fs400高速渦流粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)說明書[帶圖紙]

1、<p><b>　　編號</b></p><p><b>　　無錫太湖學(xué)院</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　題目： FS400高速渦流粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) </p><p>　　信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動化 專業(yè)<

2、;/p><p>　　學(xué) 號： 　　　 0923212　　　　</p><p>　　學(xué)生姓名： 龔家柱 </p><p>　　指導(dǎo)教師： 唐正寧（職稱：副教授 ）</p><p>　　（職稱： ）</p><p>　　2013年5月25日</p><p&

3、gt;　　無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p><b>　　誠 信 承 諾 書</b></p><p>　　本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） FS400高速渦流粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果

4、作品。</p><p>　　班 級： 機(jī)械95 </p><p>　　學(xué) 號： 0923212 </p><p>　　作者姓名： </p><p>　　2013 年 5 月 25 日</p><p><b>　　摘 要</b></p&

5、gt;<p>　　本文介紹了一種新型高效粉碎機(jī)，它可以粉碎非金屬、脆性、粘性、韌性大或熱敏感物料。由底座、電機(jī)、主軸、箱體、轉(zhuǎn)子、葉輪、進(jìn)料口、出料口組成，其特性是由沿主軸設(shè)置的三級渦流室組成。第一級渦流室由進(jìn)料渦流風(fēng)機(jī)葉輪組成，第二級渦流室有三組刀盤轉(zhuǎn)子，每組刀盤由14個徑向安裝軸向帶角度的撞擊刀片組成，在每組轉(zhuǎn)子之間由間隔板分隔開各個刀盤，形成多個小渦流室，渦流室內(nèi)壁襯板與刀片保持較小的間隙，第三級渦流室由排料渦流風(fēng)機(jī)

6、葉輪組成，整個系統(tǒng)由主軸聯(lián)接，箱體夾層通過冷卻水有效降溫。優(yōu)點(diǎn)是能耗低，效率高，損耗小，結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)行穩(wěn)定，安全可靠，操作簡單。其工作原理是運(yùn)用高速轉(zhuǎn)動的葉輪產(chǎn)生超強(qiáng)渦流和高頻振動空氣對物料進(jìn)行瞬間粉碎，從而使產(chǎn)品粒度分布合理，不易產(chǎn)生過熱，生產(chǎn)力大幅度提高、能耗下降。且機(jī)構(gòu)簡單，易于檢查、維修，該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)新穎，采用寬腔體帶水夾套結(jié)構(gòu)，有四組冷卻通道，冷卻效果理想，能有效地防止粉末粘腔、粘力現(xiàn)象。</p><p>

7、;　　關(guān)鍵詞：粉碎機(jī)；渦流；高頻振動 </p><p>　　Abstract </p><p>　　This paper presents a new and efficient micronizer. It can be crushed to the non-metallic, brittle, viscosity, toughness or heat-sensitive materi

8、als. By the base, the motor, the spindle casing, a rotor, impeller, feed port, spout composition, its characteristic tertiary vortex chamber is set by the spindle. The first stage of the swirl chamber from the feed eddy

9、current fan impeller, the second level of the swirl chamber the three groups cutter rotor, each set of cutter installed by 14 radial ax</p><p>　　Key words: Micronizer; Eddy; High-frequency vibration</p>

10、;<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘 要錯誤!未定義書簽。</p><p>　　ABSTRACT錯誤!未定義書簽。</p><p>　　目 錄錯誤!未定義書簽。</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>

11、;　　1.1 概況和發(fā)展趨勢1</p><p>　　1.1.1 粉碎機(jī)的定義及應(yīng)用1</p><p>　　1.1.2 超微粉碎機(jī)概況2</p><p>　　1.2 課題的提出與意義4</p><p>　　1.3 課題的主要內(nèi)容5</p><p>　　2 總體方案的確定7</p><p&g

12、t;　　2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)7</p><p>　　2.2 粉碎機(jī)總體方案的確定7</p><p>　　2.2.1 傳動裝置的設(shè)計(jì)7</p><p>　　2.2.2 粉碎室的設(shè)計(jì)7</p><p>　　2.2.3 水冷裝置的設(shè)計(jì)7</p><p>　　3 FS400高速渦流粉碎機(jī)總體設(shè)計(jì)8</p>

13、<p>　　3.1 粉碎機(jī)工作參數(shù)的選擇8</p><p>　　3.1.1 回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速8</p><p>　　3.1.2 粉碎室刀片與牙板的間隙8</p><p>　　3.1.3 風(fēng)量的選擇8</p><p>　　3.2 傳動裝置的設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.2.1 電動機(jī)的選擇9<

14、/p><p>　　3.2.2 V帶的設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.3 粉碎室的設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.3.1 粉碎機(jī)機(jī)殼的設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.3.2 粉碎機(jī)內(nèi)腔襯板的設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.3.3 粉碎機(jī)刀片和刀架的設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.3

15、.4 進(jìn)料風(fēng)輪和出料風(fēng)輪的設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.3.5 主軸的設(shè)計(jì)及校核19</p><p>　　3.3.6 進(jìn)料口和出料擋板的設(shè)計(jì)22</p><p>　　3.3.7 水冷裝置的設(shè)計(jì)23</p><p>　　3.3.8 粉碎機(jī)的整體安裝24</p><p>　　3.3.9 粉碎機(jī)的注意事項(xiàng)25

16、</p><p>　　3.4 FS400高速渦流粉碎機(jī)特性25</p><p>　　4 結(jié)論與展望27</p><p><b>　　4.1 結(jié)論27</b></p><p>　　4.2 不足之處及未來展望27</p><p><b>　　致謝30</b></p

17、><p><b>　　參考文獻(xiàn)31</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 概況和發(fā)展趨勢</p><p>　　1.1.1 粉碎機(jī)的定義及應(yīng)用</p><p>　　粉碎機(jī)是將大尺寸固體原料粉碎至要求尺寸的機(jī)械。 　根據(jù)被碎料或碎制

18、料的尺寸，可將粉碎機(jī)分為粗碎機(jī)、中碎機(jī)、細(xì)磨機(jī)和超細(xì)磨機(jī)?！　「鶕?jù)應(yīng)用范圍，可將粉碎機(jī)分為塑料粉碎機(jī)、木屑粉碎機(jī)、煤泥粉碎機(jī)、中藥粉碎機(jī)、秸稈粉碎機(jī)、貝殼粉碎機(jī)、飼料粉碎機(jī)和鋸末粉碎機(jī)等。　　根據(jù)工作原理，可將粉碎機(jī)分為箱式粉碎機(jī)、氣流粉碎機(jī)、渦輪粉碎機(jī)、冷凍粉碎機(jī)、低溫粉碎機(jī)、超細(xì)粉碎機(jī)和超微粉碎機(jī)等。</p><p>　　在粉碎過程中，施加于固體的外力有壓軋、剪斷、沖擊、研磨四種。壓軋主要用在粗、中碎，適

19、用于硬質(zhì)料和大塊料的破碎。剪斷主要用在細(xì)碎，適于韌性物料的粉碎。沖擊主要用在中碎、細(xì)磨、超細(xì)磨，適于脆性物料的粉碎。研磨主要在細(xì)磨、超細(xì)磨，適于小塊及細(xì)顆粒的粉碎。實(shí)際的粉碎過程往往是同時(shí)作用的幾種外力。</p><p>　　大型粉碎機(jī)主要適用于建材、冶金、鋼鐵、化工等行業(yè)礦產(chǎn)品物料的粉磨加工，可加工石英、方解石、重晶石、稀土、大理石、陶瓷等等莫氏硬度在9.3級以下且濕度在6%以下的各種非易燃易爆的礦產(chǎn)物料等。

20、    在近30年里，超微粉碎機(jī)作為一項(xiàng)高新技術(shù)，發(fā)展并應(yīng)用在了各行各業(yè)，它能把原材料加工成微米甚至納米級的微粉末，在各行各業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。鑒于粉碎是中藥生產(chǎn)及應(yīng)用中的基本加工技術(shù)，超微粉碎已愈來愈引起人們的關(guān)注，雖然起步較晚，開發(fā)研制的品種相對較少，但已顯露出特有的優(yōu)勢和廣闊的應(yīng)用前景?！　〕⒎鬯榧夹g(shù)是粉體工程中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，包括對粉體原料的超微粉碎，高精度的分級和表面活性改變等內(nèi)容。根據(jù)原料

21、和成品顆粒的大小或粒度，粉碎可分為粗粉碎、細(xì)粉碎、微粉碎和超微粉碎。在實(shí)際生產(chǎn)中，各國各行業(yè)由于超微粉體的用途、制備方法和技術(shù)水平的差別，對超微粉體的粒度有不同的劃分?！　〕⒎鬯闄C(jī)一般為無篩式粉碎機(jī)，粉碎物料粒度由氣流速度控制，粉碎粒度要求95％通過0.15mm（100目），一般用于特種水產(chǎn)餌料或水產(chǎn)開口餌料，超微粉碎通常由超微粉碎機(jī)、氣力輸送、分級機(jī)配套來完成，原料的粉碎粒度非常細(xì)，同時(shí)也帶</p><p>

22、;　　1.1.2 超微粉碎機(jī)概況</p><p>　　微粉碎機(jī)可分為軋輥式、高速回轉(zhuǎn)式、媒體式、氣流式、摩擦剪切式等多種。其中，高速回轉(zhuǎn)粉碎機(jī)主要是用高速回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生沖擊、剪切、摩擦作用，實(shí)現(xiàn)粒子的微細(xì)化。 </p><p>　　這種形式的粉碎最早為捶擊式，是一種歷史悠久的典型粉碎機(jī)。但是，近年來，由于從不同角度進(jìn)行研究，逐漸開發(fā)了許多新機(jī)種。特別是對于新材料的出現(xiàn)，已經(jīng)開發(fā)出許多更高性

23、能、更高效率的粉碎機(jī)。例如，作為靜電復(fù)印的顯像粉劑，為了實(shí)現(xiàn)這種精密級粉碎，過去大多采用氣流式粉碎機(jī)，但最近已開發(fā)出新結(jié)構(gòu)的機(jī)械式高速回轉(zhuǎn)粉碎機(jī)，實(shí)現(xiàn)了能耗低、效率高的微粉碎處理。 </p><p>　　(1) 高速回轉(zhuǎn)粉碎機(jī)的分類、特點(diǎn)和應(yīng)用技術(shù) </p><p>　　高速回轉(zhuǎn)粉碎機(jī)的粉方法有很多種。根據(jù)形狀和結(jié)構(gòu)可分為錘擊式、轉(zhuǎn)盤式、軸流式、環(huán)形式、刀片式。另外，根據(jù)粉碎原理又可劃分為

24、沖擊粉碎式和摩擦（壓縮、剪切）式兩大類。 </p><p>　　1）錘擊式。 錘擊式是在回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子上安裝固定式或搖擺式的振錘或葉片。作為分級機(jī)構(gòu)，多采用篩網(wǎng)進(jìn)行從中碎到100µm的較粗粒子的粉碎。 </p><p>　　在其的轉(zhuǎn)子上，通常安裝馬鐙狀的搖擺銼，適合周速最高達(dá)100m/s的高速回轉(zhuǎn)，因此也有高的粉碎能力。 </p><p>　　2）轉(zhuǎn)盤式。 轉(zhuǎn)盤

25、式如銷磨機(jī)或渦輪式磨機(jī)。在轉(zhuǎn)盤上固定著銷或葉片等沖擊元件，是一種直徑方向比軸向更大的裝置。這種形式的粉碎機(jī)一般比錘擊式有更大的周速。所以可能進(jìn)行更微細(xì)的粉碎。作為分級機(jī)，除了采用篩網(wǎng)之外，還采用截口點(diǎn)更小的風(fēng)力分級機(jī)。另外，為了能使沖擊時(shí)的相對速度更大，已設(shè)計(jì)了使用2個回轉(zhuǎn)圓盤逆向回轉(zhuǎn)的微粉化結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　AM是這種微粉碎機(jī)的通用機(jī)型。它主要由沖擊式粉碎室和氣流分級室兩部分組成。粉碎室由粉碎轉(zhuǎn)子和

26、帶圓弧漕的定子構(gòu)成。轉(zhuǎn)子盤上面裝有舒數(shù)量不等的錘頭，其周速高達(dá)100m/s乃至更高。分級室由分流環(huán)和分級葉輪構(gòu)成。粉碎和分級分別由各自電機(jī)帶動，由于內(nèi)裝可調(diào)速的空氣分級器，所以可得到所需的合適粒徑分布均勻的制品。經(jīng)分級后的粗粉，再度回到粉碎是室粉碎。AM粉碎機(jī)的特點(diǎn)是進(jìn)風(fēng)量大，可以抑制溫度上升，非常適合各種粉體涂料、樹脂原料和熱弱性材料的粉碎，應(yīng)用范圍廣泛。 </p><p>　　近來對本機(jī)進(jìn)行了新的開發(fā)。通過改

27、進(jìn)轉(zhuǎn)子上的沖擊元件，增加了物料粉碎過程中碰撞機(jī)率，可以提高一倍以上粉碎處理能力。另外為適應(yīng)用戶便于清潔的需求，本機(jī)也采用開口式結(jié)構(gòu)，是一種便于清洗的機(jī)型。</p><p>　　3）軸流式。 軸流式粉碎機(jī)物料在粉碎過程中一邊回轉(zhuǎn)，一邊做軸向移動進(jìn)行粉碎。為了控制產(chǎn)品粒度，在沖擊元件和分級結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和風(fēng)量的調(diào)節(jié)。 </p><p>　　在2個粉碎室的出口處安裝內(nèi)經(jīng)不同的環(huán)狀物進(jìn)行

28、粒度控制。另外，在本裝置中沒有被粉碎到一定尺寸的殘留物，通過螺旋噴嘴排出。原料進(jìn)入錐形料斗后，被裝在粉碎室和襯套之間的小型沖擊元件粉碎，更通過有效的壓碎剪切效果，達(dá)到最微小粉碎。另外，還開發(fā)出轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸的偏心回轉(zhuǎn)，壓縮效果更高的粉碎機(jī)。 </p><p>　　JM立式高速回轉(zhuǎn)粉碎機(jī)更是另一種高性能軸流式微粉碎機(jī)。有加料器定量共給并與空氣一起從下部吸氣口進(jìn)入機(jī)內(nèi)的物料，經(jīng)皮帶拖動的高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子沿圓周方向均勻分散后到

29、達(dá)轉(zhuǎn)子與定子襯套之間形成的粉碎區(qū)。轉(zhuǎn)子和定子陳套的表面部分分別制成特殊形狀的多溝槽，并于定子襯套壁面摩擦為主的粉碎。這種與通常依靠轉(zhuǎn)子葉片棱角的沖擊力進(jìn)行粉碎機(jī)理很不相同。本機(jī)的基本上制品粒度范圍d50=5-20µm，分布均勻，且有球狀化效果，電能消耗省。 </p><p>　　4）環(huán)形式。 環(huán)形粉碎機(jī)是軸流式粉碎機(jī)的一種。其轉(zhuǎn)子和襯套件留很小間隙，兩者表面都加有許多溝槽。粉碎過程中在其中形成強(qiáng)烈的

30、渦流，與這種有效粉碎密切相關(guān)。它比其他粉碎機(jī)更能得到均勻的剪切速度場。所以能保證粒度十分均勻的微粉產(chǎn)品。 </p><p>　　通過粉碎帶的流體模擬可以看出高速回轉(zhuǎn)的多葉片和襯套周邊的流體分布。在葉片的間隙部分發(fā)出小渦流，促進(jìn)粒子的頻繁撞擊和粉碎。 </p><p>　　這種粉碎原理不同于歷來的高速回轉(zhuǎn)粉碎機(jī)，也有別于氣流粉碎機(jī)。這種粉碎機(jī)的粉碎處理能力和產(chǎn)品平均粒徑與過去高速回轉(zhuǎn)粉碎機(jī)比

31、較。例如：對纖維素來說，應(yīng)對該機(jī)能將纖維粉碎到30µm以下，這一點(diǎn)是過去的高速回轉(zhuǎn)粉碎機(jī)難以實(shí)現(xiàn)的。 </p><p>　　由于本機(jī)能單獨(dú)設(shè)定粉碎和分級部分轉(zhuǎn)速，所以能將產(chǎn)品平均粒徑控制在5-10µm較寬范圍內(nèi)隨意變化。 </p><p>　　環(huán)形粉碎機(jī)還可以用于粒子的球狀化處理。如對靜電照明用的調(diào)色涂料，不僅要求粒徑，還要求形狀和表面特性，這是因?yàn)檫@些特性對涂料粒子的

32、帶電性、流動性、清洗型具有很大影響?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)原料在機(jī)內(nèi)的滯留時(shí)間或處理溫度等方法來滿足這些要求。 </p><p>　　5）刀片式。 刀片磨機(jī)利用高速回轉(zhuǎn)的銳利刀片和固定襯套之間產(chǎn)生空氣渦流，使粉碎物之間發(fā)生碰撞、剪切來實(shí)現(xiàn)粉碎。 </p><p>　　該機(jī)對難粉碎原料（纖維質(zhì)、彈性質(zhì)）粉碎特別有效。為了能清掃機(jī)內(nèi)的殘留物，采用了門蓋方式，打開門蓋，粉碎轉(zhuǎn)子露出，很方便清洗，對于食品工

33、業(yè)小批量多品種特別適合。 </p><p>　　該機(jī)平均粒徑可達(dá)10µm，粒度分布范圍窄，其能量消耗僅為氣流磨的一半。 </p><p>　?。?） 高速回轉(zhuǎn)粉碎機(jī)的粉碎極限 </p><p>　　高速回轉(zhuǎn)粉碎機(jī)如上述可分為多種形式，即使在一種粉碎機(jī)中也復(fù)合了沖擊、剪切、磨擦等不同粉碎機(jī)原理。所以應(yīng)看成復(fù)合作用，但在沖擊式粉碎機(jī)中，粒子和沖擊元件的沖擊速度

34、是起決定性主要因素。 </p><p>　　另外，粉碎效果不僅和粉碎機(jī)的機(jī)械條件相關(guān)，也和物料的物性相關(guān)。原料為脆性材料是，沖擊遠(yuǎn)見給粒子最大的沖擊力Pmax[N]，可以根據(jù)Hertz接觸應(yīng)力理論推算出大概值，然后根據(jù)這個沖擊力，利用平松式[1]算出粒子內(nèi)部發(fā)生的抗拉力S[pa]，因此，沖擊時(shí)，作用于粒子上的破壞力Sf[pa]就能用下式算出： </p><p>　　Sf=0.34[(i-V

35、)2]IVt1-v</p><p>　　另一方面，粒子（體積Vp)的破壞強(qiáng)度Ss和碎粒的裂紋的分布概率有關(guān)，所以能用威布爾式表示：通過實(shí)驗(yàn)，可以歸納成下式計(jì)算:Ss=aVp-b(a、b：常數(shù)) </p><p>　　因此當(dāng)粒子受到的皮壞力Sf避破壞強(qiáng)度Ss更大時(shí)，粒子就發(fā)生破壞，由此就能求出沖擊引起的粉碎粒子的極限直徑dpb(m)。以石灰石為例，沖擊元件為鋼制件時(shí)的物性值和實(shí)驗(yàn)常數(shù)。綜合上

36、述兩式進(jìn)行粉碎，就能獲得石灰石在沖擊速度為V時(shí)，相應(yīng)的粉碎極限粒徑。 </p><p>　?。?） 不同類型粉碎機(jī)的粉碎效果[2] </p><p>　　1）篩網(wǎng)分級式?jīng)_擊式粉碎機(jī)。 由于篩網(wǎng)的網(wǎng)眼比粉碎粒子極限粒徑大，因此，未經(jīng)充分粉碎的粒子也被送到系統(tǒng)外，粉碎效果不好。 </p><p>　　2）使用氣流分級的沖擊式粉碎機(jī)。 有與直徑達(dá)的粒子在磨機(jī)內(nèi)反復(fù)循環(huán)，

37、結(jié)果得到更細(xì)的粉碎，效果比篩網(wǎng)好。 </p><p>　　3）氣流分級沖擊磨碎機(jī)粉碎機(jī)。 該類型機(jī)綜合了剪切、磨擦等功能，能得到5-10µm的微粉，比沖擊性粉碎細(xì)度效果顯著。 </p><p>　　現(xiàn)實(shí)生活中，由于實(shí)際粉碎處理能力常和產(chǎn)品粒度成反比，所以必須按客觀要求平衡選擇機(jī)種。 </p><p>　　（4） 機(jī)型的選擇和運(yùn)行 </p>&

38、lt;p>　　1）粒度。 高速回轉(zhuǎn)粉碎機(jī)是一種包括錘擊式、壓縮、剪切、磨料式的廣譜型粉碎機(jī)，也是一種粉碎粒度范圍廣泛的封閉式粉碎機(jī)。當(dāng)粉碎比大時(shí)，根據(jù)原料的粉碎性能、原料和產(chǎn)品的粒度，可選擇普通粉碎機(jī)和特蘇粉碎機(jī)的組合，構(gòu)成高效率的多級粉碎。從上述介紹中，可知其粉碎粒度從錘擊式、轉(zhuǎn)盤式到軸流式、環(huán)形式逐漸變細(xì)。另一方面，磨碎式又比沖擊式更能得到微細(xì)產(chǎn)品。如果為了直接從粉碎機(jī)中得到微細(xì)產(chǎn)品，使用沒有篩網(wǎng)的氣流分級機(jī)構(gòu)更有效。 <

39、;/p><p>　　2）形狀控制。 在沖擊粉碎機(jī)中，由于原料特性（如結(jié)晶）和機(jī)械特性（如沖擊元件硬度、速度）的不同，破壞粒子的形狀而有所不同。通過反復(fù)粉碎，壓縮剪切效果的微粉碎和一般沖擊粉碎機(jī)相比粒子縱寬尺寸要小，所以更易于形成球狀化粒子。 </p><p>　　3）弱熱性物質(zhì)。 雖然大多該種原料采用氣流粉碎，但近年來使用沖擊式粉碎機(jī)增多，由于AM機(jī)進(jìn)風(fēng)量大，冷卻和細(xì)度好，非常適合這種粉碎。另

40、一方面，可采用冷風(fēng)乃至液氮冷卻的粉碎機(jī)。 </p><p>　　4）其他。 有些原材料對氛圍要求苛刻，高速沖擊粉碎機(jī)在真空中粉碎空難，為了防止氧化，引起材質(zhì)劣化，防止燃燒，爆炸等危險(xiǎn)，可選擇在氮?dú)獾榷栊詺怏w的氛圍中進(jìn)行粉碎。 </p><p><b>　?。?） 結(jié)語 </b></p><p>　　高速回轉(zhuǎn)粉碎機(jī)最近的動向是一面推進(jìn)高速化，一面

41、完成分解情況的簡易化，并從提高耐磨性等觀點(diǎn)出發(fā)，進(jìn)行多種改進(jìn)。另外，附加沖擊以外的機(jī)構(gòu)使粉碎更加有效。在粉碎過程中如何能夠充分利用能量避免作無用功是一個課題。 </p><p>　　1.2 課題的提出與意義</p><p>　　現(xiàn)代工程技術(shù)將需要越來越多的高純超細(xì)粉體,超細(xì)粉碎技術(shù)在高新技術(shù)研究開發(fā)中將起著越來越重要的作用。高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)與非金屬礦物有著密切的聯(lián)系,在未來非金屬礦深加工技術(shù)開

42、發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展中要考慮高新技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展;在其開發(fā)利用及其深加工過程中還必須考慮人類的生存和可持續(xù)發(fā)展,注意環(huán)境保護(hù)。 </p><p>　　未來非金屬礦物原料或材料總的發(fā)展趨勢是高純、超細(xì)和功能化。以高純超細(xì)非金屬礦物深加工原料為龍頭,綜合開發(fā)利用各種非金屬礦產(chǎn)。雖然可以通過化學(xué)合成法制備高純超細(xì)粉體,但成本過高,至今未能用于工業(yè)化生產(chǎn)。獲得超細(xì)粉體的主要手段仍然是機(jī)械粉碎方式,用機(jī)械方式制取超細(xì)粉體所依賴的

43、超細(xì)粉碎與分級技術(shù)的難度不斷增大,其研究深度永無止境。超細(xì)粉碎技術(shù)是多方面技術(shù)的綜合,其發(fā)展也有賴于相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步,如高硬高韌耐磨構(gòu)件的加工、高速軸承、亞微米級顆粒粒度分布測定等。</p><p>　　但實(shí)際生產(chǎn)中，由于普通粉碎機(jī)[3]能耗過大，效率很低，且易產(chǎn)生過熱粉碎，既影響了產(chǎn)品的質(zhì)量，又阻礙了粉碎原料的發(fā)展，所以高速渦流粉碎機(jī)在以后的生產(chǎn)中會有很多的應(yīng)用。 </p><p>　　隨

44、著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展，對各種非金屬礦產(chǎn)的綜合開發(fā)利用提出了更高的要求，非金屬礦物原料或材料總的發(fā)展趨勢是高純、超細(xì)和功能化。超細(xì)粉碎技術(shù)在產(chǎn)品的研究開發(fā)中起著越來越重要的作用，可以充分利用原材料，保護(hù)環(huán)境，改善人類的生存條件，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。</p><p>　　雖然可以通過化學(xué)合成法制備高純超細(xì)粉體，但由于成本過高，至今未能用于工業(yè)化生產(chǎn)。獲得超細(xì)粉體的主要手段仍然是機(jī)械粉碎方式，用機(jī)械方式制取

45、超細(xì)粉體所依賴的超細(xì)粉碎與分級技術(shù)的難度不斷增大，其研究深度永無止境。超細(xì)粉碎技術(shù)是多方面技術(shù)的綜合,其發(fā)展也有賴于相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，如高硬高韌耐磨構(gòu)件的加工、高速軸承、亞微米級顆粒粒度分布測定等。因此，超細(xì)粉碎技術(shù)的發(fā)展應(yīng)集中在以下幾個方面：</p><p>　　（1） 改進(jìn)現(xiàn)有超細(xì)粉碎與精細(xì)分級設(shè)備。主要是在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上提高單機(jī)處理能力和降低單位產(chǎn)品能耗、磨耗,提高自動控制水平。</p><

46、;p>　?。?) 優(yōu)化工藝和完善配套。發(fā)展能滿足或適應(yīng)不同性質(zhì)物料、不同細(xì)度、級配和純度要求、具有不同生產(chǎn)能力的超細(xì)粉碎成套工藝設(shè)備生產(chǎn)線和生產(chǎn)技術(shù)。</p><p>　?。?) 加強(qiáng)超細(xì)粉碎基礎(chǔ)理論的研究。在深入研究機(jī)械粉碎法技術(shù)的同時(shí)，探尋化學(xué)合成法、物理法等其他非機(jī)械力超細(xì)粉碎技術(shù)。</p><p>　?。?) 完善、優(yōu)化超細(xì)粉碎設(shè)備和精細(xì)分級設(shè)備的配套。在現(xiàn)有粉碎設(shè)備的基礎(chǔ)

47、上，改進(jìn)、配套和完善分級設(shè)備、產(chǎn)品輸送設(shè)備等其他輔助工藝設(shè)備，優(yōu)化超細(xì)粉碎設(shè)備和精細(xì)分級設(shè)備的配套組合工藝。</p><p>　?。?) 尋求解決超細(xì)粉碎過程中磨損的有效途徑。研制高密度、高硬度研磨介質(zhì)，解決設(shè)備磨損、部件的材質(zhì)問題也應(yīng)是超細(xì)粉碎技術(shù)研究的重點(diǎn)。</p><p>　　在實(shí)際生產(chǎn)中，普通粉碎[3]機(jī)由于能耗過大、效率較低，且易產(chǎn)生過熱粉碎，既影響了產(chǎn)品的質(zhì)量，又阻礙了粉碎原料

48、的發(fā)展。而研究表明，高速渦流粉碎機(jī)是一種高效粉碎設(shè)備，具有能耗少、粉碎能力大、結(jié)構(gòu)緊湊、無故障運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長、清洗方便等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。</p><p>　　1.3 課題的主要內(nèi)容</p><p>　　本課題在消化引進(jìn)同類產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)FS400型高速渦流粉碎機(jī)，保證產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品使用性能，解決實(shí)際工程問題。</p><p>　　FS高效粉碎機(jī)的粉碎部分主

49、要有電機(jī)、皮帶輪、底座、進(jìn)料口、出料口、回轉(zhuǎn)軸．分散器、葉輪． 刀片．殼體、牙板等組成。其粉碎原理和工作過程為通過回轉(zhuǎn)軸高速轉(zhuǎn)動， 產(chǎn)生超強(qiáng)的榀流及高頻振動的空氣， 使得定量給出的物料被吸八入口螺旋室， 通過慣性力被加速再由分散器將其均勻地送入粉碎室，物料在粉碎室被高速轉(zhuǎn)動的刀片、超強(qiáng)的渦流、高頻振動的空氣瞬間粉碎，被粉碎的物料和空氣一起通過出口螺旋室排出機(jī)體，從而完成整個粉碎過程，由此完成回轉(zhuǎn)軸，刀片等直接元件的設(shè)計(jì)，并且分析進(jìn)料口和

50、出料口刀片的如何排布等，進(jìn)一步進(jìn)行強(qiáng)度和配合等審核</p><p>　　本設(shè)計(jì)需滿足的要求如下：</p><p>　?。?） 達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求，滿足實(shí)際工作需要。</p><p>　?。?） 整機(jī)結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用，滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　（3） 工作時(shí)能盡量減少噪音，設(shè)備外形力求簡約美觀。</p><p>&l

51、t;b>　　2 總體方案的確定</b></p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)依據(jù)</b></p><p>　　目前國內(nèi)外對天然食用增稠劑不僅從質(zhì)量上而且從用量上都有了大幅度的提高，但在生產(chǎn)中，由于粉碎機(jī)能耗過大、效率很低且易產(chǎn)生過熱粉碎，既影響了產(chǎn)品的質(zhì)量，又阻礙了天然食用增稠劑的發(fā)展。為此開始了高效粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)。通過查閱國內(nèi)外有關(guān)粉碎機(jī)的資料、文

52、獻(xiàn)和專利，對其進(jìn)行深入細(xì)致的研究、對比和分析，并結(jié)合天然食用增稠劑本身的特性，設(shè)計(jì)出了適合于粉碎天然食用增稠劑的高效粉碎機(jī)。通過查閱有關(guān)文獻(xiàn)，粉碎機(jī)的類型主要有對輥型、錘片型、磨盤型、牙齒型、摒輪型等形式。通過分析和比較，認(rèn)為只有渦輪型[4]較適合于天然食用增稠劑的粉碎。利用葉片背面產(chǎn)生的無數(shù)超聲波渦流，以及由此產(chǎn)生的高頻壓力的振動作用將物料粉碎更加適合現(xiàn)代生產(chǎn)的需要。</p><p>　　2.2 粉碎機(jī)總體方案

53、的確定</p><p>　　這次設(shè)計(jì)的FS高速渦流粉碎機(jī)主要用來對合成樹脂、儀器化學(xué)藥品等物料進(jìn)行微粉碎的機(jī)械，所以一定要到使物料達(dá)到一定的細(xì)度，所以主軸轉(zhuǎn)動一定是高速的，利用高速轉(zhuǎn)動的刀片將物料剪切、碰撞。</p><p>　　2.2.1 傳動裝置的設(shè)計(jì)</p><p>　　由于粉碎機(jī)處于高速運(yùn)作狀態(tài)，并且設(shè)計(jì)要簡單和排布合理，傳動精度不是要求很高，所以用V帶傳動

54、[1]比較合適。帶傳動是一種常用的、成本較低的動力傳動裝置。帶傳動具有傳動平穩(wěn)、噪聲低、清潔（無需潤滑）的特點(diǎn)，具有緩沖減振和過載保護(hù)作用并且維修方便。與鏈傳動和齒輪傳動相比，帶傳動的強(qiáng)度較低以及疲勞壽命較短。</p><p>　　2.2.2 粉碎室的設(shè)計(jì)</p><p>　　為了設(shè)計(jì)出合理的粉碎機(jī)，要對物料的粉碎方案進(jìn)行初步的確定。通常有錘擊式、轉(zhuǎn)盤式、軸流式、環(huán)形式等，經(jīng)過比較和考慮，

55、認(rèn)為環(huán)形粉碎機(jī)比較合適。環(huán)形粉碎機(jī)是軸流式粉碎機(jī)的一種，其轉(zhuǎn)子和襯套間留很小間隙，兩者表面都加有許多溝槽，粉碎過程中在其中形成強(qiáng)烈的渦流，與這種有效粉碎密切相關(guān)。它比其他粉碎機(jī)更能得到均勻的剪切速度場。所以能保證粒度十分均勻的微粉產(chǎn)品。通過粉碎帶的流體模擬可以看出高速回轉(zhuǎn)的多葉片和襯套周邊的流體分布。在葉片的間隙部分發(fā)出小渦流，促進(jìn)粒子的頻繁撞擊和粉碎。</p><p>　　2.2.3 水冷裝置的設(shè)計(jì)</p

56、><p>　　傳統(tǒng)的的粉碎機(jī)由于高速長時(shí)間的運(yùn)作和與物料間的相互剪切和碰撞一定會產(chǎn)生高溫，這樣會可能使物料粘腔，粘力現(xiàn)象，故設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)，采用寬腔體帶水夾套結(jié)構(gòu)[5]，有四組冷卻通道，冷卻效果理想，能使產(chǎn)品更好。</p><p>　　3 FS400高速渦流粉碎機(jī)總體設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 粉碎機(jī)工作參數(shù)的選擇</p><p>　　3.1.

57、1 回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速</p><p>　　主軸的轉(zhuǎn)速在粉碎過程中起著重要的作用，如圖3.1所示。轉(zhuǎn)速越高，粒度越細(xì)而且粒度分布越集中。</p><p>　　圖3.1 轉(zhuǎn)速與粒度關(guān)系</p><p>　　3.1.2 粉碎室刀片與牙板的間隙</p><p>　　通過更換刀片，調(diào)整刀片與牙板間的問隙可以改變物料的粒度和生產(chǎn)能力，如圖3.2所示。間隙越小

58、，粒度越細(xì)且粒度分布越集中。</p><p>　　圖3.2 間隙與粒度關(guān)系</p><p>　　3.1.3 風(fēng)量的選擇</p><p>　　粉碎機(jī)排風(fēng)量越大，生產(chǎn)量就隨之提高，但粒度會變粗，其關(guān)系如圖3.3所示。</p><p>　　圖3.3 風(fēng)量、粒度、產(chǎn)量的關(guān)系</p><p>　　由此可見，調(diào)整回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速、刀片

59、與牙板間的間隙及風(fēng)量，均可改變粉碎機(jī)的粒度和產(chǎn)量。通過比較，最終參數(shù)的數(shù)據(jù)為：</p><p>　　回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速：4000r/min</p><p>　　刀片與牙板間隙：10mm</p><p>　　風(fēng)量：10～20/min</p><p><b>　　動力：30kW</b></p><p>　　3

60、.2 傳動裝置的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1 電動機(jī)的選擇</p><p>　　設(shè)計(jì)的傳動方式是V帶傳動，由于設(shè)計(jì)要求粉碎機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速為4000r/min，粉碎功率為30kW，并且是一個增速傳動，傳動比1.3。計(jì)算發(fā)現(xiàn)電動的轉(zhuǎn)速=2950r/min。</p><p>　?。?） 工作機(jī)所需功率= 30 kW</p><p>　　（2）

61、 所需電機(jī)輸出功率= </p><p><b>　　而 ——V帶效率</b></p><p>　　代入上式求得: =31.6kW </p><p>　　根據(jù)電動機(jī)的容量和轉(zhuǎn)速[6]，查閱表3-1得</p><p>　　Y系列（IP44）電動機(jī)是全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機(jī)，具有高效、節(jié)能、起動轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、振

62、動小、可靠性高等特點(diǎn)。其功率等級及安裝尺寸完全符合IEC標(biāo)準(zhǔn)?！　系列（IP44）電動機(jī)是一般用途的電動機(jī)，適用于驅(qū)動無特殊性能要求的各種機(jī)械設(shè)備，如機(jī)床、水泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、攪拌機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、礦山機(jī)械等?！　系列（IP44）電動機(jī)額定電壓為380V、額定頻率為50Hz、絕緣等級為B級、防護(hù)等級為IP44。</p><p>　　表3—1 主要技術(shù)數(shù)據(jù)</p><p>　　所

63、以電動機(jī)可選Y系列三相異步電動機(jī)，型號Y200L2—2，同步轉(zhuǎn)速：3000 r/min，額定功率：37kW，額定轉(zhuǎn)速：2950 r/min，質(zhì)量245Kg。</p><p>　　3.2.2 V帶的設(shè)計(jì)</p><p>　?。?） 確定計(jì)算功率</p><p><b>　　根據(jù)表3-2，</b></p><p>　　表3-

64、2 工作情況系數(shù)</p><p>　　查得工作情況系數(shù)=1.2，故==1.2x37=44.4kW</p><p>　　（2） 選擇V帶的帶型</p><p>　　根據(jù)、選用SPA型窄V帶。</p><p>　　（3） 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速</p><p>　　1）初選大帶輪的基準(zhǔn)直徑 </p>

65、<p>　　由GB/T 10412-2002，取大帶輪的基準(zhǔn)直徑=200mm</p><p><b>　　2）驗(yàn)算帶速</b></p><p>　　窄V帶最大帶速在35-40m/s，所以帶速合格</p><p>　　3）計(jì)算小帶輪的基準(zhǔn)直徑 </p><p>　　=/i=200mm/1.

66、3=153mm</p><p><b>　　根據(jù)表3-3，</b></p><p>　　表3-3 普通和窄V帶輪（基準(zhǔn)寬度制）直徑系列（摘自GB/T 10412-2002）</p><p><b>　　圓整=150mm</b></p><p>　?。?） 確定V帶中心距和基準(zhǔn)長度</p>

67、<p>　　1）初選中心距 </p><p><b>　　=600mm</b></p><p>　　2）計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長度</p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　查</b></p><p>　　表3-

68、4 基準(zhǔn)寬度制窄V帶的基準(zhǔn)長度系列（摘自GB/T 111544-1997）</p><p><b>　　取mm</b></p><p><b>　　3）計(jì)算實(shí)際中心距</b></p><p><b>　　mm</b></p><p>　　（5） 驗(yàn)算小帶輪包角</p>

69、;<p>　　（6） 確定帶的根數(shù)</p><p>　　由=200mm，=2950r/min，查表得=12.87kW，=0.23kW</p><p><b>　　查表，</b></p><p><b>　　取z=4</b></p><p>　?。?） 計(jì)算單根V帶的初拉力和壓軸力<

70、;/p><p>　　查表得SPA型窄V帶的單位長度質(zhì)量q=0.12kg/m</p><p><b>　　作用在軸上壓力</b></p><p>　　3.3 粉碎室的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.3.1 粉碎機(jī)機(jī)殼的設(shè)計(jì)</p><p>　　機(jī)座和箱體等零件，在一臺機(jī)器的總質(zhì)量中占有很大的比例[7]（例

71、如在機(jī)床中約占總質(zhì)量的70%～90%），同時(shí)在很大程度上影響著機(jī)器的工作精度和抗振性能；若兼作運(yùn)動部件的滑道（導(dǎo)軌）時(shí)，還影響著機(jī)器的耐磨性等。所以正確選擇機(jī)座和箱體等零件的材料和正確設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)形式及尺寸是減小機(jī)器質(zhì)量、節(jié)約金屬材料、提高工作精度、增加機(jī)器剛度機(jī)耐磨性能等的重要途徑。</p><p>　　機(jī)座和箱體的材料及制法。固定式機(jī)器，尤其是固定式重型機(jī)器，其機(jī)座和箱體的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，剛度要求也比較高，因此通

72、常都為鑄造。鑄造材料常用既便于施工又價(jià)廉的鑄鐵（包括普通灰鑄鐵、球墨鑄鐵與變性灰鑄鐵等）；只有需要強(qiáng)度高、硬度大時(shí)才使用鑄鋼；當(dāng)減小質(zhì)量具有很大意義時(shí)（如運(yùn)行式機(jī)器的機(jī)座和箱體）才用鋁合金等輕合金。對于運(yùn)行式機(jī)器，如飛機(jī)、汽車、拖拉機(jī)、及運(yùn)行式起重機(jī)等，減小機(jī)體的重量很重要，故常用鋼或輕合金型材焊制。大型機(jī)座的制造，則常采取分零鑄造，然后焊成一體的辦法。</p><p>　　鑄造及焊接零件的基本工藝，應(yīng)用特征及一

73、般選擇原則可以參考金屬工藝學(xué)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)全面進(jìn)行分析比較，以期設(shè)計(jì)合理，且能符合生產(chǎn)實(shí)際。例如雖然一般說，成批生產(chǎn)且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件以鑄造為宜，單件或少量生產(chǎn)，且生產(chǎn)期限較短的零件則以焊接為宜，但為具體的機(jī)座或箱體仍應(yīng)分析其主要決定因素。譬如成批生產(chǎn)的中小型機(jī)床及內(nèi)燃機(jī)等的機(jī)座，結(jié)構(gòu)復(fù)雜是其主要問題，固然應(yīng)以鑄造為宜；但成批生產(chǎn)的汽車底盤及運(yùn)行式起重機(jī)的機(jī)體等卻以質(zhì)量小和運(yùn)行靈便為主，則又應(yīng)以焊接為宜。又如質(zhì)量及尺寸都不大的單件機(jī)座或箱體以

74、制造簡便和經(jīng)濟(jì)為主，應(yīng)采用焊接；而單件大型機(jī)座或箱體若單采用鑄或焊皆不經(jīng)濟(jì)或不可能時(shí)，則應(yīng)采用拼焊結(jié)構(gòu)等等。</p><p>　　FS400型粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)為了便于檢查和維修，機(jī)殼設(shè)計(jì)成上下2個機(jī)殼，兩機(jī)殼用鉸鏈連接，其中一個可以從45°角打開到水平位置。起粉碎腔直徑是400mm，由于要在內(nèi)壁安裝齒形襯板，故設(shè)計(jì)機(jī)殼內(nèi)徑尺寸為414mm,結(jié)構(gòu)如圖3.4和3.5所示所示。</p><p&

75、gt;<b>　　圖3.4 上機(jī)殼</b></p><p><b>　　圖3.5 下殼體</b></p><p>　　上下機(jī)殼的設(shè)計(jì)是根據(jù)實(shí)際需要，其出料口的大小能滿足實(shí)際出料風(fēng)量和物料的輸出，由于2個機(jī)殼是在45°能打開，其孔徑有同軸度的要求，所以在進(jìn)行機(jī)加工時(shí)一定要將上下機(jī)殼安裝后進(jìn)行鏜孔處理，這樣能保證正確的黏合。出料口是一個法蘭

76、結(jié)構(gòu)，機(jī)身本身的生產(chǎn)可以采用逐步的焊接形式，直接鑄造的成本比較高，難度也比較大，可以用板筋類的知識進(jìn)行逐個片體的加工[8]，和部分零件的鑄造，最后焊接成上下機(jī)殼。</p><p>　　3.3.2 粉碎機(jī)內(nèi)腔襯板的設(shè)計(jì)</p><p>　　FS400高速渦流粉碎機(jī)是內(nèi)腔直徑為400mm，粉碎原理是使固體物料顆粒在內(nèi)腔的齒形襯板與刀片之間受到擠壓、撕裂、碰撞、剪切等多種機(jī)理作用，從而達(dá)到粉碎的

77、目的。齒形襯板的結(jié)構(gòu)如圖3.6 所示。</p><p><b>　　圖3.6 齒形襯板</b></p><p>　　這種結(jié)構(gòu)能更好的對物料進(jìn)行粉碎和撞擊。</p><p>　　3.3.3 粉碎刀片和刀架的設(shè)計(jì)</p><p>　　在機(jī)器內(nèi)部，由3組刀盤共42把刀片組成的粉碎轉(zhuǎn)子支承在左右端蓋的軸承座上作高速旋轉(zhuǎn)，使固體物

78、料顆粒在內(nèi)腔的齒形襯板與刀片之間受到擠壓、撕裂、碰撞、剪切等多種機(jī)理作用，從而達(dá)到粉碎目的。同時(shí)轉(zhuǎn)子兩端的大、小葉輪的高速旋轉(zhuǎn)，在進(jìn)口和出口間通過腔體形式渦流效應(yīng)，使被粉碎顆粒順暢地進(jìn)口（間隙大）到（間隙小），實(shí)現(xiàn)粉碎并細(xì)化。</p><p>　　1. 粉碎刀片的設(shè)計(jì)</p><p>　　粉碎刀片設(shè)計(jì)如圖3-7所示。</p><p>　　圖3.7 粉碎刀片三維圖、二

79、維圖</p><p>　　其刀片由于高速運(yùn)轉(zhuǎn)對物料進(jìn)行粉碎，受到的力比較大和沖擊載荷，所以設(shè)計(jì)了加強(qiáng)筋類似的結(jié)構(gòu)[9]，與刀架配合用兩端開口刀削，并且刀片進(jìn)行淬火和回火處理，用來提高鋼的硬度和強(qiáng)度極限，回火去除淬火的脆性和內(nèi)應(yīng)力，提高鋼的塑性和沖擊韌度。</p><p>　　由于粉碎機(jī)要求物料從間隙大到間隙小，所以設(shè)計(jì)出了大，小兩種刀片，即寬度有50和55mm兩種。</p>

80、<p><b>　　2. 刀架的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　刀架是用來安裝刀片和與主軸配合的關(guān)鍵零件，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3-8所示。</p><p>　　圖3.8 刀架三維圖、二維圖 </p><p>　　設(shè)計(jì)的刀架在滿足強(qiáng)度要求的情況下盡力減小尺寸。由于刀片尺寸的確定，故設(shè)計(jì)的刀架與刀片配合的半圓形銷孔的位子d=247mm，與軸配

81、合的孔尺寸為75mm，采用的鍵槽寬度是20mm，寬度為100mm。</p><p>　　由于粉碎的需要，3個刀架必須錯開一定角度，其中第二件鍵槽角度轉(zhuǎn)過12.5°，達(dá)到刀片錯開，這樣粉碎的效果更好。這樣在安裝刀片和主軸后將粉碎腔分成了4個倉，相互保持相對獨(dú)立的結(jié)構(gòu)。刀片和刀架的連接采用了開口刀削和軸用彈性擋圈[10]，如圖3-9所示。</p><p>　　圖3.9 開口刀削及彈

82、性擋圈</p><p>　　這種結(jié)構(gòu)方便刀片和刀架的拆裝，以便刀片的磨損或者損壞進(jìn)行及時(shí)的跟換。</p><p>　　刀片與刀架安裝后如圖3-10所示。</p><p>　　圖3.10 刀片、刀架安裝示意圖</p><p><b>　　3. 夾板的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　夾板是用來分開2

83、個粉碎刀架用的，讓其形成2個互相獨(dú)立的小粉碎腔，其尺寸根據(jù)安裝好的刀架和刀片來確定，直徑d比刀架外徑小點(diǎn)，確定其d=376mm，厚度為2mm，結(jié)構(gòu)如圖3-11所示。</p><p><b>　　圖3.11 夾板</b></p><p>　　3.3.4 進(jìn)料風(fēng)輪和出料風(fēng)輪的設(shè)計(jì)</p><p>　　為了滿足設(shè)計(jì)要求，風(fēng)量能達(dá)到10～ 20m3/m

84、in，設(shè)計(jì)了如下結(jié)構(gòu)</p><p>　　1. 進(jìn)料風(fēng)輪的設(shè)計(jì)</p><p>　　圖3.12 進(jìn)料風(fēng)輪三維圖、二維圖</p><p>　　進(jìn)料風(fēng)輪位于進(jìn)料口，在粉碎刀架的前面，在考慮其安裝固定問題后，認(rèn)為左端靠主軸上的階梯結(jié)構(gòu)，右端靠粉碎刀架1將其徑向固定，軸向定位用3個銷與粉碎刀架1連接， </p><p><b>　　如圖3.

85、12所示。</b></p><p>　　其孔徑與刀架一樣為75mm，厚度為9mm。</p><p>　　2. 出料風(fēng)輪的設(shè)計(jì)</p><p>　　圖3.13 出料風(fēng)輪三維圖、二維圖</p><p>　　出料風(fēng)輪位于出料口，其主要作用是與進(jìn)料風(fēng)輪高速旋轉(zhuǎn)，在進(jìn)口和出口間通過腔體形成渦流效應(yīng)，使被粉碎顆粒順暢地進(jìn)口（間隙大）到（間隙小

86、），實(shí)現(xiàn)粉碎并細(xì)化，結(jié)構(gòu)如圖3-13所示。</p><p>　　考慮到下面軸系的設(shè)計(jì)，將其孔的大小設(shè)計(jì)為60mm，其接觸寬度為60mm，查表得到其鍵槽的寬度是18mm[11]。梯形葉片的結(jié)構(gòu)能更好的讓粉碎室產(chǎn)生渦流效應(yīng)。</p><p>　　3.3.5 主軸的設(shè)計(jì)及校核</p><p>　　設(shè)計(jì)軸的大概形狀如圖3-14所示。</p><p>

87、　　圖3.14 主軸形狀分布</p><p>　?。?） 確定軸上的功率、、</p><p>　　=30kW，=4000r/min，</p><p>　?。?） 初步確定軸的最小直徑</p><p>　　選取軸的材料為45Cr,調(diào)質(zhì)處理。查表，取，=95。于是得</p><p>　　軸的最小直徑顯然是安裝皮帶輪處軸的直

88、徑，由于暫時(shí)無法確定</p><p>　　（3） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度[12]。</p><p>　　1）設(shè)計(jì)1段和5段是放軸承的，由于軸承基本就受到徑向力的作用，所以選用深溝球軸承，基于粉碎刀架設(shè)計(jì)孔直徑是75mm,且2段有個錐形設(shè)計(jì)，故查表確定選用軸承6210，其尺寸為d x D x T = 50mm x 9

89、0mm x 20mm，但是1段右端還要裝軸用擋灰圈，起L為50mm,右端還要安裝一個端蓋，其壓入尺寸最少為3mm,所以1段長=50+20+3=73mm， =50mm。</p><p>　　2）2段是支座與進(jìn)料風(fēng)輪的臺階，其左端d為61，右端d為95, 并且其凸臺結(jié)構(gòu)的厚度為10mm，連接處倒圓就可以了，根據(jù)考慮其長度=114mm。</p><p>　　3）3段是軸的核心部位，是安裝進(jìn)料風(fēng)輪

90、和刀架，由于其右端無法用階梯軸的形式或軸承來壓緊，故設(shè)計(jì)了一個緊固定位螺母來對刀架和進(jìn)料風(fēng)輪進(jìn)行軸向定位。上面設(shè)計(jì)刀架L=100mm，夾板厚度L=2mm。</p><p>　　查表設(shè)計(jì)了如圖3.15所示的緊固定位螺母[13]。</p><p>　　圖3.15 緊固定位螺母</p><p>　　這個定位螺母的設(shè)計(jì)考慮到主軸在長期高速轉(zhuǎn)動，主軸上面的進(jìn)料風(fēng)輪和刀架有一定

91、的軸向松動，故有自鎖功能。緊固定位螺母在壓緊刀架后可以將4個M10的螺栓擰緊，使壓緊端面發(fā)生變形，將螺栓翹緊達(dá)到緊固螺母無法被松開。防止了主軸上面零件的軸向松動。在3段軸右端要加上一個M72的螺紋有退刀槽，設(shè)計(jì)其一共長度L=52mm，考慮到有時(shí)可能要安裝4組刀片，故設(shè)計(jì)其長度L=9+100+2+100+2+100+2+100=415，但是在右端要被緊固定位螺母壓緊必須留有余量，取﹠=2 mm,所以L=415-2=413mm,在軸上有2個

92、鍵槽來對刀架進(jìn)行徑向定位，寬度b=20mm。</p><p>　　3段結(jié)構(gòu)圖如圖3.16所示。</p><p>　　圖3.16 3軸結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　4）4段是安裝出料風(fēng)輪的，上面設(shè)計(jì)出料風(fēng)輪L=60mm,由于右端和1段一樣要有一個擋灰圈的設(shè)計(jì)，并起到軸向定位的作用，4段軸的長度必須比出料風(fēng)輪的L小一定的余量，取﹠=3mm,所以4段L=60-3=57

93、mm，軸上開有鍵槽，查表其b=18mm</p><p>　　5）5段是安裝軸承的，型號是6210，其尺寸為d x D x T = 50mm x 90mm x 20mm，左端軸向定位靠實(shí)擋灰圈，右端是透蓋，透蓋和軸承座連接固定，這樣使主軸經(jīng)過左右透蓋的壓緊，軸向定位保證。長度L=3+50+20+0.5=73.5mm ，3mm是4段的余量，50mm是擋灰圈的長度，20mm是軸承厚度，0.5mm是6軸頂套壓入的余量。&

94、lt;/p><p>　　6）6段是安裝皮帶輪的，軸向定位左端靠頂套，右端靠端蓋，端蓋是連接在主軸右端的，直徑是最小的，5段位50mm，那設(shè)計(jì)6段直徑為49mm，長度L=110mm，頂套長度為41mm，在右端處開有鍵槽，查表寬度b=14mm。</p><p>　　最后軸上零件的安裝如圖3.17所示。</p><p>　　圖3.17 軸上零件的安裝</p>&

95、lt;p>　?。?） 求軸上的載荷</p><p>　　假設(shè)就分擔(dān)在一個截面上，就在豎直面內(nèi)，取在極限位子，力全部集中在出料風(fēng)輪。=600，=160</p><p>　　則豎直反力 N</p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　彎矩</b></p>

96、<p><b>　　扭矩 </b></p><p>　?。?） 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度</p><p>　　此軸輸出轉(zhuǎn)矩，軸單向運(yùn)轉(zhuǎn)，可以認(rèn)為轉(zhuǎn)矩應(yīng)力為脈動循環(huán)變化，故取，則</p><p><b>　　M=</b></p><p>　　軸的材料是45Cr,查表取 <

97、;/p><p><b>　　強(qiáng)度符合要求</b></p><p>　　3.3.6 進(jìn)料口和出料擋板的設(shè)計(jì)</p><p>　?。?） 進(jìn)料口的設(shè)計(jì)</p><p>　　進(jìn)料口是物料進(jìn)入粉碎腔入口，其結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)要考慮到物料進(jìn)入的方式，其和出料擋板對軸承座起到一個軸向和徑向固定的作用[14]，在保證強(qiáng)度和剛度的條件下，設(shè)計(jì)要

98、簡單和質(zhì)量小，在設(shè)計(jì)的時(shí)候采用進(jìn)料圓盤形結(jié)構(gòu)，進(jìn)料口有大到小，形成一定的前后差，便于物料形成壓力，加大進(jìn)料的速度。其結(jié)構(gòu)如圖3-18所示。</p><p>　　圖3.18 進(jìn)料口三維圖、二維圖 </p><p>　　其中要注意的是其中一個螺紋孔，出料口和上下機(jī)殼的連接是靠螺栓連接的，在進(jìn)料口四周φ482mm 的圓上打孔，由于進(jìn)料方口將135°的孔擋住了，故在反面打

99、上一個螺紋孔，和機(jī)殼進(jìn)行正常連接。</p><p>　?。?） 出料擋板的設(shè)計(jì)</p><p>　　出料擋板主要是用來連接軸承座和機(jī)架的，其是一個盤狀結(jié)構(gòu)，沒有設(shè)計(jì)成一個平面結(jié)構(gòu)，在中間圈上設(shè)計(jì)了凹形結(jié)構(gòu)，增加其抗彎變形等的能力。 其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3-19所示</p><p>　　圖3.19 出料擋板三維圖、二維圖 </p><p>　　

100、3.3.7 水冷裝置的設(shè)計(jì)</p><p>　　這個粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)主要適用粉碎PVC、PET、PE、PC、LDPE、HDPE等各種塑料、膠木、樹脂、無機(jī)礦物、中西藥品、涂料、染料、谷物、食品行業(yè)等物料的粉碎[15]。由于粉碎刀片對物料進(jìn)行剪切、碰撞等形式將物料粉碎會產(chǎn)生很多的熱量從而降低了粉碎機(jī)的效率，所以為限止腔內(nèi)溫度過高，提高粉碎效率，防止顆粒粘腔、粘刀、堵齒、結(jié)團(tuán)，在腔體表面的4組寬腔體水夾套強(qiáng)迫水冷，使腔內(nèi)

101、溫度控制在較低限度。</p><p>　　水冷裝置的設(shè)計(jì)形式是根據(jù)上下機(jī)殼的形狀來同步設(shè)計(jì)的，在考慮到齒形襯板和上下機(jī)殼的連接問題，在水冷寬腔體水夾套上面設(shè)計(jì)了凹孔結(jié)構(gòu)，使沉頭螺栓能很好的固定，在對角設(shè)計(jì)了進(jìn)水管口和出水管口，由此形成循環(huán)，對粉碎腔能起到降低溫度的作用，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3-20所示。</p><p>　　圖3.20 水冷裝置</p><p>　　對于腔

102、體水夾套和上下機(jī)殼連接的問題，由于考慮到其安裝后要通水進(jìn)行冷卻，故一定要密封，所以采用焊接，在焊接完成后要對腔體水夾套進(jìn)行0.3MPa水壓試驗(yàn)，焊縫不得有滲漏現(xiàn)象[16]。</p><p>　　3.3.8 粉碎機(jī)的整體安裝</p><p>　　圖3.21 粉碎機(jī)安裝后二維、三維示意圖</p><p>　　為了更加直觀和方便的看出粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)和零件間的安裝關(guān)系等，截去

103、了裝配的二維圖和三維圖，其安裝后的結(jié)構(gòu)如圖3-21所示。</p><p>　　3.3.9 粉碎機(jī)的注意事項(xiàng)</p><p>　?。?） 設(shè)備安裝前必須有良好的水泥基礎(chǔ)，保證底座平整、穩(wěn)固和水平，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)沒有明顯的震動現(xiàn)象，本機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其噪音應(yīng)小于85db。</p><p>　?。?） 在運(yùn)轉(zhuǎn)前，應(yīng)首先檢查軸承潤滑情況。由于本機(jī)屬于調(diào)整運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，良好的軸承潤滑條件

104、是保證機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要因素，操作人員應(yīng)定時(shí)加油（3#特種白色油脂每周一次）。</p><p>　?。?） 本機(jī)在開始投料前應(yīng)空車試運(yùn)轉(zhuǎn)2～3分鐘，無異常聲音和震動后方可投料，在加料時(shí)應(yīng)控制加料速度，盡量使給料均勻、連續(xù)，避免沖料現(xiàn)象。</p><p>　　（4） 嚴(yán)禁有鐵釘、鐵塊 等緊硬雜物進(jìn)入機(jī)體，為保證本機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，用戶可根據(jù)本單位的具體情況在加料口設(shè)置口網(wǎng)和磁鐵等附件。</p

105、><p>　　（5） 為保證機(jī)體內(nèi)清潔和無結(jié)垢現(xiàn)象，可以定期進(jìn)行清洗。本機(jī)清洗非常方便，只要打開上機(jī)殼即可，清洗后保證粉碎室內(nèi)干燥，這樣可以避免物料結(jié)在殼壁和襯里上，造成刀片的磨損或損壞。</p><p>　　3.1 FS400高速渦流粉碎機(jī)特性</p><p>　　FS400高速渦流粉碎機(jī)的整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單能很好的對物料進(jìn)行加工，如下是其特點(diǎn)： (1) 堅(jiān)固性。本

106、機(jī)結(jié)構(gòu)簡單無需內(nèi)置篩網(wǎng)，因此故障步、持久耐用。</p><p>　　(2) 耐磨損性。本機(jī)對物料進(jìn)行粉碎是通過超強(qiáng)渦流和高頻振動而不是由刀片來完成的， 因此粉碎機(jī)各部件磨損較小。</p><p>　　(3) 由于本機(jī)獨(dú)特的粉碎特性，它可以粉碎所有種類的天然食用增稠劑。</p><p>　　(4) 易于檢查、維修。本機(jī)的機(jī)殼可以從45度角容易地打開到水平位置。<

107、/p><p>　　(5) 體積小。和其它型粉碎機(jī)相比，蝸輪型粉碎機(jī)體積小生產(chǎn)能力大。</p><p>　　(6) 自動輸料。本機(jī)能通過自身產(chǎn)生的氣流將物料送到指定位置。</p><p>　　(7) 環(huán)境污染小。由于粉碎機(jī)密閉性能好，不會產(chǎn)生粉塵污染。</p><p><b>　　4 結(jié)論與展望</b></p>

108、<p><b>　　4.1 結(jié)論</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)的是一種高速渦流粉碎機(jī)，由底座、電機(jī)、主軸、箱體、刀架轉(zhuǎn)子、葉輪、進(jìn)料口、出料口組成，其特征是，沿主軸設(shè)有三級渦流室，第一級渦流室設(shè)有進(jìn)料渦流風(fēng)機(jī)葉輪，第二級渦流室設(shè)有3組刀架轉(zhuǎn)子，每組刀架由14個徑向安裝、軸向帶角度的撞擊刀片組成，渦流室內(nèi)壁襯板與刀片保持較小間距，在每組刀架之間由隔板分割開各個刀架形成多個小渦

109、流室，第三級渦流室設(shè)有排料風(fēng)機(jī)葉輪，箱體夾層設(shè)有降溫冷卻水通道。</p><p>　　本實(shí)用新型高速渦流粉碎機(jī)屬于金屬及非金屬粉末的加工制造，特別涉及將金屬、非金屬、脆性、粘性、彈性或熱敏感等材料進(jìn)行深加工的設(shè)備。</p><p>　　對金屬及非金屬的粉碎，一般用沖擊或剪切方法進(jìn)行，但粉碎的粒度大，形狀不規(guī)則，生產(chǎn)效率低，成本高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要。本次設(shè)計(jì)的新型高速渦流粉碎機(jī)屬于金屬及非金

110、屬粉末的加工制造，特別涉及將金屬、非金屬、脆性、粘性、彈性或熱敏感等材料進(jìn)行深加工的設(shè)備。</p><p>　　超細(xì)粉碎技術(shù)是伴隨現(xiàn)代高技術(shù)和新材料產(chǎn)業(yè)以及傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步和資源綜合利用及深加工等發(fā)展起來的一項(xiàng)新的粉碎工程技術(shù)。現(xiàn)已成為最重要的工礦物及其他原材料深加工技術(shù)之一，對現(xiàn)代高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。</p><p>　　在實(shí)際生產(chǎn)中，普通粉碎機(jī)存在能耗過大、效率較低且易產(chǎn)

111、生過熱粉碎等問題，既影響了產(chǎn)品的質(zhì)量，又阻礙了粉碎原料的發(fā)展。而研究表明，高速渦流粉碎機(jī)是一種能耗少、粉碎能力大、結(jié)構(gòu)緊湊、無故障運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長、清洗方便的高效粉碎設(shè)備，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。 </p><p>　　4.2 不足之處及未來展望</p><p>　　這次設(shè)計(jì)到目前還存在很多未解決的問題，本次設(shè)計(jì)只是涉及到機(jī)械制造的某一方面，可以說只是冰山一角，在很多地方也沒有充足的時(shí)間允許我去仔

112、細(xì)研究，因而也存在了很多的錯誤，希望得到審閱老師和答辯老師的諒解。在設(shè)計(jì)過程中遇到以下的問題</p><p>　　(1)粉碎機(jī)粉碎顆粒的大小靠什么控制，盡量讓腔體于刀片間隙一致。</p><p>　　(2)傳遞動力用什么結(jié)構(gòu)，用4根皮帶輪進(jìn)行傳動。</p><p>　　(3)軸系結(jié)構(gòu)的密封尚需完善。</p><p>　　(4)沒有一個標(biāo)準(zhǔn)和尺

113、度，只有查閱相關(guān)書籍進(jìn)行調(diào)整和參考。</p><p>　　(5)不知道具體的粉碎阻力多大，盡量能做的滿足大要求。</p><p>　　(6)一些曲面設(shè)計(jì)不是規(guī)則的，有難度，就建草圖進(jìn)行拉伸等。</p><p>　　在實(shí)際生產(chǎn)中，普通粉碎機(jī)存在能耗過大、效率較低且易產(chǎn)生過熱粉碎等問題，既影響了產(chǎn)品的質(zhì)量，又阻礙了粉碎原料的發(fā)展。而研究表明，超細(xì)粉碎領(lǐng)域技術(shù)中的高速渦流

114、粉碎機(jī)是一種能耗少、粉碎能力大、結(jié)構(gòu)緊湊、無故障運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長、清洗方便的高效粉碎設(shè)備，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。 </p><p>　　但同時(shí)，隨著高新技術(shù)和新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，實(shí)際生產(chǎn)對超細(xì)粉體產(chǎn)品粒度、純度及粒度分布等各項(xiàng)精度要求也相應(yīng)提高，同時(shí)又面臨著節(jié)約能源、保護(hù)自然環(huán)境等資源可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。為滿足社會生產(chǎn)發(fā)展需要，今后超細(xì)粉碎技術(shù)的發(fā)展應(yīng)注重在改進(jìn)現(xiàn)有超細(xì)粉碎與精細(xì)分級設(shè)備，改進(jìn)現(xiàn)有超細(xì)粉碎與精細(xì)分級