畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-滾杠式馬鈴薯分級(jí)機(jī)設(shè)計(jì)

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1、 科類(lèi) 學(xué)號(hào) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 滾杠式馬鈴薯分級(jí)機(jī)設(shè)計(jì) — 上料機(jī)、運(yùn)輸機(jī)的設(shè)計(jì) Design of Roller Type Potato Grader Design of Feeding Machine and Discharge Machine

2、 指導(dǎo)教師： 職稱(chēng) 昆明 黑龍?zhí)? 學(xué) 院： 專(zhuān) 業(yè)： 年級(jí)： 論文提交日期： 答辯日期： 答辯委員會(huì)主任： 滾杠式馬鈴薯分級(jí)機(jī)設(shè)計(jì) —上料機(jī)、運(yùn)輸機(jī)的設(shè)計(jì) 摘

3、 要 云南一年可種三季馬鈴薯，選擇品質(zhì)好、重量大的馬鈴薯提早上市供應(yīng)北方，需要高效、快捷的對(duì)馬鈴薯分級(jí)機(jī)，可有效的提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。 本論文設(shè)計(jì)是馬鈴薯分級(jí)機(jī)的上料運(yùn)輸設(shè)計(jì)，包括自動(dòng)運(yùn)輸機(jī)構(gòu)、出料運(yùn)輸機(jī)構(gòu)。運(yùn)輸機(jī)構(gòu)采用傾斜式輥桿對(duì)馬鈴薯進(jìn)行運(yùn)輸，輥桿固定在鏈條上，鏈條由鏈輪帶動(dòng)，輥桿隨著鏈條做360°旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到運(yùn)輸?shù)哪康?；出料運(yùn)輸機(jī)構(gòu)是對(duì)現(xiàn)有的小型皮帶輸送機(jī)進(jìn)行改造，改造后的輸送機(jī)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)分級(jí)好的馬鈴薯輸送出來(lái)，而且有三條輸送帶可以進(jìn)行同步輸送。機(jī)械的整機(jī)及其零部件都使用AutoCAD及其Solidworks進(jìn)行繪

4、制。 關(guān)鍵詞:分級(jí)機(jī)；運(yùn)輸；馬鈴薯；出料；改進(jìn) 全套圖紙加扣 3346389411或3012250582 Design of Roller Type Potato Sorting Machine Design of Feeding Machine and Discharge machine ABSTRACT Yunnan can grow potatoes for three seasons in a year. The selection of high quality and large

5、weight potatoes will supply the north in the north. It needs efficient and fast potato grader, which can effectively improve the agricultural economic benefit. The design of this paper is the feeding and transportation design of potato grader, including automatic transport organization and discharg

6、ing transportation organization. The transport organization uses the tilted roll rod to transport the potato, the roller is fixed on the chain, the chain is driven by the chain wheel, the roller is rotated 360 degrees with the chain, thus the purpose of transportation is reached. The potato is trans

7、ported out, and three conveyor belts can be transported synchronously. The whole machine and its components are drawn by AutoCAD and Solidworks. Keywords: Classifier; Transportation; Potato, Discharge;Improvement 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 表目錄 III 圖目錄 IV 第一章 緒論 1 1.1引言 1 1.2國(guó)外分級(jí)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 1

8、 1.3國(guó)內(nèi)分級(jí)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.4課題研究的意義 2 第二章 滾杠式馬鈴薯分級(jí)機(jī)的設(shè)計(jì) 3 2.1馬鈴薯分級(jí)機(jī)的組成 3 2.2馬鈴薯分級(jí)機(jī)的工作原理 3 2.3馬鈴薯分級(jí)機(jī)機(jī)電系統(tǒng)的組成 4 第三章 馬鈴薯上料機(jī)的設(shè)計(jì) 4 3.1馬鈴薯上料機(jī)方案的研究與確定 4 3.2上料機(jī)尺寸的設(shè)計(jì) 5 3.2.1上料機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì)與選材 5 3.2.3上料機(jī)物料計(jì)算 5 3.3上料機(jī)傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 8 3.3.1上料電機(jī)的選擇 8 3.3.2上料機(jī)鏈條鏈輪的選擇 9 3.4上料機(jī)爬坡輥桿的尺寸 12 3.5上料機(jī)平鋪刷的設(shè)計(jì) 12 3.6上料機(jī)動(dòng)力軸設(shè)計(jì)和計(jì)算 12 3

9、.6.1按軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件: 12 3.6.2軸的材料選擇 13 3.6.3 軸的設(shè)計(jì) 13 3.6.4軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核： 14 3.6.5軸的強(qiáng)度校核 15 第四章 馬鈴薯分級(jí)機(jī)輸送部分設(shè)計(jì) 16 4.1輸送方式的選擇 16 4.2輸送機(jī)的工作原理 16 4.3輸送機(jī)整體設(shè)計(jì) 17 4.4輸送機(jī)傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 17 4.4.1輸送機(jī)動(dòng)力軸連接方式的確定 17 4.4.2輸送機(jī)載物質(zhì)量計(jì)算 18 4.4.3輸送機(jī)動(dòng)力軸的設(shè)計(jì) 19 4.5聯(lián)軸器的計(jì)算和選擇 21 4.6托輥的選用 21 4.7輸送帶的選用 22 第五章 總結(jié) 22 5.1滾桿式馬鈴薯分級(jí)機(jī)的

10、結(jié)論與展望 22 參考文獻(xiàn) 24 致謝 25 表 目 錄 表1 馬鈴薯測(cè)量數(shù)據(jù)………………………………………………………6 表2 電動(dòng)機(jī)型號(hào)參數(shù)………………………………………………………8 表3 滾子鏈規(guī)格和主要參數(shù)………………………………………………8 表4 軸的常用材料的[τ]值和A0值……………………………………11 表5 聯(lián)軸器型號(hào)參數(shù)表…………………………………………………20 III 圖 目 錄 圖1 分級(jí)機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖…………………………………………

11、………3 圖2 馬鈴薯分級(jí)機(jī)機(jī)電系統(tǒng)的組成框圖……………………………………4 圖3 鏈條受力分析……………………………………………………………9 圖4 軸的扭矩圖…………………………………………………… ………12 圖5 軸的彎矩圖…………………………………………………………… 14 圖6 皮帶運(yùn)輸機(jī)及基本尺寸……………………………………………… 16 . IV 滾杠式馬鈴薯分級(jí)機(jī)設(shè)計(jì) —上料機(jī)、運(yùn)輸機(jī)的設(shè)計(jì) 第一章 緒論 1.1引言 馬鈴薯是一種富含很多營(yíng)養(yǎng)成分的食物，中國(guó)各個(gè)地方的餐桌上都有它的影子，也是我們的主要食物。我國(guó)各地都在大面積種植

12、它，目前我國(guó)的種植面積超過(guò)九千萬(wàn)萬(wàn)畝，但畝產(chǎn)量遠(yuǎn)低于歐美及其澳洲國(guó)家[2]，據(jù)調(diào)查，世界上畝產(chǎn)量最高的國(guó)家是我們國(guó)家畝產(chǎn)量的三倍?？梢?jiàn)，我國(guó)的馬鈴薯畝產(chǎn)量低這已經(jīng)是個(gè)事實(shí)。所以，要想提高我國(guó)的馬鈴薯的年產(chǎn)量，除了推廣種植面積外，最重要的還是要提高畝產(chǎn)量，也就應(yīng)該提高機(jī)械化水平。雖然我們國(guó)家的馬鈴薯畝產(chǎn)量低，但我國(guó)的年產(chǎn)量是世界第一，我國(guó)的大多數(shù)省份包括農(nóng)村都在種植，馬鈴薯在我國(guó)成為了繼小麥、水稻、玉米的另一主糧。云南特有的氣候，給馬鈴薯產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了機(jī)遇。 1.2國(guó)外分級(jí)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 在國(guó)外，無(wú)論是馬鈴薯還是各種水果的年產(chǎn)量都很高，收獲以后的作物果實(shí)大小不一，而且好的和壞的混雜在一起，為了提高經(jīng)

13、濟(jì)效益，他們大都采用先進(jìn)的分級(jí)機(jī)械來(lái)對(duì)這些作物進(jìn)行分級(jí)，并且他們根據(jù)作物的體積、質(zhì)量甚至表面顏色來(lái)設(shè)計(jì)出各種分級(jí)機(jī)[4]，他們的分級(jí)機(jī)包括振動(dòng)篩式分級(jí)機(jī)、滾筒式分級(jí)機(jī)、滾杠式分級(jí)機(jī)、帶式和鏈?zhǔn)降鹊?，而且?guó)外的運(yùn)輸方式也有很多種，螺旋運(yùn)輸方式，皮帶運(yùn)輸方式以及滾桿運(yùn)輸方式等。分級(jí)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)總的來(lái)說(shuō)有以下幾點(diǎn)： (1)大部分水果比較嬌嫩，果皮和果實(shí)容易被破壞，譬如馬鈴薯，傳統(tǒng)的分級(jí)機(jī)滿(mǎn)足不了這種水果的分級(jí)，因此他們將光學(xué)以及一些先進(jìn)的光電子技術(shù)運(yùn)用到分級(jí)機(jī)上。 (2)隨著技術(shù)的創(chuàng)新，采用全自動(dòng)或半自動(dòng)的分級(jí)方式，來(lái)降低成本和減少操作人員的數(shù)量。 (3)不斷提高分級(jí)精度，而且可以實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用

14、，也就是一臺(tái)分級(jí)機(jī)不但可以進(jìn)行馬鈴薯的分級(jí)，而且可以對(duì)一些水果進(jìn)行分級(jí)。 (4)他們將運(yùn)輸部分、分級(jí)部分、清洗部分還有包裝部分的工序連接在一起，從而不必將這些工序獨(dú)立出來(lái)。 1.3國(guó)內(nèi)分級(jí)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 馬鈴薯在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占了很大的比重，不僅滿(mǎn)足了國(guó)內(nèi)的需求，也大量的向國(guó)外出口，隨著種植馬鈴薯產(chǎn)量增多，以及人們的生活水平不斷提高，所以對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)品的質(zhì)量要求也就越來(lái)越高，為了提高馬鈴薯的品質(zhì)，在出售前必須對(duì)它們進(jìn)行分選清洗、分級(jí)等處理。如果采用傳統(tǒng)的人工分級(jí)，會(huì)使操作人員的勞動(dòng)量增大，而且效率很低，這就不符合人機(jī)工程學(xué)的要求，也會(huì)使經(jīng)濟(jì)效益降低。因此研究并生產(chǎn)馬鈴薯和水果自動(dòng)化處理的設(shè)備很

15、重要，對(duì)馬鈴薯的處理包括清理、分級(jí)、運(yùn)輸、包裝等很多工序。我國(guó)是馬鈴薯種植大國(guó)，年產(chǎn)量居全球首位，種植馬鈴薯的地方主要依靠人工進(jìn)行分級(jí)，效率低、分級(jí)精度不高、勞動(dòng)強(qiáng)度大，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，馬鈴薯分級(jí)機(jī)將應(yīng)用在馬鈴薯收獲過(guò)程中，對(duì)馬鈴薯進(jìn)行分級(jí)。 1.4課題研究的意義 雖然我國(guó)已經(jīng)有了一些對(duì)馬鈴薯分級(jí)的機(jī)械設(shè)備，但是它很難適用于大多數(shù)地方馬鈴薯的分級(jí)，一些經(jīng)濟(jì)比較落后購(gòu)買(mǎi)力不強(qiáng)。因此，國(guó)內(nèi)應(yīng)用馬鈴薯分級(jí)機(jī)較少，現(xiàn)有的馬鈴薯分級(jí)機(jī)，分級(jí)效率不太高，分級(jí)比較單一；整機(jī)體積較大[2]；僅限于機(jī)械分級(jí)法，即根據(jù)馬鈴薯的體積和質(zhì)量進(jìn)行分級(jí)，這樣分級(jí)會(huì)對(duì)馬鈴薯造成一定的損壞，且分級(jí)速度慢，效率不高。根

16、據(jù)這些情況，設(shè)計(jì)一臺(tái)馬鈴薯分級(jí)機(jī)，具有體積小，分級(jí)效率高、穩(wěn)定性好，成本低，使其能夠適應(yīng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)條件的要求，并且具有通用性，可用于其他行業(yè)進(jìn)行分級(jí)。 第二章 滾杠式馬鈴薯分級(jí)機(jī)的設(shè)計(jì) 2.1馬鈴薯分級(jí)機(jī)的組成 本設(shè)計(jì)是馬鈴薯分級(jí)機(jī)的上料運(yùn)輸機(jī)、分級(jí)處理機(jī)和皮帶輸送機(jī)組成。上料運(yùn)輸機(jī)主要由爬坡輥桿、電動(dòng)機(jī)、機(jī)架、料斗和傳動(dòng)裝置組成；分級(jí)處理機(jī)是該分級(jí)機(jī)的核心部件，主要由傳送裝置，分級(jí)輥桿，電動(dòng)機(jī)、機(jī)架以及傳動(dòng)零部件組成；皮帶運(yùn)輸機(jī)主要用來(lái)輸送分級(jí)好的馬鈴薯。 2.2馬鈴薯分級(jí)機(jī)的工作原理 圖1 分級(jí)機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 分級(jí)機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖如圖-1所示，上料

17、運(yùn)輸機(jī)上設(shè)有緩沖材料的料斗用來(lái)放置馬鈴薯，馬鈴薯落入爬坡膠輥桿上，然后隨著爬坡輥桿一起向上運(yùn)動(dòng)，然后經(jīng)過(guò)高度一定的平鋪刷，平鋪刷可以使每排上堆疊在一起的馬鈴薯分開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)馬鈴薯從出料斗平穩(wěn)的輸送到分級(jí)機(jī)的輥桿上；分級(jí)部分是分級(jí)機(jī)的核心部分，主要靠改變兩膠輥桿之間的中心距離來(lái)實(shí)現(xiàn)分級(jí)[14]。 2.3馬鈴薯分級(jí)機(jī)機(jī)電系統(tǒng)的組成 分級(jí)機(jī)機(jī)電系統(tǒng)的組成主要分為三部分:自動(dòng)上料部分、自動(dòng)分級(jí)部分和皮帶輸送部分[8]，如圖2所示。 機(jī)電系統(tǒng)的組成 輸送機(jī) 上 料 機(jī) 分級(jí) 機(jī) 圖2 馬鈴薯分級(jí)機(jī)機(jī)電系統(tǒng)的組成框圖 第三章 馬鈴薯上料機(jī)的設(shè)計(jì) 3.1馬

18、鈴薯上料機(jī)方案的研究與確定 馬鈴薯上料機(jī)運(yùn)輸機(jī)的作用，一是完成對(duì)物料進(jìn)行輸送，將物料運(yùn)輸?shù)椒旨?jí)機(jī)的分級(jí)部位，減少人力勞動(dòng)。二是調(diào)整物料的狀態(tài)，使物料保持良好的位置關(guān)系，而且能夠平穩(wěn)的輸送到分級(jí)部位，而且能夠輔助分級(jí)部件在執(zhí)行分級(jí)時(shí)更加精準(zhǔn)。 能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)輸目的的方式有很多，主要有輸送帶式運(yùn)輸機(jī)、滾桿式運(yùn)輸機(jī)等，方案一，使用傾斜式皮帶輸送，皮帶運(yùn)輸機(jī)主要以摩擦驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)輸物料，帶式運(yùn)輸機(jī)可以將物料在輸送線上長(zhǎng)距離運(yùn)輸，這一類(lèi)運(yùn)輸機(jī)主要適用于顆粒、塊狀等 ，然而馬鈴薯主要是不規(guī)則圓弧狀，在一定的角度上，馬鈴薯會(huì)因?yàn)槟Σ敛蛔愣鴿L動(dòng)，因此不適用于馬鈴薯的運(yùn)輸；方案二，使用若干擋板固定在皮帶上的

19、運(yùn)輸方式，并且由鏈條帶動(dòng)，擋板可以隨鏈條做360°旋轉(zhuǎn)，馬鈴薯可以在兩擋板之間由下而上傳送，這類(lèi)運(yùn)輸機(jī)可以對(duì)馬鈴薯等物品進(jìn)行一定高度的提升，適用于提升距離較高的物品的提升，本次設(shè)計(jì)的分級(jí)機(jī)高度比較低，而且機(jī)身較小，因此，此方案有些不合理；使用滾桿式運(yùn)輸機(jī)，此類(lèi)運(yùn)輸機(jī)是將滾桿固定在鏈條上，滾桿之間有一定的間隙，馬鈴薯在滾桿上可以隨鏈條做360°旋轉(zhuǎn)，通過(guò)滾桿自動(dòng)旋轉(zhuǎn)來(lái)達(dá)到運(yùn)輸?shù)哪康?，而且可以均勻上料，均勻上料可以使馬鈴薯平穩(wěn)的輸送到分級(jí)機(jī)部分；通過(guò)分析與比較，優(yōu)選第三種方案。 3.2上料機(jī)尺寸的設(shè)計(jì) 3.2.1上料機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì)與選材 機(jī)架的材料主要選用冷拔異型鋼管D-1方形鋼管焊接而成，邊

20、長(zhǎng)為45mm，壁厚3.5m。.固定電機(jī)和上料軸承座的材料，是選用熱軋扁鋼焊接在機(jī)架上，厚度為20mm。機(jī)架上連接一個(gè)鋪有緩沖材料的料斗，用來(lái)存放需要進(jìn)行分級(jí)的馬鈴薯。 3.2.2上料機(jī)料斗的設(shè)計(jì)與計(jì)算 料斗分為入料斗和出料斗，入料斗主要對(duì)需要進(jìn)行分級(jí)的馬鈴薯進(jìn)行儲(chǔ)存，然后馬鈴薯通過(guò)輥桿自下而上運(yùn)輸，料斗不宜過(guò)大，太大會(huì)使鏈條承受不住馬鈴薯的壓力。出料斗的設(shè)計(jì)高度要能使馬鈴薯能夠剛好落入分級(jí)機(jī)的分級(jí)輥桿上，因此，設(shè)計(jì)使要調(diào)整好出料斗的角度和高度。 3.2.3上料機(jī)物料計(jì)算 (1)料斗中馬鈴薯質(zhì)量計(jì)算 上料料斗中的物料質(zhì)量，已知料斗的設(shè)計(jì)尺寸長(zhǎng)x寬x高分別為900 x 800 x

21、 315，由此可知料斗的體積為： V = S X h =x 900 x 315 x 800 =1.134 x 108 (mm3) 因?yàn)轳R鈴薯表面不規(guī)則，因此假設(shè)馬鈴薯是直徑為100mm的球體，則單個(gè)馬鈴薯的體積為： V上料機(jī) = π R3 =πx 503 ≈5.24 x 10 5 (mm3 ) 則上料機(jī)能裝馬鈴薯的個(gè)數(shù)為 T = = ≈220（個(gè)） 假設(shè)該以最重的馬鈴薯質(zhì)量500g來(lái)計(jì)算，則該料斗單次能夠裝的質(zhì)量M 料斗= T x m =500x220=110kg (2)平鋪于上料機(jī)斜面上的馬鈴薯質(zhì)量 根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸，輥桿長(zhǎng)度為800mm，斜面有

22、效長(zhǎng)度約為1700mm, 則斜面的有效面積:S總 = 800 X 1700 =1.36X106 mm2 單個(gè)馬鈴薯投影于斜面的面積S 馬鈴薯 =πR2 =πx 502≈7854mm2 平鋪于斜面的馬鈴薯個(gè)數(shù)約為 T2= = ≈174（個(gè)） 平鋪于輥桿斜面上馬鈴薯的質(zhì)量M斜面= 174 x 500 =87kg 因此，整個(gè)上料機(jī)上馬鈴薯的總質(zhì)量為; M總= M斜面 + M料斗 = 87 + 110 = 197kg 物料作用于斜面上的力為（取g=10N/kg），M總?cè)?00kg, 3.3上料機(jī)傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 3.3.1上料電機(jī)的選

23、擇 由以上估算可知傳送鏈條的有效拉力約F=2000N ，,鏈輪的半徑R=116.5mm,工作機(jī)空載啟動(dòng)，載荷變化較大，馬鈴薯上料機(jī)運(yùn)行速度一般取0到0.5m/s,單向運(yùn)轉(zhuǎn)使用期限十年，每年工作時(shí)間為兩到三個(gè)月[7]。按照目前電機(jī)的容量以及工作要求，選用Y型三相異步電動(dòng)機(jī)。 根據(jù)電動(dòng)機(jī)功率P的計(jì)算公式[10]： 式中，P-------電動(dòng)機(jī)功率，單位KW F--------作用力，單位N ------機(jī)械傳動(dòng)效率, V------運(yùn)動(dòng)速度，單位m/s 由電動(dòng)機(jī)至運(yùn)輸軸的傳動(dòng)總效率為： 式中傳動(dòng)效率查效率表得： η1——聯(lián)軸器傳動(dòng)效率

24、0.99 η2——渦輪蝸桿傳動(dòng)效率約為0.6 η3——軸承傳動(dòng)效率0.98 η總= 0.99×0.6×0.98 ≈0.57 P= =≈0.702Kw 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定： ≈12.85r/min 渦輪蝸桿的傳動(dòng)比范圍為（5～80） n=i x n=12.85×（5--80）=（64.25--1028）r/min 這個(gè)范圍里，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得[12]，同步轉(zhuǎn)速有750 r/min還有1000 r/min，查閱資料Y系列的額定功率為0.75Kw和1.1kw, 根據(jù)實(shí)際情況選擇Y90L－6。電動(dòng)機(jī)型號(hào)參數(shù)如.表2所示， 表

25、2.電動(dòng)機(jī)型號(hào)參數(shù) 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率/kW 滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速/（r/min） 額定轉(zhuǎn)矩/N 最大轉(zhuǎn)矩/N 質(zhì)量/kg Y90L－6 1.1 910 2.0 2.0 25 來(lái)源，《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第三版P1452頁(yè)。 因此，減速器的傳動(dòng)比為70比1。 3.3.2上料機(jī)鏈條鏈輪的選擇 (1) 鏈條鏈輪的選擇與確定 根據(jù)設(shè)計(jì)，爬坡滾筒是直接固定在鏈條的銷(xiāo)軸上，兩根爬坡滾筒之間的中心距離為50mm,上料機(jī)從動(dòng)軸與傳動(dòng)軸中心距離為1500mm,因此選擇中心距為30p(1515.76),鏈

26、號(hào)為32A的單排鏈條作為傳動(dòng)鏈。鏈輪選用17齒，孔徑為45的單排鏈輪（32A-13）。鏈號(hào)為32A的單排鏈條規(guī)格和主要參數(shù)如表3所示， 表3.滾子鏈規(guī)格和主要參數(shù) ISO鏈號(hào) 節(jié)距p 滾子直徑d1 max 銷(xiāo)軸直徑d2 max 排距Pt 單排鏈的質(zhì)量kg/m 32A 50.8 28.58 14.29 58.55 10.1 來(lái)源，《機(jī)械設(shè)計(jì)》第九版P168頁(yè)。 （2）作用于鏈條上的力 受力分析如圖3： 圖3鏈條受力分析 根據(jù)設(shè)計(jì)，的值為30°，因此：

27、 F1=2000×cos30° F2=2000×sin30° F1≈1732N F2=1000N 查表得鋼與鋼之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ為0.25 = 1732x0.25=433N 對(duì)物料的計(jì)算得到作用在鏈條上的總的拉力為1433N，上料機(jī)有兩條鏈。單條鏈條所受的力約為720N。因?yàn)樯狭蠙C(jī)有上料的過(guò)程，鏈條的載荷在上料過(guò)程中會(huì)有很大變化。鏈條的選擇要大于720N的承載能力，來(lái)提高安全系數(shù)。 （3）動(dòng)力輸出鏈輪Z1和從動(dòng)鏈輪Z2齒數(shù)和傳動(dòng)比i 電機(jī)的傳動(dòng)功率P為1.1kW，主動(dòng)鏈輪的轉(zhuǎn)速為 12.85r/min

28、，取整數(shù)13r/min，從動(dòng)鏈輪的轉(zhuǎn)速為12.85r/min，取整數(shù)為13r/min，假設(shè)主動(dòng)輪機(jī)械特性運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，而且從動(dòng)輪機(jī)械特性運(yùn)轉(zhuǎn)也平穩(wěn)，上料機(jī)的傳動(dòng)類(lèi)型為傾斜式傳動(dòng)。根據(jù)生產(chǎn)要求，動(dòng)力輸出鏈輪的傳動(dòng)功率為 P=1.1kW，動(dòng)力輸出鏈輪齒數(shù)Z1為13，從動(dòng)鏈輪齒數(shù)Z2為13，傳動(dòng)比i12計(jì)算： 單排鏈計(jì)算功率Pca計(jì)算： xP= 1x1x1.47x0.75=1.04Kw 其中： KP——復(fù)排鏈排數(shù)系數(shù)，查得 1； KA——工況系數(shù)，查得 1； KP——主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)，經(jīng)查取得 1.47。 （4）鏈節(jié)數(shù)和中心距的計(jì)算 先選中心距a0為(30-50)p，本設(shè)計(jì)的鏈條有支

29、撐板，以最大中心距來(lái)計(jì)算，鏈節(jié)數(shù)Lp0的計(jì)算如下式： 最大中心距的計(jì)算 amax=f1 p [ 2LP- (z1+z2)] = 0.24578x 50.8 x [ 2 x 173 – 26 ] =3995mm 理論中心距a計(jì)算 ≈ 2190.25mm （5）鏈速的計(jì)算 （6）圓周力和作用于軸上的拉力計(jì)算 有效圓周力F計(jì)算 （9）作用在軸上的壓軸力Fp計(jì)算 Fp≈KFP Fe Fp=3750x1.15=4312N Fe------有效圓周力，N KFP------壓力軸系數(shù) 3.4上料機(jī)爬坡輥桿的尺寸 爬坡滾桿整體直徑為3

30、0mm, 選用外徑為16mm壁厚為3.2mm的普通鋼管，外面再包上7mm厚的軟膠皮，用來(lái)增加馬鈴薯與輥桿之間的摩擦，輥桿總長(zhǎng)度為800mm，兩根輥桿中心距為50mm，因此，兩桿間隙為20mm，共72根。爬坡滾筒直接固定在鏈條上，隨著鏈條做360°旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)馬鈴薯自下而上運(yùn)動(dòng)。 3.5上料機(jī)平鋪刷的設(shè)計(jì) 平鋪刷安放在上料機(jī)的中間位置，毛刷與輥桿之間的距離為150mm,安放距離由馬鈴薯的直徑來(lái)確定，它的作用是將運(yùn)輸輥桿上堆疊在一起的馬鈴薯分開(kāi)，保證馬鈴薯單層、平穩(wěn)的輸送到分級(jí)處理機(jī)的輥桿上。 3.6上料機(jī)動(dòng)力軸設(shè)計(jì)和計(jì)算 3.6.1按軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件 式中 τ-

31、---扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，單位Mp, d---------計(jì)算截面軸的直徑，單位mm P---------扭轉(zhuǎn)傳遞功率,單位Kw, n--------軸的轉(zhuǎn)速，單位r/min。 公式中：A0是由軸的材料和承載情況確定的常數(shù)，見(jiàn)下表。應(yīng)用此式求出的d值，一般作為傳遞轉(zhuǎn)矩軸段的最小直徑。軸的常用材料的[τ]值和A0值如表4所示， 表3 軸的常用材料的[τ]值和A0值 軸的材料 Q235A Q275 45號(hào)鋼 40C []/MPa 15～25 20～35 25～45 35～55 A0 149～126 135～112

32、 126～103 112～97 來(lái)源，《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第三版P794頁(yè)。 當(dāng)取較大值時(shí)，A0取較小值：彎矩較小或只受扭矩作用、載荷較平穩(wěn)軸只做單項(xiàng)旋轉(zhuǎn)；反之取較大值時(shí)，A0取較小值。因此，A0取較小值103。 代入公式計(jì)算軸的最小直徑： ≈39.95mm 3.6.2軸的材料選擇 現(xiàn)在大多數(shù)軸的材料主要是碳剛和合金剛。主要是因?yàn)樘紕偙群辖饎們r(jià)格更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，而且對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理和化學(xué)熱處理的方法提高軸的抗疲勞強(qiáng)度和耐磨性，所以本設(shè)計(jì)采用45號(hào)剛作為軸的材料。調(diào)制處理，而且45號(hào)鋼應(yīng)用最廣泛。 3.6.3 軸的設(shè)計(jì) 軸的扭矩圖如圖4所示， 圖4

33、 軸的扭矩圖 3.6.4軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核： 根據(jù)公式： = =251327mm4 .mm 公式中： T——為轉(zhuǎn)矩，單位N.mm； L——為受轉(zhuǎn)矩作用的長(zhǎng)度； G——為材料的切變模量，查表得8.1 x 104 MPa d——為軸徑40mm； 軸的扭轉(zhuǎn)剛度條件： ≤[] ° 因?yàn)橐话愕膫鲃?dòng)軸=0.5~1（°）/m; 因此計(jì)算出軸是安全的。 此軸的彎矩圖如圖5所示， 圖5軸的彎矩圖 3.6.5軸的強(qiáng)度校核 垂直面的支承反力: Fy1 =Fy2 =100N 水平面上的支承反力： Fx1=Fx2=ft1=ft2= =1875N 由以上計(jì)算可知道垂直面的

34、彎矩： My1=My2=Fy1 x My1 = My2 =100 x 0.75 = 75 N.m 水平面的彎矩： Fy1=Fy2=Fy1 x My1 = My2 =1875 N.m 合成彎矩為： M合= =1876.5N.m 計(jì)算危險(xiǎn)截面處的直徑： 軸的材料是45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理查，因此 所以，上料機(jī)的動(dòng)力軸的中段直徑可以取50mm。 第四章 馬鈴薯分級(jí)機(jī)輸送部分設(shè)計(jì) 4.1輸送方式的選擇 輸送機(jī)主要是用來(lái)運(yùn)輸已經(jīng)進(jìn)行分級(jí)好的馬鈴薯，因此運(yùn)輸機(jī)的總體耗能不是很大；它要將從分級(jí)機(jī)上滾落的馬鈴薯輸送出來(lái)，要求輸送機(jī)要耐磨耐用，而且伸長(zhǎng)率不能太高，還要保證馬鈴薯滾落

35、到輸送機(jī)上時(shí)損傷最小，因此優(yōu)先選擇皮帶式輸送機(jī)。帶式輸送機(jī)有很多優(yōu)點(diǎn)：輸送能力強(qiáng)，運(yùn)輸距離遠(yuǎn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且運(yùn)行平穩(wěn)，適用于傾斜和水平運(yùn)輸，運(yùn)輸動(dòng)力消耗低。 4.2輸送機(jī)的工作原理 皮帶運(yùn)輸機(jī)主要是依靠摩擦來(lái)驅(qū)動(dòng)，并且可以對(duì)物料進(jìn)行連續(xù)不斷的運(yùn)輸，它主要由機(jī)架、電機(jī)、皮帶、滾筒、托輥和張緊裝置等組成。此次設(shè)計(jì)的運(yùn)輸機(jī)主要是將從分級(jí)機(jī)分級(jí)輥桿上滾落的馬鈴薯輸送出來(lái)。它將皮帶連接在機(jī)器兩點(diǎn)多的滾筒上，一個(gè)是傳動(dòng)滾筒，與電機(jī)相連，另一個(gè)是從動(dòng)滾筒，它可以改變輸送的方向，又稱(chēng)改向滾筒。 4.3輸送機(jī)整體設(shè)計(jì) 此次設(shè)計(jì)要保證馬鈴薯能夠落到動(dòng)力輸送帶上，而且高度不宜過(guò)高，皮帶機(jī)寬度應(yīng)該按照馬鈴薯分

36、級(jí)機(jī)的出料口尺寸來(lái)設(shè)計(jì)。根據(jù)馬鈴薯分級(jí)機(jī)的需要，基本設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)為皮帶寬0.3m,長(zhǎng)1.75m,高0.7m, 運(yùn)輸速度為0.3m/s,滾筒直徑為60mm，基本設(shè)計(jì)形狀和大致尺寸如圖6所示， 圖6皮帶運(yùn)輸機(jī)及基本尺寸 4.4輸送機(jī)傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 4.4.1輸送機(jī)動(dòng)力軸連接方式的確定 設(shè)計(jì)的運(yùn)輸機(jī)主要有三條動(dòng)力輸送帶，用來(lái)對(duì)分級(jí)機(jī)上分好的三級(jí)馬鈴薯進(jìn)行運(yùn)輸。為了達(dá)到運(yùn)輸目的，有以下方案：（一）、使用三個(gè)電機(jī)，將它們分別安裝在皮帶機(jī)的三根動(dòng)力軸上，三個(gè)電機(jī)可以對(duì)三根皮帶進(jìn)行輸送動(dòng)力，從而達(dá)到運(yùn)輸目的，優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)對(duì)馬鈴薯不同步傳送，缺點(diǎn)是使用三個(gè)

37、電機(jī)會(huì)造成能源浪費(fèi)；（二）使用一根動(dòng)力軸將三條皮帶連接在一起，使用一個(gè)電機(jī)對(duì)三條皮帶進(jìn)行同步傳動(dòng)，由圖可知軸總長(zhǎng)要超過(guò)1.3米，而且要連接在三條運(yùn)輸帶上，設(shè)計(jì)不合理；（三）使用兩個(gè)聯(lián)軸器將三根軸連接起來(lái)，這樣既可以使三條運(yùn)輸帶同步運(yùn)動(dòng)，而且只需要用一個(gè)電機(jī)。 4.4.2輸送機(jī)載物質(zhì)量計(jì)算 單條輸送帶的有效面積S S輸送帶=LxB =1.75x0.3=0.525m2 =525000mm2 (L---有效輸送長(zhǎng)度；B------輸送帶寬度) 假設(shè)輸送時(shí)馬鈴薯鋪滿(mǎn)輸送帶，以最大的馬鈴薯來(lái)計(jì)算，單次可以運(yùn)輸馬鈴薯的數(shù)量為T(mén); 單個(gè)馬鈴薯投影于輸送帶的面積S 馬鈴薯 =πR2 =πx

38、502≈7854mm2 T= T= ≈67（個(gè)） 單條輸送帶上馬鈴薯的質(zhì)量為： M=67x0.5=33.5kg 重力G=33.5x10=335N 則三條輸送帶上馬鈴薯的總質(zhì)量為M總=33.5x3=100.5Kg 作用于輸送帶上的總壓力F總=100.5x9.8≈985N 4.3.2輸送機(jī)電動(dòng)機(jī)的選擇 P==≈0.53kw 根據(jù)實(shí)際情況選擇Y90S－6 表4.電動(dòng)機(jī)型號(hào)參數(shù) 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率/kW 滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速/（r/min） 額定轉(zhuǎn)矩/N 最大轉(zhuǎn)矩/N 質(zhì)量/kg Y90S－6 0.75 910

39、 2.0 2.0 23 來(lái)源，《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第三版P1452頁(yè)。 滾筒轉(zhuǎn)速n==≈95.49r/min 4.4.3輸送機(jī)動(dòng)力軸的設(shè)計(jì) （1）軸的初步估算 式中 τ----扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，單位Mp, d---------計(jì)算截面軸的直徑，單位mm P---------扭轉(zhuǎn)傳遞功率,單位Kw, n--------軸的轉(zhuǎn)速，單位r/min。 公式中：A0是由軸的材料和承載情況確定的常數(shù)，見(jiàn)下表。應(yīng)用此式求出的d值，一般作為傳遞轉(zhuǎn)矩軸段的最小直徑。 當(dāng)取較大值時(shí)，A0取較小值：彎矩較小或只受扭矩作用

40、、載荷較平穩(wěn)軸只做單項(xiàng)旋轉(zhuǎn)；反之取較大值時(shí)，A0取較小值。因此，A0取較小值103。 代入公式計(jì)算軸的最小直徑： ≈19.47mm. (2)軸的材料： 軸的材料主要是碳剛和合金剛。由于碳剛比合金剛價(jià)格便宜，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，所以本設(shè)計(jì)采用45號(hào)剛作為軸的材料。 （4）軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核： 根據(jù)公式： = =15707mm4 .mm 此公式中： T——為轉(zhuǎn)矩，單位N.mm； L——為受轉(zhuǎn)矩作用的長(zhǎng)度； G——為材料的切變模量，查表得 8.1 x 104 MPa； d——為軸徑20mm；

41、軸的扭轉(zhuǎn)剛度條件： ≤[] ° 因?yàn)橐话愕膫鲃?dòng)軸=0.5~1°/m; =0.037≤[]，因此計(jì)算出軸是安全的。 （5）軸的強(qiáng)度校核 垂直面的支承反力: Fy1 =Fy2 =335N 水平面上的支承反力： Fx1=Fx2=ft1=ft2= 985N 由以上計(jì)算可知道垂直面的彎矩： My1=My2=Fy1 x My1 = My2 =0.75 x 335 = 108.8 N.m 水平面的彎矩： Fy1=Fy2=Fy1 x My1 = My2 =320.125 N.m 合成彎矩為： M合=≈338N.m （6）計(jì)算危險(xiǎn)截面處的直徑 因此中段的直徑可以取

42、30mm。 4.5聯(lián)軸器的計(jì)算和選擇 聯(lián)軸器的作用是用來(lái)連接軸與軸，并且傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，很多時(shí)候聯(lián)軸器也可以用來(lái)做安全裝置使用[15]。本設(shè)計(jì)主要選用凸緣聯(lián)軸器，因?yàn)樗鼧?gòu)造簡(jiǎn)單、制造成本較低，而且還可以傳遞很大的轉(zhuǎn)矩，在傳遞較大轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速較低時(shí)可以?xún)?yōu)先選用。 計(jì)算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩Tca,按以下公式計(jì)算： Tca=KAT 公式中：T------公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩，單位N.m; KA------工作情況系數(shù),查表得1.5。 T=9.55 x 106 =9.55 x 106 x=7870 N.mm Tca=7870 x 1.5=11805 N.mm 按照Tca≤[T],查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選用聯(lián)

43、軸器型號(hào)為GYH1凸緣聯(lián)軸器。所選聯(lián)軸器型號(hào)及其參數(shù)見(jiàn)表5。 表5.聯(lián)軸器型號(hào)參數(shù)表 型號(hào) 公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩 Tn/N.m 許用轉(zhuǎn)矩 [n]/r.min 軸孔直徑 d 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 I/kg.m2 GYH1 25 12000 19 0.0008 來(lái)源，《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第三版P820頁(yè)。 4.6托輥的選用 在皮帶輸送機(jī)中，托輥主要是用來(lái)支撐輸送帶上的物料，減小皮帶因?yàn)槲锪献饔枚冃蔚某潭?，保證輸送帶能夠平穩(wěn)運(yùn)行，使皮帶輸送機(jī)能夠穩(wěn)定、合理的對(duì)物料進(jìn)行輸送。托輥在輸送機(jī)上的間距布置應(yīng)該遵循的原則：輸送帶在托輥上所產(chǎn)生的撓度要盡可能小，輸送帶在托輥上所產(chǎn)生的撓度值不超過(guò)兩

44、根托輥間距的百分之二點(diǎn)五，一般間距為三百毫米到六百毫米。 查閱《運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，因?yàn)檩斔蛶У膶挾葹?00mm選取托輥的直徑為60mm,長(zhǎng)為300mm,間距為500mm.型號(hào)為φ60*300，材質(zhì)是鐵。 4.7輸送帶的選用 由馬鈴薯分級(jí)機(jī)出料口的大小，確定輸送帶的寬度為300mm，輸送帶在輸送機(jī)中用來(lái)做承載部件，有事輸送牽引部件，因此，它必須具有較高的承載能力，還要有極高的抗拉強(qiáng)度。輸送帶的寬度為300mm，選用PVC綠色輸送帶進(jìn)行輸送。 對(duì)單條輸送帶長(zhǎng)度L進(jìn)行計(jì)算：因?yàn)閹捷斔蜋C(jī)總長(zhǎng)L1為1500mm,滾筒直徑選用60mm,因此，L=2 x L1 +60π≈3190mm。 選用P

45、VC皮帶，它是目前物流行業(yè)使用的高強(qiáng)度帶，它的彈性好，可以用來(lái)較小馬鈴薯滾落到輸送帶時(shí)的緩沖，而且使用壽命長(zhǎng)，伸長(zhǎng)率很低，很適用于分級(jí)機(jī)中馬鈴薯的輸送。 第五章 總結(jié) 5.1滾桿式馬鈴薯分級(jí)機(jī)的結(jié)論與展望 本設(shè)計(jì)主要是根據(jù)國(guó)內(nèi)外的馬鈴薯分級(jí)機(jī)的研究現(xiàn)狀和實(shí)際應(yīng)用，在了解國(guó)內(nèi)現(xiàn)有市場(chǎng)上的分級(jí)機(jī)械和我國(guó)的國(guó)情的前提下，對(duì)馬鈴薯分級(jí)機(jī)從上料、分級(jí)、收料的整機(jī)進(jìn)行改進(jìn)和設(shè)計(jì)。主要結(jié)論如下： （1）對(duì)于傳統(tǒng)馬鈴薯的分級(jí)方法，大都采用按大小分級(jí)且一般都以機(jī)械式進(jìn)行對(duì)馬鈴薯大小的鑒別，篩選。主要是由于馬鈴薯形狀不規(guī)則，大小不一的原因。質(zhì)量太輕，用稱(chēng)量式的分級(jí)方法精度不易保證。用光電式的鑒別方法成本

46、高，對(duì)于光電設(shè)備硬件要求很高。目前光電式鑒別的方法多用于荔枝這樣易損傷的水果分級(jí)。 （2）使用固定間隙式的分級(jí)機(jī)械，分級(jí)過(guò)程必須對(duì)馬鈴薯進(jìn)行多次轉(zhuǎn)移，才能實(shí)現(xiàn)分級(jí)過(guò)程。對(duì)于像馬鈴薯這樣易損的作物，在這一過(guò)程中勢(shì)必會(huì)造成一定的損傷。分級(jí)時(shí)減少對(duì)馬鈴薯的轉(zhuǎn)移次數(shù)，是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。本設(shè)計(jì)在同一平面內(nèi)，實(shí)現(xiàn)分級(jí)間隙的動(dòng)態(tài)變化，很好的解決這個(gè)問(wèn)題。 （3）設(shè)計(jì)中注意到實(shí)際勞動(dòng)者的需求，將人性化的理念考慮其中，減少勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度。 （4）面對(duì)小型農(nóng)戶(hù)這樣的市場(chǎng)主體，馬鈴薯分級(jí)機(jī)械體積小、操作簡(jiǎn)單、分級(jí)較為合理、能實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。這樣的設(shè)計(jì)將有很好的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 本設(shè)計(jì)存在的不足： （2）上料

47、部分采用爬坡輥桿對(duì)馬鈴薯進(jìn)行傾斜的運(yùn)輸方式，輥桿是與鏈條直接焊接在一起，這樣的連接方式有些缺陷； （3）出料的部分設(shè)計(jì)有一定缺陷，物料與輸送帶有撞擊，有發(fā)生撞擊損傷的隱患。 （4）這次設(shè)計(jì)是我第一次進(jìn)行比較正式的設(shè)計(jì)，包括從計(jì)算機(jī)械的尺寸、甚至對(duì)從來(lái)沒(méi)有接觸過(guò)的零部件的設(shè)計(jì)，這些對(duì)我來(lái)說(shuō)是有很大的挑戰(zhàn)，因此，肯定存在很多的不足和缺陷，還需要根據(jù)更合理的方法來(lái)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。 參考文獻(xiàn) [1] 唐瑤；陳杭；趙艷妮；劉廷輝---《現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技》《甘孜州馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)策》-2016 [2] 汪孝宗-中國(guó)經(jīng)濟(jì)周刊 -《土豆,21世紀(jì)

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