谷物平面清選篩驅(qū)動機構的設計

谷物平面清選篩驅(qū)動機構的設計,谷物,平面,清選篩,驅(qū)動,機構,設計 JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY 本 科 畢 業(yè) 論 文（設 計） 題 目： 谷物平面清選篩驅(qū)動機構的設計 學 院： 工學院 姓 名： 陳實斌 學 號： 20090966 專 業(yè)： 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 年 級： 農(nóng) 機 091 指導教師： 許 靜 職 稱：講 師 二0一三 年 五 月 摘要 當前全球進行谷物清選主要采用篩選、空氣動力選、表面特性選、比重選等幾種方式。這其中, 運用最多的一種形式是篩選,其使谷物在篩面上運動,利用其不同的尺寸形狀的特征,把混合物分成通過篩孔和不能通過篩孔的兩部分,即將谷物群體中的大小雜物清除,而保留飽滿成熟谷粒。篩體的運動軌跡是影響谷物清選凈度的重要因素。 本設計采用按谷物厚度分離的長孔篩進行谷物清選，篩體只需要作橫向水平振動即可。為了保證振動篩具有良好的篩分性能和較高的生產(chǎn)率，第一，該使谷物從落料口落到篩面上之后，散開的寬度增加，提高有效的篩分面積。第二，還必須使谷物以及雜物能夠在篩選過程中能夠不斷的后移至出料口。為此本設計的篩體運動軌跡為：篩體在物料下落處作平面圓周運動， 隨后慢慢地由平面圓周運動變?yōu)槠矫鏅E圓運動，其短軸逐漸變小，在篩體末端過渡到往復直線運動。這種運動軌跡能夠使物料下落后不產(chǎn)生堆積現(xiàn)象而均勻地分布在篩面上，使物料能充分地與篩面接觸進行篩選，而后快速地沿篩面前移，達到提高篩分效率的目的。 關鍵字： 清選 驅(qū)動 平面振動 Abstract Current global grain cleaning mainly adopts filter, air power to choose, surface features, such as proportion of selected several ways. It, a form is most often used to screen, it makes the grain movement on the screen, use the different size of shape characteristic, divide the mixture into through the mesh and not through the screen mesh of two parts, the grain size of the group clear debris, and keep full ripe grains. Sieve body movement is the important factors that affect grain cleaning clarity. This design adopts the thickness according to the grain separation of long hole grain cleaning sieve, sieve body you just need to make lateral horizontal vibration. To ensure that the vibrating screen has a good sieving performance and higher productivity, first, it makes the grain from the blanking hole after fall on the screen, the width of the scatter increase, increase the effective screening area. Second, must also enables grain and sundries in the screening process can continuously moved to discharge port. Therefore this design sieve body trajectory as follows: the sieve body in the materials falling plane circular motion, then slowly changed from plane circular motion to planar elliptical motion, the short axis gradually become smaller, in the end of the screen body transition to reciprocating linear motion. This trajectory can make the material behind does not produce accumulation phenomenon and evenly distributed on the sieve surface, make the material can fully contact with the screen surface to filter, and then quickly move along the front of screen, achieve the goal of improve the screening efficiency. Keyword： Cleaning Drive Plane vibration 目錄 摘要 1 Abstract 2 1.緒論 2 1.1課題背景 3 1.2 . 清選篩的現(xiàn)狀 3 2.橫向振動平面篩體總成設計與分析 5 2.1篩體總成設計構思 5 2.2篩體的運動設計 6 3.各部件結構的設計 6 3.1篩體的結構 6 3.2動力裝置 7 3.3運動軌跡控制機構 7 3.3.1偏心轉(zhuǎn)動機構 7 3.3.2 移動副 8 4.主要參數(shù)的調(diào)整 9 4.1 振幅的調(diào)整 9 4.2 振動頻率的調(diào)整 10 4.3 生產(chǎn)率的調(diào)整 10 5.計算與校核 10 5.1動力輸入軸 10 5.2 偏心軸的設計 13 5.4 移動副中主軸的選擇 17 5.5移動副中的滾動軸承的選擇 17 5.6移動副中推力軸承的選擇 19 5.7移動副中滑桿選擇 19 5.8 滑塊的選擇 20 .參考文獻 22 致 謝 23 1.緒論 1.1課題背景 我國是農(nóng)業(yè)大國，在我國南方地區(qū)，從農(nóng)村勞動力結構來看，年青力壯的勞力很多外出務工，給聯(lián)合收割機的應用提供了機會，同時機收價格的物美價廉使很多農(nóng)民容易接受收割機的作業(yè)，最實在的情況就是在中國水稻產(chǎn)區(qū)很多農(nóng)民都樂意接受利用機器來進行收割服務。作物收獲是整個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中奪取豐收的最后一個重要環(huán)節(jié)，對谷物的產(chǎn)量和質(zhì)量都有很大的影響，其特點是季節(jié)性強、時間緊、任務重，易遭受雨、雪、風、霜的侵襲而造成損失。因此，實現(xiàn)谷物收獲作業(yè)機械化對于提高勞動生產(chǎn)率、減輕勞動強度、降低收獲損失、以確保豐產(chǎn)豐收具有極其重要的意義。因此，稻麥收割機的應用將越來越普遍。其中，谷物清選裝置是聯(lián)合收獲機械的重要組成部分，它直接影響到整機的工作性能。而清選裝置具有一個良好和平穩(wěn)的驅(qū)動機構，就能進一步提高整機的工作性能。 1.2 . 清選篩的現(xiàn)狀 隨著市場對高品質(zhì)物種需求的增加和谷物種植面積的擴大，研制適合谷物生產(chǎn)收割、脫粒分離以及清選的高效收獲機械是當今農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中亟待解決的重要問題。我國清選篩市場發(fā)展迅速，產(chǎn)品產(chǎn)出持續(xù)擴張，國家產(chǎn)業(yè)政策鼓勵清選篩產(chǎn)業(yè)向高技術產(chǎn)品方向發(fā)展，國內(nèi)企業(yè)新增投資項目投資逐漸增多。投資者對清選篩市場的關注越來越密切，這使得清選篩市場越來越受到各方的關注,無論怎樣都需要農(nóng)機推廣部門及有關廠家作出艱苦的努力. 目前，對現(xiàn)有清選裝置的改裝大多限于粗略地改變其結構，對清選過程中的氣流參數(shù)和清選篩工作參數(shù)的深入探討較少。該裝置的設計主要靠經(jīng)驗進行，振動篩分時物料顆粒運動規(guī)律的理論研究還不成熟，為此，開展農(nóng)業(yè)物料顆粒運動規(guī)律的研究非常必要，對清選裝置的深入研究具有重要意義。谷物清選是種子加工業(yè)的非常重要環(huán)節(jié),根據(jù)種子群體中各種物質(zhì)幾何與物理特性的不同,在機械操作過程中將種子與混雜物分離開。只有達到大小均勻、籽粒飽滿、凈度高、純度高和無病蟲害的優(yōu)良種子,才能奠定作物生長的良好基礎, 據(jù)研究稱良好的種子可以提產(chǎn)2%-5%。也能適應機械化種植的需要。 當前全球進行谷物清選主要采用篩選、空氣動力選、表面特性選、比重選等幾種方式。這其中, 運用最多的一種形式是篩選,其使谷物在篩面上運動,利用其不同的尺寸形狀的特征,把混合物分成通過篩孔和不能通過篩孔的兩部分,即將谷物群體中的大小雜物清除,而保留飽滿成熟谷粒。篩體的運動軌跡是影響谷物清選凈度的重要因素。篩體運動的設計應保證篩選過程具有較高的生產(chǎn)率和良好的分離性能。 目前谷物清選篩的研究現(xiàn)狀目前,大部分篩體傳動機構采用的都是能夠產(chǎn)生縱向垂直振幅且由曲柄搖桿機構驅(qū)動的雙搖桿結構。該傳動機構由曲柄的圓周運動驅(qū)動,使篩體繞兩搖臂的固定點往復擺動,當篩子做往復振動時,位于篩面上的脫出物的慣性力,有抖動脫出物的作用,可提高清選效果 2.橫向振動平面篩體總成設計與分析 2.1篩體總成設計構思 從縱向振動的平面篩中可以看出兩個問題。其一，初落于篩面上的不均勻物料層得不到很好的橫向分析，不利于篩分。其二，曲柄轉(zhuǎn)速機構幾何尺寸處理不當會引起物料離開篩面減少分離的機會。為此本設計采用橫向平面振動，在落料口具有較大的橫向振幅，其目的為使落于篩面的物料群體很快能均勻分布于全篩面寬度上，使分離篩沿寬度能得到充分的利用。沿篩面縱向方向，橫向振幅應逐漸減少而縱向平面振動逐漸增大，在末端其篩面將作平面縱向往復運動，以增加物料流的縱向運動速度，提高生產(chǎn)率?？梢院喕梢粋€曲柄連桿滑塊機構如圖1所示 圖1運動簡圖 其中OA為曲柄，由一個偏心傳動機構組成，連桿OA偏心軸構成，AB、BC由篩子組成的，OC則由篩架來提供，這樣的一個機構就可以實現(xiàn)上面的要求了，就能實現(xiàn)提高清選的效果。 2.2篩體的運動設計 篩體運動的設計應保證篩選過程具有較高的生產(chǎn)率和良好的分離性能。本設計采用按谷物厚度分離的長孔篩進行谷物清選，篩體只需要作橫向水平振動即可。為了保證振動篩具有良好的篩分性能和較高的生產(chǎn)率，第一，該使谷物從落料口落到篩面上之后，散開的寬度增加，提高有效的篩分面積。第二，還必須使谷物以及雜物能夠在篩選過程中能夠不斷的后移至出料口。為此本設計的篩體運動軌跡為：篩體在物料下落處作平面圓周運動， 隨后慢慢地由平面圓周運動變?yōu)槠矫鏅E圓運動，其短軸逐漸變小，在篩體末端過渡到往復直線運動。這種運動軌跡能夠使物料下落后不產(chǎn)生堆積現(xiàn)象而均勻地分布在篩面上，使物料能充分地與篩面接觸進行篩選，而后快速地沿篩面前移，達到提高篩分效率的目的。 3.各部件結構的設計 3.1篩體的結構 篩體是整個振動篩的主要工作構件，采用分層結構，其由兩層篩面、一層滑板及角鋼等組合而成。 第一層篩是粗篩，主要用于過濾一些厚度或長度大 于篩孔尺寸的大雜物，如大的石塊、莖稈等；第二層篩是細篩，從第二層篩面出口的為顆粒飽滿的谷物；第三層為滑板，主要用于接住厚度小于篩孔寬度的細小雜物，如癟谷、灰塵、短莖稈等，不讓其下落以至于砸中下面的電機和轉(zhuǎn)向器等裝置，提高安全。整個篩體都固定在篩架上面。 3.2動力裝置 振動篩的動力裝置包括驅(qū)動電機和減速變向器。其中，驅(qū)動電機選用的是上海力克機械有限公司的 MBY22 型無級變速電機，功率為2.2KW，轉(zhuǎn)速為200～1000r/min，輸出扭矩為18～36N·m.減速變向器的主要作用是將電機輸出的動力轉(zhuǎn)換90° ，變速比為5：1。 3.3運動軌跡控制機構 運動軌跡機構包括偏心轉(zhuǎn)動機構和移動副。 3.3.1偏心轉(zhuǎn)動機構 偏心轉(zhuǎn)動機構如圖2示，這個機構由換向器輸出的動力經(jīng)聯(lián)軸器傳遞到動力輸入軸，動力輸入軸帶動偏心軸轉(zhuǎn)動，而偏心軸設計成由4個不同的偏心距與動力輸入軸配合，動力輸入軸與不同的偏心距配合就能使整個裝置有了不同的振幅，因為要使篩子有繞軸轉(zhuǎn)動的趨勢，設計成偏心軸與一個滾動軸承鏈接，在此處指承受徑向力的作用，采用深溝球軸承HT150.具體如圖2所示。 1.軸承蓋，2.動軸承，3.鍵，4.動力輸入軸， 5.偏心軸，6.擋板，7.軸承座 。 圖2 3.3.2 移動副 軸承座與篩體采用螺栓固定在一起，從而可以使篩體能夠繞主軸旋轉(zhuǎn)，兩跟滑動軸被固定板緊固在固定支座上，滑塊可以在滑動軸上來回滑動，從而形限制篩體末端只能進行往復運動的移動副。具體是先設計了一個推力軸承來承受軸向力，為了按裝方便，推力軸承上方有一塊擋板擋住，為了固定推力軸承在擋板上打個孔穿到軸端用螺釘連接。因為篩子有轉(zhuǎn)動，所以在推力軸承下方在設計了一個滾動軸承，使得整個機構可以隨篩子一起轉(zhuǎn)動的趨勢。通過主軸連接在了滑塊上，滑塊套在兩根滑桿上，使得其作往復運動?；瑮U連接在滑塊擋板上，而滑塊與其擋板固定在固定板上。而固定板與篩架底部的距離則由固定支座來解決，這樣也能提高整機的平穩(wěn)性。具體如圖3所示。 1.軸承座，2.推力軸承，3.主軸，4.滾動軸承， 5.擋圈，6.軸承蓋，7.固定板，8滑桿，9滑塊，10.固定支座 圖3 移動副 4.主要參數(shù)的調(diào)整 根據(jù)上述運動與結構設計，振動篩可以進行振幅、振頻以及生產(chǎn)率的調(diào)整。 4.1 振幅的調(diào)整 振動篩振幅煩的調(diào)整是通過改變偏心距來實現(xiàn)的，將偏心軸設計成具有4各不同的偏心距（分別為20mm,25mm,30cm,35cm）但尺寸相同的配合孔，只要動力輸入軸與不同的孔配合，就能夠得到不同的偏心距，振動篩在不同的偏心距工作時振幅不同。偏心距越大，篩體上各點的振幅也相應地越大。 4.2 振動頻率的調(diào)整 振動頻率的調(diào)整主要是通過改變動力輸入軸的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)的，本設計通過改變無級調(diào)速電 機的轉(zhuǎn)速大小來改變篩體的振頻。 4.3 生產(chǎn)率的調(diào)整 生產(chǎn)率的調(diào)整可以通過改變振幅和改變篩體的傾角兩種途徑實現(xiàn)。根據(jù)振動篩的運動進行設計，振動篩在縱向方向的振動主要用于輸送物料。因此，若改變篩體的振幅，必然會使振動篩的輸送能力得到提高，即單位內(nèi)通過篩體的物料增加，生產(chǎn)率得到提高。改變篩體的傾角可以增大谷物在篩面的下滑速度，也會使振動篩的生產(chǎn)率提高。篩體的傾斜角度是通過角度調(diào)節(jié)裝置來實現(xiàn)的，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺桿，能夠使得整個振動篩的工作部件相對于支撐框架旋轉(zhuǎn)一個角度，從而在不改變各個工作部件相對位置的情況下使篩體相對于水平面傾斜一定的角度。 5.計算與校核 5.1動力輸入軸 初步確定動力輸入軸的最小直徑。選取軸的材料為45號剛，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表查取C=110，于是得 。軸的輸出最小半徑顯然是安裝聯(lián)軸器的直徑，軸斷面上有鍵槽，d增大5%~10%. 所以取d=30mm。 因為軸兩端有銷，又由軸的尺寸可知 ，所以危險截面在兩端的銷孔處。又由于該軸工作時主要受扭矩作用，所受的彎矩很小可以忽略。 查表銷的，=（0.13~1.16）d, =(1~1.5)d.取=5mm, =30. ， —最大的切應力 T —軸的扭矩 —軸的抗扭截面系數(shù) d —軸端的直徑 —銷孔的直徑 所以只要就可以滿足要求了。 帶入數(shù)據(jù)校核 由下表可知45號剛的在30~40之間，由此可知該軸是符合設計要求的。 此外軸類零件除了應滿足扭轉(zhuǎn)強度要求外 ，一般還不因由過大的扭轉(zhuǎn)變形。所以應該滿足剛度要求。（為單位長度扭轉(zhuǎn)角，G為切變模量，為截面慣性矩，為許用單位長度扭轉(zhuǎn)角，取2）極，所以該軸是符合要求的，圖4所示。 圖4 動力輸入軸 5.2 偏心軸的設計 選取軸的材料為45號剛，調(diào)質(zhì)處理。因為有4個偏心距的相同孔與動力輸入配合4個孔的排列如圖5所示， 圖5 偏心軸 偏心距分別為20mm，25mm，30mm，35mm，可以把這4個孔簡化成一個與軸同心的孔，取 =60mm。即可看做是一個空心軸。由公式 ， ——為單位長度扭轉(zhuǎn)角， G ——為切變模量， ——為截面極慣性矩， ——為許用單位長度扭轉(zhuǎn)角，取2 即可推出，帶入數(shù)據(jù)得 考慮到是中間要開4個不同的偏心距的孔取d=140mm。 由此就可以選擇出偏心機構中的滾動軸承了 由上可知d=140.查表知D=250mm，B=42.如圖6所示。 圖6 滾動軸承 校核過程同下面移動副中的滾動軸承一樣，可以知道該軸是符合要求的。 5.4 移動副中主軸的選擇 如圖7所示 圖7 移動副主軸 進行校核時，通常中校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面B）的強度。根據(jù)書【1】式（15-5）及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應力為脈動循環(huán)應力，取α=0.6，軸的計算應力 前已選定軸的草料為45號鋼，調(diào)制處理，查表得，， 故所以該軸符合設計要求的。 5.5移動副中的滾動軸承的選擇 料選取灰鑄鐵HT150的深溝球軸承。由d=50mm，可選擇軸徑D = 90 mm，，壽命為=5000h，又因為此軸承主要承受徑向載荷，而軸向載荷很小可以忽略不計，公式中的X=1，Y=0，所以P==2T/D=3600N，又 C——基本額定動負荷計算值，N; P——當量動力負荷，N; ——壽命系數(shù)， ——力矩負荷系數(shù)，力矩負荷較小時1.5，力矩較大時2. ——沖擊負荷系數(shù)， ——速度系數(shù) ——溫度系數(shù)， ——軸承尺寸及性能表中所列徑向基本額定動負荷，N 查表知（機械設計手冊表7-2-4~7-2-7）=1.1，=1.0，=0.226，=2.15，=1.5 ，C=16809N.查表（7-2-43）可知=17200N時的210型軸承即可滿足要求,查出B=20mm,D=90mm,d=50mm.即可滿足設計要求。 5.6移動副中推力軸承的選擇 同理由上可知d=50mm，查表選D=95mm，B=20mm。校核如上。具體尺寸如圖8所示。 圖8 推力軸承 5.7移動副中滑桿選擇 設計有兩根滑桿，可以減小拉力，并且可以起到3點固定，保證整個裝置的平穩(wěn)性。選取d=40mm，l=280mm。如圖9所示。 圖9 滑桿 5.8 滑塊的選擇 取長L=360，寬B=60mm，高H=50mm。具體尺寸如圖10 所示。 圖10 滑塊 此外為了保證良好的平穩(wěn)性。軸上零件的周向固定，軸承內(nèi)圈配合軸均選用H7/p6 .參考文獻 [1] 成大先.機械設計圖冊.北京化學工業(yè)出版社，1997 [2]畫法幾何及工程制圖（第四版）.上海科學技術出版社，1997 [3].機械設計.武漢理工大學出版社，2001 [4]劉鴻文.材料力學.高等教育出版社，2001 [5]汪琪.機械零件設計問題解析.中國致公出版社，1997 [6]方昆凡.公差與配合手冊（修訂本）.北京出版社，1995 [7]機械工程手冊編委會.機械工程手冊（第二版）.機械工業(yè)出版社，1995 [8]機械設計實用手冊.化工工業(yè)出版社 [9] 東北工學院《機械零件設計手冊》編寫組.簡明機械零件設計手冊.冶金工業(yè)出版社， [10]機械設計手冊 第三版第二卷，北京化學工業(yè)出版社。成大先 [11] 蔣曉 AutoCAD2008中文版機械設計標準實例教程。 致 謝 首先，我要感謝我的導師許靜老師，她嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣，給了起到了指明燈的作用；他們循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪，讓我很快就感受到了設計的快樂并融入其中。其次我要感謝同班同學對我的幫助和指點，沒有他們的幫助和提供資料，沒有他們的鼓勵和加油，這次畢業(yè)設計就不會如此的順利進行。 此次畢業(yè)設計歷時三個月，是我大學學習中遇到過的時段最長、涉及內(nèi)容最廣、工作量最大的一次設計。用老師的一句話概括就是這次畢業(yè)設計相當如是把以前的小課程設計綜合在一起的過程，只要把握住每個小課設的精華、環(huán)環(huán)緊扣、增強邏輯，那么這次的任務也就不難了。我此次的任務是做一個項目的招標文件。雖說老師說的話讓此次的畢業(yè)設計看起來不是那么的可怕，但是當我真的開始著手時，還的確是困難重重。 俗話說的好，“磨刀不誤砍柴工”，當每次遇到不懂得問題時，我都會第一時間記在本子上面，然后等答疑的時候問老師，老師對于我提出來的問題都一一解答，從來都不會因為我的問題稍過簡單加以責備，而是一再的告誡我做設計該注意的地方，從課題的選擇到項目的最終完成，老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持，他們真正起到了“傳道授業(yè)解惑疑”的作用，讓人油然而生的敬佩。除此之外，我們組和老師還有另外兩個交流途徑：打電話和上網(wǎng)，讓大家第一時間接收到畢業(yè)設計的最新消息和資料，每次大家都在不亦樂乎的討論著畢業(yè)設計的事情。在設計過程中，一方面我深感自己知識的貧乏和平時鍛煉的重要性，深刻領會到實踐與理論的差異性；另一方面，通過這次獨立的設計，深深體會到理論與實踐的有機結合是學習和掌握知識的重要途徑，面對工作我們應該有強大的學習努力，大學只是我們一個學習的一個天堂。在整個畢業(yè)設計過程中，使我提高了獨立思考問題和解決實際問題的能力。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，總的說來,雖然在這次設計中自己學到了很多的東西,取得一定的收獲,但同時也存在很多不足和缺陷,我想這都是這次設計的價值所在,以后的日子以后自己應該更加努力認真,以冷靜沉著的心態(tài)去辦好每一件事情!在這里請接受 我誠摯的謝意! 最后我的母校江西農(nóng)業(yè)大學四年來對我的栽培。最后，我要感謝機械行業(yè)的前輩們，是你們不斷的摸索和高超的智慧總結出來的經(jīng)驗給我夯實了學習的基礎，在此表示忠心的感謝。 22