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苹果大小分级机构设计.doc

苹果大小分级机构设计【水果类称重分选机设备】【全套7张CAD图纸+毕业论文】【原创资料】

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YC425-苹果大小分级机构设计【最终】

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主动链轮-A3.dwg

托辊-A3.dwg

托辊轴-A3.dwg

机架-A0.dwg

称重装置-A3.dwg

联轴器-A4.dwg

苹果分级机总装图-A0.dwg

图纸-CAXA

主动链轮-A3.exb

托辊-A3.exb

托辊轴-A3.exb

机架-A0.exb

称重装置-A3.exb

联轴器-A3.exb

苹果分级机总装图-A0.exb

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摘要

苹果大小分级和装箱，不但关系到广大消费者的食用安全和能否满足消费者对优质安全水果的需求，而且也将大大影响水果产业的出口贸易，提高我国水果的市场竞争力，将很大程度上促进我国水果产业的发展和农民收入的增加。

本次设计的苹果大小分级机构主要由：自动进料装置，分成单排装置，分级装置，称重及卸料装置，收集装置等组成。本文首先调查了苹果分级机构的研究背景及现况；接着，在分析苹果分级机构功能要求的基础上提出了本次设计的总体方案；然后，对各装置及主要零部件进行了详细设计及校核；最后，应用AutoCAD制图软件绘制了苹果大小分级机构的装配图和主要零件图。

通过本次设计巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、互换性理论、机械制图、材料力学等；也掌握了普通机械的设计理论和流程，熟悉了AutoCAD制图软件的使用。

关键词：苹果，分级，机构，设计

Abstract

Apple size grading and packing, not only related to the food safety of consumers and the ability to meet consumer demand for quality and safety of fruit, but also will greatly affect the fruit industry exports, improve the market competitiveness of our fruit, will be promote the development of China's fruit industry and the increase of farmers' income to a large extent on.

Apple's size classification mechanism of this design consists of: automatic feeding device, into a single row of devices, grading equipment, weighing and unloading device, collecting devices and other components. This paper investigated the background and current status of apple grading agencies; then, based on the analysis of the functional requirements of apple grading agencies on proposed design of the overall program; then, for each device and a detailed design of major components and school nuclear; Finally, AutoCAD drawing software to draw the assembly drawing apple size grading agencies and major parts diagram.

Mechanical principles, mechanical design, interchangeability theory, mechanical drawing, materials, mechanics, etc; also mastered the general mechanical design theory and process, using familiar AutoCAD drawing software: expertise, such as through this university is designed to consolidate .

Keywords: Apple, Classification, Organization, Design

摘要I

AbstractII

第一章绪论1

1.1研究背景及意义1

1.2国内外研究现况及发展趋势2

1.1.1国外研究与发展2

1.1.2国内研究与发展3

第二章总体方案设计6

2.1苹果大小分级机构功能分析6

2.2总体方案设计6

2.2.1自动进料装置方案设计6

2.2.2分成单排装置方案设计7

2.2.3分级传送装置方案设计7

2.2.4自动卸料装置方案设计8

第三章各装置的结构及尺寸设计10

3.1自动进料装置10

3.1.1电动机的选择10

3.1.2传动及动力参数计算12

3.1.3 V带传动的设计13

3.1.4输送带的设计15

3.1.5托辊的设计16

3.1.6张紧装置17

3.1.7托辊轴的设计与校核17

3.2分成单排装置设计22

3.3分级传送装置23

3.3.1主要技术参数和电机选择23

3.3.2链条和链轮的设计25

3.4支架设计28

3.4.1支架设计的要求28

3.4.2支架的设计28

3.4.3支架的刚度校核29

3.4.4机架连接螺栓的校核30

总结32

参考文献33

致谢34

第一章绪论

1.1研究背景及意义

由2010年统计的数据得出，我们国家的苹果、梨、桔子的产量均稳居世界第一，水果总产量达到21401万多吨，果园面积也达到了11543千余公顷，两者均连续8年稳居世界第一，并且我国水果的种类很多，成色也很好，因此我国被称之为是一个水果超级大国，水果的发展有很大的前景。从国家的扶农政策下来之后，我们的水果产业经历了大约20年的快速发展，但是由于我国水果产业化发展起步比较晚，水果产后商品化手段仍然还是大大的落后于发达国家，一直以来的发展速度并不是很快速，可以说是很缓慢。多年来通过研究各方面的原因，水果的产后商品化处理成为了水果产业发展的瓶颈，而美国，日本等水果产业强国的经验表明水果产业的主要收益是由水果采后处理和采后加工获取的，然而我国水果采后简单商品化处理率仍不足10%，大部分的水果都是没有经过任何的分级操作就进入市场供应，而水果发展强国的水果采后简单商品化处理率达到了95%以上，这里就形成的了很大的对比，也是我们务必需要改进和完善的地方。

苹果分级机总装图-A0.gif

称重装置-A3.gif

机架-A0.gif

联轴器-A4.gif

托辊-A3.gif

托辊轴-A3.gif

主动链轮-A3.gif

内容简介：: I 摘要苹果大小分级和装箱，不但关系到广大消费者的食用安全和能否满足消费者对优质安全水果的需求，而且也将大大影响水果产业的出口贸易，提高我国水果的市场竞争力，将很大程度上促进我国水果产业的发展和农民收入的增加。本次设计的苹果大小分级机构主要由：自动进料装置，分成单排装置，分级装置，称重及卸料装置，收集装置等组成。本文首先调查了苹果分级机构的研究背景及现况；接着，在分析苹果分级机构功能要求的基础上提出了本次设计的总体方案；然后，对各装置及主要零部件进行了详细设计及校核；最后，应用 AutoCAD 制图软件绘制了苹果大小分级机构的装配图和主要零件图。通过本次设计巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、互换性理论、机械制图、材料力学等；也掌握了普通机械的设计理论和流程，熟悉了 AutoCAD 制图软件的使用。关键词：苹果，分级，机构，设计 nts II Abstract Apple size grading and packing, not only related to the food safety of consumers and the ability to meet consumer demand for quality and safety of fruit, but also will greatly affect the fruit industry exports, improve the market competitiveness of our fruit, will be promote the development of Chinas fruit industry and the increase of farmers income to a large extent on. Apples size classification mechanism of this design consists of: automatic feeding device, into a single row of devices, grading equipment, weighing and unloading device, collecting devices and other components. This paper investigated the background and current status of apple grading agencies; then, based on the analysis of the functional requirements of apple grading agencies on proposed design of the overall program; then, for each device and a detailed design of major components and school nuclear; Finally, AutoCAD drawing software to draw the assembly drawing apple size grading agencies and major parts diagram. Mechanical principles, mechanical design, interchangeability theory, mechanical drawing, materials, mechanics, etc; also mastered the general mechanical design theory and process, using familiar AutoCAD drawing software: expertise, such as through this university is designed to consolidate . Keywords: Apple, Classification, Organization, Design nts III 目录摘要 . I Abstract . II 第一章绪论 . 1 1.1 研究背景及意义 . 1 1.2 国内外研究现况及发展趋势 . 2 1.1.1 国外研究与发展 . 2 1.1.2 国内研究与发展 . 3 第二章总体方案设计 . 6 2.1 苹果大小分级机构功能分析 . 6 2.2 总体方案设计 . 6 2.2.1 自动进料装置方案设计 . 6 2.2.2 分成单排装置方案设计 . 7 2.2.3 分级传送装置方案设计 . 7 2.2.4 自动卸料装置方案设计 . 8 第三章各装置的结构及尺寸设计 . 10 3.1 自动进料装置 . 10 3.1.1 电动机的选择 . 10 3.1.2 传动及动力参数计算 . 12 3.1.3 V 带传动的设计 . 13 3.1.4 输送带的设计 . 15 3.1.5 托辊的设计 . 16 3.1.6 张紧装置 . 17 3.1.7 托辊轴的设计与校核 . 17 3.2 分成单排装置设计 . 22 3.3 分级传送装置 . 23 3.3.1 主要技术参数和电机选择 . 23 nts IV 3.3.2 链条和链轮的设计 . 25 3.4 支架设计 . 28 3.4.1 支架设计的要求 . 28 3.4.2 支架的设计 . 28 3.4.3 支架的刚度校核 . 29 3.4.4 机架连接螺栓的校核 . 30 总结 . 32 参考文献 . 33 致谢 . 34 nts苹果大小分级机构设计 1 第一章绪论 1.1 研究背景及意义由 2010 年统计的数据得出，我们国家的苹果、梨、桔子的产量均稳居世界第一，水果总产量达到 21401万多吨，果园面积也达到了 11543千余公顷，两者均连续8 年稳居世界第一，并且我国水果的种类很多，成色也很好，因此我国被称之为是一个水果超级大国，水果的发展有很大的前景。从国家的扶农政策下来之后，我们的水果产业经历了大约 20 年的快速发展，但是由于我国水果产业化发展起步比较晚，水果产后商品化手段仍然还是大大的落后于发达国家，一直以来的发展速度并不是很快速，可以说是很缓慢。多年来通过研究各方面的原因，水果的产后商品化处理成为了水果产业发展的瓶颈，而美国，日本等水果产业强国的经验表明水果产业的主要收益是由水果采后处理和采后加工获取的，然而我国水果采后简单商品化处理率仍不足 10%，大部分的水果都是没有经过任何的分级操作就进入市场供应，而水果发展强国的水果采后简单商品化处理率达到了 95%以上，这里就形成的了很大的对比，也是我们务必需要改进和完善的地方。最近几年随着人民生活水平的提高和食品安全意识的提高，国内外引进的水果品种愈来愈多，因此能否对水果无损分级和装箱，不但关系到广大消费者的食用安全和能否满足消费者对优质安全水果的需求，而且也将大大影响水果产业的出口贸易，提高我国水果的市场竞争力，将很大程度上促进我国水果产业的发展和农民收入的增加。自从上个世纪 90 年代，水果强国就开始大量应用水果自动分级设备实现水果自动分级，提高水果的附加值，降低水果的人工成本，获得了相当可观的经济效益。最近几年国内迫于人力成本压力和市场压力，部分水果生产者和经营者从国外引进了一些国外比较先进的水果分级生产线，但是价格比较昂贵，而且由于我国水果的种类和品质的差异性比较大，因此在中国应用和推广这些生产线有一定的局限性，因而面向全国特色水果研究和开发适合的水果在线无损分级技术和设备，并在大型水果企业和水果合作组织中进行推广应用具有十分重要的现实和经济意义。 nts苹果大小分级机构设计 2 1.2 国内外研究现况及发展趋势 1.1.1 国外研究与发展国外研究者 20 世纪 80 年代中期开始了水果品质自动检测和分级的研究 , 并成功研制了一些水果自动化分级系统装置 , 在 20 世纪 90 年代开始研究基于计算机视觉技术的水果分级系统 , 到现在已有部分实用的产品 , 如美国的 OSCARTM 型和MERLIN 型高速水果分级生产线就可用于各类水果的分级和品质检测操作。国外水果分级机的输送系统大多是采用辊子传动结构 ,苹果在一边移动的同时一边还在自身转动 ,同时安装在输送辊上方的摄像机需要采集苹果多个表面的图像 ,才能采集到苹果全图 ,而且在采集的过程中 ,容易重采或漏采 ;另外 ,苹果的果梗和花萼区与缺陷图像相似 ,图像处理时需要将其从真实缺陷中区分出来 ,这就会造成图像处理时间的增加和识别精度的降低，对图像处理装置的要求也会变的更高，成本就会更大。国外 50%以上的水果实现了分级的完全自动化。近年，随着信息技术的飞跃发展和计算机普及图像技术及机器 (计算机 )视觉技术已被广泛应用于多个学科，在作物领域也已取得许多进展并展示了广阔的应用前景。目前较先进的微机控制的重量分级机，采用最新电子仪器测定重量，可按需选择准确的分级基准，分级精度高，使用特别的滑槽，落差小，水果不受冲击、不损伤。分级、装箱所需时间为传统的 1/2。日本消费者对水果的消费是非常挑剔的，其水果上市前都要经过分级包装。有些价值较高的水果，如冬季上市的西瓜要在标签上标出糖度数值。目前，在日本许多高新技术在水果检测领域得到应用。计算机技术、无损伤检测技术以及自动化控制技术的发展为现代分级检测技术提供了广阔的空间，使分级检测技术正在由半自动化向全自动化、外部品质检测向内部品质检测、复杂化向简单化和方便化、规格标准的文字化向数字化、机械设备结构的复杂化向简单化、数据的人工管理向计算机管理方向转化。在意大利的果品贮藏加工业生产中，使用颜色分级机较早，主要是对苹果进行颜色分级，其原理是按照绿色苹果比红色苹果的反射光强的道理进行的。工作时，果实在松软的传送带上跳跃移动，光线可照射到水果的大多部位，这样就避免了水nts苹果大小分级机构设计 3 果单面被照射。反射光传递给电脑，由电脑按照反射率的不同来将果实分开，一般分为全绿果、半绿（半红）果、全红果等级别。美国 Penwalt 公司 Decco 型分级机是一种新型果实分级机，具有速度快、性能好、通用性强的特点。它根据 “体积 ”分级的原理进行工作，综合了大小和重量分级机最突出的优点，同时消除了二者的缺点，使分级作业真正得以柔和平缓地进行。 Decco分级机工作原理是：提升机辊子将待分级的果实送入四星装料斗，星轮与提升机以链条驱动的各对定距辊子同步，辊子承载水果通过分级全程，这样的装置，星轮可以很柔和地将水果从提升机传送到由一对滚子形成的凹槽中，根据选用分级机规格的不同，分级部分包括 6-9行高度可调的 “摩擦指 ”，滚子从摩擦指下通过，缓缓地作反时针回转，水果则作顺时针转动，当水果遇到摩擦指（最大的水果首先接触摩擦指），由于转动与摩擦的组合，水果极柔和地从滚子上移动并落入弹性的摆动活动门上，水果自重足够使其滑出并滚到输送皮带上，然后由皮带送入包装槽中。由于水果没有摔落，也没有其他任何典型的引起损伤的动作，分级柔和。水果分级只有综合形状、大小、色泽、果面缺陷等各种因素，甚至是内部品质，才能排除其他因素，使分级质量得到保证 11。法国的 MAF France 公司的水果分级包装设备，不仅能对果蔬进行分级包装，还可以利用电子、光学原理对果蔬表皮的瑕疵进行分选，全电脑监控，自动化程度相当高。在意大利的果品贮藏加工业生产中，使用颜色分级机较早，主要是对苹果进行颜色分级，其原理是按照绿色苹果比红色苹果的反射光强的道理进行的。工作时，果实在松软的传送带上跳跃移动，光线可照射到水果的大多部位，这样就避免了水果单面被照射。反射光传递给电脑，由电脑按照反射率的不同来将果实分开，一般分为全绿果、半绿（半红）果、全红果等级别。 1.1.2 国内研究与发展改革开放以来，经济和科技等都得到了快速的发展，于是我国从上个世纪 80 年代开始研究水果分级技术，在过去 30 多年中水果分级技术正在由半自动化向全自动化、水果外部品质检测向水果内部品质检测、水果分级设备结构的复杂化向简单化，水果单一参数检测向水果综合品质检测转化，基于此而研制出来的水果产品的自动化分级装备大大的减少了水果产品在分级、包装、储存、加工和运输过程中造nts苹果大小分级机构设计 4 成的损失。在大量的水果分级装备中，称重式水果分级机以其结构简单、工作可靠、制造容易和成本较低的优点成为目前国内外应用最为广泛的水果分级设备。目前称重式水果分级设备主要有机械称重式水果分级机和电子称重式水果分级机两种。（ 1）机械称重式水果分级机机械称重式水果分级机在早期时候一般是基于杠杆原理进行分级卸料的。水果分级设备在运行过程中，杠杆两端分别为水果托盘和平衡砝码，水果托盘与杠杆铰接，平衡砝码下面有支撑，确保杠杆能处于水平位置，当水果托盘中的水果重量超过平衡砝码重量的时候就会导致杠杆倾斜，完成分级卸料。调节平衡砝码的大小和位置就能将水果按重量不同分为若干个等级，目前机械称重式水果分级机主要有固定衡量秤体运动输送托盘式和固定限位装置运动衡量秤体式两种机型得到了比较广泛的应用。（ 2）电子称重式水果分级机近年来计算机技术和称重传感技术的快速发展，以及相关技术的促进，电子式称重技术及应用有了长足的发展。称重传感器已经在各个行业得到了广泛应用，能够轻松实现对被测物准确、快速的测量，特别是单片机技术的快速发展，工业生产过程自动化程度的越来越高，称重传感器己经成为过程控制中的一种必需的装置，目前比较先进的单片机控制的电子称重式水果分级机采用最新的电子设备测量水果重量，可以根据需要选择准确的分级标准，分级精度较高，基于此电子称重式水果分级机已经得到比较广泛的应用。相对于国外的分级水平，国内水果分级市场比较落后。国内水果分级大部分还采用人工分级方法，只有少数企业采用半自动及自动化水果分级。虽然我国水果分级现状不容乐观，但也有一些企业的研究得到成功，浙江大学果蔬智能化分级技术与装备课题组经过近 10 年的研究积累，在国家 “863”计划国家自然科学基金和浙江省科技计划的支持下，与杭州杭挂机电有限公司合作于 2004 年研制成功国内第一条完全拥有自主知识产权的基于计算机视觉的水果品质智能化实时检测与分级生产线。项目至今已获国家发明专利 2 项、授权计算机软件著作登记 2项、授权国家实用新型专利 8项，另有国家发明专利 10项待批。 2004年 6月 16日，顺利通过国家 863 计划机器人技术主题专家组的验收。 2004 年 12 月 28 日，销往广nts苹果大小分级机构设计 5 东梅县的第一条生产线在当地正式调试成功，并投入正常生产用于当地特色水果脐橙的品质检测和分级，其工作性能得到用户的高度评价。 2005 年 4 月 29 日，由中国工程院汪懋华院士、蒋亦元院士等 8 位本领域的权威专家组成的鉴定委员会，对本生产线进行了鉴定，专家们对这一成果给予了高度评价：总体技术水平达到国际同类产品的先进水平，多项技术处于国际领先水平。日前，江苏省自主研制生产的电脑控制全自动水果分级流水生产线在陕西成功运行，并通过国家一级科技查新，填补了国内果品加工生产机械的空白 7。该生产线由江苏牧羊集团研制，采用水果品质视觉系统测与分级，每条生产线每小时能检测分级 2 5 吨及 3 吨水果，适用于柑橘、胡柚、苹果、西红柿、土豆等多种水果及农产品的快速分级，部分指标达到世界先进水平。为配套新生产线，该集团同时研发出压榨机、榨汁机等饮料机械，以及去核机、打浆机等果汁生产线前处理设备与后道包装设备，具有良好的应用前景。 nts苹果大小分级机构设计 6 第二章总体方案设计 2.1 苹果大小分级机构功能分析苹果分级机机械系统设计主要结构组成：苹果的自动进料装置，分成单排装置，分级装置，称重及卸料装置，收集装置等。本课题以苹果的质量不同分成不同的等级，实现苹果自动分级的装置。按重量分级的方法保证了苹果在运行时不与托盘之间碰撞，避免了对水果分级时造成的损伤，而且苹果形状对分级结果精度影响较，所以电子称重式苹果分级机的通用性比较好，可以应用于不同种类的水果。本论文研究重点为电子称重式苹果分级机的机械系统设计，自动进料装置的设计，分成单排装置的设计，分级传送装置的设计，卸料装置的设计，最终实现苹果分级卸料。因此苹果大小分级机构为满足功能要求需要具有如下装置：（ 1）自动进料装置：完成苹果的大批量输送，与分级传送装置配合；（ 2）分成单排的装置：使苹果整齐有序的分成单排，来完成与分级装置的配合；（ 3）分级传送装置：分级装置传动包括传送链、苹果托盘、托盘与链的链接、称重模块；（ 4）卸料装置：完成对不同等级的苹果进行正确的分级卸料操作，分级箱的结构来应与分级卸料装置配合。（ 5）动力及传动系统：提供动力并实现动力的传送，使机构运转。 2.2 总体方案设计随着国内外水果种类和品种愈来愈多，对优质水果的需求量越来越大。所以在这次的设计中，采用的是以下的设计方案： 2.2.1 自动进料装置方案设计 nts苹果大小分级机构设计 7 图 2-1 自动进料装置的三维结构示意图自动进料装置如图 2-1 所示主要采用的是带轮和带的传动来输送苹果前进，电机驱动 V 带，皮带安装在左边的带轮上，在通过轴的传动来带动输送带。 2.2.2 分成单排装置方案设计 1 底板 , 2 调节片 , 3 调节螺钉 , 4 苹果图 2-2 分成单排装置的结构示意图分成单排装置如图 2-2 所示 ,苹果经皮带自动进料装置自动进料后 , 必须按照一定的节拍输送到分级传送链上 , 该过程由定节拍系统完成。当苹果进料后到达定节拍自动进料装置 , 首先经过一级定量输送调节机构 , 通过调节片 2 开合的角度来控制苹果输送 , 目的是实现苹果整齐有序的排列成一列，使苹果按分级传送链的节拍输送到传送链上。 2.2.3 分级传送装置方案设计 nts苹果大小分级机构设计 8 1 电动机 2 皮带 3 主动链轮 4 链条 5 苹果托盘机构 6 称重模块 7 分级箱 8 苹果 9 卸料装置图 2-3 分级传送装置的结构示意图分级传送装置如图 2-3 所示，通过电动机来传递动力，实现整个机构链条的运转，当放着苹果的托盘经过称重传感器 8 来发送信号到托盘上的卸料装置，从而实现托盘到达分级箱 6 的时候按照给出的信号将苹果倒入相信等级的箱内。称重模块和苹果托盘的设计方案 1 限位铁条 2 支撑板支架 3 支撑板 4 输送链条 5 水果托盘支架 6 水果托盘 7称重台 8 钢球图 2-4 苹果托盘和称重实现机构的结构示意图苹果托盘和称重实现机构如图 2-4 所示，其中水果托盘 6 安装方向与输送链条 4运动方向垂直，水果托盘 6 与限位铁条 1 紧固联接，水果托盘 6 可与限位铁条 1 绕水果托盘支架翻转一定角度，钢球 8 在称重位置与称重台 7 接触，实现线上快速的称重与信号传输。 2.2.4 自动卸料装置方案设计 nts苹果大小分级机构设计 9 1 上升板 2 上升板支架 3 旋转拨片 4 弹簧 5 电动机图 2-5（ a）卸料装置的结构示意图（ b）苹果托盘在卸料状态下的结构示意图苹果托盘在卸料状态下的结构示意图如图 2-5(b)所示，当信号传输到卸料装置时，旋转拨片 3 会在电机 5 的控制下按照传输的节拍旋转与上升板 1 的侧面相齐，正好能使放着要被分级的苹果的托盘沿着上升板的路径运动，从而导致托盘的倾斜来实现苹果的卸料。当没有信号的时候，弹簧 4 的作用下，旋转拨片 3 会复原，使其他托盘顺利从上升架 1 的下面走过。 nts苹果大小分级机构设计 10 第三章各装置的结构及尺寸设计 3.1 自动进料装置参照市场上现有苹果分级机选定自动进料装置主要参数如下：输送带的带速： V=0.3-0.6m/s 带宽： B=290mm 输送长度： L=2.2m 输送机年工作时间一般取 45005500 小时。当二班工作和输送剥离物，且输送环节较多，宜取下限；传动装置示意图如下图 3-1：图 3-1 自动进料装置示意图 3.1.1 电动机的选择（ 1）选择电动机的类型由于带式运输机不需要大范围的调速，故选用一般用途的 Y 系列三相异步电动机。（ 2）选择电动机功率 1）根据胶带输送机功率的简易算法计算输送机总驱动功率根据 L = 2.2m 查附图得 K =5.5 计算 LC = KL=5.5 2.2=12.1m nts苹果大小分级机构设计 11 根据 LC = 66m, B = 650mm 查表 1 得 P 1=1.15kW 根据 LC= 66m、 Q =15t/ h, 查表 2 得 P2= 0.117kW 根据 Q = 15t / h, 查表 3 得 P 3= 0.245kW 则输送带总驱动功率 P w= 1.2（ P 1+ P2+ P 3) =1.2(1.15+0.117+0.245)=1.8144 kW 式中： P 1-胶带输送机驱动功率 , 根据胶带输送机带宽和修正长度 L C 在胶带输送机功率的简易算法表 1 中查出所需功率 P 1。 P2-根据胶带输送机输送能力和修正长度 L C,查出所需功率。 P 3-根据胶带输送机输送能力和提升高度在表 3 中查出所需功率。 2）计算电机功率： 0 1 6.29.08 1 4 4.1d PwPkW 式中 :电动机至工作机的传动装置的总效率，带轴承 2 齿联带带传动传动效率，查机械传动效率表取带 0.96 轴承一对滚动轴承效率，查机械传动效率表取轴承 0.99 链一对圆柱齿轮传动效率，查机械传动效率表取齿 0.97 （初选 8级精度）联弹性联轴器效率，查机械传动效率表取联 0.99 传动装置总效率 =0.960.9920.970.99=0.9 （ 3）确定电机转速 nd 计算托辊转速： 54.95003x14.3 5.1x1 0 00x601 0 0060n w D Vr/min 确定电机同步转速一般 V 带传动传动比 i 带 =2 4，单级圆柱齿轮传动比的范围 i 齿 =3 5，则合理总传动比 i 总 = i 带 i 齿 =6 20。故电动机转速可选范围为： nts苹果大小分级机构设计 12 nd=i 总 nw=（ 6 20） 95.54r/min=（ 573.25 1910.83） r/min 查机械手册，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动和减速器的传动比，选取较合适的方案，现选用型号为 Y100L2-4 的电动机 ,其相关参数如下：额定功率 3.0kW，转速 1430r/min，电流 6.82A，效率 82.5%，功率因素 0.81。（ 4）电机固定座电机固定座起承载电机的作用。根据设计要求，经查国家标准，在本次设计中电机固定座选用型号为 6.3 号的热轧普通槽钢和 4 号热扎等边角钢。 6.3 号热轧普通槽钢尺寸： hbd=63404.8，截面面积 8.444cm2，理论重量 6.63kg/m。 4 号热扎等边角钢号尺寸： bd=405，截面面积 3.791cm2，理论重量 2.976kg/m。 3.1.2 传动及动力参数计算（ 1）传动比分配 i 总 97.1454.951430 nwnd取 i 带 =3，则 i 齿 =i 总 /i 带 =14.97/3=4.99 （ 2）各轴转速 n1=nd/i 带 =1430/3=476.7/min n2=n1/i 齿 =476.7/4.99=95.53r/min n 滚 =n2=95.53r/min （ 3）各轴输入功率 P1=Pd带 =2.0160.96=1.94kW P2=P123=1.940.990.97=1.86kW P 滚 =P22=1.860.97=1.80kW （ 4）各轴输入转矩电动机输出转矩 Td mm.35.13461430 016.21055.91055.9 5dd5d Nn PT 各轴输入转矩 T1=Td i 带 1=1346.3530.96=3877.49N.mm T2=T1i 齿 23=3877.494.990.990.97=18580.53N.mm nts苹果大小分级机构设计 13 T 滚 =T22=18580.530.97=18023.11N.mm 3.1.3 V 带传动的设计（ 1）确定计算功率 Pca 由教材机械设计表 8-7 查得工作情况系数 KA=1.2，故 Pca=KAPd=1.22.016=2.4kW （ 2）确定 V 带类型根据 Pca, n1 由教材机械设计图 8-11、选用 Z 型带（ 3）确定带轮的基准直径 dd,并验算带速 1）初选小带轮的基准直径 dd1。由教材表 8-6，表 8-8，取小带轮的基准直径dd1=90mm 2）验算带速。按式（ 8-13）验算带的速度 = smsmnd dd /74.6/100060 143090100060 1 因为 5m/s30m/s，故带速合适。 3）计算大带轮的基准直径。根据式（ 8-15a），计算大带轮的基准直径 dd2 dd2=i 带 dd1=390=270mm 根据教材机械设计表 8-8，圆整为 dd2=280mm。（ 4）确定 V 带的中心距 a 及基准长度 Ld 1）根据式（ 8-20），初定中心距 a0 因为 0.7（ dd1+dd2） a02(dd1+dd2) 0.7（ 90+280） a02（ 90+280）即 259a0740初选 a0=400mm 2）由式（ 8-22）计算带所需的基准长度 02d12d2d1d00d a4)d(ddd2a2 ）（L mm76.1 4 03mm400409-28028090240022 ）（）（由教材机械设计表 8-2，选带的基准长度 Ld=1400mm 3）按式（ 8-23）计算实际中心距 a nts苹果大小分级机构设计 14 aa0+2- 0dd LL=400+21403.76-4001=398mm 则中心距 a 的变动范围为： 377 440mm amin=a-0.015Ld=398-0.0151400=377mm amax=a+0.03Ld=398+0.031400=440mm （ 5）验算小带轮的包角 1 906.1 5 23 9 8 3.57)902 8 0(1 8 0a5 7 . 3)d-d(1 8 0 d12d1 ）（符合要求（ 6）计算带的根数 z 1）计算单根 V 带的额定功率 Pr。由 dd1=90mm 和 nd=1430r/min，查表 8-4a 得 P0=0.3576kW。根据 nd=1430r/min， i=3 和 Z 型带，查表 8-4b 得 P0=0.03kW。查表 8-5 得 K=0.93，表 8-2 得 KL=1.14，于是 Pr=（ P0+ P0） KKL=(0.3576+0.03)0.931.14kW=0.41kW 2)计算 V 带的根数 z 85.541.0 4.2zr PPCA 取 z=6 （ 7）计算单根 V 带的初拉力的最小值（ F0)min 由表 8-3 得 Z 型带的单位长度质量 q=0.06kg/m，所以 NNK PKF 8.5274.606.074.6693.0 4.20 . 9 3-5.2500qzv-5.2500 22cam i n0 ）（）（应使实际初拉力 F0（ F0)min （ 8）计算压轴力 Fp 压轴力的最小值 (Fp)min=2z（ F0)min sin(21)=2652.8sin(26.152 )=615.57N （ 9）轴径的设计取 45 号钢时，按下式估算： nts苹果大小分级机构设计 15 mmnPd 704.121430 016.203.111003.111033m i n ，圆整为 20mm （ 10） V 带轮的结构设计 1）选择带轮材料：大小带轮材料均为 HT200 2）选择带轮的结构形式：根据带轮直径，大带轮采用孔板式，小带轮采用腹板式。 3）计算基本结构尺寸（ 11）小带轮基本结构尺寸 da=94mm； dd=90mm； bd=8.5 mm hamin=2.00mm； hfmin=8.7 mm； e= 12mm； fmin =7 mm B=（ z-1） e+2f=（ 6-1） 12+27=74mm da= dd +2 hamin =90+22.00=94 =38 根据 B=74mm 和装配时的余量，选用 L=78mm。 3.1.4 输送带的设计输送带在胶带输送机中既是承载部件又是牵引部件，它不仅仅要有承载能力，还要有足够的抗拉强度。选择合适的输送带品种规格可以延长输送带的使用寿命，保证生产的持续稳定，降低生产成本和维护费用。防滑输送带耐用使用寿命长。主要有普通人字形、外凸人字形、横格、圆钉形等类型。该产品适合于大倾角输送块状、粒状、袋包装、粉末状的多种物料，如煤炭、炭焦、木料，砂石、水泥袋，水果等物料。主要应用的行业：烟草、物流、包装、印刷、水果、木材等。本次设计选用的是防滑输送带（花纹输送带），扯断强度为 100N/mm层，选用材质： NN-100 尼龙帆布，每层厚度 1.0mm，每层质量 1.02kg/m2，带宽B=290mm，帆布层数为 3 层，上覆盖胶厚度为 2mm，下覆盖胶厚度为 1.5mm。输送带接头方式采用热硫化接头法，即将接头部位的胶布层和覆盖胶用硫化法搭接成无接缝的硫化接头。实践证明这是最理想的一种接头方法，能够保证高的接头效率，同时也非常稳定，接头寿命也很长，容易掌握。这种接头的强度能达到胶带强度的85-90%，且能防止带芯腐蚀，带芯的寿命较强。考虑到使用安全，要求输送带有足够的抗拉强度安全储备，此次设计的运输带的安全系数为 8。 nts苹果大小分级机构设计 16 3.1.5 托辊的设计托辊是传递动力的主要部件。本系列托辊根据承载能力分轻型、中型和重型三种。同一种托辊直径又有几种不同的轴径和中心跨距供设计者选用。轻型：轴承孔径 80110mm。中型：轴承孔径 120180mm。重型：轴承孔径 200220mm。托辊表面有裸露光钢面、人字形和菱形花纹橡胶覆面。小功率、小带宽及环境干燥时可采用裸露光钢面托辊。人字形花纹胶面磨擦系数大，防滑性和排水性好，但有方向性。菱形胶面用于双向运行的输送机。用于重要场合的滚筒，最好采用硫化橡胶覆面。用于阻燃，隔爆条件，应采取相应的措施。最小托辊直径 D 按下式选取。 D=cd 式中： d芯层厚度或钢绳直径 mm; c系数，棉织物 =80，尼龙 =90，聚酯 =108，钢绳芯 =145。轴的最小直径的确定 33pdAn ( 1 - )p - - k W ;n - - r / m i n ;-95500001120 . 2To100轴转递的功率，单位为轴的转速，单位空心轴的内径 d 与外径 d 之比 , 通常取 =0.5-0.6式中 A ，轴的材料为 Cr,A 。于是得mmn PAd 65.37)5.01(54.95 8144.1112)1(330 托辊示意图如下： nts苹果大小分级机构设计 17 图 3-2 托辊 3.1.6 张紧装置 (1) 保证输送带在传动滚筒分离点具有足够的张力 , 满足传动滚筒的摩擦传动要求。 (2) 保证输送带最小张力点的张力 , 满足输送带的垂度限制条件。 (3) 满足输送带张力引起的弹性伸长要求的拉紧行程。 (4) 补偿输送带的永久伸长。 (5) 为输送带接头提供必要的行程。 3.1.7 托辊轴的设计与校核（ 1）轴的最小直径的确定 33pdAn ( 1 - )p - - k W ;n - - r / m i n ;-95500001120 . 2To100轴转递的功率，单位为轴的转速，单位空心轴的内径 d 与外径 d 之比 , 通常取 =0.5-0.6式中 A ，轴的材料为 Cr,A 。于是得mmnPAd 65.37)5.01(54.958144.1112)1(330 nts苹果大小分级机构设计 18 本次设计的托辊轴如图 3-3 所示：图 3-3 托辊轴零件图托辊轴长度为 1404mm 0)(435)( cbabaFaF BA 0)(435)( cbacbFcF AB BA FF ； 4 3 5 1 4 0 4 1526840ABF F N 许用应力用插入法查得： 0 1 0 2 .5b M P a 许用应力值 1 60b M Pa 应力校正系数 1060 0 . 5 81 0 2 . 5bb 当量弯矩 0 . 5 9 1 5 3 8 . 6 9 0 7 . 7T N

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