物料粉碎机毕业设计论文

摘要

随着生产技术的不断进步，粉碎机在科研、医疗等行业中被广泛应用。在制药生产中，药品原料需要被粉碎成一定的细度，才能制粒，然后压制成药片或制成冲剂颗粒，有些甚至要研磨成微粉，制成眼科药剂，尤其在中药生产中，有些原料药或是纤维类、或是坚固类或脂膏类，无所不有。因此，需要各种类型的粉碎机来加工这些原料药。在化工行业，除了液体和气体产品外，其他产品也都需要粉碎加工。因此，如何设计出更符合各行各业生产需要的、先进的粉碎机是粉碎机生产企业的当务之急。

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；而且，粉碎原料粒度的大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；另外，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。所以，恰当地掌握粉碎技术、选用适当的粉碎机型是饲料生产不可忽视的问题。

饲料工业使用的粉碎设备有多种形式，其中，锤片式粉碎机因占地面积小、粉碎效率高、耗电量小等优点，得到广泛应用。

关键词：粉碎, 粉碎机, 三维建模

Abstract

With the continuous advances in production technology , shredders in scientific research, medical and other industries has been widely used . In pharmaceutical production , the material needs to be pulverized into pharmaceutical certain fineness to the granulation and then pressed into tablets or made into granules particles , and some even ground into powder to prepare ophthalmic medicament, especially in the production of medicine , and some starting material drug or fiber, or solid class or greases , nothing is there . Therefore, the processing of these types of pulverizer APIs . In the chemical industry , in addition to liquid and gas products, other products require grinding process . Therefore, how to design more in line with production needs of various industries , advanced production grinder mill is a business imperative .

Crushed feed processing feed ingredients is very important aspect of the total surface area can be increased by crushing unit mass of material particles , increasing the solubility of nutrients in animal feed in digestion , improve animal digestibility ; Moreover, the particle size of the crushed material size of product quality and ease of subsequent processes have a very significant impact ; addition, the size of the granularity of a direct impact on production costs in the production of powdered feed, crushing process is about the total power consumption of power consumption50% to 70%. Crush smaller the particle size , the better the animal digestion and absorption, but also more conducive to granulation , but power consumption will increase, and vice versa. Therefore , the proper grasp of grinding technology , choose the appropriate type of mill feed production can not be ignored is the problem .

Crushing equipment used in the feed industry in many forms , including , hammer mill because of the small footprint, high crushing efficiency , low power consumption , etc., are widely used.

Key words：Crushed, grinder, dimensional modeling.

目录

摘要......................................................................................................... I 前言 (1)

1粉碎机概论 (2)

1.1本课题的目的与意义 (2)

1.2国内外粉碎设备的现状及发展趋势 (2)

1.3粉碎方法 (3)

1.4粉碎过程和粉碎机理 (4)

1.5各类通用粉碎设备及其特点 (4)

2粉碎机的整体结构设计 (8)

2.1粉碎机的主要设计参数 (8)

2.2整体方案的确定 (8)

2.3锤片式粉碎机的工作原理 (10)

2.4动力部分的确定 (10)

3粉碎机构及筛分装置的设计 (11)

3.1粉碎室的设计 (11)

3.2转子结构的设计 (12)

3.3筛分装置的设计 (18)

4主传动机构设计 (21)

4.1主传动系统的设计 (21)

4.2轴承润滑与密封 (27)

4.3进料装置 (27)

4.4壳体的设计 (28)

5三维造型及动画 (30)

5.1S OLID W ORKS功能介绍 (30)

5.2S OLID W ORKS建模 (30)

5.3动画制作 (32)

结论 (35)

致谢 (36)

参考文献 (37)

附录 (38)

前言

物料粉碎机是专业粉碎高湿度，多纤维物质的专业粉碎设备。物料粉碎机利用高速旋转刀片，粉碎纤维粒度好，粉碎效率高。半湿物料粉碎机多用于有机肥生产加工环节，粉碎鸡粪、腐殖酸纳等原料有很好的效果。物料粉碎机采用双级转子上下两级粉碎，物料经过上级转子粉碎机成细小的颗粒，然后在输送到下级转子继续粉碎成细粉状达到了料粉料、锤粉料的最佳效果，最后出料口直接卸出。

物料粉碎机没有设计筛网筛底，百余种物料都可以粉碎，绝不会堵塞。即使是刚从水里捞上来的物料也可以粉碎，不会因湿料粉碎而堵塞，造成烧坏电机，影响生产。物料粉碎机采用高合金耐磨锤头，锤片采用锻打制造的，特别的坚固耐磨，比普通的锤头坚固更耐磨，增加了锤片的使用寿命。物料粉碎机采用双向调隙技术，锤片如果磨损了，不需要修复，移动锤片的位置就可以继续使用。调节锤头与衬板之间的间隙就可以控制物料的物料粒度。物料粉碎机采用高科技技术，只需要一人就可以轻松操作，不仅安全可靠，而且便于维修。物料粉碎机集中润滑系统注油，正常的工作下，不需要停机即可注入润滑油。

新型半湿物料粉碎机主要用于各种大中小型有机肥生产线中，用于原材料的粉碎，为后续的造粒等过程打下好的基础，所以在整条有机肥生产线中起着重要作用。一般有机肥生产线成套设备主要由发酵系统、干燥系统、除臭除尘系统、粉碎系统、配料系统、混合系统、造粒系统、筛分系统和成品包装系统组成。

1 粉碎机概论

1.1本课题的目的与意义

本文研究的是卧式锤片式粉碎机的结构设计，锤片式粉碎机是目前使用最广的一种粉碎机，度电产品量较高，通用性好，有的锤片与转子是较接的、金属异物进入粉碎机后，只是击破筛片，不会发生重大事故，但粉碎物粒度不均匀，粉末较多，其结构由喂入机构、粉碎室（转子、锤片、筛片、齿板）、排料部分（风机、集料筒、集尘布袋）三部分组成，工作时，饲料从喂入机构进入粉碎室，在高速回转的锤片的打击下飞向齿板，与齿板碰撞弹回后再次受到锤片的打击，同时在筛面与锤片间，饲料又受到强烈的磨擦，在反复的打击碰撞和磨擦作用下，饲料逐渐被粉碎，不带风机的粉碎机，由粉碎室内的气流使粉碎物通过筛孔排出。带风机的粉碎机，将粉碎物从筛孔抽出后，尚需通过集粉装置（如集料筒、集尘布袋等）将混合气流中的空气与粉碎分离。

我国饲料工业已经发展成为国民经济中不可缺少的重要基础产业，它对人民生活水平的提高及社会的发展发挥着越来越重要的作用。国内外饲料工业的核心设备之一是饲料粉碎机，其中锤片式粉碎机扮演主角，虽然其工作性能受众多因素影响，但效率不高导致众多问题[2]：①能耗增高；②能量利用系数较低（约为20%--40%)；③饲料过度粉碎影响畜禽采食及消化利用；④饲料环流层加剧整机工作性能下降；⑤生产能力受限，经济效益不佳，每年因此减少国民经济收入保守估计约有数百亿元，全球经济损失更是巨大。如何提高其缔分效率，国内外学者进行过很多研究，研究内容及研究进展可归纳为: ①增大筛分面积；②改进吸风系统；③加振动装置；④采用破坏环流层措施；⑤采用二次粉碎工艺。

饲料产业中最终产品是饲料，饲料在激烈的市场竞争中能否取胜，决定因素之一是饲料价格，而饲料价格与饲料加工成本密切相关。好的加工设各不仅可以提高其质量,而且还可以降低其加工成本。所以本课题的研究意义还在于:通过对新型粉碎机粉碎、筛分机理的研究，探索其内在规律，找到提高粉碎机生产率、降低饲料的生产成本、提高饲料质量的有效途径，以促进饲料粉碎的科技进步。用矸石、煤渣作砖厂用添加料、内燃料；用矸石、页岩生产标砖、空心砖已是符合国策、造福社会的重大举措。但这些物料的粉碎问题，尤其是湿料的粉碎问题始终是困扰砖厂正常生产的一个难题。

1.2国内外粉碎设备的现状及发展趋势

目前国内超细粉碎技术的总体水平是[3]：①能够生产出目前在工业上应用的各类超细粉设备。20世纪80年代中期以来，通过引进和消化吸收国外超细粉体加工设备，经过近20年的发展，我国已经能够自主生产各类超细粉碎和精细分级设备，在近5年新建的超细粉体加工厂中国产设备或中外合资厂生产的设备占主导地位；②我国已能够工业化大批量生产平均粒径1um左右的超细粉体，如超细重质碳酸钙、超细高岭土(包

括煅烧高岭土)、超细滑石、超细石墨、超细云母、超细碳化硅、超细二氧化硅以及氧化铝和氢氧化铝、氧化镁和氢氧化镁等：③由于新材料技术的发展，设备的磨耗有了显着降低，如我国自主开发的旋风自磨机，5年前冲击盘的寿命约200h，通过采用新材料现已延长到3000h以上；④已有部分超细粉碎设备和技术出口到东南亚、中东、非洲等发展中国家。

未来超细粉碎设备的主要发展趋势是：

(1)提高产品细度、降低设备粉碎极限

目前市场1um以下超威粉体(包括纳米粉体)加工技术(包括制粉技术和表面处理技术)和设备的需求呈增长态势。超威粉体(包括纳米粉体)是未来超细粉体的主要发展趋势之一。这是因为现代许多高技术和新材料的发展需要超威粉体，如航空航天隐身材料、(具有韧性的)高级陶瓷、吸波材料、功能纤维、环境保护材料、生物医学材料等。因此，要求发展产品粒度小于1um，粉碎极限低的工业化超细粉碎设备和分级极限粒度小的工业化精细分级设备以及配套的生产技术。

(2)提高单机产量、降低单位产品能耗

由于市场对超细粉体产品需求量的增大，特别是用户用量的增大(如大型造纸厂年造纸颜料需求量达10多万t)及对产品质量稳定性要求的提高，大型设备的市场需求量呈增长趋势。大型设备适应了超细粉体加工厂向大规模化发展的趋势，而且具有单位产品能耗低、产品质量稳定性好以及管理方便等优点；国外发达国家早已发展大型的全过程自动调控的超细粉碎与分级设备。设备大型化是提高单机产量、降低单位产品能耗的主要途径之一。此外，应用现代科技研发新型的超细粉碎设备也是提高粉碎效率、产量和降低单位产品能耗的主要方向之一。

(3)降低磨耗

超细粉碎和精细分级设备一般是高速运转设备，高速运转器件在与被磨或被粉碎物料的作用过程中难免磨损(耗)。磨耗不仅污染被粉碎物料(这种污染往往用物理方法很难去除)，而且影响设备与物料接触部件的使用寿命，增加了生产成本。因此，降低磨耗是超细粉碎设备发展永恒的课题。

(4)高稳定性和可靠性

超细粉碎和精细分级设备的稳定性和可靠性是超细粉碎生产线所必须的要求，也是高性能设备的必然要求，它对生产成本、效率、生产安全以及产品质量等有重要影响。

1.3粉碎方法

粉碎根据粉碎方法被分为：挤压法、冲击法、磨剥法、劈裂法。不同形式的粉碎机，粉碎物料的方法各不尽同。在一台粉碎机中也不是单纯使用一种方法，通常都是有两种或两种以上的方法结合起来进行粉碎的。应该根据物料的性质、尺寸以及需要粉碎的速度来选用恰当的粉碎方法。对于坚硬物料的粗、中碎，宜用挤压法；对于脆性和软质物

料的破碎，医用冲击法或劈裂法；对粉磨，一般采用磨剥发和冲击法；对于粘湿物料，如韧性物料那样采用磨剥法或配以挤压法。冲击法应用范围较广，可用于破碎和粉磨。随着粉碎的进行，大块物料碎裂为小块，小块物料碎成细粉，物料的总表面积在不断的增加。因此，固体物料的粉碎可以提高物理作用的效果及化学反应的速度。几种固体物料的混合，也必须在细粉状态下才能得到均匀的效果。固体物料金粉随后，为烘干、混合、运输储存等操作准备好了有利条件。

1.4粉碎过程和粉碎机理

为了提高锤片式粉碎机的粉碎效率，必须了解物料在粉碎室内被粉碎的过程。长久以来，许多研究粉碎机的学者认为物料在粉碎室内的粉碎过程大多可分为三个过程：

(1)物料颗粒落入粉碎室后，首先受到的是锤片的正面冲击。

(2)受冲击后的物料颗粒以一定的速度冲向筛片(或齿板)，被弹回后再次受到锤片的冲击。

(3)物料颗粒在筛片（或齿板）上同锤片之间产生摩擦、搓擦以及颗粒之间的相互碰撞等也会产生粉碎作用。

粉碎是利用机械力来改变原料的物理性状，破坏物料内部凝聚力，使大块物料变成粒度满足生产要求的细小颗粒的过程。物料是由刚进入粉碎机的物料和经过转向板、齿板的顺环料流组成，它在锤片的打击下作加速运动，物料经过加速区后，在锤片和筛板的共同作用下，料层厚度达到最大并稳定下来，而这区域称之为加速区。加速区中料层平均速度慢，料流方向和锤片运动方向不一致，锤片和物料之间相对速度大.所以刚进入粉碎机内大的脆性颗粒(如玉米、高粱等)很容易这时被打击而粉碎。受到打击的大颗粒碎片，获得较大的速度后。象子弹一样以较快的速度冲击着其它脆性、纤维质颗粒，先配料后粉碎的纤维质物料在这一作用下能得到较好的粉碎，这区域粉碎的物料较粗，是进行着击碎为主的粗粉碎。进入全速区，料层的速度大，与锤片的相对速度小，打击力小，但与筛板的之间的摩擦作用加强，粉碎的物料粒度较细，是进行着以摩擦为土的细粉碎，所以当成品粒度要求较粗时，可以加速区为主粉碎区。在成品粒度要求较细时，可以全速区为主粉碎区，以上不同要求可通过不同锤筛间隙及锤片排布来实现。

1.5各类通用粉碎设备及其特点

粉碎机一般分为机械式粉碎机、气流粉碎机、研磨机和低温粉碎机四大类。

1.5.1机械式粉碎机分类

机械式粉碎机是以机械方式为主，对物料进行粉碎的机械，它又分为齿式粉碎机、锤式粉碎机、刀式粉碎机、涡轮式粉碎机、压磨式粉碎机和铣削式粉碎机。

(1)齿式粉碎机：齿式粉碎机可用于谷物等的粉碎。它主要由进料斗、动齿盘转子、

定齿盘、包角为360°的环筛和排料口等组成。定齿盘上有两圈定齿，齿的断面呈扁矩形。工作时动齿盘上的三圈齿在定齿盘的两圈齿的圆形轨迹间运动。

当物料从喂料斗轴向喂入时，受到定，动齿和筛片的冲击，碰撞与搓擦等作用，最终被粉碎成粉粒状排出体外。动齿和定齿之间的间隙为3.5mm。齿爪式粉碎机的特点是结构简单，粉碎室比较窄，筛片包角为360°，生产效率比较高，但噪声和粉尘比较大。国产齿爪式粉碎机有FFC型系列产品。

(2)锤式粉碎机：立式锤片粉碎机是一种高效的超威粉碎设备，与卧式锤片粉碎机相比，效率高又节能，且可省去辅助补风系统和冷却系统，加上其换筛方便等特点，有望成为粉碎机的更新换代机型。

粉碎盘底部装有刮片，可使沉积在底筛上的物料刮起，并随转子的离心力甩向粉碎区域继续粉碎。刮片又起到补风的作用，旋转时产生一定的风量，形成粉碎室内外的气压差，有利于细粉的排出，且可降低粉碎室内外的温度差，有利于粉碎加工。刮片产生的风压可以改善粉碎室内的气流状况，有利于负压吸进物料和正压排料，并破坏整个粉碎室内的环流层，使粉碎合格物料能及时排出，避免重复、无效的过度粉碎。

物料从进料口加入，其运动轨迹与旋转锤片的运动轨迹垂直相交，因而物料击中率较高。由于物料与锤片两者之间的速度相差很大，在锤片冲击作用下，物料颗粒内部迅速产生向四方传播的应力波，并在内部缺陷、裂纹和晶粒界面等处产生应力集中，物料将首先沿着这些脆弱界面破碎。在转子上层，由较短的锤片与筛片形成的预粉碎区内，大部分物料得到了粉碎或半粉碎，粉碎合格的细物料迅速通过周围环筛孔排出粉碎室。半粉碎和未粉碎的物料继续下降，落入下层主粉碎区域。由于下层锤片末端线速度更高，与筛片的间隙更小，锤片除对物料继续施加剪切力和冲击力外，且伴有研磨力等联合作用，使物料得到进一步粉碎，并借助粉碎室内气流正压力，迅速通过环筛和底筛筛孔排出，完成粉碎加工。

由高速旋转的活动锤击件与固定圈的相对运动，对物料进行粉碎（含锤击、碰撞、摩擦等）的机器。锤式粉碎机又分活动锤击件为片状件的锤片式粉碎机和活动锤击件为块状件的锤块式粉碎机）。

(3)刀式粉碎机：由高速旋转的刀板(块、片）与固定齿圈的相对运动对物料进行粉碎（含剪切、碰撞、摩擦等）的机器。

刀式粉碎机又分为：刀式多级粉碎机：主轴卧式，刀刃与主轴平行并具有单级或多级粉碎功能的机器；斜刀多级粉碎机:主轴卧式，倾斜刀式并具有单级或多级粉碎功能的机器；组合立刀粉碎机：主轴卧式，多层立刀组合的粉碎器；立式侧刀粉碎机：主轴立式，侧刀转盘运动并带有分级功能的粉碎机器。

(4)涡轮式粉碎机：由高速旋转的涡轮叶片与固定齿圈的相对运动，对物料进行粉碎（含剪切、碰撞、摩擦等）的机器。涡轮式粉碎机由进料口、叶轮、齿板和排料口等部分组成。叶轮是由多个叶片及叶片与其侧面的隔板形成的多个室组成。机壳的内表面

装有许多带有沟槽的齿板。叶轮高速回转时产生高速涡流，从而形成高频振动区。物料在粉碎室内受到反复粉碎不仅有冲击和剪切作用，又以无数的超高速涡流加剧颗粒之间的相互摩擦，以及由于高频振动产生的挤压作用等，使物料得到充分粉碎后，排出机外。

1.5.2气流式粉碎机分类

气流粉碎机为制备超细粉体的主要设备之一，其特点是以高速旋转气流（300~500m/s）为动力和载体，使物料颗粒在高速运动中相互碰撞、摩擦和剪切而使物料粉碎，是一门较成熟的干法超细粉碎技术。早在八十年代，国外就有各种单喷式、双喷式、循环管式、扁平式、流化床式等气流式超细粉碎设备，有的已形成系列，并向大型化、系列化和多样化方向发展。我国也早在三十年前就开始研制气流粉碎机，并用于染料、颜料、石墨等行业。特别是近年来，分别从德、日等国引进了一些超细粉碎设备与生产线，同时进行了一定的消化吸收工作，取得了一定的成绩。气流磨已广泛的应用在化工、农药、非金属的超细粉碎。产品粒度可达1~5μm，这种粉碎方法的特点是：产品不受污染，能保持原理的纯度的白度；能保持原结晶状态，如长径比。气流磨的缺点是：被处理的物料不能含水和泥，气流中湿度也不能高。因此气流进入前应有去湿装置；电耗高，平均每吨产品耗电为100~1000kwh；个别物料高达2000kwh。气流磨比机械方式粉碎的能耗要高出数倍。由于以上原因国内外均注意改进气流磨的结构和操作。

(1)圆盘式气流粉碎机

图1-1 圆盘式气流粉碎机

这类气流粉碎机的腔体成圆盘状，故而得名，如图1-1所示。圆周上的多个气流入口与固定的喷射环管成一定角度，使喷射气流所产生的旋转涡流既能使粒子得到良好的冲撞、摩擦，又能在离心力的作用下达到分级的目的。喷嘴喷射出来的空气膨胀的作用能降低粉碎室的温度。

(2)冲击靶式气流粉碎机

冲击靶式气流粉碎机的结构原理：压缩空气从下部空气管送入，为了达到强制给料的目的，右上方安装有螺旋加料器，空气和物料在混台室内混合并以超音速与冲击板相冲击，从而将颗粒粉碎。气流连续喷射，颗粒经过一次冲击之后进入上升管，并在湍流