磨粉机设计说明书

-1-1.产品设计的依据、用途和适用范围：1.1依据本产品的设计是根据郑州工程学院机电工程系2002届毕业设计的要求，并在到无锡布勒机械制造有限公司、佐竹机械（苏州）有限公司参观调研的基础上，在已学基础上进行的实践。按照指导教师的要求，本设计给定的要求是：磨辊规格为Φ250×1000；磨辊排列方式为平置；按照无锡布勒机械制造有限公司MDDK系列磨粉机的结构，快慢辊间采用加长齿轮减速箱传动；自动调节料门；机械浮子传感；手动合闸、自动松闸、气压控制松合闸的半自动气压辊式磨粉机。主要研究内容和技术关键是：传感机构；喂料辊传动；料门控制机构和快、慢辊传动。1.2用途及使用范围本产品适用于大中型面粉厂，可从前道皮磨用到心磨。2.设计前的准备工作在正式开始毕业设计之前，随队到无锡布勒机械制造有限公司、佐竹机械（苏州）有限公司进行了为期4天的参观调研，了解了一些国外先进磨粉机的机构、工作原理，获得了部分参考资料，了解了毕业设计的途径和方法。3.设计方案的确定和关键技术的解决方法3.1总体结构与主要工作构件3.1.1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。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。3.1.2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。3.1.3与机架有关的部分-2-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A3钢板制造，下磨门和下撑挡用铰支轴连接，与上撑挡用磁铁吸住。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A3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。3.1.4磨辊及其支承、清理、冷却与调平磨辊：辊体是空心的，外层为冷硬铸铁，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。支承：传统磨粉机中，磨辊的支承多采用滑动轴承。滑动轴承承受磨辊振动和冲击载荷的能力强，寿命长，滑动轴承的径向尺寸小，周向尺寸长，正适合在磨粉机墙板上安排，滑动轴承对拆装磨辊方便，而且易于实现自位。但是滑动轴承也有它的不足之处，其摩擦严重，带来的后果是磨粉机的消耗功率大，轴承发热严重，甚至发生烧坏轴承的事故，滑动轴承精度低，难以保证辊间轧距的稳定性，因此后道磨粉机上（轧距仅百分之几毫米）会产生空辊打击事故，轴瓦磨损后有径向间隙，更不利于定心，磨辊运转时产生径向跳动。滑动轴承需要稀油润滑，容易污染面粉，不符合卫生要求，而且要用宝贵的有色金属。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，本机选用双列向心球面滚子轴承。此轴承有自位性能，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，慢辊轴承座固定在牛腿上，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。冷却问题：本机没有设计专门的冷却装置，而是利用空气自行冷却。目前，国外先进磨粉机都不采用专门的冷却装置，而是靠空冷。调平问题：本机采用牛腿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。3.1.5磨辊与轴系零件的连接绝大多数磨粉机上，磨辊与轴系零件——大带轮及同步轮的连接采用键。虽然键连接具有简单、紧凑、可靠、成本低的优点。但是，键槽减少了被连件的承载面积，特别是会引起高度的应力集中，被连件也难以获得精确的定心，而且装拆也不方便。本机采用弹性环连接。弹性环连接的定心性好，轮毂可以相对-3-于轴紧固在任意轴向位置上，装拆方便，只要把紧固螺钉松开，弹性环连接避免轴因键槽等原因而削弱，承载能力高，可获得紧密的连接，而且有安全保护作用。只要过载，内、外环就会打滑，形成相对转动，避免零件损怀。磨轴与轴承通过紧定套连接，这样有利于装拆轴承。慢辊与喂料辊三角带轮的连接用螺钉，也便于装拆。3.1.6喂料辊及其有关尺寸参数的确定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。辊径的确定：根据经验数据，定量辊直径为88mm，分流辊直径为70～90mm，初定一辊径，再通过理论计算，得出亮辊径都为90mm。齿形的确定：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。如果物料的散落性不好，应将上辊（定量辊）改为铰龙。喂料轨迹及转速的确定方法：在考虑空气阻力的条件下，对物料颗粒进行受力分析，并根据达·朗伯原理列出方程组。通过计算机解在同一时刻微分方程组的X、Y值。在坐标纸上作出喂料轨迹，在保证喂料轨迹不变的条件下，对于不同的物料，采用不同的分流辊转速，可以用计算机进行试算获得。本设计计算出了后道皮磨，心磨及一皮磨分流辊的极限转速，定量辊的转速为分流辊的三分之一。3.2传动系统3.2.1快辊拖动快辊是由电机通过带传动的，快辊的转速要求在450～600rpm，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550rpm左右。3.2.2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。传动方式的比较确定：-4-目前，国内外磨粉机辊间传动方式有：皮带传动，齿轮传动，连传动，扭矩臂差动传动及双面同步齿形带传动。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：齿轮传动的功率大，传动比准确，结构简单紧凑，便于密封，操作安全。但是，齿轮传动对中心距的要求严格，因此松合闸对传动性能的影响较大，噪音大，寿命低，需要系由润滑，而且因为有齿轮箱密封，所以显得笨重。对于一台磨粉机，要适应不同的辊径，必须要有几套齿轮备用。对于磨粉机传动的齿轮还有特殊的要求：合闸时，齿轮处于是最佳工作状态的中心距工作，为了减小松合闸时齿轮因中心距偏大所产生的噪音，必须用加长齿齿轮。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。带的使用伸长非常小，初张力也很小，带的运转生热小，还可以延长电机和轴承的使用寿命，由于是圆弧齿，所以啮合圆滑，传动平稳，有一定的吸振作用，噪音小。负载容量范围大，整体结构简单，尺寸也较小。由于目前皆采用四个轮子传动，所以结构尺寸相对而言较大，而改成三个轮子（把改向轮和张紧轮合为一个轮子——改向张紧轮），结构尺寸更小，更为紧凑，在整机上更便于安排。我国青岛橡胶工业研究所从国外引进先进的制造橡胶同步齿形带的技术和设备，所以采用同步带的来源有了充分的保障。综上所述，本机辊间传动采用齿轮减速箱传动。3.2.3喂料辊传动-5-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。离合器：磨粉机多采用牙嵌式离合器，它靠一套杠杆进行工作，其灵敏度存在一些问题，而且结构较复杂。本机采用摩擦片气动离合器，由膜片气缸控制，本机本来就是气压磨粉机，所以气源充足，而且其灵敏度高，结构简单、紧凑。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，同步齿形带的优点在前已述，这里就不多笔了。3.2.4传动示意图：3.3控制系统3.3.1传感机构目前，国内外传感机构基本上有以下几种：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。浮子可分为：枝状浮子、盘状浮子和伞状浮子。枝状浮子不存物料，但其灵敏度差而且结构复杂。盘-6-状浮子动作灵敏，结构简单，但其易存物料（物料落在盘上不易掉下来）。伞状浮子兼有枝状浮子和盘状浮子的优点，动作灵敏，结构简单，不存物料。综合考虑上述各种传感机构，本机采用伞状浮子杠杆组及电传感机构。克服此种传感器缺点的措施是利