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花生分级装置设计大学论文
毕业设计说明书
花生分级装置设计
机械工程与自动化
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机械设计制造及其自动化
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目录
1绪论3
1.1引言3
1.2国内外分级机械的研究与发展3
1.2.1国外分级机械发展状况3
1.2.2国内分级机械发展状况4
1.3课题研究意义5
1.4课题研究内容6
1.5本章小结6
2栅条滚筒式分级机总体方案分析7
2.1分级装置的类型7
2.2滚筒式分级机9
2.2.1工作原理9
2.2.2结构分析9
2.3滚筒式分级机的工艺参数分析11
2.3.1设计参数的确定11
2.3.2生产能力分析12
2.3.3尺寸分析12
2.4滚筒式分级机设计时应注意事项12
2.5本章小结13
3动力传输部件的选择与设计14
3.1电动机的选择14
3.1.1直流他励电动机14
3.1.2三相异步电动机14
3.1.3选择的电动机14
3.2联轴器14
3.3带传动16
3.3.1带传动简述16
3.3.2带传动的类型16
3.4总体校核计算17
3.4.1滚筒转速的确定17
3.4.2功率计算19
3.4.3传动装置总效率η和电动机功率Pr20
3.4.4皮带轮的选择22
4栅条花生分级机结构设计25
4.1总体结构分析及三维图25
4.2本章小结27
结论28
参考文献29
致谢32
摘要
我国花生生产数量大,但国内花生价格较低、卖果难的问题经常出现,严重影响了花生生产快速发展的势头。
花生分级检测技术落后,缺乏先进有效的分级系统,外销花生混等混级,良莠不齐已成为制约我国花生出口的重要原因之一。
花生分级机是花生采后处理的主要作业机械,其中分级是核心,其工作性能对花生分级精度有决定性的影响。
本课题首先分析了我国目前花生分级的现状,详细的分析了分级机核心部件分级装置的类型,通过对比其优缺点,选取栅条滚筒分级机做为分级机的分级装置;同时阐述了滚筒式分级机的工作原理及其结构,分析其工艺参数。
传动装置根据所设计滚筒式花生分级机的性能参数,设定滚筒直径以及转速,确定传动比,选取动力装置电动机(型号Y90L—6)、联轴器(型号WS5)、减速器(选取二级减速器)和皮带轮的结构,在计算的基础上,对栅条滚筒花生分级机结构进行了设计。
关键词:
滚筒分级机,花生,栅条,结构设计
1绪论
1.1引言
我国是花生生产大国,花生年产量达近千万吨,居世界之首,占世界总产量的14%。
但花生出口比例低,采后处理能力不到总产量的15%,多数花生以原料形式出售,附加值低,竞争处于劣势。
花生分级检测技术落后,缺乏先进有效地分级系统,外销花生混等混级,良莠不齐已成为制约我国花生出口的重要原因之一。
选出整齐、均匀、美观的高品质花生,形成系列化、规格化的花生产品,既易于包装,又能增强国际竞争力,提高产品价格,无论是对农民生产积极性还是销售,都大有益处。
20世纪90年代初以来,全球花生及其制品的消费量连年上升,因而需求量不断增大,产量和供应量也必然不断增大。
近年来,世界花生产业有了较大发展,花生的单位面积产量和总产量持续增长。
目前,世界生产花生的国家有100多个,种植面积约2112万公顷,主要分布于亚洲、非洲和美洲,其中,亚洲种植面积为1347万公顷,占世界总面积的63.4%;非洲654万公顷,占30.8%;美洲116万公顷,占5.5%,而欧洲和大洋洲仅零星种植,没有形成规模化生产。
印度、中国和尼日利亚是世界三大花生生产国,在种植面积和总产量上都保持了领先的地位。
2005年,印度的花生种植面积居世界第一,约为660万hm2,总产量590万t;中国的种植面积为487万hm。
总产量1440万t:
尼日利亚的种植面积为288万hmz,总产量290万t。
中国花生的总产量自20世纪90年代中期超过印度以来,一直保持了世界第一的位置,此外,美国和阿根廷作为传统的花生生产大国,花生总产量都有较大幅度的增长,其中美国约占世界总产量的5%,阿根廷约占1.5%。
这只要是由于种植面积不断扩大,品种改良、播种管理技术稳步提高。
花生分级机的研制和推广,对于提高花生业的发展水平,增加广大农户的收入,促进花生业的可持续发展,都将具有重大的意义。
1.2国内外分级机械的研究与发展
1.2.1国外分级机械发展状况
国外
机。
其主要设备包括:
瓜果外部品质、大小判别系统(图像识别);瓜果自动传输、分选机械装置;瓜果精选、分级设备的电气控制系统;智能学习模块等。
山西农机研究所也研制成功了6ZF-0.5型红枣分级机。
但是同发达国家相比,我国仍是花生加工落后的国家。
其中存在的主要差距有:
(1)花生分级、商品化处理滞后。
我国的花生处理量仅在15%左右,而绝大部分的花生加工都采用人工分级、挑选,采用普通纸箱或网袋、塑料袋、编织袋包装,基本上以初级产品形式进入市场。
在同等花生的条件下,我国花生价格低于国际市场价格4至7成;
(2)加工转化量小。
先进花生生产国的加工能力在40%~70%,而我国企业加工能力只有10%左右。
考虑到实际情况,我们将花生分级机的消费者定位在中小农户上。
这就要求我们必须研制出一款技术性能好,价格低廉的机型。
因此我们选择了栅条滚筒式分级机。
它与目前普遍采用的振动滚筒式分级机相比具有以下一些优点:
①结构简单;②效率高;③价格低廉;④功耗小;⑤伤果率低;栅条滚筒式分级机存在的缺点是分级精度不高。
花生分级机的研制和推广,对于提高花生业的发展水平,增加广大农户的收入,促进花生业的可持续发展,都将具有重大的意义。
因此,我们所进行的花生分级机的试验研究是非常必要的。
1.4课题研究内容
(1)重点研究花生分级机的工作原理和核心部件的结构参数;
(2)通过替换核心部件筛筒,用以达到对于不同物料进行分级的目的;
(3)物料特性的研究,测定不同品种、不同地区主产红枣、核桃、杏干形状及外形尺寸,根据相关标准确定分级筛尺寸。
1.5本章小结
我国是花生生产大国,花生年产量达近千万吨,居世界之首,但采后处理能力不到总产量的15%,花生分级机的发展已经成为制约我国花生业发展的主要原因。
本章详细的分析了花生分级机械的国内外研究与发展的清况,阐述了课题研究的目的和意义,并明确了本课题的研究内容。
2栅条滚筒式分级机总体方案分析
2.1分级装置的类型
(1)锥辊式分级装置
锥辊式分级装置采用的是一对相对转动的锥形辊,如图2.1(图中各参数的单位为mm),两个相互旋转的棍子将花生忽上忽下的抖动运动,那么在它不同重量的作用下花生随着棍子运动的轨迹也不尽相同,在这种运动方式下,花生轻的一段会向下旋转,直到花生的直径小于两个棍子直径间的间隙时花生落下。
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图2.3为平面振动筛装置简图。
该振动筛分级装置是由三个筛子组成。
筛子振动时,花生与筛面产生相对滑动,尺寸小于筛孔的花生有可能通过筛孔,掉入下筛,其余的留在筛面上,并沿筛面流向一侧,由集料口收集。
通过花生分级试验表明这种分级装置分级效果差,基本不能实现正常分级。
1.喂料斗2.3.4.筛子5.滑板6.吊杆7.集小花生口
8.第二次集花生口9.第一次集花生口10.集大花生口
图2.3平面振动筛装置简图
(4)栅条滚筒式分级装置
如图2.4所示,分级装置由几个转筛桶构成,每个转筛桶的漏隙大小并不一样,从第一段到第三段的漏隙大小由小到大,那么花生在筛桶内随着筛筒一起转动,由于花生表面相对光滑,且并不会有一定的弹性,这是这花生随着滚筒转动的过程中不会绕着自身轴线周转,当花生转到较大漏隙的时候花生会从漏隙中滑落出去,漏隙厚度在会使花生在水平力作用下,发生偏离,厚度尺寸在下一级滚动中继续筛选,如此相互作用,花生会从小到大,由好变坏的顺序从一大堆的花生中分离出来。
从两旁将分离的花生分别装入不同的袋子里运走。
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7和轴承组成。
滚圈3固定在滚筒2上,并将简体重力传递给摩擦轮4,整个设备由角钢焊成的机架7文本。
(3)传动装置
目前有如下三种。
第一种:
采用电动机通过皮中心轴筒中带轮、变速箱、链轮及一对齿轮传动,而其中一个大齿轮中心轴筒中就连接在滚筒中心轴筒中出料口的边缘上,另一个小齿轮则与传动系统相连接作为主动齿轮,把动力传给大齿轮。
由中心轴带很难设动滚动很难设轴转动这种传很难设动方式加工制造比较麻烦,由于中心轴筒中滚筒直径但因滚较大而使转动不平衡,齿轮上的很难设润滑油已逐渐被淘汰。
第二种:
中间轴式传动。
滚筒的中心线上没有传动轴,用支臂很难设与滚筒连,传动系统把动力传至中心轴,而驱动滚筒转动由中心轴带动滚中心轴筒中动轴转动。
这种传动方式比第中心轴筒中一种简单,筒较长,其中心轴也长,在滚筒中间又置中间轴承,
分级时,在带动其传动带动其系统作用下,通过摩带动其擦轮和滚圈带动其使带动其滚筒带动其回转,当物料带动其从进料带动其斗1加入后即随滚筒一起回转,最后一级料斗。
2.3滚筒式分级机的工艺参数分析
2.3.1设计参数的确定
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与单相异步电动机相比,三相异步电动机运行性能好,并可节省各种材料。
按转子结构的不同,三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。
笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜,得到了广泛的应用,其主要缺点是调速困难。
绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。
调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。
1)调压调速:
可以无级调速但是调节范围不大;
2)转子电路串电阻:
简单可靠,属于有级调节,但是低速是功率损耗较大;
3)改变磁极对数:
体积稍微大,价格较高,属于有级调节,结构简单,效
率较高,特性好,调节时所需附加设备较少,中小型机电联合调速。
3.1.3选择的电动机
电动机的选择为:
电动机的型号Y90L—6;额定功率1.1KW;满载转速910r/min;质量25kg。
3.2联轴器
用来联接不同机构中的两根轴(主动轴和从动轴)使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。
在高速重载的动力传动中,有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。
联轴器由两半部分组成,分别与主动轴和从动轴联接。
一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接。
联轴器用来把两轴联接在一起,使机械运转时不能分离;只有机械停车或将联轴器拆开后,两轴才能分离。
(1)刚性联轴器
两轴之间的相对位移缺乏补偿,因此两轴的对中性要求很高。
当两轴有相对位移存在时,就会在机件内引起附加载荷,使工作情况恶化,这是主要缺点。
但是其构造简单,成本低,可以传递较大的扭矩,适用于转速低,无冲击,轴的刚性大,对中性较好的场合。
(2)挠性联轴器
无弹性元件的挠性联轴器
此类联轴器具有挠性因此可以补偿两轴的相对位移。
因为没有弹性元件,不能缓冲减振。
十字滑块联轴器又称滑块联轴器,由两个在端面上开有凹槽的半联轴器和一个两面带有凸牙的中间盘组成。
因凸牙可在凹槽中滑动,故可补偿安装及运转时两轴间的相对位移。
适用于转速小于n<250r/min,轴的刚度较大,无剧烈冲击处
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力大,因此可以传递较大功率。
V带较平带结构紧凑,而且V带是无接头的传动带,所以传动较平稳,是带传动中应用最广的一种传动。
再加上V带传动的传动比较大,结构较紧凑,以及V带已然标准化并且已经大量生产等优点,因此V带传动比平带传动应用范围要广泛的多。
多楔带兼有平带和V带的优点:
柔性好,摩擦力大,能传递较大的功率,并解决了V大传动长短不一而使各带受力不均的缺点。
且能传递较大的功率传动比可以达到10,带速度可以达到40m/s.。
但是多楔带
V带有普通V带、窄V带、联组V带、齿形V带、大楔角V带。
其中普通V带应用最光广,近年来窄V带也得到了广泛的使用。
窄V带是用合成纤维绳做抗拉体,与普通V带相比较,当高度相同的时候,窄V带的宽度约缩小1/3,但是其承载能力却提高了1.5~2.4倍,适用于传递动力大而又要求传动装置紧凑的场合。
3.4总体校核计算
3.4.1滚筒转速的确定
滚筒的转速直接影响生产能力和分级效率,它还与直径有密切的关系,不能随意确定。
下面推导它们之间的关系式。
由于滚筒的倾角很小,可近似看作水平。
当物料与滚筒一起回转时,其受力情况如图3.2所示。
图3.2物料在滚筒中受力情况
对物料B,受到重力G和离心力C的作用。
把G分解为G
月和G
两个分力,前者分力要推动物科从筛面向下滑动,后者则把物料朝筛面上压聚而在物科运动时和离心力一起产生摩接力T,
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;
——滚筒材料厚度,m;
—滚筒材料重度,N/
。
式中R——滚筒内半径,m;
L——滚筒长度,m;
——物料重度,N/
;
——物料在滚筒中的充填系数,0.05~0.10。
式中D——滚筒直径,m;
W——滚筒本身重力
与滚筒内原料重力
之和,N。
由于传动方式不同,功率计算方法也不同。
对于中间轴式的传动,其功率P为
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表3.2轴常用的几种材料的
及
轴的材料
Q235-A、20
Q275、35
45
40Cr、35SiMn、38SiMnMo、3Cr13
/MPa
15~25
20~35
25~45
35~55
149~126
135~112
126~103
112~97
Ⅱ轴输入功率
和转矩
:
Ⅲ轴输入功率
和转矩
:
3.4.4皮带轮的选择
1)确定计算功率Pca
由表查的工况系数K
=1.1,故
Pca=K
P=1.1
1.1KW=1.21KW
2)选取窄V带带型
根据Pca、n
,确定选用SPZ型。
3)确定带轮基准直径
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由公式得:
(式3.17)
10)带轮结构图见附录图纸。
4栅条花生分级机结构设计
4.1总体结构分析及三维图
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且在出料斗的两侧装有吊钩,便于集料袋挂放固定。
图4.3出料斗三维图
4.筛分装置
如图4.4所示,筛分部分由三段滚筒组成,每段滚筒的栅条间隙不同,第一级到第三级栅条的间隙逐渐增大。
物料在筛筒内径向随着滚筒一起做圆周运动;轴向上由于物料具有弹性而且筛筒与水平面有一定的夹角所以作曲线或直线运动。
当物料进入筛筒时,厚度尺寸小的物料在离心力的作用下从第一级被分离出来,厚度尺寸较大的物料在滚筒的带动下运动到下一级继续筛选,如此重复直到第四级物料从侧面出料斗分出为止。
目前国内并没有制定统一的关于红枣、杏干、核桃大小等级的国家标准,因此根据所测得的物料厚度尺寸和相关市场调查,三种物料的各级间的栅条间隙由新疆农业科学院农机化研究所的专家定出,如下表4-1所示。
表4-1栅条间距
品种
栅条间隙(mm)
第一级
第二级
第三级
红枣
25.1
30.1
33
杏干
24.5
29
33
核桃
24.5
29
栅条滚筒的直径为400mm,滚筒的长度为1600mm。
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展,都将具有重大的意义。
在上述研究过程中,取得了如下结果:
(1)详细的对比了分级机各类分级装置的优缺点,选取栅条滚筒式分级装置作为分级机的核心部件,并以红枣为分级实物,对分级装置进行了设计。
(2)分级机滚筒的转速是实物的分级良莠的最主要原因,因此,本文选取电动机,并通过二级减速器控制滚筒的速度,以减少速度对分级的影响。
(3)对整个装置进行了设计,并用AutoCAD对分级机进行了结构设计。
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致谢
本论文是在XXX老师的悉心指导下完成的,衷心感谢她在我毕业设计的每个阶段给予我的热情帮助和指导。
XXX老师渊博的知识,认真负责的工作作风,平易近人的态度让我获益匪浅。
在此,向XXX老师表示最衷心的感谢和最诚挚的敬意。
感谢我的同学和朋友,他在我的论文写作过程中提出了很多建设性的意见,并给了我很多启发。
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