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畢業設計

多功能碾碎機設計

時間:2020/11/30 23:46:42   作者:未知   來源:網絡文摘   閱讀:9   評論:0

摘 要

我國是一個農業大國,有著豐富的生物質資源,大部分生物質原料在開發利用前都需要進行碾碎加工處理,粉碎碾碎技術在食品、藥品方面得到廣泛應用。

本文根據傳統碾碎技術的結構特點,設計了一款多功能碾碎機,該碾碎機主要是用于對紙張、秸稈、糧食等材料不同規格碎粒的碾碎加工。

本文首先比較分析了碾碎機,確定了傳動方案,通過V帶傳動及齒輪傳動,實現增速。在碾碎機的可調方面,采用伸縮咬合板,由調節螺紋實現可調板伸縮。

然后,對V帶傳動,齒輪傳動,轉子及伸縮板進行了設計計算。

本文所設計的多功能碾碎機,具有以下特點:

(1)對加工紙張、秸稈、糧食等各種材料加工的廣泛適應性,對含水量較大、纖維較長的粗塑料也應具有較好的適應性。

(2)粉碎程度應能夠根據要求進行大范圍調整,粉碎粒度應盡量均勻。

(3)結構簡單、操作方便、不需要較大的技術要求。

(4)工作部件耐磨性好,減少更換次數。

(5)機型結構簡單、尺寸緊湊、體積小、占地少、成本低、以適合廣大工業的生產。

關鍵詞:V帶傳動,齒輪傳動,轉子,伸縮板,碾碎機


Abstract

China is a large agricultural country, is rich in biomass resources, most biomass materials need grinding processing in the development and utilization of, crushing crushing technology is widely used in food, medicine.

According to the structural characteristics of the traditional grinding technology, a multifunctional crusher, the crusher is mainly used for grinding processing of paper, straw, grain and other materials of different size particles.

This paper compares and analyzes the crusher, determine the transmission scheme, through the V belt drive and gear drive, realize the growth. In the aspect of crusher is adjustable, use telescopic splint, the adjustable telescopic adjusting screw.

Then, the V belt drive, gear drive, the rotor and the expansion board to carry out the design and calculation.

Multifunctional crusher is designed in this paper, with the following characteristics:

(1) extensive adaptability to processing of paper, straw, grain and other materials processing, thick plastic on the higher water content, fiber length should also have good adaptability.

(2) crushing degree should be able to perform a wide range of adjustment according to the requirements, particle size should be as uniform as possible.

(3) has the advantages of simple structure, convenient operation, does not require a larger technology.

(4) part of good wear resistance, reduce the number of replacement.

(5) model has the advantages of simple structure, compact size, small size, less land occupation, low cost, suitable for industrial production.

Keywords: V belt drive, gear drive, the rotor, the telescopic plate, crusher



第一章 緒論

1.1 課題背景及意義

我國是一個農業大國,有著豐富的生物質資源,如:秸稈、糧食等。由于大部分生物質原料在開發利用前都需要進行碾碎加工處理,以便作進一步加工利用。

碾碎技術在食品、藥品方面得到廣泛應用。食品超微碾碎技術的應用是食品加工業的一種新嘗試,美國、日本市售的果味涼茶、凍干水果碾、超低溫速凍龜鱉碾等都是應用超微碾碎技術加工而成的"超微碾碎食品可作為食品原料添加到糕點、糖果、果凍、果醬、冰淇淋、酸奶等多種食品中,增加食品的營養,增進食品的色香味,改善食品的品質,豐富食品的品種。鑒于超微碾食品的溶解性、吸附性、分散性好,容易消化吸收,故可作為減肥食品、糖尿病人專用食品、中老年食品、保健食品、強化食品和特殊營養食品。各行各業的碾碎工藝研究促進碾碎機械機構學的發展。

當前大多數是使用傳統的碾碎機對其進行加工;而國外的加工機械也只是處于初級階段。雖然,目前市場上已經生產出幾種立式和臥式無篩碾碎機,其中立式無篩碾碎機有:AMC型無篩碾碎機、ZPS型微碾碎機和國產立式碾碎機;而臥式無篩碾碎機有:日本生產的臥式多級微碾碎機、美國生產的臥式單級微碾碎機和臥式無篩雙轉子錘片碾碎機。這些碾碎機雖有生產率高、能耗低、調節操作方便等優點,但由于各類型的碾碎機結構較為復雜,且采用多級電動機帶動工作,使得成本較高且為微碾碎,

中國工業化的超細碾碎與精細分級技術的發展及設備的制造始于20世紀70年代末和80年代初。迄今為止,中國超細碾碎技術與設備的發展大體上經歷了3個階段:從80年代初至80年代中期以引進國外技術和設備為主,期間國內的超細碾碎技術、設備制造和工藝剛剛起步,許多方面還基本上是空白;80年代中期至90年代中期是引進國外技術、設備與國內仿制、開發同步進行的時期,我國的主要超細碾碎和分級設備研發機構和制造廠商基本上是在這一階段發展和形成的;90年代中期以后,進入了自主開發和制造為主、引進為輔的階段,期間建立的超細碾體加工廠大多采用國產技術和設備。從1995年至今,我國超細碾碎與精細分級技術及設備取得了明顯的進展,具有自主知識產權或發明專利的超細碾碎技術和設備的數量較前10年顯著增加。這一進展主要體現在設備的處理能力、耐磨性、工藝配套和自動控制等綜合性能以及超細碾體的生產能力、產品質量、單位產品能耗等方面。

食品、飼料、紙張工業上常用碾碎機有錘片式和盤片式。這兩種碾碎機都是靠錘片或盤片與物料沖擊或碰撞來實現碾碎,存在錘片和盤片磨損問題,適合用來處理硬度不太大的物料。這類碾碎機具有碾碎功率大,應用范圍廣,占地小,易實現連續閉路碾碎。因此在市場上具有較高的占有率。

本課題根據目前市面上使用的碾碎機傳統結構,利用機電、機械設計知識,創新設計一種可根據碾碎需要和不同材料碾碎程度、大范圍自行調節碾碎精度的碾碎機,實現紙張、秸稈、糧食等材料不同規格碎粒的碾碎。

由于這兩種碾碎機適合于不同類型的物料,又具有各自的優點。對此,本設計設計出一種適用范圍廣、價格便宜、性能優良、能被普通小型用戶適用的多功能碾碎機具有重要意義。

1.2我國粉碎機碾碎機技術現狀

中國工業化的超細粉碎與精細分級技術的發展及設備的制造始于20世紀70年代末和80年代初。迄今為止,中國超細粉碎技術與設備的發展大體上經歷了3個階段:從80年代初至80年代中期以引進國外技術和設備為主,期間國內的超細粉碎技術、設備制造和工藝剛剛起步,許多方面還基本上是空白;80年代中期至90年代中期是引進國外技術、設備與國內仿制、開發同步進行的時期,我國的主要超細粉碎和分級設備研發機構和制造廠商基本上是在這一階段發展和形成的;90年代中期以后,進入了自主開發和制造為主、引進為輔的階段,期間建立的超細粉體加工廠大多采用國產技術和設備。從1995年至今,我國超細粉碎與精細分級技術及設備取得了明顯的進展,具有自主知識產權或發明專利的超細粉碎技術和設備的數量較前10年顯著增加。這一進展主要體現在設備的處理能力、耐磨性、工藝配套和自動控制等綜合性能以及超細粉體的生產能力、產品質量、單位產品能耗等方面。

國內外對粉碎技術、碾碎技術展開的研究,主要集中在粉碎理論、物料環流層、粉碎機設計理論和粉碎機性能影響因素幾個方面。

1.在粉碎理論方面:

傳統上學者一直認為物料進入粉碎室后受到錘片的正面沖擊,受沖擊的物料撞向齒板或篩片,然后反彈到錘片上,多次重復此過程。同時物料被旋轉的錘片和固定的篩片摩擦粉碎。前西德的Friedrich教授利用高速攝影首次證實了物料進入粉碎室后受到的是偏心沖擊而不是傳統上認為的正面沖擊。

中國農機院通過實驗得出了粉碎機比功率及粉碎物料的幾何平均值之間的關系;此外還得出粉碎機度電產量與篩孔直徑的關系。

2. 物料環流層:

為了破壞環流層,近年來出現了水滴形粉碎機。水滴型粉碎機是將普通錘片粉碎機的粉碎室從圓形變為了水滴形,這樣既增大了粉碎室篩板的有效篩理面積,又能破壞物料在粉碎室形成環流,有利于粉碎后物料排出粉碎室,粉碎效率有所提高。另外水滴型粉碎機有主粉碎室和再粉碎室,物料在粉碎室內可形成二次打擊,同一臺粉碎機就能實現粗、細、微細3種粉碎形式。但這種粉碎機體積較大、制造復雜、成本較高,適合于綜合性飼料廠使用。

粉碎室有圓形和水滴形之分,粉碎室為圓形時,容易形成環流層,不利于出料,而粉碎室為水滴形時較易破壞環流層。內蒙古農業大學的劉文廣、劉偉峰研究使用異型篩(非圓形)破壞環流層、提高效率,原理與使用水滴形或橢圓形粉碎室一樣,但仍存在篩片磨損的問題。

3.粉碎機設計理論

孫紅彬等研究了立式粉碎機的工作原理及結構,對立式粉碎機的結構設計做了闡述,包括喂料裝置、下料叉管等。張乾能、宗力利用UG NX的三維建模功能,建立粉碎機的三維模型。同時,用UGNX的模型分析和運動仿真模塊,對粉碎機進行分析,提高了設計的可靠性,并對錘片進行了有限元分析,找出了錘片的危險截面。黃石市飼料公司的徐新武對飼料粉碎機的吸風系統進行設計與研究,通過生產實踐證明產量比原來提高73%,粉碎機無灰塵外溢現象,排料口吸風罩運轉正常,粉碎機溫度低,電機負荷小。

4.粉碎機性能影響因素

天津理工學院的董堅挺等建立了錘片式粉碎機轉子組振動的力學模型及數學模型,分析了其固有頻率及在額定轉速下的振幅與其它參數的關系,為錘片式粉碎機在設計、制造、安裝3個環節減少設備振動提供理論依據。

1.3課題研究要求

該粉碎機主要是用于對紙張、秸稈、糧食等材料不同規格碎粒的碾碎加工,對其具有以下要求:

(1)對加工紙張、秸稈、糧食等的適應性廣,對含水量較大、纖維較長的粗塑料也應具有較好的適應性。

(2)粉碎程度應能夠根據要求進行大范圍調整,粉碎粒度應盡量均勻。

(3)配套動力合理能耗低。

(4)結構簡單、操作方便、不需要較大的技術要求。

(5)工作部件耐磨性好,減少更換次數,以降低生產成本,提高經濟效益。

(6)噪音低、粉塵少、以減少環境污染。

(7)機型結構簡單、尺寸緊湊、體積小、占地少、成本低、以適合廣大工業的生產。

第二章 傳動方案擬定

2.1設計要求及參數

該粉碎機主要是用于對紙張、秸稈、糧食等材料不同規格碎粒的碾碎加工,對其具有以下要求:

轉子轉速要求為3200r/min(粉碎機一般n在3000轉以上)

所設計的碾碎機機應滿足以下幾個方面產品要求:

     1、具有預定功能的要求  所設計制造的碾碎機必須實現預定的解決生產問題的功能,這是機器設計的最基本出發點。為使所設計的機器具有預定功能,合理選擇機器的工作原理是最重要的。顯然,預定實現的功能不同,設計的要求也不同。

本碾碎機具有如下預設功能:

(1)對加工紙張、秸稈、糧食等的適應性廣,對含水量較大、纖維較長的粗塑料也應具有較好的適應性。

(2)粉碎程度應能夠根據要求進行大范圍調整,粉碎粒度應盡量均勻。

(3)配套動力合理能耗低。

(4)結構簡單、操作方便、不需要較大的技術要求。

(5)工作部件耐磨性好,減少更換次數,以降低生產成本,提高經濟效益。

(6)噪音低、粉塵少、以減少環境污染。

(7)機型結構簡單、尺寸緊湊、體積小、占地少、成本低、以適合廣大工業的生產。

    2、經濟性要求,機器的經濟性是一個綜合指標,在切片機的設計、制造、使用、銷售、維修、管理等各個環節均有所體現?傊,經濟性要求就是在滿足功能要求的前提下使解救人質機的總費用最低。

    3、安全性要求,在碾碎機的設計階段就必須對機器的使用安全予以足夠的重視。特別是生產使用者的安全。因此,要采用各種各樣的防護措施,使運行時刀具不會與人體直接接觸

     4、可靠性要求,可靠性就是碾碎機在使用中性能的穩定性,它是碾碎機的一個重要質量指標?煽啃运皆礁,說明機器在使用過程中發生故障的概率越小,能正常工作的時間就越長。

     5、操作使用方便的要求,在設計碾碎機時必須注意操作時要輕便省力;操作機構要適應人的生理條件;切片機的噪聲要;防止污染等,提高機器的使用性能和保證機器的工作質量。

2.2 多功能碾碎方案擬定

傳動方案一如圖2-1,傳動方案原動件為電機,傳動件為帶輪和圓柱齒輪,齒輪帶動固定帶齒旋轉輥子轉動,固定輥子上的錐形齒與可滑動檔板上的錐形齒交互咬合,從而實現紙張,秸桿,糧食的碾碎。通過如圖所示的手柄旋轉絲杠,可以調節滑動檔板與輥子的距離,從而實現調節咬合齒之間的間隙,達到碾碎機的可調節要求。

多功能碾碎機設計

圖2-1 傳動方案一

傳動方案二如圖2-2,傳動方案原動件為電機,傳動件為帶輪和圓柱齒輪,齒輪帶動固定帶齒旋轉輥子轉動,固定輥子上的錐形齒與可調輥子的錐形齒交互咬合,可調輥子與固定輥子相向轉動,由帶輪帶動,從而實現紙張,秸桿,糧食的碾碎。通過如圖所示的手柄旋轉絲杠,可以調節可調輥子與固定輥子的距離,從而實現調節咬合齒之間的間隙,達到粉碎機的可調節要求。

多功能碾碎機設計

圖2-1 傳動方案二

比較方案一與方案二,傳動系統中都采用了帶輪傳動,能夠在碾碎過程中具有過載保護功能。方案一結構簡單,生產制造方便,使用操作方便簡單,生產成本更低。方案二比方案一結構要復雜,調節間距的時候,方案二要調整張緊輪和手柄,使用操作比方案一復雜,生產成本也更高。因此,本課題選用方案一更為合理。


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