mk体育网页:废旧塑料、薄板撕碎机设计

  在对市面上的撕碎机进行细致的调查后发现，市场上使用的撕碎机大致分为单轴、双轴、四轴撕碎机这几种，与市面上的破碎机比较，撕碎机具有刀轴转速低、噪音小、能耗低的特点；其中单轴撕碎机是一种单轴辊切式的撕碎机，用装有多个刀片的旋转刀辊和固定的刀片对切来达到撕碎废料的目的；而双轴四轴撕碎机则是利用类似于剪刀剪裁的原理来将废料撕碎。经过一系列对比之后，初步确立了设计一款双轴撕碎机，来处理慢慢的变多的生活垃圾，以减少环境污染。

  就市场上的撕碎机来说，它们通常用于撕碎不合格的产品来达到循环使用、减少原材料体积以与其他材料混合利用、将有机物质撕碎来制造生物燃料和纤维物质的再利用这几个方面上。而我设计的这款撕碎机则是用于废旧塑料薄板薄铁罐之类的废料的撕碎，以降低环境污染。在本人的努力和陈老师的指导下完成了这款废旧塑料、薄板撕碎机的设计，来实现废旧塑料薄板薄铁罐等废料的撕碎处理。

  在这个经济发张日益迅速的社会，随着生活水平的日益提高，人们对各种生活用品的需求也慢慢变得大，网上购物的日益便捷，让人们能足不出户就能买的各种各样的商品，并能送货上门，极大的便捷了人们，与此同时，网上购物便捷了人们的同时，也带来了大量的快递包装（比如废旧塑料薄板纸盒等），针对此现状我设计了一款废旧塑料、薄板撕碎机来解决慢慢的变多的生活垃圾，使它们能够更为环保的被处理掉，以减少环境污染。

  本设计的目的是设计出一款撕碎机，主要用来解决慢慢的变多的废旧塑料、薄板、废铁罐等日常垃圾，来减少环境污染，同时能将一些可回收再利用的材料来初步的处理以便于后续的回收利用。在本文中我会介绍这款撕碎机的各种构件组成、工作原理以及数据计算校核。并运用了Solidworks软件绘出了撕碎机的各种零件图和装配图，来达到其能可靠正常的使用的目的。

  一开始确定要做这个课题的时候，本来想设计一台单轴辊切式撕碎机，而单轴辊切式撕碎机是利用装有多个刀片的旋转刀辊和固定的刀片进行对切来达到撕碎的目的的一种撕碎机，但在经过市场调查后发现，单轴辊切式撕碎机有可能出现废料缠轴或者废料卡住机器等问题，这样一些问题降大大低了机器的生产效率；在发现这样一些问题后，我又研究了双轴、四轴这两种撕碎机，发现双轴撕碎机生产效率更加高，更不易出现缠轴卡机的现象，所以我最终选定了双轴撕碎机作为我设计的对象。

  废旧塑料、薄板撕碎机主要是由破碎机主体、动刀/定刀、轴承/密封、刀轴、减速机和电动机及电路控制机构这几部分组成。

  设计的这款双轴撕碎机是使用两根装有刀片的主轴在撕碎机腔内相对旋转达到对进入腔内的废料做挤压，使废料在刀片间断裂最终达到撕碎的效果。2.3 废旧塑料、薄板撕碎机的结构特点

  破碎机主体：为了能够更好的保证撕碎机能够长时间工作，合格的撕碎机的破碎机主体一定要能在长时间的重负荷确保稳定性，因此该主体需要用优质钢板来加工，并进行消除应力处理。

  动刀/定刀：为了可以确保撕碎机的常规使用的寿命，一般都会采用专用特殊合金工具钢来锻造动刀毛坯，并经过精密机加工和多次的热处理以及低温冷冻热处理而制成，使得打造出的刀具能够重复使用，并可加以修复，在确保了切削撕碎性能的同时还提高了常规使用的寿命；为了使定刀更换保养更加便利，采用了挂钩式安装，大幅度的提升了效率。

  轴承/密封：为便于保养更换轴承、动刀、定刀等可拆卸部件，一般都会采用拼合便拆式轴承座；而密封结构则可以轻松又有效的处理液态废料，在保护轴承和齿轮的同时，可以有明显效果地的阻止油脂与废料的接触。

  刀轴：刀轴是为了可以配合刀具来给撕碎机的切削提供更为有力的动力，通常用重载专用钢材加工制成。

  减速机：减速机在撕碎机中的作用很大，它起到了撕碎机重要载荷转换输出的作用，只有好的减速机才能制造出好的撕碎机，好的减速机能够在额定载荷下输出更高的扭矩，做到更小的动力损失，为了达到这一点，在本次的设计中我选择了行星轮减速机作为撕碎机的减速机，行星轮减速机能达到低转速高扭矩并且噪音小的效果，更加有利于撕碎机的使用。

  电动机及电路控制机构：由于撕碎机使用的电机是小型电机，一般来说小型电机使用铝、铜作为材料的；撕碎机的电动机使用的是纯铜电机或者铝壳电机，纯铜电机能够更好的降低能量消耗，延长过载时间，保护电机不在使用中损坏，可提高撕碎机的寿命；而铝壳电机稳定性高，环保性高，重量轻，噪音小，性能优良，效率高，在对二者进行细致的选择后，我选择了MS系列的铝壳电机作为撕碎机的电机；电路控制机构大多使用plc可编程控制器进行控制。

  撕碎机刀片是一台撕碎机上很重要的组成部分，而且还是撕碎机上较为容易遭受磨损的零件，所以要常常检验核查撕碎机的刀片，如果过度磨损的话就要按时换。按照撕碎机的种类和结构来说，撕碎机刀片能分为单轴撕碎机刀片和多轴撕碎机刀片（双轴、四轴）两种。

  多轴撕碎机刀片按照设计上来说，是安装在撕碎机的双轴或者四轴上的，形状上一般分为三爪撕碎机刀片、八爪撕碎机刀片和十二爪撕碎机刀片这三种，市场上也多为这三种，撕碎机的刀片是用来粉碎撕裂挤压来达到废料尺寸减小的目的。

  撕碎机的刀片一般是由Cr12mov钢（铬十二钼钒）、SKD-11钢(日产日标高碳高铬型冷复作模具钢，相当于国产铬十二钼钒)、9CrSi（九铬硅，低合金工具钢）、W6Mo5Cr4V2（钨六钼五铬四钒二，高速钢）、W18Cr4V(钨十八铬四钒，高速钢)等种类的钢材制造而成的。对于废旧塑料、薄板这种材质的废料来说，使用Cr12mov钢或者日产SKD-11钢制造刀片更好，这两种钢材制造的撕碎机刀片不光耐磨性能好，抗冲击性能优，而且不易崩刀，撕碎效果好。

  撕碎机刀片的制造过程：激光切割——毛坯锻造——回火变成索氏体——初加工为热处理做准备——热处理改善机械性能变成马氏体（高温加热后快速冷却）——平面磨去除表面杂质——线切割

  对于本次制造的废旧塑料、薄板撕碎机，我选用的是三爪撕碎机刀片，内孔为六方设计，可以达到刀片均匀受力的目的，其形状大致如下：

  撕碎机的定刀安装在撕碎机箱体的侧面，与撕碎机的两条刀轴互相啮合，从而组成一个完整的撕碎机箱体，用两根固定条将一片片定刀片固定，其形式大致类似于两根固定条将一片片定刀片夹住，然后固定条再通过螺丝连接在撕碎机箱体前后板上，相邻的两把定刀间的距离要比动刀片厚度略大，所以定刀片的底座要比动刀片的厚度大十毫米左右，这样既能充分利用动刀定刀来撕碎废料，又不容易发生卡轴现象。市场上，定刀片一般选用Q235材料来制造，这种材料的综合性能良好，强度硬度塑性韧性都很好，用途十分广泛。

  撕碎机的刀轴是用来装载刀片，使刀片能在刀轴的转动下转动来达到撕碎废料的目的，刀轴根据形状可大致分为圆形、四边形以及六边形三种，刀轴的形状要与刀片内孔的形状相一致，目前，市场上使用最广的刀轴形状是六边形的，是因为六边形的形状不止能使刀片达到受力均匀的目的，同样也可以使刀轴达到受力均匀的目的，使刀轴和刀片使用寿命延长。撕碎机的刀轴一般使用40Cr和45号钢这两种钢材来制作，这两种钢材经调质处理后，性能优良，耐磨性好，抗扭能力强，不容易发生变形弯曲，结实耐用。撕碎机使用的刀轴要在加工中心上整体加工而成，有利于提高刀轴的质量。其形状大致如下：

  由于设计的是双轴撕碎机，撕碎机的刀片不能直接放到刀轴上，需要通过内孔同样为六边形的隔板来将相邻的两个刀片隔开，隔板的厚度与刀片厚度一致，这样才能使两个刀轴能够相“啮合”，同时隔板与另一根刀轴的刀片间要留出一定的间隙，这样才能使撕碎机不易卡轴，工作效率更高。

  由于是人工上料，可不必在进料斗处添加辅助进料装置，如果需要辅助上料装置，可以在料斗壁上设置一个液压推料箱，通过液压的方式辅助撕碎机进行废料的撕碎处理，我设计的进料斗大致如下：

  内花键是用来连接撕碎机箱体上的刀轴与减速器的，通过内花键将二者连接起来，将减速器的转动传递到箱体内的刀轴上，其形状大致如下：

  为了能够做到在额定载荷下输出更高的扭矩、减小动力损失，达到低转速高扭矩并且噪音小的效果，在本次设计的废旧塑料、薄板撕碎机中使用的减速机是行星轮减速机，这种减速机能完美达到这种要求。与其他系列减速机相比，行星轮减速机的体积与质量更小，而且它的结构更加紧凑，承载能力更大，同时它的传动效率比其他类型的减速机更高。为了使行星轮减速机更加可靠、寿命更加长久，一般会使用高碳铬钢来制造以获得高强度的行星轮减速机。

  行星轮减速器的主要传动结构包括行星轮、齿圈以及太阳轮，与其他类型的减速器相比，行星轮减速器具有高刚的特性，精度高，传动效率也高，而且维护性能优越，有的行星轮减速器甚至能够达到终身免维护的性能。在与电机连接完成后，电机直接带动太阳轮，使其转动，太阳轮转动带动与它相连的行星轮，使行星轮也发生转动，这样，太阳轮和行星轮就在放置行星轮的行星架上一起沿着行星轮外围的齿圈转动，其形式大致如下，三个小圆是三个放置在行星架上行星轮，三个行星轮中间的与它们互相啮合的是太阳轮，在行星轮外围与它们啮合的是齿圈，放置行星轮的行星架与输出的轴相连，就达到了降低输出转速的目的。

  行星轮减速器优于传统的平行齿轮传动方式，由于拥有的齿轮接触面更多，行星轮减速器不用跟传统的减速器一样靠两个齿轮间的少量的接触面来驱动，其所受载荷也由多个接触面均匀承受冲击负荷，使行星轮减速器能够承受更高的扭力冲击，不易出现齿轮断裂的现象。

  本次设计的电机我选用的是MS系列铝壳三相异步电动机，MS系列的电机效率高，转矩大，常规使用的寿命久，在安装方式上使用的是IMB5安装方式，也就是立式安装形式，这种安装方式的机座不带底脚，而且电机的端盖处有凸缘结构，这种安装方式就是利用端盖处的法兰盘上的安装孔，来达到固定电机的作用，同时这种安装方式的法兰盘要较大一些。其形状大致如下：

  经过市场调查，撕碎机的电路控制系统通常用西门子智能控制系统，其系统操作安全，容易上手。撕碎机需要对机体内的多种机械和电器进行保护，防止撕碎轴被废料卡死，导致电机因电流激增而烧损，可以通过限定电流来改变撕碎机刀轴的转向来达到保护电机的效果。

  我为设计的废旧塑料、薄板撕碎机选用的是MS系列铝壳三相异步电动机，以IMB5安装方式安装。在对众多MS系列铝壳电机进行比较好，我选择了MS160M型号的IMB5电机作为撕碎机的电机，在网上查询相关资料后，得到的MS160M电机的参数如下：

  此次设计的废旧塑料、薄板撕碎机使用的是P系列行星齿轮减速机，其传动级数为2，使用渐开线行星齿轮传动，这种传动方式可以更为合理的利用内、外啮合以及功率分流，其内部齿轮使用渗碳淬火处理，使其表面耐磨硬度高，为了达到降低噪音，提高效率和常规使用的寿命的目的，要将齿轮进行热处理然后进行磨齿处理。其轴为带渐开线花键的空心轴，采用锥齿-斜齿轮级输入方式，其输出方式是内花键式。行星齿轮减速机安装时，要使传动中心轴线对齐，这样可以延长使用寿命，并提高传动效率。输入与输出轴均采用45号钢制造，并经过调质处理，以获得合适强度的零件。

  根据市场调研，一般的撕碎机刀片直径在200mm-500mm之间，刀片的厚度为20mm-55mm之间，刀片内孔多为六方设计。

  前动刀轴连接：将动刀刀片通过内六方孔串连在同为六方结构的刀轴上，相邻两片动刀片之间以隔套隔开，保持适当的距离，在上图中轴右端的位置放置一个限位板，再用顶板通过螺丝连接限位板将刀片固定住，再通过止动垫圈连接将其固定。

  后动刀轴连接：同样是将动刀刀片通过内六方孔串连在同为六方结构的刀轴上，相邻两片动刀片之间以隔套隔开，保持适当的距离，但后动刀轴是轴左端放置限位板，而且限位板不是直接与刀片接触，而是通过隔套接触，限位板与隔套接触，再用螺丝将顶板与限位板连接，最后通过止动垫圈固定。

  撕碎机的定刀是安装在撕碎机箱体的内侧面，与撕碎机的两条主轴互相啮合，再加以固定连接形成一个完整的撕碎机箱体的，定刀的固定方式大体类似于用两跟固定条将一片片定刀片夹住的形式，然后再通过螺丝连接将固定条连接在箱体前后板上，这样也将定刀片固定到了箱体前后板上。

  在将定刀片连接到撕碎机箱体前后板上后，将箱体前后板与左右下机箱板连接起来，并通过螺丝固定，固定牢固后，将两根主轴放置在机箱上，两根主轴都是将上图中左端露出机箱，套上调心滚子轴承，放置再左右下机箱板上，它们的右端则在套上调心滚子轴承后盖上轴承端盖螺丝固定好后，放上左右上机箱板，螺丝固定完成后，撕碎机的箱体就连接好了。

  撕碎机电机与行星轮减速器的连接方式是：通过电机端盖处的兰盘上的安装孔与行星轮减速器的底座上的固定孔相连接来完成固定的。在安装前，要确保行星轮减速器与电机是否处于无损状态，同时也要确保电机与行星轮减速器的尺寸是不是相对应。

  撕碎机行星轮减速电机与撕碎机箱体的连接方式是：行星轮减速器端面上的孔与连接法兰通过螺丝、标准型弹簧垫片、平垫圈连接，将行星轮减速器固定在连接法兰上，再用与行星轮减速器相配套的内花键套在露出箱体外的主轴端上，内花键与行星轮减速器连接，这样撕碎机箱体和撕碎机行星轮减速电机就连接到了一起。

  撕碎机箱体与撕碎机机架的连接方式是：利用螺丝将撕碎机的箱体前后板底部的孔与撕碎机的机架上的孔连接起来，这样撕碎机箱体与撕碎机机架就连接到了一起。

  撕碎机箱体与撕碎机料斗的连接方式是：将撕碎机料斗底座上的孔与撕碎机箱体前后板上部的孔用螺丝连接起来，这样撕碎机箱体与撕碎机料斗就连接到了一起。

  在本次的毕业设计中，在指导老师陈周海老师和各种网络知识书籍刊物的帮助下，我进一步探索了目前市场上的很多类型的撕碎机，对它们的内部构造、结构特征、工作原理有了较为深刻的理解，在运用大学中学习的各种知识后，设计出了这款废旧塑料、薄板撕碎机，并运用三维软件solidworks将其绘制。在设计撕碎机的最近一段时间里，通过寻求老师指导和研究书籍，对大学里学到的机械设计、机械原理、材料、绘图等知识有了更加深刻的理解，同时还大幅度的提升了对三维软件solidworks的使用。

  在这次的毕业设计中，了解到了各种各样不同型号的电机，尤其是MS系列的电机，还了解到行星齿轮减速器，但对行星齿轮减速器了解的还比较浅显，有很多地方似懂非懂，迷迷茫茫，很多专业术语，参数都很茫然，无法设计出如何通过行星轮减速器来达到主轴转速可调的目的，希望能在日后的学习工作中，进一步了解到更多有关于行星齿轮减速器和MS系列电机的内容，以提升个人在这方面的知识储备。

  时光匆匆，四年的大学时间就这样转眼过去了，进入青岛大学的那一天仿佛就在昨天，回想起刚步入青岛大学时的稚嫩，再看现在的自己，发现成长确实令人惊讶；在青岛大学的这四年里，有充足的知识任我学习，有渊博的老师帮我成长，有和睦的同学一起快乐，这四年的大学时光给我一种非常充实的感觉，老师的指导，同学的陪伴，使我的人生道路更加宽广，使我的眼界更加开阔，有数不清的人在直接或间接的帮助我的成长，让我对未来美好生活的到来更充满期待，在这我想感谢所有帮助过我、鼓励过我、支持过我的老师和同学们，是你们才让我度过一个美满的大学生活，谢谢你们！你们的帮助鼓励支持会让我在未来的工作生活中更充满动力，同时我也要感谢给了我四年大学生活的青岛大学，希望青岛大学在未来的时光里能更优秀美好。

  在这次设计过程中，我要感谢陈周海老师。这个撕碎机的设计是在陈周海老师的悉心指导下完成的。从最开始的论文选题到最后的报告撰写完成，陈周海老师给了我非常大的帮助。在设计过程中，陈周海老师渊博的知识和严谨的教导深深的感染着我，不光帮助我完成了这次毕业论文的写作，还激励着我，使我能够在今后的工作生活中，怀着严谨认真的态度对待每一件事。在此，我向陈周海老师表示诚挚的谢意以及敬意。

  同时我也要感谢所有为我授课的老师，是他们精心准备的课程内容，拓宽了我在知识方面的视野，他们的教育学生的方式让我能更深刻的了解到我所学习的知识，同时又能够将课本上学到的知识与实际生活相接触相结合；在这些老师的细心教育下，我不光将专业相关知识学习的扎扎实实，还明白了要活到老学到老的人生道理。在此我衷心的感谢他们，这篇论文的完成与老师们的教导是不可分割的。

  我还要感谢帮助过我的学长学姐们，是他们让我开拓了思路，给了我灵感，让我能够越来越好的完成这次毕业设计。