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农村 家用 谷物 分选 设计

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JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY本 科 毕 业 论 文（设 计）题目： 农村家用谷物分选机设计 学 院： 工学院 姓 名： 刘灵汉 学 号： 20090951 专 业： 农业机械化及其自动化 年 级： 农机091班 指导教师： 孙通 职 称： 讲师 二0一三 年 五 月摘要 谷物清选机械目前国内已经基本上能够自给自足，但是由于市场上大部分机械都是种子加工的成套设备，大都属于精选设备，其设备造型大，价格高，能耗大，还完全不能应用于我国农村家庭当中去。因此，设计开发符合我国国情专门用于农村家庭的谷物分选机械很有必要，对减轻农民劳动强度，降低农民劳动成本，提高农村经济效益和农业现代化水平都具有重要意义。本文是在分析国内外谷物清选机械的发展现状与动态的基础上，设计了一套价格低、操作简单、使用方便的，符合我国农村生产要求的家用多功能型谷物分选机械，制定了系统总体设计方案，对系统的机架、筛体、振动机构、风机以及实用性进行了重点研究设计。该农村家用谷物分选机具有清选除杂选粮与精选种子两个可供选择使用的基本功能，采用单相220伏交流电源供电，使用非常方便，而且节约能源，动力只需1.5kw。机架设计为车驾式，整机可框在地排车下盘上，移动方便。进料装置采用了结构简单的顶置式人力提升装置，采用插板活门控制流量，其结构简单，操作方便，喂料均匀。风选室排杂口上装有挡板可以对杂质进行简单分类，风选室出粮口上装有转换活门可以对其功能进行良好过渡，筛体的上筛采用圆孔平面筛、下筛采用编织筛，提高了生产率，使得在精选种子时对粗混杂物及小谷粒有较高的分离率。传动机构采用三角带传动，传动平稳，结构尺寸小。振动机构采用曲柄连杆机构，平稳可靠有效。除杂风机采用低压后向直叶片离心式风机。在整机设计过程中充分考虑到性价比，选用价格低、性能稳定的零部件。关键字：分选机；单相交流电；两用；平面筛；风筛式Abstract Graincleaningmachineryhasbeenlargelyself-sufficient,butmostofthemachineryareseedprocessingequipmentonthemarket,mostlybelongingtotheselectionofequipment,devicemodeling,highprices,energyconsumption,butalsoutterlyunabletoapplythemtoruralhouseholdsinChina.Therefore,thedesignanddevelopmentinlinewithChinasnationalconditionsspecificallyforruralhouseholdsgrainsortingmachineryisnecessarytoalleviatetheburdenofmigrantlabor,reducethelaborcostsoffarmers,improveruraleconomicandagriculturalmodernizationareofgreatsignificance. Thisarticleisthroughtheanalysisofthecurrentdevelopmentofdomesticandinternationalgraincleaningmachineryanddynamic,thedesignofalowprice,simpleoperation,easytouse,inlinewiththerequirementsofChinasruralproductionhomemulti-functiongrainsortingmachinery,developedoverallsystemdesign,focusonsystemrack,sieve,vibrationmechanism,fansandpracticaldesign. Theruralhouseholdgrainsortingmachinehastwobasicfunctionstochoosetousethatareimpurityandselection,theuseofsingle-phase220-voltACpowersupply,easytouse,andenergyconservation,poweronly1.5kw.Therackdesignischariotesttype,thewholeboxputsontherowofthelowerplateofthevehicle,easytomove.Feedingdevicewithasimplestructureoverheadhumanliftingdevice,theflappervalvetocontroltheflowanditsstructureissimple,convenientoperation,uniformfeeding.Ducttrashmouthwithbafflescanmakeasimpleclassificationoftheimpurities,thewindtellsgrainportisequippedwithaflappercandoasimpletransitionontheirfunctions.Theuppersieveadoptsholeplaneand_theundersieveusetheweavesieveandthenimproveproductivity,makingtheselectionofseedshaveahigherrateofseparationofcoarseimpuritiesandsmallgrain.V-beltdrivetransmissionmechanism,smoothtransmission,thesizeofstructureissmall.Thevibrationmechanismusecrank,thatarestable,reliableandeffective.Tothestraightbladetheimpurityfanusinglowcentrifugalfan.Fullytakeintoaccountthecost-effective,thewholedesignprocesstochoosealowprice,stableperformanceparts.Key words : sortingmachine；singlephaseACelectrical；dualpurpose；plansifter；air-and-screen 目录摘要1Abstract21 概述41.1 研究设计的背景41.2 研究设计的目的与意义41.3 国内外研究现状51.3.1 国外状况51.3.2 国内状况51.4 研究设计内容81.4.1 农村家用谷物分选机的设计理论基础81.4.2 基于节能和使用方便以及符合农村需求的研究81.4.3 技术指标81.5 研究设计方法81.5.1调查研究81.5.2设计计算91.6 技术路线92 农用谷物分选机的结构原理与工作特点以及结构设计102.1 农用分选机设计原理综述102.1.1 组成结构及原理102.1.2 工作过程112.2 分选机各结构设计122.2.1 机架设计122.2.2 进料斗的设计122.2.3 清粮风机的设计132.2.4 风选室的设计152.2.5 筛体的设计162.2.6 电机的选择192.2.7 传动机构的设计19第三章 结论与展望293.1 设计特点293.2 设计不足29参考文献31致谢321 概述 1.1 研究设计的背景近几年来，我国农业种植结构调整和加入WTO都对我国农业机械化产生了较大的影响，尤其是随着中央对“三农”问题的重视。农民的农业生产不在是单纯的去依靠劳动力来完成，加大了对农业机械的需求量，我国农业机械产品的升级换代和产品结构的调整势在必行，农业机械化进入了一个调整发展的新时期。而目前在一些农村，农民谷物丰收后还是依靠传统的手动风车来完成粮食清选的任务，工作劳动量大，风车风力受人力影响因素较大不易控制，更达不到精选种子的标准，农民播种时候只能去购买种子，或者使用家里精度不够的粮食，增加的生产成本，浪费了资源。然而市场上的分选机均为大中型谷物清选设备，配用的动力都是三相电动机，总功率411千瓦，机重在1200Kg以上，价格数万元。例如石家庄绿炬种子机械厂生产的5XJC-3A种子清选机、无锡市天地自动化设备厂生产的5X-3风筛式种子清选机、石家庄三立谷物清选机械有限公司生产的5XZC-3A种子清选机、石家庄市科星清选机械有限公司生产的5XZC-5种子清选机、河北瑞雪谷物精选机械制造有限公司生产的5XZC-3C型移动式风筛清选机等。根本不适应我国农村实际情况，因此急需生产设计出满足农村市场需求的家用型分选机械产品。使农民在生产生活中降低成本，节约能源，而且使用方便，操作简单，并能够满足多种分选任务。 1.2 研究设计的目的与意义 谷物清选是谷物收获后不可缺少的环节。收获后的谷粒中不仅包含饱满和成熟的籽粒，而且还有机械损伤、破碎和不成熟的谷粒。此外还包含有许多杂质，如草籽、泥沙、断穗、颖壳等。因此无论留作粮食或其他用途，均需将收获后的谷粒进行分选才能满足要求，如果留做种子，谷粒则需经过精选，才可以获得质量均匀、尺寸一致的种子。精选后清除出的小粒、破碎粒可继续作为粮食或饲料，节约了粮食；精选后得到的种子均匀饱满，播种后发芽率高、长势好，一般都能增产5%10%，还可以减少播种量20%左右，有利于粮食的利用及机械化作业，降低农村农业生产成本。因此，农村家用型谷物分选机对农业结构的调整和农民收入的增加有着十分重要的作用。特别是玉米，清选后可用半精量或精量播种，因而更可以大量节省种子。清选后的种子已经清除掉其中大部分病虫害的子粒，减少了今后感染的可能性，使田间杂草含量减少，作物生长整齐，成熟一致，有利于后续的机械化作业，降低农民劳动强度，进一步提高农村收入1.3 国内外研究现状谷物清选机的产品种类很多。按清选原理分为常规分选法和电分离法。常规清选法是利用种子的几何尺寸、空气动力学特性及比重等物理机械特性进行清选，主要有风选、筛选、风筛选、风筛窝眼选、比重选、窝眼选、风筛比重组合选、光电选、之形板选、螺旋分离器等10余种几十个产品。电分离法是按生物学特性(种子发芽率、活力等)进行清选。按清选对象分为稻谷、大豆、玉米、小麦、花生、油菜)、蔬菜种子、谷物种子、林木种子、牧草种子、油菜种子等专用清选机以及多功能清选机。1.3.1 国外状况目前，在欧美发达国家己形成多种系列化的种子清选机，具有清选精度高、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，现己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HEI公司、丹麦的WESTRUP公司、德国的PETKUS公司、美国的OLIVER公司、IMC公司和CRIPPEN公司g 0 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(BLOUN1公司、德国德勒贝尔(ROBOR)公司、丹麦的达马斯 (DAMAS)公司、意大利的巴拉里尼(BALLARINI)公司历史较为悠久，他们生产风筛式清选机己有100多年，其产品经久耐用、性能可靠。这些公司的产品除满足国内需要外，还远销世界各地。他们在技术上各有发展，产品也各有特点。1.3.2 国内状况我国对粮食清选机械的研究、生产起步较晚。20世纪50年代引进首批样机，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，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；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。经过半个多世纪的发展，基本形成了具有我国特色、适应我国广大用户需要、品种规格较齐全、自行研究和生产的加工体系，按其工作原理可主要分为如下几类：（1）风筛式清选机风筛式清选机主要利用种子与夹杂物的几何尺寸和悬浮速度差异进行清选和风选。筛选是根据种子几何尺寸的差异，配置适当规格的筛片，在筛片往复运动下达到分离的目的。筛选同时利用悬浮速度的差异去除轻杂。风筛式清选机主要用于小麦、大豆、玉米等种子的初选和基本清选。型号有SX-40 (30/4.0), SXP-3, SX-3.0(1.0/5.0/7.0/30/50), UB系列种子清选机。（2）比重式清选机比重式清选机主要利用物料中各成分的比重不同进行分离。当具有一定压力的空气流过种子时，种子因与空气质量不同而进行升降分层，筛面的振动推动与筛面接触的较重种子从进料端至排料端向高处走，而较轻的种子向低处走，从而达到分离目的。比重式清选机主要用于清选种子中外形尺寸与其相同而比重不同的各类轻杂和重杂。如虫害的种子，发霉、空心、无胚的种子，以及碎砖、土、石块、沙粒等。比重式清选机既可单机使用，也可为种子加工厂及种子处理中心配套。比重式清选机又分正压式(如SXZ-3.0 )和负压式(如SXZ-1.0)两大类。代表机型由TFQX66 , TQSX70(100/150/200) , SXZ -0.5(1.0/1.6/2.5), SXZ-3.0(5.0), SXD-1.0 (2.5)型、重力分选机徽型系列422-SS, SXZC系列种子加工车和SXZC-10系列种子加工车。(3)窝眼筒式清选机窝眼筒式清选机主要利用种子在窝眼筒做旋转运动时，种子、杂质长度尺寸和运动途径不同来达到分离长杂、短杂的目的.喂入筒内的种子进入窝眼筒底部时，要清除的草籽、碎种子等短杂陷入窝眼内并随旋转的简上升被排出.而未入窝眼的种子则沿筒内壁成螺旋线轨迹向后滑移从另一端排出，长杂沿窝眼筒轴方向移动从另一端排出.在种子加工流程中，窝眼筒式清选机既可作为分离长短杂的精选主机，又可做精选中的种子分级机使用。代表机型有SXWS-1.5和SXW-3.0 (2.5)。(4)复式清选机复式清选机主要是利用种子的外形尺寸和空气动力学特性进行精选.首先，通过改变吸风道截面积的大小，得到不同的气流速度分离轻重杂质;然后，利用种子和混杂物几何尺寸的差别，通过一定规格的筛孔来分离杂质和瘦弱籽粒;最后，通过窝眼筒按种子的长度不同分离长杂、短杂，达到分离的目的。代表机型有SXF-1.5(0.5/0.7/1.3A), SXF-2.0, SXF-5.0(3.0), SXQ-3.0, SXFZ-5 (4/15)和TXQZ 100。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。安全防护装里不规范，整体制造、装配质量不高，产品振动大，可靠性较低。如SXZ-1.0和SXZ-2.5负压重力式清选机，由于能耗、噪音较大，振动不易平衡，操作不便，目前己逐步被淘汰。总的来说，我国现有的清选机普遍存在的问题：功能单一、适应性差；技术性能不稳定；产品零部件制造水平低、工艺设备落后，可靠性差；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。 1.4 研究设计内容 1.4.1 农村家用谷物分选机的设计理论基础 （1）影响谷物分选机工作的几大因素，即清选时风机叶轮出口处的气流速度、风速、转速、料斗出口的流量、风道上的运动规律、生产率；精选时振动筛的倾角、筛孔的尺寸、形状、筛子的振动率、振幅、物料在振动筛上的运动速度。 （2）农用谷物分选机的设计原则和程序1.4.2 基于节能和使用方便以及符合农村需求的研究 （1）分析车把式机架的设计在使用上的灵活性。 （2）分析振动筛机构采用曲柄摇杆连杆机构对节能的影响。 （3）分析单相电源供电对用户的方便性。 （4）结合农村需求在风道上所做设计的实用性。1.4.3 技术指标 （1）实用性、适应性并且能较好的解决不同的工作要求以及使用操作方便 （2）安全环保，防护装置到位，有较好的节能降耗效果 （3）可靠度高使用寿命长，达到甚至超过国家有关指标1.5 研究设计方法1.5.1 调查研究 包括搜集资料；调查和查阅有关机械的性能；了解原料品质与加工要求等方面以及了解农村市场需求。最后将资料加以整理和综合分析，并得出结论。搜集资料是调整研究工作的主要内容，通常包括下述范围：(1)工作原理相近，性能相近，可以参照的机械图纸和文字说明；(2)同类机械的生产纪录、故障记录，并听取使用意见与改进意见；(3)有关的国内外科技动态；(4)有关的参考书籍和刊物；(5)使用地区的原料品质，产品要求，气候条件等。所搜集的资料必须经过整理和分析，取其精华加以引用。1.5.2 设计计算 计算是为后期实验提供理论依据，认真的核实有关数据设计是否合理，按相关公式认真计算，只有科学严谨的去完成它才能得出最准确的结果1.6 技术路线(1)总体设计阶段机器的总体设计，首先要确定机器的工作原理，因为它是实现机器职能的基本依据。例如清选部分它的职能是清除谷物中的混入茎、叶、穗、损伤的种子碎片、异物的种子、杂草种子、空瘪物等掺杂物，精选部分则主要剔除混入的异作物或异品种的种子以及不饱满的、虫蛀或劣变得种子。要达到以上的目的有多种的工作原理，如用风选，用重力清选，气流筛子清选等，由于工作原理不同，设计出来的机器也必然不同。随着生产和科学技术的发展，新的清选原理通过理论分析和科学试验将会不断出现。因此在设计新的机器时，应根据具体情况，全面分析比较各种不同的工作原理，确定其中最合理的方案进行设计。工作原理确定后，就可着手进行机器的运动设计。确定机器执行部分所需的运动条件和动力配备。选用原动机的类型和性能参数，进行机器的运动机构设计。即把原动机的运动转变为执行部分的机械动作。并根据机器的运转特性，执行部分的工作阻力，工作速度和传动部分的总效率等各种阻力因素，计算出机器所需的驱动功率。并结合初步设想的机器的工作情况，选定一台或数台原动机进行驱动。(2)结构设计阶段设计主要零部件的具体形状、尺寸、材料、制造、安装、配合要求等一系列问题。并进行类比、选择、必要的计算和实验等一系列工作。(3)零件设计阶段设计零件图要从机器总体要求出发，综合考虑各个零件在机器中的作用地位。从受力情况，计算它的强度、刚度，结合使用寿命、体积和重量等，决定选用何种材料最为合适。从而确定零件的尺寸，结构，加工精度，表面光洁度等。(4)验证修改。2 农用谷物分选机的结构原理与工作特点以及结构设计2.1 农用分选机设计原理综述2.1.1 组成结构及原理本分选机由机架、料斗、风机、风选室、筛体、传动机构、电动机等七部分组成，如下图：2-1-1:图2-1 农用谷物分选机的结构简图(1) 机架：主要起支撑作用。通过地排车下盘的尺寸确定机架的宽度。(2) 风机：利用其产生的气流做介质进行工作。根据生产能力及物料的输送特性确定风机的参数。(3) 料斗：根据农村常用收获容器的尺寸确定料斗的容积。方便农民使用，出料活门，可以较好的控制与保证物料均匀、连续的进入风选室，根据生产需要能方便灵活地调节进料量。(4) 风选室：清选除杂选粮的主要工作场所，在风机的作用下把谷物良好的分选出来，出粮口能在精选种子是保证物料能均匀的、连续的流入第一层筛面；使物料沿整个筛面的宽度均匀分布，以提高吸风和筛理效率； 出杂口有可调挡板，较好的选择对杂质细分。根据谷物水平风选的特性确定去尺寸。(5) 筛体：利用筛体的振动对谷物进行筛选。根据生产能力确定筛子的尺寸，依据物料的物理特性确定筛孔的形状、尺寸，并确定筛体的振动频率。(6) 传动机构：完成能量的传递和转换。根据风机选取电机的型号，依据风机的转速确定风机皮带轮的尺寸，依据筛体的振动频率确定筛体皮带轮的尺寸。(7) 电动机：给分选机提供动力的设备。2.1.2工作过程进料斗 进料斗摇臂轴摇臂杆电动机清选风机筛体短茎秆等大杂小粒.破碎粒.虫蛀劣变种筛底下筛上筛是入仓储存否是否精选种子粮食杂质（草籽、空瘪子等）轻杂（茎、叶、穗等碎片）风选室均与饱满种子图2-1-2：农用谷物分选机流程图工作流程：被收获后需要分选的谷物首先倒入料斗中，在仓门的控制下，使之沿风选室宽度均匀分布，在谷物经过风机的作用吹走杂质如灰尘、糠批等轻浮物，经过初步分选已达到农民入仓储存的标准。可以通过出粮口开始封装。如果是播种季节或是优良品种农民想精选为种子，农民可以调节转换活门，关闭出粮口。谷物可以自然流入筛体内，筛体在摇臂的驱动下往复运动，筛体有两层筛面，谷物在筛面推力及自身重力的作用下在晒面上流动，第一次筛面隔除粮食中的大杂质，由大杂口排出，粮食流入第二层筛面上继续被筛理，穿过第二层筛面的微小杂质，由小杂口排出，成熟的、尺寸均匀的、饱满的粮食则为作为种子留在筛上，由种子出口排出。2.2 分选机各结构设计2.2.1 机架设计为了方便农户使用，机架设计为车架式，前段用可调式支脚。机架由（50504mm）脚钢焊制而成，用于安装和支撑风机、料斗、风选室和筛体等。2.2.2 进料斗的设计料斗容积大小是根据农用编制箩筐的大小以及常用的编制袋大小而所做的设计。能一次性装下一箩筐谷物或一袋谷物。本装置要保证物料能均匀的、连续的流入风选室中。并沿风选室宽度均匀分布，以提高风选的效率。为了节省动力，采用了结构简单的顶置式人力提升进料装置。其结构简单，喂料均匀。用3mm厚的钢板焊接而成，并通过插板活门控制不同物料的喂入量。其结构三视图如下：2.2.3 清粮风机的设计清粮风机一般用于谷物联合收获机及脱粒机。它的特点是风压低、流量大，要求结构简单、风量调节方便和出口处风速均匀，而风机效率则不是主要考核指标。清粮风机与通用型风机的结构差别较大，特点是风扇宽度大，叶片数少(Z=46 )，叶片大多为径向直叶片或叶片安装角大于等于60的后向直叶片，叶片两端切角以提高出口气流速度的均匀性。清粮风机通常与筛子配合工作，应根据工作条件如筛面负荷、筛面物体组成及湿度等的变化，经常调节风量(相当于调节出口风量)。所以要求调节机构构造简单，调节方便。新的谷物联合收获机上大多用无机变速器调节风机转速的办法来调节风量，也可用调节进风口面积的方法来调节风量。风机出风口上各点气流速度的均匀性对谷粒清洁率及损失率影响显著。由于清粮风机宽度很大，所以出风口气流速度很不均匀。2.2.3.1 风机的性能参数的确定（1）气流流量Q的确定：（2）全压P的确定：P=200+40=240N/因P=240N/980N/ 故选用低压离心风机。 (3)先确定比转数，再根据公式n=计算转速n。因采用的风机为后向直叶片，依后向叶轮离心风机的笔转数=3.616.6（国际单位制）,确定风机比转数,取= 8（国际单位制）,根据公式n= =7.4=840r/min 取n=840r/min。本风机选用转速n=840r/min的低压后向直叶片离心风机。（4）风机功率p的确定:根据公式N=KN=1.12400.29=76.56w2.2.3.2 风机主要结构参数的确定(1)风扇的外径的确定：=25.82m/s; =60/n=6025.82/910=0.50(m)（2）计算风机的流量系数：=2Q/ u=20.29 /(25.82)=0.028(3)计算风扇轮毂直径：对后向叶片风机及0.3的前向叶片风纪，应满足1.194=1.194=0.52。(4)进风口直径:=2=2=0.142(m)为进气速度，取=15m/s。（5）叶轮内径：=（1.051.15）=1.10.142=0.156(m)验证： =0.156/0.50=0.3120.52故参数选取不合适。因过大，影响风机的平衡，故修正=0.25m,这时=0.156/0.25=0.6240.52,能满足0.52的要求，故合适。此时=2Q/u=0.2.2.3.3 叶片参数的确定（1）叶片宽度B：叶片出口宽度:=/4:流速系数，取=0.25。/4=0.250.112/40.25=0.029m叶片进口宽度:按=得=0.0290.25/0.156=0.045(m)(2)叶片安装角：取=60（3）叶片数Z:因清粮风机叶片数少，取Z=4。风机叶片尺寸图2.2.3.4风机的加工工艺选用低压后向直叶片离心式风机。其结构由风机轴、叶片等组成。风机轴由45号钢车制而成，叶片4片，为后向直叶片，由2mm厚的钢板制作而成。2.2.4 风选室的设计风选室是选粮的主要工作场所，在风机和动力的作用下完成对谷物的分选。用3mm厚的钢板焊接而成。该风选室能初步分选出粮食与一般杂质。并且能对分选出的杂质按重量在做一次分选。选出的瘪谷还可以给农民加以使用。选粮的质量高低关键在于风选室的设计以及对结构参数的确定。要做好合理有效的分选，就应对谷物在分选室的运动(图2-2-4a)状况以及受力情况（图2-2-4b）加以分析: （1）谷物在风选室运动时间： 式中：h为分选室的高度，g为重力加速度（2）谷物在风选室中所受风的力：式中：为阻力系数，与物体的形状和表面特性有关，为空气密度，为物体的迎风面积，为气流速度，（3）谷物在分选室中所前进的距离S： 式中：m为谷物的质量，在同一种谷物同一机构下，其、h均可知，即与其大小跟质量相关，查阅相关资料以及有关设备所取参数，本设计选取S为80mm并与挡板相结合，可以根据实际操作使用情况来进行调节，结构简单，实用符合农用需求.2.2.5 筛体的设计2.2.5.1 筛子的种类选择振动筛是根据粮粒和杂质大小的不同，及其自动分级原理，通过筛选的方法来分离杂质的。振动筛的主要工作部件是一作往复运动的筛体。筛体内设置多层筛面，筛面由冲孔的金属板制成。金属板筛面的筛孔形状有圆形、长形和三角形等。按颗粒厚度的不同分离粮食中的杂质时，可采用长形筛孔。当筛选时，厚度小于筛孔宽度的物料，穿过筛孔成为筛下物；厚度大于筛孔宽度的物料，不能穿过筛孔，成为筛上物。按颗粒宽度的不同分离粮食中的杂质时，可采用圆形筛孔。当筛选时，宽度小于筛孔直径的物料，穿过筛孔成为筛下物;宽度大于筛孔直径的物料，不能穿过筛孔，成为筛上物。振动筛主要由筛体、振动机构、筛等组成。筛子可以分为平面筛、圆筒筛和圆锥筛等几种，其中平面筛应用最广。根据振动方向，平面筛又可分为纵向振动筛和横向振动筛。谷物清选机最常用的是圆孔和长方孔平面筛。圆孔筛只有一个量度，即筛孔直径，凡籽粒宽度大于圆孔直径者均不能通过。在本清选机上装有2个其参数和形状各不相同的筛子。第一层筛子是用来分离大的混杂物；第二层筛子都是用来分离小的混杂物。经过多方查证参考，在本清选机中第一层筛子设计为平面圆孔筛，第二层筛子为编织筛。 a 平面圆孔筛b 编织筛2.2.5.2 筛子的形状尺寸筛孔形状和大小的选择，应根据被筛理的粮种大小和清理要求而定。在一般的情况下，头道筛筛孔稍大，后几道筛筛孔可略小。筛孔直径偏大，易使垂直于筛面振动的大于筛孔尺寸的质点从筛孔漏下；反之，减少了符合尺寸要求的质点的过筛机率。清理各种粮食的筛孔形状和尺寸如表2-2-5-2a。表2-2-5-2a 清理各种粮食的筛孔形状和尺寸在本设计中各筛的所选择的结构尺寸如下表2-2-5-2b粮种上筛下筛小麦106.020玉米16816大豆16720稻谷136.020表2-2-5-2b各筛的所选择的结构尺寸 圆孔筛的筛孔一般采用六角形配置法，任何一个孔都位于六角形的中心。这样配置筛孔可以最有效的利用整个筛面，并且孔边间的距离都相等，筛子沿三个方向的强度也相等。2.2.5.3 筛子的参数选择(1)筛面与水平面的倾角a：一般a取010。本机上筛取a= 6，下筛取a=10。(2)筛面宽度：因机驾框的结构的确定，故筛面的宽度受其宽度限制。取450mm 。(3)流量指标：本筛体的流量设计为每厘米筛宽20公斤/小时。(4)转速与振幅的确定：在实际生产中，工作转速n可取为：从上述公式可看出:转速与振幅是成反比关系的。二者应满足如下关系：nr=2.5 3.6(转米/分)450 0.006=2.7(转米/分) 2.53.6(转米/分),经验证，符合要求。图2-2-5-3 筛面结构简图本筛体的侧板用3mm厚的钢板焊接而成，筛体由两根连杆支撑在机架上，筛体通过焊接在筛体上的传动杆与摇臂相连，并由摇臂轴驱动。筛体内有两层筛面，筛面固定在筛体侧板上，在筛理不同物料时可以更换筛面。筛面在筛体内按一定的斜度设置，上筛筛面为6，下筛筛面为10，筛面的尺寸由机架和生产能力决定，取上筛(宽长)为450 600mm，下筛为450780mm。其结构见下图2-2-5-32.2.5.4 振动机构的设计本筛体采用传统的曲柄连杆机构，通过摇臂带动实现往复运动，从而筛选谷物。2.2.6 电机的选择为生产机械选择电动机的种类，首先应考虑电动机的性能是否满足生产机械的要求，例如起动转矩、调速性能指标以及各种运行状态等。在这个前提下，优先选用结构简单、价格便宜、运行可靠、维护方便的电动机。2.2.6.1 电动机型式的选择考虑到电机的使用环境中灰尘多，对清选机选用了卧式、封闭式电动机。2.2.6.2 电动机电压等级的选择电动机的电压等级要与电源电压一致，对单相交流电动机选用220V。2.2.6.3 电动机额定转速的选择n=1410r/min2.2.6.4 额定功率的选择取p=1.5KW因此电机型号为YL90S-42.2.7 传动机构的设计传动装置选用带传动。由电机带轮、风机带轮、风机轴、摇臂轴、摇臂轴带轮、三角胶带等组成。2.2.7.1电机风机带轮三角胶带传动的参数选择(1)选择胶带型号：根据胶带传递的功率N，因传递功率均小于1 kw。按表2-2-7-1选择A型带。表2-2-7-1a 胶带传递的功率与三角胶带型号(2)选取电机带轮的计算直径带轮直径愈小，传动结构愈紧凑，但胶带在小带轮上的弯曲应力较大。弯曲应力是环形胶带疲劳破坏的主要原因，因此，小带轮直径是我们首先要考虑的。一般取，列于表2-2-7-2中，可根据胶带型号选取，在特殊情况下可略小于。表2-2-7-1b 胶带型号与带轮的计算直径根据表2-2-7-1b，选择槽角，。电机带轮直径为。(3)决定风机带轮计算直径如果不考虑弹性滑动，则大带轮直径为： ,i为传动比。选取风机带轮直径为。(4)计算环形胶带速度V增加环形带速度V，有利于提高传动能力。但环形胶带速度愈高，环形胶带产生的离心力愈大，减小了环形胶带与带轮间的压紧力，因而减小了摩擦力;同时离心力又使环形胶带受到附加拉力，降低环形胶带寿命。不过在低转速范围内，提高V是有利的，因为提高V可以增加传递功率，但若超过了一定范围就不利了。故一般取V=525m/s最为有利。设计时应把V和通盘考虑。计算环形胶带速度的公式为：，故合适。(5)初步定中心距考虑到整机的稳定性，设计时将电机带轮放置在机架的底部，为了使进料方便，将风机带轮放置在机架的顶部，初步定中心距为(6)计算并选取环形胶带长度L根据初定中心距，可求出环形胶带的计算长度，其计算公式为：（mm）。根据GB1171-74，选取三角胶带的计算长度L=2033mm，内周长度L=2000mm。(7)确定实际中心距A根据及可近似地按下式计算实际中心距A：(8)验算小带轮包角a：环形带与带轮接触弧所对的中心角称为带轮的包角，以a表示。由于接触部分的每一小段弧均产生正压力，所以接触弧愈长，总摩擦力就愈大，也即a愈大，所能传递的功率就愈大。A太小则环形带容易打滑，因为小带轮的包角比大带轮上的包较小，所以设计时主要考虑小带轮上的包角。最好小带轮包角a120，在特殊情况下允许a90。确定a的近似公式为：，故合适。(9)校核环形带绕转次数U绕转次数太多，会降低环形带寿命。因此一般用下式来控制绕转次数次/s。式中：V一速度（m/s）；L一环形胶带计算长度（mm）。次/s，故合适。(10)确定风机轴带轮环形胶带根数Z胶带的根数愈多，则每根胶带负担的载荷愈不容易均匀。一般胶带根数Z不宜大于8根。在特殊情况下允许Z12根。环形带根数可按公式进行计算。式中，一带传动所需要传递的功率(kw )；一单根三角胶带所允许传递的最大功率(kw)；一小带轮包角影响系数；一工作情况系数。取No=0.89 C1=1.0 C2=0.8，则(11)计算作用在风机皮带轮轴上的压力Q式中：So一一根环形带的初拉力；取So=100N。 一电机带轮包角。在没有张紧装置的传动中，安装环形带时，将环形带初拉力S0约增达1.5倍。这时作用在风机带轮轴上的最大压力为：。根据轴所受的最大压力确定风机轴的尺寸，如图2-2-7-1C示。下面按许用弯曲应力校核该轴：轴的材料选用45钢调质，轴受力图：计算支承反力： 弯矩图：最大弯矩： Mmax=24287转矩： 许用应力查机械设计手册得： 应力校正系数： =0.59当量转矩：T=0.59815=480.85当量弯矩：校核轴径：所以该轴满足应力要求，故合适。(12)确定电机带轮环形胶带根数Z(13)计算作用在电机皮带轮轴上的压力Q电机带轮轴上最大压力为：。2.2.7.2 摇臂轴带轮三角胶带传动的参数选择(1)选择胶带型号：根据胶带传递的功率N=0.8kw，按表2-2-7-1a带型号为：A型带。(2)摇臂轴带轮计算直径：如果不考虑弹性滑动，则摇臂轴带轮直径为：，取摇臂轴带轮直径为。(3)计算环形胶带速度V，故合适。(4)确定中心距Ao：由于电机带轮在机架底部，摇臂轴带轮在筛子的下方。初步设计为。(5)计算并选取环形胶带长度：根据GB1711-74，选取三角胶带的计算长度为L=1633mm，内周长度为L=1600mm。(6)确定实际中心距A(7)验算小带轮包角a：，故合适。(8)校核环形带绕转次数U次/s，故合适。(9)计算作用在风机皮带轮轴上的压力Q摇臂轴上最大压力为：根据轴所受的最大压力确定摇臂轴的尺寸，如图2-6-2所示。下面按许用弯曲应力校核该轴：轴的材料选用45钢调质，轴受力图：计算支承反力：弯矩图：最大弯矩：转矩：许用应力查机械设计手册得： 应力校核系数：当量转矩：当量弯矩：校核轴径：所以该轴能满足应力要求，故合适。2.2.7.3 带轮的材料确定本清选机所有带轮材料均选用HT200的铸铁轮。2.2.7.4 带轮的结构和尺寸带轮的结构：带轮由轮缘、轮毂、轮辐三部分组成。(1)轮缘：电机带轮计算直径为D=100mm；风机带轮计算直径为D=160mm；摇臂轴带轮计算直径为D=315mm(2)轮毅：参照GB1095-1979选取。(3)轮辐：带轮采用轮辐结构是为了减轻重量。参考机械设计手册，风机轴带轮采用辐板式，摇臂轴带轮采用实心轮，电机带轮采用实心轮。第三章 结论与展望3.1 设计特点经过十多周的努力，查阅了很多国内外相关著作，参考借鉴了很多类似结构的设计，以及导师的辛勤指导，再加上自己不懈的奋斗，关于我此次设计的农村家用型谷物分选机的总体结构设计、参数计算等相关工作已经基本完成了。本分选机主要研究了机架、振动筛、风机、分选室，传动机构的设计，从而实现了农村家用谷物分选机的设计，本机解决了农村市场中农户的需要，而且能够达到谷物清选的各项指标。现将其主要功能及特点简述如下： 1 机架为车把式，整机框在自行车下盘上，移动方便。2 分选机能满足淸粮与选种的两种工作要求，可单独工作，符合农民需求，节省资源。3 振动筛的上筛为圆孔棱面筛，下筛为圆孔平面筛，提高了生产率，在选粮时对粗混杂物和小谷粒有较高的分离率。4 在振动装置中，采用的是传统的曲柄连杆机构，平稳可靠有效。5 传动机构采用三角带传动，传动平稳，结构尺寸小。6 动力采用单相交流电机，使用方便。只要有单相电的地方，都可以使用此谷物分选机。7 产品质量好。使用本机分选机精选后的种子质量均匀，尺寸一致，基本达到种子加工成套设备所生产的产品质量标准。8 节约能源。本机属小功率设备，只需配一台1.5kw的单相交流电机。9 性价比高，应用范围广，社会经济效益大。10维修方便。本机结构简单，便于维修，不需要专门的维修人员。11体积小，重量轻，不需要大的停放场地或机。3.2 设计不足农村家用谷物分选机的设计，切实满足了农村用户的需求，但是，由于时间和经验不足，以及技术水平和条件