毕业设计（论文）-小型移动式无泄漏微波干燥机.doc

农业工程学院毕业设计说明书小型移动式无泄漏微波干燥机摘要此次设计的是小型移动式无泄漏微波干燥机，设计的主要内容为方案的选择与确定，主要结构的设计，具体尺寸的计算以及干燥工艺的分析和选择。主要设计的结构包括干燥室、进风装置、排风装置、排料装置、螺旋输送器、传动系统和行走装置。该干燥机的设计方案是通过查阅相关资料以及做出各方案的结构简图，通过比较确定的。主要部件的结构与尺寸是在方案确定后根据设备各参数和具体工作要求确定的。微波干燥机的主要组成部分有波发生器、波导装置、微波干燥器、排湿冷却装置、传动系统、控制系统与安全保护系统等部分,其核心部件就是微波发生器和波导装置。此设备的特点是能够防止微波泄漏和能够被牵引行走。小型微波干燥机每天(24小时)可以干燥两吨多粮食。主要针对农村地区从事农业生产，它的其结构简单，制造成本低，所以能够使广大消费者接受。关键词：微波，干燥，无泄漏，可移动，干燥装置目录摘要1第一章绪论51.1研究小型移动式无泄漏微波干燥机的目的与意义51.2微波干燥的基本原理61.3微波干燥的特点71.4微波干燥系统81.5国内外同类研究的概况91.6移动式无泄漏微波干燥机的发展前景10第二章设计方案的确定122.1微波干燥机方案的选择122.2干燥速度的计算142.3干燥工艺路线的确定152.4干燥机提升机方案的选择152.5小型移动式微波干燥机的工作过程16第三章各部件的尺寸确定与相关计算183.1干燥设备主要零件183.1.1干燥室与进风装置183.1.2进料口与出料口193.1.2机架尺寸的确定213.1.2设备的总高度213.2螺旋输送器各个参数的确定223.2.1 螺旋叶片直径以及螺旋轴转速计算223.2.2 螺旋螺距的确定253.2.3 螺旋轴直径的确定253.2.4 螺旋叶片的确定263.2.5 螺旋输送机外壳的设计273.2.6 螺旋输送机功率计算283.3技术经济指标的相关计算29第四章主要部件的校核304.1底盘车梁的校核30第五章结论32参考文献34致谢36第一章 绪论移动式微波干燥机以电力为能源，较为清洁无污染，生产成本也较低。可以随工作地点的转换进行机动，因为体积小且较灵活所以能够适应我国大部分农村地区。1.1研究小型移动式无泄漏微波干燥机的目的与意义在当今的社会科技在不断的进步，人们的生活水品也因此得以不断提高。然而粮食是关乎国民命脉的物质基础，人们参与的所有社会活动都要在解决温饱的前提下进行，所以保证粮食的安全就变得至关重要了。但是直到今天粮食安全仍然受到众多因素的威胁，其中一个主要因素就是因潮湿引起的霉变，因此发展粮食干燥设备势在必行。虽然现在市场中有众多的粮食干燥设备，但是并没有特别针对缺少煤炭燃气但电力丰富的偏远农村地区的，即使有一些干燥设备也都是以煤等污染性较强的原料作为能源，不仅工作效率低而且对环境的危害也较大。而且与常规热风炉或锅炉加热干燥存在有对产品和环境的污染、安全隐患、设备锈蚀、维护费用高、使用寿命短、工作温度难以控制、操作环境恶劣等问题相比。微波干燥设备可以够轻松避免上述所出现问题，而且小型微波干燥机能量转换的效率非常之高，且很容易的使用自动化控制，这类设备一般体积较小不占地方开机和停机都很方便，温度控制比较精确。另方面微波干燥不会出现像传统干燥那样的生锈和腐蚀的问题比较适合大多数农作物产品的干燥。市场中采用微波干燥的设备大多或多或少的存在微波泄露问题，对人员可能会造成一定的危害。主要表现为对人体皮肤的灼伤，诉头晕、疲倦、头昏、健忘等症。因此防止微波泄漏也是此次设计的一项主要技术任务。微波泄漏的防护势在必行，伴随着现今快速发展的微波干燥技术，无泄漏微波干燥装置在市场竞争中必然会表现出巨大的潜力。所设在设计小型无泄漏干燥机时采用了独特的全封闭微波屏蔽技术，能够很好的解决微波泄漏问题，最大程度的保护操作人员的安全。所以小型移动式无泄漏微波干燥机所具有的一系列优点必然能够在干燥领域得到广泛的应用。1.2微波干燥的基本原理微波是一种波长很短的电磁波，一般范围是一毫米到一米。微波的频率范围从300MHZ到300KMHZ。其干燥的本质是一种依靠微波介质加热的干燥。微波加热干燥的基本原理是利用微波产生了快速变化的电场是物体当中的分子在电场力作用下高速运动摩擦产热，把微波的能量直接转遍成为介质热能，微波被物体吸收后，物体自生产生热，加热从物体里外同时开始，不一样的物质吸收微波的能力也不一样，这是因为物质的介质耗损。水就比较特别它的吸收能力非常好高于其他物质，所以大部分含水的物质基本都能干燥，它干燥的不但快而且均匀效果非常的好。我们都知道所有的分子都在做布朗运动，这种运动是杂乱无章的运动，水分子如果被放到微波场里面，因为水分子有极性就会收到电场力的作用快速的运动，从而摩擦生热。所以可以说微波加热有一定的选择性，介质吸收的功率与电场强度和电源频率的关系式为：Pa=59fE2tan10-12 (1-1)式中Pa表示单位体积介质在微波场内的微波功率， E 表示电场强度的有效值， tan表示介质的损耗角正切值，表示介质的介电常数，f表示频率。依靠微波加热干燥这种方法从本质上改变了传统的加热干燥水分迁移的梯度方向，所以微波加热干燥有它特别的干燥原理。因为水是物料当中介质损耗极大的一种成分，它是最能吸收微波的能量变成热量的，因此水分的温度升高和汽化是在全部物料中一块进行的。由于在物体的外面水分蒸发使温度大幅度下降，导致物体里面的温度稍微高于外面，这时在物体的里面因为温度升高所以水分汽化变成蒸汽，物料里外的压力就变得不一样了。假如物体刚开始的含水率高，物体里面的压力升高的很快，水分就会在这个压力差的作用下不断的向外排。刚开始水含的越多，因为压力差水排的就越快，这个就像个泵似的吧水往物体的表面吸，使干燥速度提升不少。所以我们知道啦，微波干燥当中里外的温差、热量的传递还有压力差方向都是一样的，所以改善了谁从物料排出来的条件，必须要比传统干燥好。在另一方面以为水的迁移压力的原因，决定了水是从物体的内部往外排，对于全部的物体来说是物体的芯先干，这就很好的解决一个传统干燥中的问题，那就是常常因为固体的表面先干表面板结硬化里面的水不容易排出来。1.3微波干燥的特点微波干燥很适合高含水的物质，也很适合很多的沿类药物还有有机溶剂的干燥。化学类的比如二氧化锰、氧化铝，以及药物灰黄霉素、四环素等。有些很容易燃烧和爆炸或者易分解不好控温的物料，使用微波干燥可谓不二的选择。 1、干燥速度非常快，干燥时间短。传统方法的干燥水分从百分十下降到百分之一要用十几个小时，换成微波干燥十几分钟就能完成了；传统方法水分从百分之五下降到百分之一要用六七个小时，换成微波干燥不超过十分钟；要是水分从百分之二三十用传统方法干燥到百分之一要二十多个小时，而微波二十几分钟搞定。传统的干燥热量损失到环境和设备上的很多导致效率不高。微波就不一样了它直接对物料中的水加热能俩损失的很少，不存在上面分析的问题，所以效率是很高的。干燥设备开开就能功过也没用传统机器的热惯性,使用起来方便简单功率还能都随便调，传输的速度也能从0调节。 2、保持物料原色，干燥均匀，产品质量好。与传统方法相比它是让物体自己发热，家人更加的均匀了速度也快了不少。对于有些物质干燥的时候表面容易硬化微波干燥就是更好的选择了。 3、流水线作业，操作环境好。相比传统方法微波干燥既不要锅炉管道也不要煤炭车辆，他只需要电就能工作。 4、选择性加热干燥。其加热与物料自身关系很大介电常数大的容易被加热。水有比一般物质都要大的介电常数，所以加热时能大量的吸收热量加快了水分的蒸发，提高了能量的利用效率。 5、热效率高。因为微波使物料自身发热，热量来源自物料内部损失很少所以热效率很高，可以高至百分之八十左右。6、反应灵敏。干燥机器开机后短时间就能工作。其设备所占的空间很小噪声也很小，仅仅两三个人就可以开动整套的设备。同样也能与其他设备一起组合形成生产线，提高生产效率。微波干燥也有其缺点，首先微波干燥的费用比较高。再者，泄露的微波对人是有伤害的，特别是对于人体的睾丸和眼睛，所以必须加强防护措施。1.4微波干燥系统根据微波干燥的基本原理，微波干燥系统主要由控制系统、发生器、波导、微波干燥器、排湿冷却装置、传动系统、以及安全保护系统等部分组成如图微波发生器波导干燥器排湿冷却装置控制系统传动系统图1-1 微波干燥系统组成示意图微波发生器是干燥设备的核心，它的作用就是产生微波；至于博导装置顾名思义就是传导微波的了；干燥器也叫干燥室是让物料吸收微波的地方，在这个地方微波能量就会变成物料的内能，物体里面的水分被蒸发达到干燥的目的；排湿冷却装置的作用就是其一排除水蒸气加速蒸发其二就是冷却物料防止因为温度过高破坏物料。1.5国内外同类研究的概况微波真空干燥技术的研究开始于上世纪的七八十年代，最开始主要有英国，美国，等一些发达国家微波干燥的奇缘就要追溯到上世纪的四十年代，但是他的大量被应用要发生的晚二十年。其发展在后来他别的迅速因为其有独特的优势。外国在很多方面都使用包括轻工业，药业，食品加工，农业，化工等。微波可以对蚕丝棉麻，茶叶，油料粮食等所有含水产品进行干燥，因为其对水有选择性的加热。在上世纪七十年代之后外国对微波干燥的应用规模仍然在不断的加，最显著的表现在加工食品这个行业，其中比较典型的死美国的几家公司。希腊采用了三十千瓦的微博干燥设被来干燥馅饼。意大利为了为其面条杀菌发明了一种一百二十千瓦的微波干燥机产量能达到五百公斤每小时，并且面条的口感和味道会变得更好。在日本我们大家都知道的东芝也有相关的研究，东芝公司研究的微波干燥机在生产中主要用在一些面食的杀菌。在欧洲的很多过家都使用微波杀菌，主要用在面包的生产当中比如瑞士、法国等。美国所使用的众多微波技术当中最多的就是回温技术，主要用来解冻众多的肉类食品。日本是采用微波加工食品最多最广泛的国家，微波加工的食品种类繁多。上个世纪的七十年代我国开始使用微波干燥技术，到现在经过几十年的发展已经应用到了包括农业，化工和轻工业等等许多方面，其发展的前途与意义也是不可估量的。经过了长时间的发展我们国家已经能够自主生产相关的机器，其能够使用的寿命也大大的增长了，技术和质量更好更强，在世界的强国之中也有一席之地。相对于传统的干燥微波干燥起步较晚，因此要加大这方面的研究力度加大投入和关注，才能在获取更大的利益才能立足世界。现在我们国家有很多的高校、单位和公司进行了微波干燥的研究，其中的还南理工，四川大学食品学院等高校，还有晨灿机械公司。还有一些院校进行了许多县官的实验研究，这其中比较著名的有热风和微波混合的干燥实验。通过实验无码可以发现使用两种方法能大量的节省时间，节约近一半时间，同时干燥处的产品更加的便于保存。另外还有大连水产大学的张教授进行了在真空环境下的微波实验，实验研究了多对微波干燥能够产生影响的多种因素。1.6移动式无泄漏微波干燥机的发展前景随着社会的快速发展以及人们对生产效率能够提高的渴望，在各个领域尤其是食品和与生活密切相关的行业，然而在这些行业中首先要解决的便是原材料的干燥问题。干燥涉及到了国家的很多单位和部门，更与我们的生活还有生产有极大联系。由于我国能源结构的变化，特别是新能源及清洁能源，如风电、水电的开发和利用，微波干燥的有点越来越明显的凸显了出来。小型移动式无泄漏微波干燥机可应用于颗粒状物料，如种子等多种农产品物料的烘干等。能够解决广大农村，特别适合农产品物产丰富，但煤炭资源较为缺乏或能源材料运输困难，而水电资源相对较为丰富地区的农产品烘干加工设备缺乏的问题。同时由于微波具有杀菌作用，采用该技术和设备对农产品进行加热烘干处理还有提高贮存质量的功效。现在很多像小麦大米大豆等农作物产品都能够使用微博干燥，而且相比较而言还能是经济效益更好。如果使用微波干燥水分低于百分之二十的菜品其生产时间可以减少到原来的十分之一。经过高倍放大去观察微波干燥后的菜的组织细胞就能够看出，和冷冻保存的相比并没有太大差别，可谓依然新鲜。研究就能发现微波干燥的时间是极短的，微波与热空气联合干燥西红柿、葡萄、土豆及小麦所需干燥时间分别为使用热空气干燥的 14 、13 、 16 和 110 ，生产的产品的质量大幅提高；方法是先使用热风使水分降到百分之十左右然后换做微波干燥到百分之五，干燥节约能量接近百分之三十；使用微波去干燥农作物的种子因为干燥的过程中不需要太高的温度由此保证了作物种子的发芽率，在农产品微波干燥方面关于其机理的研究也很多，特别是国外这在一定程度上促进了微波干燥的发展。虽然微波干燥有众多优点，但是目前市场中的许多微波干燥产品基本上都是固定的，工作地点几乎不会随被干燥物的存放而改变，在工业领域中这些设备并不能表现出像农业生产里这样的弊端。而农业产品的干燥存在着诸多问题，由于我国农村地区电力比较有限而且工作地点经常发生变动，目前市场中并没有适合农村这种小型的可以移动的微波干燥设备。因此这一技术不仅可以填补微波设备不能移动的技术空白而且具有非常大的市场空间。所以发展小型无泄漏微波干燥机的前景非常乐观。相信这一技术的实现将会对粮食作物的安全产生深远的影响。第二章 设计方案的确定设计最重要的就是方案的选择与确定，设计方案的好于坏直接关系到设计产品的优良，甚至是设计的成败。接下来就要确定微波干燥机的可行最优方案。2.1微波干燥机方案的选择有以下三种方案1、小型卧式一次干燥机输送带滚筒进料口出料口干燥箱图2-1 小型卧式干燥机这种干燥机在所提供功率并在理想条件下工作时具有非常高的工作效率，但是由于粮食作物在持续干燥下不仅水分被干燥了，而且内部结构也会被高温所破坏（这一点可以在附录-牡丹花干燥实验中得出），所以不予采用。2、刮板式循环干燥机这种方案即把每个干燥室通过缓存室管道相互连接形成一个密闭的空间，刮板式输送带带动被干燥物料在其中循环往复运动，直至干燥完成从出料口卸料，此方案具有能够使物料在被干燥时匀速前进，被微波干燥较为均匀。但是由于整个干燥过程都在密闭的空间内进行且刮板式输送带在密闭空间运行需要较高的精度。而且水平输送在微波干燥方面存在着缺陷。这必将导致成本的增加，而且装配与维修不便于进行，考虑到在农产品加工中使用因此不使用。出料口输送带滚筒FDGG;LMLMDFMPKGONGTONGGUNTONG 干燥箱进料口刮板图2-2刮板式循环干燥机3、移动式微波干燥机图2-2刮板式循环干燥机1、轮子 2、支撑架 3、排料装置 4、干燥室 5、排风装置6、机架 7、进料口 8、进风装置 9、风机 10、牵引架这种微波干燥机不仅可以被牵引前进，而且有一些比较成熟的干燥技术和干燥理论已经投入使用，其优点可以概括为干燥比较均匀而且有利于通风排湿，而且所占用空间较小，方便其灵活移动，从而增加了活动范围，提升了其适应性。但是仍然存在一些缺点，整体高度较高。综合以上几种方案，考虑到实用性以及技术的可实现性，决定采用第三种方案移动式移动无泄漏微波干燥机进行设计。方案选择完成之后就要具体确定各部分要实现的功能，以及各部分的具体尺寸。2.2干燥速度的计算将100公斤原粮湿水稻(即湿基含水率30%，干基含水率42.9%)烘干到含水率20% (干基含水率25.0%)需要脱水12.5公斤。一般情况下收获的水稻含水率大约在30%左右，考虑到有效利用优质能源，并保证水稻经过初步烘干处理后在15-30天之内不发生霉变，给后续的低成本人工晾晒创造条件功率P=20Kw 干燥水V水=500g/KWh 从湿基含水率wb30%的干燥到湿基含水率wb20% 作物密度=450Kg/m3每小时可干燥水M水=PV水T (2-1)得M水=205001=10000g=10Kg由此就能够计算每小时可以干燥的湿水稻的质量设：湿物料中的水分x Kg, 干物料y Kg 则得： x=24 y=56 M=x+y=80Kg（2-2）所以所设计无泄漏微波干燥机干燥速度要达到80Kg/h才能满足要求24小时可干燥水稻质量M=8024=1920Kg每十分钟干燥13.33Kg，每分钟干燥1.333Kg因采用两遍干燥法，所以应控制流速2.667Kg/min2.3干燥工艺路线的确定根据所做干燥牡丹花实验，一次的干燥时间不宜过长，否则会因为温度过高而破坏物料的内部结构，对于作物种子亦会影响其发芽率。据以往经验取单次干燥时间十分钟，有实验统计十分钟适合干燥出水分1%-2%。已知需要干燥出10%水分。所以决定采用两遍三段干燥法，干燥工艺路线如下：输入10分钟加热干燥机中非加热干燥10分钟10分钟加热干燥机中非加热干燥10分钟10分钟加热干燥缓苏2-3小时10分钟加热干燥机中非加热干燥10分钟10分钟加热干燥机中非加热干燥10分钟10分钟加热干燥排出实际被加热时间为60min，加热时间干燥降水6%12%，能够满足设计要求。应控制流速2.667Kg/min2.4干燥机提升机方案的选择物料在小型移动式微波干燥机中需要干燥两次，因此需要有物料提升机构，现对物料提升有三种方案1、螺旋输送器2、斗式提升机3、刮板式提升机器三种方案的比较:刮板式提升机可以连续均匀的对物料进行提升，适用面更广，结构较为简单工作效率也较高，使用与维护起来更为方便。但由于物料提升的均匀性不足，使得整个机器在工作时缺乏稳定，会出现冲击现象。而斗式提升机比较容易出现过载的现象，因为小型可移动无泄漏微波干燥机是小型化的，斗式提升机所占体积相比又比较占用空间。所以斗士提升机和刮板式提升机不可用。垂直提升绞龙机构，又叫螺旋输送器。它是一种能够连续输送物料的机械，它是依靠叶片的旋转来推动物料输送的。螺旋输送机的结构有带式螺旋,叶片螺旋,实体螺旋三种。可用于水平运输，倾斜运输和垂直运输。但是由于螺旋输送器的填充系数比较小以及螺旋叶片推移物料的速度相对较低，由于它生产的效率不高的原因所以它不能长时间传输物料。现在经常使用的螺旋输送器一般不会大于五十米，特殊情况下可以允许达到60米，如果当螺旋输送器的长度超过35米，就应当使用输送器两段都安装动力的方法。螺旋输送器制造较为复杂，成本高，另外它的竖直鱼松效果不好运送的距离不长；工作的时候不能严重超过负荷还需要抵消所运送物料的摩擦，所以工作的时候阻力大还容易被磨损加料的时候还必须的均匀才可以，因此不采用螺旋输送器。通过认真研究发现，造成以上所述的这些问题的主要原因是上端的排料口设计不够合理，为解决此问题，在此开发了柔性高效提升绞龙机构，以实现高效的垂直输送，且节省设备空间。2.5小型移动式微波干燥机的工作过程当进行物料干燥时，打开进料口挡板将被干燥物从进料口被放入螺旋输送器，接着被提升并进入干燥室进行干燥，因为每段干燥室被分配的功率都比较小，所以在干燥湿物料中水分的同时不会对内部结构产生破坏，被微波加热并蒸发的水分会被排湿装置风机所制造的风通过排风排湿装置排入大气中，因为水分被排出干燥室不会再吸收微波，能够极大的减少微波能量的损失，同时提高了微波干燥的效率。为了保护被干燥物内部结构不被微波持续产生的热量破坏，且最大程度的实现能量的利用及保证微波干燥的效率，在被干燥一段时间后要进入非加热缓存室进行冷却，为接下来的干燥创造最优的条件，由此往复。当第一轮干燥完成后再次进入螺旋输送器进行提升进行第二次干燥，而且在提升的同时又可以再次使物料进行冷却。当第二遍被干燥完成后，打开出料口挡板，依次将被干燥完成后的物料通过出料口放出，待物料全被放出后关闭出料口和排风缓存室挡板重新进行进料，由此往复实现干燥机的循环干燥作业。可移动式干燥机在工作时为适应物料存放的位置可以由牵引车将干燥机移动到物料存放地就近干燥，这样能够节约许多人力和物力。省去了对干燥机的重新拆卸与组装。第三章 各部件的尺寸确定与相关计算为确定在整机尺寸，就要先对干燥机零部件尺寸进行设计并计算。主要安装部件为干燥设备和螺旋输送器。本设计为小型移动式干燥机，要突出小型和可以移动就需要严格限制产品的体积与高度。在高度方面保证不超过3.5米。3.1干燥设备主要零件干燥设备是干燥机的主体，其主要部件有干燥室、进风装置、进料口、出料口、风机、牵引架、机架等。3.1.1干燥室与进风装置前述已经确定了小型移动式微波干燥机的干燥速度与干燥工艺流程，因为微波干燥对被干燥物的厚度有一定的要求由经验数据和钢板的尺寸取干燥室高度为300mm长度500mm,结构如图3-1所示：图3-1 干燥室有干燥工艺可知干燥室应容纳十分钟流量,即26.67Kg干燥室应容纳水稻M=26.67Kg =450Kg/M3干燥室体积V=M=0.059259259m3=59259259mm30.06m3 (2-3)干燥室宽度d=Vlh=400mm (2-4)所以干燥室的尺寸为=500mm400mm300mm (2-5)干燥室加工过程，按图纸要求分别把联接法兰和干燥箱各零件下料，采用手工电弧焊按照图纸要求分别焊接联接法兰和干燥箱，再进行组装。进排风装置要与干燥室进行对接，且进风装置同时也是非干燥缓存室，所以进风装置内所能容纳的被干燥物也是26.67Kg,其结构如图3-2，尺寸的计算如下：图3-2 进风装置V排=13R2-R-h2b=0.06m3(2-6)带入数据V排=13R2-R-0.320.4(2-7)得R=400mm 所以r=100mm3.1.2进料口与出料口进料口与出料口是最容易造成微波泄漏的危险区，所以进料口与出料口结构的合理性与密封性就至关重要。为防止微波泄漏对操作人员造成身体上的伤害，在满足工作要求的前提下，尽量使得进料口和出料口的尺寸尽可能的小。金属板对微波具有非常好的防护作用，因此我们在进料口安装设计了一个控制进料机构，结构如图3-3所示。在出料口我们安装了一个出料滚筒依靠滚筒叶片对微波进行阻挡，结构如图3-4，达到无微波泄漏的设计要求。图3-3 控制进料机构在关闭与进料的状态图3-3 控制出料滚筒有上节可知需要控制出料速度2.667Kg/min，根据图3-3滚筒结构可得滚筒有效横截面积为：S=(R-r)2=(125-65)2=11304mm2(2-8)滚筒转一圈排出水稻的体积为:V=Sl=11304388=4385952mm2 (2-9)滚筒转一圈排出水稻的质量为：M=V=438595210-9450=1.97Kg (2-10)可以得出排料机构的转速：n=2.667Kg/min1.97Kg=1.35r/min3.1.2机架尺寸的确定考虑到小型微波干燥机主要工作目的为干燥湿物质，机架机器附属部件因为精度并不是太高。为满足机器的适应恶劣环境的能力，所取尺寸都要适度增加。当机器满负荷工作时内部物料共重100Kg,机架重约260Kg,所以当机器满在工作时所承受总重量约为360Kg。机架选用角钢型号为5050 5mm。主机架使用四根角钢焊接在底盘方钢上承受整机重量，既每根平均所承受的压力为F=460/4=115Kg。底盘选用方钢，为保险起见并结合经验数据所以选用方钢规格为80805mm。3.1.2设备的总高度本设备为移动式干燥机所以对产品的高度严格限制，即不能超过3.5米。如图3-4图3-4 移动式干燥机 H总=240+2a+3b+2c+d+569+300(2-11)a=122Rcos30=12240032=346.41mmb=lsin30=50012=250mmc=2rcos30=210032=173.21mmd=hcos30=30032=259.81mm带入(2-11)H总=240+2346.41+3250+2173.21+569+300 =3825mm所以设备的总高度为3825mm约等于3800mm，即2.8米。3.2螺旋输送器各个参数的确定已知条件：（1）被输送物料的名称颗粒状农副产品、工业和医药业原料及物料，一般多为水稻。以水稻为对象进行设计，水稻的堆积密度为450kg/m3,含水率平均为30.（2）需要的输送量，每小时输送80kg。（3）布置方式采用垂直布置。螺旋输送器的高度为4米，倾角为90，其在水平面上的投影长度为0，在垂直面上的投影高度为4米。3.2.1螺旋叶片直径以及螺旋轴转速计算螺旋直径D:(m)(2-12)式中：D-垂直绞龙的螺旋直径，m; K-表示物料综合特性的经验系数，某些物料的K值见表1 Q-输送量，t/h;-物料的填充系数，值由表1-物料的堆积密度，t/;C-螺旋输送机在倾斜工作时，输送量的校正系数，见表2表2查表可得：K=0.0490;Q=0.64t/;=0.35; =0.45t/;C=0.4带入计算 =0.124m=124mm螺旋直径应当圆整到标准系列：0.100，0.125，0.160，0.200，0.250，0.315，0.400，0.500，0.630，0.800，1.00，1.25。为了延长螺旋输送器的使用寿命，加大螺旋直径，取D=160mm.螺旋轴转速的计算：螺旋轴的临界转速n可使用下边的公式计算：(2-13)式中：n-螺旋轴的临界转速；-螺旋叶片的螺旋角度，推荐；-物料与螺旋表面之间的摩擦角；(水稻与钢板之间的动摩擦角为17-20度)g-重力加速度，取g=9.81；-物料与外壳之间的摩擦系数-物料距轴中心的平均半径；(m)式中R为螺旋外壳内径（m）取=15，=20，g=9.81，=0.35，R=0.0625， =0.051计算可得n=149 r/min。要想螺旋输送器达到能传送物料的目的就要他的转速必须比临界转速高。所以螺旋输送机的转速最低为 149r/min。螺旋轴工作转速的计算：式中：n-螺旋轴工作时的转速（r/min）;-物料运动的绝对速度与水平线的夹角。取=10度，带入计算n=235r/min。综上所述：螺旋输送机螺旋直径为D=160mm,螺旋输送机螺旋轴工作时的转速为235r/min。3.2.2螺旋螺距的确定螺距的大小，直接影响着物料输送的过程。最好尽量的使螺旋输送器紧凑，只要能够符合传送物料的要求就好。通常可按下式计算螺距:如果螺旋输送器是标准的，k的取值一般在0.81之间。如果螺旋输送机垂直布置或着输送物料流动性比较差，流动缓慢，则；如果螺旋输送机水平布置，就能够使K的值取0.81,所以就令 k=0.8 那么螺距为s=0.8D=128mm。3.2.3螺旋轴直径的确定一般螺旋轴直径可以按照该公式确定d=(0.2-0.35)D=（0.20.35）128=32-56 综合考虑各方面的问题，可以取得螺旋轴的直径为d=48mm。为了减轻螺旋轴的重量，减少功率的损耗，螺旋轴采用钢管制成的空心轴，因在强度相同情况下，它的重量要小得多，各个零件之间的链接也很方便。采用便于焊接无缝钢管制造。管轴直径为48mm，管轴壁厚设为5.76mm，螺旋轴内壁直径为36.48mm。轴的各个节段的连接（如下图所示），可以利用轴节段3插入空心轴的衬套5内，以螺钉2固定连接起来3.2.4螺旋叶片的确定螺旋输送机的螺旋叶片最经常见到的有实体型，带式，齿形以及叶片型等四种基本类型。如上图所示，分别为实体型，带式，叶片，齿型等。实体型和带式螺旋叶片通常被用于粉状以及颗粒状物料的输送，为了提高输送效率本次设计选择使用实体型的螺旋叶片。螺旋叶片可以选用右旋。由于输送的稻谷质量较轻，根据推荐的叶片厚度2-4mm，故可取中间值，选取叶片厚度为3mm.为防止螺旋输送机工作时，较小的物料泄漏，可以在螺旋叶片的边沿添加柔性密封材料，封堵绞龙叶面与绞龙桶壁间的缝隙，以防止物料在缝隙处回流下落，提高输送效率。3.2.5螺旋输送机外壳的设计为了解决传统螺旋输送机排料不通畅的问题,排泄口采用特殊结构，（如下图所示）这样设计的优点是：可以使得便于物料的排泄防止堵塞，提高垂直提升绞龙的输送效率，特别适用于有一定粘性、柔软性和含水率较高易堵塞的物料。结构特点：360开孔（结构如上图所示）；弧形开口处支架（支撑顶部绞龙轴承座），让开排料空间；为了便于加工制造,同时有利于保证同轴度，便于加工，垂直螺旋输送机的外壳采用无缝钢管焊接制造，根据前面所计算的数据，外壳的选用规格：外径180mm，为了保证外壳不易变形，壁厚选用10mm（选自GB/T 17395-1998）3.2.6螺旋输送机功率计算垂直式螺旋输送机的轴功率按下式计算：（KW）式中-垂直螺旋输送机的轴功率（KW）H-输送高度（m）-螺旋输送机的效率取=0.01（见图3），计算得=0.78KW。以上是按照自流式进料方式，并且没有考虑到物料重量对螺旋叶片影响计算出的结果（结果偏小）由于本次所设计的螺旋输送机为多用途的机构，因此驱动装置功率可以定为1Kw。综和以上分析，螺旋输送机的螺旋叶片直径为160mm，叶片采用实体叶片，叶片厚度3mm，右旋，螺旋轴为管式螺旋轴，螺旋轴直径为48mm，外壳180mm，壁厚10mm。3.3技术经济指标的相关计算微波元器件成本（共计1.058万元）：磁控管24只4800元（200元/只）；高压变压器24只4800元（200元/只，包括所需冷却油箱散热器等）；高压电容、二极管等组件480元（20元/套）；高压电线（约200米）500元。（批量生产后该项成本有望控制在0.8万元以内）主机不锈钢板成本（共计约0.44万元）：机身曲线长度4.5米，垂直高度约4.5米。机身不锈钢面积4.5（0.32+0.52）= 7.2m2。所用板材厚度2.0mm，约112.32公斤（不锈钢比重按7,800kg/m3计），成本约4380.48元（不锈钢价格按3.9万元/吨计）。主机结构件用钢材成本（共计0.4万元）：机架总重约在1000公斤以内。所用普通碳钢型材成本约4000元。电器元器件（包括电控柜，不包括PLC测控）成本约0.5万元。风机输送、减速电机等装置成本约0.7万元。原材料成本（不包括人工费用）约3.1万元。设备微波输出功率20千瓦，输入功率大约25千瓦。日处理量2吨（降水10%）。项目（样机试制阶段）总投资约25万元，其中：技术服务费用10万元，设备试制费用15万元。预计批量生产成本5-8万元/台以内（若按2008年的元器件、原材料及人工费用价格，生产成本可控制在4万元以内），销售价10万元/台。年生产100台，一年销售的金额可以达到一千万元，每