本科毕业设计带式清选机的总体设计管理资料.docx
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本科毕业设计带式清选机的总体设计管理资料
学士学位毕业设计
带式清选机的总体设计
学生姓名:
学号:
指导教师:
所在学院:
工程学院
专业:
机械设计制造及其自动化
中国·大庆
2012年6月
毕业设计任务书
一、毕业设计原始资料
1.查阅相关资料了解带式清选机;
2.了解带式清选机发展概况并查取相关文章;
3.带式清选机结构照片。
二、毕业设计任务及要求
1.带式清选机装配图1张;
2.带式清选机其他部件图1张;
3.独立查阅文献和调研;正确翻译外文资料;较好地完成开题报告按时进行中期报告;综合利用各种资料信息,选择合理、可行的方案进行机构设计;结构设计要合理;
4.按格式要求认真完成毕业设计说明书
三、毕业设计工作量
1.设计说明书
毕业设计说明书应包括下列内容:
封面、毕业设计任务书、中文摘要、英文摘要、目录、前言、正文、参考文献、致谢、附录、论文评定成绩,并按顺序排列。
设计说明书的字数应在20000字以上,采用A4纸打印。
2.查阅参考文献
查阅文献10篇以上,其中查阅与课题有关的外文文献2篇以上,并将其中的1篇文献的摘要的原文和译文(不少于3000汉字)附在附录中。
3.设计图纸
毕业设计图纸应符合国家有关制图标准,正确体现设计意图,图面整洁,布置匀称,尺寸标注齐全,字体端正,线型规范。
图纸全部由计算机绘制。
序号
图纸内容
规格
比例
1
带式清选机装配图一张
0#
2
带式清选机其他部件图一张
3#
3
4
5
四、毕业设计进度安排
序号
起止日期
设计内容
1
3月1日~3月14日
撰写开题报告,开题答辩
2
3月15日~3月22日
选择方案
3
3月22日~4月30日
机械设计及绘图
4
5月1日~5月9日
中期检查
5
5月1日~5月15日
毕业设计说明书
6
5月15日~5月20日
毕业设计答辩
7
5月20日~5月25日
毕业设计整改
五、参考资料
,[J].沈阳建筑工程学院学报,1999,15
(1):
70-80.
,宋新庆,、分级机械现状及发展[J].农业现代化,1995,35(9):
35-37.
,汪裕安,[J].北京农业工程大学学报,1991,11(4):
26-33.
,[J].现代化农业,2001,94(6):
39.
,刘俊峰,杨欣,[J].河北农业大学学报,2003,26
(1):
86-89.
,梁中华,刘兆丰,型重力复式清选机单向倾斜比重筛参数的选择与试验[J].农业工程学报,2004,20(6):
115-119.
六、审批意见
系主任签名:
年月日
摘要
随着农业机械化的发展,农作物种子清选机械也日趋成熟,基于摩擦分离清选机理,设计出了适用于大豆、红小豆、型带式清选机,。
对分选带的清选能力和运动特性方面作了详细的计算,确定了主要工作部件的结构和性能参数。
经性能测试与生产试验证明,型带选机符合设计要求,对豆类中的碎半豆,虫蚀严重粒清选效果极佳,一次清选净度可达99%以上,机具传动平稳,低噪音,高效且性能稳定。
为清选机械的产业化进程奠定了技术基础。
关键词:
清选机;带式;大豆;设计
Abstract
Withthedevelopmentofagriculturalmechanization,thecropsseedcleanerweaponisalsogettingmoreandmoreprogressive,thepositivepressuretypegravitycleanerdevelopmentismostcommon.Basedontherelatedmechanicsoffrictionandseparator,wedesignthebeltseparatorwhichissuitableforsoybean,redbeanandgreenbean,calculateindetailitscleaningcapabilityandkineticcharacter,andmakesurethestructureandperformanceparametersofthemainworkingparts.Experimentalresultsshowthat5XDbeltseparatormeetdesign,anditscleaningresultisgoodforbrokenbeanandwormeatenbean,lownoise,stableperformanceandhighproductivity.Anditprovidescertaintechnicalsupportfortheprocessofleaner-separator.
Keyword:
Qingseparator;belt;soybean;design
前言
黑龙江垦区是我国的大豆主产区,但是清选加工机械及其配套精选技术一直成为制约精准大农业持续发展的难题。
从历年国家监督抽查结果来看,清选机械产品基本能满足用户需求。
但是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,机型能耗、噪音较大,振动不易平衡,操作不便。
总的来说,我国现有的清选机普遍存在的问题:
一是功能单一、适应性差;二是技术性能不稳定;三是产品零部件制造水平低、工艺设备落后,产品可靠性差;四是产品的安全性差,产品外观质量较差。
清选机不能很好地满足我国现阶段的实际需求。
因此,黑龙江八一农垦大学在引进消化国外清选先进技术的基础上,型带式清选加工机械,系统地对带选结构参数、振动输送给料装置等部件进行设计及研究,为粮食及种子清选加工业的发展提供了重要的技术保证。
1绪论
近几年,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。
收获后的种子或粮食中有许多不需要的掺杂物,如杂草种子、秸秆、石子、其他作物籽粒以及未成熟的、破碎的、退化的、病害损伤的、机械损伤的种子或粮食。
种子或粮食经过清选机的清选加工处理,去除掉不需要的掺杂物,并对种子进行分级,不但可以使种子或粮食籽粒均匀饱满,且容重、千粒质重、净度、种子发芽率等有较大提高,从而提高种子和粮食质量、节约种子,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。
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(尤其南方丘陵地区的生产特点)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、技术的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。
谷物清选机的产品种类很多。
按清选原理分为常规清选法和电分离法。
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(5XDF—)、玉米、小麦、花生、油菜(型)、蔬菜种子、谷物种子、林木种子、牧草种子、油料种子等专用清选机以及多功能清选机(5XD-2型)。
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筛选和风选。
筛选是根据种子几何尺寸的差异,配制适当规格的筛片,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。
代表机型有5X-40(30/)、5XP-3、()、UB系列种子清选机。
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、砂粒等。
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()和负压式()两大类。
代表机型有TFQX66、TQSX70(100/150/200)、()、()、()型、重力分选机微型系列422-SS、5XZC系列种子加工车和5XZC-10系列种子加工车。
窝眼筒清选机
窝眼筒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筒上升被排出。
而未入窝眼的种子则沿筒内壁呈螺旋线轨迹向后滑移从另一端流出,要清除的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,窝眼筒清选机既可作为分离长短杂的精选主机,又可作精选中的种子分级机使用。
()。
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征进行精选。
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。
(/)、5XF()、、、5XFZ-5(4/15)和TSQZ100。
带式清选机
初清的大豆种子经提升机进入喂入斗,通过喂料管、分粮器分别流到六层分选带的低处(分选带为立体斜面,左高右低、前高后低)。
由于圆度好的种子(整粒)与半粒、椭圆粒及杂质在分选带上的摩擦力不同,在随分选带向前移动时的轨迹发生变化。
其中圆度好的种子在分选带上形成扇面,均布向右和相对分选带向后滚动,落入机器右侧的整粒料斗;椭圆粒按照自己的运动轨迹随带移动落入右上角椭圆粒料斗内。
当机架本身定型角不能满足物料自身的运动特性时,可通过调节丝杠来使其满足物料的运动特性,从而使所选物料的最后净度符合要求。
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5XJC-3A种子清选机、无锡市天地自动化设备厂生产的5X-3风筛式种子清选机、风筛式清选机、佳木斯联丰农业机械有限公司生产的5XF-15复式清选机、石家庄三立谷物精选机械有限公司生产的5XZC-3A种子清选机、石家庄市科星清选机械有限公司生产的5XZC-5种子清机选、河北省种业集团种子机械有限公司生产的5XZ-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:
%,产品质量水平有待进一步提高,产品安全性问题较为突出。
安全防护装置不规范,整体制造、装配质量不高,产品振动大,可靠性较低。
,由于能耗、噪音较大,振动不易平衡,操作不便,目前已逐步被淘汰。
总的来说,我国现有的清选机普遍存在的问题:
一是功能单一、适应性差;二是技术性能不稳定;三是产品零部件制造水平低、工艺设备落后,产品可靠性差;四是产品的安全性差,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。
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。
2结构与原理
如图2-1所示,物料由喂入斗A根据该机分选能力,分别流到六层选料带上,于是物料变根据其外部形状的差异,进行分离,整粒物料流向机体左侧的整粒出料斗B收集起来,碎半粒物料流向机体后部的碎半料斗C收集起来。
图2-1
如图2-2所示,型带选机主要由机架、提升机、喂料斗、分粮器、带选机构、传动部分、整粒料斗、碎半粒料斗、分级筛、倾角调整机构、电机等部分组成。
初清的大豆种子经提升机进入喂入斗,通过喂料管、分粮器分别流到六层分选带的低处(分选带为立体斜面,左高右低、前高后低)。
由于圆度好的种子(整粒)与半粒、椭圆粒及杂质在分选带上的摩擦力不同,在随分选带向前移动时的轨迹发生变化。
其中圆度好的种子在分选带上形成扇面,均布向右和相对分选带向后滚动,落入机器右侧的整粒料斗;椭圆粒按照自己的运动轨迹随带移动落入右上角椭圆粒料斗内。
当机架本身定型角不能满足物料自身的运动特性时,可通过调节丝杠来使其满足物料的运动特性,从而使所选物料的最后净度符合要求。
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。
7不规则粒料
图2-2带式清选机整体结构
表2-1型带式清选机的主要技术参数
项目
参数
外形尺寸(长×宽×高)/mm
4105×2523×2922
配套动力/Kw
生产率/T/h
2~
皮带速度/m·s-1
~
倾角调节/°
全方位可调,2~10
清选率/%
≥98
伤选后净度/%
≤99%以上
3带选机参数设计
分选带是带选机的主要部件,其质量与性能的好坏直接影响着分选质量。
经试验设计出具有网状粗糙表面的环形橡胶带,耐低温,在-30℃能正常工
作。
本机分选结构为六联式,即原粮大豆经过六层传送带清选,以达到最佳清选效果。
六联清选带倾斜角度由角度调整机构完成。
经试验验证,其倾角为左5°、右8°、°、°时,清选效果最佳。
用连续运输机的质量生产率的计算公式来导出管式皮带输送机输送能力的计算公式。
连续运输机的质量生产率公式为:
(3-1)
式中:
Q—输送量,t/h
v—输送带运行速度,m/s
q—每米长度上物料的质量,kg/m
设物料在圆管内堆积的断面面积为F(m2),物料的堆积密度为ρ(t/m3),则
(3-2)
圆管的断面面积
,装料充满系数为φ,则
,代入上式中得
(3-3)
将(3-3)式代入(3-1)式中,得到带式输送机输送能力计算公式为:
(3-4)
式中:
Q—输送量,t/h
d—管径,m
φ—充满系数,φ=50%~75%
ρ一物料的堆积密度,t/m3
v—输送带运行速度,m/s
橡胶输送带是一种弹性体,卷成管状后,如果带的两边缘不重迭起来,则在没有托辊支承的部位,圆管就会张开口,物料就要从开口处飞散、撒落和泄漏,达不到密封运行的目的。
因此输送带形成管状后,两边缘必须要有一定的重合长度,称为重合量。
重合量的大小对输送带卷成管状、密封性能以及弯曲运行都将会有很大影响。
重合量过小,圆管在运行中容易张开,密封不严。
重合量过大,给输送带形成管状造成困难,甚至会无法形成管状。
因此,重合量大小一定要合适。
输送带宽可用下式表示:
(3-5)
式中:
A—圆周长,mm,A=πd
B—带宽,mm
C—重合量,mm
根据弓形图形求弧长的计算公式,找出重合量与管径的关系。
求弓形弧长的计算公式:
(3-6)
式中:
C—弧长,mm
r—圆弧半径,mm
α—圆弧对应的圆心角,(o)
将最小重合量和最大重合量所对应的圆心角值代入(3-6)式得:
(3-7)
(3-8)
则重合量与管径的关系(即重合量取值范围)为
代入3-5式得:
(3-9)
令
则
(3-10)
为了保证正常清选条件下部撒料,清选带上允许的最大物料的横截面积S按式计算:
(3-11)
式中:
b—清选带可用宽度,m,B≤2m时,b=m;
l—中间辊长度,m,对于一辊、二辊的托辊组,l=0;
θ—物料的运行堆积角,查表《机械设计手册》:
运行堆积角θ=5°;
λ—托辊槽角,b==m,选定λ=8°;
(3-12)
解得S=m2≤Smax,带选机设计要求。
计算清选能力:
(3-13)
式中,v—带速,m·s-1,~m·s-1之间,m·s-1;
ρ—是被清选散状物料的堆积密度,ρ=kg·m-3;
k—倾斜清选机面积折减系数,按(GB/T17119—1991)计算;
;(3-14)
k1—上部截面s1的减小系数;
(3-15)
式中:
δ—清选机在运行方向上的倾斜角,当δ=0时,上部截面积s1不存在。
θ—被清选物料的运行堆积角。
当δ=0时,K=1。
根据Q=,解得Q=t·h-1。
圆周驱动力FU通过摩擦传递到清选带上,为保证清选带工作时不打滑,需要在回程带上保持最小张力F2min,按下式进行计算:
,(3-16)
经计算的F2min≥。
式中:
FUmax—清选机满载启动或制动时出现的最大圆周驱动力;
FUmax=KAFU,KA=~,FU经清选机所有阻力之和测算得出:
FU=;
μ—传动滚筒与带人字形沟槽的清选带间的摩擦系数,干态时,μ=~。
4传动系统的设计
根据清选能力,,额定功率P=kW,转速n=134r·min-1。
计算功率Pca是根据传递的功率P和带的工作条件而确定的
Pca=KAP(4-1)
式中:
Pca—计算功率,KW;
KA—工作情况系数,KA=1
P—电动机额定功率,KW,P=
Pca=KAP=1×=
解得Pca=。
根据计算功率Pca和小带轮转速n1,选取普通V带的带型。
根据V带的带型,确定小带轮的基准直径dd1=212mm
根据
(4-2)
计算带的速度
式中:
dd1—小带轮基准直径,dd1=212mm;
n1—主动轮的转速,n1=134r·min-1
解得v=13m/s
由dd2=idd1计算,解得dd2=270mm
,并选择V带的基准长度Ld
(4-3)
带的基准长度Ld根据Ld0选取,Ld=900mm
传动的实际中心距近似为
(4-4)
考虑到带轮的制造误差、带长误差、带的弹性以及因带的松弛而产生的补充张紧的需要,传动的实际中心距a=516mm。
小带轮上的包角α1小于大带轮上的包角α2。
小带轮上的总摩擦力相应的小于大带轮上的总摩擦力。
因此,打滑只可能在小带轮上发生。
为了提高带传动的工作能力,应使
(4-5)
由上式解得α1=
,符合要求。
(4-6)
为了使各根V带受力均匀,带的根数选z=4
计入离心力和包角的影响,可得单根V带所需的最小初拉力为
(4-7)
对于新安装的V带,(F0)min;对于运转后的V带,(F0)min。
一般链轮齿数在17~114之间。
传动比i按下式计算
(4-8)
由于i=1,所以z1=z2
Pca=
(4-9)
式中:
KA—工况系数;
Kz—主动链轮齿数系数;
KP—多排链系数,双排链时KP=
P—传递的功率,KW
链条型号根据当量的单排链的计算功率Pca和主动链轮转速n1得到,链条选12A,然后查表确定链条节距P=。
初选中心距a0=(30~50)P,按下式计算链节数Lp0
(4-10)
链传动的最大中心距为:
(4-11)
式中,f1为中心距计算系数。
,确定润滑方式
平均链速按下式计算
(4-12)
根据链速v,选择滴油润滑
压轴力FP可近似取为
(4-13)
式中:
Fe—有效圆周力
KFp—压轴力系数,对于垂直传动KFp=
5带选机部件设计
分选带是带选机的主要部件,其质量与性能的好坏直接影响着分选质量。
经试验设计出具有网状粗糙表面的环形橡胶带,耐低温,在-30℃能正常工
作。
本机分选结构为六联式,即原粮大豆经过六层传送带清选,以达到最佳清选效果。
其附属部分包括角度调整机构、排杂搅龙和排杂口等。
六联清选带倾斜角度由角度调整机构完成。
经试验验证,其倾角为左5°、右8°、°、°时,清选效果最佳。
同时,每组分选带之间的角度也可调整,以利于清选。
m·s-1。
由板材成型焊合而成,其主要作用是既要保证设计的喂人量,又要保证喂料均匀、稳定,以利于带面的清选。
物料从喂入斗分别由六个排粮辊排到选料带上,六个排粮辊由微型调速电机通过链条驱动,不仅使六层选料带的喂入量大小一致,而且实现了六层选料带的喂入量同步调节。
驱动滚筒的设计符合《GB/T990-1991带式输送机滚筒基本参数与尺寸》的规定,确定滚筒直径100mm,滚筒分为主动滚筒和从动滚筒,滚筒主要由滚动体、中心轴、卡簧和滚筒壳组成,需要其能保证稳定可靠的低摩擦滚动,将电机的圆周
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