層疊式紅棗分級機的設計【說明書+CAD】

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12 屆畢業(yè)設計 層疊式紅棗分級機的設計 設計說明書 學生姓名 張 家 華 學 號 8031208215 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 班 級 12-2 指導教師 張 宏 日 期 2012.5 塔里木大學教務處制 層疊式紅棗分級機的設計 張家華 張宏 （塔里木大學機械電氣化工程學院， 阿拉爾 843300） 摘要 紅棗的加工機械有紅棗清洗機，紅棗風干機，紅棗分級機等等。 國內(nèi)的紅棗分級機的分選水平還是比較高的。國內(nèi)在分選的過程中，通過不斷的摸索和實踐在紅棗的分選上也有一些新的想法和創(chuàng)新，對于實現(xiàn)紅棗更優(yōu)質(zhì)的分級提供了可靠的保證。課題主要任務是實現(xiàn)機械分選代替手工分選，告別手工式作坊，降低勞動強度，提高分選效率，節(jié)約成本，改善加工環(huán)境，提高分級質(zhì)量，確保分級的精度。保證紅棗品質(zhì)。為實現(xiàn)以上任務就要要求必須要達到規(guī)定的技術要求，所設計的機構能夠很好的運行和完成規(guī)定運動。從而最終將紅棗按大小的不同進行等級劃分。 關鍵詞 紅棗分選；輸送系統(tǒng)；支撐翻轉機構 中圖分類號：TH162 文獻標識碼: A Cascading red dates grade machine design Zhang 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 中國是紅棗的原產(chǎn)國，也是世界上最大的棗生產(chǎn)國，占世界棗產(chǎn)量的95%以上，且每年均以10%的速度遞增。的地理位置，特別是南疆的地理位置，氣候干燥，降雨量少，晝夜溫差大，光照時間長，熱量資源非常豐富，這些特殊的氣候環(huán)境都造就了紅棗的勝產(chǎn)。 但近年來，隨著農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展和人民生活水平的提高，國內(nèi)外紅棗的加工品種越來越多，人們對紅棗的品質(zhì)也有了更高的要求。但紅棗的加工工業(yè)卻沒跟上時代的步伐，紅棗的很多加工環(huán)節(jié)還是傳統(tǒng)的手工作業(yè)。其重要原因是我國紅棗采后處理加工技術和加工設備落后，而紅棗分級加工和分選是采后處理加工技術中的重要環(huán)節(jié)，這一方面制約了紅棗產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，同時也阻礙了紅棗產(chǎn)品檔次的提高。為了提高紅棗的加工質(zhì)量和出品等級，需要對紅棗進行嚴格的質(zhì)量分級和大小的分級。目前，我國具備先進紅棗分選設備的企業(yè)很少，因此市場上銷售的紅棗大多數(shù)依靠機械配合人工的方式實現(xiàn)分選。人工分選的主要缺點是：勞動量大、生產(chǎn)率低而且分選精度不穩(wěn)定；紅棗分選難以實現(xiàn)快速、準確和無損壞制約了紅棗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此實行紅棗智能分選機機械化作業(yè)是紅棗發(fā)展的一種必然趨勢。利用智能機械化作業(yè)來分選紅棗大大提高了紅棗產(chǎn)品的質(zhì)量、降低了人工分選作業(yè)的勞動強度和提高了生產(chǎn)率分選精度。 1紅棗分選機的主要組成及工作原理 該分選機主要由紅棗輸送機構、分選機械系統(tǒng)、稱重模塊組成。分選紅棗的重量范圍10g-50g，橫徑大約范圍為30mm-50mm，紅棗輸送速度為0.38m/s。分選機的結構如圖1-1所示： 圖1-1 紅棗分選機的工作原理圖 1、入料斗 2、鏈條 3、軸承座 4、鏈輪 5、 彈性擋圈 6、 減速器 7 、帶輪 8、 電動機 9、 緊固螺栓 10、紅棗收集箱 紅棗的支承滾子和紅棗的分選杠桿都安裝在循環(huán)輸送鏈上，并隨輸送鏈一起向前運動。輸送鏈的鏈節(jié)距為31.75mm，相鄰滾子之間的間距為兩個鏈節(jié)距，即為63.5 mm。滾子呈雙錐凹形，紅棗支承在兩個相鄰滾子之間，分選杠桿則正好處于紅棗的的正下方。當滾子在摩擦帶上滾動時，紅棗就一面在滾子上翻轉滾動，一面隨滾子和輸送鏈一起向前輸送。層疊式紅棗分級機總共分為三級，每一級的分級桿之間的間距不同。根據(jù)紅棗一般的大小情況確定紅棗分級杠桿的間距。第一級分級杠桿間距為30mm，第二級分級杠桿間距為40mm，第三級分級杠桿間距為50mm。通過電機帶動鏈輪，鏈條傳動實現(xiàn)紅棗大小分選。前面的分級杠桿間距小，最后的分級杠桿間距大。機器在運轉過程中采用鏈傳動，每一級都有相應的一條傳送鏈，在兩級相接處有兩個鏈輪，內(nèi)側的鏈輪與下一級的內(nèi)側鏈輪相連。保證整個機器的側面在一個平面。紅棗分級落入相應的紅棗收集箱內(nèi)。 2 紅棗分選機機械系統(tǒng)的設計 紅棗分選機機械系統(tǒng)主要由機體框架、傳動系統(tǒng)、水果輸送翻轉機構、分級卸料裝置和稱重臺等組成。主要作用是為整個分選系統(tǒng)提供支承和安裝基礎，并完成水果的上料、輸送、翻轉、重量檢測和分級卸料過程。 2.1 機體框架的設計及其上的組件布置 機體框架為分選機的所有其他部件提供安裝和支承基礎。分選系統(tǒng)的主要尺寸為2400mm×300 mm×1000 mm。沿著輸送鏈輸送方向，自從動鏈輪一側開始，在輸送鏈上依次布置 圖2-1紅棗分選機布置示意圖 2.2 傳動系統(tǒng)的設計 傳動系統(tǒng)主要由電動機、減速器、鏈輪和一條封閉的循環(huán)輸送鏈組成。循環(huán)輸送鏈布置在與地面垂直的平面內(nèi)，在輸送鏈緊邊的下面設置有支承導板，以保持輸送鏈緊邊處于水平狀態(tài)，從而為紅棗的、輸送、圖像采集、重量大小檢測以及分級卸料提供一個包括圖像采集區(qū)、重量大小檢測區(qū)和分級卸料區(qū)三部分的水平工作表面。傳動系統(tǒng)主要采用三級傳動：電動機驅(qū)動減速器輸入軸為第一級，減速器輸入、輸出軸之間為第二級，減速器輸出軸驅(qū)動輸送鏈主動輪為第三級。第一級采用聯(lián)軸器傳動；第二級就采用標準的圓柱齒輪傳動；第三級由于轉速較低（減速器輸出軸轉速約為60 r/min）采用鏈傳動。 3 紅棗質(zhì)量的理論計算 由于所設計的稱臺長度能同時支承兩個滾子，而兩個滾子上面正好容納一個紅棗，滾子、紅棗、滾子軸及滾子軸支架等會產(chǎn)生一個相對于o點的轉矩所以，稱重傳感器所稱的總重量應為一個紅棗和兩個滾子及附件（滾子軸及滾子軸支架等）相對于鏈條的轉矩在稱重傳感器上的等效重量與稱臺的重量之和。 4 其它零部件的設計 4.1分選機支架的設計 4.1.1設計 考慮到軸的安裝，故機體壁的一邊從和軸中心上下分成兩半，軸裝上以后，用一個端蓋通過螺栓連接再連接到一起。為減少機體的重量，故只在與軸配合的地方，增加厚度，其他的地方用薄壁板進行加工。支架安裝在分選機右側，滾子處于懸起狀態(tài)。支架尺寸為：2800 mm×100mm×1000mm。 4.1.2選擇 為防止生銹，故整個機體均采用通用的不銹鋼型號SUS304進行制造，這樣也能保證機體有足夠的強度和硬度。 4.2輸送帶的設計 由于用于紅棗的輸送，則輸送帶類型選用平帶輸送。 為了后面分選機構的精確分選，前面的輸送裝置必須將紅棗在輸送帶上的分布面積擴大，所以帶寬應選擇較大帶寬，即平帶設計尺寸為：4000mm×1000mm。帶輪直徑為640mm。支架設計尺寸為：2000mm×1200mm×1500mm。 帶結構選棉帆布普通輸送帶，輸送帶型號為CC-56，規(guī)格及技術參數(shù)見表4-1： 表4-1 織物輸送帶的規(guī)格及技術參數(shù) 輸送帶型號 扯斷強度 （N/mm） 每層質(zhì)量 （kg/） 每層厚度 mm 伸長率 （定負荷） （%） 帶寬范圍 mm 層數(shù)范圍 棉帆布 CC-56 56 1.5 1.36 1.5~2 1000 3 平帶輸送的結構示意圖如圖4-1 圖4-1 平帶輸送結構示意圖 5 總結 了解國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，參考大量文獻及輔導老師幫助的基礎上，設計出了紅棗智能分選機機械部分的內(nèi)容。主要結論如下： （1）根據(jù)紅棗外形的各方面因素，制定出了分選機機械系統(tǒng)的整體設計方案，并根據(jù)方案制作完成了紅棗智能分選機的機械系統(tǒng)。通過理論計算表明，機械系統(tǒng)運行正常，滿足預期設計要求。 （2）設計制作了紅棗分選過程中的輸送裝置，輸送裝置采用鏈傳動帶動紅棗支撐滾子的傳動。 （3）設計了紅棗分選過程中分選執(zhí)行系統(tǒng)。分選執(zhí)行機構采用層疊式分選，能夠?qū)崿F(xiàn)紅棗能夠快速準確的被收集，并且要有良好的機械特性。 （4）設計了紅棗的分選過程中從卸料到分選機構的輸送裝置。 參考文獻 [1] 袁巧霞，吳東升，劉清生. 白果分級的探討，糧食加工與視頻機械，2001.(6):39-40. 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[20] 吳宗澤.《機械設計使用手冊》.北京:化學工業(yè)出版社, 1998.7. 前 言 紅棗的分選是紅棗的進入流通領域的一個重要環(huán)節(jié)，直接關系到紅棗的生產(chǎn)的效益。 在市場經(jīng)濟高度發(fā)達的今天，異地銷售、大宗農(nóng)產(chǎn)品交易和農(nóng)產(chǎn)品國際貿(mào)易等均離不開標 準化。而紅棗的分選就是實現(xiàn)紅棗的商品標準化的最基礎的一步。我國是紅棗的生產(chǎn)大國， 但絕大部分紅棗的來源于農(nóng)村集體和個體種植戶，其品質(zhì)差別很大，加上采摘及運輸過程 中不同程度的損傷等影響，給紅棗的分選工作帶來一定的困難。尤其是在出口的紅棗的當 中，由于大部分沒有經(jīng)過嚴格的分級處理，致使出口價格偏低，每年的經(jīng)濟損失上億美元。 目前我國的紅棗的分選工作多由人工完成，缺點是勞動強度大，生產(chǎn)率低且分選精度不穩(wěn) 定。采用微機控制的機電一體化設備來代替人工作業(yè),可以實現(xiàn)紅棗的分選的自動化，有效 地提高分選效率和分選精度。因此，研究開發(fā)紅棗的采后的自動化處理設備，對紅棗的進 行分級篩選然后銷售或加工,是我國目前農(nóng)業(yè)機械化研究的重要課題。本論文的研究主要以 機械設計基礎、建立在電腦同步系統(tǒng)控制的基礎之上，主要研究和設計了主要研究和設計 了紅棗智能分選機的機械系統(tǒng)。具體研究內(nèi)容如下： 1.設計制作了紅棗分選過程中的輸送裝置，輸送裝置采用鏈傳動帶動紅棗支撐滾子的 傳動。 2.設計了紅棗分選過程中分選執(zhí)行系統(tǒng)。分選執(zhí)行機構采用杠桿式撬動分選，能夠?qū)?現(xiàn)紅棗能夠快速準確的被收集，并且要有良好的機械特性。 3.設計了紅棗的分選過程中從卸料到分選機構的輸送裝置。 層疊式紅棗分級機的設計 目 錄 1.緒論 ...............................................................................................................1 1.1 選題的意義和目的 ....................................................................................................................1 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ........................................................................................................................1 1.3 存在問題 ....................................................................................................................................1 1.4 主要研究內(nèi)容 ............................................................................................................................2 1.5 可行性分析 ................................................................................................................................2 2.紅棗分選機的主要組成及工作原理 ................................................................2 3 紅棗分選機機械系統(tǒng)的設計 ............................................................................3 3.1 機體框架的設計及其上的組件布置 ........................................................................................3 3.2 傳動系統(tǒng)的設計 ........................................................................................................................3 3.2.1 電動機和減速器的選擇 ...................................................................................................3 3.2.2 輸送鏈的設計 ...................................................................................................................4 3.3 鏈傳動的設計計算 ...................................................................................................................5 4 軸選擇和校核 ..................................................................................................7 4.1 軸承的選擇 ................................................................................................................................7 4.2 軸的剛度校核 ............................................................................................................................7 4.3 軸的強度校核 ............................................................................................................................8 4.3.1 求垂直面的支承反力 .......................................................................................................8 4.3.2 求水平面的支承反力 .......................................................................................................8 4.3.3 F 力在支點產(chǎn)生的反力 ...................................................................................................9 5.紅棗質(zhì)量的理論計算 ......................................................................................9 6 其它零部件 ...................................................................................................10 6.1 分選機支架的設計 ..................................................................................................................10 6.2 輸送帶的設計 ..........................................................................................................................10 6.3 輥子輸送的設計 ......................................................................................................................10 7 總 結 ..............................................................................................................11 致 謝 ...............................................................................................................12 參 考文獻 ..........................................................................................................13 塔里木大學畢業(yè)設計 1 1.緒論 1.1 選題的意義和目的 當前，棗產(chǎn)業(yè)正處于蓬勃發(fā)展。從全球角度來看，中國棗產(chǎn)業(yè)的超強地位進一步得到鞏固。 近年來，我國棗樹面積和產(chǎn)量每年都以 10%以上的速度增長。據(jù)中國農(nóng)業(yè)年鑒統(tǒng)計資料，2003 年 我國棗產(chǎn)量為 171 萬噸，估計 2008 年總產(chǎn)量可達 300 多萬噸，面積約 150 萬公頃，占全世界的 99%左右。正憑借其得天獨厚的自然條件優(yōu)勢打造中國和世界上最大的優(yōu)質(zhì)干棗生產(chǎn)基地，僅 阿克蘇地區(qū)就要在 3~5 年內(nèi)發(fā)展 10 萬公頃棗樹；另外，北方的鮮食棗、貯藏加工和營銷產(chǎn)業(yè)正在 崛起!但是，近年來一些發(fā)達國家進軍我國棗產(chǎn)業(yè)特別是棗加工業(yè)的勢頭正在顯現(xiàn)。 的地理位置，特別是南疆的地理位置，氣候干燥，降雨量少，晝夜溫差大，光照時間長， 熱量資源非常豐富，這些特殊的氣候環(huán)境都造就了紅棗的勝產(chǎn)。紅棗屬于耐旱作物，種植簡單， 收益高又便于管理。近年來，隨著農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展和人民生活水平的提高，國內(nèi)外紅棗的加工品 種越來越多，人們對紅棗的的品質(zhì)也有了更高的要求。但紅棗的加工工業(yè)卻沒跟上時代的步伐， 紅棗的很多加工環(huán)節(jié)還是傳統(tǒng)的手工作業(yè)。其重要原因是我國紅棗采后處理加工技術和加工設備 落后，而紅棗分級加工和分選是采后處理加工技術中的重要環(huán)節(jié)，這一方面制約了紅棗產(chǎn)業(yè)的快 速發(fā)展，同時也阻礙了紅棗產(chǎn)品檔次的提高。為了提高紅棗的加工質(zhì)量和出品等級，需要對紅棗 進行嚴格的質(zhì)量分級和大小的分級。目前，我國具備先進紅棗分選設備的企業(yè)很少，因此市場上 銷售的紅棗大多數(shù)依靠機械配合人工的方式實現(xiàn)分選。人工分選的主要缺點是：勞動量大、生產(chǎn) 率低而且分選精度不穩(wěn)定；紅棗分選難以實現(xiàn)快速、準確和無損壞制約了紅棗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此 實行紅棗智能分選機機械化作業(yè)是紅棗發(fā)展的一種必然趨勢。利用智能機械化作業(yè)來分選紅棗大 大提高了紅棗產(chǎn)品的質(zhì)量、降低了人工分選作業(yè)的勞動強度和提高了生產(chǎn)率分選精度。 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前可用于紅棗類圓形水果分選的方法有篩子分選法、回轉帶分選法、輥軸分選法、滾筒式 分選法等。篩子分選法采用的是振動原理，果品易損壞，因此不宜采用?；剞D帶分選法的工作方 式是將水果置于兩條分離帶之間，若果徑小于兩帶之間的距離，水果便從中落下。由于兩條選果 帶之間的距離沿水果運行方向不斷增大，使不同尺寸的水果落在下方相應的輸送帶上，該方法從 結構上容易實現(xiàn)、簡單、故障少，但分選精度不高。輥軸分選法分選較為準確，但從結構上實現(xiàn) 較為復雜，機器成本較高。滾筒式分選法其分選裝置主要由喂料機構、V 型槽導果板、分選滾筒、 接果盤及傳動系統(tǒng)組成。此分選裝置機構簡單，對水果損傷小、成本較低、分選精度和效率較高， 適用于球形和近似球形物料的分選，在國外應用較廣。為減少果實碰撞, 提高好果率, 有的分級 機是利用浮力、振動和網(wǎng)格相配合的辦法進行分級。這種方法的優(yōu)點是避免了果實間的互相碰撞, 在分級的同時可對果實進行清洗和消毒作業(yè)。 國內(nèi)現(xiàn)狀 對于我國紅棗產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，從全球的角度來看，中國紅棗產(chǎn)業(yè)的超強地位進一步鞏固。近年 來，我國的紅棗面積和產(chǎn)量都在以 10%以上的速度增長。隨著我國紅棗種植面積的擴增和產(chǎn)量的 提高，在國內(nèi)紅棗主要產(chǎn)區(qū)涌現(xiàn)一大批紅棗加工企業(yè)。層疊式紅棗分級機在紅棗的加工系統(tǒng)也有 應用，主要是為了更好的更細致的分選紅棗，分選效果還還以。紅棗分選的目的就是為了實現(xiàn)更 好、均勻的分級。層疊式紅棗分級機能夠?qū)崿F(xiàn)多層的排列，分選流暢，分選大小均勻。從分選的 效果來看，分選的大小沒有太大的問題，主要問題是在喂料時紅棗的質(zhì)量，比如霉爛，漿口等因 素影響紅棗分選品質(zhì)。 國外研究現(xiàn)狀 相比較中國的大面積的種植和加工，外國的種植和生產(chǎn)規(guī)模雖然不大，但是加工技術成熟。 國外紅棗加工技術已經(jīng)能夠進行多項深加工，并且自動化水平較高。國外的紅棗加工技術可以加 工棗酒，棗飲料，棗醋，棗粉等等。紅棗分級機是紅棗加工的第一步，為了保證紅棗后期的加工 比如脫核，烘干，榨汁順利進行，紅棗的分級起著重要的作用。所以國外在紅棗的分級機上的技 術是很先進的 1.3 存在問題 紅棗的加工機械有紅棗清洗機，紅棗風干機，紅棗分級機等等。 國內(nèi)的紅棗分級機的分選水 平還是比較高的。國內(nèi)在分選的過程中，通過不斷的摸索和實踐在紅棗的分選上也有一些新的想 法和創(chuàng)新，對于實現(xiàn)紅棗更優(yōu)質(zhì)的分級提供了可靠的保證。 塔里木大學畢業(yè)設計 2 1.4 主要研究內(nèi)容 針對目前紅棗的分選機械研究方面存在的問題，本設計主要研究設計了紅棗的智能分選機機 械部分的設計，在電腦同步控制系統(tǒng)的基礎之上通過對紅棗的重量的綜合檢測和分析，從而達到 對紅棗大小的分選。設計內(nèi)容主要包括紅棗輸送機構、分選部分機械系統(tǒng)、稱重模塊的設計及研 制。具體研究內(nèi)容如下：1）紅棗智能分選機機械系統(tǒng)的設計。主要包括紅棗的輸送翻轉機構、分 級卸料裝置等的設計及研制。2）稱重試驗臺的設計。包括稱臺的設計 3）紅棗從卸料到分選過程 中的輸送器械的設計。本課題擬解決的關鍵問題是設計稱重模塊及紅棗的分選機機械系統(tǒng)，在同 步控制系統(tǒng)的基礎之上完成輸送線上紅棗的動態(tài)位置的實時檢測和連續(xù)跟蹤，及紅棗的大小重量、 紅棗的等級和紅棗的位置信息的正確配準。從而最終將紅棗按大小重量的不同進行等級劃分。 1.5 可行性分析 了解和知道紅棗的特點和外觀形狀，要考慮到不同大小紅棗的需求，為紅棗的優(yōu)質(zhì)分級做準備。 層疊式分級每一級的所涉及層疊的間距尺寸，根據(jù)紅棗的大致形狀擬定每一層柵欄之間的間距。層 疊式分級機機構在設計時應該考慮的因素： （1） 機構的用電耗能。 （2） 機構的層面振動頻率，工作的負荷。 （3） 機構的啟動的安全性，平穩(wěn)性，持久性。 （4） 機構的安全調(diào)速范圍以及振動的劇烈程度。 （5） 分級的流利和分級的準確性。 （6） 分級機構在工作時的可靠性，安全性。 （7） 系統(tǒng)的操作和維修的難易程度。 （8） 紅棗分級機構的總體成本。 紅棗在上料時喂料要均勻，可以提高工作效率高，振動的目的是將紅棗精確分級，要求執(zhí)行 的機構運行平穩(wěn)，均勻。以滿足分選級別的需求。分級機構要適應執(zhí)行機構的要求，保證正常的 工作。還要重點考慮分級機構的工作環(huán)境，工作負荷以及工作效率。 重點研究 (1)如何更好更均勻的實現(xiàn)喂料。 (2)分級過程中每一層的間距大小。 (3)每一個層面的平面往復振動的頻率以及速度的可調(diào)節(jié)性。 (4)喂料的重量與分級機構的工作負荷相關性。 (5)每一層的工作任務量和工作時間的一致性。 本課題所涉及的關鍵問題是分選的問題。因紅棗自身的特點的不同，品種的不同，直徑的不 同。本課題針對各種紅棗的種類以及尺寸進行分析研究。在本課題中加入振動機構，以提高在分 級中得工作效率和分選質(zhì)量。為了保證分級的準確性和可調(diào)節(jié)性，在每一層的兩側面預留出和分 級柵欄粗細的空間，柵欄可以在預留的空間中滑動，根據(jù)不同的紅棗尺寸調(diào)節(jié)分級的間距。在降 低成本方面首先通過組裝想辦法，盡量用較少種類的部件生產(chǎn)更多種類的組合件。其次是優(yōu)化生 產(chǎn)流程，降低生產(chǎn)損耗，降低人工設備成本。最后采用新工藝，降低材料動力的使用。在選擇分 級柵欄的時候盡量選擇質(zhì)量輕，價格適中的合金材料。為了使安裝方便，在安裝方面盡量減少齒 輪的使用，在設計機構的時候盡量對一些重要的參數(shù)要計算準確，有焊接的部位要保證焊接的牢 固性 研究紅棗的運動機理。在紅棗喂料的過程中盡量保證喂料的均勻性?？紤]到紅棗的品種 和大小的不同，要精確的計算每一級的間距以及每一層柵欄的間距。在分選時采用振動，要采用 工作穩(wěn)定，工作效率高的電機。所選用的電機要時也要考慮喂料的質(zhì)量。保證電機的正常工作。 2.紅棗分選機的主要組成及工作原理 該分選機主要由紅棗輸送機構、分選機械系統(tǒng)、稱重模塊組成。分選紅棗的重量范圍 10g- 50g，橫徑大約范圍為 30mm-50mm，紅棗輸送速度為 0.38m/s。分選機的結構如圖 2-1 所示： 塔里木大學畢業(yè)設計 3 圖 2-1 紅棗分選機的工作原理圖 1、 入料斗 2、鏈條 3、軸承座 4、鏈輪 5、 彈性擋圈 6、 減速器 7 、帶輪 8、 電動 機 9、 緊固螺栓 10、紅棗收集箱 紅棗的支承滾子和紅棗的分選杠桿都安裝在循環(huán)輸送鏈上，并隨輸送鏈一起向前運動。輸送鏈的 鏈節(jié)距為 31.75mm，相鄰滾子之間的間距為兩個鏈節(jié)距，即為 63.5 mm。滾子呈雙錐凹形，紅棗支承 在兩個相鄰滾子之間，分選杠桿則正好處于紅棗的的正下方。在圖像采集區(qū)域設置有光照箱，滾子下 面還設置有摩擦帶。當滾子在摩擦帶上滾動時，紅棗就一面在滾子上翻轉滾動，一面隨滾子和輸送鏈 一起向前輸送，層疊式紅棗分級機總共分為三級，每一級的分級桿之間的間距不同。根據(jù)紅棗一般的 大小情況確定紅棗分級杠桿的間距。第一級分級杠桿間距為 30mm，第二級分級杠桿間距為 40mm，第 三級分級杠桿間距為 50mm。通過電機帶動鏈輪，鏈條傳動實現(xiàn)紅棗大小分選。前面的分級杠桿間距小， 最后的分級杠桿間距大。機器在運轉過程中采用鏈傳動，每一級都有相應的一條傳送鏈，在兩級相接 處有兩個鏈輪，內(nèi)側的鏈輪與下一級的內(nèi)側鏈輪相連。保證整個機器的側面在一個平面。紅棗分級落 入相應的紅棗收集箱內(nèi)。 3 紅棗分選機機械系統(tǒng)的設計 紅棗分選機機械系統(tǒng)主要由機體框架、傳動系統(tǒng)、水果輸送翻轉機構、分級卸料裝置和稱重 臺等組成。主要作用是為整個分選系統(tǒng)提供支承和安裝基礎，并完成水果的上料、輸送、翻轉、 重量檢測和分級卸料過程。 3.1 機體框架的設計及其上的組件布置 機體框架為分選機的所有其他部件提供安裝和支承基礎。分選系統(tǒng)的主要尺寸為 2400mm×300 mm×1000 mm。沿著輸送鏈輸送方向，自從動鏈輪一側開始，在輸送鏈上依次布置 圖 3-1 紅棗分選機布置示意圖 3.2 傳動系統(tǒng)的設計 傳動系統(tǒng)主要由電動機、減速器、鏈輪和一條封閉的循環(huán)輸送鏈組成。循環(huán)輸送鏈布置在與 地面垂直的平面內(nèi)，在輸送鏈緊邊的下面設置有支承導板，以保持輸送鏈緊邊處于水平狀態(tài)，從 而為紅棗的、輸送、圖像采集、重量大小檢測以及分級卸料提供一個包括圖像采集區(qū)、重量大小 檢測區(qū)和分級卸料區(qū)三部分的水平工作表面。傳動系統(tǒng)主要采用三級傳動：電動機驅(qū)動減速器輸 入軸為第一級，減速器輸入、輸出軸之間為第二級，減速器輸出軸驅(qū)動輸送鏈主動輪為第三級。 第一級采用聯(lián)軸器傳動；第二級就采用標準的圓柱齒輪傳動；第三級由于轉速較低（減速器輸出 軸轉速約為 60 r/min）采用鏈傳動。 3.2.1 電動機和減速器的選擇 進過查閱《機械設計》和相關資料，確定鏈輪的轉速為 50-70r/min，選擇 60r/min,確定鏈輪所 需功率為 1.5KW，符合這一范圍的同步轉速為：查機械設計課程設計手冊第 167 頁表 12-1 可知有： 塔里木大學畢業(yè)設計 4 表 3-1 電動機的類型 方案 電動機 型號 額定功率 kw同步轉速 minr滿載轉速 inr電動機質(zhì)量 kg參考價 格 傳動裝 置 傳動比 1 Y90S-2 1.5 3000 2840 22 5.00 47 2 Y90L-4 1.5 1500 1400 27 3.48 23 3 Y100L-6 1.5 1000 940 25 2.22 15 綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸，質(zhì)量，價格以及傳動比，可見第二種方案比較合適，因 此選定電動機的型號是 Y90L-4。 該電動機的安裝尺寸如下表 3—2： 表 3-2 電動機主要外形尺寸 確定總的傳動比： 由選定的電動機滿載轉速 =1400r/min 和工作機的主軸的轉速 n=60r/min，可得傳動裝置mn 的總的傳動比是： (3-1) 236014?ia 由于傳動比為 23，大于 8，故初步選擇減速器為展開式二級圓柱齒輪減速器，由于該類型減 速器 ， ，故確定減速器的 、 分別為 5、3.2。??215.~3ii?1 1i2 減速器選用 JZQ 型系列減速器，型號為 JZQ200，速比為 23。由于電動機輸出軸的直徑為 24mm，故選擇減速器高速軸的直徑為 24mm，此時低速軸的直徑為 30mm。 3.2.2 輸送鏈的設計 試驗臺輸送機構采用帶附件的雙節(jié)距大滾子輸送鏈鏈條，在附件上安裝水果支承滾子組件。 水果放置在相鄰的兩個滾子上，水果分選杠桿的正上方，并隨輸送鏈條一起向前輸送。 （1）輸送鏈鏈條型號的選擇 由于輸送鏈主要是傳遞運動，而不是傳遞動力，所受阻力只有鏈條與導板間的摩擦力和鏈條 在鏈輪上轉彎時的慣性力，所以對鏈條的載荷要求較小，所以選擇 A 系列雙節(jié)距大滾子輸送鏈， 由于鏈條在輸送過程中，鏈條滾子可在支承導板上滾動，從而減少摩擦和磨損。 通過查閱有關資料，最終選擇了 C210H 型 A 系列雙節(jié)距大滾子輸送鏈鏈條，其結構和具體參 數(shù)如圖 3-2 和表 3-3 所示 表 3-3 鏈條型號的選擇 （2）輸送鏈附件的選擇 紅棗在輸送過程中，隨紅棗支承滾子組件一起運動，而紅棗支承滾子組件又隨著輸送鏈條一 起運動。為了在輸送紅棗的同時檢測紅棗的重量，紅棗支承滾子組件與輸送鏈鏈條之間必須是鉸 接安裝，且能夠繞著平行于輸送鏈鏈條運動方向的縱向水平軸在垂直于鏈條運動方向的豎直平面 內(nèi)自由轉動，從而在組件的另一端通過稱重傳感器檢測組件重量，進而可以判斷出紅棗的等級。 中心高 外形尺寸 地腳安裝尺寸 地腳螺栓孔直徑 軸伸尺寸 裝鍵部位尺寸 90 335×180×190 125×140 10 50×24 8 節(jié)距 P(mm) 滾子直 徑 d1 (mm) 內(nèi)鏈板 內(nèi)節(jié)寬 度 b1 銷軸直 徑 d2(mm) 銷軸長 度(mm b4 內(nèi)鏈板 高度 h2 鏈板厚 度 （mm） 抗拉強度 KN C210H 12.7 7.6 3.76 2.036 8.7 6.03 1.6 8.72 塔里木大學畢業(yè)設計 5 同時，紅棗分選執(zhí)行機構采用杠桿式撬動分選，紅棗分選杠桿也必須能夠繞著平行于輸送鏈條運 動方向的轉軸自由轉動。所以，為了安裝紅棗支承滾子組件和紅棗分選杠桿組件，必須在輸送鏈 的每個鏈節(jié)處提供一個平行于輸送鏈條運動方向的縱向水平軸。為此選用 A2 型雙節(jié)距直板輸送鏈 附件，其結構如圖 3-3 所示，具體參數(shù)如表 3-4 所示。在 A2 型附件上再安裝一個 U 型支架，在支 架上安裝所需的縱向水平軸. 表 3-4 鏈條參數(shù)的選擇 ANSI 鏈號 節(jié)距 P(mm) 兩安裝孔 中心距 g (mm) 中心孔距鏈條中 心線距離 f(mm) 平臺高度 h4 (mm) 安裝孔直徑 d4 (mm) C210H 31.75 11.9 15.9 11.1 3.3 所以，最終選擇 C210H 型雙節(jié)距大滾子輸送鏈和 A2 型節(jié)距直板輸送鏈附件作為該傳動系統(tǒng)的 輸送鏈條。 （3）輸送鏈鏈傳動的設計鏈傳動結構簡圖如圖 3-2 所示。 圖 3-2 鏈條結構簡圖 3.3 鏈傳動的設計計算 輸送鏈鏈條型號的選擇 由于輸送鏈主要是傳遞運動，而不是傳遞動力，所受阻力只有鏈條與導板間的摩擦力和鏈條在鏈 輪上轉彎時的慣性力，所以對鏈條的載荷要求較小，所以選擇 A 系列雙節(jié)距大滾子輸送鏈，由于 鏈條在輸送過程中，鏈條滾子可在支承導板上滾動，從而減少摩擦和磨損 （1）鏈輪公差 查文獻[8]表 13-16 與表 13-19 有： 齒表面粗糙度： a6.3Rm?? 齒根圓極限偏差 量柱測量距極限偏差： 由于： ，查文獻[8]表 13-6 有：上偏差 0，下偏差-0.25。125fd 量柱測量距：查文獻[8]表 13-17 得， （3-1909cos6.4cos7.2.1RMdmZ?????? 2） 式中： —量柱直徑， ，量柱的技術要求為：極限偏差為：上偏差+0.01，下偏差dRr 0；表面粗糙度 ；表面硬度為：55--60HRC。a.m? 鏈輪孔和根圓直徑之間的跳動量： 不能超過 fx{08 +,0.15}=. 軸孔到鏈輪齒側平直部分的端面跳動量： 不能超過 fa.9d.4m 孔徑：H8 塔里木大學畢業(yè)設計 6 齒頂圓直徑：h11 齒寬：h14 （2）選擇鏈輪齒數(shù) 取傳動比為 i=1 參照鏈速和傳動比查文獻[11]表 8-2-5 取 Z1=21 （3）選擇大鏈輪齒數(shù) =iz1=1×21=21<120 故合理2 （4）確定計算功率 已知鏈傳動工作平穩(wěn)，設計功率為： (3-3)41.301.8???mkZpAd 式中：P—傳遞功率 KW —工況系數(shù)，查文獻[11]表 11-3，取 =1.0Ak A —鏈輪齒數(shù)系數(shù)，查文獻[12]表 13-13，取 =1.114z zk 多排鏈系數(shù)，查文獻[12] 表 13-14，取?m 0.1?m （5）鏈條節(jié)距選用 根據(jù)設計功率 （取 = ）和小鏈輪轉速 ，由文獻[11]表 11-1 選用 40A 號鏈條，查表pdp?n 11-1 節(jié)距 P=63.50 （6）驗算鏈輪輪轂孔徑 max3134kkd???1060d 式中： —由支承軸的設計確定 kd —鏈輪輪轂孔的最大許用直徑，查文獻[11]表 11-4 得 =310mmmax maxkd 故鏈輪輪轂孔徑滿足設計要求。 （7）計算鏈輪尺寸 圖 3-3 鏈輪的結構簡圖 分度圓的直徑： mm (3-4)06.42)1/80sin(5.63)/180sin( ???ozpd 齒頂圓直徑： mm75.468.395.2.max ??????rd 齒根圓直徑： mm.94?rf 分度圓的弦齒高： (3-5)mpzhra 2..0.63)218.5.0(.)8.0625.(?? （8）初定中心距 塔里木大學畢業(yè)設計 7 51108.962xdm??737?68(0)3.24x???????????? ?。? 12.4m?? 則可得中心距： 213813()4axd22180(763.5)180m????2466.4..4??? （9）鏈條長度及鏈長節(jié)數(shù) 鏈長： 8012Lxxm? 鏈長節(jié)數(shù)： （3-29..7p 6） 圓整成偶數(shù)節(jié)，取 630 節(jié)。? （10）實際中心距 由文獻[11]表 8-2-5 有 ，通常， 。'a??(0.2.4)aa?? 因中心距可調(diào)，取 ，則 0.44'13'8.1879.m??4265026350a （11）鏈速 （3-17.n4/./60pzVs??? 7） 屬于低速傳動。 （12）有效圓周力 （3-10.713854pFNV?? 8） （13）作用于軸上的拉力 對于傾斜傳動有： （3-(1..20)1.381596.2QAKF???? 9） （14）潤滑方式 根據(jù) p＝12.7mm、 v = 由文獻[11]圖 8-2-4 查出宜用油刷或油壺人工定期潤滑。.54m/s 4 軸選擇和校核 4.1 軸承的選擇 軸兩端由軸承固定在機架上。根據(jù)軸受力和軸徑的不同，，本設計選用的軸承是：深溝球軸 承 已知此處軸徑 ，所以選內(nèi)徑為 40mm 的軸承，在機械設計手冊中選擇深溝球軸承；d40? 塔里木大學畢業(yè)設計 8 查表 6-1，選擇型號為 6008 GB/T276—1994 的軸承。另一處已知軸徑為 ，所以選內(nèi)徑md40? 也為 40mm 的軸承，選擇型號也為 6008 GB/T276—1994 的軸承。所選的軸承基本參數(shù)如下：[12] 軸承外徑：B =15mm，D=68mm 基本額定動載荷：C =16.2KNr 4.2 軸的剛度校核 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格便宜，對應力集中的敏感 性較低，同時也可以用熱處理或化學熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度，所以本設計采用 45 號剛作為軸的材料。調(diào)制處理。 軸的扭矩計算 電動機輸出轉矩： T = = （4-dmdnp950NM46.2510?? 1） 式中： 為電動機額定功率， 為電動機轉速dp 主軸輸入轉矩： （4-1235.4620.96.7084.5Ti N??????? 2） 為聯(lián)軸器的傳動效率根據(jù)設計指導書參考表 1 初選1 9.? 為軸承的傳動效率初選2 8.3 為內(nèi)外磨的傳動效率初選3 9604? 根據(jù)要求，軸要滿足下列條 軸的強度條件： （4- ][53.2.7.533 ?? ???MPadWT 3） 式中： 為軸的切應力，MPa;T 為轉矩，N.mm; 為抗扭截面系數(shù)， ; 為許用扭切應TW3m][? 力，MPa. 表 4-1 常用材料的 值和 C 值][? 軸的材料 Q235,20 35 45 40Cr，35SiMn][? 12-20 20-30 30-40 40-52 C 160-135 135-118 118-107 107-98 該軸的材料為 45 號鋼，則滿足強度條件，軸是安全的。 軸的剛度計算 （4- ][689.035.10.824.73244 ???? ?????radGTlIlP 4） 式中：T 為轉矩； 為受轉矩作用的長度， mm;G 為材料的切變模量，MPa;d 為軸徑，mm;l 為軸截面的極慣性距。 , ，故軸是安全的。PI][?? 4.3 軸的強度校核 已知：軸的結構如下頁圖。L=224mm，K=128.5 mm 齒輪的嚙合力： 圓周力：F = N (4-5)t 2.45.70321??d 徑向力：F = F =2445.22× =910.01N (4-6)rt?an0tan 塔里木大學畢業(yè)設計 9 法向力： =2445.22/cos20°=513.06 N (4-7)?costnF? 4.3.1 求垂直面的支承反力 N (4-8)35.29417.5821??LrV F = F —F =294.35 Nvrv 4.3.2 求水平面的支承反力 F =F = N (4-9)H12 7.80.6t 4.3.3 F 力在支點產(chǎn)生的反力 F = N (4-10)3.145.3??LK F =F+ F =6486.3 N21 外力 F 作用方向與帶傳動的布置有關，在尚未確定具體布置前， 可按最不利情況考慮。 5.紅棗質(zhì)量的理論計算 由于所設計的稱臺長度能同時支承兩個滾子，而兩個滾子上面正好容納一個紅棗，滾子、紅 棗、滾子軸及滾子軸支架等會產(chǎn)生一個相對于 o 點的轉矩（如圖 3-7 所示） 。所以，稱重傳感器所 稱的總重量應為一個紅棗和兩個滾子及附件（滾子軸及滾子軸支架等）相對于鏈條的轉矩在稱重 傳感器上的等效重量與稱臺的重量之和。 受力分析如上圖所示。稱重模塊各部分在自重的作用下產(chǎn)生一個相對于 o 點的力矩，用 M 表 示。其力臂的大小分別設為 ， ， ,即各部分的重心到通過 o 點的垂直線的距離。由合力矩定1l23l 理可得， （5-)()()(50400GMG?? 1） 又有力矩計算公式得， （5-2250 41320)()(lGl?? ） 式中： ——滾子、滾子軸及滾子軸支架作用在稱臺上的等效重力 2G ——滾子軸支架所受的重力3 ——滾子軸所受的重力4 ——滾子所受的重力5 又由力矩平衡得， （5-)()(00GM? 3） 其中， 3002)(l? 式中： ——紅棗所受的重力G ——紅棗作用在稱臺上的等效重力0 塔里木大學畢業(yè)設計 10 設兩稱重傳感器所稱的總重量為 w kg，則有:20mw?? 式中： ——紅棗的等效質(zhì)量 ——承臺質(zhì)量1 ——滾子、滾子軸及滾子軸支架在稱臺上的等效質(zhì)量2 其中，紅棗支撐滾子所用的材料為尼龍 6，取密度為 1.14g/cm3。其他各部分選用材料為 45 號鋼，密度為 7.85g/cm3。經(jīng)計算： 稱臺的質(zhì)量 =1.083 kg1m 滾子軸支架的質(zhì)量 =0.0783 kg3 滾子軸的質(zhì)量 =0.0517 kg4 滾子的質(zhì)量 =0.495 kg5 而 =39 mm， =104.3 mm， =144.3mm1l2l3l 求解以上各式可得， kgwm)92.1(8.?? 式中：m——紅棗的質(zhì)量 由于稱重是一個動態(tài)過程，由沖擊等各方面影響使得所測數(shù)據(jù)變化較大，可采取多次試驗取 平均值的方法可找出所測數(shù)據(jù)與實際重量之間的關系，最后測得數(shù)據(jù)證號為紅棗的重量值。 6 其它零部件 6.1 分選機支架的設計 （1）支架結構的設計 考慮到軸的安裝，故機體壁的一邊從和軸中心上下分成兩半，軸裝上以后，用一個端蓋通過 螺栓連接再連接到一起。為減少機體的重量，故只在與軸配合的地方，增加厚度，其他的地方用 薄壁板進行加工。支架安裝在分選機右側，滾子處于懸起狀態(tài)。支架尺寸為：2800 mm×100mm×1000mm。 （2）支架材料的選擇 為防止生銹，故整個機體均采用通用的不銹鋼型號 SUS304 進行制造，這樣也能保證機體有足 夠的強度和硬度。 6.2 輸送帶的設計 由于用于紅棗的輸送，則輸送帶類型選用平帶輸送。 為了后面分選機構的精確分選，前面的輸送裝置必須將紅棗在輸送帶上的分布面積擴大，所 以帶寬應選擇較大帶寬，即平帶設計尺寸為：4000mm×1000mm。帶輪直徑為 640mm。支架設計尺 寸為：2000mm×1200mm×1500mm。 帶結構選棉帆布普通輸送帶，輸送帶型號為 CC-56，規(guī)格及技術參數(shù)見表 6-1： 表 6-1 織物輸送帶的規(guī)格及技術參數(shù) 輸送帶 型號 扯斷強度 （N/mm） 每層質(zhì)量 （kg/ ）3m 每層 厚度 mm 伸長率 （定負荷） （%） 帶寬 范圍 mm 層數(shù)范 圍 棉帆布 CC-56 56 1.5 1.36 1.5~2 1000 3 平帶輸送的結構示意圖如圖 6-1： 塔里木大學畢業(yè)設計 11 圖 6-1 平帶輸送的結構示意圖 1 支架 2 帶輪 3 帶 6.3 輥子輸送的設計 根據(jù)查找《機械設計選用手冊》相關內(nèi)容，輥子輸送機選用 GZT9 轉軸無動力式圓柱形長輥輸 送機，其相關設計參數(shù)如表 6-2： 表 6-2 長輥輸送機技術參數(shù) 輥子輸送 機型式 輥子直徑 D（mm） 輥子長度 l(mm) 機架長度 L（mm） 輥子間距 P 輸送機高度 H 輸送速度 m/s GZT9 50 1000 5000 100 800 0.125 根據(jù)紅棗輸送的工作環(huán)境，輥子輸送機的輥子選用碳鋼制造。 7 總結 了解國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，參考大量文獻及輔導老師幫助的基礎上，設計出了紅棗智能分選機機 械部分的內(nèi)容。主要結論如下： （1）根據(jù)紅棗外形的各方面因素，制定出了分選機機械系統(tǒng)的整體設計方案，并根據(jù)方案制作完 成了紅棗智能分選機的機械系統(tǒng)。通過理論計算表明，機械系統(tǒng)運行正常，滿足預期設計要求。 （2）設計制作了紅棗分選過程中的輸送裝置，輸送裝置采用鏈傳動帶動紅棗支撐滾子的傳動。 （3）設計了紅棗分選過程中分選執(zhí)行系統(tǒng)。分選執(zhí)行機構采用層疊式分選，能夠?qū)崿F(xiàn)紅棗能夠快 速準確的被收集，并且要有良好的機械特性。 （4）設計了紅棗的分選過程中從卸料到分選機構的輸送裝置。 塔里木大學畢業(yè)設計 12 致 謝 首先感謝的是我的指導老師，設計是在張宏老師的悉心指導下完成的。他無論是在資料的整 理，還是在設計的畫圖等各個方面都給予了我大量的指導和幫助，在他的精心指導下，才使得我 的設計一步一步的有序的完成，同時也學到了許多書本上學不到的知識，受益匪淺，特致以深深 的感謝。同時也要感謝學科組每一位老師們在百忙中抽出時間對我的問題進行了詳細的解答和指 導，也給我提供了充足完備的條件和寶貴的學習交流機會，而且在我沒有想到的方面還給予我詳 細的指導，為我改進設計，提供了寶貴的建議，學生深表謝意。 大學四年學習時光已經(jīng)接近尾聲，在此我想對我的母校，我的父母親人們，我的老師和同學們、 表達我由衷的謝意。感謝我的母校塔里木大學給了我在大學的本科四年深造機會，讓我能繼續(xù)學 習和提高。塔里木大學四季如歌的校園，美麗如詩的風景都深深的留在了我的記憶里。四年珍貴 的學習期間，讓我的知識體系更加完善，思想觀念更加成熟，整體素質(zhì)得到了極大的鍛煉。 “自強 不息，求真務實”的校訓我將銘記于心，在未來的學習和工作中躬身踐行。 再次,感謝我的同學們,在畢業(yè)設計過程中得到了他們無私的幫助，以及許多啟發(fā)性的指導和建議。 在此向所有支持、關心、幫助我的人表示由衷的感謝!祝他們永遠健康、幸福! 最后，感謝我的父母親人們對我大學四年學習的默默支持，使我能順利完成學業(yè)。 塔里木大學畢業(yè)設計 13 參考文獻 [1] 金農(nóng).我國棗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀[J].農(nóng)產(chǎn)品加工,2007.(01). 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