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16屆畢業(yè)設(shè)計(jì)
小茴香清選機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名 王金東
學(xué) 號(hào) 8031212417
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化
班 級(jí) 16-4
指導(dǎo)老師 馬少輝
日 期 2016.05
塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院制
前 言
小茴香籽粒較小較輕，動(dòng)力特性與部分秸稈動(dòng)力特性相近不易于分離。目前我國谷物清選機(jī)械基本能夠自給自足，但是由于市場上大部分都是種子加工成套設(shè)備，由于其價(jià)格高、能耗大，還不能完全適應(yīng)小型谷物的生產(chǎn)和使用要求。所以設(shè)計(jì)符合我國國情的小茴香清選機(jī)械，對(duì)提高我國小茴香產(chǎn)品質(zhì)量、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化水平具有重要意義。論文立足國情，主要基于小茴香等不同的小型谷物的種子生產(chǎn)和產(chǎn)品的加工和銷售提供技術(shù)支持，設(shè)計(jì)一種實(shí)用性強(qiáng)、市場前景好的小茴香清選機(jī)械。
本文在介紹國內(nèi)外清選機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀與動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)上，分析了制造價(jià)格低、操作簡單、使用方便的小茴香清選機(jī)的意義和市場需求，制定了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，對(duì)系統(tǒng)的機(jī)架、篩體、震動(dòng)機(jī)構(gòu)、風(fēng)機(jī)進(jìn)行了重點(diǎn)研究設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：清選機(jī)；平面篩；單相電源；曲柄連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；風(fēng)篩式
目 錄
1. 引言 1
1.1課題研究的目的 1
1.2課題研究的意義 1
1.3國內(nèi)外清選機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 1
1.4小茴香清選機(jī)的現(xiàn)狀分析 2
1.5小茴香清選機(jī)存在的問題 2
1.6重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思路 2
1.7研究的內(nèi)容 3
1.8小茴香清選機(jī)的預(yù)期目標(biāo) 3
1.9工作條件及解決方法 3
2. 小茴香清選機(jī)的總體設(shè)計(jì) 3
2.1清選機(jī)的清選原理及選擇 3
2.2設(shè)計(jì)中小茴香清選機(jī)的部分組成 5
2.3機(jī)架的設(shè)計(jì) 6
2.5振動(dòng)篩的設(shè)計(jì) 7
2.6清選風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì) 8
2.7清選風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)性能參數(shù) 9
2.8電機(jī)的選型 11
2.9傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 11
2.10電機(jī)—風(fēng)機(jī)帶輪三角膠帶傳動(dòng)的參數(shù)選擇 11
3. 軸的校核 13
3.1 帶輪材料的確定 14
3.2帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 14
總 結(jié) 15
致 謝 16
參考文獻(xiàn) 17
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)
1. 引言
1.1課題研究的目的
（食用價(jià)值）小茴香是人們頗為喜歡的一種調(diào)味佳品，也是烹調(diào)使用的“八大味”之一。茴香的營養(yǎng)價(jià)值很高，含蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、鈣、磷、鐵、胡蘿卜素、硫胺素、維生素B2、葉酸、維生素C等營養(yǎng)物質(zhì)。
（藥用價(jià)值）茴香有行氣止痛、健胃散寒的功效，可用來治療胃寒痛、小腹冷痛、痛經(jīng)、疝痛、癰種等病。
（種植情況）主產(chǎn)于內(nèi)蒙古、山西、等地。我區(qū)種植小茴香的主要地方有焉耆盆地、伊犁河谷、吐魯番地區(qū)、喀什地區(qū)和阿克蘇地區(qū)、和田地區(qū)部分縣市。到2015年全疆茴香種植面積達(dá)到140萬畝，總產(chǎn)10萬噸。
（我選擇設(shè)計(jì)小茴香清選機(jī)的意義）近幾年來，農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整和加入WTO都對(duì)我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化產(chǎn)生了較大的影響，我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化產(chǎn)品的升級(jí)換代和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整勢在必行，農(nóng)業(yè)機(jī)械化進(jìn)入一個(gè)調(diào)整發(fā)展的新時(shí)期。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和人類生活越來越注重種子和糧食加工品質(zhì)。而小茴香本身屬于小型谷物清選難度較大，現(xiàn)如今小茴香種植面積越來越大，清選基本依靠人力和農(nóng)民自己改裝的清糧機(jī)，而且清選后的小茴香達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)雜質(zhì)較多。到現(xiàn)在為止依舊沒有一個(gè)功能完善的小茴香清選機(jī)，如果能夠設(shè)計(jì)出一種完善的小茴香清選機(jī)，能夠大大減少農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度。小茴香經(jīng)過清選以后，可以獲得質(zhì)量均勻、尺寸基本一致的飽滿的小茴香。
1.2課題研究的意義
小茴香清選是小茴香收獲后不可缺少的環(huán)節(jié)。收獲后的谷粒中不僅包含飽滿和成熟的籽粒，而且還有機(jī)械損傷、破碎和不成熟的谷粒。此外還包含育許多雜質(zhì)，如草籽、泥沙、斷穗、穎殼等。因此無淪留作種子或其他用途，均需將收獲后的谷粒進(jìn)行清選才能滿足要求。
谷粒經(jīng)過清選以后，可以獲得質(zhì)量均勻、尺寸一致的種子。將種子清選以后再播種，可以清除出小粒、破碎粒作為糧食或飼料，節(jié)約了糧食：清選后的種子均勻飽滿，播種后發(fā)芽率高、長勢好，一般都能增產(chǎn)5%～10%，還可以減少播種量20%左右，而且有利于種子的儲(chǔ)藏、運(yùn)輸及機(jī)械化作業(yè)，增強(qiáng)種子在市場上的銷售競爭力。因此，清選機(jī)產(chǎn)品對(duì)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和農(nóng)民收入的增加有著十分重要的作用[1]。
1.3國內(nèi)外清選機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r
1.3.1國外清選機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r
目前，在歐美發(fā)達(dá)國家已形成系列化的種子清選機(jī)，其有清選精度高、分級(jí)效果好、工藝精良、性能穩(wěn)定、可靠性強(qiáng)、噪音相對(duì)較低的特點(diǎn)，除傳統(tǒng)的機(jī)械調(diào)節(jié)外，現(xiàn)已開發(fā)出液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)操作更加靈敏。比較著名的比重式清選機(jī)生產(chǎn)廠家有奧地利的HEI平共處D公司、德國的PETKUS、美國OLIVER公司。
1.3.2國內(nèi)清選機(jī)發(fā)展?fàn)顩r
我國對(duì)糧食清選機(jī)械的研究、生產(chǎn)起步較晚。20世紀(jì)50年代引進(jìn)首批樣機(jī)，最早的產(chǎn)品是手動(dòng)風(fēng)車、溜篩，生產(chǎn)率低、清選效果不佳；60年代的產(chǎn)品是電動(dòng)揚(yáng)場機(jī)，雖提高了生產(chǎn)效率，但清選效果仍不理想；70年代開始了對(duì)糧食振動(dòng)分選機(jī)、滾筒篩選機(jī)的研制；80年代，進(jìn)入了新的發(fā)展階段，在引進(jìn)消化國外清選機(jī)械先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，研制出了具有一定先進(jìn)水平的糧食清選加工機(jī)械；進(jìn)入90年代，新技術(shù)、新產(chǎn)品、新工藝不斷涌現(xiàn)，為糧食清選加工業(yè)的發(fā)展提供了技術(shù)保證。經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，基本形成了具有我國特色、適應(yīng)我國廣大用戶需要、品種規(guī)格較齊全、自行研究和生產(chǎn)的加工體系。
總的來說，我國現(xiàn)有的清選機(jī)普遍存在的問題：功能單一、適應(yīng)性差；技術(shù)性能不穩(wěn)定；產(chǎn)品零部件制造水平低、工藝設(shè)備落后，可靠性差；產(chǎn)品的安全性差，產(chǎn)品外觀質(zhì)量較差。因此，清選機(jī)不能很好地滿足我國現(xiàn)階段的實(shí)際需求。
1.4小茴香清選機(jī)的現(xiàn)狀分析
今年，四十五團(tuán)拓寬職工增收渠道，鼓勵(lì)職工在保證水肥供應(yīng)充足的情況下在棉田套種小茴香。隨著種植規(guī)模的擴(kuò)大，小茴香去除雜質(zhì)成為困繞職工的難題，傳統(tǒng)的清選方式是晾曬干燥后，用機(jī)器或人工輾碎褪下顆粒后，等到有風(fēng)的日子再人工揚(yáng)選干凈，但面對(duì)上千公斤的小茴香僅靠人工清選又將干到何時(shí)？
富有經(jīng)營頭腦的職工夏登城想到了用清除雜質(zhì)的清糧機(jī)來清選小茴香，他一邊免費(fèi)為連隊(duì)職工清選小茴香，一邊收購小茴香，小茴香市場售價(jià)已達(dá)14.5元人民幣。
近幾年來，我國有些企業(yè)在自主研發(fā)以及引進(jìn)外國的先進(jìn)的設(shè)備來滿足農(nóng)戶的要求。各種的小茴香清選機(jī)已經(jīng)相繼投入使用，為農(nóng)戶帶去了方便。
1.5小茴香清選機(jī)存在的問題
（1） 我國現(xiàn)有的清選機(jī)普遍存在的問題：一是功能單一、適應(yīng)性差：二是技術(shù)性能不穩(wěn)定：三是產(chǎn)品零部件制造水平低、工藝設(shè)備落后，產(chǎn)品可靠性差：四是產(chǎn)品安全性差，產(chǎn)品外觀質(zhì)量差、因此，清選機(jī)不能良好的滿足我國現(xiàn)階段的實(shí)際需求[3]。
（2）近幾年，農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整和加入WTO對(duì)我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化產(chǎn)生了較大的影響，我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化產(chǎn)品的升級(jí)換代和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整實(shí)在必行[4]。
（3）現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和人類生活越來越注重農(nóng)產(chǎn)品的加工品質(zhì)。所以收獲后的小茴香中有許多不需要的參雜物，如雜草種子、秸稈、石子、其他作物籽粒以及未成熟的、破碎的、退化的、病害損傷的、機(jī)械損傷的小茴香種子[2]。
1.6重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思路
由于小茴香籽粒較小較輕，動(dòng)力特性與部分秸稈動(dòng)力特性相近不易于分離，這是一個(gè)難點(diǎn)與關(guān)鍵點(diǎn)。
在現(xiàn)有小茴香清選機(jī)的基礎(chǔ)上，對(duì)其基本結(jié)構(gòu)裝置上做改進(jìn)，使其向安全、利用率高、改善工作環(huán)境、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高工作效率、操作方便及智能化方向發(fā)展。
（1） 通過查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)與實(shí)地測試確定合適的篩體、孔徑、風(fēng)力。
（2） 選擇合適動(dòng)力傳遞方式，設(shè)計(jì)工作裝置和傳動(dòng)裝置。
（3） 運(yùn)用SolidWorks CAD軟件，繪制二維零件圖和裝配圖。
（4） 運(yùn)用SolidWorks三維設(shè)計(jì)軟件完成整機(jī)各零部件的三維建模。
1.7研究的內(nèi)容
1.7.1小茴香清選機(jī)的設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)
影響小茴香清選的主要岡素，即振動(dòng)篩的傾角、篩孔的尺寸、形狀、篩子的振動(dòng)頻率、振幅、物料在篩面上的運(yùn)動(dòng)速度、風(fēng)機(jī)葉輪出曰處氣流速度、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、流量、生產(chǎn)率等。
1.7.2基于節(jié)能和使用方便的小茴香清選機(jī)的研究
(1)機(jī)架：分析車把式機(jī)架的設(shè)計(jì)在使用上的靈活性。
(2)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：分析振動(dòng)機(jī)構(gòu)采用曲柄搖桿連桿機(jī)構(gòu)對(duì)節(jié)能的影響。
(3)動(dòng)力：分析單相電源供電對(duì)用戶使用的方便性。
1.7.3技術(shù)指標(biāo)
（1） 適用性、適應(yīng)性：適用于清除與種子寬度、厚度及空氣動(dòng)力特性有差異的雜質(zhì)；清選機(jī)應(yīng)能在0-40℃環(huán)境溫度及40%-80%空氣相對(duì)濕度下正常作業(yè)。
(2)安全、環(huán)保要求：清選機(jī)傳動(dòng)件帶輪、膠帶、外伸的軸頭以及風(fēng)機(jī)外露的進(jìn)風(fēng)口都應(yīng)加防護(hù)裝置；清選機(jī)單機(jī)作業(yè)噪聲不大于85db；清選機(jī)作業(yè)場所粉塵不大于10mg/m3。
(3)可靠性：平均首次失效前時(shí)間300h；平均失效間工作時(shí)間1000h[5]。
1.8小茴香清選機(jī)的預(yù)期目標(biāo)
（1）整機(jī)操作方便，結(jié)構(gòu)簡單，通用性好，噪音小，使用壽命長。
（2）小茴香進(jìn)過清選機(jī)的加工處理，去除掉不需要的參雜物。
（3）可以在室內(nèi)、工作臺(tái)或地面上作業(yè)，小巧靈活，清選效率高，人工勞動(dòng)量少，同時(shí)動(dòng)力消耗上要盡量少。
（4）制造價(jià)格便宜，容易普及，能滿足家庭購買使用的要求。
1.9工作條件及解決方法
塔里木大學(xué)位于南疆中心位置，校內(nèi)有農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、小工廠等實(shí)驗(yàn)基地，為項(xiàng)目開展提供了場地和基本條件。并且?guī)熧Y力量雄厚，完全可以滿足小茴香清選機(jī)的設(shè)計(jì) 。方法是對(duì)擬定的清選機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，利用AutoCAD等繪圖軟件繪制出清選機(jī)的零件圖，裝配圖反復(fù)對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行檢驗(yàn)、校核。
2. 小茴香清選機(jī)的總體設(shè)計(jì)
2.1清選機(jī)的清選原理及選擇
（1）風(fēng)篩式清選機(jī)
風(fēng)篩式清選機(jī)主要利用種子與夾雜物的幾何尺寸和懸浮速度差異進(jìn)行清選和風(fēng)選。篩選是根據(jù)種子幾何尺寸的差異，配置適當(dāng)規(guī)格的篩片，在篩片往復(fù)運(yùn)動(dòng)下達(dá)到分離的目的，篩選同時(shí)利用懸浮速度的差異去除輕雜。
（2）比重式清選機(jī)
比重式清選機(jī)主要利用物料中各成分的比重不同進(jìn)行分離。當(dāng)具有一定壓力的空氣流流過種子時(shí)，種子因與空氣質(zhì)量不同而進(jìn)行升降分層，篩面的震動(dòng)推動(dòng)與篩面接觸的比較重的種子從進(jìn)料端至排料端向高處走，而較輕的種子向低處走，從而達(dá)到分離的目的，比重式清選機(jī)主要用于清選種子中外形尺寸相同而比重不同的各類輕雜和重雜。比如蟲害、發(fā)霉、空心、無胚的谷粒，以及碎磚、土、石子、沙粒等。
（3）窩眼筒式清選機(jī)
窩眼筒式清選機(jī)主要利用種子在窩眼筒做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，種子、雜質(zhì)長度尺寸和運(yùn)動(dòng)途徑不同來達(dá)到分離長雜、短雜的目的。喂入筒內(nèi)的種子進(jìn)入窩眼筒底部時(shí)，要清除的草籽、碎種子等短雜陷入窩眼內(nèi)并隨旋轉(zhuǎn)的筒上升被排。而未進(jìn)入窩眼的種子則沿筒內(nèi)壁成螺旋線軌跡向后滑移從另一端排出，長雜沿窩眼筒軸方向移動(dòng)從另一端排出，在種子加工流裎中窩眼筒式清選機(jī)既可作為分離長短雜的精選主機(jī)，又可做精選中的種子分級(jí)機(jī)使用。代表機(jī)型有SXWS-1.5和SXW-3.0
(4）復(fù)式清選機(jī)
復(fù)式清選機(jī)豐要是利用種子的外形尺寸和空氣動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行精選。首先通過改變吸風(fēng)道截面積的大小，得到不同的氣流速度分離輕重雜質(zhì)；然后，利用種子和混雜物幾何尺寸的差別，通過一定規(guī)格的篩孔來分離雜質(zhì)和瘦弱籽粒；最后，通過窩眼筒按種子的長度不同分離長雜、短雜，達(dá)到分離的目的。代表機(jī)型有SXF-1.5(0. 5/0. 7/1. 3A)，SXF-2.O，SXF-5.0(3.O)，SXQ-3.0，SXF2-5 (4/15)[6]。
(5)清選原理的選擇
為了實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能提出兩個(gè)方案可供選用
方案一：利用風(fēng)篩式的原理清選小茴香，其結(jié)構(gòu)簡單，容易設(shè)計(jì)便于制造，性價(jià)比也較高，對(duì)機(jī)械材料的要求也不高。
方案二：利用比重式的原理清理小茴香，其結(jié)構(gòu)相對(duì)較復(fù)雜，對(duì)空氣的壓縮與流動(dòng)方向要求嚴(yán)格，技術(shù)難度較大，不易于加工制造成本較高。
經(jīng)過方案的比較及選擇，在設(shè)計(jì)要求內(nèi)方案一能夠滿足設(shè)計(jì)的要求條件，方案一比方案二性價(jià)比高，且容易實(shí)現(xiàn)，所以選擇方案一的風(fēng)篩式清選機(jī)。
2.2設(shè)計(jì)中小茴香清選機(jī)的部分組成
組成部分：1.大雜出口 2.出料口 3.上篩 4.下篩 5.掛桿 6.篩架 7.底板 8.料斗 9.下料閥 10.連桿 11.風(fēng)機(jī) 12.軸 13.風(fēng)機(jī)殼 14.皮帶輪 15.曲柄 16.地輪 17.電動(dòng)機(jī) 18.風(fēng)向板
圖2-1小茴香清選機(jī)裝配圖
(1)機(jī)架：主要起支撐作用，通過地排車下盤的尺寸確定機(jī)架的寬度。
(2)料斗：根據(jù)篩體的尺寸設(shè)計(jì)料斗的尺寸。保證物料能均勻的、連續(xù)的流入第一層篩面；使物料沿整個(gè)篩面的寬度均勻分布，以提高吸風(fēng)和篩理效率；根據(jù)牛產(chǎn)需要能方便靈活地調(diào)節(jié)進(jìn)料量。
(3)風(fēng)機(jī)：利用其產(chǎn)生的氣流做介質(zhì)進(jìn)行工作。根據(jù)生產(chǎn)能力及物料的輸送特性確定風(fēng)機(jī)的參數(shù)。
(4)篩體：利用篩體的振動(dòng)對(duì)小茴香進(jìn)行篩選。根據(jù)生產(chǎn)能力確定篩子的尺寸，依據(jù)物料的物理特性確定篩孔的形狀、尺寸，并確定篩體的振動(dòng)頻率。
(5)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：完成能量的傳遞和轉(zhuǎn)換。根據(jù)風(fēng)機(jī)選取電機(jī)的型號(hào)，依據(jù)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速確定風(fēng)機(jī)皮帶輪的尺寸，依據(jù)篩體的振動(dòng)頻率確定篩體皮帶輪的尺寸。
工作過程：被清理的小茴香首先倒入料斗，在倉門的控制下，使之沿篩面寬度均勻分布，在小茴香通過風(fēng)道時(shí)吹走部分輕雜質(zhì)如灰塵、糠批等輕浮物，再流入篩體內(nèi)，篩體在搖臂驅(qū)動(dòng)下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，篩體有兩層篩面，小茴香在篩面推力及自身重力作用下在篩面上流動(dòng)，第一層篩而隔除小茴香中的大雜質(zhì)，由排大雜口排出，小茴香流入第二層篩面上繼續(xù)被篩理，穿過第二層篩面的微小雜質(zhì)，由排小雜口排出，成熟的、尺寸均勻的小茴香則作為篩上物，由出料口排出。如下圖2-2：
圖2-2小茴香清選機(jī)流程圖
2.3機(jī)架的設(shè)計(jì)
圖2-3機(jī)架
為方便用戶使用，機(jī)架設(shè)計(jì)為車駕式。機(jī)架由方鋼Q235(60×40)焊制而成，機(jī)架為2000×1200×1500用于安裝和支撐風(fēng)機(jī)、料斗和篩體等。
2.4進(jìn)料裝置的設(shè)計(jì)
圖2-4下料閥
進(jìn)料裝置的作用為保證物料能均勻的、連續(xù)的流入第一層篩面，并使物料沿整個(gè)篩面的寬度均勻分布，以提高吸風(fēng)和篩面效率。為節(jié)省動(dòng)力，采用了結(jié)構(gòu)簡單與機(jī)架一體式的頂置式人力提升進(jìn)料裝置。其結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、喂料均勻。用3mm厚的鋼板焊接而成，并通過下料閥活門控制不同物料的喂入量。本次料斗于機(jī)架一體降低了料斗的高度更加方便人工喂入，可有效降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
2.5振動(dòng)篩的設(shè)計(jì)
2.5.1篩子的種類選擇
振動(dòng)篩是根據(jù)糧粒和雜質(zhì)大小的不同，及其自動(dòng)分級(jí)原理，通過篩選的方法來分離雜質(zhì)的。振動(dòng)篩的主要工作部件是作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的篩體。篩體內(nèi)設(shè)置兩次層篩面，篩面由沖孔的金屬板制成。金屬板篩面的篩孔形狀有圓形、長形和三角形等[5]。按顆粒厚度的不同分離糧食中的雜質(zhì)時(shí)，可采用長形篩孔。當(dāng)篩選時(shí)，厚度小于篩孔寬度的物料，穿過篩孔成為篩下物；厚度大于篩孔寬度的物料，不能穿過篩孔，成為篩上物。按顆粒寬度的不同分離糧食中的雜質(zhì)時(shí)，可采用圓形篩孔。當(dāng)篩選時(shí)，寬度小于篩孔直徑的物料，穿過篩孔成為篩下物，寬度大于篩孔直徑的物料，不能穿過篩孔，成為篩上物。振動(dòng)篩主要由篩體、振動(dòng)機(jī)構(gòu)、篩等組成。
篩子可以分為平面篩、圓筒篩和圓錐篩等幾種，其中平面篩應(yīng)用最廣。根據(jù)振動(dòng)方向，平面篩又可分為縱向振動(dòng)篩和橫向振動(dòng)篩[7]。小茴香清選機(jī)最常用的是圓孔和長方孔平面篩。圓孔篩只有一個(gè)量度，即篩孔直徑，凡籽粒寬度大于圓孔直徑者均不能通過。在本清選機(jī)上裝有2個(gè)其參數(shù)和形狀各不相同的篩子。第一層篩子是用來分離大的混雜物；第二層篩子都是用來分離小的混雜物。經(jīng)過多方查證參考，在本清選機(jī)中第一第二層篩均用圓孔篩[2]。
2.5.2篩子的形狀尺寸
篩孔形狀和大小的選擇，應(yīng)根據(jù)被篩理的糧種大小和清理要求而定。在一般的情況下，頭道篩篩孔稍大，后幾道篩篩孔可略小。篩孔直徑偏大，易使垂直于篩面振動(dòng)的大于篩孔尺寸的雜質(zhì)從篩孔漏下；反之，減少了符合尺寸要求的質(zhì)點(diǎn)的過篩機(jī)率[8]。清理各種糧食的篩孔形狀和尺寸如表2-1
表2-1清選各種糧食的篩孔形狀和尺寸
糧種
第一層
第二層
小麥
?12
?6～6.5 □6×20mm
稻谷
?12～14mm
□ 5～6×20mm
玉米
?15～18mm
?8～10mm
高粱
?5mm □ 3～4孔/英寸
?2～3mm □12孔/英寸
菜籽
?3mm □ 8孔/英寸
?1mm □ 22～26孔/英寸
篩分粒度就是顆?？梢酝ㄟ^篩網(wǎng)的篩孔尺寸，以1英寸（25.4mm）寬度的篩網(wǎng)內(nèi)的篩孔數(shù)表示
因?yàn)樾≤钕愕拇笮『椭亓μ匦耘c菜籽相似所以在本設(shè)計(jì)中選擇以菜籽對(duì)應(yīng)的篩孔為準(zhǔn)
表2-2小茴香篩孔尺寸選擇
糧種
上篩
下篩
小茴香
?3mm □ 8孔/英寸
?1mm □ 22～26孔/英寸
圓孔篩的篩孔一般采用六角形配置法，任何一個(gè)孔都位于六角形的中心。這樣配置篩孔可以最有效的利用整個(gè)篩面，并且孔邊間的距離都相等，篩子沿三個(gè)方向的強(qiáng)度也相等。
2.5.3篩子的參數(shù)選擇
(1)篩面與水平面的傾角α：一般α取0°～10°。本機(jī)上篩取α=6°，下篩取α=8°。
(2)篩面寬度：因?yàn)楹Y面受機(jī)架的影響。取1000mm。
(3)流量指標(biāo)：本篩體的流量設(shè)計(jì)為每厘米篩寬20公斤／小時(shí)。
(4)轉(zhuǎn)速與振幅的確定：在實(shí)際牛產(chǎn)中，篩體抖動(dòng)次數(shù)n可取為：
n = (45～60) (r/min)
n = (45～60)= 48,= 450(次 /min)
從上述公式可看山：轉(zhuǎn)速與振幅是成反比關(guān)系的。二者應(yīng)滿足如下關(guān)系：
nr=2.5～3.6（次米／分）
450×0. 006=2.7（轉(zhuǎn)米／分）∈2.5～3.6（轉(zhuǎn)米／分），經(jīng)驗(yàn)證，符合要求
本篩體的側(cè)板用3mm厚的鋼板焊接而成，篩體由兩根連桿支撐在機(jī)架上，篩體通過焊接在篩體上的傳動(dòng)桿與搖臂相連，并由搖臂軸驅(qū)動(dòng)。篩體內(nèi)有兩層篩面，篩面固定在篩體側(cè)板上，在篩理不同物料時(shí)可以更換篩面。篩面在篩體內(nèi)按一定的斜度設(shè)置，上篩篩而為6°，下篩篩而為8°，篩面的尺寸由機(jī)架和生產(chǎn)能力決定，取上篩（寬×長）為1000×1550mm，下篩為1000×1500mm。
2.5.4振動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
本篩體采用傳統(tǒng)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)，通過搖臂帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而篩選小茴香。
2.6清選風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)
2.6.1清糧風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)
清糧風(fēng)機(jī)用于谷物聯(lián)合收獲機(jī)及脫粒機(jī)。它的特點(diǎn)是風(fēng)壓低、流量大，要求結(jié)構(gòu)簡單、風(fēng)量調(diào)節(jié)方便和出口處風(fēng)速均勻，而風(fēng)機(jī)效率則不是主要考核指標(biāo)。清糧風(fēng)機(jī)與通用型風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)差別較大，特點(diǎn)是風(fēng)扇寬度大，葉片數(shù)少(Z=4～6)的后向直葉片，葉片兩端切角以提高出口氣流速度的均勻性。清糧風(fēng)機(jī)通常與篩子配合工作，應(yīng)根據(jù)工作條件如篩面負(fù)荷、篩面物體組成及濕度等的變化，經(jīng)常調(diào)節(jié)風(fēng)量（相當(dāng)于調(diào)節(jié)出口風(fēng)量）。所以要求調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)構(gòu)造簡單，調(diào)節(jié)方便。新的谷物聯(lián)合收獲機(jī)上大多用無機(jī)變速器調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的辦法來調(diào)節(jié)風(fēng)量，也可用調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)口面積的方法來調(diào)節(jié)風(fēng)量[9]。本次設(shè)計(jì)的小茴香清選機(jī)采用葉片可調(diào)和調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)口面積來調(diào)節(jié)風(fēng)量，風(fēng)機(jī)出風(fēng)口上各點(diǎn)氣流速度的均勻性對(duì)谷粒清潔率及損失率影響顯著。由于清糧風(fēng)機(jī)寬度很大，所以出風(fēng)口氣流速度很均勻。
2.7清選風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)性能參數(shù)
2.7.1風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)的確定
(1)氣流流量Q的確定：
′
式中—進(jìn)入清糧室的谷?；旌衔镔|(zhì)量（kg/s）；取=0.28kg/s
——重量濃度比，即進(jìn)入清糧室的物料重量和空氣重量之比，在清選風(fēng)機(jī)上，一般取=0.8
——空氣密度，=1.2kg/m3
(2)全壓P的確定：
=200+50=250N/m
式中：——風(fēng)機(jī)出口靜壓，用來克服氣流通過篩子和清糧室的阻力和運(yùn)送輕雜物。我國農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)根據(jù)前蘇聯(lián)資料，建議對(duì)雙篩結(jié)構(gòu)，取=196~245(N/m2)，對(duì)單篩結(jié)構(gòu)則取 =147(N/m)
(3)先確定比轉(zhuǎn)數(shù)，再根據(jù)公式計(jì)算轉(zhuǎn)速n
比轉(zhuǎn)數(shù)表示風(fēng)機(jī)主要性能參數(shù)流量Q、壓力P及轉(zhuǎn)速n之間的綜合特性。比轉(zhuǎn)數(shù)愈大，則表示風(fēng)機(jī)流量大、壓力低，故可通過風(fēng)機(jī)類型選取比轉(zhuǎn)數(shù)。因采用的風(fēng)機(jī)為后向直葉片，依后向葉輪離心風(fēng)機(jī)的比轉(zhuǎn)數(shù)=3.6～16.6(國際單位制)，確定風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)數(shù)，取= 5(國際單位制)。
根據(jù)公式=5×2503/4/0.291/2=588r/min， 本風(fēng)機(jī)選用轉(zhuǎn)速n=588r/min的低壓后向直葉片離心風(fēng)機(jī)。
(4)風(fēng)機(jī)功率P的確定：
根據(jù)公式N=KN=1.1 ×250×0.29=79.75w
2.7.2 風(fēng)機(jī)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定
(1)風(fēng)扇的外徑的確定：
選壓力系數(shù)=0.3，再計(jì)算葉輪圓周速度及葉輪外徑
(2)計(jì)算風(fēng)機(jī)的流量系數(shù)Q：
(3)計(jì)算風(fēng)扇輪毅直徑：
對(duì)后向葉片風(fēng)機(jī)及＜0.3的前向葉片風(fēng)機(jī)，應(yīng)滿足
(4)進(jìn)風(fēng)口最小直徑：
==pp
為進(jìn)氣速度，取=15m/s
(5)葉輪內(nèi)徑：
=′==
驗(yàn)證：=0.122/0.54=0.142<0.34，故參數(shù)選取不合適。因過大，影響風(fēng)機(jī)的平衡，故修正=0.244，這時(shí)=0.122/0.244=0.5>0.34，能滿足>0.34的要求，故合適。
此時(shí)，
2.7.3葉片參數(shù)的確定
（1）葉片寬度B：
葉片出口寬度
：是流速系數(shù)，取=0.25
-==′′=
葉片進(jìn)口寬度：
按得
(2)葉片數(shù)Z：取Z=5
2.7.4風(fēng)機(jī)的加工工藝：
選用低壓后向直葉片離心式風(fēng)機(jī)。其結(jié)構(gòu)由風(fēng)機(jī)軸、葉片等組成。風(fēng)機(jī)軸由45號(hào)鋼車制而成，葉片5片，為后向直葉片，由2mm厚的鋼板制作而成。
2.8電機(jī)的選型
為生產(chǎn)機(jī)械選擇電動(dòng)機(jī)的種類，首先應(yīng)考慮電動(dòng)機(jī)的性能是否滿足生產(chǎn)機(jī)械的要求，例如起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、調(diào)速性能指標(biāo)以及各種運(yùn)行狀態(tài)等。在這個(gè)前提下，優(yōu)先選用結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便的電動(dòng)機(jī)[5]。
2.8.1電動(dòng)機(jī)型式的選擇
考慮到電機(jī)的使用環(huán)境中灰塵多，對(duì)清選機(jī)選用了臥式、封閉式電動(dòng)機(jī)。
2.8.2電動(dòng)機(jī)電壓等級(jí)的選擇
電動(dòng)機(jī)的電壓等級(jí)要與電源電壓一致，對(duì)單相交流電動(dòng)機(jī)選用220V 。
2.8.3電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速的選擇
n=1400r/min
2.8.4額定功率的選擇
取p=1.5kW
因此電機(jī)型號(hào)為Y90L-4
2.9傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
傳動(dòng)裝置選用帶傳動(dòng)。由電機(jī)帶輪、風(fēng)機(jī)帶輪、風(fēng)機(jī)軸、搖臂、三角膠帶等組成。
2.10電機(jī)—風(fēng)機(jī)帶輪三角膠帶傳動(dòng)的參數(shù)選擇
(1) 選擇膠帶型號(hào)：根據(jù)膠帶傳遞的功率N，因傳遞功率均小于2 kW。按表2-3選擇A型帶。
表2-3膠帶傳遞的功率與三角膠帶型號(hào)
傳遞功率
0.4
0.75～
2.2～
3.7～
7.5～
20～
40～
75～
150
（kw）
0.75
2.2
3.7
7.5
20
40
75
150
以上
推薦采用O O、 A O、A A、B B、C C、D D、E E 、 F F
型號(hào)
B
(2)選取電機(jī)帶輪的計(jì)算直徑
帶輪直徑愈小，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)愈緊湊，但膠帶在小帶輪上的彎曲應(yīng)力較大。彎曲應(yīng)力是環(huán)形膠帶疲勞破壞的主要原因，因此，小帶輪直徑是我們首先要考慮的。一般取，列于表2-4中，可根據(jù)膠帶型號(hào)選取，在特殊情況下可略小于。
表2-4膠帶型號(hào)與帶輪的計(jì)算直徑
相應(yīng)槽角α
O
A
B
C
D
E
F
34°
70
100
148
200
215
500
800
36°
90
125
180
250
400
710
1000
38°
112
160
225
315
500
800
1250
根據(jù)表2-6-2，選擇槽角38°，=160mm；電機(jī)帶輪直徑為
(3)決定風(fēng)機(jī)帶輪計(jì)算直徑
如果不考慮彈性滑動(dòng)，則大帶輪直徑為：
，i為傳動(dòng)比。選取風(fēng)機(jī)帶輪直徑為=380mm
(4)計(jì)算環(huán)形膠帶速度V
增加環(huán)形帶速度V，有利于提高傳動(dòng)能力。但環(huán)形膠帶速度愈高，環(huán)形膠帶產(chǎn)生的離心力愈大，減小了環(huán)形膠帶與帶輪間的壓緊力，因而減小了摩擦力;同時(shí)離心力又使環(huán)形膠帶受到附加拉力，降低環(huán)形膠帶壽命。不過在低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，提高V是有利的，因?yàn)樘岣遃可以增加傳遞功率，但若超過了一定范圍就不利了。故一般取V=5～25m/s最為有利。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)把V和通盤考慮。計(jì)算環(huán)形膠帶速度的公式為：
m/s=′￡
m/s，故合適。
(5)初步定中心距
考慮到整機(jī)的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)時(shí)將電機(jī)帶輪放置在機(jī)架的底部，為了使進(jìn)料方便，將風(fēng)機(jī)帶輪放置在機(jī)架的中部，初步定中心距為=600mm。
(6)計(jì)算并選取環(huán)形膠帶長度L
根據(jù)初定中心距，可求出環(huán)形膠帶的計(jì)算長度，其計(jì)算公式為：
（mm）
=1201.1mm′+′
根據(jù)GB1171-74，選取三角膠帶的計(jì)算長度L=1220mm，內(nèi)周長度L’=1200mm
(7)確定實(shí)際中心距A
根據(jù)L及可近似地按下式計(jì)算實(shí)際中心距A：
+-=+-=
(8)驗(yàn)算小帶輪包角a：
環(huán)形帶與帶輪接觸弧所對(duì)的中心角稱為帶輪的包角，以a表示。由于接觸部分的每一小段弧均產(chǎn)生正壓力，所以接觸弧愈長，總摩擦力就愈大，也即a愈大，所能傳遞的功率就愈大。A太小則環(huán)形帶容易打滑，因?yàn)樾л喌陌潜却髱л喩系陌^小，所以設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮小帶輪上的包角。最好小帶輪包角a≥120°，在特殊情況下允許a≥90°。確定a的近似公式為：
,故合適。
(9)校核環(huán)形帶繞轉(zhuǎn)次數(shù)U
繞轉(zhuǎn)次數(shù)太多，會(huì)降低環(huán)形帶壽命。因此一般用下式來控制繞轉(zhuǎn)次數(shù)
次/s。式中：V——速度（m/s）；L——環(huán)形膠帶計(jì)算長度（mm）
次/s，故合適
（10）確定風(fēng)機(jī)軸帶輪環(huán)形膠帶根數(shù)Z
膠帶的根數(shù)愈多，則每根膠帶負(fù)擔(dān)的載荷愈不容易均勻。一般膠帶根數(shù)Z不宜大于8根。在特殊情況下允許Z<12根。環(huán)形帶根數(shù)可按公式Z=N/進(jìn)行計(jì)算。
式中，N——帶傳動(dòng)所需要傳遞的功率(kw )
——單根三角膠帶所允許傳遞的最大功率(kw)
——小帶輪包角影響系數(shù)
——工作情況系數(shù)
取=0.89；=1.0；=0.8
則
(11) 計(jì)算作用在風(fēng)機(jī)皮帶輪軸上的壓力
°==′′′?
式中：——一根環(huán)形帶的初拉力；取=100N
Α——電機(jī)帶輪包角
在沒有張緊裝置的傳動(dòng)中，安裝環(huán)形帶時(shí)，將環(huán)形帶初拉力約增達(dá)1.5倍。這時(shí)作用在風(fēng)機(jī)帶輪軸上的最大壓力為：。 根據(jù)軸所受的最大壓力確定風(fēng)機(jī)軸的尺寸。
3. 軸的校核
圖3-1 軸的斷裂視圖
下面按許用彎曲應(yīng)力校核該軸：
軸的材料選用45鋼調(diào)質(zhì)，=650MPa，=360MPas=
軸受力圖：
圖3-2
計(jì)算支承反力：
=
3.1 帶輪材料的確定
本清選機(jī)所有帶輪材料均選用HT200的鑄鐵輪。
3.2帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸
帶輪的結(jié)構(gòu)：帶輪由輪緣、輪轂、輪輻三部分組成。
(1)輪緣：電機(jī)帶輪計(jì)算直徑為D=160mm；風(fēng)機(jī)帶輪計(jì)算直徑為D=380mm。
(2)輪毅：參照GB1095-1979選取。
(3)輪輻：帶輪采用輪輻結(jié)構(gòu)是為了減輕重量。參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，風(fēng)機(jī)軸帶輪采用輻板式，電機(jī)帶輪采用實(shí)心輪。
總 結(jié)
經(jīng)過十七周的努力，查閱了很多國內(nèi)外相關(guān)著作，參考借鑒了很多類似結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以及馬少輝導(dǎo)師的辛勤指導(dǎo)，再加上自己不懈的奮斗，關(guān)于我此次設(shè)計(jì)的小茴香清選機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算等相關(guān)工作已經(jīng)基本完成了。經(jīng)檢查基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。本清選機(jī)主要研究了機(jī)架、篩體、風(fēng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)了小茴香清選機(jī)的設(shè)計(jì)，本機(jī)解決了農(nóng)戶和小型種子加工部門的需要，而且能夠達(dá)到小茴香清選的各項(xiàng)指標(biāo)?，F(xiàn)將其主要功能及特點(diǎn)簡述如下：
(1)機(jī)架為車駕式，移動(dòng)方便。
(2)振動(dòng)篩的上下篩為平面圓孔篩，提高了生產(chǎn)率，而且對(duì)粗混雜物及小谷粒有較高的分離率。
(3)在振動(dòng)裝置中，采用了曲柄連桿機(jī)構(gòu)，平穩(wěn)可靠有效。
(4)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用三角帶傳動(dòng)，傳動(dòng)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)尺寸小。
(5)動(dòng)力采用單相交流電機(jī)，使用方便。只要有單相電的地方，都可以使用此小茴香清選機(jī)。
(6)節(jié)約能源。本機(jī)屬小功率設(shè)備，只需配一臺(tái)1.5kw的單相交流電機(jī)。
(7)性價(jià)比高，應(yīng)用范圍廣，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益大。該小茴香清選機(jī)設(shè)備簡單，成本低廉，不需增加動(dòng)力，大大降低了投資壓力，廣泛推廣可具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
(8)維修方便。本機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，便于維修，不需要專門的維修人員。
(9)體積小，重量輕，不需要大的停放場地或機(jī)庫。
在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中真是煩惱和驚喜，讓我受益匪淺。
致 謝
論文是在馬少輝老師的悉心指導(dǎo)下完成的，在論文選題、查閱資料、總體方案制定、傳動(dòng)方案確定和論文撰寫過程中，均得到了導(dǎo)師的大力支持和悉心指導(dǎo)，導(dǎo)師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的治學(xué)態(tài)度、開拓進(jìn)取的工作作風(fēng)，使我終身受益。這個(gè)學(xué)期以來，導(dǎo)師不僅在學(xué)術(shù)上對(duì)我嚴(yán)格要求，而且在為人處事上對(duì)我教導(dǎo)。值此論文完成之際，謹(jǐn)向我的導(dǎo)師表示最衷心的感謝!
同時(shí)，在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，還得到了廣大同學(xué)和諸多老師的幫助，在此，也向給予過我無私幫助的人們表示最誠摯的謝意，更要向培養(yǎng)我成長的塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院致敬。
最后，要感謝評(píng)閱、評(píng)議論文和出席論文答辯的各位老師，感謝他們?cè)诎倜χ薪o予的指導(dǎo)和建議。
在論文調(diào)研寫作過程中，盡管我盡了最大的努力，但由于我的水平有限，疏漏不足之處在所難免，懇請(qǐng)各位老師和學(xué)友指正。 mr
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