設計及進步[J].糧食加工與食品機械，2005，10：71-73
致 謝
為期兩個月的畢業(yè)設計即將接近尾聲，在任老師的親切指導和同學的幫助下，此次設計才得以完成，在此向所有給予我此次畢業(yè)設計指導和幫助的老師和同學表示最誠摯的感謝。
首先，向本設計的指導老師——任述光副教授表示最誠摯的謝意。在自己緊張的工作中，仍然盡量抽出時間對我們進行指導，時刻關心我們的進展狀況，督促我們抓緊學習。任老師給予的幫助貫串于設計的完全過程，從借閱參考資料到現(xiàn)場的實際操作，他都給予了指導，不僅使我學會運用書本中的知識，更學會了學習操作方法。也懂得了如何把握設計重點，如何合理安排時間和論文的編寫，同時在畢業(yè)設計過程中，他和我們在一起共同解決了設備出現(xiàn)的各種問題。
其次，要向給予此次畢業(yè)設計幫助的老師們，以及同學們以誠摯的謝意，在整個設計過程中，他們也給我很多幫助和無私的關懷，更重要的是為我們提供不少技術方面的資料，在此感謝他們，沒有這些資料就不是一個完整的論文。
總之，我的設計是老師和同學共同完成的結果，在設計的兩個月里，我們合作的非常愉快，教會了我許多道理，是我人生的一筆財富，我再次向給予我?guī)椭娜卫蠋熀屯瑢W表示感謝！
27