【《卧式打麦机的结构研究设计》8900字（论文）】

卧式打麦机的结构研究设计摘要打麦机是面粉机中的一个重要清理设备，能够有效去除小麦表皮粘附着的杂物以及并肩泥块。在我国粮食生产加工中具有重要的地位。在我国打麦机的发展状况较为迅速，打麦机的种类繁多其结构特点也有差别。但打麦机在不断的使用过程中仍然需要不断创新设计。对于这次对FDMW系列卧式打麦机的设计，一方面是对卧式打麦机主要结构及它的工作原理进行系统性的认识，其次对卧式打麦机的主要结构还有一些关键的零部件进行设计和数据的计算选择，如机架的尺寸设计为长度2285mm,宽度为700mm，高度为1705mm.度为运用AutoCAD软件进行二维图纸的绘制，然后在利用Solidworks软件画出关键零部件的三维图纸。本次的设计能够使制造出FDMW卧式打麦机的结构更加合理，效率更高。关键词：卧式打麦机的结构，研究，设计目录1绪论 绪论1.1研究背景就我国而言人口众多，民以食为天所以粮食在我国具有举足轻重的地位。虽然我国自古以来就是一个农业大国，但是在近代以来在粮食处理方面一直处在落后西方的地位上。小麦是我国三大粮食作物之一，在粮食生产中具有重要的作用。全世界三分之一以上的人口以它为主食。我国小麦产量一亿多吨。现在由于经济发展，在粮食清理方面我国取得了长足的发展，但对比与西方来说还有很多不足，对于我国的卧式打麦机的进行一些改进和设计，使之在清理时效果更加显著，效率更高。图SEQ图\*ARABIC11.2国内研究现状农业机械在我国的发展是随着我国经济发展水平不断提高的。在不同的时期有着不同的发展水平。每一种农业机械都具有它的时代性，农业机械是增加农民收益的基础，同时又推动着我国农业不断的发展[1]。农业机械从最开始的简单机械，结构简陋，功能单一，不够稳定。到今天的各种农机层出不穷的，结构更加完成，功能逐渐完整。这也是经过了我们国家几十年的努力。才能够获得现在显著的成绩。就打麦机而言，打麦机也随着技术的进步而发展，已经打下了良好的工业基础，就现在而言国内的企业所生产出的打麦机机械在其他地方发挥着重要作用，个别企业已经形成了品牌效应。可以说我国打麦机的制造业在世界上也有了一定的地位，在国内也得到了很多人的认可。打麦机在最开通过引进外国机型，进行仿造，最后才有了自我建造打麦机的技术。目前打麦机的种类已经不再单一，国内打麦机通常被人们划分为立式打麦机和卧式打麦机两种类型。在我国众多的打麦机机型之中，卧式打麦机设备仍然占据主要地位。打麦机主要是通过对麦粒进行打击来清理麦粒。主要清理的是小麦表面的灰尘与泥土、还有的是夹杂在小麦里面的泥块和一些质量不好的麦粒。再有就是不宜从小麦表面脱落的麦皮。一般情况下这些已经坏掉的麦粒和杂质会被击碎然后分离出来。FDMW型卧式打麦机现在是人们使用较多的机型，该机型清理过的小麦成效较好。但也有诸多缺点，例如麦粒在清理过程中破碎较多，打板磨损速度过快，机械使用寿命过短等问题产。就专业化和现代化来讲我国粮油机械相对于国外一些知名的粮食机械还有一段很长的路要走。打麦机在我国的发展先后经历了三个时期。第一个时期是我国打麦机最初的雏形、打麦机的研制处于萌芽期。第二个时期我国打麦机迅速发展出现不同机型。第三个时期是打麦机得到了不断的创新和改革[2]。打麦机的不断改革已经不能再把它单纯的定义为清理机械而是发展成为了多功能联合型农业机械，对于农业的发展是巨大的。现如今打麦机逐渐被普及，打麦机的使用已经在全国的各个地方，小麦清理加工可直接在原产地进行，打麦机这种小中型设备的普及节省了人们很多时间。在这个越来越追求效率的时代，各种农机设备的机械化程度也在不断提高。为了不断扩大效益效率的提升势在必行，所以对打麦机提出了更高的要求。因为小麦的生产和加工地存在差异，每个地区对小麦的清理有着不同的要求。由于要求标准存在差异所以导致了小麦的清理质量出现了问题。当然打麦机自身设计也有缺陷，例如结构不合理导致稳定性不足；关键零部件有问题所以清理效果不好。还有一些打麦机主要结构损坏率太高进而使用寿命大大缩短等。1.3国外研究现状外国和我国相对比对于打麦机等农业机械，机械化已经进入了一个新时期。对于外国经济比较发达的国家，在上个世纪四十年代很多都已经基本实现了农业机械化[3]。外国很多国家都趋向研究可以联合作业的整体机械，发展多用途的机械。在粮食清理机械更是早于中国很长时间。经过多年的发展与研究在粮食清理机械尤其是打麦机处于相当成熟的阶段。我国打麦机与之相比还有相当一段距离。国外对打麦机设备的研发主要针对产品的加工质量，节约成本，降低功率消耗。国外对打麦机更趋向于大功率的方向的发展。对于打麦机的部件和整体设计更新速度很快。其结构形式也趋向于多样化。外国打麦机多属于联合型机械，大型的机械设备不单单是简单的清理机构，还能够完成多项工作[4]。图SEQ图\*ARABIC2美国是农业机械化程度最高的几个国家之一，农业早已经迈入了高度机械化和现代化农业的阶段。目前使用的打麦机大多是大型多用途联合型打麦机。这种大型联合型打麦机效率高，而且耗能少同时使用寿命比较长。还有一些西方的国家所制造的打麦机与我国打麦机外形相似，但实际相差很大。因为他们的机械发展水平很高，制造水平也领先我们很多，所以打麦机的制造质量也是我们无法相比的。我国打麦机还有很长的一段路要走。1.4研究目的和意义虽然我国的机械制造业水平不断提高，近年来各类机械设备也不断提高，但对于打麦机来说需要设备具有稳定性同时还需要做到高效。我国本身作为农业大国，每年小麦的生产量也十分高。所以打麦机的市场需求也十分庞大，现代打麦机还要不断更新换代。一方面要保证打麦机的效率，二就是保证打麦机的使用年限。所以对于打麦机的结构设计和研制要不断去创新。本次对打麦机的设计希望可以设计更加合理的结构，对关键部件去计算，从而去增强打麦机的清理效果。1.5卧式打麦机的主要结构卧式打麦机主要结构和关键零部件是由筛筒、打板、机架、进料口、出灰斗、出料口和传动机构组成。机架支承一转子轴，打板安装在主轴上，错开排列，构成螺旋状。打板的一端与轴的一面形成一定的角度，一方面打击小麦,另一方面推动物料向出口移动[5]。筛筒由几片筛网组成,筛筒内表面，为凹凸不平的表面，利于增加对小麦的击打和摩擦，加强打麦的质量和效果。转子外有筛筒，打板打击小麦，附着在小麦表面的灰尘、麦皮会被击碎，最终杂质被排出机体外。转子和筛筒是打麦机主要工作部件，小麦进入机体筛筒内进行清理，打板对小麦进行打击。小麦进入到由打板与圆筒组成的打击区，进入打击区的麦粒会碰撞摩擦，同时打板会对麦粒进行一击打、碰撞[6]。在这个过程中，粘附在麦粒表面上的泥块、碳渣等松散性杂物被粉碎，而残留在麦沟间的杂质、及被虫蚀不良的麦粒等都被去除。在经过打击区不断的打击、摩擦等作用下迫使小麦的表面得到彻底的清理。打击区内的小麦在按特定角度、间距排列的打板的推动下，使小麦由转子上的打板形成的沿螺旋线的运动轨迹向出料口方向运动。使小麦尽可能多次撞击，小麦的清理质量会进一步提高[7]。为了提高小麦的清理成效，很多时候因小麦的品质存在差异，选择不同参数来改变打击强度。例如一些小麦含水分低，打麦机如果打击强度过大会导致小麦破损严重，所以要用轻打；而某些小麦韧性较强，为了使小麦的清理效果更好，可以增强对小麦的打击强度。主要通过调节转子转速来实现对小麦的打击轻重。图SEQ图\*ARABIC3打麦机主要结构简图1.6打麦机主要设计内容1.6.1卧式打麦机的设计规格打麦机的设计主要还是对打麦机的一些结构和零部件进行设计，同时还要了解打麦机工作时的状态,还要对机械本身之外进行多方面的考虑[8]。以保证打麦机在工作时满足实际生产要求。只有这样才尽可能使设计出的打麦机没有缺陷。设计内容有：（1）设计主要零部件的尺寸；（2）规定卧式打麦机的产量要求；（3）打麦机产生噪音大小，是否需要移动等；（4）保证卧式打麦机每天工作时间下的使用寿命。1.6.2卧式打麦机的清理要求卧式打麦机在工作时时，小麦由进料口方向进入到打麦机的筛筒内，转子轴不断旋转、打板与筛筒之间存在空间，打板按照一定间隔有序排列，小麦在打板的推动下最终从进料口向出料口排出。在小麦运动的过程中，小麦受到了筛筒的内表面的碰撞以及小麦与小麦之间的碰撞、摩擦和打板的打击作用使附着在小麦表面的杂物被清理掉。一般对于小麦的清理要求：对于夹杂在小麦之间的泥块的含量需要筛去百分之七十；清理过的小麦里面的灰尘含量要降低百分之零点零二，清理过的小麦因击打造成破碎的增加含量不得高于百分之零点五；经过分离的杂质中良好的麦粒小于百分之一[9]。虽然在打麦机的使用过程中，几乎没有人去测定是否符合以上清理要求。有以下最主要的几点要求。主要包括了以下几点：首先杂质中不能含良好的小麦，处理后的小麦中不能夹杂未被击碎泥块；小麦的麦皮、麦毛不能在附着在小麦表面等，最后处理后的小麦不能有打碎的小麦。1.7研究方法及技术路线1.7.1研究方法（1）打麦机的结构组成及工作原理。对比我国内各种打麦机机型进行研究，不同机型的特点以及设备的优缺点。再对比国外先进的打麦机设备，总结出差距，客观的看待技术方面的问题，从而进行研究。（2）利用Solidworks等软件对主要部件运用专业知识，进行设计和计算得到数据和参数，能够建立出模型，进行整体性的设计。（3）参考专业权威的资料文献，通过图书馆查询专业书籍，上网查询资料进行研究。1.7.2技术路线2工作原理及重要部件的数据计算2.1卧式打麦机的工作原理小麦经进料口进入由打板和带筛面的圆筒组成的打麦机工作组件后，受到一定速度旋转的金属打板的打击，打板叶片间断排列，构成不连续的运动，小麦在筛筒内不断运动，使小麦与筒体，小麦与小麦之间也产生摩擦和打离作用，从而将麦沟中的泥沙，麦毛等杂质打下，同时把小麦表面的泥块打碎。在转子打板的作用下，小麦沿转子转向旋转，在打板形成的螺线的推动下，在此过程中打下的杂质由圆筛筒筛出并向出料口方向运动。从而使小麦的表面得到清理[10]。在小麦的清理过程中除了去除了小麦表面的灰尘，同时也杀死了附着在小麦表面的虫害，降低了粮食中细菌的含量。打击力的大小主要因素是打板的旋转速度，还包括打板尺寸的设计，打板与筛筒的间距大小的设定，打板的形式。图SEQ图\*ARABIC4卧式打麦机2.2电动机的选择目前现有的卧式打麦机设备一般选择V带传送，传送效率较高，根据现有的卧式打麦机可把电动机初步定为2.2千瓦,同时因为打麦机的主轴速度较高,为了更加便捷的计算皮带的传动比,电动机选择为4极,转轴转速和电动机转速相同为1500转。依据电动机的功率、转速，参考《机械设计课程设计手册》确定电机型号[11]。表SEQ表\*ARABIC1电机参数表额定功率kw电流A转速r/min效率%功率因数额定转矩N/m2.251420820.822.2根据公式计算：。图SEQ图\*ARABIC5电机2.3皮带的选择(1).功率Pd的计算<<机械设计手册>>根据书上查得公式:(2).确定带型根据所以皮带确定为B型(3).计算传动比卧式打麦机的主轴转速较高定为1420转(4).带轮基准直径的确定取，主轴的带轮的直径为。(5)主轴的实际转速(6)带速度(7)初定轴间距(8)基准长度的计算经过综合考虑实际的带长确定为，轴间距离即为。(9).计算皮带的额定功率根据B型皮带通过表可查(10)确定皮带的根数由上式中确定皮带的根数=2(11)皮带预紧力的计算2.4轴承的选择轴承的选择主要依据所受载荷的性质，大小以及方向[12]。本次选择轴承主要根据轴所受载荷的方向。转子轴所受载荷较大，既受径向载荷也受轴向载荷。为了保证转子轴稳定转动，选取的轴承既可以承受径向载荷，也可以承受轴向载荷。通过轴承手册选择选择精度等级为G级的深沟球轴承，轴的内径初步定位50。确定轴承的代号为FUC210轴承，该轴承的动载荷参数为，静载荷参数为。(1).验证静载荷由公式求得一根皮带所受的拉力，皮带的总数量为2，故轴顶部所受总的拉力。打麦机工作时动量为：小麦下落的速度和一定时间内小麦的重量乘积：Q-质量(Kg)T-时间（h）S-进料口横截面面积（s2小麦从打麦机中排出时动量为：一定时间内的小麦的质量与小麦水平方向上速度的乘积：总的小麦动量为：小麦在打麦机中速度会突然发生改变，改变的时间为秒。相应的轴向力也会扩大到原先的十倍。轴承总的轴向力：所求的轴向力于静载荷相比远小于它。(2)验证动载荷：查<<机械设计手册>>可得动载荷公式：所求的动载荷数值与选择轴承的动载荷相比较，能够满足使用。(3)确定轴承的使用时间：查询<<机械设计手册>>得到公式h计算得到的时间已经完全能够满足使用。(4)轴长度的确定：因为轴承型号已经确定，所以安装轴承处的轴的长度和直径也能够确定。靠近带轮一侧的安装轴承的轴长为，长于轴承宽度，方便安装轴承端盖和对轴承进行定位（安装轴套），它的直径和轴承内径相同，。安装带轮处的轴的长度为：，直径为略粗于电机的直径为。（虽然转速相同，但轴上所受扭矩较大）；另一侧安装轴承处轴的长度，略长于轴承宽度，为安装轴承端盖准备。直径和轴承内径相同：，因为转轴安装打板处直径远大于轴承安装出的直径，所以为防止直径变化过大，应力过于集中所以在安装轴承处有阶梯其长度为，直径为、，其中，。在安装带轮处为对带轮进行轴向定为所以车有轴肩，其长度为，直径。安装轴承时，为了对其轴向定为又车出两处轴肩分别为，其中，，直径都为。所以总的轴长为，从轴的一侧将轴制作成空心轴，其内径为，长度，这是从外界向打麦机内吹入气流，将附着在小麦上的麸皮吹离小麦，使小麦清理更加干净。图SEQ图\*ARABIC6轴2.5轴的校核（1）轴的强度计算可初步进行轴径的估算初步确定轴径为50mm.同时该尺寸便于轴承的的安装。轴的选择材料为45钢由<<机械设计手册>>查得各项参数为:；=；=；=；。根据上边的公式进行计算。因为轴选取的材料为45钢，选取A=115,由公式，为14.5远小于50所以轴径的尺寸选择没有问题。（2）主轴的结构分析和设计如下图的轴的结构受力图：图SEQ图\*ARABIC7轴的结构受力图(3)主轴的受力分析主轴上的圆周力：主轴上的轴向力：主轴传递的转矩：3卧式打麦机的二维图绘制3.1筛筒筛筒是卧式打麦机主要结构。筛筒内关键部件时筛网，首先要设计筛网的整体尺寸。接下来就是确定筛网中网格的尺寸。筛网一般分为三种类型分别为冲孔筛网、编织筛网和钢丝焊接网，它们的结构也各不相同[13]。从小麦的清理效果来说，冲孔筛网对小麦表面灰尘清理效果较差，但其优点是冲孔筛网不容易变形。编织筛网对小麦表面的清理可以加强，缺点是筛面易受到磨损，磨损后的筛面会出现松动。焊接网与冲孔筛网相比的小麦的清理要更好，筛面也不易磨损，但是制造水平要求较高，在焊接筛网过程中钢丝会因为受热问题发生断裂。每一种筛网的结构特点，在制造筛筒时选择不同的加工方法，防止设计的打麦机存在缺陷。表SEQ表\*ARABIC2筛筒的数据表名称筒径mm筒长mm转速r/min动力kw数值400110052022图SEQ图\*ARABIC8筛网3.2转子转子是打麦机主要的工作部件，转子由转子轴和打板条组成，主要起传动作用和固定打板。因此在打麦机中的作用十分重要。转子轴主要由两部分组成中间部钢管和轴头焊接。转子轴的总长度为2242mm，中间部分的钢管长度为1900mm，转子钢管通常加工成八面体形状。打板的设计要适宜，打板的高度是115mm，它与垂直平面的夹角为60度。由于小麦刚进入打麦机时机时运动速度不同，所以不同位置的板叶磨损程度也不同。打麦机前段的板叶与物料的相对速度较大，磨损较快，对于磨损严重的打板条应该及时去更换，以防发生堵塞[14]。图SEQ图\*ARABIC9转子轴图SEQ图\*ARABIC10打板3.3机架机架的设计，主要考虑机架整体的尺寸，机架各个部位的厚度等。首先机架的整体尺寸，机架整体的高度为1705mm,它的总体长度为2285，机架的宽度为700mm。一般小型打麦机的机板厚度一般为5~7mm左右，这里为保证安全把机板的厚度设定为6mm。其次考虑到在轴承安装处需要焊接钢板，选择焊接一块圆形钢板作用用来安装轴承，同时增加了机架的抗压力，不容易产生变形。图SEQ图\*ARABIC11机架3.4进料口通常打麦机进料口的设计都会首先考虑到小麦进入后防止其堵塞，所以进料口的设计一般都具有缓冲的功能。进料口出与筛筒相连接的位置处也要注意在小麦进入时能够使小麦的速度得到控制，从而可减少因速度过大小麦发生破碎。进料口出与筛筒相连接的位置处也要注意设计成切线相贯，为了避免小麦由进料口处与打板发生碰撞，打板的速度过高，会直接造成小麦发生破碎。电机转速，进料口的切线方向设定，打板角度的设定这三者要一致，为保证小麦由进料口向出料口运动，要使打板旋转、小麦进入的方向相同。图SEQ图\*ARABIC12进料口3.5出料口出料口的设计要直接连接筛筒和出料管道，钢板厚度的设计应当从实际考虑，以保证打麦机的工作时间和使用寿命。小麦在筛筒中沿螺旋线运动出料口，连接筛筒和出料管道处设计的是一个端盖，出料口尺寸为长290mm，宽为180mm。图SEQ图\*ARABIC13出料口3.6传动机构卧式打麦机的传动机构主轴采用V形皮带单级减速传动[15]。由于设备处于不同的工作位置时，适宜的工作转速也是不同的，与之匹配相应的工作转速。传动皮带轮就要选用不同的直径。打麦机的主轴转速较高，为了保证皮带设计方便，可以调节松紧带的调节。选择四级电机，B型V带传动。图SEQ图\*ARABIC14带轮3.7吸风装置卧式打麦机在工作时在机体内部会产生灰尘等。吸风装置的设计主要的作用是防止灰尘飞出机体外。吸风装置对小麦的加工质量基本没有影响，但如果打麦机的密闭性不好，吸风装置的吸风量不是很理想都将不利于打麦机的使用。3.8出灰装置出灰斗的设计较为简单，主要设计成锥形的斗状。它的长度为980mm,宽度为690mm，高度为653mm。位于斗底部的孔的尺寸是直径为196mm的圆孔。图SEQ图\*ARABIC15杂质斗3.9装配体图SEQ图\*ARABIC16装配图4卧式打麦机部分结构的三维模型4.1转子轴与打板转子轴是卧式打麦机中的重要结构。轴上有用螺栓固定的均匀分布的打板条，每根打板条上焊有板叶，打板叶是按照特定的角度及间距排列而成，从而使整个转子上的打板形成一特定规范的螺旋线。图SEQ图\*ARABIC17转子轴图SEQ图\*ARABIC18打板组装图4.2出料口在出料口处的设计应注意打板的位置，因为出料口与筛筒直接相连，为了使小麦顺利通过出料口不造成堵塞，在出口的位置尽量不要设计打板。图SEQ图\*ARABIC19出料口4.3机架整体机架用四个支撑安装在地面，支撑为条形状，厚度为5mm，在支撑底部是一定厚度的钢板，钢板上开有圆孔，用来安装地脚螺栓，从而固定机架。整体机架采用焊接而成，所以厚薄变化过大容易造成应力集中，发生变形。所以对于机盖的厚度要谨慎考虑。图SEQ图\*ARABIC20机架4.4带轮传动装置主要采用皮带传动，主要设计参数为大小带轮的直径。图SEQ图\*ARABIC21带轮4.5出灰斗设计的出灰斗要求出灰通畅，避免出灰时堵塞，没有其他设计要求。图SEQ图\*ARABIC22出灰斗4.6总装配图SEQ图\*ARABIC23总装配5总结5.1结论在大学的最后一个学期里经历了几个月的毕业设计即将结束，这是大学里最重要，最后一次的设计。它将检验我们大学四年所学的专业知识并能够将所学的知识加以运用，理论与实践相结合能够解决一些实际问题，这对于我自身是一种很大的挑战，它考验我们的基础知识和专业知识，是我们在大学里最后一次系统性的学习与训练，提升了自身的学习能力和独立工作的能力。本次设计的题目是对FDMW卧式打麦机的设计，起初由于没有接触过打麦机，对于卧式打麦机的了解很少，毕业设计不知道从何做起通过和老师沟通从而有了毕业设计的方向。在对卧式打麦机的设计过程中，缺乏对打麦机的认识，一开始通过借阅图书馆的相关，书籍，寻找有关卧式打麦机的期刊，上网查询许多资料，在学习和查找资料的过程中让我对学过的知识有了提高。对打麦机的了解进一步加深，从一开始对打麦机的一无所知，到后来逐步了解它的发展过程，研究状况