CN105435926A - 一种防供料架桥的三级离心玉米粉碎机以及粉碎方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防供料架桥的三级离心玉米粉碎机以及粉碎方法，包括输料机构，其特征是：所述输料机构连通粉碎桶，所述粉碎桶的内壁上由上至下依次设置有一级粉碎齿、二级粉碎齿和三级粉碎齿，所述粉碎桶内设置有主轴，所述主轴的顶部设置有一级旋转托板，所述一级旋转托板上设置有一级落粉口，所述主轴的中部设置有气缸安装槽，所述气缸安装槽内设置有二级粉碎机构，所述主轴的下侧设置有上锥磨，所述粉碎桶的侧壁上设置有与所述上锥磨配合使用的下锥磨，所述上锥磨和所述下锥磨之间形成锥形磨腔，所述下锥磨的下侧设置有刮粉浆，所述粉碎桶的底部设置有出粉管道，所述粉碎桶的外壁上设置有地脚。

Description

一种防供料架桥的三级离心玉米粉碎机以及粉碎方法

技术领域

本发明涉及电控机械领域，具体地讲，涉及一种防供料架桥的三级离心玉米粉碎机以及粉碎方法。

背景技术

玉米粉碎是指将脱粒的玉米粒，通过物理手段进行破碎将其变成玉米粉，为后续的深加工工作做准备。现如今，市场上主流的颚式破碎机，锤式破碎机大多是一种间歇运动机构，存在着破碎效率低，玉米破碎不完全的缺点。尤其是在长期使用的过程中，传统的粉碎机粉碎腔体内往往会由于过于潮湿而粘连很多的玉米粉末，进一步影响了粉碎机的粉碎效果。刚刚流行起来的电磁式粉碎机，利用电磁振动原理，通电以后直接驱动震动管道高速震动打击物料，可以克服传统机械式粉碎机粉碎不均匀的缺点，但是由于消耗电能过大，只适合进行小批量的玉米粉试样制备，并不能够应用到实际大量的玉米粉碎工作中。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是提供一种防供料架桥的三级离心玉米粉碎机，玉米破碎效率高，破碎效果好。

本发明采用如下技术方案实现发明目的：

一种防供料架桥的三级离心玉米粉碎机，包括输料机构，其特征是：所述输料机构连通粉碎桶，所述粉碎桶的内壁上由上至下依次设置有一级粉碎齿、二级粉碎齿和三级粉碎齿，所述粉碎桶内设置有主轴，所述主轴的顶部设置有一级旋转托板，所述一级旋转托板上设置有一级落粉口，所述主轴的中部设置有气缸安装槽，所述气缸安装槽内设置有二级粉碎机构，所述主轴的下侧设置有上锥磨，所述粉碎桶的侧壁上设置有与所述上锥磨配合使用的下锥磨，所述上锥磨和所述下锥磨之间形成锥形磨腔，所述下锥磨的下侧设置有刮粉浆，所述粉碎桶的底部设置有出粉管道，所述粉碎桶的外壁上设置有地脚，所述粉碎桶的下侧设置有驱动所述主轴的电机驱动机构，所述粉碎桶的侧壁上设置有支撑板，所述支撑板上设置有导向轴支座，所述导向轴支座上通过直线轴承连接导向轴，所述导向轴的一端连接导向轮，所述导向轮与凸轮接触，所述凸轮的中心轴连接导向轴电机。

作为对本技术方案的进一步限定，所述输料机构包括料筒，所述料筒穿过保护罩后与搅拌腔体连通，所述保护罩上设置有伺服电机，所述伺服电机的输出轴上设置有传动齿轮，所述传动齿轮与从动齿轮啮合，所述从动齿轮设置于传动轴一上，所述传动轴一上设置有同步带轮一，所述同步带轮一通过传送带连接同步带轮二，所述同步带轮二设置于传动轴二上，所述伺服电机输出轴的下端以及所述传动轴二的下端均设置有柱形叶轮。

作为对本技术方案的进一步限定，所述二级粉碎机构包括气缸，所述气缸通过气缸活塞杆连接二级旋转托板，所述二级旋转托板通过关节连接在所述主轴上，所述二级旋转托板上设置有二级落粉口。

作为对本技术方案的进一步限定，所述上锥磨呈倒锥形。

作为对本技术方案的进一步限定，所述一级旋转托板通过一级定位轴肩与所述主轴连接。

作为对本技术方案的进一步限定，所述粉碎桶的上端设置有盖板，所述盖板上设置有吸尘口和喷气管。

作为对本技术方案的进一步限定，所述电机驱动机构包括驱动电机，所述驱动电机通过齿轮箱连接所述主轴，所述主轴的两侧设置有深沟球轴承。

作为对本技术方案的进一步限定，所述一级粉碎齿、二级粉碎齿和三级粉碎齿由大到小逐渐递减。

一种防供料架桥的三级离心玉米粉碎方法，其特征是：包括如下步骤：

(1)伺服电机带动一对相对转动的柱形叶轮进行搅拌下料，可以有效地防止玉米在料桶内流动不畅而造成架桥的现象，玉米沿着落料通道落入份随桶内；

(2)通过驱动电机带动主轴进行高速旋转，落在一级旋转托板上的玉米在离心力的作用下向四周被高速甩出，撞击弹跳在装满粉碎齿的桶壁上，在一级粉碎齿反作用力下变形粉碎；

(3)客户根据实际的粉碎效果控制气缸伸缩，实现二级旋转托板的收放，落在二级旋转托板上的玉米在离心力的作用下向四周被高速甩出，撞击弹跳在装满粉碎齿的桶壁上，在二级粉碎齿反作用力下变形粉碎；

(4)经过一级和二级的离心破碎，含有碎粒的粉流在重力的作用下落到上锥磨上，并沿着上锥磨的顶部斜面向下流淌进入由上锥磨和下锥磨构成的圆环状锥形磨腔内，磨腔是倒锥形结构，粉流经过磨腔后期中夹杂的细小颗粒进一步被研磨成了细粉，这样就实现了对玉米颗粒的完全粉碎研磨。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的一级旋转托板的原理是通过驱动电机带动主轴进行高速旋转，落在一级旋转托板上的玉米在离心力的作用下向四周被高速甩出，撞击弹跳在装满粉碎齿的桶壁上，在粉碎齿反作用力下变形粉碎。这样可以有效地保证所有的落入粉碎机的玉米都能够进行粉碎。同时为了增强本设备对其他种类的粮食，如小麦等硬度较软的粮食的适应性，设计了可收放的二级粉碎机构，客户可以根据实际的粉碎效果控制气缸伸缩，实现二级旋转托板的收放，这样可以有效的降低粉碎时间，提高粉碎效率。为了实现对粮食颗粒的真正细化的研磨，设计了三级锥磨机构，经过一级和二级的离心破碎，含有碎粒的粉流在重力的作用下落到上锥磨上，并沿着上锥磨的顶部斜面向下流淌进入由上锥磨和下锥磨构成的圆环状锥形磨腔内，磨腔是倒锥形结构，粉流经过磨腔后期中夹杂的细小颗粒进一步被研磨成了细粉，这样就实现了对玉米颗粒的完全粉碎研磨。

附图说明

图1为本发明优选实施例的结构示意图。

图2为本发明优选实施例的输料机构的结构示意图。

图3为本发明优选实施例的柱形叶轮的结构示意图。

图4为本发明图1的A部分的局部放大图。

图5为本发明平面凸轮的计算原理示意图。

图中，1、粉碎桶，2、一级粉碎齿，3、二级粉碎齿，4、三级粉碎齿，5、主轴，6、一级旋转托板，7、一级落粉口，8、气缸安装槽，9、上锥磨，10、下锥磨，11、锥形磨腔，12、刮粉浆，13、出粉管道，14、地脚，15、料筒，16、保护罩，17、搅拌腔体，18、伺服电机，19、传动齿轮，20、从动齿轮，21、传动轴一，22、同步带轮一，23、传送带，24、同步带轮二，25、传动轴二，26、柱形叶轮，27、气缸，28、二级旋转托板，29、关节，30、二级落粉口，31、一级定位轴肩，32、盖板，33、吸尘口，34、喷气管，35、驱动电机，36、齿轮箱，37、深沟球轴承，38、落料通道，39、支撑板，40、导向轴支座，41、直线轴承，42、导向轴，43、导向轮，44、凸轮，45、导向轴电机。

具体实施方式:

下面结合实施例，进一步说明本发明。

参见图1-图5，本发明包括输料机构，所述输料机构通过落料通道38连通粉碎桶1，所述粉碎桶1的内壁上由上至下依次设置有一级粉碎齿2、二级粉碎齿3和三级粉碎齿4，所述粉碎桶1内设置有主轴5，所述主轴5的顶部设置有一级旋转托板6，所述一级旋转托板6上设置有一级落粉口7，所述主轴5的中部设置有气缸安装槽8，所述气缸安装槽8内设置有二级粉碎机构，所述主轴5的下侧设置有上锥磨9，所述粉碎桶1的侧壁上设置有与所述上锥磨9配合使用的下锥磨10，所述上锥磨9和所述下锥磨10之间形成锥形磨腔11，所述下锥磨10的下侧设置有刮粉浆12，所述粉碎桶1的底部设置有出粉管道13，所述粉碎桶1的外壁上设置有地脚14，所述粉碎桶1的下侧设置有驱动所述主轴5的电机驱动机构。所述粉碎桶1的侧壁上设置有支撑板39，所述支撑板39上设置有导向轴支座40，所述导向轴支座40上通过直线轴承41连接导向轴42，所述导向轴42的一端连接导向轮43，所述导向轮43与凸轮44接触，所述凸轮44的中心轴连接导向轴电机45。凸轮44在导向轴电机45的驱动下转动，转动过程中凸轮不断推动导向轴42向左移动撞击粉碎桶1，震动的作用使得锥形磨腔11内玉米颗粒顺利落下，防止锥形磨腔11堵塞。

所述输料机构包括料筒15，所述料筒15穿过保护罩16后与搅拌腔体17连通，所述保护罩16上设置有伺服电机18，所述伺服电机18的输出轴上设置有传动齿轮19，所述传动齿轮19与从动齿轮20啮合，所述从动齿轮20设置于传动轴一21上，所述传动轴一21上设置有同步带轮一22，所述同步带轮一22通过传送带23连接同步带轮二24，所述同步带轮二24设置于传动轴二25上，所述伺服电机18输出轴的下端以及所述传动轴二25的下端均设置有柱形叶轮26。

所述二级粉碎机构包括气缸27，所述气缸27通过气缸活塞杆连接二级旋转托板28，所述二级旋转托板28通过关节29连接在所述主轴5上，所述二级旋转托板28上设置有二级落粉口30。

所述上锥磨9呈倒锥形。

所述一级旋转托板6通过一级定位轴肩31与所述主轴5连接。

所述粉碎桶1的上端设置有盖板32，所述盖板32上设置有吸尘口33和喷气管34。

所述电机驱动机构包括驱动电机35，所述驱动电机35通过齿轮箱36连接所述主轴5，所述主轴5的两侧设置有深沟球轴承37。

所述一级粉碎齿2、二级粉碎齿3和三级粉碎齿4由大到小逐渐递减，且沿粉碎桶1内壁由上向下分布，此种设计是为了配合被粉碎的玉米颗粒的大小也是由上至下逐渐递减，为了获取玉米颗粒更好的粉碎效果。

采用一对相对转动的柱形叶轮26进行搅拌下料，可以有效地防止玉米在料桶15内流动不畅而造成架桥的现象。

一级旋转托板6的原理是通过驱动电机35带动主轴5进行高速旋转，落在一级旋转托板6上的玉米在离心力的作用下向四周被高速甩出，撞击弹跳在装满粉碎齿的桶壁上，在粉碎齿反作用力下变形粉碎。这样可以有效地保证所有的落入粉碎机的玉米都能够进行粉碎。同时为了增强本设备对其他种类的粮食，如小麦等硬度较软的粮食的适应性，设计了可收放的二级粉碎机构，客户可以根据实际的粉碎效果控制气缸27伸缩，实现二级旋转托板28的收放，这样可以有效的降低粉碎时间，提高粉碎效率。为了实现对粮食颗粒的真正细化的研磨，设计了三级锥磨机构，经过一级和二级的离心破碎，含有碎粒的粉流在重力的作用下落到上锥磨9上，并沿着上锥磨9的顶部斜面向下流淌进入由上锥磨9和下锥磨10构成的圆环状锥形磨腔11内，磨腔是倒锥形结构，粉流经过磨腔后期中夹杂的细小颗粒进一步被研磨成了细粉，这样就实现了对玉米颗粒的完全粉碎研磨。

一级旋转托板6上设置有一级落粉口7，所述二级旋转托板28上设置有二级落粉口30，只有经过破碎合格，尺寸合适的玉米碎屑才能够通过落料口进入下一级的破碎程序，否则就会进行重复的甩击破碎，这样就保证了破碎的均匀性。

在粉碎桶1的底部设计有刮粉桨12，可以将落在粉桶底部的玉米粉末刮起，使其通过出粉管道13排出，能够有效地防止粉碎机粉碎桶1底部粘粉现象的发生。

由于玉米在粉碎的过程中会产生大量的麸皮，如果不及时清理就会对落粉口产生堵塞，因此设计有高压空气除麸皮机构，在粉碎的过程中，出气管34吹出高压空气将麸皮扬起，经过吸尘口33吸走，这样在防止一级落粉口7和二级落粉口30堵塞的同时也提高了最终产品的质量。

所述凸轮4采用平面凸轮。

平面凸轮采用如下制作步骤：

(1)依据滚子测量法获取凸轮轮廓曲线的坐标数组以及滚子轴心轨迹的坐标数组；

(2)根据凸轮轮廓曲线上的一个点的坐标值M(X1,Y1)以及该点对应的滚子轴心的坐标值S(X2,Y2)，推算圆形切削刀具旋转中心相对于凸轮旋转轴心的一个相应点的坐标值，具体做法为：

连接凸轮轮廓曲线上的点M和该点对应的滚子轴心点S，形成的线段即滚子半径R，以点M为起始点，沿滚子半径R延伸旋转刀具半径r的距离获得的点即为旋转刀具的中心点N(X3,Y3)，其中，M(X1,Y1)、S(X2,Y2)和N(X3,Y3)处于同一坐标系XOY中，坐标系XOY以凸轮轮廓曲线的轴心为原点O，以水平方向为X轴，以垂直方向为Y轴；

(3)重复步骤(2)，得到对应于整个凸轮轮廓曲线的切削刀具旋转中心的相对运动曲线；

(4)使切削刀具按照上述相对运动曲线产生运动在凸轮加工设备上对凸轮进行加工。

所述步骤(2)包括如下步骤：

(2.1)计算所述切削刀具旋转中心点N的横向坐标为：

X3＝X1-r/R*∣X2-X1∣当X1>X2时

或者

X3＝X1+r/R*∣X2-X1∣当X1<X2时；

(2.2)计算所述切削刀具旋转中心点N的纵坐标为：

Y3＝Y1-r/R*∣Y2-Y1∣当Y1>Y2时

或者

Y3＝Y1+r/R*∣Y2-Y1∣当Y1<Y2时；

(2.3)获取所述切削刀具旋转中心的坐标值N(X3,Y3)。

对所述步骤(4)加工出的凸轮进行精度评估，具体步骤如下：

(4.1)计算所述相对运动曲线上角坐标之差为φ的相邻两点之间的距离以及相邻两点连线的斜率，整个相对运动曲线上有n对相邻点，则获取了n个连线距离L_i和n个斜率θ_i,i为整数，用于区分不同的相邻坐标点，斜率θ_i是指相对运动曲线上角坐标之差为φ的相邻两点之间连线L_i相对于X轴的倾斜角度。具体计算过程为：已知相对运动曲线角坐标之差为φ的相邻两点的坐标N_i(x,y)和N_i+1(x,y),计算该相邻两点与原点O(0,0)的距离为n_i和n_i+1，该相邻两点与原点O组成三角形，根据三角形的边长计算公式，已知三角形两边的长度以及该三角形两边的夹角φ，很容易计算出三角形另一个边的长度，该长度即是相对运动曲线上角坐标之差为φ的相邻两点之间连线L_i的长度：

L_i＝(n_i ²+n_i+1 ²-2*n_i*n_i+1*cosφ)^1/2；i为整数；

θ_i＝|((N_i+1(y)-N_i(y))/(N_i+1(x)-N_i(x))|；其中，N_i+1(y)表示点N_i+1的Y轴向坐标_，N_i(y)表示点N_i的Y轴向坐标，N_i+1(x)表示点N_i+1的X轴向坐标,N_i(x)表示点N_i的X轴向坐标；

(4.2)计算切削刀具完成角坐标之差为φ的相邻两点加工的实际位移距离以及该实际位移距离的斜率θ_i’，整个相对运动曲线上有n对相邻点，则获取了n个实际位移线路L_i’和n个斜率θ_i’,i为整数，用于区分不同的相邻坐标点，斜率θ_i’指实际位移线路L_i’相对于X轴的倾斜角度。具体计算过程为：切削刀具沿相对运动曲线的从点N_i(x,y)移动到点N_i+1(x,y)过程中,N_i(x,y)和点N_i+1(x,y)角坐标之差为φ，X轴向编码器记录了X轴向驱动电机的旋转转数，Y轴向编码器记录了Y轴向驱动电机的旋转转数，根据X轴向驱动电机的旋转转数计算X轴向驱动电机的位移h_i，根据Y轴向驱动电机的旋转转数计算Y轴向驱动电机的位移k_i,实际位移线路L_i’＝(h_i ²+k_i ²)^1/2，倾斜角度θ_i’的斜率为k_i/h_i；

(4.3)将计算出的相邻两点之间的距离L_i与计算出的对应相邻两点的实际位移线路L_i’进行比较，得出每对相邻两点的位移切削误差：

ΔL_i＝L_i-L_i’；i为整数，用于区分不同的相邻坐标点；

(4.4)将计算出的相邻两点之间的斜率θ_i与测量出的对应相邻两点的实际斜率θ_i’进行比较，得出每对相邻两点的斜率切削误差：

Δθ_i＝θ_i-θ_i’；i为整数，用于区分不同的相邻坐标点；

(4.5)计算总的位移切削误差和斜率切削误差：

ZL＝|ΔL₁|+|ΔL₂|+...+|ΔL_n|；n为相邻点的总个数；

Zθ＝|Δθ₁|+|Δθ₂|+...+|Δθ_n|；n为相邻点的总个数；

(4.6)计算位移切削的平均误差和斜率切削的平均误差：

PL＝(|ΔL₁|+|ΔL₂|+...+|ΔL_n|)/n；n为相邻点的总个数；

Pθ＝(|Δθ₁|+|Δθ₂|+...+|Δθ_n|)/n；n为相邻点的总个数。

所述步骤(4.1)中的角坐标之差为φ为一个恒量。

所述凸轮加工设备采用数控加工中心，数控加工中心采用现有的产品，切削刀具采用铣刀，在此不再赘述，所述数控加工中心的X轴向驱动电机上设置有X轴向编码器，所述数控加工中心的Y轴向驱动电机上设置有Y轴向编码器。

本发明的凸轮加工方法计算简单，大大降低了凸轮加工的相邻差，相邻差减少到0.1-0.8微米，基本可以忽略不计，大大提高了凸轮的加工精度。且对凸轮加工后的精度进行计算，能够及时全面了解凸轮加工的精度，且方便根据计算得出的凸轮加工误差对数控加工中心的加工方式进行调整，快速找到加工误差较大的相邻两点进行调整，有利于凸轮加工效率和加工精度的提高。

Claims (10)

1.一种防供料架桥的三级离心玉米粉碎机，包括输料机构，其特征是：所述输料机构连通粉碎桶，所述粉碎桶的内壁上由上至下依次设置有一级粉碎齿、二级粉碎齿和三级粉碎齿，所述粉碎桶内设置有主轴，所述主轴的顶部设置有一级旋转托板，所述一级旋转托板上设置有一级落粉口，所述主轴的中部设置有气缸安装槽，所述气缸安装槽内设置有二级粉碎机构，所述主轴的下侧设置有上锥磨，所述粉碎桶的侧壁上设置有与所述上锥磨配合使用的下锥磨，所述上锥磨和所述下锥磨之间形成锥形磨腔，所述下锥磨的下侧设置有刮粉浆，所述粉碎桶的底部设置有出粉管道，所述粉碎桶的外壁上设置有地脚，所述粉碎桶的下侧设置有驱动所述主轴的电机驱动机构，所述粉碎桶的侧壁上设置有支撑板，所述支撑板上设置有导向轴支座，所述导向轴支座上通过直线轴承连接导向轴，所述导向轴的一端连接导向轮，所述导向轮与凸轮接触，所述凸轮的中心轴连接导向轴电机。

2.根据权利要求1所述的防供料架桥的三级离心玉米粉碎机，其特征是：所述输料机构包括料筒，所述料筒穿过保护罩后与搅拌腔体连通，所述保护罩上设置有伺服电机，所述伺服电机的输出轴上设置有传动齿轮，所述传动齿轮与从动齿轮啮合，所述从动齿轮设置于传动轴一上，所述传动轴一上设置有同步带轮一，所述同步带轮一通过传送带连接同步带轮二，所述同步带轮二设置于传动轴二上，所述伺服电机输出轴的下端以及所述传动轴二的下端均设置有柱形叶轮。

3.根据权利要求1所述的防供料架桥的三级离心玉米粉碎机，其特征是：所述二级粉碎机构包括气缸，所述气缸通过气缸活塞杆连接二级旋转托板，所述二级旋转托板通过关节连接在所述主轴上，所述二级旋转托板上设置有二级落粉口。

4.根据权利要求1所述的防供料架桥的三级离心玉米粉碎机，其特征是：所述上锥磨呈倒锥形。

5.根据权利要求1所述的防供料架桥的三级离心玉米粉碎机，其特征是：所述一级旋转托板通过一级定位轴肩与所述主轴连接。

6.根据权利要求1所述的防供料架桥的三级离心玉米粉碎机，其特征是：所述粉碎桶的上端设置有盖板，所述盖板上设置有吸尘口和喷气管。

7.根据权利要求1所述的防供料架桥的三级离心玉米粉碎机，其特征是：所述电机驱动机构包括驱动电机，所述驱动电机通过齿轮箱连接所述主轴，所述主轴的两侧设置有深沟球轴承。

8.根据权利要求1所述的防供料架桥的三级离心玉米粉碎机，其特征是：所述一级粉碎齿、二级粉碎齿和三级粉碎齿由大到小逐渐递减。

9.根据权利要求1所述的防供料架桥的三级离心玉米粉碎机，其特征是：所述凸轮采用平面凸轮。

10.一种防供料架桥的三级离心玉米粉碎方法，其特征是：包括如下步骤：

(1)伺服电机带动一对相对转动的柱形叶轮进行搅拌下料，可以有效地防止玉米在料桶内流动不畅而造成架桥的现象，玉米沿着落料通道落入份随桶内；

(2)通过驱动电机带动主轴进行高速旋转，落在一级旋转托板上的玉米在离心力的作用下向四周被高速甩出，撞击弹跳在装满粉碎齿的桶壁上，在一级粉碎齿反作用力下变形粉碎；

(3)客户根据实际的粉碎效果控制气缸伸缩，实现二级旋转托板的收放，落在二级旋转托板上的玉米在离心力的作用下向四周被高速甩出，撞击弹跳在装满粉碎齿的桶壁上，在二级粉碎齿反作用力下变形粉碎；

(4)经过一级和二级的离心破碎，含有碎粒的粉流在重力的作用下落到上锥磨上，并沿着上锥磨的顶部斜面向下流淌进入由上锥磨和下锥磨构成的圆环状锥形磨腔内，磨腔是倒锥形结构，粉流经过磨腔后期中夹杂的细小颗粒进一步被研磨成了细粉，这样就实现了对玉米颗粒的完全粉碎研磨。