2737 谷物磨粉机的设计与研究

2737 谷物磨粉机的设计与研究,谷物,磨粉机,设计,研究,钻研 UNIVERSITY本 科 毕 业 设 计题目： 谷物磨粉机的设计与研究 学 院：工学院姓 名：XXX学 号：XXX专 业：机械设计制造及其自动化年 级：四年级指导教师：XXX 职 称：教授 二一二 年 五 月 I摘要随着食品工业的发展，以及市场需求的变化，近年来我国的磨粉机层出不穷。专用的食品加工用的磨粉机从无到有、从少到多有了长足的发展。现今市场上有专用加工一种农作物的磨粉机，也有可加工多种农作物的磨粉机。各种各样的磨粉机，从大型的到小型的，名目繁多。磨粉机的工作原理也不一样，有的是用刀片切削的方式进行粉碎，也有的用磨盘进行磨碎，也有的先用一机构进行切碎再进行磨粉。经过我的现场的了解和对市场上各种磨粉机的探究，市场上的磨粉机主要是大型商用磨粉机和超小型磨粉机，没有一种是中型磨粉机。这对需要中小型磨粉机的用户来说，没有合适的产品供其选择。在这里我针对这种情况，设计了一款中型磨粉机，非常适合小型加工厂的使用。可磨多种谷物，如大米、麦子等。我所设计的磨粉机的工作原理是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。本机的工作效率高，既适合小型面粉厂又适合家庭。本设计利用Auto CAD软件绘制相关的图纸。本设计的主要特点在于所设计的机构简单，实用性强，便于加工。其所用的材料便宜，所以本机的制造成本很低。本设计所设计的磨粉机具有成本低，效率高的特点。关键词：磨粉机、辊式、谷物AbstractIIAlong with the development of food industry, and the change of market demand, in recent years Chinas grinding machine are endless. Special food processing with a mill from scratch, from a limited amount has developed rapidly. On the market today to have special processing a crop of grinding machine, also have a variety of crops can be processed the grinding machine. All kinds of grinding machine, from large to small, various kinds. The working principle of grinding machine is different also, have a plenty of with a blade cutting way pieces, and also some micropipette grinding with on, also some use first a mechanism to cut up grinding. After my site to the understanding of the market and the mill of the inquiry, in the market grinding machine Lord if large commercial grinding machine and mini mill, no one is medium mill. The need to small and medium mill of users, not suitable products for their choice. Here I in this kind of situation, designed a medium-sized grinding machine, very suitable for the use of small processing plant. Can whet a variety of grains, such as rice, wheat, etc. I designed by grinding machine working principle is to use a pair of flat buy such as track not constant speed at the rotation teeth roll (or light roller) to shear, extrusion, grinding (or extrusion and grinding) methods will material crushing. This machine is of high working efficiency, and is suitable for both small flour factories and suitable for home. This design using Auto CAD software rendering the relevant drawings. This design is the main characteristics of the design of simple structure, practical strong, facilitate processing. It used materials cheap, so the machine manufacturing cost is very low. The design of the milling machine has the design cost is low, the efficiency high characteristic. Key words: mill, roller type, graini目录1 绪论 .11.1 引言 .11.2 适用范围及特点 .12 设计方案的确定和关键技术的解决方法 .22.1 总体结构与主要工作部分 .22.1.1 机架 .22.1.2 外形 .22.1.3 与机架有关的部分 .22.1.4 磨辊及其支承、清理与调平 .32.1.5 喂料辊及其有关尺寸参数的确定 .42.2 传动系统 .62.2.1 快辊拖动 .62.2.2 辊间传动 .72.2.3 喂料辊传动 .82.2.4 传动示意图 .82.3 控制系统 .92.3.1 传感机构 .92.3.2 喂料调节机构 .102.3.3 离合轧 轧调机构 .112.3.4 过载冲击问题 .122.4 卸料方式 .132.5 棘轮微调问题 .132.6 磨辊的生产率 .133 本机工作原理与操作方法 .143.1 工作原理 .143.2 操作方法 .144 本机的结构特点与先进性 .155 本机的特征 .166 计算部分 .176.1 动力计算、选配电机 .176.2 传动设计 .176.2.1 三角带传动设计 .176.2.2 齿轮减速箱部分的设计 .196.2.3 同步带传动设计 .236.3 磨辊受力分析 .246.3.1 磨辊轴的结构设计 .246.3.2 磨辊受力分析 .246.4 磨辊轴的校核 .276.5 轴承的选用与校核 .306.6 关于传感机构的计算 .316.7 喂料调节机构的计算 .326.8 离合轧 轧调机构的计算 .35ii参考文献 .39致谢 .4011 绪论1.1 引言我国粮食加工机具的发明和使用很早，片式石磨和石碾已有两千年的历史，在晋代以后水磨，水碾就有了发展。在我国西北地区，还发现锥式石磨，和现代的锥式磨粉机很相似。这说明了我国古代劳动人民的勤劳和智慧。目前，随着农业机械化的飞速发展，我国农村粮食加工作业也有了一个新的发展，基本上都是用上了磨粉机。当前，我国农村所使用的磨粉机有：小型对辊磨、锥磨、片磨和粉碎机。从使用情况来看，对辊磨由于具有产量高、电耗低、调节灵敏方便、稳定可靠等 。1但是有时候小型磨粉机满足不了在短时间内完成比较大的工作量，这时使用大型磨粉机又没必要，我们针对这一情况设计出了一款中小型磨粉机来满足这个需求。本机的生产成本比小型磨粉机略高，但是其效率却更高，能更好的满足用户的需求。1.2 适用范围及特点本产品适用于本产品适用于小型面粉及家庭的粮食加工厂，可从前道皮磨用到心磨。其工作效率高，生产成本低廉，结构简单，便于操作。用户可以自行更换部分简单的零部件。2 设计方案的确定和关键技术的解决方法22.1 总体结构与主要工作部分2.1.1 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 。2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。2.1.2 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2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。2.1.3 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Q235 钢板制造，下磨门和下撑挡用铰支轴连接，与上3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Q235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。2.1.4 磨辊及其支承、清理与调平磨辊：由于磨辊的转速高，承受的压力大，所以制造磨辊辊体的材料，应具有适当的硬度、强度、韧性和耐磨性、并且能在其表面上进行拉丝。此外，还应具有足够的导热性能，在工作过程中可以将产生的热量传递给周围介质，使辊体本身的温度不致过高。辊体表面质量对研磨工艺效果有直接影响，因此3要求辊体工作表面硬度均匀，不得有夹砂、气孔、为了满足上述要求，辊体采用双层金属以离心浇铸的方法制成。外层为硬度很高的白口合金铸铁，纯白口深度为辊体直径的813%，硬度为肖氏6678个硬度单位，其化学成分含有：碳、矽、锰、磷、硫、铬、镍、钼、铜等元素。近几年来，又研究试制成功了钒钛合金辊，经过试用，其主要性能优于铬镍钼合金辊 。上述两种合金4辊的内层，均为灰口铸铁，以提高辊体强度并便于机械加工。所以：辊体是空心的，外层为激冷低合金白口耐磨铸铁，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。1 2 图1磨辊 11辊轴 2辊体对于负荷较小的小型磨粉机，一般采用剖分式轴承（轴瓦）便于磨辊的装拆。滑动轴承承受磨辊振动和冲击载荷的能力强，寿命长，径向尺寸小，易于在机架上安装，装拆方便；但磨损严重，机械效率低，在润滑状况较差的情况下，配合精度低，难以保证辊间轧距的稳定性，润滑油易污染物料性，润滑油易污染物料。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，本机选用深沟球轴承。此轴5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，慢辊轴承座固定在轴承臂上，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。调平问题：本机采用轴承臂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。42.1.5 喂料辊及其有关尺寸参数的确定2.1.5.1 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。2.1.5.2 辊径的确定：根据经验数据，定量辊直径为89mm，分流辊直径为7090mm，初定一辊径，再通过相关资料显示，最终得出两个辊径都为89mm，壁厚为6mm，它的线重量为12.2kg/m。2.1.5.3 齿形的确定根据小型制粉厂在生产标准粉时，每厘米齿数多少的选择应为：前路皮磨56牙/厘米，后路皮磨910牙厘米，心磨系统 1012牙厘米，所以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 。磨1齿角度: 磨齿角度是指磨齿两个斜面的夹角,如下图所示：图2磨齿的钝角与锋角 1AB与AC是磨齿的两个斜边，夹角BAC 就是磨齿的角，由于制粉工艺的需要，磨齿两个斜面的形状是不对称的，见上图（磨辊断面示意图）。窄面AC称为锋面，它与磨辊中心到齿顶连线的夹角，即CAO叫锋角；宽面AB称为钝面，它与磨辊中心到齿顶连线的夹角，即BAO叫钝角。在生产实践中，对于齿角和接触角的选择原则，可大概归纳如下：(1)要求多出粉，麸片大，应选择较大的齿角，尤其是较大的接触角。在加工硬麦、陈麦和干麦时，更应选择较大的接触角。(2)要求既出面粉，又提麦心，应选择较小的磨齿角度，并应配合较大的流量。在加工软麦和水分大的小麦时，更应选择较小的接触角。(3)要求刮净后路麸皮，保持较大麸片，应选择较大的磨齿接触角。(4)为了提高前路流量，降低动力消耗，可选择较小的接触角 。1根据上述原则: 磨齿角度为100，钝角为65 ，锋角为35 。2.1.5.4 喂料轨迹及物料入磨速度5喂料机构的示意图如下图所示，假设物料在分流辊的抛料点M切向离开，此时物料的速度V与分流辊 相等，且忽略空气阻力，即 ，在fVfrfV抛料点M 处，分流辊对物料沿径向的支反力N为: fmasing2N图3喂料机构示意图 21喂料门 2定量辊 3导料板 4 分流辊 5慢辊 6快辊而此时物料即将抛出，即N=0则 grasinf2设M点距分流辊中心水平线的垂直高度为 ,则 为：Ahgvrasinrfff 22Ah建立直角坐标系XMY，将初速 沿坐标轴分解得：fVavfyxcosin物料轨迹方程 设从分流辊抛料点M到慢辊上物料的下21gtvyx6落点之间的垂直距离为H，令 ，得物料的运动时间 t为：Hy， gvty2物料的入磨速度 为：TgHvgtvyxyx 222 为了提高磨粉机的产量，希望物料的入磨速度 应尽可能接近慢辊的线速T度，而入磨速度 由分流辊线速度 和分流辊与慢辊之间的垂直距离H 决定，TvfV由于 和H的提高都受到限制，在实际设计过程中主要考虑较佳的喂料轨迹，fV而不追求高的入磨速度 。2对于平置磨辊和倾角小于15的斜置磨辊，喂料机构能直接将物料准确地送入两辊轧区；对于倾角大于15的斜置磨辊，则只能要求喂料物料落在慢辊的表面，且不能先与快辊表面接触，以减少物料的飞溅。或者在喂料流的方向设置弧形导流板，将物料导入轧区附近，导流板需能根据轧区位置的变化进行调节。2.2 传动系统2.2.1 快辊拖动快辊是由电机通过带传动的，快辊的转速要求在450600r/min，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550r/min。快慢辊的转速比为62.5，快辊与喂料辊剪得转速比为2.75。2.2.2 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。7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，链传动，扭矩臂差动传动及双面同步齿形带传动 。 7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：和其他机械传动相比，齿轮传动的主要优点是：工作可靠，使用寿命长；瞬间传动比为常数；传动效率高，传动精度高，结构紧凑，功率和速度适用范围很广。但是高精度的齿轮的成本很高；当精度低时，振动和噪声较大；不适用于轴间距较大的传动 。 8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。但是，它存 在 很 多 缺 陷 ， 寿 命 短 ， 不 耐 磨 ， 齿 剥 离 现象 严 重 ， 啮 合 不 良 等 等 。 由 于 齿 剥 离 现 象 严 重 ， 会 导 致 整 个 机 器 的 传 动 产 生重 大 影 响 ， 很 可 能 会 酿 成 生 产 事 故 ， 安 全 隐 患 较 大 。综上所述， 本机辊间传动采用齿轮减速箱传动。2.2.3 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8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。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，单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。2.2.4 传动示意图图4传动示意图2.3 控制系统2.3.1 传感机构目前，国内外传感机构基本上有以下几种：9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。综合考虑上述各种传感机构，本机所用的传感机构自我设计。其目的是为了达到结构简单，性价比高。图5传感机构示意图该机构的工作原理为：感应铁片与与之相连的轴焊接在一起，物料压在铁片上面，弹簧的拉力略大于铁片所受到的重力，当由物料进入时，感应铁片就会受到物料重力的影响转动，这时传动杆就会转动，当传动螺杆没有转动时与螺套连接的部分就不会左右移动，这时慢辊与快辊是分开的，防止产生空转，使得快辊与慢辊直接摩擦从而降低其寿命。当感应铁片带动传动螺杆转动时，螺套就会向右移动，这时快慢辊合在一起，开始研磨的工作。2.3.2 喂料调节机构料门调节机构有以下几种：1.手动喂料调节机构：10结构简单，易于随时根据实际情况改进，价格低廉。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。所以在能够实现其功能的情况下，使用这种结构。2.气、液压连动喂料调节机构：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.电控制喂料调节机构：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，本机选用手动喂料调节机构。图6喂料调节机构示意图该机构的工作原理为：通过转动螺套使与之配合的螺杆上下移动，螺杆与杆1之间焊接，杆1与辊A焊接，杆1带着辊A绕着铰链转动，这时AB两辊之间的距离就会改变，从而达到改变调节喂料的速度的目的。2.3.3 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。11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。但是这种离合扎价格太高不适用于本机。综合考虑以上几种机构，本机采用手动离合扎，该离合扎结构简单，操作方面，换辊也方便。价格低廉，性价比比较高。该机构的机构图如下：图7扎调机构示意图该机构的工作原理为：螺杆1与螺套配合，通过转动螺杆使得螺套左右移动，与螺套相连接的下面的部分就可以实现左右移动，从而实现磨辊的水平方向上的移动；上螺杆与下螺杆的螺距一样的，这样就可以实现轴承臂的上下移动，从而使磨辊实现竖直方向上的移动,棘轮爪手柄转动一圈，扎距变化量为0.058mm ，这样可以达到微调的目的。综上，该机构可以很好的实现两磨辊2之间的距离的改变。122.3.4 过载冲击问题本机的过载保护依靠弹簧盒。当物料过载时轴承向下通过轴承臂向下压，这时弹簧通过垫片向下压弹簧盒，弹簧盒中的弹簧收缩致使轴承臂可以向下运动，这样的话就可以避免过载问题的出现。2.4 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， 磨粉机就必须安装的要高一些，这样的话机体的总体积就会很大。而磨膛吸料可以把磨粉机的外壳做的小一些，但是相应的会增加机器的成本。本机的卸料方式为：自流卸料。这样的话可以大大减小本机的生产成本，有利于本机的市场开发等方面的进行。2.5 棘轮微调问题当棘轮控制杆通过杠杆调节棘轮套筒时，棘轮套筒就会转动。而棘轮套筒中的两根螺杆的螺距是不一样的。棘轮套筒转动一圈，下面的螺杆就会向上或向下移动0.058mm。这样的话就可以达到微调的目的了。2.6 磨辊的生产率根据物料在粉碎区的运动分析知，物料相对于慢辊静止，而被快辊剪切刮开。在保证粉碎效果的前提下，最理想的状态是：小麦被剪切刮开后，其纵向截面完全布满慢辊表面，此时的小麦通过量即为磨辊的理论生产率。若小麦的平均粒重为0.03g，小麦的纵向面积为 ，慢滚的转速为220r/min，则每厘2cm65米辊长的生产率为 ，可以以这个值来计算接料筒容积 。in.c/kg5.0 2133 本机工作原理与操作方法3.1 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， 通过自流卸料方式被排出机外。3.2 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，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，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。144 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。磨辊传动采用直齿齿轮和带轮传动，这样的话，其结构简单、紧凑。喂料辊离合器采用了自动传感装置。这样的话，可以很方便的实现空滚不会产生磨辊现象，更好的保护磨辊。本机的第一级传动电机到大皮带轮，采用B型三角带，两个喂料辊间采用直齿齿轮，轧距调节机构采用水平竖直两个方向上的调整，尤其是竖直方向上可以实现微调。所以说本机是一台先进的磨粉机。155 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、电动机的功率较大，生产效率高；3、磨辊传动采用平皮带或三角皮带；4、磨辊传动采用齿轮传动；5、采用深沟球轴承，消耗润滑剂少，易于维护，噪声小；6、采用玻璃钢整体外壳结构，密闭性好，噪音小。166 计算部分6.1 动力计算、选配电机由公式：N d=（61）iqbDnmk194809:机械传动轴承损失总效率dicn1:快辊转速，550r/min;q:单位辊长上的压力，以实验取值为15kg/cm ；10b:辊长度，350mmD:磨辊直径，250mm;:物料与快辊的摩擦系数，0.43；k：物料与慢辊间的摩擦系数，0.49mi：快辊与慢辊的速比，2.5；：轴承效率，0.98；c：齿轮效率，0.98；i：三角带效率， 0.96dNd ：电机功率。代入数值，N d =9.41kW。根据N d，选Y系列电机Y160M-4(11kW) 1其同步转速为1500r/min,满载转速为1460r/min。6.2 传动设计6.2.1 三角带传动设计由于电机的功率9.4kW，快辊的转速为550r/min; 计划采用额定转速为1460r/min异步电动机带动并采用三角胶带传动。根据以9.4kW 功率从表45，查出可采用B或C 型三角带，并采用轮槽角=38的带轮。由表46查出电机带轮直径 =225mm 。所以带轮直径1D62D17，取580mm。m3.579201462Dn因工作载荷平稳，取 ,1.Ak计算功率： （60.35kW9.4dcNP2）选带型号：选B型三角胶带验算带速，v = 在15-25m/s 的范围内 。)16/(1nD,s/m2.712初定中心距：2（D 1+D2） ha215.02 (225+580) 0)8(取 800mm (452.751610) 初算带长：L + 2/ （6am3）m5.40/)(12D7由图11.43.90L取 基准长度150L实际中心距：（6284mmDL4）452.75mm ;1.926a0小轮包角： （657801125）求带根数带速： （6s/m2.7106nDv6）传动比： 65.42i带根数：由表11.9 8;kW4.0P表11.7 9表11.12 87.1L18（63.207.19546.0 LckPz7）取 3z求轴上载荷：张紧力： （6N13.855.202qvkvzFc8）轴上载荷： .0sin10ZQ（69）6.2.2 齿轮减速箱的设计项目 电机 快辊 慢辊功率（kW） 11 9.94 9.74转速（ r/min） 1460 550 220转矩（Nm） 71.95 172.59 422.8效率 0.95 0.96注：选择齿轮材料：小齿轮-40Cr, 大齿轮-45，表1齿面接触疲劳强度计算：（1）初步计算：转矩： （6Nm59.7205.916nPT10）齿宽系数： 表12.13 ，取1db8.0d接触疲劳极限：由图 取 ，C17.2MP71limH；MPa5802limH初步计算的许用接触应力： ,.limHa639011；P529li2H.值 取 ， （表12.16 ）dA8dA8初步计算的小齿轮直径：（63211uTHd81911）其中 为速比，5.2u取 ；147.8dmd150初步齿宽： 9db（2）校核计算：圆周速度v: ; （6s/106nv3.412）精度等级：由表12.6 ，取为8级精度。齿数z和模数m：初取 31z取 ；,.2750752z；1/zd UNIVERSITY本 科 毕 业 设 计题目： 谷物磨粉机的设计与研究 学 院：工学院姓 名：XXX学 号：XXX专 业：机械设计制造及其自动化年 级：四年级指导教师：XXX 职 称：教授 二一二 年 五 月 I摘要随着食品工业的发展，以及市场需求的变化，近年来我国的磨粉机层出不穷。专用的食品加工用的磨粉机从无到有、从少到多有了长足的发展。现今市场上有专用加工一种农作物的磨粉机，也有可加工多种农作物的磨粉机。各种各样的磨粉机，从大型的到小型的，名目繁多。磨粉机的工作原理也不一样，有的是用刀片切削的方式进行粉碎，也有的用磨盘进行磨碎，也有的先用一机构进行切碎再进行磨粉。经过我的现场的了解和对市场上各种磨粉机的探究，市场上的磨粉机主要是大型商用磨粉机和超小型磨粉机，没有一种是中型磨粉机。这对需要中小型磨粉机的用户来说，没有合适的产品供其选择。在这里我针对这种情况，设计了一款中型磨粉机，非常适合小型加工厂的使用。可磨多种谷物，如大米、麦子等。我所设计的磨粉机的工作原理是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。本机的工作效率高，既适合小型面粉厂又适合家庭。本设计利用Auto CAD软件绘制相关的图纸。本设计的主要特点在于所设计的机构简单，实用性强，便于加工。其所用的材料便宜，所以本机的制造成本很低。本设计所设计的磨粉机具有成本低，效率高的特点。关键词：磨粉机、辊式、谷物AbstractIIAlong with the development of food industry, and the change of market demand, in recent years Chinas grinding machine are endless. Special food processing with a mill from scratch, from a limited amount has developed rapidly. On the market today to have special processing a crop of grinding machine, also have a variety of crops can be processed the grinding machine. All kinds of grinding machine, from large to small, various kinds. The working principle of grinding machine is different also, have a plenty of with a blade cutting way pieces, and also some micropipette grinding with on, also some use first a mechanism to cut up grinding. After my site to the understanding of the market and the mill of the inquiry, in the market grinding machine Lord if large commercial grinding machine and mini mill, no one is medium mill. The need to small and medium mill of users, not suitable products for their choice. Here I in this kind of situation, designed a medium-sized grinding machine, very suitable for the use of small processing plant. Can whet a variety of grains, such as rice, wheat, etc. I designed by grinding machine working principle is to use a pair of flat buy such as track not constant speed at the rotation teeth roll (or light roller) to shear, extrusion, grinding (or extrusion and grinding) methods will material crushing. This machine is of high working efficiency, and is suitable for both small flour factories and suitable for home. This design using Auto CAD software rendering the relevant drawings. This design is the main characteristics of the design of simple structure, practical strong, facilitate processing. It used materials cheap, so the machine manufacturing cost is very low. The design of the milling machine has the design cost is low, the efficiency high characteristic. Key words: mill, roller type, graini目录1 绪论 .11.1 引言 .11.2 适用范围及特点 .12 设计方案的确定和关键技术的解决方法 .22.1 总体结构与主要工作部分 .22.1.1 机架 .22.1.2 外形 .22.1.3 与机架有关的部分 .22.1.4 磨辊及其支承、清理与调平 .32.1.5 喂料辊及其有关尺寸参数的确定 .42.2 传动系统 .62.2.1 快辊拖动 .62.2.2 辊间传动 .72.2.3 喂料辊传动 .82.2.4 传动示意图 .82.3 控制系统 .92.3.1 传感机构 .92.3.2 喂料调节机构 .102.3.3 离合轧 轧调机构 .112.3.4 过载冲击问题 .122.4 卸料方式 .132.5 棘轮微调问题 .132.6 磨辊的生产率 .133 本机工作原理与操作方法 .143.1 工作原理 .143.2 操作方法 .144 本机的结构特点与先进性 .155 本机的特征 .166 计算部分 .176.1 动力计算、选配电机 .176.2 传动设计 .176.2.1 三角带传动设计 .176.2.2 齿轮减速箱部分的设计 .196.2.3 同步带传动设计 .236.3 磨辊受力分析 .246.3.1 磨辊轴的结构设计 .246.3.2 磨辊受力分析 .246.4 磨辊轴的校核 .276.5 轴承的选用与校核 .306.6 关于传感机构的计算 .316.7 喂料调节机构的计算 .326.8 离合轧 轧调机构的计算 .35ii参考文献 .39致谢 .4011 绪论1.1 引言我国粮食加工机具的发明和使用很早，片式石磨和石碾已有两千年的历史，在晋代以后水磨，水碾就有了发展。在我国西北地区，还发现锥式石磨，和现代的锥式磨粉机很相似。这说明了我国古代劳动人民的勤劳和智慧。目前，随着农业机械化的飞速发展，我国农村粮食加工作业也有了一个新的发展，基本上都是用上了磨粉机。当前，我国农村所使用的磨粉机有：小型对辊磨、锥磨、片磨和粉碎机。从使用情况来看，对辊磨由于具有产量高、电耗低、调节灵敏方便、稳定可靠等 。1但是有时候小型磨粉机满足不了在短时间内完成比较大的工作量，这时使用大型磨粉机又没必要，我们针对这一情况设计出了一款中小型磨粉机来满足这个需求。本机的生产成本比小型磨粉机略高，但是其效率却更高，能更好的满足用户的需求。1.2 适用范围及特点本产品适用于本产品适用于小型面粉及家庭的粮食加工厂，可从前道皮磨用到心磨。其工作效率高，生产成本低廉，结构简单，便于操作。用户可以自行更换部分简单的零部件。2 设计方案的确定和关键技术的解决方法22.1 总体结构与主要工作部分2.1.1 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 。2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。2.1.2 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2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。2.1.3 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Q235 钢板制造，下磨门和下撑挡用铰支轴连接，与上3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Q235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。2.1.4 磨辊及其支承、清理与调平磨辊：由于磨辊的转速高，承受的压力大，所以制造磨辊辊体的材料，应具有适当的硬度、强度、韧性和耐磨性、并且能在其表面上进行拉丝。此外，还应具有足够的导热性能，在工作过程中可以将产生的热量传递给周围介质，使辊体本身的温度不致过高。辊体表面质量对研磨工艺效果有直接影响，因此3要求辊体工作表面硬度均匀，不得有夹砂、气孔、为了满足上述要求，辊体采用双层金属以离心浇铸的方法制成。外层为硬度很高的白口合金铸铁，纯白口深度为辊体直径的813%，硬度为肖氏6678个硬度单位，其化学成分含有：碳、矽、锰、磷、硫、铬、镍、钼、铜等元素。近几年来，又研究试制成功了钒钛合金辊，经过试用，其主要性能优于铬镍钼合金辊 。上述两种合金4辊的内层，均为灰口铸铁，以提高辊体强度并便于机械加工。所以：辊体是空心的，外层为激冷低合金白口耐磨铸铁，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。1 2 图1磨辊 11辊轴 2辊体对于负荷较小的小型磨粉机，一般采用剖分式轴承（轴瓦）便于磨辊的装拆。滑动轴承承受磨辊振动和冲击载荷的能力强，寿命长，径向尺寸小，易于在机架上安装，装拆方便；但磨损严重，机械效率低，在润滑状况较差的情况下，配合精度低，难以保证辊间轧距的稳定性，润滑油易污染物料性，润滑油易污染物料。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，本机选用深沟球轴承。此轴5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，慢辊轴承座固定在轴承臂上，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。调平问题：本机采用轴承臂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。42.1.5 喂料辊及其有关尺寸参数的确定2.1.5.1 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。2.1.5.2 辊径的确定：根据经验数据，定量辊直径为89mm，分流辊直径为7090mm，初定一辊径，再通过相关资料显示，最终得出两个辊径都为89mm，壁厚为6mm，它的线重量为12.2kg/m。2.1.5.3 齿形的确定根据小型制粉厂在生产标准粉时，每厘米齿数多少的选择应为：前路皮磨56牙/厘米，后路皮磨910牙厘米，心磨系统 1012牙厘米，所以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 。磨1齿角度: 磨齿角度是指磨齿两个斜面的夹角,如下图所示：图2磨齿的钝角与锋角 1AB与AC是磨齿的两个斜边，夹角BAC 就是磨齿的角，由于制粉工艺的需要，磨齿两个斜面的形状是不对称的，见上图（磨辊断面示意图）。窄面AC称为锋面，它与磨辊中心到齿顶连线的夹角，即CAO叫锋角；宽面AB称为钝面，它与磨辊中心到齿顶连线的夹角，即BAO叫钝角。在生产实践中，对于齿角和接触角的选择原则，可大概归纳如下：(1)要求多出粉，麸片大，应选择较大的齿角，尤其是较大的接触角。在加工硬麦、陈麦和干麦时，更应选择较大的接触角。(2)要求既出面粉，又提麦心，应选择较小的磨齿角度，并应配合较大的流量。在加工软麦和水分大的小麦时，更应选择较小的接触角。(3)要求刮净后路麸皮，保持较大麸片，应选择较大的磨齿接触角。(4)为了提高前路流量，降低动力消耗，可选择较小的接触角 。1根据上述原则: 磨齿角度为100，钝角为65 ，锋角为35 。2.1.5.4 喂料轨迹及物料入磨速度5喂料机构的示意图如下图所示，假设物料在分流辊的抛料点M切向离开，此时物料的速度V与分流辊 相等，且忽略空气阻力，即 ，在fVfrfV抛料点M 处，分流辊对物料沿径向的支反力N为: fmasing2N图3喂料机构示意图 21喂料门 2定量辊 3导料板 4 分流辊 5慢辊 6快辊而此时物料即将抛出，即N=0则 grasinf2设M点距分流辊中心水平线的垂直高度为 ,则 为：Ahgvrasinrfff 22Ah建立直角坐标系XMY，将初速 沿坐标轴分解得：fVavfyxcosin物料轨迹方程 设从分流辊抛料点M到慢辊上物料的下21gtvyx6落点之间的垂直距离为H，令 ，得物料的运动时间 t为：Hy， gvty2物料的入磨速度 为：TgHvgtvyxyx 222 为了提高磨粉机的产量，希望物料的入磨速度 应尽可能接近慢辊的线速T度，而入磨速度 由分流辊线速度 和分流辊与慢辊之间的垂直距离H 决定，TvfV由于 和H的提高都受到限制，在实际设计过程中主要考虑较佳的喂料轨迹，fV而不追求高的入磨速度 。2对于平置磨辊和倾角小于15的斜置磨辊，喂料机构能直接将物料准确地送入两辊轧区；对于倾角大于15的斜置磨辊，则只能要求喂料物料落在慢辊的表面，且不能先与快辊表面接触，以减少物料的飞溅。或者在喂料流的方向设置弧形导流板，将物料导入轧区附近，导流板需能根据轧区位置的变化进行调节。2.2 传动系统2.2.1 快辊拖动快辊是由电机通过带传动的，快辊的转速要求在450600r/min，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550r/min。快慢辊的转速比为62.5，快辊与喂料辊剪得转速比为2.75。2.2.2 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。7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，链传动，扭矩臂差动传动及双面同步齿形带传动 。 7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：和其他机械传动相比，齿轮传动的主要优点是：工作可靠，使用寿命长；瞬间传动比为常数；传动效率高，传动精度高，结构紧凑，功率和速度适用范围很广。但是高精度的齿轮的成本很高；当精度低时，振动和噪声较大；不适用于轴间距较大的传动 。 8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。但是，它存 在 很 多 缺 陷 ， 寿 命 短 ， 不 耐 磨 ， 齿 剥 离 现象 严 重 ， 啮 合 不 良 等 等 。 由 于 齿 剥 离 现 象 严 重 ， 会 导 致 整 个 机 器 的 传 动 产 生重 大 影 响 ， 很 可 能 会 酿 成 生 产 事 故 ， 安 全 隐 患 较 大 。综上所述， 本机辊间传动采用齿轮减速箱传动。2.2.3 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8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。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，单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。2.2.4 传动示意图图4传动示意图2.3 控制系统2.3.1 传感机构目前，国内外传感机构基本上有以下几种：9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。综合考虑上述各种传感机构，本机所用的传感机构自我设计。其目的是为了达到结构简单，性价比高。图5传感机构示意图该机构的工作原理为：感应铁片与与之相连的轴焊接在一起，物料压在铁片上面，弹簧的拉力略大于铁片所受到的重力，当由物料进入时，感应铁片就会受到物料重力的影响转动，这时传动杆就会转动，当传动螺杆没有转动时与螺套连接的部分就不会左右移动，这时慢辊与快辊是分开的，防止产生空转，使得快辊与慢辊直接摩擦从而降低其寿命。当感应铁片带动传动螺杆转动时，螺套就会向右移动，这时快慢辊合在一起，开始研磨的工作。2.3.2 喂料调节机构料门调节机构有以下几种：1.手动喂料调节机构：10结构简单，易于随时根据实际情况改进，价格低廉。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。所以在能够实现其功能的情况下，使用这种结构。2.气、液压连动喂料调节机构：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.电控制喂料调节机构：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，本机选用手动喂料调节机构。图6喂料调节机构示意图该机构的工作原理为：通过转动螺套使与之配合的螺杆上下移动，螺杆与杆1之间焊接，杆1与辊A焊接，杆1带着辊A绕着铰链转动，这时AB两辊之间的距离就会改变，从而达到改变调节喂料的速度的目的。2.3.3 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。11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。但是这种离合扎价格太高不适用于本机。综合考虑以上几种机构，本机采用手动离合扎，该离合扎结构简单，操作方面，换辊也方便。价格低廉，性价比比较高。该机构的机构图如下：图7扎调机构示意图该机构的工作原理为：螺杆1与螺套配合，通过转动螺杆使得螺套左右移动，与螺套相连接的下面的部分就可以实现左右移动，从而实现磨辊的水平方向上的移动；上螺杆与下螺杆的螺距一样的，这样就可以实现轴承臂的上下移动，从而使磨辊实现竖直方向上的移动,棘轮爪手柄转动一圈，扎距变化量为0.058mm ，这样可以达到微调的目的。综上，该机构可以很好的实现两磨辊2之间的距离的改变。122.3.4 过载冲击问题本机的过载保护依靠弹簧盒。当物料过载时轴承向下通过轴承臂向下压，这时弹簧通过垫片向下压弹簧盒，弹簧盒中的弹簧收缩致使轴承臂可以向下运动，这样的话就可以避免过载问题的出现。2.4 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， 磨粉机就必须安装的要高一些，这样的话机体的总体积就会很大。而磨膛吸料可以把磨粉机的外壳做的小一些，但是相应的会增加机器的成本。本机的卸料方式为：自流卸料。这样的话可以大大减小本机的生产成本，有利于本机的市场开发等方面的进行。2.5 棘轮微调问题当棘轮控制杆通过杠杆调节棘轮套筒时，棘轮套筒就会转动。而棘轮套筒中的两根螺杆的螺距是不一样的。棘轮套筒转动一圈，下面的螺杆就会向上或向下移动0.058mm。这样的话就可以达到微调的目的了。2.6 磨辊的生产率根据物料在粉碎区的运动分析知，物料相对于慢辊静止，而被快辊剪切刮开。在保证粉碎效果的前提下，最理想的状态是：小麦被剪切刮开后，其纵向截面完全布满慢辊表面，此时的小麦通过量即为磨辊的理论生产率。若小麦的平均粒重为0.03g，小麦的纵向面积为 ，慢滚的转速为220r/min，则每厘2cm65米辊长的生产率为 ，可以以这个值来计算接料筒容积 。in.c/kg5.0 2133 本机工作原理与操作方法3.1 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， 通过自流卸料方式被排出机外。3.2 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，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，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。144 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。磨辊传动采用直齿齿轮和带轮传动，这样的话，其结构简单、紧凑。喂料辊离合器采用了自动传感装置。这样的话，可以很方便的实现空滚不会产生磨辊现象，更好的保护磨辊。本机的第一级传动电机到大皮带轮，采用B型三角带，两个喂料辊间采用直齿齿轮，轧距调节机构采用水平竖直两个方向上的调整，尤其是竖直方向上可以实现微调。所以说本机是一台先进的磨粉机。155 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、电动机的功率较大，生产效率高；3、磨辊传动采用平皮带或三角皮带；4、磨辊传动采用齿轮传动；5、采用深沟球轴承，消耗润滑剂少，易于维护，噪声小；6、采用玻璃钢整体外壳结构，密闭性好，噪音小。166 计算部分6.1 动力计算、选配电机由公式：N d=（61）iqbDnmk194809:机械传动轴承损失总效率dicn1:快辊转速，550r/min;q:单位辊长上的压力，以实验取值为15kg/cm ；10b:辊长度，350mmD:磨辊直径，250mm;:物料与快辊的摩擦系数，0.43；k：物料与慢辊间的摩擦系数，0.49mi：快辊与慢辊的速比，2.5；：轴承效率，0.98；c：齿轮效率，0.98；i：三角带效率， 0.96dNd ：电机功率。代入数值，N d =9.41kW。根据N d，选Y系列电机Y160M-4(11kW) 1其同步转速为1500r/min,满载转速为1460r/min。6.2 传动设计6.2.1 三角带传动设计由于电机的功率9.4kW，快辊的转速为550r/min; 计划采用额定转速为1460r/min异步电动机带动并采用三角胶带传动。根据以9.4kW 功率从表45，查出可采用B或C 型三角带，并采用轮槽角=38的带轮。由表46查出电机带轮直径 =225mm 。所以带轮直径1D62D17，取580mm。m3.579201462Dn因工作载荷平稳，取 ,1.Ak计算功率： （60.35kW9.4dcNP2）选带型号：选B型三角胶带验算带速，v = 在15-25m/s 的范围内 。)16/(1nD,s/m2.712初定中心距：2（D 1+D2） ha215.02 (225+580) 0)8(取 800mm (452.751610) 初算带长：L + 2/ （6am3）m5.40/)(12D7由图11.43.90L取 基准长度150L实际中心距：（6284mmDL4）452.75mm ;1.926a0小轮包角： （657801125）求带根数带速： （6s/m2.7106nDv6）传动比： 65.42i带根数：由表11.9 8;kW4.0P表11.7 9表11.12 87.1L18（63.207.19546.0 LckPz7）取 3z求轴上载荷：张紧力： （6N13.855.202qvkvzFc8）轴上载荷： .0sin10ZQ（69）6.2.2 齿轮减速箱的设计项目 电机 快辊 慢辊功率（kW） 11 9.94 9.74转速（ r/min） 1460 550 220转矩（Nm） 71.95 172.59 422.8效率 0.95 0.96注：选择齿轮材料：小齿轮-40Cr, 大齿轮-45，表1齿面接触疲劳强度计算：（1）初步计算：转矩： （6Nm59.7205.916nPT10）齿宽系数： 表12.13 ，取1db8.0d接触疲劳极限：由图 取 ，C17.2MP71limH；MPa5802limH初步计算的许用接触应力： ,.limHa639011；P529li2H.值 取 ， （表12.16 ）dA8dA8初步计算的小齿轮直径：（63211uTHd81911）其中 为速比，5.2u取 ；147.8dmd150初步齿宽： 9db（2）校核计算：圆周速度v: ; （6s/106nv3.412）精度等级：由表12.6 ，取为8级精度。齿数z和模数m：初取 31z取 ；,.2750752z；1/zd