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5XZ-3.0型重力式清选机下体设计【5张CAD图纸+毕业论文】

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关键词：: 5XZ-3.0型重力式清选机下体设计 cad图纸毕业论文重力式清选机

资源描述：

5XZ-3.0型重力式清选机下体设计

65页 16000字数+说明书+实习总结+开题报告+5张CAD图纸【详情如下】

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摘要

随着农业机械化的发展，农作物种子清选机械也日趋成熟，其中正压式重力清选机发展最快最成熟。通过查阅大量文献资料和现场实习，设计出5XZ-3.0型正压式重力清选机，其生产率为3.0t/h。该机通过双向倾斜且往复振动的工作台和穿过工作台面由下而上的气流进行清选作业，适用于经过风筛式清选机、窝眼滚筒清选机等机具清选过的外形、尺寸较相似的种子分选。

该机具利用比重不同分离出发育不好、成熟不完全、受虫害霉烂和已发芽的种子，以及与种子尺寸相近而质量有一定差异的夹杂物。

关键词正压式重力清选机双向倾斜往复振动

Abstract

With the development of agricultural mechanization, the crops seed cleaner weapon is also getting more and more progressive, the positive pressure type gravity cleaner development is most common. Through the consult massive literature material and the workshop practice, designs the 5XZ-3.0 positive pressure type gravity cleaner, its productivity is 3.0t/h. This equipment to realize chooses the function clear, through can incline and vibrate the work table and passes through work floor air current from bottom to top to complete, it is suitable for the contour which the size similar seed separation passes through primary elects clear. The equipment used to separate different proportions of poor, immature, and has been subject to pests or germination of seeds ,and seed with similar size and quality of a certain difference of impurities.

Key word Positive pressure type Gravity cleaner

Two direction angles may adjust Reciprocating vibration

摘要I

AbstractII

第1章绪论1

1.1国内外发展情况1

1.2结构特点与分类3

1.2.1 结构特点3

1.2.2 分类3

1.3工作原理4

1.3.1 重力分选原理4

1.3.2 物料的分层化过程5

1.4 应用范围8

第二章无级变速部分的设计方案及选择9

第三章设计计算10

3.1 总体参数及运动参数的选择10

3.1.1 振动台振动频率的确定10

3.2 所需风量与风压的计算13

3.2.1 风量的计算13

3.2.2 风压的计算13

3.3 风机的设计17

3.3.1 叶轮的设计17

3.3.2 蜗壳的设计19

3.4 传动设计23

3.4.1 无级变速器设计23

3.4.2 轴承寿命校核25

3.5 所需动力功率确定26

3.5.1 振动台功率确定26

3.5.2 风机所需功率的确定27

3.5.3 所需理论功率和实际功率28

3.6 强度与刚度的设计与校核28

3.6.1 驱动连杆的强度与刚度校核28

3.6.2 压杆稳定校核31

3.6.3 无级变速轴的强度与刚度校核32

3.6.4 无级变速器压缩弹簧的计算35

第四章机器的调节、操作与维护40

4.1 调节40

4.2 操作44

4.2.1 初步调整44

4.2.2 分选开始后的调整48

4.2.3提高分选能力49

4.3 维护50

4.3.1工作台50

4.3.2皮带51

4.3.3轴承51

结论52

致谢53

参考文献54

1.3.1 重力分选原理

传统的风筛组合清选机依靠筛体的振动，辅以风力作用，使轻杂质吹出机外，重的杂质和尺寸大小不一的籽粒通过不同尺寸的筛孔进行清选分级，同时风力又有延长籽粒在筛面上的运动时间，达到更好的清选效果。

重力清选机的作用原理是在风力的作用下，使籽粒达到流化状态，比重小的籽粒悬浮于重籽粒之上，籽粒之间的摩擦系数降低，重籽粒在风力作用下不脱离筛面，使其在筛体振动过程中依靠惯性力、摩擦力、风力、籽粒重力的共同作用下，达到比重小的籽粒与比重大的籽粒分离的目的。应注意，图1-2代表理想的状态，这理想的状态在理论上是最好的状态，实际上很少发生。通常，层化区并没有明显的界限，当物料不完全层化时，分选的过程已经开始。因此，使物料分层化过程尽可能地快是至关重要的，否则，在分层化过程发生之前较轻的物料将被带到工作台的高边。这最好的办法就是使喂入端较卸料端有更大些的气流。

许多分选过程中，好粒与轻料之间的差别不明显，这时必须周期性地测试每次试验中沿卸料端各点的重量，以确定分选是否正确。

从重力分选机卸料端排出的物料是以最重的颗粒到最轻的颗粒连续分产品。这连续的产品被分成三个部分：（1）重的，合格的产品；（2）轻的，不合格的产品；（3）少量的没完全分选的中间产品。在分选含有沙子或其它重物料时，产品分出四部分，含有沙子及某些好颗粒物料部分可以进一步加工。

该机是以双向倾斜、往复振动的工作台和穿过工作台面由下而上的气流进行清选作业的清选机具。工作时，物料经进料口均匀连续喂入到工作台面上，此时物料受到工作台振动和穿过工作台面由下向上气流吹动的复合作用，即按比重不同进行分层，比重大的物料产生正偏析而下沉到被振动着的物料层底部，并逐渐移至尾部的出料口。比重小的物料，在物料上方漂浮，并沿着工作台的倾斜方向流动至前方的轻物料出口，如此连续不断地工作达到重力清选的目的[7]。在这三个月，通过大量的资料查阅、现场调研，完成了型号为5XZ-3.0的重力式清选机的设计。本设计符合了我国农业高速发展、农业机械急待提高的要求，满足了现代化农业对粮食和种子生产加工越来越高的要求。该机是以双向倾斜、往复振动的工作台和穿过工作台面由下而上的气流进行清选作业的清选机具。它能将经过风筛式清选机、窝眼滚筒清选机等机具清选过的较均匀的种子，按密度大小进行分选加工，以清除发育不好、成熟不完全、受虫害霉烂和已发芽的种子，还可分离与种子尺寸相近而质量有一定差异的混杂物。

虽然在这次设计中查阅了大量资料并做了相关实习，但由于水平有限，设计中一定还存在很多缺点和不足，还有待进一步完善和改进。

参考文献

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内容简介：: 摘要随着农业机械化的发展，农作物种子清选机械也日趋成熟，其中正压式重力清选机发展最快最成熟。通过查阅大量文献资料和现场实习，设计出5XZ-3.0型正压式重力清选机，其生产率为3.0t/h。该机通过双向倾斜且往复振动的工作台和穿过工作台面由下而上的气流进行清选作业，适用于经过风筛式清选机、窝眼滚筒清选机等机具清选过的外形、尺寸较相似的种子分选。该机具利用比重不同分离出发育不好、成熟不完全、受虫害霉烂和已发芽的种子，以及与种子尺寸相近而质量有一定差异的夹杂物。关键词正压式重力清选机双向倾斜往复振动AbstractWith the development of agricultural mechanization, the crops seed cleaner weapon is also getting more and more progressive, the positive pressure type gravity cleaner development is most common. Through the consult massive literature material and the workshop practice, designs the 5XZ-3.0 positive pressure type gravity cleaner, its productivity is 3.0t/h. This equipment to realize chooses the function clear, through can incline and vibrate the work table and passes through work floor air current from bottom to top to complete, it is suitable for the contour which the size similar seed separation passes through primary elects clear. The equipment used to separate different proportions of poor, immature, and has been subject to pests or germination of seeds ,and seed with similar size and quality of a certain difference of impurities.Key word Positive pressure type Gravity cleaner Two direction angles may adjust Reciprocating vibration目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1国内外发展情况11.2结构特点与分类31.2.1 结构特点31.2.2 分类31.3工作原理41.3.1 重力分选原理41.3.2 物料的分层化过程51.4 应用范围8第二章无级变速部分的设计方案及选择9第三章设计计算103.1 总体参数及运动参数的选择103.1.1 振动台振动频率的确定103.2 所需风量与风压的计算133.2.1 风量的计算133.2.2 风压的计算133.3 风机的设计173.3.1 叶轮的设计173.3.2 蜗壳的设计193.4 传动设计233.4.1 无级变速器设计233.4.2 轴承寿命校核253.5 所需动力功率确定263.5.1 振动台功率确定263.5.2 风机所需功率的确定273.5.3 所需理论功率和实际功率283.6 强度与刚度的设计与校核283.6.1 驱动连杆的强度与刚度校核283.6.2 压杆稳定校核313.6.3 无级变速轴的强度与刚度校核323.6.4 无级变速器压缩弹簧的计算35第四章机器的调节、操作与维护404.1 调节404.2 操作444.2.1 初步调整444.2.2 分选开始后的调整484.2.3提高分选能力494.3 维护504.3.1工作台504.3.2皮带514.3.3轴承51结论52致谢53参考文献54附录156附录26058第1章绪论1.1国内外发展状况随着我国工业发展和农业机械的进步，我国重力清选机起步相对发达国家较晚但发展很快，国内重力式清选机的台面结构主要有三角形台面、矩形台面和混合形台面，生产效率从1.5T/h到5T/h。在欧美发达国家，重力式清选机的生产能力从1t/h到15t/h，台面结构从三角形台面、矩形台面到混合形台面，气流形式从负压到正压，已形成多种系列化重力式清选机，工艺精良、性能稳定、可靠性强、噪音相对较低。除传统的机械调节外，已开发出液压调节系统，操作更加灵敏。比较著名的生产厂家有丹麦WESTRUP公司，奥地利HEID公司、德国PETKUS公司、美国OLIVER公司、LMC公司。从性能上看，无论是三角台面还是矩形台面振动平稳，风量在台面上非均布且有规律分布，物料能很好地布满整个台面，种子分离效果明显。从结构上看，丹麦WESTRUP公司产品采用三角形台面单风机正压式结构，重杂清理效果较好；奥地利HEID公司的产品是多联风机矩形台面，双质点平衡结构，无效振动和噪音小；德国PETKUS公司产品单风机矩形台面；美国OLIVER公司产品三角形或矩形台面，采用多联离心风机，噪音略高但分选效果明显，又开发出液压调节装置，操作灵活，适用于大型设备的操作，其小吨位产品采用混合型台面（如316M型），尤其适合于蔬菜等小粒种子的清选，能耗及噪音适中；LMC公司的产品采用双振动架平衡机构，清选效果适中，但总体结构庞大。CRIPPEN公司产品采用矩形台面，多联前弯曲多叶片风机，风机出风口有角度，噪音小1。重力式清选机的发展方向：1. 气流系统的选择：重力式清选机有负压式和正压式两种气流配置形式，其中正压式由单台或多台风机供风。其中负压式供风类型以瑞士布勤（BUHLER）公司产品著称（1980年前后河北正定县在“四化一供”中安装了布勒公司引进的3t/h种子加工成套设备，重力式清选机为MTLB-100型），种子清选效果理想，当时上海向明机械厂在消化吸收基础上开发出5XZ-1.0和5XZ-2.5负压重力式清选机，但由于能耗、噪音较大，振动不易平衡，操作不便，目前已逐步被淘汰。正压式目前占据主导地位，由于单台风机风量分布不匀或风量不足，目前大多采用正压多联风机结构，OLIVER公司产品设置导流板，HEID公司产品设置了高效多殿风机和非均布导风板，通过结构改进使气流通道阻力小，风机效率增高。2. 台面的选择：种子在重力式清选机台面上保持的时间越长，走过的距离越远，种子分离和分选效果就越好。一般重力式清选机有三角形和矩形台面两种，工作原理相同，均有分层区和分离区。其主区别在于：轻、重种子由喂料口经工作台到各自排出口的距离不同。重力式清选机工作时，三角形台面上重种子（包括重杂）走过的路径远，矩形台面上轻杂和中间混合料走过的路径远。三角形台面结构侧重于除去种子中的重杂；矩形台面结构侧重于除去种子中的轻杂和生产效率，平衡性能好，有利于风机的布置；对于混合型台面则性能适中。在大生产率和谷物种子清选中基本使用矩形台面，但在小生产率，清除重杂为主的小子粒种子清选中仍使用三角形台面。3. 振动的选择：机械振动根据驱动方式不同可分为几种，有电磁驱动、振动电机驱动、曲柄连杆机构驱动等。重力式清选机振动方式国内外应用最普遍的是曲柄连杆驱动方式，结构布置和参数调节较方便，能做到理想的平衡。HEID公司产品为自平衡振动机构，OLIVER公司产品则设计为附加的振动平衡架。1.2结构特点与分类1.2.1 结构特点该机由振动台、供风系统、振动无级变速机构、纵横向角度调整机构等组成。振动台筛面按分选作物品种的不同可选用不同目数的网孔尺寸。振动无级变速机构能改变筛面的振动频率；供风系统完成籽粒分选时最佳流化状态，控制台面各点的风速成梯度完成籽粒分层；采用多风机系统使台面风量分布合理，噪声低。台面纵横向角度可调，满足多种种子的分选要求。1.2.2 分类重力选可以从两个方面来分类：1. 按气流形式可分为正压式和负压式。其中正压式由单台或多台风机。其中负压式供风类型，种子清选效果理想，但由于能耗、噪音较大，振动不易平衡，操作不便，目前已逐步被淘汰1。正压式目前占据主导地位。2. 按台面形式可分为三角形台面、矩形台面和混合台面。三角形台面结构侧重于除去种子中的重杂；矩形台面结构侧重于除去种子中的轻杂和生产效率，平衡性能好，有利于风机的布置；对于混合型台面则性能适中。在大生产率和谷物种子清选中基本使用矩形台面，但在小生产率，清除重杂为主的小子粒种子清选中仍使用三角形台面2。1.3工作原理1.3.1 重力分选原理传统的风筛组合清选机依靠筛体的振动，辅以风力作用，使轻杂质吹出机外，重的杂质和尺寸大小不一的籽粒通过不同尺寸的筛孔进行清选分级，同时风力又有延长籽粒在筛面上的运动时间，达到更好的清选效果。重力清选机的作用原理是在风力的作用下，使籽粒达到流化状态，比重小的籽粒悬浮于重籽粒之上，籽粒之间的摩擦系数降低，重籽粒在风力作用下不脱离筛面，使其在筛体振动过程中依靠惯性力、摩擦力、风力、籽粒重力的共同作用下，达到比重小的籽粒与比重大的籽粒分离的目的。1.3.2 物料的分层化过程空气用作分选标准介质，使分选物料层化。层化在空气通过颗粒混合物时发生，颗粒由相对空气的重复量不同而上升、下降。图1-1重力清选机断面图如图1-1，a表示风机正上方的重力分选机断面。风机关闭时，颗粒混合物落到筛网工作台上。b表示风机已开动并调整好，使得最重的颗粒停在工作台的表面上，最轻的颗粒完全离开工作台的表面。此时，正确的调整气流非常关键，或者结果是c的情况，此时过多的气流使全部颗粒都从分离表面上升起3-5。图1-2重力选工作台理想状态俯视图图1-2表示重力选工作台面作业中理想状态的俯视图。与图1-1中a所示相似的混合颗粒，从喂入装置落到工作台上。直接围绕喂入口的区域称为层化区，在此区域内工作台的振动与气流上升联合作用下层化物料分为几层，底部为较重的层，上部为较轻的层，如图1-1中b所示。在物料层化后，分选作用即可发生。层化区域的大小取决于分选的难度及机器的加工能力。任何时候层化区域面积不能超过工作台面的三分之一2-4。分选愈困难，层化区就愈大。生产能力要求较高时，层化区域也要求较大2-4。物料层化后，工作台的振动作用开始推动与台面接触的较重层向台面高边方向移动。与此同时，较轻的物料层位于台面的上层，不与振动的台面接触，飘浮着向台面低边方向移动。当物料从喂入端向工作台的卸料端流动时，振动作用逐渐地将高方向的层化转换成水平方向分选。当物料到达工作台的卸料端时，分选的过程完成了。较重的物料应该集中于台面的高边，轻的应该集中在其低边，而中等的物料则位于两者之间。应注意，图1-2代表理想的状态，这理想的状态在理论上是最好的状态，实际上很少发生。通常，层化区并没有明显的界限，当物料不完全层化时，分选的过程已经开始。因此，使物料分层化过程尽可能地快是至关重要的，否则，在分层化过程发生之前较轻的物料将被带到工作台的高边。这最好的办法就是使喂入端较卸料端有更大些的气流。许多分选过程中，好粒与轻料之间的差别不明显，这时必须周期性地测试每次试验中沿卸料端各点的重量，以确定分选是否正确。从重力分选机卸料端排出的物料是以最重的颗粒到最轻的颗粒连续分产品。这连续的产品被分成三个部分：（1）重的，合格的产品；（2）轻的，不合格的产品；（3）少量的没完全分选的中间产品。在分选含有沙子或其它重物料时，产品分出四部分，含有沙子及某些好颗粒物料部分可以进一步加工。该机是以双向倾斜、往复振动的工作台和穿过工作台面由下而上的气流进行清选作业的清选机具。工作时，物料经进料口均匀连续喂入到工作台面上，此时物料受到工作台振动和穿过工作台面由下向上气流吹动的复合作用，即按比重不同进行分层，比重大的物料产生正偏析而下沉到被振动着的物料层底部，并逐渐移至尾部的出料口。比重小的物料，在物料上方漂浮，并沿着工作台的倾斜方向流动至前方的轻物料出口，如此连续不断地工作达到重力清选的目的7。1.4 应用范围该机主要适用于玉米、小麦、水稻、大豆、高粱等作物种子及各种蔬菜种子清选和分级。对相同尺寸但比重有差别的颗粒进行分选（如尺寸相同的种子，其中较轻的颗粒是被虫蚀或不成熟，可被分离）。可在加工线中配套使用，也可用于单机作业。第二章无级变速部分的设计方案及选择为了满足多种作物在筛面上的上滑条件，振动频率必须可变、可调，所以必须采用无级变速传动。它既要满足所要求的振动频率，又要使传动机构尽量简化。常用的无极调速的方法有：机械式无极变速器和电控式无极调速。电控式无极调速常常采用变频调速三项异步电动机；本设计为降低成本、简化机构，采用宽三角带式无极变速器，它是单调整、通过改变轴间距来达到各种变速，其工作原理图如下：图2-1宽三角带式无极变速器第三章设计计算3.1 总体参数及运动参数的选择3.1.1 振动台振动频率的确定振动台由四组弹簧片支撑在机架上。为使籽粒在分选时，能在筛体的振动和风力的作用下，形成流化状态，使其比重不同的籽粒分开，振动平台可设计为一个简谐振动的四连杆机构。为使偏心连杆振动台符合简谐振动规律，必须满足下列条件：1. 振动原理如图3-1，振动方向必须与撑杆振动中心垂直。这样撑杆往复运动振幅A等于偏心距2r。图3-1 振动原理图图中为筛面与水平夹角，为筛体振动方向与水平夹角，r为曲柄，L为连杆。2. 筛体四组撑杆必须等长，安装位置必须平行，才能保证筛体平动。3. 撑杆长L1和连杆长L必须大于倍曲柄半径r，这样筛体可视为一个自由度的振动（即直线平动）。4. 曲柄工作角速度必须等于常数，这样筛体振动圆频率即为。5. 籽粒在筛面上可视为与筛子一起运动的质点。籽粒的位移速度和加速度关系为：在等于和区间时，惯性力为负值，方向沿X轴向左（如图3-2），籽粒有沿筛面向前滑动的趋势。在等于区间时，惯性力为正值，方向沿X轴向右（如图3-3），籽粒有沿筛面向后的滑动趋势。图3-2 种子在筛面受力分析图3-3 种子在筛面受力分析图中为筛体与水平面倾角。为筛体振动方向与水平面夹角。欲使种子向前滑动，即向下滑动,必须使筛子运动的加速度比保持下列条件：种子沿筛面向后滑动,即向上滑动条件为：（如图3-3示）将值F值代入后化简得：当惯性力沿X轴向右时，筛子对种子的法向反力为当增大时，法向反力 N减少。当增到某一值时，N=0。种子被抛离筛面，所以种子抛离筛面的条件为：所以对物料分离结果起决定作用的是筛子运动的加速度比。另外与筛面摩擦角、筛子横向倾角及纵向倾角有关。由上述，本机振动频率即偏心轴转速应在间，这样物料在风力作用下依次分层，比重较小的种子浮在上面，再加上筛面振动的配合，种子呈流化状态，达到分离目的。因为：即式中将以上参数代入得到，即本机转速应在：间,据实际经验，选振动频率范围在次之间。3.2 所需风量与风压的计算3.2.1 风量的计算在筛床的设计过程中，已经确定筛床的有效工作面积为，为使籽粒在筛面上达到流化状态，要求：清选小麦时平均风速，玉米为。则以玉米的计算风量为依据，应有总风量大于，同时应加上由于结构和工艺等原因造成的漏风损失。一般，取得到：取 3.2.2 风压的计算要使种子在筛面上达到流化状态，必须保证空气流过筛孔后的速度，即风机产生的风压除去各种损失后所应达到的动能指标。式中P为风机全压，为动压，为静压，为介质重度，为介质速度。的大小应能克服各种阻力损失。风压损失包括：风机出口的扩散损失，通过籽粒层的损失，通过筛孔、挡风网的损失以及摩擦损失等。为了保证筛面有1.8m/s的风速，同时要求筛面各处风量可调，用一台风机很难保证性能要求。因此，我们选用五台同一型号的风机并联使用。1. 静压损失的计算（1）通过粮层的压降式中：G/F为单位面积粮层的重量，R为系数，与籽粒的表面状态、雷诺数有关，取K=1.05。式中 h粮层厚度；g籽粒容重。另外，籽粒在清选时处于膨胀状态，容重减小，取20%计算。则有对于小麦，重力清选机的最佳清选厚度为。取（2）通过筛孔的损失式中为管道孔板阻力系数，它与筛网有效通风面积有关，一般20%左右。由20%查得=67由于采用了双筛结构取（3）风机出口扩散损失式中为管道突然扩大局部阻力系数，由管道面积与风口面积比值确定。由此查得：风机出口风速：式中 n所用风机台数。（4）摩擦损失式中为摩擦阻力系数，它是雷诺数的函数，L为空气介质流经管道的长度L=0.3m，为介质在管道中的速度（m/s）,d为管道直径(m)，由于是非圆截面，R为当量孔半径（m）,为介质的运动粘度=，R=0.38(按管道面积折算)， 2. 动压的计算 3. 风机的总压头取P=613.3 风机的设计风机系统是重力清选机的核心部件，如何设计出具有一定风量、风压且效率高、噪音小的风机是极其重要的问题。风机被认为是种子加工厂的主要声源，为改善劳动条件，风机设计者往往不得不降低一些效率来达到降噪的目的。3.3.1 叶轮的设计1. 叶轮外径风机转速n的确定风机的噪声级与叶轮外径线速度的次方成正比。因此，降低转速是降噪的有效方法，但是转速过低，将使风机外型加大，整个机器体积增加，造价偏高，因此转速又不能过低，我们取n=980转/分。式中P为风机全压（Pa），为介质密度1.2 ，为系数，=0.71.15之间，为得到较小的取=1.15。取。2. 最佳叶片进口角，出口角及叶片数Z的确定所谓最佳叶片进口角和出口角，即是说满足损失和噪音最小的条件，降低叶轮圆周速度，增加叶片数，增加叶栅的气动力载荷是目前降噪设计的最盛行设计方法，一般，Z=，本设计取，Z=48。3. 比值的确定式中为风机的流量系数，V为风机的秒流量（），为叶轮外径的线速度。取则 4. 最佳叶片进口宽度离心风机在经过风机叶轮时要转角，气流在这里将发生分离（如图3-4），因此，进口宽度只能为主气流部分的充满，这样就使该处径向速度大大增加。据此，在额定流量下，这里发生很大的不该有的冲击，产生噪音。同时使气流产生回流，伴随着很大的损失。因此，为避免这种对叶轮的有害影响，防止气流在转弯处的分离，叶片的进口宽度尤为重要。图3-4 风室气流示意图通常： 3.3.2 蜗壳的设计蜗壳是风机中的关键部件，目前离心通风机普遍采用矩形截面的蜗壳，它的优点是制造工艺简单，适于焊接。蜗壳设计的内容有：蜗壳宽度的确定，蜗壳型线的确定以及蜗壳舌尺寸的确定。1. 蜗壳宽度的确定依据资料推荐，机壳厚度与叶片宽度之比=1.41.5 则有：B/b=1.41.5 取 B=224mm2. 蜗壳型线的设计蜗壳机构采用平行侧壁蜗壳，如图3-5。图3-5 蜗壳示意图对于半径r上的圆柱截面，连续性方程给出：式中为叶轮外径的半径，为矩形截面任一圆弧上的径向分速度，而Com为叶轮外径上的径向速度。对于流速周向分量来说，上述的环流不变定律是同样有效的，即。由此得出流线的倾角为：因此可从流线的出蜗壳型线即 , 积分得到此即为蜗壳型线，它可以满足气流的环流规律，从型线方程可以看到它是一条对数螺线。式中为叶轮外圆上的气流绝对速度与叶轮圆周速度的夹角，其值可由出口速度三角形得到(图3-6)。图3-6 叶轮外圆速度三角形图其中的数值可由风机风量求得；。即的水平投影的水平投影为：即但是由于风机叶轮的旋转，实际，取，所以蜗壳方程式为：b=159mm,B=224mm,r0=200mm整理后得其中以弧度计。3. 蜗舌间隙的确定蜗舌间隙的处理好坏，对通风机的噪声有很重要的影响，前人试验表明，增大蜗舌间距，可明显降低通风机的气体动力噪音，当时，达到了最低噪声级的效果，因此取4. 壳体进气孔直径取。，取D=332mm。基于上述风机设计方法，不仅降低了噪声，也满足了风量风压的性能要求。3.4 传动设计3.4.1 无级变速器设计为了满足多种作物在筛面上的上滑条件，振动频率必须可变、可调，所以必须采用无级变速传动。它既满足所要求的振动频率，又使传动机构大为简化。筛面振动频率的无级调速可采用变频调速三项异步电动机，本设计为降低成本、简化机构，采用单调整，改变轴间距来达到各种变速。1. 带轮的计算传动比分配： 2. 风机轴带轮：（查设计手册）3. 变速轴带轮： 4. 变速轴转速： 5. 无级变速带规格的确定：查设计手册16图9-1-6，表9-1-18，（非标准设备手册）得到标宽, 厚度。6. 槽轮直径确定：查表9-1-2216，槽轮最大直径：7. 无级带计算：无级变速带长度计算：查表9-1-1816，取标准值L=1430mm实际中心距：代入求得：轴间距调整范围L：已知： 3.4.2 轴承寿命校核频率达到300次/min，无级变速器移动21.5mm时，径向力与轴垂直线产生夹角。所以轴向力：参考变速器轴受力图3-8在A截面轴承受径向力最大，故只校核A轴承，初选外球面向心轴承90504。查轴承手册，对于504轴承额定静载荷，因轴向力全部由A轴承受，由机械设计手册16查得：而由表10-14知，因而，由表10-1416查得X=1 ，Y=0。由表10-916查得，表10-1116查得，表10-1016查得，表10-1216查得，因而。查轴承手册17504轴承额定动载荷，所以。3.5 所需动力功率确定该机传动使用三角带传动，一台电机既驱动风机又驱动振动台，因此，电动机的功率选择也应包含两部分。 3.5.1 振动台功率确定振动台是一个往复运动件，它所需要的功率从振动台所获得的能量与粮食被输送需要的能量来考虑。1. 工作台振动功率式中：G为筛体重量（）；r为偏心距（）；为转速（转/分）；为功率（KW）。设筛体重量为70则2. 输送粮食的功率消耗式中生产率（T/h）为3吨/小时工作台长度（m）为2.19m 工作台纵向倾角为所以振动台所需功率取 3.5.2 风机所需功率的确定取 3.5.3 所需理论功率和实际功率为机械效率：其中轴承效率，共7对轴承，三角带传动效率，为三级传动，风机效率，则有：由此选用，额定功率，同步转速。3.6 强度与刚度的设计与校核3.6.1 驱动连杆的强度与刚度校核初步设计连杆横截面尺寸mm，且连杆是一端与曲柄轴铰接，另一端与筛体固定连接。1. 受力分析：连杆的弯曲应力如图3-7所示:图3-7 连杆安装情况示意图将次种杆件视为一悬臂梁。自由端A受一对称循环交变集中载荷P，当曲柄以角速度旋转时，A端挠度方程为：式中r为偏心距，为相位角。由材料力学得知，此种梁的弹性曲线方程为：将式与式合并，则：此时连杆所受弯矩为，连杆所受弯曲应力：式中（抗弯截面模量）式中而所以2. 轴向拉压交变应力已知连杆受筛体惯性力和筛体重量的水平分力为对称循环交变载荷为常数为筛体倾角此时连杆所受拉压应力为式中 i为连杆数i=2所以连杆所受压力总和为：当时，连杆所受应力最大。式中，，代入上式得连杆的强度条件为式中材料在对称循环交变应力下的疲劳极限。疲劳安全系数，查手册16得：有效应力集中系数，查设计手册16 尺寸系数，查图10-1316，，查图10-1516 所以连杆强度合格。 3.6.2 压杆稳定校核已知钢临界柔度式中，（比例极限）柔度计算：式中，，I为惯性矩，（截面面积），查表9-116，为长度系数0.7（一端固定一端铰支）因为所以该件是大柔度杆。据欧拉公式：因为式中失稳安全系数。由惯性力造成外加载荷：当0、时，因为所以稳定性合格。至此连杆强度与刚度全部合格。3.6.3 无级变速轴的强度与刚度校核把无级变速轴视为一个铰支的悬臂梁，受力如图3-8所示。图3-8 变速轴弯矩扭矩图已知：该轴功率，,扭矩所以 1. 求支反力与，作弯矩图H面，对B点取矩： / 面，对B点取矩查设计手册16：当量扭矩2. 验算轴疲劳强度由弯矩图可见，A截面承受弯矩最大，所以只验算A截面疲劳强度即可。式中、分别为抗弯截面模量及抗扭截面模量，对于一般转轴，弯曲应力通常按对称循环变化，而扭转剪应力通常按脉动循环变化考虑，A截面应力幅：平均应力：由设计手册16查得：等效系数尺寸系数表面状态系数有效应力集中系数由公式查手册得许用安全系数表明该轴疲劳强度合格。3. 验算变速轴扭转刚度据公式查手册得所以所以该轴刚度合格。3.6.4 无级变速器压缩弹簧的计算1. 为了确保传递扭矩可靠，应计算弹簧所受轴向压缩力得大小，以确定弹簧尺寸。首先假设皮带与带轮之间的压强P是均匀分布的，即P是常数，实际上压强不是均匀分布的，但是按压强是均匀分布所积分出的摩擦力矩却是与实际所传递的扭矩相平衡，所以用这种办法解决的问题是安全可靠的。弹簧所受的压缩力应等于滑动盘所受的水平方向的合外力。而水平合外力等于产生摩擦力矩的正压力的积分。因此，应先求出压强P，弹簧压缩力便迎刃而解。摩擦力矩微元：式中f为摩擦系数，为正压力微元，P是压强；且，是面积微元。所以因为摩擦力矩是由皮带轮两侧共同产生，所以当振动频率为600次/分时式中，为皮带包角，r为半径。该轴所传递扭矩式中 N该轴功率0.45KWn该轴转速因为，所以，而滑动盘水平方向合外力F同样由皮带轮两侧产生同理可求出当振动频率为300次/分时，最大水平轴向压缩力。为了确保扭矩传递可靠，考虑皮带打滑等因素影响，还应乘上工作情况系数，查表得到轴向压缩力：。2. 弹簧的设计与计算已知：弹簧负荷作用次数低于次，属三类负荷，中径，,。最大工作负荷时变形量20mm。查机械设计手册，由表11-716查得：选用III组碳素弹簧钢丝，由表11-316及表11-416得查表11-916得C=13.5，取，当、时，由表11-1016可查得：由表11-716查得：当,，由此得有效圈数取n=2，有效圈数圈实际变形量：查表11-1016节距，则自由高度和压缩高度为则计算结果符合、为总变形量的范围要求。验算疲劳强度及静强度安全系数，查表11-916时，按表11-716中、的数值取值则疲劳安全系数：静强度安全系数：由此可见符合的要求。螺旋角，符合的要求。细长比，符合的要求。外径查表11-1016最大心轴直径，最小套筒直径展开长度第四章机器的调节、操作与维护4.1 调节重力清选机的操作调节对分选效果起着很大得作用，图4-1为5XZ-3.0型重力清选机solidworks三维效果图。图4-15XZ-3.0型重力清选机三维效果图图4-2 5XZ-3.0清选机左侧机型1、喂入量调节手轮 2、纵向倾角调整手轮 3、纵向倾角夹紧旋钮 4、横向倾角调节手柄 5、横向倾角夹紧旋钮 6、变速手轮 7、气流调节手轮 8、转速表图4-3 5XZ-3.0清选机筛面启动机器前，必须完全清除各调节的作用及位置。适当地调整好诸控制是分选机使用成功的关键。1、工作台重力选的最重要的部件是工作台，工作台由三部分组成：精心加工的木框、用以分配气流的下孔板及筛面，在其上进行分选。在工作台的开口端装有两个分离挡板，对其调整可使物料分成不同的部分。在工作台上喂入口的相对侧有木制随意出口，该出口可在提高生产能力时应用。在同一面，靠近为入口处有石头出口，它用于清除重杂物。2、五种调整重力分选有五种不同的调整，其调整必须合适，以得到最佳分选效果。（1）喂入量喂入量调节手轮位于喂入斗上（带除尘罩的位于罩上），用以控制落在分选工作台上的喂入量，不管是应用标准的喂入斗还是其它型号，其控制基本的喂入速率应一致，使物料不乱蹦动，在喂入部分物料乱蹦跳会使机器出口处分离效果变坏，因此，建议在喂入箱上方设置一个缓冲仓。总的来讲，平均喂入量应由加工线设备的平均能力所确定，为得到重力选的最佳分选效果，应使喂入量在不低于能保证物料盖满工作台的最低喂入量的条件下，尽可能的低。最大喂入量应能保证必要分离质量的喂入量最大值，启动时按最小的喂入量调整，为得到所需加工量，可逐渐增加喂入量。（2）纵向倾斜纵向倾斜是工作台的喂入端到卸料端之间倾斜，其倾斜程度决定工作台上从喂入端到卸料端物料流的速率。纵向倾斜越大，则物料流速越大，物料分选时间越短，反之物料流速越慢，分选时间越长。分选的质量与物料分选时间有关，总的说来，物料分选时间越长，分选的效果越好。纵向倾斜与喂入速率控制有密切联系。当喂入量增加时，纵向倾斜必须加大，这时工作台面上的物料厚度不会变得很厚。当喂入量减少时，纵向倾斜应该减小，工作台面上的物料厚度不会变得很薄。这时工作台面将被空气完全覆盖。（3）横向倾斜横向倾斜是工作台高边与低边之间的高度差。横向倾斜增大将引起物料向工作台的低边方向流动，其减少则会使物料移向高边方向。在正常情况下，当横向倾斜达到或接近最大倾斜度时会得到最好的分选效果。可是，注意不要使其倾斜太陡，即使增加偏心速度，也不能使物料向高边移动。相反如果倾斜太小，如果太陡，即使增加偏心速度，也不能使物料向高边移动。相反，物料一侧。横向倾斜的调整；先松开两加紧钮（5），移动横向倾斜调节手柄（4），移向机器方向得到较大的倾斜，反之离开机器方向可得到较小的倾斜。（4）偏心速度偏心速度与横向倾斜有密切联系，偏心速度的增加会引起物料向工作台的高边移动，而偏心速度降低会使物料移向其低边。总的来说，增加或降低偏心速度会得到更精确的分选。当应用最大的横向倾斜，物料仍然全部移向工作台的高边时，则偏心的速度是过于大了。（5）空气控制空气调节是重力分选机的最重要的调整。气流控制中最常见的错误是气流太大，分选作用并不是把轻物料“吹离”重物料，而是用控制空气流使物料分层化，然后用工作台面的振动作用分选。太大的气流会因沸腾作用把较重的颗粒从工作台面上提起并与上层较轻的物料混合。太小的气流会使物料呈现呆滞并被堆积在工作台的高边处。气流适当，则物料总是处于流动状态，除为入口下的层化区以外，工作台其他部分的上层物料被吹起并自由流动，沸腾作用应被控制在最低状态，以使振动的工作台能进行正常分选。在分选不同物料或同种物料不同品种时，工作台下面的气流配置必须是变化的。5XZ系列重力选为多风机机型，气流应分别调节。气流调整：旋转气流调节手轮（7），顺时针转动气流增加，逆时针转动气流减少。重力式分选机所有调节都是为了分选的共同目的，彼此间需配合使用以得到最佳分选。4.2 操作4.2.1 初步调整一个有经验的重力式分选机操作者应能顺利地启动重力选并得到好的结果。但是，不按说明启动机器常常引起失败。当物料被喂入到工作台上之后，必须尽快做许多最初的调整，因此，最好在进行分选之前要使机器空运转几分钟。空转时，要听一下机器声音是否正常，观察一下工作台的振动情况，调节速度控制使工作台振动加快或减慢。找到横向倾斜调节手柄，松开夹紧旋钮，调整横向倾斜调节手柄以增加或减少工作台的倾斜。要记住横向倾斜与偏心速度必须彼此平衡才能得到贯穿于整个工作台的均匀物料。检查喂入机构以确信喂入量可以控制。调节纵向倾斜调节液压开关，升高或降低工作台的喂入端。喂入两与纵向倾角调节必须彼此平衡，以保证从工作台喂入端到出口物料流均匀一致。最后，旋转气流调节手轮，看风量是否有变化。开机前进行一次旋转方向检查，以确保风机旋向正确。初步调整可按表4-1预调数据表进行。表4-1 预调数据表型号台面偏心转速横向倾角纵向倾角风机#1#2#3#4#55XZ-3.010目读数3/4450最大3.51/22.5最大5.53/44.51/42.01/42.03/44.55XZ-3.016目读数3/4450最大3.51/22.53/44.51/23.51/42.01/42.01/23.55XZ-3.030目读数3/44503/43.51/42.51/23.01/42.0最小1.5最小1.51/42.05XZ-3.0亚麻读数3/44503/43.51/42.51/42.01/42.5最小1.5最小1.51/42.0操作步骤：第一步按推荐表上的数据对各部位进行调整并紧固加紧旋钮。开动机器，轻轻地打开为入门，并调整偏心速度，是物料开始向上运动。图4-4谷物在筛面上的分布图1第二步等到工作台面的被覆盖，调整每个气流调节门，以提供足够的气流确保物料处于流动状态。从喂入端开始，成功地调节每个气流调节门，使之得到最好的结果，每做另一次调节前都要为看上次调节的影响而等待片刻。图4-5 谷物在筛面上的分布图2第三步如果轻物料区不出现，要稍稍加大气流，增加尾部高度或者横向倾斜。工作台被完全覆盖后等几分钟，然后重新调节这些控制，以得到可能得到的最好的分选质量。图4-6谷物在筛面上的分布图3第四步取得满意的分选质量后，开始增加分选能力。首先用加喂入量及进行纵向倾斜调整增加能力。进而，随意出口增加能力。在保持分选质量的同时，为增加作业能力对气流进行调整是必要的。用打开沿工作台高边的随意出口增加能力。在保持分选质量的同时，为增加作业能力对气流进行调整是必要的。图4-7筛面上谷物的分布图44.2.2 分选开始后的调整当上述最初步调整完成后，可加大喂入量并调整偏心速度，使物料开始流向工作台高边。1.调整气流分配待至工作台面被物料覆盖后，调节每个气流调节门，使物料有刚好足够的气流而保持其流动状态。注意，不要开调节门过大，使物料有刚好足够通过调节门进入，物料将进行沸腾状态，不能在工作台上顺利地流动。也要注意是否有区域气流太小，这是因为工作台面未被空气覆盖，则气流分配将变得正常。工作台被全部覆盖后，从最后一个风机（即紧靠机器排料端风机）开始，向喂入端逐渐降低风机的其流量。在成功的调节中，每个风机风量应调到仍能进行分选的最低点。当一个气流调节门完全关闭后，保持其关闭状态，再关闭向喂入口方向的下一分机调节门。2.调整横向倾斜及偏心速度得到一个好的气流分配后，观察一直到工作台排料端的物料深度。物料表面应该平滑而均匀，在工作台高边的物料深度应为低边的2-3倍。如果高边的物料太深首选要增加横向倾斜，以后降低其偏心速度或稍稍增加些气流，这些作用的目的是使物料移向工作台的低边。如果工作台的低边物料太深，首先应该增加偏心速度，以后，减少气流或横向倾斜，这些调节将使物料移向工作台的高边。在做完这些调整后，观察分选结果，如有必要再调节气流分配。3.调节纵向倾斜检查机器的纵向倾斜，如果调整正确，机器喂入端的物料深度应比排料端深2到4倍。如果料床太深，则应使纵向倾斜增加，使物料更快地离开喂入端，如果料床太薄则应降低纵向倾斜，使物料留在喂入端较长。4.2.3提高分选能力在所要求的分选质量达到后，开始提高其分选能力。1. 首先，增加其横向倾斜，这将使物料移向工作台的低边。相应地增加偏心速度直到再次得到合适的物料布置图。继续交替地增加横向倾斜和偏心速度，直到用调整偏心速度的方法仍能得到正确的物料床深度的横向倾斜的最大值。2.其次，轻轻地打开喂入门，喂入量增加了，物料床的深度也增加了。观察工作台面上物料的变化。以后，增加纵向倾斜以补偿增加的喂入量。继续增加喂入量、增加纵向倾斜，直到喂入量达到最大，此时，机器仍然能保持要求的分选质量。气流量可以稍微增加些，以补偿较厚的物料床。要确保每次纵向倾斜调整后夹紧盘一定要夹紧。3. 可以用打开沿着工作台高边木制随意出口方式增加其加工能力。以靠近排料端的木制出口先开始打开，后依次约每两分钟后打开下一个出口。4.打开2到3个边门后，喂入门可以开大些，使之足以补偿从边门移出工作台的物料。当排料端物料床变薄时，如有必要可调整气流量。可以打开的木制出口的数量应该由分选的难度以及最后分选要求确定，分选愈容易，出口可以打开的愈多，加工能力也愈高。要记住加工能力与加工质量彼此相关，因此，如果分选的质量达不到标准，就应降低其加工能力以保证分选质量。相反，如果分选质量高于所要求值，则可以提高其加工能力。4.3 维护重力分选机可用以进行多年无故障服务。然而，和其他机器一样，为保持最佳条件需要进行周期性的维护。如果不进行定期检查，下述某些区域可能会出问题。4.3.1工作台工作台是实际与被分选物料接触并进行分选的机器部件。为保持其最佳分选，工作台应经常检查和清理，如果有必要，还要修理。即使在很清洁的大气环境下，尘土和脏物也会堆积在工作台的下表面上。这样会影响通过工作台的气流并渐渐使工作台空气完全堵塞。当工作台面堵塞时，必须从机器上取下来清理，最好的办法是用压缩空气从上向下吹，彻底清理整个工作台。为检查工作台是否清理好，可采用下置照明灯的方法检验13。因为工作台与分选物料直接接触，它将受到磨损，要经常检查磨损情况13。当工作台面被磨损时，其表面变得平滑，移动处于下层的较重物料变得更加困难。正常情况下，当工作台的金属丝磨损一半时，工作台应该跟换台面金属网。水平金属条装于工作台的上表面上，其作用是帮助重颗粒向高边移动，而对轻物料的运动不影响。这些水平金属条装在木制的筋板处。4.3.2皮带重力选有三组三角皮带及带轮，它们是：主驱动三角带或称风机三角带；从风机轴到变速轴之间的中间传动带；从变速轴到偏心轴的偏心传动带。偏心轴皮带，位于变速轴与偏心轴之间，有一转动轴从其中间穿过，因此在更换皮带时必须将轴取下来。为方便，所有新机型都备有备用三角带装于线轴处，当原来的皮带磨损后，将备用带从其安装处少量移出，滑向原有三角带的位置即可。4.3.3轴承重力分选机有几组密封轴承支持风机轴和偏心轴。轴承和其他运动部件一样，也要求定期检查以确保其最大的寿命。在机器首次起动前检查所有的轴承安装螺丝，在机器运转2-10小时后，关闭机器，在轴承固定螺丝冷却前对其再次检查。在机器操作100-150小时后，关闭机器再作一次检查。结论将近一个学期的毕业设计就要结束了。在这短暂而且宝贵的三个月的毕业设计过程中，不光让我再次熟悉且学到了很多专业知识，更锻炼了自己独立完成课题的能力。在这三个月，通过大量的资料查阅、现场调研，完成了型号为5XZ-3.0的重力式清选机的设计。本设计符合了我国农业高速发展、农业机械急待提高的要求，满足了现代化农业对粮食和种子生产加工越来越高的要求。该机是以双向倾斜、往复振动的工作台和穿过工作台面由下而上的气流进行清选作业的清选机具。它能将经过风筛式清选机、窝眼滚筒清选机等机具清选过的较均匀的种子，按密度大小进行分选加工，以清除发育不好、成熟不完全、受虫害霉烂和已发芽的种子，还可分离与种子尺寸相近而质量有一定差异的混杂物。虽然在这次设计中查阅了大量资料并做了相关实习，但由于水平有限，设计中一定还存在很多缺点和不足，还有待进一步完善和改进。致谢四年前我还是一个青涩的少年，带着无数的憧憬和梦想来到了我的母校黑龙江科技学院，转眼间我即将毕业踏上社会。在这四年中，母校不仅教给我生存立本的知识、技能，更教会我如何做人、如何回报社会，所以首先我要感谢所有学校的教职工和所有学生，带给我这弥足珍贵的四年。忙碌了三个月的毕业设计后，我的知识得到了检验，动手实践的能力得到提高。这份汗水的结晶是所有教育过我的老师的功劳，更是我毕业设计指导老师的功劳，所以我真诚的感谢指导老师陈老师和她的爱人赵老师，是他们不辞辛苦、耐心指导并给我们提供大力的无私帮助，我才能顺利完成设计。再次感谢我的母校和我所有的老师们，马上就要离开这里了，我不会辜负母校的栽培，一定用我的知识回报社会，谢谢。参考文献1李毅念. 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