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层叠式红枣分级机的设计【说明书+CAD】,说明书+CAD,层叠,红枣,分级,设计,说明书,CAD
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层叠式红枣分级机的设计,学生姓名：张家华指导老师：张宏专业：农业机械化及自动化院系：机械电气化工程学院,本设计的主要内容,研究本设计的目的和意义方案的确定机械系统的设计及工作过程结论,本设计研究的目的和意义,目的：本课题的主要动力来源于电动机，通过分级杠杆之间的间隙的不同使之达到分选的目的。层叠分选，分选效率较高，能够做到平稳、准确、无损坏的分选。意义：利用机械化作业来分选红枣大大提高了红枣产品的质量、降低了人工分选作业的劳动强度和提高了生产率分选精度。提高作业的机械化作业水平，减轻工人的劳动强度和负担。,层叠式红枣分级机的工作过程,层叠式红枣分级机的方案确定,红枣分级机以电动机为输出动力。链轮和分级杠杆相连，通过链条带动链轮转动使分级杠杆转动，红枣随着分级杠杆的转动向前滚动，不同直径的红枣在不同分级杠杆的间隙中进行分选。,层叠式红枣分级机的工作过程,红枣的分级通过每一层的分级杠杆之间的间隙不同实现对红枣的分选。通过查找有关资料了解红枣的直径的大小一般红枣的直径为30mm-50mm之间。分级机第一层分级杠杆之间的间隙为30mm，中间的一层分级杠杆的间隙为40mm，最后一层分级杠杆的间隙为50mm。前面间隙密，后面疏，先将直径小的红枣分选，最后分选直径大的红枣。,在第一层与第二层阶梯处之间采用两个链轮相连。第一层内侧的链轮与第二层的内链轮相连，第一层的外侧的链轮与第二层的外侧链轮相连。从分级杠杆中分选好的红枣在分级板的引导下滚入相应的红枣相应收集箱，从而完成红枣的分级卸料。,整体结构示意图:,结论,了解国内外研究现状，参考大量文献及辅导老师帮助的基础上，设计出了红枣分选机机械部分的内容。主要结论如下：(1)根据红枣外形的各方面因素，制定出了分选机机械系统的整体设计方案，并根据方案制作完成了红枣分选机的机械系统。通过理论计算表明，机械系统运行正常，满足预期设计要求。(2)设计制作了红枣分选过程中的输送装置，输送装置采用链传动带动红枣支撑滚子的传动。(3)设计了红枣分选过程中分选执行系统。分选执行机构采用分级杠杆能够实现红枣能够平稳的收集。(4)设计了红枣的分选过程中从卸料到分选机构的输送装置。,请各位老师批评正！, 12 届毕业设计层叠式红枣分级机的设计设计说明书学生姓名 张 家 华 学 号 8031208215 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 农业机械化及其自动化 班 级 12-2 指导教师 张 宏 日 期 2012.5 塔里木大学教务处制层叠式红枣分级机的设计张家华 张宏（塔里木大学机械电气化工程学院，新疆 阿拉尔 843300）摘要 红枣的加工机械有红枣清洗机，红枣风干机，红枣分级机等等。 国内的红枣分级机的分选水平还是比较高的。国内在分选的过程中，通过不断的摸索和实践在红枣的分选上也有一些新的想法和创新，对于实现红枣更优质的分级提供了可靠的保证。课题主要任务是实现机械分选代替手工分选，告别手工式作坊，降低劳动强度，提高分选效率，节约成本，改善加工环境，提高分级质量，确保分级的精度。保证红枣品质。为实现以上任务就要要求必须要达到规定的技术要求，所设计的机构能够很好的运行和完成规定运动。从而最终将红枣按大小的不同进行等级划分。关键词 红枣分选；输送系统；支撑翻转机构中图分类号：TH162 文献标识码: ACascading red dates grade machine designZhang Jiahua Zhang Hong（Tarim University, Mechanical Electrical Engineering）Abstract the processing machinery have red jujube cleaner, red jujube drying machine, red jujube grade machine and so on. Domestic red jujube grade machine sorting or higher level. In the process of domestic sorting, through continuous exploration and practice on the separation in red jujube have also some new ideas and innovation, to realize the red jujube more quality classification provides a reliable guarantee. Subject main task is to realize the mechanical sorting instead of manual sorting, say goodbye to the manual type workshop, the reduction of labor intensity, improve the separation efficiency, saving cost and improving processing environment, improve the quality of classification, to ensure the accuracy of classification. Ensure that red jujube quality. To realize the above task would demand to achieve technical requirements of the regulations, the design agency well run and complete provisions movement. And in the end will be red jujube according to size the difference of different weight class divide.Keywords Separation dates; delivery systems; support tilting mechanism引言中国是红枣的原产国，也是世界上最大的枣生产国，占世界枣产量的95%以上，且每年均以10%的速度递增。新疆的地理位置，特别是南疆的地理位置，气候干燥，降雨量少，昼夜温差大，光照时间长，热量资源非常丰富，这些特殊的气候环境都造就了红枣的胜产。但近年来，随着农业科技的发展和人民生活水平的提高，国内外红枣的加工品种越来越多，人们对红枣的品质也有了更高的要求。但红枣的加工工业却没跟上时代的步伐，红枣的很多加工环节还是传统的手工作业。其重要原因是我国红枣采后处理加工技术和加工设备落后，而红枣分级加工和分选是采后处理加工技术中的重要环节，这一方面制约了红枣产业的快速发展，同时也阻碍了红枣产品档次的提高。为了提高红枣的加工质量和出品等级，需要对红枣进行严格的质量分级和大小的分级。目前，我国具备先进红枣分选设备的企业很少，因此市场上销售的红枣大多数依靠机械配合人工的方式实现分选。人工分选的主要缺点是：劳动量大、生产率低而且分选精度不稳定；红枣分选难以实现快速、准确和无损坏制约了红枣产业的发展。因此实行红枣智能分选机机械化作业是红枣发展的一种必然趋势。利用智能机械化作业来分选红枣大大提高了红枣产品的质量、降低了人工分选作业的劳动强度和提高了生产率分选精度。1红枣分选机的主要组成及工作原理该分选机主要由红枣输送机构、分选机械系统、称重模块组成。分选红枣的重量范围10g-50g，横径大约范围为30mm-50mm，红枣输送速度为0.38m/s。分选机的结构如图1-1所示：图1-1 红枣分选机的工作原理图1、入料斗 2、链条 3、轴承座 4、链轮 5、 弹性挡圈 6、 减速器 7 、带轮 8、 电动机 9、 紧固螺栓 10、红枣收集箱红枣的支承滚子和红枣的分选杠杆都安装在循环输送链上，并随输送链一起向前运动。输送链的链节距为31.75mm，相邻滚子之间的间距为两个链节距，即为63.5 mm。滚子呈双锥凹形，红枣支承在两个相邻滚子之间，分选杠杆则正好处于红枣的的正下方。当滚子在摩擦带上滚动时，红枣就一面在滚子上翻转滚动，一面随滚子和输送链一起向前输送。层叠式红枣分级机总共分为三级，每一级的分级杆之间的间距不同。根据红枣一般的大小情况确定红枣分级杠杆的间距。第一级分级杠杆间距为30mm，第二级分级杠杆间距为40mm，第三级分级杠杆间距为50mm。通过电机带动链轮，链条传动实现红枣大小分选。前面的分级杠杆间距小，最后的分级杠杆间距大。机器在运转过程中采用链传动，每一级都有相应的一条传送链，在两级相接处有两个链轮，内侧的链轮与下一级的内侧链轮相连。保证整个机器的侧面在一个平面。红枣分级落入相应的红枣收集箱内。2 红枣分选机机械系统的设计红枣分选机机械系统主要由机体框架、传动系统、水果输送翻转机构、分级卸料装置和称重台等组成。主要作用是为整个分选系统提供支承和安装基础，并完成水果的上料、输送、翻转、重量检测和分级卸料过程。2.1 机体框架的设计及其上的组件布置机体框架为分选机的所有其他部件提供安装和支承基础。分选系统的主要尺寸为2400mm300 mm1000 mm。沿着输送链输送方向，自从动链轮一侧开始，在输送链上依次布置图2-1红枣分选机布置示意图2.2 传动系统的设计传动系统主要由电动机、减速器、链轮和一条封闭的循环输送链组成。循环输送链布置在与地面垂直的平面内，在输送链紧边的下面设置有支承导板，以保持输送链紧边处于水平状态，从而为红枣的、输送、图像采集、重量大小检测以及分级卸料提供一个包括图像采集区、重量大小检测区和分级卸料区三部分的水平工作表面。传动系统主要采用三级传动：电动机驱动减速器输入轴为第一级，减速器输入、输出轴之间为第二级，减速器输出轴驱动输送链主动轮为第三级。第一级采用联轴器传动；第二级就采用标准的圆柱齿轮传动；第三级由于转速较低（减速器输出轴转速约为60 r/min）采用链传动。3 红枣质量的理论计算由于所设计的称台长度能同时支承两个滚子，而两个滚子上面正好容纳一个红枣，滚子、红枣、滚子轴及滚子轴支架等会产生一个相对于o点的转矩所以，称重传感器所称的总重量应为一个红枣和两个滚子及附件（滚子轴及滚子轴支架等）相对于链条的转矩在称重传感器上的等效重量与称台的重量之和。4 其它零部件的设计4.1分选机支架的设计4.1.1设计考虑到轴的安装，故机体壁的一边从和轴中心上下分成两半，轴装上以后，用一个端盖通过螺栓连接再连接到一起。为减少机体的重量，故只在与轴配合的地方，增加厚度，其他的地方用薄壁板进行加工。支架安装在分选机右侧，滚子处于悬起状态。支架尺寸为：2800 mm100mm1000mm。4.1.2选择为防止生锈，故整个机体均采用通用的不锈钢型号SUS304进行制造，这样也能保证机体有足够的强度和硬度。4.2输送带的设计由于用于红枣的输送，则输送带类型选用平带输送。为了后面分选机构的精确分选，前面的输送装置必须将红枣在输送带上的分布面积扩大，所以带宽应选择较大带宽，即平带设计尺寸为：4000mm1000mm。带轮直径为640mm。支架设计尺寸为：2000mm1200mm1500mm。带结构选棉帆布普通输送带，输送带型号为CC-56，规格及技术参数见表4-1：表4-1 织物输送带的规格及技术参数输送带型号扯断强度（N/mm）每层质量（kg/）每层厚度mm伸长率（定负荷）（%）带宽范围mm层数范围棉帆布CC-56561.51.361.5210003平带输送的结构示意图如图4-1图4-1 平带输送结构示意图5 总结了解国内外研究现状，参考大量文献及辅导老师帮助的基础上，设计出了红枣智能分选机机械部分的内容。主要结论如下：（1）根据红枣外形的各方面因素，制定出了分选机机械系统的整体设计方案，并根据方案制作完成了红枣智能分选机的机械系统。通过理论计算表明，机械系统运行正常，满足预期设计要求。（2）设计制作了红枣分选过程中的输送装置，输送装置采用链传动带动红枣支撑滚子的传动。（3）设计了红枣分选过程中分选执行系统。分选执行机构采用层叠式分选，能够实现红枣能够快速准确的被收集，并且要有良好的机械特性。（4）设计了红枣的分选过程中从卸料到分选机构的输送装置。参考文献1 袁巧霞，吴东升，刘清生. 白果分级的探讨，粮食加工与视频机械，2001.(6):39-40.2 金农.我国枣产业的发展现状J.农产品加工,2007.(01).3 郭满玲.我国鲜食枣品种资源及分布研究D.西北农林科技大学,2004.3:42-45.4 刘孟军河北省枣树业的发展现状、存在的问题及建议河北果树，1998.(2):6-7.5 梁鸿.中国红枣及红枣产业的发展、存在问题和对策的研究D.陕西师范大学,2006.25(9):8-10.6 李光梅. 水果分选机的研究现状与发展状况. 农机化研究，2007.09. 7 王明俊.称重式水果分选机传感信息采集方法研究.农机化研究. 2009.31(05).8 高海生. 果实采后分级处理的自动化技术. 粮油加工与食品机械，2002.2:34-35.9 白菲.水果自动分级技术的现状与发展. 食品科学，2005.26:145-148.10 曹乐平.基于计算机视觉技术的水果分级研究进展J.农机化研究,2007.15(11):79-81.11 魏新华,胡学同等.水果机器视觉自动分选机同步控制系统设计J.农业机械学报,2008,(11).12 魏新华.水果自动分选机分级卸料实时控制系统的设计.仪器仪表学报. 2008.29(5):85-88.13 冯斌.基于计算机视觉的水果大小检测方法J.农业机械学报,2003.42(01):69-71.14 魏新华.杠杆式水果高速分级卸料装置的优化设计.农业机械学报. 2007.38(10):57-59. 15 魏新华.水果视觉分选机滚子式输送翻转机构优化设计J.农业机械学报,2007.38(9):98-102.16 应义斌,徐惠荣等.能实现准球形水果自动成单列输送并均匀翻转的装置.中国,02136379.XP.2003-02-05.17 应义斌,饶秀勤等.水果高速实时分级机构控制系统J.农业机械学报,2004.35(5):117-121.18 黄秀玲,郑加强等.水果分级支撑技术的研究进展J.南京林业大学学报(自然科学版),2007,(02).19 卜炎主编.机械传动装置设计手册.上册.北京:机械工业出版社，1998.12：29-34. 20 吴宗泽.机械设计使用手册.北京:化学工业出版社, 1998.7.前前 言言红枣的分选是红枣的进入流通领域的一个重要环节，直接关系到红枣的生产的效益。在市场经济高度发达的今天，异地销售、大宗农产品交易和农产品国际贸易等均离不开标准化。而红枣的分选就是实现红枣的商品标准化的最基础的一步。我国是红枣的生产大国，但绝大部分红枣的来源于农村集体和个体种植户，其品质差别很大，加上采摘及运输过程中不同程度的损伤等影响，给红枣的分选工作带来一定的困难。尤其是在出口的红枣的当中，由于大部分没有经过严格的分级处理，致使出口价格偏低，每年的经济损失上亿美元。目前我国的红枣的分选工作多由人工完成，缺点是劳动强度大，生产率低且分选精度不稳定。采用微机控制的机电一体化设备来代替人工作业,可以实现红枣的分选的自动化，有效地提高分选效率和分选精度。因此，研究开发红枣的采后的自动化处理设备，对红枣的进行分级筛选然后销售或加工,是我国目前农业机械化研究的重要课题。本论文的研究主要以机械设计基础、建立在电脑同步系统控制的基础之上，主要研究和设计了主要研究和设计了红枣智能分选机的机械系统。具体研究内容如下：1.设计制作了红枣分选过程中的输送装置，输送装置采用链传动带动红枣支撑滚子的传动。2.设计了红枣分选过程中分选执行系统。分选执行机构采用杠杆式撬动分选，能够实现红枣能够快速准确的被收集，并且要有良好的机械特性。3.设计了红枣的分选过程中从卸料到分选机构的输送装置。层叠式红枣分级机的设计层叠式红枣分级机的设计目目 录录1.1.绪论绪论.11.1 选题的意义和目的.11.2 国内外研究现状.11.3 存在问题.11.4 主要研究内容.21.5 可行性分析.22.2.红枣分选机的主要组成及工作原理红枣分选机的主要组成及工作原理 .23 3 红枣分选机机械系统的设计红枣分选机机械系统的设计.33.1 机体框架的设计及其上的组件布置.33.2 传动系统的设计.33.2.1 电动机和减速器的选择.33.2.2 输送链的设计.43.3 链传动的设计计算.54 4 轴选择和校核轴选择和校核.74.1 轴承的选择.74.2 轴的刚度校核.74.3 轴的强度校核.84.3.1 求垂直面的支承反力.84.3.2 求水平面的支承反力.84.3.3 F 力在支点产生的反力.95.5.红枣质量的理论计算红枣质量的理论计算.96 6 其它零部件其它零部件.106.1 分选机支架的设计.106.2 输送带的设计.106.3 辊子输送的设计.107 7 总总结结.11致致 谢谢.12参参考考文献文献.13塔里木大学毕业设计11.1.绪论绪论1.1 选题的意义和目的当前，枣产业正处于蓬勃发展。从全球角度来看，中国枣产业的超强地位进一步得到巩固。近年来，我国枣树面积和产量每年都以 10%以上的速度增长。据中国农业年鉴统计资料，2003 年我国枣产量为 171 万吨，估计 2008 年总产量可达 300 多万吨，面积约 150 万公顷，占全世界的99%左右。新疆正凭借其得天独厚的自然条件优势打造中国和世界上最大的优质干枣生产基地，仅阿克苏地区就要在 35 年内发展 10 万公顷枣树；另外，北方的鲜食枣、贮藏加工和营销产业正在崛起!但是，近年来一些发达国家进军我国枣产业特别是枣加工业的势头正在显现。 新疆的地理位置，特别是南疆的地理位置，气候干燥，降雨量少，昼夜温差大，光照时间长，热量资源非常丰富，这些特殊的气候环境都造就了红枣的胜产。红枣属于耐旱作物，种植简单，收益高又便于管理。近年来，随着农业科技的发展和人民生活水平的提高，国内外红枣的加工品种越来越多，人们对红枣的的品质也有了更高的要求。但红枣的加工工业却没跟上时代的步伐，红枣的很多加工环节还是传统的手工作业。其重要原因是我国红枣采后处理加工技术和加工设备落后，而红枣分级加工和分选是采后处理加工技术中的重要环节，这一方面制约了红枣产业的快速发展，同时也阻碍了红枣产品档次的提高。为了提高红枣的加工质量和出品等级，需要对红枣进行严格的质量分级和大小的分级。目前，我国具备先进红枣分选设备的企业很少，因此市场上销售的红枣大多数依靠机械配合人工的方式实现分选。人工分选的主要缺点是：劳动量大、生产率低而且分选精度不稳定；红枣分选难以实现快速、准确和无损坏制约了红枣产业的发展。因此实行红枣智能分选机机械化作业是红枣发展的一种必然趋势。利用智能机械化作业来分选红枣大大提高了红枣产品的质量、降低了人工分选作业的劳动强度和提高了生产率分选精度。1.2 国内外研究现状目前可用于红枣类圆形水果分选的方法有筛子分选法、回转带分选法、辊轴分选法、滚筒式分选法等。筛子分选法采用的是振动原理，果品易损坏，因此不宜采用。回转带分选法的工作方式是将水果置于两条分离带之间，若果径小于两带之间的距离，水果便从中落下。由于两条选果带之间的距离沿水果运行方向不断增大，使不同尺寸的水果落在下方相应的输送带上，该方法从结构上容易实现、简单、故障少，但分选精度不高。辊轴分选法分选较为准确，但从结构上实现较为复杂，机器成本较高。滚筒式分选法其分选装置主要由喂料机构、V 型槽导果板、分选滚筒、接果盘及传动系统组成。此分选装置机构简单，对水果损伤小、成本较低、分选精度和效率较高，适用于球形和近似球形物料的分选，在国外应用较广。为减少果实碰撞, 提高好果率, 有的分级机是利用浮力、振动和网格相配合的办法进行分级。这种方法的优点是避免了果实间的互相碰撞, 在分级的同时可对果实进行清洗和消毒作业。国内现状 对于我国红枣产业的现状，从全球的角度来看，中国红枣产业的超强地位进一步巩固。近年来，我国的红枣面积和产量都在以 10%以上的速度增长。随着我国红枣种植面积的扩增和产量的提高，在国内红枣主要产区涌现一大批红枣加工企业。层叠式红枣分级机在红枣的加工系统也有应用，主要是为了更好的更细致的分选红枣，分选效果还还以。红枣分选的目的就是为了实现更好、均匀的分级。层叠式红枣分级机能够实现多层的排列，分选流畅，分选大小均匀。从分选的效果来看，分选的大小没有太大的问题，主要问题是在喂料时红枣的质量，比如霉烂，浆口等因素影响红枣分选品质。国外研究现状相比较中国的大面积的种植和加工，外国的种植和生产规模虽然不大，但是加工技术成熟。国外红枣加工技术已经能够进行多项深加工，并且自动化水平较高。国外的红枣加工技术可以加工枣酒，枣饮料，枣醋，枣粉等等。红枣分级机是红枣加工的第一步，为了保证红枣后期的加工比如脱核，烘干，榨汁顺利进行，红枣的分级起着重要的作用。所以国外在红枣的分级机上的技术是很先进的1.3 存在问题红枣的加工机械有红枣清洗机，红枣风干机，红枣分级机等等。 国内的红枣分级机的分选水平还是比较高的。国内在分选的过程中，通过不断的摸索和实践在红枣的分选上也有一些新的想法和创新，对于实现红枣更优质的分级提供了可靠的保证。塔里木大学毕业设计21.4 主要研究内容针对目前红枣的分选机械研究方面存在的问题，本设计主要研究设计了红枣的智能分选机机械部分的设计，在电脑同步控制系统的基础之上通过对红枣的重量的综合检测和分析，从而达到对红枣大小的分选。设计内容主要包括红枣输送机构、分选部分机械系统、称重模块的设计及研制。具体研究内容如下：1）红枣智能分选机机械系统的设计。主要包括红枣的输送翻转机构、分级卸料装置等的设计及研制。2）称重试验台的设计。包括称台的设计 3）红枣从卸料到分选过程中的输送器械的设计。本课题拟解决的关键问题是设计称重模块及红枣的分选机机械系统，在同步控制系统的基础之上完成输送线上红枣的动态位置的实时检测和连续跟踪，及红枣的大小重量、红枣的等级和红枣的位置信息的正确配准。从而最终将红枣按大小重量的不同进行等级划分。1.5 可行性分析了解和知道红枣的特点和外观形状，要考虑到不同大小红枣的需求，为红枣的优质分级做准备。层叠式分级每一级的所涉及层叠的间距尺寸，根据红枣的大致形状拟定每一层栅栏之间的间距。层叠式分级机机构在设计时应该考虑的因素：（1）机构的用电耗能。（2）机构的层面振动频率，工作的负荷。（3）机构的启动的安全性，平稳性，持久性。（4）机构的安全调速范围以及振动的剧烈程度。（5）分级的流利和分级的准确性。（6）分级机构在工作时的可靠性，安全性。（7）系统的操作和维修的难易程度。（8）红枣分级机构的总体成本。红枣在上料时喂料要均匀，可以提高工作效率高，振动的目的是将红枣精确分级，要求执行的机构运行平稳，均匀。以满足分选级别的需求。分级机构要适应执行机构的要求，保证正常的工作。还要重点考虑分级机构的工作环境，工作负荷以及工作效率。 重点研究 (1)如何更好更均匀的实现喂料。(2)分级过程中每一层的间距大小。(3)每一个层面的平面往复振动的频率以及速度的可调节性。(4)喂料的重量与分级机构的工作负荷相关性。(5)每一层的工作任务量和工作时间的一致性。本课题所涉及的关键问题是分选的问题。因红枣自身的特点的不同，品种的不同，直径的不同。本课题针对各种红枣的种类以及尺寸进行分析研究。在本课题中加入振动机构，以提高在分级中得工作效率和分选质量。为了保证分级的准确性和可调节性，在每一层的两侧面预留出和分级栅栏粗细的空间，栅栏可以在预留的空间中滑动，根据不同的红枣尺寸调节分级的间距。在降低成本方面首先通过组装想办法，尽量用较少种类的部件生产更多种类的组合件。其次是优化生产流程，降低生产损耗，降低人工设备成本。最后采用新工艺，降低材料动力的使用。在选择分级栅栏的时候尽量选择质量轻，价格适中的合金材料。为了使安装方便，在安装方面尽量减少齿轮的使用，在设计机构的时候尽量对一些重要的参数要计算准确，有焊接的部位要保证焊接的牢固性 研究红枣的运动机理。在红枣喂料的过程中尽量保证喂料的均匀性。考虑到红枣的品种和大小的不同，要精确的计算每一级的间距以及每一层栅栏的间距。在分选时采用振动，要采用工作稳定，工作效率高的电机。所选用的电机要时也要考虑喂料的质量。保证电机的正常工作。2.2.红枣分选机的主要组成及工作原理红枣分选机的主要组成及工作原理该分选机主要由红枣输送机构、分选机械系统、称重模块组成。分选红枣的重量范围 10g-50g，横径大约范围为 30mm-50mm，红枣输送速度为 0.38m/s。分选机的结构如图 2-1 所示：塔里木大学毕业设计3图 2-1 红枣分选机的工作原理图1、 入料斗 2、链条 3、轴承座 4、链轮 5、 弹性挡圈 6、 减速器 7 、带轮 8、 电动机 9、 紧固螺栓 10、红枣收集箱红枣的支承滚子和红枣的分选杠杆都安装在循环输送链上，并随输送链一起向前运动。输送链的链节距为 31.75mm，相邻滚子之间的间距为两个链节距，即为 63.5 mm。滚子呈双锥凹形，红枣支承在两个相邻滚子之间，分选杠杆则正好处于红枣的的正下方。在图像采集区域设置有光照箱，滚子下面还设置有摩擦带。当滚子在摩擦带上滚动时，红枣就一面在滚子上翻转滚动，一面随滚子和输送链一起向前输送，层叠式红枣分级机总共分为三级，每一级的分级杆之间的间距不同。根据红枣一般的大小情况确定红枣分级杠杆的间距。第一级分级杠杆间距为 30mm，第二级分级杠杆间距为 40mm，第三级分级杠杆间距为 50mm。通过电机带动链轮，链条传动实现红枣大小分选。前面的分级杠杆间距小，最后的分级杠杆间距大。机器在运转过程中采用链传动，每一级都有相应的一条传送链，在两级相接处有两个链轮，内侧的链轮与下一级的内侧链轮相连。保证整个机器的侧面在一个平面。红枣分级落入相应的红枣收集箱内。3 3 红枣分选机机械系统的设计红枣分选机机械系统的设计红枣分选机机械系统主要由机体框架、传动系统、水果输送翻转机构、分级卸料装置和称重台等组成。主要作用是为整个分选系统提供支承和安装基础，并完成水果的上料、输送、翻转、重量检测和分级卸料过程。3.1 机体框架的设计及其上的组件布置机体框架为分选机的所有其他部件提供安装和支承基础。分选系统的主要尺寸为2400mm300 mm1000 mm。沿着输送链输送方向，自从动链轮一侧开始，在输送链上依次布置图 3-1 红枣分选机布置示意图3.2 传动系统的设计传动系统主要由电动机、减速器、链轮和一条封闭的循环输送链组成。循环输送链布置在与地面垂直的平面内，在输送链紧边的下面设置有支承导板，以保持输送链紧边处于水平状态，从而为红枣的、输送、图像采集、重量大小检测以及分级卸料提供一个包括图像采集区、重量大小检测区和分级卸料区三部分的水平工作表面。传动系统主要采用三级传动：电动机驱动减速器输入轴为第一级，减速器输入、输出轴之间为第二级，减速器输出轴驱动输送链主动轮为第三级。第一级采用联轴器传动；第二级就采用标准的圆柱齿轮传动；第三级由于转速较低（减速器输出轴转速约为 60 r/min）采用链传动。3.2.1 电动机和减速器的选择进过查阅机械设计和相关资料，确定链轮的转速为 50-70r/min，选择 60r/min,确定链轮所需功率为 1.5KW，符合这一范围的同步转速为：查机械设计课程设计手册第 167 页表 12-1 可知有：塔里木大学毕业设计4表表 3-13-1 电动机的类型电动机的类型方案电动机型号额定功率 kw同步转速minr满载转速minr电动机质量kg参考价格传动装置传动比1Y90S-21.530002840225.00472Y90L-41.515001400273.48233Y100L-61.51000940252.2215综合考虑电动机和传动装置的尺寸，质量，价格以及传动比，可见第二种方案比较合适，因此选定电动机的型号是 Y90L-4。该电动机的安装尺寸如下表 32：表表 3-23-2 电动机主要外形尺寸电动机主要外形尺寸确定总的传动比：由选定的电动机满载转速=1400r/min 和工作机的主轴的转速 n=60r/min，可得传动装置mn的总的传动比是： (3-1) 23601400nnima由于传动比为 23，大于 8，故初步选择减速器为展开式二级圆柱齿轮减速器，由于该类型减速器，故确定减速器的 、 分别为 5、3.2。215 . 13 . 1ii 1621i i1i2i减速器选用 JZQ 型系列减速器，型号为 JZQ200，速比为 23。由于电动机输出轴的直径为24mm，故选择减速器高速轴的直径为 24mm，此时低速轴的直径为 30mm。3.2.2 输送链的设计试验台输送机构采用带附件的双节距大滚子输送链链条，在附件上安装水果支承滚子组件。水果放置在相邻的两个滚子上，水果分选杠杆的正上方，并随输送链条一起向前输送。（1）输送链链条型号的选择由于输送链主要是传递运动，而不是传递动力，所受阻力只有链条与导板间的摩擦力和链条在链轮上转弯时的惯性力，所以对链条的载荷要求较小，所以选择 A 系列双节距大滚子输送链，由于链条在输送过程中，链条滚子可在支承导板上滚动，从而减少摩擦和磨损。 通过查阅有关资料，最终选择了 C210H 型 A 系列双节距大滚子输送链链条，其结构和具体参数如图 3-2 和表 3-3 所示表表 3-33-3 链条型号的选择链条型号的选择（2）输送链附件的选择红枣在输送过程中，随红枣支承滚子组件一起运动，而红枣支承滚子组件又随着输送链条一起运动。为了在输送红枣的同时检测红枣的重量，红枣支承滚子组件与输送链链条之间必须是铰接安装，且能够绕着平行于输送链链条运动方向的纵向水平轴在垂直于链条运动方向的竖直平面内自由转动，从而在组件的另一端通过称重传感器检测组件重量，进而可以判断出红枣的等级。中心高外形尺寸地脚安装尺寸地脚螺栓孔直径轴伸尺寸装键部位尺寸903351801901251401050248节距P(mm)滚子直径 d1(mm)内链板内节宽度 b1销轴直径d2(mm)销轴长度(mmb4内链板高度h2链板厚度（mm）抗拉强度KNC210H12.77.63.762.0368.76.031.68.72塔里木大学毕业设计5同时，红枣分选执行机构采用杠杆式撬动分选，红枣分选杠杆也必须能够绕着平行于输送链条运动方向的转轴自由转动。所以，为了安装红枣支承滚子组件和红枣分选杠杆组件，必须在输送链的每个链节处提供一个平行于输送链条运动方向的纵向水平轴。为此选用 A2 型双节距直板输送链附件，其结构如图 3-3 所示，具体参数如表 3-4 所示。在 A2 型附件上再安装一个 U 型支架，在支架上安装所需的纵向水平轴.表表 3-4 链条参数的选择链条参数的选择ANSI链号节距P(mm)两安装孔中心距 g(mm)中心孔距链条中心线距离 f(mm)平台高度h4(mm)安装孔直径d4(mm)C210H31.7511.915.911.13.3所以，最终选择 C210H 型双节距大滚子输送链和 A2 型节距直板输送链附件作为该传动系统的输送链条。（3）输送链链传动的设计链传动结构简图如图 3-2 所示。图 3-2 链条结构简图3.3 链传动的设计计算输送链链条型号的选择由于输送链主要是传递运动，而不是传递动力，所受阻力只有链条与导板间的摩擦力和链条在链轮上转弯时的惯性力，所以对链条的载荷要求较小，所以选择 A 系列双节距大滚子输送链，由于链条在输送过程中，链条滚子可在支承导板上滚动，从而减少摩擦和磨损（1）链轮公差查文献8表 13-16 与表 13-19 有：齿表面粗糙度：a6.3Rm齿根圆极限偏差 量柱测量距极限偏差：由于： ，查文献8表 13-6 有：上偏差 0，下偏差-0.25。125.23fdmm量柱测量距：查文献8表 13-17 得， （3-19090cos69.4 cos7.9277.0217ooRMddmmZ2） 式中：量柱直径，量柱的技术要求为：极限偏差为：上偏差+0.01，下偏差RdRrdd0；表面粗糙度；表面硬度为：55-60HRC。a1.6Rm链轮孔和根圆直径之间的跳动量：不能超过fmax0.008d +0.08mm,0.15mm=0.15mm轴孔到链轮齿侧平直部分的端面跳动量：不能超过fmax0.009d +0.08mm,0.14mm=0.14mm孔径：H8塔里木大学毕业设计6齿顶圆直径：h11齿宽：h14（2）选择链轮齿数取传动比为 i=1参照链速和传动比查文献11表 8-2-5 取 Z1=21（3）选择大链轮齿数=iz1=121=21120 故合理2z（4）确定计算功率已知链传动工作平稳，设计功率为： (3-3)411. 30 . 1114. 18 . 30 . 1mkZkpAkdp式中：P传递功率 KW 工况系数，查文献11表 11-3，取=1.0AkAk 链轮齿数系数，查文献12表 13-13，取=1.114zkzk多排链系数，查文献12表 13-14，取mk0 . 1mk（5）链条节距选用根据设计功率（取= ）和小链轮转速，由文献11表 11-1 选用 40A 号链条，查表pdpdp1n11-1 节距 P=63.50（6）验算链轮轮毂孔径max3134kkdmmdmm31060maxkkdmmd式中：由支承轴的设计确定 kd 链轮轮毂孔的最大许用直径，查文献11表 11-4 得=310mmmaxkdmaxkd故链轮轮毂孔径满足设计要求。（7）计算链轮尺寸图 3-3 链轮的结构简图分度圆的直径： mm (3-4)06.426)21/180sin(50.63)/8180sin(0ozpd齿顶圆直径： mm755.46568.395 .6325. 106.42625. 1maxraadpddd齿根圆直径： mm38.38668.3906.426rfddd分度圆的弦齿高： (3-5)mmdpzhra267.2268.395 . 05 .63)218 . 0625. 0(5 . 0)8 . 0625. 0(（8）初定中心距塔里木大学毕业设计75111108.962xxdmm7326027.8360xxdmm681(80002)3863.242xxmm 取： 8618002063.24xmm xmm则可得中心距：22138131()4axdd2211800(7063.5)18004mm22223464311()2063.24(7063.5)2863.2444axddmm（9）链条长度及链长节数链长：8800012Lxxxmm链长节数： （3-8000629.9212.7LLpp6）圆整成偶数节，取630 节。Lp（10）实际中心距由文献11表 8-2-5 有，通常，。aaa(0.002 0.004)aa 因中心距可调，取，则 0.004aa 0.004aaa1318000.004 18001792.8amm342063.250.004 2063.252055amm（11）链速 （3-1117 14 12.7n0.0504m/0.6m/60 100060000pzVss7）属于低速传动。（12）有效圆周力 （3-10001000 0.0713880.0504pFNV8）（13）作用于轴上的拉力对于倾斜传动有： （3-(1.151.20)1.15 1 13881596.2QANFK F 9）（14）润滑方式 根据p12.7mm、v =由文献11图 8-2-4 查出宜用油刷或油壶人工定期润滑。0.0504m/ s4 4 轴选择和校核轴选择和校核4.1 轴承的选择轴两端由轴承固定在机架上。根据轴受力和轴径的不同，本设计选用的轴承是：深沟球轴承 已知此处轴径，所以选内径为 40mm 的轴承，在机械设计手册中选择深沟球轴承；mmd40塔里木大学毕业设计8查表 6-1，选择型号为 6008 GB/T2761994 的轴承。另一处已知轴径为，所以选内径mmd40也为 40mm 的轴承，选择型号也为 6008 GB/T2761994 的轴承。所选的轴承基本参数如下：12轴承外径：B =15mm，D=68mm基本额定动载荷：C =16.2KNr4.2 轴的刚度校核轴的材料：轴的材料主要是碳刚和合金刚。由于碳刚比合金刚价格便宜，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，所以本设计采用45 号刚作为轴的材料。调制处理。轴的扭矩计算电动机输出转矩：T= （4-dmdnp9550NM46.251500495501）式中：为电动机额定功率，为电动机转速dpmn主轴输入转矩： （4-12325.46 20.52 0.96 0.97 0.98474.5dTTiNM 2）为联轴器的传动效率根据设计指导书参考表 1 初选197. 01为轴承的传动效率初选298. 03为内外磨的传动效率初选396. 04根据要求，轴要满足下列条轴的强度条件： （4-05533. 0352 . 05 .4742 . 05 .47433MPadWTT3）式中：为轴的切应力，MPa;T 为转矩，N.mm;为抗扭截面系数，;为许用扭切应TW3mm力，MPa.表表 4-14-1 常用材料的常用材料的值和值和 C C 值值轴的材料Q235,20354540Cr，35SiMn12-2020-3030-4040-52C160-135135-118118-107107-98该轴的材料为 45 号钢，则满足强度条件，轴是安全的。轴的刚度计算（4-689. 035. 0101 . 81245. 05 .4743232444raddGTlGITlP4）式中：T 为转矩； 为受转矩作用的长度， mm;G 为材料的切变模量，MPa;d 为轴径，mm;l为轴截面的极惯性距。,，故轴是安全的。PI14.3 轴的强度校核已知：轴的结构如下页图。L=224mm，K=128.5 mm齿轮的啮合力：圆周力：F = N (4-5)t22.24455 .57703002211dT径向力：F = F=2445.22=910.01N (4-6)rttan020tan塔里木大学毕业设计9法向力： =2445.22/cos20=513.06 N (4-7)costnFF 4.3.1 求垂直面的支承反力 N (4-8)35.294142717 .58821LLFFrVF= F F=294.35 Nv2rv14.3.2 求水平面的支承反力F=F= N (4-9)H1H275.80825 .16172tF4.3.3 F 力在支点产生的反力F= N (4-10)F13 .30811425 .1283405LFKF=F+ F=6486.3 NF2F1外力 F 作用方向与带传动的布置有关，在尚未确定具体布置前，可按最不利情况考虑。5.5.红枣质量的理论计算红枣质量的理论计算由于所设计的称台长度能同时支承两个滚子，而两个滚子上面正好容纳一个红枣，滚子、红枣、滚子轴及滚子轴支架等会产生一个相对于 o 点的转矩（如图 3-7 所示） 。所以，称重传感器所称的总重量应为一个红枣和两个滚子及附件（滚子轴及滚子轴支架等）相对于链条的转矩在称重传感器上的等效重量与称台的重量之和。受力分析如上图所示。称重模块各部分在自重的作用下产生一个相对于 o 点的力矩，用 M 表示。其力臂的大小分别设为，,即各部分的重心到通过 o 点的垂直线的距离。由合力矩定1l2l3l理可得， （5-)()()(504020GMGMGM1）又有力矩计算公式得， （5-22550244013303220)()()()(lGGMlGGMlGGMlGGM）式中：滚子、滚子轴及滚子轴支架作用在称台上的等效重力 2G 滚子轴支架所受的重力3G 滚子轴所受的重力4G 滚子所受的重力5G又由力矩平衡得， （5-)()(000GMGM3）其中，300020)()(lGGMlGGM式中：红枣所受的重力G 红枣作用在称台上的等效重力0G塔里木大学毕业设计10设两称重传感器所称的总重量为 w kg，则有:202mmw式中：红枣的等效质量0m 承台质量1m 滚子、滚子轴及滚子轴支架在称台上的等效质量2m 其中，红枣支撑滚子所用的材料为尼龙 6，取密度为 1.14g/cm3。其他各部分选用材料为 45号钢，密度为 7.85g/cm3。经计算：称台的质量 =1.083 kg1m 滚子轴支架的质量 =0.0783 kg3m 滚子轴的质量 =0.0517 kg4m 滚子的质量 =0.495 kg5m 而=39 mm，=104.3 mm，=144.3mm1l2l3l求解以上各式可得，kgwm)92. 1(38. 1 式中：m红枣的质量由于称重是一个动态过程，由冲击等各方面影响使得所测数据变化较大，可采取多次试验取平均值的方法可找出所测数据与实际重量之间的关系，最后测得数据证号为红枣的重量值。6 6 其它零部件其它零部件6.1 分选机支架的设计（1）支架结构的设计考虑到轴的安装，故机体壁的一边从和轴中心上下分成两半，轴装上以后，用一个端盖通过螺栓连接再连接到一起。为减少机体的重量，故只在与轴配合的地方，增加厚度，其他的地方用薄壁板进行加工。支架安装在分选机右侧，滚子处于悬起状态。支架尺寸为：2800 mm100mm1000mm。（2）支架材料的选择为防止生锈，故整个机体均采用通用的不锈钢型号 SUS304 进行制造，这样也能保证机体有足够的强度和硬度。6.2 输送带的设计由于用于红枣的输送，则输送带类型选用平带输送。为了后面分选机构的精确分选，前面的输送装置必须将红枣在输送带上的分布面积扩大，所以带宽应选择较大带宽，即平带设计尺寸为：4000mm1000mm。带轮直径为 640mm。支架设计尺寸为：2000mm1200mm1500mm。带结构选棉帆布普通输送带，输送带型号为 CC-56，规格及技术参数见表 6-1：表表 6-16-1 织物输送带的规格及技术参数织物输送带的规格及技术参数输送带型号扯断强度（N/mm）每层质量（kg/）3m每层厚度mm伸长率（定负荷）（%）带宽范围mm层数范围棉帆布CC-56561.51.361.5210003平带输送的结构示意图如图 6-1：塔里木大学毕业设计11图 6-1 平带输送的结构示意图1 支架 2 带轮 3 带6.3 辊子输送的设计根据查找机械设计选用手册相关内容，辊子输送机选用 GZT9 转轴无动力式圆柱形长辊输送机
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