说明书-桂圆清洗机、分选机设计【水果深加工机械设计】

有 CAD 图纸和说明书 领取加 Q 197216396 或 11970985 水果深加工机械设计 桂圆清洗机 分选机 Fruit processing machinery design longan clanning machine longan sorting machine 学生姓名 学号 所在学院 工程学院 班级 所在专业 机械设计制造及其自动化 申请学位 学士学位 指导教师 职称 教授 副 指 导 教 师 职称 答辩时间 有 CAD 图纸和说明书 领取加 Q 197216396 或 11970985 目 录 目 录 设计总说明 I INTRODUCTION II 1 绪论 1 1 1 清洗机的概况及现状分析 1 1 1 1 清洗机概述 1 1 1 2 设计背景与意义 1 1 2 水果分选机现状分析 2 1 2 1 国内外果蔬分级法 2 1 2 1 1 按大小分级 2 1 2 1 2 光电式分级 3 2 清洗机设计 4 2 1 清洗机的工作原理 4 2 2 清洗机运动和动力参数的设计计算 4 2 2 1 设计任务要求 4 2 2 2 初步估算功率 5 2 3 电动机的选择 6 2 4 主要零部件设计 7 2 4 1 链轮设计 7 2 4 2 毛刷辊轴的设计计算及校核 11 2 4 3 滚动轴承选择 14 2 4 4 张紧机构的设计 15 2 4 5 水箱的设计 15 2 4 6 毛刷辊结构组成 16 2 5 水泵的选择 16 3 分选机设计 18 3 1 分选机工作原理 18 3 2 分选机运动和动力参数的设计计算 19 3 2 1 设计任务要求 19 3 2 2 运动学参数分析 19 3 2 3 动力学参数 20 3 3 电动机选择及校核 21 3 3 1 电动机类型 21 3 3 2 电动机功率 21 有 CAD 图纸和说明书 领取加 Q 197216396 或 11970985 目 录 3 4 零件的设计计算 22 3 4 1 隔振弹簧的选择 22 3 4 2 入料斗的设计 24 3 4 3 箱体设计 24 3 4 4 分选筛面的设计 25 3 4 5 振动电机安装座设计 25 4 总结 27 鸣 谢 28 参考文献 29 有 CAD 图纸和说明书 领取加 Q 197216396 或 11970985 目 录 设计总说明 I 设计总说明 近年来 随着农业科技的发展和人民生活水平的提高 国内外水果品种越来越多 人们对水果的品质也有了更高的要求 一些餐厅食堂用餐或一些水果超市 市场 特 别是大型水果加工厂 当果蔬量大时我们就需要使用蔬菜清洗机来清洗蔬菜以及进行 严格的质量和大小分选 通常水果清洗机 分选机都是由优质的钢材制造 我们需要 操作简便易用性强的清洗和分选设备 水果被清洗机清洗完成后 会再经过一系列的 喷淋清洗 最后会通过清洗机的传送带送到分选机进行分选 本文在纵观了近年来清洗机和分选机的特性 用途 发展趋势 了解目前其的分 类 根据现有设备 设计出简单的喷淋滚刷式清洗机 spray cleaning machine 和振动式 分选机 shaking shoe 结构简单 易于实现 通过以上部分的工作 得出了经济型 实用型 高可靠型喷淋滚刷式的龙眼鲜果清洗机和振动式分选机的设计方案 关键词 水果清洗和分选 喷淋清洗 滚刷清洗 喷淋滚刷式清洗机 振动筛 振动 式分选机 ABSTRACT II INTRODUCTION In recent years with the development of agricultural science and technology and the improvement of people s living standard more and more domestic and foreign varieties of fruit the fruit quality also had a higher request Some restaurant dining or some fruit supermarket market especially the large fruit processing plant when large amount of fruits and vegetables when we need to use washing machine to wash vegetables and strict quality and size grading The usual fruit cleaning machine sorting machine are made of high quality steel manufacturing we need simple operation easy with strong cleaning and sorting equipment fruit cleaning machine cleaning is completed will undergo a series of spray cleaning will last through cleaning machine conveyor belt to a sorting machine for sorting Based on the review in recent years the washing machine and the sorter characteristics uses development trend current understanding of its classification according to the existing equipment design simple spray rolling brush type cleaning machine and shaking shoe and has the advantages of simple structure easy to realize Through the above parts of the work obtained economical practical high reliable spray rolling brush type of longan fruit cleaning machine and vibrating separator design KEYWORDS Fruit cleaning and sorting Spray cleaning Rolling brush cleaning spray cleaning machine Vibration sieve shaking shoe 1 水果深加工机械设计 桂圆清洗 分选机 毕业设计说明书 1 绪论 1 1 清洗机的概况及现状分析 1 1 1清洗机概述 水果 蔬菜是人们经常吃的食物 对于现今蔬菜水果上的脏物 尤其是水果蔬菜上 的农药残留是在清洗水果的时候必须去的 与有些商家或者个人在食用水果的时候就 需要果蔬清洗机械来帮忙了 一般来说量小的时候比如家庭的使用 还有个人使用都 用我们的双手去冲洗一下就可以了 但是水果量大的话我们的双手显然是来不及了 比如一些餐厅食堂用餐或一些水果超市 市场 当果蔬量大时我们就需要使用蔬菜清 洗机来清洗蔬菜 通常蔬菜清洗机都是由优质的刚才制造 我们需要操作简便易用性 强的清洗设备 一般蔬菜或者水果被清洗机清洗完成后 会再经过一系列的喷淋清洗 最后会通过清洗机的传送带送出 清洗设备是指表面需要清洁处理的产品 通过利用一种能够替代人工来完成的机械设备 目前市面上所见到清洗设备为 超声波清洗 高压喷淋清洗 激光清洗 蒸汽清 洗 干冰清洗及复合型清洗设备等 其中应用领域最广泛的当属喷淋清洗和超声波清 洗 清洗机一般都是采用优质的不锈钢制造 原理简单 操作方便 洗菜的清洁度高 卫生环保 设备除电机 轴承等标准件外均采用不锈钢材料制作 完全符合出口食品 卫生要求 1 1 2设计背景与意义 清洗行业的前景与展望清洗作为一种古老而又新兴的活动和技术 正日益引起人 们的兴趣和关注 清洗是一门技术 是一个新兴的多学科技术领域 清洗行业量大而 面广 无处不有 与人类社会生产 生活各方面息息相关 清洗技术的发展是人类文 明的一个重要标志 清洗技术水平反映了一个人 一个民族 一个国家的文明进步程 度和科学技术的发展水平 今后清洗技术的发展将更加迅速 普及 大批的大专院校 科研院所 专业公司 的科技人员将加入清洗技术研究开发队伍 一些现在存在的行业技术问题得到解决 2 行业总体技术水平大幅度提高 新技术 新产品大量涌现 各种新颖的清洗设备进入 市场和人们的日常生活 人们将不再只是依靠经验来清洗 各种实用化的计算机软件 将问世 行业分工更加专业 细致 行业标准和技术规范得到推广普及 行业管理规 范有序 清洗行业的前景无限美好 1 2 水果分选机现状分析 1 2 1国内外果蔬分级法 果品采后分级 对于保证果品质量 方便贮运 促进销售 便于食用和提高产品 的竞争力具有重要的意义 因此 发达国家极为重视 特别注重果品分级机械的开发 但专门为核桃分选而设计的机械并不多见 下面从大小 色度两个方面入手 对国内 外分级机的研制情况加以介绍 1 2 1 1 按大小分级 小分级机的发展比较成熟 利用不同的分级手段 达到分级的目的 总的来 可 分为以下几种类型 我们分别加以介绍 打孔带和栅条滚筒分级机适用于圆形果疏 以其大小进行分级 打有筛孔的 宽带一般有纤维制品 帆布 橡胶 金属 或其他材料制成 传送带可以只有一种大 小的筛孔 而将不能销售的掉入筛孔的小个产品除掉 或者传送带分为个数阶段 在 第一阶段具有小筛孔 以后各段逐渐将筛孔加大 如图 1 3 栅条滚筒式的筛分部分由 3 段滚筒组成 每段滚筒的栅条间隙不同 第一级到第 三极栅条的间隙逐渐增大 当果品直径小于栅条间隙时 便下落到与之相对应的接料 斗中 分级时可能会是水果遭受较大的碰撞 冲击而引起损伤 所以通常只用于那些 对机械负荷不敏感和随之要进一步加工的水果分级 叉式分级机又叫带式或者链式分级机 分级部位可由两条圆形输送带 链 或一条输 送带和一根旋转轴配对构成 上述每对不是平行的而是斜叉构成 八 字形 配对部 位开始非常靠近 之后两者距离有规律的增大 所以较小的产品在分级部位的起端就 落了下去 而较大的产品则可能输送到较远处落下 如图 1 5 分选时 两带速度可不 相同 使水果在带间输送时产生一定的旋转 因而更合适分选像梨这样的非球形水果 3 1 2 1 2 光电式分级 光电式分级又叫做光线式分级机 不仅可对产品进行大小分级 还可以对产品进 行外观品质和内部品质分级 光线式大小分级机是根据光束遮断法和图像处理法制成 进行非接触式测量 当 被测果品不满足分级要求时 检测信号传送到控制装置 用推板或强气流将果品排出 到外侧的输送带上 加以分级 4 5 2 清洗机设计 2 1 清洗机的工作原理 产品结构 主要由进出料斗 横向带螺旋线毛刷辊 传动系统 机架等部分组成 该机原主要用于对龙眼 荔枝类水果进行表面泥砂污物的刷洗 由减速电机通过链轮 带动毛刷辊轴 毛刷辊轴之间转动是通过链轮连接 这样所有转轴转动方向相同 从 而达到滚刷清洗及传递的动作 毛刷辊上方安装清水喷淋管 增加刷洗效果 从而可 适合于水果物料的清洗 考虑了废水的处理问题 使清洗废水可以重复使用 通过水 泵供水 形成循环水清洗功能 尽可能大的节约资源 工作原理 料口进入清洗槽内的原料 首先在相邻两个转向相同的螺旋毛刷辊的 摩擦力作用下做旋转运动 原料在旋转过程中沿着毛刷辊轴线螺旋方向依序向前运行 得以对原料进行清洗 同时 毛刷辊上方安装清水喷淋管 得到进一步喷淋清洗 2 2 清洗机运动和动力参数的设计计算 2 2 1设计任务要求 日清洗量 1 吨以上 工作方式 连续 物料名称 龙眼 2 2 2初步估算功率 设计产量达到每天清洗 1T 以上 每天按照 8 小时工作计算 经过初步估算 初定 传送设备距离 1 8M 清洗速度 1000KG 8 小时 60 分钟 2 1KG 分钟 考虑设备故障 维修等暂停因素 可以设计清洗速度为 3KG 分钟 水果清洗的时间 直接决定了水果在毛刷对水果周身进行清理的次数 决定了对清洗 后的质量和整机的生产率 而水果停留的时间又取决于刷辊的 转速 转速过大可能导 致水果清洗不彻底 达不到规定的质量标准 转速过小可能使水果表面清洗不干净 不利 于后续的加工 设计辊轴上毛刷的螺距 T 为 50mm 毛刷辊长 L 为 1800mm 水果与毛刷之间的滑 移系数 u 取值为 0 5 若不考虑水流对水果向前运行速度的影响 则清洗时间可为 假设每次60LtTnu 水果清洗的时间 t 为 45s 则求得毛刷辊的转速为 6 601896min54 LrnTtu 由设计原理可知 主毛刷辊的转动由减速电机通过链轮装置直接带动 其他相邻 的毛刷辊是通过链轮装置连接带动 且各毛刷辊的转速相同 方向相同 毛刷辊轴两 端由轴承支撑 所以毛刷辊的转动主要克服由轴承产生的摩擦力和带动原料所产生的 力 初选轴承的内径为 30mm 毛刷辊轴最大直径为 41mm 下面来计算滚筒工作所需的功率 6024pnM 其中 n 毛刷辊的转速 r min M 驱动毛刷辊转动所需的力矩 N m 链轮的传动效率 0 96 0 96 0 96 0 96 0 96 0 82 由力矩计算公式得 2dG U 深沟球轴承的摩擦因素 取 0 002 d 轴承内径 m G 毛刷辊 齿轮零件的重量 G1 与毛刷辊上原料重量之和 2213 14957 803 480 06 54GN G2 3x9 8 29 4N m0657 23 429 d M kw3 8 1 0657 604p n 2 3 电动机的选择 根据所要求的的转速和功率选择 G 系列小型全封闭齿轮减速电机 产品特点 全 封闭全寿命机电一体化设计 硬齿面斜齿轮传动 低噪音 高效率 整体结构紧凑 重量轻 适应性强 具体型号为 GHW22 15 7 现在将这种电动机的数据列于下图 图 2 2 电动机的技术数据 选择电机的额定功率为 0 37kw 输出转速为 92r min 电动机的结构简图如下所示 选择的机型号为22 8 图 2 3 减速电机的安装尺寸 2 4 主要零部件设计 2 4 1链轮设计 已知 减速电机的轴输出转速为 92r min P 0 37kw 输出轴径 d 22mm 因为工作 载荷较平稳 所以链轮悬臂装于轴上 1 链轮齿数 减速器轴上链轮齿数为 Z1 25 从动轴链轮齿数为 Z2 25 传动比 i i Z1 Z2 1 2 转速 主动轴链轮转速 n1 92r min 从动链轮转速 n2 92r min 3 设计功率 dP P 0 24kwdaKzpdP 式中 1 0 1 5 1 zK 4 链条节距 P 由设计功率 P0 0 24kw 和主动轮链轮转速 n1 92r min 在手册中查得节距 P 05B 即 8mm 5 初定中心距 a 暂取 a 50P 6 链节数 PL 2121 pzzapLpa 125 取 124 节PPL 7 链实际中心距 221211 8 4ppzzza 计算得 a 396mm 8 链速 v Z1 P 1000 60 v 92 25 8 60 1000 n m min 0 3m s 与估算相符 9 有效拉力 F 1 1000P v F1 1233N 9 10 轴上载荷 F Q 1 05KAF1 FQ 1295N 取 KA 1 11 润滑方式选定 根据滚子链节距 P 8 和链条的速度 v 0 3m s 查图选用润滑方式为用油刷或 油壶人工定期润滑 12 链条标记 根据设计计算结果采用单排 05B 滚子链 节距为 8mm 节数为 124 节 13 链轮材料及热处理 材料为 20 钢 热处理渗碳 淬火 回火 齿面硬度为 HRC50 60 主动链轮几何尺寸计算 1 主动链轮孔径 22mm hdmaxh 2 分度圆直径 d 63 8mm 018sinpdz 3 齿顶圆直径 67mm 1 6adpz ad 4 齿根圆直径 d 58mm f1f 5 轮毂厚度 K 取 3 2 h 10mm 0 6khd 6 轮毂长度 L 2 6 3 3 h L 30mm 根据 机械设计手册 可查得其他参数 齿宽 bf1 0 93b1 2 79mm 倒角宽度 ba 0 13p 1 04mm 倒角深度 h 0 5p 3mm 倒角圆弧半径 ra 0 04p 0 32mm 从动链轮几何尺寸计算 1 从动链轮孔径 10 25mm hdmaxh 2 分度圆直径 d 63 8mm 018sinpdz 3 齿顶圆直径 67mm 08 0 54c adptgz ad 4 齿根圆直径 d 58mm fr f 5 轮毂厚度 K 取 3 2 h 10mm 0 6khd 6 轮毂长度 L 2 6 3 3 h L 30mm 根据 机械设计手册 可查得其他参数 齿宽 bf1 0 93b1 2 79mm bf2 bf1 pt 2 79 5 64 8 43mm 倒角宽度 ba 1 04mm 倒角深度 h 0 5p 3mm 倒角圆弧半径 ra 0 04p 0 32mm 圆角半径 0 5mmmaxr 已知 第一毛刷辊轴输出转速为 92r min P 0 37 0 96 0 6 0 34kw 输出轴径 d 25mm 因为工作载荷较平稳 所以链轮悬臂装于轴上 1 链轮齿数 减速器轴上链轮齿数为 Z1 25 从动轴链轮齿数为 Z2 25 传动比 i i Z1 Z2 1 2 转速 主动轴链轮转速 n1 92r min 从动链轮转速 n2 92r min 3 设计功率 dP P 0 22kwdaKzpdP 11 式中 1 0 1 5 1 aKpzK 4 链条节距 P 由设计功率 P0 0 22kw 和主动轮链轮转速 n1 92r min 在手册中查得节距 P 05B 即 8mm 5 初定中心距 a 暂取 a 30P 6 链节数 PL 2121 pzzapLpa 85 取 86 节PPL 7 链实际中心距 221211 8 4ppzzza 计算得 a 244mm 8 链速 v Z1 P 1000 60 v 92 25 8 60 1000 n m min 0 3m s 与估算相符 9 有效拉力 F 1 1000P v F1 1133N 10 轴上载荷 F Q 1 15KAF1 FQ 1303N 取 KA 1 11 润滑方式选定 根据滚子链节距 P 8 和链条的速度 v 0 3m s 查图选用润滑方式为用油刷或 油壶人工定期润滑 12 链条标记 根据设计计算结果采用单排 05B 滚子链 节距为 8mm 节数为 124 节 13 链轮材料及热处理 材料为 20 钢 热处理渗碳 淬火 回火 齿面硬度为 HRC50 60 2 4 2毛刷辊轴的设计计算及校核 已知 第一毛刷辊轴受力最大 所以校验第一毛刷辊轴就可以了 第一毛刷辊轴 输出转速为 92r min 输入功率 P 0 37 0 96 0 96 0 33kw 初选输出轴端轴径 d 25mm 初算轴的直径 根据轴的扭转强度来初步计算确定其最小直径 可利用经验公式 12 30npAd 其中 轴常用的几种材料的 的 值0A T 0 主轴上的功率 pkw 主轴上的转速 nminr 轴上的材料由 机械设计 一书中表 18 1 可以查到 应选取调质处理的 45 号 钢 书中表 18 2 取 于是得 MPB640 0 Amd4 17923 1min 初算轴径还要考虑键槽对轴强度的削弱影响 当该轴段截面上有一个键槽时 d 应增大 5 两个键槽时 d 应增大 10 在本轴的设计中 轴上有一个键槽 所以 17 4 1 5 18 27mm d 初选的轴端轴径 d 25mm 符合要求 第一毛刷辊轴上的所受转矩 T 作用力的大小 第一毛刷辊轴输出转速为 n 92r min 输入功率 P 0 37 0 96 0 96 0 33kw 链 轮的分度圆直径 d 63 8mm 根据公式 求得 np 95034TNm 求作用在齿轮上的力 因本设计中轴为转轴 轴主要受转矩和弯矩 由于传动采 用轴传动所以只在垂直于轴线的两个方向有力的作用 水平方向轴线方向没有受力 根据公式 求得 2 34 0 0638 1066NdTF2r dF2r 毛刷辊轴结构设计 根据以上计算可知轴上所承受的最大转矩 T 34N m 选择的材料为 45 号钢 调 质处理 由以上计算知轴径可为 45mm 考虑装链轮加键的影响 故取轴和链轮相连部 分的直径为 25mm 键为键 8 7 25 我们知道轴上要安装轴承 为便于轴承的装配 取装轴承处的直径为 50mm 本设 计轴承中为直线轴承 LMF F H 其长度为 64mm 宽度为 45mm 根据结构要求选用轴肩 挡圈 GB886 86 34 40 由于在入料口处需布置料斗 所以轴承应安装在进料斗的外端 以免和料斗发生干涉 在高度上为便于安装在机架上且不和主轴发生干涉 结构设置 请参见装配图 13 轴承在轴上的固定 由于轴承安装在轴承座内 轴承可以通过轴上设置台阶来固 定 也可以通过台阶和止推环来固定 这样轴承在轴承座内就不会发生径向的游动 动力通过链轮传给 链轮和主轴是通过键槽来联结的 因轴的校核需要有轴的预设长度 所以需要根据选用零件和毛刷辊轴设计的各个 尺寸来确定轴的长度 下面是各个零件的所需长度和设计选用长度 表 2 1 轴的长度初选 零件名称 所需轴向长度 mm 设计长度 mm 工作部分长度 1800 1900 链轮 30 74 轴承与轴承座 一对 64 128 总计 2102 图 2 4 毛刷辊轴结构图 求轴上的载荷如 表 2 2 载荷 水平面 H 垂直面 V 支反面 F FH1 1123 8N FH2 57 8N FV1 1123 8N FV2 57 8N 弯矩 M M1 0 0548N m M2 0 0548N m 总弯矩 14 0 08 N m213M 扭矩 T T 24 N m 图 2 5 轴的载荷分析图 求危险截面当量弯矩 f 设剪应力为脉动循环边应力 取 0 6 0 10 Mpa WTM 221ca 之前选择的轴的材料为 45 号钢调质处理 查得抗拉强度 b 590Mpa 故安全 acaPMP1 0601 2 4 3滚动轴承选择 初选滚动轴承型号为直线轴承 LMF F H 型号为 LMF30UU 其内部为并列球结构 15 图 2 6 直线轴承结构图 表 2 3 直线轴承技术数据 型号 球列 数 重量 许用径向间隙 um 额定动载荷 C N 额定静载荷 C N 内径 dr mm LMF30UU 6 460 9 4010 8100 30 D mm L mm Dt mm H mm PCB mm d1 d2 h 45 64 74 10 60 6 6 11 6 5 对于选用的轴承需要进行可靠度和疲劳寿命的校核 根据 机械设计 可知 先计算当量动载荷 载荷分为轴向和径向 但此轴的倾 斜角为 5 轴向力可以忽略不计 所以只受径向力 由前面设计可知径向力为 1066N 当量动载荷的公式 10 式中 arpYFXPf 当量动载荷 N 1 0 1 2 取 1 1 径向载荷 N 轴向Pp r aF 载荷 N X Y 径向动载荷系数和轴向动载荷系数 所以根据 机械设计 中表 18 7 可得本设计的当量动载荷的 X 和 Y 分别为 1 和 0 将数据代入得 P 1 1 1 1066 1172 6N 根据式 求得 C 3543 6N 符合要求 106 hnPCL 2 4 4张紧机构的设计 链轮张紧装置 采用张紧轮张紧 它从外向内压紧链条 且可以进行张紧程度调 整 从而达到张紧目的 另外还可以使链条与链轮的包角增大 使传动效率提高 2 4 5水箱的设计 在喷淋清洗工艺中 水箱的主要作用是容纳喷淋头所喷淋出来的大部分水 箱体 的尺寸决定了桂圆清洗的产量 由于本清洗设备不但在自动化联系清洗上有要求 而 且在产量规模化也有一定的标准 所以缸体也有一定的设计要求 应该主要根据实际 情况来确定 根据经过分析与计算 确定箱体的尺寸为 685mm 630mm 214mm 外壁与 16 框架进行焊接 材料的选择 经查资料 选用不锈钢 经查资料选用材料为 2Cr13 主要用于较重 要的钢结构和构件 渗碳零件 压力容器等 从材料性能和经济因素各方面来说 对 壁厚的设计为 2 毫米 2 4 6毛刷辊结构组成 毛刷辊的结构由轴 尼龙塑料 刷丝三部分组 成 首先 是进行辊芯 或称辊轴 的加工 将实 心钢轴裁切成合适尺寸 上机床车出毛坯 通过焊 接 补强 校直 再经过车床加工出辊芯雏形 然 后根据不同要求 分别在辊芯雏形外进行套管或放 入模具直接注塑 这样 一条刷辊体的基本形状就 已经形成了 图 2 8 毛刷辊 接下来 就要将注塑成形或者套管后的辊体毛坯上机床按图纸要求的尺寸进行精 细车造 根据不同的工艺要求进行后续处理 如对包胶的辊芯进行精细研磨 轴头需 要制做不同的键槽或接口 一般都还要经过动平衡测试 确保刷辊安装能按图纸完全 到位 接下来要做的就是植毛作业 刷丝一般用尼龙 弹性好 耐酸碱 耐磨植毛完成 后 再通过滚筒式剪毛机修剪毛端 这样刷辊表面的刷丝就被剪的平整了 最后一道工序就是检测并包装 首先对刷辊进行全面 体检 有漏孔的退回车 间返工 对每束刷毛的拉力进行检测 所有检测指标都合格后装入木箱出厂 2 5 水泵的选择 根据实际生产情况 选择型号为 MS100 0 55 MS 轻型不锈钢卧式单级离心泵 流量 Q 选择 4 8m3 h 泵的扬程为 14 5m 其安装尺寸如下 图 2 9 水泵安装尺寸及外形尺寸 17 选择型号为 MS100 0 55 18 3 分选机设计 3 1 分选机工作原理 工作原理 振动分级筛采用固定安装于筛箱两侧的两个振动电机反向同步转动 以此提供激振力 使筛箱作直线振动 这种振动可以使输送槽体中的物料运动 并与 筛面发生碰撞 使小于筛孔的物料透过 从而实现物料的几何分级 实现筛分 致使 结构更显简单 紧凑 振动效率更高 双电机驱动的自同步振动机 是新近发展起来的先进技术 它的特点如下 1 利用自同步原理代替了强制同步式振动机中的齿轮传动 使传动部分结构相 当简单 2 由于取消了齿轮传动 而使机器饿润滑 维护和检修的经常性工作大为简化 3 采用激振电机直接驱动是其结构相当简单 4 自同步振动电机激振器的主轴可在较大距离下进行安装 5 该振动电机便于实现通用化 系列化 标准化 振动状态通常可分为亚共振 共振 超共振 与远超共振wn n wn 四种振动状态 亚共振状态与超共振状态都因振动较大 而很少采用 而共wn 振状态则因振动振幅很不稳定 见图 2 而不适用于振动分级筛 故振动分级筛一般均选 择上作状态远离共振区的远超共振态 但工作频率 动越远离振动系统的固有频率 则所需激振力就越大 故通常将工作频率与固有频率之比选择在 2 5 一 4 即可 n 19 3 2 分选机运动和动力参数的设计计算 3 2 1设计任务要求 日分选量 1 吨以上 按每天 8 小时算 1000KG 8 小时 60 分钟 2 1KG 分钟 工作方式 连续 分选机所分选鲜果以直径 24 4cm 为中心 分为 5 个直径等级 等级直径间隔为 2mm 3 2 2运动学参数分析 1 抛射强度 KV 根据振动筛的用途选取 若 KV 小于或等于 1 振动分级筛筛上 物料不可能离筛跳起 这不适合于筛理工艺要求 当 KV 为 l 一 3 3 时 筛体每振动一 次 物料仅出现一次抛掷运动 一般来说 此时一筛分效率最高 力 越大 则物料在筛上跳跃越猛烈 故一般 KV 取值 2 一 5 易筛物料 KV 取 2 一 2 5 中 等程度的物料取 2 5 一 3 难筛物料可取 3 一 5 食品加工用振动分级筛一般 D 取 2 5 左右即可 KV 2 5 2 筛面倾角 对直线振动筛一般取 0 为适应不同需要可在 10 范围内选取 对圆振动筛一般取 15 25 推荐取 20 2 5 振幅小时取大值 振幅大时取小值 0 3 推荐方向角 是直线振动筛的重要参数之一 一般取 30 65 难筛物料 取大值 易筛物料取小值 我国目前多用 40 45 45 4 筛箱振幅 A 是设计振动筛的重要参数之一 其值必须事宜 以保证物料充分 分层 减少堵塞 以利透筛 通常取 A 3 6mm 其中筛孔大时取大值 筛孔小时取小 值 A 4mm 5 振动筛振动频率 f 按下式计算 f sinco21AgKV 式中 f 振动频率 Hz Kv 抛射强度 筛面倾角 20 振动方向角 代入以上数据可求得 f 14 8Hz sinco21AgKV 由公式 可求得 w 92 94rad s f2w 由公式 可求得振动次数为 n 888r min60n 初选 YZS 振动电机 型号为 YZD 3 6 激振力为 3KN 输出功率为 0 25kw 振频 为 1000r min 重量 35kg 3 2 3动力学参数 1 参振质量 M M1 M2 M3 M4 M5 kg 式中 M 1 筛箱质量 kg M2 振动器质量 kg M3 支撑装置的上弹簧座总质量 kg M4 物料质量 M5 其它参振质量 kg 已知 YZS 振动电机重量 初定箱体为不锈钢材料 侧板厚度为 8mm 长约 2000mm 宽 300mm 两侧有槽钢固定 电机座 估算参振质量 M 120kg 2 弹簧刚度 K 为使振动筛在远超共振状态下工作 可取振动频率与系统固有频率之比 4 wn 因此则可以求得 系统的固有频率取决于参振质量 M 及振sradwn 3 249 动方向上的弹簧刚度 K K M2n 式中 K 系统中弹簧的总刚度 N m 系统的固有频率 rad s n M 参振质量 kg 代入数据 可求得 K 65 2KN M 由四个相同的弹簧支撑并联实现此弹簧刚度 若考虑均匀承重 则每个弹簧支撑的刚 21 度应为 16 3kN m 3 3 电动机选择及校核 3 3 1电动机类型 初选 YZS 振动电机 型号为 YZD 3 6 激振力为 3KN 输出功率为 0 25kw 振频 为 1000r min 重量 35kg 数量为 2 台 3 3 2电动机功率 N N1 N2 kW 式中 传动效率 取 0 95 N1 振动消耗的功率 1 振动阻尼消耗的功率 1 振动阻尼消耗的功可用激振力所做的功来计算 激振力克服阻尼消耗的功率 N1 kW7408 32nCMA C 阻尼系数 推荐 C 0 2 0 3 n 振动次数 r min 取 C 0 25 N1 kw28 074081 25 32 2 轴在轴承中摩擦消耗功率 2 由于此设备中只有振动电机 无外部设备 所以这部分不用考虑 N N1 N2 0 3kw A 6 20 A 大型振动筛取小值 反之取小值 一般稳态振动时 A 0 3 0 5cm 可取 3 5cm 根据 K W 即可算出所需弹簧总刚度 K 其中 W为筛分机参重质量 因为 A 0 4cm 所以取 4cm 0 04m K Mg 29400N m04 8912 i n 7350N m 16 3kN m 符合要求 弹簧计算 1 弹簧的最小工作负荷 1F W 9 8 4 294 N1F 2 弹簧的最大工作负荷 2 234 N204 73549 8 3 弹簧的总的行程 h h 40 4 44mm 3 弹簧用材料 采用材料为 60 n2iMS 4 查 机械工程师手册 标准圆柱螺旋压缩弹簧的选用 得到弹簧型号为 YA 4 40 109 5 GB T2089 1994 其参数 弹簧钢丝直径 d 4mm 弹簧有效圈数 n 7 弹簧总高度 H0 109 5mm 弹簧中径 D 40mm 节距 t 14 5mm 弹簧刚度 5 8kN m 3 4 2入料斗的设计 入料斗与分选机的上盖部分通过直径焊接相联接 将大小不一的水果从入料口进入 24 通过隔板下落到分级器进行分选 结构尺寸如图 宽度为 400mm 材料为 0Cr19Ni9 图 3 4 入料斗设计结构图 入料口是将水果填入分选机机体内的一个途径 它是分选机上的一个部件 它的 作用在于通过入料口可以将水果顺利的填入机体内 而且在填入的过程中或是填入后 的工作过程中 分选机能安全的工作 而且不会将水果从入料口飞溅出来 造成人员 伤害等事故发生 因此 分选机的入料口的设计 即关系到水果分选的工作质量 3 4 3箱体设计 各种分选设备可以结构相同却大同小异 出现的问题是基本相仿 对于我们当前使用 的振动筛 主要的问题是梁断和帮裂 侧帮是用不锈钢板制成 材料为 0Cr19Ni9 利用横板将两块侧板连接起来 使筛框成 为刚制整体结构 为了加强侧板的刚度 在适当的位置采用多条加强筋钢板 侧板用 以传递激振力 它在中部与振动电机座板连接 并采用槽钢焊接以补强 箱体的强度除了本身材料有关 还与连接方法有很大的关系 筛框结构最常见的 连接方法有两种 铆接和焊接 焊接结构制造简单 但易产生内应力 筛子在强烈振 动下易在焊接缝出开列 所以适用与振动强度较小的筛箱 铆接结构制造的尺寸准确 没有内应力 对振动有较好的适应性 但工艺复杂制造技术高 所以选择焊接 3 4 4分选筛面的设计 板状筛面是在钢板上冲孔的一种最牢固的筛面 主要用于大块物料的分级 冲孔筛 板的形状和排列方式 有多种多样 筛板的材质可以是 0Cr19Ni9 厚度为 2mm 两侧 的高度为 30mm 为了加强筛面的强度 在筛面的下表面焊接 2 根长为 2290mm 宽为 10mm 高为 6mm 的不锈钢板 25 图 2 5 分选筛面结构图 3 4 5振动电机安装座设计 材料为 HT150 与电机的连接采用六角头螺栓 具体尺寸造型如图 图 2 6 振动电机安装座结构 26 27 4 总结 整个毕业设计伴随着辛苦与喜悦接近尾声 在此我做一下个人总结 机械专业是一个与现实生活联系很紧密的专业 也是社会的最基础的产业 通过 此次毕业设计 使我真正感受到了自己学习的知识还不够扎实 毕业设计对我来说是 一个很大的挑战 在设计过程中碰到很多问题 特别是刚开始不知道怎么下手 茫然 失措 同时 毕业设计是我们学完了大学的全部基础课 专业基础课以及专业课之后进行 的 这是我们对所学课程的一次深入的综合性总复习 也是一次理论联系实际的训练 它在巩固我们四年的大学生活所学到的知识 以及考察一个学生的综合素质具有重要 的地位 通过这次毕业设计 我学到了很多东西 首先 我认识到了就一台机械设备而言 它之所以用这个零部件都有它的道理 并不是人为随意地用的 而是考虑到多方面的 因素才选择使用的 在这次毕业设计中 我认识到了许多材料的性能对一台机械所产 生的影响是多方面的 不同的材料对机械的性能必然产生不同的影响 其次 这次毕 业设计需要用到许多手册 光做这个设计我就查阅了许多本手册和教材 所以我从中 也学到了查阅手册的方法 学会了如何更好地利用现有的资源 再次 我的 AUTOCAD 和 Pro ENGINEER 的使用技术水平得到了很大提高 通过此次设计 我的二维和三维设 计水平得到了巩固和提高 在本次设计的过程中 也出现了一些客观不足的问题 第一 理论与实际脱节 如 果其可以到生产有关类似机械的工厂实习 将对整个设计有很大的帮助 第二 设计 方面 只能靠理论值来选择标准件或外购件 而没有考虑公司的客观实际和制造成本 问题 今后将要从实际出发改进本设计 再结合实际需要 选择一个合理的方案 毕业设计充分实现了理论与实际的相结合 有利于我能更深入的理解学习知识 自己学到了很多以前不知道的或者知道的但是很模糊的东西 通过这次设计使我更加 明确了自己的不足 以后我会在以后的工作中更加努力学习 鸣 谢 28 鸣 谢 首先 我要感谢孙明教授在我这个毕业设计中给予我的悉心指导 我的这个设计 在许多方面都资料匮乏 在完成设计的过程中遇到许多问题 但是在孙教授的悉心指 导下 许多问题得以克服 本次设计都是由我一手包办 因此在完成这个设计的过程中 我的压力是比较大 的 由于本人经验匮乏 知识有限 在设计的过程中难免有许多考虑不周全的地方 如果没有老师的督促指导 我将会犯下许多不应该犯的错误 老师的专业水平 还有 他的治学精神是我学习的榜样 其次要感谢大学四年来所有的老师 是你们为我们打下机械专业知识的基础 无 论在做人上还是在做研究上 你们都给我们上了非常重要的一课 谢谢各位老师的栽 培 然后还要感谢在我本次设计中曾经给过我帮助的同学 是他们在我遇到困难的时 候为我指点迷津 谨在此 再次向各位指导老师致以诚挚的谢意 没有老师们的栽培就没有我们的 今天 谢谢您们 参考文献 29 参考文献 1 成大先主编 机械设计手册 单行本 机构 M 北京 化学工业出版社 2004 1 2 成大先主编 机械设计手册 单行本 减 变 速器 电机与电器 M 北京 化 学工业出版社 2004 1 3 周开勤主编 机械零件手册 第五版 M 北京 高等教育出版社 2001 4 吴宗泽主编 机械设计实用手册 M 北京 化学工业出版社 1999 1 5 吕广庶 张远明主编 工程材料及成形技术基础 M 北京 高等教育出版社 2001 9 6 冯开平 左宗义主编 画法几何与机械制图 M 广州 华南理工大学出版社 2007 7 7 濮良贵 纪名刚主编 机械设计 7 版 M 北京 高等教育出版社 2006 8 廖念钊主编 互换性与技术测量 M 北京 中国计量出版社 2001 1 9 王少怀 主编 机械设计师手册 北京 电子工业出版社 2006 8 10 张裕中 主编 食品加工技术装备 北京 中国轻工业出版社 2002 3 11 肖旭霖 主编 食品加工机械与设备 北京 中国轻工业出版社 2000 9 12 13 刘绍文 TQLZ 振动分级筛振动设计 粮食与饲料工业 Cereal Feed Industry 1992年 06期 14 李君 陆华忠 杨洲 吕恩利 荔枝龙眼生产机械化现状与发展趋势 广东 农业科学 Guangdong Agricultural Sciences 2011年 05期 15 何颂伟 荔枝龙眼加工发展前景 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