机械毕业设计1422窝眼筒式清选机的设计说明书
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机械毕业设计论文
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机械毕业设计1422窝眼筒式清选机的设计说明书,机械毕业设计论文
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I 摘要 本文介绍了 5XW-15 的设计，工作原理及其改进过程。文中对清选原理和种子在筒内的受力分析进行了深入研究，对清选 质量影响的研究。掌握设计方法后，在原有机型的基础上进行创新设计，主要改进措施包括：同一个窝眼筒前后由 2 部分组成，前一部分窝眼为小窝眼用于清短杂，后半部分窝眼为大窝眼用于清长杂，这样一来一次清选就可把长杂和短杂都去除。另外是在承种槽外安装螺旋片，这样可以搅匀窝眼筒内待清选的种子，又可以使清选后的种子向后排出。 主要改进措施包括窝眼孔型的设计，加装螺旋片，窝眼筒的创新设计等。 关键词 ：窝眼筒 ， 承种 槽 ， 螺旋输送器 nts II Abstract This article introduced the 5XW-15 design, the principle of work and the improvement process.In the article to chose the principle and seeds has conducted the thorough research in tube stress analysis clear, to chose the quality influence clear the research.After the grasping design method, carries on the innovation design in the original type foundation, mainly improves the measure to include: Around the identical nest eye tube is composed by 2 parts, the preceding part of nest eye uses in clear for the alveolus eye short mixed, the second half of nest eye uses in clear for the big nest eye long mixed, as the matter stands unvoiced aspirated consonants elect to be possible long mixed and short mixed all remove.Moreover is in is a tenant farmer outside the trough to install the spiral piece, like this may mix evenly the seed which in the nest eye tube treats elects clear, also may cause to choose after the seed backward to discharge clear. Main improvement measure including nest eye socket design, addition spiral piece, nest eye tube innovation design and so on. Key word: The nest eye tube, is a tenant farmer the trough, spiral conveyor nts III 目 录 摘要 . I 1前言 . - 1 - 2 设计方案 . - 7 - 2.1 可行性分析 . - 9 - 2.2 给料方法的设计 . - 9 - 2.3 工艺流程 . - 9 - 3 工作原理 . - 10 - 4 主要参数的设计 . - 12 - 4.1 初定窝眼筒的直径，长度，和转速 . - 12 - 4.2 窝眼筒长度 . - 12 - 4.3 窝眼筒的转速 . - 12 - 4.4 功率的确定 .- 13 - 5 窝眼孔型的设计 . - 14 - 5.1 窝眼直径的选择 . - 14 - 6 动力学角度和运动原理分析 . - 16 - 6.1 图所示为谷粒从窝眼中滚落或滑落的受力 状态 . - 17 - 6.2 转角分析 . - 18 - 6.3 承种槽角度 . - 19 - 6.4 分级时间 . - 20 - 7 传动形式与驱动装置 .- 21 - 8 带传动的设计 . - 22 - 9 轴的设计 . - 24 - 9.1 轴的强度验算 . - 25 - 9.2 精确校核轴的疲劳强度的计算 . - 27 - 10 螺旋输送器的设计 . - 30 - 10.1 生产率（推运量） Q . - 31 - 10.2 螺旋输送器需用功率 N . - 31 - 11 总结 . - 32 - 参考文献 . - 33 - 致谢 . - 34 - nts - 1 - 1 前言 谷物清选机的产品种类很多。按清选原理分为常规清选法和电分离法。 常规清选法使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，螺旋分离器等 10余种几十个产品。现在应用广泛的清选机有风筛式清选机，比重式清选机，窝眼筒式清选机， 复式清选机 4 大类 电分离法是按生物特性（种子发芽率，活力等）进行清选。 按清选对象分为稻谷，大豆（ 5XDF-1 型），玉米，小麦，花生，油菜（ 5XY-1.5型），蔬菜种子，谷物种子，林木种子，牧草种子，油料种子等专用清选机以及多功能清选机（ 5XD-2型）。 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筛选和风选。筛选是根据种子几何尺寸的差异，配制适当的筛片，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。代表机型有 5X-40(30/4.0), 5XP-3, 5X-3.0(1.0/5.0/7.0/30/50), UB 系列种子清选机。 重力分离法 ( 比重法 ) 机械重力分离法是按比重进行分离，有吹气式和吸气式 两种，一般均采用吹气式。它具有结构简单、定向吹风、促进籽粒分离的效果。 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，而较轻的种子向底处走，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 5XZ-3.0 ）和负压式（如 5XZ1.0 ）两大类。代表机型有 TFQX66, TQSX70(100/150/200), 5XZ-0.5(1.0/1.6/2.5), 5XZ-3.0(5.0), 5XD-1.0(2.5) 型，重力分选机微型系列 422-SS, 5XZC系列种子加工车和 5XZC-10系列种子加工车。 风筛比重组合清选机，利用物料颗粒在气流中的临界速度、颗粒形状、尺寸 ( 厚度和宽度 ) 、比重、表面状态等物理特性分选 . 用于粮食清理与分级、清除大中小轻杂质及灰尘。 目前，在欧美发达国家已形成多种系列化的种子清选机，其有清选净度高、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，现已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平共处 D公司、丹麦的 WESTRUP 公司、德国的 PETKUS公司、美国 OLIVER 公nts - 2 - 司、 LMC 公司和 CRIPPEN 公司。 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 (BLOUNT)公司、德国的勒贝尔(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，它们生产风筛式清选机已有 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。它们在技术上各有发展，产 品也各有特点 。 国内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。比较好的产品有石家庄市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、青岛亚诺机械工程有限公司生产的 5XD-3.0 风筛式清选机、佳木斯联丰农业机械有限公司生产的 5XF-15 复式清选机、石家庄三立谷物精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 种子清机选、河北省种业集团种子机械有限公司生产的 5XZ-3 种子清选机。 近几年，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，我国农业机械产品的升级换代和产品结构调整势在必行，农业机械化进入了一个调整发展的新时期。现代农业和人类生活越来越注重种子和粮食的加工品质。收获后的种子或粮食中有许多不需要的参杂物，如杂草种子，秸秆，石子，其他作物籽粒以及未成熟的，破碎的，退化的，病害损伤的，机械损伤的种子或粮食。种子或粮食经过清选机的加工处理，去除掉不需要的参杂物，并对种子进行分级，不但可以使种子或粮食籽粒均匀饱满，且容重，千粒质量，净度，种子发芽率等有较大提高，从而提高种子和粮食质量，节 约种子，而且有利于种子的贮藏，运输及机械化作业，增强种子在市场上的销售竞争力。因此，清选机产品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。 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 。 总的来说，我国现有的清选机普遍存在的问题：一是功能单一、适应性差；二是技术性能不稳定；三nts - 3 - 是产品零部件制造水平低、工艺设备落后，产品可靠性差；四是产品的安全性差，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 。 国外发展趋势 从世界范围内看，随着生物技术、生产技术的提高，各种谷物的产量正不断增加。国外的清选机正依照本国的特点，向着大型化、机 电一体化、智能化、更可靠、更安全的方向发展。一些发达国家不断将高、精、尖技术应用到农业机械上来，农业机械正向智能化方向发展 。 在设备的操作方便性方面，国外重力式清选机都设置了仪表，能直接显示调节数据，不停机集中控制，使其操作方便、灵敏，智能化加强 。 我国发展趋势 我国的谷物清选机为了弥补自身不足，主要在基本结构装置上做了改进，使其向安全、利用率高、改善工作环境、降低劳动强度、提高工作效率、操作方便及智能化等方向发展。如对主要清选部件清选筛筛片、清筛机构、减振系统进行改进，对传动系统进行改进。当前的清选机有些 采用双振动电机驱动，可改用两台型号规格完全相同的振动电机同步驱动。采用正压多联风机结构降低了噪音，风选效果好。采用封闭筛箱或全封闭钢架结构，以增强安全防护性。到目前为止，清选机大都采用手动控制，应逐步向自动控制系统转化 。 我国正处于社会主义初级阶段，农业生产力相对落后，有效需求不足，农民普遍收入较低。农村分散经营的生产体制 ( 尤其南方丘陵地区的生产特点 ) 决定了在今后一段时期内，仍然要以中小型清选机为主要的研究和推广对象。由于我国经济发展的不平衡性，东部、中部和西部地区对产品、技术的需求存在递进的趋势，在市场开 发上有滞后的特点这决定了经济实用、多功能、回收率高的中小型农，机具有较好的发展势头 。 在东北、华北、西北的商品粮基地地区 ， 粮食清选机生产企业较多，根据北方的区域特点，大部分研制推广大中型清选机。不论是北方还是南方，为了提高劳动力的转移速度和农民的生活水平，中小型清选机的研制与推广结合经济发展的速度和产业结构的调整，应逐步得到完善和提高。 窝眼筒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 并随旋转的筒上升被排出。而未入窝眼的种子则沿筒内壁呈螺旋线轨迹向后滑移从另一端流出，要清除的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，窝眼筒清选机既可作为分离长短杂的精选主机，又可作精选中的种子分级机使用。代表机型有 5XWS-1.5 和 5XW-3.0(2.5)。 窝眼筒清选机的工作部件为在金属板上制成窝眼再圈园成型的窝眼筒物料进入窝眼后，如其长度小于窝眼直径，将陷入窝眼内并随筒旋转上升到一定高度，因重力而坠落进入集料槽，再由螺旋输送器或其他装置排出。未进入窝眼的物料，则沿筒内壁呈螺旋线轨迹向后滑移 而排出窝眼筒。 复式清选机主要是利用种子的外形尺寸和空气动力学特征进行精选。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nts - 4 - 子的长度不同分离长杂、短杂，达到分离的目的。代表机型有 5XF-1.5（ /0.5/0.7/1.3A ） 5XF-5.0(3.0) 、 5X-2.0、 5XQ-3.0 、 5XFZ-5 （ 4/15）和 TSQZ100。 窝眼清选与筛选（主要指平面筛筛选）相比，生产效率低，分选精度有一定局限性， 但目前窝眼分选仍是按种子长度进行分选的唯一有效办法。 窝眼筒有整体式与组合式。整体式更换时拆装较麻烦，目前多采用组合式，有二，三，四片拼成圆筒，用螺栓固定在滚筒体的幅盘上，拆装都较方便。 由于滚筒转速较低，一般均采用带减速器的电动机，而且多数可以变速，以适应清选不同物料。 集料槽沿滚筒全长至于其中央位置，以便接受从窝眼中坠落的物料。集料槽接料边在筒内的高低位置对分选有很大影响，通常用蜗轮蜗杆装置予以调节，也有用手柄直接转动槽体。集料槽应可以完全翻转，使更换清选物料时清理方便。收集在集料槽中的短物料多数采用螺 旋输送器向末端排除，个别采用振动输送。 窝眼筒内长物料的输送大多系列用滚筒倾斜及进料的推力而自行滑移到末端排除，清选小麦时倾角以 1.5 2.5 为宜。如果滚筒平置，应采用螺旋输送器。 主要工作参数 转速 窝眼筒转速的确定与上诉圆筒筛清选机基本相同。 倾角 窝眼筒内未设置长物料输送器装置时，滚筒应由进料端到排料端向下倾料。 负荷能力 窝眼筒单位面积（筒壁表面）负荷能力 q=400-800kg/m2, 滚筒大直径取大值，直径小取小值。清选小麦时，按清除短物料算，如果清除长物料时，负载能力降低约 30% 。 窝 眼筒直径一般为 300-800 （ mm） ，筒长 L 与直径 D 之比为 2到 5 。 窝眼筒清选机的功耗可按机具小时生产率估算，一般每小时清选 1 吨小麦需要功率为 0.2-0.35（ KW） 。 为了提高窝眼筒的分选效率与质量，可以在滚筒内增加一些附属装置，例如在筒内底部设拔料锟，可使物料在筒内分布比较均匀，提高物料接触窝眼的几率。在滚筒末端出口处设挡板，在集料槽接料边外侧加拔料杆，在集料槽下部装螺旋片等。后者起拔匀并推送筒内物料的作用。 窝眼孔型与尺寸是分选质量的主要关键，因此在设计窝眼形状时，应使之能稳定并准确地承托与容纳需要分 离的物料，并应使物料可以顺利坠落，不致堵塞，同时还应考虑便于加工成型。窝眼孔并不属于规则的几何体，大致有近似半球形和球台形（非对称）是目前采用最多的，它的适应性较强，特别适用于分离略呈圆形的子粒，近似半球形适用于挑选破碎的，小的子粒，如破碎的米粒，麦粒等。锥台形（对称）适用于分选nts - 5 - 玉米等大子粒。旋冲型因外缘圆角 r 很小，承托物料的性能好，主要用于分离稻，麦等物料。这几种孔型均在冲压成型后有的还进行表面处理以提高耐蚀性能。 组合设计 清长杂于清短杂组合，可以在同一滚筒上配置两种窝眼尺寸，双作用滚筒。前一段窝眼尺 寸较大，用以除长杂，后一段窝眼尺寸较小，用以除短杂。 短杂好种子长杂图 1.1 水平组合简图 目前大量采用的清长杂与清短杂相组合的窝眼筒是平行装置几个滚筒串联作业。物料先由第一个滚筒清长杂，然后由第二个滚筒清短杂。因清长杂的生产率低于清短杂的生产率，要注意能力匹配。 短杂长杂 好种子图 1.2 平行组合简图 主要清 选与辅助清选组合 在主要窝眼筒的下方配置较小的窝眼筒。对长杂或短杂nts - 6 - 进行分选，以便回收其中较好的子粒。必要时也可以对物料的主流再次分选。并联与串，并联组合，为提高产量，可将若干个滚筒并联。为了同时清除长，短杂或进行回选，通常构成串，并联的组合式。窝眼筒与圆筒筛组合将圆筒筛包在窝眼筒外顺序进行两种尺寸分选，机具结构紧凑。将窝眼筒 与圆筒平行装置构成机组是另一种组合方式串，并联组合。 好种子回收的籽粒长杂短杂回收的籽粒长杂回选短杂回选清长杂清短杂图 1.3 分级清选简图 nts - 7 - 图 1.4 几种常见组合简图 nts - 8 - 2 设 计 方 案 该机多采用自行设计部件 制造，转动部位为滚筒和轴，由滚动轴承支撑，结构 凑，工作性能稳定，可靠等特点。该机主要由吸尘 口，前后幅盘，窝眼筒，物料螺旋输 器，集料槽，进料管，传动装置，机架，蜗轮蜗杆集料槽的调节装置，和排料装置等部分组成。 接种槽沿窝眼滚筒全长置于其中央位置 , 用于接收从窝眼中坠落的物料 , 接种槽接料边在 筒内的高低位置对分选质量有很大的影响。本机采用蜗轮蜗杆装置来调节其在筒内的高低位置。而且 , 接种槽可以 360 翻转 , 便于更换产品时清空物料。采用螺旋输送器将接种槽中收集的物料向出口排出 。 滚筒有整体式和组合式 , 整体式更换时拆装较麻烦 , 目前多采用组合式 。本机的滚筒由可更换的二 个滚筒窝眼筛片组成 , 用螺栓固定在滚筒体端面接盘轮毂上 , 可根据加工不同种子的需要更换滚筒。 为了提高生产率 , 该机采用了上下 滚筒 串联， 尺寸为直径 800mm 长 2700mm, 前后 滚筒的窝眼尺寸 不 相同一次可清除物料中的长杂或短杂。上下滚筒由各自电机驱动 , 且转速可无级调速 , 便于适应清选不同的物料。 排料装置1 0 - 蜗 轮 蜗 杆 调 节 装 置机架传动装置进料管前幅盘4 - 螺 旋 输 送 器集料槽窝眼筒后幅盘1 - 吸 尘 口图 2.1 结构简图 （ 1 ） 吸尘口（进料斗）：安装在进料口上，主要把一些小的杂物吸出，保证筒内清洁。 （ 2 ）后幅盘：起固定吸尘口和窝眼筒的作用，同时轴承也安装在上面。 （ 3 ）窝眼筒：是清选机的主要工作部件，通过旋转可以把种子分为长粒和短粒。 （ 4 ）螺旋输送器：把清选后的种子横向排出避免堵塞。 （ 5 ）集料槽：置于窝眼筒内，使短粒落入其内部。 （ 6 ）后幅盘： 起固定吸尘口和窝眼筒的作用，同时轴承也安装在上面。 （ 7 ）进料管：使种子缓慢进入窝眼筒内。 （ 8 ）传动装置：带动轴旋转，可调节转动比，使窝眼筒的速度改变，提高清选效率。 nts - 9 - （ 9 ）机架：支撑整个机器，中间或底部装有电机，材料为灰铸铁。 （ 10）蜗轮蜗杆装置调节：调节承种槽的高度，来提高清选效率。 （ 11）排种装置：分处长粒和短粒，使窝眼筒不至堵塞。 2.1 可 行 性 分 析 窝眼筒水平方向上由 2 部分组成，前半部分为小窝眼，主要用来清除短杂，窝眼筒清选机有一定的倾角，长杂因为有倾角的作用而进入窝眼筒后半部分，后半部分 窝眼为大窝眼，以便清除长杂，而承种槽也有 2 个出料口，来分出长杂与短杂，以便进行回选，清选小麦时我们利用种子的长短来进行分离，窝眼筒旋转时与水平面成一定角度，使筒内长杂向偏低的一面慢慢移动，使长杂落入排料口，出口处设由一厘米左右的挡板，避免种子被排出，造成浪费。 机架在制造时窝眼筒的支架就已经给处出倾斜角度。（定型角）当机架不能满足物料的运动特性时，可以通过调节支架与地面的接触面使整机满足倾斜角度的要求。 2.2 给 料 方 法 的 设 计 给料方法直接影响着分选质量和清选机的性能。应满足以下要求：给料的速度能控制，给料 时不使物料产生破碎，给料均匀，不积堆或间短，在保证质量前提下降低成本。采用电磁振动给料方法，每个进料口用一个振动给料器，由片机控制给料器的振动频率和振幅。采用此方法能同时满足上述要求，具有结构简单，调整方便的特点，既可同时给料，又可单独给料。 2.3 工 艺 流 程 清长清短图 2.2 流程简图 nts - 10 - 3 工 作 原 理 窝眼筒清选机的工作部件为在金属板上制成窝眼在圈圆成型的窝眼筒，物料进入窝眼内后，如其长度小于窝 眼直径，将陷入窝眼内并随筒旋转上升到一定高度，因重力而坠落进入集料槽，再由螺旋输送器（或其它装置排出）未进入窝眼的物料，则沿筒内壁呈螺旋线轨迹向后滑移而排出窝眼筒。 工作时，将谷粒混合装入筒内使筒回转，长度小于圆窝口径的谷粒即进入窝内并随窝上升，到相当高度后落入承种槽内为推运器运走。长度大于圆窝口径的谷粒或杂物，不能全长都进入圆筒，或完全横在窝外，当窝上转较高时即滑下，再重复上述运动并沿窝眼筒轴线方向 逐步移动，最后由筒的低端流出。承种槽边缘可以调整，以便于长短谷粒完全分离。槽缘位置越高，长谷粒进入承种槽的可能 性越小。窝眼直径大小应按所要分离的混合物长短尺寸确定，即应小于长谷粒，稍大短谷粒。提高分离能力的关键，在于增加谷粒接触圆的机会。因此，谷粒在筒内必须与筒壁有相对移动，并设法增大其活动范围。 清长粒 清短粒 图 3.1 清选原理图 窝眼请选与筛选（平面筛选）相 比，生产效率略低，分精确也有一定局限性，但目前窝眼分选仍是按种子长度进行分选的唯一有效办法。 为了提高窝眼筒的分选效率与质量，可以在滚筒内增加一些附属装置，例如在筒内底部设拔料锟，可使物料在筒内分布比较均匀，提高物料接触窝眼的几率。在滚筒末端出口处设挡板，在集料槽接料边外侧加拔料杆，在集料槽下部装螺旋片等。后者起拔匀并推送筒内物料的作用。 nts - 11 - 拨料辊 螺旋片 图 3.2 改进后的简图 nts - 12 - 4 主 要 参 数 的 设 计 4.1 初 定 窝 眼 筒 的 直 径 ， 长 度 ， 和 转 速 直径采取标准的筒径（采用二片拼成） 表 4-1 选取 直径 直径 (mm) 生产率 (kg/h) 长度 (mm) 800 3500-5000 2000-2940 4.2 窝 眼 筒 长 度 由 L=F/ D 决定 F 为窝眼筒的面积 F=Q/q 式中， D 窝眼筒直径（ mm ） Q 设计生产率 （ kg/h） q 单位面积的负荷， 表 4-2 选取 q 值 作物 Q 值（ kg/mh ） 小麦 650 850 q取 750 F=5000 750 6.667m 再由 L=F/ D =6.667/3.14 0.8=2654mm 取 L=2700mm（采用二片拼成） 验算 L/D=2700/800=3.375在 2到 5 之内符合要求 。 4.3 窝 眼 筒 的 转 速 主要取决于 K （ K= 2R /g） 值 .窝眼筒的生产率和清选质量与 K 有较明显的关系。试验研究表明，用窝眼筒清选小麦和草籽时，在相同的单位面积负荷条件下，不同直径的窝眼筒清选质量与运动参数的关系如图所示。 若转速过高 , 种子在离心力的作用下 , 将紧压在窝眼内壁上 , 同时籽粒间碰撞、弹跳加剧 ,使分选质量下降。因此当种子随滚筒转到顶上极限位置上时 , 重力应大于其离心力 。即 mR ，因而 1 1，因此使承种槽倾角满足 2 1的关系，就能将长短谷粒分离。但是，稳定系数的大小不仅与谷粒的长度有关，还与谷粒在窝眼中所处的位置有关。长谷粒也可能进入窝眼，并处于重心较低的稳定状态(如图 b)，当 （ 1 ）时，长谷粒将被窝眼内处于重心较高的位置滑落至承种槽，造成长谷粒的获选率下降，同样，短谷粒也有可能在窝眼内处于重心较高不稳定状态（如图 c ） 1（ 1长物料滚落时的窝眼转角， 2短物料滑落时的窝眼转角）。对于不同的物料群体，其 ， 值是不相同 的。因此承种槽角度必须能进行调节。 nts - 20 - 6.4 分 级 时 间 分级时间与短物料进入窝眼的概率有密切关系，分级时间越长，短物料进入窝眼的机会越多，长物料的混杂率也就越低。增加窝眼筒长度，可以增加分级时间。 nts - 21 - 7 传 动 形 式 与 驱 动 装 置 电机类型的选择 由机械设计手册 5 选取 YCT系列调速三相异步电动机，此电动机可无级调速，由于清选时速度对清选效率的影响很大，存在一个最优值使清选率最高，故选则此系列。 图 7.1 电机简图 选取 YCT200-4A ，功率为 2.2KW，额定转矩 35N m 调速范围 125 1250r/min ，转速变化率 2.5 ， 电源为三相交流， 50Hz,380V,重量为 224kg. 其中 D=28 G=24 F=8 E=60 WC=45 WB=267 L=665 HD=385 H=160 A=254 AB=330 AD=185（均为 mm） nts - 22 - 8 带 传 动 的 设 计 所需功率 P=5.25KW，从动轮转速 37r/min ，主动轮转速 125r/min 表 8-1 带传动的设计过程 设计项目 设计依据及内容 设计结果 选择 V 带型号 (1) 确定计算功率 Pca (2) 选择 V 带型号 由机械设计查得工作情况系数Ka=1.0由式 4.22Pca=Ka P=1.75KW按P=1.75KW n1=125r/min 查图 4.11选 C型 V带 Pca=1.75KW B 型 V 带 确定带轮直径d1 d2 (1) 选取小带轮直径 d1 (2) 验算带速 (3) 确定从动带轮直径 d2 (4) 计算实际传动比 i (5) 验算从动轮实际转速 n2 参考图 4.11及表 4.4 选取小带轮直径d1=125mm 由式 V= d1n1/60000=125 125/60000=0.81m/s d2=id1=125 200/37=422.3mm i=d2/d1=676/200=3.38 n2=n1/i=125/3.38=36.9r/min (36.9-37) 100 /37=0.27 5允许 V=0.81m/s D2=425mm i=3.38 n2=36.9r/min 确定中心距和带长 （ 1） 初选带的中心距 （ 2） 求带的计算基准长度 Lo （ 3） 计算中心距 (4) 确定中心距调整范围 由式 4.23 0.7 （ 125+425 ） ao 2 (125+425) 385.2 ao 1100 取 400mm 由式 4.24 Lo=2ao+(d1+d2)/2+(d2-d1)/4ao=800 +863.5+56.25=1719mm 取 1730mm a=ao+(Ld-Lo)/2=400+(1730-1719)/2= 406mm Amax=a+0.03Ld=400+0.03*1730=451.9 mm Amin=a-0.015Ld=420-47.3=380mm ao=400mm Ld=1730mm a=406mm Amax=717.2mm Amin=616.4mm 验算小带轮包角 1 180 - （ d2-d1 ） 1=152.3 nts - 23 - 1 60 /2=180 -(425-125) 60/406=137.1 120 合适 确定 V 带根数 Z （ 1） 确定额定功率 Po （ 2） 确定 V 带根数 Z （ 3） 确定 Po （ 4） 确定包角系数 K 和长度系数 Kl计算V 带根数Z 由 d1=125mm n1=125r/min 查表 4.5C型 V 带的额定功率为 0.35KW Z Pca/(Po+ Po) K Kl Po=0.03KW K 0.92 Kl=1.00 Z 1.75/(1.93+0.03) 0.921.00= 0.97 取 1 V 带根数为 1 计算单根 V 带初拉力 Fo 查表 4.1 得 q=0.30kg/m Fo=500Pca(2.5/ K -1)+ 2qv =500 1.75(2.5/0.92-1)/0.89 1+0.81 0.81 0.3=1502.3N Fo=1502N 计算对 轴的压力 FQ=2ZFo sin( / 2) =2916N FQ=2916N nts - 24 - 9 轴 的 设 计 选择轴的材料 该轴无特殊要求，因而选用调质处理的 45钢，由表 8-2 知 b=640Mpa 初步估算最小轴径 先按式（ 8-2 ）初步估算轴的最小直径，由表 8-4 ，当选取轴的材料为 45钢，取C=110，于是得， dmin=C 3Pn=1103 1.7537=39.7mm 取 40mm 轴的结构设计 654321图 9.1 轴的结构简图 表 9-1 轴的结构设计 轴段位置 轴段直径和长度 说明 1 2 12d=36mm 轴段上安有大带轮用螺栓固定 12l=16mm 2 3 23d=40mm 安装轴承 23l=48mm 3 4 34d=50mm 过度和安装轴承 nts - 25 - 34l=314mm 4 5 45d=58mm 定位轴肩 45l=20mm 5 6 56d=40mm 56l=2989mm 9.1 轴 的 强 度 验 算 V 面nts - 26 - 图 9.2 轴的受力，弯矩，扭矩，弯 扭合成图 垂直面上的弯矩图 1VCM=102248Nmm 画扭矩图 T=451689Nmm 画计算弯矩图 因 单向回转，视扭矩为脉动循环 100 .6bb ， 截面 3 处当量弯矩为nts - 27 - 1eM= 221 ()VC TM 113508Nmm 按弯扭合成或应力校核轴的强度 e= 1eWM=113508/0.1 370 =33.1Mpa 查表（ 8-2 ）得 ， 1b=60Mpa ， e1b， 故安全。 从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看 3 处的应力集中最严重，故只要校核 3 处即可 。 9.2 精 确 校 核 轴 的 疲 劳 强 度 的 计 算 精确 校核轴的疲劳强度的计算 表 9-2 轴的校核过程 计算内容及公式 计 算 结 果 备注 转矩 T （ Nmm ） 451689 合成弯矩 M（ Nmm ） 1eM=102248 轴径 d/mm 40 50 抗弯模量W/ 3mm W= 332d=33240=6280 W= 332d=33250=11265 抗扭模量TW/ 3mm W= 316d=31640=12560 W= 316d=31650=22530 弯曲应力幅a= MW/Mpa 17.5 9.78 对称循环 弯曲平均应力m/Mpa 0 扭剪应力幅 17.98 10.2 nts - 28 - a=2 TTW /Mpa 扭剪平均应力m=a/Mpa 17.98 10.2 弯曲，扭剪 疲劳极限/Mpa 1= 275 1=155 查表8-2 弯曲，扭剪的等效系数 =0.2 =0.1 查表8-2 注4 绝对尺寸系数，r0.88 0.83 查表8-8 0.81 0.86 表面质量系数 0.95 查表8-9 弯曲时有效应力集中系数 K2.01 1.98 查表8-6 扭转时有效应力集中系数 K 1.64 1.58 只考虑弯矩作用的安全系数 S S =1amK =6.54 S =1amK =5.98 只考虑弯矩作用的安全系数 SS = 1amK =5.96 S = 1amK =4.32 安全系数 4.41 3.22 nts - 29 - eS=22SSSS许用 S 1.3-1.5 1.3-1.5 校核结果 eS S eS S 故安全。 nts - 30 - 10 螺 旋 输 送 器 的 设 计 （右旋叶片反时针旋转，左旋叶片顺时针旋转） 内径处螺旋角r， 叶片平均 半径处螺旋角gr 90 - g 45 - /2 物料摩擦角，小麦与钢板为 25 36 取 =30 则g=90 -30 =60 r=45 -30 /2=30 图 10.1 螺旋输送器简图 外径 D=400mm ，公差为 6mm 螺距 t=400mm，公差为 20mm 不等厚叶片厚度 S=3.5mm n
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