雜交水稻籽粒分選清選機械裝備設(shè)計【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計含20張CAD圖紙帶開題報告】-jxsj72

雜交水稻籽粒分選清選機械裝備設(shè)計【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計含20張CAD圖紙帶開題報告】-jxsj72

雜交水稻籽粒分選清選機械裝備設(shè)計

摘  要:雜交水稻工程化制種改變了以前雜交水稻母本于父本間行種植的方式，采用母本與父本混合種植的方式，這就造成了收獲后的種子既有母本又有父本；通過實驗研究分析可得，母本籽粒的長度約6mm左右，而父本籽粒大約11-12mm，根據(jù)兩種籽粒的長度的特性的不同，擬設(shè)計以窩眼滾輪筒為主要工作部件的清洗機來清選出所需要的母本籽粒。本設(shè)計根據(jù)當(dāng)前社會發(fā)展需要，自行設(shè)計了窩眼滾輪筒，介紹了窩眼滾輪筒國內(nèi)外研究情況和研究意義。本窩眼滾輪筒重點對分選筒內(nèi)籽的運動動力學(xué)分析，得出了影響籽粒分選的主要因素窩眼分選筒的直徑、角速度及斜置傾角，設(shè)計計算了各主要部件所需參數(shù)并進行了校核，完成了裝備圖及各主要零件的圖紙設(shè)計，進行了自我總結(jié)。

關(guān)鍵詞: 分選；窩眼筒；動力學(xué)分析；推料螺旋

Design Of Grain Scalping Machine

Abstract: Hybrid Rice Seed Production of Hybrid Rice changed the previous inter-row cultivation of the female parent in the way male, female and male parent by way of mixed cultivation, which resulted in the seeds after harvest have both male female parent;analysis can be obtained through experiment, the grain length of about 6mm female parent, while the male seed of about 11-12mm, according to the characteristics of the two grains of different length, to be designed to nest eye roller tube as the main working parts of the washing machine?required to settle the election of the female parent grain.The design based on the current social development, to design a roller tube eye socket, eye socket roller tube introduced the situation and significance of domestic and international research.?The roller tube nest eyes focus on the movement of seed tube sorting dynamic analysis of grains obtained the main factor separating the eye socket diameter tube sorting, angular and oblique angle, design and calculation of the major components required?parameters were checked, completed the plans and major parts and equipment design drawings, were self-summary.

    Keywords: Separation, Indent cylinder, Dynamic analysis；Pusher spiral

目   錄

摘要……………………………………………………………………………………1

關(guān)鍵詞…………………………………………………………………………………1

1 前言…………………………………………………………………………………2

2 系統(tǒng)總體方案的確定………………………………………………………………3

   2.1 基本結(jié)構(gòu)……………………………………………………………………3

   2.2 工作原理……………………………………………………………………3

   2.3 系統(tǒng)總體方案設(shè)計…………………………………………………………4

3 傳動方案的設(shè)計……………………………………………………………………4

3.1 電動機的選擇………………………………………………………………4

4 傳動設(shè)計……………………………………………………………………………5

4.1 皮帶輪的設(shè)計計算…………………………………………………………5

4.2 滾筒鏈傳動設(shè)計計算………………………………………………………6

4.3 攪龍鏈傳動設(shè)計和計算……………………………………………………8

5 主要部件的設(shè)計計算及校核………………………………………………………9

5.1 窩眼型孔……………………………………………………………………9

5.2 分選滾筒……………………………………………………………………9

5.3  滾筒結(jié)構(gòu)設(shè)計……………………………………………………………10

5.4  螺旋攪龍…………………………………………………………………11

5.5  螺旋供料器的轉(zhuǎn)速………………………………………………………12

5.6  機架………………………………………………………………………12

6  種子籽粒動力學(xué)分析……………………………………………………………12

6.1  長粒種子軸向動力學(xué)分析………………………………………………12

6.2  長粒種子軸向動力學(xué)分析………………………………………………13

7  傳動裝置的運動和動力參數(shù)……………………………………………………16

7.1各軸轉(zhuǎn)速……………………………………………………………………16

7.2各軸的功率…………………………………………………………………16

7.3各軸轉(zhuǎn)矩……………………………………………………………………16

8  軸的設(shè)計校核……………………………………………………………………16

8.1 軸1的設(shè)計校核……………………………………………………………16

8.2 軸2的設(shè)計校核……………………………………………………………17

8.3重要軸的強度校核…………………………………………………………17

8.4軸承的計算…………………………………………………………………19

8.5軸承載荷校核………………………………………………………………19

9  結(jié)論………………………………………………………………………………19

參考文獻 ……………………………………………………………………………21

致謝 …………………………………………………………………………………23

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半圓加強板.dwg

圖紙合計20張.dwg

墊片.dwg

套筒.dwg

小支架.dwg

承種槽.dwg

推料螺旋.dwg

攪龍固定架.dwg

攪龍固定盤.dwg

支承軸.dwg

支承軸2.dwg

支承軸部件.dwg

支架1.dwg

文件清單.txt

雜交水稻籽粒分選清選機械裝備設(shè)計.doc

雜交水稻籽粒分選清選機械裝備設(shè)計開題論證審批表.doc

滾筒.dwg

環(huán)形防漏槽.dwg

目錄.doc

窩眼滾筒裝配圖.dwg

端面擋圈.dwg

箱蓋.dwg

網(wǎng)架.dwg

進料斗.dwg

防堵拔齒.dwg

- 1 - 雜交水稻籽粒分選清選機械裝備設(shè)計 摘 要 :雜交水稻工程化制種改變了以前雜交水稻母本于父本間行種植的方式，采用母本與父本混合種植的方式，這就造成了收獲后的種子既有母本又有父本；通過實驗研究分析可得，母本籽粒的長度約 6右，而父本籽粒大約 11據(jù)兩種籽粒的長度的特性的不同，擬設(shè)計以窩眼滾輪筒為主要工作部件的清洗機來清選出所需要的母本籽粒。本設(shè)計根據(jù)當(dāng)前社會發(fā)展需要，自行設(shè)計了窩眼滾輪筒，介紹了窩眼滾輪筒國內(nèi)外研究情況和研究意義。本窩眼滾輪筒重點對分選筒內(nèi)籽的運動動力學(xué)分析，得出了影響籽粒分 選的主要因素窩眼分選筒的直徑、角速度及斜置傾角，設(shè)計計算了各主要部件所需參數(shù)并進行了校核，完成了裝備圖及各主要零件的圖紙設(shè)計，進行了自我總結(jié)。 關(guān)鍵詞 : 分選；窩眼筒；動力學(xué)分析；推料螺旋 - 2 - f of in by of in be of mm of 1to of of to be to as of to of on to a of on of of of 3 - 目 錄 摘要???????????????????????????????? 1 關(guān)鍵詞??????????????????????????????? 1 1 前言??????????????????????????????? 2 2 系統(tǒng)總體方案的確定???????????????????????? 3 本結(jié)構(gòu)?? ???????????????????????? 3 作原理?????????????????????????? 3 統(tǒng)總體方案設(shè)計?????????????????????? 4 3 傳動方案的設(shè)計?????????????????????????? 4 動機的選擇???????????????????????? 4 4 傳動設(shè)計????????????????????????????? 5 帶輪的設(shè)計計算?????????????????????? 5 筒 鏈傳動設(shè)計計算????????????????????? 6 龍鏈傳動設(shè)計和計算???????????????????? 8 5 主要部件的設(shè)計計算及校核????????????????????? 9 眼型孔?????????????????????????? 9 選滾筒?????????????????????????? 9 滾筒結(jié)構(gòu)設(shè)計??????????????????????? 10 螺旋攪龍????????????????????????? 11 螺旋 供料器的轉(zhuǎn)速????????????????????? 12 機架??????????????????????????? 12 6 種子籽粒動力學(xué)分析??????????????????????? 12 長粒種子軸向動力學(xué)分析?????????????????? 12 長粒種子軸向動力學(xué)分析?????????????????? 13 7 傳動裝置的運動和動力參數(shù)???????????????????? 16 軸轉(zhuǎn)速?????????????????????????? 16 軸的功率????????????????????????? 16 軸轉(zhuǎn)矩?????????????????????????? 16 8 軸的設(shè)計校核?????????????????????????? 16 1的設(shè)計校核??????????????????????? 16 2的設(shè)計校核??????????????????????? 17 - 4 - 要軸的強度校核?????????????????????? 17 承的計算????????????????????????? 19 承載荷校核???????????????????????? 19 9 結(jié)論?????????????????????????????? 19 參考文獻 ????????????????????????????? 21 致謝 ??????????????????????????????? 23 - 5 - 1 前言 雜交水稻制種過程中，種子的純度對制種至關(guān)重要。傳統(tǒng)方法在收獲籽粒時，多采用人工收獲方式，對不同組合中的父、母本進行單獨分收，以便保證父、母本種子的純度。這種分收方式，增加收獲難度，也降低生產(chǎn)效率。為加快現(xiàn) 代雜交水稻制種的進程，農(nóng)學(xué)育種專家們提出了適合工程化生產(chǎn)的混播制種，即將父、母本種子按照一定的比例均勻混合，一次性插入田間，父、母本在田間隨機分布，在揚花授粉期，父本周圍是母本，母本周圍是父本，這樣有利于授粉率；同時，成熟后，父、母本采用機械化一次性收獲。大大降低了生產(chǎn)成本，提高了制種的產(chǎn)量。 雜交稻工程化制種改變了以往雜交稻父本與母本間行種植的方式，采用父本與母本混合種植的方式，這就造成收獲后的種子既有父本又有母本。因此，研制分離效果達到種子純度要求的分離清選機成為工程化混播制種的關(guān)鍵。據(jù)湖南省農(nóng)科院水稻 研究所近年來在田間混播制種試驗的研究成果：母本籽粒的長度約6右，父本籽粒平均長度為 11其他方向尺寸差距不大。為此，課題組設(shè)計了以窩眼分選筒為主要工作部件的種子分選機來分選出所需要的母本籽粒。本文針對父、母本籽粒在分選機內(nèi)的運動進行分析，重點研究了分選機各關(guān)鍵部件的動力學(xué)參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)與籽粒分選效果之間的關(guān)系，為進一步改進設(shè)計窩眼筒式分選機提供理論依據(jù)。 2004 年李賢勇、王楚桃，李順武等將生育期相近而穎殼色澤各異的父本和母本，采用能機械化操作的混播育苗、混栽授粉和混收等制種環(huán)節(jié)，最后用 色選機將粒色各異的混收種子進行分選，獲得高純度的雜交水稻種子。張德文，楊前進，王士梅等育成了適合進行混播制種且可以進行機械收割的強優(yōu)勢雜交水稻組合，其父母本親本種子混合播種，揚花期父本給母本授粉后通過化學(xué)方法殺死父本，正常收獲雜交種的一種制種方式。播種、移栽和收獲都能夠進行機械化操作，大大降低了制種成本。農(nóng)科院水稻研究所提出了選育了小粒徑水稻種子與長粒徑水稻種子進行混播制種，取得了初步的研究成果。混播技術(shù)的推廣應(yīng)用，為雜交水稻制種向工程化、規(guī)?；品N奠定了基礎(chǔ)。但是種子的分離與清選又將成為了該項技術(shù)的瓶頸， 為此，設(shè)計出混播制種后的分離清選設(shè)備顯得尤為重要。國內(nèi)外在籽粒分選機方面也進行了相關(guān)的研究，并取得了一定的研究成果，但是其研究對象均是針對谷物加工中的米粒精選、分選及除雜，專門設(shè)計用于雜交水稻籽粒的分選設(shè)備還未見報道。 2 系統(tǒng)總體方案的確定 本結(jié)構(gòu) 窩眼滾筒分選機結(jié)構(gòu)如圖 1 所示，主要由進料斗、分選筒、承種槽、承種槽調(diào)節(jié)機構(gòu)、排料螺旋、防堵?lián)荦X、主軸、機架、底座、傳動機構(gòu)以及收料箱等部- 6 - 分組成。進料斗、窩眼滾筒、承種槽、排料螺旋、收料箱構(gòu)成了短粒母本種子的輸送路線；進料斗、窩眼滾筒、收料箱構(gòu)成了長 粒父本種子的輸送路線。通過調(diào)節(jié)承種槽調(diào)節(jié)機構(gòu)的角度調(diào)整種子分離的效果；滾筒帶動上部的防堵?lián)荦X，通過相互作用清除窩眼堵塞；電動機帶動鏈輪將動力分別傳送給主軸和分選筒。 作原理 待分選的籽粒通過進料斗喂入窩眼分選筒內(nèi)并隨分選筒一起轉(zhuǎn)動。短粒種子直接充入分選滾筒內(nèi)壁的窩眼孔中并隨分選滾筒一起轉(zhuǎn)動，當(dāng)被帶到一定的高度后，籽粒脫出窩眼孔，直接掉入承種槽內(nèi)，再由承種槽內(nèi)推料螺旋推送經(jīng)排種口排出。而長粒種子因不能進入窩眼孔，在分選筒內(nèi)壁摩擦力的作用下被帶到一定高度后下滑，同時因分選筒 沿軸向有一斜置傾角，籽粒在下滑的過程中存在軸向的滑移運動，最終長籽粒隨分選筒一起做復(fù)雜的螺旋線運動并沿分選筒軸線經(jīng)排種口排出。這樣就完成了父本與母本籽粒的分離清選。進料斗、窩眼分選筒、承種槽、推料螺旋、排料口構(gòu)成了短粒母本種子的輸送路線；進料斗、窩眼分選筒、排料口構(gòu)成了長粒父本種子的輸送路線。 當(dāng)分選筒窩眼孔被籽粒堵塞時，防堵?lián)荦X隨分選筒的轉(zhuǎn)動主動插入到窩眼孔中，將堵留在窩眼孔中的籽粒推出窩眼，實現(xiàn)清種，有利于下一步短粒種子充入窩眼孔實現(xiàn)分選。 ； ； 圖 1 窩眼分選筒分選機結(jié)構(gòu)圖 of 7 - 統(tǒng)總體方案設(shè)計 1）組成：主要由電動機與分選機兩部分組成 2）特點： 能保證準(zhǔn)確的平均傳動比；傳遞的功率大，且張緊力小，傳動的效率高，一般達到 在低速重載和高溫條件及露天等不良環(huán)境中工作； 3）傳動方案確定：樣機中承種槽的螺旋輸送器與窩眼滾筒處于同一軸線上，但其轉(zhuǎn)速常需要分別調(diào)節(jié)，故通過兩對鏈傳動分別提供動力。調(diào)速電機傳遞出來的動力通過聯(lián)軸器傳遞給 2 個小鏈輪，一個鏈輪通過鏈傳動將動力傳遞給主軸上的相同齒數(shù)的小帶輪，實現(xiàn)同步傳動，傳動比為 ，主軸的速度等于電機的速度，等于主軸上排料螺旋的轉(zhuǎn)速。另一個小鏈輪通過滾子鏈與滾筒外齒圈嚙合，帶動滾筒轉(zhuǎn) 動，傳動比為 。傳動示意圖如圖 2 所示。 3 傳動方案的設(shè)計 電動機的選擇 根據(jù)任務(wù)書設(shè)計參數(shù)，結(jié)合《機械設(shè)計手冊》表 12擇 電動機，電動機參數(shù)如下： 表 1 電動機參數(shù)表 動機型號 額定功率 滿載轉(zhuǎn)速 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 質(zhì)量 / /(r/ 710 63 本設(shè)計采用電動機作為該清選機械的動力來源，先通過皮帶傳動帶動齒輪轉(zhuǎn)- 8 - 動，齒輪轉(zhuǎn)動在通過鏈條傳動到滾筒和推料螺旋來實現(xiàn)預(yù)期工作，兩級傳動，簡單可行。 動比的確定和分配 n 710= = = 1 7 . 7 5n 4 0i 帶帶 滾根據(jù)設(shè)計要求該清選機得傳動由皮帶和鏈組成 i = i 5 i = = 3 . 5 5i?帶 帶 鏈總鏈 帶鏈假 定 則4 傳動設(shè)計 皮帶輪的設(shè)計計算 皮帶輪齒數(shù) 查《機械設(shè)計手冊》表 13 ,故 有 1 . 1 2 . 2 2 . 4 2 P K W? ? ? ? 根據(jù) 2 . 4 2 , 7 1 0 / m i n , W n r??由圖 13型和 暫按選 大、小帶輪基準(zhǔn)直徑 21 1121121 3 - 9 d 7 5 d = 9 0 m m 1 3 - 9 = i 9 0 1 0 . 0 2 = 3 1 3 1 0n = = = 2 0 0 r / m i . 5 51 3 9 d = 3 1 5 m m?? ? ???帶帶由 表 ， 應(yīng) 不 小 于 ， 現(xiàn) 取 ， 由 式 （ ） 得（ ）（ ）（ ）由 表 驗算帶速 V 1 0 0 0 = 3 . 4 m / ?? （ ） 求 a 初選中心距 0 1 2a = 1 . 5 d d = 1 . 5 9 0 3 1 5 = 6 0 7 . 5 m m??（ ） （ ） （ ）取0a =300 - 由式（ 13帶長 221001 2 022 a2 d d 4 5 9 0= 2 3 0 02 9 0 3 1 5 4 0 3 0 0= 1 2 4 0 m ?????? ? ???（ ）（ ）（ ）（ ）（ ）查表 13 d=1250由式（ 13算實際中心距 10 ) 1 2 5 0 1 2 4 0a a 3 0 0 3 0 5 ( )22?? ? ? ? ?（ 驗算小帶輪包角 1a 由式（ 13 00 0 0 0 011 1 2 5 0 9 01 8 5 7 . 3 1 8 0 5 7 . 3 1 3 8 1 2 0305a? ?? ? ? ? ? ? ? ?滿足 求 由式（ 13 001n 7 1 0 / m i n , 9 0 , 1 3 3 d m m? ? ???? ? ?查 表 得0 w?查表 13 0 01 8 1 3 7 k = 0 . 8 9 1 3 2 0 . 9 32 . 4 2 0 . 8 9 0 . 9 3 3 . 80 . 6 8 0 . 0 9? ? ?? ? ??由 查 表 的 ， 查 表 得 ， 由 此 可 得Z=取 4根 作用在帶輪軸上的壓力 表 13 q=m ，故由式（ 13單根 作用在軸上的壓力 筒 鏈傳動設(shè)計和計算 輪齒數(shù) 查《機械設(shè)計手冊》表 131Z=21大鏈輪齒數(shù)21Z = i Z = 5 2 1 = 1 0 5??實際傳動比 5500 1F = 1 6 5 K NZ q v? ??（ ）（ ）00 F s i n a 2 4 1 6 5 s i n 1 3 8F = 1 6 5 K ? ?? （ ）215Z?- 10 - 條節(jié)數(shù) 初定中心距0a 40p?由《機械設(shè)計手冊》式（ 13得 取節(jié)數(shù)位 148計算功率 由《機械設(shè)計手冊》表 13得 K ? 有 K P = 1 . 0 2 . 2 = 2 . 2 K W?鏈條節(jié)距 由式（ 13 估計此鏈條傳動工作于圖 13示曲線定點的左側(cè)，由表 13得 采用單排鏈， 由圖 13得 00r/， 10A 鏈條能傳動的功率為 >2故采用 10A 鏈條，節(jié)距 p= 實際中心距 將中心距設(shè)計成可調(diào)節(jié)的，不必計算實際中心距，可取 0a a 4 0 1 5 . 8 7 5 m m = 6 3 5 m m? ? ?算鏈速 由式（ 13 用在軸上的壓力 20 2 1 2 1 + Z Z + )p 2 a 22 4 0 2 1 1 0 5 1 0 5 2 1()2 4 0 2148???? ? ?? ? ? ??（ . 21 . 0 , P = 1 . 0 = 2 k 1 1?故 （ ）1 . 0 81 ) 1 . 1 119Z??11Z P n 2 1 1 5 . 8 7 5 2 0 0v 1 . 1 1 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0??? ? ??? （ /s ）- 11 - 如前所述Q(1 . 2 ~ 1 . 3 ) , F = 1 . 3 龍鏈傳動設(shè)計和計算 輪齒數(shù) 查《機械設(shè)計手冊》 表 131Z 31?大鏈輪齒數(shù)21Z i z 1 3 1 3 1? ? ? ? ?鏈條節(jié)數(shù) 初定中心距0a 40p?由《機械設(shè)計手冊》式（ 13得 取鏈節(jié)數(shù)為111節(jié) 算功率 由《機械設(shè)手冊》表 13得 K P = 1 . 0 2 . 2 = 2 . 2 K W?條節(jié)距 由式（ 13 估計次鏈傳動工作于圖 13示曲線的左側(cè)，由 13得 采用單排鏈， 有 由圖 13得當(dāng) 00r/， 10A 鏈條能傳動的功率為 >2故采用 10A 鏈 條，節(jié)距 p= 實際中心距 0 0 0 2 . 2F = = = 2 0 0 0 . 1 1F = 1 . 3 2 0 0 0 N = 2 6 0 0 N??（ ）n 2 0 0 r / m i n n 2 0 0 r / m i 00 0 0??? ? ?攪 軸攪軸已 知 ， ， 所 以20 2 1 2 1 Z Z - )p 2 a 22 4 0 3 1 3 1 3 1 3 1()2 4 0 21 1 1 (?? ? ?? ? ?? ? ? ??（節(jié) ）0 K?1 1z( ) 1 ?0 2 . 2 1 . 0 1 . 3 ( )1 . 7P K W? ? ?- 12 - 將中心設(shè)計成可調(diào)節(jié)的，不必計算實際中心距?？扇? 0a = a = 4 0 p = 4 0 1 5 . 8 7 5 m m = 6 3 5 m m?算鏈速 由式（ 13 用在軸上的壓力 如前所述 (1 . 2 ~ 1 . 3 ) , 1 . 3 F F??取5 主要部件的設(shè)計計算及校核 眼型孔 由表 1 中不育系 171S 的相關(guān)參數(shù)，初步確定采用圓柱形窩眼孔，其孔徑 d 應(yīng)比其長度方向尺寸稍長，但又不能大于恢復(fù)系中的最小長度尺寸，故孔徑d=6～ 7.5 間?？咨顬槟軌蛉菁{下一粒不育系種子即可，故取孔深為 3 選滾筒 窩眼滾筒是該分選機的關(guān)鍵部件之一，直接決定籽粒分選效果。決定窩眼滾筒的技術(shù)參數(shù)主要有 3 個，即：滾筒直徑 D、長度 L 及滾筒轉(zhuǎn)速。由于滾筒長度直接決定籽粒在分選機內(nèi)接受分選的時間，僅僅決定分選效率，窩眼滾筒的外徑和轉(zhuǎn)速則決定分選后種子的純度。因此，根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，并考慮整機尺寸與工作效率，滾筒長度 L 取 400 據(jù)窩眼型孔的分選原理，恢復(fù)系與不育系均在滾筒內(nèi)隨滾筒一起轉(zhuǎn)動或與滾筒保持一定的相對運動，依據(jù)其長度的差異，短粒種子直 接落入型孔中，隨著滾筒的旋轉(zhuǎn)而被帶到一定的高度，并在重力的作用下落入窩眼筒中部的承種槽內(nèi)，最后通過槽內(nèi)的排料螺旋排出；沒有進入窩眼孔的種子由筒底部排出，這樣就完成了長度不一的籽粒的清選?，F(xiàn)考察其中的一粒種子在滾筒內(nèi)壁的運動動力學(xué)問題，暫不考慮窩眼型孔內(nèi)壁對籽粒的作用，則其主要受到重力 眼滾筒內(nèi)壁對種子的支反力 摩擦力 作用。假設(shè)滾筒一直以角速度勻速轉(zhuǎn)動，則應(yīng)保證種子在圖示 3 中的φ =0° ～ 90° 范圍內(nèi)時需隨滾筒一起運動：在φ =90° ～ 180° 范圍內(nèi)必須脫離滾筒內(nèi)壁。 11 3 1 1 5 . 8 7 5 2 0 0 1 . 6 4 ( / )6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0Z P nV m s??? ? ???1000 1 0 0 0 2 . 2 1 3 4 1 . 5 ( )1 . 6 41 . 3 1 3 4 1 . 5 1 7 4 4 N?? ? ?? ? ?- 13 - 對圖 3 中種子沿半 徑方向列動力學(xué)方程 m g m a??其中： 2na ?所以： 2NF m w R m g??則籽粒不脫離滾筒的條件是： 0即2或根據(jù)實際估算有滾筒轉(zhuǎn)速 3 0 ~ 5 0 / m 3 . 1 4 ~ 5 . 2 430??即 所以2 0 . 3 5 ~ 0 . 9 9 取 D=135筒結(jié)構(gòu)的確定 為減輕整機的重量，采用中空式的滾筒。里面的結(jié)構(gòu)要根據(jù)軸和軸承，主要結(jié)構(gòu)見下圖。 - 14 - 圖 4 窩眼滾筒 螺旋攪龍 螺旋供料器在機壁里旋轉(zhuǎn)，要防止螺旋外表與機壁相碰，若稍相碰，馬上損壞機器。但它們的間隙又不能過大，過大會影響送料效率和擠壓力，甚至物料從間隙處倒流，因此這部分零件的加工和安裝的要求較高。 旋直徑的計算 螺旋直徑2 ) ?Q—— 供料量（ t/h） (根據(jù)原始數(shù)據(jù) Q=100（ kg/h） =t/h） ? —— 填充系數(shù) （查《運輸機械設(shè)計選用手冊（下冊）》 15 = C—— 傾斜修正系數(shù)（查《運輸機械設(shè)計選用手冊（下冊）》 5c=1） ? —— 物料松散密度（ 3/稻的松散密度 為（ ） 求的 D=50旋攪龍圖如下。 圖 5 螺旋攪龍 15 - 旋供料器的轉(zhuǎn)速 攪龍的轉(zhuǎn)速不宜太高，因為輸送能力并不是隨轉(zhuǎn)速增加而增加。當(dāng)速度達到一定值以后，效率反而下降，且速度過高，物料磨擦生熱，出口處得壓力升高，易引起物料變性，影響籽粒的質(zhì)量，因此攪龍的轉(zhuǎn)速一般在 200~400r/較適宜。根據(jù)原始數(shù)據(jù)，現(xiàn)取 n=200r/螺旋節(jié)距和螺旋直徑相 等為 51機架 機架在清選機中的用于容納和支承各種零部件，本設(shè)計采用 5#角鋼焊接成，殼用鋼板由螺釘連接或者之間焊接而成，并且在機腳的位置設(shè)置兩塊木條，不僅方便電機的安裝，而且起到了減震作用。 清選機的整體布局 6 種子籽粒動力學(xué)分析 粒種子軸向動力學(xué)分析 分選筒內(nèi)長粒種子軸向移動的外力來源于兩部分，一是物料流的側(cè)壓力，使籽粒發(fā)生側(cè)塌位移；二是由于分選筒斜置，重力沿分選筒軸線方向的分力，使籽粒沿軸向流動。由于窩眼分選筒是低速運轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的物料 堆積層很薄，故忽略物料流的側(cè)壓力，只考慮籽粒重力沿分選筒軸線方向的分力。 ； ； 圖 6 窩眼分選筒分選機 結(jié)構(gòu)圖 of 16 - 當(dāng)長粒種子在摩擦力 作用下沿分選筒內(nèi)壁徑向爬升到一定高度（極限高度）后，籽粒相對分選筒處于瞬時靜止?fàn)顟B(tài)，隨后籽粒開始下滑并沿軸向移動，最后從排料口 2 排出。現(xiàn)以長粒種子爬升極限高度位置處建立圖 3 示坐標(biāo)系，以籽粒重心處為坐標(biāo)原點 o， x 軸沿分選筒徑向， y 軸沿分選筒內(nèi)壁切線方向， 選筒斜置，其軸線與水平軸夾角為 θ。依據(jù)動力學(xué)關(guān)系式可知，此時長粒種子受到自身重力 心慣性力 選筒內(nèi)壁支持力及軸向摩 擦力 作用，受力圖如圖 3 所示。 由于滾筒轉(zhuǎn)速慢，籽粒上升高度低，科氏加速度小，近似認(rèn)為絕對加速度等于牽連加速度。故可得其離心慣性力 212 ? 。 將重力 圖示坐標(biāo)軸方向 分解 0??y ? ? 若使 長粒種子 沿軸向運動，必須有2F ?沿軸列平衡方程有： 0022 ???? 2 而 ?? ,22所以： 011 ?? ? （ 4） ）（ ??? ? （ 5） 式中： θ：分選筒斜置傾角 θ， f：摩擦系數(shù)； R：分選筒半徑， m； g：by to of to 17 - 重力加速度 ， m/φ：摩擦角， ω，角速度， s。 由式（ 5）可知，當(dāng)分選筒外形尺寸及材料確定后， R、 φ 均為定值，分選筒斜置傾角 θ 的選擇范圍由角速度 ω 決定 。 粒種子動力學(xué)分析 由于短粒種子長度方向的尺寸小于窩眼直徑，故可落入到窩眼孔中，籽粒在窩眼孔中受到窩眼的約束，隨分選筒一起運動；當(dāng)短粒種子轉(zhuǎn)動到一定高度（極限高度）時將脫離窩眼孔，斜拋至承種槽中，并受承種槽中螺旋推送器的推動沿軸向運動到排料口 1排出。 選筒內(nèi)短粒種子徑向動力學(xué)分析 短粒種子受到窩眼的約束隨分選筒運動到一定高度（ 極限高度）時，相對分選筒處于瞬時靜止?fàn)顟B(tài)，隨后籽粒將脫離窩眼的約束，以一定的初速度斜拋入承種槽內(nèi)。通過運動分析可知，由于短粒種子運動過程中受到窩眼的約束，其極限高度位置角β應(yīng)在π /2～π的范圍內(nèi)。 現(xiàn)以短粒種子位于極限高度處建立圖 4 示坐標(biāo)系，以籽粒重心處為坐標(biāo)原點o， x 軸沿分選筒內(nèi)壁切線方向， y 軸沿分選筒徑向。依據(jù)動力學(xué)關(guān)系式可知，此時短粒種子受到自身重力 心慣性力 選筒內(nèi)壁支持力 窩眼徑向摩擦力 作用，受力圖如圖 4 所示。 圖 . in by 據(jù)圖 4示受力圖，由達朗伯原理，可列平衡方程： 0)2/co s (0 23 ????? ??x （ 6） 0)2/s 332 ?????? ? （ 7） 23333 ,, ?? f ??? , 代入得 )2/co s ()2/s g ????? ???? 8） - 18 - 化簡后 fa g 1gR co cs ?? ????（ 9） 式中：β：短粒種子在分選筒內(nèi)極限高度的位置角 ， f：摩擦系數(shù)；R：分選筒半徑， m； g：重力加速度 ， m/φ：摩擦角， ω，角速度， s。 當(dāng)分選筒外形尺寸及材料確定后， R、 φ 均為定值，在保證正常工作的條件下，極限高度的位置角β與角速度 ω應(yīng)滿足式（ 9）所 示的關(guān)系。 種槽內(nèi)短粒種子軸向動力學(xué)分析 承種槽內(nèi)短粒種子軸向運動的外力主要來源于推料螺旋的推力。籽粒脫離窩眼的約束后落入承種槽，受到螺旋葉片法向推力的作用，在該推力軸向分力的作用下籽粒沿軸向運動到排料口 1 排出。因為推料螺旋與分選筒同軸，故其與水平面也呈 θ傾角，該螺旋設(shè)計為標(biāo)準(zhǔn)等螺距、等直徑、螺旋面升角為 ε的單頭螺旋。將螺旋面沿升角 ε展開，其中一條螺旋線可用圖 5 示斜線表示，現(xiàn)以距離螺旋軸線 r 處的物料顆粒 A 作為研究對象 [5]。建立圖 5 示坐標(biāo)系， x 軸沿螺旋軸向方向，y 軸垂直于 x 軸方向。依據(jù)動力學(xué)關(guān) 系式可知，此時短粒種子受到自身重力 旋葉片法向推力 片的摩擦力 及承種槽的支持力 圖 5所示。 通過運動分析，由于籽粒自身重力很小，且斜置傾角 θ很小，可忽略重力沿軸向的分力，而要保證短粒種子 A 在承種槽內(nèi)能夠沿軸運動，法向推力 軸向分力應(yīng)大于 軸向分力，即 )2/c os(c 4 ???? ??? F （ 10） 圖 9. 短粒種子承種槽內(nèi)運動受力圖 . of by to to in 19 - ?f ?? ,44 代入式（ 9）中，化簡得 )co ???? g ?? （ 11） 式中： ε：推料螺旋面升角， f：摩擦系數(shù)； g：重力加速度 ， m/φ：摩擦角， θ，推料螺旋斜置傾角， 推料螺旋推送籽粒過程中，籽粒的運動受到推料螺旋參數(shù)的影響，運動軌跡并非是單純的沿軸線作直線運動，而是一空間復(fù)合運動。螺旋推力的徑向分力和葉片對籽粒的摩擦力有可能帶著籽粒繞螺旋軸轉(zhuǎn)動，對籽粒的輸送產(chǎn)生阻滯和干擾。因此在選擇設(shè)計推料螺旋 時，螺旋面升角 ε與斜置傾角 θ應(yīng)滿足式（ 11）所示關(guān)系，在斜置傾角 θ確定的前提下，選擇設(shè)計螺旋面升角 ε，以保證短粒種子被推料螺旋推送出承種槽。 7 傳動裝置的運動和動力參數(shù) 軸轉(zhuǎn)速 Ⅰ軸 7 1 0 ( / m i n )mn n r??Ⅱ軸 710 2 0 0 ( / m i n )3 . 5 5? ? ?主軸 200= = 2 0 0 r / m i n )1?主 攪 （軸的功率 Ⅰ軸 1 2 . 2 2 k w??式中Ⅱ軸 1 2 . 2 2 0 . 9 6 2 . 1 1 ( )P P K W?? ? ? ? ?主軸 = 2 . 1 1 0 . 9 6 2 ( )n P K W?? ? ? ?主式中 ? — 為 V 帶傳動效率；查表《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》 1 軸轉(zhuǎn)矩 Ⅰ軸 Ⅱ軸 主軸 19550 9 5 5 0 2 . 2 1 1 0 0 . 7 5 ( . )200 ?? ? ?9 5 5 0 P 9 5 5 0 2 9 5 . 5 . )n 2 0 0T N m??? ? ?主主（ 5 5 0 2 . 2 2T = 2 9 . 8 6 ( . )n 7 1 0???- 20 - 8 軸的設(shè)計校核 在本設(shè)計中均采用圓截面短軸，可以把軸看成只是傳遞轉(zhuǎn)矩，即各軸都按扭轉(zhuǎn)強度計算。 1 的設(shè)計校核 軸 1 傳遞功率 轉(zhuǎn)速 10r/選用 45 鋼，查機械設(shè)計表14 許用扭切力 []? =30最小軸頸 軸 2 的設(shè)計校核 軸 2 傳遞功率 傳遞 00r/選用 45 鋼，查機械設(shè)計表 14 許用扭切力 []? =30最小軸頸 重要軸的強度校核。 圓周力 法向力 已知作用在齒輪上的圓周力 678N 045N, 軸向力 F?=5978N, 齒輪的分度圓直徑 d=34用在軸右端鏈輪上外力 F=4500N, L=138 k=300）垂直面的反支撐力 2）水平面的支撐反力 6633 9 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 2 . 2. 1 70 . 2 [ ] 0 . 2 3 0 7 1 0pd m ?? ? ? ??6633 9 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 2 . 1 1. 2 5 . 60 . 2 [ ] 0 . 2 3 0 2 0 0pd m ?? ? ? ??110 9 5 . 5 1 0 0 0 561834F F t a n 5 6 1 8 t a n 2 0 2 0 4 5 ?? ? ?? ? ? ?徑 向 力 1 r 1 3 8 3 4F - F 2 0 4 5 - 5 6 1 82 2 2 2F = = = 3 3 0 N L 1 3 8F = F F = 2 0 4 5 - 3 3 0 = 1 7 1 5 N??? 2 H F 5618F = F = 2 8 0 9 t 0F 5618F = 5 9 7 8 Nc o s c o s 2 0? ? ??- 21 - 3） F 力在支點產(chǎn)生的反力 4) 繪垂直直面的彎矩圖 圖 10. 彎矩圖 0 ）繪水平面的彎矩圖 6） F 里產(chǎn)生的彎矩圖 2 F K = 4 5 0 0 0 . 3 = 1 3 5 0 N . m??面 F 力產(chǎn)生的彎矩為： 7）求合成彎矩圖 考慮到最不利的情況， 222 F a V a + 接 相 加1 1 4 5 0 0 3 0 0F = = = 9 7 8 2 3 8F = F + F = 4 5 0 0 + 9 7 8 2 = 1 4 2 8 2 N?a V 2 V'a V 1 . 1 3 8M = F = 1 7 1 5 = 1 1 8 N . . 1 3 8M = F = 3 3 0 = 2 2 . 7 7 N . ??a H 1 H L 0 . 1 3 8M = F = 2 8 0 9 = 1 4 4 N . 2 F 1 F F = 9 7 8 2 0 . 0 6 9 = 6 7 5 N . - 22 - 2 2 2 2a a F a H a + M + M = 1 1 8 + 1 1 4 + 6 7 5 = 8 6 1 N . m? ' ' 2 2 2 2a a F a H a + M + M 2 2 . 7 7 1 1 4 6 7 5 8 2 1 ? ? ? ? 22 1 3 5 0 N m??8）軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 9）危險截面的當(dāng)量彎矩 從上圖可以看出， 面最危險 ，其當(dāng)量彎矩為 22 T???（ ） 如認(rèn)為軸的扭切應(yīng)力是脈動循環(huán)變應(yīng)力，取折合系數(shù) ，代入上式可得 22 6 1 9 5 . 5 8 6 3 N . m? ? ? ?（ 10）計算危險截面處軸的直徑 軸的材料選用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表 14得 B= 6 5 0 M P a? ，由《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表 14得1 = 6 0 M P ? ，則有； 考慮到 鍵槽對軸的削弱，將 d 值加大 5%，故 d=7軸承的計算 已知裝軸承處軸徑 d=17速 n=200r/用深溝球軸承 6303，3500N 軸承載荷校核 對深溝球軸承，其徑向基本載荷 1r 61( )108 2 3 = 1 3 . 5 K N??式 中 — — 基 本 額 定 動 載 荷 ， 查 表 得 載荷系數(shù)，查表 8 P—— 棟梁動載荷， N 1f—— 溫度系數(shù)，查表 81f=1 基本額定壽命，本機預(yù)設(shè)壽命000h n—— 軸承轉(zhuǎn)速， r/ —— 壽命指數(shù)，對球軸承 ? =30 1 0 . 0 3 45 6 1 8 9 5 . 5 . N? ? ? ? ?2331863 160 . 1 0 . 1 6 0e m m? ?? ? ??- 23 - 3 61 p 6 0 2 0 01 3 5 0 0 = 4 0 0 01 1 0=????可 得 P 3 7 1 5 6303軸承可用。 9. 結(jié)論 1）本設(shè)計的窩眼滾筒分選機是一種種子精選加工設(shè)備，精選質(zhì)量高，生產(chǎn)率為 100kg/h，能滿足生產(chǎn)的實際需要，種子獲選率高，除雜效果好。 2）采用雙軸支撐滾筒結(jié)構(gòu)，采用螺旋排料，實現(xiàn)連續(xù)排料功能。利用窩眼孔的旋轉(zhuǎn)將不同種類的水稻種子分離。設(shè)計滾筒支撐軸、螺旋排料等結(jié)構(gòu)，使筒精選機使用方便、操作簡單、功能齊全。 3）滾筒窩眼尺寸 d 為 7 厘米，滾筒轉(zhuǎn)速為 40r/ 參考文獻 [1] 吳明亮，王慧敏 . 窩眼分選筒式籽粒 分選機中籽粒的運動動力學(xué)分析 [M]2004. [2] 趙新軍 . 水稻作業(yè)機械使用維護與故障排除 [M]. 北京：金盾出版社， 1955. [3] 張鐘欣，肖楓，于慧春 M]. 北京；電子出版社， 2008. [4] 張成堂，商立今 M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)機械出版社， 1985. [5] 濮良貴，季名剛，陳國定 M]. 北京：高等教育出版社， 2007. [6] 孫桓，陳作模，葛文杰 . 機械原理 [M]. 北京：高等教育出版社， 2006. [7] 王昆，何 小柏，汪信遠 . 機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計 [M]等教育出版社， 2006 [8] 朱冬梅，胥北海 M]. 北京：高等教育出版社， 2004. [9] 羅錫文 M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社， 2003. [10] 李寶筏 M]國農(nóng)業(yè)出版社， 2003. [11] 駱?biāo)鼐煸婍?，機械設(shè)計簡明手冊 [M]. 北京，化學(xué)工作出版社， 2006. [12] 趙韓，黃康，陳科，機械系統(tǒng)設(shè)計 [M]等教育出版社， 2006. 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