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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流葡萄残枝粉碎机的.精品文档.机械电气工程学院本科毕业设计(论文)题目：葡萄残枝粉碎机的设计院（系）：专业：学号：姓名：指导教师：完成日期：摘要新疆作为我国主要的葡萄种植和生产加工区域,近年来,新疆依托优势资源,大力发展特色产业和进行农业结构调整,葡萄产业得到了快速健康的发展，种植面积、产量和深加工能力大幅提高,然而葡萄生产机械化程度低,应用于葡萄生产后期残枝处理的农业机械和技术却相对滞后,葡萄在入冬前修剪枝条时，对修剪后枝条采取的做法是拢堆焚烧，拢堆焚烧费时费力，焚烧污染环境,浪费有机质肥料,目前国内外对于专门粉碎葡萄残枝的农业机械尚属空白,
2、因此，研制一种能够将葡萄残枝回收粉碎再利用的机械就显得十分必要。葡萄残枝粉碎后可用于做木塑复合材料的原料；食用菌培养基制备；生物质能源原料制备；直接作为生物肥料还田。本次设计的葡萄残枝粉碎机，采用锤片式粉碎，动力配置采用了广泛使用的皮带轮驱动，该机主要组成部分有：机体、喂料口、转子、筛片、传动部分。关键字：农业机械；粉碎机；木塑复合材料；葡萄残枝1AbstractXinjiang as Chinas major grape growing and productionand processing area inrecent years,relying onthe advantagesof re
3、sourcesin Xinjiang , todevelopspecial industriesandagriculturalstructureadjustmentthegrapeindustryhasbeenrapidandhealthydevelopmentacreageproductionanddeep processing capacity greatly improved, however, low level of mechanizationofgrape productionthe grapesusedintheproductionofpost-stumps processing
4、 of agriculturalmachinery and technology has laggedbehind, before winter pruning grape branches after pruningapproach is taken heap burning rope , rope heap burning time-consuming , incineration environmentalpollution, waste organic fertilizer , at home and abroad for specialized agricultural machin
5、ery crushedgrapes stumps still blank , therefore , developed a way to recycle the crushed grape stumps mechanicalrecycling is very necessary . After crushing the grapes broken branches can be used as raw materialWPC ; mushroom media preparation ; preparation of biomass materials ; directly as a bio-
6、 fertilizer tofield . The design of the grape crusher broken branches , using the hammer smash , using a pulleydriven dynamic configuration widely used , the main components of the machine are: the body , feedingport , rotor, sieve , transmission parts.21.2.3.4目录课题名称及来源.20绪论. 202.1 选题的目的及意义.20国内外同类设
7、计（或同类研究）的研究现状和发展趋势. 202.2.1 国外研究现状. 202.2.2 国内研究现状. 21总体方案选择与设计.223.1 葡萄残枝粉碎机设计方案的确定. 223.1.1 削片部分的结构形式. 223.1.2 粉碎的形式.233.1.3 进出料方式. 233.1.4 进料通道的布置形式. 243.1.6 传动及牵引方案的确定. 243.1.5 葡萄残枝粉碎机的结构设计. 25葡萄残枝粉碎机的技术参数选择与计算. 254.1 主轴转速的确定.254.2 生产率的确定.264.3 葡萄残枝粉碎机功率的确定.264.3.1 切削机构功率的确定.264.3.2 粉碎机构功率的确定.26
8、4.4 葡萄残枝粉碎机牵引拖拉机的选型. 275.葡萄残枝粉碎机的主要部件的设计.295.1 切削机构主要部件的设计.295.1.1 进料口的设计.295.1.2 飞刀的设计.305.1.3 刀盘的设计.305.2 粉碎机构主要部件的设计.315.2.1 扇叶片设计.315.2.2 锤片的设计.325.2.3 筛片的设计.345.2.4 锤筛间隙.355.3 换向变速机构的设计.355.4 万向联轴器的选择.355.5 带轮的设计. 365.5.1 带传动的特点.365.5.2 V 带传动设计计算. 365.6 主轴的设计. 385.6.1 主轴.3835.6.2主轴传动计算设计. 385.7
9、5.6.3 主轴的校核. 40键. 425.7.1 键的选择. 425.7.2 键的校核. 42主要参考文献. 426. 主要结论. 43致 谢. 4442.绪论2.1 选题的目的及意义在葡萄调研中发现，葡萄在入冬前修剪枝条时，对修剪后枝条采取的做法是拢堆焚烧，首先要把修剪掉的枝条人工进行拢成堆，然后全部从地里拉到地边焚烧。拢堆焚烧做法有以下缺点：费时费力，增加农民劳动强度，人工作业效率低，增加投资成本；焚烧污染环境，与现在提倡的可持续发展道路相违背；浪费有机质肥料。目前国内外对于专门粉碎葡萄残枝的农业机械尚属空白,葡萄枝条粉碎一直都靠人工作业。因此，研制一种能够将葡萄残枝回收粉碎再利用的机械
10、就显得十分必要。 我国已有一些机械对玉米、小麦等进行秸秆粉碎，但这些机械与葡萄种植模式都有差距，我国的秸秆粉碎机械基本都是针对如玉米，小麦站立着的作物，与贴服在地表的枝条不适应。葡萄残枝粉碎机粉碎的枝屑用于还田、食用菌培养基制备、生物质能源原料制备不仅能够减少环境污染，减少农民劳动强度，提高劳动生产率，保证葡萄种植户的增产增收，还能够为农业产业结构调整的健康发展提供技术支持，为农民带来更大的经济效益的同时，也为垦区农业产业结构调整和社会的稳定提供了技术支撑。并且在木塑复合材料发展上也有大的利用价值，从结构上看,木塑复合材料中热塑性树脂为连续相(软段)，而植物纤维为分散相(硬段)从而形成两相结构
11、，两相间采用化学的方法进行有机结合，使木塑复合材料兼有塑料和植物纤维两种材料的特性，并具有一些独特的性能和优势。木塑复合材料具有天然木质感，具有良好的尺寸稳定性，不会产生裂缝、翘曲变形；具有热塑性塑料的加工性，易成型，硬度比塑料高；具有类似于木材的二次加工性，可进行切割、粘接，可涂饰；助剂的加入可以使复合材料具有抗虫蛀、吸水性小、耐老化、耐腐蚀、阻燃等性能；颜料的加入、覆膜、涂漆或复合表层可制成各种颜色和花纹的制品；可重复利用，也可生物降解，环境友好。由于木塑复合材料具有上述诸多优点，其用途与市场前景非常广阔，因此，木塑材料应用领域非常广泛。国内外同类设计（或同类研究）的研究现状和发展趋势2.
12、2.1 国外研究现状美国、加拿大等国家的小麦、玉米秸秆大部分用于还田。国外的茎秆还田机具结构大多为立式结构，具有机具结构简单，作业效率高等特点。同时还有对秸秆根部进行处理加工的整株秸秆粉碎还田机具。目前国外茎秆还田机具普遍向宽幅、与大马力轮式拖拉机配套的方向发展，宽幅秸秆粉碎还田机具采用液压折叠的方式进行运输。宽幅秸秆粉碎还田机具在小范围的工作面内可以单独仿形，保证工作面内秸秆留茬高度一致。如美国约翰迪尔公司，其茎秆切碎还田机幅宽由 1.2m 到 5.4m，配套动力由 50kW 到 l80kW 的规格齐全。其工作幅宽为 5.4m 的秸秆切碎还田机由三个分体组成，左右两个分体可以折叠，并可以单独
13、随地仿形。日本采用的是在半入式联合收割机后面安装切草装置，一次能完成收获和秸秆粉碎。在大功率、多功能为主的粗饲料粉碎机占优势的情况下，西欧国家还重视生产小型粗饲料粉碎机，其特点是体积小、重量轻、动力消耗小。意大利塞科公司生产的小型粗饲料粉碎机的粉碎刀片沿螺旋线分布，机具振动小，粉碎均匀；英国艾里温公司生产的38MK型草捆粉碎机，粉碎转子只有六个铰链锤片，结构简单，生产率达 2t/h，粉碎室的结构和性能继续改进提高。52.2.2 国内研究现状2.2.2.1 秸秆粉碎的用途主要用途：木塑复合材料(Wood-PlasticComposites，WPC)又称塑木复合材料，是以木粉、稻壳、剑麻、棉杆、竹
14、粉等植物纤维为主要组分，经过预处理或添加改性剂及助剂，使之与热塑性树脂或其他材料复合而成的，并通过塑料成型加工工艺制成的一种性能优良绿色环保型复合材料木粉经处理后,可以用适当的方法与高分子材料复合加工成木塑复合材料。木塑复合材料不仅有着像木材一样大自然的外观,还有木材的性能,例如可据、可订、可涂漆。同时,它的吸水性比木材小,不开裂,还可防止白蚁等害虫的侵蚀。面对越来越少的森林面积,研究木塑复合材料的制备和各项性能指标对推动天然纤维复合材料在现实生活中的运用意义重大。其他用途：食用菌培养基制备生物质能源原料制备直接作为生物肥料还田。葡萄的藤枝晾晒风干后含水量在 10，左右，同样可以通过粉碎机粉碎
15、进一步开发葡萄的其他附加价值，同时减少环境污染，为农民增加收入，减少劳动量。2.2.2.2 秆粉碎技术1) 秸秆切碎机该机又称铡草机，主要用来切断茎秆，如谷草、稻草、麦秸及玉米秸等，较适用于作物乳熟期的青贮，其主要特点是机型简单、功耗低、生产率较高，但是，秸秆饲料切碎机在加工过程中一般无法破碎秸秆的茎节。经牲畜消化试验表明，秸秆铡切后可部分程度地提高采食量，但不能提高秸秆消化率，存在较大浪费。2) 秸秆粉碎机粉碎机按结构形式的不同分为 4 种类型，主要有锤片式、劲锤式、爪式和对辊式。目前，秸秆饲料粉碎多采用锤片式粉碎机。3) 秸秆揉碎机揉碎机是我围近年来研制的一种新机型。它采用介于铡切和粉碎两
16、种机械加工方式之间的一种新型加工方式。作物秸秆经过揉碎机被加工成丝状，完全破坏了茎节的结构，并被切成 81Ocm 的碎段，使牲畜采食的适口性大为改进，其全株采食率也从原来的 50提高到 95 以上。根据加 T 过程不同，又可分为揉搓机和揉切机两种。2.2.2.3 机具粉碎原理通过带轮传动将电动机动力分别传递给传动装置和切碎、粉碎装置。传动装置中，首先通过锥齿轮换向，将垂直的动力输入转换为水平动力输出，在水平动力输出轴上安装有两个齿轮，在另一与输送装置连接的平行轴上同样安装两个齿轮。通过这两对齿轮啮合控制输送装置的进料速度从而实现棉杆的切碎。输送装置为带式输送，棉杆物料在皮带上随皮带运动，皮带上
17、方有拨料辊，其外圈布满拨丝。物料在拨丝的作用下进入喂料辊，喂料辊分布在输送装置和切碎装置之间，分上、下喂料辊，上喂料辊可以根据物料大小上下移动。物料在喂入辊的紧压和推力作用下进入切碎装置被切碎，进而在重力的作用下落入切向式粉碎机粉碎室进行粉碎，经螺旋布置锤片粉碎后在风机辅助吹动下出料，实现整个喂料、送料、进料、切碎、粉碎、出料过程。3. 总体方案选择与设计3.1 葡萄残枝粉碎机设计方案的确定锤片式粉碎机一般由该移动式粉碎系统需要有动力提供装置、牵引机构、削片机构、6粉碎机构和进出料机构。锤架板和锤片等构成的转子由轴承支撑在机体内，机体安装有齿板和筛板，齿板和锤片成圆形包围转子，与粉碎机侧壁一起
18、构成粉碎室。锤片用销轴连在锤板架的四周，锤片之间装有隔套，使锤片批次错开，按一定规律沿轴向分布。3.1.1 削片部分的结构形式树枝粉碎必须先将枝条削片切断,然后进行粉碎筛选达到规定的颗粒要求。根据木材削片机的原理,削片切断有以下两种形式:1、盘式削片的结构形式,如图 5-1 所示图 3-1 盘式削片形式盘式削片机的飞刀刀刃作平面运动,切削力的方向基本保持不变,因此在削片过程中能很好的形成剪切作用,切削功率相对较小,不易产生碎料,生产出来的木片规格相对整齐。2、鼓式削片的结构形式,如图 5-2 所示3.1.2 粉碎的形式粉碎是利用锤片粉碎机的锤片、筛片、齿板,辊式粉碎机的压辊,球磨机的钢球等削片
19、部分粉碎工具对物料施力,当其作用超过物料颗粒之间的内聚力时发生破碎的过程。根据7对物料施力情况不同,粉碎可分为击碎、磨碎、压碎和锯切碎等四种方法。(1)击碎击碎是利用安装在粉碎室内的工作部件(如锤片、冲击锤、磨块、齿爪或销柱等)高速运转,对物料实施打击碰撞,依靠工作部件对物料的冲击力使物料颗粒碎裂的方法,它是一种无支承粉碎方式,其优点是适用性好,生产率较高,可以达到较细的产品粒度,且产品粒度相对比较均匀;缺点是工作部件的速度要求较高。锤片粉碎机、爪式粉碎机就是利用这种方法工作的。(2)磨碎磨碎是利用两个刻有齿槽的坚硬磨盘表面对物料进行切削和摩擦而使物料破碎的方法。这种主法主要是靠磨盘的正压力和
20、两个磨盘相对运动的摩擦力作用于物料颗粒而达到破碎的。此法适用于加工干燥且不含油的物料,它可根据需要将物料颗粒磨成各种粒度的产品,但含粉末较多,产品温升也较高。利用这种方法进行工作的有钢磨和石磨,不过后者很少用于工业生产。钢磨的制造成本低,工作时所需动力较小,单位能耗的产量大,但加工的成品中含铁量偏高。这种方法目前在配合饲料加工中应用很少。(3)压碎压碎是利用两个表面光滑的压辊以相同的转速相对转动,对夹在两压辊之间的物料颗粒进行挤压而使其破碎的方法。这种方法依靠的主要是两压辊对特料颗粒的正压力和摩擦力,这种粉碎方法的缺点是不能将物料进行充分地粉碎。(4)锯切碎锯切碎是利用两个表面有锐利齿的压辊以
21、不同的转速相对转动,对物料颗粒进行锯切而使其破裂的方法,它特别适用于粉碎谷物饲料。根据生物质成型机对粉碎粒度的要求以及粉碎机整体结构的限制,不宜采用大型复杂的粉碎机构,锤片式粉碎已完全可以达到精度要求,故粉碎部分的形式采用锤片式粉碎。3.1.3 进出料方式(l)进料方式选择在木材削片机和现有的树枝粉碎机中,采用的进料方式有两种:强制性进料和非强制性进料。强制性进料:在进料时通过喂料装置将木材或树枝匀速推进到削片装置中,并在削片过程中起到夹持木材或树枝的作用。为了适应喂入不同直径的树枝,喂料装置采用浮动压紧,随着喂入木材或树枝的粗细不同而在垂直方向上下浮动。非强制性进料:主要通过削片时飞刀对木材
22、的作用力来实现自动进料,而不需要其它喂料装置。由于葡萄枝条每根粗细都不一样,喂料时多根一起进入,且葡萄枝条的中、上部还有许多细小的枝娅,如果采用水平强制性进料方式就很难保证多根葡萄枝条一起同步进入削片,所以在进料方式上选择非强制性倾斜进料方式比较合适。这样不但可以使机械结构简单,而且还可减少动力消耗。(2)出料方式选择对于粉碎设备而言,目前排料方式主要有三种:自重落料、气力输送和机械输送。自重落料结构简单、造价低,但粉碎成品的消风、除尘、输送等问题不好解决,多用于中小型粉碎设备。采用气力输送可以吸走物料中的水分;冷却物料和粉碎设备本身,降低物料温升,利于贮存,并且可以提高筛落能力,因而可以提高
23、粉碎设备的生产能力。但其缺点是气力输送功8耗大、设备昂贵,多用于大型粉碎设备。机械出料一般有螺旋或刮板输送机加负压吸风的出料装置和料斗出料装置。其优点是不仅可以控制粉尘外逸,还能降温、去水、防止物料过度粉碎,提高产量、降低能耗,保证粉碎设备吸风量与风压稳定,不会发生串料现象。但其设备复杂,体积庞大,耗电量大,造价昂贵,一般用于大型的多功能粉碎设备33。综合对以上几种方式的特点进行分析,若选择气力输送或机械出料,那么联合机整的功率非常高,大多数拖拉机已经无法提供足够的功率,并且整机体积也会非常庞大,造价昂贵。故选择出料方式为自重落料。3.1.4 进料通道的布置形式1、水平进料适宜加工较长和较粗的
24、树枝,且大多采用强制进料方式。2、倾斜进料适应加工较短和较细的树枝,非强制进料方式较为合适。葡萄枝条直径较小,最粗的根部直径也不超过 15mm,且葡萄枝条中、上部还存在多层细小的分枝娅,而葡萄枝条的长度大部分在 1.5m-2.0m 之间,粉碎加工时,为了保证生产率要求,喂料时需要多根一起进料。由于葡萄枝条每根粗细都不一样,喂料时多根一起进入,且葡萄枝条的中、上部还有许多细小的枝娅,如果采用水平强制性进料方式就很难保证多根葡萄枝条一起同步进入削片,所以在进料方式上选择非强制性倾斜进料方式比较合适。这样不但可以使机械结构简单,而且还可减少动力消耗。3.1.6 传动及牵引方案的确定鉴于本文研究的移动
25、式葡萄残枝粉碎机多用于田间葡萄残枝的切削粉碎,为适应在田间不平的地面行进的状况,采用拖拉机的动力输出轴输出动力。目前,拖拉机动力输出轴的输出转速多以 540r/min,720r/min,1000r/min 三种转速较为常见。由于粉碎部分所需转速较高,由动力输出轴直接输出的转速一般达不到主轴转速要求;另外考虑到粉碎机主轴旋转轴线与拖拉机动力输出轴的旋转轴线近似正交,据此需设计锥齿轮和皮带轮构成的换向变速机构。整机的行进由拖拉机通过摆杆式牵引装置进行牵引。本章通过对切削、粉碎机构的不同形式特点进行综合分析比较,确定了设计的粉碎机切削机构的形式为盘式切削,粉碎形式为锤片式粉碎;进料方式为非强制式进料
26、、出料方式为自重落料;采用拖拉机动力输出轴作为动力源,并通过换向变速机构将动力传递至主轴系统,整机的行进方式为拖拉机牵引式。3.1.5 葡萄残枝粉碎机的结构设计根据上文中确定的设计方案，绘制葡萄残枝粉碎机结构草图如图 5-4 所示。削片部分主要功能:把葡萄枝条切削成片状,为粉碎做好准备。粉碎部分的主要功能:把片状的木片进行粉碎,通过筛网筛选出木塑复合材料要求的规格大小。94葡萄残枝粉碎机的技术参数选择与计算-6Q = 610 nZ Z lfK K 34.1 主轴转速的确定在拟定移动式枝娅粉碎机主轴的转速时,由于切削机构和粉碎机构在同一主轴上,因此主轴转速需满足切削和粉碎两方面的要求,通常情况下
27、,削片机的主轴转速由削片机的生产率确定,而对于锤片式粉碎设备的设计没有统一的计算标准,大部分粉碎设备的设计都是参考已有粉碎设备的尺寸参数,进而得到粉碎设备的生产能力,并作出相应的改进。目前我国常见的盘式削片机转速一般在 500r/min 一 3500r/min,锤片式粉碎机的主轴转速通常取 1400r/min 一 3000r/min。对于盘式削片机,生产率与削片机主轴转速成正比:对于粉碎设备而言,为了使锤片将切削出来的细木片进行充分粉碎,要求粉碎机构具有较高转速。兼顾削片设备和粉碎设备的转速要求,取主轴转速 3000r/min。4.2 生产率的确定移动式枝娅粉碎机的削片机构与普通盘式削片机的机
28、构形式大致相同。因此,可参照已有的盘式削片机的生产率公式,确定联合机的生产率。盘式削片机的生产率计算公式为：(m / h)式中:n-刀盘每分钟转速(r/min);Z1:一平均每次葡萄树枝进料根数(根);Z2 一飞刀的数量(把);10l 一木片顺纹平均长度(mmcm2f 一被削片葡萄枝平均断面积(K1 一机器利用系数,取 0.3 一 0.5;2 3f=1cm ，n=3000r/min，取 K =0.3， =0.7，计算得 Q=1.8m /h，折合成质量约 800kg/h。K2工作时间利用系数,取 0.7 一 0.8考虑生产效率的动平衡取飞刀数 Z2=4 把，平均一次进料葡萄残枝 Z1=20 根，l=6mm，24.3 葡萄残枝粉碎机功率的确定2z pd nzN = Cf