绿豆精选机设计【10张CAD图纸+PDF图】
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绿豆精选机设计 绿豆精选机设计1综述1.1 国内外粮食机械的现状和发展11.1.1 我国粮食机械企业与国外先进企业的差距食品工业是我国国民经济支柱产业，粮食机械是为食品工业提供装备的行业。“九五”及2010年是我国食品工业和粮食机械共同奔向现代化的不平凡的时期，实现粮食机械现代化以满足食品工业发展装备需求，科技进步起关键性的作用。但我国粮食机械行业存在的问题是：产品品种少，成套性不强；国内尚不能生产而又需求迫切的空缺品种达3040发达国家粮食机械企业把科技开发投入、科技队伍、实验基地的建设都放在重要的位置。科技开发的费用占销售额的8%10%；不惜重金招聘科技人才，企业科技人员占总员工的30%50%；企业设有新产品开发部、研究中心、试验中心等机构；拥有先进的科研设备、测试仪器和新产品科技开发试验、检测的完备程序。我国粮食机械多为中小型企业，几乎没有自己的科研开发机构；企业对科技开发的投放，平均不到销售额的1%；大专院校与科研单位的科研项目与市场需求脱节，至今尚未形成带动科研与生产的紧密结合的运行机制；企业试验与检测手段和仪器陈旧；企业科技人员少，占全体员工的比例低。发达国家粮食机械企业管理水平高，例如瑞士布勒公司目前在100多个国家与地区设有子公司，以追求生产技术先进和高效率而著称，从零部件投入、产出，到半成品库存等都实行了计算机管理，形成了一套自上而下的调度、统计、生产、营销自动化管理网络，完全实现了现代化文明生产，全员平均劳动生产率是我国同行业的2030倍；仅总部就有90%的产品出口。我国粮食机械行业历史短，企业大多技术水平不高，缺乏生产经营经验，企业过多地关注扩大产量，对通过内部发展生产力来提高技术水平始终不重视，企业管理不力，生产效率低，效益差，人均劳动生产率低；出口产品的产值仅占总产值的10%。发达国家粮食机械工业重视信息的收集，一般公司都有专门由搜集、整理、分析市场信息的机构，并及时为公司决策提供可靠有据的市场预测分析。中小型企业采取加盟协会或集团来获取所需信息及对外宣传自己的产品。我国粮食机械企业信息闭塞，尚未建成必要的信息系统，信息来源渠道单一；行业间、行业内部、企业与科研院所缺乏联系沟通；企业既不了解国内同行业的情况，更缺乏对国外同类产品的了解。在信息社会的今天，信息闭塞必然导致落后于国际水平和滞后于食品工业需求的局面。没有先进的粮食机械产品就没有现代化的食品工业，落后的食机产品必将阻碍食品工业的腾飞。目前我国粮食机械总产值占机械工业总产值比例仅为0.7%，占食品工业总产值2.6%，出口额占总产值10%，若达到基本满足我国食品工业生产需求还缺10001300种产品，现有的成套设备虽价格比国外同类产品的价格便宜几倍甚至十多倍，由于性能不稳定或不匹配，食品厂仍不愿选购。目前我国粮食机械产品达20世纪80年代末90年代初国际水平的占5%8%，达20世纪80年代国际水平的占20%；达20世纪70年代水平的占60%。由于我国人民消费的食品中大多是来自大农业提供的自然食品，每年因缺乏必要的食品加工机械使食品资源不能直接加工、贮藏、保鲜而造成的损失高达几十亿元，未能深加工综合利用而造成资源浪费损失更高，因此我国粮食机械具有广阔的市场需求。如果按2010年粮机产值占食品工业总产值3.5%来计算，则产值达580756亿元，是2000年的2.83.5倍。由此可见我国今后十几年食品工业发展为粮食机械行业的发展提供了难得的契机，国内外拥有极大市场。1.1.2 2010年前我国粮食机械的发展重点分析粮食机械的发展有赖于深化改革。我国粮食机械的发展依靠深化国有企业改革，建立现代企业制度，加强企业科学管理；合理调整优化行业结构、产品结构和地区布局；大力加强基础技术、基础件、基础材料和基础单元操作四基工作；提高产品质量，加强产品可靠性研究，提高单机和联线可靠性研究，易损件和关键件使用寿命和外观质量研究；通过引进增强自主开发能力；促进机电一体化和高新技术的产业化、商品化；重点开发我国急需的成套设备，增加品种，以高效、高质量的设备来装备食品工业，提高经济效益，积极扩大出口。从“九五”开始每年增加粮食机械产品100种，到2010年达3100种，基本上能满足国内需求，补齐已有生产线所缺的单机或设备；加大研制高生产效率的机械，届时成套设备比现有的最高每小时生产率至少提高1倍，粮食机械出口额以年均12%的速度递增，2010年出口额达12.7亿美元，占该年粮食机械总产值的20%。节能型粮食机械：加快研制食品工业中杀菌、蒸发、浓缩、干燥等单元操作的节能技术与设备。粮食机械的高新技术应用：到2010年，我国粮食机械主导产品达到发达国家20世纪90年代中期水平的应占80%，达到20世纪90年代初水平的应占15%，达到国际当时顶尖水平的应占5%。有效的对策是科技进步研究区域分布，促进行业整体协调发展。我国幅员广大，地域性差异很大，为了制定符合国情的粮食机械发展战略，就要研究影响粮食机械品种数量发展的地域性差异。根据区域自然资源和农业资源制定科学合理的食机发展区划，这是科学预测全国食机品种、数量的发展趋势，促进行业布局合理和整体协调发展的重要依据。深化改革，积极组建发展不同类型的企业集团，积极探索打破部门条块分割界限、加强合作的行业管理路子，使高校和研究所凭借技术优势成为企业集团的课题开发、人才培训中心和试验基地。有计划、有重点地引进国外先进技术与设备，目的不能仅为了生产，而是消化吸收、增强自主开发的能力。大胆利用外资，加快企业改革步伐，建立现代企业制度，学习借鉴国外成功企业的科学管理经验。按食机的分类和发展区划，在大型企业内建立试验中心（或与高校科研所联合），各有侧重地开展基础研究、应用研究、新机型开发，政府给予扶持。健全行业标准，完善质量管理法规和政策。增加智力投资，重视科技人才的培养和科研人员的继续教育，加大员工技能的培训，重视队伍建设。加大企业技改力度，提高食机企业的装备水平，有计划、有重点地开展技术改造，特别是采用高新技术来改造粮食机械工业，这是提高产品水平的关键。1.2 绿豆清洗加工简述2绿豆营养丰富，绿豆子粒中含蛋白质2228%、脂肪2%、碳水化合物54.8%、粗纤维4.2%，另外还含有矿物质与维生素，每百克籽粒中含钙49mg、磷268mg、铁3.2mg、胡萝卜素0.22mg、硫胺素0.53mg、核黄素0.12mg、尼克酸1.8mg。此外还含有丰富的维生素，特别是绿豆蛋白质中含有较多的赖氨酸。绿豆经脱皮，清洗，并制成成品豆的工业生产过程称作绿豆加工。由于绿豆外皮含有粗纤维和灰分不能食用，必须经过加工才能制成松酥可口、易于消化的产品，加工皮和碎豆等副产品也有多种开发和利用途径。绿豆加工的工艺过程可分为绿豆脱壳、清理、及分离及成品豆整理等工序。下面简要介绍一下和本课题密切相关的清洗过程。 绿豆中混有一定数量的多种杂质，必须首先清除。清理绿豆中杂质的方法很多，主要是借助杂质与绿豆之间物理性质的差异进行分选。通常根据绿豆含杂情况，按以下主要工序进行清理：1.2.1 初步清理 清除绿豆中比较容易清除的杂质，如形状大小与豆粒差异很大的豆荚、杂草种子等。主要采用筛选、风选，或风筛结合，即借助静止或运动的筛面进行筛选，或者利用绿豆和杂质的悬浮速度等空气动力学性质的差异进行风选，附带除去瘪豆等一类的轻型杂质。清理设备则用带金属筛面的初清筛和自衡振动筛等。1.2.2 去石 除去绿豆中那些粒子与绿豆接近平肩石和平肩泥，用筛选法不能除去，必需采用专门的去石工序才能有效地清除。去石设备用得最广的是比重去石机，该机备有往复簸动的筛板，并从筛板下部引入气流，根据豆石比重的不同和自动分级作用使豆石分离。此机去石效率高，结构紧凑，占地面积小。1.2.4 磁选 利用磁钢清除混进绿豆中的磁性金属系质，如铁钉、螺丝帽等铁件。常用设备有溜管吸铁装置、吸铁箱、永磁滚筒和电磁式磁选机等。1.3 课题的目的与意义 本课题是受黑龙江省粮食厅委托为其下属粮食加工企业设计开发的设备绿豆精选机。该设备是粮食精加工系列设备的主要设备之一，可提高绿豆质量。通过该课题的研发工作，使学生能够正确运用所学课程的基本理论和有关知识，学会设计方案的拟定、比较、分析及进行必要的计算, 提高学生应用工程技术设计手册、标准以及编写文件的能力。1.4 课题内容 本课题涉及的内容较多，论述了绿豆精选机的结构、功能、原理，并且重点分析设计了其中的几个重要部件，例如电磁振动给料机、滑槽等。自动控制部分包括自动调节挡板的移动控制等，以及各种零件的设计计算和选材。其中涉及到机械设计中的结构、强度设计以及机械产品整机的设计思想、方法等内容。2 方案论证2.1可行性分析及研究方法2.1.1 论题背景我国是一个农业大国，占全国大多数人口的农民以生产加工粮食为谋生手段。我国栽培绿豆历史悠久，品种资源丰富，总产量居世界前列。世界上绿豆主产国有印度、泰国、阿富汗、菲律宾等国。我国黄河、淮河流域以及华北和东北平原各省都有绿豆栽培。我国绿豆品种大体分明绿豆和杂绿豆。明绿豆品质较好，有光泽，但产量有限，价格较高；杂绿豆品质一般，无光泽，但产量较大，价格较低。绿豆营养丰富，营养价值极高，据分析，绿豆籽粒蛋白质含量为2022%，脂肪含量1.22%，碳水化合物含量5860%，粗纤维含量4.2%，各种微量元素含量也十分丰富，且其壳、芽、叶、花均可入药，具有医食同源之功效。我国种植分布较为广泛，主要产区为吉林，陕西，山西，内蒙古，黑龙江等省份，每年总产量约为30余万吨，其中吉林省就达10余万吨。绿豆具有广泛的用途，被誉为粮食中的绿色珍珠，既是调节饮食的佳品又是食品工业和酿酒工业的重要原料，也是重要的药材。绿豆消费主要集中在食用、深加工和出口三个方面，自古以来我国城乡人民把绿豆作为防暑和高温作业者的优良饮料。随着我国人民生活水平不断提高，尤其是人民收入的增加，对食品的需求逐渐走向多样化、多层次化，为食品工业的发展提供了广阔的市场。作为提供食品工业装备的行业，食品机械行业将提供多品种、高质量的产品以满足粮食食品工业发展的需求。粮食及豆类加工在从前是一项污染非常严重的工业，尤其是在粮食进仓部分，对于加工厂的工作人员来说，高含尘浓度的空气即使蒙上两层口罩也会使鼻孔里充满尘土，这就是60年代粮厂的真实写照。近几十年来，国内外的粮豆加工无论是工艺还是设备都有了很大进步。随着全球对粮食品质和质量要求越来越高及现代科学技术发展，机电一体化，光、电、气、机融为一体的粮豆加工机械应运而生3。2.1.2 机电一体化产品的设计步骤41 关键技术和技术路线的描述 对于待开发产品的关键技术是什么，解决这些问题的技术途径如何，可能遇到的难题和解决这些难题的方案等，都需要给以尽可能详细的描述2 主要性能指标和规格说明 列出产品性能指标详细表，既有必须达到的指标，又有争取达到指标。预期达到的指标应在规定环境下予以满足，争取达到的指标是指可能情况下希望达到的指标。3 可能方案和评价意见 应提出几种可供选择的设计方案，并对每种方案提出客观的评价意见。在设计组内应鼓励不同的有创造性的设计思路。4 用户需求分析和市场调查 这时开始某项设计的第一步。这种调查分析一方面可以了解要开发产品的需求情况，市场发展预测，新产品上时候可能占有的市场份额；另一方面，这种对实际需要的分析可以明确一系列问题，诸如：用户是哪一层面的人，设计过程中如何与用户接触，用户对产品安全性、可靠性、实用性、配套性、性能价格等的要求，产品的生产量以多大为宜，产品的生命周期是多长，用户需要哪些售后服务。5 有关最新技术的进展评价 创新是设计工程师追求的重要目标。对于产品有关的最新技术信息进行收集、整理、分析、并加以评价是整个设计过程的基础。需要注意的是，设计人员在整个过程中要坚持对这些信息进行跟踪与修正，特别应该注意以下三个方面：（1） 历史的回顾（2） 发展趋势与预测（3） 新兴技术5 推荐首选的设计思想及方案 要将设计组内认为是最佳的设计方案予以推荐或者将几种设计方案排序，要充分说明设计思想的出发点和特点，可能出现的问题以及预期的解决办法。6 进行具体设计 这个阶段的工作是大量的既包括机械、电器、电子、控制和计算机硬件、软件等，也包括总装图和零件图。这个阶段应尽可能利用计算机辅助设计和计算机辅助工程以提高工效。最后要提出完整的图纸和文字说明，使文档资料易于为他人了解或进行产品更新换代的参考。2.1.3 机电一体化产品的优点和效益101 从生产部门考虑 （1） 缩短产品开发周期，加速产品更新换代 （2） 提高产品质量和附加值 （3） 改善劳动条件，有利于自动化生产 （4） 增强企业的市场竞争能力2 从用户考虑 （1） 操作简单，使用安全可靠 （2） 节约能源 机电一体化不是机械技术和电子技术的简单相加，它与机电学、并行工程、自动控制技术、计算机的应用技术既有联系又有区别。随着大规模集成电路的出现，机电一体化产品得到了迅速普及和发展。市场竞争规模要求机电产品不但具有高性能，而且要低价格，这就给设计人员提出了越来越高的要求。目前，机电一体化技术思想已经被普遍接受和采用。国民经济建设和发展迫切需要大量掌握机电一体化技术的人才去研究和开发新一代机电一体化产品。 将农产品加工设备由传统的手工操纵，纯机械式运作及其和电子技术、微机技术结合，形成机电一体化电子产品，是顺应时代潮流，符合农业现代化发展的必然趋势。农业现代化对农业机械的自动化程度要求越来越高，所以要设计出自动控制程度较高的农业机械。由前所述可知随着人们生活水平的提高，各种粮食豆类加工机械的前景是很可观的。而本次课题所涉及的绿豆精选机，就是整个加工生产线上非常重要的关键设备之一，是根据性能和功能的要求，按照机电一体化设计原理，为满足市场要求所进行的设计。2.2 技术路线9 本次课题所设计的绿豆精选机是粮豆生产线上的一个关键设备。该设备是将脱荚后的绿豆进行精细分选，把质量轻的碎豆和杂质利用风选机去除，分选精度要求达到98%。风选是利用整豆和碎豆的比重以及悬浮速度的不同，借助于风选机将其吹走，剩下的产品无论在外观还是在清洁度上都要较原来更胜一筹，从而达到改善食品品质和提高商品价值的目的。 风选法按照气流的方向可分为垂直气流风选、水平气流风选和斜气流风选三种。不同的物料有不同的悬浮速度，垂直气流风选主要是利用悬浮速度的差进行风选除杂的。不同的物料由于其物理性质不同，在同一水平气流中的飞行系数也不一样，飞行系数大的物料比飞行系数小的物料飞行过的距离更远。水平气流风选就是利用飞行系数的不同进行除杂的。倾斜气流风选的原理同水平气流风选基本相同，也是利用飞行系数的不同进行分选。因此采用斜气流风选可以取得较好的分离效果。典型的风选设备有垂直吸风道，循环风选器。影响风选设备工艺效果的因素有：1 原料，原料所含的整豆和碎豆之间的悬浮速度的差异的大小是影响风选工艺效果的重要因素。差异越大，则越容易风选；反之，则效果差。2 结构尺寸，吸风道的结构尺寸对物料沿风道的分布与气流作用于物料的时间有密切联系，并且直接影响风选分离效率。风道的宽度与设备生产能力和单位流量密切相关，应根据生产能力和单位流量来确定，以保证风选工艺效果。3 风速和风量，一般情况下，风选的分离效率同风道内的平均风速成正比。但风速过大，吸出物中含完整的绿豆较多。风量增加，能源消耗也增加。所以，风速应根据悬浮速度和风选工艺要求来确定，一般以不吸出完整的豆粒为原则。风量与风选机风速以及吸口截面尺寸有关。4 流量，流量增大大，物料料层则变厚，轻质和碎豆被气流吹走的机会就减少，而使风选效率降低；反之，风选效率提高，但设备产量降低。2.3 方案比较8用于清杂精选和分级的粮食加工机械。各种不同类型的粮食清理机械利用不同工作原理将粮食颗粒与杂质分离。常用有下述两种。 图2 圆筒筛2.3.1按颗粒大小分离 采用编织的金属丝筛网或冲孔金属板作为筛面。可分为往复振动或平面回转的平筛面和绕轴回转的圆筒形筛面。根据筛面上筛孔相对于粮食颗粒的大小，有下述两类设备：1.筛孔略大于粮食颗粒的最大直径。如大杂筛和圆筒筛。其作用是使粮食和较小的杂质穿过筛孔，大的杂质作为筛上物排出。大杂筛(图1 大杂筛)是将粮食喂到环形工作网带的上带上，在运动过程中连同小杂质一起穿过筛孔落到下带上，较大的大杂质如纸片麻袋片绳头砖石泥块木头和长秸秆等作为筛上物被清除，部分小杂质如尘土砂粒等在粮食继续流过出口处的固定斜筛面时穿过筛孔被清除。粮食再经强烈的吹风处理后排出机外。圆筒筛(图2 圆筒筛)的主要部件是由冲孔筛板组成的卧式圆筒，外装清理筛孔的刷子，此外还有吸风除尘设备。粮食进入圆筒内部，穿过大筛孔排出，大杂质则积聚于筛面，从圆筒的一端排出。这两种设备都在粮食进仓时作初步清理用。筛孔小于最小的粮食颗粒直径，如往复振动筛平面回转筛和高速振动筛。可使粮食颗粒小的杂质穿过筛孔被清除，粮食则作为筛上物排出。都用在粮食出仓后加工前的清理过程中。经清理后的粮食作为最下层筛的筛上物排出。如换装较大筛孔的筛面，也可作初步清理用。往复振动筛(图3 往复振动筛) 由偏心轴或自衡振动器驱动，一般装有3层筛面。大杂质在上层短筛上排出；大的异种粮粒在2层筛上排出；小杂质穿过3层筛筛孔排出。粮食进机和出机都经过吸风处理除去轻杂质。平面回转筛(图4 平面回转筛(结合吸式风选器) 的筛体用4组吊杆悬吊，由平衡轮驱动作平面回转运动，有2层筛面。改变其结构和工作参数后，也可用于绿豆的碎豆分级。高速振动筛的筛体在其两侧平衡重块高速旋转所产生的离心惯性力作用下，在垂直平面内作小振幅圆形运动，有24层筛面。用于分离稻谷中的稗子，效果较好。2.3.2 按气流特性分离 利用粮食颗粒和杂质在气流中悬浮速度的大小进行分离。人工扬场时手摇扇车和带式扬场机(图5带式扬场机)等都是应用这种原理。图5 带式扬场机图6 循环风选机：所示的循环风选机可用以清除粮食中的轻杂质。粮食通过料斗和喂料辊均匀地进入空气流，落到底部由螺旋输送器排出机外，杂质则被气流携带经吸风道进入集尘室，沉降到底部后由另一螺旋输送器排出机外，空气回进风机继续循环使用。图7 风选机实物图7风选机实物2.3.3 比较结论图6 循环风选机综上所述，图6所示的风选机与本论题所涉及的项目的要求最为接近。结构简单、紧凑,造型美观,经济实用,且重量轻,易搬动,占地面积小。特别适用于农村的扬场,小型粮食加工站,小型饲料加工厂,中草药加工厂等。大大减轻了操作人员的劳动强度,提高了生产效率。最适用谷类、豆类等脱壳后的农产品的果壳分离筛选。另外中草药茎、叶的筛选,饲料中的杂物分离(如:线头、塑料薄膜等),通过改变风叶的转速(更换皮带轮)可筛选比重更相近的物料。如:脱水干蒜与蒜皮的分离等。该机在料斗进料处,根据需求可增加一碰棒,可去除物料中掺杂的铁钉、铁丝等导磁性质9。图6 循环风选机 2.4 课题预期进度第1周-第2周调研及查询、查阅有关资料第3周-第6周可行性分析及方案论证第7周-第9周总体设计、结构设计第10周-第13周 零件设计，强度计算第14周-第16周编写设计说明书，绘制
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