小型谷物清选机毕业设计（可编辑）

小型谷物清选机毕业（可编辑） 毕业设计论文 题 目:小型谷物清选机设计 学 院:农业工程与食品科学学院 专 业: 机械设计 姓 名: XXx 学 号:XXX 指导教师:-XXX 摘 要 谷物清选机械目前国内己经基本上能够自给自足,但是由于市场上大部分都是种子加工成套设备,由于其价格高,能耗大,还不能完全适应小型种子生产和经营部门的要求。因此,开发符合我国国情的谷物清选机械,对提高我国种子产品质量、农业经济效益和农业生产现代化水平具有重要意义。论文立足国情,基于我国不同类型种子生产和经营部门的经济和技术水平,研制开发一种实用性强、市场前景好的小型谷物清选机械。 本文在介绍国内外种子加工机械的发展现状与动态的基础上,分析了研制价格低、操作简单、使用方便的小型谷物清选机的意义和 市场需求,制定了系统总体设计,对系统的机架、筛体、振动机构、 风机进行了重点研究设计。 该小型谷物清选机采用单相220伏交流电源供电,使用非常 方便,而且节约能源,动力只需1.5kw。机架设计为车驾式,整机可框 在地排车下盘上,移动方便。进料装置采用了结构简单的顶置式人力 提升装置,采用插板活门控制流量,其结构简单,操作方便,喂料均匀。 筛体的上筛采用圆孔平面筛、下筛采用编织筛,提高了生产率,而且对 粗混杂物及小谷粒有较高的分离率。传动机构采用三角带传动,传动 平稳,结构尺寸小。振动机构采用曲柄连杆机构,平稳可靠有效。清选 风机采用低压后向直叶片离心式风机。在整机设计过程中充分考虑到 性价比,选用价格低、性能稳定的零部件。 关键词:清选机,单相电源,平面筛,曲柄连杆传动机构,风筛式 Abstract At present, the grain cleaner can be basically already self-suficient athome. But the most part is the complete sets seed-processing equipment, and its high price, heavy weight and high energy consumption can't meet the demand of the small-size seed producing and running department. Therefore,developing the grain cleaner which accords with of our national conditions has great significance to improve seed quality, agricultural economic benefits and agricultural modernization. According to the economy of the department and engineering level of the different kinds of seeds of our country, the thesis bases on the national conditions and we have exploited the small-size gain cleaner which has strong practicability and good market prospects. Based on introducing the states-of-art of the seed processing equipment at home and abroad, the significance and market demand of the small-size grain cleaner which is easy to operate, convenient to use and has the low price are analysed. Having made the overall design plan of the system, the framework, vibrosieve, vibrating mechanism and the centrifugal fan of the system are mainly researched and designed. This small-size gain cleaner is adopted single-phase 220 volts to supply power and it is very convenient to use, economize the energy and motive force only need 1.Skw The framework is designed for the thill. The machine is fixed the underwall of the vehicle and it is convenient to move. The feeding device is adopted the overhead men hoisting device and used flashboard valve to control the flow. It is of simple structure, easy to operate and even to feed the material. The top sieve of the vibrosieve is adopted round-hole prissy screen and round-hole plansifter of the lower sieve. The thick impurity and small valley have the higher rate of the grain separation. Because the vertical arris of the triangle has increased the possibility of the directed movement of the tiny and have promoted the lower floor of the valley to pass separation process which sifts the hole. A part of the sieve hole is the side of the arris, which not only forms the groove in the bottom surface, but also has increased effective area of sieve hole .At the same time, it does not produce the restriction to the directed movement of the valley. Transmission organization are adopted triangular belt to drive which has steady transmission and little physical dimension. The belt wheel has been taken the solid wheel. The vibrating mechanism is adopted the eccentric bearing link mechanism. The eccentric bearing is a standard component which not only simplified the processing connecting, but also reduced the frictional dissipation. It is adopted the hypopiesia, backward, prismatic blade centrifugal fan. the method of adjusting the area of the inlet opening to adjust the input air. During the whole design process, choosing the low performance for use are sufficiently considered. Through price with steadynnning test, result of the test and designing requirement are unanimous basically,system has better economic benefits and social benefit. Keyword: small-size grain cleaner , single-phase electric power supply , round-hole prissy screen , eccentric bearing link mechanism, energy-saving 目 录 摘 要 I Abstract II 目 录 IV 第一章 概述 1 1.1 课题研究的目的及意义 1 1.1.1课题研究的目的 1 1.1.2课题研究的意义 1 1.2 国内外研究现状 2 1.2.1国内研究水平 2 1.3.1研究内容 5 1.3.2技术指标 5 1.4研究方法和技术路线 6 1.4.1研究方法 6 1.4.2技术路线 7 第二章谷物清选机的结构、特点及总体设计 8 2.1机架的设计 9 2.2进料装置的设计 9 2.3振动筛的设计 9 2.3.1筛子的种类选择 9 2.3.2 筛子的形状尺寸 10 2.3.3 筛子的参数选择 11 2.3.4 振动机构的设计 12 2.4 清选风机的设计 18 2.4.1 清粮风机的特点 18 2.4.2 清选风机的结构性能参数 18 2.4.3风机的加工工艺: 15 2.5 电机的选型 15 2.5.1电动机型式的选择 15 2.5.2电动机电压等级的选择 15 2.5.3电动机额定转速的选择 16 2.5.4额定功率的选择 16 2.6 传动机构的设计 16 2.6.1电机?风机带轮三角胶带传动的参数选择 16 2.6.2电机一摇臂轴带轮三角胶带传动的参数选择: 22 2.6.3 带轮材料的确定: 25 2.6.4 带轮的结构和尺寸: 25 第三章 结论与展望 26 3.1结论 26 3.2 展望 26 3.2.1 课题展望 26 3.2.2 谷物清选机的发展展望 27 参考文献 28 致谢 29 第一章 概述 1.1 课题研究的目的及意义 1.1.1课题研究的目的 近几年来,农业种植结构调整和加入WTO都对我国农业机械化产生了较大的影响,我国农业机械产品的升级换代和产品结构调整势在必行,农业机械化进入了一个调整发展的新时期。现代农业和人类生活越来越注重种子和粮食的加工品质。我国种子业生产发展迅速,产销位居世界前列,但我国种子加工过程中仍存在着不少问题,如生产经营规模小,设备落后等,市场竞争力较差,使我国许多小型种子生产经营部门面临着巨大的压力和严峻的挑战,为了增强市场竞争力,从我国农村实际情况经济欠发达、资金短缺出发,使种子经营单位不购买昂贵的种子加工成套设备,在原有设备的基础上,不大量投入资金的情况下,能够生产出市场需求的产品,我选择《小型谷物清选机》这个课题,反复试验设计计算,多次改进,设计了此种小型谷物清选机, 降低了成本,节约了能源,而且使用特别方便,用单相电源即可工作。 1.1.2课题研究的意义 谷物清选是谷物收获后不可缺少的环节。收获后的谷粒中不仅包含饱满和成熟的籽粒,而且还有机械损伤、破碎和不成熟的谷粒。此外还包含有许多杂质,如草籽、泥沙、断穗、颖壳等。因此无论留作种子或其他用途,均需将收获后的谷粒进行清选才能满足要求。 谷粒经过清选以后,可以获得质量均匀、尺寸一致的种子。将种子清选以后再播种,可以清除出小粒、破碎粒作为粮食或饲料,节约了粮食;清选后的种子均匀饱满,播种后发芽率高、长势好,一般都能增产5%~10%,还可以减少播种量20%左右,而且有利于种子的储藏、运输及机械化作业,增强种子在市场上的销售竞争力。因此,清选机产品对农业结构的调整和农民收入的增加有着十分重要的作用。特别是玉米,清选后可用半精量或精量播种,因而更可以大量节省种子。清选后的种子已经清除掉其中大部分病虫害的子粒,减少了今后感染的可能 性,使田间杂草含量减少,作物生长整齐,成熟一致,有利于机械化作业。 1.2 国内外研究现状 1.2.1国内研究水平 1.2.1.1谷物清选机清选原理和类型 1.2.1.1.1类型 谷物清选机的产品种类很多。按清选原理分为常规分选法和电分离法。 常规清选法是利用种子的几何尺寸、空气动力学特性及比重等物理机械特性进行清选,主要有风选、筛选、风筛选、风筛窝眼选、比重选、窝眼选、风筛比重组合选、光电选、之形板选、螺旋分离器等10余种几十个产品。现在应用广泛的清选机有风筛式清选机、比重式清选机、窝眼筒式清选机、复式清选机4大类。 电分离法是按生物学特性种子发芽率、活力等进行清选。按清选对象分为稻谷、大豆SXDF-1型、玉米、小麦、花生、油菜SXF-1.5型、蔬菜种子、谷物种子、林木种子、牧草种子、油菜种子等专用清选机以及多功能清选机SXD2型。 1.2.1.1.2清选原理 1风筛式清选机 风筛式清选机主要利用种子与夹杂物的几何尺寸和悬浮速度差异进行清选和风选。筛选是根据种子几何尺寸的差异,配置适当规格的筛片,在筛片往复运动下达到分离的目的。筛选同时利用悬浮速度的差异去除轻杂。风筛式清选机主要用于小麦、大豆、玉米等种子的初选和基本清选。型号有SX-40 30/4.0, SXP-3, SX-3.01.0/5.0/7.0/30/50, UB系列种子清选机。 2比重式清选机 比重式清选机主要利用物料中各成分的比重不同进行分离。当具有一定压力的空气流过种子时,种子因与空气质量不同而进行升降分层,筛面的振动推动与 筛面接触的较重种子从进料端至排料端向高处走,而较轻的种子 向低处走,从而达到分离目的。比重式清选机主要用于清选种子中外形尺寸与其相同而比重不同的各类轻杂和重杂。如虫害的种子,发霉、空心、无胚的种子,以及碎砖、土、石块、沙粒等。比重式清选机既可单机使用,也可为种子加工厂及种子处理中心配套。 比重式清选机又分正压式如SXZ-3.0 和负压式如SXZ-1.0两大类。代表机型由TFQX66 , TQSX70100/150/200 , SXZ -0.51.0/1.6/2.5, SXZ-3.05.0, SXD-1.0 2.5型、重力分选机徽型系列422-SS, SXZC系列种子加工车和SXZC-10系列种子加工车。 3窝眼筒式清选机 窝眼筒式清选机主要利用种子在窝眼筒做旋转运动时,种子、杂质长度尺寸和运动途径不同来达到分离长杂、短杂的目的.喂入筒内的种子进入窝眼筒底部时,要清除的草籽、碎种子等短杂陷入窝眼内并随旋转的简上升被排出.而未入窝眼的种子则沿筒内壁成螺旋线轨迹向后滑移从另一端排出,长杂沿窝眼筒轴方向移动从另一端排出.在种子加工流程中,窝眼筒式清选机既可作为分离长短杂的精选主机,又可做精选中的种子分级机使用。代表机型有SXWS-1.5和SXW-3.0 2.5。 4复式清选机 复式清选机主要是利用种子的外形尺寸和空气动力学特性进行精选.首先,通过改变吸风道截面积的大小,得到不同的气流速度分离轻重杂质;然后,利用种子和混杂物几何尺寸的差别,通过一定规格的筛孔来分离杂质和瘦弱籽粒;最后,通过窝眼筒按种子的长度不同 分离长杂、短杂,达到分离的目的。代表机型有SXF-1.50.5/0.7/1.3A, SXF-2.0, SXF-5.03.0, SXQ-3.0, SXFZ-5 4/15和TXQZ 100。 1.2.1.2谷物清选机的应用现状 1.2.1.2.1国外状况 目前,在欧美发达国家己形成多种系列化的种子清选机,具有清选精度高、分级效果好、工艺精良、性能稳定、可靠性强、噪音相对较低的特点,除传统的 机械调节外,现己开发出液压调节系统,操作更加灵敏。比较著名的比重式清选机生产厂家有奥地利的HEI公司、丹麦的WESTRUP公司、德国的PETKUS公司、美国的OLIVER公司、IMC公司和CRIPPEN公司[[g] 0 20世纪70年代以来,种子加工业的兴起使风筛式清选机在一些发达国家有了较快的发展。其中,西欧、北美的一些国家,如丹麦、瑞典、奥地利、瑞士、意大利、德国、美国等,在生产和使用方面均居领先地位。目前,制造风筛式清选机的厂家很多,其中以美国的布朗特BLOUN'1公司、德国德勒贝尔ROBOR公司、丹麦的达马斯 DAMAS公司、意大利的巴拉里尼BALLARINI公司历史较为悠久,他们生产风筛式清选机己有100多年,其产品经久耐用、性能可靠。这些公司的产品除满足国内需要外,还远销世界各地。他们在技术上各有发展,产品也各有特点。 1.2.1.2.2国内状况 我国对粮食清选机械的研究、生产起步较晚。20世纪50年代引进首批样机,最早的产品是手动风车、溜筛,生产率低、清选效果 不佳;60年代的产品是电动扬场机,虽提高了生产效率,但清选效果仍不理想;70年代开始了对粮食振动分选机、滚筒筛选机的研制;80年代,进入了新的发展阶段,在引进消化国外清选机械先进技术的基础上,研制出了具有一定先进水平的粮食清选加工机械;进入90年代,新技术、新产品、新工艺不断涌现,为粮食清选加工业的发展提供了技术保证。经过半个多世纪的发展,基本形成了具有我国特色、适应我国广大用户需要、品种规格较齐全、自行研究和生产的加工体系,比较好的产品有石家庄市绿炬种子机械厂生产的SXJC-3A种子清选机、无锡市天地自动化设备厂生产的SX-3风筛式种子清选机、青岛亚诺机械工程有限公司生产的SXD-3.0风筛式清选机、佳木斯联丰农业机械有限公司生产的SXF-15复式清选机、石家庄三立谷物精选机械有限公司生产的SXZC-3A种子清选机、石家庄市科星清选机械有限公司生产的SXZC-5种子清选机、河北省种业集团种子机械有限公司生产的SXZ-3种子清选机。 从历年的国家监督抽查结果来看,大部分产品主要性能指标均能达到企业明示执行标准的要求,基本能满足用户需求。抽查中也反映出清选机产品目前存在的差距:首先,产品对物料的清选加工范围不大,大部分产品只适用于几种主要作物,如水稻、小麦、玉米、大豆等清选加工,对花卉、烟草、牧草种子、葵花种子等的清选效果不十分理想;其次,产品质量与国外产品相比,在原材料质量、 加工工艺、企业加工能力、加工成套设备的配套性、新技术开发应用方面都存在一定差距。此外,企业的技术进步缓慢,产品与当前用 户的多种需求加工物料多样化、精细化不相适应。2002年第4季度国家监督抽查清选机,国家质检总局2003年3月10日公布了清选机的国家监督抽查结果:清选机产品抽样合格率为58.3%,产品质量水平有待进一步提高,产品安全性问题较为突出。安全防护装里不规范,整体制造、装配质量不高,产品振动大,可靠性较低。如SXZ-1.0和SXZ-2.5负压重力式清选机,由于能耗、噪音较大,振动不易平衡,操作不便,目前己逐步被淘汰。 总的来说,我国现有的清选机普遍存在的问题:功能单一、适应性差;技术性能不稳定;产品零部件制造水平低、工艺设备落后,可靠性差;产品的安全性差,产品外观质量较差。因此,清选机不能很好地满足我国现阶段的实际需求。1.3本课题的研究内容和技术指标 1.3.1研究内容 1.3.1.1谷物清选机的设计理论基础 1影响谷物清选的主要因素,即振动筛的倾角、筛孔的尺寸、形状、筛子的振动频率、振幅、物料在筛面上的运动速度、风机叶轮出口处气流速度、风机转速、流量、生产率等。 2谷物清选机的设计原则和程序。 1.3.1.2基于节能和使用方便的小型谷物清选机的研究 1分析车把式机架的设计在使用上的灵活性。 2分析振动机构采用曲柄摇杆连杆机构对节能的影响。 3分析单相电源供电对用户使用的方便性。 1.3.2技术指标 1适用性、适应性: 适用于清除与种子宽度、厚度及空气动力特性有差异的杂质;清选机应能在?30400C环境温度及40%^'80%空气相对湿度下正常作业。 2安全、环保要求: 清选机传动件带轮、胶带、外伸的轴头以及风机外露的进风口都应加防护装置;清选机单机作业噪声不大于85db;清选机作业场所粉尘不大于1 Omg/m3 。 3可靠性: 平均首次失效前时间300h;平均失效间工作时间1000h。 1.4研究方法和技术路线 1.4.1研究方法 1.4.1.1调查研究 包括搜集资料;调查和测试有关机械的性能;了解原料品质与加工要求等方面。最后将资料加以整理和综合分析,并得出结论。搜集资料是调整研究工作的主要内容,通常包括下述范围: 1工作原理相近,性能相近,可以参照的机械图纸和文字说明; 2同类机械的生产纪录、故障,并听取使用意见与改进意见; 3有关的国内外科技动态; 4有关的参考籍和刊物; 5使用地区的原料品质,产品要求,气候条件等。 所搜集的资料必须经过整理和分析,取其精华加以引用。 1.4.1.2设计计算 1.4.2技术路线 1总体设计阶段 机器的总体设计,首先要确定机器的工作原理,因为它是实现机器职能的基本依据。例如清选机,它的职能是把谷物中的杂质及较小颗粒排出,要达到清选的目的就有多种的工作原理,如用风选,用重力清选,气流筛子清选等,由于工作原理不同,设计出来的机器也必然不同。随着生产和科学技术的发展,新的清选原理通过理论分析和科学试验将会不断出现。因此在设计新的机器时,应根据具体情况,全面分析比较各种不同的工作原理,确定其中最合理的方案进行设计。工作原理确定后,就可着手进行机器的运动设计。确定机器执行部分所需的运动条件和动力配备。选用原动机的类型和性能参数,进行机器的运动机构设计。即把原动机的运动转变为执行部分的机械动作。并根据机器的运转特性,执行部分的工作阻力,工作速度和传动部分的总效率等各种阻力因素,计算出机器所需的驱动功率。并结合初步设想的机器的工作情况,选定一台或数台原动机进行驱动。 2结构设计阶段 设计主要零部件的具体形状、尺寸、材料、制造、安装、配合要求等一系列问题。并进行类比、选择、必要的计算和实验等一系列工作。 3零件设计阶段 设计零件图要从机器总体要求出发,综合考虑各个零件在机 器中的作用地位。从受力情况,计算它的强度、刚度,结合使用寿命、体积和重量等,决定选用何种材料最为合适。从而确定零件的尺寸,结构,加工精度,表面光洁度等。 4验证修改。 第二章谷物清选机的结构、特点及总体设计 本设计中小型谷物清选机主要由机架、进料装置、筛体、风机、传动机构五个部分组成。 1机架:主要起支撑作用。通过地排车下盘的尺寸确定机架的宽度。 2进料斗:根据筛体的尺寸设计料斗的尺寸。保证物料能均匀的、连续的流入第一层筛面;使物料沿整个筛面的宽度均匀分布,以提高吸风和筛理效率;根据生产需要能方便灵活地调节进料量。 3风机:利用其产生的气流做介质进行工作。根据生产能力及物料的输送特性确定风机的参数。 4筛体:利用筛体的振动对谷物进行筛选。根据生产能力确定筛子的尺寸,依据物料的物理特性确定筛孔的形状、尺寸,并确定筛体的振动频率。 5传动机构:完成能量的传递和转换。根据风机选取电机的型号,依据风机的转速确定风机皮带轮的尺寸,依据筛体的振动频率确定筛体皮带轮的尺寸。 工作过程:被清理的谷物首先倒入料斗,在仓门的控制下,使之沿筛面宽度均匀分布,在谷物通过风道时吹走部分轻杂质如灰尘、 糠批等轻浮物,再流入筛体内,筛体在摇臂驱动下往复运动,筛体有两层筛面,谷物在筛面推力及自身重力作用下在筛面上流动,第一层筛面隔除谷物中的大杂质,由排大杂口排出,谷物流入第二层筛面上继续被筛理,穿过第二层筛面的微小杂质,由排小杂口排出,成熟的、尺寸均匀的谷物则作为筛上物,由出料口排出。 下图为小型谷物清选机流程图 图2.小型谷物清选机流程图 2.1机架的设计 为方便用户使用,机架设计为车驾式,可框在地排车的下盘上。机架由角钢(50×50×4mm)焊制而成。用于安装和支撑风机、料斗和筛体等。 2.2进料装置的设计 进料装置的作用为保证物料能均匀的、连续的流入第一层筛面,并使物料沿整个筛面的宽度均匀分布,以提高吸风和筛面效率。为节省动力,采用了结构简单的顶置式人力提升进料装置。其结构简单,操作方便,喂料均匀。用3mm厚的钢板焊接而成,并通过插板活门控制不同物料的喂入量。 2.3振动筛的设计 2.3.1筛子的种类选择 振动筛是根据粮粒和杂质大小的不同,及其自动分级原理,通过筛选的方法来分离杂质的。振动筛的主要工作部件是一作往复运动的筛体。筛体内设置多层 筛面,筛面由冲孔的金属板制成。金属板筛面的筛孔形状有圆形、长形和三角形等。按颗粒厚度的不同分离粮食中的杂质时,可采用长形筛孔。当筛选时,厚度小于筛孔宽度的物料,穿过筛孔成为筛下物;厚度大于筛孔宽度的物料,不能穿过筛孔,成为筛上物。按颗粒宽度的不同分离粮食中的杂质时,可采用圆形筛孔。当筛选时,宽度小于筛孔直径的物料,穿过筛孔成为筛下物;宽度大于筛孔直径的物料,不能穿过筛孔,成为筛上物。振动筛主要由筛体、振动机构、筛等组成。 筛子可以分为平面筛、圆筒筛和圆锥筛等几种,其中平面筛应用最广。根据振动方向,平面筛又可分为纵向振动筛和横向振动筛。谷物清选机最常用的是圆孔和长方孔平面筛。圆孔筛只有一个量度,即筛孔直径,凡籽粒宽度大于圆孔直径者均不能通过。在本清选机上装有2个其参数和形状各不相同的筛子。第一层筛子是用来分离大的混杂物;第二层筛子都是用来分离小的混杂物。经过多方查证参考,在本清选机中第一层筛子设计为平面圆孔筛,第二层筛子为编织筛。 2.3.2 筛子的形状尺寸 筛孔形状和大小的选择,应根据被筛理的粮种大小和清理要求而定。在一般的情况下,头道筛筛孔稍大,后几道筛筛孔可略小。筛孔直径偏大,易使垂直于筛面振动的大于筛孔尺寸的质点从筛孔漏下;反之,减少了符合尺寸要求的质点的过筛机率。清理各种粮食的筛孔形状和尺寸如表2-1。 表2-1 清理各种粮食的筛孔形状和尺寸 在本设计中: 圆孔筛的筛孔一般采用六角形配置法,任何一个孔都位于六角形的中心。这样配置筛孔可以最有效的利用整个筛面,并且孔边间的距离都相等,筛子沿三个方向的强度也相等。 2.3.3 筛子的参数选择 1筛面与水平面的倾角a:一般a取0?10?。本机上筛取a 6?,下筛取a10?。 2筛面宽度:因机驾框在地排车下盘上,故筛面的宽度受地排车下盘轮距限制。取450mm 。 3流量指标:本筛体的流量设计为每厘米筛宽20公斤/小时。 4转速与振幅的确定:在实际生产中,工作转速n可取为: 从上述公式可看出:转速与振幅是成反比关系的。二者应满足如下关系: nr2.5 3.6转米/分 450 × 0.0062.7转米/分? 2.53.6转米/分,经验证,符合要求。 本筛体的侧板用3mm厚的钢板焊接而成,筛体由两根连杆支撑在机架上,筛体通过焊接在筛体上的传动杆与摇臂相连,并由摇臂轴驱动。筛体内有两层筛面,筛面固定在筛体侧板上,在筛理不同物料 时可以更换筛面。筛面在筛体内按一定的斜度设置,上筛筛面为6?,下筛筛面为10?,筛面的尺寸由机架和生产能力决定,取上筛宽×长为450 ×600mm,下筛为450×780mm。 2.3.4 振动机构的设计 本筛体采用传统的曲柄连杆机构,通过摇臂带动实现往复运动,从而筛选谷物。 2.4 清选风机的设计 2.4.1 清粮风机的特点 清粮风机用于谷物联合收获机及脱粒机。它的特点是风压低、流量大,要求结构简单、风量调节方便和出口处风速均匀,而风机效率则不是主要考核指标。清粮风机与通用型风机的结构差别较大,特点是风扇宽度大,叶片数少Z46 ,叶片大多为径向直叶片或叶片安装角大于等于60?的后向直叶片,叶片两端切角以提高出口气流速度的均匀性。清粮风机通常与筛子配合工作,应根据工作条件如筛面负荷、筛面物体组成及湿度等的变化,经常调节风量相当于调节出口风量。所以要求调节机构构造简单,调节方便。新的谷物联合收获机上大多用无机变速器调节风机转速的办法来调节风量,也可用调节进风口面积的方法来调节风量。风机出风口上各点气流速度的均匀性对谷粒清洁率及损失率影响显著。由于清粮风机宽度很大,所以出风口气流速度很不均匀。 2.4.2 清选风机的结构性能参数 2.4.2.1 风机的性能参数的确定 1气流流量Q的确定: 式中?进入清粮室的谷粒混合物质量(kg/s);取0.28kg/s。 ?重量浓度比,即进入清粮室的物料重量和空气重量之比,在清选风机上,一般取0.8; ?空气密度,1.2kg/m3。 2全压P的确定: 式中:?风机出口静压,用来克服气流通过筛子和清粮室的阻力和运送轻杂物。我国农机设计手册根据前苏联资料,建议对双筛结构,取196245N/m,对单筛结构则取147N/m 3先确定比转数,再根据公式计算转速n。 比转数表示风机主要性能参数流量Q、压力P及转速n之间的综合特性。比转数愈大,则表示风机流量大、压力低,故可通过风机类型选取比转数。因采用的风机为后向直叶片,依后向叶轮离心风机的比转数3.616.6国际单位制,确定风机比转数,取 8国际单位制。 根据公式8×2503/4/0.291/2934r/min, 本风机选用转速n934r/min的低压后向直叶片离心风机。 4风机功率P的确定: 根据公式NKN1.1 ×250×0.2979.75w 2.4.2.2 风机主要结构参数的确定 1风扇的外径的确定: 选压力系数,再计算叶轮圆周速度及叶轮外径 2计算风机的流量系数: 3计算风扇轮毅直径: 对后向叶片风机及<0.3的前向叶片风机,应满足 4进风口最小直径: 为进气速度,取15m/s。 5叶轮内径: 验证:,故参数选取不合适。因过大,影响风机的平衡,故修正, 这时,能满足的要求,故合适。 此时, 2.4.2.3 叶片参数的确定 1叶片宽度B: 叶片出口宽度: ,:流速系数,取0.25。 叶片进口宽度: 按得 2叶片安装角:取 3叶片数Z:因清粮风机叶片数少,取Z4。 2.4.3风机的加工工艺: 选用低压后向直叶片离心式风机。其结构由风机轴、叶片等组成。风机轴由45号钢车制而成,叶片4片,为后向直叶片,由2mm厚的钢板制作而成。 2.5 电机的选型 为生产机械选择电动机的种类,首先应考虑电动机的性能是否满足生产机械的要求,例如起动转矩、调速性能指标以及各种运行状态等。在这个前提下,优先选用结构简单、价格便宜、运行可靠、维护方便的电动机。 2.5.1电动机型式的选择 考虑到电机的使用环境中灰尘多,对清选机选用了卧式、封闭式电动机。 2.5.2电动机电压等级的选择 电动机的电压等级要与电源电压一致,对单相交流电动机选用220V 。 2.5.3电动机额定转速的选择 n1410r/min 2.5.4额定功率的选择 取p1.5KW 因此电机型号为YL90S-4 2.6 传动机构的设计 传动装置选用带传动。由电机带轮、风机带轮、风机轴、摇臂轴、摇臂轴带轮、三角胶带等组成。 2.6.1电机?风机带轮三角胶带传动的参数选择 1选择胶带型号:根据胶带传递的功率N,因传递功率均小于1 kw。按表2-6-1选择A型带。 表2-6-1 胶带传递的功率与三角胶带型号 2选取电机带轮的计算直径 带轮直径愈小,传动结构愈紧凑,但胶带在小带轮上的弯曲应力较大。弯曲应力是环形胶带疲劳破坏的主要原因,因此,小带轮直径是我们首先要考虑的。一般取,列于表2-6-2中,可根据胶带型号选取,在特殊情况下可略小于。 表2-6-2 胶带型号与带轮的计算直径 根据表2-6-2,选择槽角,。电机带轮直径为。3决定风机带轮计算直径 如果不考虑弹性滑动,则大带轮直径为: ,i为传动比。选取风机带轮直径为。 4计算环形胶带速度V 增加环形带速度V,有利于提高传动能力。但环形胶带速度愈高,环形胶带产生的离心力愈大,减小了环形胶带与带轮间的压紧力,因而减小了摩擦力;同时离心力又使环形胶带受到附加拉力,降低环形胶带寿命。不过在低转速范围内,提高V是有利的,因为提高V可以增加传递功率,但若超过了一定范围就不利了。故一般取V525m/s最为有利。设计时应把V和通盘考虑。计算环形胶带速度的公式为: ,故合适。 5初步定中心距 考虑到整机的稳定性,设计时将电机带轮放置在机架的底部,为了使进料方便,将风机带轮放置在机架的顶部,初步定中心距为。 6计算并选取环形胶带长度L 根据初定中心距,可求出环形胶带的计算长度,其计算公式为: (mm) 。 根据GB1171-74,选取三角胶带的计算长度L2825mm,内周长度L’2800mm。 7确定实际中心距A 根据及可近似地按下式计算实际中心距A: 8验算小带轮包角a: 环形带与带轮接触弧所对的中心角称为带轮的包角,以a表示。由于接触部分的每一小段弧均产生正压力,所以接触弧愈长,总摩擦力就愈大,也即a愈大,所能传递的功率就愈大。A太小则环形带容易打滑,因为小带轮的包角比大带轮上的包较小,所以设计时主要考虑小带轮上的包角。最好小带轮包角a?120?,在特殊情况下允许a?90?。确定a的近似公式为: ,故合适。 9校核环形带绕转次数U 绕转次数太多,会降低环形带寿命。因此一般用下式来控制绕转次数 次/s。式中:V一速度(m/s);L一环形胶带计算长度(mm)。 次/s,故合适。 10确定风机轴带轮环形胶带根数Z 胶带的根数愈多,则每根胶带负担的载荷愈不容易均匀。一般胶带根数Z不宜大于8根。在特殊情况下允许Z12根。环形带根数可按公式进行计算。 式中,一带传动所需要传递的功率kw ; 一单根三角胶带所允许传递的最大功率kw; 一小带轮包角影响系数; 一工作情况系数。 取No0.89 C11.0 C20.8, 则 11计算作用在风机皮带轮轴上的压力Q 式中:So一一根环形带的初拉力;取So100N。 一电机带轮包角。 在没有张紧装置的传动中,安装环形带时,将环形带初拉力S0 约增达1.5倍。这时作用在风机带轮轴上的最大压力为:。 根据轴所受的最大压力确定风机轴的尺寸,如图2-6-1所示。 下面按许用弯曲应力校核该轴: 轴的材料选用45钢调质,, 轴受力图: 计算支承反力: 弯矩图: 最大弯矩: M24287 转矩:许用应力查机械设计手册得: 应力校正系数: 0.59 当量转矩:T0.59815480.85 当量弯矩: 校核轴径: 所以该轴满足应力要求,故合适。 12确定电机带轮环形胶带根数Z 13计算作用在电机皮带轮轴上的压力Q 电机带轮轴上最大压力为:。 2.6.2电机一摇臂轴带轮三角胶带传动的参数选择: 1选择胶带型号: 根据胶带传递的功率N0.8kw,按表2-6-1选择三角胶带型号为:A 型带。 2摇臂轴带轮计算直径: 如果不考虑弹性滑动,则摇臂轴带轮直径为: , 取摇臂轴带轮直径为。 3计算环形胶带速度V ,故合适。 4确定中心距Ao: 由于电机带轮在机架底部,摇臂轴带轮在筛子的下方。初步设计 为。 5计算并选取环形胶带长度: 。 根据GB1711-74,选取三角胶带的计算长度为L2025mm,内周长度 为L’2000mm。 6确定实际中心距A 7验算小带轮包角a: ,故合适。 8校核环形带绕转次数U 次/s,故合适。 9计算作用在风机皮带轮轴上的压力Q 摇臂轴上最大压力为: 根据轴所受的最大压力确定摇臂轴的尺寸,如图2-6-2所示。 下面按许用弯曲应力校核该轴: 轴的材料选用45钢调质,, 轴受力图: 计算支承反力: 弯矩图: 最大弯矩: 转矩: 许用应力查机械设计手册得: 应力校核系数: 当量转矩: 当量弯矩: 校核轴径: 所以该轴能满足应力要求,故合适。 2.6.3 带轮材料的确定: 本清选机所有带轮材料均选用HT200的铸铁轮。 2.6.4 带轮的结构和尺寸: 带轮的结构:带轮由轮缘、轮毂、轮辐三部分组成。 1轮缘:电机带轮计算直径为D100mm;风机带轮计算直径为D160mm;摇臂轴带轮计算直径为D315mm 2轮毅:参照GB1095-1979选取。 3轮辐:带轮采用轮辐结构是为了减轻重量。参考机械设计手册,风机轴带轮采用辐板式,摇臂轴带轮采用实心轮,电机带轮采用实心轮。 第三章 结论与展望 3.1结论 经过十七周的努力,查阅了很多国内外相关著作,参考借鉴了很多类似结构的设计,以及导师的辛勤指导,再加上自己不懈的奋斗,关于我此次设计的小型谷物清选机的总体结构设计、参数计算等相关工作已经基本完成了。经检查基本达到了设计要求。本清选机主要研究了机架、筛体、风机、传动机构的设计,从而实现了小型谷物清选机的设计,本机解决了农户和小型种子加工部门的需要,而且能够达到谷物清选的各项指标。现将其主要功能及特点简述如下: 1机架为车驾式,整机可框在地排车下盘上,移动方便。 2振动筛的上筛为平面圆孔筛,下筛为编织筛,提高了生产率,而且对粗混杂物及小谷粒有较高的分离率。 3在振动装置中,采用了曲柄连杆机构,平稳可靠有效。 4传动机构采用三角带传动,传动平稳,结构尺寸小。 5动力采用单相交流电机,使用方便。只要有单相电的地方,都可以使用此谷物清选机。 6节约能源。本机属小功率设备,只需配一台1.5kw的单相交流电机。 7性价比高,应用范围广,社会经济效益大。种子加工成套设备价格昂贵,一般为36万元,并且需要增加动力等辅助设施,种子生产和经营单位需要一次性投入大量资金,而该谷物清选机设备简单,成本低廉,不需增加动力,大大降低了投资压力,广泛推广可具有巨大的经济效益。 8维修方便。本机结构简单,便于维修,不需要专门的维修人员。 9体积小,重量轻,不需要大的停放场地或机库。 3.2 展望 3.2.1 课题展望 小型谷物清选机的研制,切实满足了部分用户的需求,但是,由于时间和经验不足,以及技术水平和条件的限制,本机还有很多方面需要进一步的完善,尤其在以下几个方面有待改进。 1喂入装置还不能实现自动上料,改进后成本偏高,而且需要的动力增大。 2上、下筛之间可增加倒流板,这样可提高生产率。 3需设计减振装置。 4清筛机构还需增设。 5需改进风机的经济性指标和工况,使整机性能更加完善。 总之,该谷物清选机再经过以上完善后,清选性能会得到更大的提高,并将能够实现自动上料、自动清筛等功能,系统将有更广阔的市场前景并获得更大的社会经济效益。 3.2.2 谷物清选机的发展展望 1国外发展趋势 从世界范围内看,随着生物技术、生产技术的提高,各种谷物的产量正不断增加,国外的清选机正依照本国的特点向着大型化、机电一体化、智能化、更可靠、更安全的方向发展。一些发达国家不断将高、精、尖技术应用到农业机械上来,农业机械正向智能化方向发展。在设备的操作方便性方面,国外重力式清选机都设置了仪表,能直接显示调节数据,不停机集中控制,使其操作方便、灵敏,智能化加强。 2我国发展趋势 我国的谷物清选机为了弥补自身不足,主要在基本结构装置上做了改进,使其向安全、利用率高、改善工作环境、降低劳动强度、提高工作效率、操作方便及智能化等方向发展.如对主要清选部件清选筛筛片、清筛机构减振系统进行改进,对传动系统进行改进。当前 的清选机有些采用双振动电机驱动,可改用两台型号规格完全相同的振动电机同步驱动。采用正压多联风机结构降低了噪音,风选效果好。采用封闭筛箱或全封闭钢架结构以增强安全防护性。到目前为止,清选机大都采用手动控制,应逐步向自动控制系统转化。我国正处于社会主义初级阶段,农业生产力相对落后,有效需求不足,农民普遍收入较低。农村分散经营的生产体制尤其鲁西南地区的生产特点决定了在今后一段时期内,仍然要以中小型清选机为主要的研究和推广对象。由于我国经济发展的不平衡性,东部、中部和西部地区对产品、技术需求存在递进的趋势,在市场开发上有滞后的特点,这决定了经济实用、多功能回收率高的中小型农机具有较好的发展势头。在东北、华北、西北的商品粮棉基地地区,粮食清选机生产企业较多,根据北方的区域特点,大部分研制推广大中型清选机。不论是北方还是南方,为了提高劳动力的转移速度和农民的生活水平,中小型清选机的研制与推广结合经济发展的速度和产业结构的调整,应逐步得到完善和提高。 参考文献 [1] 常立志。国内外种子清选机械的现状及发展趋势[J].农机械化与电气化,1995 [2] 玄义梅。我国粮食清选、分级机械现状及发展[L]农业现代化.1995,9:35-37 [3] 邓春香,陶栋材,高英武。谷物清选机研究现状,农机化研究2005, 2 :5-7 [4] 彭三河,张云华.谷物清选机振动筛结构的试验研究.湖北农 学院学报2004, 4 : 313-315 [5] 周必昌,彭三河,汤小凝.谷物清选机构主要参数优化设计试 验研究[J].湖北农 学院学报,2003,23 2:108-112 [6] 侯建华,小型谷物清选机的研制.山东农机