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1、题目： M-25型立式磨粉机的设计 学 摘 要目前，国内消费市场中“食品粉碎机”频频上市，散发出诱人的魅力，展示着广大的市场前景。业内人士认为，“家用食品粉碎机”市场消费面宽，功能新颖独特，它将成为家庭生活的“好伴侣”。本文主要讲述了“家用食品粉碎机”的机械结构及外观设计。在这次设计过程中，首先对江西南昌洪诚大市场进行了调查，收集了大量的资料，然后对粉碎机的外观特征进行了构思，并首次采用了三维建模软件Pro-E对所设计的零部件进行了实体建模，突破了二维空间，使其更加直观。在控制电路的设计方面新增了安全触碰压紧开关，使其更具人性化，对人体和电动机更多一层保护。在材料的选择上，料斗我采用了PMMA
2、材料，使粉碎机的强度有所提高，由于PMMA是透明的，所以能非常准确的判断所加工原料的多少，同时也使其重量大大减轻。关键词 食品粉碎机、机械结构、外观、设计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
3、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 pr
4、ocess, 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 e
5、ntity 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 hous
6、ehold-use food smashes appliance, machine construction, and external appearance,design目录摘 要1目录3前言41、 设计前的准备工作52、 M-25型立式磨粉机的工作原理63、磨粉机磨盘的设计73.1 磨盘尺寸的确定73.2 磨盘强度的校核83.3动磨盘转动时离心力的计算94、螺旋推进器的设计94.2螺旋推进器参数计算104.3螺旋角的设计校核104.4螺旋推进器输送能力的核算124.5键的选择与强度计算124.6轴的强度校核135、动磨片座的设计136、壳体设计147、端盖的设计158、其它一些零件的设计1
7、59、电动机的选择169.1 电动机的选择169.2电机主要参数的确定1610、机架的设计1611、动、静磨盘间隙的控制和作用1712、辊式磨粉机和盘式磨粉机的优缺点比较1713、维护保养1714、故障及排除18总 结19参 考 文 献20致 谢 词21前言国内在机械粉碎细磨方面，常使用的设备有普通滚筒球磨机、振动球磨机、搅拌球磨机、气流磨、雷蒙磨、辊压磨、环球磨等。普通滚筒球磨机缺点是粉碎物料的随机性大，选择破碎性小，产品粒度参差不齐，容易形成过粉碎颗粒。但其结构简单，生产稳定，处理量大，对物料的适应性强。目前依然是工业上广泛使用的设备，特别在陶瓷工厂中，球磨机是主要的设备之一。振动球磨机由
8、筒体、电机、激振器、支架弹簧等组成。其产量、细度、单位能耗、耐磨性比普通滚筒球磨机都有较大进步。先进的高频振动球磨机的产粒度可以达到0-5m。但是为减少磨损，大规格振动磨机对弹簧、轴承等零件的技术要求较高，而且生产超细粉时，只能采取间歇式作业。搅拌球磨机把输入功率直接作用在介质上，搅拌器的搅拌臂推动研磨介质和物料在筒体内翻滚，使研磨介质相互之间产生撞击和剪切，达到粉碎的目的。与其它磨机相比其产出效率最高，颗粒最小，耗能最低。其缺点是机器规格偏小，产量较低。气流磨利用流体能量的强力冲击，使物料在磨体内相互碰撞、摩擦和剪切而实现粉碎，超音速的气流磨能使物料粉碎到1m以下，这种细度是其它设备很难达到
9、。但其能耗高，而且随粒度减小，磨粉效率大幅下降。辊压磨是利用磨辊对物料挤压、研磨。其能耗低，在磨内实现磨粉、烘干、选粉，简化了工艺流程。但其结构复杂，制造成本高，磨辊支撑和润滑系统位于磨内，维护工作量大。环球磨研究证明其综合性能最好，由托盘、上、下磨环、加压弹簧、压环、导轨、风环等组成。不存在不均匀磨损和润滑问题，保持稳定的产出率。但目前只适于中小型磨机。目前，在细磨方面，盘式磨机得到长足的发展和广泛的使用。它以节省能耗，污染少，生产效率高，占地面积小，粒度均匀，直接分级，制造简单等优点受到研磨行业的欢迎，应用前景十分广阔。1、 设计前的准备工作在正式开始做毕业设计之前，我和郑小春同学一起到南
10、昌洪城大市场做了有关毕业课题的调查，仔细的观察了磨粉机的结组机构、工作原理，并获得了部分参考资料，比较深刻的了解了毕业设计的途径和方法。接下我将介绍一下，目前市场上一些机器的磨粉原理。锤式破碎机：它是利用高速回转的锤子对物料进行冲击破碎。其过程如下：物料进入机内，立即受到高速回转的锤子的冲击而粉碎。粉碎了的物料，从锤头处获得动能，以高速向机壳内壁的衬板和蓖条上冲击而受到二次粉碎。此后，小于蓖条缝隙的物料，便从缝隙中排出，而块度较大的物料，弹回锤头回转的轨道内，又将受到锤头的继续冲击而粉碎。另外，落到衬板和蓖条上的粒状物料，再一次受到锤头的铣削和研磨，而且物料在粉碎过程中，也有物料之间的冲击粉碎
11、。锤式破碎机：它的最大特点是粉碎比高1050，并且构造简单，尺寸紧凑，功率消耗较少，维护方便，修理和更换易损零件容易，产品粒度均匀，过粉碎少。但是，锤头、蓖条、衬板、转子圆盘磨损较快，特别是破碎较硬的物料时磨损更快；当被碎料的含水量超过!#或含粘土时，蓖条缝隙易堵塞，从而降低生产能力，并且增加能量消耗和锤头等零件的磨损。辊压机构造和工作原理：辊压机的结构同常用的双辊破碎机很相似，它由两个速度相同，彼此平行而相对向内转动的辊子，通过四个重型滚动轴承安装在一个机架上，其中一个是固定辊，另一个是由油缸施加较大压力的活动辊，活动辊的轴承在机架上可以前后移动，机架由纵梁和横梁组成，它是由铸钢件通过螺栓连
12、接而成的。液压缸使活动辊以一定压力向固定辊靠近，如压力过大，则液压油排至蓄能器，使活动辊后移，起到保护机器的作用。辊子之间的作用力由机架上的剪切销钉承受，使螺栓不受剪力。固定辊的轴承座与底架端部之间有橡皮垫起缓冲作用，活动辊的轴承座底部衬有聚四氟乙烯。为了保护辊子，在辊子的表面堆焊一层耐靡材料。辊压机工作时，当活动辊被电动机带动转动时，松散的物料由上方喂入两辊的间隙中，并向下运动，到下面受到破碎和挤压，形成密实的料床，经150-200Mpa的高压处理后，物料颗粒内部都产生强大的应力，当应力达到颗粒的破碎应力时，这些颗粒就相继被粉碎，或粒径变小，或成粉状，或部分颗粒产生微小裂纹，增大了物料的易磨
13、性，从辊压机卸出的物料成片状料饼，但强度很低，经打散机打散后的颗粒物料中，有70-80%2mm，20-30%0.05mm。两辊之间的缝隙约为15-35mm。物料从被辊面咬住时开始，受到辊子作用力逐渐增加，最大压力可达200Mpa，物料在两辊间是以一个料层或一个料床得到破碎压实，料床在高压下形成，压力导致一部分颗粒挤压其它邻近的颗粒，直至其主要部分破碎、断裂、产生裂缝或劈开。所在双辊之间必须要有一层相适应的物料，否则就成为一台辊式破碎机了。粉碎作用主要决定于料粒间的压力，而不是决定于间隙。但是这种粉碎机由于结构部件较多，对于小型磨粉来说是不可行的。气流粉碎技术：气片切割和高速气流冲击，碰撞双重粉
14、碎功能于一体，并能同时完成微粒分选加工工序。在刀片切割粉碎过程中，转子产生高速气流随刀片切割方向旋转，物料在气流中加速，并反复冲击使物料同时受到双重粉碎，加速物料的粉碎率。被粉碎的物料随气流进入分级室，由于分级转子的高速旋转，粒子既受到分级转子产生的离心力作用，又受到气流粘性作用产生向心力作用，当粒子受到的离心力大于向心力时，既分级径上的粗粒子返回粉碎室继续粉碎分级径以下的细粒子随气流进入集粉器收集，气体由散风除尘口自动排出，是一种新型组合设备，其性能优于气流粉碎机和机械式粉碎机，可替代进口设备。具有能耗低，工艺流程短占地面积小，无粉尘污染，产生热量小，成品粒度细，粉碎范围广，物料含水量不限，
15、进料粒度不限等特点。 盘式磨粉机结构特点及工作原理盘式磨粉机是有许多应用,设备外形见图1。它的基础是原来使用的石盘磨,基本形式是2个盘竖立起来。图1盘式磨粉机外形结构,盘式磨粉机结构剖视盘式磨粉机主要是由电机、盘粉碎装置、盘距调节装置、支架等4部分组成。磨盘是由2个盘上嵌入磨齿构成,磨齿的尺寸和刃沟外形与辊式磨的沟槽很相似,齿形的配置是采用锋对锋或者钝对钝的形式。设备的2个主要技术参数是动盘的转动速度和盘距盘式磨粉机的作用介于辊式磨和锤式磨之间。该设备研磨的产量是3000kg/h,使用的电机功率为37kW,也可以根据需要使用较小的电机功率。工作时,稳定的料流从机器的顶部入口进入磨膛,经过传动轴
16、,从静盘的中心通过,然后分配物料布满2个盘的研磨区表面,使得物料在动、静磨盘之间受到磨齿的挤压及由磨盘间的速度差所形成的剪切和研磨,成为细粉。经过2个磨盘研磨之后的产品从机器的下部出口排出,如果是风力提粉,就可以直接接入提料管,由风力提到下一个工序2、 M-25型立式磨粉机的工作原理M-25型立式磨粉机主要由微型单相电动机、进料固定装置、粉碎装置、操作装置4部分组成(如图1所示)。对微型电机端盖重新进行了设计改进,使盘式磨头和螺旋推进器与电机轴直接联接;由调节插板控制喂入量以防堵塞过载,且使整机结构紧凑,小型轻便;选用220 V单相电机,以方便家庭使用。盘式磨头结构使物料在动、静磨片之间受到磨
17、片的挤压及由两磨片间的速度差所形成的剪切和研磨,磨片表面的细齿又大大增加了这种研磨能力。工作时,物料由进料斗流入机内,螺旋推进器将物料送到两磨片之间,物料经挤压、剪切和研磨后成为细粉,粉碎后的物料经径向出料口流出。粉的粒度可通过转动调节螺杆调整,以满足不同物料的粉碎要求。经过大量试验后,分别将每种物料对应的最大喂入量以刻度的形式记在调节插板上,当对不同物料进行磨粉时,只要将调节插板调整至相应位置,便不会因喂入量过大而产生堵塞,从而省去了过载保护装置,保证了结构简单紧凑。3、磨粉机磨盘的设计磨粉机磨盘分为二部分，分别是动磨盘和静磨盘，动磨盘和螺旋推进器固定在动磨片座上随着电机的主轴做运动；静磨盘
18、则固定在机座上。3.1 磨盘尺寸的确定要设计磨盘，首先就要通过计算公式来计算出它的直径，及内径。经过大量试验,确定磨片的线速度为9.16 m/s。速度过高,磨出的粉温升高,影响口味1。磨片直径计算公式为式中 D磨片直径,mm v磨片线速度,m/s n磨片轴转速,r/min，这里我们取n=1100r/min将有关数据代入式(1)得D159.1这里我们取D=160mm,而内径d=60mm3.2 磨盘强度的校核因磨片斜度小,可近似按圆盘式磨片来校核强度,材料为耐磨铸铁,应力计算公式为 式中 rmax径向最大拉应力,MPa max圆周方向的最大拉应力,MPa b许用应力,Mpa 材料密度,kg/m3
19、材料泊松比 最大角速度,rad/s将有关数据代入式(2)、(3)得rmax=119.8 MPa,max=168.8 MPa。以上计算假设为圆盘式磨片,而实际磨片为锥式,且表面上有齿,所以将计算应力值再乘以校正系数1.5,则rmax=179.7 MPa,max=253.2 MPa。因为rmaxmaxb=280 MPa,所以磨片的强度足够。最终绘的效果如下图所示3.3动磨盘转动时离心力的计算根据转动件尺寸b/D=0.090时,才能保证物料沿螺旋推进器轴线方向移动(vz0),所以选取的螺旋角应满足tan1f=1tan,即90-。因为叶片上各点的螺旋角是不等的,表达式为 式中 p叶片上任意点o与轴线的
20、距离,mm从式(8)看出,螺旋面上任意半径p越小,螺旋角越大。由于螺旋外径R最大,内径r最小,所以当p=r时,螺旋角r最大,只要r90-,则一定能保证物料沿螺旋推进器轴向移动。查手册知3,干燥籽粒对铁的摩擦因数取0.41,即=arctan0.41=22.29。将t=6 mm,p=r=10 mm代入式(8)得r=5.46。因为r90-22.29=67.71,所以螺旋角设计合理效果如图3所示 4.4螺旋推进器输送能力的核算螺旋推进器输送能力为2 式中 kd充满系数 被输送物料的密度,kg/m3螺旋外径与输送管内表面间隙,mm Q螺旋器输送能力,kg/h将有关数据代入式(9)得Q=12.313.5
21、kg/h。所以,螺旋推进器的输送能力满足生产要求。由于我这里设计的螺旋推进器是直接和电动机的主轴相连接的，所以在这里我滑键联接。如图4所示 4.5键的选择与强度计算该联接属于静联接，选择普通圆头平键，只需验算挤压强度。根据手册中普通平键标准，由轴径d=40，查得键的截面尺寸bh=128根据手册中键的长度系列，选择键的长度L=60挤压强度条件 （10）T为转矩d轴径h键的高度l键的工作长度许用挤压应力查表得=110 Mpa，将上述数值代入式1.25故满足挤压强度条件。4.6轴的强度校核初步选择45号刚为轴的材料。根据公式轴的直径轴所受的扭矩：M2=9.55106=9.55106=1146Nmm对
22、于磨粉机工作时产生的轴的扭矩来说，轴的弯矩几乎可以忽略不计，所以只要计算校核轴的扭矩，不计算轴的弯矩。根据公式please contact Q 3053703061 give you perfect drawings查手册得：=28 Mpa轴的结构尺寸符合强度要求。5、动磨片座的设计根据上面螺旋推进器的尺寸数据及动磨盘的一些数据，我设计了一个动磨片座来和动磨盘固定在一起，效果图如图5所示6、壳体设计要设计这个壳体的话，我们必须要根据磨盘、动磨片座的尺寸数据来设计。然后，我选择的材料为：HT10-26。要铸造出壳体的话，就必须要符合铸造的条件： 铸造性能对铸件结构的要求： 1铸件壁厚要合理。 2
23、铸件壁厚要均匀。 3铸件内壁应薄于外壁。 4铸件壁连接要合理。 5避免铸件必缩受阻。 6防止铸件翘曲变形。 铸造工艺对铸件结构的要求：1铸件外形力求简单。2铸件内腔设计。3铸件的结构斜度。我设计的壳体满足上述条件的同时，也显得比较实用，效果如图6所示。图6机座7、端盖的设计根据壳体的尺寸，我们设计与之相配合的端盖，并且在上面打一个螺纹孔，目的是为了能让调节螺杆能够顺利的调节二磨盘之间的间隙，从而来控制磨出来的粉状物的磨粒大小。同时也在端盖下面做一个出料口，端盖的材料为：HT10-26，效果如图7所示：图7机座盖8、其它一些零件的设计根据以上尺寸，我们设计调节螺杆，料斗（材料PMMA，目的是为了
24、能看到料斗里原料的多少。）、料斗底座及调节插板。分别如图8所示图8 (从左到右) 1、调节螺杆 2、料斗 3、料斗底座 4、调节插板9、电动机的选择9.1 电动机的选择 由于我设计的“食用磨粉机”主要是用于谷物、豆类、辣椒、蘑菇和中草药等的磨粉加工。而物料所消耗的功率受原粮品种、水分，喂入量、磨碎程度等诸多因素的影响，且关系变比较复杂,加之磨片旋转时各点的速度不同,难以定出一个合理的计算公式,所以,本设计采用试验方法确定电机功率。试验测定计算公式如下3 式中 P1负载时电机输入的平均功率,kW T测定时间,h E每次加工成品的总耗电量,kWh 电机负载程度Ph电机额定功率,kW 电机效率 这里
25、我们试验选JY7124单相电动机(额定功率为0.25 kW),当喂料量在812 kg/h时，磨粉机消耗的功率与电机功率相匹配,负载程度为93%97%。由于进料量可通过插板控制,故所选电机的功率是合理的。9.2电机主要参数的确定根据上面的关系，我选用的电机主要参数如下：外形尺寸:374 mm170 mm355 mm 磨盘直径:160 mm 磨片转速:1 400 r/min电动机功率:0.25 kW整机质量:15 kg吨粉耗电量:40 kWh/t生产率:812 kg/h(谷物类:小麦、玉米、大米、小米等)注：由于我设计的磨粉机要和电动机的主轴连在一起，所以电动机的主轴需要特别的制作。10、机架的设
26、计目前国内外磨粉机的机架制造方式有三种：即整体铸造、墙板拼装和焊接墙板机架。整体铸造机架：其整体性和刚性好，节省切削加工工时，而且产品质量稳定，可以说百年不坏。但是，机架铸造困难，而且铸造技术要求高，成本也比较高。墙板拼装式机架：铸件体积小，尺寸小，便于制造，成本低，便于安排其他零部件， 便于实现全封闭， 而且有利于磨粉机的系列化。但是， 机架刚度差，容易变形， 切削加工的工作量大，又烦琐。焊接式机架：其生产周期短， 重量轻，成品率高。但是， 焊接技术要求高， 焊接后产生变形及应力及中， 必须进行热处理以消除应力及中。综合考虑以上各种机架的优缺点， 本机采用整体铸造机架。11、动、静磨盘间隙的
27、控制和作用动、静磨盘间隙主要是通过调节螺杆来控制的，当动磨盘转动的时候，动磨盘上面的磨齿对物料进行切削和磨削。对物料磨粉的数量和粒度取决于动静盘安装精度和主轴运动精度以及动盘的转速和磨环的宽度等。磨盘式磨粉机的独特设计不会造成磨粉过粉碎 ,也不会使被磨物料的温度上升。动盘与静盘之间留有一定的间隙 ,间隙H有三个作用 一是:H 和磨粒的间隙一起组成了一个“筛子”,用于对被粉碎物料进行筛分和分级。二是:防止动、静盘之间接触而被磨损三是:保证物料被静盘“啮合”,进行切削与磨削12、辊式磨粉机和盘式磨粉机的优缺点比较辊式磨有稳定的研磨精度,刮胚率较高,研磨物料较细。但设备体积大,占地面积大,功率消耗高
28、,操作维修较为复杂,设备价格高。盘式磨体积小,以10台400 cm长的辊磨形式排列,它只占楼板面积的1/2,重量只是辊磨的1/3。该设备结构简单、紧凑,使用可靠。电机设置在支架下部,简便且安全。支架是由4条腿支撑,防震性能好。设备结构不复杂,只有一个简单的手控制轮控制着研磨盘之间的间隙,操作非常方便。整台设备的寿命可以达到4年,吨粉电耗小于辊式磨。磨盘的安装很简单,盘齿的寿命比辊磨使用的时间长。设备拆卸和维修很方便,只需要一个人就可以完成。13、维护保养磨粉机每次工作结束后，应及时清扫机器，清除机器内的物料；磨粉机工作一段时间后，当磨片磨损影响出粉时，应更换动磨片、静磨片的相互位置；若磨粉机的
29、磨片两面都已用过，则应更换新片。在更换安装静磨片时，应将磨片的 3个螺孔与机体的 3 个螺孔对准、拧紧，并保证磨片与机体座的不同心度不超过 1mm，螺栓的方帽不准高出磨片；检查各处螺栓是否松动，若松动应及时拧紧；定期检查调节丝杆进退是否灵活自如，并感觉压力弹簧对动磨片是否有一定的弹力，若弹簧折断，应及时更换；14、故障及排除（1）生产率降低 原因主要有：主轴转速低于额定转速，动力不足；磨片间隙小；磨片磨损。排除方法：调整转速至额定转速（ 更换大的电动机或柴油机）；适当调大磨片的间隙；更换新磨片。（2）麸渣内含面粉多 原因主要有：粮食潮湿堵住筛绢孔；进料流量过大；旋转角过大。排除方法：晒干原粮；
30、清扫筛绢，调整好进料流量；适当调螺旋角。（3）两磨片空磨 原因主要有：磨片间距调节机构压力弹簧折断失效。排除方法：更换新弹簧。（4）麸渣出得太少 原因主要有：螺旋角过小。排除方法：螺旋角调整为 5。7。 （5）机器振动严重或有杂音 原因主要有：机座不稳；螺丝松动；物料内有杂物；轴承磨损严重；动磨片、静磨片不同心；主轴的旋转方向不对。排除方法：紧固机座螺栓；紧固机器各部分螺丝；清选物料；更换损坏的轴承；调整两磨片的同心度。总 结通过这次毕业设计，我系统地回顾了大学四年地所有有关学科理论知识，并且学到了许多我以前没有接触过的东西。这次设计是大四专业课学习的一个主要组成部分，其目的在于通过自已设计使
31、我们获得基本生产的流程知识，理论联系实际，扩大知识面；同时又是锻炼和培养学生能力及素质的主要渠道，也是我们接触社会、了解产业状况、了解国情的一个重要途径，逐步实现由学生到社会的转变，培养我们初步担任技术工作的能力、初步了解企业管理的基本方法和技能；体验企业工作的内容和方法。这些实际知识，对我们学习后面的课程乃至以后的工作，都是十分必要的基础。在这次毕业设计中我综合运用了PRO/E和AutoCAD等软件并且系统运用了机械原理、机械设计和机械制图等专业知识。由于个人知识水平有限，毕业设计中存在一些不足之处，在所难免。望各位老师和同学给予批评指正。参 考 文 献1、程凌敏,徐克非,杨绮云等编.食品加
32、工机械.北京:中国食品出版社, 19882、 中国农业机械化科学研究院编.实用机械设计手册.北京:中国农业机械出版社, 19853、中国农业机械化科学研究院编.农业机械设计手册.北京:机械工业出版社, 19884、盖国胜,马正先,胡小芳.超细粉碎与分级设备进展J.金属矿山, 2000, (5): 30-355、张国旺,黄圣生.超细粉碎技术的应用和发展J.矿业快报, 2002, (1): 1-36、张更超,应富强.超细粉碎技术现状及发展趋势J.中国粉体技术, 20037、马克明,王富祥.粉体深加工技术与设备的现状与发展J.中国化工装备, 2000, (3): 7-248、孙成林.2003年中国粉
33、体工业现状J.中国非金属矿工业导刊, 2004, (3): 22-249、实用机械设计手册编写组.实用机械设计手册（第二版）上.机械工业出版社，199110、实用机械设计手册编写组.实用机械设计手册（第二版）下.机械工业出版社，199111、王启平.机床夹具设计.哈尔滨工业大学出版社，200312、邱映辉.机械设计基础.大连理工大学出版社，200513、徐雄风.面粉厂工艺与分析J.武汉粮食工业学院学报,199314、朱天钦.制粉工艺与设备M.成都:四川科技出版社,198815、郑州粮食学院编.食机械原理与设计M.郑州:郑州粮食学院,198916、John Schofield. The Discmill: New Applications in Cereal MillJ.World Grain, 200217、Bga. Hhree Dimensional Virtual Roller MillJ. Grain Feed, 200118、吕钊钦,等.超小型磨粉机设计研究J.农业机械学报,199919、彭建恩,等.制粉工艺与设备M.北京:中国财政经济出版社,1999致 谢 词
