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12屆畢業(yè)設(shè)計(jì)
棉籽清選分級裝置的
設(shè)計(jì)說明書
學(xué)生姓名 竇文龍
學(xué) 號
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
班 級 12-1
指導(dǎo)教師
日 期 2012.6
XXXX大學(xué)教務(wù)處制
前言
棉籽是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最基本的生產(chǎn)資料之一。近幾十年來國內(nèi)外研究表明, 各國棉花增產(chǎn)中, 優(yōu)質(zhì)良種所起的作用大約占1/ 3 以上,為提高種質(zhì), 開展了棉籽清選分級機(jī)具的研究，進(jìn)一步減小機(jī)具尺寸，對工作部件進(jìn)行改進(jìn)，提高清選性能；充分利用電力資源，盡可能的減輕機(jī)器作業(yè)時(shí)對環(huán)境的污染，對于發(fā)展經(jīng)濟(jì)﹑高效和環(huán)保的設(shè)施農(nóng)業(yè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
本課題是設(shè)計(jì)開發(fā)—棉籽精選機(jī)。該設(shè)備是種子加工系列設(shè)備的主要設(shè)備之一，可提高棉籽質(zhì)量。我選擇了設(shè)計(jì)棉籽分級機(jī)。我針對棉籽的物理特征設(shè)計(jì)了一種線性柵筒式棉籽分級機(jī)，分級精度較高。通過該課題的研發(fā)工作，能夠正確運(yùn)用所學(xué)課程的基本理論和有關(guān)知識，學(xué)會設(shè)計(jì)方案的擬定、比較、分析及進(jìn)行必要的計(jì)算, 提高應(yīng)用工程技術(shù)設(shè)計(jì)手冊、標(biāo)準(zhǔn)以及編寫文件的能力。在這樣的背景下，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)針對種子加工精選的這個(gè)主題，參考各種設(shè)備資料，并利用AUTOCAD等現(xiàn)代工具軟件，進(jìn)行了種子加工生產(chǎn)線中的棉籽精選機(jī)的設(shè)計(jì)。
目錄
1緒論 1
1.1線性柵筒式棉籽分級機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn) 1
1.2棉籽分級機(jī)的國內(nèi)研究現(xiàn)狀 1
1.3棉籽分級機(jī)的國外研究現(xiàn)狀 1
2線性柵筒式棉籽分級機(jī)的總體設(shè)計(jì) 1
2.1分級機(jī)的初始數(shù)據(jù) 1
2.2總體結(jié)構(gòu)示意圖 1
3設(shè)計(jì)過程 2
3.1電動機(jī)的選擇 2
3.2進(jìn)料裝置 2
3.3出料裝置 2
3.4篩分裝置柵筒設(shè)計(jì) 2
3.5傳動裝置 3
3.5.1V帶的設(shè)計(jì) 4
3.5.2蝸輪蝸桿減速器傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 4
3.5.3軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 5
3.5.4V帶的設(shè)計(jì) 7
3.5.6柵筒中導(dǎo)向螺旋的設(shè)計(jì) 7
4總 結(jié) 9
致 謝 10
附錄 三維實(shí)體模型 12
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)
1緒論
1.1線性柵筒式棉籽分級機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)
棉籽的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展是推動棉農(nóng)增收的重要手段之一，而分級分選分級難度大 目前，其分級主要為人工篩選，生產(chǎn)效率低，分級精度不穩(wěn)定，阻礙了棉籽產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 ，為此，我選擇了設(shè)計(jì)棉籽分級機(jī)。目前根據(jù)篩分部分的結(jié)構(gòu)，將篩分分成柵條滾筒式、 篩網(wǎng)滾筒式和振動式 3種主要形式。其中，篩網(wǎng)滾筒式和振動式分級機(jī)的分級精度高，但是加工和更換核心部件都比較困難，成本也比較高，而通過調(diào)整柵條滾筒式分級機(jī)兩根柵條之間的間隙就可以改變分級的等級，具有結(jié)構(gòu)簡單、更換滾筒比較方便、功耗較小、傷果率低、效率高、成本較低等優(yōu)點(diǎn)。但是，柵條滾筒式分級機(jī)也存在一個(gè)缺點(diǎn)，即分級精度不夠高。根據(jù)目前現(xiàn)狀 ,我針對棉籽的物理特征設(shè)計(jì)了一種線性柵筒式棉籽分級機(jī)，分級精度較高。
筒篩是分級機(jī)的主要工作部件，通常用薄鋼板沖孔卷成。其形狀一般為圓形， 排列方式為正三角形排列。由于這種篩面光滑平整， 棉籽在篩面上容易滾動， 當(dāng)棉籽在篩孔上通過時(shí)就無法過篩， 產(chǎn)生嚴(yán)重竄級， 影響分級質(zhì)量。而獨(dú)特的柵條筒篩，篩面是由互相平行且間隙相等的圓鋼加工組焊而成，使分級孔橫截面形狀形成內(nèi)外錐形， 就便于棉籽的過篩和清篩。經(jīng)實(shí)踐證明，在同等筒篩外形尺寸的情況下，柵條式筒篩的有效面積系數(shù)比薄鋼板沖孔筒篩可提高 ，從而大大提高了棉籽的通過性，保證了分級質(zhì)量，且機(jī)型也易小。
據(jù)有關(guān)試驗(yàn)結(jié)果看出，機(jī)器的生產(chǎn)率、竄級率、均達(dá)到或超過設(shè)計(jì)要求。 機(jī)器的生產(chǎn)率與竄級率成正比。與人工喂料的速度關(guān)系很大。若喂入速度越快，則生產(chǎn)率越高，但竄級率也隨之增大，須嚴(yán)格掌握好喂入棉籽的速度。人工分級由機(jī)械分級所代替。其效率由 增加到，提高工效16倍左右，且分級質(zhì)量穩(wěn)定，克服了人工分級因人而異質(zhì)量難以控制的缺陷，并且機(jī)械分級可以連續(xù)大批量穩(wěn)定生產(chǎn)。 竄級率很低，驗(yàn)證了柵條式滾筒通過性能好，結(jié)構(gòu)新穎先進(jìn)的特點(diǎn)。 該機(jī)外形美觀，移動使用方便。采用該機(jī)對棉籽進(jìn)行分級加工，不僅提高了棉籽劃分質(zhì)量，而且產(chǎn)品質(zhì)量提高，也避免了人工挑選造成的人力浪費(fèi)。
1.2棉籽分級機(jī)的國內(nèi)研究現(xiàn)狀
我國對于分級技術(shù)的研究經(jīng)歷了如下三個(gè)階段：二十世紀(jì)七十年代末，以引進(jìn)國外技術(shù)及設(shè)備為主，國內(nèi)對此基本上是空白的：二十世紀(jì)八十至九十年代，我國加工技術(shù)逐步發(fā)展起來，人們逐漸認(rèn)識到了分級技術(shù)的重要性，于是開始引進(jìn)、學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù)，并開始進(jìn)行新設(shè)備的開發(fā)工作，國內(nèi)開始出現(xiàn)分級設(shè)備的研究機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)廠家，二十世紀(jì)九十年代中期以來，由于市場對分級技術(shù)及設(shè)備的要求越來越高，并且此時(shí)國內(nèi)對分級技術(shù)的研究也達(dá)到了一定程度，且取得了顯著進(jìn)步，并開發(fā)出了諸多具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)、新設(shè)備。但盡管如此，與發(fā)達(dá)國家相比，中國目前在分級領(lǐng)域仍然存在大型設(shè)備不足、工藝控制技術(shù)落后、磨耗和單位產(chǎn)品能耗偏高、特殊粒型的生產(chǎn)工藝和設(shè)備落后等問題。
1.3棉籽分級機(jī)的國外研究現(xiàn)狀
國外的棉籽加工業(yè)已經(jīng)相當(dāng)成熟并且形成了一定的規(guī)模。美國，歐洲以及澳大利亞等發(fā)達(dá)國家，棉籽幾乎100%的都經(jīng)過機(jī)械化的分級、清洗、進(jìn)行分級、商品化處理后，再投放市場。國外棉籽分級機(jī)的分級方式主要有重量分級機(jī)。
2線性柵筒式棉籽分級機(jī)的總體設(shè)計(jì)
2.1分級機(jī)的初始數(shù)據(jù)
配套動力 1.5 kW電動機(jī)
生 產(chǎn) 率 500 kg/h
傷棉籽率 <1%
外形尺寸 3300mm×1000mm×1530mm
分級規(guī)格 3級
分級尺寸 ?1cm
2.2總體結(jié)構(gòu)示意圖
線性柵筒式棉籽分級機(jī)由電機(jī)、進(jìn)料裝置、傳動裝置、出料裝置、篩分裝置五部分組成，如圖2-1所示
圖2-1 線性柵筒式棉籽分級機(jī)結(jié)構(gòu)圖
1進(jìn)料斗 2 電動機(jī) 3帶傳動
3設(shè)計(jì)過程
3.1電動機(jī)的選擇
電動機(jī)所需工作功率選擇電機(jī)功率為2.2 kW的電機(jī)。
方案如下：
表3-1 傳動方案
方案
電動機(jī)型號
額定功率
電動機(jī)轉(zhuǎn)速
重量
1
Y90s-2
1.5
2840
22
2
Y90s-4
1.5
1400
17
3
Y100L-6
1.5
940
33
綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、質(zhì)量、價(jià)格以及傳動比、機(jī)構(gòu)復(fù)雜性，可見第三種方案比較合適，因此選定電動機(jī)的型號是Y90s-4。
該電動機(jī)的主要外型和安裝尺寸如下[8]：
表3-2 電動機(jī)的主要外型和安裝尺寸
中心高
外形尺寸
地腳安裝尺寸
地腳螺栓孔直徑
軸伸尺寸
裝鍵部位尺寸
90
400×245×265
245×190
12
28×60
8×7
3.2進(jìn)料裝置
進(jìn)料裝置由一個(gè)四分之一圓球形成的一個(gè)進(jìn)料裝置，設(shè)計(jì)成圓形進(jìn)料斗，只要是方便喂料者容易將棉籽加進(jìn)柵筒中去。
3.3出料裝置
本裝置的出料部分共包括 4 個(gè)出料斗，他們?nèi)嘉挥跂磐驳恼路?，并且每個(gè)出料裝置都是與水平面有一定的夾角，大大概在 ～。這以便于棉籽從柵筒中被篩選出來，落在出料斗上，順利的從出料斗進(jìn)入收集筐中。
3.4篩分裝置
分級機(jī)的篩分部分是由3節(jié)長度都是1米得直徑為0.6米的圓形柵筒構(gòu)成，每一節(jié)柵筒上的柵條都是由保持架固定，并且每一節(jié)柵筒是由保持架焊接而成，每一節(jié)柵筒都是通過支撐架與柵筒軸進(jìn)行連接的，柵筒軸帶著支撐架進(jìn)行圓周運(yùn)動，同時(shí)支撐架他也帶動著柵筒進(jìn)行圓周運(yùn)動，使棉籽在柵筒中進(jìn)行篩選。
3.4.1柵筒設(shè)計(jì)
柵筒是分級機(jī)的主要工作部件， 通常用薄鋼板沖孔卷成。其形狀一般為圓形，直徑為4mm。由于這種篩面光滑平整， 棉籽在篩面上容易滾動， 當(dāng)棉籽在篩孔上通過時(shí)就無法過篩， 產(chǎn)生嚴(yán)重竄級， 影響分級質(zhì)量。而獨(dú)特的柵條筒篩， 篩面是由互相平行且間隙相等的圓鋼加工組焊而成， 使分級孔橫截面形狀形成內(nèi)外錐形， 就便于棉籽的過篩和清篩。
考慮到整體布局，每一級柵筒的長度都是1米，柵筒的直徑是0.6米，然而為了式棉籽能夠進(jìn)行分級，柵筒上的每一級柵條之間的間距是不同的，第一級柵筒的柵條之間的間距是5mm，柵條的根數(shù)是120根，第二級柵筒的柵條之間的間距是10mm，柵條的根數(shù)是60，第三季柵筒的柵條之間的間距是15mm，柵條根數(shù)是42.線性滾筒結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-1所示。
圖3-1 線性柵筒結(jié)構(gòu)示意圖
單級筒結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-2所示：
圖3-2 單級筒結(jié)構(gòu)示意圖
3.5傳動裝置
由選定的電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速1400 r/min和工作軸轉(zhuǎn)速30 r/min可得傳動裝置總傳動比
誤差分析：合適
各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算：
1400 r/min
；
r/min
；
30 r/min
表3-3 所選軸信息
軸的名稱
功率/kW
轉(zhuǎn)速/(r/min)
轉(zhuǎn)矩/
(N.mm)
輸出軸
1.5
1400
10.2
高速軸
1.41
560
24.1
低速軸
1.38
30
439
3.5.1V帶的設(shè)計(jì)
帶型的選擇：
查書知選用A型帶
帶輪直徑：初選小帶輪直徑，由
，所以小帶輪直徑選擇合適
大帶輪直徑mm圓整為標(biāo)準(zhǔn)值224mm
由式即220.5 630初定中心距=400mm
由式
查書取帶的基準(zhǔn)長度
實(shí)際中心距mm
帶的根數(shù)Z：
單根V帶的額定功率=（
帶的根數(shù)Z =取2根帶
表3-4 輪槽截面尺寸
槽型
e
A
11
2.75
8.7
150.3
9
匯總：V帶尺寸
A型 =90mm =224mm a=330mm =1250 Z=2
3.5.2蝸輪蝸桿減速器傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算
由知選擇蝸輪蝸桿減速器傳動比較合適。
按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)
閉式蝸輪蝸桿傳動設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核
據(jù)
確定在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T2
按則
確定載荷系數(shù)K，
確定彈性影響系數(shù)
確定接觸系數(shù)：
先假設(shè)蝸桿分度圓直徑d1與傳動中心距a比值
確定許用接觸應(yīng)力
渦輪材料鑄錫磷青銅，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=60jn2Ln=
則a
去a=100mm因?yàn)閕=6.2，則m=4
蝸桿分度圓直接d1=40mm，這是
蝸輪蝸桿的主要尺寸
蝸桿軸距
蝸輪齒數(shù)36，分度圓直徑d2=144mm.齒根圓直徑df2=134.4mm
3.5.3軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
蝸桿的設(shè)計(jì)：
確定軸的最小直徑，查書取 取33mm .高速軸的最小直徑顯然是安裝大帶輪處的直徑，
為了滿足軸與大帶輪的軸向定位要求，最小軸頸處需制出一軸肩，故取安裝透蓋處軸的直徑，由查手冊選軸承
表3-5 所選軸承基本尺寸
軸承代號
d
D
B
6007
35
62
14
取與渦輪配合軸的軸徑，與蝸輪相配的軸長。軸環(huán)寬度，取，由軸承類型知軸承寬度,取軸套1長度為15，則安裝在左邊軸承部分軸的長度，為了使齒輪安裝在中間，只能取軸套2的長度為8mm蝸桿軸示意圖如圖3-3所示：
圖3-3 蝸桿結(jié)構(gòu)圖
由，查手冊，得與大帶輪配合的鍵的尺寸如下：
表3-6
軸
鍵
鍵槽
公稱直徑d
公稱尺寸bh
公稱尺寸b
深度
40
10
軸t
轂
5
3.3
蝸輪軸設(shè)計(jì)：
初步確定軸的最小直徑：
綜合考慮渦輪軸軸示意圖如圖3-4所示：
圖3-4 蝸輪軸結(jié)構(gòu)圖
查手冊，得與蝸輪軸上蝸輪配合的鍵的尺寸如下：
表3-6蝸輪軸上的所選擇的鍵的基本尺寸
軸
鍵
鍵槽
公稱直徑d
公稱尺寸bh
公稱尺寸b
深度
40
22
軸t=5
轂3.3
7
4.4
由查手冊選軸承
3.5.4V帶的設(shè)計(jì)
帶型的選擇：
查書知選用A型帶。
帶輪直徑：初選小帶輪直徑，由
，所以小帶輪直徑選擇合適
大帶輪直徑mm圓整為標(biāo)準(zhǔn)值250mm
由式即220.5 630初定中心距=450mm
由式
查書取帶的基準(zhǔn)長度
實(shí)際中心距mm
帶的根數(shù)Z：
單根V帶的額定功率=（
帶的根數(shù)Z =取1根帶
表3-8輪槽截面尺寸
槽型
e
A
11
2.75
8.7
150.3
9
匯總：V帶尺寸
A型 =90mm =250mm a=350mm =1250 Z=1
3.5.6：柵筒中導(dǎo)向螺旋的設(shè)計(jì)
導(dǎo)向螺旋的結(jié)構(gòu)如圖3-6所示
圖3-6 導(dǎo)向螺旋結(jié)構(gòu)圖
導(dǎo)向螺旋的設(shè)計(jì)更改了以往的一些選棉籽機(jī)通過使柵筒軸從進(jìn)料端向出料端沿水平方向傾斜一個(gè)很小的角度，從而使棉籽在滾筒中旋轉(zhuǎn)時(shí)，有一個(gè)向出料口的一個(gè)分力，然而這個(gè)分力的合力它是由重力產(chǎn)生的，本來棉籽的重力就已經(jīng)很小了，所以這個(gè)力不會很大，從而降低了分級機(jī)的分級效率，而且他的分級精度不高。但是加上這么一個(gè)導(dǎo)向螺旋，當(dāng)柵筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，它會帶動導(dǎo)向螺旋旋轉(zhuǎn)，在這時(shí)棉籽受到的力如圖3-7所示，這個(gè)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于棉籽重力的分力，使棉籽的分級效率增加，并且精度得到大大的提高，他還有一個(gè)好處，便是避免了使柵筒軸線不與水平線平行，使安裝滾筒軸的軸承及軸承座，機(jī)架更加容易設(shè)計(jì)。
此時(shí)的分力F1使得棉籽從進(jìn)料斗向出料斗移動，達(dá)到一個(gè)導(dǎo)向的目的，此力將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于棉籽重力的一個(gè)分力。
圖3-7棉籽在導(dǎo)向螺旋中的受力情況
此時(shí)的分力F1使得棉籽從進(jìn)料斗向出料斗移動，達(dá)到一個(gè)導(dǎo)向的目的，此力將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于棉籽重力的一個(gè)分力。
4總 結(jié)
隨著目前我國農(nóng)產(chǎn)品加工設(shè)備的設(shè)計(jì)和自動化程度技術(shù)要求的不斷提高，結(jié)合我國農(nóng)機(jī)領(lǐng)域中棉籽精選機(jī)的這一設(shè)備的空缺，本次設(shè)計(jì)嘗試設(shè)計(jì)出這條糧食加工生產(chǎn)線上的精選設(shè)備。另外結(jié)合機(jī)電一體化專業(yè)對畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，設(shè)計(jì)棉籽精選機(jī)，實(shí)現(xiàn)機(jī)電結(jié)合設(shè)計(jì)。
這次設(shè)計(jì)主要進(jìn)行了棉籽精選機(jī)的整機(jī)設(shè)計(jì)、主要部件設(shè)計(jì)。在整機(jī)設(shè)計(jì)中，針對課題的實(shí)際情況，進(jìn)行了部件選材、總體結(jié)構(gòu)規(guī)劃等操作；主要部件設(shè)計(jì)中，針對棉籽清選分級裝置中篩筒和螺旋擋板進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì)；隨后本次設(shè)計(jì)使用了AUTOCAD 2007繪圖軟件，進(jìn)行了包括棉籽精選機(jī)總裝圖、篩筒以及各種零件圖等的繪制，使得紙上公式設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換成了最直觀的視覺模型。
通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以得出一個(gè)結(jié)論：將農(nóng)產(chǎn)品加工設(shè)備由傳統(tǒng)的手工操縱，純機(jī)械式運(yùn)作結(jié)合，形成機(jī)電一體化電子產(chǎn)品，是順應(yīng)時(shí)代潮流，符合農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢。農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化對農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動化程度要求越來越高，所以要設(shè)計(jì)出自動控制程度較高的農(nóng)業(yè)機(jī)械。由前所述可知隨著人們生活水平的提高，各種農(nóng)業(yè)加工機(jī)械的前景是很可觀的。
總之，畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們所學(xué)的知識系統(tǒng)化、全面化得到一次應(yīng)用，設(shè)計(jì)中不僅充分利用了所學(xué)的基礎(chǔ)和專業(yè)知識，而且也是我們從中學(xué)到了一些新知識和經(jīng)驗(yàn)，以及鍛煉了其他方面的能力。
致 謝
在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中使我們同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家一起商量，聽聽不同同學(xué)的看法對我們有更好的理解，所以這里非常感謝幫助我的同學(xué)。
在此更要感謝我的指導(dǎo)老師范修文老師的細(xì)心指導(dǎo)和關(guān)懷，使我能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，老師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度、淵博的知識、無私的奉獻(xiàn)精神使我深受啟迪。從老師的身上，我不僅學(xué)到了扎實(shí)、寬廣的專業(yè)知識，也學(xué)到了做人的道理。在此我要向我的指導(dǎo)老師致以最衷心的感謝和深深的敬意。
參考文獻(xiàn)
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附錄 三維實(shí)體模型
圖1 電動機(jī)
圖2 線性柵筒
圖3 帶輪
圖4 減速箱
圖5 機(jī)架
圖6 導(dǎo)向螺旋
圖7 總裝圖
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