清粮筛分机.doc

清 粮 筛 分 机 设 计目录一、总体设计21、简介22、工作过程23、示意图24、三维模型图3二、电磁铁51、原理52、拟定方案6三、振动筛71、结构72、振动筛的工作原理83、振动筛的种类84、筛面的倾角的选择95、振动角的选择96、振幅和频率的选择97、物料在筛面上的运动分析108、电动机的选择119、筛体的设计1210、筛箱的设计1211、筛格的设计13四、风箱141、分类142、风机的流量153、风机的总压164、 风机的功率和效率165、农业物料悬浮速度实验研究17一、 总体设计1、简介：本机属于中小型清粮筛分机，用于清除谷稻中的叶、糠壳、石头及瘪粮等。也叫粮食振动筛。其除杂率达90%，每小时分选2吨，它具有结构简单、紧凑，移动方便，除尘除杂效率明显，能耗低，使用简便可靠等优点。2、工作过程：在进料口中安装有电磁铁用于筛分出混合在谷稻中的金属杂质，然后进去筛网进行筛分，筛网为一层筛网，主要用于筛分出大颗粒的石头，筛分好的谷粒从筛网落入到筛槽，倾斜的筛槽将谷粒引入到风箱里，风箱里的风机将尘粒和不饱满谷粒分选出。3、示意图：4、三维模型图（振动电机没画出）1、大型杂物出口 2、精粮出口 3、振动筛 4、风叶5、电机 6、进料口 7、电磁铁 8、瘪壳等出杂口二、电磁铁1、原理：当电流通过其中有铁块的绕线时，它能使绕线中的铁块磁化。亨利对电磁铁装置进行了一些革新，用绝缘导线代替裸铜导线，因此不必担新被铜导线过分靠近而短路。由于导线有了绝缘层，就可以将它们一圈圈地紧紧地绕在一起，由于线圈越密集，产生的磁场就越强，这样就大大提高了把电能转化为磁能的能力。 (1)将软铁棒插入螺线形线圈内部，则当线圈通有电流时，线圈内部的磁场使软铁棒磁化成暂时磁铁，但电流切断时，则线圈及软铁棒的磁性随着消失(2)软铁棒磁化后所生成的磁场，加上原有线圈内的磁场，使得总磁场强度大为增强，故电磁铁的磁力大于天然磁铁。(3)螺线形线圈的电流愈大，线圈圈数愈多，电磁铁的磁场愈强。2、拟定方案（1）大体尺寸：本小组设计的进料口尺寸为：100mmX100mm;因此磁铁长度为100mm，半径为20mm;导线直径：2.5；四根磁铁分布于进料口，如图所示：（2）计算：采用直流电磁铁，电源为直流6V稳压电压器，输出电流为0.5A。通电状态下，电流I=0.5A，长时间工作后，线圈温度升高，电流变小，I=0.4A；N为线圈匝数，此电磁阀为40匝。三、振动筛1、结构 振动筛一般由驱动装置、筛箱、进料箱、出料箱、机架等部分组成。 驱动装置： 振动筛的驱动装置一般选用振动器。振动筛有单轴振动筛和双轴振动筛。可以通过调整电机轴端的偏重块的相对位置来调节筛体振幅的大小。（见图1 ） 筛箱 ：筛箱由筛框及其压紧装置组成。筛框是由左右箱壁和下箱底构成。 机架 ：振动筛的机架分为吊式和座式两种。座式安装比较简单，且安装高度低，相对稳定，一般应优先选用。而座式振动筛的支承装置主要由弹性元件组成，常用的有螺旋弹簧、板弹簧和橡胶弹簧。 图1 振动电机 进料箱：进料箱一般和筛箱固定在一起，通过中空的橡胶弹簧放在机架上，进料箱的进料管固定在机架上，通过软布胶管与进料箱相接。出料箱：出料箱一般通过螺栓连接固定于机架上。2、振动筛的工作原理早期的振动筛采用的是曲柄连杆机构，但结构比较复杂，现在国内外大多数采用振动电机，提供动力。振动筛可以采用单振动电机，也可以采用双振动电机，一般采用双振动电机的较多。双振动电机的振动筛工作时，振动电机产生激振力，两振动电机产生的在垂直方向的分力相互抵消，而纵向的分力相互叠加，这部分力通过筛箱传递给筛箱内的筛面上，从而使筛箱带动筛网面在纵向做往复运动。而筛面上的物料由于受到激振力的作用，会在力的方向远离筛面，落下时小于筛孔的物料则能够穿透筛面，落在筛的下面，就这样物料周而复始的运动，从而完成筛分作业。3、振动筛的种类筛选机又叫筛分机，它的种类特别多，应用也非常的广泛，可以按多种方式进行分类：根据使用的用途的不同，可以分为：粮食筛选机、矿产筛选机、工业筛选机等；根据工作原理的不同，可以分为：偏心振动筛、直线振动筛、惯性振动筛和激振式振动筛等。本次设计的振动筛属于粮机方面，振动筛在粮机方面有往复振动筛，平面回转筛，圆筒初清筛等，而高效振动筛属于往复振动筛的一种。4、筛面的倾角的选择 筛面与水平面之间的夹角称为筛面倾角。筛面倾角与筛分效率有着密切的联系。筛面倾角大时，物料在筛面上的运动速度快，即停留的时间短，在单位时间内筛分的粮食量大，然而筛分效率比较低；反之，筛面倾角较小时，筛分效率提高，而粮食的处理量减少了。所以对于具体的筛粉机，根据工作目的的不同，应该合理的选择筛面倾角。查阅资料，筛面倾角的选择可以按以下数据：单轴振动筛初清时：=1525单轴振动筛最终清理时：=12.520双轴振动筛初清时：=612双轴振动筛最终清理时: =06 双轴振动筛或共振筛用于脱水、脱介：=-50双轴振动筛初清筛理大、中杂质时，筛面倾角可选为812；用于处理中、小杂质时，可选为68。本次设计筛面倾角取9。5、振动角的选择振动筛的振动方向线与筛面之间夹角称为振动角。改变振动电机的安装角度，可以实现振动角的变化，一般振动角的调节范围为0-450。振动角较大时，沿筛面方向的分力较小，物料抛射的距离较短，沿筛面的速度较慢；而垂直筛面的分力较大，故此方向的速度快，有利于颗粒快速过筛，使筛分效率增加，但产量较低。振动角较小时，沿筛面的分力较大，物料沿筛面运动的距离长，时间也长，产量提高了；而垂直筛面的分力较小，在此方向的速度也较慢，不利于颗粒过筛，使筛分效率下降。一般用于面粉厂清理时，振动角为200，初清时为25，根据具体的要求选择合理的振动角。本次设计为谷稻的初清，故振动角选为25。 6、振幅和频率的选择物料在筛面上的运动对筛分效率和筛分的产量有着重要的影响，而物料的运动取决于振幅和频率，所以选择合理的振幅和频率非常重要。对于粒度较大的颗粒，选用较大的振幅；而粒度较小的，则选用较小的振幅。振动电机提供筛体作往复振动的振源。通过改变电动机转轴两偏重块的相对位置，则可以改变振幅。两偏重块的夹角较小时，振幅增大；当夹角大时，振幅变小。查阅参考资料可知高效振动筛的参数：振幅为2.55.5mm。本次设计的为TQLZ100X150高效振动筛，用于小麦的初清，振幅选为5.5mm。 振动筛的频率关系着筛分效率和产量，所以也要选择合理。查阅参考资料可知TQLZ高效振动筛的频率为920960r/min,本次设计取为960r/min。7、物料在筛面上的运动分析 因为振动体的运动规律为直线往复的简谐振动 ，所以其位移、速度可以由下面的表达式表示： X=r sinwt v=dX/dt=wr coswt式中 r为振动体的振幅，对于不同的颤动方式振幅的表达式不同； W为振动体的振动圆频率； t为时间。由上面可以知道，960r/min，r=5.5mm，取cos wt=1,代入数据，可以计算得： v=9605.5101=5.28 m/s;即筛体的速度范围为0到5.28m/s。 高效振动筛物料在筛面上的运送速度可以按照以下的公式计算: 式中 修正系数,查表取k=0.8;N 常数,N=0.18mm/s;n 转速，n=960r/min;A 振幅,A=5.5mm;g 重力加速度,g=9.81m/s ; 筛面倾角, =9 。把以上的数据代入上面的公式计算可得: =0.5m/s物料在筛面上的运动有三中形式：沿筛面向上运动，沿筛面相下运动和在筛面上跳动。由于物料在跳动的过程中容易过筛，可以调高筛分的效率，所以目前，在振动筛中多采用物料的跳动状态。保证物料在筛面上跳动的临界的电动机的转速n可由下面的公式计算出： 式中 为筛面倾角，取=9为振动角，取=20r为振幅，取r=5.5mm故可以计算得： =685r/min所以电动机的转速要大于685r/min。8、电动机的选择根据设计要求，电动机的功率为0.37kw，转速为960r/min，所以电机同步转速为1000r/min，由此可以计算出电机的磁极对数为:P=3000/n=3000/1000=3;由以上数据可以查得振动电机的型号为：YZU-5-6A。表51 YZU-15-6型电机的主要参数电动机型号额定功率(KW)满载转速（r/min）最大激振力（N）电流质量（kg）同步转速1000 r/min （6级）YZU-5-6A0.3796050001.240振动电机技术参数和安装尺寸如图所示： 图4 振动电机的外形表5-2 振动电机的安装尺寸(mm)ABHKABBBHDGL17012014018210158240353849、筛体的设计 振动筛的筛体是振动筛的主要工作部分，也是承受力的地方。它的设计和振动筛的筛分效率和产量密切相关。筛体是由钢板焊接及螺栓连接而成，它通过橡胶弹簧和机架相连接。筛体主要由筛箱、筛格和振动电机组成。由于振动电机的频率较高，所以筛体承受的脉动载荷较大，故设计时要考虑加强装置的设计。10、筛箱的设计 筛箱由左右箱壁和下箱底组成。箱壁选用3mm的钢板，由于筛体要承受较大的脉动载荷，所以在下箱壁和侧板焊有较厚的钢板，取钢板的厚度为10mm，这样就可以保证箱壁的强度。在筛箱的两侧安装有圆盘，振动电机通过螺栓固定在圆盘上，松开禁锢的螺栓，可以调节圆盘的旋转角度，从而调整振动角度。在箱体和进料箱相连接的地方，箱体上焊有旋转装置，和进料箱上的开口槽配合，可以实现进料箱的旋转，从而实现安装于抽出筛格。在箱体的四个角的侧壁上通过螺栓连接，安装有连接板，用于连接机架。在箱体的内侧壁上焊接有支撑筛格的导轨，同时还通过螺栓连接有压筛的装置，当筛格放好后，拧紧手轮，可以夹紧筛格。11、筛格的设计筛格由木质筛板、筛网、压板木条、橡胶清理球、支撑网等组成。如图所示： 图5 筛格的整体结构 筛面的设计：本次设计，筛体内装有一层筛格，有导轨支撑。筛面为冲孔的薄钢板，钢板的厚度取1mm即可，它固定在木制的筛板上。筛孔的排列方式、间距和形状对筛分的效率和筛面的利用率都有着直接的影响，它关系着物料接触和穿过筛孔的机会。筛孔有交错航排列和直行排列两种方式。如果选用直行排列的话，那么物料在筛面做往复运动时，有可能从筛孔之间的通道滑下去，从而使物料得不到有效的筛理。而如果选择交错空的话，这样可以增加物料在筛面上运动时与筛孔的接触机会，从而增加筛分效率。空的形状有长形空、三角孔和圆孔。长形孔对物料沿长轴方向的运动器导向作用，使其过筛容易；三角孔主要是根据物料的截面的形状而制作的筛孔；圆形筛孔，对需要直立穿过筛孔的物料可起辅助引导作用，使其容易穿过筛孔。由于本次设计为小麦的清理，所以筛面选用7.5mm的圆孔，而且筛孔采用交错排列。由于本次设计的是100X150的筛格，尺寸较大，为了安装方便。筛格通过箱体上的压紧装置锁紧固定，需要更换筛格时，松开压紧机构，可以抽出筛格。改变筛体前端支撑装置的高低可以，可以改变筛面倾角的大小。筛格的压紧机构如下所示： 图6 压紧装置物料通过筛格时，杂质停留在筛面上，最后从杂质出口导出，而物料则进入箱槽。在更换筛格前，要必须先松开锁紧装置，而后才可将筛格抽出进行替换。更换后必须要保证筛格压紧，且位置不变，否则有可能影响筛分。四、风箱1、分类按照作用原理，风机可以分为离心式和轴流式两大类。轴流式风机压力低流量大，一般用于通风换气；离心式风机的压力比较高，可在较复杂的管网（工作管道系统）中产生工作气流；除用于通风外，可以用于输送、洪汉等工作；农业机械上普片采用离心式风机。 按风压大小，离心式风机可以分为： 低压风机，H980pa 中压风机，H=9802940pa 高压风机，H=294014700pa 农业机械上的风机还可以分为清粮型（如图2.1a）和通用型（如图2.1b）。清粮型的风机都是低压的；因为它与筛子配合工作，因而宽度较大；大多采用双面进风、直叶片、圆筒形外壳或者张开度不大的蜗壳外壳；用切角叶片来改善出口气流的不均匀度。有的也会采用径向进气式风机（如图2.1c）。风机两侧无进风口，靠前向叶轮的回转，使气流由壳体圆周处径向进入，通过叶轮后，在由出风口排出。这种清粮风机的特点是出风口气流速度比较均匀，即使宽度很大时，也不影响气流速度的均匀性，但其结构比较复杂。 清粮风机与通用型风机的结构差别比较大。它的特点是风机的宽度大，叶片数少。叶片大多采用径向直叶片或者后向直叶片。叶片切角可以提高出风口气流的均匀性。双面进风，利用转速或者进风口大小来调节风量。2、风机的流量风机的流量为每秒钟通过风机的空气体积。它的单位是/s，用Q表示。农用风机进口标准状态是压力为101325（760mmHg）,相对湿度为50%的湿空气状态。因为风机内的气体塔里变化不大，一般可忽略气体的压缩性。所以风机的体积流量只单位内流过风机内任一处管道或截面的气体体积。流过风机出口断面单位体积气体具有的动静，叫做风机的动压，以表示。气体流动的速度c(m/s),由于气体在流道某一截面上的速度分布式不均匀的，常采用截面上的平均速度来代替。风机的总压与风机的动压之差，叫做风机的静压，以表示。其中：风机的动压： (2-4)风机的静压 (2-5)3、风机的总压 流过风机出口断面单位体积气体具有的总能，与流过风机入口断面单位体积气体具有的总能之差，叫做风机的总压。它的单位是，代表单位体积的气体流过离心风机获得的总能。清洗装置上吹出型风机产生的总压为（0.040.05）mm的水柱，V为叶轮周速度m/s气压的总压: 风机的总压力： 4、 风机的功率和效率风机的轴功率N： 用扭矩测功法或者电力测功法可以测出风机的轴功率。I为风机中转动部分对转轴的扭矩，为角速度。单位时间内原动机传递给风机轴的能量，叫做风机