棉籽清選分級裝置的設計

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12屆畢業(yè)設計 棉籽清選分級裝置的 設計說明書 學生姓名 竇文龍 學 號 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 12-1 指導教師 日 期 2012.6 XXXX大學教務處制 前言 棉籽是農業(yè)生產最基本的生產資料之一。近幾十年來國內外研究表明, 各國棉花增產中, 優(yōu)質良種所起的作用大約占1/ 3 以上,為提高種質, 開展了棉籽清選分級機具的研究，進一步減小機具尺寸，對工作部件進行改進，提高清選性能；充分利用電力資源，盡可能的減輕機器作業(yè)時對環(huán)境的污染，對于發(fā)展經濟﹑高效和環(huán)保的設施農業(yè)具有重要的現(xiàn)實意義。 本課題是設計開發(fā)—棉籽精選機。該設備是種子加工系列設備的主要設備之一，可提高棉籽質量。我選擇了設計棉籽分級機。我針對棉籽的物理特征設計了一種線性柵筒式棉籽分級機，分級精度較高。通過該課題的研發(fā)工作，能夠正確運用所學課程的基本理論和有關知識，學會設計方案的擬定、比較、分析及進行必要的計算, 提高應用工程技術設計手冊、標準以及編寫文件的能力。在這樣的背景下，本次畢業(yè)設計針對種子加工精選的這個主題，參考各種設備資料，并利用AUTOCAD等現(xiàn)代工具軟件，進行了種子加工生產線中的棉籽精選機的設計。 目錄 1緒論 1 1.1線性柵筒式棉籽分級機的優(yōu)缺點 1 1.2棉籽分級機的國內研究現(xiàn)狀 1 1.3棉籽分級機的國外研究現(xiàn)狀 1 2線性柵筒式棉籽分級機的總體設計 1 2.1分級機的初始數(shù)據 1 2.2總體結構示意圖 1 3設計過程 2 3.1電動機的選擇 2 3.2進料裝置 2 3.3出料裝置 2 3.4篩分裝置柵筒設計 2 3.5傳動裝置 3 3.5.1V帶的設計 4 3.5.2蝸輪蝸桿減速器傳動的設計計算 4 3.5.3軸的設計計算 5 3.5.4V帶的設計 7 3.5.6柵筒中導向螺旋的設計 7 4總 結 9 致 謝 10 附錄 三維實體模型 12 塔里木大學畢業(yè)設計 1緒論 1.1線性柵筒式棉籽分級機的優(yōu)缺點 棉籽的產業(yè)化發(fā)展是推動棉農增收的重要手段之一，而分級分選分級難度大 目前，其分級主要為人工篩選，生產效率低，分級精度不穩(wěn)定，阻礙了棉籽產業(yè)的發(fā)展 ，為此，我選擇了設計棉籽分級機。目前根據篩分部分的結構，將篩分分成柵條滾筒式、 篩網滾筒式和振動式 3種主要形式。其中，篩網滾筒式和振動式分級機的分級精度高，但是加工和更換核心部件都比較困難，成本也比較高，而通過調整柵條滾筒式分級機兩根柵條之間的間隙就可以改變分級的等級，具有結構簡單、更換滾筒比較方便、功耗較小、傷果率低、效率高、成本較低等優(yōu)點。但是，柵條滾筒式分級機也存在一個缺點，即分級精度不夠高。根據目前現(xiàn)狀 ,我針對棉籽的物理特征設計了一種線性柵筒式棉籽分級機，分級精度較高。 筒篩是分級機的主要工作部件，通常用薄鋼板沖孔卷成。其形狀一般為圓形， 排列方式為正三角形排列。由于這種篩面光滑平整， 棉籽在篩面上容易滾動， 當棉籽在篩孔上通過時就無法過篩， 產生嚴重竄級， 影響分級質量。而獨特的柵條筒篩，篩面是由互相平行且間隙相等的圓鋼加工組焊而成，使分級孔橫截面形狀形成內外錐形， 就便于棉籽的過篩和清篩。經實踐證明，在同等筒篩外形尺寸的情況下，柵條式筒篩的有效面積系數(shù)比薄鋼板沖孔筒篩可提高 ，從而大大提高了棉籽的通過性，保證了分級質量，且機型也易小。 據有關試驗結果看出，機器的生產率、竄級率、均達到或超過設計要求。 機器的生產率與竄級率成正比。與人工喂料的速度關系很大。若喂入速度越快，則生產率越高，但竄級率也隨之增大，須嚴格掌握好喂入棉籽的速度。人工分級由機械分級所代替。其效率由 增加到，提高工效16倍左右，且分級質量穩(wěn)定，克服了人工分級因人而異質量難以控制的缺陷，并且機械分級可以連續(xù)大批量穩(wěn)定生產。 竄級率很低，驗證了柵條式滾筒通過性能好，結構新穎先進的特點。 該機外形美觀，移動使用方便。采用該機對棉籽進行分級加工，不僅提高了棉籽劃分質量，而且產品質量提高，也避免了人工挑選造成的人力浪費。 1.2棉籽分級機的國內研究現(xiàn)狀 我國對于分級技術的研究經歷了如下三個階段：二十世紀七十年代末，以引進國外技術及設備為主，國內對此基本上是空白的：二十世紀八十至九十年代，我國加工技術逐步發(fā)展起來，人們逐漸認識到了分級技術的重要性，于是開始引進、學習學習國外先進技術，并開始進行新設備的開發(fā)工作，國內開始出現(xiàn)分級設備的研究機構和生產廠家，二十世紀九十年代中期以來，由于市場對分級技術及設備的要求越來越高，并且此時國內對分級技術的研究也達到了一定程度，且取得了顯著進步，并開發(fā)出了諸多具有自主知識產權的新技術、新設備。但盡管如此，與發(fā)達國家相比，中國目前在分級領域仍然存在大型設備不足、工藝控制技術落后、磨耗和單位產品能耗偏高、特殊粒型的生產工藝和設備落后等問題。 1.3棉籽分級機的國外研究現(xiàn)狀 國外的棉籽加工業(yè)已經相當成熟并且形成了一定的規(guī)模。美國，歐洲以及澳大利亞等發(fā)達國家，棉籽幾乎100%的都經過機械化的分級、清洗、進行分級、商品化處理后，再投放市場。國外棉籽分級機的分級方式主要有重量分級機。 2線性柵筒式棉籽分級機的總體設計 2.1分級機的初始數(shù)據 配套動力 1.5 kW電動機 生 產 率 500 kg/h 傷棉籽率 <1% 外形尺寸 3300mm×1000mm×1530mm 分級規(guī)格 3級 分級尺寸 ?1cm 2.2總體結構示意圖 線性柵筒式棉籽分級機由電機、進料裝置、傳動裝置、出料裝置、篩分裝置五部分組成，如圖2-1所示 圖2-1 線性柵筒式棉籽分級機結構圖 1進料斗 2 電動機 3帶傳動 3設計過程 3.1電動機的選擇 電動機所需工作功率選擇電機功率為2.2 kW的電機。 方案如下： 表3-1 傳動方案 方案 電動機型號 額定功率 電動機轉速 重量 1 Y90s-2 1.5 2840 22 2 Y90s-4 1.5 1400 17 3 Y100L-6 1.5 940 33 綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、質量、價格以及傳動比、機構復雜性，可見第三種方案比較合適，因此選定電動機的型號是Y90s-4。 該電動機的主要外型和安裝尺寸如下[8]： 表3-2 電動機的主要外型和安裝尺寸 中心高 外形尺寸 地腳安裝尺寸 地腳螺栓孔直徑 軸伸尺寸 裝鍵部位尺寸 90 400×245×265 245×190 12 28×60 8×7 3.2進料裝置 進料裝置由一個四分之一圓球形成的一個進料裝置，設計成圓形進料斗，只要是方便喂料者容易將棉籽加進柵筒中去。 3.3出料裝置 本裝置的出料部分共包括 4 個出料斗，他們全都位于柵筒的正下方，并且每個出料裝置都是與水平面有一定的夾角，大大概在 ～。這以便于棉籽從柵筒中被篩選出來，落在出料斗上，順利的從出料斗進入收集筐中。 3.4篩分裝置 分級機的篩分部分是由3節(jié)長度都是1米得直徑為0.6米的圓形柵筒構成，每一節(jié)柵筒上的柵條都是由保持架固定，并且每一節(jié)柵筒是由保持架焊接而成，每一節(jié)柵筒都是通過支撐架與柵筒軸進行連接的，柵筒軸帶著支撐架進行圓周運動，同時支撐架他也帶動著柵筒進行圓周運動，使棉籽在柵筒中進行篩選。 3.4.1柵筒設計 柵筒是分級機的主要工作部件， 通常用薄鋼板沖孔卷成。其形狀一般為圓形，直徑為4mm。由于這種篩面光滑平整， 棉籽在篩面上容易滾動， 當棉籽在篩孔上通過時就無法過篩， 產生嚴重竄級， 影響分級質量。而獨特的柵條筒篩， 篩面是由互相平行且間隙相等的圓鋼加工組焊而成， 使分級孔橫截面形狀形成內外錐形， 就便于棉籽的過篩和清篩。 考慮到整體布局，每一級柵筒的長度都是1米，柵筒的直徑是0.6米，然而為了式棉籽能夠進行分級，柵筒上的每一級柵條之間的間距是不同的，第一級柵筒的柵條之間的間距是5mm，柵條的根數(shù)是120根，第二級柵筒的柵條之間的間距是10mm，柵條的根數(shù)是60，第三季柵筒的柵條之間的間距是15mm，柵條根數(shù)是42.線性滾筒結構示意圖如圖3-1所示。 圖3-1 線性柵筒結構示意圖 單級筒結構示意圖如圖3-2所示： 圖3-2 單級筒結構示意圖 3.5傳動裝置 由選定的電動機滿載轉速1400 r/min和工作軸轉速30 r/min可得傳動裝置總傳動比 誤差分析：合適 各軸功率、轉速和轉矩的計算： 1400 r/min ； r/min ； 30 r/min 表3-3 所選軸信息 軸的名稱 功率/kW 轉速/(r/min) 轉矩/ (N.mm) 輸出軸 1.5 1400 10.2 高速軸 1.41 560 24.1 低速軸 1.38 30 439 3.5.1V帶的設計 帶型的選擇： 查書知選用A型帶 帶輪直徑：初選小帶輪直徑，由 ，所以小帶輪直徑選擇合適 大帶輪直徑mm圓整為標準值224mm 由式即220.5 630初定中心距=400mm 由式 查書取帶的基準長度 實際中心距mm 帶的根數(shù)Z： 單根V帶的額定功率=（ 帶的根數(shù)Z =取2根帶 表3-4 輪槽截面尺寸 槽型 e A 11 2.75 8.7 150.3 9 匯總：V帶尺寸 A型 =90mm =224mm a=330mm =1250 Z=2 3.5.2蝸輪蝸桿減速器傳動的設計計算 由知選擇蝸輪蝸桿減速器傳動比較合適。 按齒面接觸疲勞強度進行設計 閉式蝸輪蝸桿傳動設計準則：按齒面接觸疲勞強度設計，按齒根彎曲疲勞強度校核 據 確定在蝸輪上的轉矩T2 按則 確定載荷系數(shù)K， 確定彈性影響系數(shù) 確定接觸系數(shù)： 先假設蝸桿分度圓直徑d1與傳動中心距a比值 確定許用接觸應力 渦輪材料鑄錫磷青銅，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度 應力循環(huán)次數(shù)N=60jn2Ln= 則a 去a=100mm因為i=6.2，則m=4 蝸桿分度圓直接d1=40mm，這是 蝸輪蝸桿的主要尺寸 蝸桿軸距 蝸輪齒數(shù)36，分度圓直徑d2=144mm.齒根圓直徑df2=134.4mm 3.5.3軸的設計計算 蝸桿的設計： 確定軸的最小直徑，查書取 取33mm .高速軸的最小直徑顯然是安裝大帶輪處的直徑， 為了滿足軸與大帶輪的軸向定位要求，最小軸頸處需制出一軸肩，故取安裝透蓋處軸的直徑，由查手冊選軸承 表3-5 所選軸承基本尺寸 軸承代號 d D B 6007 35 62 14 取與渦輪配合軸的軸徑，與蝸輪相配的軸長。軸環(huán)寬度，取，由軸承類型知軸承寬度,取軸套1長度為15，則安裝在左邊軸承部分軸的長度，為了使齒輪安裝在中間，只能取軸套2的長度為8mm蝸桿軸示意圖如圖3-3所示： 圖3-3 蝸桿結構圖 由，查手冊，得與大帶輪配合的鍵的尺寸如下： 表3-6 軸 鍵 鍵槽 公稱直徑d 公稱尺寸bh 公稱尺寸b 深度 40 10 軸t 轂 5 3.3 蝸輪軸設計： 初步確定軸的最小直徑： 綜合考慮渦輪軸軸示意圖如圖3-4所示： 圖3-4 蝸輪軸結構圖 查手冊，得與蝸輪軸上蝸輪配合的鍵的尺寸如下： 表3-6蝸輪軸上的所選擇的鍵的基本尺寸 軸 鍵 鍵槽 公稱直徑d 公稱尺寸bh 公稱尺寸b 深度 40 22 軸t=5 轂3.3 7 4.4 由查手冊選軸承 3.5.4V帶的設計 帶型的選擇： 查書知選用A型帶。 帶輪直徑：初選小帶輪直徑，由 ，所以小帶輪直徑選擇合適 大帶輪直徑mm圓整為標準值250mm 由式即220.5 630初定中心距=450mm 由式 查書取帶的基準長度 實際中心距mm 帶的根數(shù)Z： 單根V帶的額定功率=（ 帶的根數(shù)Z =取1根帶 表3-8輪槽截面尺寸 槽型 e A 11 2.75 8.7 150.3 9 匯總：V帶尺寸 A型 =90mm =250mm a=350mm =1250 Z=1 3.5.6：柵筒中導向螺旋的設計 導向螺旋的結構如圖3-6所示 圖3-6 導向螺旋結構圖 導向螺旋的設計更改了以往的一些選棉籽機通過使柵筒軸從進料端向出料端沿水平方向傾斜一個很小的角度，從而使棉籽在滾筒中旋轉時，有一個向出料口的一個分力，然而這個分力的合力它是由重力產生的，本來棉籽的重力就已經很小了，所以這個力不會很大，從而降低了分級機的分級效率，而且他的分級精度不高。但是加上這么一個導向螺旋，當柵筒旋轉時，它會帶動導向螺旋旋轉，在這時棉籽受到的力如圖3-7所示，這個力遠遠大于棉籽重力的分力，使棉籽的分級效率增加，并且精度得到大大的提高，他還有一個好處，便是避免了使柵筒軸線不與水平線平行，使安裝滾筒軸的軸承及軸承座，機架更加容易設計。 此時的分力F1使得棉籽從進料斗向出料斗移動，達到一個導向的目的，此力將遠遠大于棉籽重力的一個分力。 圖3-7棉籽在導向螺旋中的受力情況 此時的分力F1使得棉籽從進料斗向出料斗移動，達到一個導向的目的，此力將遠遠大于棉籽重力的一個分力。 4總 結 隨著目前我國農產品加工設備的設計和自動化程度技術要求的不斷提高，結合我國農機領域中棉籽精選機的這一設備的空缺，本次設計嘗試設計出這條糧食加工生產線上的精選設備。另外結合機電一體化專業(yè)對畢業(yè)設計的要求，設計棉籽精選機，實現(xiàn)機電結合設計。 這次設計主要進行了棉籽精選機的整機設計、主要部件設計。在整機設計中，針對課題的實際情況，進行了部件選材、總體結構規(guī)劃等操作；主要部件設計中，針對棉籽清選分級裝置中篩筒和螺旋擋板進行重點設計；隨后本次設計使用了AUTOCAD 2007繪圖軟件，進行了包括棉籽精選機總裝圖、篩筒以及各種零件圖等的繪制，使得紙上公式設計轉換成了最直觀的視覺模型。 通過本次畢業(yè)設計，可以得出一個結論：將農產品加工設備由傳統(tǒng)的手工操縱，純機械式運作結合，形成機電一體化電子產品，是順應時代潮流，符合農業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢。農業(yè)現(xiàn)代化對農業(yè)機械的自動化程度要求越來越高，所以要設計出自動控制程度較高的農業(yè)機械。由前所述可知隨著人們生活水平的提高，各種農業(yè)加工機械的前景是很可觀的。 總之，畢業(yè)設計是我們所學的知識系統(tǒng)化、全面化得到一次應用，設計中不僅充分利用了所學的基礎和專業(yè)知識，而且也是我們從中學到了一些新知識和經驗，以及鍛煉了其他方面的能力。 致 謝 在這次畢業(yè)設計中使我們同學關系更進一步，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家一起商量，聽聽不同同學的看法對我們有更好的理解，所以這里非常感謝幫助我的同學。 在此更要感謝我的指導老師范修文老師的細心指導和關懷，使我能夠順利完成畢業(yè)設計，老師的嚴謹治學態(tài)度、淵博的知識、無私的奉獻精神使我深受啟迪。從老師的身上，我不僅學到了扎實、寬廣的專業(yè)知識，也學到了做人的道理。在此我要向我的指導老師致以最衷心的感謝和深深的敬意。 參考文獻 [1]吳宗澤,羅圣國.機械設計課程設計手冊[M].北京：高等教育出版社,1984. 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