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新型 皮带 式清选机 设计

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学士学位毕业设计新型平皮带式清选机的设计新型平皮带式清选机的设计学生姓名：学生姓名：李林岩指导教师：指导教师：万霖所在学院：所在学院：工程学院专专 业：业：机械设计制造及其自动化中国大庆2009 年 5 月黑龙江八一农垦大学毕业论文I摘要摘要 粮食清选机器目前存在的问题主要是产品对物料的清选加工范围不大，大部分产品只适用于几种主要作物，如水稻、小麦、玉米、大豆等清选加工清选效果不十分理想。其次，产品质量与国外产品相比，在原材料质量、加工工艺、企业加工能力、加工成套设备的配套性、新技术开发应用方面都存在一定差距。功能单一、适应性差；二是技术性能不稳定；三是产品零部件制造水平低、工艺设备落后，产品可靠性差；四是产品的安全性差，产品外观质量较差。平带清选机特点是工作平稳，噪音小，能缓冲吸振，发挥清选机的比其他清选机的优点。关键字：种子清选 皮带式 PRO/E 优化设计黑龙江八一农垦大学毕业论文IIAbstractGrain cleaning machine, existing problems in the material is mainly product range of cleaning, most product applies only to several major crops, such as rice, wheat, corn and soybeans cleaning effect is not very ideal cleaning. Secondly, the product quality and foreign products, compared to the raw material quality, processing technology, enterprise processing capacity and processing equipment compatibility, new technology development and application of certain disparity. Single function, unadaptable, Second is the technical performance instability, Three is the product components manufacturing craft equipment, low level of reliability of products; backward, Four is the safety of products, product appearance of poor quality. Flat belt is there work smoothly, the noise is small, can play vibration cushion, theres other than therekeyword ：seed cleaning purification of seeds belt PRO/E optimization design黑龙江八一农垦大学毕业论文III目目 录录摘要 .IAbstract.II1 概述.1 1.1 课题研究的目的和意义 .11.2 国内外机械发展概况 .1 1.2.1 .1 1.2.2 国内状况 .2 1.2.2.1 国内现状 .21.2.2.2 存在的问题 .41.3 谷物清选机的发展趋势 .51.3.1 国外发展趋势 .51.3.2 我国发展趋势 .5 1.4 对粮食机械的改进思考.5 1.5 课题研究方案与可行性分析.6 1.5. 1 设计方案 .6 1.5.2 可行性分析 .71.5.3 课题设计的条件.8 2 工艺流程.8 3 清选机总体结构方案确定.9 3.1 清选机清选的类型与特点 .9 3.2 结构及工作原理 .9 3.3 清选机机构总体设计 .9 3.3.1 清选带的设计 . 10 3.3.2 回转带整体倾角调整机构的设计 . 10 3.3.3 球轴承的选择.11 4 设计计算.12 4.1 传动形式和传动装置.12 4.2 选料带的选择.12 4.3 传动滚筒.124.4 圆周驱动力.12 4.5 清选能力 .14 4.6 圆周驱动力.15 4.6.1 主要阻力 .14 4.6.2 附加阻力.15 黑龙江八一农垦大学毕业论文IV4.6.3 主要特种阻力.18 4.6.4 附加特种阻力 .19 4.6.5 倾斜阻力 .19 4.6.6 清选带张力 .19 4.7 清选带不打滑的条件 .19 4.8 清选带下垂度校核 .21 4.9 特性点张力计算 .21 4.10 滚筒合力 .22 5 带轮和链轮的设计.22 5.1 带轮的设计.22 5.2 链轮结构的设计.24 6 使用和调整.26 6.1 班次保养 .26 6.2 机器的存放 .26 7 结论.27 致谢.29 黑龙江八一农垦大学毕业论文- 1 -1 概述1.1课题研究的目的和意义5XD-2.0 带式清选机适用于大豆、红小豆、绿豆等作物的清选加工，特别是对豆类中的碎半豆、虫蚀严重粒清选效果极佳，一次清选净度可达 99%以上，可作为种子加工厂中的选种及豆类出口加工站的配套用机。该机主要由机架、尼龙编织带、前后托辊、分粮器、行走机构、电控系统等部分组成，主要特点有：1.该机喂入部分采用调速微电机驱动，保证各层清选带喂入量同步调节，可根据原粮的净度高低来调节不同的喂入量，从而得到最佳的清选效果； 2.该机采用优质尼龙编织带做清选工作面，带的强度高、耐磨、耐腐蚀，带面平整，使用寿命长；3.在固有带面倾角的基础上，还可根据不同作物的滚动轨迹在一定范围内调整带面左右倾角，使其得到最佳的清选效果；该机还具有外形美观、传动平稳、低噪音、性能稳定、移动方便等特点。保证清选带喂入量同步调节，在使用中大大减轻了操作人员的工作量。 根据谷物的物理特性，谷物收获后常常混有各种杂物，这些杂物与谷物之间，在某些方面有不同的特性，比如谷物的大小和形状，谷物的比重和密度，谷物的表面特性，谷物的空气动力特性等等，在清选机械上，要对种子进行清选和分级，其清选原理都是一致的，均是利用清选对象各组成部分物理机械性质的差异而将它们分离开的。5XD-2.0 型带选机利用的就是谷物的大小和形状这一物理特性对谷物进行分离。它的发明让农业进步大大的向前发展了一大步。1.2 国内外机械发展概况1.2.1 国外状况目前，在欧美发达国家已形成多种系列化的种子清选机，其有清选净度高、分级效果好、工艺精良、性能稳定、可靠性强、噪音相对较低的特点，除传统的机械调节外，现已开发出液压调节系统，操作更加灵敏。比较著名的比重式清选机生产厂家有奥地利的和平共处公司、丹麦的 WESTRUP 公司、德国的 PETKUS 公司、美国 OLIVER 公司、LMC 公司和 CRIPPEN 公司。20 世纪 70 年代以来，种子加工业的兴起使风筛式清选机在一些发达国家有了较快的发展。其中，西欧、北美的一些国家，如丹麦、瑞典、奥地利、瑞士、意大利、德国、美国等，在生产和使用方面均居领先地位。目前，制造风筛式清选机的厂家很多，其中以美国的布朗特公司、德国的勒贝尔公司、丹麦的达马斯公司、意大利的巴拉里尼公司历史较为悠久，它们生产风筛式清选机已有 100 多年，其产品经久耐用、性能可靠。它们在技术上各有发展，产品也各有特点。 1黑龙江八一农垦大学毕业论文- 2 -1.2.2 国内状况1.2.2.1国内现状产品种类多，有风选、筛选、风筛选、风筛窝眼选、比重选、窝眼选、风筛比重组合选、螺旋分离器等十余种几十个产品。 风选机主要是利用物料颗粒在气流中的临界速度物理特性分选。用于粮食初清及各道清理，清除灰尘、轻杂、秋壳、瘪谷等如图 1。筛选机有振动筛选机、平面回转振动筛选机、圆筒筛选机，主要利用物料颗粒尺寸(厚度、宽度)物理特性分选。用于粮食处理中心、种子加工厂、制粉、制米的各道筛理作业，分离大中小杂质。风筛清选机，是风选和筛选复式清选机械，主要利用初料颗粒在气流中的临界速度和物料颗粒的尺寸物理特性进行分选的。主要用于粮食加工处理工艺流程中的初清及各道清理作业，清除大中轻小杂质及灰尘。作物原种或农作物果实颗粒通过喂料控制闸板，进入风力赊杂系统的进口吸风道，预先调整好的风力把物料中的粉尘和瘪籽等轻杂通过除尘和轻杂排出装置清除出去，接着物料落到筛箱第一层筛面上，随着筛子的振动，草秆和泥块等大杂物沿筛面流到大杂出口处排出。其余物料穿过筛孔落到第二层筛面上，因筛子不断地振动，物料中的中杂则沿第二层筛面流到中杂出口处排出；而较干净的物料穿过第二层筛孔落到第三层筛面上沿筛面排出，完成清洗；同时，轻质泥沙和杂草屑等细小杂质，经出口吸风道被再次吸出，而其余较重的小杂质则穿过第三层的筛孔从底 图1 风选机 图2 比重清选机板上流到小杂出口处排出。该机广泛应用于种子加工和农副产品处理行业，对谷物种子，林木种子、牧草种子、油料种子、和商品粮等，均有良好的清选效果，农副产品的出口加工风筛窝眼清选机也是复式清选机，利用物料在气流中的临界速度、颗粒尺寸(长2宽厚)物理特性进行分选。主要用于种子精选和分级。比重清选机根据颗粒状物料在流态化过程中会产生颗粒与密度偏析现象的原来（如图 2），通过调整风压，振幅等技术参数，使物料间相互置换产生分层，比重大的向下部沉降，比重小的向上部漂移，待进入落料区后，可按照要求将比重不同的物料从不同的出口排出，已达到精选的目的。比重清选机广泛应用于种子加工和农副产品处理行业，对谷物种子、林木种子、棉油种子等均有良好的精选效果，能剔除秕谷、芽谷、虫蛀、霉变、黑粉病及带颖壳的籽粒，几何尺寸小于 2mm 的草籽、沙粒、石子。土块等也能清除。精选后种子的千粒重、发芽率、净度、整齐度等均有显著提高，特别是经过基本黑龙江八一农垦大学毕业论文- 3 -清选后的小麦、玉米、水稻、棉花、高粱、豆类、油菜、蔬菜、油松、落叶松、侧柏、刺槐、云杉等种子，使用该机精选，效果更佳。 窝眼清选机，主要利用物料颗粒长度分选，用于种子、精米分级。风筛比重组合清选机，利用物料颗粒在气流中的临界速度、颗粒形状、尺寸(厚度和宽度)、比重、表面状态等物理特性分选.用于粮食清理与分级、清除大中小轻杂质及灰尘。重力分离法(比重法)机械重力分离法是按比重进行分离，有吹气式和吸气式两种，一般均采用吹气式。它具有结构简单、定向吹风、促进籽粒分离的效果。复式清选机，接通电源，电机通过带传动带动风机轴上的减速槽轮大轮转动，鼓风机开始工作，同时减速槽轮小轮转动并通过带传动使偏心轴皮带轮转动，从而带动偏心轴上的偏心轴承体转动，通过固定在偏心轴承体与筛箱上的拉杆带动筛箱做往复振动，使机器进人工作状态。当物料喂到上筛导料板上时，在筛箱往复振动作用下，物料运动到上筛面上，小于筛孔直径(或宽度)的物料(吉有轻杂、小杂及尘土的粮食)下落到中筛面上，在物料下落过程中受到风机风力的作用，轻杂、碎半粒及不饱满籽粒等被吹到机器的尾部排出，同时也有一些风由上筛下面通过筛孔吹到上筛上面，使混在物料中的短秸秆、轻皮等杂质被吹到机器尾部而排出；而上筛面的重大杂(土块等)则在自身重力和筛箱往复运动的作用下移动到筛面较低端(机器尾部)排出机外。接通电源, 电机通过带传动带动风机轴上的减速槽轮大轮转动, 鼓风机开始工作, 从而达到清选的效果。比重清选机广泛应用于种子加工和农副产品处理行业，对谷物种子、林木种子、棉油种子等均有良好的精选效果，能剔除秕谷、芽谷、虫蛀、霉变、黑粉病及带颖壳的籽粒，几何尺寸小于 2mm 的草籽、沙粒、石子。土块等也能清除。精选后种子的千粒重、发芽率、净度、整齐度等均有显著提高，特别是经过基本清选后的小麦、玉米、水稻、棉花、高粱、豆类、油菜、蔬菜、油松、落叶松、侧柏、刺槐、云杉等种子，使用该机精选，效果更佳。 1.2.3 种子清选机发展沿革3第一代种子清选机第一代产品主要在上世纪 80 年代末到 90 年代中期使用，只具备风筛选的基本功能，并且生产效率不高，小时生产率在 3 吨以下，如我司的 5XZC-2A 型种子加工车，5XZC-3A 型种子加工车，5XZ-1 型比重精选机。第二代机型第二代机型是从上世纪 90 年代中期至 2003 年，国家政策向种业倾斜，投资力度加大，种子生产企业迅速发展，对种子加工机械提出了新的要求，这个时期的主要要求是：加大生产率同时增加功能，产量由 2-3 吨/小时向 5 吨/小时发展，其主要机型为 5XZC-5 型种子加工车，5XZC-5C 型种子加工车，即在第一代机型上加装了玉米脱粒机或小麦脱壳机，实现了一机多能。第三代机型第三代机型自 2003 年至 2006 年，随着国家政策及种业公司发展的要求，本时期的机型有了较大变化，其主要特点是：1.环保型开始占据主导地位2.生产率大，每小时 5-10 吨黑龙江八一农垦大学毕业论文- 4 -3.性能提高，采用专利技术被动轮使提升机破碎率大幅度降低（国家实测破碎率为万分之七）4.优化设计，如将小麦脱壳机上置，降低劳动强度，同时加装转换开关，不影响其他作物加工流程。如我司的 5XZC-5BXC 型种子加工车，5XZC-7.5BXC 型种子加工车等。第四代机型第四代机型采用一机多功能的组合技术，将分选，筛选，比重选等主要清选方式和除尘环保功能融为一体，一次加工即可达到较满意的结果。 是目前及今后种子收购加工中的主力机型，如 5XFZ-5 型复式精选机，5XFZ-7.5 型复式精选机，5XFZ-10 型复式精选机。主要特点：技术含量高：集风选，筛选（分级），比重选等功能为一体，电磁调速无极控制比重台频率，成品净度好，质量高。 综合性能居国内领先水平。大生产率：加工速度快，周期短，效率高，特别适合收购加工使用。适应性广：该机对小麦，玉米，水稻等颗粒壮物料均有良好的清选作用。绿色环 1、种子分选：根据种子物理性与机械运动相结合的原理，把种子中的异物和杂质分离出来的过程。分选的基本原理：1、根据种子外形尺寸进行分离4（1）按种子长度分离 用园窝眼流筒 5.0，4.75mm 分离短混合物 3540 转/分。（2）按种子厚度分离 长孔筛（人挤门缝） 小麦用 1.525mm 筛孔分离瘦小种子（3）按种子宽度分离 种子直立状态下通过因此筛面要有振动 2、利用空气动力学原理分离处于气流中的种子或杂物，除受本身重力外，还承受气流的作用力（压力） 。因受力不同，种子与夹杂物在气流中走向不同而分离。 3、其它分选法的原理（1）种子表面特性，如黄豆在斜面上分离出破碎与好种子。（2）按种子弹性分离 螺旋筛（3）按比重分离 泥水、盐水液体分离、动筛选机（轻种子、杂质处于悬浮状态） 。1.2.4 存在的问题从历年的国家监督抽查结果来看，大部分产品主要性能指标均能达到企业明示执行标准的要求，基本能满足用户需求。抽查中也反映出清选机产品目前存在的差距：首先，产品对物料的清选加工范围不大，大部分产品只适用于几种主要作物，如水稻、小麦、玉米、大豆等清选加工，对花卉、烟草、牧草种子、葵花种子等的清选效果不十分理想。其次，产品质量与国外产品相比，在原材料质量、加工工艺、企业加工能力、加工成套设备的配套性、新技术开发应用方面都存在一定差距。此外，企业的技术进步缓慢，产品与当前用户的多种需求(加工物料多样化、精细化)不相适应。2002 年第 4 季度国家监督抽查清选机，国家质检总局 2003 年 3 月 10 日公布了清选机的国家监督抽查结果：清选机产品抽样合格率为 58.3%，产品质量水平有待进一步提高,产品安全性问题较为突出。安全防护装置不规范，整体制造、装配质量不高，产品振动大，可靠性较低。如5XZ-1.0 和 5XZ-2.5 负压重力式清选机，由于能耗、噪音较大，振动不易平衡，操作不黑龙江八一农垦大学毕业论文- 5 -便，目前已逐步被淘汰。总的来说，我国现有的清选机普遍存在的问题：一是功能单一、适应性差；二是技术性能不稳定；三是产品零部件制造水平低、工艺设备落后，产品可靠性差；四是产品的安全性差，产品外观质量较差。因此，清选机不能很好地满足我国现阶段的实际需求。我国对粮食清选机械的研究、生产早在 50 年代就开始了，最早的产品是手动风车、溜筛，生产率低、清选效果不佳;60 年代的产品是电动扬场机，虽提高了生产效率，但清选效果仍不理想;70 年代开始了对粮食振动分选机、滚筒筛选机的研制;80 年代，我国清粮机械进入了新的发展阶段，在引进消化国外清选机械先进技术的基础上，研制出了具有一定先进水平的粮食清选加工机械，尤其是进入 90 年代，新技术、新产品、新工艺不断涌现，为粮食清选加工业的发展提供了技术保证。51.3 谷物清选机的发展趋势1.3.1 国外发展趋势从世界范围内看，随着生物技术、生产技术的提高，各种谷物的产量正不断增加。国外的清选机正依照本国的特点，向着大型化、机电一体化、智能化、更可靠、更安全的方向发展。一些发达国家不断将高、精、尖技术应用到农业机械上来，农业机械正向智能化方向发展。在设备的操作方便性方面，国外重力式清选机都设置了仪表，能直接显示调节数据，不停机集中控制，使其操作方便、灵敏，智能化加强。1.3.2 我国发展趋势我国的谷物清选机为了弥补自身不足，主要在基本结构装置上做了改进，使其向安全、利用率高、改善工作环境、降低劳动强度、提高工作效率、操作方便及智能化等方向发展。如对主要清选部件清选筛筛片、清筛机构、减振系统进行改进，对传动系统进行改进。当前的清选机有些采用双振动电机驱动，可改用两台型号规格完全相同的振动电机同步驱动。采用正压多联风机结构降低了噪音，风选效果好。采用封闭筛箱或全封闭钢架结构，以增强安全防护性。到目前为止，清选机大都采用手动控制，应逐步向自动控制系统转化。1.4 对粮食机械的改进思考随着粮食市场的开放及流通渠道的增多，也出现了粮食品种多、原粮混杂水分差异大、含杂种类多等间题，这势必增加粮食清选的困难。因此今后粮食清选机械应由单机向组合机方向发展:a.初清应采用风、筛、鼠笼组合机，达到大、中、小、轻杂及灰尘一次清理干净;b.改筛选为风、筛组合机，增加清选效果;c.选用新型、节能、低噪音风机;d.改比重去石机为袋鼠式组合去石机，实现多级去石;e.种子精选分级机械，应将风、筛、窝眼、比重单机优化组合成一台组合机，既简黑龙江八一农垦大学毕业论文- 6 -化了工艺又经济。f.当有更高要求的时候，应该根据所需的要求对机器进行设计，充分利用谷物的物理特性及不同的特征对种子进行清选。1.5 课题研究方案与可行性分析1.5. 1 设计方案平带清选机主要部件是清选带，带清选的特点是工作平稳，噪音小，能缓冲吸振，发挥清选机的比其他清选机的优点。该机零部件多采用型材焊接制造（包括机架和底座），托辊的支撑部位多为外球面轴承（有定的调心作用） ，具有整机构紧凑，工作性能稳定，可靠等特点。该机主要由底座，机架，传动部分，分粮器，整粒出料斗，驱动滚筒，回转式摩擦分离器，防护罩等部分组成。（1）底座：主要由槽钢焊接而成，四角分别有四个调节丝杠，中间有主电机固定槽钢。（2）机架：主要由角钢焊接而成，左侧角钢倾角为五度，右侧角钢倾角为八度。 图 3 倒粮板 图 4 框架（3）传动部分：整机传动部分由减速电机驱动。电机带轮通过窄 V 带和链条依次带动相互串联的一二三四五六轴旋转(如图 5)。 图 5 传动部分示意图-（4）分粮器：由板材成型焊合而成，物料从喂入斗分别由六个排粮辊排到选料带上，六个排粮辊由微型电机通过链条驱动，不仅使六层选料带的喂入量大小一致，而且实现了六层选料带的喂入量同步调节（如图 6） 。黑龙江八一农垦大学毕业论文- 7 - 图 6 分粮板 图 7 清选带（5）整粒出料口：由板材压型焊合加工而成，物料由上而下，分别经过两个独立的通道，最后流入接袋装置如图。（6）碎半粒出料口：由板材成型装配而成，下设接袋装置。（7）回转式摩擦分离器包括驱动滚筒（由管材及轴体焊合而成） 、被动滚筒（由管材及轴体焊合而成） 、托辊（由滚筒，轴头及轴承组合而成，用来阻止选料带跑偏，并使其张紧作用）选料带（为 2mm 厚的尼龙环形输送带，套在驱动和被动滚筒上）如图7。（8）挡料框架：由橡胶件和板材件装配而成，它起着限制物料运动方向并使物料均匀分布于选料带上的作用。（9）防护罩：由钢板网和板材焊合而成，固定于机架传动面上。1.5.2 可行性分析平带清选机有一定的倾角，清选大豆时我们利用的是谷粒的表面特性进行分离，根据种子的形状，表面光滑和粗糙程度的不同将其分离。在上下两辊轴间张以选料带，与水平面成一定的倾角，使选料带作纵向向上运动。如将混合物放到布带上，则表面光滑的籽粒，将由选料带上滑下。而表面粗糙，摩擦系数大的籽粒，将被绒布带带到上方，由顶部落到机后，使二者分离。底座用来固定和调节机架，使机架随所选物料的自有滚动特性具有一个定型角。 机架用来固定驱动轴和被动轴，使选料带能绕驱动轴和被动轴旋转，机架本身有一定的倾角，左 5 度，右 8 度，前 2.5 度，后 7.4 度。当物料由喂入斗到达选料带上时，随带的向后移动而移动。由于选料带随机架也有相应的定型角，因而整个带面形成一扭转曲面，当物料随这一曲面运动时，其中整粒的，圆度好的物料还产生向下，向左的移动，最后流入机器左侧的整粒出料斗中收集起来，而碎半粒的物料易于带面接触形成面接触，不滚动，而随选料带继续向后移动，直到汇入机器后部的碎半籽粒出料斗中收集起来。由此使整粒和半碎粒分离如图 8。 黑龙江八一农垦大学毕业论文- 8 -圆粒椭圆粒杂质 图 8 可行性示意图当机架本身定型角不能满足对籽粒运动特性时，可以通过调节丝杠来使其满足物料的运动特性，从而使物料达到净度要求。1.5.3 课题设计的条件（1）配套电机a)主电机型号：XWD2.2-4-1/11功率：2.2KW转数：134r/minb)分粮器电机型号：140YCJT370功率：370W转数：0-50r/min (2)带选台面：带长：4000mm带宽：1000mm分选面积：0.93mX6倾角：左 5 度，右 8 度，前 2.5 后 7.5带速：1.47 m/s（3）生产率：5T/h（4）获选率：大于 98%；（5）选后净度：99%以上2 工艺流程如图 9 所示，物料由喂入斗 A 根据该机分选能力，分别流到六层选料带上，于是物料便根据外部形状的差异，进行分离，整粒物料流向机体左侧的整粒出料斗 B 收集黑龙江八一农垦大学毕业论文- 9 -起来，半碎粒物料流向机体后部的半碎料斗 C 收集起来。不规则粒进入料斗 D 收集。图 9 工艺流程图3 清选机总体结构方案确定3.1 清选机清选的类型与特点随着农业生产的发展，对种子精度的要求也不断的提高，高质量的种子时高产高收的重要途径，而种子清选的目的就是要挑选那些生物学特性优异的籽粒作为播种材料。目前，种子清选的方法有常规清选法和电离的方法。常规清选的方法是利用种子的几何尺寸，空气动力特性及比重等机械物理特性进行清选。5XD2. 0 带式精选分级机采用电控、电振给料, 多层三维空间倾角分选带精选, 振动平面分级筛分级原理, 将初清后的球形种子分选成圆粒、椭圆粒及半粒, 并除去杂质, 再将圆粒种子分成大、中、小粒3 级。简述了该机的工作原理、主要技术参数和主要部件的设计。用原有的风选、筛选、重力选清选机清选豆种, 不能很好地保证其圆度均匀一致。本设计研制的5XD2. 0 带式精选机较好地解决了豆种圆度和籽粒大小一致的问题 。63.2 结构及工作原理该机主要由机架、喂料斗、电磁振动给料器、回转摩擦分离器、传动部分、整粒料斗、碎半粒料斗、椭圆粒料斗、倾角调整机构、电控装置等部分组成,初清的大豆种子经提升机进入喂入斗,通过喂料管、电磁振动给料器分别流到各层分选带的低处(分选带为立体斜面, 右高左低、前高后低)。由于圆度好的种子(整粒)与半粒、椭圆粒及杂质在分选带上的摩擦力不同, 在随分选带向前移动时的轨迹发生变化。其中圆度好的种子在分选带上形成扇面,均布向右和相对分选带向后滚动, 落入机器侧的整粒料斗后, 按物料圆度分为圆粒、椭圆; 半碎粒形成接触不滚动, 随带一直移动到机器前部的碎半粒料斗中; 椭圆粒按照自己的运动轨迹随带移动落入右上角椭圆粒料斗内。带式清选机使用范围广，可配备不同的电机完成不同的工作量。如配备可调速电机黑龙江八一农垦大学毕业论文- 10 -可以增加加工谷物的种类。3.3 主要部件的设计主要部件的设计3.3.1 清选带的设计清选带是平带清选机的主要部件, 其质量与性能的好坏直接影响着分选质量。对分选带的设计要求是环形带, 橡胶线性结构; 耐低温, 在- 30能正常工作; 带面平整，表面粗糙尤如网状; 对带的弹性及韧性有一定要求。经过试验, 设计出了特殊的环形橡胶带,并对橡胶带的定位问题进行了独特的研究。经生产考核, 达到了设计要求, 分选效果理想, 能在- 30的严寒天气下正常作业。3.3.2 回转带整体倾角调整机构的设计回转带整体倾角是带选机的关键参数。倾角应能根据分选物料的种类、生产率及一些其它因素随时进行调整。本设计的带面是具有三维空间的扭曲面, 采用此种带可提高分选质量和生产率, 但给整体倾角的调整带来麻烦。设计时巧妙地借助了中间机架, 把两个方向的倾角分解为上、下机架分别与中间机架的相对角度变化, 使每带之间的相对角度一致, 各带角度变化与机架整体角度变化一致。两个方向的角度通过4 根螺杆调整,结构简单, 调整方便、直观, 可靠性好。回转带与水平面的倾角的确定回转带与水平面的倾角应该大于光滑籽粒的摩擦角使光滑的籽粒在带上滚动，而小于表面粗糙的杂质的倾角。设两种物质与带的摩擦系数分别为f1、f2.则回转带与水平面的倾角a由下式（1）确定121tan()2ff （1）1f取 7.12 2f取 7.98 解得=7.505回转带的线速度可按下式（2）估算 （2）222 sin()cosgv：杂质与带的摩擦角2X；籽粒喂入到滚轮的距离a；带的倾角g：重力加速度带入数据得 v=1.47黑龙江八一农垦大学毕业论文- 11 -3.3.3 球轴承的选择带座外球面轴承 UCP207。托辊在不在同一平面的轴承座上。不能使用普通的深沟球轴承，不能调心，并且安装精度要求高，调试复杂。机器在运转过程中容易卡死，造成不良后果。根据工作特点选用带座外球面轴承。 该轴承的特点是可以承受径向载荷也可以承受轴向载荷，使用于旋转方向变化的场合，具有一定的调心作用。依据条件选择型号为 UCP207。结构为轴承外圈带有轴承座，轴承内圈靠顶丝偏心套，紧定套等于轴紧固。外圈外滚道为球面 ，内圈加亮。如下图10 图 10 带座外球面轴承 UCP207带座外球面球轴承 带座外球面球轴承由两面带密封的外球面球轴承和铸造的（或钢板冲压的）轴承座组成。外球面球轴承的内部结构与深沟球轴承相同，但此种轴承的内圈宽于外圈.外圈具有截球形外表面，与轴承座的凹球面相配能自动调心。通常此种轴承的内孔与轴之间有间隙，用顶丝，偏心套或紧定套将轴承内圈固定在轴上，并随轴一起转动。带座轴承结构紧凑，装卸方便。黑龙江八一农垦大学毕业论文- 12 -4 设计计算4.14.1 传动形式和传动装置传动形式和传动装置电动机的选择如表一 表一 电动机的选择满载时型号额定功率p/Kw转速n/(r/min)电流/A(380V)效率功率最大转矩/额定转矩质量/kg/%因数XWD2.2-4-1/112.2Kw134r/min5.680.50.742.7140YCJT3700.37Kw0-50r/min3.482.30.781.9主电动机为交流电 XWD2.2-4-1 额定功率 2.2KW 。转速 134 转每分钟。传动比及传动方案综合农业机械的精度，成本、加工、结构简单、发挥带清选的优点，及工作环境的。选择带传动和链传动的组合。其传动特点带传动靠摩擦力工作传动平稳可靠噪音小。因传递相同的功率，转速较高，高转矩，使带传动尺寸小，减小空间布置在高速级。链传动靠啮合传动，传动可靠，并能传动大功率，适应恶劣的工作环境，因有冲击布置在低速级。传动比的确定 （4）121001.3134iii总带传动的转动比为 1.3 链传动为平行传动 i=14.2 选料带的选择选料带是输送带的一种特殊形式，可以广泛应用于冶金、煤炭、交通、电力、建材、化工、粮食、机械等行业，对于不同类型的输送带而言，受到温度、湿度、腐蚀性、易燃、易爆等工作环境的影响，本设计输送的物品是粮食产品中的豆类产品，同时工作地点大都在北方，受到北方环境的制约现象很严重 。经过查表二7黑龙江八一农垦大学毕业论文- 13 -清选带的选择表二种类抗拉体强度/（N/mm.层）输送带宽度/mm40050065080010001200140016001800帆布带CC-56+NN-100+NN-150+NN-200+NN-250+尼龙带NN-300+_EP-100+EP-200+聚酯带EP-300+St630+St800+St1000+钢绳带St1250+注：黑框中的+表示目前应用范围。根据图表及东北地区的气候特征可以选用 NN-150 尼龙环形输送带，厚度 2mm。4.3 传动滚筒传动滚筒传动滚筒的直径与长度符合GB/T990-1991 带式输送机滚筒基本参数与尺寸的规定，见表三如下：传动滚筒基本参数与尺寸表三带宽400650100012001400160018002000直径32+38+45+54+80+注:黑框内部分已有图纸。选择带宽 1000mm，滚筒直径 80mm。被动滚筒按承载能力分为轻型、中型、重型三种，滚筒结构与带宽同直径传动，滚筒相同。4.4 输送能力和清选带宽度的确定输送能力和清选带宽度的确定为了保证正常清选条件下部撒料，清选带上允许的最大物料的橫截面积 S 按式计算：黑龙江八一农垦大学毕业论文- 14 -S= （5）6cos)(tglbl其中式中 b-清选带可用宽度，m,按以下原则计算， B2m 时，b=0.9B-0.05ml中间辊长度，m,对于一辊、二辊的托辊组，l=0-物料的运行堆积角查表四：清选带上物料的最大截面积 S 表四输送带宽度托辊槽角运行堆积角500650800100012001400000000050.230.420.651.051.552.13100.470.841.322.123.124.30150.711.282.003.234.746.54200.971.742.724.386.448.880251.242.223.495.628.2513.3801.432.664.166.8610.0214.0251.633.024.727.7611.3515.85101.843.395.308.6812.7017.70152.053.765.899.6314.0919.61202.274.166.5110.6215.5421.6130252.514.587.1711.6717.1023.7501.623.004.697.7211.2815.7751.813.345.228.5712.5417.49102.013.695.779.4413.8119.24152.214.046.3310.3815.1221.05202.424.426.9211.2716.5022.9435252.654.827.5412.2717.9723.54选定托辊槽角，运行堆积角度，b=0.9-0.05=0.85m,=8 度。0505. 7解得S=0.93，符合设计要求。2m maxs4.54.5 清选能力清选能力已知带宽，按式子计算清选能力：=Svk （6）VI= （7）mISvk黑龙江八一农垦大学毕业论文- 15 -Q=3.6=3.6 （8）VISvk式中，v-带速，m/sk-倾斜清选机面积折减系数，按式（即 GB/T171191991 之式计算或按表查取。 （9）)1 (111kSSk式中 -上部截面的减小系数。1k1s如果被清选的是经过筛分的中等粒度的物料，清选带在理想状态下运行，=1k （10）222cos1coscos式中-清选机在运行方向上的倾斜角。-被清选物料的运行堆积角。由式子可以看出，当=0 时，上部截面积不存在，只有下部截面积在起作用，倾角1s与清选机面积折减系数表五。倾角与清选机面积折减系数表五倾角24681012141.000.990.980.98.0.970.950.93由式子可以看出，当=0 时，=1。清选带在清选粮食时的带速要求在 0.250.5m/s 之间，我们选择的数据是 0.33m/s。是被清选散状物料的堆积密度，这里我们选择=,解得 Q=2.0t/h.3/125. 0mkg4.6 圆周驱动力圆周驱动力传动滚筒上所需圆周驱动力为清选机所有阻力之和，可用式子计算如下：UF= （11）UFSSSNHFFFFF21 8式中 -主要阻力，N；HF-附加阻力，N；NF黑龙江八一农垦大学毕业论文- 16 -特种主要阻力，N;1SF-特种附加阻力，N；2SF-倾斜阻力，N。SF五种阻力中，、是所有清选机都有的，其它三类阻力，根据清选机侧型及附件装HFNF设情况决定，由设计者选择。4.6.1 主要阻力主要阻力清选带的主要阻力是物料及清选带移动和承载分支及回程分支托辊旋转所产生HF阻力之和，可以用式子计算如下：= （12）HFcos2GBRUROqqqqfLg式中 f-模拟摩擦系数，根据工作条件及制造安装水平决定，一般可按表查取。对于重要的输送机，建议仔细阅读国家标准 GB/T171191999 中 5.1.3 节后重选择。参照表六工作环境与模拟摩擦系数表六L-清选的长度，m.g-重力加速度，g=9.81102sm2sm-承载分支托辊组每米长度旋转部分重量，kg/m，用式子计算如下；ROq =01GROq1G-承载分支每组托辊旋转部分重量，kg,从表中查取-承载分支托辊间距，m;0RUq-回程分支托辊每米长度旋转部分重量，承载分支托辊间距，m;用式子计算；工作条件f工作环境良好，制造、安装良好，带速低，物料内摩擦系数中等0.020按标准设计，制造、调整好，物料内摩擦系数中等0.022水平、向上倾斜及向下倾斜的电动工况多尘，低温，过载，高带速，安装不良，托辊质量差，物料内摩擦大0.0230.03向下倾斜设计、制造正常，处于发电工况时0.0120.016黑龙江八一农垦大学毕业论文- 17 -=UG2RUq其中 -回程分支每组托辊旋转部分重量，kg,从表中查取2G-回程分支托辊间距，m;U-每米长度清选带质量，kg/m，初始计算时可凭经验取值，计算完成时，如发现实Bq际选用的值与初始值有较大的出入时，应按实际值重新计算；Bq-每米长度清选物料的质量，kg/m，按式计算：Gq=GqvIVvImvQ6 . 3-清选机倾角。选择 f=0.020,L=1m,g=10m/,2s0, 0RURUqq7 . 4Gq505. 7解得=294NHF4.6.2. 附加阻力附加阻力输送附加阻力包括加料段加速和清选带间的惯性阻力及摩擦阻力，加料段加NFbAF速物料和导料槽两侧栏板间的摩擦阻力，清选带绕过滚筒的弯曲阻力和除传动滚fF1F筒外的被动滚筒的轴承阻力四部份，可用式子计算如下：iF=+ + （14）NFbAFfF 2121111iFiFiiN式中-传送带绕过滚筒的次数；1N-传动滚筒的个数。2N四种附加阻力，按表七中的公式进行计算。附加阻力计算表七代号阻力形式单位bAF在加料和加速段清选物料和清选带间的惯性阻力及摩擦阻力=bAF0vvIVNfF在加速段被清选物料和倒料板间的 摩擦阻力N黑龙江八一农垦大学毕业论文- 18 -=fF10222bvvlIvbg1F清选带绕经滚筒的缠绕力=9B(140+0.01)1FBFDdNiF滚筒轴承阻力（传动滚筒不计算）=0.005iFDd0FN1b导料栏板间的宽度mD滚筒直径md清选带厚度m0d轴承内径mF滚筒上清选带的平均张力NrF作用于滚筒上清选带两边的张力和滚筒旋转部分所受重力的向量和Nminbl加速段长度 1202min2gvvlbm0v在清选带运行方向上物料的清选速度分量m/s10.50.7，物料与清选带间的摩擦系数120.50.7，物料与导料栏板间的摩擦系数1=173NNF4.6.3 主要主要特种阻力主要特种阻力包括托辊前倾的摩擦阻力和被清选物料与导料槽栏板间的摩擦阻力1SFF两部分，按式子计算：1gF=+ （15）1SFF1gF=g （16）rF0LBqsincoscos黑龙江八一农垦大学毕业论文- 19 -= （17）1gF21222bvglIV-托辊和清选带间的摩擦系数，一般取为 0.30.40-装有托辊的清选机的长度，m.L-托辊倾角度，也可全部取为031l-导料槽栏板长度，m.-导料槽栏板宽度，m.1b-物料与导料栏板间的摩擦系数，一般取为 0.50.7。2=+=304N1SFF1gF4.6.44.6.4 附加特种阻力附加特种阻力附加特种阻力包括清选带清扫器摩擦阻力和犁式卸料器的阻力，因为 5XD-2.0 型带式清选机上没有设计这两种装置，所以附加特种阻力可以省略不计。4.6.5 倾斜阻力倾斜阻力按以下式子进行计算： （18）HgqFGSt.H- 清选机受料点与卸料点间的高度差，m：HgqFGSt.=121.6N 4.6.6 清选带张力清选带张力在整个长度上是变化的，影响因素很多，为保证清选机的正常工作，清选带张力必须满足以下两个条件：1、在任何负载的情况下，作用在清选带上的张力应使得全部传动滚筒上的圆周力是通过摩擦传递到清选带上，而清选带与滚筒间应该保证不打滑；2、作用在清选带上的张力应足够的大，使清选带在两组托辊间的垂度小于一定的值。黑龙江八一农垦大学毕业论文- 20 -4.74.7 清选带不打滑的条件清选带不打滑的条件圆周驱动力通过摩擦传递到清选带上，为保证清选带工作时不打滑，需要在回UF程带上保持最小张力，按欧拉式子进行计算：min2F （19）11maxmin2pUeFF式中 -清选机满载启动或制动时出现的最大圆周驱动力，启动时=，maxUFmaxUFUAFK启动系数=1.31.7AK-传动滚筒与清选带间的摩擦系数，见表八如下：传动滚筒与清选带间的摩擦系数表八滚筒覆盖面运行条件光滑裸露的钢滚筒带人字形沟槽的橡胶覆盖面带人字形沟槽的聚氨酯覆盖面带人字形沟槽的陶瓷覆盖面干态运行0.350.400.40.450.350.400.400.45清洁潮湿运行0.100.350.350.350.40污浊湿态运行0.050.100.250.300.200.35-清选带在所有传动滚筒上的包围角，rad.其值根据几何条件确定，一般单滚筒驱动取 3.33.7，折合=190210，双滚筒驱动取 7.7，折合=400。-欧拉系数，见表九如下：pe欧拉系数表九围包角摩擦系数0.050.100.150.200.250.300.350.400.450.501701.161.351.561.812.102.442.823.283.804.411751.171.361.581.842.152.502.913.393.954.601801.171.371.601.882.202.563.003.514.124.82黑龙江八一农垦大学毕业论文- 21 -1901.181.391.641.942.292.703.183.754.445.251951.191411.671.972.342.783.293.904.625.482001.191.421.692.012.402.853.404.044.825.732101.201.441.732.082.503.003.604.325.206.23min2F376.4N4.84.8 清选带下垂度校核清选带下垂度校核为了限制清选带在两组托辊的下垂度，作用在清选带上任意一点的最小张力，minF按以下式子进行计算：承载分支 （20）admGBahgqqF80min回程分支 （21）admBuahgqaF8min式中 -允许最大垂度，一般0.01；admah-承载上托辊间距（最小张力处）0a-回程下托辊间距（最小张力处）ua4.94.9 特性点张力计算特性点张力计算为了确定清选带作用于各个传动滚筒的张合力，拉紧装置拉紧力和凸凹弧起始点张力等特性点张力，需要按逐点张力计算法，进行各特性点张力计算。4.9.1 逐点张力计算通式逐点张力计算通式已知清选带第 i-1 点张力为 时，沿清选带方向上第 i-1 点的张力值为：1iSiS=+ iS1iSiF式中 式中-i 至 i-1 点之间个阻力的和。iF根据公式可导出的计算通式为：iS黑龙江八一农垦大学毕业论文- 22 -=+ （22）iS1iSstiisisNiHiFFFFF219实际上只能是包括括号中这些阻力的一部分。而究竟包括哪些阻力，则需要具体分析。iF为了简化计算，清选带经过被动滚筒的弯曲阻力和被动滚筒轴承之和 W 可用式子1FtF计算如下：W= （23）11iSK 10 式中 -被动滚筒趋入点张力，N。1iS-被动滚筒阻力系数；时，为 1.02；时，为 1.03；时，为K45901801.04。为清选带在被动滚筒上的包围角。在顺序计算各点张力时，式子也可以表示为：=iSK1iS式中 -被动滚筒奔离点张力。iS4.104.10 滚筒合力滚筒合力传动滚筒的合力 （24）min2max2FFFn各被动滚筒合力，根据各类侧型清选机被动滚筒所处的位置分别确定。为了减少被动滚筒品种，一般相同直径的被动滚筒总是取为完全一样的型号。5 带轮和链轮的设计5.1 带轮的设计（1）确定计算功率caP根据电机的型号为 XWD2.241/11，额定功率 P=2.2kW，转速 n=134r/min 传动比i=1.3,一天运转时间小于 10 小时。由机械设计手册第 4 版查得工作情况系数 =1.1，故AK=1.1 2.2=2.42KWcaPPKA黑龙江八一农垦大学毕业论文- 23 -（2） 选取窄 V 带带型根据，n 查表确定选用 SPZ 型。caP（3）确定带轮的基准直径由表取主动带轮基准直径1dd=210mm。根据式子可知，从动轮基准直径=270mm1221ddddnni2dd查表取=265mm2dd按式子计算带的速度 =1.47m/s35m/s （25）1000601ndvd10006013421014. 3带的速度合适。（4）确定窄 V 带的基准长度和传动中心距根据 0.7（+）5 .5718012adddd148120主动轮上的包角合适。（6） 计算窄 V 带的根数 Z根据式子 Z= （26）LcaKKPPP00由 n=134r/min,=210mm,i=1.38 查表可知1dd=1.6kW0P=0.23kW0P又查表得=0.89，=0.96，则KLKZ=2.24/1.83 0.89 0.96=1.55黑龙江八一农垦大学毕业论文- 24 -取 Z=2 根（7） 计算预紧力0F根据公式 （27）2015 . 2500qvKvzPFca查表可知 q=0.07kg/m,故N=741N2047. 107. 0189. 05 . 2247. 142. 2500F计算作用在轴上的压轴力由式子可得2sin210ZFFp=1424.6N NFp2148sin74122（9）带轮结构设计（见装配总图）5.2 链轮结构的设计采用滚子链传动，设计如下：（1） 选择链轮齿数、1Z2Z假定链速 v=0.63m/s,由查表选取小链轮齿数=15，从动轮齿数=i=1 15=151Z2Z1Z（2） 计算功率caP由查表查得工作情况系数=1，故AK=P=1 2.2=2.2KWcaPAK（3） 确定链条链节数pL初定中心距=5p，则链节数为0a=252120210222zzapzzpaLp02151552pp（4） 确定链条的节距 p按小链轮转速估计，链工作在功率曲线顶点左侧时，可能出现链板疲劳破坏。由表查得黑龙江八一农垦大学毕业论文- 25 -小链轮齿数系数=0.77，=0.70；选取单排链，由表查得多排ZK08. 1119 z26. 0100pLLK链系数，故得所需传递的功率为1pK=3.71kWpLZcaKKKPP 0170. 077. 02 . 2根据小链轮转速及功率 ，由图选链号为 24A 单排链。同时也证明原估计链工作在额定功率曲线顶点左侧是正确的。由表查得链节距 P=38.10(5) 确定链长 L 及中心距 a =0.953m （28）100010.38251000pLLP=190.52122212128224ZZZZLLpappzz中心距减小量=0.380.76mmaa004. 0002. 0实际中心距=190.12189.74mmaaa取=190mma（6）验算链速 （29）smpZnv/66. 110006010.381517410006011与原假设相符。（7）验算小链轮毂孔kd由表查得小链轮毂孔许用最大直径。大于轴径 D=35mm,故合适。mmdk39max（8） 作用在轴上的压轴力 （30）eFppFKF 有效圆周力NvpFe133066. 12 . 210001000按水平布置取压轴力系数，故15. 1FpKNFp1530133015. 1查机械设计手册可知滚子外径mmdr23.22排距mmpt44.45黑龙江八一农垦大学毕业论文- 26 -分度圆直径=130mmdzp180sin齿顶圆直径8 .1464 .1356 . 1125. 1maxminrraaadpzddpdddd选择mm140ad齿根圆直径=107.77mmrfddd6 使用和调整1 技术状态的检查新到的机器应检查各部松动螺栓，变形及损坏的机件和各润滑点，做到整机的完整性。2 作业场地的定位 该机应尽量 选择室内作业，作业前将机架下的两个支腿放下，并调整支腿的丝杠使机座处于水平位置。净粮出口端位置应能安放输出及提升设备，