臍橙品質(zhì)分級(jí)機(jī)的輸送裝置及單列化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【分選機(jī)械】【三維PROE】

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The main design of navel orange conveying and single device, single structure of navel orange conveying device is an inclined conveying device use (here using a concave plate, the navel orange gravity sliding into the conveyor belt) and a V type conveying device of vertical cloth (from the navel orange conveyed to transfer out direction), roller driven by a motor, when the motor runs through the central shaft coupling drive, drive the driving drum rotation. The active roller through a conveying belt driven roller to rotate to Navel orange from the concave plates slide into the conveyor belt before and after different positions, so the navel to enter the conveyor belt was formed in single column arrangement, in the delivery of V type layout of the belt along the conveyor belt transmission for navel orange, grading the next ready. Quality of navel orange grading machine market has great potential, will make a great contribution to promote the production and processing of navel orange. The navel orange variety, but size is not uniform, here I mainly to Newhall navel orange as a research object. II g ；Single column；Navel orange delivery 1 目錄 摘要摘要 . I I 目錄目錄 . 1 1 1 1 緒論緒論 . 1 1 1.1 水果分級(jí)機(jī)器的現(xiàn)狀 . 1 1.2 水果品質(zhì)分級(jí)的意義 . 1 1.3 臍橙品質(zhì)分級(jí)機(jī)器的市場(chǎng) . 1 2 2 單列化結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)和選擇單列化結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)和選擇 . 2 2 2.1 總體方案的設(shè)計(jì) . 2 2.2 輸送裝置主要參數(shù)及設(shè)計(jì)選用 . 3 表表 2.2.32.2.3 . 3 3 2.3 輸送帶的選擇 . 4 2.4 滾筒的設(shè)計(jì) . 5 2.5 皮帶托板的設(shè)計(jì) . 6 2.6 滾筒夾板設(shè)計(jì) . 7 2.7 滾筒軸撐架的設(shè)計(jì) . 8 2.8 滾筒軸的設(shè) . 8 2.9 機(jī)架的設(shè)計(jì) . 8 2.10 滾筒軸承的選擇 . 8 2.11 電機(jī)的選擇 . 9 2.11.1 電機(jī)確定 . 9 2.11.2 電機(jī)機(jī)架確定 . 9 2.11.3 緊固件的選擇 . 10 212 鍵的選擇 . 10 2.13 聯(lián)軸器的選擇 . 11 3 3 設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算 . 1111 3.1 堆料面積計(jì)算 . 11 3.2 輸送能力計(jì)算 . 11 2 3.4 功率計(jì)算 . 12 3.5 滾筒軸的校核計(jì)算 . 13 3.6 滾筒軸承的計(jì)算 . 14 3.7 鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 14 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) . 1414 總結(jié)總結(jié) . 1515 致謝致謝 . 1616 I 1 緒論 1.1 水果分級(jí)機(jī)器的現(xiàn)狀 水果是國(guó)內(nèi)繼糧食和蔬菜之后的第三大種植產(chǎn)品,80 年代中后期以來,我國(guó)的水果迅猛發(fā)展。近幾年我國(guó)的水果產(chǎn)量均居世界首位。按照農(nóng)業(yè)部的規(guī)劃,2010 年水果產(chǎn)量將達(dá)到 9300 萬噸,人均消費(fèi)水果總量 44 公斤。然而,由于國(guó)內(nèi)的消費(fèi)需求沒有相應(yīng)跟上,加上國(guó)外水果的大量涌入,導(dǎo)致水果行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈。我國(guó)雖為水果生產(chǎn)大國(guó)卻不是生產(chǎn)強(qiáng)國(guó),我國(guó)水果每年的出口量還不到總產(chǎn)量 10%,主要原因在于我國(guó)水果商品化程度和內(nèi)在質(zhì)量低,外觀質(zhì)量較差,導(dǎo)致水果的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力比較弱。如水果品種的形狀、 顏色不能明顯的區(qū)分于其它品種,有許多水果沒有品牌,造成水果優(yōu)劣難分,因此,大力發(fā)展水果商品化處理技術(shù)已經(jīng)成為水果行業(yè)很緊迫的一個(gè)課題。 1.2 水果品質(zhì)分級(jí)的意義 水果的產(chǎn)后商品化處理有多個(gè)步驟,分級(jí)是其中關(guān)鍵的環(huán)節(jié),分級(jí)技術(shù)國(guó)外已經(jīng)較為成熟,最近幾年在國(guó)內(nèi)發(fā)生了較大的變化,但與其它環(huán)節(jié)如清洗、打蠟、包裝等環(huán)節(jié)相比,還處于落后狀態(tài),許多方面處于理論研究狀態(tài),未能實(shí)際應(yīng)用;分級(jí)是水果進(jìn)入流通的第一個(gè)環(huán)節(jié),具有很重要的作用;水果在生長(zhǎng)發(fā)育過程中受到外界多種因素的影響,因此檢測(cè)水果的外部或內(nèi)部品質(zhì)是一個(gè)比較復(fù)雜的分析過程,對(duì)水果進(jìn)行快速、 準(zhǔn)確的分級(jí),對(duì)于提高水果的附加值有著關(guān)鍵的意義。 分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)主要有外部品質(zhì)和內(nèi)部品質(zhì)兩個(gè)指標(biāo),外部品質(zhì)主要是大小、顏色、形狀、表面缺陷等參數(shù),內(nèi)部品質(zhì)主要是糖度、酸度、堅(jiān)實(shí)度等參數(shù)。國(guó)外早在上世紀(jì) 80 年代就開始了水果分級(jí)的研究,上世紀(jì) 90 年代后已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用。 盡管如此,由于國(guó)外的設(shè)備較為昂貴,因此國(guó)內(nèi)很少有購買此類設(shè)備的例子。 因此研制出價(jià)格低廉的水果分機(jī)裝置在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上具有很大的前途。國(guó)內(nèi)的研究相對(duì)較為落后,目前國(guó)內(nèi)的分級(jí)技術(shù)較為成熟的是在水果的外部品質(zhì)分級(jí)方面,而對(duì)于消費(fèi)者最重要的內(nèi)部品質(zhì)方面的研究近幾年也發(fā)展很快。 發(fā)展出能同時(shí)檢測(cè)水果內(nèi)部和外部品質(zhì)的水果分級(jí)裝置的意義是顯而易見的 1.3 臍橙品質(zhì)分級(jí)機(jī)器的市場(chǎng) 據(jù)前兩年的統(tǒng)計(jì)，我國(guó)生產(chǎn)鮮食甜橙 300 多萬噸，其中臍橙 120 萬噸左右，主要是 2 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)消費(fèi)。少量出口東南亞各國(guó)和俄國(guó)斯。我國(guó)臍橙的平均畝產(chǎn)只有 460 千克，為世界臍橙平均畝產(chǎn) 800 千克的 58%，為美國(guó)、以色列臍橙平均畝產(chǎn) 2 噸的 23%。全球柑桔人均消費(fèi) 16.7 千克， 其中臍橙人均消費(fèi) 0.59 千克， 中國(guó)柑桔人均消費(fèi) 9.2 千克，其中臍橙人均消費(fèi) 0.92 千克， 不論是國(guó)外， 還是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)， 臍橙的消費(fèi)有很大的潛力。作為臍橙，其外觀、肉質(zhì)十分重要，好看、好吃是消費(fèi)者購買的前提。我國(guó)有不少外觀美，內(nèi)質(zhì)優(yōu)的臍橙品種，但因采后處理，運(yùn)輸滯后而影響外觀，外觀（包括包裝）跟不上，臍橙未到消費(fèi)者手中就傷痕累累，改進(jìn)包裝，改善外觀，是增強(qiáng)臍橙競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。臍橙商品化處理后，特別是經(jīng)過機(jī)械化處理后，臍橙外觀質(zhì)量改善，規(guī)格品質(zhì)一致，除去了表皮塵土，雜質(zhì)，能防止病菌污染，減輕果品呼吸強(qiáng)度，抑制腐爛，保證臍橙原有質(zhì)量，方便貯運(yùn)，促進(jìn)銷售，提高競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。隨著臍橙種植面積不斷增加，產(chǎn)量也迅速增加，這將對(duì)臍橙鮮銷造成集中上市的現(xiàn)象，對(duì)銷售價(jià)格就會(huì)產(chǎn)生影響，而且大量臍橙囤積在倉庫，不進(jìn)行保鮮處理，會(huì)造成果實(shí)品質(zhì)下降、腐爛，最后不能食用。因此，必須加大臍橙商品化處理的力度，其中作為最關(guān)鍵的一步就是臍橙品質(zhì)分級(jí)，這一步將大大增加臍橙商品化過程的利潤(rùn)。 2 單列化結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)和選擇 2.1 總體方案的設(shè)計(jì) 圖 2.1.1 該設(shè)計(jì)是臍橙品質(zhì)分級(jí)及其單列化輸送裝置，是一種能實(shí)現(xiàn)臍橙自動(dòng)形成單列的裝置并通過近紅外光譜儀的檢測(cè)后，按不同級(jí)別進(jìn)行分離。將臍橙倒入喂入口，喂入 3 口通過重力作用滾入單列化結(jié)構(gòu)，單列化結(jié)構(gòu)由滾筒以及 V 型布置帶式輸送機(jī)，通過近紅外光譜儀檢測(cè)，將信息傳送到 PLC 進(jìn)行控制，不同品質(zhì)分離到不同槽。 2.2 輸送裝置主要參數(shù)及設(shè)計(jì)選用 機(jī)型 平行 帶寬 100mm 帶速 帶速系列與帶寬的選擇見表 表 2.1.1 根據(jù)需要選擇 17.06m/min 驅(qū)動(dòng)裝置 由表選擇 表 2.2.2 特輕型風(fēng)冷式電動(dòng)滾筒驅(qū)動(dòng)。傳動(dòng)滾筒的許用扭矩 表 2.2.3 輸送帶 特輕型帶式輸送機(jī)由于滾筒直徑較小，故輸送帶選用 的橡膠輸送帶。帶的接頭方式優(yōu)先采用熱硫化膠接或者冷膠法。對(duì)于臍橙分級(jí)機(jī)的負(fù)載特輕，長(zhǎng)度不大的輸送機(jī)可以選擇較小的帶寬。 輸送機(jī)的組合長(zhǎng)度 m。將托輥改為托板，便于安裝。 拉緊裝置為選擇中間拉緊裝置，便于安放拉緊裝置。 4 2.3 輸送帶的選擇 輸送帶用來傳遞牽引力和承放被運(yùn)貨物，因此要求它強(qiáng)度高、抗磨耐用、伸長(zhǎng)率小和便于安裝修理。帶式輸送機(jī)使用的輸送帶有橡膠帶、塑料帶、鋼帶、金屬網(wǎng)帶等，最常用的是橡膠帶。橡膠輸送帶有棉織芯，合成纖維芯，鋼絲繩芯等多種。塑料輸送帶有層芯和整芯之分。 各種芯材和不同的覆蓋膠可組成各種類型的光面或花紋輸送帶。 在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)認(rèn)真研究輸送量，輸送距離，輸送速度及輸送帶寬度之間的關(guān)系。 根據(jù)輸送帶的工作條件，合理確定安全系數(shù)，經(jīng)濟(jì)合理的選擇輸送帶的帶芯材料和帶芯層數(shù)。輸送帶的安全系數(shù)應(yīng)考慮安全，可靠，壽命，制造質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)成本，接頭效率，啟動(dòng)系數(shù)，現(xiàn)場(chǎng)條件，使用經(jīng)驗(yàn)等因素。 因此選用 NN-100 縱向扯斷強(qiáng)度 100N/mm，層數(shù)為 1，每層厚度為 1.0mm,每層質(zhì)量為 1.02kg ,帶寬選為 100mm,上覆蓋膠 1mm,下覆蓋膠為 1mm， 質(zhì)量為 1.7kg 。 輸送帶的厚度 輸送帶厚度（mm）=布層數(shù)每層厚度（mm）+上厚膠（mm）+下厚膠（mm）=1.0*1+1+1=3mm 輸送帶的質(zhì)量 布層數(shù)*每層質(zhì)量（kg ）+（上膠層(mm）+（下膠層(mm）)*每毫米膠粒的質(zhì)量（kg ）)*帶寬*帶長(zhǎng) 輸送帶的全長(zhǎng)的計(jì)算 -輸送帶全長(zhǎng)，m； L-輸送機(jī)頭尾滾筒中心間展開距離 m； -頭部滾筒直徑 m；（后面確定為 124mm） -尾部滾筒直徑，m；(后面確定為 124mm) A-輸送帶接頭長(zhǎng)度 m； -采用中間拉緊裝置，m；（這里由于采用托板，兩端拉緊 故富余 100mm） -輸送帶接頭數(shù)；(這里取 1 個(gè)接頭) 其中接頭長(zhǎng)度為硫化接頭長(zhǎng)度，其計(jì)算公式如下 A=（Z-1）S+Bctg ctg 取為 0.5 則 A=50mm 最終 L=2*3+3.14*（0.124+0.124）/2+0.05*1+100 6.6m 輸送帶的最大張緊工作張力：smax=nZB 5 式中smax-輸送帶的最大工作張力，N B-帶寬，mm Z-輸送帶的芯層帆布層數(shù)； -輸送帶縱向扯斷強(qiáng)度，N/(mm層) n-輸送帶的安全系數(shù)。尼龍帆布一般選擇 10-12。 表 2.3.1 輸送帶的最大張緊工作張力smax 1000N 輸送帶全長(zhǎng) 6.6m 輸送帶的厚度 3mm 輸送帶的質(zhì)量 M 2.92kg 輸送帶的功率 0.55Kw 輸送帶的速度 0.28m/s 滾筒軸的扭矩 T=9540000nP 2.4 滾筒的設(shè)計(jì) 傳動(dòng)滾筒一般為傳送機(jī)構(gòu)的主要部件。滾筒表面有裸露光鋼面，人字形和菱形花紋橡膠覆面，小功率，小帶寬及環(huán)境干燥時(shí)故可采用裸露光鋼面滾筒。在這個(gè)設(shè)計(jì)中即選擇了裸露光鋼面滾筒。而滾筒表面要求精度不高，與皮帶間產(chǎn)生摩擦力使輸送帶只要不打滑即可。但在輸送帶繞過滾筒處又會(huì)使輸送帶發(fā)生疲勞磨損。所以滾筒直徑不能太小，本機(jī)器中有兩對(duì)滾筒。兩個(gè)主動(dòng)滾筒。兩個(gè)從動(dòng)滾筒，按 V 字型布置，這里選擇的滾筒直徑為 60mm,滾筒的寬度設(shè)為 114mm,其中放置輸送帶的凹槽 104mm。具體尺寸見零件圖。 6 圖 2.4.1 改向滾筒 圖 2.4.2 傳動(dòng)滾筒 2.5 皮帶托板的設(shè)計(jì) 這里的這里由于帶寬較小，托輥不方便安裝，功率較小故選擇托板來簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，不僅可以節(jié)約金屬材料，減少托輥的使用，方便安裝。托板還有一個(gè)重要的作用，它能夠使輸送帶更平穩(wěn)，為水果輸送到分級(jí)機(jī)構(gòu)做好充分準(zhǔn)備。 設(shè)計(jì)材料為冷軋鋼板 厚度為 1.5mm，選擇焊接工藝，具體安裝見裝備圖。設(shè)計(jì)的托板大概形狀如下圖，具體尺寸見零件圖。 7 圖 2.5.1 托板 2.6 滾筒夾板設(shè)計(jì) 滾筒夾板的設(shè)計(jì)目的，主要是方便安裝滾筒，為了使?jié)L筒和夾板之間震動(dòng)減小，使用的螺栓連接一定要保持較大的預(yù)緊力，以免在不斷的交變應(yīng)力下，隨著時(shí)間推移而影響輸送帶的使用壽命。 夾板的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如下圖，材料需要一定較高的強(qiáng)度和硬度，這里選擇鑄鋼 ZG340-640。鑒于這里是臍橙品質(zhì)分級(jí)機(jī)器，受力均不大，所以這里不考慮受力情況。 8 圖 2.6.1 改向滾筒夾板 2.7 滾筒軸撐架的設(shè)計(jì) 作用：提供夾板和托板的安裝位置，形成 120 度的 V 型槽，是臍橙輸送的過程呈單列化的重要組成零件。 結(jié)構(gòu)：120 度的 V 型板，表面粗糙度無特殊要求。材料為 3mm 的冷軋鋼板。 圖 2.7.1 撐架 2.8 滾筒軸的設(shè)計(jì)計(jì) 軸的材料一般是經(jīng)過軋制或者鍛造的碳素鋼或合金鋼， 有條件的可直接用冷拔鋼材。根據(jù)具體需要，一般軸要經(jīng)過表面強(qiáng)化處理或者熱處理。來提高其力學(xué)性能及耐磨性等，在一般溫度下合金鋼和碳鋼的彈性模量相差很小，故采用合金鋼不能提高軸的剛度。 本設(shè)計(jì)中主要是滾筒處采用軸，考慮到是輸送臍橙，故對(duì)于軸的各方面要求不高。而且為滾筒轉(zhuǎn)，軸不轉(zhuǎn)的方式。所以選取鋼 45，因?yàn)檩S的直徑尺寸小于 100mm，所以用正火處理，硬度為 170217.。 2.9 機(jī)架的設(shè)計(jì) 考慮到機(jī)架的長(zhǎng)度比較大，所以應(yīng)該選擇強(qiáng)度比較大的材料，這里設(shè)計(jì)的材料為45 號(hào)鋼。為了方便機(jī)架的安裝，選擇焊接工藝，而且設(shè)計(jì)了一些焊接位置供焊接，便于定位和焊接。具體尺寸見零件圖。 2.10 滾筒軸承的選擇 通過與滑動(dòng)軸承的對(duì)比，滾動(dòng)軸承油如下優(yōu)點(diǎn)： 9 1. 摩擦系數(shù)小，能使機(jī)器靈活輕快的旋轉(zhuǎn)，提高工作效率。 2. 滾動(dòng)軸承一般都是鋼材制造的。因此經(jīng)久耐用。 3. 滾動(dòng)軸承的尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，不像滑動(dòng)軸承在更換時(shí)需要裝配，因此安裝盒拆卸比較方便。 缺點(diǎn)：滾動(dòng)軸承沖擊負(fù)荷的能力較差，因?yàn)槭钦w的，安裝在長(zhǎng)軸的中部困難，徑向向尺寸比滑動(dòng)軸承大，而且在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)聲響較大。 但是這些缺點(diǎn)不影響滾動(dòng)軸承在本機(jī)器中的使用。 這里需要四個(gè)軸承， 由于受力不大，所以全部選擇深溝球軸承即可，采用的是軸肩定位根據(jù) GB/T 276-1994 代號(hào)為 61806基本尺寸為 d=30mm,D=42mm,B=7mm。 2.11 電機(jī)的選擇 2.11.1 電機(jī)確定電機(jī)確定 由于計(jì)算單個(gè)輸送機(jī)功率約為 0.41kw,故選用 YCJ132 齒輪減速三相異步電動(dòng)機(jī),轉(zhuǎn)速 128r/min，輸出轉(zhuǎn)矩為 。帶寬 B=100mm，功率為 0.55kW，輸送帶速度為0.28m/s。 2.11.2 電機(jī)機(jī)架確定電機(jī)機(jī)架確定 為了很好地布置電機(jī)，使電機(jī)的主軸中心線和滾筒的中心線重合，必須保持一定的高度。同時(shí)為了保持電機(jī)傳動(dòng)的穩(wěn)定性，電機(jī)的固定很重要，所以在電機(jī)機(jī)架加固而焊接一些 H 型鋼。機(jī)架外形如圖所示 10 圖 2.10.1 電機(jī)機(jī)架 2.11.3 緊固件的選擇緊固件的選擇 電機(jī)機(jī)架和電機(jī)采用六角頭螺栓連接，d=M12,l=80mm,GB/T 5782-2000. 212 鍵的選擇 鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)件， 通常用來實(shí)現(xiàn)軸與輪轂之間的軸向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩， 還能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向滑動(dòng)的導(dǎo)向。鍵的主要類型有：平鍵連接，半圓鍵連接，楔形連接和切向連接。 這里選擇圓頭平鍵連接，尺寸為 。 11 2.13 聯(lián)軸器的選擇 聯(lián)軸器用來把兩軸連接在一起，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸不能分開；只有機(jī)器停下來時(shí)并將連接才開后，兩軸才能分離。聯(lián)軸器所連接的兩軸，由于制造及安裝誤差，承載后的變形以及溫度變化的影響，往往不能保證嚴(yán)格的對(duì)中，而是存在某種相對(duì)位移。由于機(jī)架的布置的影響和輸送帶 V 型布置導(dǎo)致電機(jī)只能在與輸送帶成一定角度的情況下布置，所以這里采用 JM I J 型-帶沉孔接中間軸型聯(lián)軸器，型號(hào)為 JM I J3. 3 設(shè)計(jì)計(jì)算 這里設(shè)計(jì)計(jì)算的一個(gè)前提， 是將該設(shè)計(jì)的輸送裝置近似為 QD 輕型固定式帶式輸送來計(jì)算的，這里將臍橙平分等同于半個(gè)臍橙在一個(gè)平行布置的輸送機(jī)上輸送，以下計(jì)算都是基于這個(gè)模型。 圖 3.1.1 3.1 堆料面積計(jì)算 斷料面積=y 式中 斷料面積-帶面斷料面積， ； y-斷面系數(shù)，估算取為 0.12； 計(jì)算得 斷料面積=0.0012 3.2 輸送能力計(jì)算 這里按成件物品的輸送計(jì)算，公式如下 12 式中 n-最大輸送能力，件/h； T-物品在輸送帶上的間空距離，m，這里視為 0； b-沿輸送方向的物品長(zhǎng)度，m，直徑約為 80mm； -裝載系數(shù)。取 =0.8。 計(jì)算得 n=10080 件/h；Q=1.51t/h 3.3 輸送帶層數(shù)的計(jì)算 上面已經(jīng)給出這個(gè)公式的變形，所以不再闡述。 求得 Z1 這里層數(shù)選為 1 層即可。 3.4 功率計(jì)算 傳動(dòng)滾筒軸功率 按 =3.6fW +fQ + 式中 -傳動(dòng)滾筒軸功率，Kw； -空載功率 Kw； -水平負(fù)載功率 -垂直負(fù)載功率 Kw； -附加功率 Kw,附加功率 空載功率； f-托板和輸送帶的摩擦因數(shù)，這里取 f=0.8； L-傳動(dòng)滾筒至尾部滾筒的中心距離，m 這里 L=3m； -中心距修正值，m,這里取值 =49m； H-垂直提升高度，m，H=0； W-除物料外，輸送單位長(zhǎng)度內(nèi)所有運(yùn)動(dòng)質(zhì)量總和，kg/m； 應(yīng)先計(jì)算 W=2.1kg/m 公式 W=M + /d； -半個(gè)臍橙的重量 這里取 0.15kg； d-臍橙的直徑 這里約為 80mm； 經(jīng)過計(jì)算 =0.24+0.17+ 0.41kw 電機(jī)的功率計(jì)算 式中 P-電動(dòng)機(jī)的功率，Kw； 13 -傳動(dòng)滾筒軸功率，Kw； -傳動(dòng)總效率， =0.8. K-備用系數(shù)，由于傳動(dòng)滾筒功率較小，這里 K=1.1； 計(jì)算得 P 0.55kW。 3.5 滾筒軸的校核計(jì)算 軸的強(qiáng)度校核計(jì)算 , ,這里材料為 45 號(hào)鋼，故 P-軸傳遞的功率，這里取最大值，為 0.55kw； n-軸的轉(zhuǎn)速 由 r=90r/min； 19mm,由于先前設(shè)計(jì)的軸最小處，d=24mm； 這里按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算 =47MPa d-計(jì)算截面處軸的直徑，mm，這里取最小處的直徑，為 24mm； -軸的抗扭截面系數(shù)， ； -扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa； T-軸所受的扭矩， ； 軸的剛度校核計(jì)算 考慮到軸受的扭轉(zhuǎn)程度影響較大，所以考慮扭轉(zhuǎn)剛度。 式中 T-軸所受扭矩， ；T=9540000nP= ； G-軸的材料的剪切彈性模量，MPa,對(duì)于鋼材 MPa； -軸截面極慣性矩， ，對(duì)于圓軸， ; , -分別代表階梯軸第 i 段上所受的扭矩，長(zhǎng)度和極慣性矩。 z-階梯軸受扭矩作用的軸段數(shù)。 14 計(jì)算得 =0.25 。 經(jīng)過校核，所選用的軸適合該情況下的使用條件，有足夠的富裕。 3.6 滾筒軸承的計(jì)算 滾動(dòng)軸承的摩擦主要有： 滾動(dòng)體與滾道之間的滾動(dòng)摩擦和滑動(dòng)摩擦； 保持架與滾動(dòng)體及套圈引導(dǎo)面之間的滑動(dòng)摩擦；滾子端面和套圈當(dāng)邊之間的摩擦；潤(rùn)滑劑的粘性阻力；密封裝置的滑動(dòng)摩擦等。其大小取決與軸承的類型，尺寸，負(fù)荷，轉(zhuǎn)速，潤(rùn)滑，密封等因素。 滾動(dòng)軸承的正常失效形式是內(nèi)外圈滾道或者滾體上的點(diǎn)蝕破壞，由于制造精度，材料的勻質(zhì)程度等的差異，即使是同樣的尺寸，同樣的材料以及同一批的軸承，在完全相同的條件下工作，它們的使用壽命也極為不同。所以這里將其可靠度為 90%時(shí)的壽命作為標(biāo)準(zhǔn)壽命， 即按照一組軸承中 10%的軸承發(fā)生點(diǎn)蝕破壞， 而 90%的軸承不發(fā)生點(diǎn)蝕破壞前的轉(zhuǎn)速或者工作數(shù)小時(shí)作為軸承的壽命。 軸承的壽命與所受載荷的大小有關(guān)，工作載荷越大，引起的接觸應(yīng)力也就越大，因而在發(fā)生點(diǎn)蝕破壞前所能接受的應(yīng)力變化次數(shù)也就越小，也就說壽命越短。 3.7 鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算 T-傳遞的轉(zhuǎn)矩（T=Fy）， ，T=3.6 ； K-鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h,mm； l-鍵的工作長(zhǎng)度，mm，圓頭平鍵 l=L-b，mm； d-軸的直徑，mm； -鍵和軸最弱的許用擠壓應(yīng)力，MPa，這里 =100MPa； 計(jì)算得 6.85MPa =100MPa 故安全。 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1 濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì).北京:高等教育出版社 ,2006.5. 2 成大先,機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè),北京： 化學(xué)工業(yè)出版社，2002.1. 15 3 邵立新，夏素民，孫立紅等.Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 中文版， 北京：清華大學(xué)出版社， 4 袁紐，運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999.1. 總結(jié) 臍橙品質(zhì)分級(jí)機(jī)器未來的市場(chǎng)非常巨大，對(duì)提高水果的收益起著巨大的貢獻(xiàn)作用，機(jī)器的使用是為了解放勞動(dòng)力的必經(jīng)途徑。 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的崛起， 農(nóng)業(yè)作為一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)支柱， 我們應(yīng)該首先把提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平作為頭等大事。 解放勞動(dòng)力是人民不斷在科技領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破的最主要的目的，只有不斷挺高我們對(duì)機(jī)械的認(rèn)識(shí)，實(shí)踐應(yīng)用，才能夠更深入發(fā)掘更多更有用的機(jī)械裝置，為祖國(guó)的經(jīng)濟(jì)騰飛注入新鮮血液。機(jī)械也在朝著自動(dòng)化的方向邁進(jìn)，我們力求用最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)最多的功能，這是每一個(gè)學(xué)機(jī)械的學(xué)子孜孜不倦的追求。 第一，接到任務(wù)以后進(jìn)行選題。選題是畢業(yè)設(shè)計(jì)的開端，選擇恰當(dāng)?shù)?、感興趣的題目，這對(duì)于整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)是否能夠順利進(jìn)行關(guān)系極大。好比走路，這開始的第一步是具有決定意義的，第一步邁向何方，需要慎重考慮。否則，就可能走許多彎路、費(fèi)許多周折，甚至南轅北轍，難以到達(dá)目的地。因此，選題時(shí)一定要考慮好了。 第二，題目確定后就是找資料了。查資料是做畢業(yè)設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備工作，好的開端就相當(dāng)于成功了一半， 到圖書館、 書店,雖說是比較原始的方式， 但也有可取之處的?？傊?，不管通過哪種方式查的資料都是有利用價(jià)值的，要一一記錄下來以備后用。 第三，通過上面的過程，已經(jīng)積累了不少資料，對(duì)所選的題目也大概有了一些了解，這一步就是在這樣一個(gè)基礎(chǔ)上，綜合已有的資料來更透徹的分析題目。 16 致謝 在此要感謝我的指導(dǎo)老師對(duì)我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我這樣的機(jī)會(huì)鍛煉。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過程中的探索的艱難和成功的喜悅。雖然這個(gè)項(xiàng)目還不是很完善，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。 JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 題目 臍橙品質(zhì)分級(jí)機(jī)的輸送裝置及單列化結(jié)構(gòu) 學(xué) 院： 工學(xué)院 姓 名： 曹晉 學(xué) 號(hào)： 20100958 專 業(yè)： 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化 年 級(jí)： 2010級(jí) 指導(dǎo)教師： 孫 通 職稱：講 師 二0一四 年 五 月 16 摘要 本論文設(shè)計(jì)的是臍橙品質(zhì)分級(jí)機(jī)的水果輸送及單列化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),單列化結(jié)構(gòu)對(duì)后續(xù)的臍橙品質(zhì)精確檢測(cè)和分級(jí)至關(guān)重要。主要設(shè)計(jì)臍橙輸送及單列化裝置， 臍橙輸送裝置的單列化結(jié)構(gòu)一般是利用一個(gè)傾斜的輸送裝置（這里采用一個(gè)凹形板，利用臍橙的重力滑入輸送帶）和一個(gè) V型輸送裝置垂直布（從臍橙輸送進(jìn)來到輸送出去的方向），滾筒利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，當(dāng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)通過中間軸聯(lián)軸器傳動(dòng)，帶動(dòng)主動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)。主動(dòng)滾筒通過輸送帶到從動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)。臍橙從凹形板滑入輸送帶后的前后位置不同，所以使臍橙進(jìn)入輸送帶時(shí)候已經(jīng)形成了單列化排布，在V型布置的輸送帶上臍橙沿著輸送帶傳送，為下一步的分級(jí)做好準(zhǔn)備了。臍橙品質(zhì)分級(jí)機(jī)器的市場(chǎng)潛力巨大，為推動(dòng)臍橙的生產(chǎn)加工將作出巨大的貢獻(xiàn)。由于臍橙種類多，而且大小不均勻，這里我主要以贛南紐荷爾種臍橙為研究對(duì)象。 關(guān)鍵詞： 品質(zhì)分級(jí) 單列化 臍橙輸送 Abstract In this paper, design of the fruit conveying and single structure quality of navel orange grading machine, single structure of the subsequent quality of navel orange accurate detection and classification is very important. The main design of navel orange conveying and single device, single structure of navel orange conveying device is an inclined conveying device use (here using a concave plate, the navel orange gravity sliding into the conveyor belt) and a V type conveying device of vertical cloth (from the navel orange conveyed to transfer out direction), roller driven by a motor, when the motor runs through the central shaft coupling drive, drive the driving drum rotation. The active roller through a conveying belt driven roller to rotate to Navel orange from the concave plates slide into the conveyor belt before and after different positions, so the navel to enter the conveyor belt was formed in single column arrangement, in the delivery of V type layout of the belt along the conveyor belt transmission for navel orange, grading the next ready. Quality of navel orange grading machine market has great potential, will make a great contribution to promote the production and processing of navel orange. The navel orange variety, but size is not uniform, here I mainly to Newhall navel orange as a research object. g ；Single column；Navel orange delivery 目錄 摘要 2 目錄 3 1 緒論 5 1.1 水果分級(jí)機(jī)器的現(xiàn)狀 5 1.2 水果品質(zhì)分級(jí)的意義 5 1.3 臍橙品質(zhì)分級(jí)機(jī)器的市場(chǎng) 5 2 單列化結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)和選擇 6 2.1 總體方案的設(shè)計(jì) 6 2.2 輸送裝置主要參數(shù)及設(shè)計(jì)選用 6 表2.2.3 7 2.3輸送帶的選擇 7 2.4滾筒的設(shè)計(jì) 8 2.5 皮帶托板的設(shè)計(jì) 9 2.6滾筒夾板設(shè)計(jì) 10 2.7滾筒軸撐架的設(shè)計(jì) 11 2.8 滾筒軸的設(shè) 11 2.9 機(jī)架的設(shè)計(jì) 11 2.10 滾筒軸承的選擇 11 2.11電機(jī)的選擇 12 2.11.1 電機(jī)確定 12 2.11.2 電機(jī)機(jī)架確定 12 2.11.3 緊固件的選擇 13 2．12 鍵的選擇 13 2.13 聯(lián)軸器的選擇 13 3設(shè)計(jì)計(jì)算 14 3.1 堆料面積計(jì)算 14 3.2輸送能力計(jì)算 14 3.4功率計(jì)算 15 3.5 滾筒軸的校核計(jì)算 15 3. 6滾筒軸承的計(jì)算 16 3.7鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算 16 參考文獻(xiàn) 17 總結(jié) 17 致謝 18 1 緒論 1.1 水果分級(jí)機(jī)器的現(xiàn)狀 水果是國(guó)內(nèi)繼糧食和蔬菜之后的第三大種植產(chǎn)品,80 年代中后期以來,我國(guó)的水果迅猛發(fā)展。近幾年我國(guó)的水果產(chǎn)量均居世界首位。按照農(nóng)業(yè)部的規(guī)劃,2010 年水果產(chǎn)量將達(dá)到 9300萬噸,人均消費(fèi)水果總量 44 公斤。然而,由于國(guó)內(nèi)的消費(fèi)需求沒有相應(yīng)跟上,加上國(guó)外水果的大量涌入,導(dǎo)致水果行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈。我國(guó)雖為水果生產(chǎn)大國(guó)卻不是生產(chǎn)強(qiáng)國(guó),我國(guó)水果每年的出口量還不到總產(chǎn)量 10%,主要原因在于我國(guó)水果商品化程度和內(nèi)在質(zhì)量低,外觀質(zhì)量較差,導(dǎo)致水果的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力比較弱。如水果品種的形狀、顏色不能明顯的區(qū)分于其它品種,有許多水果沒有品牌,造成水果優(yōu)劣難分,因此,大力發(fā)展水果商品化處理技術(shù)已經(jīng)成為水果行業(yè)很緊迫的一個(gè)課題。 1.2 水果品質(zhì)分級(jí)的意義 水果的產(chǎn)后商品化處理有多個(gè)步驟,分級(jí)是其中關(guān)鍵的環(huán)節(jié),分級(jí)技術(shù)國(guó)外已經(jīng)較為成熟,最近幾年在國(guó)內(nèi)發(fā)生了較大的變化,但與其它環(huán)節(jié)如清洗、打蠟、包裝等環(huán)節(jié)相比,還處于落后狀態(tài),許多方面處于理論研究狀態(tài),未能實(shí)際應(yīng)用;分級(jí)是水果進(jìn)入流通的第一個(gè)環(huán)節(jié),具有很重要的作用;水果在生長(zhǎng)發(fā)育過程中受到外界多種因素的影響,因此檢測(cè)水果的外部或內(nèi)部品質(zhì)是一個(gè)比較復(fù)雜的分析過程,對(duì)水果進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的分級(jí),對(duì)于提高水果的附加值有著關(guān)鍵的意義。 分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)主要有外部品質(zhì)和內(nèi)部品質(zhì)兩個(gè)指標(biāo),外部品質(zhì)主要是大小、顏色、形狀、表面缺陷等參數(shù),內(nèi)部品質(zhì)主要是糖度、酸度、堅(jiān)實(shí)度等參數(shù)。國(guó)外早在上世紀(jì) 80 年代就開始了水果分級(jí)的研究,上世紀(jì) 90 年代后已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用。盡管如此,由于國(guó)外的設(shè)備較為昂貴,因此國(guó)內(nèi)很少有購買此類設(shè)備的例子。因此研制出價(jià)格低廉的水果分機(jī)裝置在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上具有很大的前途。國(guó)內(nèi)的研究相對(duì)較為落后,目前國(guó)內(nèi)的分級(jí)技術(shù)較為成熟的是在水果的外部品質(zhì)分級(jí)方面,而對(duì)于消費(fèi)者最重要的內(nèi)部品質(zhì)方面的研究近幾年也發(fā)展很快。發(fā)展出能同時(shí)檢測(cè)水果內(nèi)部和外部品質(zhì)的水果分級(jí)裝置的意義是顯而易見的 1.3 臍橙品質(zhì)分級(jí)機(jī)器的市場(chǎng) 據(jù)前兩年的統(tǒng)計(jì)，我國(guó)生產(chǎn)鮮食甜橙300多萬噸，其中臍橙120萬噸左右，主要是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)消費(fèi)。少量出口東南亞各國(guó)和俄國(guó)斯。我國(guó)臍橙的平均畝產(chǎn)只有460千克，為世界臍橙平均畝產(chǎn)800千克的58%，為美國(guó)、以色列臍橙平均畝產(chǎn)2噸的23%。全球柑桔人均消費(fèi)16.7千克，其中臍橙人均消費(fèi)0.59千克，中國(guó)柑桔人均消費(fèi)9.2千克，其中臍橙人均消費(fèi)0.92千克，不論是國(guó)外，還是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，臍橙的消費(fèi)有很大的潛力。作為臍橙，其外觀、肉質(zhì)十分重要，好看、好吃是消費(fèi)者購買的前提。我國(guó)有不少外觀美，內(nèi)質(zhì)優(yōu)的臍橙品種，但因采后處理，運(yùn)輸滯后而影響外觀，外觀（包括包裝）跟不上，臍橙未到消費(fèi)者手中就傷痕累累，改進(jìn)包裝，改善外觀，是增強(qiáng)臍橙競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。臍橙商品化處理后，特別是經(jīng)過機(jī)械化處理后，臍橙外觀質(zhì)量改善，規(guī)格品質(zhì)一致，除去了表皮塵土，雜質(zhì)，能防止病菌污染，減輕果品呼吸強(qiáng)度，抑制腐爛，保證臍橙原有質(zhì)量，方便貯運(yùn)，促進(jìn)銷售，提高競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。隨著臍橙種植面積不斷增加，產(chǎn)量也迅速增加，這將對(duì)臍橙鮮銷造成集中上市的現(xiàn)象，對(duì)銷售價(jià)格就會(huì)產(chǎn)生影響，而且大量臍橙囤積在倉庫，不進(jìn)行保鮮處理，會(huì)造成果實(shí)品質(zhì)下降、腐爛，最后不能食用。因此，必須加大臍橙商品化處理的力度，其中作為最關(guān)鍵的一步就是臍橙品質(zhì)分級(jí)，這一步將大大增加臍橙商品化過程的利潤(rùn)。 2 單列化結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)和選擇 2.1 總體方案的設(shè)計(jì) 圖2.1.1 該設(shè)計(jì)是臍橙品質(zhì)分級(jí)及其單列化輸送裝置，是一種能實(shí)現(xiàn)臍橙自動(dòng)形成單列的裝置并通過近紅外光譜儀的檢測(cè)后，按不同級(jí)別進(jìn)行分離。將臍橙倒入喂入口，喂入口通過重力作用滾入單列化結(jié)構(gòu)，單列化結(jié)構(gòu)由滾筒以及V型布置帶式輸送機(jī)，通過近紅外光譜儀檢測(cè)，將信息傳送到PLC進(jìn)行控制，不同品質(zhì)分離到不同槽。 2.2 輸送裝置主要參數(shù)及設(shè)計(jì)選用 ①機(jī)型 平行 ② 帶寬100mm ③帶速 帶速系列與帶寬的選擇見表 表2.1.1 根據(jù)需要選擇17.06m/min ④驅(qū)動(dòng)裝置 由表選擇 表2.2.2 特輕型風(fēng)冷式電動(dòng)滾筒驅(qū)動(dòng)。⑤傳動(dòng)滾筒的許用扭矩 表2.2.3 ⑥輸送帶 特輕型帶式輸送機(jī)由于滾筒直徑較小，故輸送帶選用Z≤3的橡膠輸送帶。帶的接頭方式優(yōu)先采用熱硫化膠接或者冷膠法。對(duì)于臍橙分級(jí)機(jī)的負(fù)載特輕，長(zhǎng)度不大的輸送機(jī)可以選擇較小的帶寬。 ⑦輸送機(jī)的組合長(zhǎng)度L≤30m。⑧將托輥改為托板，便于安裝。 ⑨拉緊裝置為選擇中間拉緊裝置，便于安放拉緊裝置。 2.3輸送帶的選擇 輸送帶用來傳遞牽引力和承放被運(yùn)貨物，因此要求它強(qiáng)度高、抗磨耐用、伸長(zhǎng)率小和便于安裝修理。帶式輸送機(jī)使用的輸送帶有橡膠帶、塑料帶、鋼帶、金屬網(wǎng)帶等，最常用的是橡膠帶。橡膠輸送帶有棉織芯，合成纖維芯，鋼絲繩芯等多種。塑料輸送帶有層芯和整芯之分。各種芯材和不同的覆蓋膠可組成各種類型的光面或花紋輸送帶。 在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)認(rèn)真研究輸送量，輸送距離，輸送速度及輸送帶寬度之間的關(guān)系。 根據(jù)輸送帶的工作條件，合理確定安全系數(shù)，經(jīng)濟(jì)合理的選擇輸送帶的帶芯材料和帶芯層數(shù)。輸送帶的安全系數(shù)應(yīng)考慮安全，可靠，壽命，制造質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)成本，接頭效率，啟動(dòng)系數(shù)，現(xiàn)場(chǎng)條件，使用經(jīng)驗(yàn)等因素。 因此選用NN-100縱向扯斷強(qiáng)度100N/mm，層數(shù)為1，每層厚度為1.0mm,每層質(zhì)量為1.02kg/m2,帶寬選為100mm,上覆蓋膠1mm,下覆蓋膠為1mm，質(zhì)量為1.7kg/m2。 輸送帶的厚度 輸送帶厚度（mm）=布層數(shù)×每層厚度（mm）+上厚膠（mm）+下厚膠（mm）=1.0*1+1+1=3mm 輸送帶的質(zhì)量 [布層數(shù)*每層質(zhì)量（kg/m2）+（上膠層(mm）+（下膠層(mm）)*每毫米膠粒的質(zhì)量（kg/m2）)]*帶寬*帶長(zhǎng) 輸送帶的全長(zhǎng)的計(jì)算 L0=2L+π*D1+D22+A*n1+?L L0-輸送帶全長(zhǎng)，m； L-輸送機(jī)頭尾滾筒中心間展開距離 m； D1-頭部滾筒直徑 m；（后面確定為124mm） D2-尾部滾筒直徑，m；(后面確定為124mm) A-輸送帶接頭長(zhǎng)度 m； ?L-采用中間拉緊裝置，m；（這里由于采用托板，兩端拉緊 故富余100mm） n1-輸送帶接頭數(shù)；(這里取1個(gè)接頭) 其中接頭長(zhǎng)度為硫化接頭長(zhǎng)度，其計(jì)算公式如下 A=（Z-1）S+Bctgα ctgα 取為0.5 則A=50mm 最終 L=2*3+3.14*（0.124+0.124）/2+0.05*1+100≈6.6m 輸送帶的最大張緊工作張力：= 式中---輸送帶的最大工作張力，N B---帶寬，mm Z---輸送帶的芯層帆布層數(shù)； ---輸送帶縱向扯斷強(qiáng)度，N/(mm·層) n---輸送帶的安全系數(shù)。尼龍帆布一般選擇10-12。 表2.3.1 輸送帶的最大張緊工作張力 1000N 輸送帶全長(zhǎng) L0 6.6m 輸送帶的厚度 h0 3mm 輸送帶的質(zhì)量 M 2.92kg 輸送帶的功率 P=KP0η 0.55Kw 輸送帶的速度 υ=2πnr 0.28m/s 滾筒軸的扭矩 T=9540000 58.361N?m 2.4滾筒的設(shè)計(jì) 傳動(dòng)滾筒一般為傳送機(jī)構(gòu)的主要部件。滾筒表面有裸露光鋼面，人字形和菱形花紋橡膠覆面，小功率，小帶寬及環(huán)境干燥時(shí)故可采用裸露光鋼面滾筒。在這個(gè)設(shè)計(jì)中即選擇了裸露光鋼面滾筒。而滾筒表面要求精度不高，與皮帶間產(chǎn)生摩擦力使輸送帶只要不打滑即可。但在輸送帶繞過滾筒處又會(huì)使輸送帶發(fā)生疲勞磨損。所以滾筒直徑不能太小，本機(jī)器中有兩對(duì)滾筒。兩個(gè)主動(dòng)滾筒。兩個(gè)從動(dòng)滾筒，按V字型布置，這里選擇的滾筒直徑為60mm,滾筒的寬度設(shè)為114mm,其中放置輸送帶的凹槽104mm。具體尺寸見零件圖。 圖2.4.1改向滾筒 圖2.4.2 傳動(dòng)滾筒 2.5 皮帶托板的設(shè)計(jì) 這里的這里由于帶寬較小，托輥不方便安裝，功率較小故選擇托板來簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，不僅可以節(jié)約金屬材料，減少托輥的使用，方便安裝。托板還有一個(gè)重要的作用，它能夠使輸送帶更平穩(wěn)，為水果輸送到分級(jí)機(jī)構(gòu)做好充分準(zhǔn)備。 設(shè)計(jì)材料為冷軋鋼板 厚度為1.5mm，選擇焊接工藝，具體安裝見裝備圖。設(shè)計(jì)的托板大概形狀如下圖，具體尺寸見零件圖。 圖2.5.1 托板 2.6滾筒夾板設(shè)計(jì) 滾筒夾板的設(shè)計(jì)目的，主要是方便安裝滾筒，為了使?jié)L筒和夾板之間震動(dòng)減小，使用的螺栓連接一定要保持較大的預(yù)緊力，以免在不斷的交變應(yīng)力下，隨著時(shí)間推移而影響輸送帶的使用壽命。 夾板的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如下圖，材料需要一定較高的強(qiáng)度和硬度，這里選擇鑄鋼 ZG340-640。鑒于這里是臍橙品質(zhì)分級(jí)機(jī)器，受力均不大，所以這里不考慮受力情況。 圖2.6.1 改向滾筒夾板 2.7滾筒軸撐架的設(shè)計(jì) 作用：提供夾板和托板的安裝位置，形成120度的V型槽，是臍橙輸送的過程呈單列化的重要組成零件。 結(jié)構(gòu)：120度的V型板，表面粗糙度無特殊要求。材料為3mm的冷軋鋼板。 圖2.7.1撐架 2.8 滾筒軸的設(shè)計(jì) 軸的材料一般是經(jīng)過軋制或者鍛造的碳素鋼或合金鋼，有條件的可直接用冷拔鋼材。根據(jù)具體需要，一般軸要經(jīng)過表面強(qiáng)化處理或者熱處理。來提高其力學(xué)性能及耐磨性等，在一般溫度下合金鋼和碳鋼的彈性模量相差很小，故采用合金鋼不能提高軸的剛度。 本設(shè)計(jì)中主要是滾筒處采用軸，考慮到是輸送臍橙，故對(duì)于軸的各方面要求不高。而且為滾筒轉(zhuǎn)，軸不轉(zhuǎn)的方式。所以選取鋼45，因?yàn)檩S的直徑尺寸小于100mm，所以用正火處理，硬度為170~217.。 2.9 機(jī)架的設(shè)計(jì) 考慮到機(jī)架的長(zhǎng)度比較大，所以應(yīng)該選擇強(qiáng)度比較大的材料，這里設(shè)計(jì)的材料為45號(hào)鋼。為了方便機(jī)架的安裝，選擇焊接工藝，而且設(shè)計(jì)了一些焊接位置供焊接，便于定位和焊接。具體尺寸見零件圖。 2.10 滾筒軸承的選擇 通過與滑動(dòng)軸承的對(duì)比，滾動(dòng)軸承油如下優(yōu)點(diǎn)： 1. 摩擦系數(shù)小，能使機(jī)器靈活輕快的旋轉(zhuǎn)，提高工作效率。 2. 滾動(dòng)軸承一般都是鋼材制造的。因此經(jīng)久耐用。 3. 滾動(dòng)軸承的尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，不像滑動(dòng)軸承在更換時(shí)需要裝配，因此安裝盒拆卸比較方便。 缺點(diǎn)：滾動(dòng)軸承沖擊負(fù)荷的能力較差，因?yàn)槭钦w的，安裝在長(zhǎng)軸的中部困難，徑向向尺寸比滑動(dòng)軸承大，而且在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)聲響較大。 但是這些缺點(diǎn)不影響滾動(dòng)軸承在本機(jī)器中的使用。這里需要四個(gè)軸承，由于受力不大，所以全部選擇深溝球軸承即可，采用的是軸肩定位根據(jù)GB/T 276-1994 代號(hào)為61806基本尺寸為d=30mm,D=42mm,B=7mm。 2.11電機(jī)的選擇 2.11.1 電機(jī)確定 由于計(jì)算單個(gè)輸送機(jī)功率約為0.41kw,故選用YCJ132齒輪減速三相異步電動(dòng)機(jī),,轉(zhuǎn)速128r/min，輸出轉(zhuǎn)矩為39N?m。帶寬B=100mm，功率為0.55kW，輸送帶速度為0.28m/s。 2.11.2 電機(jī)機(jī)架確定 為了很好地布置電機(jī)，使電機(jī)的主軸中心線和滾筒的中心線重合，必須保持一定的高度。同時(shí)為了保持電機(jī)傳動(dòng)的穩(wěn)定性，電機(jī)的固定很重要，所以在電機(jī)機(jī)架加固而焊接一些H型鋼。機(jī)架外形如圖所示 圖2.10.1電機(jī)機(jī)架 2.11.3 緊固件的選擇 電機(jī)機(jī)架和電機(jī)采用六角頭螺栓連接，d=M12,l=80mm,GB/T 5782-2000. 2．12 鍵的選擇 鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)件，通常用來實(shí)現(xiàn)軸與輪轂之間的軸向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩，還能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向滑動(dòng)的導(dǎo)向。鍵的主要類型有：平鍵連接，半圓鍵連接，楔形連接和切向連接。 這里選擇圓頭平鍵連接，尺寸為8×7。 2.13 聯(lián)軸器的選擇 聯(lián)軸器用來把兩軸連接在一起，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸不能分開；只有機(jī)器停下來時(shí)并將連接才開后，兩軸才能分離。聯(lián)軸器所連接的兩軸，由于制造及安裝誤差，承載后的變形以及溫度變化的影響，往往不能保證嚴(yán)格的對(duì)中，而是存在某種相對(duì)位移。由于機(jī)架的布置的影響和輸送帶V型布置導(dǎo)致電機(jī)只能在與輸送帶成一定角度的情況下布置，所以這里采用JM I J型-帶沉孔接中間軸型聯(lián)軸器，型號(hào)為JM I J3. 3設(shè)計(jì)計(jì)算 這里設(shè)計(jì)計(jì)算的一個(gè)前提，是將該設(shè)計(jì)的輸送裝置近似為QD輕型固定式帶式輸送來計(jì)算的，這里將臍橙平分等同于半個(gè)臍橙在一個(gè)平行布置的輸送機(jī)上輸送，以下計(jì)算都是基于這個(gè)模型。 圖3.1.1 3.1 堆料面積計(jì)算 A斷料面積=yB2 式中 A斷料面積-帶面斷料面積，m2； y-斷面系數(shù)，估算取為0.12； 計(jì)算得 A斷料面積=0.0012m2 3.2輸送能力計(jì)算 這里按成件物品的輸送計(jì)算，公式如下 n=3600*υ*k1/(T+b) 式中 n-最大輸送能力，件/h； T-物品在輸送帶上的間空距離，m，這里視為0； b-沿輸送方向的物品長(zhǎng)度，m，直徑約為80mm； k1-裝載系數(shù)。取k1=0.8。 計(jì)算得 n=10080件/h；Q=1.51t/h 3.3輸送帶層數(shù)的計(jì)算 Z=SnnBσ 上面已經(jīng)給出這個(gè)公式的變形，所以不再闡述。 求得Z<1 這里層數(shù)選為1層即可。 3.4功率計(jì)算 ①傳動(dòng)滾筒軸功率P0按 P0=P1+P2+P3+P4=3.6fWυL+l0367+fQL+l0367±HQ367+P4 式中 P0-傳動(dòng)滾筒軸功率，Kw； P1-空載功率 Kw； P2-水平負(fù)載功率 P3-垂直負(fù)載功率 Kw； P4-附加功率 Kw,附加功率?空載功率； f-托板和輸送帶的摩擦因數(shù)，這里取f=0.8； L-傳動(dòng)滾筒至尾部滾筒的中心距離，m 這里L(fēng)=3m； l0-中心距修正值，m,這里取值l0=49m； H-垂直提升高度，m，H=0； W-除物料外，輸送單位長(zhǎng)度內(nèi)所有運(yùn)動(dòng)質(zhì)量總和，kg/m； 應(yīng)先計(jì)算W=2.1kg/m 公式 W=M/L0+M1/d； M1-半個(gè)臍橙的重量 這里取0.15kg； d-臍橙的直徑 這里約為80mm； 經(jīng)過計(jì)算 P0=0.24+0.17+ P4≈0.41kw ② 電機(jī)的功率計(jì)算 P=KP0η 式中 P-電動(dòng)機(jī)的功率，Kw； P0-傳動(dòng)滾筒軸功率，Kw； η-傳動(dòng)總效率，η=0.8. K-備用系數(shù)，由于傳動(dòng)滾筒功率較小，這里K=1.1； 計(jì)算得 P≈0.55kW。 3.5 滾筒軸的校核計(jì)算 ①軸的強(qiáng)度校核計(jì)算 A0=395500000.2[τT],d≥A03Pn,這里材料為45號(hào)鋼，故τT=40,A0=106 P-軸傳遞的功率，這里取最大值，為0.55kw； n-軸的轉(zhuǎn)速 由n=ν2πr r=90r/min； d?19mm,由于先前設(shè)計(jì)的軸最小處，d=24mm； 這里按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算 τT=TWT≈9550000Pn0.2d3=47MPa?[τT] d-計(jì)算截面處軸的直徑，mm，這里取最小處的直徑，為24mm； WT-軸的抗扭截面系數(shù)，mm3； τT-扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa； T-軸所受的扭矩，N?mm； ②軸的剛度校核計(jì)算 考慮到軸受的扭轉(zhuǎn)程度影響較大，所以考慮扭轉(zhuǎn)剛度。 Φ=5.73*104TGLi=1zTiliIPi 式中 T-軸所受扭矩，N?mm；T=9540000= 58.361N?m； G-軸的材料的剪切彈性模量，MPa,對(duì)于鋼材G=8.1×104MPa； IP-軸截面極慣性矩，mm4，對(duì)于圓軸，IP=πd432; Ti, li,IPi-分別代表階梯軸第i段上所受的扭矩，長(zhǎng)度和極慣性矩。 z-階梯軸受扭矩作用的軸段數(shù)。 計(jì)算得 φ=0.03°/m?[φ]=0.25°/m。 經(jīng)過校核，所選用的軸適合該情況下的使用條件，有足夠的富裕。 3.6滾筒軸承的計(jì)算 滾動(dòng)軸承的摩擦主要有：滾動(dòng)體與滾道之間的滾動(dòng)摩擦和滑動(dòng)摩擦；保持架與滾動(dòng)體及套圈引導(dǎo)面之間的滑動(dòng)摩擦；滾子端面和套圈當(dāng)邊之間的摩擦；潤(rùn)滑劑的粘性阻力；密封裝置的滑動(dòng)摩擦等。其大小取決與軸承的類型，尺寸，負(fù)荷，轉(zhuǎn)速，潤(rùn)滑，密封等因素。 滾動(dòng)軸承的正常失效形式是內(nèi)外圈滾道或者滾體上的點(diǎn)蝕破壞，由于制造精度，材料的勻質(zhì)程度等的差異，即使是同樣的尺寸，同樣的材料以及同一批的軸承，在完全相同的條件下工作，它們的使用壽命也極為不同。所以這里將其可靠度為90%時(shí)的壽命作為標(biāo)準(zhǔn)壽命，即按照一組軸承中10%的軸承發(fā)生點(diǎn)蝕破壞，而90%的軸承不發(fā)生點(diǎn)蝕破壞前的轉(zhuǎn)速或者工作數(shù)小時(shí)作為軸承的壽命。 軸承的壽命與所受載荷的大小有關(guān)，工作載荷越大，引起的接觸應(yīng)力也就越大，因而在發(fā)生點(diǎn)蝕破壞前所能接受的應(yīng)力變化次數(shù)也就越小，也就說壽命越短。 3.7鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算 σP=2T×103/kld≤σP T-傳遞的轉(zhuǎn)矩（T=Fy），N?m，T=3.6 N?m； K-鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h,mm； l-鍵的工作長(zhǎng)度，mm，圓頭平鍵l=L-b，mm； d-軸的直徑，mm； [σP]-鍵和軸最弱的許用擠壓應(yīng)力，MPa，這里[σP]=100MPa； 計(jì)算得 σP=6.85MPa?[σP]=100MPa 故安全。 參考文獻(xiàn) [1] 濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì).北京:高等教育出版社 ,2006.5. [2] 成大先,機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè),北京： 化學(xué)工業(yè)出版社，2002.1. [3] 邵立新，夏素民，孫立紅等.Pro/ENGINEER Wildfire 3.0中文版， 北京：清華大學(xué)出版社， [4] 袁紐，運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999.1. 總結(jié) 臍橙品質(zhì)分級(jí)機(jī)器未來的市場(chǎng)非常巨大，對(duì)提高水果的收益起著巨大的貢獻(xiàn)作用，機(jī)器的使用是為了解放勞動(dòng)力的必經(jīng)途徑。 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的崛起，農(nóng)業(yè)作為一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)支柱，我們應(yīng)該首先把提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平作為頭等大事。解放勞動(dòng)力是人民不斷在科技領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破的最主要的目的，只有不斷挺高我們對(duì)機(jī)械的認(rèn)識(shí)，實(shí)踐應(yīng)用，才能夠更深入發(fā)掘更多更有用的機(jī)械裝置，為祖國(guó)的經(jīng)濟(jì)騰飛注入新鮮血液。機(jī)械也在朝著自動(dòng)化的方向邁進(jìn)，我們力求用最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)最多的功能，這是每一個(gè)學(xué)機(jī)械的學(xué)子孜孜不倦的追求。 第一，接到任務(wù)以后進(jìn)行選題。選題是畢業(yè)設(shè)計(jì)的開端，選擇恰當(dāng)?shù)摹⒏信d趣的題目，這對(duì)于整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)是否能夠順利進(jìn)行關(guān)系極大。好比走路，這開始的第一步是具有決定意義的，第一步邁向何方，需要慎重考慮。否則，就可能走許多彎路、費(fèi)許多周折，甚至南轅北轍，難以到達(dá)目的地。因此，選題時(shí)一定要考慮好了。 第二，題目確定后就是找資料了。查資料是做畢業(yè)設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備工作，好的開端就相當(dāng)于成功了一半，到圖書館、書店,雖說是比較原始的方式，但也有可取之處的?？傊?，不管通過哪種方式查的資料都是有利用價(jià)值的，要一一記錄下來以備后用。 第三，通過上面的過程，已經(jīng)積累了不少資料，對(duì)所選的題目也大概有了一些了解，這一步就是在這樣一個(gè)基礎(chǔ)上，綜合已有的資料來更透徹的分析題目。 致謝 在此要感謝我的指導(dǎo)老師對(duì)我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我這樣的機(jī)會(huì)鍛煉。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過程中的探索的艱難和成功的喜悅。雖然這個(gè)項(xiàng)目還不是很完善，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。