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1、目录 摘 要关键词AbstractKey words1 前言11.1 设计的目的与意义11.2 秸秆粉碎机械的发展现状11.2.1 国外粉碎机械的发展状况11.2.2 国内粉碎机械现状12 总体设计方案22.1 设计原则22.2 设计原理23 总体方案确定33.1 传动装置的确定33.2 输送装置和喂入装置的确定33.3 切碎装置的确定43.4 粉碎装置的确定43.4 粉碎装置的确定43.5 总装配图的设计44 性能指标和技术参数55 各装置的参数选择和计算55.1 喂料辊的设计计算55.2滚筒、托辊、张紧轮和输送带设计的设计计算65.3 切碎装置的设计65.3.1 切碎轴的设计65.3.2
2、轴的结构设计75.3.3 切碎刀的设计75.4 切碎部分传动设计75.4.1 传动方式的选择75.4.2 带及带轮的设计85.4.3 链传动的设计计算105.4.4 直齿圆锥齿轮传动设计计算115.4.5 直齿圆柱齿轮传动设计计算135.4.6 传动轴的设计计算145.4.7 联轴器的设计计算195.5 锤片式粉碎机主要参数的设计205.5.1 回转直径与粉碎室宽度205.5.2 粉碎功率的确定205.5.3 进料口的设计205.5.4 锤片的选择215.5.5 锤片的数量和分布225.5.6 锤片排列方式的确定225.6 切碎部分传动设计235.6.1 电机的选择235.6.2 传动比的分配
3、235.6.3 带传动的设计计算245.6.4 轴的选择计算与校核256 机架的设计277 风机的选择278 结论28参考文献28致 谢29附 录30棉杆粉碎机的设计摘要棉秆资源作为一种重要的生物质能源，在我国产量巨大，但至今却一直没有得到充分利用，因此设计出的一种对棉秆进行切碎、粉碎处理的机械可以很好地解决此问题。目前，棉秆的处理方法很多，可以直接燃烧，还田堆肥，作工业原料等等，除了直接焚烧外其它的都需要经过切碎粉碎处理。本文通过比较国内外棉杆粉碎机的优缺点，针对目前棉杆粉碎机的主要缺陷，详细介绍了棉秆粉碎机的粉碎原理，同时阐明了盘刀式棉杆切碎机的工作机理，通过对不同粉碎方式的比较确定了粉碎
4、方案，根据生产能力要求，对粉碎机的结构进行了设计。文中还对传动系统进行了设计计算，并对整个过程进行了总结。关键字棉杆；切碎；锤片粉碎The design of the cotton stalk hammer millAbstractThe cotton stalk is an important source of biomass energy, and there is a great deal of it in our country, which has not been made use of well nowadays. So we can deal with the problem
5、 by designing a machine to cut up and crush the cotton stalk. At present, there are many ways to deal with the cotton stalk, we can burn it directly, composting field, make it as an industrial raw material etc, all of them need to make size reduction except burning it directly. This paper, according
6、 to making a comparison of the advantages and disadvantages of the cotton stalk hammer mill and its main defects in and out of our country, introduces the fracture mechanisms of the size reduction detailedly, and at the same time explicates the working mechanism of the shredding machine. It shows a
7、final size reduction way by comparing different ones, designs the structure of the mill according to production capacity requirements. And the article also designs and calculates the transmission. At last, it sums up the whole process.Key words Cotton stalk; Cut up; Hammer millw1 前言1.1 设计的目的与意义人类为了自
8、身的生存和发展，不断寻找新的能源，以减少或替代一次性能源的消耗。在各种可再生能源中，生物质是储存太阳能的惟一一种可再生的资源，是可持续再生能源中的重要组成部分。生物质资源在全球资源利用中的地位是越来越来重要，它又是惟一的一种既可再生又可直接贮存与运输的能源，是仅次于煤炭、石油和天然气的第四大能源资源，约占全球总能耗的l4%。这在发展中国家则更为突出，生物质能占总能耗的35%。我国是发展中国家，各类农作物秸秆资源相当丰富，据统计，2003年产出量就多达6.4亿t（钱湘群 2003），而棉杆在秸秆资源中占着很大一部分比重，现在，随着农业机械化的进步与发展，产出量应该远远超出这个数。然而，大量的秸秆
9、资源又没有得到很好的利用，因此，秸秆资源大量过剩的问题越来越严重。目前，利用生物质能转换技术，将丰富的秸秆资源变废为宝，转换为优质燃料，是国内解决秸秆浪费问题的一个很好的方法。在转换秸秆之前，需要秸秆粉碎机将秸秆粉碎。因此，棉杆粉碎机对于我国绿色农业的发展有着不可替代的作用。1.2 秸秆粉碎机械的发展现状1.21 国外粉碎机械的发展状况美国、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
10、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12m到54m，配套动力由50kW到l80kW的规格齐全。其工作幅宽为54m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
11、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。1.2.2 国内粉碎机械现状近年来，随着农作物秸秆饲料资源的大力开发和利用，我国秸秆饲料加工机械发展迅速。概括起来主要有以下几种。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. 秸秆饲料粉碎机 粉碎机按结构形式的不同分为4种类型，主要有锤片
12、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. 秸秆饲料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。4. 其他秸秆切碎、粉碎机目前秸秆饲料加工机械（孟海波2002）存在的主要问题是无论是性能上还是可靠性均较差，而且秸秆加工机具主要工作部件制造质量低。因此秸秆饲料加工机械的发展动向可以为1)进一步改进和完善现有机型，改善
13、加工机的通用性，铡草机和揉碎机实现系列化，各种机型的主要工作部件实现标准化，如粉碎机和揉搓机的锤片、揉切机的刀片等；2)提高机械制造质量，延长机械部件的工作寿命；3)不断改进粉碎室结构和性能。设计使用加工质量高、能耗低的开式粉碎室是发展的方向；4)逐步实现机械作业的自动化和半自动化，进而降低秸秆饲料加工作业的劳动强度，提高生产率，保证加工质量，朝着大功率、大型联合机械作业方向发展；5)因玉米秸、麦秸和稻草等秸秆形态、物理机械特性各不相同，应根据作物秸秆的不同和地区特点而设计加工适应性较强的机具。多功能秸秆加工机械以及精加工机械有待于进一步研制和开发。然而，国内秸秆粉碎机仍然摆脱不了一些技术问题
14、的困扰。其问题是机具性能较差、可靠性偏低，结构复杂，造价昂贵，调整使用不便，生产率低，针对性不强等。因此，国内迫切需要进一步提高和完善秸秆粉碎机的性能，而棉杆粉碎机是秸秆粉碎机中不可替代的重要部分。基于这样的重要地位，本论文着重对棉杆粉碎机进行了研究和设计，希望在棉杆粉碎机领域研制出能耗低、生产效率高的机器，在棉杆粉碎机领域探索出一条道路。2 总体方案设计2.1 设计原则该机由传动装置、输送装置、喂入装置、切碎装置、粉碎装置以及机架等主要部件组成，实现喂料、送料、进料、切碎、粉碎、出料等功能。整机结构简单，尺寸合理。喂料平稳流畅，功耗小，切碎粉碎效果理想。2.2 工作原理本机通过带轮传动将电动
15、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 总体方案确定3.1 传动装置的确定传动装置的设计目的主要有两个：1）将电机的动力传递给输送装置、喂入装置、切碎装置和粉碎装置；2）按切碎粉碎等的长度要求达到速度匹配。3.2 输送装置和喂入装置的确定1输送带 2 拨料辊 3棘轮喂入辊图1 切碎
