磨粉机设计毕业设计论文.doc

1. 产品设计的依据、用途和适用范围：1.1 依据本产品的设计是根据郑州工程学院机电工程系2002届毕业设计的要求，并在到无锡布勒机械制造有限公司、佐竹机械（苏州）有限公司参观调研的基础上，在已学基础上进行的实践。按照指导教师的要求，本设计给定的要求是：磨辊规格为250×1000；磨辊排列方式为平置；按照无锡布勒机械制造有限公司MDDK系列磨粉机的结构，快慢辊间采用加长齿轮减速箱传动；自动调节料门；机械浮子传感；手动合闸、自动松闸、气压控制松合闸的半自动气压辊式磨粉机。主要研究内容和技术关键是：传感机构；喂料辊传动；料门控制机构和快、慢辊传动。1.2 用途及使用范围本产品适用于大中型面粉厂，可从前道皮磨用到心磨。2. 设计前的准备工作在正式开始毕业设计之前，随队到无锡布勒机械制造有限公司、佐竹机械（苏州）有限公司进行了为期4天的参观调研，了解了一些国外先进磨粉机的机构、工作原理，获得了部分参考资料，了解了毕业设计的途径和方法。3. 设计方案的确定和关键技术的解决方法3.1 总体结构与主要工作构件3.1.1 机架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，成本高，不利于磨粉机的系列化。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。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， 本机采用墙板拼装式机架。3.1.2 外形目前， 磨粉机的外形有：敞开式，半封闭式,全封闭式三种。本机采用全封闭式外形，所谓全封闭是指整个磨粉机除快辊皮带轮外，均布置在密封罩内，它的优越性在于避免敞开式和半封闭式的缺点， 使零、部件得到良好的保护，而且操作安全可靠，机器美观， 车间卫生清洁，改善了工人的工作环境。3.1.3 与机架有关的部分料筒：本机料筒采用有机玻璃，可以观察进料情况，而且质轻美观。上磨门：本机采用有机玻璃，这样可以观察到喂料辊转动及料流等情况。下磨门：本机采用A3钢板制造，下磨门和下撑挡用铰支轴连接，与上撑挡用磁铁吸住。此结构简单，实用性强，而且便于开启、关闭。罩壳：本机罩壳采用A3钢板冲压、焊接制成。侧面罩壳分为上、下、左、右四块，此结构简单，拆装方便。当仅需观察传动情况时，只要向上打开上罩壳即可，不必把它卸掉。3.1.4 磨辊及其支承、清理、冷却与调平磨辊： 辊体是空心的，外层为冷硬铸铁，内层为普通灰口铸铁，采用离心两次浇筑成型。辊轴采用碳钢45钢。辊体和辊轴二者过盈配合，加工配合面后用压力机将辊轴压入辊体，然后再进行机加工。支承： 传统磨粉机中，磨辊的支承多采用滑动轴承。滑动轴承承受磨辊振动和冲击载荷的能力强，寿命长，滑动轴承的径向尺寸小，周向尺寸长，正适合在磨粉机墙板上安排，滑动轴承对拆装磨辊方便，而且易于实现自位。但是滑动轴承也有它的不足之处，其摩擦严重，带来的后果是磨粉机的消耗功率大，轴承发热严重，甚至发生烧坏轴承的事故，滑动轴承精度低， 难以保证辊间轧距的稳定性，因此后道磨粉机上（轧距仅百分之几毫米）会产生空辊打击事故，轴瓦磨损后有径向间隙，更不利于定心，磨辊运转时产生径向跳动。滑动轴承需要稀油润滑，容易污染面粉，不符合卫生要求， 而且要用宝贵的有色金属。现代磨粉机几乎全部采用滚动轴承， 其摩擦损失小，发热小，对减少磨粉机的功率消耗有很大的作用。滚动轴承的回转精度高， 可保持快、慢辊间有稳定的轧距。滚动轴承供应充足，可节约稀有金属。滚动轴承采用黄油脂润滑， 基本上不存在污染问题。但是滚动轴承也有缺点，其承受磨辊振动和冲击载荷的能力较差，寿命短。滚动轴承的径向尺寸大，在磨粉机上安排较困难，而且对拆装磨辊较为困难。综合考虑上述两种轴承，本机选用双列向心球面滚子轴承。此轴承有自位性能，而且承受载荷较大。为了便于装拆磨辊， 在轴承内圈和磨辊之间加了紧钉锥套。轴承座为整体式，慢辊轴承座固定在牛腿上， 快辊轴承座固定在墙板上。清理方法：本机采用刷帚清理粘在磨辊上的物料。冷却问题：本机没有设计专门的冷却装置，而是利用空气自行冷却。目前， 国外先进磨粉机都不采用专门的冷却装置， 而是靠空冷。调平问题：本机采用牛腿铰支轴加偏心套以调上下不平，利用双面单调来调水平面不平。3.1.5 磨辊与轴系零件的连接绝大多数磨粉机上，磨辊与轴系零件大带轮及同步轮的连接采用键。虽然键连接具有简单、紧凑、可靠、成本低的优点。但是，键槽减少了被连件的承载面积，特别是会引起高度的应力集中，被连件也难以获得精确的定心， 而且装拆也不方便。本机采用弹性环连接。弹性环连接的定心性好，轮毂可以相对于轴紧固在任意轴向位置上， 装拆方便， 只要把紧固螺钉松开，弹性环连接避免轴因键槽等原因而削弱， 承载能力高，可获得紧密的连接，而且有安全保护作用。只要过载，内、外环就会打滑，形成相对转动，避免零件损怀。磨轴与轴承通过紧定套连接，这样有利于装拆轴承。慢辊与喂料辊三角带轮的连接用螺钉，也便于装拆。3.1.6 喂料辊及其有关尺寸参数的确定辊体材料及其制造方法：本机喂料辊采用20号无缝钢管制成。辊径的确定：根据经验数据， 定量辊直径为88mm，分流辊直径为7090mm，初定一辊径，再通过理论计算，得出亮辊径都为90mm。齿形的确定：齿形根据厂家的不同工艺要求，具体确定不同的皮磨机心磨的齿形。如果物料的散落性不好，应将上辊（定量辊）改为铰龙。喂料轨迹及转速的确定方法：在考虑空气阻力的条件下，对物料颗粒进行受力分析，并根据达·朗伯原理列出方程组。通过计算机解在同一时刻微分方程组的X、Y值。 在坐标纸上作出喂料轨迹，在保证喂料轨迹不变的条件下，对于不同的物料， 采用不同的分流辊转速，可以用计算机进行试算获得。本设计计算出了后道皮磨，心磨及一皮磨分流辊的极限转速，定量辊的转速为分流辊的三分之一。3.2 传动系统3.2.1 快辊拖动快辊是由电机通过带传动的，快辊的转速要求在450600rpm，确定快辊的转速要综合考虑动耗、产量和大带轮直径。 如果转速过大，大带轮直径相对减小，产量增大，但动耗也增大； 如转速过小，虽然动耗减小，但产量也减小，而且大带轮直径增大，影响整机的尺寸。若转速变化范围不太大，对产量的影响很小。所以综合考虑上述情况，把转速定在550rpm左右。3.2.2 辊间传动功能要求：磨粉机快、慢辊间传动装置必须保证快、慢辊有较为准确的传动比，能适应磨辊辊径的变化及轧距调节所引起的快、慢辊中心的变化，有一定的使用寿命，而且噪音要小，传动件在磨辊轴上应便于安装拆卸，为了适应研磨不同的物料，快慢辊间应有不同的速比。本机设计三种速比，即2.5、2、1.5。 磨粉机的辊间传动机构在空载时起传动作用；在负载时， 由于封闭功率的存在，其定速作用。负载时， 存在封闭功率，使辊间传动带（或链）的松紧边对调转化，带轮齿的非啮合面磨损，磨粉机传动件的寿命降低，所以封闭循环功率是传动零件的设计依据。传动方式的比较确定：目前，国内外磨粉机辊间传动方式有：皮带传动，齿轮传动，连传动，扭矩臂差动传动及双面同步齿形带传动。 皮带传动：皮带传动的动力大，磨粉机的粉碎能力大，产量大， 不需要润滑，减小了污染性，对主、从动轮中心距变化的适应能力强，松和闸对皮带的传动性能影响较小，工作中的噪音小。但是，皮带传动的速比不准确，传动效率低， 而且结构齿寸大，还不安全。所以使得它在磨粉机上的使用越来越少，已逐渐被淘汰。齿轮传动：齿轮传动的功率大， 传动比准确， 结构简单紧凑， 便于密封，操作安全。 但是， 齿轮传动对中心距的要求严格，因此松合闸对传动性能的影响较大，噪音大， 寿命低，需要系由润滑， 而且因为有齿轮箱密封， 所以显得笨重。对于一台磨粉机， 要适应不同的辊径， 必须要有几套齿轮备用。 对于磨粉机传动的齿轮还有特殊的要求：合闸时， 齿轮处于是最佳工作状态的中心距工作， 为了减小松合闸时齿轮因中心距偏大所产生的噪音， 必须用加长齿齿轮。链传动：链传动对于松合闸引起的磨辊中心的变化对链传动性能的影响不大，能适应不同直径磨辊的使用（紧需调节张紧轮的位置）， 其传动比准确，缺点为：传动链的承载能力不大，链传动对于主、从链轮的不同面度较为敏感， 因此， 两磨辊的轴向窜动将影响传动性能，所以传动链的寿命较低，传动机构的尺寸较大， 链传动需用稀油润滑，链轮箱必须有可靠的密封，以防止污染，链轮的装拆也不方便。 扭矩臂差动传动：优点：磨辊的松合闸不影响机构中齿轮副的中心距，并能保证齿形带轮中心距基本不变，传动性能好，噪音小， 齿轮箱的密封性能好，齿形带不需有润滑，门有润滑油的污染问题，机构的尺寸小，便于封闭。但是，它也存在缺点：轴承臂的位置调节需绕其慢辊轴转动。 因此，当磨辊直径减小后，轴承臂上移所引起的齿形带轮中心的变化，不能完全由从动轮轴心和轴承臂铰支抵消， 所以松合闸对齿形带轮中心距仍有一定影响， 机构中的齿轮减速箱重量较大（56公斤左右）， 没有把手， 装拆不方便。双面同步齿形带传动：双面同步齿形带传动集齿轮传动合带传动的优点于一身。其传动效率高，节能效果高， 经济效益好，带与齿形轮之间往返间隙小，严格同步，不打滑，传动比准确，角速度恒定，不需润滑油， 既节省油又不会产生污染，使用寿命长而且不需维修保养， 使用速度范围大，因其轻而离心力小，所以可高速传动，也可低速高扭矩传动。 带的使用伸长非常小， 初张力也很小，带的运转生热小，还可以延长电机和轴承的使用寿命，由于是圆弧齿， 所以啮合圆滑， 传动平稳， 有一定的吸振作用，噪音小。 负载容量范围大， 整体结构简单，尺寸也较小。 由于目前皆采用四个轮子传动，所以结构尺寸相对而言较大， 而改成三个轮子（把改向轮和张紧轮合为一个轮子改向张紧轮），结构尺寸更小，更为紧凑，在整机上更便于安排。 我国青岛橡胶工业研究所从国外引进先进的制造橡胶同步齿形带的技术和设备，所以采用同步带的来源有了充分的保障。综上所述， 本机辊间传动采用齿轮减速箱传动。3.2.3 喂料辊传动动力来源：传统的磨粉机的动力来源都从快辊传递，由于快辊转速较高， 而分流辊的转速较低，所以必须配置减速箱，它不仅结构复杂， 而且安装也复杂，增加了成本。本机的动力来源于慢辊， 由于慢辊由磨辊传动机构减速了一级， 传到分流辊再减速一级， 就不用减速箱了， 所以其结构简单、紧凑。张紧问题：目前， 国内外的磨粉机喂料辊传动皆有张紧轮张紧， 而本机利用巧妙的结构安排解决了张紧问题， 并不需要用专门的张紧装置， 所以结构得到了简化。离合器：磨粉机多采用牙嵌式离合器， 它靠一套杠杆进行工作， 其灵敏度存在一些问题， 而且结构较复杂。本机采用摩擦片气动离合器， 由膜片气缸控制， 本机本来就是气压磨粉机，所以气源充足， 而且其灵敏度高，结构简单、紧凑。 前后辊传动方式：本机喂料辊前后辊传动采用单面同步齿形带传动， 同步齿形带的优点在前已述， 这里就不多笔了。3.2.4 传动示意图：3.3 控制系统3.3.1 传感机构目前， 国内外传感机构基本上有以下几种：电极板传感机构，该机构的优点在于：结构简单， 动作灵敏。缺点：后道磨粉机的极板易被面粉粘上，以至失效， 效果不好。 杠杆组及“喷射式”射流元件组成的传感机构，该结构的优点在于：结构较简单， 动作灵敏。 缺点：使用寿命短。光电传感机构，该机构的优点在于：动作灵敏度高， 结构简单。 缺点：光电管易被面粉粘上， 以至失效， 所以使用效果不好。杠杆组传感机构，优点：使用寿命长。 缺点：结构较复杂， 灵敏度不高。杠杆组及电传感机构，优点：结构简单， 灵敏度高，使用寿命长。 缺点：易造成离合闸动作频繁。浮子可分为：枝状浮子、盘状浮子和伞状浮子。枝状浮子不存物料， 但其灵敏度差而且结构复杂。 盘状浮子动作灵敏， 结构简单， 但其易存物料（物料落在盘上不易掉下来）。伞状浮子兼有枝状浮子和盘状浮子的优点， 动作灵敏， 结构简单， 不存物料。 综合考虑上述各种传感机构， 本机采用伞状浮子杠杆组及电传感机构。克服此种传感器缺点的措施是利用继电器来解决回差问题。3.3.2 料门调节机构料门调节机构有以下几种：1.手动料门调节机构：结构简单，但不能根据进机物料量的变化自动调节料门的开启度， 以至喂料量不均匀， 如果突然断料就会造成磨辊相碰。2.气、液压连动料门调节机构：其灵敏度高，能随进机物料量的大小而改变料门的开启度， 但是，对气、液压元件的质量要求高。3.电控制料门调节机构：其灵敏度高，结构简单， 能实现随动。 但是增加了动耗。 综合考虑以上几种机构，本机选用电控制料门调节机构， 即用伺服电机。其工作原理：当进机物料量达到一定值时，伞状浮子下沉， 通过杠杆组传感机构传给伺服电机，伺服电机启动， 带动扇形齿轮传动，从而使料门转动而实现料门的开启。 当进机物料量继续增大时，伺服电机带动扇形齿轮继续旋转，料门开启度增大。 当进机物料减小时， 伺服电机带动扇形齿轮反转， 以致使料门开启度减小，当进机物料减小到一定程度时，伞状浮子上升到原来位置， 杠杆组传感给伺服电机， 电机停止转动， 料门关闭。3.3.3 离合轧轧调机构功能要求：对离合轧轧调机构的功能要求是：使磨辊在工作时实现定轧距； 完成松和闸动作；能满足新辊及旧辊的使用；机构能简便、准确地调节两磨辊的平行度， 使两磨辊不平行度不大于0.01mm ；能简便、准确地调节轧距大小， 且在调节后仍保持两辊的平行度；机构设有磨粉机的过载安全保护装置；对于自动控制松合闸的磨粉机， 必须另设手控松合闸机构， 以免在自动控制系统失灵时能维持生产； 机构应便于拆换磨辊， 且在拆换的过程中尽可能少的拆换其他零件；机构的各项操作简单可靠；机构的结构应简单可靠。设计原则：本机构的设计原则是能够实现上述功能要求， 而且要结构简单、操作方便、换辊方便。离合轧轧调机构的比较确定：手动离合轧轧调机构：离合轧靠偏心纵轴的旋转来实现。 轧调靠手轮或手柄带动牛腿动作来实现， 而且还安有保安弹簧。 此种机构庞大，笨重， 结构复杂， 换辊也不太方便。自动离合轧轧调机构：离合闸靠气、液缸推动牛腿运动来实现。 轧调机构与手动离合轧轧调机构的轧调机构相似， 而且还装有保安弹簧。此种机构也比较复杂， 换辊不方便， 但其操作比手动离合轧轧调机构方便。K型磨粉机的自动离合轧轧调机构：此种机构取消了磨粉机的两个传统结构偏心纵轴和慢辊支承弹簧。其松合闸靠气缸推动牛腿运动来实现。 轧调只有单调机构， 而没有总调机构，而且其只是旋转手轮改变止推块的位置， 而不是改变牛腿的位置。此种结构简单，操作方便，旋转轧调手轮所需的力比较小，而且松合闸的行程是可以变化的（采用偏心纵轴的传统磨粉机， 其松合闸行程是固定的），拆换磨辊也比较方便。 气缸不仅是松合闸的执行元件， 而且代替了弹簧来支承慢辊轴承臂，这不仅简化了结构， 而且充分离用气压系统的弹性好，动作灵敏的优点，实现磨粉机的过载保护。 其用气缸而不用液压钢的另一个原因是气体没有污染现象。 取消了偏心纵轴就出现了两个气缸的同步问题， 此问题可以从气路中来解决或允许轴承有良好的自位性能。综合考虑以上几种机构， 本机采用K型磨封机的自动离合轧轧调机构。3.3.4 程序动作的实现当进机物料达到一定值时，伞状浮子下降到了一定程度， 通过杠杆组传到伺服电机，伺服电机转动，通过扇形齿轮带动料门转动， 料门打开。 与此同时， 喂料辊离合器的膜片气缸和离合轧主气缸充气，喂料辊转动，实现喂料， 磨辊合轧， 开始正常工作。先喂料后合闸的动作顺序是利用喂料辊离合的膜片气缸负荷小，进缸先完成，而离合闸主气缸负荷大，进缸后完成来实现的。 当进机物料减小到一定值时伞状浮子上升到一定程度， 通过扇形齿轮带动料门反向旋转，料门关闭。 与此同时， 主气缸有杆腔进气， 无杆腔快速排气，实现离闸； 喂料辊逐渐停止转动。先离闸，后停料的动作顺序的实现是传感器同时把信号传给伺服电机和气路执行元件， 因主气缸反方向通气所以先离闸， 而喂料辊离合器膜片气缸只是排气， 而且当摩擦片离开后，喂料辊靠惯性继续旋转， 再者， 料门关闭后， 机内还存有一定的物料， 所以物料后断。程序动作实现的原则就是：开车时，先喂料后合闸，停车时，先离闸后断料。3.3.5 回差问题当进机物料达到料筒体积的三分之二时， 实现磨辊的合闸；当物料减少到料筒提及的三分之一时，实现磨辊的离闸，这就是所谓的回差问题。 通过对回差的控制，就可以解决磨辊离合闸动作频繁的问题。3.3.6 过载冲击问题本机的过载保护依靠气缸。 气缸支承者慢辊， 当膜辊间进入金属异物时，辊间压力增大， 由于气缸杆的支承力是一定的，当辊间压力大于气缸杆支承力时，由于空气有压缩性， 气杠杆往回走，使气缸中的压力增大，当压力增大到一定值时， 使快速排气阀打开排气， 气缸杆快速往回运动， 使磨辊的辊间间隙增大，直到金属异物通过。这时辊间压力减小，快速排气阀关闭，气体进入气缸，气缸杆向前运动， 气缸中的气体恢复到正常工作状态和压力值， 磨辊合轧， 磨粉机继续正常工作。 本机利用离合闸主气缸就很好地解决了过载冲击问题。3.4 卸料方式目前磨粉机的卸料方式就两种：自流卸料和磨膛吸料。采用自流卸料时， 磨粉机至少得安装在二楼，而磨膛吸料可以把磨粉机安排在一楼。 本机的卸料方式为：自流卸料兼磨膛吸料，当需要磨膛吸料时， 只要装上料斗的锅底盖和吸料管即可。 这样， 有利于面粉厂的设备安排，其优点不言而喻。4 本机工作原理与操作方法4.1 工作原理本机的工作原理时利用一对平置等径不等速相向旋转的齿辊（或光辊），以剪切、挤压、研磨（或挤压和研磨）的方法将物料粉碎。物料由喂料辊均匀地喂入磨辊的粉碎区内，物料在被粉碎前与慢辊相对静止，与快辊相对滑动。物料进入粉碎区时，慢辊相当于托板，快辊相当于刮刀，把物料刮开，接触到快辊齿的部分物料胚乳被快辊刮走，快辊齿够不到的物料其余部分仍与慢辊保持静止，直到除了粉碎区而落入料斗， 粘在磨辊上的物料通过清理机构的清理作用也落入料斗，落入料斗的物料， 通过自流卸料方式或磨膛吸料方式被排出机外。4.2 操作方法设备安装好后， 先让机器空载运转，如发现有不正常的现象应立即停车， 调整好后再试车。这样反复进行调试， 直到没有异常现象为止。当磨粉机需要进行工作时， 首先按照该机所粉碎的物料，除调轧距，轧距调节好后，锁紧手柄，然后按启动按钮，使磨粉机处于准备工作状态。当进机物料达到一定值时，料门打开，喂料辊转动，磨辊自动合闸， 磨粉机就进入了工作状态。打开下磨门，检验被粉碎过的物料是否符合面粉厂生产的工艺要求。如不符合要求，就应该松开轧距调节机构的锁紧手柄，转动两边的轧距调节手轮调节轧距，直至被粉碎过的物料符合工艺要求为止，然后旋紧锁紧手柄，关上下磨门。磨粉机就开始正常工作。需要停车时，按停车按钮便可停车。5 本机的结构特点与先进性本机的设计综合了国内外先进磨粉机的优点，并对某些结构进行了改进，使其更加完善，可以说使一台先进的磨粉机。本机的结构简单、紧凑，实用性强，装、拆、检修方便，而且各个结构的尺寸都比较小。本机磨辊内平置，其喂料性能好；喂料流可直接进入粉碎区， 并便于操作人员观察和调整喂料情况；粉碎后的物料对下磨门无喷粉情况，拆换磨辊方便。磨辊轴上的大皮带轮和同步带轮均采用弹性换联结，装拆方便。磨辊传动采用源弧形双面同步齿形带，而且把改向轮和张紧轮合为一个改向张紧轮，其结构简单、紧凑，赶得上国际先进水平。喂料辊离合器采用了摩擦片离合器（气动离合），料门的启闭采用伺服电机，喂料辊的动力来源于慢辊，这些都达到了国际先进水平。本机的第一级传动电机到大皮带轮，采用窄形（SPA）三角带，；两个喂料辊间采用单面同步齿形带，轧距调节机构采用止推块，启动离合闸，而且保安装置就是利用本气缸，这些在国内是不常见的，所以说本机是一台先进的磨粉机。 6 其他说明6.1 换辊操作步骤换辊时，打开上罩壳，写下下罩壳，放松大带轮的带，取下窄形三角带，拧松同步带轮张紧螺母，取下同步齿形带，用内六角扳手拧松带轮端面的内六角螺钉（不必拧下），取下大带轮和同步带轮，拧松慢辊轴上带动喂料辊的小三角带轮的紧钉螺母（在这之前摘下三角带），取下它，取下插块、轴承上端盖，拧下圆螺母，拆下轴承、轴承座，取出快辊，之后取出中间插块，取出慢辊。以相反步骤可拆下磨辊。6.2 关于噪声控制与污染问题由于本机的结构特点磨辊传动采用同步齿形带，两个喂料辊之间传动采用同步齿形带，慢辊到喂料辊之间传动采用三角带，电机到快辊传动采用窄形三角带，所以噪音较小，故没有采取专门措施来控制噪音。由于本机是气压磨粉机，所以气缸和气路接头处没有污染存在；本机采用滚动轴承，用黄油脂润滑，避免了稀油润滑，所以污染性很小，故本机也没有采取专门措施控制污染。7 本机的特征综上所述，本机具有以下特征：1、磨辊水平排列便于物料进入磨辊缝隙；2、磨膛吸风可提高光棍的转速，从而提高产量；3、磨辊传动采用平皮带或三角皮带；4、磨辊传动采用加长齿斜齿轮传动；5、采用可调的、标准的自动调心滚子轴承，以保证精确的同心回转；6、采用玻璃钢整体外壳结构，密闭性好，噪音小。8 计算部分8.4 磨辊受力分析8.4.1 磨辊轴的结构设计 初步计算磨辊轴的结构尺寸： 根据机械设计手册中册p763,磨辊轴为实心轴，按扭转强度： 取; ; 按扭转刚度： 取，得 因轴上有一键槽，将求得值放大5%，得 同样的方法，对另一轴可得： 。 故取 。8.4.2 磨辊受力分析 磨辊受力分析时：1、 略去磨辊齿形及斜度的影响；2、 略去磨辊支承处的摩擦阻力；3、 略去三角带传动的损失；4、 略去喂料传动中三角带轮的作用力。以快辊受力分析为例：1）、辊压力 ；2）、三角带张力产生的力矩 ；3）、通过物料对快辊的摩擦力（均布辊长上）；4）、慢辊齿形带对快辊齿形带的拉力（张紧力） ，与z轴夹角；5）、张紧力产生的扭矩 ；6）、电机输入扭矩 ；7）、三角带轮作用在辊轴上的力 ；8）、磨辊重量 ；9）、快辊齿形带轮的重量；10）、三角带论重量 ；11）、快辊齿轮带上的扭矩 。快辊受力计算：z-x平面： 即 x-y平面： 慢辊受力分析：1）、辊间压力 ；2）、快辊通过物料对慢辊的摩擦力 ;3）、快、慢辊同带轮相对拉力（张紧力） ，与z轴夹角为；4）、张力紧边力产生的扭矩 ；5）、磨辊的重量 ；6）、慢辊上大齿形带轮重量 ； D点的力可分解为： 7）、慢辊大带轮扭矩 。慢辊受力计算：z-x平面： x-y平面： 8.5 磨辊轴承的选择计算8.5.1 磨辊轴承的选择根据分析，采用双列向心球面圆柱滚子轴承，因为磨粉机冲击载荷很小，又考虑到间小轴承座的直径，所以采用轻宽系列的轴承。由于采用了紧定锥套，所以轴承内径，查机械设计手册，外径，轴承型号为（GB286-64）的双列向心球面圆柱滚子轴承。8.5.2 轴承校核设计快慢辊共有四个轴承，只要校核受力最大的一个就可以了。慢辊：快辊： 所以对慢辊A端的轴承进行校核。1）、计算动载荷C： （对于向心圆柱滚子轴承） 因无冲击，取1.2，e=0.27 机械设计手册双列向心球面圆柱滚子轴承 因连续工作，故取最大值。 故所选用的四个轴承都合格。 2）寿命校核. ，由机械零件手册，查p=12177.84(N) 一年按320天工作，一天工作24小时.（年）所以四个轴承全用113518型，非常合理。8.6 磨辊轴与轴体过盈量和压入力的计算1）、由公式确定配合所需压力强度 P: -最大扭矩 磨辊传递的最大扭矩为，为安全起见，取安全系数为2，f取0.08 : 磨辊体与轴的配合长度（m）； : 轴的配合段直径（cm）； : 装配系数，用压入法时，取0.08；2）、由公式确定最小计算过盈（有效过盈） ： 由于辊体与轴的材料不同，所以 （机械设计手册） 由机械设计手册表1-8查得：由查表3-33用插入法得：3）、由公式确定最小配合过盈 ，并根据选配合： 转查 （材料不同） 由公差配合表取优选配合 最大过盈，最小过盈4）、由公式计算最大计算过盈：5）、由公式计算最大过盈时的强度： 6）、由公式验算配合件的强度 被包容件： 包容件： 所以当时包容件产生塑性变形，而实际上得到最小或最大过盈的机会是很少的。因此，按计算零件强度时，若产生不大的塑性变形是允许的。7）、计算不发生塑性变形时的表面极限压力强度 被包容件： 8）、计算压入力 ： 因为 ，采用压入法时， 所以用43.8吨的压力可将轴压入。8.7 慢辊轴的强度、刚度校核.危险截面分析：对于各段轴来说，其截面突变或削弱处都为危险截面，按理论都必须校核，上面所示的各危险截面，应进行校核。由合成弯距图看出，右侧所受弯距比左侧各段大，两侧轴相同，所以只需校核、段即可。机械设计手册，查表得根据公式： M-当量弯距（*m） d-轴径（mm） 对4截面：.*m, T=918.78N*m 故满足强度要求。对5截面： 故满足强度要求。 对6截面：M=850N*m, T=882.05N*m 故满足强度要求。 轴的刚度校核：由机械设计手册页，得：式中：第i段轴所受扭距（公斤*米）第i段轴的长度（mm） :第i段轴径（mm） 轴受扭距作用部分的长度（mm）因为慢辊轴左侧不受扭距，所以不必进行刚度校核.只对右侧轴进行校核.因为均为.N*m 所以，刚度足够！通过以上计算、校核、证明慢辊轴的强度、刚度足够！8.8 喂料辊动力消耗计算：喂料系统的结构简图如下： 根据其结构，其输出功率的计算公式，为： 式中：-消耗于喂料系统喂料运动的功率. -传动副的总机械效率. 可取： -系统消耗于空转的率. 对于双辊喂料，一般可取2W/cm辊长，则 式中：泵壳内各轴的平均直径，取30cm. 壳内所有各轴的.转速之和. 系数，根据结构差异一般可取3-5. 系数,根据辊长及轴承结构不同，一般可取8-10. 润滑油粘度影响系数，取为1. 前后喂料辊的平均直径. 分流辊转速. 定量辊转速. 8.9 喂料辊小同步带传动设计 选择带轮和带长，确定中心距： （ 此计算参考青岛橡胶工业研究所橡胶同步带） 根据其传递功率，选5M圆弧形齿同步带，已知传动比为3 选择小带轮齿数 ，则 大带轮齿数 大带轮节圆直径 小带轮节圆直径 根据已知的传动条件，选择中心距 计算小带轮包角 带长 查表 该长度在400450之间，选取430mm 中心距： 计算带宽： 根据小带轮齿数和转速，从表27中查出基准功率传动容量 啮合齿数： ， 查表得 啮合系数 带宽系数： 根据带宽系数 值，查表，得带宽为20mm8.10 料门机构设计 开启时间按设计要求，开启时间 秒，料门转角： 料门最大开启度为810mm,通过作图法可计算出料门转角为 左右。为提高灵敏度，起到放大作用，假定使电机轴旋转，所以电机轴上与传感轴上齿轮相啮合的传动比 ， 电机轴上与料门轴上齿轮及啮合的齿轮的传动比为，为了使各齿轮不过大或过小，取：传感轴上齿轮直径为90mm，料门轴上齿轮直径为120mm，并且上述两种齿轮采用扇形齿轮，电机轴上两齿轮直径分别为30mm，20mm。8.11 磨膛吸料计算 （本部分计算参考粮食机械原理、气力输送原理与计算、通风除尘与气力输送） 由于磨粉机前后道的流量不等，且物料的几何尺寸，重量，悬浮速度和浓度比等所采用的数据不同，所以本设计以最大流量（1B）为设计依据。 技术参数 1）、输送物料的气流速度可由以上参考资料得 ； 2）、输送浓度可有资料和一般面粉厂的实际经验，由于物料性质不同，其浓度比不同，一般前道物料比后道物料的比重大，因此取一皮，二皮 ，其他皮磨和心磨均取 。 3）、流量，根据粮食机械原理和面粉厂的参考经验取：一皮 ；二皮 ；其他系统流量 ； 4）、每对磨辊的流量： 5）、计算吸料管内径 d： 根据气力输送原理 第189190 页：吸料管内、外筒之间的环形面积与内管有效断面面积相等，使物料得到有效的加速，以提高输送能力。 ， 取吸管壁厚 ， 带入数据计算并圆整，取； 每对磨辊的书送风量：依公式 依次带入 由上总结：吸料管规格系统风速（）风量（）流量浓度比吸管内径（）有效横断面面积（）套管内径（）一皮18824.5930003.0390130二皮18752.9222502.4986125其余18572.9215002.18751109 主要设计参数 磨辊规格： ； 磨辊适用范围： ； 喂料辊规格： ； 快辊转速： 508rpm ； 喂料辊转速： 一皮及心磨 116rpm，后道皮磨140rpm ； 快慢辊速比：2.5、2、1.5； 料门开启时间：3秒； 料门开启度： 810mm ; 伺服电机电压：220v； 电机电压： 380v； 气缸气体压力： ； 磨辊中心距地面高度： 750mm； 轧调手轮中心距地面高度：665mm； 磨粉机外形尺寸：10 主要参考资料： 1机械设计手册上、中、下三册，化学工业出版社； 2金属机械加工工艺手册，上海科技出版社； 3机械零件设计手册，国防工业出版社； 4机械零件设计手册，冶金工业出版社； 5橡胶同步带，青岛橡胶工业研究所； 6中小型电机产品样本，机械工业出版社； 7滚动轴承产品样本，机械工业出版社； 8控制微电机产品样本，机械工业出版社； 9机械制图国家标准，国家标准局； 10机械零件，天津科技出版社； 11粮食机械原理下册，郑州粮食学院； 12机械零件，人民教育出版社； 13.气力输送原理与设计计算，周乃茹； 14.通风除尘与气力输送，郑州粮食学院； 15.液压与气压传动，机械工业出版社； 16.金属材料与热处理，上海科技出版社； 17.机械原理，人民教育出版社； 18.材料力学上、下册，人民教育出版社； 19.互换性与技术测量，计量出版社。- 20 -