1、<p><b>　　離心式紅棗分級機</b></p><p><b>　　設計說明書</b></p><p>　　學生姓名 </p><p>　　學 號 </p><p>　　所屬學院 機械電氣化工程學院 </p&

2、gt;<p>　　專 業(yè) 農業(yè)機械化及其自動化 </p><p>　　班 級 13-2 </p><p>　　指導老師 </p><p>　　日 期 2013 .06 </p><p>　　塔里木大學機械

3、電氣化工程學院制</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　紅棗分級是紅棗加工過程中的一個重要環(huán)節(jié)，紅棗分級質量的好壞直接影響紅棗的經濟效益。目前，紅棗的分級加主要依靠人工，勞動強度大，生產成本高，而且分級質量受人為因素影響嚴重，分級質量無法確保。紅棗的分級問題已經成為制約紅棗產業(yè)發(fā)展的一個因素。 </p><p>　　

4、紅棗業(yè)種植地區(qū)干棗增值低，市場銷售的干棗大多數(shù)是通貨或少量的人工分級，大部分以原料形式出售，附加值低，競爭處于劣勢，紅棗加工的滯后制約棗種植區(qū)紅棗業(yè)的發(fā)展。目前，隨著人民消費水平不斷提高，消費者對于高品質紅棗的需求也不斷增加。作為棗農既要滿足消費者需求又要使紅棗增值，只有通過紅棗的加工才能同時滿足二者的要求。離心式紅棗分級機是紅棗加工必不可缺的初級設備。</p><p>　　離心式紅棗分級機是利用離心原理，根據(jù)紅

5、棗質量的不同，在高速離心力的作用下，紅棗能按質量不同，從各出口排出，從而達到分級的目標。該機構主要由螺旋槽、機架、出料收集槽、傳動機構等組成。初步設定將紅棗分為三級，螺旋槽壁有一傾斜角，紅棗在高速離心力作用下沿螺旋槽內壁旋轉，并且靠離心力對螺旋槽內壁產生的摩擦力克服自身重力，隨螺旋槽旋轉做螺旋線運動，質量大的紅棗在上層，質量小的在下層，最終從不同的螺旋槽壁出口排出，進入出料收集槽，從出料收集槽的不同出口排出，達到分級目的。</p&

6、gt;<p>　　關鍵詞：離心式；紅棗；分級機</p><p>　　全套圖紙，加153893706</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 研究對象及內容1</p><p>　　

7、1.2 國內研究現(xiàn)狀及分析1</p><p>　　1.3 可行性分析2</p><p>　　2 離心式紅棗分級機的總體設計3</p><p>　　2.1 離心式紅棗分級機的工作原理3</p><p>　　2.2 紅棗的受力分析及螺旋槽轉速的確定4</p><p>　　2.3 螺旋槽體轉動慣量的計算5<

8、/p><p>　　2.4 分離紅棗所需的功率7</p><p>　　3 傳動裝置的設計8</p><p>　　3.1 電動機的選擇8</p><p>　　3.2 普通V帶傳動的設計計算8</p><p><b>　　4 軸的設計11</b></p><p>　　4.1

9、 軸的材料11</p><p>　　4.2 軸的剛度校核11</p><p>　　4.3 軸承的選擇12</p><p>　　4.4 軸承的校核13</p><p>　　5 機架的設計14</p><p><b>　　總 結15</b></p><p><

10、b>　　致 謝16</b></p><p><b>　　參考文獻17</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 研究對象及內容</p><p>　　目前，全國紅棗栽培面積近2250萬畝，總產約305萬噸（平均單產約135公斤）。但內地大

11、部分紅棗主產區(qū)降雨多，病蟲害比較嚴重，紅棗不易充分成熟，干棗品質逐年下降，近年來，全國紅棗干棗主產區(qū)開始向新疆轉移。</p><p>　　新疆南疆地區(qū)，由于降水少，氣候干燥，光照充足，自然條件十分有利于紅棗自然成熟和加工，單產高，品質好，內地紅棗加工、銷售等龍頭企業(yè)紛紛落戶新疆。新疆的紅棗產業(yè)處在快速發(fā)展的進程中，兵團規(guī)劃到2012年建設高產高效標準化紅棗園200萬畝，紅棗總產80萬噸以上，新疆的紅棗產業(yè)發(fā)展?jié)摿?/p>

12、巨大。</p><p>　　自“十一五”以來，隨著農村產業(yè)結構的調整和市場經濟的迅速發(fā)展，棗樹栽培規(guī)模和產量在迅速擴大，在有些地方已經成為地區(qū)經濟的主導產業(yè)之一。隨著棗產品國際貿易的迅</p><p>　　速攀升，也帶動了紅棗加工企業(yè)的迅速發(fā)展。在紅棗加工和商品化處理過程中，紅棗的分級分選是一個非常重要的關鍵環(huán)節(jié)，無論是鮮棗收購、貯藏保鮮，還是加工制干、定量包裝等環(huán)節(jié)，作為紅棗商品化加工處

13、理的第一步，就是對紅棗進行分級分選，將不同品級的紅棗分開，以利于后續(xù)加工和提高產品的附加值。據(jù)調研，分級包裝后大小一致的優(yōu)質“和田玉棗”市場銷售價已達260元/kg，但如果紅棗制品中大小混雜，形狀、顏色和成熟度等一致性差，其銷售價格將大大降低。傳統(tǒng)的人工分選的方法很難適應紅棗產業(yè)化、規(guī)模化發(fā)展需求。因此，紅棗分級設備的研究與發(fā)展將有助于解決目前紅棗生產中對分級設備的迫切需求，同時也能夠提高紅棗的商品價值，提高勞動生產率，對提高紅棗產業(yè)的

14、經濟效益具有重要意義。</p><p>　　1.2 國內研究現(xiàn)狀及分析</p><p>　　我國對于分級技術的研究經歷了如下三個階段：20世紀70年代末，以引進國外技術及設備為主，國內對此基本上是空白的；20世紀80至90年代，我國加工技術逐步發(fā)展起來，人們逐漸認識到了分級技術的重要性，于是開始引進、學習國外先進技術，并開始進行新設備的開發(fā)工作，國內開始出現(xiàn)分級設備的研究機構和生產廠家，2

15、0世紀90年代中期以來，由于市場對分級技術及設備的要求越來越高，并且此時國內對分級技術的研究積累也達到了一定程度，且取得了顯著進步，并開發(fā)出了諸多具有自主知識產權的新技術、新設備。但盡管如此，與發(fā)達國家相比，中國目前在分級領域仍然存在大型設備不足、工藝控制技術落后、磨耗和單位產品能耗偏高、特殊粒形的生產工藝和設備落后等問題。</p><p>　　下面就應用于干果分級機上的分級裝置的類型介紹如下：</p>

16、;<p>　?。?）錐輥式分級裝置</p><p>　　錐輥式分級裝置采用的是一對相對轉動的錐形輥，干果在兩錐形輥的帶動下不停地上升和下落，同時，干果在重力和上端干果對其側向擠壓力的共同作用下沿錐形輥向下移動，直至兩錐形輥的間隙大于干果的直徑時，干果通過間隙落下。</p><p>　?。?）圓孔篩分級裝置</p><p>　　圓孔篩是在圓筒的筒壁上打許

17、多孔，孔的大小根據(jù)要分級物料的大小設計，圓孔篩與水平線有一傾斜角度。篩孔由右往左逐漸變大，干果在重力和離心力的共同作用下沿篩壁下滑并通過合適的孔口落下。</p><p>　　該裝置的一個缺點是：在分級的過程中，有時會出現(xiàn)干果堵塞篩孔的現(xiàn)象，尤其是在干果大量喂入時。</p><p>　?。?）平面振動篩分級裝置</p><p>　　振動篩分級裝置是由三個篩子組成。篩子

18、振動時，干果與篩面產生相對滑動，尺寸小于篩孔的干果有可能通過篩孔，掉入下篩，其余的留在篩面上，并沿篩面流向一側，由集料口收集。</p><p>　?。?）柵條滾筒式分級裝置</p><p>　　該裝置篩分部分由三段滾筒組成，每段滾筒的柵條間隙不同，第一級到第三級柵條的間隙逐漸增大。干果在篩筒內軸向隨著滾筒一起做圓周運動；軸向上由于干果具有彈性而且篩筒與水平面有一定的夾角所以作曲線或直線運動

19、。當干果進入篩筒時，厚度尺寸小的干果在離心力的作用下從第一級被分離出來，厚度尺寸較大的干果在滾筒的帶動下運動到下一級繼續(xù)篩選，如此重復直到第四級干果從側面出料斗分出為止。</p><p><b>　　1.3 可行性分析</b></p><p>　　盡管機械式紅棗分級技術存在明顯的缺陷，但由于一方面使用對象大多是種植規(guī)模較小的棗農; 另一方面我國基于機器視覺紅棗分級技術

20、大都處于試驗室及探索階段，且價格昂貴，機械式紅棗分級機在一段時間內還有廣大市場。隨著紅棗分級技術的發(fā)展，基于機器視覺的紅棗分級機在特定使用對象方面取代現(xiàn)有的機械式紅棗分級機是必然趨勢。</p><p>　　本機構利用離心原理，根據(jù)紅棗質量的不同，在高速離心力的作用下，紅棗能按質量不同，從各出口排出，從而達到分級的目標。該機構主要由螺旋槽、機架、出料收集槽、傳動機構等組成。</p><p>

21、　　本課題重點研究的問題:</p><p>　?。?）省電耐用、方便快捷、操作簡便、效率高、體積小、壽命長、安全等優(yōu)點；</p><p>　?。?）可將不同等級的紅棗按質量進行分級；</p><p>　　分級機構在工作時的可靠性，安全性；</p><p>　　結構緊湊，運轉平穩(wěn)，工作可靠，且維修方便；</p><p>

22、　　（5）紅棗分級機的合理轉速。</p><p>　　2 離心式紅棗分級機的總體設計</p><p>　　2.1 離心式紅棗分級機的工作原理</p><p>　　離心式紅棗分級機是利用離心原理，根據(jù)紅棗質量的不同，在高速離心力的作用下，紅棗能按質量不同，從各出口排出，從而達到分級的目標。該機構主要由螺旋槽、機架、出料收集槽、傳動機構等組成。初步設定將紅棗分為三級，螺

23、旋槽壁有一傾斜角，紅棗在高速離心力作用下沿螺旋槽內壁旋轉，相對螺旋槽壁靜止，并且靠離心力對螺旋槽內壁產生的摩擦力克服自身重力，隨螺旋槽旋轉做螺旋線運動。在相同轉速下，質量大的紅棗受到的離心力大，先于質量小的紅棗移動到上層，質量小的紅棗因為受到的離心力小無法擠到上層，因而分布在質量大的紅棗的下層，這樣，在傾斜的螺旋槽壁上，質量大的紅棗在上層，質量小的紅棗在下層。當紅棗運動到螺旋槽下面的出口時，不同質量的紅棗從不同的螺旋槽壁出口排出，同時，

24、此時紅棗以一定的速度進入出料收集槽。出料收集槽與水平面有2度的夾角，并且出料收集槽上下面是傾角為5度的圓錐面，保證紅棗從出料斗的出口排出而不是從出料收集槽掉下去。最終紅棗從不同出料口口排出，達到分級目的。該機的結構如圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1 紅棗分級機的總體結構</p><p>　　1、進料斗 2、機架 3、螺旋槽</p><p>　　4、出料收

25、集裝置 5、電機 6-8、帶輪傳動裝置 </p><p>　　該機構主要由螺旋槽、機架、出料收集槽、傳動機構等組成。根據(jù)螺旋槽的高度、螺距、半徑以及螺旋槽外壁傾角確定螺旋槽轉數(shù)，從而確定帶輪傳動機構傳動比。根據(jù)設計，該機構通過離心力達到分離紅棗的目的，須嚴格控制進料量，所以初步確定該機構處理紅棗能力為1m³/h，約為500kg/h。</p><p>　　2.2 紅棗的受力分析及螺

26、旋槽轉速的確定</p><p>　　紅棗繞螺旋面軸線的回轉運動是紅棗跟隨螺旋槽轉動的運動,是紅棗的絕對回轉運動。臨界轉速可以通過假定物料在碟形篩面上處于相對靜止時的受力情況來求得。取一質量為m的紅棗作為研究對象,此時它受到自身重力、離心力、篩面的支撐力和摩擦力的作用,如圖2-2所示：</p><p>　　圖2-2 紅棗受力分析</p><p><b>　　

27、其中，</b></p><p><b>　　(2-1)</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><b>　?。?-3）</b></p><p><b>　　式中:</b></p><p>

28、<b>　　紅棗質量;</b></p><p><b>　　重力加速度;</b></p><p>　　籽粒在螺旋槽壁某點繞螺旋槽軸線的回轉半徑;</p><p><b>　　臨界回轉角速度;</b></p><p><b>　　此處已刪除</b></

29、p><p>　?。?）求V帶基準長度L和中心距a</p><p><b>　　初步選取中心距取a</b></p><p>　　因 0.7（+）＜a＜2(+ )，</p><p>　　故 532mm＜a＜1520mm，</p><p>

30、　　取a=1100 mm。</p><p><b>　　基準長度L</b></p><p><b>　　=2a+</b></p><p><b>　　≈3437 mm</b></p><p>　　對A型帶選用L=3550 mm，計算實際中心距</p><p&

31、gt;　　a≈a+ 1156.5 mm=1157 mm</p><p>　?。?）驗算小帶輪包角α</p><p>　　α=180°；合適。</p><p><b>　?。?）求V帶根數(shù)z</b></p><p>　　Z= （3-1）</p>

32、<p>　　根據(jù)n=960 r/m，=160mm和A型帶。</p><p>　　取單根V帶額定功率=1.95 kW.</p><p>　　取V帶額定功率增量=0.11 kW.</p><p>　　由α= ，查表《機械設計基礎》表13-7，可知包角修正系數(shù)K=0.95.</p><p>　　取帶長修正系數(shù)K=1.17，則由公式（3-1

33、）得Z=1.45，取2根。</p><p><b>　?。?）求初拉力</b></p><p>　　取A型帶單位長度質量q=0.10 kg/m，</p><p><b>　　故單根V帶的張緊力</b></p><p><b>　　==177.56N</b></p>

34、<p>　　（8）作用在帶輪軸上的壓力</p><p>　　=2zsin=697.43N</p><p>　?。?）帶輪的結構設計</p><p>　　(a)主動輪的結構設計</p><p>　　帶輪的材料采用鑄鐵，牌號 HT150.為實心式，如圖3-1 所示</p><p><b>　　圖3-

35、1</b></p><p>　　主動輪帶輪小帶輪基準直徑 (mm): 160</p><p>　　大帶輪基準直徑 (mm) : 600</p><p>　　(b)帶輪的結構及帶傳動的布置，如圖 3-2 所示：</p><p><b>　　圖3-2</b></p><p&g

36、t;<b>　　4 軸的設計</b></p><p><b>　　4.1 軸的材料</b></p><p>　　軸的材料主要是碳剛和合金剛。由于碳剛比合金剛價格便宜，對應力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度。通過查閱《機械設計基礎》表14-1，因為設計的軸承受徑向載荷不大，選用35鋼作為軸的材料。螺旋主

37、軸如圖4-1。</p><p><b>　　圖4-1螺旋主軸</b></p><p>　　因本設計的軸主要承受轉矩，按扭轉強度計算，初步計算軸徑，取C=135，則</p><p><b>　　=40.26mm，</b></p><p>　　因有1個鍵槽，擴大1.14倍，即=40.26×1.

38、14≈45.90mm≈46mm</p><p>　　因為本設計中螺旋軸上要焊接螺旋葉片，軸徑不能太小約為螺旋葉片直徑的六分之一，最小處直徑d=70mm>,符合要求。</p><p>　　表4-1 常用材料的值和C值</p><p>　　4.2 軸的剛度校核</p><p><b>　　軸的扭矩計算</b></

39、p><p><b>　　電動機輸出轉矩：</b></p><p>　　T==38.2N·M （4-1） </p><p>　　式中：為電動機額定功率，</p><p><b>　　為電動機轉速</b></p><p><b&

40、gt;　　主軸輸入轉矩：</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><b>　　軸的強度條件：</b></p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中：—扭轉切應力，單位為MPa;</p><

41、;p>　　T—軸所受的扭矩，單位為Nmm；</p><p>　　—軸的抗扭截面系數(shù)，單位為 ； </p><p>　　—軸的轉速，單位為r/min;</p><p>　　—軸傳遞的功率，單位為Kw;</p><p>　　—計算截面處軸的直徑，單位為mm；</p><p>　　—需用扭轉切應力，單位為MPa;<

42、;/p><p>　　將T和的值代入式（4-3），得</p><p>　　該軸的材料為Q235，滿足強度條件，軸是安全的。</p><p><b>　　4.3 軸承的選擇</b></p><p>　　軸兩端由軸承固定在機架上。根據(jù)軸受力和軸徑的不同，，本設計選用的軸承是：深溝球軸承,和推力球軸承，采用脂潤滑。 </

43、p><p>　　已知螺旋軸上端，所以選內徑為70mm的深溝球軸承，在機械設計手冊中選擇深溝球軸承，選擇型號為61194 GB/T 276—1994的軸承。所選的軸承基本參數(shù)如下：</p><p>　　軸承外徑：B =16mm，D=100mm</p><p>　　基本額定動載荷：C=23.7kN</p><p>　　螺旋軸下端軸肩直徑為，選內徑為8

44、0mm的推力球軸承，選擇型號為</p><p>　　51116 GB/T 301—1995的軸承。所選的軸承基本參數(shù)如下：</p><p>　　軸承外徑：B =19mm，D=105mm</p><p>　　基本額定動載荷：C=48.5kN</p><p>　　根據(jù)本設計中螺旋槽的最大轉速確定該軸承的最小軸向載荷</p><

45、;p>　　式中，A為最小載荷常數(shù)，取0.11。</p><p><b>　　4.4 軸承的校核</b></p><p>　　因為螺旋體是立式安裝，深溝球軸承承受的徑向載荷很小，可以不用考慮，下面校核推力球軸承的壽命。</p><p>　　由螺旋體的質量M=170kg得出，靜載荷約為P=1700N</p><p>&

46、lt;b>　　由軸承壽命公式得：</b></p><p><b>　　因為預期壽命 </b></p><p>　　所以 故軸承使用壽命足夠、合格。</p><p><b>　　5 機架的設計</b></p><p>　　機架采用等邊角鋼焊接而成,等邊角鋼橫截面如圖5-2，尺寸見

47、表5-1。機架總體結構如圖 5-1 所示：</p><p><b>　　圖5-1</b></p><p><b>　　圖5-2等邊角鋼</b></p><p><b>　　表5-1 角鋼尺寸</b></p><p><b>　　總 結</b></p&

48、gt;<p>　　參考大量文獻及指導老師幫助的基礎上，設計出了離心式紅棗分級機部分的內容。主要結論如下：</p><p>　?。?）紅棗在螺旋槽壁運動時的的受力分析；</p><p>　?。?）確定螺旋槽的轉速；</p><p>　　（3）求出螺旋槽的轉動慣量；</p><p>　?。?）計算離心式分級機所學的功率；</p

49、><p>　　（5）確定普通V帶傳動裝置的各個參數(shù)以及電動機的選型。</p><p>　　通過本次畢業(yè)設計，我深深體會到自己在理論知識方面的欠缺，同時也感到自己在知識的運用上也不夠靈活，這也說明我在學習知識的過程中存在著一些缺點。在初定方案過程中，由于自己所見實物過少，對離心式紅棗分級機的原理不太清楚，經過馬老師的耐心指導，才將方案確定了下來。還得出一個結論：知識必須通過應用才能實現(xiàn)其價值！有

50、些東西以為學會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　對于這次畢業(yè)設計的完成，首先感謝母?！锬敬髮W的辛勤培育，感謝學校給我提供了如此難得的學習環(huán)境和機會，使我將以前學到的知識又重新回顧了一遍，知道了學習的可貴與獲取知識的辛勤。自2012年11月接受課題到現(xiàn)

51、在完成畢業(yè)設計，衷心的感謝我的指導老師馬少輝給予了精心的指導和熱情的幫助,在我設計初期由于對我所設計的機器的原理等不清楚，使我感到迷茫和恢心的時候，馬少輝老師及時的開導我，鼓勵我，幫助我。馬少輝老師能夠從忙碌的工作中抽出時間悉心教導我，督促我，使我能更好更快的完成我的設計。同時也學到了許多書本上學不到的知識，受益匪淺，這樣使得我得以順利的完成畢業(yè)設計的工作 ,而且將繼續(xù)激勵我在今后的人生旅途上不斷進取，謹此向馬少輝老師表示衷心的感謝和崇

52、高的敬意！</p><p>　　大學四年學習時光已經接近尾聲，在此,我想對我的母校，我的父母親人們，我的老師和同學們、表達我由衷的謝意。感謝我的母校塔里木大學給了我在大學的本科四年深造機會，讓我能繼續(xù)學習和提高。塔里木大學四季如歌的校園，美麗如詩的風景都深深的留在了我的記憶里。四年珍貴的學習期間，讓我的知識體系更加完善，思想觀念更加成熟，整體素質得到了極大的鍛煉?！白詮姴幌?，求真務實”的校訓我將銘記于心，在未來的

53、學習和工作中躬身踐行。</p><p>　　最后，祝愿各位老師身體健康，工作順利，衷心祝愿塔里木大學的明天更加美好！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]中國農業(yè)機械化科學研究院.農業(yè)機械設計手冊[Ｍ].第1版.北京：中國農業(yè)科學技術出版社,2007:10～11.</p><p>　　

54、[2]李寶筏.農業(yè)機械學[Ｍ].第1版.北京:中國農業(yè)科學技術出版社,2003:206～210.</p><p>　　[3]聞邦椿.機械設計手冊[Ｍ].第1版.北京:機械工業(yè)出版社,2010:1～2.</p><p>　　[4]仆炎主編.機械傳動裝置設計手冊上冊[M].第1版.北京:機械工業(yè)出版社, 1999:963～974.</p><p>　　[5]肖愛玲.幾種

55、典型的紅棗分級機[J].新疆農機化.2010(04)：10～11 .</p><p>　　[6]張景,賈首星,鄭炫,沈從舉.國內現(xiàn)行紅棗分級設備的應用與發(fā)展[J].農業(yè)機械. 2011(31):97～100.</p><p>　　[7]馬少輝.柵條滾筒式紅棗分級機改進與試驗研究[J].中國農機化.2012(03):96～98. </p><p>　　[8]肖愛玲,李

56、偉.我國紅棗分級技術及紅棗分級機研究現(xiàn)狀[J].農機化研究.2011(11):241～244.</p><p>　　[9]周建華,史建新.紅棗分級機的設計與試驗[J].農機化研究.2012(5):147～150.</p><p>　　[10]牛智有,宗力,譚鶴群.離心式分級篩的設計[J].糧油加工與食品機械.1998(05). </p><p>　　[11]盧宗永,

57、花恒明,唐予桂,牛慶義.種子離心清選機錐形篩子的設計[J].農業(yè)工程學報. 1995(03). </p><p>　　[12]盧宗永,花恒明,唐予桂,牛慶義,王萬章.旋轉錐形篩篩選種子的研究[J].農業(yè)機械學報. 1997(01).</p><p>　　[13]李光新,周健華,史建新.影響紅棗分級機分級精度的探討[J].新疆農機化.2012(03).</p><p>