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中华人民共和国教育部哈尔滨石油学院毕业设计设计题目链锤式粉碎机的设计学生赵伟指导教师孙雪副教授学院哈尔滨石油学院专业机械设计制造及其自动化2013年5月哈尔滨石油学院毕业设计任务书设计题目链锤式粉碎机的设计指导教师孙雪副教授专业机械电子工程2013级11班学生赵伟2013年5月8日题目链锤式粉碎机的设计任务内容(包括内容、计划、时间安排、完成工作量与水平具体要求)
一、内容该机主要可粉碎含水率在14%以下的有机质和含水率不大于10%的回料由主电机驱动主轴及双层链锤进行高速旋转,将从进料口进入筒体内的化肥击碎,待粉碎后物料沉降后,被螺旋输送机从出料口送出本课题来源于生产实践,使学生清楚的了解所设计链锤式粉碎机的组成及加工特点以及运用所学的知识完成粉碎机的结构设计1.了解所设计链锤式粉碎机的整体机构、工作原理2.链锤式粉碎机主轴的设计及相关的计算3.螺旋输送机的相关设计计算
二、计划、时间安排计划、时间安排
3.02—
3.31实习、资料收集、分析整理,初步形成课题思路,写出开题报告
4.01—
4.10检索文献链锤式粉碎机的整体机构、工作原理
4.10—
5.01链锤式粉碎机主轴设计及相关的计算
5.01—
5.10螺旋输送机的相关计算
5.10—
5.20绘制机械零件图和装配图(合计3张A0图纸,其中一张A1手绘图纸)
5.20—
6.10整理资料,完成毕业设计说明书的撰写
6.10—
6.15完善改进图纸和说明书,导师评审
三、完成工作量完成计划安排;撰写设计说明书
四、水平具体要求该课题需应用计算机绘图、机械结构设计、工程材料、机电一体化技术、机械原理、电路等相关的基础课和专业课,通过该课题的设计,通过该课题的设计,提高学生将理论与实际应用结合,更能够培养学生的综合运用知识的能力其中参考文献篇数20篇以上(其中,外文文献3篇以上)专业负责人意见签名年月日摘 要随着国家逐步推进农业绿色化生产,链锤式粉碎机适用于对各种肥料的粉碎,所以研究主要用于各种肥料的粉碎的粉碎机具有现实意义生活中都有大量的原料和再利用的废料都需要用粉碎机进行加工处理,随着工业的迅速发展和资源的迅速减小,对生产中废料的再利用是很重要的本文介绍了链锤式粉碎机的发展现状与前景以及各种粉碎机的工作原理,主要研究了链锤式粉碎机,并对粉碎机的主要部分进行了理论设计,包括主轴的设计及其零部件的设计计算、锤头的设计、电机与V带的选择、螺旋输送机的设计计算、以及主轴和键的校核等等另外,本文还简单的对粉碎机的粉碎方法及其选择作了介绍关键词链锤式粉碎机;主轴;螺旋输送机AbstractAscountriestostrengthenenvironmentalprotectionmanagementandsocialcapitaloftheindustrytopromotetheagriculturalproductioncirculationeconomygreenpolicyimplementationchainhammer-shapepulverizerissuitableforallkindsoffatkindmaterialsothestudyofmaterialismainlyusedforallkindsoffatofthegrindingmillhaspracticalsignificance.Thisresearchismainlyusedformaterialcrushingoffatofthecrusherofchainofhammer-shapepulverizerprincipleareintroducedandthepulverizereachsectionofthetheoreticaldesignmakeuseofknowledgeincludingthedesignofthemillfinishfeedingtubedesignstructuredesignandsupportthedesignandchainhammer-shapepulverizerinstallationandcommissioning.Keywords chainhammer-shapepulverizer;spindle;screwconveyor目 录TOC\o1-2\h\u第1章概述
11.1链锤式粉碎机的前景
11.2粉碎机的用途
11.3粉碎机图片例举1第2章链锤式粉碎机的总体设计
72.1链锤式粉碎机的工作原理
72.2链锤式粉碎机的特点及使用范围
72.3粉碎方法的确定
82.5本章小结9第3章链锤式粉碎机参数的确定
103.1转子的直径、长度和转速
103.2电机与V带的选择
103.3锤头质量的计算
113.4螺旋转速及节距的确定
123.5生产能力计算
123.6本章小结13第4章主轴的相关设计
144.1各轴段的直径
144.2确定各轴段长度
164.3主轴的强度校核
164.4键的强度校核
194.5轴承的寿命计算
204.6本章小结21第5章粉碎机的搬运、调试和保养
225.1本章小结22第6章结论23参考文献24致谢25第1章概述
1.1链锤式粉碎机的前景现代工程技术将需要越来越多的高纯超细粉体,超细粉碎技术在高新技术研究开发中将起着越来越重要的作用高新技术产业与非金属矿物有着密切的联系,在未来非金属矿深加工技术开发和产业发展中要考虑高新技术及其产业的发展;再其开发利用及其深加工过程中还必须考虑人类的生存和可持续发展,注意环境保护链锤式粉碎机适用于各种肥料的粉碎,所以研究各种肥料粉碎的链锤式粉碎机具有现实意义
1.2粉碎机的用途适用于矿山、水泥、煤炭、冶金、建材、燃化等行业对中等硬度及脆性物料进行细碎锤式破碎机用于破碎各种中硬且磨蚀性弱地物料其物料的抗压强度不超过100MPa,含水率小于15%被破碎物料为煤、盐、白亚、石膏、砖瓦、石灰石等还用于破碎纤维结构、弹性和韧性较强地碎木头、纸张或破碎石棉水泥的废料以回收石棉纤维等等,该设备可根据用户要求调整蓖条间隙,改变出料粒度,以满足不同用户的不同需求
1.3粉碎机图片例举第2章链锤式粉碎机的总体设计
2.1链锤式粉碎机的工作原理链锤式粉碎机的主体是筒体这种装置的工作原理图,如图1-1所示由主电机驱动主轴及链锤进行高速旋转,将从进料口进入筒体内的化肥击碎,待粉碎后的物料沉降后,被螺旋输送机从出料口送出
1.门
2.筒体
3.链锤
4.四环链
5.主轴
6.电机
7.箱体
8.进料口
9.出料口
10.输送电机图2-1链锤式粉碎机的原理图
2.2链锤式粉碎机的特点及使用范围链锤式粉碎机与其他粉碎机设备相比,具有如下优点1结构简单,粉碎比大,生产效率高;2电耗低、产品粒度均匀;3机械结构简单、紧凑轻便;4投资费用少、管理方便;这种粉碎机的缺点是1工作零件容易破损,需经常更换;2粉碎腔中落入不易破碎的金属块时,易发生事故;链锤粉碎机机适用于对肥料及有机质的粉碎本机主要用于含水率在14%以下的有机质及含水率不大于10%的肥料的粉碎
2.3粉碎方法的确定
2.
3.1常用的粉碎方法粉碎是工业生产环节不可缺失的工序之一,它是指在外力作用下克服了固体物料分子间的内聚力,使固体物料外观尺寸由大变小、物料颗粒单位质量表面积由小变大的过程1压碎物料在两平面之间受到压力作用而被粉碎挤压粉碎适用于脆性物料,食品加工中常用的对辊粉碎机,如果对辊的线速度相等,则为纯粹的挤压过程2劈碎物料受楔状刀具的作用而分裂多用于脆性、韧性物料的破碎,能耗较低3剪碎物料在两个破碎工作面间,如同承受载荷的两支点或多支点梁,除了在外力作用点受劈力外,还发生弯曲折断多用于较大块的长或薄的硬、脆性物料粉碎4击碎物料在瞬间受到冲击力而被破碎多用于脆性物料的粉碎,粉碎范围很大5磨碎物料在两工作面或各种形状的研磨介质之间受到摩擦、剪切作用而被磨削成为细粒,多用于小块物料或韧性物料的粉碎
2.4粉碎机分类及其工作原理 利用不同的粉碎方法,目前已发展出了多种多样的粉碎机机械冲击式粉碎机是利用围绕水平或垂直轴高速旋转的回转转子上的冲击元件(锤头、叶片、棒体等)对物料进行撞击,并使其在定子与转子间、物料颗粒间产生高频度的相互强力冲击、剪切作用而粉碎的设备其特点是粉碎比大、运转稳定,适合于中软硬度物料的粉碎粉碎成品的颗粒细度和形态由转子上锤头的运动状态和定子间间隙来决定,低速冲击可得细长的颗粒,而高速冲击则易得物料结晶状态相同的颗粒磨碎机主要依靠两个工作表面或介质之间的挤压和摩擦力将物料研磨成极细的产品根据木质生物质的特性,宜采用机械冲击式粉碎机:锤片式粉碎机、齿爪式粉碎机等打击类粉碎技术,碾磨和挤压对木质生物质的粉碎效果很有限,所以不宜采用这里要着重提到的是采用最多的锤片式粉碎机,它的粉碎过程主要体现在两方面一是物料收到锤片的冲击作用;二是锤片和物料、筛片或齿板和物料之间相互间的摩擦作用对于脆性物料,主要受冲击作用而粉碎;对于藤蔓类,韧性材料,主要受摩擦作用而粉碎但是,无论何种饲料得粉碎,都是冲击、搓擦和摩擦等作用的综合结果
2.5本章小结本章主要讲的是链锤式粉碎机的工作原理、链锤式粉碎机的特点及使用范围、粉碎方法的确定、常用的粉碎方法、粉碎方法的选择、粉碎机分类及其工作原理,本章是我们充分的认识到链锤式粉碎机在生活中的重要性,链锤式粉碎机的分类,链锤式粉碎机的优点缺点,以及我们以后要改进的地方第3章链锤式粉碎机参数的确定
3.1转子的直径、长度和转速D=480mmL=724mm转速r/min(3-1)式中—转子的圆周速度(m/s);—转子直径(m)目前,锤式破碎机的转子圆周速度的使用范围是15~80m/s,通常,粗碎时取15~40m/s,细碎时取40~80m/s虽然转子速度越高,破碎比越大,但锤头磨损也越快,功耗也大因此,在满足力度要求的情况下,转子的圆周速度应偏低由上分析可知(此处v取50m/s)=915(r/min)为了减少磨损和功率消耗,取n=900r/min
3.2电机与V带的选择电机功率(3-2)=kw系数K取值在
0.1到
0.15之间根据计算电动机功率的结果,综合各种要求,查表选择Y系列三相异步电动机,型号为Y162M-2功率为15kw,满载转速为2930r/minV带的选择1)计算功率Pc,由表查得工况系数KA=
1.2,故kw(3-3)2选取普通V带型号根据kwr/min由V带选型图确定选用B型3验算带速vm/s因为普通V带一般要求带速在5-25m/s故所求带速合格
3.3锤头质量的计算3-4式中E—锤头的动能J;m—锤头的质量kg;v—锤头的圆周速度m/s将式
(2)代入式
(1)中,得(3-5)锤头动能的大小与锤头的重量成正比,即锤头越重,锤头的动能越大,破碎效率越高,但是锤头的重量越大,旋转起来的离心力也越大,对锤式破碎机的转子的其他零件都要产生影响,并且加快损坏,因此,锤头的重量不应该过重也不应该过轻,要适中正确的选择锤头的重量对破碎效果和能量消耗有很大的影响所以选择的锤头重量一定要满足锤击一次性使物料块破碎,并使无用功率消耗达到最小,同时,还必须不使锤头向后偏倒为此,必须使锤头运动起来产生的动能等于破碎物料所需要的打击功如公式
(3)所示转子上全部锤头每转一次所产生的动能为N.m(3-6)式中—转子圆周方向的锤头排数—转子纵向每排锤头的个数转子每分钟n转时全部锤头所产生的动能为为kw3-7全部锤头每分钟所产生的动能Na是由电动机直接供给的,故使式
(5)与电动机每分钟所发出的功率N相等,即可认为全部锤头所产生的打击能够击碎加工物料亦即Ng=Na=kwm=N3-8kg式中—粉碎机的电动机功率kw;取=75kwD—粉碎机的转子直径(m);取D=
0.48m—转子圆周方向的锤头个数;—转子纵向的锤头排数;n—粉碎机的转速(r/min)取n=900r/min
3.4螺旋转速及节距的确定螺旋直径初定为200mm螺旋轴的转速为r/min(3-9)圆整为标准转速,取n=90r/min式中B—物料综合特性系数;D—螺旋直径m因为此处螺旋选的是实体面型螺旋,故螺旋的节距取t=
0.8D=160mm
3.5生产能力计算(3-10)t/h所以此锤式破碎机的生产能力为5t/h左右式中D—螺旋输送机的螺旋直径m;n—螺旋轴的转速(r/min);—物料的充填系数;—物料的堆积密度();C—与螺旋机倾角有关的系数取C=
13.6本章小结本章主要讲的的链锤式粉碎机的参数的确定,其中包括转子直径、长度和转速的确定,电机与V带的选择、锤头质量的计算、螺旋转速及节距的确定、生产能力计算在运算过程中充分的利用了这些数据第4章主轴的相关设计
4.1各轴段的直径由材料力学可知,实心圆轴的扭转强度条件为(4-1)由此得到轴的基本直径mm(4-2)该段轴上有一键槽,将计算值加大3%应为
31.04mm考虑到粉碎机所承受的转矩变化和冲击载荷变化很大,则取轴的最细处mm式中d—轴的直径(mm);—轴的扭剪应力(MPa);T—轴传递的转矩();P—轴传递的功率(Kw);n—轴的转速(r/min);—轴的抗扭剖面系数();—许用扭剪应力(MPa);C—计算常数,取决于轴的材料及受载情况查表得许用扭切应力[τ]T=30MPa即细轴55mm处的强度符合要求的强度条件图4-1主轴由此估算轴段2的直径为65mm根据此直径可选毡圈1,其d1=63D=84B=8轴承的选择因其转子的转速为900r/min,所以主轴上轴承的转速很高,负荷很大,经过长时间工作后,会因为锤头的不均匀磨损而产生不平衡附加作用力轴承间距大,轴会产生挠曲,此外,轴承的中心也难保证同心,因此选用调心球轴承轴承代号为2213,外圈D=120内圈d=65宽度B=31图4-2调心球轴承轴段3的直径为75mm根据此直径可选毡圈2和3,其d1=73D=94B=8轴段4的直径为65mm此段轴承选为圆锥滚子轴承,因其能同时承受径向和单向轴向载荷,轴承代号为32213,外圈D=120T=
32.75B=31C=
274.2确定各轴段长度轴段1长度l1l1为带轮宽(4-3)==82mm式中z—轮槽数,z=4;e—槽间距,19;f—槽边宽,由此可选择C型键因其轴的长度为82,故可选键的长度为80,轴段2长度因为轴承的宽度为31,以此取的轴承盖的宽度为20,为了便于轴承盖的拆装,取轴承盖外端面与带轮的下端面的间距为29mm故该段长度为29+20+31=80mm轴段3长度此段长度即为转子长度,=734mm轴段4长度根据此段轴承的宽度,=33mm
4.3主轴的强度校核首先根据轴的结构图做出轴的计算简图,由于粉碎机在工作中承受冲击载荷,而这种冲击载荷主要集中在打击物料的锤头处,为了计算方便,现将载荷简化为作用于转子上的均布载荷假设物料以某一角度与锤头碰撞()则有,,式中则有NNN考虑对于使用应力的余裕系数e=
1.5(所谓余裕系数,即是在补偿载荷的偏差、估计的不准确度、尺寸精度的误差以及计算式的近似性的同时,对于因振动、冲击而产生的难以预测的应力上升,残留应力预测等不准确度进行补偿的系数)则作用于每个锤头上的力分别为NNN那么,作用与转子上的合力则为NNN将此合力简化为一作用于转子上的均布载荷其集度分别为则作用于轴上的支反力分别为水平面内支反力垂直面内支反力如图4-3所示,分别求出水平面和垂直面内各力产生的弯矩为作出扭矩图如图4-3所示,根据作出的总弯矩图,可以求出计算弯矩图已知轴的计算弯矩后,即可针对某些危险截面(即计算弯矩大而直径可能不足的截面)作强度校核计算通常只校核轴上承受最大计算弯矩的截面(即危险截面转子中间截面)的强度由式(4-4)可得故安全此处由于主轴有过载保护装置,当有过大的瞬时过载及严重的应力循环不对称时,安全装置可保护主轴不产生塑性变形,故可略去静强度校核图4-3主轴受力分析图
4.4键的强度校核平键连接最易发生的失效形式是压溃和磨损,此处针对挤压强度和耐磨性条件进行校核抗压强度计算为:4-5键连接的挤压强度满足要求抗剪强度计算为4-6键的抗剪强度满足要求
4.5轴承的寿命计算1调心球轴承当量动载荷的计算4-7式中—实际径向负载;—实际轴向负载;x—径向系数;y—轴向系数4-8式中—温度系数;—载荷系数;—寿命指数,对球轴承=3,滚子轴承2圆锥滚子轴承当量动载荷的计算
4.6本章小结本章主要讲的是主轴的相关设计计算,其中各轴段的直径、确定各轴段长度、主轴的强度校核、键的强度、校核轴承的寿命计算,确定轴的稳定性,可以使其在运行中得到充分的保障第5章粉碎机的搬运、调试和保养搬运在搬运粉碎机上、下汽车、火车时要用起重机轻吊慢放,在运输过程中底座固定,露天储存时加盖苫布,以免锈蚀在地面要用滚杠搬运,滚杠直径60-80mm为宜,遇有斜坡时,其坡度不得大于15°安装地基深度根据现场土壤决定,用楔铁调整机器底座呈水平状态,其不水平度不大于10/1000mm,精调合格后均匀将地脚螺栓拧紧,然后用水泥将楔铁固定,将地脚孔及机床底座四周抹平,以免油水参入调试试车前应首先开启筒体门,用手攀动主轴是否转动灵活,双层链锤及环是否与筒体内壁相碰,其次要接通螺旋输送机电机,使螺旋叶片按顺时针方旋转(右旋),否则会造成物料倒流,损坏减速器粉碎机主电机通电后,应无异常响动,正常运转2小时后,轴承部位及电机的温度不得超过60℃保养1粉碎机在生产线上使用,配有电器箱,控制电器箱开关即可,如果单独使用可自行配置三相刀闸开关和按钮即可2先启动螺旋输送机,再将粉碎机启动10分钟后,进行加料(要求上料均匀不允许超负荷工作)即可开始正常工作3根据物料和粉碎的情况,随时观察筒体粘壁情况,停机清理每班生产后应打开筒体两边的门及螺旋输送机护瓦清理筒体和输送机壳内粘壁残留料4螺栓输送机减速器每三个月加注一次润滑脂5粉碎机主轴轴承部位每月通过黄油嘴加注一次锂基润滑脂(EL-2)6螺旋输送机轴承部位每月加注一次钙基润滑脂7开机时先启动螺旋输送机,停产清理筒体及输送机壳后,再启动一会儿螺旋输送机将残留物料排出
5.1本章小结本章主要讲粉碎机的搬运、保养及调试是我们了解粉碎机平时应该主注意的事项第6章结论这次的设计包括
(1)主轴的设计包括各轴段的直径和长度的确定以及轴的校核
(2)锤头的设计计算
(3)电机与V带的选择
(4)螺旋输送机的设计计算
(5)键的校核
(6)轴承的校核经校核后,所有用件都满足强度要求本文还简单的介绍了粉碎的方法和各种粉碎机的工作原理,这次设计让我对自己所学的知识进行了检验,并且从中培养了自己对问题独立思考能力以及分析问题的能力,对资料和文献的检索能力,对培养我们独立工作能力和创新精神具有很重要的作用参考文献
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200424.致谢对链锤式粉碎机的设计过程我遇到了许多的难题,在此要感谢我的指导老师孙老师对我悉心的指导,感谢老师给我的帮助在设计过程中,我通过查阅大量有关资料,与同学交流经验和自学,并向老师请教等方式,使自己学到了不少知识,也经历了不少艰辛,但收获同样巨大在整个设计中我懂得了许多东西,也培养了我独立工作的能力,树立了对自己工作能力的信心,相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响另外,借此机会非常感谢母校对我得精心培养。