本科生畢業(yè)設(shè)計題 目：熟雞蛋去殼機設(shè)計 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 完成時間： II熟雞蛋去殼機的設(shè)計摘 要目前國產(chǎn)的設(shè)備大多是對國外進口產(chǎn)品的簡單仿制，因此針對熟雞蛋去殼機關(guān)鍵部件的深入研究，對原理、結(jié)構(gòu)、運動、功能等分析，提供結(jié)構(gòu)簡單可靠、操作方便、機械化程度高、使用范圍廣的熟雞蛋去殼機是很有必要的。本文在分析熟雞蛋去殼機的工藝和使用要求的基礎(chǔ)上，通過對關(guān)鍵部件的理論分析，提出一種實用、簡單、可靠和通用的傳動系統(tǒng)，將結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵部件的設(shè)計原理、結(jié)構(gòu)特點等做了較為詳細的研究和設(shè)計;本文分析各機構(gòu)的運動學(xué)規(guī)律，提出可行的優(yōu)化結(jié)構(gòu)滿足切割工藝;對關(guān)鍵部件提出完整的設(shè)計方法，旨在滿足市場需求，推動企業(yè)創(chuàng)新步伐?，F(xiàn)有的市場卻不能夠提供此類熟雞蛋去殼機。本設(shè)計是針對熟雞蛋去殼機進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括傳動系統(tǒng)、激振器、激振器傳動軸、熟雞蛋去殼機軸。本次設(shè)計采用普通的鋼板篩面，篩分效果好，分級顆粒較好。該熟 雞 蛋 去 殼 機 機處理能力強，篩分效率高，具有技術(shù)參數(shù)合理，結(jié)構(gòu)強度、剛度高，運轉(zhuǎn)可靠，噪音小，維修方便等特點。關(guān)鍵詞：熟雞蛋去殼機，熟雞蛋去殼機 ，傳動系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)設(shè)計，計算機輔助設(shè)計IIICooked Eggs Peeled Machine DesignAbstractCurrent domestic equipment is mostly imported products simple imitation, so in-depth study for cooked eggs, peeled machine key components, principles, structure, movement and function analysis, provides a simple and reliable structure, convenient operation, high degree of mechanization, using a wide range of cooked eggs, peeled machine is necessary.Based on the analysis process and the requirements of cooked eggs, peeled machine, based on the theory of critical components by analysis, a practical design principles of key components is simple, reliable and versatile drive system, the structure, the structural characteristics of and so we do a more detailed study and design; This paper analyzes the kinematics law agencies, the feasible optimizing the structure to meet the cutting process; key components made complete design approach designed to meet the market demand, and promote the pace of innovation.Existing market can not provide such cooked eggs, peeled machine. This design is the structural design for cooked eggs, peeled machines, including the transmission exciter, exciter shaft, cooked eggs, peeled machine axis. This design uses ordinary steel screen surface, good screening effect, classifying particles better. The cooked eggs, peeled machine machine processing ability, high screening efficiency, with reasonable technical parameters structural strength, high stiffness, reliable operation, low noise, easy maintenance and so on.Keywords: cooked eggs, peeled machine, cooked eggs, peeled machine, transmission, structural design, computer-aided designIV目錄第 1 章 緒論 .11.1 國內(nèi)外發(fā)展情況 .11.2 雞蛋去殼機的研究現(xiàn)狀 .3第 2 章 熟雞蛋去殼機主要參數(shù)確定 .52.1 篩面 .52.2 振動方向角 s?.52.3 振幅 .52.4 振動次數(shù) n.62.5 物料的運送速度 .6第 3 章 振動系統(tǒng)分析 .73.1 振動系統(tǒng)的選擇 .73.2 振動動力參數(shù)設(shè)計計算 83.3 振動彈簧的設(shè)計計算 11第 4 章 熟雞蛋去殼機工藝參數(shù)的計算 .144.1 生產(chǎn)率的計算 144.2 篩面的長和寬的確定 144.3 篩面設(shè)計 154.4 篩面開孔率的計算 164.5 篩分效率 16第 5 章 熟雞蛋去殼機動力學(xué)分析與參數(shù)計算 .185.1 熟雞蛋去殼機的動力學(xué)分析 185.2 單軸熟雞蛋去殼機的工作狀態(tài) .215.3 激振器偏心質(zhì)量偏心距 22第 6 章 電動機的選擇 .24第 7 章 篩箱的設(shè)計 .277.1 側(cè)板和橫梁 .277.2 篩箱結(jié)構(gòu)的焊接 .277.3 篩面的固定方法 .27第 8 章 帶傳動的設(shè)計 .29第 9 章 激振器軸承的選用及校核 .329.1 熟雞蛋去殼機軸承的選擇 329.2 軸承的校核 .339.2.1 壽命校核 339.2.2 靜強度校核 34結(jié) 論 .35參考文獻 .36致謝 .371第 1 章 緒論1.1 國內(nèi)外發(fā)展情況上世紀(jì)八十年代初，我國大量引進熟雞蛋去殼機并生產(chǎn)出自己的產(chǎn)品。以日清品牌為代表，主要針對方便面生產(chǎn)線配套使用。上世紀(jì)九十年代，這種機型開始大量用于糧食流通，同時派生出各種各樣的類似包裝機。隨著機電一體化的應(yīng)用，粉料自動包裝也向著高速全自動模塊化的方向發(fā)展及創(chuàng)新?，F(xiàn)今國外開發(fā)的熟雞蛋去殼機已極其人性化:高速、節(jié)能、全自動、模塊化。就國內(nèi)外熟雞蛋去殼機的開發(fā)情況來看，主要從以下幾點進行:(l)不斷擴大其通用能力，以滿足多種屬性粉料的包裝。(2)高速全自動，配備微機控制系統(tǒng)，借助預(yù)先儲存的程序控制多臺伺服電機，分別驅(qū)動有關(guān)執(zhí)行機構(gòu)。(3)參數(shù)化調(diào)整和設(shè)置，對主要操作部件作適當(dāng)調(diào)整有關(guān)工作參數(shù)，便可在較寬的尺寸范圍內(nèi)，滿足不同品種不同尺寸的包裝。(4)模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，對主要部件進行相對獨立并又能較為自由組合的結(jié)構(gòu)設(shè)計，以滿足臥式組合和立式組合的包裝機。德國與美國、日本、意大利均為世界熟雞蛋去殼機機械大國。在熟雞蛋去殼機機械設(shè)計、制造、技術(shù)性能等方面居于領(lǐng)先地位。德國熟雞蛋去殼機機械的設(shè)計是依據(jù)市場調(diào)研及市場分析結(jié)果進行的，其，目標(biāo)是努力為客戶，尤其是為大型企業(yè)服務(wù)。為滿足客戶要求，德國熟雞蛋去殼機機械制造廠商和設(shè)計部門采取了諸多措施： (1)工藝流程自動化程度越來越高，以提高生產(chǎn)率和設(shè)備的柔性及靈活性。采用機械手完成復(fù)雜的動作。操作時，在由電腦控制的攝像機錄取信息和監(jiān)控下，機械手按電腦指令完成規(guī)定動作，確保包裝的質(zhì)量。(2)提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，最大限度地滿足生產(chǎn)要求。 (3) (3)使產(chǎn)品機械和熟雞蛋去殼機機械一體化。許多產(chǎn)品要求生產(chǎn)之后直接進行包裝，以提高生產(chǎn)效率。如德國生產(chǎn)的巧克力生產(chǎn)及包裝設(shè)備，就是由一個系統(tǒng)控制完成的。兩者一體化，關(guān)鍵是要解決好在生產(chǎn)能力上相互匹配的問題。(4)適應(yīng)產(chǎn)制品變化，具有良好的柔性和靈活性。由于市場的激烈競爭，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短。如化妝品生產(chǎn)三年一變，甚至一個季度一變，生產(chǎn)量又都很大，因此要求熟雞蛋去殼機機械具有良好的柔性和靈活性，使熟雞蛋去殼機機械的壽命遠2大于產(chǎn)品的壽命周期，這樣才能符合經(jīng)濟性的要求。 (5)普遍使用計算機仿真設(shè)計技術(shù)。隨著新產(chǎn)品開發(fā)速度不斷加快，德國熟雞蛋去殼機機械設(shè)計普遍采用了計算機仿真設(shè)計技術(shù)，大大縮短了熟雞蛋去殼機機械的開發(fā)設(shè)計周期.熟雞蛋去殼機設(shè)計不僅要重視其能力和效率，還要注重其經(jīng)濟性。所謂經(jīng)濟性不完全是機械設(shè)備本身的成本，更重要的是運轉(zhuǎn)成本，因為設(shè)備折舊費只占成本的6％～8％，其他的就是運轉(zhuǎn)成本。我國熟雞蛋去殼機行業(yè)起步于 20 世紀(jì) 70 年代，在 80 年代末和 90 年代中得到迅速發(fā)展。已成為機械工業(yè)中的 10 大行業(yè)之一，無論是產(chǎn)量，還是品種上，都取得了令人矚目的成就，為我國包裝工業(yè)的快速發(fā)展提供了有力的保障。目前，我國已成為世界熟雞蛋去殼機工業(yè)生產(chǎn)和消費大國之一。熟雞蛋去殼機作為一種產(chǎn)品，它的含義不僅僅是產(chǎn)品本身的物質(zhì)意義，而是包括形式產(chǎn)品、隱形產(chǎn)品及延伸產(chǎn)品 3 層含義。形式產(chǎn)品是指食品機本身的具體形態(tài)和基本功能；隱形產(chǎn)品是指食品機給用戶提供的實際效用；延伸產(chǎn)品是指食品機的質(zhì)量保證、使用指導(dǎo)和售后服務(wù)等。所以食品機的設(shè)計應(yīng)該包括：市場調(diào)研、原理圖設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工圖設(shè)計、使用說明書編寫及售后服務(wù)預(yù)案等。在熟雞蛋去殼機設(shè)計領(lǐng)域，絕大多數(shù)設(shè)計人員仍沿用以前的設(shè)計方法：(1)根據(jù)設(shè)計任務(wù)書尋找同類機型作為樣機；(2)參考樣機制定各項技術(shù)性能指標(biāo)及使用范圍；(3)設(shè)計工作原理圖、傳動系統(tǒng)圖；(4)設(shè)計關(guān)鍵零件，部件；(5)設(shè)計總裝圖方案和動作循環(huán)圖；(6)設(shè)計部件圖、總裝圖和零件圖；(7) 對主要部件中的關(guān)鍵零件進行強度、剛度校核；(8)設(shè)計控制原理圖、施工圖等。而今，國內(nèi)一些大學(xué)的設(shè)計軟件，可以對食品機中常用機構(gòu)進行有限元分析和優(yōu)化設(shè)計，其開發(fā)的凸輪連桿機構(gòu) CAD／CAM 軟件已經(jīng)能夠滿足企業(yè)進行凸輪連桿機構(gòu)自主設(shè)計的能力，但在實際熟雞蛋去殼機的設(shè)計中應(yīng)用還不普遍。新型熟雞蛋去殼機往往是機、電、氣一體化的設(shè)備。充分利用信息產(chǎn)品的最新成果，采用氣動執(zhí)行機構(gòu)、伺服電機驅(qū)動等分離傳動技術(shù)，可使整機的傳動鏈大大縮短，結(jié)構(gòu)大為簡化，工作精度和速度大大提高。其中的關(guān)鍵技術(shù)之一是采用了多電機拖動的同步控制技術(shù)。其實掌握這種技術(shù)并不很難，只是一些設(shè)計人員不了解熟雞蛋去殼機的這一發(fā)展趨勢。如果說以前我國熟雞蛋去殼機設(shè)計是仿制、學(xué)習(xí)階段，那么現(xiàn)在我們應(yīng)該有創(chuàng)新設(shè)計的意識。3我國食品行業(yè)技術(shù)與機械近些年所取得的成績是顯著的，其起步于 20 世紀(jì) 70 年代末，剛起步時年產(chǎn)值僅七、八千萬元，產(chǎn)品品種僅 100 余種，技術(shù)水平也較低。在20 紀(jì) 80 年代中期至 20 世紀(jì)年代中期十余年的時間里，才得到快速發(fā)展，年增長率達到 20%—30% ，到 1999 年底塑料和熟雞蛋去殼機達 40 大類，品種達 1700 種，到2000 年產(chǎn)值增加到 300 億元，且技術(shù)水平也上了個臺階，開始出現(xiàn)了規(guī)?；?、自動化趨勢，傳動復(fù)雜、技術(shù)含量高的設(shè)備也開始出現(xiàn)，許多熟雞蛋去殼機如液體塑料灌裝機等設(shè)備已開始成套出口。1.2 雞蛋去殼機的研究現(xiàn)狀 工廠量產(chǎn)設(shè)備則比較豐富，比如有對生雞蛋加工的敲蛋機，能實現(xiàn)雞蛋破殼，并且能有效的實現(xiàn)蛋黃蛋白的分離。目前市面上的相關(guān)雞蛋加工的產(chǎn)品大致分為兩類，一種是家庭小型式，另一種是工廠量產(chǎn)設(shè)備。家庭小型式主要是煮蛋器，已經(jīng)成為一種日趨成熟的產(chǎn)品。煮蛋器一般采用電鍋加熱，能一次煮 3-5 個雞蛋，其價格依產(chǎn)品質(zhì)量不同在 30-120 元之間起伏。特點為設(shè)計簡單，工作效率高，結(jié)構(gòu)輕巧，安全性高。缺點在于功能單一。圖 1 為一煮蛋器。也有屬于本次畢業(yè)設(shè)計的范圍的熟雞蛋去殼機，能實現(xiàn)熟雞蛋去殼的功能，常見的圖 2 即為市面上一種的熟雞蛋去殼機。雖然到市面上已有熟雞蛋去殼產(chǎn)品，也比較成熟，但是對于畢業(yè)設(shè)計而言其設(shè)計難度不小，完全能夠達到本次畢業(yè)設(shè)計的設(shè)計目的，是對大學(xué)本科四年機械專業(yè)知識一次的綜合運用。圖 1 煮蛋器 圖 2 振動式剝蛋機 1.3 研究開發(fā)的意義針對國內(nèi)許多部門對熟雞蛋去殼機的需求，本設(shè)計著重探討熟雞蛋去殼機的整體4結(jié)構(gòu)設(shè)計和模塊化結(jié)構(gòu)，開發(fā)出具有速度快，通用性好以及結(jié)構(gòu)簡單可靠、操作方便、自動化程度高的新穎熟雞蛋去殼機，對我國食品行業(yè)發(fā)展有著積極的意義。5第 2 章 熟雞蛋去殼機主要參數(shù)確定為了防止篩孔堵塞，并能獲得較高的篩分效率和生產(chǎn)率，目前，在熟雞蛋去殼機中多采用物料的跳動狀態(tài)。下圖表示篩面振動運動和物料拋擲運動之間的關(guān)系。從圖中可以看出，當(dāng) Kv=3.3 時，篩面的一個振動周期正好等于物料的一個跳動周期，這時物料與篩面接觸的時間最短，故對減少篩面的磨損是有利的。2.1 篩面篩面與水平面之間的夾角稱為篩面傾角 。篩面傾角與篩分處理量及篩分效率?密切相關(guān)。隨著篩面傾角的加大，物料在篩面上的運動速度加快，熟雞蛋去殼機的處理量也隨之加大。但是物料在篩面上的停留時間縮短，篩分效率降低。如果篩面傾角減小，則熟雞蛋去殼機降低篩分效率增加。2.2 振動方向角 s?振動方向線與上層篩面之間夾角稱為振動方向角 ，熟雞蛋去殼機一般認為s?= 。 取值大，物料每次拋射移動距離較短，物料的運動速度較慢，物料得到s?09s充分的篩分。由于篩分的物質(zhì)為石料，屬于難篩物質(zhì) 取值小，表明物料每次拋射s以及前進的距離較遠，物料，通過篩面的時間較快，因此這種情況適應(yīng)于易篩物料的篩分。2.3 振幅振幅 是根據(jù)被篩物料的粒度及性質(zhì)來選用的。對于粒度較大的選用較大的振A幅，粒度較小的選用較小的振幅。熟雞蛋去殼機的振幅通常按照下列數(shù)據(jù)選取：單軸熟雞蛋去殼機用于預(yù)先分級： A=2.5～3mm；單軸熟雞蛋去殼機用于最終分級： A=3～4mm；雙軸熟雞蛋去殼機： A=3.5～5.5mm；共振篩： A=6～15mm；所以這里選用振幅為 4mm。62.4 振動次數(shù) n 振動強度可在選定拋射強度 Kv 和振幅 A 后按下式計算。對于單軸熟雞蛋去殼機：轉(zhuǎn)/分90coskvnA??則代如計算如下: 090cos903.2cos482.5/kvn????轉(zhuǎn) 分為了方便后面的計算，在這里橢圓正到 820 轉(zhuǎn)/分。式中振幅為毫米。目前單軸熟雞蛋去殼機的振動次數(shù)一般為 800～1200 次/分; 雙軸熟雞蛋去殼機一般為 700～900 次/分;共振篩為 400～800 次/分。所以此處選用 820 轉(zhuǎn)/ 分，適合上面所述的范圍。2.5 物料的運送速度 單軸熟雞蛋去殼機的物料運送速度可以按照下面的經(jīng)驗公式計算: 230(1tan)(/18kNnAvmsg???式中 ——修正系數(shù),其值按表可查取;oN ——常數(shù),N=0.18 毫米/秒;n ——振動次數(shù),次/分;A ——振幅,米;g ——重力加速度,g=9.81 米/ ;2秒——篩面傾角。?查參考資料[4]表 6-4 可知： =0.8 把上面的數(shù)據(jù)代入上面的公式可得：ok=0.41m/s32330.81804120(tan)(/9. 18v ms???????7以上把熟雞蛋去殼機的所有參數(shù)已經(jīng)選定，為后面的設(shè)計做好了基礎(chǔ)。第 3 章 振動系統(tǒng)分析3.1 振動系統(tǒng)的選擇(1)振動機械的分類按照用途分類：輸送給料類（比如振動水平輸送機、振動垂直輸送機、振動給○ 1料機等） ；篩分選別類（比如振動篩、共振篩、振動脫水機等） ；成型密實類（比如振動造型機、振動壓路機等） ；振搗打擊類（比如蛙式夯土機、混凝圖振搗機、振動沉拔樁機等） 。按照驅(qū)動裝置分類：曲柄連桿式振動機械，此類機械使用彈性連桿激振器，?！?2見有振動輸送機、振動冷卻機、振動脫泥機等；慣性式振動機械，此類振動機械使用慣性激振器，比如有慣性振動篩、振動球磨機等；電磁式振動機械，這類機械使用電磁激振器，常見有電磁振動篩，電磁振動給料機等；流體式振動機械，這類機械使用風(fēng)動、液壓激振器，例如風(fēng)動鑿巖機、振動壓路機等；凸輪式振動機械，這類振動機械使用凸輪式激振器，如沖擊鉆、振動除塵機。(2) 振動機構(gòu)的選擇由于曲柄連桿式振動機機械，包括彈性連桿式和粘性連桿式。其中彈性連桿式振動機械最為常見，多應(yīng)用于物料的輸送、篩分、選別和冷卻等用途。它結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、工作時傳動機構(gòu)受力小，應(yīng)用較為廣泛。本次設(shè)計選擇彈性連桿式振動系統(tǒng)，但是由于對于雞蛋的移動不需要振動系統(tǒng)的幫助，并且由于一般的彈性連桿式振動水平輸送機會導(dǎo)致物料出現(xiàn)拋擲運動，不易控制雞蛋振動次數(shù)以及碾壓的實現(xiàn)故不適用一般的彈性連桿式振動系統(tǒng)，而是使用其中比較特殊的形式，只實現(xiàn)上下振動的彈性連桿式振動系統(tǒng)。圖 6 為一般的彈性連桿式振動水平輸送機，圖 7 則為本次設(shè)計的彈性連桿式振動機構(gòu)。8圖 7 一般彈性連桿振動機構(gòu)示意圖圖 8 本次設(shè)計的彈性連桿式振動機構(gòu)示意圖(3) 振動機構(gòu)的分析對比圖 7 與圖 8 可知，圖 7 比圖 8 多了一副平行四桿機構(gòu)，其作用是使機構(gòu) m能做左右平動，從而達到輸送物料的作用。而在本次設(shè)計中去除了該四桿機構(gòu)，其理由是不需要振動篩本體來實現(xiàn)物料輸送，而是采用圖 5 所示的鏈條橫棒撥動實現(xiàn)雞蛋的輸送，通過控制鏈傳動的轉(zhuǎn)速能保證雞蛋在振動體上停留足夠的時間，從而保證雞蛋去殼順利。但是在圖 8 中出由于缺少四桿機構(gòu)，在曲柄連桿帶動下，會出現(xiàn)彈簧扭曲的現(xiàn)象。對于這個問題可以在設(shè)計彈簧 k′和 k″連接體時，設(shè)計類似于滑塊結(jié)構(gòu)限制彈簧僅能上下移動來解決，具體在參見 5.1 和 5.2.3.2 振動動力參數(shù)設(shè)計計算(1) 初始條件確定對于振動動力參數(shù)的計算需要確定初始條件：振動體質(zhì)量 ，振動體上雞蛋總1m質(zhì)量 ，振動機方向角 δ,曲柄轉(zhuǎn)速 ω，振動體振幅 A。m雞蛋總質(zhì)量 ，振動體質(zhì)量 要通過確定產(chǎn)量和振動體尺寸確定，故要先確m1定產(chǎn)量和振動體尺寸。對于本機器，每個雞蛋在振動體上停留時間設(shè)計為 15s，其9中碎殼時間 ，每秒上下碰撞振動擋板 10 次即 ，總共 100 次，由實際st10? 10?f生活經(jīng)驗可知，這樣能確保雞蛋外殼破碎。另外去殼時間 ，由于在破殼的過程中，2t蛋殼有一部分已經(jīng)脫落，故實際去殼時間遠大于 5s，能夠保證蛋殼去掉，則一個雞蛋從進料到去殼完成總時間（3-1）sstT1502????振動篩設(shè)計碎殼距離為 ，故雞蛋在振動體上向前移動的速度 v：mL1stv/1.02則去殼長度為 mstvL5./.2???故振動體總長.1.021?為提高達到設(shè)計的產(chǎn)量要求，每次并排進料 10 個雞蛋，這樣每 15s 能完成 10 個雞蛋 去殼加工，則產(chǎn)量為 Q=2400 個每小時。對于振動篩的寬度尺寸定位B=0.775m，其中每個雞蛋占 7cm，中間用直徑為 5mm 的不銹鋼棒隔開雞蛋，兩邊留余 15mm。為保證振動體上的雞蛋有不致?lián)頂D，設(shè)計為振動體長度方向上放置 21 個雞蛋，故振動體上共有 210 個蛋，按照每個雞蛋 80g 計算，則振動體上的雞蛋總質(zhì)量 ，由于是食品機械，為保證安全采用不銹鋼材料制作振動體，其密kgm8.16?度為 7.85 ，則振動體質(zhì)量 ?3/cm????1m31470615271521 ??????25.8)(40)9(?321 .3mv將 帶入公式??, ????1m10求得 =21.671mkg由圖 8 可知 δ=90 ，又 f=10，則角速度 ，則曲柄的轉(zhuǎn)速? sradf/8.62????為。min/602rn??參照工業(yè)運用中的振動篩和同類型機械取振動振幅 A=8 ?？偨Y(jié)以上初始條件：。 Asradkgmkgm 8,/.,9,67.21,8.16????(2) 振動動力參數(shù)的計算 誘導(dǎo)質(zhì)量○ 1由于 ，則 ，所以 ??90?1?mK取 m =40kgm47.38.67.21???? '1k對于基體質(zhì)量 故取m,1?2?空載誘導(dǎo)質(zhì)量 kg67.121????有載誘導(dǎo)質(zhì)量 kgm40121?????主振彈簧剛度○ 2 NK/6.5738.64022?????連桿彈簧剛度○ 3取 ，則85.0Z mm/5.6098.24)185.0()1(222 ???????相對振幅和相位差角○ 4 AB0147867.21?11??????? 2.385.0172arctn12arctn7.0 2Z???，取曲柄半徑○ 5 mBr .16.2.3cos40??名義激振力○ 6 NrK35.97408.59.60???所需功率○ 7最大啟動力矩：mNKrMc ???????6598.).1573.609(20.5)(220按照啟動力矩計算電機功率：去 ,?c?WrNc 80.2795.04).sin(82.54sin20 ???? ???考慮到傳動系統(tǒng)中用于撥動雞蛋前進的部分也要消耗功率，選擇電機 YS7124 型，功率 P=370kW，轉(zhuǎn)速 n=1400 .min/r3.3 振動彈簧的設(shè)計計算(1) 主振彈簧設(shè)計(一) 設(shè)計要求：3.2.1 中計算出的振動動力參數(shù)可知，要求主振彈簧剛度K157753.6N/m,在振動體與基座之間設(shè)計 6 個一樣的壓縮彈簧，則要求每個彈簧剛度 。mNKP/2.69/.15736????(二) 設(shè)計過程：已知條件：最大工作載荷 ，最小工作載荷 ，○ 1 Pn16274?NPn8121?工作行程 ，彈簧中徑 ，Ⅱ類彈簧，材料使用閥門用油淬火回火碳mh8?D35素彈簧鋼絲，兩端并緊且磨平，支撐圈 1 圈。參數(shù)計算○ 212許用應(yīng)力 ：查表可得p? MpaMpabb 760194.0.,190???????故初定 C 和 K：初選 C=7，K=1.145材料直徑 dmCDd573?確定旋繞比 C彈簧剛度 P?mNhPn /108162????最小工作載荷下的變形量 1FNP1.8/01???最大工作載荷下的變形量 n mFn 2.16/0???壓并時變形量 bnb 9.2465.01.??壓并載荷 bPNPnb24965.01.??有效圈數(shù) n 5.14,39.5162879434?nFDPFGdnn 取總?cè)?shù) 1n .16.41???13壓并高度 bHm805).14()5.1( ?????dnb自由高度 0HmFHb 15,92800?取節(jié)距 tmndt 7.65.145.10 ?????螺旋角 ? ??.3.376arctD??最小切應(yīng)力 min?MpadKPn 16.514.3883in ????最大切應(yīng)力 max? padDn 32.154.3683ax ????彈簧自振頻率 f Hz7.10235.41065.31065.32 ?????nDf強迫振動頻率 vfHz106max?nfr共振驗算rf10?彈簧外徑14mdD40532???彈簧內(nèi)徑 1?15第 4 章 熟雞蛋去殼機工藝參數(shù)的計算熟雞蛋去殼機的參數(shù)包括篩面的長度和寬度、篩子的生產(chǎn)率和篩分效率。4.1 生產(chǎn)率的計算熟雞蛋去殼機的生產(chǎn)率均按入篩原料量計算。生產(chǎn)率的計算方法一般由流量法和平均法。在這里選用平均法。計算公式由參考資料[4]公式 6-58 可知：。QFqKLMNOP??頓 /小 時式中 F——篩子的工作面積，平方米；——單位篩面面積生產(chǎn)率；——物料的松散密度；?——校正系數(shù)。K、 L、 M、 N、 O、 P以上的系數(shù)見參考資料[4]表 6-6，6-7 可得：1 1.01111＝ .0， ＝ .9， ＝ .3， N＝ .0， O＝ .95， P＝22222＝ ， L＝ ， ＝ ， ＝ ， ＝ ， ＝由于上下層的物料的松散密度不一樣， ， 。12.3.?＝ ， ＝ 1285q＝ ， ＝則代入上式可知： 24.513.0.913.590QFqKLMNOP????噸 /小 時4.2 篩面的長和寬的確定 根據(jù)給定的生產(chǎn)率、要求的篩分效率和物料的篩分特性,按照公式計算所需要的篩分面積。對于雙層篩,按照單層逐層進行計算,算出每層相應(yīng)的生產(chǎn)能力所需要的篩面面積,對于雙層篩，應(yīng)該按單層篩逐層進行計算，算出每層相應(yīng)的生產(chǎn)能力所需的篩面面積，然后取中間最大值。16計算出篩面面積后，可按照參考資料[4]公式 6-56 計算出篩面的寬度。通常，式中物料層的厚度 ，a 為篩孔的尺寸。4h?一般說來，當(dāng)給料端物料層的厚度給定以后，篩面的寬度直接影響篩子的生產(chǎn)率，而篩子的長度，直接影響篩分效率。通常，礦用熟雞蛋去殼機的篩面長度一般為 4m 左右，長度比約為 2。用于最終分級、脫水和脫介的煤用熟雞蛋去殼機篩面長度為 6m 左右，長度比約為 1.5～2.5。篩面寬度受結(jié)構(gòu)限制，不宜太寬。篩面寬度以1.25m 最小。礦用熟雞蛋去殼機按 0.3m 的間隔增加成為篩面的寬度系列。所以根據(jù)參考資料[4]6-56 公式得：360QBhv??噸 /小 時由上述可知： ， 把上面的數(shù)據(jù)代入上式：160m?24h17.13???得 B229036.40.5??21.Bm由于上下層的篩面面積和篩面寬應(yīng)該相等，上面所算的數(shù)據(jù)基本相同，根據(jù)0.3m 一個間隔增加成為一個系列，所以橢圓正為 1.5m。則篩面的長度為。1.523??4.3 篩面設(shè)計篩面是熟雞蛋去殼機用以完成篩分過程的重要工作部件。每臺熟雞蛋去殼機都要選擇一種符合它的工作要求的篩面。一般按照被篩物料的性質(zhì)和粒度來及篩分工藝的要求來選用 不同的篩面．由于建材用的石料大多都用的是石灰石．由文獻［１］表 1—9 及表 2—1 可知此礦物料屬于中等硬物料．由文獻［2］表 2－1 知：此類熟雞蛋去殼機的篩粉效率約為 85%。對于雙篩面在這里選用上層為橢圓孔篩面，下層為長方孔．由文獻［2］公式（2－1）可知：不同形狀的篩孔尺寸和篩下產(chǎn)品的最大粒度之間關(guān)系，由下式計算： 17＝kamaxd式中： ——篩下產(chǎn)品的最大粒度 maxd——篩孔尺寸（mm）k——系數(shù)。有參考資料[5]可以表如下所示：表 3—1 系數(shù) k 的值長方形篩孔 方篩孔 橢圓篩孔1.2~1.7 0.9 0.7上層篩孔的尺寸為 20mm；下層為 6mm 則：＝20×0.7=14mmmax1d=6×1.2=7.2mm2上層篩面根據(jù)篩分的石料及顆粒的大小，確定選用板狀篩面.由于板狀篩面比較牢固,剛度較大,使用壽命長等特點.板狀篩面一般是由 5~8mm 的鋼板制成,在這里由于石料的密度大撞擊力大所以選用 8mm 的鋼板,板上的孔選用橢圓孔,這樣可以嚴(yán)格的餓對上層的石子進行篩選.對于下層的仍然選用板狀篩面,對于下層而言由于上層篩分之后其篩面承受的力變小,所以選用 6mm 的鋼板,原材料一般選用 Q235A。4.4 篩面開孔率的計算橢圓孔：2290.7.0%58.4%oaFt???對于下層方孔： 10()68347%aws???通過以上計算可以知道使用鋼板篩面的開孔率較低，但是壽命長，選材容易。4.5 篩分效率18在生產(chǎn)作業(yè)中，篩分效率是衡量篩分過程的質(zhì)量指標(biāo)。篩分效率是指篩下產(chǎn)物重量與原料中篩下級別（篩下級別是指原料中所含粒度小于篩孔尺寸的物料）重量的比值。篩分效率一般 按下式計算：??10%()E????式中 ---原料中篩下產(chǎn)物含量的百分數(shù)；---篩上產(chǎn)物中篩下級別含量的百分數(shù)；由于所掌握的資料有限設(shè)： =15%， =20%則代入可知：??10(2%5)7E???在現(xiàn)實生產(chǎn)中將原料精確的篩分，根據(jù)篩分結(jié)果可算出篩下級別含量。篩分所用篩面的尺寸和形狀，應(yīng)與測分所用的篩子相同。但是在這里條件的限制只作理論分析。19第 5 章 熟雞蛋去殼機動力學(xué)分析與參數(shù)計算5.1 熟雞蛋去殼機的動力學(xué)分析慣性熟雞蛋去殼機的振動系統(tǒng)是由振動質(zhì)量（篩箱和振動器的質(zhì)量） 、彈簧和激振力（由回轉(zhuǎn)的偏心塊產(chǎn)生）構(gòu)成。為了保證篩子的穩(wěn)定工作，必須對熟雞蛋去殼機振動系統(tǒng)進行計算，以便找出振動質(zhì)量、彈簧剛性、偏心塊的的質(zhì)量矩和振幅的關(guān)系，合理的選擇彈簧的剛性和確定偏心塊的質(zhì)量矩。單軸熟雞蛋去殼機的振動系統(tǒng)。為了簡化計算，假定振動器轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)中心和機體（篩箱的）重心重合，激振力和彈性力通過機體重心。此時，篩子只做平面平移運動。今取機體靜止平衡時（即機體的質(zhì)量為彈簧的反作用力所平衡的位置）的重心所在點 o 作為固定坐標(biāo)系統(tǒng)（xoy）的原點，而以振動器轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心 作為1o坐標(biāo)系 的原點。??1xy偏心塊質(zhì)量 M 的重心不僅隨機體一起做平移運動（牽連運動） ，而且還繞振動器的回轉(zhuǎn)中心做回轉(zhuǎn)運動（相對運動） ，則其重心的絕對位移為：1coscsmxxrxrt??????iniyyy式中 r——偏心質(zhì)量的重心至回轉(zhuǎn)軸線的距離；——軸之回轉(zhuǎn)角度， ， 為軸之回轉(zhuǎn)角速度，t 為時間。???偏心塊 m 運動產(chǎn)生的離心力為： ??2cosxdFxrtt?????式中 為偏心質(zhì)量 m 在 x 和 y 方向之相對運動離心力或22cossinmrtrt??和激振力。22simyyrtdt?20在單軸熟雞蛋去殼機的振動系統(tǒng)中，作用在機體質(zhì)量 M 除了 外還有機體xFy和慣性力 （其方向與機體加速度方向相反） 、彈簧的作用力Mxy??和及阻尼力 （c 稱為粘滯阻力系數(shù)，阻尼力的方向與機體運動zyK和 xy??和速度相反） 。當(dāng)振動器做等速橢圓周運動時，將作用在振動機體 M 上的個力，按理論力學(xué)的動靜法建立的運動微分方程式為： ??2cosxMmcKrt????y式中 M 為振動為機體的計算質(zhì)量，其式可按下式確定：jwK??式中 ——振動機體質(zhì)量；jm——篩子上的物料重量；w——物料結(jié)合系數(shù)，一般 取 0.15~0.3；KwK估計熟雞蛋去殼機的重量：中小型單軸熟雞蛋去殼機： ；20.5/噸 米 篩 面中小型雙軸熟雞蛋去殼機： ；6噸 米 篩 面大型單軸熟雞蛋去殼機： ；2./噸 米 篩 面大型雙軸熟雞蛋去殼機： ；07噸 米 篩 面則熟雞蛋去殼機體質(zhì)量為： 4.52.jm??噸由參考資料[5]公式 17-6-15： ??/360wQLvL——篩面長度； ??/36015.41wmQvkg??21在這里 取 0.15，則代入得：wK250.315M???=2545㎏根據(jù)單軸熟雞蛋去殼機運動微分方程式的全解可知，機體在 x 和 y 軸方向的運動是自由振動和強迫振動兩個諧振動相加而成。事實上，由于有阻尼力存在的緣故，自由振動在機器工作開始后會逐漸消失，因此，機體振動只剩下強迫振動這部分了。所以，只須討論公式的特解，其解為： ??cos();sinxxyyAaAta??????式中 212 2co;tan()()xx xmrcKMKMm??????212 2s;t()()yy yA????式中 為 x 和 y 方向機體的振幅； 為 x 方向和 y 方向的激振yx和 y和 yax和力對位移之相位差角。由于在慣性熟雞蛋去殼機中，阻尼力不大， 通常為 170~ 。所以，yx和 180?，這時將上式平方后相加后得：cos1xya???2xyA?上式為標(biāo)準(zhǔn)橢橢圓方程，即機體的運動為橢橢圓。當(dāng) ，時 ，即當(dāng)彈簧剛性很小時，機體做橢圓周運動，2()vKMm??xyA??其運動方程為： 22xy??從振幅的計算式可知，當(dāng) 時，即自振頻率 與強迫振動2()KMm???KMm???????頻率 相等時，則機體將出現(xiàn)共振，這時彈簧就有因過載而被破壞的危險。共振時?的轉(zhuǎn)數(shù)可由下式求得：22=126r/min30pKnMm??通過前面的計算可以知：n=820r/min ﹥126r/min 是可以的，在此范圍內(nèi)。5.2 單軸熟雞蛋去殼機的工作狀態(tài)（1）低共振狀態(tài) 低共振狀態(tài)—— ，即 。若取 ，則機體的振pn?2()vKMm???2()KMm???幅 。在這種情況下，可以避免篩子起動和停車時通過共振區(qū)，從而能提高彈Ar?簧的工作的耐久性，同時能減小軸承的壓力，延長軸承壽命，并能減少篩子的能量消耗。但是在這種工作狀態(tài)下工作的篩子，彈簧剛度要求很大。因此必然會在地基及機體機架上出現(xiàn)很大的動力，以至引起建筑物的振動。所以必須設(shè)法消振，但目前還沒有妥善和簡單的消振方法。AωP圖 4—1 振幅和轉(zhuǎn)子角速度的關(guān)系圖（2）共振狀態(tài) 共振狀態(tài)—— ，即 。振幅 A 將無限大。但是由于阻力的存pn?2()KMm??在，振幅是一個有限的數(shù)值。當(dāng)阻力及給料量改變的時，將會引起振幅較大的變化。由于振幅不穩(wěn)定，這種狀態(tài)沒有得到應(yīng)用。（3）超共振狀態(tài) 23超共振狀態(tài)—— ， 這種狀態(tài)又分為兩種情況：pn?〈1〉n 稍大于 ，即 稍小 。若取 ，則得 。因為K2()Mm??2KM?Ar??，所以篩子起動與停車時通過共振區(qū)。這種狀態(tài)的優(yōu)缺點與低共振狀態(tài)相同。p?〈2〉 ，即為遠離共振區(qū)的超共振狀態(tài)。此時， 。從上圖pn= 2()Km??=可以明顯的看出：轉(zhuǎn)速 愈高，機體的 A 振幅欲平穩(wěn)，即熟雞蛋去殼機的工作狀態(tài)?愈穩(wěn)定。這種工作狀態(tài)下，彈簧的剛度較小，傳給地基和機架的動力也就很小，因此不會引起建筑物的振動。同時，因為不需要很多彈簧，篩子的構(gòu)造也比較簡單。目前設(shè)計和應(yīng)用的熟雞蛋去殼機，通常都是采用這種工作狀態(tài)。為了減少熟雞蛋去殼機對地基的動負荷，根據(jù)振動隔離理論，只要使強迫振動頻率 大于自振頻率?的五倍即可得到良好的效果。但是這種工作狀態(tài)下的篩子必須消除起動和停車時，p?所以必須加消振裝置。以上分析了激振力和彈性力通過機體重心的機體振動特性。若由于結(jié)構(gòu)的限制，振動器旋轉(zhuǎn)軸的中心在 y 軸上，在這種情況下，激振力和彈性力并不通過機體重心，這時，振動機體將繞其重心作不同程度的搖擺運動。單軸熟雞蛋去殼機的慣性振動器安裝于篩箱的上部或下部時，篩箱的前后端運動軌跡如上圖所示。當(dāng)振動器布置在機體重心上部時，兩端橢橢圓形長軸延長線在篩面以上相交。由于給料端長軸向前，有利于給入篩子的物料迅速散開。排料端長軸向后，起減低物料運動速度的作用，有利于難篩顆粒的篩選。震動器在機體重心下部時，兩端橢橢圓長軸在篩面以下相交。由于給料長軸向后，阻礙給入篩子的物料散開。排料端長軸向前，使物料加速通過篩面，不利于難篩顆粒的篩選。這種振動器的布置方式國內(nèi)外很少采用。5.3 激振器偏心質(zhì)量偏心距熟雞蛋去殼機在超共振狀態(tài)下工作時，由于彈簧的剛度很小，故在振幅計算式中的 K 值可以忽略，則可得：對于單軸： ()MmAr???24由參考資料[1]可知：r=0.25mm代入可知：m=66.66kg.激振力幅為： 221085.73.6MrKN???參考東旭振動機械廠的激振器可知選用 JZ—100—6 型號。式中負號表示機體振動質(zhì)量 M 和偏心塊 m 的重心在振動中心的兩個不同方向，計算時取絕對值。25第 6 章 電動機的選擇慣性熟雞蛋去殼機的功率消耗主要是由振動器為克服篩子運動阻力而消耗的功率 和克服軸在軸承中的摩擦力而消耗的功率 來確定。1N2N單軸熟雞蛋去殼機的振動器為克服篩子運動的阻力而消耗的功率可按作用在篩子上的激振力所作的功率來計算。作用在篩子上的激振力為： 2cosoxFmrt??iny激振器所做之單元功按下式計算： xooxoxddWFtFt???yyyt根據(jù)上式可以求得篩子的運動速度： yooyoyddFtFt???s()Aca???若取機體振幅 ，振幅周期 ，則振動器振動一次所作之功：xyA2T???xyW???2/0/2cosin()ssimrttdtAr????????振動器為克服運動阻力的功率消耗為： 1sin6004WnrN??式中 當(dāng)篩子在 狀態(tài)下工作時，則式中 K 值可2co()mAKM????2()KMm??=以忽略不計。 代入上式中，則得：2s()r?2623231sin04()04()mrcmrNM???????千 瓦式中 ，計算時可取 c=0.2~0.3。ic軸承上的壓力將決定于質(zhì)量 m 在絕對運動時產(chǎn)生的離心慣性力。既可以大于相對運動的離心慣性力，也可能比這個小。因此，在軸承上的壓力不是固定不變的。通常計算時都把它看作不變的。 =常數(shù)。因此，消耗于軸承中的摩擦功率2oFr??為： 3026124fdnWfmrN???千 瓦式中 d——軸頸的直徑f——滾動軸承的摩擦系數(shù), f=0.001~0.01。當(dāng)潤滑油粘度小時取較小值，反之取較大值。單軸熟雞蛋去殼機的電動機功率為：????????323312333cm04041750548.1.575.99.87 MmAncfdrfrdNMKW?? ??????????????????式中 ——傳動效率， ＝0.95?式中其它符號表示意義同前。長度單位取米，重量單位取公斤。由前面的激振器型號可知 d=54mm，c=0.2 可得：????????323312333cm04041750548.1.575.99.87 MmAncfdrfrdNMKW?? ??????????????????根據(jù)參考資料[6]表 20—1 則電動機選用 Y160L—4 型普通電機。 電動機的轉(zhuǎn)速 dni?式中 ——電動機的轉(zhuǎn)速；dn