1工作原理
机械冲击式粉碎机按转子的布置方式可分为立式和卧式两大类。卧式粉碎机的转子轴水平放置，转子围绕水平轴高速回转实现物料粉碎，其结构如1所示。物料由料斗经螺旋给料机给入，首先被送入**粉碎室（转子一与转子二组成的腔体），具有5～8只叶片的粉碎叶轮（转子一和转子三）其叶片有30°左右扭转角，旋转时有助于形成风压；而分级叶轮（转子二和转子四）的5只叶片为径向布置，旋转时形成气流阻力，两者旋转时在室内形成气流循环，随气流旋转的颗粒之间产生相互冲击、碰撞、摩擦、剪切；同时由于离心力作用，颗粒与内壁间反复冲击、摩擦、剪切成细颗粒，经过**粉碎室中的分级叶轮后，细颗粒随气流进入第二粉碎室（转子三与转子四组成的腔体），其粉碎过程与**粉碎室的基本相同，只是第二粉碎室的粉碎叶轮和分级叶轮较大，在该室造成的风压更大，颗粒之间相互冲击更激烈，粉碎能力更强，产品细度可达数微米。
2主轴结构设计
CM系列超细粉碎机主轴上排列了四个转子和风扇，其结构决定了主轴长度较长。粉碎机长时间工作时，颗粒冲击和摩擦等作用下不可避免地会产生大量的热量，为了补偿主轴热变形、降低内应力，将主轴支撑方式设计为一端游动，一端固定。由于送料端在左侧，为满足结构紧凑要求，所以将主轴动力端放置在右侧；同时为了保证动力输入端的传动精度，故将右端设计为固定端。为了方便轴上零部件装配，将主轴设计为阶梯形状；轴上磨削加工部分应该有砂轮超程槽，螺纹部分应该有退刀槽；为减小应力集中，在主轴截面变化的部位设计有圆角，并且为了加工方便，键槽、圆角及倒角尺寸要统一。粉碎机工作时不会有太大的轴向力，轴上零部件（转子、风扇）固定采用挡圈和紧定螺纹进行固定，轴承则采用圆螺母进行固定。主轴结构如2所示。
3主轴系统受力分析
CM系列超细粉碎机的主轴上排列有转子一、二、三、四和风扇，如1所示。由上述知实际物料的冲击过程非常复杂，所以采用转矩分配的方法来进行受力简化。首先将转子一和转子二简化为一个整体称为组件1，同理转子三和转子四简化为一个整体称为组件2，风扇部分称为组件3.另外，在转矩分配时不考虑系统的摩擦、不考虑阻尼等因素的影响。根据主轴键联接的长度与载荷性质计算零部件的转矩分配系数。
3.1考虑载荷性质的转矩分配
CM系列机械冲击式超细粉碎机的两个粉碎腔体所粉碎的物料颗粒大小不同，组件1受颗粒较大的冲击，组件2受颗粒较小的冲击，而组件3则可似近看作静载荷，并设各组件与主轴键联接的许用挤压应力为1> 3.2综合考虑载荷性质与键联接尺寸的转矩分配 在上述分析基础之上，进一步结合各键联接尺寸，可得如下考虑载荷性质与键联接尺寸的转矩分配系数。 中：l i为各键工作长度（i=1，2，3），单位，mm；k i为考虑载荷性质时，各组件的转矩分配系数。 引入综合转矩分配系数k i表示主轴上组件间的转矩分配系数，该系数可表明组件间相对的转矩分配关系。在参数化设计程序中根据上述原则给出三者转矩分配系数的对话框，以便根据经验和试验数据修改转矩分配系数。 3.3主轴系统受力分析 主轴系统输入转矩：6 9.55 10 P T n =×式中：T为转矩，Nmm；P为电机功率，kW；n为粉碎机工作转速，r/min. 由式（2）及式（3）得各组件分配的转矩为T i＝k i T（i＝1，2，3）组件切向载荷（假定载荷集中于组件外缘）F ti＝2T i /d i（i＝1，2，3）式中：d i为组件的直径mm. 组件法向载荷（仅组件1与2有法向载荷）/cos ni t Fα=（i＝1，2）组件轴向载荷（仅组件1与2有轴向载荷）sin ai ni Fα= （i＝1，2）上述各式中：α为粉碎机叶片与主轴轴线夹角，单位（°）。主轴系统受力如3所示。 4应用举例 CM31机械冲击式超细粉碎机基本参数：P＝5.5 kW，n 1＝2900 r/min，转子转速n 2＝4300 r/min. 主轴系统输入转矩：6 9.55 10 12215 N mm P T n =×= 基于3.1、3.2、3.3分析基础之上进行受力计算，1为计算结果。 根据计算结果可以作为进一步进行粉碎机零件强度的精确计算与校核的依据。 5小结 本文以CM系列超细粉碎机的主轴为研究对象，根据粉碎机主轴的结构和受力特点，得出其受力简化模型。该模型可用于粉碎机主轴的受力计算，进而进行主轴上其他零件的强度校核和标准件的选择计算。此简化模型的简化过程也可用于同类型的轴类零件的受力简化计算和零件的校核与选择。 1计算结果组件T i（Nmm）F ti（N）F ai（N）F ni（N）1 6107.5 52.2 35.19 62.95 2 4397.4 33.3 22.45 40.17 3 1710.1 10.06
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