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5A018 A018 滚筒 蔬菜 清洗 设计

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【5A018】滚筒式蔬菜清洗机设计,5A018,A018,滚筒,蔬菜,清洗,设计

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2011毕业设计公开答辩学院：机电学院学生：贺继南指导老师：胡敏,名称：滚筒式清洗机,1.课题相关调查,随着食品工业的发展，食品机械在食品工业中的地位越来越重要。现代化的食品机械不仅可以生产出高附加值的产品，而且可以提高资源的利用率。由于食品工业原料和产品的品种繁多，加工工艺各异，因此食品机械也相应是门类各异，品种多样。随着人们对食品健康的高要求，也使得人们开始看重食品的初加工阶段-清洗阶段，因此对清洗机的性能提出了更高的要求，而滚筒式清洗机在同类清洗产品中效率还是比较高的。,滚筒式清洗机是借圆形滚筒的转动，使原料在其中不断地翻转，同时翻滚的原料与滚筒内壁相互摩擦及其原料之间的相互摩擦，以达到清洗目的。用水管把泥沙由滚筒的网孔经底部排出。该机适合清洗柑橘，橙，马铃薯等质地较硬的物料。,2.方案思路设计,动力部分设计设计的初始数据为：滚筒转速大约8r/min,滚筒直径1000mm，滚筒长度约为1700mm。滚筒的速度还是很慢的，因此对电机没有什么特殊要求，一般的三相异步电机就可以满足要求根据初始数据计算，可以选用：Y132M-8型电动机,传动部分设计,动力部分设计,滚筒部分设计,清洗部分设计,传动部分设计：,传动部分设计,动力部分设计,滚筒部分设计,清洗部分设计,由俯视图所示：动力传动过程：由电动机通过联轴器带动小链轮转动，然后通过链条带动大链轮转动，而大链轮与小摩擦轮在同一根轴上面，大链轮的转动通过键连接带动轴上面的小摩擦轮转动，然后小摩擦轮带动大摩擦轮转动，大摩擦轮与滚筒焊接在一起，因此最终实现滚筒的转动,滚筒部分设计：本机采用的圆筒形铸铁件,传动部分设计,动力部分设计,滚筒部分设计,清洗部分设计,清洗部分设计：清洗部分是：螺旋导板通过螺栓连接在滚筒内部，当滚筒转动后，螺旋导板会随着滚筒一起转动，里面的螺旋齿在转动的过程中，会慢慢地把洗净的食品排出,传动部分设计,动力部分设计,滚筒部分设计,清洗部分设计,Y132M-8型三相异步电动机,动力部分,动力传动部分,由电动机经小链轮带动主轴上的大链轮低速旋转。,3,滚筒传动,由链轮传动带动小摩擦轮带动大摩擦轮传动滚筒。,3.最终方案确定,4.相关参数确定,1.产品规格：1700X2394X18602.滚筒速度：8r/min3.滚筒直径：1000mm4.生产能力：10.8t/h,致谢,为期三个多月的毕业设计已经接近尾声，在整个设计过程中，老师总是耐心地给我们讲解有关方面的知识，及时了解我们设计中遇到的难题，使我们在短时间内完成设计工作。在历经两个多月的设计过程中，老师一直为我热心地指导，经常为我解答一系列的疑难问题，以及指导我设计思路。另外，本次毕业设计的圆满结束，也离不开我们本小组其他成员的帮助。我和他们在一起做毕业设计时，经常互相交流，共同探讨问题，从中我也得到了他们的许多帮助。在此，我衷心地向各位指导老师和我同组人表示感谢！由于自己能力所限，时间仓促,设计中还存在许多不足之处，恳请各位老师同学给予批评指正。,ThankYou!,中原工学院毕业设计说明书毕业设计说明书题目名称： 滚筒式清洗机 院系名称： 机电学院 班 级： 机自073班 学 号： 200700314307 学生姓名： 贺继南 指导教师： 胡敏 2011 年5月摘要滚筒式清洗机是借圆形滚筒的转动，使原料在其中不断地翻转，同时用水管喷射高压水来冲洗翻动的原料，以达到清洗目的。污水和泥沙由滚筒的网孔经底部集水斗排出。该机适合清洗柑橘，橙，马铃薯等质地较硬的物料。本滚筒式清洗机，是一种比较实用的食品初加工机械，它是由机架、电机、皮带传动系统、减速器、联轴器、链轮传动系统、轴承、螺旋式滚筒、冲洗水管、挡料板、出料机构组成。电机、减速器固定在机架上，电机通过皮带传动系统与减速机相连，减速机通过联轴器与小链轮相连，大链轮带动滚筒上的摩擦轮而使得滚筒转动，滚筒内部有螺旋导板，在旋转的同时，带动食品排出，本新型滚筒式清洗机具有结构简单、能耗低、工作可靠、制造成本低和节约用水的优点。关键字：清洗机 加工机械 系统 转动 AbstractDrum type washing machine is a circular cylinder by rotation, in which the raw materials continue to flip, while high-pressure water spray with a hose to wash turning raw materials to achieve the cleaning purpose. Water and sediment from the bottom of the drum set by Pelton mesh discharged. Washing machine for citrus, orange, potatoes and other hard materials textur，The drum washing machine, is a relatively early use of food processing machinery, which is from the rack, motor, belt drive system, reducer, coupling, sprocket drive system, bearings, spiral rollers, wash water , block plate, the material agencies. Motor, gear rack fixed to the motor through the belt drive system is connected with the reducer, speed reducer is connected through the coupling and the small sprocket, large sprocket driving the friction wheel roller and makes rotating drum, drum inside have a spiral Guides， in the rotation ，at the same time, promote food discharge, this new type of drum type washing machine has benefits of simple structure, low energy consumption, reliable, low manufacturing cost and water conservationKeyword ：washing machine food processing machinery system rotating目 录1 引言12 总体方案的论证23 传动方案的论证33.1 方案一 齿轮传动33.2 方案二 带传动33.3 方案三 链传动44.结构设计54.1 选用电动机54.2 机械传动装置的总体设计与计算164.3 机械传动件的设计计算84.3.1 链传动的设计与计算84.3.2 链条的设计与计算84.3.3 主要失效形式94.3.4滚子链的静强度计算94.4 链轮基本参数和主要尺寸104.5 滚子链传动的故障与维修114.6 摩擦轮的设计与计算124.6.1 摩擦轮方案选择13方案一 圆柱平摩擦轮传动13方案二 圆柱槽摩擦轮传动13方案三 端面摩擦轮传动144.6.2 摩擦轮传动的主要失效形式154.6.3 摩擦轮的材料154.6.4 摩擦轮传动的设计和计算154.7 轴的设计和计算174.7.1 轴的材料174.7.2 轴的结构设计174.8轴承盖的设计计算1184.9 轴承的选择和润滑及其寿命计算：194.9.1 轴承的选择：194.9.2 轴承的润滑205 结论21致 谢22参考文献231 引言食品机械行业是直接为食品工业服务的行业。食品工业的发展带动了食品机械的发展；而食品机械行业的科技进步与发展，又为食品工业发展创造了有利的物质条件，大大推动食品工业向前发展。随着食品工业的发展，食品机械在食品工业中的地位越来越重要。现代化的食品机械不仅可以生产出高附加值的产品，而且可以提高资源的利用率。由于食品工业原料和产品的品种繁多，加工工艺各异，因此食品机械也相应是门类各异，品种多样。目前，中国的食品机械分类是按机械工业部制定的分类标准（JB3750-80）进行的，分为食品加工专用机械和食品加工通用设备。专用机械按加工对象或生产品种不同分为23类，通用设备按功能不同分为10类， 据有关部门1995年统计，全国专业食品加工机械企业，约有1920多家，工业总产值110亿元，产品品种1700多种，近十几年来，全国食品机械行业保持年增长率20%以上的水平。近年来，在食品机械行业中已经形成一批不仅能够满足国内市场的需要，而且能打入国际市场的优良产品，出口创汇约5000万美元。全国食品机械行业发展比较快的有北京、上海、天津、江苏、浙江、山东、辽宁、广东、福建、四川等省市。中国许多部委都有一批力量在从事食品机械研究和开发工作。其中原机械工业部，原国内贸易部和原轻工总会下属从事食品机械的企业数量最多，规模最大，力量最强，代表了中国食品机械发展总体水平，形成了科研、生产、销售的完整体系。2 总体方案的论证滚筒清洗机机的清洗机器为主要实行机构，其性能的好坏直接影响清洗机机的效率，还有传动系统和集尘装置也是清洗机机的主要机构。方案一 清洗机器传动：由电动机经皮带轮传动主轴使摩擦轮高速旋转。滚筒传动：由电动机经链轮传动带动托轮，再以摩擦传动滚筒。方案二 清洗机器传动：由电动机经齿轮传动主轴使摩擦轮高速旋转。滚筒传动：由电动机经由皮带轮传动带动托轮，再以齿轮传动滚筒方案三 清洗机器传动：由电动机经链轮主轴使得摩擦轮高速旋转。滚筒传动：由电动机经由齿轮传动带动托轮，再以齿轮传动滚筒。方案一结构紧凑，布局合理，传动简单，可靠性高，使用寿命可以得到保障，制造成本低，加工简单。方案二、三效率比较低，加工成本高。经过三个方案的比较，选用方案一。图2-1 总装图3 传动方案的论证3.1 方案一 齿轮传动图3-1 齿轮传动齿轮传动的主要优点是：瞬时传动比恒定，工作平稳，传动准确可靠，可传递空间任意两轴之间的运动和动力；适用于功率和速度范围广，功率从接近于零的微小值到数万千瓦，圆周速度从很低到300m/s；传动效率高，=0.920.98，在常用的机械传动中，齿轮的传动效率较高；工作可靠，使用寿命长；外廓尺寸小，结构紧凑。齿轮传动的主要缺点：制造和安装精度要求较高，需专门设备制造，成本较高，不宜用于较远距离两轴之间的传动。 齿轮传动应满足的基本要求是：瞬时传动比不变，冲击、振动和噪声小，能保证较好的传动平稳性和较高的运动精度；在尺寸小、质量轻的前提下，轮齿的强度高，耐磨性好，承载能力大，能达到预期的工作寿命。 3.2 方案二 带传动图3-2 带传动带传动的主要优点：缓冲和吸振，传动平稳、噪声小；带传动靠摩擦力传动，过载时带与带轮接触面间发生打滑，可防止损坏其他零件；适用于两轴中心矩较大的场合；结构简单，制造、安装和维护等均较为方便，成本低廉。带传动的缺点：不能保证准确的传动比；需要较大的张紧力，增大了轴和轴承的受力；整个传动装置的外廓尺寸较大，不够紧凑；带的寿命较短，传动效率较低。 鉴于上述特点，带传动主要适用于：速度较高的场合，多用于原动机输出的第一级传动。中小功率传动，通常不超过50 kw。传动比一般不超过7，最大用到10。传动比不要求十分准确。3.3 方案三 链传动图3-3 链传动链传动具有带传动和啮合传动的一些特点，其优点是：链传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比；传动尺寸比较紧凑；不需要很大的张紧力，作用在轴上的载荷较小；承载能力大；效率高（=0.950.98）。同时；链传动能吸振与缓和冲击，结构简单，加工成本低廉，安装精度要求低，适合较大中心距的传动，并能在温度较高、湿度较大、油污较重等恶劣环境中工作。 链传动的缺点是：高速运转时不够平稳；传动中有冲击和噪声；不宜在载荷变化很大和急促反向的传动中使用；只能用于平行轴间的传动；安装精度和制造费用比带传动高。 链传动的适用场合：广泛应用于中心距较大、多轴、平均传动比要求准确的传动。环境恶劣的开式传动、低速重载传动及润滑良好的高速传动，均可采用链传动。滚子链传递的功率通常在100kw以下，链速在15m/s以下，传动比I=7。目前其最大传递功率可达500kw，最高中心距可达8m。综合分析上述三种方案，从传动效率、传动比范围、传动速度、制造成本和安装精度、传动装置外廓尺寸等方面综合考虑，本设计课题的传动方案采用方案三，即采用链传动。4.结构设计4.1 选用电动机电动机的容量（功率）选得是否合适，对电动机的工作和经济性都有影响。当容量小于工作要求时，电动机不能保证工作装置的正常工作，或电动机因长期过载而过早损坏；容量过大则电动机的价格高，能量不能充分利用，且因经常不在满载下运动，其效率和功率因数都较低，造成浪费。电机的选用要点：选用要点一根据机械负载特性、生产工艺、电网要求、建设费用、运行费用等综合指标，合理选择电动机的类型选用要点二根据机械负载所要求的过载能力、起动转矩、工作制及工况条件，合理选择电动机的功率，力求运行安全、可靠而经济选用要点三根据使用场所的环境，选择电动机的防护等级和结构型式选用要点四根据生产机械的最高机械转速和传动调速系统的要求，选择电动机的转速选用要点五根据使用环境温度，维护检修方便、安全可靠等要求，选择电动机的绝缘等级和安装方式选用要点六根据电网电压、频率，选择电动机的额定电压、频率总结在选用电动机时，要努力执行国家技术经济政策，积极采用节能产品和新产品，提高综合经济效益表4-1根据设计取 滚筒外壳体积：摩擦圆体积：护板体积：查表得滚筒外壳质量： 摩擦圆质量： 护板质量： 滚筒总质量： 滚筒重力： 清洗机机的最大装载量:工件所受重力： 满载时每个托轮所受切向力： 滚筒线速度： 滚筒所需功率： 查表得： 电动机至滚筒的总效率 电动机所需功率所以选用电动机额定功率由于滚筒转速不高，可选用Y系列三相异步电动机，根据额定功率选用Y132M-8型。4.2 机械传动装置的总体设计与计算1图4-1 机械传动装置电动机选定后，根据电动机的满载转速n m及工作轴的转速n w即可确定传动装置的总传动比。 具体分配传动比时，应注意以下几点：a. 各级传动的传动比最好在推荐范围内选取，对减速传动尽可能不超过其允许的最大值。b. 应注意使传动级数少传动机构数少传动系统简单，以提高和减少精度的降低。c. 应使各级传动的结构尺寸协调匀称利于安装，绝不能造成互相干涉。d. 应使传动装置的外轮廓尺寸尽可能紧凑。传动装置的计算：A. 电动机转速 滚筒转速 传动装置的总传动比 B. 分配各级传动比因，取 则C. 计算传动装置的运动参数和动力参数a）各轴转速1轴 2轴 3轴 滚筒转速b）各轴功率1轴 2轴 3轴 滚筒的滚动功率c）各轴转矩轴 轴 将运动和动力参数计算结果整理并列于表4-2表4-2 运动和动力参数表参数轴名1轴2轴转速710322功率32.79转矩40.582.7传动比2.2效率0.934.3 机械传动件的设计计算4.3.1 链传动的设计与计算图4-2链传动4.3.2 链条的设计与计算取小链轮齿数则大链轮齿数，取初定中心距，一般取，取以节距计的初定中心距链条节数 取 （取偶）计算额定功率查表得为工况系数，为齿数系数，为链长系数，为排数系数，根据查得：应选用单排12A型滚子链，p=19.05mm链条长度计算中心距，查表 实际中心距,一般 链条速度 有效圆周力 作用在轴上的力F 4.3.3 主要失效形式 a）链条疲劳破坏 在闭式链传动中：链条零件受循环应力作用，经过一定的循环次数链板发生疲劳断裂，滚子、套筒发生冲击疲劳破裂。在正常润滑情况下疲劳破坏是决定链传动能力的主要因素。b）链条铰链磨损 主要发生在销轴和套筒上。磨损后链条总长伸长，因而链条垂度增大，导致啮合情况恶化。如动载荷增大易发生跳齿传动时振动噪声增大。润滑不良。开式传动多发生磨损失效。c) 胶合 润滑不当或转速过高时销轴和套筒构成的摩擦表面易发生胶合。d）链条过载拉断 常发生于低速重载情况下。4.3.4滚子链的静强度计算在低速（）重载链传动中，链条的静强度占主要地位。如果仍用额定功率曲线选择计算，结果常不经济，因为额定功率曲线上各点相应的条件性安全系数S为820，远比静强度安全系数大。当进行耐疲劳和耐磨损工作能力计算时，若要求的使命寿命过短，传动功率过大，也需进行行链条的静强度验算。链条静强度计算公式为 （4-1）式中 为静强度安全系数； 为工况系数； 为排数系数； 为有效圆周力；,并查表得，所以为许用安全系数，一般为48；如果按最大尖峰载荷来代替进行计算，则可为36；若速度较低，从动系统惯性较小，不太重要的传动或作用力的确定比较准确时,可取小值；为单排链极限拉伸载荷。因为此传动速度较低可取最小值，取所以满足要求4.4 链轮基本参数和主要尺寸链轮齿数 配用链条的节距 配用链条的滚子外径 小链轮分度圆直径 小链轮齿顶圆直径 取小链轮齿根圆直径 大链轮分度圆直径 大链轮齿顶圆直径 取大链轮齿根圆直径 链轮齿宽 查表得 , 为链条内节内宽所以 图4-3齿形4.5 滚子链传动的故障与维修表4-3 滚子链传动的故障与维修故障原因维修措施链板或链轮齿严重侧磨1.各链轮不共面2.链轮端面跳动严重3.链轮支承刚度差4.链条扭曲严重1.提高加工与安装精度2.提高支承件刚度3.更换合格链条链板早期疲劳开裂润滑条件良好的中低速链传动，链板的疲劳是主要矛盾，但若过早失效则有问题：1.链条规格选择不当2.链条品质差3.动力源或负载动载荷大1.重新选用合适规格的链条2.更换只连合格的链条3控制或减弱负载和动力源的冲击振动滚子提前碎裂1.链轮转速较高而链条规格选择不当2.链轮齿沟有杂物或链条磨损严重发生爬齿和滚子被挤顶现象3.链条质量差销轴磨损或销轴与套筒胶合链条铰链元件的磨损是最常见的现象之一。正常磨损是一个缓慢发展的过程。如果发展过快则1.润滑不良2.链条质量差或选用不当1.清除齿沟杂物或换新链条2.清除齿沟杂物或换新链条3.更换质量合格的链条。续表6-1故障原因维修措施外链节外侧擦伤1.链条未张紧，发生跳动，从而与邻近物体碰撞2.链箱变形或内有杂物1.使链条适当张紧2.消除箱体变形、清楚杂物链条跳齿或抖动1.链条磨损伸长，使节距和垂度过大2.冲击或脉动载荷较重3.链轮齿磨损严重1.更换链条或链轮2.适当张紧3.采取措施稳定载荷链轮齿磨损严重1.润滑不良2.链轮材质较差，齿面硬度不足1.改善润滑条件2.提高链轮材质和齿面硬度3.把链轮拆下，翻转180再装上，则可利用齿廓的另一侧而延长使用寿命卡簧、开口销等链条锁止元件松脱1.链条抖动过烈2.有障碍物磕碰3.锁止元件安装不当1.适当张紧或考虑增设导板托板2.消除障碍物3.改善锁止件安装质量振动剧烈、噪声过大1.链轮不共面2.松边垂度不合适3.润滑不良4.链箱或支承松动5.链条或链轮磨损严重1.改善链轮安装质量2.适当张紧3改善润滑条件4.消除链箱或支承松动5.更换链条或链轮6.加装张紧装置或防振导板4.6 摩擦轮的设计与计算最简单的摩擦轮传动是由两个直接接触并相互压紧的摩擦轮组成，靠两轮接触面所产生的摩擦力来传递运动和动力。摩擦轮传动结构简单，传动平稳，噪声小，有过载打滑保护作用，可无级调速；但由于在传动中存在弹性滑动与打滑，传动效率低，磨损快，不能保持准确的传动比，同时，作用在轴与轴承上的力较大，只宜于中小功率的传动。4.6.1 摩擦轮方案选择 方案一 圆柱平摩擦轮传动圆柱平摩擦轮传动的特点与应用：a）结构简单，制造容易b）压紧力大，宜用于小功率传动c）为了减小压紧力，可将轮面之一用非金属材料作覆面d）大功率传动，摩擦轮常采用淬火钢（如GCr15，淬硬至60HRC），并采用自动压紧卸载环e）为降低两轴的平行度要求，可将轮面之一制成鼓形，轴系刚性差时亦应如此f）用于回转简驱动装置、仪表调节装置等图4-4 圆柱平摩擦轮传动方案二 圆柱槽摩擦轮传动圆柱槽摩擦轮传动的特点与应用：a）压紧力较圆柱平摩擦轮传动小，当时，约为其30%b）有几何滑动，易发热与磨损，故应限制沟槽高度为 c）加工和安装要求较高d）传动比随载荷和压紧力的变化有少量变动e）用于绞车驱动装置等图4-5圆柱槽摩擦轮传动方案三 端面摩擦轮传动端面摩擦轮传动的特点与应用：a）结构简单，容易制造；b）压紧力大，有几何滑动，易发热和磨损；c）将小轮制成鼓形，可减少几何滑动，降低安装精度；d）轴向移动小轮，可实现正反向无机变速，但应避免在附近运转；e）要注意大轮的刚度，并控制二轴线的垂直度；f）用于摩擦压力机等。图4-6 端面摩擦轮传动综合以上叙述和此次设计的结构要求，选择第一种方案4.6.2 摩擦轮传动的主要失效形式摩擦轮传动的主要失效形式：a）疲劳点蚀和表面压溃 多发生在闭式传动中，主要是由于高的接触应力而造成。b）轮面胶合 压紧力大，且转速很高时，摩擦表面时温度升高，导致润滑油膜破裂而造成。c）表面磨损 多发生在开式传动中。4.6.3 摩擦轮的材料摩擦轮材料应满足弹性模量大、耐磨性好、接触疲劳强度高、价格低且热处理及加工性能好等要求。选用原则：a）要求结构紧凑、传动效率高时采用淬火钢对淬火钢或钢对钢。b）对于尺寸较大、转速较低、且为干摩擦的开式传动，一般选用铸铁对铸铁或铸铁对钢。c）要求传动平稳、不添加润滑剂，噪声小和摩擦系数高的场合，可选用铸铁（或钢）对酚醛层压布材、皮革、橡胶或压制石棉纤维等。根据此装置的结构和设计需要，选用铸铁为材料。4.6.4 摩擦轮传动的设计和计算传动比 摩擦系数查表取 载荷系数 ，取齿宽系数 取综合弹性模量,为主、从动轮材料的弹性模量查表得所以许用接触应力查表得 取图4-7 摩擦传动示意图初算中心距 取式中 为摩擦因数，查表取； 为传递功率； 为小摩擦轮转速；摩擦轮宽度 所以每个托轮的宽度 小摩擦轮直径 取 大摩擦轮直径 实际中心距 主动转距 4.7 轴的设计和计算4.7.1 轴的材料应用于轴的材料种类很多，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，采用的热处理方式，同时考虑制造加工工艺，并力求经济合理来选择轴的材料。轴的常用材料是优质碳素钢，如35、45和50，其中以45号钢最为常用。根据本设计的要求，选45号钢作材料4.7.2 轴的结构设计轴的结构设计是确定轴的合理外形和全部结构尺寸，为轴设计的重要步骤。一般轴的结构设计原则：a）节约材料，减轻重量，尽量采用等强度外形尺寸或大的截面系数的截面形状；b）易于轴上零件的精确定位、稳固、装配、拆卸、和调整；c）采用各种减少应力集中和提高强度的结构措施；d）便于加工制造和保证精度。由材料力学可知，轴的扭转强度条件为 （4-2）式中 为轴的扭转切应力，单位为; 为轴传递的转矩，单位为; 为轴传递的功率，单位为； 为轴的转速，单位为; 为轴的抗扭截面系数，单位为； 为许用扭转切应力，单位为。由此推得实心圆轴的最小直径(单位为)为 (4-3)式中为计算常数，取决于轴的材料和受载情况查表取 所以 当轴段上开有键槽时，应适当增大直径以考虑键槽对轴的强度的削弱：时，单键槽增大3%，双键槽增大7%；时，单键槽增大5%7%，双键槽增大10%15%。最后应对进行圆整。综合以上取，轴的结构设计如下图：图4-8 主轴 4.8轴承盖的设计计算1螺钉联接式轴承盖调整轴承间隙方便，密封性好，应用广泛。轴承外径 根据轴承外径取螺钉直径 螺钉孔直径 取 取 由结构确定， 查表得 , , ,代号入下图所示：图4-9 轴承盖4.9 轴承的选择和润滑及其寿命计算：4.9.1 轴承的选择：选择滚动轴承的类型与多种因素有关，通常根据下列几个主要因素：A.负荷情况 负荷是选择轴承最主要的依据，通常应根据负荷的大小，方向和性质来选择轴承。a)负荷大小：一般情况下，滚子轴承由于是线接触，承载能力大，适用于承受较大负荷，球轴承由于是点接触，承载能力小，适用于轻，中等负荷。b)负荷方向：纯径向力作用，宜选用深沟球轴承，圆柱滚子轴承或滚针轴承。纯轴向负荷作用，选用推力球轴承或推力滚子轴承。径向负荷和轴向负荷联合作用时，一般选用角接触球轴承或圆锥滚子轴承。若径向负荷较大而轴向负荷较小时，也可选用深沟球轴承和内外圈都有挡边的圆柱滚子轴承。若轴向负荷较大而径向负荷小时，可选用推力角接触轴承，推力圆锥滚子轴承。c)负荷性质：有冲击负荷时，宜选用滚子轴承。B.高速性能 球轴承不滚子轴承有较高的极限转速，故高速时应优先考虑选用球轴承。在相同内径时，外径越小，滚动体越轻小，运转时滚动体作用在外圈上的离心力也越小，因此更适合于较高转速下工作。在一定条件下，工作转速较高时宜选用超轻，特轻系列的轴承。C.调心性能 当轴两端轴承孔同心性差或轴的刚度小，变形较大，以及多支点轴，均要求轴承调心性好，这时应选用调心球轴承或调心滚子轴承。D.允许的空间 径向尺寸受限制的机械装置，可选用滚针轴承或特轻，超轻型轴承；轴向尺寸受限制时，宜选用窄或宽系列的轴承。E.安装与拆卸方便 整体式轴承座或频繁装拆时，应优先选用内外圈可分离的轴承。轴承装在长轴上时，为装拆方便可选用带锥孔和紧定套的轴承。根据以上所述及本设计的具体要求，选用调心球轴承。4.9.2 轴承的润滑轴承润滑主要目的是减少摩擦和磨损，同时起到冷却，吸振，防锈及降噪的作用。常用的润滑剂有润滑油，润滑脂及固体润滑剂(二硫化钼)。选择润滑剂应当考虑工作温度，轴承负荷，转速及其工作环境影响。一般来说，温度高，负荷大，转速低时选用粘度高的润滑剂。润滑油选择：常用的润滑油有-机械油，高速机械油，汽轮机油，压缩机油，变压器油，汽缸油等等。一般而言，轴承转速越高，则选用较低粘度的润滑油。负荷越重，则选用粘度较高的润滑油。润滑方法有：油浴润滑，循环油润滑，喷油润滑及油雾润滑。选择润滑油或脂润滑的一般原则如表4-4：表4-4 选择润滑油或脂润滑的一般原则影响选择的因素用润滑脂用润滑油温度当温度超过120时，要用特殊润滑脂。当温度升高到200-220时，再润滑的时间间隔要缩短油池温度超过90或轴承温度超过200时，可采用特殊的润滑油温度系数400000400000500000载荷低到中等各种载荷直到最大轴承形式不用于不对称的球面滚子推力轴承用于各种轴承壳体设计较简单需要较复杂的密封和供油装置长时间不需维护的地方可用。根据操作条件，特别要考虑工作温度不可以用集中供油选用泵送性能好的润滑脂。不能有效地传热，也不能作为液压介质可用最低转矩损失如填装适当，比采用油的损失还要低为了获得最低功率损失，应采用有清洗泵或油雾装置的循环系统污染条件可用。正确的设计可防止污染物的侵入可用。但要采用有防护、过滤装置的循环系统5 结论在本设计中，执行工作的从动件能满足生产工艺提出的运动形式、运动规律、功能范围和运动性能等诸方面的具体要求。结构简单，尺寸大小适度，在整体布置上占有空间小，布局紧凑。制造加工容易，维修拆装方便，工作中稳定可靠，使用安全，具有足够的寿命。滚筒与电动机的运动方式，功率、转矩及其载荷特性能够相互协调，与其他相邻机构的衔接正常，传动运动和力可靠，不会发生运动干涉。本机符合生产的需要，具有较高的生产率和经济效益。致 谢为期三个多月的毕业设计已经接近尾声，回顾整个过程，我深有感受。在设计工作的前期，我参观了南阳宛信食品机械有限公司，这次参观最主要的目的是对清洗机机的实物进行测绘和了解，在参观过程中生产车间的师傅认真地给我讲解了各个部件的工作原理和作用，让我们是受益匪浅，正确的引导我们进入毕业设计阶段。在设计过程中，我翻阅了很多与我课题相关的资料，同时将以前所学的有直接联系的相关专业科目认真的温习了一边，丰富了许多理论方面的知识。这次设计使我四年中学到的基础知识得到了一次综合的应用，使学过的知识结构得到了科学的组合，同时也从理论到实践发生了一次质的飞跃，可以说这次设计是理论知识与实践运用之间相互过渡的桥梁，是我们即将踏上工作岗位的台阶。在毕业设计的过程中，我发现自身的许多不足，理论知识不够扎实，设计经验不足，同时又缺乏实践工作的磨砺，从而导致在设计时难以做出正确的选择，对课题的内容茫然不知所措。对资料的应用也不够确切，对设计产品的具体形状、运作方式、性能指标也不能有一个准确的定位。缺乏对具体产品的想象力，当查阅有关资料时， 设计思维又受到书本内容的束搏，不能得到扩展，始终局限于个别的、单一的理论或实体。这一切都是可能导致我本次设计的不足之处，恳请老师和同学指正。在整个设计过程中，胡老师总是耐心地给我们讲解有关方面的知识，及时了解我们设计中遇到的难题，使我们在短时间内完成设计工作。同时她还教导我们不管是在以后的工作还是学习中，都要保持治学严谨的态度。在历经两个多月的设计过程中，她一直为我热心地指导，经常为我解答一系列的疑难问题，以及指导我设计思路。另外，本次毕业设计的圆满结束，也离不开我们本小组其他成员的帮助。我和他们在一起做毕业设计时，经常互相交流，共同探讨问题，从中我也得到了他们的许多帮助。在此，我衷心地向各位指导老师和我同组人表示感谢！ 由于自己能力所限，时间仓促,设计中还存在许多不足之处，恳请各位老师同学给予批评指正。参考文献1 黄大宇，梅瑛. 机械设计课程设计.吉林：吉林大学出版社，2006.2 成大先. 机械设计手册 单行版 机械传动.北京：化工工业出版社，2004.3 成大先. 机械设计手册 单行版 轴及其联接.北京：化工工业出版社，2004.4 成大先. 机械设计手册 单行版 轴承.北京：化工工业出版社，2004.5 濮良贵，纪名刚.机械设计.北京：高等教育出版社，2001.6 沈世德. 机械原理.北京：机械工业出版社，2001.7 瞿燕南,机械制造技术. 北京：机械工业出版社，2001.8 徐 灏. 机械设计手册. 北京：机械工业出版社，1991. 9 机械工程手册，电机工程手册编辑委员会. 机械工程手册. 北京：机械工业出版社，1995.10 徐 灏. 新编机械设计师手册. 北京：机械工业出版社，1995. 11 胡家秀. 机械零件设计实用手册. 北京：机械工业出版社，1999. 12 李益民. 机械制造工艺设计手册. 北京：机械工业出版社，1995. 13 张耀宸. 机械加工工艺设计手册. 北京：航空工业出版社，1987.14 Kuehnle M R. Toroidal Drive Combines Concepts.Product Enfineering. Aug. 197915 孟宪源. 现代机构手册. 北京：机械工业出版社，1994.16 徐锦康. 机械设计.北京：高等教育出版社，2004. 17 吉卫喜. 机械制造技术. 北京：机械工业出版社，2001.18 机械制图,大连理工大学工程画教研室.北京：高等教育出版社，2002 23毕业设计英文翻译毕业设计（论文）译文题目名称： 滚筒式清洗机 院系名称： 机电学院 班 级： 机自073 学 号： 200700314307 学生姓名： 贺继南 指导教师： 胡敏 2011 年03月实验方法辐射黑色体理论（Chao et al., 1961）和切削表面理论（Friedman and Lenz, 1970）。随着敏感的红外感光胶片的发展，在一个可被记录切削侧面温度场的工具（Boothroyd, 1961）和电视型红外线敏感的视频设备已被哈里斯等人使用（1980年），以热传感和半导体量子吸收的原则为基础的红外线传感器的不断发展，使得这些传感器的第二敏感性大于第一次，其时间常数很小太 - 在微秒到毫秒的范围之内。图5.21显示了最新使用的第二类的例子。有两个传感器以及开始投入使用，一个是在1毫米至5毫米的波长范围的敏感型锑化铟，另外一个是从6毫米至13毫米的敏感型碲镉汞类型，通过与两个不同的探测器信号比较可以使用温度测量更敏感的方法。大部分金属切削温度已进行了调查和了解使得更好地了解这个过程。原则上，温度测量可能用于条件监测，例如，警告说如果是天气太热导致切割刀具后刀面磨损，然而，尤其是辐射能尺寸，在生产条件，校准问题以及确保辐射能量途径从伤口区到探测器不被打断的困难，使得以温度测量为目的方法不够可靠切削的另一种方式是监测声发射，这虽然是一个间接的方法，但研究过程的状态是一个值得考虑未来。5.4 声发射材料的活跃形变例如裂缝的增长，变形夹杂物，快速塑性剪切，甚至晶界，位错运动都是伴随着弹性应力波的排放而产生。这就是声发射（AE）。排放的发生在一个很宽的频率范围内，但通常是从10万赫到1兆赫。虽然波幅度很小，但是他们可以被检测到，通过强烈的压电材料如钛酸钡或压电陶瓷传感器制造从，（Pb（ZrxTi1x）O3; x = 0.5 to 0.6）。图5.22显示了传感器的结构。声波传送到压力传感器造成直接的压力E（L/L），其中E是传感器的杨氏模量，L是它的长度，L是它的长度变化。应力产生电场T = g33E(L/L)（5.7a）g33是传感器材料的压电应力系数。传感器两端的电压是TL，然后V= g33EL（5.7b）g33和E的典型值分别是24.4 10-3Vm/ N和58.5GPa，以检测电压高达0.01毫伏，这是可能的。将这些值代入方程（5.7b）导致了检测L的长度变化的可以小到7 10-15米：对于一个L = 10毫米的传感器来说，即相当于拥有7 10-13图5.22显示的是声发射传感器的结构实验理论方法的最小应变，使用应变传感要比使用钢丝应变计更敏感，敏感的最低检测应变约为10-6。一个AE传感器电信号处理可分为两个阶段。第一个是通过使用一个低噪声前置放大器和一个带通滤波器（100千赫到1兆赫）。由此产生的信号通常具有的基础上的复杂形式，如图5.23所示，在处理的第二阶段，提取信号的主要特征，例如事件的数量，电压超过某一阈值VL，最大电压VT，或信号能量的脉冲频率使用声发射来进行状态监测具有许多优点。一小部分传感器，处于策略性部署，能调查整个机械系统。一个发射源可以通过不同次数的排放以到达不同的传感器。它的高灵敏度已经被提到。这也是很容易被记录的;并且声发射测量仪器重量轻而且体积小。然而，它也有一些缺点。这些传感器必须直接连接到被监视系统：这会导致长期的可靠性问题。在嘈杂的条件下可以使之成为不可能孤立的事件。声发射是很容易受被监视材料的状态的影响，例如热处理，预应变和温度。此外，由于声发射事件和被监视的系统状态两者关系的特点并不明显，甚至比热辐射测量需要更多的校准或压力测量系统。在加工过程中，声发射信号的主要来源是剪切带，片工具和工具的工作接触区域，切屑的破碎与碰撞，及其切削工具的特征。声发射信号的功率比较大，一般见于范围100千赫至300千赫。其基本性能的研究和检测磨损工具的使用，并且切削已经成为大量调查的主题，例如Iwata和Moriwaki（1977），Kakino（1984），Diei和Dornfeld（1987）。声发射的使用潜力可以在图5.24看出来。它显示了一个后刀面磨损VB和振幅水平之间的关系那就是AE信号会转化0.45的普通碳素钢（Miwa，1981）。较大的侧面磨损，较大的声发射信号，而与具有耐磨变化切削条件的信号的变化率有关，例如切割速度。参考文献Boothroyd, G.（1961）金属切削温度的测定摄影技术。英国J. Appl.物理学. 12，238-242.Chao, B. T., Li, H. L. 和 Trigger, K. J.（1961）对刀腹的表面温度分布的实验研究Trans. ASME J. Eng. Ind. 83, 496503.Diei，EN和Dornfeld，D. A.（1987）从端面铣削过程的声发射过程变量的影响。Trans ASME J. Eng. Ind. 109, 9299. Friedman, M. Y. and Lenz, E.（1970）切屑表面温度场的测定。机械工程研究所19（1），395-398.实验理论方法Harris, A., Hastings, W. F.和Mathew, P.（1980）切削温度的试验测量。见于：Proc. Int. Conf. on Manufacturing Engineering,墨尔本，8月25-27日，第30-35。Iwata, I. and Moriwaki, T.（1977）对声发射中的应用工具传感进程的磨损。机械工程研究所26（1），21-26。Kakino, K.（1984）金属切削和磨削过程声发射监测3，108-116。Miwa,Y., Inasaki, I. and Yonetsu, S.（1981）用声发射信号故障检测工具的过程，Trans JSME 47, 16801689.Reichenbach, G. S.（1958）实验的金属切削温度分布测量。 Trans ASME 80, 525540.Schwerd, F. (1933) Uber die bestimmung des temperaturfeldesbeimspanablauf. Zeitschrift VDI 77,211216.Shaw, M. C. (1984) 金属切削原理。牛津：Clarendon出版社。Trent, E. M. (1991) 金属切削第三版。牛津：北海海涅曼。Ueda, T., Sato, M. and Nakayama, K. (1998) 单晶钻石刀具温度的转变。 CIRP 47(1), 4144.Williams, J. E, Smart, E. F. and Milner, D. (1970)冶金的加工，第一部分. Metallurgia6力学进展6.1简介第2章介绍了最初的机械，热及摩擦学加工过程的报告。演示实验的报告研究表明，在剪切面角，摩擦角和前角之间没有独特的的关系;证据表明这部分可能受主剪切带加工硬化;切削速度与高温之间的关系和高应力条件下使摩擦面的摩擦角条件不足的影响。3至5章集中描述了工件和刀具材料的性能，刀具磨损和故障的本质和加工后的实验方法过程。这使得针对描述力学进展的背景下，导致有能力来预测从机械加工行为和物理性质的工作及其工具。本章安排了除本介绍之外的三个部分：滑移线场模型，从而使成连续切屑形成具有很大的启示，但这最终是令人沮丧的，因为它最终没有提供去删除以上所指非唯一性的办法;考虑到建模的工作流引入应力变化的影响这消除了非唯一性，即使只通过一个近似的方式；第一个实例，以对切屑形成的正交模型来扩展更多的一般的三维（非正交）的条件。这是一个第2章与现代数值（有限元）制作经典材料之间的过渡章节第7章。6.2滑线场模拟第2章介绍了两个早期的平面的剪切角依赖摩擦和斜角的理论。根据Merchant（1945）（方程（2.9）切屑的形成发生在一个给定摩擦最低能量的条件下。据Lee和Shaffer（1951年）（方程（2.10），剪切面的夹角是由在第二剪切带相关的塑性流动摩擦角规则。Lee和Shaffer的贡献首次是在slipline的切屑形成磁场模型。6.2.1 滑移线场理论滑移线场理论适用于平面应变（二维）的塑性流动。材料的力学性能被简化为刚性，完全塑料。这就是说，它的弹性模量被认为是不定的（刚性）及其塑性流动时发生的应用是最大剪应力达到某一临界值，k，它不随条件，如应变，应变率和温度流动的变化而变化。对于这样一个在平面上的理想化材料，应变塑性状态，滑移线场理论发展的压力和速度如何可以改变规则。这些被认为是在详细附录1之中。一个简短的部分在这里给出了摘要，足以使该理论应用到加工中。首先：什么是滑移线和滑移线场;以及他们有用吗？一个平面材料的应力应变加载的分析结论是，在任何一点上都有两个正交方向，其中剪应力方向为最大值。此外，在这些方向直接应力是平等的（和平等的静水压力）。然而，这些方向可以从一个点到另一个点而改变。如果材料是加载塑性，应力状态完全是所描述的最大剪应力常数K值，以及方向和静水压力各不相同的点。 A线，一般弯曲，沿其长度最大剪应力方向都被称为滑移线。一个滑移线是正交曲线滑移在塑料地带现有生产线配套。滑线场理论是构建在特定情况下的滑移线场（例如规则加工）和计算领域内的静水压力的变化之上。该文章摘自：Metal MachiningTheory and ApplicationsThomas ChildsUniversity of Leeds,UKKatsuhiro MaekawaIbaraki University,JapanToshiyuki ObikawaTokyo Institute of Technology,JapanYasuo YamaneHiroshima University,JapanCopublished in North,Central and South America byJohn Wiley & Sons Inc.,605 Third Avenue,New York,NY 101580012Experimental methods(Chao et al.,1961) and on the chip surface (Friedman and Lenz,1970). With the development of infrared sensitive photographic film,temperature fields on the side face of a chipand tool have been recorded (Boothroyd,1961) and television type infrared sensitive video equipment has been used by Harris et al. (1980).Infrared sensors have continued to develop,based on both heat sensing and semiconductor quantum absorption principles. The sensitivity of the second of these is greater than the first,and its time constant is quite small too in the range of ms to ms. Figure 5.21 shows a recent example of the use of the second type. Two sensors,anInSb type sensitive in the 1 mm to 5 mm wavelength range and a HgCdTetype,sensitive from 6 mm to 13 mm, were used:more sensitive temperature measurements may be made by comparing the signals from two different detectors.Most investigations of temperature in metal cutting have been carried out to understand the process better. In principle,temperature measurement might be used for condition monitoring,for example to warn if tool flank wear is leading to too hot cutting conditions. However,particularly for radiant energy measurements and in production conditions,calibration issues and the difficulty of ensuring the radiant energy path from the cutting zone to the detector is not interrupted,make temperature measurement for such a purpose not reliable enough. Monitoring the acoustic emissions from cutting isFig. 5.21 Experimental set-up for measuring the temperature of a chips back surface at the cutting point, using a diamond tool and infrared light, after Ueda et al. (1998)Acoustic emission 155anotherway,albeit an indirect method,to study the state of the process,and this is considered next.5.4Acoustic emissionThe dynamic deformation of materials for example the growth of cracks,the deformation of inclusions,rapid plastic shear,even grain boundary and dislocation movements is accompanied by the emission of elastic stress waves. This is acoustic emission (AE).Emissions occur over a wide frequency range but typically from 100kHz to 1MHz.Although the waves are of very small amplitude,they can be detected by sensors madefrom strongly piezoelectric materials,such as BaTiO3 or PZT (Pb(ZrxTi1x)O3; x = 0.5 to0.6).Figure 5.22 shows the structure of a sensor. An acoustic wave transmitted into thesensor causes a direct stressE(DL/L) where E is the sensors Youngs modulus, L is itlength and DL is its change in length. The stress creates an electric fieldT = g33E(DL/L)(5.7a)where g33 is the sensor materials piezoelectric stress coefficient. The voltage across thesensor,TL,is thenV = g33EDL (5.7b)Typical values of g33 and E for PZT are 24.4 103 Vm/N and 58.5GPa. It is possible,withamplification,to detect voltages as small as 0.01 mV. These values substituted intoequation (5.7b) lead to the possibility of detecting length changes DL as small as 7 1015m:for a sensor with L = 10mm,that is equivalent to a minimum strain of 7 1013. AEFig. 5.22 Structure of an AE sensor156 Experimental methodsFig. 5.23 An example of an AE signal and signal processingstrain sensing is much more sensitive than using wire strain gauges,for which the minimum detectable strain is around 106.The electrical signal from an AE sensor is processed in two stages. It is first passedthrough a low noise pre-amplifier and a band-pass filter (100kHz to 1MHz). The resulting signal typically has a complicated form,based on events,such as in Figure 5.23. In thesecond stage of processing,the main features of the signal are extracted,such as thenumber of events,the frequency of pulses with a voltage exceeding some threshold valueVL,the maximum voltage VT,or the signal energy.The use of acoustic emission for condition monitoring has a number of advantages. Asmall number of sensors,strategicallyplaced,can survey the whole of a mechanicalsystem. The source of an emission can be located from the different times the emissiontakes to reach different sensors. Its high sensitivity has already been mentioned. It is alsoeasy to record; and acoustic emission measuring instruments are lightweight and small.However,it also has some disadvantages. The sensors must be attached directly to thesystem being monitored:this leads to long term reliability problems. In noisy conditions itcan become impossible to isolate events. Acoustic emission is easily influenced by thestate of the material being monitored,its heat treatment,pre-strain and temperature. Inaddition,because it is not obvious what is the relationship between the characteristics ofacoustic emission events and the state of the system being monitored,there is even moreneed to calibrate or train the measuring system than there is with thermal radiationmeasurements.In machining,the main sources of AE signals are the primary shear zone,the chiptooland toolwork contact areas,the breaking and collision of chips,and the chipping andfracture of the tool. AE signals of large power are generally observed in the range 100kHzto 300kHz. Investigations of their basic properties and uses in detecting tool wear andchipping have been the subject of numerous investigations,for example Iwata andMoriwaki (1977),Kakino (1984) and Diei and Dornfeld (1987). The potential of using AEis seen in Figure 5.24. It shows a relation between flank wear VB and the amplitude levelReferences 157Fig. 5.24 Relation between flank wear VB and amplitude of AE signal, after Miwa et al. (1981)of an AE signal in turning a 0.45% plain carbon steel (Miwa,1981). The larger the flankwear,the larger the AE signal,while the rate of change of signal with wear changes withthe cutting conditions,such as cutting speed.ReferencesBoothroyd,G. (1961) Photographic technique for the determination of metal cutting temperatures.British J. Appl. Phys. 12,238242.Chao,B.T.,Li,H.L. and Trigger,K.J. (1961) An experimental investigation of temperature distribution at tool flank surface. Trans. ASME J. Eng. Ind. 83,496503.Diei,E.N. and Dornfeld,D.A. (1987) Acoustic emission from the face milling process the effectsof process variables. Trans ASME J. Eng. Ind. 109,9299.Friedman,M.Y. and Lenz,E. (1970) Determination of temperature field on upper chip face. AnnalsCIRP 19(1),395398.158 Experimental methodsHarris,A.,Hastings,W.F. and Mathew,P. (1980) The experimental measurement of cutting temperature. In: Proc. Int. Conf. on Manufacturing Engineering,Melbourne,2527 August,pp. 3035.Iwata,I. and Moriwaki,T. (1977) An application of acoustic emission to in-process sensing of toolwear. Annals CIRP 26(1),2126.Kakino,K. (1984) Monitoring of metal cutting and grinding processes by acoustic emission. J.Acoustic Emission 3,108116.Miwa,Y.,Inasaki,I. and Yonetsu,S. (1981) In-process detection of tool failure by acoustic emissionsignal. Trans JSME 47,16801689.Reichenbach,G.S. (1958) Experimental measurement of metal cutting temperature distribution.Trans ASME 80,525540.Schwerd,F. (1933) Uber die bestimmung des temperaturfeldesbeimspanablauf. Zeitschrift VDI 77,211216.Shaw,M.C. (1984) Metal Cutting Principles. Oxford:Clarendon Press.Trent,E.M. (1991) Metal Cutting,3rd edn. Oxford:Butterworth Heinemann.Ueda,T.,Sato,M. and Nakayama,K. (1998) The temperature of a single crystal diamond tool inturning. Annals CIRP 47(1),4144.Williams,J.E,Smart,E.F. and Milner,D. (1970) The metallurgy of machining,Part 1. Metallurgia6Advances in mechanics6.1IntroductionChapter 2 presented initial mechanical,thermal and tribological considerations of themachining process. It reported on experimental studies that demonstrate that there is nounique relation between shear plane angle,friction angle and rake angle; on evidence thatpart of this may be the influence of workhardening in the primary shear zone; on hightemperature generation at high cutting speeds; and on the high stress conditions on the rakeface that make a friction angle an inadequate descriptor of friction conditions there.Chapters 3 to 5 concentrated on describing the properties of work and tool materials,thenature of tool wear and failure and on experimental methods of following the machiningprocess. This sets the background against which advances in mechanics may be described,leading to the ability to predict machining behaviours from the mechanical and physicalproperties of the work and tool.This chapter is arranged in three sections in addition to this introduction:an account ofslip-line field modelling,which gives much insight into continuous chip formation butwhich is ultimately frustrating as it offers no way to remove the non-uniqueness referredto above; an account of the introduction of work flow stressvariation effects intomodelling that removes the non-uniqueness,even though only in an approximate manner in thefirst instance; and an