中药材清洗机毕业论文

青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计1前言随着社会的发展,中药在人们的日常生活中扮演的角色越来越重要，与此同时，中药的需求也日益增多。市场的迅速扩大必然导致对生产效率的要求提高，中药材的清洗对于提高药材的生产效率有着重要的作用，所以新型中药材清洗机应运而生。中药材清洗机操作简单,效率高,易于大规模和单个用户使用，在现今社会中已显示出很好的使用前景。中药材清洗机是机械化在传统低效率的中医业的应用。中药材清洗机的主要作用是用于中药材前期的清洗以及进行初步的烘干。虽然是初步的处理，这对中药材研究和中药材后期的深加工以及中药制造的效率的提高有着重要的作用。本设备是专为中药材前期的清洗，烘干而设计，并且结构简单，安全可靠维修方便。论文主要包括清洗机机箱的设计、管路的设计、推板的设计、滚筒的设计，烘干部分是用红外线发生器；水路循环部分是进水管道和出水管道以及清洗部分设计。论文着重介绍了总体设计方案，全面介绍了所采用的材料及所用到的元件。由于自己知识和经验有限，设计和介绍中难免有不足之处，恳请各位老师批评指教。青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计21 设计方案的确定1.1 原始数据的确定1、容重 ；3.2/tm2、工作方式:连续；3、物料名称:条形类中药材；4、生产率 2t/h。1.2 设计方案的选择以下是两种常规种传动设计方案的论证过程。方案一，首先通过皮带的一级减速，然后由两级圆柱齿轮减速器把速度降到工作机的转速要求。在这一方案中转速能够比较容易降到工作机的要求，而且根据带传动的工作性质，带传动具有一定的过载保护功能和减震效果。这是一种常见的传动方式。但它的最大缺点就是减速装置不易于安装和维护，而且减速器不易固定，整体尺寸太大，会造成机器最终体积过大，从而占用大量的空间，不符合设计理念。方案二，电动机与减速器直接联式（电机直联式减速器） ，减速器采用的是摆线针轮减速器。摆线针轮减速器的传动比较大（一级减速器的传动比即可达到80） ，省去了皮带传动，这样的设置，可以大大减小机器的外形尺寸，从而节约空间，节省制造材料。工作机的主轴通过金属滑块联轴器和减速器的输出轴相联。金属滑块联轴器可以补偿轴一定的轴向、径向和角向偏移。该方案的缺点是摆线针轮减速器价格比较昂贵，但摆线针轮减速器工艺性较好，其寿命较长。综合考虑采用方案二。青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计32 清洗机的结构及其清洗原理2.1 清洗机的结构设计的条形类中药材清洗机主要由滚筒、传动装置、喷淋、水箱池、电机、进出料斗等组成。电机固定在机架上，电动机与减速器直接联式，减速器采用的是摆线针轮减速器。滚筒被两个支架支撑，滚筒的主轴通过金属滑块联轴器和减速器的输出轴相联。滚筒的主轴与焊接在滚筒内口上的连接件相互固定在一起。电机带动减速机,清洗滚筒表面均匀布置小孔，并且内部布置特制推板。清洗机的动力来自电动机，通过滚筒在水池中旋转，同时带动推板翻动并运输药材，以达到充分分离杂质的目的。在水池的底部设有淤泥清除口，此出泥口也具有聚集淤泥的作用，为清除淤泥带来很大方便。当药材被推板推至出料口时，经过高压喷头的喷淋处理滑出滚筒，整个清洗过程完成。2.2 工作原理中药材清洗机的设计方案如图 2-1。图 2-11 电动机 2 摆线针轮减速器 3 金属滑块联轴器 4 入料口 5 外壳 6 滚筒 7 支撑架 8 推板 9 高压喷头 10 出料口 11 杂质出口 12 支架 13 水箱 14 排水口 15 红外线发生器 16 干燥桶入料口 17 排线针轮减速器 18 电动机 19 干燥桶外壳 20 挡板 21干燥桶出料口 22 烘干片 23 支架 24 中心轴清洗机的工作原理：先将药材由入料口 4 进入，在重力的作用下药材由入青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计4口进入滚筒底部的水中进行初步的浸泡，此时电动机 1 启动，经过摆线针轮减速器 2 连接中心轴 24 通过支撑架带动滚筒旋转，安装在滚筒内的推板 8 随滚筒的转动抄起落下，同时由于推板的结构使药材沿水平方向向前传输。药材经过推板的运输并到达出料口 10 时，经过高压喷头 9 的冲洗，完成清洗过程。在高压喷头冲洗的过程中，喷出的水流入滚筒内部，作为泥沙分离的水源，排水口14 的高度限定了滚筒内部水面的高度。药材经过冲洗滑进干燥桶入料口 16。电动机 18 带动摆线针轮减速器 16，使烘干片 22 旋转，当药材由 16 进入，掉至烘干片 22 的表面，由于安置在内壁的红外线发生器的作用，随着烘干片的转动，物料由左端转至右端，然后经由滚筒内壁的挡板 20 的作用，从烘干片上的扇形缺口掉入下一层，重复此过程，最终完成烘干过程，从出料口 21 流出，完成整个清洗。青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计53 运动参数的设计计算3.1 条形中药材在滚筒的运动由于滚筒的水平放置，药材在滚筒中相对运动轨迹一直是一个正圆，当中药材没有受到其他推力的作用时，药材只能在原地周而复始的做圆周运动。不能由一端向另一端推进。即使与滚筒壁接触的那部分物料也只能沿壁作逆向旋转。这与要求中药材从滚筒的一端向另一端移动并不相符合。因此，仅依靠药材与滚筒壁接触的摩擦力来推进药材移动的方法并不能完成清洗任务。常用的物料的推进方法：1、利用物料的压力进行自身推进当药材连续不断的进入滚筒，在滚筒进口处将形成堆积高度。在滚筒的回转运动中，借助物料的自身的落差，向出口处推进。由于水的大量存在，水可以把物料向另一端起冲击的作用，但由于药材之间的滑动很困难，这样便形成一端物料堆积严重，而另一端物料缺少的现象，从而起不到推进的效果。这种方式一般应用在物料之间的摩擦特别小的情况。2、利用螺旋推进器进行物料的推进这种方式既有较快的推进速度，又可促进物料的搅动。但这种方式制造工艺比较复杂，成本较高，不易维修。3、滚筒与水平面成一定角度这种方法是利用药材自身的重力的分力作为推进力，实现药材的自动推进。对于药材来说，只要使滚筒倾斜一个很小的角度就可使其向前移动。针对于水平放置的滚筒，可将第三种方案进行变形得出第四种方案。4、滚筒水平放置，在滚筒的内壁装置带有斜板的推板，用推板中倾斜结构来代替方案三中的滚筒倾斜，同时，推板的安装还能翻动药材，有效的提高药材和泥沙等杂质的分离效率。这种方法易于实现，而且制造比较简单，实际意义更大。在本设计中将采用这种方法。现在就推板的倾斜部分来分析药材的受力，药材的受力如图 4-1 使药材向前推进。青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计6图 4-1 单个药材块受力分析物料在滚筒内的前进速度与推板上倾斜板的倾角成正比，即倾斜角愈大，则物料前进速度愈大，与滚筒回转速度成反比，即速度越高，物料前进速度越慢。倾角过大会导致时间短，总行程小，翻滚效果较差，不利于提高清洗效果，因此，滚筒倾角不宜太大，一般为 10 度到 20 度比较合适，在此次设计中取滚筒的倾角为 20 度。药材在滚筒中会被推板抄起，在不考虑摩擦力的前提下，抄起的落下的临界点是离心力等于重力沿径向的分力，如图 4-2。图 4-2F 为滚筒转动过程中产生的离心力，由于离心力的作用，药材块在一段时间内会贴在滚筒内壁。 2Fmwr而药材开始径向活动的临界点在于 ，于是可以知道2singr。考虑到实际生产中必然有摩擦力的作用，药材实际开始沿径向2arcsinw滑动的角度必然大于 ，所以，推板的作用不仅可以将药材进行轴2arcsinw向推进，完成药材从滚筒的入料口运输到出料口，同时还具有将药材从滚筒底部举起至高于中心轴高度的出料口上。青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计73.2 滚筒材料及其驱动方式的选择3.2.1 滚筒材料的选择筒体部分的质量占到整机的 70%80%, 因此筒体的材质和壁厚是决定设备制作成本的重要因素。筒体的大小决定规格和生产能力。筒体应具有足够的刚度和强度。在安装和运行中应保持规范化，这对减小运转阻力及功率消耗、减轻不均匀磨损、减少机械事故、保证长期安全高效运转、延长回转圆筒的寿命都十分重要，必须根据这一要求来设计筒体。筒体的刚度主要是筒体截面在较大力作用下，抵抗径向变性的能力。同体的强度问题表现为筒体在载荷作用下产生裂纹及变形。筒体材料一般用 A3 钢、普通低合金钢，其中以 16Mn 用的较多；也可以用锅炉钢。要求耐腐蚀时，用不锈钢。设计中筒体材料选用 A3 钢。3.2.2 滚筒最小壁厚计算筒体的最小壁厚按下式核算： 2minsR=0.7K+C式中：R筒体半径，R=D/2=50cm筒体材料在操作温度下的屈服应力s 3s=20kgf/cmK抄板与筒体壁重量比的系数，对于举升式抄板， 1.6KC材料腐蚀欲度， 0.3Ccm2min9=.71.6+.=76c.（ ） （ ）表 3-1 筒体厚度与直径的关系筒体直径D (m)11.11.31.3222.62.633.33.63.34筒体厚度（mm）8 10 12 14 16 18 20/D0.0080.0090.00770.00920.0060.0070.00540.00620.00530.0060.0050.0060.005当工作条件较差时(如物料对筒体磨损严重)，一般可增加 2mm；长度较短青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计8时，可适当减薄；如果筒体只因刚度较差，其他都可以满足条件时，除增加壁厚外，还可以通过其他途径来增加筒体的刚度，根据上面的计算，最后将桶壁厚度确定为 10 毫米。3.2.3 滚筒转动驱动方式的选择滚筒的最大生产能力为每小时 2 吨，设计的滚筒的内径为 1 米，长度为 2米，这在制造中也比较容易。这里就可以计算出滚筒的大致转速范围了。由滚筒的转速计算公式: 814/minVrR可得 .39/ir所选滚筒驱动方式是采用中间轴式传动。在滚筒的中心线上设有传动轴，用支承臂与滚筒相连，电动机通过减速器把动力传到中心轴，由中心轴带动滚筒转动。这种传动方式比较简单。由于所设计要求的滚筒长度不长，转动比较平稳。但是，药材有时会和中心轴及支撑臂发生碰撞，药材重量及体积又不大 ，而且滚筒的转速和倾角都不是太大，故一般药材块不会对中心轴及支承臂造成太大的冲击力。所以我们选择中心轴驱动的方式。3.3 功率的计算及其电机的选择3.3.1 功率的计算1、计算滚筒工作所需的功率 8：60nM=N其中：n滚筒的转速，r/min；M驱动滚筒转动所需的力矩，N.m；传动的效率。由力矩计算公式得：2GD=青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计9D滚筒直径，m；G滚筒本身重量 G1与滚筒内原料重量 G2之和。1345G3 横向支撑臂的重量，N；G4 纵向支撑臂的重量，N；G5 两端铁皮的重量，N。QLYRG12R 滚筒内半径，m；L 滚筒长度，m；Y1物料重度，N/m 3；Q 条形类中药材在滚筒中的充填系数。由于药材瞬间移动等因素的存在，充填系数比理论上要小的多。一般取 Q 为0.010.1，在此我们选 Q 为 0.02。从以上的计算中知道传动效率 为 0.60.7。 由上面的计算可知：1Dm2G5431gnPLSr2S 支撑臂的截面积，m 2；L 支撑臂的长度，m；P 材料的密度，kg/m 3；n 所用材料的数量；r 支撑臂的截面半径，m；所以2655107.8109.813GN43SLPngN52d式中：青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计10S铁皮的表面积d铁皮材料的厚度n铁皮的数量21769.3GRLYQN124512.G据 /DT得 7.31/6.NwwTnP950将 w的取值代入得： =1.26 kww工作机的功率；wP工作机的效率， 一般取 0.90.97。w经过计算可得理论上工作机达到所需转速需要的最低功率为 1.26kw。计算电动机的所需功率 Pd 。首先确定从电动机到工作机之间的总效率 。 设 1 ， 2 ， 3 ， 4 ，分别为，减速器，滑块