机械毕业设计（论文）-LS40-85型圆锥筛的设计【全套图纸】

1 摘 要 随着社会的发展和人们生活水平的提高，人们对淀粉的需求量增加，特别 是对高质量的淀粉需求。淀粉不仅用于食用，而且一些发达的国家用它来制造 各种新型的材料，这也使淀粉工业也得到了迅猛的发展。相对于国外发达国家 来说，我们国内的小麦淀粉的生产工艺还非常落后，仍然采用落后的间歇式马 丁法，无法满足国内的需求，我国每年仍旧要从国外进口大量的淀粉，为此我 做了关于小麦淀粉分离设备的毕业设计。这篇设计说明书中所提到的圆锥筛就 是淀粉加工工艺过程中的一个重要的部件。 圆锥筛是利用其高速旋转产生离心力，使物料得到分离。本文分几个部分来 说明设计过程，包括了电机的选择、带传动的设计、轴的设计、轴承的设计、 键的选择和机架的设计，试图通过本次设计，使小麦淀粉的分离机构既简单， 又能提高效率，同时还能减少能耗。 关键词：关键词： 小麦淀粉、圆锥筛、分离机构 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 2 毕 业 设 计 外 文 摘 要 Title circular cone of LS40-85 Abstract Along with the societys development and the peoples living standard improvement, the people increase to large demand of the starch ,especially to high grade starch .The starch not only uses in edible, moreover some developed countries have used it make some kinds of new material, this also enable the starch industry also to obtain the swift and violent development. Is opposite said to the overseas developed country that our domestic wheat starch production craft is also extremely backward, still used the backward intermittent type-Martin law, was unable to meet the domestic need, our country still must import massive starches every year from the overseas , as to that ,I have done my graduation project about the wheat starch splitter. Just as this design- instruction booklet mentioned , the circular cone is a key severed in a starch processing technological process. The circular cone use its high speed to revolve that make the centrifugal force, enable the material to obtain the separation. This article is divided several parts to show the process of design. including the electrical machinery choice, the belt transmission design, the axis design, the bearing design, the key choice and the rack design, attempted through this design, made the wheat starch the tripper both to be simple, and could enhance the efficiency, meanwhile could reduce the energy consumption. 3 Keywords: wheat starch、circular cone、dissociating 目次目次 1 概述1 1 2 离心筛设备的国内外状况 2 2 2.1 国内状况 2 2.2 国外状况 2 2.3 离心筛的应用背景 3 3 LS40-85 型圆锥筛方案的确定 5 5 3.1 工作原理 5 3.2 拟定方案时要考虑的要求和条件 5 4 设计计算部分8 8 4.1 电机的选择8 4.2 V 带传动的设计 8 4.3 主轴的设计 .11 4.3.1 轴承、轴承座选择 .13 4.3.2 键的选择 .13 4.3.3 轴的受力分析和校核 .14 4.4 轴承的较核 .18 4.5 转鼓的设计 .19 4.6 机架的设计 .19 4.6.1 机架设计的一般要求 .19 总结2121 致谢2323 参考文献2525 4 1 1 概述概述 大哲学家王夫之说过：“知行相资以为用” ，其意思就是说理论和实践必须 相结合， “行”与“知”紧密的相连。而这次毕业设计就是为了实现理论知识和 实践的相结合。把我们四年来所学到的机械设计和机械制造工艺学的基础知识， 材料力学以及粮食机械原理和有关设计专业进行一次综合行的穿插应用。通过 这次毕业设计，使我们对所学知识能够系统灵活的运用，提高我们分析问题、 解决问题的能力；在漫长的设计过程中，培养起我们认真、严谨的工作作风和 吃苦耐劳、一丝不苟的治学态度；通过毕业设计，让自己能更加熟练的掌握如 何查阅相关技术资料、文献，学会收集整理第一手比较有价值的资料。为我们 即将踏入社会，走相工作岗位奠定基础。 这次我毕业设计的题目是 LS40-85 行离心圆锥筛，它是淀粉分离机械中的 一个重要组成部分，而且是一个比较新的课题。目前，虽然我国是农业大国， 是粮食生产大国，但是由于生产水平相对较低，基础技术的薄弱，造成粮食机 械行业距国际先进水平还有较大的差距。只有极少数的公司在生产用于小麦淀 粉加工的圆锥筛，大部分是从国外所引进。所以就凸显了这次毕业设计的意义。 依据多方面的调研及老师提供的设计背景资料，我们对圆锥筛的工作状况和过 程有了感性的认识，基本了解到了它的外形、工作原理和相关的经验参数，为 后续的设计奠定了一定的基础。 作为一所以粮油食品专业为特色的高校，学校在这次毕业设计中建议我们 多搞粮食机械方面的设计，并提供条件使我们有机会到各个相关的大型企业、 外资企业去参观调研。在参观调研中，我们才能学习到粮食机械方面的先进知 识，才能有机会参加到高水平的设计中去，并在高水平的设计中，一方面可以 更加全面地提高我们的科技素质，提高毕业设计的质量；另一方面有可以提高 我们学校的科技实力，增强我们学校在各高校的竞争力，同时更加增强了我们 学校在特色专业方面的科研实力。 通过此次毕业设计，使我们运用基础理论知识和专业知识的能力，分析问 题和解决问题的能力有了很大的提高，并且提高了我们在机械产品设计过程、 设计方法以及正确编写技术文件的能力，提高了我们的组织能力。 5 2 2 离心筛设备的国内外状况离心筛设备的国内外状况 2.12.1 国内状况国内状况 目前，虽然我国淀粉工业已有很大发展，我国淀粉年产量已达 400 万吨， 但我国绝大部分小麦淀粉厂的生产工艺仍旧为落后的间歇式、半机械化、敞开 式的传统工艺方法，即间歇式马丁法。目前国内的淀粉厂大致有下列三种类型： 一是采用国内先进工艺及先进设备厂，这类工厂投资较多，技术经济指标达到 先进水平，经济效益比较好；二是按传统工艺及自制设备或部分采用国产先进 设备的厂，此类工厂均为小型企业，投资少，生产水平低，也稍有盈利；三是 引进国外生产线的厂，如引进美国、德国、瑞典、荷兰、泰国等国设备或生产 线，这类厂家多属国有企业，有的连不必引进的亦引进，有的甚至整条生产线 引进，因此，固定资产投资很大，贷款多，利息、折旧负担重，经济效益并不 理想，其中有些厂甚至处于长期亏损的状态。 2.22.2 国外状况国外状况 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。 由以上可知，我国目前的状况还不是很乐观，只有继续创新才能向世界先 6 进水平迈进。 2.32.3 离心筛的应用背景离心筛的应用背景 目前谷阮粉的生产方法采用早期的气流干燥法。由于气流干燥使被干燥物 料呈单颗粒状态分散于热风气流中，颗粒与热风的接触面积大，因此水分几乎 全部以表面蒸发形式被干燥，所用干燥时间很短。在环形干燥管道的两端分别 设有粉碎机和惯性分离器(俗称蜗壳)。工艺流程见下图 湿面筋经脱水机脱水后，由造粒机将湿面筋制成短圆柱状的颗粒，借助压 缩空气将其喷射到干燥管道内。当短圆柱颗粒进入干燥管道内便立即被干燥管 道中的干物料所包裹，从而避免了颗粒间的互相粘连。而后被高速旋转的粉碎 机打板打碎。并以大约 70m/ s 的速度在干燥管道内运行，颗粒间互相碰撞并被 粉碎。当物料运行到惯性分离器(俗称蜗壳)时，物料被分离成两大部分，一部 分是较粗较湿的物料经大蜗壳进入环形干燥管道，再进行干燥和粉碎;另一部分 是较细较干的物料则通过小蜗壳进入脉冲布袋除尘器，经过布袋过滤后，物料 被收集起来送进双绞龙混合器，经过双绞龙混合器的作用，使一部分物料送到 圆筛筛理出成品;另一部分物料汇同筛上物一起被送入环形干燥管道内，以保证 干燥管道内有足够的干粉，而过滤后的净化空气则通过高压风机排向大气。 湿面筋经过脱水机脱水后，去除掉面筋中所含的游离水分，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 7 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。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。 8 3 3 LS40-85LS40-85 型圆锥筛方案的确定型圆锥筛方案的确定 我设计的圆锥筛大端直径为 850 毫米，转速 800-1000r/min。 3.13.1 工作原理工作原理 该机的机构由进料机构、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。 其外观大致如下 圆锥筛又名离心筛，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。 3.23.2 拟定方案时要考虑的要求和条件拟定方案时要考虑的要求和条件 传动机构与执行机构的总体布局、电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，而且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。 9 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。 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。 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，由于其形状制成圆锥形的分离效果会更好，所以又叫圆锥筛。它主要由转 鼓、喷嘴、横轴、传动机构和进出料管构成，转鼓内有一组用不锈钢制成的碟 片，碟片间有一小层空间。常用圆锥筛的转鼓的外缘有 8-12 个喷嘴，含有麸质 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。 10 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=120， 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，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，可以很方便的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钉把筛体和轴联结起来，周围用四到六个螺钉，用一 个大螺母把分水盘固定在轴上即连接筛体由有效的达到筛分效果。 总之，该机的机构由进料机构、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。 11 4 4 设计计算部分设计计算部分 4.14.1 电机的选择电机的选择 电机的种类很多，最常用的是 Y 系列三相异步电机（ZBK2200788） ，是按 照国际电工委员会（IEC）标准设计的，具有国际互换行的特点。根据圆锥筛的 转速 n=800-1000r/min 和功率 P=18KW，我们选用 Y 系列三相异步电机，在实际 工作过程中考虑到其功率损失和传动效率，应该选用功率较大的电机，从参观 调研中了解各个类型电机的性价比，我们选择电机型号为：Y180L-4。其相关基 本参数如下表： 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 Y180L-42214702.02.2190 初取圆锥筛的转速 =980r/min 2 n 电机转速 =1470r/min 功率 P=22KW 1 n 4.24.2 V V 带传动的设计带传动的设计 带传动是两个或多个带轮之间用带作为挠性拉曳零件的传动，工作时借助 零件之间的摩擦（或啮合）来传递运动或动力。带传动具有结构简单、运行平 稳、缓解载荷冲击，具有过载保护能力，同时不需要润滑，所以在现代机械传 动中被广泛应用。在此次设计中采用 V 带传动。 1）计算功率 由参 2 表 8-4 查得工作系数=1.2 C P A K =P=1.2 22=26.4KW C P A K 2) 选择胶带的类型 这次设计选择普通 V 带,其优点是承载面为绳心或胶帘层,工 12 作面与轮槽的粘附好,允许包角小,传动比大,预紧力小,绳心结构带体较柔,抗 疲劳性好.由计算功率和电机转速由参 2 图 8-1 初选带型为 C 型 C P 1 n 3) 小带轮的节圆直径 为了提高胶带的寿命, 应尽量取大值.由参 2 表 1 d 1 d 8-6 和表 8-12 取小带轮的节圆直径 =212 1 dmm 大带轮的节圆直径 = 其中为滑移率,取值 0.01 2 d1 1 2 1 d n n 所以=332.6401 . 0 1212 980 1470 2 dmm 按参 2 表 8-12 圆整为=315 2 dmm 4） 带速 =16.32 1000602 11 1 1 nd w d v s m 5) 初定中心距 故取=800 0 a 21021 27 . 0ddadd 0 amm 6) 初取胶带节线长度 0 2 12 2100 42 2 a dd ddaL = 8004 212315 315212 2 8002 2 =2430.71mm 由参 2 按表 8-2 选取相近的节线长度 2500 c Lmm 7)计算中心距 2 0 0 LL aa c = 2 71.24302500 800 =834.3mm 实际安装胶带时所需的最小中心距 = c Laa015 . 0 min mm 8 . 7962500015 . 0 3 .834 补偿胶带伸长的所需最大中心距 3 . 909250003 . 0 3 . 83403 . 0 max c Laamm 13 8)小带轮包角 012 1 92.17260 3 . 834 212315 18060180 a dd 取 0 1 173 9)特定条件下单根 V 带所传递的功率 由带速 和小轮节圆直径查参 2v 1 d 表 8-5 选取KWP68 . 6 0 单根胶带所传递功率的增量 i b K nKP 1 1 10 其中为弯曲影响系数 由参 2 表 8-7 取= b K b K 3 1063 . 5 为传动比系数 由参 2 表 8-8 取 i K12 . 1 i K 所以 i b K nKP 1 1 10 = 12 . 1 1 114701063 . 5 3 9983. 0 10) 胶带根数 00 PPKK P Z l c 其中为小带轮的包角系数 由参 2 表 8-9 取 K98 . 0 K 为长度系数 由参 2 表 8-10 取 l K97 . 0 l K 所以 9983 . 0 68 . 6 97 . 0 98 . 0 4 . 26 Z =3.67 所以取 Z=4 11) 单根胶带的初拉力 2 0 1 5 . 2 500qv Zv P K F c 其中为单根胶带每米长的重量 由参 2 表 8-1 查得q m kg q30 . 0 14 所以NF32.388 0 作用于轴上的力 2 sin2 0 0 ZFF = 2 92.172 sin432.3882 0 =3100.34N 12) 带轮的结构和尺寸 设计带轮时，应使其结构便于制造，质量分不均匀，重量轻，并避免由于 铸造产生过大的内应力。以小带轮为准来确定两个带轮的尺寸，由 Y180L-4 可 知，其轴伸直径 d=48，长度等于 110,故小带轮的尺寸应取孔径为 48mmmm ，毂长应小于 110.由参考资料 2 表 8-12 查得小带轮结构为辐板式轮。mmmm 轮槽尺寸即轮宽按表 8-12 计算 ，即可得到带轮的工作图。 带传动会有一定的功率损失，滑动损失，是由于带和轮之间的弹性滑动和 可能存在的几何滑动而产生滑动损失。滞后损失，是带在运行中会产生反复伸 缩，特别是在带轮上的挠曲会使带体内部产生摩擦，引起功率损失。考虑上述 损失，带传动的效率一般会在 80%-98%范围内，根据带的种类而定。 带的预紧力对其传动能力、寿命和轴都有很大影响。预紧力不足，传递载 荷的能力降低，效率低，且使小带轮急剧发热，胶带磨损；预紧力过大，轴和 轴承上的载荷增大轴承发热与磨损。因此，合理的预紧力是保证带传动正常工 作的重要因素。在圆锥筛的设计过程中，考虑到整个机架的设置，和电机的放 置，所以在电机所在板上打了长圆孔，这样通过前后调节电机的位置来使带倾 斜着传动，但此机构的问题是带轮罩也要随带轮的挪动而挪动。 4.34.3 主轴的设计主轴的设计 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，必须和轴系零部件的整 个结构密切联系起来，轴的结构决定于受载情况、轴上零件的布置和固定方式， 15 轴承的类型和尺寸、轴的毛坯、制造和装配工艺及安装、运输等条件。 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 D 要大于或等于mm n Pd dd 6 . 49 1470402 . 0 4 . 269550000 402 . 0 9550000 min 33 考虑到键对轴的削弱和别的因素，取，即大带轮的孔径为 70，mmd70 1 mm 即为最右端的轴径。 所以， .128,54,1 . 007 . 0 3423112 mmddmmddddd 所以取 然后协调各段轴的长度，由于小带轮的,88,80,75 432 dmmdmmd 宽度已定，即电机伸出的轴长。 所以大带轮的宽度同样为 110，大带轮的基本尺寸也可以有带型确定， 考虑到要装轴承座和机构的合理性，初步确定的长度为 100；的长度为 2 L 3 L 65mm，这段是跟居所选轴承而定；的长度为 230mm；的长度为 122mm， 4 L 5 L 的长度是根据左边螺钉的长度即螺钉能很好的拧上去还有右边的轴承座不构 5 L 成冲突；的长度为 100mm，它则是考虑到筛筒和轴的连接所需要的长度，而 6 L 且，这段轴最好采用锥形，因为这样才能更好的达到筛分效果，最后一小段基 本不受力的作用，主要用来固定分水盘，最左端用一个大的紧定螺母来固定。 轴的长度和直径如下图所示： 16 4.3.1 轴承、轴承座选择 轴承的选择并不是只考虑轴径一个因素，还要考虑到轴承的性能，一般要 考虑到其寿命、可靠度（指该轴承达到或超过规定寿命的概率） 、静载荷、动载 荷、额定寿命、基本额定寿命、基本额定载荷等等很多因素。最主要的是允许 空间、载荷的大小和方向、轴承工作转速、旋转精度、轴承的刚性（一般磙子 轴承的刚性大于球轴承） 、轴向游动、安装和拆卸。因为在本设计的轴上径向载 荷大，轴向载荷小，而且存在轴或壳体变形大以及安装对中性差的问题，所以 选用调心滚子轴承，因为调心磙子轴承主要承受径向载荷，也可同时承受少量 的双轴向载荷，而圆锥磙子轴承有打的锥角可承受大的径、轴向联合载荷。所 以选用（双列向心）圆锥磙子轴承，有双内圈，并是可分离的轴承，根据 d=80mm,由参考资料 2P7356 表 7278 带紧定套的调心滚子轴承 （GB/T288-1994） ，选用 22218CK/W33+H318 轴承，其基本额定载荷为 =240KN,=322KN, 根据轴承选用配套的轴承座，参考资料 2P7-43 表 7-2- r C 0r C 105 适用圆锥孔的异径孔滚动轴承座(GB/T7813-1998) SNK 型轴承座，可选用 SNK316 型的轴承座。 4.3.2 键的选择 17 键联结是通过键实现轴和轴上零件的周向固定以传递运动和转矩。其中有 类型也可以实现轴向固定和传递轴向力，有些类型并能实现轴向动联结， 于在圆锥筛的轴上主要通过键来实现传递转矩和轴向固定所以，只需选用 常见的普通平键，键的类型可根据使用要求、工作条件和联结的结构特点 表 5-3-15 选定，键的长度根据轴毂的长度从标准中选取，键的 bh 根据 径来确定。 轴和带轮的联结，d=70mm, 参考资料 2P5-194 表 5-3-18 (GB/T1095-1979) 选用 B2012，B1811 和 B128 的普通 A 型平键，键长分别为 90， 70，30。 4.3.3 轴的受力分析和校核 轴的强度计算一般可分为三种：1）按扭转强度或刚度计算；2）按弯扭合 成强度计算；3）精确强度校核计算。 当轴的支撑位置和轴所受的载荷大小、方向、作用点及载荷种类均已确定， 支撑反力及弯矩可求得时，可按照弯曲或者弯扭合成强度进行轴的强度计算。 作用在轴上的载荷一般按集中载荷考虑，如本设计中的带传动对轴的力，其作 用点取在轮缘宽度的中点。计算时，通常把轴当作置于铰链支座上的双支点梁， 一般轴的支点近似取为轴承宽度中点。 由于本设计所用轴主要是受弯曲强度，很少的扭转强度，是根据扭转强度 设计，应校核轴的弯曲强度，首先分析轴的受力，左端受的是圆锥筛的重力， 右端是带轮对轴的力，中间是轴承座的两个支撑力。 左端的作用力包括筛自身的重力、物料的重力、物料旋转产生的离心力。 所以考虑圆锥筛对轴产生作用力时，仅是一个经验数据。在这里，假设圆锥筛 为实心，对轴的作用力取其重力的。 4 1 筛的材料为不锈钢，密度是=7.38/,锥筛大端直径为 D=，小端直径 a Fmm850 是 d=360，H=1140，h=510，所以锥筛的体积mmmmmm 22 ()( ) 3232 Dd VHh 即0.2; 223 850360 ()1140()510198327172.7 3232 Vmm 3 m 所以,筛的重力约为 3 0.2 7.85 101570mVpKg 18 故取 G=3846.5N。15709.8/15386GKgN KgNG 4 1 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受力图， b b 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 成弯矩图和转矩图应用公式绘出当量弯矩图，式中是根据 22 ()MMT 转矩性质而定的应力校正系数。对于不变的转矩，取；对于脉动的转 1 1 = b b 矩，取；对于对称循环的转矩取。 1 0 b b 1 是材料在对称循环应力状态下的许用弯曲应力； 1 b 是材料在静应力状态下的许用弯曲应力； 1 b 是材料在脉动循环应力状态下的许用弯曲应力； 0 b 在锥筛的设计过程中，轴的材料为 45#钢，其基本参数为，600 B MPa ，；应满足 下列条件： 1 200 b MPa 1 55 b MPa 0 95 b MPa 或 1 3 0.1 bb MM Wd W 为轴的抗弯截面系数； 3 1 0.1 b M d 轴的受力，轴左端是锥筛对轴的力也就是锥筛的重力，右端是带轮对轴的压力。 19 具体受力情况如下图： 由材料力学的相关知识可得： 295 5 . 187295 5 . 328 2 FRG 5 . 48334.3100295 5 . 3285 .3846 2 R 解得：NR 6 . 787 2 由 21 RRFG 得：NR24.6159 1 可得轴的弯矩图则如下： 20 轴所受的转矩如下： MN n P T257300 980 4 . 26 95499549 转矩图如下： =； 1 1 = b b 55 0.275 200 所以，= 22 ()MMT 2 (0.275 257300)M 所以当量弯矩图为： 21 可知轴承的危险截面在左边轴承支撑处，根据轴的校核条件可以算出： ； bb MPa W M 1 3 7 . 24 801 . 0 8 . 1265475 即： mm M d b 28.61 551 . 0 8 . 1265475 1 . 0 3 3 1 所以：根据校核，截面强度足够，其它截面也是足够安全的。 4.44.4 轴承的较核轴承的较核 轴承的选用在以上的说明中已经给出，选用的是带紧定套的圆锥磙子轴承， 型号为 22218CK/W33+H318，其基本参数为主要是额定载荷： C =240000N， =322000N，e=0.23,Y =2.5,，假定轴承的寿命为 3r 0r C1 2 4.4Y 年，每天工作 10 小时，一年工作 300 天，所以轴承的基本额定动载荷可按一下 公式进行计算： C= 0 hmd r nt f f f PC f f 其中：C基本额定动载荷计算值，N； P当量动载荷，按式计算，为轴承所受径向载荷， ra pXFYF r F 22 轴向动载荷，X 为径向动载荷系数，Y 为轴向动载荷系数； 寿命因数，按表 7-2-8 选取； h f 速度因数，按表 7-2-9 选取； n f 力矩载荷因数，力矩较小时=1.5,力矩较大时=2; m f m f m f 冲击载荷因数,按表 7-2-10 选取; d f 温度系数,按表 7-2-11 选取; T f 轴承尺寸及性能表中所列基本额定动载荷; 0r C 由表查得=1.19,=0.366,=1.5,=1.2（中等冲击）,=;1.0； h f n f m f d f T f 因为轴向载荷=0，即，所以当量动载荷 a F/ ar FFe 1 0 r PXYF 即， 1r PYF2.5 2436860920P ,所以此轴承选的合适,能 1.19 1.5 1.2 60920309228.26 0.366 hmd nt f f f CP f f 0r C 满足要求。 4.54.5 转鼓的设计转鼓的设计 转鼓材料选用不锈钢，从而来提高浆料对其的腐蚀。转鼓最主要的设 是锥角的设计，它直接影响筛分的效果。锥式离心筛转鼓常用的锥角为 ，其锥角增大则生产能力增加，但滤渣太多，无法满足生产要求；锥 00 4060 角过小，物料在转鼓中的停留时间延长，筛分效果提高但生产能力降低。而且 锥角过小物料不能自动卸料。所做离心筛的物料为 B 淀粉和纤维的混合物，所 以取锥角为。 0 40 4.64.6 机架的设计机架的设计 机架的设计主要要保证刚度、强度、及稳定性。其中，刚度是评定大多数 机架工作能力的主要准则；强度是定重载机架工作性能的基本准则，机架的强 度应根据机器在运转过程中可能发生最大载荷或安全装置所能传递的最大载荷 来校核其静强度，有时还要校核其疲劳强度。机架的强度和刚度都 需要从静态 23 和动态两方面来考虑。动刚度是衡量机架抗振能力的指标，而提高机架的抗振 性能应从提高机架的构件的静刚度方面入手，合理设计机架构件的截面形状和 尺寸。稳定性是保证机架正常工作的基本条件，必须注意。 4.6.1 机架设计的一般要求机架设计的一般要求 1） 在满足强度和刚度的前提下，机架的重量应要求轻、成本底； 2） 抗振性好； 3） 由于内应力及温度变化引起的结构变形应力最小； 4） 结构力求便于安装与调整，方便修理和更换零部件； 初步确定机架的形状和尺寸，机架的结构形状和尺寸，取决于安装在它们 内部与外部的零部件的形状和尺寸，配置情况、安装与拆卸等要求。同时也取 决于工艺、所承受的载荷、运动等情况。机架材料的选用主要根据机架的使用 要求，多数机架形状较复杂，故一般采用铸造，由于铸铁的铸造性能好，价廉 和吸振能力强，所以应用最广。 由于本设计是用于淀粉的加工设备中，属于重型机架，而圆锥筛的设备 可以从淀粉的加工工艺流程图可以看到，此设备一般会布置到二搂，而不会在 底层，这就要求机架的重量轻，所以采用焊接机架，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，主要由钢板、型钢 或铸钢件等焊接而成。左端架起筛筒那部分采用板焊结构，主要就是钢板拼焊 而成，右端机架采用型钢结构，主要由槽钢，角钢，和钢板焊接而成，重量轻， 成本底，材料利用充分。焊接时应注意以下几点： 1）材料的可焊性 可焊性差的材料会造成焊接困难，焊缝的可靠性降低 所以本设计考虑到材料的可焊性选用 25 钢； 2）合理布置焊缝 焊缝应位于低应力区，以获得承载能力大，变形小的构 件，焊缝布置要尽可能对称和减少焊缝的数量、尺寸，且焊线要短， 主要焊线要连续； 3）提高抗振能力 普通钢材的吸振能力低于铸铁，对抗振能力要求高的焊 接件应采取抗振措施，可利用钢板间的摩擦力来吸收振动； 4）合理选择截面形状 提高焊接接头抗疲劳能力和抗脆断能力。 5）尽可能选用标准型材、板材，合理确定焊缝尺寸。 24 总总 结结 终于把毕业设计做完了，人也折磨的不成样了。这个学期时间比较短，但 是，在吕老师的指导和带领下，经过将近一个学期地调研、查阅资料、定方案、 计算、设计，我们终于完成了 LS40-85 型圆锥筛设计的全部过程，自然内心感 到无比的激动和成就感。 通过这次大学四年的最后一次作业，使我们对以前所学知识进行了一次系 统而全面的巩固和复习。在设计中，也遇到了许多设计问题，深深地感到理论 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，要想搞好 设计，就得提高自己的专业水平，提高自己理论联系实际的能力，拓宽知识面， 另外，还必须有毅力、耐心，有认真仔细的工作态度，也必须活学活用，不能 25 死搬硬套，钻牛角尖。 这次设计，我深深感到知识和能力上的不足，设计是一个学习的过程。通 过这次设计，我了解到搞设计的过程，并积累了不少的经验和教训，这为即将 为以后的学习和走向工作岗位打下基础。 总之，在这几个月的时间里，我学习到了很多的知识，同时也感觉到自己 的不足之处，相信通过本次的设计所经历的酸甜苦