5XZ-3.0型重力式清选机下体设计【毕业论文答辩资料】

需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 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，其中正压式重力清选机发展最快最成熟。通过查阅大量文献资料和现场实习，设计出 正压式重力清选机，其生产率为 h。该机通过双向倾斜且往复振动的工作台和穿过工作台面由下而上的气流进行清选作业， 适用于 经过风筛式清选机、窝眼滚筒清选机等机具清选过的外形、尺寸较相似的种子分选。 该机具利用比重不同分离出发育不好、成熟不完全、受虫害霉烂和已发芽的种子，以及与种子尺寸相近而质量有一定差异的夹杂物。 关键词 正压式 重力清选机 双向倾斜 往复振动 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 of is is h. to to to it is to of to or of of a of 要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 目录 摘要 . I . 1 章 绪论 . 1 内外发展情况 . 1 构特点与分类 . 3 构特点 . 3 类 . 3 作原理 . 4 力分选原理 . 4 料的分层化过程 . 5 用范围 . 8 第二章 无级变速部分的设计方案及选择 . 9 第三章 设计计算 . 10 体参数及运动参数的选择 . 10 动台振动频率的确定 . 10 需风量与风压的计算 . 13 量的计算 . 13 压的计算 . 13 机的设计 . 17 轮的设计 . 17 壳的设计 . 19 动设计 . 23 级变速器设计 . 23 承寿命校核 . 25 需动力功率确定 . 26 动台功率确定 . 26 机所需功率的确定 . 27 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 度与刚度的设计与校核 . 28 动连杆的强度与刚度校核 . 28 杆稳定校核 . 31 级变速轴的强度与刚度校核 . 32 级变速器压缩弹簧的计算 . 35 第四章 机器的调节、操作与维护 . 40 节 . 40 作 . 44 步调整 . 44 选开始后的调整 . 48 高分选能力 . 49 护 . 50 作台 . 50 带 . 51 承 . 51 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 结论 . 52 致谢 . 53 参考文献 . 54 附录 1 . 56 附录 2 . 60 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 第 1 章 绪论 内外发展状况 随着我国工业发展和农 业机械的进步，我国重力清选机起步相对发达国家较晚但发展很快，国内重力式清选机的台面结构主要有三角形台面、矩形台面和混合形台面，生产效率从 h 到 5T/h。 在欧美发达国家，重力式清选机的生产能力从 1t/h 到 15t/h，台面结构从三角形台面、矩形台面到混合形台面，气流形式从负压到正压，已形成多种系列化重力式清选机，工艺精良、性能稳定、可靠性强、噪音相对较低。除传统的机械调节外，已开发出液压调节系统，操作更加灵敏。比较著名的生产厂家有丹麦 司，奥地利 司、德国 司、美国 司、 司。 从性能上看，无论是三角台面还是矩形台面振动平稳，风量在台面上非均布且有规律分布，物料能很好地布满整个台面，种子分离效果明显。 从结构上看，丹麦 司产品采用三角形台面单风机正压式结构，重杂清理效果较好；奥地利 司的产品是多联风机矩形台面，双质点平衡结构，无效振动和噪音小；德国 司产品单风机矩形台面；美国 司产品三角形或矩形台面，采用多联离心风机，噪音略高但分选效果明显，又开发出液压调节装置，操作灵活，适用于大型设备的操作，其小吨位产品 采用混合型台面（如 316M 型），尤其适合于蔬菜等小粒种子的清选，能耗及噪需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 音适中； 司的产品采用双振动架平衡机构，清选效果适中，但总体结构庞大。 司产品采用矩形台面，多联前弯曲多叶片风机，风机出风口有角度，噪音小 1。 重力式清选机的发展方向： 1. 气流系统的选择： 重力式清选机有负压式和正压式两种气流配置形式，其中正压式由单台或多台风机供风。其中负压式供风类型以瑞士布勤（ 司产品著称（ 1980 年前后河北正定县在 “ 四化一供 ”中安装了布勒公司引进的 3t/h 种子加工成套设备， 重力式清选机为），种子清选效果理想，当时上海向明机械厂在消化吸收基础上开发出 压重力式清选机，但由于能耗、噪音较大，振动不易平衡，操作不便，目前已逐步被淘汰。正压式目前占据主导地位，由于单台风机风量分布不匀或风量不足，目前大多采用正压多联风机结构， 司产品设置导流板， 司产品设置了高效多殿风机和非均布导风板，通过结构改进使气流通道阻力小，风机效率增高。 2. 台面的选择： 种子在重力式清选机台面上保持的时间越长，走过的距离越远，种子分离和分 选效果就越好。一般重力式清选机有三角形和矩形台面两种，工作原理相同，均有分层区和分离区。其主区别在于：轻、重种子由喂料口经工作台到各自排出口的距离不同。重力式清选机工作时，三角形台面上重种子（包括重杂）走过的路径远，矩形台面上轻杂和中间混合料走过的路径远。 三角形台面结构侧重于除去种子中的重杂；矩形台面结构侧重于除去种子中的轻杂和生产效率，平衡性能好，有利于风机的布置；需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 对于混合型台面则性能适中。在大生产率和谷物种子清选中基本使用矩形台面，但在小生产率，清除重杂为主的小子粒种子清选中仍使用三角形台面。 3. 振动的选择： 机械振动根据驱动方式不同可分为几种，有电磁驱动、振动电机驱动、曲柄连杆机构驱动等。重力式清选机振动方式国内外应用最普遍的是曲柄连杆驱动方式，结构布置和参数调节较方便，能做到理想的平衡。 司产品为自平衡振动机构， 司产品则设计为附加的振动平衡架。 构特点与分类 构特点 该机由振动台、供风系统、振动无级变速机构、纵横向角度调整机构等组成。振动台筛面按分选作物品种的不同可选用不同目数的网孔尺寸。振动无级变速机构能改变筛面的振动频率；供风系统完成籽粒分选时最佳 流化状态，控制台面各点的风速成梯度完成籽粒分层；采用多风机系统使台面风量分布合理，噪声低。台面纵横向角度可调，满足多种种子的分选要求。 类 重力选可以从两个方面来分类： 1. 按气流形式可分为正压式和负压式。其中正压式由单台或多需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 台风机。其中负压式供风类型，种子清选效果理想，但由于能耗、噪音较大，振动不易平衡，操作不便，目前已逐步被淘汰 1。正压式目前占据主导地位。 2. 按台面形式可分为三角形台面、矩形台面和混合台面。三角形台面结构侧重于除去种子中的重杂；矩形台面结构侧重于除去种子中的轻杂和 生产效率，平衡性能好，有利于风机的布置；对于混合型台面则性能适中。在大生产率和谷物种子清选中基本使用矩形台面，但在小生产率，清除重杂为主的小子粒种子清选中仍使用三角形台面 2。 作原理 力分选原理 传统的风筛组合清选机依靠筛体的振动，辅以风力作用，使轻杂质吹出机外，重的杂质和尺寸大小不一的籽粒通过不同尺寸的筛孔进行清选分级，同时风力又有延长籽粒在筛面上的运动时间，达到更好的清选效果。 重力清选机的作用原理是在风力的作用下，使籽粒达到流化状态，比重小的籽粒悬浮于重籽粒之上，籽粒之间的摩 擦系数降低，重籽粒在风力作用下不脱离筛面，使其在筛体振动过程中依靠惯性力、摩擦力、风力、籽粒重力的共同作用下，达到比重小的籽粒与比重大的籽粒分离的目的。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 料的分层化过程 空气用作分选标准介质，使分选物料层化。层化在空气通过颗粒混合物时发生，颗粒由相对空气的重复量不同而上升、下降。 图 1力清选机断面图 如图 1a 表示风机正上方的重力分选机断面。风机关闭时，颗粒混合物落到筛网工作台上。 b 表示风机已开动并调整好，使得最重的颗粒停在工作台的表面上，最轻的颗粒完全离开工作台的表面。此时，正 确的调整气流非常关键，或者结果是 c 的情况，此时过多的气流使全部颗粒都从分离表面上升起 3 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 图 1力选工作台理想状态俯视图 图 1示重力选工作台面作业中理想状态的俯视图。 与图 1 a 所示相似的混合颗粒，从喂入装置落到工作台上。直接围绕喂入口的区域称为层化区，在此区域内工作台的振动与气流上升联合作用下层化物料分为几层，底部为较重的层，上部为较轻的层，如图 1 b 所示。在物料层化后，分选作用即可发生。层化区域的大小取决于分选的难度及机器的加工能力。任何时候层化区域面积不能超过工作台面的三 分之一 2 分选愈困难，层化区就愈大。生产能力要求较高时，层化区域也要求较大 2 物料层化后，工作台的振动作用开始推动与台面接触的较重层向台面高边方向移动。与此同时，较轻的物料层位于台面的上层，不与振动的台面接触，飘浮着向台面低边方向移动。当物料从喂入端向工作台的卸料端流动时，振动作用逐渐地将高方向的层化转换成水平方向分选。当物料到达工作台的卸料端时，分选的过程完成需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 了。较重的物料应该集中于台面的高边，轻的应该集中在其低边，而中等的物料则位于两者之间。 应注意，图 1表理想的状态，这理想的 状态在理论上是最好的状态，实际上很少发生。通常，层化区并没有明显的界限，当物料不完全层化时，分选的过程已经开始。因此，使物料分层化过程尽可能地快是至关重要的，否则，在分层化过程发生之前较轻的物料将被带到工作台的高边。这最好的办法就是使喂入端较卸料端有更大些的气流。 许多分选过程中，好粒与轻料之间的差别不明显，这时必须周期性地测试每次试验中沿卸料端各点的重量，以确定分选是否正确。 从重力分选机卸料端排出的物料是以最重的颗粒到最轻的颗粒连续分产品。这连续的产品被分成三个部分：（ 1）重的，合格的产品；（ 2）轻的， 不合格的产品；（ 3）少量的没完全分选的中间产品。在分选含有沙子或其它重物料时，产品分出四部分，含有沙子及某些好颗粒物料部分可以进一步加工。 该机是以双向倾斜、往复振动的工作台和穿过工作台面由下而上的气流进行清选作业的清选机具。工作时，物料经进料口均匀连续喂入到工作台面上，此时物料受到工作台振动和穿过工作台面由下向上气流吹动的复合作用，即按比重不同进行分层，比重大的物料产生正偏析而下沉到被振动着的物料层底部，并逐渐移至尾部的出料口。比重小的物料，在物料上方漂浮，并沿着工作台的倾斜方向流动至前方的轻物料出口，如 此连续不断地工作达到重力清选的目的 7。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 用范围 该机主要适用于玉米、小麦、水稻、大豆、高粱等作物种子及各种蔬菜种子清选和分级。对相同尺寸但比重有差别的颗粒进行分选（如尺寸相同的种子，其中较轻的颗粒是被虫蚀或不成熟，可被分离）。可在加工线中配套使用，也可用于单机作业。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 第二章 无级变速部分的设计方案及选择 为了满足多种作物在筛面上的上滑条件，振动频率必须可变、可调，所以必须采用无级变速传动。它既要满足所要求的振动频率，又要使传动机构尽量简化。常用的无极调速的方法有：机械式无极变速器和电控式无 极调速。电控式无极调速常常采用变频调速三项异步电动机；本设计为降低成本、简化机构，采用宽三角带式无极变速器，它是单调整、通过改变轴间距来达到各种变速，其工作原理图如下： 图 2三角带式无极变速器 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 第三章 设计计算 体参数及运动参数的选择 动台振动频率的确定 振动台由四组弹簧片支撑在机架上。为使籽粒在分选时，能在筛体的振动和风力的作用下，形成流化状态，使其比重不同的籽粒分开，振动平台可设计为一个简谐振动的四连杆机构。 为使偏心连杆振动台符合简谐振动规律，必须满足下列条件： 1. 振动原理如图 3动方向必须与撑杆振动中心垂直。这样撑杆往复运动振幅 A 等于偏心距 2r。 图 3振动原理图 图中 为筛面与水平夹角， 为筛体振动方向与水平夹角， r 为曲柄， L 为连杆。 2. 筛体四组撑杆必须等长，安装位置必须平行，才能保证筛体平动。 3. 撑杆长 连杆长 L 必须大于 100150 倍曲柄半径 r，这样筛体可视为一个自由度的振动（即直线平动）。 4. 曲柄 工作角速度 必须等于常数，这样筛体振动圆频率即为需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 。 5. 籽粒在筛面上可视为与筛子一起运动的质点。 籽粒的位移速度和加速度关系为： X = v = s i 2 c o r 在 t 等于 02和 3 22 区间时，惯性力为负值，方向沿 X 轴向左（如图 3籽粒有沿筛面向前滑动的趋势。在 t 等于 322区间时，惯性力为正值，方向沿 X 轴向右（如图 3籽粒有沿筛面向后的滑动趋势。 图 3子在筛面受力分析 图 3子在筛面受力分析 图中 为筛体与水平面倾角。 为筛体振动方向与水平面夹角。 欲使种子向前滑动，即向下滑动 ,必须使筛子运动的加速度比保持下列条件： 21s i nc o g 种子沿筛面向后滑动 ,即向上滑动条件为： 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 s i n c o sF m g （如图 3） 将 值 F 值代入后化简得： 22s i nc o g 当惯性力 沿 X 轴向右时，筛 子对种子的法向反力为 2c o s s i nc o s c o s s i nN m gm g m r t 当 2r 增大时，法向反力 N 减少。当 2r 增到某一值时， N=0。种子被抛离筛面，所以种子抛离筛面的条件为： 23c o ss i g 所以对物料分离结果起决定作用的是筛子运动的加速度比2。另外与筛面摩擦角 、筛子横向倾角及纵向倾角有关。 由上述，本机振动频率即偏心轴转速应在23间，这样物料在风力作用下依次分层，比重较小的种子浮在上面，再加上筛面振动的配合，种子呈流化状态，达到分离目的。 因为：23即 s i 3 0 c o sc o s s i 式中 11t a n t a n 0 . 3 1 6 . 7f 3 27 29 将以上参数代入得到，即本机转速应在： 297 825n / ,需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 据实际经验，选振动频率范围在 300 600 次之间。 需风量与风压的计算 量的计算 在筛床的设计过程中，已经确定筛床的有效工作面积为 2F=2m ，为 使 籽 粒 在 筛 面 上 达 到 流 化 状 态 ， 要 求 ： 清 选 小 麦 时 平 均 风 速V 1 . 3 1 . 4 / ，玉米为 V m s玉 。 则 31 . 8 2 3 6 0 0 1 2 9 6 0 /Q V F m h 玉 玉31 . 4 2 3 6 0 0 1 0 0 8 0 /Q V F m h 麦 麦 以玉米的计算风量为依据，应有总风量大于 312960 /时应加上由于结构和工艺等原因造成的漏风损失。 Q K Q玉总 一般 ，取 得到： 31 . 4 1 2 9 6 0 1 8 1 4 4 /Q K Q m h 玉总取 31 8 5 0 0 /Q m h总 压的计算 要使种子在筛面上达到流化状态，必须保证空气流过筛孔后的速度，即风机产生的风压除去各种损失后所应达到的动能指标。 P 22需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 式中 P 为风机全压， 为介质重度， v 为介质速度。 风压损失包括：风机出口的扩散损失，通过籽粒层的损失，通过筛孔、挡风网的损失以及摩擦损失等。 为了保证筛面有 s 的风速，同时要求筛面各处风量可调，用一台风机很难保证性能要求。因此，我们选用五台同一型号的风机并联使用。 1. 静压损 失的计算 （ 1）通过粮层的压降 1 式中： G/F 为单位面积粮层的重量， R 为系数，与籽粒的表面状态、雷诺数有关，取 K= G 式中 h 粮层厚度； g 籽粒容重。 另外，籽粒在清选时处于膨胀状态，容重减小 15% 25% ，取 20%计算。 则有 1 1 0 . 2P R h g 对于小麦 37 0 0 /g K g m ，重力清选机的最佳清选厚度为 10 20 3121 . 0 5 ( 1 0 2 0 ) 7 0 0 ( 1 0 . 2 ) 1 05 . 8 8 1 1 . 7 6Pm m H O 取 1212P m m H O（ 2）通过筛孔的损失 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 22 2 式中 为管道孔板阻力系数，它与筛网有效通风面积有关，一般20%左 右。 由 20%查得 =67 2221 . 86 7 1 1 . 0 7 1 3 . 9 52 9 . 8P m m m H O 气 柱 由于采用了双筛结构 Om m 2 取 2 28 （ 3）风机出口扩散损失 式中 为管道突然扩大局部阻力系数，由管道面积与风口面积比值确定。 21 风机出口面积 22 管道面积 21 由此查得： 风机出口风速：1 1Qv 总 式中 n 所用风机台数。 5 8 5 001 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 Om m 23 气柱 （ 4）摩擦损失 式中 为摩擦阻力系数，它是雷诺 数L 为空气介质流经管道的长度 L=2v 为介质在管道中的速度（ m/s） ,d 为管道直径 (m)， 2，由于是非圆截面， ， R 为当量孔半径（ m） ,为介质的运动粘度 = ， R=管道面积折 算 )， 85002 v 55 1 6 气柱 2. 动压的计算 212d vP g 3/ 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 Om m d 22 3. 风机的总压头 Om m 取 P=61 机的设计 风机系统是重力清选机的核心部件，如何设计出具有一定风量、风压且效率高、噪音小的风机是极其重要的问题。风机被认为是种子加工厂的主要声源，为改善劳动条件，风机设计者往往不得不降低一些效率来达到降噪的目的。 轮的设计 1. 叶轮外径2n 的确定 风机的噪声级与叶轮外径线速度的 68 次方成正比。因此， 降低转速是降噪的有效方法，但是转速过低，将使风机外型加大，整个机器体积增加，造价偏高，因此转速又不能过低，我们取 n=980 转 /分。 1260 式中 P 为风机全压（ 为介质密度 ，1为系数，1=间，为得到较小的 2d 取 1 = 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 取 002 。 2. 最佳叶片进口角1，出口角2及叶片数 Z 的确定 所谓最佳叶片进口角和出口角，即是说满足损失和噪音最小的条件，降低叶轮圆周速度，增加叶片数，增加叶栅的气动力载荷是目前降噪设计的最盛行设计方法，一般1 80 90 ，2 160 170 ，Z=5060 ，本设计取1 90 ，2 160 ， Z=48。 3. 12/4/222 式中 为风机的流量系数， V 为风机的秒 流量（ ）， 2 v 为叶轮外径的线速度。 V /85003600 3 总 8 0230 22 3 0 321 8 7 321 则 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 4. 最佳叶片进口宽度 离心风机在经过风机叶轮时要转 90 角，气流在这里将发生分离（如图 3因此，进口宽度只能为主气流部分的充满，这样就使该处径向速度大大增加。据此，在额定流量下，这里发生很大的不该有的冲击，产生噪音。同时使气流产生回流，伴随着很大的损失。因此，为避免这种对叶轮的有害影响，防止气流在转弯处的分离，叶片的进口宽度尤为重要。 图 3室气流示意图 通常：11 350 1594 0 . 5 5 4db m m 壳的设计 蜗壳是风机中的关键部件，目前离心通风机普遍采用矩形截面的蜗壳，它的优点是制造工艺简单，适于焊接。 蜗壳设计的内容有：蜗壳宽度的确定，蜗壳型线的确定以及蜗壳舌尺寸的确定。 1. 蜗壳宽度的确定 依据资料推荐，机壳厚度与叶片宽度之比 = 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 则有： B/b=59) B 取 B=224. 蜗壳型线的设计 蜗壳机 构采用平行侧壁蜗壳，如图 3 图 3壳示意图 对于半径 r 上的圆柱截面，连续性方程给出： C o m 022 式中0， 叶轮外径上的径向速度。 0m om 对于流速周向分量来说，上述的环流不变定律是同样有效的，即0u rC r 。 由此得出流线的倾角为： o nC o m 0t a nt a n 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 因此可从流线的出蜗壳型线 即 r )( t a nt a n 0积分 0 0( t a n )r b 得到 00 ( t a n )n (0 ( t a n 00 此即为蜗壳 型线，它可以满足气流的环流规律，从型线方程可以看到它是一条对数螺线。 式中0为叶轮外圆上的气流绝对速度与叶轮圆周速度的夹角，其值可由出口速度三角形得到 (图 3 图 3轮外圆速度三角形图 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 其中2 160 。 即 2 1 1 . 0 1 1 3 . 5 /0 . 0 7 6m VC m 2 t a n (1 8 0 1 6 0 )r s c 3720t a 2C的水平投影为： 222u r sC u V即 但是由于风机叶轮的旋转，实际0 ，取0 9，所以蜗壳方程式为： 9b=159=224mm,00理后得 其中 以弧度计。 3. 蜗舌间隙的确定 蜗舌间隙的处理好坏，对通风机的噪声有很重要的影响，前人试验表明，增大蜗舌间距，可明显降低通风机的气体动力噪音，当2/ 时，达到了最低噪声级的效果，因此取2/ 4 0 0 0 . 1 2 4 8 m 4. 壳体进气孔直径 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 0 2 5 1 5 m / 取 。 01 . 0 12 3 3 1 . 5 m . 7D ，取 D=332 基于上述风机设计方法，不仅降低了噪声，也满足了风量风压的性能要求。 动设计 级变速器设计 为了满足多种作物在筛面上的上滑条件，振 动频率必须可变、可调，所以必须采用无级变速传动。它既满足所要求的振动频率，又使传动机构大为简化。 筛面振动频率的无级调速可采用变频调速三项异步电动机，本设计为降低成本、简化机构，采用单调整，改变轴间距来达到各种变速。 1. 带轮的计算 传动比分配： 980 3 . 2 6 73002 . 5 1 . 3 0 7 总总偏偏 主2. 风机轴带轮： 100D （查设计手册） 3. 变速轴带轮： 1 . 3 0 7 1 0 0 1 3 0D i D m m 变 主 主4. 变速轴转速： n 主主 变需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 100 9 8 0 7 4 5 / m i n 主变 主变5. 无级变速带规格的确定： 查设计手册 16图 9 9非标准设备