自动粉碎机

自动粉碎机（精选三篇）

自动粉碎机 篇1

目前普遍使用的香蕉秸秆处理方法是在收获香蕉后采用人工砍伐和挖掘, 将香蕉秸秆搬到田边路旁堆放或运走进行焚烧。该方法劳动强度高, 耗费大量的人力, 而且香蕉树与香蕉头堆放到田边占用很大场地, 减少了耕地的利用率, 且严重污染香蕉园内外的生态环境[1]。通过使用脱水香蕉秸秆破碎机, 可有效解决劳动力不足问题, 降低工人劳动强度, 提高工人劳动舒适性和劳动生产率, 减轻废物和废气对人体的危害、提高资源再回收利用率, 增加果农收益, 保证庄园的环境卫生, 适合低碳环保、可持续发展的要求。

1 自动秸秆粉碎机的方案设计

粉碎机主要由步进电机系统、液压控制系统及粉碎系统等组成。其中, 步进电机、液压系统是最主要的机械部分。步进电机系统主要完成送料过程, 并且配合液压系统完成香蕉秸秆的切割[2]。液压系统将秸秆切割为预先设计好的长度, 最后送进粉碎系统[3], 完成整个粉碎过程。香蕉秸秆粉碎机的工作原理简图如图1 所示。

工作流程如下: 1电机。油泵转动, 工作回初始位置。2进料。绿色信号灯点亮的时候, 通过步进电机运动将原料通过传送带向下一个工作平台传送, 直至红色信号灯点亮停转。3切割。由光电传感器传来信号, 闸刀工作, 将香蕉秸秆切断。4粉碎。切断后秸秆自动落入粉碎箱, 电机启动开始粉碎。5自动卸载。当闸刀切割后回到初始位置绿灯亮, 步进电机开始运作。上述2至5连续进行, 即完成香蕉秸秆粉碎的工作过程。

2 步进电机控制系统

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下, 电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数, 而不受负载变化的影响。当驱动器接收到一个脉冲信号, 它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度, 称为“步距角”, 控制脉冲个数来控制角位移量, 从而达到准确定位的目的; 同时, 可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度, 从而达到调速的目的。

步进电机在本自动系统中通过单片机的控制完成送料。通过传感器4 的检测向单片机发出信号, 单片机接收信号后发出脉冲驱动步进电机; 步进电机转动, 运送香蕉秸秆到达指定位置后, 传感器3 检测到物体后断电, 步进电机停止转动。此时, 闸刀切割香蕉秸秆, 香蕉秸秆被切断, 闸刀恢复初始位置时刻, 传感器1 发出信号, 步进电机开始转动, 并且重复以上过程, 单独设置步进电机开关, 以便更好地操作。步进电机控制部分电路如图2 所示。

3 液压控制系统

液压系统由信号控制和液压动力两部分组成, 信号控制部分用于驱动液压动力部分中的控制阀动作。当步进电机运送香蕉秸秆到达传感器2 时 ( 见图1) , 传感器2 发出脉冲, 根据秸秆的高度液压控制闸刀的高度以便香蕉秸秆通过闸刀口; 当步进电机将秸秆运送到传感器3 时, 步进电机停转, 闸刀切割; 闸刀切割后恢复到初始位置, 传感器1 发出脉冲, 步进电机运转。液压系统的控制部分示意图如图3 所示。

4 粉碎机系统

4. 1 粉碎机

由图1 可知, 原料被切割过后自动进入了粉碎桶中。由压力传感器检测到压力后发出脉冲, 粉碎机开始运转, 并且通过螺旋输送机构自动将粉碎后的秸秆传送入装置9 中; 当传感器组的所有传感器都有感应, 通过与非芯片74HC00 单片机发出信号, 步进电机停止转动。

4. 2 传感器组

当原料被送入粉碎桶的时候, 粉碎机开始工作, 传感器组用于检测粉碎桶中原料的容量; 当传感器组的所有传感器都检测到信号则由与非门74HC00 芯片向单片机发出信号 ( 见图5, 其中引脚CH1、CH2、CH3分别是图1 中传感器组中的3 个传感器) , 单片机随即控制步进电机停转; 传感器组与传感器1 都没有信号时, 总电源断电, 粉碎机停止工作。

5 系统软件设计

5. 1 系统程序流程

香蕉秸秆粉碎机[4]是一套全自动控制工作的设备, 每一步的运行都是基于上一步的结果或者后续步骤的完成信号, 所以整个结构联系紧密, 前后不可分离。系统的程序流程图如图4 所示。

5. 2 基于单片机的控制系统

单片机的控制电路是结合反相器ULN2003A芯片、与非门74HC00 芯片以及STC89C51 芯片的功能构成的电路。在控制过程中, 传感器就是开关, 单片机接收传感器以及其他芯片发来的信号并对信号做相应的处理。通过此组合系统能够存储和执行指令, 进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作, 得以完成秸秆粉碎机[5]的运算控制操作。

为了实现香蕉秸秆粉碎机[6]的自动控制, 单片机采用控制电路组成的系统进行控制。其I /O接线顺序功能图如图5 和图6 所示。

转换条件和输出分别表示如下:

X0: 启动开关。控制整个电路的电源。

X1: 高压空气开关。吹扫台面、粉碎桶, 保持装置中无杂物。

X2: 光电传感器4。检测原料有无, 控制步进电机工作。

X3: 高度传感器2。检测秸秆的高度, 调节闸刀的高度。

X4: 光电传感器1。检测闸刀是否恢复初始位置, 控制步进电机工作。

X5: 光电传感器3。检测秸秆有无, 控制步进电机工作。

X6: 独立步进电机工作开关。

X7: 传感器组。检测粉碎箱秸秆有无, 控制步进电机工作; 。

X10: 停止开关。

[2] 吴建明. 粉碎节能理论与辊压机[J]. 国外金属矿选矿,

6 结语

本项目基于单片机、步进电机、液压系统等设计, 可有效缓解劳动力不足、降低工人劳动强度、提高工人劳动舒适性和劳动生产率、减轻废物和废气对人体的危害、提高资源再回收利用率、增加果农收益、保证庄园的环境卫生, 符合低碳环保、可持续发展的要求。经机器加工后的脱水香蕉秸秆可转变为新型能源, 用作养殖饲料、生产食用菌的基料以及工业原料。

摘要：香蕉秸秆作为主要的香蕉副产品, 一直被当作废弃物, 不仅没有得到合理的利用, 而且还造成了环境污染。至今为止, 对香蕉秸秆的利用仍停留在较原始、较低效的阶段, 极大地制约了香蕉茎叶副产物产业化、商品化的发展。为此, 设计了一种实用性强、效率较高的香蕉秸秆粉碎机, 可基于单片机进行全自动控制, 设计的液压系统与步进电机相互配合能较好地解决香蕉秸秆破碎处理的问题。

关键词：香蕉秸秆,单片机,步进电机,自动粉碎机

参考文献

[1]杨华, 许继宏.香蕉副产品的净化处理与综合利用[J].云南农业科技, 2006 (4) :62-64.

[2]吴建明.粉碎节能理论与辊压机[J].国外金属矿选矿, 1993 (10) :36-42.

[3]郝静, 张凯, 赵卫兵.锤击式破碎机的结构及主要参数设计[J].农机化研究, 2009, 31 (11) :165-168.

[4]M.D.弗拉维尔.碎磨回路的设计和装备[M].北京:冶金工业出版社, 1990.

[5]马少健, 陈炳.辰颚式破碎机破碎物料影响因素的研究[C]//第四届全国粉体工程学术会议论文集.北京:中国选矿学会粉体工程学委会, 1996.

[6]孙成林.破碎机的新发展 (待续) [J].硫磷设计与粉体工程, 2001 (3) :34-40.

全自动建筑垃圾粉碎生产线 篇2

全自动建筑垃圾粉碎生产线可将固体建筑垃圾通过粉碎加工后达到二次利用。粒径在5~30 mm的可作为再生骨料直接用于配制混凝土;粒径在0.3~5 mm的可代替砂子;而粒径小于0.3 mm的建筑垃圾粉料经合理的活化处理后可用于替代胶凝材料, 以上几种不同粒径的再生产品均可经检验、复配后用于制作新型的承重与非承重墙体材料。在整个粉碎加工过程中, 可以将夹杂在建筑垃圾中的木屑、钢筋、土料等成功分离, 最大特点是可以使建筑垃圾得到近100%利用, 并且噪声小, 收尘效果好, 具有高效的综合处理能力, 从而提高建筑固废资源化利用的附加值。

该生产线破碎物料的最高抗压强度可达40 MPa, 可提供日产100~1200 t不同产量的生产线。

旋转式中药自动破碎机的设计与分析 篇3

目前, 中药材越来越广泛地被使用, 在多数的药店都可看到有专门的中药销售柜台。在使用过程中, 有些中药材需要经过破碎以提高生物利用度。药材破碎后, 增加了表面积, 可以促进药物的溶解与吸收, 提高药材的效率, 适当减少用量, 有的用量仅为原来的1/3甚至1/5;药材如果磨碎成粉状, 就有以下不足: (1) 与空气接触面积增大, 易吸潮发霉变质; (2) 对含淀粉、粘液质较多的药材煎煮时更宜糊化, 增加药液的粘度, 不利于浸出。所以, 对中药的加工工艺提出“多破少磨”的要求。目前, 中药店使用人力破碎的还很普遍, 工作量大, 破碎效果依赖于操作人员的判断, 针对这一情形, 设想能否利用小型简单的机械设备来自动破碎。

破碎设备多用在矿石开采等场所, 家用及一些小型化的粉碎设备也在增多, 主要有锤式粉碎机、刀式粉碎机、齿式粉碎机等种类。结合“多破少磨”的工艺以及小型化、简单化的特点, 提出了旋转式破碎中药装置, 依据实验进行受力分析并对破碎用刀具进行校核改进。

1 结构设计与工作原理

基于UG软件, 采用自顶向下的设计模式, 完成了中药破碎装置的产品总装、部装和零件信息模型, 建立了数字化装配模型。旋转式中药破碎装置组成及传动系统如图1、图2及图3所示。

2 破碎实验

为了设计旋转式中药破碎装置, 需要确定执行破碎零件所受的载荷, 以此为依据设计承载零件以及传动系统。为了获取初始数据, 设计了实验装置并进行实物实验。

2.1 实验原理

本实验原理如图4所示。其中上方的物块质量为m, 距离地面的高度为h, 在物块的正下方是待测的中药材, 在实验中测量物块碰到待测中药材到停止下来的时间为t (s) 。

本原理是基于理想状态下进行测试, 假设一:物块做自由落体运动;假设二:物块碰到中药材后是对心碰撞, 且只经历一次碰撞, 末状态为两者速度均为0。依据牛顿第二定律、加速直线运动规律和动量守恒定律, 可得:

1.把手2.顶盖3.挡圈4.5.外腔6.13.圆盘7.底筒8.底座9.11.12.滚动体10.内腔14.套筒15.联轴器16.调速电机17.刀片18.22.25.轴19.20.21.23.24.齿轮

1.把手2.顶盖3.挡圈4.5.外腔6.13.圆盘7.底筒8.底座9.11.12.滚动体10.内腔14.套筒15.联轴器16.调速电机17.刀片18.22.25.轴19.20.21.23.24.齿轮

1.把手2.顶盖3.挡圈4.5.外腔6.13.圆盘7.底筒8.底座9.11.12.滚动体10.内腔14.套筒15.联轴器16.调速电机17.刀片18.22.25.轴19.20.21.23.24.齿轮

其中, v0=0m/s, vt近似认为物块刚碰到待测中药材时的初速度, F近似认为物块与待测中药材作用的平均作用力。

在图4中, 3.盛物板与4.支架之间高度h可调, 1.质量为m的物块, 2.支撑板, 5.待测中药

2.2 实验方法

本实验主要采用控制变量法, 根据, 控制影响力的因素物块质量m和物块的下落高度h以及中药材的种类。

2.3 实验过程及结果记录与分析

实验选取了冰片、薏米、姜黄、当归、三七、甘草、黄芪、莲子、大青盐和白矾十种中药材进行实验;实验用的物块质量有0.2kg、0.4kg、0.6kg、0.8kg、1.0kg和1.2kg, 物块自由下落的初始高度设置在离中药材上方高度h=0.5m的地方。实验中假设只有一次碰撞, 且末状态为两者速度都为0。表1中记录了物块刚碰到中药材到碰撞结束所用时间为t (s) , 其中+表示待测的中药材已完全破碎或分为不相连的几部分。

表2是根据实验一由公式得破碎以上十种中药材至少需要的力为F (N) 。

3刀片受力分析

通过了解本装置的结构, 可知主要是依靠瞬时的冲击力使中药材破碎。首先, 分析转速, 根据图3传动系统图可知, 该装置的刀片与内腔的转向相反。设定刀片的转速为n0, 其中齿轮20、21、23、24、19的齿数分别为Z1=58、Z2=32、Z3=36、Z4=20、Z5=35, 则内腔10的转速n1:

根据电机转速为n=4500r/min, 功率p=0.75kw, 则刀片17转速n0=4500r/min, 根据公式 (1) 可得内腔转速为n1=1596r/min。

选用刀片材料为45, 可查到其力学性能参数:泊松比μ=0.269, 杨氏模量E=2.09×l05MPa, 应力屈服极限σs=355MPa, 安全系数n=5.92, 即材料修正应力极限为60MPa。刀片调质处理, 弯曲许用应力[σ]=60Mpa, 其破碎用刃口主要分布于半径2cm~5cm处, 现用于破碎单颗质量大约为0.01kg的白矾颗粒。由于颗粒较小, 故假设刀片刃口处受到的冲击力与半径大致呈线性关系, 根据破碎此种规格的白矾需要的最小力约为31N, 可得刃口处受力为:F=1550x, x∈ (0.007, 0.05) 。则刀片在单个齿相当于悬臂梁结构, 有悬臂梁结构的危险截面可知, 在齿根处最危险, 现进行理论计算。

由剪力与弯矩微分关系可知:

则弯矩

刀片在齿根部的截面为矩形 (如图5所示) , 宽a=2mm, 高b=10mm。由矩形截面的抗弯截面系数以及弯曲正应力的强度条件得:

其中b为矩形截面宽度, h为截面高度。

联立 (3) 、 (4) 可得σmax=57Mpa<[σ]。

根据条件, 在UG7.5软件中进行参数化建模, 并在高级仿真模块下对其进行结构分析。刀片模型如图6所示。进行有限元分析时定义刀片材质为45钢, 划分网格大小为1mm的3D四面体网格;载荷设为线性载荷, 分别作用于刀片的三条刃口处;约束固定了刀片与轴相连的底部凸台;经过迭代求解得到刀片的应力云图如图7所示。

由图7可得改进后刀片的最大应力为σ=29.15Mpa<[σ], 比初始的设计减少了许多, 同时刀片齿数的减少, 也相对降低了加工成本, 改进后的刀片结构在满足工作要求的前提下, 相对提高了刀片的可靠性以及使用寿命。

4 结束语

4.1 本文设计的旋转式中药破碎装置结构轻巧, 操作方便。

4.2 本装置采用的刀片与内腔同时转动, 转向相反, 相对增大了破碎的冲击力, 节能并提高破碎效率, 符合“多破少磨”的中药加工工艺要求。

4.3对不同种类中药材进行力学实验, 基于实验结果进行刀片的受力分析并根据理论计算和应力云图进行改进, 可靠地保证了刀片的强度及使用寿命。

摘要：针对家庭和中药店等需要破碎中药的需求, 基于“多破少磨”的工艺, 提出了一种旋转式中药自动破碎机, 介绍了其工作原理。设计实验装置对不同中药材进行了力学实验, 以此为计算依据, 设计并改进了关键零件。

关键词：旋转式,中药,破碎机,分析

参考文献

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[3]张新聚, 常宏杰, 侯书军.振动破碎机的设计与研究[J].煤矿机械, 2008 (08) :9-10.

[4]刘俊, 高乐, 范永威.搬砖机械手动力分析及结构优化[J].制造业自动化, 2011 (8) :10-12