家用型饲料粉碎机的结构毕业设计和实现机械制造专业

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1、摘 要本人这次设计的是家用型饲料粉碎机，根据设计任务书的要求，只设计单机，不考虑辅助系统。本机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、喂料斗、转子、筛片、传动部分。粉碎机是工农业生产中应用非常广泛的一种通用设备，本次设计主要是吸取现有粉碎机的优点，结合谷物和油料的特殊要求，对粉碎机的方案、传动系统和工作部件进行规范设计，最终设计出一种能适应于粉碎谷物、油料的小型家用型饲料粉碎机。 关键词：粉碎机；锤片式；设计目 录摘要Abstract第1章 绪论11.1研究饲料粉碎机的目的11.2发展动态11.3研究方向21.4发展前景21.5研究方向31.6粉碎设备类别及其特点31.7

2、粉碎原理41.7.1机械粉碎设备5Ghuuyh98第2章 总体方案确定92.1基本内容92.2饲料机的基本构成部件92.3饲料机的工作原理102.4主要工作部件112.4.1动齿盘11 2.4.2定齿盘12 2.4.3筛网122.5本章小结13第3章 主要部件的选型和设计143.1动、定齿盘直径和粉碎室宽度的确定143.1.1动齿盘的齿数和齿的尺寸143.1.2定齿盘的齿数和齿的尺寸163.2筛网163.3进料斗173.4动力装置和传动装置的设计计算173.5轴的设计计算及校核213.5.1轴的设计原则213.5.2求粉碎机上的轴的功率和转矩223.5.3初步确定轴的最小直径223.5.4轴的

3、结构设计223.5.5求轴上的载荷233.5.6按弯扭合成应力校核轴的强度243.5.7精确校核轴的疲劳强度243.6键的选择和校核283.6.1键的选择283.6.2键的校核283.7本章小结29结论30参考文献31附录331.生产操作33 2.设备维护34 3.筛网的修理和更换34 4.V带的张紧与维护35第1章 绪 论1.1 研究饲料机的目的饲料粉碎的质量，对畜牧业的发展有着重要的意义。粉碎，是提高饲料质量的必要条件，饲料过粗，畜禽不易消化吸收，浪费饲料。因为，动物对饲料的消化吸收主要依靠酶的作用。粉碎过的保证质量要求的饲料，单位重量颗粒数目多，表面极大，酶的作用强，动物消化吸收较好。但

4、也不是饲料越细效果越好，如果饲料过细，经过畜禽消化道时易结团等很多因素的影响反而不利于消化吸收，甚至引起疾病或造成不应有的损失。所以，设计合理配套的粉碎机械很有必要。 齿爪式粉碎机的结构组成，使得该机除了粉碎作用外还兼有混合搅拌的作用，饲料在机内从中间向四周扩散，相当于经过多个粉碎室，因而可达到均匀的高细货品力度。1.2 发展动态 目前，随着我国农业机械化水平不断提高，使得各项农业活动有了飞速的发展和提升，尤其是作物种植的密度增大和单位面积产率大幅度增加，这就使得收获后的秸秆处理成为了音响农业货的的一大难题，传统农家肥已经不能吸纳过多的作物秸秆，而现行的农田焚烧秸秆，会导致升天环境的破坏及增加

5、火灾隐患，就目前来说已经被国际征服部门命令禁止。此外，秸秆的粉碎也出现了一系列想要的问题和危害，例如，病虫害的泛滥和对后期播种出苗率的影响。 正是在这样的时代背景下，饲料、干饲料粉碎机械行业迎来了发展的大好时机，将作物秸秆粉碎后作为牲畜、家禽的供养饲料可谓是一举多得，大大解放了农业机械化的发展进程和水平。 饲料机的结构组成，原料从定齿盘中部的进料管流入，有动齿盘最外层的两个搅拌齿拨入粉碎区，在告诉旋转的动齿盘与定齿盘上的圆齿和扁齿的摩擦下粉碎，饲料的离心力和摩擦力的作用下，有的与筛片碰撞弹回粉碎区再次遭受摩擦作用，有的与定齿相撞进入齿间进一步被磨碎，旋转的风压是合格的成品等穿过筛孔而别压出粉碎

6、室，较大的颗粒则继续留在机内粉碎，这种粉碎机除了具有粉碎作用外海兼有混合搅拌的作用，饲料在机内从中间向四周扩散，相当于经过多个粉碎室，因而可达到均匀的高细货品粒度。1.3 国外饲料粉碎机发展情况 家用型饲料粉碎机在国外饲料工业生产中应用最为广泛。由于在饲料所用原料上的差异，在欧洲的饲料多采用混合粉碎（先配料后粉碎），且经常没有任何谷物原料；而美国的饲料配方是以50%的玉米或小麦为基础的，很少使用难以粉碎的比如燕麦、大麦之类的谷物等，原料水分也略低于欧洲。这样也就使得家用型饲料粉碎机向两个方向发展；首先在于美国的产品追求筛板面积大，而欧洲的讲究冲击齿板面积大。例如美国的Champion公司及Ja

7、cobson公司等标榜自己的产品为全周筛，而欧洲最为典型的是荷兰的Van Aarsen公司的2D系列家用型饲料粉碎机，其冲击齿板面积几乎达整个粉碎机室外周围面积的一半，占46%；其次在于筛板的安装。美国家用型饲料粉碎机在安装、更换筛板时必须停机并且打开机壳才能进行，而欧洲的许多家用型饲料粉碎机是从轴间插入式，不需停机和打开机壳可抽出原有筛板；还有的机型可沿轴的一端插入从另一端抽出，还可实现自动遥控换筛，如Van Aarsen公司的2D系列家用型饲料粉碎机两侧装有遥控电动换筛装置，在运行中就可以更换筛片。 为使粉碎机粒度均匀合理，饲料行业尝试引入循环粉碎，先粉后筛、筛后再粉的分步粉碎工艺将粉碎机

8、与筛分设备按一定的关系进行组合，粉碎机只负责粉碎，把控制粉碎物料粒度的任务交给了相配套的筛分设备。这样也就提高了粉碎产量和粉碎效率，降低了粉碎电耗。为避免不必要的粒度运动，还有其他变型粉碎机，如涡轮粉碎机，其特点为在粉碎室筛板的末尾或在与进料口约成270角处，使未过筛的粗粒物料沿垂直方向向上抛出粉碎室，然后靠重力作用返回粉碎区。该机型的优点是不需要配备外设筛分设备，粗粒物料在机内自动循环；缺点是整机结构不对称，不能通过简单调换转子旋转方向来利用锤片的两侧。1.4发展前景 饲料行业属于高耗能行业之一，选购设备应该考虑到长期的节能使用，使用粉碎机也是如此，要优选低耗能产品，兼顾粒度和产量。每种粉碎

9、机都有其最适合的工作场合，畜禽饲料粒度较粗，适合使用家用型饲料粉碎机，水产饲料要求高粒度，适于使用齿爪式粉碎机。 饲料机在粉碎机粒度高、能耗低这两点上具有综合的优势，在水产饲料行业有良好的声誉，除蟹、鳗以及某些小型鱼虾类的饵料要求达到95%过80甚至100目，需要配备超微粉碎机外，一般水产饲料只要在0.51.2mm筛孔范围内更换筛片，饲料机的粉碎粒度完全可以满足绝大部分水生动物饲料的要求。可以这么说：饲料机是水产饲料行业最实用的粉碎机型。1.5 研究方向从1955年起，我国开始研制饲料粉碎机，经过50多年的发展，我国饲料粉碎机械不论是产品品种、产品结构，还是在生产能力及综合性能都有了长足的发展

10、和进步。经历了引进、消化吸收、自主开发、合资合作生产等几个阶段，目前我国饲料粉碎机械工业已具备一定的规模和水平，生产的饲料粉碎机械设备主要技术指标与国际水平基本相当。但是从整体上看，我国饲料粉碎机械工业尚处于由传统型向机械化、自动化和集约化过渡的起步阶段，仍然有许多问题需要努力解决，不断改进提高。近年来，我国养殖规模、养殖品种的多元化发展，对饲料粉碎机提出了新的要求，今后几年的粉碎机技术研究应主要集中在以下几个方面：1.粉碎设备自动化调控水平有待提高。目前国内粉碎设备大多是单元操作机，作业时还停留在人工控制阶段。2.主要易损部件消耗大，使用寿命有待进一步提高。目前我国粉碎机使用的锤片、筛片及齿

11、板等易损件在性能、使用寿命上还与国际水平有一定差距。进一步研究如何提高锤片、齿爪和筛片的质量，降低单位产量的锤片、齿爪和筛片消耗率，延长其使用寿命，降低易损部件对粉碎成本的影响。3.粉碎作业能耗高，效率低，生产能力与粉碎细度相互制约。尤其在微粉碎时，物料温升高，噪声大，粒度不均匀。提高粉碎机加工精度与装配精度, 从结构上进行优化, 降低粉碎机的噪声。4.粉碎机的可靠性及整机质量需要进一步提高。5.秸秆、草类专用粉碎机有待进一步开发 农村中粉碎农作物秸秆饲料，仍普遍采用通用式粉碎机，如锤片式等。6.生物质能源领域需要的新型物料粉碎机械亟待研究开发。1.6 粉碎设备类别及其特点粉碎机一般分为机械式

12、粉碎机、气流粉碎机、研磨机和低温粉碎机四个大类。1.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：由固定齿圈与转动齿盘的高速相对运行,对物料进行粉碎(含冲击、剪切、碰撞、摩擦)等的机器。 (2)锤式粉碎机：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家用型饲料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

13、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。 (5)压磨式粉碎机：由各种磨轮与固定磨面的相对运动，对物料进行碾磨性粉碎的机器。 (6)铣削式粉碎机：通过铣齿旋转运动，对物料进行粉碎的机器。 2.气流粉碎机气流粉碎机是通过粉碎室内的喷嘴把压缩空气（或其他介质）形

14、成气流束变成速度能量，促使物料之间产生强烈的冲击、摩擦进行粉碎的机器。 3.研磨机研磨机是通过研磨体、头、球等介质的运动对物料进行研磨使物料研磨成超细度混合物的机器。它又分为： (1)球磨机：由瓷质球体或不锈钢球体为研磨介质的机器。 (2)乳钵研磨机：由立式磨头对乳钵的相对运动对物料进行研磨的机器。 (3)胶体磨：由成对磨体(面)的相对运动，对液固相物料进行研磨的机器。(4)低温粉碎机低温粉碎机是经低温(最低温度)处理，对物料进行粉碎的机器。1.7粉碎原理：粉碎方法主要有五种：(1)压碎。如图1.1-a所示，物料在两平面之间受到缓慢增长的压力作用而被粉碎。对于大块物料，第一步采用此法处理。挤压

15、粉碎适用于脆性物料，食品加工中常用的是对辊粉碎机，如对辊的线速度相等，则为纯粹的挤压过程。 (2)劈碎。如图1.1-b所示，物料受到楔状刀具的作用而被分裂。多用于脆性，韧性物料的破碎，能耗较低。 (3)剪碎。如图1.1-c所示，物料在两个破碎工作面间，如同承受载荷的那个支点(或多支点)梁，除了在外力作用点受劈外，还发生弯曲折断。多用于较大块的长或薄的硬脆性物。图1.1 物料粉碎方法示意图(4)击碎。如图1.1-d所示，物料在瞬间受到外来的冲击力而被破碎。冲击的方法较多，如在坚硬的表面上受到外来冲击体的打击，高速运动的机件冲击物料，高速运动的物料冲击到固定坚硬物体上，物料块之间的相互冲击等。此种

16、方法多用于脆性物料的粉碎，粉碎范围很大。 (5)磨碎。如图1.1-e所示，物料在两工作面或各种形状的研磨之间受到摩擦，剪切作用而被磨削成为细粒。多用于小块物料或韧性物料的粉碎。在粉碎操作上，所使用的粉碎方法应根据物料的物理性质，块粒大小以及需要粉碎的程度而定，实际操作时常常采用两种或两种以上的方法组合进行。1.7.1机械粉碎设备 (1)机械冲击式粉碎机机械冲击式粉碎机是指：利用围绕水平或垂直轴高速旋转的回转转子上的冲击组件(锤头、叶片、棒体等)对物料进行撞击,并使其在定子与转子间、物料颗粒与颗粒间产生高频度的相互强力冲击、剪切作用而粉碎的设备。这种粉碎机型式很多，按冲击组件的结构形式的不同有高

17、速锤式、高速棒式、高速刀片式等多种类型。按转子的布置方式可分为立式和卧式两种类型。其特点是粉碎比大。运转稳定。适合于中软硬度物料的粉碎。冲击式粉碎机借助于转子上锤头对物料的以50100m/s的高速打击而将其粉碎，处于定子和转子间隙处的物料被剪切和反弹到粉碎室内与后续飞来的颗粒相撞是粉碎过程反复进行。定子衬圈和转子端部锤刃之间形成强有力的高速湍流场其中产生强大压力变化可使物料受到交变应力而破碎和分散。粉碎成品颗粒细度和形态由转子上锤头的运动状态和定子间间隙来决定低速冲击可得细长的颗粒而高速冲击则易得物料结晶状态相同的颗粒。 (2)齿爪式粉碎机 齿爪式粉碎机可用于谷物等的粉碎。它主要由进料斗、动齿

18、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。齿爪式粉碎机由机体、进料斗、动齿盘转子、定齿盘、包角为360的环形筛网及出粉管等组成。如图1.21.喂料斗 2.定齿盘 3.进料管 4.机壳 5.电机架 6.主轴7.皮带轮 8.动齿盘 9.齿爪 10.筛片 11.出粉管图1.2 齿爪式粉碎机结构图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，

19、但噪声和粉尘比较大。国产齿爪式粉碎机有FFC型系列产品。 (3)涡轮式粉碎机 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。涡轮式粉碎机主要有T-400型和T-800型两种。 粉碎室内径分别为400mm和800mm配用动力11-30kw和30-75kw。生产率分别30800kg/h和1002500

20、kg/h。该粉碎机的特点是粉碎物温升比较低，适合于粉碎脱脂大豆、米、小麦粉、食盐、矿物质添加剂和颜料等。80%以上的粉碎物可以通过100-150目的筛孔。 (4)立式锤片粉碎机 立式锤片粉碎机是一种高效的超微粉碎设备，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。小型立式超微粉碎机主要由转子、粉碎盘、锤片、筛框、机体、供料装置及排料装置等组成。 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

21、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

22、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。 (5)卧式粉碎机这是一种水平轴、双室、气流分级式粉碎机，主要依靠冲击粉碎原理工作，在粉碎的同时能够进行分级和清除杂质。它是由水平轴上安设的两个串联的粉碎，分级室和风机组成。粉碎分级室由带撞击叶片的转子和定子衬套以及分级叶轮组成。第一二转子的叶片分别为30、40倾角旋转时形成风压而相应的第一、二分级轮为径向叶片，旋转时形成风阻，两者旋转时便形成旋循气流，使颗粒反复地受强烈的冲击、剪切、摩擦作用而粉碎。两串联的粉碎分级

23、室之间用隔环分隔，因第一、二级转子的圆周速度分别为50m/s、55m/s(第二转子直径大)故第二粉碎室粉碎力更强，成为细磨区，产品粒度达数微米。细粉随气流由风机排出机外捕集。此机的特点是采用两极串联粉碎装置，故粉碎效率高，能耗较低，产品粒度细，(平均粒径3100m),机内设有排渣装置,可将难予粉碎的杂质排出,故产品纯度高；负压操作，可减少粉尘对环境的污染。适用于莫氏硬度低于5级的物料，例如涂料、颜料、非金属矿、化工原料、农药等的微粉碎。第2章 总体方案的确定2.1基本内容1.根据粉碎原料的材料及尺寸要求，进行结构设计。2.喂料斗、定齿盘、动齿盘、齿爪、筛片的设计及各零部件和粉碎机整体的校核。3

24、.扁齿、圆齿、筛片磨损的分析、生产能力、功率的计算。4.总装备图中各零部件的安装，及零件的定位和配合公差等问题。2.2 饲料机的基本构成部件根据设计任务书的要求，本粉碎机具有结构紧凑简单、机体小、重量轻、粉碎效率高，耗能较低等特点，但是齿爪和筛网易损坏和磨损，工作可靠性较差，通用性差，噪音较大，常用于饲料粉碎等操作。粉碎室由筛网组合，动定齿盘组成，粉碎齿用螺栓固定在齿盘四周。更换筛网或齿爪时可开启操作门，筛网靠操作门自压紧，成独立的压紧机构。粉碎机工作时操作门被锁紧，保证机器在工作时操作门不能开启，以防事故的发生。动齿盘一个传动轴上，轴由轴承支撑，轴承两端用端盖密封，密闭空间内，加适量的润滑油

25、。轴依靠皮带轮带动。如图2.1所示。图2.1实物图饲料机由机体、进料斗、动齿盘转子、定齿盘、包角为360的环形筛网及出粉管等组成。定齿盘上有三圈定齿，齿的断面呈扁矩形；动齿盘上有四圈齿，其横截面是圆形或扁矩形。机体：机体由圆柱筒形外壁和支架部分组成，根据零件选材的一般原则，选用Q235为圆柱形筒的材料，Q235属于低碳钢，塑性、韧性优良，且经济性较好，可进行焊接；机壳与固定端盖采用4个均布联接安全可靠，便于拆装。 活动端盖与固定端盖通过销轴联接，二者以销轴为转动中心，旋转角度达180o，有利于粉碎机清理和机器检视拆装。钢材焊接性能的优劣决定于钢中的含碳量，一般是含碳量低的钢，其焊接性能优于含碳

26、量高的钢。因为机架的粗糙度要求不高，支架比较 牢固程度上，所以支架一般都是用焊接的方法进行加工的。支架选用30号钢，因其硬度、强度较高，且兼有较好的塑性和韧性，综合性能优良，能满足其工作要求，采用电动机安装在支架横拉杆上，支架焊接制造，为四角支撑。图2.2拆机示意图齿爪与转子间的间隙：不适当的齿爪与转子间的间隙会显著地降低生产效率和增加齿爪与转子的磨损，间隙过大，粉碎时间增加，不一定满足粒度要求，降低了生产率，但间隙太小，粉碎室容纳的物料少，增加功耗。2.3 饲料机的工作原理工作时，动齿盘上的齿在定齿盘齿的圆形轨迹线间运动。当物料沿喂料斗轴向喂入时，受到动、定齿和筛片的冲击、碰撞、摩擦及挤压作

27、用而被粉碎，同时受到动齿盘高速旋转形成的风压及扁齿与筛网的挤压作用，使符合成品粒度的粉粒体通过筛网排出机外，较粗的物料则继续受到撞击和摩擦，直到通过筛孔为止。2.4 主要工作部件2.4.1 动齿盘动齿盘是齿爪式粉碎机的主要工作部件，安装在主轴的左端，呈悬臂支承。动齿盘由转盘、圆齿、扁齿组成如图2.3所示。齿爪在动齿盘上交错排列，最里面的圆齿（4个）成为搅拌齿，第二层圆齿（4个）称为粗碎齿，第三圈圆齿（4个）称为细碎齿，最外层扁齿（4个）称为粉碎齿。在搅拌齿附近有两个用于拆卸的螺孔，便于用拨盘器拆卸动齿盘。 圆齿是饲料机进行粉碎的主要工作部件之一，圆齿材料为45号钢，采用螺纹联接在齿盘上，且齿顶

28、耐磨，齿根耐冲击，工作部分经热处理以提高硬度，增强使用寿命。 扁齿材料为45号钢，用沉头螺钉固定在动齿盘上。工作部分经热处理，以提高硬度，增加使用寿命。扁齿4个一组。动齿盘安装后应进行动，静平衡实验,其不平衡度在动齿盘上的最大直径上不应超过规定。扁齿和圆齿易磨损，应及时检查和更换，以保持粉碎机的工作性能和防止机器发生故障，引起事故。图2.3动齿盘2.4.2 定齿盘 定齿盘除了起到辅助粉碎的作用外，还可以减轻筛片负荷，避免饲料对筛片的直接撞击。根据资料，定齿盘对粉碎机的生产率影响不大，因此在粉碎大块饲料或定齿盘的齿爪被金属、石块损坏后，可以拆换定齿盘。 定齿盘采用灰铸铁铸造而成，固定在侧盖内壁上，分内中外三层，内层和中层为粗碎层，外层为细碎层。粉碎机内，外齿盘与左端盘铸造成一体。如图2.4所示。图2.4定齿盘2.4.3 筛网齿爪式粉碎机所用筛网为环型筛，它由筛圈、筛片、螺钉组成。使用时将筛片安装在两个筛圈之间，并用螺钉将筛片压紧，再装入机体内的筛托上。筛片已经标准化，用冷轧钢带冲孔而成。如图2.5所示。图2.5筛网2.5本章小结齿爪式粉碎机的基本构成部分，齿爪式粉碎机的工作原理，主要工作部件动齿盘、定齿盘、动齿爪，筛网的设计方案的确定。