机械毕业设计（论文）-LS40-60型圆锥筛的设计【全套图纸】

I 2007 届届毕业毕业生生 毕毕 业业 设设 计计 说说 明明 书书 题题 目目: : LS40-60LS40-60 型圆锥筛的设计型圆锥筛的设计 院系名称：院系名称： 机电工程学院机电工程学院 专业班级：专业班级： 学生姓名：学生姓名： 学学 号：号： 指导教师：指导教师： 教师职称：教师职称： 授授 2007 年年 5 月月 28 日日 毕 业 设 计 中 文 摘 要 摘要 随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，人们对食品工业提出了更高的 要求。现代食品已朝着营养、绿色、方便、功能食品的方向发展，且功能食品将 成为新世纪的主流食品。食品工业也已成为国民经济的支柱产业，作为装备食品 工业的食品机械工业发展尤为迅速。食品工业的发展是设备和工艺共同发展的结 果，应使设备和干预达到最佳配合，以设备革新和创新促进工业的改进和发展， 以工艺的发展进一步促进设备的发展和完善。在食品加工中，由于原料和加工用 途不同，分离机械也是多种多样的，因为离心机通常做成圆锥状，所以也叫圆锥 筛。圆锥筛在食品工业中应用较多，并且必将日益推广。因为圆锥筛与其他分离 设备比较，具有推动力大，分离能力强结构紧凑，附属设备少等优点，因此应用 越来越广泛。 圆锥筛的工作过程如下：通过电机驱动机构将动力传递到轴，使锥筛转动。 工作时，浆料搅拌均匀后进入筛筒底部；由于离心力的作用浆料沿着筛面运动并 向外部移动，细小的淀粉颗粒透过筛网排出；同时，纤维在离心力的作用下由出 料口排出。 目 次 1 圆锥筛概述1 1.1 研究圆锥筛的目的和意义1 1.2 圆锥筛国内外发展概况3 2 圆锥筛方案论证4 3 设计计算6 3.1 电机的选择6 3.2 带的设计与计算6 3.3 轴的设计计算9 4 方案实现14 4.1 工作机构14 4.2 支撑机构15 结束语18 致谢20 参考文献21 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 圆锥筛概述圆锥筛概述 1.11.1 研究圆锥筛的目的和意义研究圆锥筛的目的和意义 淀粉工业是最古老的食品工业之一。最初的工业化生产大约在 1830 年。因 为淀粉工业既是基础工业，又是食品工业，所以一个多世纪以来发展很快。世 界淀粉年产量，在七十年代中期为 700 多万吨，到八十年代中期已有 1800 多万 吨，九十年代初期达到 2000 万吨，目前已超过 4600 万吨。其发展速度是令人 瞩目的。我国小麦淀粉的生产主要集中在江、浙、沪、豫、鲁等地区.年生产规 模从几千吨到几万吨不等。据不完全统计，全国小麦淀粉生产厂约 70 80 家。 我国小麦淀粉的生产原料全部为面粉而非小麦。从小麦淀粉中提取出来的谷朊 粉又称活性面筋粉，是以小麦为原料，经过深加工提取的一种纯天然谷物蛋白。 谷朊粉是一种优良的面团改良剂，广泛用于面包、面条、方便面的生产中，也 可用于肉类生产中作为保水剂。目前国内还把谷朊粉作为一种高效的绿色面粉 增筋剂，将其用于高筋粉、面包专用粉的生产，添加量不受限制。谷朊粉还是 增加食品中植物蛋白含量的有效方法。 生产谷朊粉一般是把淀粉从小麦淀粉里分离出来。谷朊粉又称活性面筋， 是从小麦淀粉中提取出来的天然蛋白质，和水既成面筋，含有 70%80%的蛋白 质。所谓的活性，有资料解释为小麦淀粉的吸水性和黏弹性的结合，而实际上 通常以吸水率来衡量其活性。 谷朊粉生产工艺如下所示：湿面筋经过脱水机脱水后，去除掉面筋中所 含的游离水份，进入造粒机造粒，将面筋切成小薄片状，再送进混合机中 与干粉混合，使其表面粘裹一层干粉。从而避免了面筋间的互相粘连。然后进 入环形干燥管道内进行干燥。物料运行到粉碎机位置时被高速旋转的粉碎 机打板打碎，这时面筋成颗粒状。并以 70 m/ s 的速度在干燥管道内高速运行， 运行中颗粒间互相碰撞，并被粉碎。当物料运行到离心分离器时，被分成两 部分;较大的颗粒从分离器的底部卸出，同热气流一起再返回到环形干燥管内进 行干燥和粉碎;而细小的粉尘则由分离器的顶部进入脉冲布袋除尘器，经过布 袋过滤后将物料送到分配器内，净化后的空气则通过风机排向大气。在分配 器中物料分成两部分，一部分进入成品筛经过筛理即为成品。另一部分则汇 同筛上物一起被送进混合机与湿面筋混合，以保证湿面筋所需的干粉，为空 气加热器。 图 1 细淀粉乳中所含的淀粉及麸质在相对密度，粒径等方面有很大差别，利用 这些差别，采用不同的方法可将其分离。目前蛋白质与淀粉的分离按原理及操 作方法不同分为很多中。在我所做的毕业设计中，主要是用离心分离法将淀粉 与蛋白质分离，在离心筛的转动下产生离心力，淀粉与麸质的相对密度差增加 了几倍，这时分离的速度和质量有很大提高，所以大中型淀粉厂都采用离心分 离淀粉与麸质。淀粉离心分离机是一种高速旋转、连续出料的碟片喷嘴类分离 机，因为它一般设计成圆锥状，所以也叫圆锥筛。圆锥筛是利用离心惯性力实 现物料中固液或液液固三相见的分离。食品工业中应用圆锥筛的场合很多，如 制糖工业的砂糖分蜜、制盐工业的晶盐脱卤、淀粉工业的淀粉与蛋白质分离、 油脂工业的食油精制，以及啤酒、果汁、饮料的澄清，味精、桔油和酵母分离 等，都要使用圆锥筛。 在小麦谷朊粉的加工过程中，圆锥筛处于中间过程中，前面是滚筒筛，下 面是水洗涤从圆锥筛出来的粉浆；在生产的过程中采用多台此种离心筛进行级 联，来提高产量。该设备适合于淀粉纤维的筛分，机组具有处理量大、动力小、 运行平稳、易于安装等优点，便于实现规模化的淀粉生产。 圆锥筛是利用转鼓转动时产生的离心力使淀粉乳和纤维、麸皮分开，在离 心筛的转动下产生离心力，淀粉与麸质的相对密度差增加了几倍，这时分离的 速度和质量有很大提高，所以大中型淀粉厂都采用离心分离淀粉与麸质。圆锥 筛的工作过程大致如下：该机构由进料机构、洗水机构、筛分机构和机架组成； 采用不锈钢材料，使设备不受侵蚀经久耐用。工作时浆料通过均匀机构均匀后 进入筛筒底部，筛筒由动力机构驱动高速旋转；受离心力的作用，浆料沿着筛 面作圆周运动，并同时向外沿移动；在水洗涤系统的喷淋下。移动过程中，细 小的淀粉颗粒透过筛网排出，同时纤维在离心力的作用下连续向转鼓的大端滑 动，排出转鼓。 圆锥筛在食品工业中的应用范围对产量增加、提高质量、降低成本和改善 卫生条件等方面具有重要的现实意义。 1.21.2 圆锥筛国内外发展现状圆锥筛国内外发展现状： 我国生产小麦面筋的历史很早，如考麸、水面筋。但是生产谷朊粉的历史 却不长，生产技术和设备也很落后，大多采用手工操作的马丁法。与之相关的 技术的研究也很滞后。近几年国内一些单位耗巨资全套或部分引进了国外的一 些先进工艺与设备，如河南省安阳面粉厂引进的芬兰瑞休公司的年生产 2 万吨 的生产线，但并未及时消化吸收，设备没有国产化，生产成本维护高，对多变 的市场缺乏应变能力，其产品与国外相比缺乏竞争力，国内也未形成一个系统 的行业。目前，我国谷朊粉生产企业少，规模不大，大部分为年产 300 吨以下 的小厂，且工艺落后，设备陈旧，产品率低，产品质量不能保证，总的来看， 谷朊粉在我国还处于起步阶段。国内生产谷朊粉的设备和技术落后，主要表现 为加工量小、污水量大、产品收率底、产品质量差等缺点。国外同类企业已经 有成熟的生产工艺、技术和设备，所生产的谷朊粉质量好，生产过程中的工业 废水排放量少。 在改革开放的大好形式下，由于引进和消化了国外的先进技术和设备，我 国小麦产后加工行业的技术水平已经在向国际靠拢。但是由于我国的国力不是 很强，底子薄，不可能大量引进，必须走国产化道路，这是行业技术改造的方 向 谷朊粉在国外主要由加拿大、美国、欧共体、澳大利亚、日本等国家和地 区生产。我国生产小麦面筋的历史也很早，如考麸、水面筋。但由于谷朊粉的 广泛应用及淀粉用量的增加，使小麦淀粉生产主要集中在澳大利亚、新西兰、 美国及欧洲的法国、荷兰、英国等地。其加工工艺及设备代表着当今世界小麦 淀粉工业的发展方向。其中美国的淀粉产量居世界首位，CPC 公司是世界上最 大的淀粉企业，在 40 多个国家拥有淀粉厂。因为美国的糖品消费主要是淀粉糖， 加之以淀粉原料制造许多新材料，对淀粉的需求日益增长，所以淀粉工业的发 展很快。法国、德国、英国、荷兰等国的淀粉厂一般都有几十种产品，有的甚 至有一、二百种产品，如荷兰艾维贝公司生产 200 多种品种。日本的淀粉工业 起步较晚，但发展快。目前淀粉年产量已达 200 多万吨，主要品种是马铃薯淀 粉。泰国淀粉工业近年发展很快，是后起之秀。目前全国木薯种植面积在 100 万公顷以上，年产鲜木薯 1800-2000 万吨。全国有 50 多家淀粉厂，淀粉年产量 达 150-200 万吨，其中有一半出口，主要出口到日本、欧盟、美国、台湾、香 港等 50 多个国家和地区，年创汇近 5 亿美元。目前我国也从泰国进口木薯淀粉 及木薯干片。泰国木薯淀粉的消费主要是用于加工各类变性淀粉，为造纸、纺 织、食品所用，变性淀粉年产量近 50 万吨。 2 2 圆锥筛方案论证圆锥筛方案论证 从小麦中提取淀粉，过去是采用发酵法，即将小麦加水浸软、磨碎后，进 行加酸发酵，使包围在淀粉颗粒周围的细胞被溶解而淀粉易于分离。但该法面 筋的损失较多，而且淀粉中蛋白质不易去尽，影响淀粉质量，目前已被马廷法 所代替。上述小麦淀粉的提取方法是属于分段处理，不能连续操作。国外曾报 道过连续式制法，工序基本上相同，只是需采用连续设备组合起来进行生产。 近年来，还有以小麦为原料生产淀粉的阿耳塞廷法。该法生产原理与玉米淀粉 生产工艺相同。 小麦淀粉颗粒的特点是颗粒的双峰值，即小麦淀粉的颗粒度分布在两个范 围，即通常称为 A 淀粉 B 淀粉。正是由于小麦淀粉的这种特殊性，使得小麦淀 的加工和纯化技术相对复杂，在加工工艺中必须注意到两个问题，其一是蛋白 质的吸水膨胀特性，在机械力的作用下形成粘性很大的面筋质，第二是由于小 麦淀粉中存在两种颗粒形状的淀粉微粒，而且其物理 性质差别很大。采用小麦 淀粉 ，淀粉的收率约为 62%，谷朊粉的回收率可达到 11.5%左右，设计圆锥筛 对淀粉颗粒进行分离时，这些都是必须要考虑的因素。 圆锥筛的机构由进料机构、洗水机构、筛分机构和机架组成；采用不锈钢材 料，使设备不受侵蚀经久耐用。工作时浆料通过均匀机构均匀后进入筛筒底部， 筛筒由动力机构驱动高速旋转；受离心力的作用，浆料沿着筛面作圆周运动，并 同时向外沿移动；在水洗涤系统的喷淋下。移动过程中，细小的淀粉颗粒透过筛 网排出，同时纤维在离心力的作用下连续向转鼓的大端滑动，排出转鼓。 圆锥筛的锥型转鼓的锥角对圆锥筛的性能影响是很大的。锥角增大则生产 能力增加，但滤渣含湿量也增高。锥角过大，滤渣太湿，无法满足生产要求； 锥角过小，物料在转鼓中的停留时间延长，滤渣干燥程度提高，但生产能力降 低；锥角过小，物料停滞在转鼓上，不能自动卸料。所以，必须根据淀粉颗粒 的特性，正确设计合理的转鼓锥角，在这里根据经验选用转鼓的锥角是 40 度。 装置中动力机构的选择必须合理，因为圆锥筛主要是靠强大的离心力将不 同淀粉颗粒分离开，所以电机的转速一般要求很高。选择电动机的转速还应该 考虑谷朊粉的产量，确定圆锥筛转鼓的转速进而选择合适的电机类型及电机转 速。圆锥筛的传动装置采用带传动，它能缓和载荷冲击，运行平稳无噪声，制 造精度相对来说不是很严格。轴的设计也很重要，考虑到转鼓的高速旋转，轴 必须具有它的振动稳定性。在设计时，除应按工作能力准则进行设计计算或校 核计算外，在结构设计 上还必须满足其他一系列的要求，例如：轴的轴向固定 和周向固定；轴的加工、热处理、装配、检验、维修等都应有良好的工艺。支 撑轴颈部位的轴承也是设计中需要重点考虑的。圆锥筛的转鼓作高速旋转，同 时引起径向冲击力和轴向冲击力，根据轴承承受载荷能力的特点，选择能同时 承受径向和轴向载荷的滚动轴承。其次，圆锥筛的目的是筛分不同颗粒的淀粉， 一些淀粉颗粒要穿过筛孔，筛孔很容易被堵塞，因此圆锥筛的清洗机构也是设 计中需要考虑到的关键问题。还有筛体的支撑，考虑到离心力所引起的强大的 惯性冲击力，筛体的支撑机构必须具有足够的强度而且能起到缓冲的作用。 动力机构与执行机构的总体布局必须合理，不仅考虑传递动力时的方便性 和可行性，还要考虑整体结构的合理性，使整体看起来紧凑大方。电动机和轴 的相对位置安排是机构选型和组合安排必须考虑的因素，带轮的张紧要设计合 理。机架起着支撑轴系、保证传动件和轴系正常运转的重要作用，因此机架要 遵循省材和简易的原则，主要是整体结构的合理紧凑性。标准件的选取要根据 设计的尺寸选取。我国很多中型淀粉加工厂采用全分离机分离流程，即多采用 4-5 台分离机串联的方法，可见谷朊粉加工流程图，并不是只用一台圆锥筛就 行的。圆锥筛的设备一般会布置在二楼，而不会在底层，这就要求机架的重量 轻，所以机架的制造方法不能采用铸造，虽然精度要求不高，因而采用焊接机 架，它主要由钢板、型钢或铸钢件等焊接而成，而且焊接机架具有制造周期短、 重量轻、成本底且强度和刚度高、施工简便等优点，在很多机器外壳的制造生 产中都广泛使用。 3 3 设计计算设计计算 3.13.1 电机的选择电机的选择 工业上一般用三相交流电源，无特殊要求一般应选三相交流异步电动机。 最常用的是 Y 系列笼型三相异步交流电动机。其效率高、工作可靠、结构简单、 维护方便、价格低，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的场 合。具有国际互换性特点。所设计的圆锥筛属于常速离心机，转速在 800- 1000r/min 之间，所以初定圆锥筛的转速为 850r/min。选择电动机型号为 Y 系 列笼型三相异步交流电动机。考虑到功率损失和传动中的效率，选择电动机的 功率为 18.5KW。 电机的基本参数如下: 型号 额定功率 （KW） 满载转速 （r/min） 额定转 矩 Nm 最大额 定矩 Nm 质量 kg Y180M-418.514702.02.2160 表 1 3.2 带的设计与计算带的设计与计算 带传动是利用张紧在带轮上的带，借助它们间的摩擦或者啮合，在两轴间 传递运动或动力。带传动具有结构简单、传动平稳、造价低廉、不需要润滑以 及缓冲吸振等特点，在近代机械中被广泛应用。 带传动是具有中间挠性件的一种传动，它有下列优点：能缓和载荷冲击； 运行平稳，无躁声；制造和安装精度要求不是很严格；过载时将引起带在带轮 上打滑，因而可防止其他零件的损坏；可增加带长以适应中心距较大的工作条 件。在本次设计中选用普通 V 带，它由顶胶，抗拉体，底胶和包布组成。 V V 带的计算内容带的计算内容：（以下内容参照机械设计教材 P180-196） （1） 、定 V 带型号和带轮直径 计算项目 计算内容 计算结果 工作情况系数 由表 11.5 1.1 AK 计算功率 1.1 18.5 c A PP K 20.35 c PKW 选带型号 由图 11.15 选择 B 型带 小带轮直径 由表 11.6 取 D1=200mm 大带轮直径 1 1 2 2 (1) Dn n D 200 1470 (1 0.01)(1%) 850 取 2 355Dmm选 大带轮转速 1 1 2 2 (1) Dn n D 200 1470 (1 0.01) 355 2 851 /minnr （2） 、计算带长： 求 m D 21 2 m DD D 200355 2 277.5 m D 求 21 2 DD 200355 2 77.5 初取中心距 900amm 带长 2 2 m LDa a 2 70 277.52 900 900 2653Lmm 基准长度 由图 11.4 2800 d Lmm （3） 、求中心距和包角 中心距 22 1 ()8 44 m m LD aLD 22 2800277.51 (200277.5)8 77.5 44 978.7amm 小带轮包角 21 18060 DD a 340200 18060 978.7 1 171.4 （4） 、求带的根数 带速 1 1 60 1000 Dn v 15.39/vm s 传动比 1 2 1440 851 n i n 1.69i 带根数 由表 11.8 0 5.15PKW 由表 11.7 0.98 a k 由表 11.12 1.05 l k 由表 11.10 0 0.36PKW 取 00 () c al P z PP k k 20.35 (5.150.36) 0.98 1.05 4z （5） 、求轴上载荷 张紧力 2 0 2.5 500() ca a Pk Fqv vzk (0.17/)qkg m 2 20.352.50.98 500()0.17 15.89 15.39 40.98 0 290.6FN 轴上载荷 1 0 2sin 2 Q FzF 0 171.4 2 4 290.6 sin 2 2318.3 Q FN （6） 、带轮的结构和尺寸 带轮由三部分组成：轮缘，用以安装传动带；轮毂，用以安装在轴上；轮辐或 腹板，用以联结轮缘与轮毂。带速小于等于 30mm 的传送带，其带轮一般用 HT200 制造，高速时宜使用钢制带轮，起速度可达 45m/s。设计带轮时，为使 其结构便于制造，质量轻，并避免由于铸造产生过大的内应力。带轮工作表面 要保证适当的粗糙度值，以免把带很快磨坏。 大带轮采用轮辐式结构，轮辐截面为椭圆形，其长轴与回转平面重合。轮辐数 目根据带轮直径选取，这里带轮的轮辐选择四个。 （带轮直径小于 500mm）小 带轮采用腹板式，带轮其他部分的尺寸都按照经验公式决定，在这里参考机械 零件手册确定带轮其他部分的尺寸。 3.3 轴的设计计算轴的设计计算 轴是组成机械的重要零件之一，它是安装各种传动零件，使之绕其轴线转 动传动转矩或回转运动，并通过轴承与机座相联接。轴与其上的零件组成一个 组合体轴系部件，在轴的设计中不能只考虑轴本身，必须和轴系零、不见的 整个结构密切联系起来。 由于圆锥筛所用的轴即传递扭矩又承受弯矩，所以我所设计的阶梯轴为转 轴，由于小带轮已经设计好，大带轮的尺寸也就定了，只剩下轴径的确定，轴 的初步设计是根据扭转强度，校核弯曲强度，由于轴的材料很多，主要根据轴 的使用条件，对轴的强度、刚度、和其他机械性能等的要求，采用热处理方式， 同时考虑制造加工工艺并力求经济合理，通过设计计算来选择轴的材料，选用 最常见的 45#钢作为轴的材料,且其需用切应力为 40MPa 轴与其上的零件组合成一个组合体，在轴的设计中不能只考虑轴本身，必 须和轴系零部件的整个结构密切联系起来。轴的结构设计是在初算轴径的基础 上进行的。为满足轴上零件的定位、紧固要求和便于轴的加工和轴上零件的装 拆，通常将轴设计成阶梯轴。轴的结构设计的任务是合理确定阶梯轴的形状和 全部结构尺寸。轴的材料选用 45 号钢，为保证其力学性能，进行调质或正火处 理。 轴的计算内容轴的计算内容：（以下设计内容参照机械设计课程设计P24-30及机械设计 P310-319） 1、初步计算轴的直径 按照扭转强度估算轴的最小直径，写成设计公式，轴的最小直径 mm，查表 16.2，c=112, p=20.35, n=851,代入设计 6 3 3 min 9.55 10 0.2 Pp dc nn 公式得=32.26mm。考虑到轴上有键槽以及其他因素的影响，应适当增加轴 min d 径以补偿键槽对轴强度的削弱。取轴的直径 d 为 40mm，即最右端装带轮处的 直径为 40mm。装有密封元件和滚动轴承处的直径，应与密封元件和轴承的内 孔径尺寸保持一致。轴上两个支点的轴承，应尽量采用相同的型号，便于轴承 座孔的加工。相临轴段的直径不同形成轴肩。当轴肩用于轴上零件定位和承受 轴向力时，应具有一定的高度，轴肩处的直径差一般取 510mm，这里轴肩出 的直径差选择 5mm，然后协调各段轴的长度，考虑到要装轴承座和机构的合理 性，还有螺钉等的长度及其他各方面的因素，初步确定轴的各段长度如下所示： 图 2 2、轴承、轴承座、和键的选择 轴承选用滚动轴承，是标准件，由专门的轴承工厂成批生产。在设计的过 程中只需根据工作条件选用合适的滚动轴承类型和 型号进行组合结构设计。滚 动轴承安装、维修方便，价格也较便宜，故应用很广。这里选用圆锥滚子轴承， 它有大的锥角，能同时承受径向和轴向载荷，承载能力大。内外圈可以分离， 安装时可调整游隙。通常成对使用。查看机械设计手册第二卷 P369表 7-2- 80，选用双列圆锥滚子轴承（GB/T299-1995） ，它的基本参数如下：d =50mm，B1=55mm，D=90mm，基本额定载荷 Cr=145KN。 轴承确定之后，根据轴承选用配套的轴承座。参考机械设计手册第二 卷 P7-436 表 7-2-105，选用异径孔滚动轴承座（GB/T7813-1998） ，它的基本尺 寸如下：D=90mm，Amax=100mm，H=60mm，L=205mm。 轴和带轮的联接，采用普通平键联接，参考机械设计手册第二卷 P5- 194 表 5-3-18，选用普通平键（GB/T1095-1979） ，公称尺寸 b h 为 12 8，12 8 以及 10 8。根据与其配合的轴的长度选用标准的键长，一般键的 长度不超过（1.6-1.8）d，选择键长分别为 63mm，45mm，22mm。键靠侧面传递 转矩，对称性好，易拆装，无轴向固定作用，精度较高，用于高速轴或受冲击， 正反转的场合。 3、轴的强度校核 轴的强度计算主要有三种方法：许用切应力计算；许用弯曲应力计算；安 全系数校核计算。许用切应力计算只需要知道转矩的大小，方法简便，但计算 精度较低。弯矩等的影响，可在计算中适当降低切应力。许用弯曲应力计算必 须先知道作用力的大小和作用点的位置、轴承跨距、各段轴径等参数。为此， 常先按转矩估算轴径并进行轴的结构设计后，即可画出轴的弯扭合成图，然后 计算危险截面的最大弯曲应力。它主要用于计算一般重要的、弯扭复合的轴， 计算精度中等。安全系数校核计算也要在结构设计后进行。以上三中方法可以 单独或逐个使用。一般转轴按许用弯曲应力计算已经足够，不需要再用安全系 数法校核。这里使用许用弯曲应力计算对轴进行校核。 由以上可知轴径是按扭转强度初步设计的，所以要校核轴的弯曲强度，轴 的强度校核也就是找出危险截面，看危险截面是否满足轴径条件，如果危险截 面满 足，那么别的轴径肯定满足；根据轴的实际尺寸，承受的弯矩、扭矩图考 虑应力集中，表面状态，尺寸影响等因素，及轴材料的疲劳极限，计算危险截 面的情况是否满足条件。我所校核的轴是根据许用弯曲应力校核的，即由弯矩 产生的弯曲应力不超过许用弯曲应力，一般计算顺序是先画出轴的空间 b b 受力图，将轴上作用力分解为水平面受力图和垂直面受力图，并求出水平面上 和垂直面上的支承点反作用力。然后作出水平面上的弯矩和垂直面上的弯矩图， 作出合成弯矩图和转矩图，绘出当量弯矩图。 轴上的受力比较复杂，经分析综合及简化，轴上作用力可以简化为承受锥 筛的压力及带轮对轴的压力两种。 筛体的压力 G=pV9.8 222 600265 ()692()2600.06 3232 Vm 故 3 7.85 0.06 9.8 104710GN 带轮对轴的压力 FQ=2318N（经前面计算） 轴的具体受力示意图如下： 由转矩平衡条件：， 2 108255(255 148) 2318 r GF 解得：=1669N； 2r F 由轴上受力平衡条件：+=G+即：+1669=4710+2318， 1r F 2r F Q F 1r F 解得：=5359N 1r F 轴上受力如下所示： 轴上弯矩图如下： 由图可知，轴的危险截面在左边轴承支撑处，根据轴的弯曲强度校核条件，计 算应满足： 3 0.1 b MM Wd 1b 代入数据，解得=40.69=75 b a MP 1b a MP 结论：轴的危险截面已达到强度条件，其他截面也是安全的。 4、轴承的校核（以下内容参照机械设计P374-375） 根据前面所述，轴承选用双列圆锥滚子轴承，代号为 352210E，它的基本 额定动载荷 Cr=145KN，Cor=218KN，计算系数 e=0.42 () rad PXFYFf ：当量动载荷；：径向动载荷系数；：径向载荷；PX r F ：轴向动载荷系数；：轴向载荷；：冲击载荷系数。Y a F d f =5359N，=0N，故/0.42 取 X=1； r F a F a F r F 由表 18.8，取=1.6，代入得 P=8574.4N。 d f 16670 h nL CrPN ：额定动载荷；：寿命指数；：预期使用寿命。根据离心机每天 12 小Cr h L 时工作，满载荷使用，预期使用寿命为 25000 小时，将数据代入公式得： =93KNCr=145KN。 10 3 851 25000 8574.7 16670 Cr 结论：选用型号为 352210E 的双列圆锥滚子轴承完全满足要求。 4 4 方案实现方案实现 4.14.1 工作机构工作机构 从网上看到的牧羊集团和郑州淀粉加工厂的圆锥筛的图片对我的设计起了 很大作用，对我的饿是设计有很大的帮助，通过观察它们的外形，有利于我们 机架和整体结构的设计，还有一些韦斯伐里亚公司的谷朊粉的加工工艺过程和 原理，更是使我们清楚地了解了我们所设计的产品的用处和原理。 在生产的过程中采用多台此种离心筛进行级联，来提高产量。该设备适合 于淀粉纤维的筛分，机组具有处理量大、动力小、运行平稳、易于安装等优点， 便于实现规模化的淀粉生产。 我所设计的圆锥筛大概这种形状，不过我的筛门是在最左端用铰链和手轮 开的一个圆形门，下面图片是从上面打开盖，还有我的机架是角钢焊接而成， 而并不向图中的由钢板，左边部分结构有些类似，支撑筛体的板没有如此宽我 是在电机下面的板上打了长圆孔以便调节带轮的中心距，也就是对带轮的张紧。 图 3 圆锥筛主要由转鼓、喷嘴、横轴、传动机构和进出料管构成，采用不锈钢 材料，使设备经久耐用。由图中可看出最左端大圆筒是进料口，小圆筒是进水 口，直径分别 D=80，小口直径 d=40；进去之后水打到正在告诉旋转的分水 盘上，分水盘是由三个叶片组成的。电机带动带轮传递到轴，使锥筛转动，工 作时浆料通过均匀机构均匀后进入筛筒底部，筛筒由动力机构驱动高速旋转； 受离心力的作用，浆料沿着筛面作圆周运动，在水洗涤系统的喷淋下，并同时 向外沿移动，移动过程中，细小的淀粉颗粒透过筛网排出，同时纤维在离心力 的作用下连续向转鼓的大端滑动，排出转鼓。转鼓内有一组用不锈钢制成的碟 片，碟片间有一小层空间。有麸质的淀粉乳由圆锥筛上部的进料口送入转鼓， 高速旋转的转鼓带动物料旋转产生很大的离心力，在强大的离心力作用下，淀 粉、麸质、纤维和脂肪等由于相对密度的差异较大，故所受离心力也不同，从 而产生加速或滞后现象。其中相对密度较小的麸质、纤维和脂肪等由于所受浮 力大于离心力，在碟片之间的薄层沉降区内沿碟片随水流留在转鼓和筛网中间， 由一块斜板向出渣口留去，而密度较大的淀粉颗粒，由于受到较大的离心力的 作用，则穿过筛网然后再由出料口流出。不过我国很多中型淀粉加工厂采用全 分离机分离流程，即多采用 4-5 台分离机串联的方法，可见谷朊粉加工流程图， 并不是只用一台圆锥筛就行的。 筛体的外壳是一个拱形的钢板，由铰链机构和一个圆的钢板联结，即圆锥 筛的门，可以很方便地拉手柄开关筛们来清理或修理筛的内部结构，右端经过 把一个刚体焊接到轴上用螺栓把筛体和轴联结起来，周围用四到六个螺栓，用 一个大的紧钉螺母把分水盘固定在轴上，即连接筛体达到有效的筛分效果。筛 体内有一个分水转盘，由三或四个叶片组成，依靠它旋转时产生强大的惯性力 将喷射到它上面的压力水打散开来，与物料混合。分水盘与筛体通过四个螺栓 连接，固定在一起。常用圆锥筛的转鼓的外缘有 8-12 个喷嘴。进去之后水打到 正在高速旋转的分水盘上，水打上立即分向四周散去，与物料混合，并由于筛 鼓的转动的离心力由下端和上端大，中间小形状的喷嘴喷出，粉浆经过筛网后 从出浆口流出，而杂质则留在转鼓内经过一个斜板从出渣口滚出；粉浆则流向 下一道工序。 筛体内部的清理可以通过拉开筛门来实现，也可以直接注入压力水，让转鼓 旋转来清理筛体内部残留的杂物。 4.24.2 支撑机构支撑机构 在机器中支撑或容纳零部件的零件称之为机架，所以机架是底座、机体、 床身、桥架、壳体、箱体以及基础平台等零件的统称。按机架分类所用材料分 类，圆锥筛采用的是金属焊接机架。主要是焊接机架结构设计灵活、壁厚可以 相差很大，并且可根据工况需要不同部位选用不同性能的材料，但其抗振性能 比较差。强度、刚度、稳定性是机架设计的主要准则，也是评价机架工作能力 的主要标准，合理的设计机架的截面形状和尺寸、注意机架的整体布局。设计 机架通过了以下几个设计步骤： （1）初定机架的形状和尺寸 机架的结构形状和尺寸取决于安装在它内 部的零件和部件的 形状和尺寸，配置情况、安装与拆卸等要求。同时也取决与 所受载荷、运动等情况，然后，综合上述情况和有关资料，并参考现有同类型 机架，初定拟定出机架的结构形状和尺寸。由于在小麦谷朊粉的加工过程中， 由其加工工艺流程图可知，离心筛的装置都在上层，所以不可能采用又重又笨 的铸铁机架，所以采用由钢板、型钢、铸钢焊接而成的机架。机架的大致尺寸 为高 1117、长 993、宽 750，要考虑起具体形状和电机、轴承座的安装 还有带轮罩的固定。 （2）机架的造型设计，虽然材料一定，但机架也要求内外质量的统一， 考虑到角钢的等边性把角钢用于底座和支撑轴承座，外观上做成梯形架子，两 边角钢分别向两边斜去，这样既增加了机架的稳定性、又使整个机架看上去简 单轻便。同样角钢上面是四块角钢焊接的一个长方形用来支撑板，板在角钢上 焊接，下空，因而有利于在板上打通孔和轴承的调节，轴承调节是通过连接部 分的螺栓孔做成长圆状的来实现。而下面是由两个空心钢来支撑电机下的板， 空心钢强度和刚度都很高，所以不会出现强度或刚度不足现象。 （3）作为焊接机架应合理布置焊缝和提高焊缝的可靠性，而且焊缝应 位于低应力区，以获得承载能力大，变形小的构件；焊缝布置应尽量对称，最 好至中性轴的距离 相等；尽量减少焊缝的数量和尺寸，且焊线要短；焊缝要不 要布置在加工面和需要进行表面处理的部位上；更要注意不要让焊缝汇交和密 集，让次要焊缝中断，主要焊缝联系。减少应力集中，如尽量采用对接接头； 减少残余应力，焊后热处理等。 （4）尽可能采用标准型材，板材，减少加工量。机架主要由空心钢、 角钢、钢板等型钢焊接拼而成，它们性能的好坏直接决定着机架整体性联结结 构的刚度直接影响机器的工作性能。为保证机架刚度应注意改善联结部位的受 力状况、合理提高接触表面的平面度公差等级及改善其表面粗糙度、螺栓最好 前后、左右对称布置。 整个机架设计完以后，既要注意满足强度、刚度、稳定 性的要求，又要注意外形的美观和人机工程性，方便操作。造型好，使其既适 用经济，又美观大方。 5 5 结束语结束语 大学最后阶段最重要的毕业设计终于结束了，将近一个学期，自己付出的 努力，体现在几张薄薄的图纸上。从老师给我们一个完全陌生课题，到自己动 手把它设计出来，这几个月的时间，我感觉到从未有过的充实。想想课题刚定 下来的时候，除了陌生还是陌生，将担心说给老师听，她安慰我们别担心，只 要认真着手去做，一切问题都会解决的。于是着手去做，调研、查阅资料、定 方案、计算、设计，在整个过程中，一个一个的问题接踵而至，查资料，通过 借书，网上查阅，听老师讲解等各种方式，一个一个的问题最后都得到了我自 认为完美的解决。终于，随着时间的推移，我的设计也渐渐地接近尾声。回想 起这几个月来自己所做的一切，结果不仅仅是这几张图纸所能反映的。 通过独立完成一台机械设备的设计，使我掌握了产品设计和创新的基本方 法，也懂得了机械设计的过程，增强了自己的设计能力。调研也使我大大地开 阔了眼界，增长了知识和能力，也看到了目前国内外粮食机械行业的差别，也 使我增加了对粮油机械的兴趣。我们学校是一个以粮食行业为特色的高等院校。 通过这次的毕业设计，使我了解到我国在淀粉的生产技术和设备是比较落后的， 与国外相比有很大的差距。只靠从国外引进技术和设备是不合理的， （1） 、我国 的国力不允许；（2） 、引进的技术不能很好的消化和吸收，这对提高我国在此 方面的水平是不利的。面对我国现在的状况使得我们要努力的完成这次毕业设 计，并在以后的工作中为提高我国机械制造业水平而努力。 在此次设计的过程中，很多料想不到的问题一个一个都要认真地解决。有 的学过的知识也忘地差不多了，于是再一遍一遍地翻书，一遍一遍地复习已经 学过的内容。于是大学四年所学的东西，便得到了系统的梳理。自己所学到的 知识是远远大于这几张图纸所反映的内容，比如说，在设计过程中所接触到的 相关知识并不能够完全反映出来，在设计的过程中真正体会到了作为一名设计 者的伟大与不易。也增加了自己的自信，通过这次设计我明白了，只要自己去 做，去钻研，没有什么解决不了的问题。 这大学四年的最后的一次也是最重要的一次作业，使我对以前所学过知识 进行了一次系统而全面的巩固和复习。以前有一种想法，觉得在大学里面学的 知识太理论了，简直就是虚的，没有什么实际的价值，但是在开始做这个设计 的时候，我就意识到自己这种想法是完全错误的。设计中遇到大多数的问题都 是我们学的，但是，自己还是不懂。不是忘了，就是当时学的时候没搞懂。于 是就后悔没有在大一大二把基础打扎实。不过，幸亏是这次的毕业设计让我意 识到了这么多的问题，也及时得到了解决，没有把那些问题带到我以后的工作 中去。在设计中，也遇到了许多设计方面问题，这些问题对我来说相对较难， 因为自己从来没有独立的做过一次真正的设计，我深深地感觉到理论联系实践 的重要性。搞设计是一项体现一个人全面专业水平的任务