滚杠式红枣分级机参考

滚杠式红枣分级机摘 要：随着红枣市场的进一步拓展，红枣已经成为提升农村经济、增加农民收入的支柱性产业的一部分。红枣的生产近年来逐渐向着基地化、规模化、产业化方向发展。红枣产业化及产业化过程中的关键技术列为优先发展主题及重大技术专项，而红枣分级分选技术是其产业化过程中进行流通、贮藏保鲜、深加工、提高产品档次和附加值的关键技术之一。 通过对红枣外形尺寸的测量和统计，利用 MATLAB 图像处理技术对红枣腰径截面的轮廓进行特征分析，确定红枣按腰径分级的合理性，并以此为依据制定相关的分级检测方法；对红枣在分级滚筒中的导向及运动情况做受力分析，为喂料装置、导向机构方案的设计及红枣分级机的整体设计和相关参数的选择提供更加合理的理论依据。针对国内红枣分级机的现状，提出一种滚筒式红枣分级机，该机中分级滚筒是分级环以并排的方式构成，利用各分级环之间的间隙与红枣腰径方向尺寸的间距差实现分级。本研究阐述了分级机结构本品用新型的大枣分级机，包括从前向后一次安装在机架上的进料斗、提升进料装置和用于输送及多几分选的双工位滚杠链带，机架后端设有电控箱和用于整机动力驱动的调速电机；双工位滚杠链带的上部侧下方设有若干个多级出料的分级出料装置，双工位滚杠链带的上部后端的侧下方设有分级末端特技出料的终端出料装置，机架上部位于双工位滚杠链带左右两侧设有用于调节分级出料的悬挂阶梯可调装置。本实用新型的有益效果是，生产效率高，无污染，生产产品质量精度高且能够对大枣无损害机械分级处理。关键词：红枣；分级；滚筒；阶梯；无损The Roll Bar Jujube GradeStudent:Deng ZhengqiangTutor:Xiang Yang(College of Institute of Technology , Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)Abstract: With the further market development of jujube, jujube has become enhance the rural economy and increasing farmers income part of the pillar industry. The jujube production in recent years gradually toward the direction of the base, scale, industrialization development. Industrialization of the key technology and industrialization process as a priority development themes and major technological special The jujube classification sorting technology is its industrialization process circulation, storage and preservation, processing, improve product quality and added value of the key technologies world. Dates Dimensions measurements and statistics using MATLAB image processing technology the jujube waist diameter section outline feature of jujube by waist size classification, and as a basis for the development of relevant classification detection method; jujube grading roller guide and sports do stress analysis, more reasonable theoretical basis for the feeding device, the guide mechanism design of the program and dates the overall design and the choice of parameters of the classifier. The status of domestic jujube grader, a drum jujube sorting machine, the machine grading drum is graded ring is side-by-side, the direction of the size of the gap between each grading ring with red dates waist diameter spacing difference to achieve grade . This study describes the classifier structure of this product new jujube grading machine, including front to back rack mounted into the hopper to enhance the feeding device for transportation and a little more selected duplex roller bar chain with the rear of the rack with electronic control box and for the whole power-driven speed motor; the duplex roll bar chain with the bottom of the upper side has a number of multi-stage discharge classification feeding device, the bottom of the side of the the duplex roll bar chain with the upper part of the back-end with the end of the grading stunt discharge terminal discharging device, the upper part of the rack in the duplex roll bar chain with the left and right sides with the classification of the material used to adjust the suspension ladder adjustable device. The beneficial effects of the utility model, high production efficiency, no pollution, production and product quality, high precision and no damage to the mechanical grading treatment jujube.Key words: red; grading; drum; ladder; non-destructive1 前言 1.1 选题的意义和目的及我国发展现状红枣使我们生活中常见的水果，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，2008年我国枣产量为171万吨，估计2015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。我国正凭借其得天独厚的自然条件优势打造世界上最大的优质红枣生产基地。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。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。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。 我国是主要的枣出口国，占有绝对的贸易主导地位。广阔的市场意味着高的商品质量与标准。分级的意义在于使产品的在大小、成熟度、色泽和品质等方面基本达到一致，有利于产品的包装、运输和储存；有利于提高产品市场竞争力、减少损失。而杆式红枣分级机具有操作简单，分级效果明显，不易顺坏红枣等优势。具有很好的发展前景。1.2 存在的问题和主要研究内容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。针对目前红枣的分选机械研究方面存在的问题，本设计内容主要包括红枣输送机构、分选部分机械系统设计及研制。从而最终将红枣按大小的不同进行等级划分。1.3 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。滚杠式分级每一级的所涉及滚杠的间距尺寸，根据红枣的大致形状拟定每一级滚杠之间的间距。滚杠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。（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)分级过程中每一级的间距大小。 (3)喂料的重量与分级机构的工作负荷相关性。 (4)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。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 红枣分级机的组成和原理该分选机主要由红枣机架、滚杠分级机构、接料装置、传动系统和控制系统等几部分构成。分选红枣的重量范围10g-50g，横径大约范围为30mm-40mm，红枣输送速度为0.38m/s。分选机的原理如图所示：图1 工作原理Fig 1 principle红枣分级机工作原理简图如图1所示分级部分由上下两层杆 (为减少红枣在运送过程与滚杠的碰撞、夹伤，滚杠表面包覆柔性较好的食品级塑料)组成，并安装在链条上，由链条带动前行，上层杆在链条带动下既可水平移动也可滚动，相邻两杆的距离恒定为L下排杆在水平移动过程中处在不同阶梯上时，与上杆之间的距离H不同，即距离H是可调的，从而使上下两滚杠之间的中心距a可变下排杆在阶梯上既可水平移动也可滚动分级机工作时，红枣由倾斜进料板 ( 为了避免红枣下滑速度过大而损伤，暂设进料板倾斜角度为 5 。)到达滚杠，在滚杠的承托下向前运送当红枣到达不同阶梯层时，由于中心距a不同，相应级别的红枣便会通过上下两杆之间的间隙而落人对应的分级卸料斗中分级级别从小到大，从而实现红枣按其大小进行分级，阶梯设计为5级，中心距a渐变大红枣掉人卸料斗后经传送带送出。 3 红枣分级机的机械系统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。3.1 滚杠滚杠的在机构中起承载红枣及形成中心距 a的作用，同时要求在水平移动中能够转动红枣近似椭圆形，为使红枣运动更平稳，滚杠应设计成圆柱形在选材方面，农业机械通常使用常用材料以降低成本，同时考虑到红枣的质量和对滚杠的挤压作用，可选择经调制处理的4 5号钢，其许用应力 o - =6 0 MP a ，弹性模量 E=2 1 0 G P a 由于红枣皮质较薄，在传送过程中极易以滚杠相互碰撞，使其表皮损坏，降低红枣的商用价值，所以滚杠表面应包裹一层食品级塑料其结构图如图2所示图2 滚杆Fig 2 the rolling roll根据现实要求，每条滚杠长度a=1400mm，直径 d=26mm（包含表皮塑料）假设红枣质量m =30g个，直径=40mm，上层滚杠之间的距离 L=40理想情况下，3杆之间可放两排红枣，每排为30个 ，共60个，其摆放效果如图3所示图3 摆放示意图Fig 3 placed schematic3.1.1 强度校核下层每根滚杠所受到红枣的作用力为：W ：600.039.8=17.64N (1)单位载荷q = =0.0126N/mm (2)由剪力方程和弯矩方程，绘制滚杠的剪力图和矩图见图4 ，由图知最大弯矩为=3087N.mm (3)滚杠抗弯截面系数1724.6mm (4)最大弯曲正应力： 1.79Mpa (5)所以滚杠的强度符合要求。图4 受力分析Fig 4 Stress Analysis3.1.2 刚度校核 可将滚杠视为一般用途的轴选取其许用挠度，=0.003-0.005，因q引起的最大挠度位于滚杠的中点 滚杠的惯性矩为：please contact Q 3053703061 give you more perfect drawings所以刚度符合要求。3.2 电动机的选择进过查阅机械设计，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：表1 电动机的类型Table 1 motor selection方案电动机型号额定功率 同步转速满载转速电动机质量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2：表2 电动机主要外形尺寸Table 2 motor Dimensions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9033518019012514010502483.3减速器的选择确定总的传动比：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，可得传动装置的总的传动比是： (8) 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。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。3.4链条设计3.4.1结构特点 本设计一部分滚杠固定在链条上，另一部分滚杠可在链条中滑动则须有两种链条：一种用来放置定滚杠，另一种放置动滚杠定滚杠安装于链板上，本身只可以转动，动滚杠在不同阶梯上则可以沿着链条滑槽上下滑动和滚动其结构5如图所示图5 链条结构简图Fig5 sketch of the chain structure根据辊杆的上下调节距离，如图 6 ，可知=59.9mm设定链板上放杆的槽的高度 h=65mm，链板总长，链板厚度 = 2mm，两辊杆之间的中心距在此数值的基础上，根据机械手册查表选择链条的为滚子链ISO48A，修正为 。再将滚子链外链板该造成图7所示链板。图6 分级示意图Fig. 6 schematic diagram of grading3.4.2 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：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。量柱测量距：查文献8表13-17得， （9） 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0；表面粗糙度；表面硬度为：55-60HRC。链轮孔和根圆直径之间的跳动量：不能超过 (10)轴孔到链轮齿侧平直部分的端面跳动量：不能超过 (11)孔径：H8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（4）确定计算功率已知链传动工作平稳，设计功率为： (12)式中：P传递功率KW 工况系数，查文献11表11-3，取=1.0 链轮齿数系数，查文献12表13-13，取=1.114多排链系数，查文献12表13-14，取（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11-1节距P=63.50（6）验算链轮轮毂孔径 (13) (14)式中：由支承轴的设计确定 链轮轮毂孔的最大许用直径，查文献11表11-4得=310mm故链轮轮毂孔径满足设计要求。（7）计算链轮尺寸 图7 链轮的结构简图Fig 7 a schematic structure of a chain分度圆的直径： 414.69mm (15)齿顶圆直径： =462.31mm齿根圆直径： 367.06mm分度圆的弦齿高：27.396mm (16)（8）初定中心距取： 则可得中心距： (17)（9）链条长度及链长节数链长： (18)圆整成偶数节，取630节。（10）实际中心距由文献11表8-2-5有，通常，。因中心距可调，取，则 (19) (20)（11）链速 (21) 属于低速传动。（12）有效圆周力 (22) （13）作用于轴上的拉力对于倾斜传动有： (23) （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。3.5高速轴设计及校核3.5.1 材料及热处理考虑到是高速轴以及材料后，选此轴材料为Q235-A，调质处理。3.5.1初步确定轴的最小直径按式初步估算轴的最小直径。根据轴的材料和表，取，所以根据公式有：即 (24) 由于此轴上开有一个键槽，所以应增大轴径以考虑键槽对轴的强度的削弱；再者直径小于100 mm，因此。输入轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径（图5.1）。为了使所选的轴径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩，查表，考虑到转矩变化和冲击载荷大（如织布机、挖掘机、起重机、碎石机），故取，则： (25)按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件并且考虑到补偿两轴综合位移，查表，选用GICL1鼓形齿式联轴器，其公称转矩为。半联轴器的孔径为30 mm，故取，半联轴器与轴配合的长度为82 mm。3.5.3轴的结构设计由于此轴是装有联轴器的齿轮轴，所以结构采用外伸梁布局，外伸部分装联轴器，两轴承布置在齿轮的两端，轴系采用两端单向固定布置，为避免因温度升高而卡死，轴承端盖与轴承外圈端面留出的热补偿间隙，轴的初步结构如下图所示。图8 轴的结构设计Figure 8 Structure design of shaft根据轴向定位要求确定各轴段直径和长度1）段装GICL1联轴器，因此。半联轴器与轴配合的孔径长度为82 mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，因此段的长度应比82略小一些，现取。2）为了满足半联轴器的轴向定位要求，段的左端需要制出一轴肩，轴肩高度，即，取，因此。轴承端盖的总宽度为20 mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离，故取。3）初步选择滚动轴承。因轴承主要承受径向载荷作用，故选用深沟球轴承。根据，选择6308型轴承其尺寸为，因此。考虑到轴承与齿轮润滑方式不一样，因此需要以挡油环将其隔开，可取挡油环的宽度为20 mm，因此。4）为了满足挡油环的轴向定位要求，段的左边需制出一轴肩，轴肩高度，即，取，因此；考虑到箱体和箱座的结构设计，可取。5）根据齿轮传动的设计可知，6）根据4）可知，；轴环宽度，即，取，则有。7）根据3）可知，；考虑到轴承与齿轮润滑方式不一样，因此需要以挡油环将其隔开，可取挡油环的宽度为14.5 mm，因此。3.5.4求轴上载荷并做出轴的弯矩图和扭矩图根据轴的结构图做出轴的计算简图，如下图所示。图9 轴的载荷分析Figure 9 Axial load analysis其中please contact Q 3053703061 give you more perfect drawings2）绘制水平面的弯矩图图10 轴的水平面弯矩Figure 10 The level of the shaft bending moment其中3）求垂直面支反力如上图所示有：； 式中： (31) 代入数据有： (32) 4）绘制垂直面的弯矩图 图11 轴的垂直面弯矩Fig 11 Axis vertical bending moment其中 (33)5）求总弯矩 (34)6）绘制扭矩图图12 轴的扭矩Fig 12 Shaft torque其中 (35)（8）按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即齿轮的中心截面）的强度。根据式及上述数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环应力，取，轴的计算应力 (36) 前已选定轴的材料为Q235-A，调质处理，由表查得，因此，故安全。2) 齿轮右端的截面左侧抗弯截面系数 (37)抗牛截面系数 (38)截面左侧的弯矩为 (39) 截面上的扭矩为 (40)截面上的弯曲应力 (41)截面上的扭转切应力 (42)轴的材料为Q235-A，调质处理。由表查得： (43) 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按附表查取。由于，经插值后可查得 （44） 又由附图可得轴的材料敏性系数为 （45） 故有效应力集中系数按式附表为 (46) (47)由附图的尺寸系数；由附图的扭转尺寸系数。轴按磨削加工，由附图得表面质量系数为轴未经表面强化处理，即强化系数，则按式及式得综合系数为： (48) (49)据轴的材料，得钢的特性系数，取，而，则于是，计算安全系数值，按式、则得 (50) (51) (52)故可知其安全。3）齿轮右端的截面右侧抗弯截面系数 (53)抗牛截面系数 (54)弯矩M及弯曲应力为 （55） （56）扭矩及扭转切应力 (57)过盈配合处的，由附表，用插值法求出，并取，则有 （58）轴按磨削加工，由附图得表面质量系数为故得综合系数为： (59) (60)所以轴在截面右侧的安全系数为： (61) （62） (63)故该轴在截面右侧的强度也是足够的。3.6 低速轴设计3.6.1 材料及热处理考虑到是高速轴以及材料后，选此轴材料为45钢，调质处理。3.6.2初步确定轴的最小直径 按式初步估算轴的最小直径。根据轴的材料和表，取，所以根据公式有：即 （64） 由于此轴上开有三个键槽，所以应增大轴径以考虑键槽对轴的强度的削弱；再者直径小于100 mm，因此。输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径（图5.7）。为了使所选的轴径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩，查表，考虑到转矩变化和冲击载荷大（如织布机、挖掘机、起重机、碎石机），故取，则： （65）按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件并且考虑到补偿两轴综合位移，查表，选用GICL4鼓形齿式联轴器，其公称转矩为。半联轴器的孔径为50 mm，故取，半联轴器与轴配合的长度为84 mm。3.6.3 轴的结构设计由于此轴是装有联轴器和齿轮的轴，所以结构采用外伸梁布局，外伸部分装联轴器，两轴承布置在齿轮的两端，轴系采用两端单向固定布置，为避免因温度升高而卡死，轴承端盖与轴承外圈端面留出的热补偿间隙，轴的初步结构如下图所示。图13 轴的结构设计Figure 13 Structure design of shaft如图：1）段装GICL4联轴器，因此。半联轴器与轴配合的孔径长度为84 mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，因此段的长度应比84略小一些，现取；同样，。2）为了满足半联轴器的轴向定位要求，段的左端需要制出一轴肩，轴肩高度，取，因此。轴承端盖的总宽度为20 mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离，故取；同样，。3) 初步选择滚动轴承。因轴承主要承受径向载荷作用，故选用深沟球轴承。根据，选择6312型轴承其尺寸为，因此。考虑到轴承与齿轮润滑方式不一样，因此需要以挡油环将其隔开，可取挡油环的宽度为16.5 mm，因此,；同样，4）为了满足挡油环的轴向定位要求，段的左边需制出一轴肩，轴肩高度，即，取，因此；考虑到箱体和箱座的结构设计，可取；同样，根据齿轮传动设计可知齿轮轮毂的宽度为,85mm，为了使 挡油环端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取。5）齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度，即，取，因此；轴环宽度，即，取，则有3.6.4 轴上零件的周向定位齿轮与轴的周向定位采用平键连接。根据，查表，有平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长度为70 mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；根据，查表，有平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长度为70 mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。3.6.5求轴上载荷并做出轴的弯矩图和扭矩图根据轴的结构图做出轴的计算简图，如下图所示。图14 轴的载荷分析Figure 14 Axial load analysis其中 （66） （67） （68） （69）1) 求水平面支反力 如上图所示有：； 式中： （70） 代入数据有： （71）2）绘制水平面的弯矩图图15 轴的水平面弯矩Figure 15 The level of the shaft bending moment其中 3）求水平面支反力 如上图所示有：； （72） 式中： 代入数据有： （73） 4）绘制垂直面的弯矩图 图16 轴的垂直面弯矩Figure16 Axis vertical bending moment其中5）求总弯矩 （74）6）绘制扭矩图图17 轴的扭矩Figure 17 Shaft torque其中 （75）3.6.6 按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即齿轮的中心截面）的强度。根据式及上述数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环应力，取，轴的计算应力 （76） 前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由表查得，因此，故安全。（9）精确校核轴的疲劳强度1）判断危险截面段和段只受扭矩作用，虽然键槽、轴肩及过渡配合所引起的应力集中均将削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕确定的，因此此段均无需校核。从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，齿轮两端处过盈配合引起的应力集中最严重；从受载的情况来看，齿轮中心处的应力最大。齿轮两端的应力集中影响相近，但靠近轴承端盖的截面受扭矩较小，同时轴径也较大，故不必做强度校核。齿轮中心上虽然应力最大，但应力集中不大，而且这里轴的直径最大，因此此处也不必校核，因此该轴只需校核齿轮右端的截面左右两侧即可。2) 齿轮左端的截面左侧抗弯截面系数 （77）抗牛截面系数 （78）截面左侧的弯矩为 （79）截面上的扭矩为 （80）截面上的弯曲应力 （81）截面上的扭转切应力 （82）轴的材料为45钢，调质处理。由表查得： （83） 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按附表查取。由于，经插值后可查得 （84） 又由附图可得轴的材料敏性系数为 （85） 故有效应力集中系数按式附表为 （86） （87）由附图的尺寸系数；由附图的扭转尺寸系数。轴按磨削加工，由附图得表面质量系数为轴未经表面强化处理，即强化系数，则按式及式得综合系数为： （88） （89）据轴的材料，得钢的特性系数，取，而，则于是，计算安全系数值，按式、则得 （100） （101） （102）故可知其安全。3）齿轮左端的截面右侧抗弯截面系数 (103)抗牛截面系数 （104）弯矩M及弯曲应力为 （105） （106）扭矩及扭转切应力 （107） （107）过盈配合处的，由附表，用插值法求出，并取，则有 （108）轴按磨削加工，由附图得表面质量系数为故得综合系数为：please contact Q 3053703061 give you more perfect drawings (113)故该轴在截面右侧的强度也是足够的。3.7 分级机支架的设计3.7.1 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：1500 mm1200mm1200mm。3.7.2 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。4 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，设计出了滚杠式红枣分级机机械部分的内容。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滚杠式红枣分级机的机械系统。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。分选执行机构采用滚杠式分选，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 熊平原.南方冬种马铃薯分级机结构设计.仲恺农业工程学院,2011.62 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,2004.3:42-4.3 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):6-74 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):8-105 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 6 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)7 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，2002.2:34-358 白菲.水果自动分级技术的现状与发展. 食品科学，2005.26:145-1489 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):79-8110 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)11 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):85-8812 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):69-7113 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 14 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