1、河北联合大学继续教育学院毕业设计说明书第 1 页引言饲料原料的粉碎是饲料加工中非常重要的一个环节,通过粉碎可增大单位质量原料颗粒的大总表面积,增加饲料养分在动物消化液中的溶解度,提高动物的消化率;同时,粉碎原料粒度的小对后续工序的难易程度和成品质量都有着非常重要的影响;而且,粉碎粒度的大小直接影响着生产成本,在生产粉状配合饲料时,粉碎工序的电耗约为总电耗的 50%70%。粉碎粒度越小,越有利于动物消化吸收,也越有利于制粒,但同时电耗会相应增加,反之亦然。我国每年粉碎加工总量达 2 亿多吨。饲料粉碎机作为饲料工业的主要装备,对饲料质量、饲料报酬、饲料加工成本的形成是一个重要因素。所以,恰当地掌握
2、粉 碎技术、选用适当的粉碎机型是饲料生产不可忽视的问题。 “第一章 概述粉碎机械是应用机械力对固体物料进行粉碎作业,使之变为小块、细粒或粉末的机械。粉碎机械是破碎机械和粉磨机械的总称。两者通常按排料粒度的大小作大致的区分：排料中粒度大于 3 毫米的含量占总排料量 50%以上者称为破碎机械；小于 3 毫米的含量占总排料量 50%以上者则称为粉磨机械。有时也将粉磨机械称为粉碎机械，这是粉碎机械的狭义含意。本课题设计的是为一种小型的，经济型的粉碎机9FZ-37 型锤片粉碎机设计。该机结构简单，使用方便，主要运用于粮食加工行业和食品加工行业，比较适合小型作业的用户。1.1 饲料粉碎机的主要种类 根根据
3、原料粉碎后的粒径不通，可以分为普通粉碎机，微粉碎机，超微粉碎机。河北联合大学继续教育学院毕业设计说明书第 2 页普通粉碎机加工的产品粒度比较大，一般可以通过 6 到 60 目的筛孔。微粉碎机所的产品的粒度比较细，一般通过 80 到 170 目的筛孔。超微粉碎机所得产品的粒度很细，一般可通过 200 到 325 目的筛孔。常用的普通粉碎机主要有锤片式和爪齿式两种。常用的微粉碎机有涡轮式和立式无筛式两种，常见的超微粉碎机有卧式超微粉碎机和超音速喷射式粉碎机还有立式环形喷射式粉碎机。1.2 锤片式粉碎机特点锤片式粉碎机基本构造包括圆筒筛板、锤片转子、锤片和固定在锤片转子周围的冲击齿板。其工作原理是将
4、物料引入冲击齿板、筛板与旋转锤片之间的空间,利用锤片等对物料的打击和搓擦作用,将物料破碎成若干小粒,是一种冲击式粉碎设备。工作时,被加工的物料进入粉碎室内,受到高速旋转的锤片的反复冲击、摩擦和在齿板上的碰撞,从而被逐步粉碎至需要的粒度通过筛孔漏下。锤片式饲料粉碎机因其占地面积小、构造简单、粉碎效率高、耗电量小、生产率高、用途广泛、易于控制产品粒度、无空转损伤等优点,在目前饲料工业中得到了广泛的普及应用。1.3 锤片式粉碎机结构的异同 虽然大多数锤片式粉碎机尽管有许多相同之处，但仍存在很大区别，其重要原因在于饲料厂所用原料的不同。欧洲的饲料厂多为混合粉碎（先配料后粉碎） ，且经常没有任何谷物原料
5、；而大多数美国的饲料配方是以 50%的玉米或小麦为基础的，很少使用难以粉碎的比如燕麦、大麦之类的谷物等，原料水分也略低于欧洲；国内的情况与后者基本相似。 大多数锤片式粉碎机都具有结构对称，转子可正反转以利用锤片两侧的特点，外形多为上部带斜角的矩形，同时水滴式的也较流行，转速多为 3000r/min 或1500r/min 左右。它们的主要区别在于美国的产品追求筛板面积大，而欧洲的讲究冲击齿板面积大。例如，美国的 Champion 公司及 Jacobson 公司等标榜自己的产品为全周筛，而欧洲最为典型的是荷兰的 VanAarsen 公司的 2D 系列锤片式粉碎机，其冲击齿板面积几乎达整个粉碎室外周
6、围面积的一半（占 46%） 。其次在于筛板的安装。美国锤片式粉碎机在安装、更换筛板时必须停机并且打开机壳才能进行，而欧洲的许多锤片式粉碎机是从轴向插入式，不需停机和打开机壳即可抽出原有筛板，插入新换筛板；还有的机型可沿轴的一端插入从另一端抽出，更进一步的还可自动遥控换筛，VanAarsen 公司的 2D 系列锤片式粉碎机两侧装有遥控电动换筛装置，在运行中即可更换。 1.4 锤片式粉碎机转速的演变河北联合大学继续教育学院毕业设计说明书第 3 页1.从单速到双速，最早的锤片式粉碎机都只有一个运行速度，MIAG 公司在上世纪50 年代研制的 H880 型锤片式粉碎机同时配用两台转速不同的电动机，使该
7、公司当时不仅在制粒方面，而且在锤片式粉碎领域都处于领先地位。该机型可称为第一台真正用于配合饲料工业的锤片式粉碎机。当时，人们对转子的转速 3000r/min 是很推崇的。2.从较高速到较低速：在以后的数年，人们的注意力集中在降低锤片式粉碎机的工作噪声上，其主要措施之一是降低转子的转速，一般降为 10001500r/min。为保持恰当的锤片末端线速度，粉碎机的转子直径必然要同时增大。Biihler-Beka公司研制了这类机型的第一代产品zinal 系列粉碎机，其转子直径约为11001200mm，粉碎室宽度为 350650mm。随后又有被称为大型粉碎机的产品不断问世，典型的如 Lame-miag
8、公司产品，其粉碎室直径为 1200mm，筛板宽度达1100mm；Amanduskahl 公司生产的 Akana2000 型，其转子直径为 1200mm，筛板宽度1000mm，配用动力 355kW；Afall/zaragoza 公司的产品，其粉碎室直径达 1446mm，筛板宽度达 1100mm。 1.5 粉碎机的发展现状我国饲料粉碎机的技术发展现状 20 世纪 90 年代以来,我国饲料机械行业中以江苏溧阳粮机厂、江苏扬州粮机厂为代表的企业适应改革潮流,先后组建了江苏正昌集团和江苏牧羊集团。这些企业大胆引进国外先进技术和设备,根据当前国际上饲料粉碎机发展的潮流,先后开发生产160200kW 的水滴
9、型粉碎机、立轴式粉碎机,冠以水滴王、冠军、优胜等名称。如其中的水滴型粉碎机采用了有利于提高效率的水滴型粉碎室,锤筛间隙可调,实现了粗细微粉碎,还可以实现自动负荷控制等特点。 我国企业最新研制开发的横宽形振动筛锤片式粉碎机,它是由电动机、多层筛体、振动器、机体等组成。具有饲料的粗粉碎和超细粉碎两者可以通用;效率高;粉粒比较均匀;对水分较高的原料和含纤维的原料有较好的适应性;易损件筛片寿命长;锤片更换周期长等优点。3 我国饲料粉碎机生产企业的现状 目前,我国饲料粉碎机的生产企业约有 300 多家,生产的产品品种、规格齐全,能基本满足我国畜牧、水产养殖业发展的需要,但还有一些有特殊要求的饲料粉碎机和
10、特大功率的机型,仍然需要从国外进口。我国现在生产的许多规格的产品已经能替代进口产品,在主要的技术指标已经接近国际先进水平,而且在价格上有很大的优势。在我国生产的各种机型都有不同数量的出口,其中小型粉碎机的出口批量较大,主要销往东南亚、非洲等第三世界国家。 河北联合大学继续教育学院毕业设计说明书第 4 页现在国内生产粉碎机企业的经济性质主要有股份制、集体、三资、私营的企业其中很大一部分是由那些成立于五六十年代的各地农机修造企业,通过转制而成的股份制或私营企业。还有一部分是在近几年里迅速崛起的私营企业。在粉碎机行业中绝大部分都是小型企业只有部分能根据市场需求来调整产品结构,并具有自主开发能力,能下
11、力气进行技术改造的企业,成为了行业中的龙头企业,如江苏正昌集团、江苏牧羊集团。其余大部份企业,还只是在生产一些老型号的产品,有些是维持状况,有些就走下坡路,难于维持生机。 4 国外饲料粉碎机的发展情况 锤片式粉碎机在国外饲料工业生产中应用最为广泛。由于在饲料所用原料上的差异,在欧洲的饲料多采用混合粉碎,且经常没有任何谷物原料;而美国的饲料配方是以50%的玉米或小麦为基础的,很少使用难以粉碎的比如燕麦、大麦之类的谷物等,原料水分也略低于欧洲。这样也就使得锤片式粉碎机向两个方向发展:首先在于美国的产品追求筛板面积大,而欧洲的讲究冲击齿板面积大。例如,美国的 Champion 公司及Jacobson
12、 公司等标榜自己的产品为全周筛,而欧洲最为典型的是荷兰的 VanAarsen 公司的 2D 系列锤片式粉碎机,其冲击齿板面积几乎达整个粉碎室外周围面积的一半占;其次在于筛板的安装。美国锤片式粉碎机在安装、更换筛板时必须停机并且打开机壳才能进行,而欧洲的许多锤片式粉碎机是从轴向插入式,不需停机和打开机壳即可抽出原有筛板,插入新换筛板;还有的机型可沿轴的一端插入从另一端抽出,还可实现自动遥控换筛,如 VanAarsen 公司的 2D 系列锤片式粉碎机两侧装有遥控电动换筛装置,在运行中就可以更换筛片。为使粉碎粒度均匀合理,饲料行业尝试引入循环粉碎,先粉后筛、筛后再粉的分步粉碎工艺将粉碎机与筛分设备按
13、一定的关系进行组合,粉碎机只负责粉碎,把控制粉碎物料粒度的任务交给了相配套的筛分设备。这样也就提高了粉碎产量和粉碎效率,降低了粉碎的电耗。为避免不必要的料粒运动,还有其它变型粉碎机,如涡轮粉碎机,其特点为在粉碎室筛板的末尾或在与进料口约成 270角处,使未过筛的粗粒物料沿垂直方向向上抛出粉碎室,然后靠重力作用返回粉碎区。该机型的优点是不需配备外设筛分设备,粗粒物料在机内自行循环;缺点是整机结构不对称,不能通过简单调换转子旋转方向来利用锤片的两侧。第二章 粉碎机的结构设计及计算河北联合大学继续教育学院毕业设计说明书第 5 页2.1 总体方案的确定2.1.1 粉碎机械种类的选择和确定1、物料粉碎的
14、方法种类物料粉碎的方法类型繁多，但按施力方法不同对物料粉碎有挤压、弯曲、冲击、剪切和研磨等方法。而在粉碎机械中，施力情况很复杂，往往是几种施力同时存在，当然在某一台粉碎机械中也只有一种或二种主要施力。由于物料颗粒的形状是不规则的、而且物料的物性不同，所以采用的粉研方法也不同利用机械力粉碎物料按施加外力的不同有如下几种方法。1）压碎将物料置于两块工作面之间，施加压力后，物料因压应力达到其抗压强度而破碎其工作原理见图 a2）劈碎将物料置于个平面及一个带尖棱的工作平面之间，当带尖棱的工作平面对物料挤压时，物料将沿压力作用线的方向劈裂。劈裂的原因是由于劈裂平面上的拉项力达到或超过物料拉伸强度极限。物料
15、的拉伸强度极限比抗压强度极限小很多。其工作原理见图 b 3）沂碎物料受弯曲应力作用而破碎。被破碎物科承受集中载扮作用的：支点筒支梁或多支点梁，当物料的弯曲应力达到物料的弯曲强度时，即被折断而破碎。其工作原理河北联合大学继续教育学院毕业设计说明书第 6 页见图 c d4）冲击破碎物料受冲击力作用而破碎，见图 f 它的破碎力是瞬时作用的砷效率高、破碎比大、能量消耗小。冲击破碎有如下几种情况：运动的工作体对物料的冲击；高速运动的物料向固定的工作面冲击；高速运动的物料互相冲击；高速运动的工作体向悬空的物料冲击。5）磨碎(研磨)物料与运动的工作表面之间受一定的压力和剪切力作用后、其剪切应力达到物料的剪切
16、强度极限时，物料便粉碎；或物料彼此之间摩擦时的剪切、磨削作用而使物料粉碎，见图 g。根据以上几种粉碎方式得出有以下几种不同的工作原理的机构可共选择2、破碎机构的种类1）鄂式破碎是依靠活动鄂板作周期性的往复运动，把进入两鄂板间的物料压碎。其工作原理见图颈式破碎机破碎示意目2）锤式破碎物料受高速回转的锤头的冲击和物料本身以高速向固定衬板冲击而物料粉碎。其工作原理见图河北联合大学继续教育学院毕业设计说明书第 7 页锤式破碎机破碎示意固3）圆锥破碎 (旋回破碎)靠内锥体的偏心回转，伎处方两锥体问的物料受到弯曲和挤压而破砷。其工作原理见图圆锥破碎示意图4）辊式破碎构料落在两个相互平行而旋向相反的辊子间(
17、相向转动)，物料在辊表面的摩擦力作用下，被扯进转辊之间，受到辊子的挤压而破碎。其工作原理见图。河北联合大学继续教育学院毕业设计说明书第 8 页辊式破碎示意图3、粉碎机械的选择就经济和实用上原则讲，锤式粉碎机机构简单只需配备一定功力的电动机就可以使用，就算家庭使用也可以，符合经济型的原则。所以选择锤片式粉碎机设计。2.1.2 锤片式粉碎机的工作原理及加工要求（1）工作原理：锤片式粉碎机是利用高速旋转的锤片来击碎物料。工作时，物料从喂料口进入粉碎机室，受到高速旋转的锤片打击而破裂，以较高的速度飞向齿板，与固定齿板撞击，进一步破裂，然后又弹回，再一次受到锤片的打击，饲料颗粒受到反复的打击，撞击而破碎
18、成较小的颗粒，这些颗粒在粉碎机室内形成内稀外密的物料层，这与气流合在一起形成环流层，在打击撞击的同时，也受到与锤片端部，齿板的齿面和筛片的筛面的摩擦而进一步的粉碎。小于筛孔的颗粒，由筛孔漏出，直接进入聚搅筒。而大于筛孔的颗粒留在粉碎室里，同部跟加入的物料一起继续承受锤片的打击和齿板的撞击，并与锤片，齿板和筛面摩擦直到漏出筛孔为止。（2）加工要求：粉碎机进料、排料顺畅，既抓好料，而不反料，粉碎质量及生产率都高。2.1.3 粉碎机型号选择粉碎机的生产率“0.5t/h，粉碎粒度不大于 2mm，比较国内外各种形式的粉碎机，并参照 9FZ-37 型锤片式粉碎机的生产率及结构参数，根据设计题目的具体要去选
19、择了 D=400mm 型锤片式粉碎机。2.1.4 粉碎机的功率消耗及配套动力河北联合大学继续教育学院毕业设计说明书第 9 页1、粉碎机的功率消耗N=(6.410.5)Q （2-1）其中 Q粉碎机的生产率，Q=0.5t/h2、配套动力选择粉碎机最大动力为 5.2kw，而粉碎机的传动靠皮带传动，其中要损耗一部分功率，而且电动机过载，所以电动机的功率大于粉碎机工作需要的功率。选择：Y 系列三相异步电动机（JB3074-82）由3查得 Y132S2-2。基本参数：额定功率：7.5KW，满载转速：2920r/min同步转速：3000r/min,中心高度：132mm，轴伸出尺寸：DE=4280mm,平键尺
20、寸：FG=1033mm,外型：长寛高=515208315mm,电压：380V。2.1.5 主要结构的参数确定1、转子直径：锤片式粉碎机转子的直径 D=400mm。2、粉碎机室宽度：粉碎机室宽度为 B=100mm，选择理由：轴进式一般采用窄体式粉碎室，粉碎室的宽度 B 与钻子直径 D 满足D/B=4.5 到 8.5 之间。当配套动力一定时，如锤片线速度也定时，加大转子直径，又降低转子，又降低噪音，但转子直径过大，会使粉碎机的重量增大，尺寸增大成本也增大，反之尺寸过小，主轴速度过快，噪音提高，而且筛片的面积也相应的减小，故不利于粉碎机，生产效率也下降。参照 9FZ-40 型锤片式粉碎机。3、锤片的
21、线速度主轴转速 n 的选择：n=3600r/min锤片的速度： 60nDv（2-2）sm/36.75104.河北联合大学继续教育学院毕业设计说明书第 10 页4、锤片的数量及排列形式1）锤片的数量：参照 9FZ-37 轴进式粉碎机的锤片数量确定锤片数量 E=16 片2）锤片应均匀的分布在整个粉碎室宽度上。3）锤片的排列应有利于转子的动，静平衡。4）物料均匀分布在粉碎室内，不应该其一侧堆积。集合以上要求：对称排列基本上能满足。对称排列销轴 1,3，和 2，4 上的两组锤片对称安装，运动轨迹重复，在同样的轨迹密度下需要怎鸡啊锤片的耗钢量。但由于相对的销轴都能受力相同，不产生力偶。转子运转平稳物料无侧移。锤片磨损均匀5）锤片分布排列示意图展开图：轴 1轴 2轴 3轴 4图 2-1 锤片的排列5.锤片的包角粉碎机通常采用容易制造，比较耐磨的圆孔筛。筛孔的排列应在不影响筛面强度和刚度的前提下，供粉碎机通过机会最多，以有利于度电量，筛片的包角对粉碎机的包角对粉碎机排料能力有较大影响，包角越大，筛理物料的面积增大，有利于排粉。轴向进料粉碎机不用预留进、出料口，一般采用全包筛片，包角为 360。6 锤筛间隙粉碎室内在锤片和筛片之间有一层饲料环层环绕着锤片一同旋转，当锤片筛片间隙较大时，此饲料中靠近筛面的饲料颗粒运动速度较慢，合格的产品容易穿过筛孔，
