小型谷物揚場機的設計【說明書+CAD+SOLIDWORKS】

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16 參考文獻 17 塔里木大學畢業(yè)設計 1緒論 1.1課題研究的目的及意義 農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整和加入WTO國農(nóng)業(yè)機械化產(chǎn)生了較大的影響，我國農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品的升級換代和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整勢在必行，農(nóng)業(yè)機械化進入了一個調(diào)整發(fā)展的新時期?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)和人類生活越來越注重種子和糧食的加工品質(zhì)。但種子加工過程中仍存在著不少問題，如生產(chǎn)經(jīng)營規(guī)模小買設備落后等，市場競爭力較差。許多小型種子生產(chǎn)經(jīng)營部門面臨著就不大的壓力和嚴峻的挑戰(zhàn)，為了增強市場競爭力，使種子經(jīng)營單位不購買昂貴的種子加工成套設備，在原有設備的基礎上，不大量投入資金的情況下，能夠生產(chǎn)出市場需求的產(chǎn)品，反復試驗，多次改進，開產(chǎn)量一系列研究開發(fā)工作，設計了此種小型谷物揚場機，降低了成本，節(jié)約了能源，而且使用特別方便。 揚場機是一種對糧食簡單清雜的設備，可清除糧食中的輕雜質(zhì)及大雜質(zhì)，用于清雜、精選和分級的糧食加工機械，以利于糧食儲存。揚場機的主要功用是在脫離場上把從作物上脫下來的果粒，碎秸稈，殼子等混合物進行分離，以得到干凈，純潔的谷粒。谷物脫粒后,谷粒、糠皮及少量碎石的混合物在快速轉(zhuǎn)動的輪形和皮帶曰的帶動下被拋出,谷粒、糠皮、碎石落地的遠近不同,從而形成堆,達到分離的目的。 畢業(yè)設計是高等院校培養(yǎng)面向生產(chǎn)、建設、管理和服務第一線的高等技術應用型人才的最后一個教學環(huán)節(jié)。是培養(yǎng)學生綜合運用所學基礎理論、基本知識、基本技能和專業(yè)知識的重要手段。通過完成某一課題，可以進一步檢驗學生處理實際問題的能力；使學生掌握基本的設計(科研)方法，受到初步的工程技術訓練。并可綜合衡量教學質(zhì)量，以利于提高教學管理水平。畢業(yè)設計，對于一個即將進入社會的大學生來說，是很有意義的，不同于原來的一些課程設計，首先難度勝于以往的一些設計，因為這個設計很可能因為所選題目涉及到的知識涵蓋量相當大，從理論學習到實踐，甚至還需要學習一些輔助軟件，其次設計的可行性要求很高，這是個困難重重的過程，所以很大程度上，我們認為畢業(yè)設計是從校園理論學習到社會運用的一個過渡階段，畢業(yè)設計是個很好的過渡跳板，認真做的話收獲會很大的，對于幫助最大的那種，那就是選擇課題時候，選和你未來工作相關的題目，有壓力有動力去做好，并且未來工作時候收益很多。 谷物揚場是谷物收獲后不可缺少的環(huán)節(jié)。收獲后的谷粒中不僅包含飽滿和成熟的籽粒，而且還有不成熟的谷粒。此外還包含有許多雜質(zhì)。因此無論留做種子或其他用途，均需將收獲后的谷粒進行清選才能滿足要求。利益種子的儲藏，運輸及機械化作業(yè)，增強種子在市場上的銷售競爭力。 谷粒經(jīng)過清選以后，可以獲得質(zhì)量均勻、尺寸一致的種子。將種子清選以后再播種，可以清除出小粒、破碎粒作為糧食或飼料，節(jié)約了糧食；清選后的種子均勻飽滿，播種后發(fā)芽率高、長勢好，一般都能增產(chǎn)5﹪-10﹪，還可以減少播種量20﹪左右，而且有利于種子的儲藏、運輸及機械化作業(yè)，增強種子在市場上的銷售競爭力。因此，清選機產(chǎn)品對農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和農(nóng)民收入的增加有著十分重要的作用。特別是玉米，清選后可用半精量或精良播種，因而便可以大量節(jié)省種子。清選后的種子已經(jīng)清除掉其中大部分病蟲害的籽粒，減少了今后感染的可能性，使田間雜草含量減少，作物生長整齊，成熟一致，有利于機械化作業(yè)。 1.2國內(nèi)外谷物揚場機的發(fā)展狀況 在目前，我國農(nóng)業(yè)的機械化已經(jīng)進入了依法促進的嶄新的階段?！笆濉逼陂g，《中華人民共和國農(nóng)業(yè)機械化促進法》的頒布實施，也確立了農(nóng)業(yè)機械化將會在我國農(nóng)業(yè)和農(nóng)村的經(jīng)濟發(fā)展中的高級地位以及作用，也同時明確了各級的政府將會扶持和發(fā)展我國農(nóng)業(yè)機械化的政策以及措施。各地也將會加快了農(nóng)機的立法進程，全國已有30多個省（區(qū)、市）制定以及修訂了各項農(nóng)業(yè)方面機械管理的條例及規(guī)章，還進一步健全以及完善了農(nóng)業(yè)機械化的法律體系。2007年，中共中央和中共各級的地方財政還將繼續(xù)加大各種的補貼方面的力度，極大地促進以及調(diào)動農(nóng)民購買機器、使用機器的積極性，并且引導更多的社會資源和資金投入到我國新型農(nóng)業(yè)的機械化上面，形成了依法促使農(nóng)機化發(fā)展強大的推動力以及良好的政策的引導力。2007年，我國國內(nèi)的農(nóng)業(yè)機械化出現(xiàn)了比較快發(fā)展的勢頭，有很多的企業(yè)通過提高產(chǎn)品的質(zhì)量以及市場的競爭能力，抓住了自身的發(fā)展機遇。 在歐美發(fā)達國家已形成多種系列化的谷物揚場機，其具有清選精度高，分級效果好，工藝精良，性能穩(wěn)定，可靠性強，噪音相對較低的特點，除傳統(tǒng)的機械調(diào)節(jié)外，現(xiàn)已開發(fā)出液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，操作更加靈敏。比較著名的比重式清選機生產(chǎn)廠家有奧地利的HEID公司，丹麥的WESTRUP公司，德國的PETKUS公司，美國OLIVER公司，LMC公司和CRIPPEN公司。 1.3小型谷物揚場機存在的問題 由國外的農(nóng)業(yè)機械多年的發(fā)展經(jīng)驗可以看出，采用智能化的、自動化的作業(yè)的方式將會是農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然的趨勢，也將會是發(fā)展未來高效的節(jié)能的農(nóng)業(yè)機械有效的途徑。在世界上，農(nóng)業(yè)相當發(fā)達的那些國家在采用了高強度的自動化的機械作業(yè)以后不單提高了工作的作業(yè)效率，而且還降低了作業(yè)的成本。同時，還提高了他們的農(nóng)產(chǎn)品在國際市場上，數(shù)量以及價格的絕對優(yōu)勢。我國的農(nóng)業(yè)機械要想在未來的國際上站住腳，就必須而且一定要縮小我國與世界上其他的農(nóng)業(yè)發(fā)達國家在農(nóng)業(yè)機械裝備方面的差距。這樣來國外自動化、智能化程度很高的農(nóng)業(yè)機械裝備才能夠不會占領我國的農(nóng)業(yè)市場，也不會使我國農(nóng)業(yè)機械陷入困境。這些年以來，伴隨著我們國家各種的改革開放政策的不斷深入以及發(fā)展，我們國家科學技術方面也取得了飛躍式的近展，為我國實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化和自動化打下了堅實的基礎。2008年以來，個別的廠家使用了該類的機械產(chǎn)品，但他們用的是配在吸風式電動風車上的那種幾百瓦電機，風太大?，F(xiàn)在全國大部分地區(qū)還用的是成本高、效率低的木風車。所以帶式揚場機大有市場。 1.4研究的內(nèi)容和方法 1.4.1研究的內(nèi)容 根據(jù)我國揚場機的發(fā)展現(xiàn)狀和存在問題以及揚場機發(fā)展要求，設計家用小型谷物揚場機。小型谷物揚場機主要由動力輸入裝置、傳動裝置、喂入裝置和出料裝置等組成。其中，動力裝置是通過電動機作用在滾筒上帶動皮帶，只需把未清理的谷物送入喂料裝置便可實現(xiàn)谷物清選工作。先確定我國已有谷物揚場機的類型，根據(jù)已有的大型揚場機的原理及結(jié)構(gòu)設計新型的小型谷物揚場機，使揚場機能滿足家庭及小型企業(yè)的要求，也就是谷物揚場機要能工作穩(wěn)定，保證清選率高，谷物粒子完整率高，分離效果好等優(yōu)點。 1.4.2研究的方法 （1）利用文獻搜索方法進行中外文獻資料的收集； （2）調(diào)查研究國內(nèi)外微型收割機的設計； （3）利用機械設計理論對整機進行設計計算； （4）利用SolidWorks軟件進行三維建模； （5）試制樣機； （6）到田間進行試驗和各性能的檢驗； （7）改進和完善樣機，確定最終圖紙。 1.5預期目標 谷物揚場機主要研究谷物的清選過程，通過測量、計算過程中制定更合理的方案，及確定更適當?shù)膫鲃臃绞?，盡量實現(xiàn)經(jīng)濟、節(jié)能、高效的谷物揚場作業(yè)，通過對本課題的熟悉和相關資料的查閱，我對本課題有了一個全面的解，有多數(shù)據(jù)可供參考。四年的大學學習和以往課程設計的經(jīng)驗，我已具備了機械原理，機械設計等方面的理論知識和實踐經(jīng)驗，結(jié)合自己掌握的試驗及實驗設計分析知識，可以在規(guī)定時間內(nèi)完成本次畢業(yè)設計。 （1）揚場機操作方便，結(jié)構(gòu)簡單，通用性好，噪音小，使用壽命長； （2）被揚場的谷物清選率高，谷粒完整率高、分離效果好； （3）小巧靈活，效率高，人工勞動量少及動力消耗也少； （4）制造價格便宜，容易普及，能滿足家庭使用要求。 1.6重點研究的關鍵問題及解決思路 （1）盡可能多的搜集一些相關的資料，在充分了解的基礎上，獲得更多的思路去解決問題； （2）結(jié)合自己查閱的資料，對機器機構(gòu)的相關知識進行梳理，整合出最適合的機器； （3）借鑒前人設計相關機械過程中的經(jīng)驗，取長補短完成設計。同時積極與指導老師商討，確定最佳方案； （4）選擇合適動力傳動方式，設計循環(huán)裝置和傳動裝置； （5）利用Auto CAD軟件，繪制二維零件圖和裝配圖； （6）利用有限元分析和SolidWorks進行虛擬樣機設計，完成整機各零件的三維建模。1.7工作條件及解決方法 塔里木大學位于南疆中心位置，校內(nèi)有實習工廠、土槽實驗室、農(nóng)業(yè)工程重點實驗室等，為項目開展提供了場地和條件。校內(nèi)擁有優(yōu)良的硬件環(huán)境，機械工程學院擁有先進的實驗設備和機械加工制造設備，并且?guī)熧Y力量雄厚，完全可以滿足小麥割曬機機設計的工作條件。 2小型谷物揚場機總體設計 2.1谷物揚場的典型方法及揚場方案的選擇 目前開發(fā)出的絕大部分設備都是采用氣流清選的方式來清選，常見的氣流清選方法如下： （1）利用垂直氣流進行清選：工作時谷物混合物被喂料輥送至垂直吸氣道下部的網(wǎng)面上，由于受到氣流的作用，懸浮速度低于氣流速度的清雜物被吸向上方，當吸至斷面較大的部位時，由于氣流速度降低，一部分籽粒和混合物開始落入沉降室內(nèi)，被攪龍輸送到機外，最輕的雜物被風吹出。氣流速度可以用閥門進行調(diào)節(jié)。 （2）利用傾斜氣流進行清洗：是利用谷粒和夾雜物在氣流中的不同運動軌跡來進行清選的。被吹物體依其漂浮特性被風吹至不同的距離，依其距離遠近來進行分離，籽粒越輕則被吹送越遠，它可以一次分成多級。 （3）利用不同空氣阻力進行分離：將谷粒混合物以一定速度并與水平方向成一定角度拋入空中，依空氣對各種物料阻力的不同，其拋擲距離亦不相同，從而進行分離。 （4）旋輪式氣流清選：可以利用氣流和旋轉(zhuǎn)葉輪的距心力作用進行清選。 經(jīng)過比較及選擇，在設計要求內(nèi)利用不同空氣阻力進行分離能夠滿足設計的要求條件，帶式揚場機就是利用這種原理。所以選擇利用不同空氣阻力進行分離。 2.2小型谷物揚場機的結(jié)構(gòu) 本設計中小型谷物揚場機主要由喂料斗、橡膠帶、主動滾筒、被動滾筒、壓緊滾筒、機架、電機等組成。驅(qū)動電機通過傳動皮帶驅(qū)動主動滾筒轉(zhuǎn)動，主動滾筒又通過傳送膠帶帶動從動滾筒同步轉(zhuǎn)動，主動滾筒和從動滾筒可以先后調(diào)整，壓緊滾筒壓緊在傳送膠帶上，由傳送膠帶帶動而轉(zhuǎn)動，此時進料口的物料經(jīng)過出料口的篩網(wǎng)，因自重而落在傳送膠帶上，并隨膠帶同速運動，達到壓緊滾筒時，由壓緊滾筒將物料壓緊在膠帶上，使其均勻通過且產(chǎn)生一個沿壓緊滾筒圓周與膠帶相切的拋射角，物料沿此角度，以一定的速度拋射下去，根據(jù)物料慣性的大小達到分離雜物的目的，調(diào)整主動滾筒和從動滾筒的作用是根據(jù)物料顆粒的大小及容量等，篩網(wǎng)用于過濾物料中的大的顆粒雜質(zhì)，以提高機構(gòu)的工作性能。 1. 輪子 2.電動機 3.被動滾筒 4.喂料口 5.壓緊滾筒 6.橡膠帶 7.主動滾筒 8.機架 圖2-1 小型谷物揚場機 3小型揚場機的主要部件及設計 3.1機架 圖3-1 機架 主要起支撐作用，由于電動揚場機屬于農(nóng)用機械，不需要太精密，而且價格應盡量低廉，所以采用角鋼制作。按照實際使用要求，只需校核一下支架的壓桿穩(wěn)定性要求，因為穩(wěn)定是構(gòu)件除了強度、剛度失效外的另一種重要失效形式。細長壓桿當壓力超過一定數(shù)值時，會由原來的直線平衡形式突然變彎，從而致使結(jié)構(gòu)喪失承載能力。由于構(gòu)件的失穩(wěn)往往是突發(fā)的，因而其危害性也較大。歷史上曾多次發(fā)生因構(gòu)件失穩(wěn)而引起的重大事故。如1907年加拿大勞倫斯河上，跨長為548米的奎拜克大橋，就因壓桿失穩(wěn)而導致整座大橋倒塌。 因此為了保證壓桿安全可靠的工作，必須使壓桿處于直線平衡形式，對壓桿而言，設計時是以臨界力作為其極限承載能力的，因此滿足穩(wěn)定性要求。 3.2喂料機構(gòu) 根據(jù)皮帶的尺寸設計料斗的尺寸。料斗的設計主要考慮其容積及自流下料 ，因此料斗設計成上面為立方體、下面為四棱柱的組合形式。喂料斗底部連接有三條腳都固定在機架上。保證物料能均勻的、連續(xù)的流到皮帶上，以提高效率。喂入量采用插板活門控制流量，通過調(diào)節(jié)插板深度來調(diào)節(jié)喂入量，以此來調(diào)節(jié)喂入量。由于揚場機屬于農(nóng)用機械，不需要太精密，而且價格應盡量低廉，所以采用角鋼、鐵皮制作。 圖3-2 喂料機構(gòu) 3.3橡膠環(huán)帶 圖3-3 橡膠環(huán)帶 由于皮帶為特殊加工的多坑圓點輸送帶，輸送中有定向作用，便于糧食的收集。 4.小型谷物揚場機動力的計算及電動機的選擇 計算功率 -工況系數(shù)，取=1.1 則=3.52 谷物落地點到拋出點的水平距離 =12 谷物拋出點到地面的距離=0.3 揚角可取為300到600 =0.25 初速度=4.8 3.6 =480 平帶傳動比25 由此可知，可以用轉(zhuǎn)速為960到2400的電動機，所以本設計選擇電動機轉(zhuǎn)速為1020其工作功率為3.2。 5軸的設計計算、校核及軸承的選用 5.1軸的設計計算及校核 確定軸的最小直徑，初步估算軸的最小直徑，選擇軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。取A0=112，于是得 （5-1） =112 =19.6mm 軸的設計的結(jié)構(gòu)與尺寸關系如下圖： 圖5-1 軸 軸的校核 T=9.55 （5-2） P=1.5Kw n=500/2 r=250r/min T=9.551.5/250=51570N （5-3） δ1=26.5° =130mm =20 圓周力： （5-4） 徑向力： （5-5） 軸向力： N （5-6） 合力： （5-7） 水平方向： （5-8） m 垂直方向： （5-9） 彎矩： m 合成彎矩： （5-10） = =30061.8Nmm 當量彎矩： （5-11） = 初步認為A截面有較大應力集中，確定其為危險截面，進行安全系數(shù)校核 前面通過計算得A截面合成彎矩： 抗彎截面系數(shù)： （5-12） 彎曲應力： 扭轉(zhuǎn)切應力 ： （5-13） 切應力副和平均切應力： （5-14） 求綜合影響系數(shù)： （5-15） 過盈配合時軸的有效應力集中系數(shù)： 配合為: 材料為碳鋼毛胚直徑: 表面狀態(tài)系數(shù)： 求安全系數(shù)設按無限壽命(Kn=1)計算： （5-16） （5-17） 復合安全系數(shù)由式： （5-18） 所以，軸的強度安全。 5.2軸承的選用 已知：設計的齒輪軸向載荷為0，徑向載荷是1591.2N軸承轉(zhuǎn)速n=250r/min裝軸承處的直徑為30-40毫米范圍之間選擇，運動平穩(wěn)。由工作條件和環(huán)境可知：選用深溝球軸承 選擇軸承的型號 （1）求比值 =0/1758.75=0 （5-19） 根據(jù)表13-5，深溝球軸承的最大e值為0.44故此時＜e。 （2）初步計算當量載荷P，根據(jù)式（13-8a） P= （5-20） 按照表13-6，=1.0-1.2,取=1.2。 按照表13-5，X=1，Y=0，則P=1.2×1655.75=1986.9N （3）求軸承應有的基本額定動載荷值 （4）按照設計手冊選用C=1021.2N的軸承6007此軸承的基本額定動載荷C=26000N 軸承的驗算。 （5）求相對軸向載荷e值與Y值，對深溝球軸承取f=14.7,則相應軸向載荷為零。 （6）用線性插值法求Y值Y=0。 （7）求當量動載荷P P=1.2×1571.75=2110.5N （5-21） 所以選用的軸承合適 6小型揚場機的優(yōu)化與改進 小型揚場機的種類有帶式揚場機、風扇壓送式揚場機、葉輪拋送式揚場機等。其中帶式揚場機使用廣，可以進行谷物的清選通風糧食翻倉以及近距離的糧食搬運等。該機主要由喂料斗、橡膠帶、滾筒、電機等組成。揚場時，橡膠帶高速運轉(zhuǎn)，谷粒、糠皮及少量碎石的混合物在快速轉(zhuǎn)動的輪W和皮帶P的帶動下被拋出。因為拋出的速度相同，所以質(zhì)量大的動能大，克服空氣阻力運動的距離就遠；質(zhì)量小的運動的距離也小，這就好比人以同樣的方式扔石塊和鵝毛，石塊扔得遠，而鵝毛扔得近。從而達到了分離的目的，從使用上看，揚場機靠機器帶動，輪W轉(zhuǎn)得越快，分離效果越好； 利用不同空氣阻力進行分離:將谷?；旌衔镆砸欢ㄋ俣炔⑴c水平方向成一定角度拋入空中，依空氣對各種物料阻力的不同，其拋擲距離亦不相同，從而進行分離。揚場機拋擲部分的膠帶與水平傾斜30度到50度。飽滿籽粒的跑出距離可達10-15米左右，較輕的籽粒和雜物則落于6m以內(nèi)。該小型谷物揚場機使用非常方便，而且節(jié)約能源。移動方便進料斗采用插板活門控制流量，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，喂料均勻，研制價格低。我對機體結(jié)構(gòu)進行了改進，使安全性能提高、利用率增加、工作環(huán)境改善、勞動強度下降、工作效率提高。 總 結(jié) 此次設計的任務是完成小型揚場機的設計。這是我們在大學期間所進行的一次非常全面的設計，為自己在大學四年所學習知識的全面總結(jié)和鞏固，使我們初步了解和掌握做設計的基本步驟、基本方法，通過本環(huán)節(jié)把我們在大學期間所學課程中所獲得的理論知識在設計實踐中加以綜合運用，把大學四年來所學的知識貫穿起來，使理論知識和生產(chǎn)實踐密切的結(jié)合起來，為我將來的實際工作打下了堅實的基礎。 這是一個非常全面而系統(tǒng)的設計題目，非常鍛煉人。從方案的論證到最終的設計，涉及的領域包括：機械制圖，機械原理，工程材料，機械設計等等。通過設計實踐，提高我計算、制圖能力；使我們能熟練地應用有關參考資料、計算圖表、手冊、圖集、規(guī)范，熟悉有關的國家標準。機械方面知識得到系統(tǒng)的鞏固和提升。在進行畢業(yè)設計的同時，我還學到了許多新的知識，如Solidworks，CAD2007的使用和WORD、POWERPOINT等軟件的應用。 我深刻的認識到，要想成為一名合格的工程設計人員只是掌握本專業(yè)的知識是遠遠不夠的，應該具有更加淵博的知識，如應該對計算機應用，農(nóng)產(chǎn)品的特性，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展現(xiàn)狀等各個方面能力進行加強。在設計過程中也曾遇到很多的問題，但通過查閱相關的書籍、手冊以及老師的精心指導，都得到了解決，設計過程基本順利完成。 致 謝 這次畢業(yè)設計能夠完成，首先感謝母校---塔里木大學的辛勤栽培，感謝學校給我一個難得的學校環(huán)境和機會；讓我學到了新的知識，讓我開闊眼界，對農(nóng)業(yè)機械行業(yè)有了一個全新的認識，明白學習的可貴和艱辛。在此，我深深的感謝馬少輝導師給我的幫助，在他的建議下，我確定設計的整體方案。馬少輝老師督促我的畢業(yè)設計，給我耐心的指導和幫助，讓我能夠跟上設計進度。同時也感謝這幾年給予我?guī)椭睦蠋?，是他們辛勤的教導，我才有了設計知識的基礎和理論，是他們的培育，我才有今天的成就。 這次畢業(yè)設計，我深深感到理論知識的重要性，在多次對設計的方案和數(shù)據(jù)的修改中，明白理論和實際相結(jié)合的重要。做設計的過程中，我向老師和同學請教，把自己不明白的地方弄明白，同學向我提問的時候我也耐心解答，大家形成一個很好的互相學習氛圍。這次的畢業(yè)設計，讓我感到平時對農(nóng)業(yè)機械了解的程度不夠，對農(nóng)業(yè)機械知識的欠缺，在老師和同學的講解下，我對農(nóng)業(yè)機械有一個全面的了解。在設計過程中，遇到種種困難，沒有老師和同學的幫助，我絕對不可能完成，他們的幫助我會銘記在心。 最后，真誠的感謝學校給我這次的機會，感謝各位老師的幫助，學校和老師給予的知識讓我受用一生。 參考文獻 [1]魏宏安.我國收獲機械的發(fā)展與研究現(xiàn)狀[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學學報，2001,36(10):2-6. 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