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多功能干濕磨粉機(jī)
學(xué)校代碼：10410
學(xué) 號(hào)：20055021
本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)
題目： M-25型立式磨粉機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué) 院： 工 學(xué) 院
姓 名： 肖 健
學(xué) 號(hào)： 20055021
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
年 級(jí)： 2005級(jí)
指導(dǎo)教師： 張 廬 陵
二OO九年 五 月
ii
M-25型立式磨粉機(jī)的設(shè)計(jì)
摘 要
目前，國(guó)內(nèi)消費(fèi)市場(chǎng)中“食品粉碎機(jī)”頻頻上市，散發(fā)出誘人的魅力，展示著廣大的市場(chǎng)前景。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，“家用食品粉碎機(jī)”市場(chǎng)消費(fèi)面寬，功能新穎獨(dú)特，它將成為家庭生活的“好伴侶”。本文主要講述了“家用食品粉碎機(jī)”的機(jī)械結(jié)構(gòu)及外觀設(shè)計(jì)。
在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先對(duì)江西南昌洪誠(chéng)大市場(chǎng)進(jìn)行了調(diào)查，收集了大量的資料，然后對(duì)粉碎機(jī)的外觀特征進(jìn)行了構(gòu)思，并首次采用了三維建模軟件Pro-E對(duì)所設(shè)計(jì)的零部件進(jìn)行了實(shí)體建模，突破了二維空間，使其更加直觀。在控制電路的設(shè)計(jì)方面新增了安全觸碰壓緊開(kāi)關(guān)，使其更具人性化，對(duì)人體和電動(dòng)機(jī)更多一層保護(hù)。在材料的選擇上，料斗我采用了PMMA材料，使粉碎機(jī)的強(qiáng)度有所提高，由于PMMA是透明的，所以能非常準(zhǔn)確的判斷所加工原料的多少，同時(shí)也使其重量大大減輕。
關(guān)鍵詞 食品粉碎機(jī)、機(jī)械結(jié)構(gòu)、外觀、設(shè)計(jì)
ABSTRACT
Now,the domestic consumes the market the inside" food smashes appliance" appear on market again and again, Send forth an attractive magic power, display the bright market foreground. The industry insider thinks," the household-use food smashes appliance " the market consumes the breadth, the function is novel and pecial, it will become the " good companion" of the home life. This text discussed primarily" the household-use food smashes appliance " of machine construction and external appearance design.
In this design process, first has carried on the investigation to the hongcheng market of jiang xi, has collected the massive materials, then has carried on the idea to the grinder outward appearance characteristic, and used three dimensional modeling software Pro-E to the spare part which designed to carry on the entity modeling for the first time, broke through the two-dimensional space, caused it to be more direct-viewing. In the material choice, has used the PMMA compound materials massively, enable the grinder the intensity to have the enhancement, and causes its weight to reduce greatly.
Keywords The household-use food smashes appliance, machine construction, and external appearance,design
目錄
摘 要 1
目錄 3
前言 4
1、 設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作 5
2、 M-25型立式磨粉機(jī)的工作原理 6
3、磨粉機(jī)磨盤(pán)的設(shè)計(jì) 7
3.1 磨盤(pán)尺寸的確定 7
3.2 磨盤(pán)強(qiáng)度的校核 8
3.3動(dòng)磨盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)離心力的計(jì)算 9
4、螺旋推進(jìn)器的設(shè)計(jì) 9
4.2螺旋推進(jìn)器參數(shù)計(jì)算 10
4.3螺旋角的設(shè)計(jì)校核 10
4.4螺旋推進(jìn)器輸送能力的核算 12
4.5鍵的選擇與強(qiáng)度計(jì)算 12
4.6軸的強(qiáng)度校核 13
5、動(dòng)磨片座的設(shè)計(jì) 13
6、殼體設(shè)計(jì) 14
7、端蓋的設(shè)計(jì) 15
8、其它一些零件的設(shè)計(jì) 15
9、電動(dòng)機(jī)的選擇 16
9.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 16
9.2電機(jī)主要參數(shù)的確定 16
10、機(jī)架的設(shè)計(jì) 16
11、動(dòng)、靜磨盤(pán)間隙的控制和作用 17
12、輥式磨粉機(jī)和盤(pán)式磨粉機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)比較 17
13、維護(hù)保養(yǎng) 17
14、故障及排除 18
總 結(jié) 19
參 考 文 獻(xiàn) 20
致 謝 詞 21
前言
國(guó)內(nèi)在機(jī)械粉碎細(xì)磨方面，常使用的設(shè)備有普通滾筒球磨機(jī)、振動(dòng)球磨機(jī)、攪拌球磨機(jī)、氣流磨、雷蒙磨、輥壓磨、環(huán)球磨等。
普通滾筒球磨機(jī)缺點(diǎn)是粉碎物料的隨機(jī)性大，選擇破碎性小，產(chǎn)品粒度參差不齊，容易形成過(guò)粉碎顆粒。但其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)穩(wěn)定，處理量大，對(duì)物料的適應(yīng)性強(qiáng)。目前依然是工業(yè)上廣泛使用的設(shè)備，特別在陶瓷工廠中，球磨機(jī)是主要的設(shè)備之一。
振動(dòng)球磨機(jī)由筒體、電機(jī)、激振器、支架彈簧等組成。其產(chǎn)量、細(xì)度、單位能耗、耐磨性比普通滾筒球磨機(jī)都有較大進(jìn)步。先進(jìn)的高頻振動(dòng)球磨機(jī)的產(chǎn)粒度可以達(dá)到0-5μm。但是為減少磨損，大規(guī)格振動(dòng)磨機(jī)對(duì)彈簧、軸承等零件的技術(shù)要求較高，而且生產(chǎn)超細(xì)粉時(shí)，只能采取間歇式作業(yè)。
攪拌球磨機(jī)把輸入功率直接作用在介質(zhì)上，攪拌器的攪拌臂推動(dòng)研磨介質(zhì)和物料在筒體內(nèi)翻滾，使研磨介質(zhì)相互之間產(chǎn)生撞擊和剪切，達(dá)到粉碎的目的。與其它磨機(jī)相比其產(chǎn)出效率最高，顆粒最小，耗能最低。其缺點(diǎn)是機(jī)器規(guī)格偏小，產(chǎn)量較低。
氣流磨利用流體能量的強(qiáng)力沖擊，使物料在磨體內(nèi)相互碰撞、摩擦和剪切而實(shí)現(xiàn)粉碎，超音速的氣流磨能使物料粉碎到1μm以下，這種細(xì)度是其它設(shè)備很難達(dá)到。但其能耗高，而且隨粒度減小，磨粉效率大幅下降。
輥壓磨是利用磨輥對(duì)物料擠壓、研磨。其能耗低，在磨內(nèi)實(shí)現(xiàn)磨粉、烘干、選粉，簡(jiǎn)化了工藝流程。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，磨輥支撐和潤(rùn)滑系統(tǒng)位于磨內(nèi)，維護(hù)工作量大。
環(huán)球磨研究證明其綜合性能最好，由托盤(pán)、上、下磨環(huán)、加壓彈簧、壓環(huán)、導(dǎo)軌、風(fēng)環(huán)等組成。不存在不均勻磨損和潤(rùn)滑問(wèn)題，保持穩(wěn)定的產(chǎn)出率。但目前只適于中小型磨機(jī)。
目前，在細(xì)磨方面，盤(pán)式磨機(jī)得到長(zhǎng)足的發(fā)展和廣泛的使用。它以節(jié)省能耗，污染少，生產(chǎn)效率高，占地面積小，粒度均勻，直接分級(jí)，制造簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)受到研磨行業(yè)的歡迎，應(yīng)用前景十分廣闊。
1、 設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作
在正式開(kāi)始做畢業(yè)設(shè)計(jì)之前，我和鄭小春同學(xué)一起到南昌洪城大市場(chǎng)做了有關(guān)畢業(yè)課題的調(diào)查，仔細(xì)的觀察了磨粉機(jī)的結(jié)組機(jī)構(gòu)、工作原理，并獲得了部分參考資料，比較深刻的了解了畢業(yè)設(shè)計(jì)的途徑和方法。接下我將介紹一下，目前市場(chǎng)上一些機(jī)器的磨粉原理。
錘式破碎機(jī)：它是利用高速回轉(zhuǎn)的錘子對(duì)物料進(jìn)行沖擊破碎。其過(guò)程如下：物料進(jìn)入機(jī)內(nèi)，立即受到高速回轉(zhuǎn)的錘子的沖擊而粉碎。粉碎了的物料，從錘頭處獲得動(dòng)能，以高速向機(jī)殼內(nèi)壁的襯板和蓖條上沖擊而受到二次粉碎。此后，小于蓖條縫隙的物料，便從縫隙中排出，而塊度較大的物料，彈回錘頭回轉(zhuǎn)的軌道內(nèi)，又將受到錘頭的繼續(xù)沖擊而粉碎。另外，落到襯板和蓖條上的粒狀物料，再一次受到錘頭的銑削和研磨，而且物料在粉碎過(guò)程中，也有物料之間的沖擊粉碎。
錘式破碎機(jī)：它的最大特點(diǎn)是粉碎比高10—50，并且構(gòu)造簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，功率消耗較少，維護(hù)方便，修理和更換易損零件容易，產(chǎn)品粒度均勻，過(guò)粉碎少。但是，錘頭、蓖條、襯板、轉(zhuǎn)子圓盤(pán)磨損較快，特別是破碎較硬的物料時(shí)磨損更快；當(dāng)被碎料的含水量超過(guò)?!"#或含粘土?xí)r，蓖條縫隙易堵塞，從而降低生產(chǎn)能力，并且增加能量消耗和錘頭等零件的磨損。
輥壓機(jī)構(gòu)造和工作原理：輥壓機(jī)的結(jié)構(gòu)同常用的雙輥破碎機(jī)很相似，它由兩個(gè)速度相同，彼此平行而相對(duì)向內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的輥?zhàn)?，通過(guò)四個(gè)重型滾動(dòng)軸承安裝在一個(gè)機(jī)架上，其中一個(gè)是固定輥，另一個(gè)是由油缸施加較大壓力的活動(dòng)輥，活動(dòng)輥的軸承在機(jī)架上可以前后移動(dòng)，機(jī)架由縱梁和橫梁組成，它是由鑄鋼件通過(guò)螺栓連接而成的。液壓缸使活動(dòng)輥以一定壓力向固定輥靠近，如壓力過(guò)大，則液壓油排至蓄能器，使活動(dòng)輥后移，起到保護(hù)機(jī)器的作用。輥?zhàn)又g的作用力由機(jī)架上的剪切銷(xiāo)釘承受，使螺栓不受剪力。固定輥的軸承座與底架端部之間有橡皮墊起緩沖作用，活動(dòng)輥的軸承座底部襯有聚四氟乙烯。為了保護(hù)輥?zhàn)?，在輥?zhàn)拥谋砻娑押敢粚幽兔也牧?。輥壓機(jī)工作時(shí)，當(dāng)活動(dòng)輥被電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，松散的物料由上方喂入兩輥的間隙中，并向下運(yùn)動(dòng)，到下面受到破碎和擠壓，形成密實(shí)的料床，經(jīng)150-200Mpa的高壓處理后，物料顆粒內(nèi)部都產(chǎn)生強(qiáng)大的應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到顆粒的破碎應(yīng)力時(shí)，這些顆粒就相繼被粉碎，或粒徑變小，或成粉狀，或部分顆粒產(chǎn)生微小裂紋，增大了物料的易磨性，從輥壓機(jī)卸出的物料成片狀料餅，但強(qiáng)度很低，經(jīng)打散機(jī)打散后的顆粒物料中，有70-80%<2mm，20-30%<0.05mm。兩輥之間的縫隙約為15-35mm。物料從被輥面咬住時(shí)開(kāi)始，受到輥?zhàn)幼饔昧χ饾u增加，最大壓力可達(dá)200Mpa，物料在兩輥間是以一個(gè)料層或一個(gè)料床得到破碎壓實(shí)，料床在高壓下形成，壓力導(dǎo)致一部分顆粒擠壓其它鄰近的顆粒，直至其主要部分破碎、斷裂、產(chǎn)生裂縫或劈開(kāi)。所在雙輥之間必須要有一層相適應(yīng)的物料，否則就成為一臺(tái)輥式破碎機(jī)了。粉碎作用主要決定于料粒間的壓力，而不是決定于間隙。
但是這種粉碎機(jī)由于結(jié)構(gòu)部件較多，對(duì)于小型磨粉來(lái)說(shuō)是不可行的。
?氣流粉碎技術(shù)：氣片切割和高速氣流沖擊，碰撞雙重粉碎功能于一體，并能同時(shí)完成微粒分選加工工序。在刀片切割粉碎過(guò)程中，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生高速氣流隨刀片切割方向旋轉(zhuǎn)，物料在氣流中加速，并反復(fù)沖擊使物料同時(shí)受到雙重粉碎，加速物料的粉碎率。被粉碎的物料隨氣流進(jìn)入分級(jí)室，由于分級(jí)轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)，粒子既受到分級(jí)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的離心力作用，又受到氣流粘性作用產(chǎn)生向心力作用，當(dāng)粒子受到的離心力大于向心力時(shí)，既分級(jí)徑上的粗粒子返回粉碎室繼續(xù)粉碎分級(jí)徑以下的細(xì)粒子隨氣流進(jìn)入集粉器收集，氣體由散風(fēng)除塵口自動(dòng)排出，是一種新型組合設(shè)備，其性能優(yōu)于氣流粉碎機(jī)和機(jī)械式粉碎機(jī)，可替代進(jìn)口設(shè)備。具有能耗低，工藝流程短占地面積小，無(wú)粉塵污染，產(chǎn)生熱量小，成品粒度細(xì)，粉碎范圍廣，物料含水量不限，進(jìn)料粒度不限等特點(diǎn)。
盤(pán)式磨粉機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理
盤(pán)式磨粉機(jī)是有許多應(yīng)用,設(shè)備外形見(jiàn)圖1。它的基礎(chǔ)是原來(lái)使用的石盤(pán)磨,基本形式是2個(gè)盤(pán)豎立起來(lái)。圖1 盤(pán)式磨粉機(jī)外形結(jié)構(gòu),盤(pán)式磨粉機(jī)結(jié)構(gòu)剖視盤(pán)式磨粉機(jī)主要是由電機(jī)、盤(pán)———粉碎裝置、盤(pán)距調(diào)節(jié)裝置、支架等4部分組成。磨盤(pán)是由2個(gè)盤(pán)上嵌入磨齒構(gòu)成,磨齒的尺寸和刃溝外形與輥式磨的溝槽很相似,齒形的配置是采用鋒對(duì)鋒或者鈍對(duì)鈍的形式。設(shè)備的2個(gè)主要技術(shù)參數(shù)是動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和盤(pán)距盤(pán)式磨粉機(jī)的作用介于輥式磨和錘式磨之間。該設(shè)備研磨的產(chǎn)量是3000kg/h,使用的電機(jī)功率為37kW,也可以根據(jù)需要使用較小的電機(jī)功率。工作時(shí),穩(wěn)定的料流從機(jī)器的頂部入口進(jìn)入磨膛,經(jīng)過(guò)傳動(dòng)軸,從靜盤(pán)的中心通過(guò),然后分配物料布滿2個(gè)盤(pán)的研磨區(qū)表面,使得物料在動(dòng)、靜磨盤(pán)之間受到磨齒的擠壓及由磨盤(pán)間的速度差所形成的剪切和研磨,成為細(xì)粉。經(jīng)過(guò)2個(gè)磨盤(pán)研磨之后的產(chǎn)品從機(jī)器的下部出口排出,如果是風(fēng)力提粉,就可以直接接入提料管,由風(fēng)力提到下一個(gè)工序
2、 M-25型立式磨粉機(jī)的工作原理
M-25型立式磨粉機(jī)主要由微型單相電動(dòng)機(jī)、進(jìn)料固定裝置、粉碎裝置、操作裝置4部分組成(如圖1所示)。對(duì)微型電機(jī)端蓋重新進(jìn)行了設(shè)計(jì)改進(jìn),使盤(pán)式磨頭和螺旋推進(jìn)器與電機(jī)軸直接聯(lián)接;由調(diào)節(jié)插板控制喂入量以防堵塞過(guò)載,且使整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊,小型輕便;選用220 V單相電機(jī),以方便家庭使用。
盤(pán)式磨頭結(jié)構(gòu)使物料在動(dòng)、靜磨片之間受到磨片的擠壓及由兩磨片間的速度差所形成的剪切和研磨,磨片表面的細(xì)齒又大大增加了這種研磨能力。工作時(shí),物料由進(jìn)料斗流入機(jī)內(nèi),螺旋推進(jìn)器將物料送到兩磨片之間,物料經(jīng)擠壓、剪切和研磨后成為細(xì)粉,粉碎后的物料經(jīng)徑向出料口流出。粉的粒度可通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)螺桿調(diào)整,以滿足不同物料的粉碎要求。
經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)后,分別將每種物料對(duì)應(yīng)的最大喂入量以刻度的形式記在調(diào)節(jié)插板上,當(dāng)對(duì)不同物料進(jìn)行磨粉時(shí),只要將調(diào)節(jié)插板調(diào)整至相應(yīng)位置,便不會(huì)因喂入量過(guò)大而產(chǎn)生堵塞,從而省去了過(guò)載保護(hù)裝置,保證了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。
3、磨粉機(jī)磨盤(pán)的設(shè)計(jì)
磨粉機(jī)磨盤(pán)分為二部分，分別是動(dòng)磨盤(pán)和靜磨盤(pán)，動(dòng)磨盤(pán)和螺旋推進(jìn)器固定在動(dòng)磨片座上隨著電機(jī)的主軸做運(yùn)動(dòng)；靜磨盤(pán)則固定在機(jī)座上。
3.1 磨盤(pán)尺寸的確定
要設(shè)計(jì)磨盤(pán)，首先就要通過(guò)計(jì)算公式來(lái)計(jì)算出它的直徑，及內(nèi)徑。
經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn),確定磨片的線速度為9.16 m/s。速度過(guò)高,磨出的粉溫升高,影響口味[1]。磨片直徑計(jì)算公式為
式中 D——磨片直徑,mm v——磨片線速度,m/s n——磨片軸轉(zhuǎn)速,r/min，這里我們?nèi)=1100r/min
將有關(guān)數(shù)據(jù)代入式(1)得D≤159.1這里我們?nèi)=160mm,而內(nèi)徑d=60mm
3.2 磨盤(pán)強(qiáng)度的校核
因磨片斜度小,可近似按圓盤(pán)式磨片來(lái)校核強(qiáng)度,材料為耐磨鑄鐵,應(yīng)力計(jì)算公式為
式中 σrmax——徑向最大拉應(yīng)力,MPa στmax——圓周方向的最大拉應(yīng)力,MPa
〔σb〕——許用應(yīng)力,Mpa ρ——材料密度,kg/m3
μ——材料泊松比 ω——最大角速度,rad/s
將有關(guān)數(shù)據(jù)代入式(2)、(3)得σrmax=119.8 MPa,στmax=168.8 MPa。
以上計(jì)算假設(shè)為圓盤(pán)式磨片,而實(shí)際磨片為錐式,且表面上有齒,所以將計(jì)算應(yīng)力值再乘以校正系數(shù)1.5,則σrmax=179.7 MPa,στmax=253.2 MPa。因?yàn)棣襯max<στmax<〔σb〕=280 MPa,
所以磨片的強(qiáng)度足夠。
最終繪的效果如下圖所示
3.3動(dòng)磨盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)離心力的計(jì)算
根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)件尺寸b/D=0.09<0.2（b為動(dòng)盤(pán)的寬度，這里取15mm）和轉(zhuǎn)速1400 r/min，查手冊(cè)得轉(zhuǎn)動(dòng)件的平衡精度等級(jí)取 G=6.3，校正平面許用偏心e=47x10-3平衡力計(jì)算公式
式中 F——不平衡離心力,N W——?jiǎng)颖P(pán)的重量,N
將有關(guān)數(shù)據(jù)代入式(4)得F=0.066 N
4、螺旋推進(jìn)器的設(shè)計(jì)
4.1 螺旋推進(jìn)器的原理
螺旋推進(jìn)器屬于沒(méi)有撓性牽引構(gòu)件的連續(xù)輸送機(jī)構(gòu)。它的工作原理是：絞龍（帶螺旋片的軸）在封閉的料槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)，它使裝入料槽的物料由于自重及其與料槽摩擦力的作用而不與螺旋一起旋轉(zhuǎn)，只能沿料槽橫向移動(dòng)。在垂直放置的螺旋輸送機(jī)中，物料是靠離心力與槽壁所產(chǎn)生的摩擦力而向上移動(dòng)。它的某些類型常被用作喂料設(shè)備、計(jì)量設(shè)備、攪拌設(shè)計(jì)、烘干設(shè)備、仁殼分離設(shè)備以及連續(xù)加壓設(shè)備。螺旋推進(jìn)器被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中。
螺旋推進(jìn)器的主要特點(diǎn)：1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、橫斷面尺寸小，在其他輸送設(shè)備無(wú)法安裝時(shí)呀操作困難的地主使用；2、工作可靠，易于維修，成本低廉，僅為斗式提升機(jī)的一半；3、機(jī)槽可以是全封閉的，能實(shí)現(xiàn)密閉輸送，以減少物料對(duì)環(huán)境的污染，對(duì)輸送粉塵大的物料尤為適宜；4、輸送時(shí)，可以多點(diǎn)進(jìn)料，也可以在多點(diǎn)卸料，因而工藝安排靈活；5、物料的輸送方向是可逆的，螺旋推進(jìn)器可以同時(shí)向二個(gè)方向輸送物料，即集向中心輸送或背了中心輸送；6在物料輸送中還可以進(jìn)行混合、攪拌、松散、加熱和冷卻等工藝操作。
螺旋推進(jìn)器的主要缺點(diǎn)：物料在輸送過(guò)程中，由于與機(jī)槽、螺旋體間的摩擦以及物料間的攪拌等原因，使輸送功率消耗較大，同時(shí)對(duì)物料具有一定的破碎作用；特別是它對(duì)機(jī)槽和螺旋葉片有強(qiáng)烈的磨損作用；對(duì)超載敏感，需要均勻進(jìn)料，否則容易產(chǎn)生堵塞現(xiàn)像；不宜輸送含有長(zhǎng)纖維及雜質(zhì)多的物料。
我們要設(shè)計(jì)螺旋推進(jìn)器的話，必須要考慮到它的作用，它一方面通過(guò)螺旋來(lái)將原料送到加工的地點(diǎn)；另一面它的外輪廓可以通過(guò)高速旋來(lái)切碎原料。
4.2螺旋推進(jìn)器參數(shù)計(jì)算
然后根據(jù)電機(jī)軸轉(zhuǎn)速確定螺旋推進(jìn)器參數(shù)[2]:外徑D1=60 mm,內(nèi)徑d1=40 mm,螺距t=30mm
4.3螺旋角的設(shè)計(jì)校核
螺旋推進(jìn)器工作時(shí),葉片上任一點(diǎn)o作用于輸送物料上的力沿葉片的法線方向,當(dāng)不計(jì)摩擦力時(shí),輸送物料沿葉片的法線方向運(yùn)動(dòng)速度如圖2所示。
式中 vn——輸送物料沿葉片法線方向運(yùn)動(dòng)速度,mm/s
v0——形成線沿螺旋軸線移動(dòng)速度,mm/s
α——葉片上o點(diǎn)處的螺旋角 t——螺距,mm
n1——螺旋轉(zhuǎn)速,r/min
實(shí)際上,谷物與葉片總是存在摩擦力,此時(shí),輸送物料的速度與葉片法線方向形成一摩擦角φ,如圖2所示。
式中 vf——輸送物料沿葉片運(yùn)動(dòng)速度,mm/s φ——葉片與輸送物料的摩擦角
因此,螺旋推進(jìn)器旋轉(zhuǎn)時(shí)輸送物沿軸線方向的速度為
式中 vz——輸送物料軸向移動(dòng)速度,mm/s
從式(7)看出,當(dāng)1-f·tanα>0時(shí),才能保證物料沿螺旋推進(jìn)器軸線方向移動(dòng)(vz>0),
所以選取的螺旋角應(yīng)滿足tanα<1f=1tanφ,即α<90°-φ。因?yàn)槿~片上各點(diǎn)的螺旋角是不等的,表達(dá)式為
式中 p——葉片上任意點(diǎn)o與軸線的距離,mm
從式(8)看出,螺旋面上任意半徑p越小,螺旋角越大。由于螺旋外徑R最大,內(nèi)徑r最小,所以當(dāng)p=r時(shí),螺旋角αr最大,只要αr<90°-φ,則一定能保證物料沿螺旋推進(jìn)器軸向移動(dòng)。
查手冊(cè)知[3],干燥籽粒對(duì)鐵的摩擦因數(shù)取0.41,即φ=arctan0.41=22.29°。將t=6 mm,p=r=10 mm代入式(8)得αr=5.46°。
因?yàn)棣羠<90°-22.29°=67.71°,所以螺旋角設(shè)計(jì)合理
效果如圖3所示
4.4螺旋推進(jìn)器輸送能力的核算
螺旋推進(jìn)器輸送能力為[2]
式中 kd——充滿系數(shù) γ——被輸送物料的密度,kg/m3
λ——螺旋外徑與輸送管內(nèi)表面間隙,mm Q——螺旋器輸送能力,kg/h
將有關(guān)數(shù)據(jù)代入式(9)得Q=12.3~13.5 kg/h。
所以,螺旋推進(jìn)器的輸送能力滿足生產(chǎn)要求。
由于我這里設(shè)計(jì)的螺旋推進(jìn)器是直接和電動(dòng)機(jī)的主軸相連接的，所以在這里我滑鍵聯(lián)接。如圖4所示
4.5鍵的選擇與強(qiáng)度計(jì)算
該聯(lián)接屬于靜聯(lián)接，選擇普通圓頭平鍵，只需驗(yàn)算擠壓強(qiáng)度。
根據(jù)手冊(cè)中普通平鍵標(biāo)準(zhǔn)，由軸徑d=40，查得鍵的截面尺寸b×h=12×8
根據(jù)手冊(cè)中鍵的長(zhǎng)度系列，選擇鍵的長(zhǎng)度L=60
擠壓強(qiáng)度條件
（10）
T——為轉(zhuǎn)矩 d——軸徑 h——鍵的高度 l——鍵的工作長(zhǎng)度 []——許用擠壓應(yīng)力
查表得[]=110 Mpa，將上述數(shù)值代入式
1.25≤[]
故滿足擠壓強(qiáng)度條件。
4.6軸的強(qiáng)度校核
初步選擇45號(hào)剛為軸的材料。根據(jù)公式軸的直徑
軸所受的扭矩：
M2=9.55×106×=9.55×106×=1146N·mm
對(duì)于磨粉機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的軸的扭矩來(lái)說(shuō)，軸的彎矩幾乎可以忽略不計(jì)，所以只要計(jì)算校核軸的扭矩，不計(jì)算軸的彎矩。根據(jù)公式
式中 []——許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力
MT——工作轉(zhuǎn)扭
Wp——軸的抗扭截面模量，Wp=
轉(zhuǎn)軸中有一個(gè)鍵槽，所以取d=25mm
Mpa
查手冊(cè)得：[]=28 Mpa
≤[]
軸的結(jié)構(gòu)尺寸符合強(qiáng)度要求。
5、動(dòng)磨片座的設(shè)計(jì)
根據(jù)上面螺旋推進(jìn)器的尺寸數(shù)據(jù)及動(dòng)磨盤(pán)的一些數(shù)據(jù)，我設(shè)計(jì)了一個(gè)動(dòng)磨片座來(lái)和動(dòng)磨盤(pán)固定在一起，效果圖如圖5所示
6、殼體設(shè)計(jì)
要設(shè)計(jì)這個(gè)殼體的話，我們必須要根據(jù)磨盤(pán)、動(dòng)磨片座的尺寸數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)計(jì)。然后，我選擇的材料為：HT10-26。要鑄造出殼體的話，就必須要符合鑄造的條件：
鑄造性能對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求：
1．鑄件壁厚要合理。
2．鑄件壁厚要均勻。
3．鑄件內(nèi)壁應(yīng)薄于外壁。
4．鑄件壁連接要合理。
5．避免鑄件必縮受阻。
6．防止鑄件翹曲變形。
鑄造工藝對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求：
1．鑄件外形力求簡(jiǎn)單。
2．鑄件內(nèi)腔設(shè)計(jì)。
3．鑄件的結(jié)構(gòu)斜度。
我設(shè)計(jì)的殼體滿足上述條件的同時(shí)，也顯得比較實(shí)用，效果如圖6所示。
圖6機(jī)座
7、端蓋的設(shè)計(jì)
根據(jù)殼體的尺寸，我們?cè)O(shè)計(jì)與之相配合的端蓋，并且在上面打一個(gè)螺紋孔，目的是為了能讓調(diào)節(jié)螺桿能夠順利的調(diào)節(jié)二磨盤(pán)之間的間隙，從而來(lái)控制磨出來(lái)的粉狀物的磨粒大小。同時(shí)也在端蓋下面做一個(gè)出料口，端蓋的材料為：HT10-26，效果如圖7所示：
圖7機(jī)座蓋
8、其它一些零件的設(shè)計(jì)
根據(jù)以上尺寸，我們?cè)O(shè)計(jì)調(diào)節(jié)螺桿，料斗（材料PMMA，目的是為了能看到料斗里原料的多少。）、料斗底座及調(diào)節(jié)插板。分別如圖8所示
圖8 (從左到右) 1、調(diào)節(jié)螺桿 2、料斗
3、料斗底座 4、調(diào)節(jié)插板
9、電動(dòng)機(jī)的選擇
9.1 電動(dòng)機(jī)的選擇
由于我設(shè)計(jì)的“食用磨粉機(jī)”主要是用于谷物、豆類、辣椒、蘑菇和中草藥等的磨粉加工。而物料所消耗的功率受原糧品種、水分，喂入量、磨碎程度等諸多因素的影響，且關(guān)系變比較復(fù)雜,加之磨片旋轉(zhuǎn)時(shí)各點(diǎn)的速度不同,難以定出一個(gè)合理的計(jì)算公式,所以,本設(shè)計(jì)采用試驗(yàn)方法確定電機(jī)功率。試驗(yàn)測(cè)定計(jì)算公式如下[3]
式中 P1——負(fù)載時(shí)電機(jī)輸入的平均功率,kW T——測(cè)定時(shí)間,h
E——每次加工成品的總耗電量,kW·h ε——電機(jī)負(fù)載程度
Ph——電機(jī)額定功率,kW η——電機(jī)效率
這里我們?cè)囼?yàn)選JY7124單相電動(dòng)機(jī)(額定功率為0.25 kW),當(dāng)喂料量在8~12 kg/h時(shí)，磨粉機(jī)消耗的功率與電機(jī)功率相匹配,負(fù)載程度為93%~97%。由于進(jìn)料量可通過(guò)插板控制,故所選電機(jī)的功率是合理的。
9.2電機(jī)主要參數(shù)的確定
根據(jù)上面的關(guān)系，我選用的電機(jī)主要參數(shù)如下：
外形尺寸:374 mm×170 mm×355 mm 磨盤(pán)直徑:160 mm 磨片轉(zhuǎn)速:1 400 r/min
電動(dòng)機(jī)功率:0.25 kW整機(jī)質(zhì)量:15 kg噸粉耗電量:≤40 kW·h/t
生產(chǎn)率:8~12 kg/h(谷物類:小麥、玉米、大米、小米等)
注：由于我設(shè)計(jì)的磨粉機(jī)要和電動(dòng)機(jī)的主軸連在一起，所以電動(dòng)機(jī)的主軸需要特別的制作。
10、機(jī)架的設(shè)計(jì)
目前國(guó)內(nèi)外磨粉機(jī)的機(jī)架制造方式有三種：即整體鑄造、墻板拼裝和焊接墻板機(jī)架。
整體鑄造機(jī)架：其整體性和剛性好，節(jié)省切削加工工時(shí)，而且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，可以說(shuō)百年不壞。但是，機(jī)架鑄造困難，而且鑄造技術(shù)要求高，成本也比較高。
墻板拼裝式機(jī)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(shí)現(xiàn)全封閉， 而且有利于磨粉機(jī)的系列化。但是， 機(jī)架剛度差，容易變形， 切削加工的工作量大，又煩瑣。
焊接式機(jī)架：其生產(chǎn)周期短， 重量輕，成品率高。但是， 焊接技術(shù)要求高， 焊接后產(chǎn)生變形及應(yīng)力及中， 必須進(jìn)行熱處理以消除應(yīng)力及中。
綜合考慮以上各種機(jī)架的優(yōu)缺點(diǎn)， 本機(jī)采用整體鑄造機(jī)架。
11、動(dòng)、靜磨盤(pán)間隙的控制和作用
動(dòng)、靜磨盤(pán)間隙主要是通過(guò)調(diào)節(jié)螺桿來(lái)控制的，當(dāng)動(dòng)磨盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，動(dòng)磨盤(pán)上面的磨齒對(duì)物料進(jìn)行切削和磨削。對(duì)物料磨粉的數(shù)量和粒度取決于動(dòng)靜盤(pán)安裝精度和主軸運(yùn)動(dòng)精度以及動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)速和磨環(huán)的寬度等。磨盤(pán)式磨粉機(jī)的獨(dú)特設(shè)計(jì)不會(huì)造成磨粉過(guò)粉碎 ,也不會(huì)使被磨物料的溫度上升。動(dòng)盤(pán)與靜盤(pán)之間留有一定的間隙 ,間隙ΔH有三個(gè)作用
一是:ΔH 和磨粒的間隙一起組成了一個(gè)“篩子”,用于對(duì)被粉碎物料進(jìn)行篩分和分級(jí)。
二是:防止動(dòng)、靜盤(pán)之間接觸而被磨損
三是:保證物料被靜盤(pán)“嚙合”,進(jìn)行切削與磨削
12、輥式磨粉機(jī)和盤(pán)式磨粉機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)比較
輥式磨有穩(wěn)定的研磨精度,刮胚率較高,研磨物料較細(xì)。但設(shè)備體積大,占地面積大,功率消耗高,操作維修較為復(fù)雜,設(shè)備價(jià)格高。
盤(pán)式磨體積小,以10臺(tái)400 cm長(zhǎng)的輥磨形式排列,它只占樓板面積的1/2,重量只是輥磨的1/3。該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊,使用可靠。電機(jī)設(shè)置在支架下部,簡(jiǎn)便且安全。支架是由4條腿支撐,防震性能好。設(shè)備結(jié)構(gòu)不復(fù)雜,只有一個(gè)簡(jiǎn)單的手控制輪控制著研磨盤(pán)之間的間隙,操作非常方便。整臺(tái)設(shè)備的壽命可以達(dá)到4年,噸粉電耗小于輥式磨。
磨盤(pán)的安裝很簡(jiǎn)單,盤(pán)齒的壽命比輥磨使用的時(shí)間長(zhǎng)。設(shè)備拆卸和維修很方便,只需要一個(gè)人就可以完成。
13、維護(hù)保養(yǎng)
磨粉機(jī)每次工作結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)清掃機(jī)器，清除機(jī)器內(nèi)的物料；磨粉機(jī)工作一段時(shí)間后，當(dāng)磨片磨損影響出粉時(shí)，應(yīng)更換動(dòng)磨片、靜磨片的相互位置；若
磨粉機(jī)的磨片兩面都已用過(guò)，則應(yīng)更換新片。在更換安裝靜磨片時(shí)，應(yīng)將磨片的 3個(gè)螺孔與機(jī)體的 3 個(gè)螺孔對(duì)準(zhǔn)、擰緊，并保證磨片與機(jī)體座的不同心度不超過(guò) 1mm，螺栓的方帽不準(zhǔn)高出磨片；檢查各處螺栓是否松動(dòng)，若松動(dòng)應(yīng)及時(shí)擰緊；定期檢查調(diào)節(jié)絲桿進(jìn)退是否靈活自如，并感覺(jué)壓力彈簧對(duì)動(dòng)磨片是否有一定的彈力，若彈簧折斷，應(yīng)及時(shí)更換；
14、故障及排除
（1）生產(chǎn)率降低 原因主要有：主軸轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速，動(dòng)力不足；磨片間隙??；磨片磨損。排除方法：調(diào)整轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速（ 更換大的電動(dòng)機(jī)或柴油機(jī)）；適當(dāng)調(diào)大磨片的間隙；更換新磨片。
（2）麩渣內(nèi)含面粉多 原因主要有：糧食潮濕堵住篩絹孔；進(jìn)料流量過(guò)大；旋轉(zhuǎn)角過(guò)大。排除方法：曬干原糧；清掃篩絹，調(diào)整好進(jìn)料流量；適當(dāng)調(diào)螺旋角。
（3）兩磨片空磨 原因主要有：磨片間距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)壓力彈簧折斷失效。排除方法：更換新彈簧。
（4）麩渣出得太少 原因主要有：螺旋角過(guò)小。排除方法：螺旋角調(diào)整為 5。~7。。
（5）機(jī)器振動(dòng)嚴(yán)重或有雜音 原因主要有：機(jī)座不穩(wěn)；螺絲松動(dòng)；物料內(nèi)有雜物；軸承磨損嚴(yán)重；動(dòng)磨片、靜磨片不同心；主軸的旋轉(zhuǎn)方向不對(duì)。排除方法：緊固機(jī)座螺栓；緊固機(jī)器各部分螺絲；清選物料；更換損壞的軸承；調(diào)整兩磨片的同心度。
總 結(jié)
通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我系統(tǒng)地回顧了大學(xué)四年地所有有關(guān)學(xué)科理論知識(shí)，并且學(xué)到了許多我以前沒(méi)有接觸過(guò)的東西。
這次設(shè)計(jì)是大四專業(yè)課學(xué)習(xí)的一個(gè)主要組成部分，其目的在于通過(guò)自已設(shè)計(jì)使我們獲得基本生產(chǎn)的流程知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，擴(kuò)大知識(shí)面；同時(shí)又是鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生能力及素質(zhì)的主要渠道，也是我們接觸社會(huì)、了解產(chǎn)業(yè)狀況、了解國(guó)情的一個(gè)重要途徑，逐步實(shí)現(xiàn)由學(xué)生到社會(huì)的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)我們初步擔(dān)任技術(shù)工作的能力、初步了解企業(yè)管理的基本方法和技能；體驗(yàn)企業(yè)工作的內(nèi)容和方法。這些實(shí)際知識(shí)，對(duì)我們學(xué)習(xí)后面的課程乃至以后的工作，都是十分必要的基礎(chǔ)。
在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我綜合運(yùn)用了PRO/E和AutoCAD等軟件并且系統(tǒng)運(yùn)用了機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械制圖等專業(yè)知識(shí)。
由于個(gè)人知識(shí)水平有限，畢業(yè)設(shè)計(jì)中存在一些不足之處，在所難免。望各位老師和同學(xué)給予批評(píng)指正。
參 考 文 獻(xiàn)
1、程凌敏,徐克非,楊綺云等編.食品加工機(jī)械.北京:中國(guó)食品出版社, 1988
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3、中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院編.農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 1988
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致 謝 詞
這次畢業(yè)論文能夠得以順利完成，并非我一人之功勞，是所有指導(dǎo)過(guò)我的老師，幫助過(guò)我的同學(xué)和一直關(guān)心支持著我的家人對(duì)我的教誨、幫助和鼓勵(lì)的結(jié)果。我要在這里對(duì)他們表示深深的謝意！
經(jīng)過(guò)一個(gè)多月的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。
在這里首先要感謝我的導(dǎo)師張廬陵老師。張廬陵老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從外出實(shí)習(xí)到查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過(guò)程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是張廬陵老師仍然細(xì)心地糾正設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤。除了張廬陵老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。http://hi.baidu.com/hzzccn
其次要感謝和我一起作畢業(yè)設(shè)計(jì)的鄭小春同學(xué)，他在本次設(shè)計(jì)中勤奮工作，克服了許多困難來(lái)完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，并承擔(dān)了一部分的工作量。如果沒(méi)有他的努力作，此次設(shè)計(jì)的完成將變得非常困難。Htt
然后還要感謝大學(xué)四年來(lái)所有的老師，為我們打下機(jī)械專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。
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