小型小麦、水稻种子联合收获机的设计含19张CAD图
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摘 要:本论文本着节省材料、成本低廉、安全简易、效率高的原则,立足于水稻清选装置的设计与研制,完成的基本工作如下:通过对国内外技术调查取样分析,为装置关键部件和试验研究等层面提供了性能依据,在经过理论的指导合理的设计出机械装置的结构,设计了以套筒辊为主要工作部件的清选装置,来筛选谷物。本设计方案设计了套筒式眼辊筒,设计了套眼式分拣筒的直径,角速度和倾斜角,并设计和计算了所需的主要部件并检查参数,完成设备图纸和主要零件设计,主要设计包括有驱动设计,传动设计等,通过对各工作部件的设计,试制出机械装置,以求得最佳试验性能参数,进而对水稻清选装置的的性能作出优化设计。关键词:套筒辊 分拣筒 驱动设计Abstract: Based on the principles of saving materials, low cost, simple safety, and high efficiency, this thesis is based on the design and development of a rice cleaning device. The basic work completed is as follows: Through the sampling and analysis of domestic and foreign technical surveys, it is a key component of the device. The performance basis was provided at the levels of experiments and research. The structure of the mechanical device was reasonably designed after theoretical guidance, and a cleaning device with sleeve rollers as the main working component was designed to screen the grain. This design plan designed the sleeve-type eye roller, designed the diameter, angular velocity and inclination of the sleeve-type sorting cylinder, and designed and calculated the required main components and checked the parameters, completed the equipment drawings and the main part design. The main design includes drive design, transmission design, etc. Through the design of each working part, the mechanical device is trial-produced to obtain the best test performance parameters, and then the performance of the rice cleaning device is optimized.Keywords: sleeve roller, sorting cylinder, drive design目录1绪论51.1研究背景51.2国内外现状51.2.1一种水稻筛选装置51.2.2 一种新型水稻筛选装置61.3 国外研究现状82 系统总体方案的确定102.1基本结构102.2系统总体方案设计103 动力方案的设计123.1 电动机的选择123.2 选择电动机类型133.3 确定电机工作时的功率133.4 确定电动机的转速143.5 传动比的确定和分配144.1 皮带轮的设计计算154.2滚筒链传动设计和计算174.2.1 链轮齿数174.2.2 链条节数174.2.3 计算功率174.2.4 链条节距174.2.5 实际中心距184.2.6 计算链速184.2.7 作用在轴上的压力184.3搅龙链传动设计和计算185.1 窝眼型孔205.2 分选滚筒205.3 滚筒结构的确定215.4 螺旋搅龙225.5 螺旋供料器的转速235.6螺旋节距235.6 机架236.1长粒种子轴向动力学分析236.2 短粒种子动力学分析247.1 各轴转速267.2 各轴的功率267.3 各轴转矩278.1轴1的设计校核278.2 轴2的设计校核288.3 重要轴的强度校核。288.4 轴承的计算308.5 轴承载荷校核30参考文献311绪论1.1研究背景20世纪60年代初,世界范围内就开始着手研制水稻清选装置的设计,至90年代初,美国,德国,法国等地都拥有了自己的水稻清选装置,经过30多年的发展,水稻清选装置技术已日臻成熟,目前正向着机电自动化的方向发展。然而,我国的水稻清选装置的发展却远远落后于其他国家的发展,一些制造和应用机器均存在一些尚未解决的问题,使得它们难以发展和使用,大部分水稻清选装置都存在各种各样的问题,主要包括以下几个方面:(1) 筛选率低。不少水稻清选装置的筛选率严重不达标, 有些厂家生产的水稻清选装置筛选率甚至低于50%,这是水稻清选装置推广至市场的最大技术瓶颈。(2) 损失率高。由于生产技术不达标, 造成水稻仁损伤严重, 碎仁贴附在机械装置内部难以剔除,通过调查发现有些机械装置的损失率竟高达40%左右。(2)通用性差。一些水稻清选装置仅能用于单一品种水稻的去壳,对于其它品种的水稻, 不能实现一机多用,成本略微偏高,我国水稻清选装置尚未形成较大规模, 多数均为小作坊使用, 设计制造的工艺水平低, 成本就相对比较高。(3) 本课题主要以研水稻清选装置为前提,本着以最大化的节省材料、成本低、安全简便、效率高的原则,着眼于水稻清选装置的设计与研究,要考虑安全、效率,能耗等问题,使效率达到理想最大化,从而满足的一般工厂的需求。(4) 在我国,水稻的栽培面积大概在110万平方米左右,水稻作为一种人们经常食用的食品,其营养价值丰富,水稻中蕴藏的人体微量元素也很全面,钾、锌、铁等元素的含量远远高出其他同类食品。水稻的蛋白质含量是同类食物的三倍以上, 磷含量是香蕉和荔枝的三倍,强化肝脏和脾脏的作用;另外还有祛除腰腿疼痛,舒精活络的功能。其高淀粉含量提供高卡路里,然而传统的水稻清选装置已经难以满足日益增多的需求,因此研制水稻清选装置是当务之急的。目前,市场上还没有完全适合于家庭型的水稻清选装置。1.2.1一种水稻筛选装置如图1,1为一种水稻筛选装置。在使用时,我们先将装置的电源接通,我们将接收袋分别放置在优异水稻接口7与良好水稻接口9处,再通过装袋夹持块8将袋头固定夹住,避免在接收的过程中,接收袋脱落,我们再将隔废挡板6滑下,阻挡从筛选筒1前端吹出的废料与灰尘返回到优异水稻接口7与良好水稻接口9中出来的筛选后的水稻中,有利于人们的使用,我们再将装置的电源接通,由吹风箱筒2内部的风机工作,将水稻入斗3中漏下的水稻吹动,由于饱满的水稻的重量较重会落在优异水稻接口7中,较次一些的水稻被风吹到良好水稻接口9中,而水稻中那些稻叶等重量较轻的杂物被吹出到筛选筒1的前端,这样筛选水稻,在我们筛选完水稻后,我们再将安装活动板11上面的螺丝取下,再通过活动滑块12将安装活动板11滑下,再将拆卸清洁板5取下,以便于我们清理内部的灰尘,有利于人们的使用,较为实用。1、 筛选筒;2、吹风箱筒;3、水稻入斗;4、支撑脚;5、拆卸清洁板;6、隔废挡板;7、优异水稻接口;8、装袋夹持块;9、良好水稻接口;10、限位卡板;11、安装活动板;12、活动滑块;13、固定限制齿;14、伸缩夹持弹簧;15、限位滑块图1.2 一种水稻筛选装置1.2.2 一种新型水稻筛选装置如图1.2为一种一种新型水稻筛选装置,装置包括筛选室1、电机一2、搅拌板3、筛选筒4、电机二5和搅拌杆6,所述的筛选筒4侧壁及筛选筒4底部上均设置有漏孔19,将需要筛选的水稻种子经过进料仓18加入筛选筒4内,电机二5带动传动轴二20及传动轴二20上的搅拌杆6旋转,使搅拌杆6搅动筛选筒4内的水稻种子,水稻种子经过漏孔19落到筛选室1内最上方的筛板11上,电机一2带动传动轴一14旋转,传动轴一14带动搅拌板3旋转,使搅拌板3拨动筛板11上的水稻种子,对水稻种子进行筛选,并将筛选后的水稻种子经过相应的出料管9排出,便于对筛选后的水稻种子进行分类收集,提高水稻种子的筛选质量,在水稻种子筛选完成后,将筛选筒4从筛选室1内取出,便于将筛选筒4内剩余的水稻种子或杂质倒出,进一步提高水稻种子的筛选效率及筛选质量。1. 筛选室、2.电机一、3.搅拌板、4.筛选筒、5.电机二、6.搅拌杆、7.支架、8.出入口、9.出料管、10.出料仓、11.筛板、12.垫块、13.承载槽、14.传动轴一、15.电源线、16.毛刷杆、17.密封环、18.进料仓、19.漏孔、20.传动轴二、21.排风管、22.风扇图1.2 一种新型水稻筛选装置1.2.3 一种新型水稻筛选装置本实用新型属于筛选装置领域,公开了一种用于水稻耐盐性鉴定的水稻筛选装置,包括筒体,筒体的内壁开设有环形结构的滑轨,滑轨的内壁滑动连接有呈矩阵设置的滑板,滑板远离筒体的一侧铰接有固定筒,固定筒远离滑板一端的内圈活动套接有活动杆,活动杆远离固定筒的一端铰接有放置筒,放置筒的底端安装有筛网,筒体的一侧开设有开口,筒体的内壁之间沿水平方向焊接有位于开口下方的固定板,固定板的顶部滑动连接有位于筛网正下方的收集箱,本实用新型中,能够对水稻种子进行快速筛选,使其鉴定需要的种子,其品质尽可能相同,能够便于移出筛选后的种子,首先把需要的种子放置在放置筒6底端的筛网7上,然后只需手动晃动放置筒6,放置筒6会使侧壁上的活动杆5挤压固定筒4内部的弹簧13,或者拉伸固定筒4内部的弹簧13,同时一定程度上能够使滑板3沿着滑轨2滑动,从而在筛选时,放置筒6既能够相对于筒体1发生一定程度的转动,又能够保证其自身发生一定程度的震动,便于对其内部的种子进行筛选,而筛选后的种子会落入到,收集箱9中,接着只需拉动拉杆15使收集箱9沿着滑槽14伸出固定板8一部分,然后即可旋除出料管11上的密封盖,用物品对其接料即可,方便取料,而且筛网7上的残留杂质,能够拉动卡块17上的拉架,使卡块17沿着卡槽滑出,从而从卡槽内部移出杂质,符合使用需求,本实用新型中,能够对水稻种子进行快速筛选,使其鉴定需要的种子,其品质尽可能相同,能够便于移出筛选后的种子,使其方便下料,而且易对筛网7上的杂质进行处理,符合使用需求。1筒体、2滑轨、3滑板、4固定筒、5活动杆、6放置筒、7筛网、8固定板、9收集箱、 10凹槽、11出料管、12连接板、13弹簧、14滑槽、15拉杆、16开口、17卡块图1.3 水稻筛选装置1.3 国外研究现状1.3.1 韩国人研究的水稻筛选装置如图1.4为一种韩国人研究的水稻筛选装置,包括装置本体19,装置本体19的底部设置有底座17,底座17的左侧上方固定有固定台9,固定台9的中间内部安装有振动电机10,装置本体19的中间设置有筛选仓8,筛选仓8的左侧仓壁焊接固定有风机箱7,风机箱7的左侧的前后方均安装有风机25,风机箱7的右端开设有出风口20,风机箱7的右侧设置为漏斗形结构,且风机箱7的右侧出风口20设置为矩形结构,使得风选时出风较为均匀,能形成矩形结构的出风面,风机箱7的下侧开设有杂质排出口24,筛选仓8的前侧仓壁中间嵌套固定有玻璃窗22,筛选仓8的中间前后两侧内壁之间固定有分料台14,分料台14的顶部设置为弧面结构,且分料台14的右侧表面与水平面之间呈45度夹角,避免水稻颗粒残留不便清理,分料台14的右侧中间开设有回收口13,回收口13与水平面之间呈60度夹角,且回收口13的底部与出料仓12之间相互连通,出料仓12的底部设置为向前侧倾斜的斜面结构,在风选时,被风力吹拂至右侧的饱满水稻颗粒便于回收,避免水稻筛选过度,导致浪费,且倾斜的出料仓12底面便于水稻出料,分料台14的左侧底部与固定台9的顶部右侧之间固定安装有振动筛网11,振动筛网11与水平面之间呈10度夹角,且振动筛网11的左端下侧与振动电机10相互接触连接,便于对风选完成的水稻进行进一步除杂,筛选效果较好,振动筛网11的底部设置有出料仓12,出料仓12的前侧设置有出料口23,分料台14的右侧下方设置有收集仓16,收集仓16的左侧与出料仓12之间固定有分隔板15,收集仓16的右侧顶部安置有隔尘网18,筛选仓8的左侧顶部安装有进料口5,进料口5的右侧上方开设有固定槽21,进料口5的顶部焊接固定有料斗6,料斗6的右侧底部与装置本体19的顶部之间焊接固定有料斗支柱1,装置本体19的顶部安装有控制器2,控制器2的左侧的前后方均安装有电动伸缩杆3,所述控制器2与电动伸缩杆3之间通过电性连接,电动伸缩杆3的左端固定有进料口控制板4,进料口控制板4的左侧表面的下侧和进料口5的左侧内壁的下侧均设置向右侧倾斜的斜面结构,且进料口控制板4与固定槽21之间滑动嵌套连接,进料口控制板4的顶部宽度与进料口5的宽度相等,使得水稻进料的时候能呈幕状洒下,进料比较均匀,筛选效果较好,而且稻幕的宽度能通过调整进料口控制板4自由控制,便于与风机箱7出风的风力大小相配合,风选时,稻幕洒下,矩形的出风面会将水稻里的空壳灰尘等杂质尽数吹走,水稻筛选的质量较好,效率也较高。1、 料斗支柱,2、控制器,3、电动伸缩杆,4、进料口控制板,5、进料口,6、料斗,7、风机箱,8、筛选仓,9、固定台,10、振动电机,11、振动筛网,12、出料仓,13、回收口,14、分料台,15、分隔板,16、收集仓,17、底座,18、隔尘网,19、装置本体,20、出风口,21、固定槽,22、玻璃窗,23、出料口,24、杂质排出口,25、风机图1.4 韩国人研究的水稻筛选装置1.3.1 新型农业水稻筛选装置图1.5为一种新型农业水稻筛选装置,包括支撑板,所述支撑板顶部固定连接有第一固定杆和第二固定杆,所述第一固定杆和第二固定杆以支撑板的中心为中心线呈对称设置,所述第一固定杆和第二固定杆之间设有第一槽体,所述第一槽体一侧固定连接有第一套杆,所述第一固定杆前端面固定连接有第一套管,所述第一套杆和第一套管匹配,所述第一套杆的一端穿过第一套管,且延伸至第一固定杆外侧,并铰链铰接有支撑杆,所述第一固定杆侧壁固定连接有箱体,所述箱体后端面固定连接有电机,所述电机的电机轴穿过箱体后端面,且延伸至箱体内腔,并固定连接有圆盘,所述圆盘前端面固定连接有圆块。将需要的筛选的稻子倒入第一槽体4内腔,打开电机9和风机29,电机9的动力输出端带动圆盘10转动,圆盘10的转动使得圆块11移动,圆块11带动支撑杆7移动,支撑杆7带动第一套杆5在第一套管6内移动,第一套杆5带动第一槽体4移动,第一槽体4分别带动第一横杆12移动和第二套杆17在第二套管15内移动,设置第一横杆12的作用防止风机的风将稻吹至上方,第一槽体4左右移动,将筛选的稻子通过过滤口20掉下,未筛选的稻子在第一槽体4内,风机29的风将较轻的稻子吹向第三槽体30内,较重的稻子掉落至第二槽体内,筛选完后,关闭电机9和风机29,打开第一活动门19,将筛选的稻子掉落至第四槽体26,将第四槽体26的稻子倒出,然后打开第二活动门25,让第一槽体4的稻子掉落至第二槽体21内,然后通过第二槽体21掉落至第四槽体26内,重复以上操作,可以筛选处三种等级的稻子。1 .支撑板、2 .第一固定杆、3 .第二固定杆、4 .第一槽体、5 .第一套杆、6.第一套管、7.支撑杆、8.箱体、9.电机、10.圆盘、11.圆块、12.第一横杆、13.第一开口、14.第一竖块、15.第二套管、16.固定块、17.第二套杆、18.第三开口、19.第一活动门、20.过滤口、21.第二槽体、22.第二横杆、23.竖杆、24.第二开口、25.第二活动门、26.第四槽体、27.滚轮、28.斜杆、29.风机图1.5 新型农业水稻筛选装置1.4 研究方法通过查找文献和其他参考资料,研究方法主要以借助互联网和其他媒介为主,通过搜集方法为主要手段,着眼于解决水稻清选机的研究方法为主要目标,主要方法主要分为以下几个方面:(1) 调查取样法:通过调查取样的方法将一批水稻收集并加以整理和分析,利用数学模型的方法将取样所得的水稻逐一进行分析,从初步的水稻模型中得出水稻物理特性等物理规律,为未来关键部件的设计和实验研究提供了坚实的技术支持,同时也为后期试验提供保障。(2) 文献研究法:根据研究主题,通过搜索文档获取技术数据4,通过以往的研究成果分析出最佳技术方案。(3) 定量分析法:根据调查结果制定出技术攻关,依据工作原理制定出力学或者材料学分析论证。(4) 模拟法:通过使用2D建模平台组装零件5,创建类似的模型,然后用于研究机械模型的一些基本特征。(5) 数量研究法:通过对样本水稻物理学特性规律,定量分析和研究水稻筛选率和损伤率等物理参数,分析理解和揭示两者之间的关系,分析出变化趋势走势,从而正确掌握相关变化情况。- 15 -2 系统总体方案的确定2.1基本结构套料桶分拣机的结构如图1所示。它主要由进料斗,分拣筒,种子接收槽,种子槽调节机构,卸料螺杆,防堵齿轮,主轴组成 ,框架,底座和传动装置由机构和接收箱组成。进料斗,套筒眼辊,种子接收槽,出料螺杆和接收箱构成了短粒亲本种子的运输路线。喂料桶,套筒眼滚筒和接收盒构成了长粒种子的运输路线。种子分离的效果是通过调节种子槽调节机构的角度来调节的;滚筒驱动上部防堵齿轮齿,以清除套筒因相互作用而造成的堵塞;电机驱动链轮将动力分别传递到主轴和分拣缸。2.2系统总体方案设计1)组成:主要由两部分组成:电机和分拣机。2)特点:可以保证准确的平均传动比;传递功率大,拉力小,传递效率高,一般达到0.95-0.98;可以在低速和重载,高温条件以及露天和其他不利环境下工作;传动示意图如图2所示。3 动力方案的设计3.1 电动机的选择在选择电机时要考虑的第一件事就是功率选择。总而言之,请注意以下两点:一是发动机的功率太小了容易发生了一个所谓的“马车”的现象,二是使用长时间过载,电机可能会破坏发动机的保温材料,当发动机输出功率太大的时候,“大卡机”的现象不能完全使用,不仅因为它不好。还因为功率系数和效率并不理想。这也导致了电力损失,为了正确选择发动机输出功率,必须经过以下公式计算或比较。 这里p是计算的力,测量单位是千瓦,f是所需的张力,单位是N,v是工作机的线速度m / s。另外。最常见的是使用类比来选择发动机功率。所谓的类比方法是比较类似生产机器中使用的发动机的功率。一种特定的方法是找出这个或其他相邻设备中类似生产机器消耗了多少能量,然后使用类似于面团的动力引擎,试运行的目的是确认所选引擎对应于生产机器;测试方法是让电机为相关设备供电。如果测得的电机电流超过标明的额定电流40以上。这说明电机输出太低,需要用更高的输出更换发动机,这个时候,需要考虑扭矩发动机输出的公式。 式中:P:代表功率,单位是kw;N:电机的额定转速,单位是r/min;T:转矩,单位是Nm;下表3.1为不同型号的发电机的拉力力矩情况,从中能够看出,随着拉力的增大,力矩也在进一步增大,根据电动机在匀速转动时的转矩,以电动机的最大转矩为标准。表3.1 发动机输出扭矩力矩号数/号0.40.60.81.01.52.0直径/mm0.100.120.140.160.200.23拉力/Kg4.85.66.88.39.912.7力矩0.000650.00250.00290.00330.0 0410.00473.2 选择电动机类型我们根据电机在匀速转动时的转矩为依据,以电动机的最大转矩为衡量标准,选取Y132S-8型电动机,如图3.1所示。图3.1 Y132S-8型电动机电动机参数如下:表3.2 电动机参数表电动机型号 额定功率 满载转速 堵转转矩 最大转矩 质量/kg/kw /(r/min)Y132-8 2.2 710 2.0 2.0 633.3 确定电机工作时的功率电机正常工作时所需要的功率PW。= 式中,取。电动机的输出功率P0:= 其中,齿轮传动效率,联轴器的效率,滚动轴承效率,所以:得: 选取电动机的额定功率,使,查机械设计手册得电动机的额定功率为:。3.4 确定电动机的转速滚筒的转速为: 取V带传动比,双级圆柱齿轮传动比,总传动比为:电动机可选择的转速为:本设计采用电动机作为该清选机械的动力来源,先通过皮带传动带动齿轮转动,齿轮转动在通过链条传动到滚筒和推料螺旋来实现预期工作,两级传动,简单可行。3.5 联轴器选择在电动机和减速器之间的传动,要通过联轴器来实现。根据垃圾分选机的需要以及电动机和减速器的型号选用合适的联轴器,一般连轴器是根据载荷情况、转矩、轴直径和工作转速来选择,转矩Tc由下式求出: (3.8) 式中理论转矩,Nm;公称转矩,Nm;计算转矩,Nm;P驱动功率,kw;K工作情况系数;n工作转速,r/min;由设计可知,联轴器联接电动机和减速器,联轴器的工作转速n也就是电动机的输出转速,最大为n1390r/min。工作情况系数取K1.5计算,电动机的功率0.55KW。 (3.9)根据公称转矩,初步选定电动机和减速器之间的LT型弹性套柱销联轴器型号为TL7,轴孔需要自行加工。TL7公称转矩为Tn500。因为,所以选用TL8型弹性套柱销连轴器满足功率要求。3.6 传动比的确定和分配根据设计要求该清选机得传动由皮带和链组成4 V带传动的设计计算4.1 求计算功率切条机选择V带轮作为传动装置,传动比为3.53,因为0.55kW,n1390 r/min,i1=3.53则由机械设计手册表13-15可知选KA=1.1则由公式 : PC= KA P (4.1)则得出PC=1.10.55=0.605kw4.2 选V带的型号根据PC=0.605kw,nd1390 r/min,查阅机械设计手册得:V带选为Z型带。4.3 求大小带轮d2、d1基准直径 由机械设计手册中表13-9可知d1=5071mm,现在取小带轮d1=71mm。由公式:d2=n1d1(1-)/n2 (4.2)可得出d2=n1d1(1-)/n2=3.53710.98=156.2 mm。其中在机械设计手册查出为0.02由机械设计手册表13-9取d2=160mm虽然n2略有增大,但其误差小于5%,在允许的范围内,所以可以使d2=160mm。4.4 验算带速V由公式V= (4.3)得V带的速度V=5.57 m/sV带的带速度525 m/s的范围内,合适。4.5 计算V带的基准长度Ld和中心距a查机械设计手册由其中计算V带公式:a0=1.5(d1+d2) (4.4)初步计算选取V带的中心距a0则可以得出a0=1.5(d1+d2)=1.5(71+160)=504,现在取a0=470,由公式0.7(d1+d2)a0120所以得出包角合适。4.7 求V带的根数查机械设计基础由公式:Z= (4.9)已知n1=1390 r/min ,d1=71 查表可以得出 P0=0.30 KW由传动比i=3.53 查表13-5得 P0=0.03 KW由1=155.98 查表13-7得 K=0.95,查表13-2得KL=1.16,由此可得Z=2.357所以V带取2根4.8 求作用在带轮轴上的压力FQ查机械设计手册表13-1得出V带每米长的质量q=0.06 kg/m由公式:F0= (4.10)其中Pc为功率,Z为v带的根数,V为v带的带速,K为包角修正系数可以查表得出其值为0.95可以得出F0=82.4 N现在计算作用在带轮上的压力FQ ,由公式:FQ= (4.11)可以得出FQ=402.5 N4.9 V带轮材料的选择设计V带轮时应满足的要求是:质量小,结构工艺好,无过大的铸造内应力,质量分布均匀,转速高时要经过动平衡,轮槽工作面要精细加工(表面粗糙度一般为3.2以减少带摩擦,各槽的尺寸和角度应保持一定的精度,以使载荷分布较均匀8。带轮的材料主要采用铸铁,常用的材料牌号为HT150或HT200,转速较高时采用铸钢,小功率采用铸铝或塑料。考虑本设计的功率情况和转速,本设计采用铸铁,材料牌号为HT200。4.10 带轮的结构尺寸的设计4.10.1 带轮结构形式的设计铸铁制V带轮的典型结构有以下几种形式:1、实心式;2、腹板式;3、孔板式;4、椭圆轮辐式9。V带轮的结构形式与基准直径有关。当带轮基准直径为ddd(d为安装带轮的轴的直径,mm)时可采用实心式;当dd300mm时,可采用腹板式;当dd300mm时,同时D1-d1100mm时,可采用孔板式;当dd300时可采用轮辐式由5.3中的计算已知d1,d2:小带轮基准直径d1=71 mm安装轴带轮轴的直径d=38 mm ddd 小带轮选用实心式大带轮基准直径d2=160 mm dd300mm 大带轮选用腹板式4.10.2 带轮尺寸的设计V带轮的轮槽与所选用的V带的型号相对应,此设计选的是Z带,根据书上表格可直接得出10基准宽度b0=8.5 mm 基准下槽深度hfmin=7.0 mm槽间距e=120.3 mm最小轮缘厚min=5.5 mm带轮宽度 B=28mm带轮的总长L=(1.52.5)d=38mm 图4.1 主动轮大V轮d=160mm小于350,所以采用腹板式。由其轴径为39 mm.基准宽度b0=8.5 mm 基准下槽深度hfmin=7.0 mm槽间距e=120.3 mm最小轮缘厚min=4.5 mm带轮宽度 B=28mm带轮的总长L=(1.52.5)d=45mm 图4.2 从动轮轮槽工作表面的粗糙度为1.6或3.2,由于这两个带轮在切条机运行过程中起着非常重要的传动作用,所以两个带轮轮槽工作表面的粗糙度均取1.6。4.11 大小带轮上键的选取与强度校核 键主要用来实现轴和轴上零件之间的周向固定一传递转矩。有些类型的键还可实行轴上零件的轴向固定或轴上移动,对于轴上不需要滑动的需固定位置的齿轮采用平键。而对于经常移动的齿轮则采用花键连接,具体选型则根据其所在的轴确定。4.11.1 小带轮上键的选取与强度校核根据电动机的轴d=19mm,查机械设计手册11选取键宽B键高H为66mm键长L为36mm的普通平键联接。小V带轮上所受的扭矩T T=9550P/n=95500.55/1390=3.78N/m (4.12)小V带轮上键的强度为 (4.13)T传递的转矩,单位为N.m;K键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h, 此处h为键的高度,单位为mm;l键的工作长度,单位为mm;半圆头平键l=L-b/2,L为键的公称长度,单位为mm.d轴的直径,单位为mm;键、轴、轮毂三者是最弱材料的许用压力,单位为Mpa, 查得=120Mpa小V带轮上键的强度足够。4.11.2大带轮上键的选取与强度校核根据减速器的轴d=30mm,查机械设计手册11选取键宽B键高H为108mm键长L为36mm的普通平键联接。大V带轮上所受的扭矩T T=9550Pi/n=95500.550.55/1390=8.316N/m小V带轮上键的强度为T传递的转矩,单位为N.m;K键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h, 此处h为键的高度,单位为mm;l键的工作长度,单位为mm;半圆头平键l=L-b/2,L为键的公称长度,单位为mm.d轴的直径,单位为mm;键、轴、轮毂三者是最弱材料的许用压力,单位为Mpa, 查得=120Mpa大V带轮上键的强度足够。4.12 电器控制系统的设计4.12.1电器控制系统PLC控制系统是由PLC、输入/输出(I/O)电路及外围设备等零部件组成。系统的规模是根据实际的需要而定,可大可小。运用在薯条自动切条机装置中能够大大缩减由于时间上控制不精确而造成的工作时间浪费,PLC电器控制系统较计算机控制系统的最大的好处在于实时性和高可靠性,由于控制器是采用自动控制串接为基础,信号处理的时间间隔非常短暂,速度较快,正常处理时间可以精确到10ms到20ms之间;同时PLC系统采用独有的抗干扰技术,具有很强的抗干扰能力,使用起来方便快捷,相比较电源控制下的机械系统,可编程逻辑控制系统(PLC)14有比较大的优势性可言,具有以下几个显著特点;(1) 可靠性强,抗干扰能力强,接口模块功能强、品种多; (2) 硬件配套较为齐全,使用方便快捷,适应性强; (3) 编程方法简单、直观; (4) 系统的设计/安装、调试工作量少; (5) 维修工作量小、维护方便,体积小、耗能低、重量轻;4.12.2 电器控制系统的主要步骤电器控制系统的主要分为以下几个步骤,其中图4.3为PLC控制器总梯形图,当设定控制的时间时,以下两组辅助继电器:(M35、M21、M16、M1),(M27、M15、M1)的常开触点中有一组闭合,辅助继电器M54线圈得电闭合,其串接在输出继电器Y21上的常开触点闭合,使输出继电器Y31得电并自锁,打开电灯开关。当需要手动控制时,只要按下按钮SB9,则X10闭合,使输出继电器Y21得电并自锁,打开开关。当到控制的时间时,以下两组辅助继电器:(M35、M22、M16、M1),(M27、M17、M1)的常开触点中有一组闭合,继电器M55线圈得电闭合以后并产生一个扫描周期的脉冲信号,使其串接在输出继电器Y21线圈上的常开触点迅速断开,输出继电器Y21断开,电灯熄灭。当需要手动关灯时,只需按下按钮SB10,则X11闭合,辅助继电器M203得电,串接在输出继电器Y21上的常开触点迅速断开,使输出继电器Y21断电。图4.3 PLC控制器总梯形图如图4.3为 PLC终端示意图,首先制定被控对象的的分析和描述,得到系统方案论证,根据电器元件和机械设备的总体分布情况,制定系统的总体设计方案如下。(1) 设计硬件设计和软件设计,根据元件的布置图和电气原理绘制接线图,然后检查和测试相关系统是否正确。(2) 根据机械装置的自身相关情况,绘制电气原理的相关组线图,适当根据各线路图的反馈情况予以记载和改善,进一步细致化,使整个系统更加完善化。(3) 现场安装并测试电器设备是否符合相关标准,通过一定的测试和分析,达到目标要求,从而对设计编写说明书等相关说明。5 滚筒链传动设计和计算5.1传动方案确定在机械设计书中可以了解到传动的形式一般为带传动、链传动和齿轮传动。每一个传动方案都有着不同的优点与缺点。1)链传动是由链条和链轮组成,它们之间基本不会产生弹性变化,得到的传动比也比较可靠,适合液压叉车的要求;2)因为链传动能够在高低温等恶劣环境下工作,所以它的使用范围也比较广泛。3)链传动与带传动一样,都能够在中心距很长的场合使用,而且安装简单,维护也方便。结合以上三种传动方式的优缺点,只有链传动合适手动液压叉车。5.2 链传动叙述设计采用的链传动由链条、链轮、链轮轴等组成。链传动布置方案如下图3.1,4.2所示: 图3.1 链传动布置方案 图3.2 链传动设计图从上图3.1,3.2中可以看出,链轮通过与轴承的过盈配合安装在阶梯状的链轮轴两端,轴承的轴向定位,内侧均依靠轴肩定位,外侧使用弹性挡圈实现定位。3.3 链条链轮设计3.3.1 链轮设计(1)链轮齿数确定根据设计的需求暂取链轮齿数。(2)链型号的确定根据实际需求结合市面上常用链条型号,取链条型号为,链条极限拉伸载荷为q=31.1KN,为保证机械装置的稳定性,在设计中使用两排链条。(3)链轮相关尺寸计算由上文分析可知,叉车传动链条采用牌号为的规格,查表得节距,滚子直径。链轮分度圆直径: (3.1) 链轮在进行三维建模时,可以只画一个齿的齿形,然后通过阵列得到链轮相关参数图3.4。图3.3 链轮单个齿的齿形草图图3.4链轮链齿的相关参数图对链轮的计算过程如下:1)齿形部分分度圆节距 (3.2)齿顶圆直径 (3.3)齿根圆直径 (3.4) 齿形半角 (3.5)2)齿沟部分齿沟圆弧半径 (3.6)齿沟半角 (3.7) 齿沟圆心到齿顶圆弧中心距离 (3.8)e点至齿沟圆弧中心连线的距离 (3.9) 3)工作段工作段圆弧中心坐标 (3.10)工作段圆弧半径 (3.11) 工作段圆弧中心角 (3.12)工作段圆弧弦长 (3.13) 工作段直线部分长度 (3.14)4)齿顶部分齿顶圆弧中心的坐标 (3.15)齿顶圆弧半径 (3.16)5)其余部分齿侧凸缘,齿宽。(4)链轮结构因为链轮的齿顶圆直径,外形尺寸小巧,因此采用实心结构去制作链轮,结构如图4.5所示:图3.5 链轮结构图(5)链轮的热处理链轮采用45钢制作,其齿数小于等于25,热处理工艺采用先淬火后回火,将其硬度提升到。3.3.2 链条设计(1)链节数确定由上文分析,链条的牌号为其基本尺寸如下:节距,滚子直径,设定链节数节。(2)链条静力学分析与强度校核叉车正常工作时链条的运动速度,所传递的功率P为其所受载荷与速度的乘积,即,由于采用两条链条,因此一根链条的负载,则。链条运动速度,在此场合属于低速运动,链条只有被拉断的才会失效14,所以需要对链条进行静力强度校核。链条的静强度安全系数S (3.17)式中:-单排链的极限拉伸载荷;m - 链条使用数量;-链条工作情况系数;F - 链的工作拉力。所选链的极限拉伸载荷;采用两个链传动,即;根据其工作情况,查表选取;链的工作拉力,则 (3.18) 满足强度要求。(3)验证链条速度 (3.19)在预先设计的范围内。(4)确定链条的润滑方式使用人工定期涂抹润滑脂的方式进行润滑。8 轴的设计校核8.1轴1的设计校核轴1传递功率P1=2.2KW, 转速n1=710r/min ;选用45钢,查机械设计表14-2, 许用扭切力=30MPa则最小轴颈 8.2 轴2的设计校核 轴2传递功率p2=2.1kw , 传递n2=200r/min ;选用45钢,查机械设计表14-2, 许用扭切力=30MPa则最小轴颈8.3 重要轴的强度校核。 圆周力 法向力 已知作用在齿轮上的圆周力Ft=5678N =2045N, 轴向力=5978N, 齿轮的分度圆直径d=34mm,作用在轴右端链轮上外力F=4500N, L=138mm, k=300mm1)垂直面的反支撑力2)水平面的支撑反力3)F力在支点产生的反力4) 绘垂直直面的弯矩图 图10. 弯矩图Fig 10 Moment diagram5)绘水平面的弯矩图6)F里产生的弯矩图a-a截面F力产生的弯矩为:7)求合成弯矩图考虑到最不利的情况,8)轴传递的转矩9)危险截面的当量弯矩 从上图可以看出,a-a 截面最危险,其当量弯矩为如认为轴的扭切应力是脉动循环变应力,取折合系数,代入上式可得 10)计算危险截面处轴的直径轴的材料选用45钢,调质处理,由机械设计基础表14-1查得 由机械设计基础表14-3查得 则有;考虑到键槽对轴的削弱,将d值加大5%,故d=1.05x16=17mm8.4 轴承的计算 已知装轴承处轴径d=17mm,转速n=200r/min,选用深沟球轴承6303,Cr=13500N8.5 轴承载荷校核对深沟球轴承,其径向基本载荷 载荷系数,查表8-15取=1 P栋梁动载荷,N 温度系数,查表8-14得=1 基本额定寿命,本机预设寿命=4000h n轴承转速,r/min 寿命指数,对球轴承=30故在规定的条件下,6303轴承可用。结论本论文本着节省材料、成本低廉、安全简易、效率高的原则,立足于水稻清选机的结构设计,依据目前的设计计划和打算,着眼于水稻清选机的设计与研制,根据调查结果制定出技术攻关。在初步调查和分析过程中,我们将在技术路径上进行技术突破,通过理论研究制定技术目标,并通过理论分析该方案的可行性。参考以往的水稻清选机技术关键思想,做出思维导图然后逐项解决研究的主要内容主要分为以下几个方面。(1) 水稻清选机国内外调查;通过前期分期国内外有关海藻清洗机机构的技术方案,为接下来关键组件和设计的实验研究提供性能基准。(2) 水稻清选机的二维研究与设计;对海藻清洗机机构工作关键部件设计,通过各工作部件设计,利用二维建模的方式将机械装置样机呈现出来,通过建模的方式则可以直观的看出样机的整体结构装配方式,根据机体结构,为以下设计提供科学和理论可行性依据。(3) 水稻清选机的测试及其优化设计;结构设计和样机设计;根据前面机械装置的进料装置,传动装置,驱动装置,收集装置,通过技术攻关,接下来就是以设计技术思想为核心,理论思路是指导样机设计的前提,并根据样机的实际情况进行适当的改进。本着节省材料、成本低廉、安全简易、高效率的五大原则继续为产品做可行性方案。本设计着手于设计的水稻清选机自动化程度高,使用寿命长,考察市场上已有的水稻清选机械装置,设计一款具有清选效率高高效率和这两大问题都兼顾的水稻清选装置具有相当大的挑战,只有坚持以实践检验结果为标准,理论基础为指导,以目前市场上已有的的机械装置基础支撑,才可能实现课题目标。本课题本着以最大化的价格合理、操作安全简便、效率高的原则,着眼于水稻清选机械装置的设计与研制,努力设计出满足清选程度高的要求,降低了人工使用程度,同时降低了能耗,优化了机械使用寿命,提高了效率。鉴于研究能力有限,水稻清选机的结构优化和等一些关键性因素还有待进一步提升。未来希望可以更好的学习有关的知识,将水稻清选机械装置与智能化控制方向结合,使水稻清选机械装置相关产业朝着更好的方向迈进一步。参考文献1 诸慎林,赵毅红,周中平清洗生产导论北京化学工业出版社.20182孙志礼,冷兴聚,魏严刚等主编.机械设计J.沈阳:东北大学出版社20003彭晓春,谢武明 编著。清洁生产与循环经济.化学工业出版社 2018 4叶永锋.涂布机自动供料系统的设计方案J.机械工程师,2013,(6):207-209.5孙桓,陈作模主编M.机械原理、北京:高等教育出版社2000.106高泽远,王金主编.机械设计基础M.沈阳:东北工学院出版社.2013.107张玉,刘平主编.几何量公差与测量技术J.沈阳:东北大学出版社20118奚旦立主编。清洁生产与循环经济。北京化学工业出版社,20159机械零件设计手册(第二版)/中册,东北工学院机械零件设计手册编写组编,冶金工业出版社,201710孔庆华、刘传绍主编 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