2766 慣性式紅棗分級的設(shè)計

2766 慣性式紅棗分級的設(shè)計,慣性,紅棗,分級,設(shè)計 12 屆畢業(yè)設(shè)計慣性式紅棗分級裝置的設(shè)計設(shè)計說明書學生姓名 孫國良 學 號 8031208108 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 班 級 12-1 指導教師 李宜峰 日 期 2012.06 前 言隨著農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和市場經(jīng)濟的發(fā)展，紅棗種植面積和產(chǎn)量迅速擴大，已經(jīng)成一些地區(qū)主導經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)之一。人們消費理念和水平的提高也帶動了紅棗加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在紅棗加工工程中，紅棗分級是一個重要的環(huán)節(jié)，無論是鮮棗收購，貯藏保鮮，還是紅棗制干，定量包裝等環(huán)節(jié)，作為紅棗商品化加工的第一步，就是對紅棗進行分級分選，以便于以后加工和產(chǎn)品附加值的提高。據(jù)調(diào)查，分級包裝后優(yōu)質(zhì)的“和田玉棗”可以達到260 元/kg，但如果未經(jīng)分級大小混雜統(tǒng)一銷售，其售價將遠遠降低。傳統(tǒng)紅棗分級多采用人工分級或簡單的機械分級，不僅分級速度慢效率低，且成本高，分級不精確。很難適應紅棗產(chǎn)業(yè)化發(fā)展模式，因此，紅棗分級機的研究與發(fā)展將有助于解決目前紅棗加工過程中對機械設(shè)備的需求，同時提高紅棗生產(chǎn)率及其商品價值。目前，國外的果蔬自動分選機較為先進，自動化.標準化水平較高，很值得我們借鑒。而國內(nèi)紅棗分級裝置多而雜，我國對智能化程度較高的果品分選機的研制尚處于起步階段，對水果品質(zhì)檢測及自動分級研究時間不長，國內(nèi)目前生產(chǎn)的水果分級設(shè)備基本還限于機械分級階段，主要進行大小、重量的分級，自動分級設(shè)備基本還處于實驗室階段，依舊存在著很多問題亟待解決。目 錄1 緒論 ...........................................................................................................................................................11.1 本課題研究的背景、目的和意義 .........................................................................................11.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀分析 .........................................................................................................................11.3 慣性式紅棗分級裝置性能的要求 .........................................................................................22 慣性式紅棗分級機的總體設(shè)計 ............................................................................................32.1 設(shè)計題目分析 ..................................................................................................................................32.2 工作原理 ..........................................................................................................................................32.3 機械運動方案及機構(gòu)設(shè)計 ..............................................................................................................43 慣性機構(gòu)的設(shè)計 ....................................................................................................................63.1 雙曲柄機構(gòu)的設(shè)計 ..........................................................................................................................63.2 雙曲柄機構(gòu)的確定 ........................................................................................................................103.3 雙曲柄機構(gòu)校核 ............................................................................................................................104 鏈輪傳動的設(shè)計 ..................................................................................................................134.1 滾子鏈傳動的設(shè)計 ........................................................................................................................134.2 鏈傳動的布置、張緊和潤滑 ........................................................................................................134.3 鏈輪的結(jié)構(gòu)和材料 ........................................................................................................................145 傳動系統(tǒng)分析計算 ..............................................................................................................155.1 分析傳動系統(tǒng)工作情況 ................................................................................................................155.2 確定電機型號 ................................................................................................................................155.3 軸的設(shè)計 ........................................................................................................................................165.4 軸的校核 ........................................................................................................................................19結(jié)論 .........................................................................................................................................21致 謝 .....................................................................................................................................22參考文獻 .................................................................................................................................23慣性式紅棗分級裝置的設(shè)計孫國良、李宜峰（塔里木大學機械電氣化工程學院， 阿拉爾 843300）摘要：針對南疆地區(qū)紅棗種植面積逐年擴大，已形成規(guī)?；N植的趨勢，紅棗產(chǎn)量也比較高。但在機械分選紅棗的過程中，混級率依然比較嚴重，所以設(shè)計了一種慣性式紅棗分級裝置。該機采用雙曲柄機構(gòu)作為慣性輸出裝置，可將形狀不同的紅棗按指定要求進行分級分選。機械結(jié)構(gòu)主要由喂料裝置、分級裝置、卸料裝置幾部分組成，整體機構(gòu)緊湊，操作簡單易行，維護方便，而且在經(jīng)過適當調(diào)整后可進行其他干果的分級分選，可達到一機多用的效果。關(guān)鍵詞:農(nóng)業(yè)機械； 紅棗分級； 慣性式；設(shè)計中圖分類號: 文獻標識碼： 文章編號：0 引言隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，區(qū)域型農(nóng)產(chǎn)品已成為帶動當?shù)剞r(nóng)民經(jīng)濟收入的主要產(chǎn)業(yè)之一。紅棗在我國已有悠久的種植歷史，但由于區(qū)域性自然資源的限制，導致國內(nèi)紅棗品質(zhì)不一。經(jīng)過近些年的種植經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)地區(qū)非常適合紅棗的種植，尤其是南疆地區(qū)有著優(yōu)質(zhì)的光熱資源，很適合紅棗的生長。種植出的紅棗果大肉甜，品質(zhì)極佳，很受消費者的歡迎。紅棗傳統(tǒng)的食用方法是以鮮棗和干棗為主，但近些年來，隨著國民經(jīng)濟水品的提高也逐漸改變了人們的消費理念和消費水平，紅棗的食用方法根據(jù)人們各自的需要也各不相同。這樣就帶動了紅棗精加工企業(yè)的發(fā)展，而在紅棗加工過程中，紅棗的分級是一個重要的環(huán)節(jié)，無論是鮮棗收購、貯藏保鮮、還是紅棗制干、定量包裝等，作為紅棗商品化加工的第一步就是對紅棗進行分級分選。機械式紅棗分級設(shè)備已逐漸普及，使得紅棗加工生產(chǎn)效率大大的提高。但現(xiàn)有的紅棗分級機械，依然存在一些問題，在紅棗分選過程中混級率較大，有時還會出現(xiàn)傷果等現(xiàn)象。本設(shè)計著重針對原有紅棗分級機械中存在的這些問題，加以改進，設(shè)計了慣性式紅棗分級裝置。1 設(shè)計原理及機構(gòu)1.1 設(shè)計原理慣性式紅棗分級機是將不同外形尺寸大小的紅棗按照慣性原理進行分級篩選的機械，該機械可以將紅棗按指定要求分為四個等級，紅棗在平面篩上運動時，直徑比篩網(wǎng)間隙小的將通過篩網(wǎng)進入下一層平面篩，而直徑比篩網(wǎng)間隙大的紅棗將停留在篩網(wǎng)上，隨篩網(wǎng)運動，由于機構(gòu)的急回特性，當平面篩運功到一端瞬時停止原有運動，反方向急回運動，但紅棗在慣性力的作用下依舊擁有保持原有運動的趨勢，繼續(xù)沿慣性力的方向運動，當平面篩的篩面做周期性往復運動時，有可能使物料在篩面上出現(xiàn)四種不同情況：（1） 物料沿篩面傾斜方向向下滑動，并與篩面接觸，或稱正向運動。（2） 物料沿篩面傾斜方向向上滑動，并與篩面接觸，或稱反向運動。（3） 物料跳離篩面，并沿篩面不多向前做拋物線運動。（4） 相對靜止，物料與篩面無相對運動，這種情況因避免出現(xiàn)。一般對篩子采用（1） 、 （2）相結(jié)合的運動狀態(tài)作為篩選工作條件，且要求正向移動必須大于反向移動，才能正常工作。該機械在工作時操作方便，分級效果顯著，混級率較低，在篩選過程中，不會出現(xiàn)傷果現(xiàn)象，自身結(jié)構(gòu)簡單，修理維護容易，成本低。1.2 總體設(shè)計慣性式紅棗分級機結(jié)構(gòu)示意圖如下：1.傳動軸 2.主動鏈輪 3.主動曲柄 4.鉸鏈座 5.從動鏈輪 6.短連桿 7.長連桿 8.滑塊 9.導軌 10.上層分級篩 11.中層分級篩 12.卸料斗 13.下層分級篩圖 1 慣性式紅棗分級裝置該機械由功率為 3kW 的電機驅(qū)動，工作時電機將驅(qū)動力通過傳動軸傳遞給主動曲柄，主動曲柄做勻速圓周運動，從動曲柄隨著主動曲柄做變速圓周運動，并帶動長連桿和平面篩做來回往復運動將篩面上的紅棗進行分級。中層篩和上層篩通過從動鏈輪帶動從動軸同理做來回往復運動，分選出來的紅棗在慣性力的作用下由卸料口卸下。本機整體由三部分組成，即雙曲柄機構(gòu)、篩選機構(gòu)、卸料部分組成。雙曲柄機構(gòu)主要是將電機的驅(qū)動力轉(zhuǎn)換為平面篩做來回往復運動的慣性力。篩選機構(gòu)是有三層平面篩組成，其作用是將不同形狀的紅棗按要求分為四個等級。卸料部分的作用是將分選出來的紅棗從平面篩上卸下，完成分級分選過程。2.主要技術(shù)參數(shù)外形尺寸/mm 2976150236?平面篩尺寸/mm 曲柄轉(zhuǎn)速 r/min 120生產(chǎn)率 kg/min 20驅(qū)動電機： 3KW 1500r/min3 主要部件的設(shè)計3.1 雙曲柄機構(gòu)的設(shè)計（1）速度變化系數(shù)K如圖2所示，在曲柄回轉(zhuǎn)一周的過程中有兩次與機架平行的位置，此時主動曲柄與從動曲柄瞬時角速度相等。當連桿從第一個平衡位置 運動到第二個平衡位置1BC時，主動曲柄轉(zhuǎn)過的角度2，從動曲柄轉(zhuǎn)過的相應角度1????為 。根據(jù)運動分析可知，在2?區(qū)間( , ) 內(nèi), 從動曲柄的類角速度1( 即 ) , 稱為慢轉(zhuǎn)階/d???31?段; 在其余區(qū)間( , ) 內(nèi), 2??( 即 ) , 稱為快轉(zhuǎn)階/1???31段。定義從動曲柄快轉(zhuǎn)階段與慢轉(zhuǎn)階段平均角速度之比為雙曲柄機構(gòu)的速度變化系數(shù)K 。系數(shù)K 表示從動曲柄的速度變化程度, 它是機構(gòu)傳動性能的一個重要指標。圖2如圖2 所示。分別過 和 點作線1B2段 和 的平行線交機架AD 的延1CD2長線于F 和G 點。為了便于計算, 取機架長度d = 1。依據(jù)圖示的幾何關(guān)系可得: 22(1)arcosb????221()r??222 (1) =arcosb????222()r???，21???21???則速度變化系數(shù)k 的計算公式為 ()K=v?快慢（2）雙曲柄機構(gòu)計算如圖2所示, 在雙曲柄機構(gòu)中, 主動曲柄與機架的兩次共線位置 和 1AB'2'是傳動角的兩個極小值位置, 對應的傳動角分別記為 和 , 在快轉(zhuǎn)階段中, 1?21而 在慢轉(zhuǎn)階段中。根據(jù)機構(gòu)的工作狀況, 2常常會提出不同的 和 。如果 = 1?21?2則稱雙曲柄機構(gòu)為最佳傳動雙曲柄機構(gòu)。采用相對尺寸表示機構(gòu), 即設(shè)機架長度。此時, 機構(gòu)共有三個參數(shù)可選擇。1d?由余弦定理可得:222( a-)cosb???+1 公式( 3) 提供了兩個約束, 因此機構(gòu)只有一個參數(shù)可以自由選擇。設(shè)c 為變量, 由公式( 3) 解得: 222(1)4)FccEb?????式中,12E =cos+ F??在雙曲柄機構(gòu)中, 機架d = 1 是最短構(gòu)件。因此b 和c都大于1。如果c> 2/ E ,分母大于0, 分子中帶根號項的絕對值大于前一項的絕對值。所以, 根號前的符號只能取正號。即 2221(1)4)abcEFccF???如果c< 2/ E , 式中的分母小于0, 分子中帶根號項的絕對值小于前一項絕對值。要保證b 大于0, 就必須保證F 大于0, 即 < 。公式( 4) 根1?2號內(nèi)的代數(shù)式必須大于或等于0。由此可解得兩組根122cos(/+ )//Ec??和 ，12( )??二組根不符合雙曲柄機構(gòu)存在條件,所以應當舍去。此外, 考慮到機構(gòu)尺寸因素, 根號前面的符號推薦使用+號,這樣使機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊。綜上所述, 設(shè)計的使用條件為:如果 12??且2cos(//)E???ce?如果 12??利用 與 是單調(diào)減函數(shù)的特性, 當給定K時, 用0?簡單迭代法( 一元方程求根方法) 很容易求出c 值。下面是根據(jù)區(qū)間二分法改造的計算過程:( 1) 給定初值c, 迭代精度 , 迭代步?長 ;h( 2) 計算 , ;K0()hsignK??( 3) , 計算 , 直到c?;0)??( 4) , 計算 , .5h?直到 ??0.5()hsignK??在本設(shè)計中 2.?135???245??取初值 2 c80??解得 1.9107 1.5036 ?b?1.5241a由上解得的 1.9107 1.5036 1.5241 分ba1d別將其擴大 10 倍得：圖 2.2AB= =15cm BC= =15cm 1l2lCD= =19cm AD= =10cm 343.2 其他部件篩料機構(gòu)是由平面篩和滑塊導軌組成，滑塊導軌采用 TBR25S3 滑塊導軌 ,平面篩和滑塊采用螺栓連接，導軌與機架采用螺栓連接，通過更換平面篩可以實現(xiàn)其他干果等物料的分級，最大程度的利用機械的價值。3 結(jié)論1） 本機械總體設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，成本低，適合廣大棗農(nóng)初級加工使用。分機效率在 1.5t/h 左右。2） 該機械在工作時主要依靠紅棗自生重力和慣性力來實現(xiàn)紅棗的分級，整個過程中對紅棗基本沒有傷害，且混幾率低。3） 工作時操作容易，維護方便，經(jīng)過適當調(diào)整可實現(xiàn)一機多用，能最大程度的利用機械的價值。主要參考文獻 ：[01]蔣新麗，ZKK3642 型寬篩面強迫同步直線振動篩在現(xiàn)場的應用[J]. 煤質(zhì)技術(shù).2012.01，7~8[2] 溫義德，HDZK3645 型直線振動篩的應用與改造 [J]. 煤炭加工與綜合利用, 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But in the process of sorting machinery red jujube, mixed grade rate is still serious, so design a kind of inertia type red jujube grading device. The machine USES double crank mechanism as inertial output device, but will shape the different red jujube in the specified requirements for grading sorting. The main mechanical structure by feeding device, grading device, unloader device a few parts, whole mechanism compact, simple operation, convenient maintenance, and after due after adjustment for other dried fruit classification sorting, can achieve multi-usage effect.慣性式紅棗分級裝置開題報告1、本課題來源及研究的目的和意義目前，全國紅棗種植面積約 2300 萬畝，總產(chǎn)量 350 萬噸以上，平均單產(chǎn)越140 公斤，但內(nèi)地大部分紅棗產(chǎn)區(qū)降雨量較多，病蟲害比較嚴重，紅棗之制干后質(zhì)較差，近年來感知紅棗主產(chǎn)區(qū)已慢慢向轉(zhuǎn)移。南疆地區(qū)有著優(yōu)越的光熱資源，很適合紅棗的大面積種植，而且非常有利于紅棗自然成熟和質(zhì)制干，品質(zhì)好，單產(chǎn)高，吸引了大量內(nèi)地紅棗加工企業(yè)落戶。的紅棗形成了獨特的品牌，如“和田玉棗，天山玉棗，四木王”等。的紅棗產(chǎn)業(yè)處于快熟發(fā)展中，兵團規(guī)劃到 2012 年建設(shè)高產(chǎn)高效紅棗園 200 萬畝，紅棗總產(chǎn)量80 萬噸以上，紅棗產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?。紅棗分級是紅棗干制過程中一個重要的環(huán)節(jié)，紅棗分級質(zhì)量的好壞直接影響到紅棗經(jīng)濟效益，目前主要采用人工分級，勞動強度大，成本高，而且分及質(zhì)量受人為因素影響較大，分級質(zhì)量無法確保，紅棗的自動分集技術(shù)已成為影響其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個重要因素。本設(shè)計通過研究紅棗分級工藝及分級標準，進行紅棗分級裝置喂料.分級等關(guān)鍵機構(gòu)進行設(shè)計，最終設(shè)計成慣性式紅棗分級裝置，解決人工分級中存在的問題，提升紅棗加工產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平，解放勞動力，提高紅棗經(jīng)濟效益。2、本課題所涉及的問題及國內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析目前，國外的果蔬自動分選機較為先進，自動化.標準化水平較高，很值得我們借鑒。而國內(nèi)紅棗分級裝置多而雜，我國對智能化程度較高的果品分選機的研制尚處于起步階段，對水果品質(zhì)檢測及自動分級研究時間不長，國內(nèi)目前生產(chǎn)的水果分級設(shè)備基本還限于機械分級階段，主要進行大小、重量的分級，自動分級設(shè)備基本還處于實驗室階段，依舊存在著很多問題亟待解決。目前我國的紅棗分級機主要有以下幾種：一種是按重量分級，同時可進行色澤進行選別的電腦控制的全自動代設(shè)備，此設(shè)備技術(shù)含量高，價格昂貴，國內(nèi)少數(shù)企業(yè)能做。一種是很早以前的滾筒式分級機，現(xiàn)已經(jīng)被大多數(shù)廠淘汰不用，主要原因是在分級過程中，因棗子為橢圓形，會卡入分級條形欄中，產(chǎn)量小，并影響棗子的質(zhì)量，及分級效果，造成一定的經(jīng)濟損失。第三種，就是皮帶程 V 字形，下面加 V 字形滾杠的傳輸，此種分級方式理論上應是很好的，類似于以前的菠蘿分級機，在其基礎(chǔ)上加上 V 字形皮帶，因此分級機本人未能實際接觸，不加以過多評價。第四種，是三滾杠式分級機，此種分級機，由三根滾杠，上兩下一，托住物料前進，但因滾杠的轉(zhuǎn)動，物料在里面受的壓力增大，所以會有擠壓的現(xiàn)象發(fā)生，導致成大棗子在擠壓的情況下進入小棗子的出料處，分級不均，目前一些廠已經(jīng)不再生產(chǎn)此設(shè)備。第五種，是雙滾杠，級別之間有落差的分級機，采用兩根滾杠帶動物料，前進，滾杠之間距離固定，下一級滾杠間距大于上一級，此種分級機由我公司工程師安有成設(shè)計而成，但因滾杠之間跟離不變，存在同樣的與滾筒式分級機一樣的卡棗問題，雖經(jīng)改進，仍未能完全克服，并此設(shè)備占地面積大，成本高。第六種，雙滾杠分級機，此種分級機是我公司最新完成的分級機，借助國外成功經(jīng)驗，完全克服了卡棗的問題。物料由兩根滾杠帶動前進，滾杠自身間距慢慢變大，不存在卡棗的地方，并且成本相對低，效率好，產(chǎn)量大，占地小。盡管機械式紅棗分級技術(shù)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(nóng); 另一方面我國基于機器視覺紅棗 級技術(shù)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(nèi)還有廣大市場。隨著紅棗分級技術(shù)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3、對課題所涉及的任務要求及實現(xiàn)預期目標的可行性分析成功設(shè)計出紅棗分級機應有以下幾個任務要求：1、省電耐用、方便快捷、外形美觀、操作簡便、效率高、體積小、壽命長、安全等優(yōu)點。2、結(jié)構(gòu)緊湊，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠，且維修方便。3、可將不同形狀的紅棗按形狀和質(zhì)量進行分級。4、多用途，進行適當調(diào)節(jié)后可進行其他干果的分級挑選。4、本課題需要重點研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路4.1 研究內(nèi)容本課題重點研究慣性式紅棗分級裝置的設(shè)計，實現(xiàn)紅棗慣性式分級。本裝置根據(jù)慣性原理，可將紅棗按形狀質(zhì)量及其慣性的不同進行標準化.自動化分級。并且可根據(jù)需要進行相應調(diào)整后可對其他干果進行分級，如杏干.銀杏等。4.2 解決思路解決的思路如下：（1）動力源的選擇；（2）確定傳動機構(gòu)；（3）慣性分級機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計；（4）畫出裝配圖。（5）對傳動軸、鏈輪及連桿進行受力分析。5、完成本課題的工作方案及進度計劃完成本課題的方案：在原紅棗分級機基礎(chǔ)上，對分級裝置進行設(shè)計，采用慣性分級原理，改進紅棗分級裝置，達到效率高、壽命長、造作簡單、維護方便等優(yōu)點。第 1-2 周 查閱相關(guān)文獻，撰寫開題報告。第 3-4 周 調(diào)查走訪紅棗加工企業(yè)，進行測量，比較，決定設(shè)計方案。第 5-6 周 根據(jù)工作要求，查閱相關(guān)手冊，對各部分機構(gòu)設(shè)計、計算，畫草圖。第 7-8 周 運用 AutoCAD 軟件，畫裝配圖。第 9-10 周 從工藝性能，經(jīng)濟性能，實用性能等方面對產(chǎn)品進行綜合評價，校核，修正。第 11-12 周 完成產(chǎn)品說明書，準備答辯。6、主要參考文獻[1] 馬學武,何建國. 基于機器視覺紅棗無損自動分級設(shè)備的研制[J]. 寧夏工程技術(shù), 2008,(03) .[2] 王松磊,何建國, 賀曉光, 張冬,詹志彪. 紅棗自動分級機分級執(zhí)行系統(tǒng)的研制[J]. 寧夏工程技術(shù), 2009,(03[3]賀曉光,何建國, 王松磊. 靈武長棗自動分級機輸送系統(tǒng)的研制[J]. 寧夏農(nóng)林科技, 2008,(06) .[4]張雪松. 基于線陣 CCD 的紅棗分選技術(shù)[J]. 食品與機械 , 2008,(03) .[5]袁麗,努爾夏提· 朱馬西, 楊軍,李忠新,沈衛(wèi)強. 柵條滾筒式杏干分級機的試驗研究[J]. 農(nóng)機化研究, 2006,(06) .[6]李彩云,吳曉君, 郝博揚. 基于 USS 協(xié)議下 PLC 在紅棗加工系統(tǒng)中的應用[J]. 農(nóng)機化研究, 2009,(06) .[7]李湘萍. 6ZF—0.5 型紅棗分級機的試驗研究 [J]. 山西農(nóng)機, 2000,(S1) .[8]張雪松,神會存. 基于單片機的光電式紅棗分選技術(shù)研究[J]. 中原工學院學報, 2007,(02) .塔里木大學畢業(yè)設(shè)計11 緒論1.1 本課題研究的背景、目的和意義目前，全國紅棗種植面積約 2300 萬畝，總產(chǎn)量 350 萬噸以上，平均單產(chǎn)越 140公斤，但內(nèi)地大部分紅棗產(chǎn)區(qū)降雨量較多，病蟲害比較嚴重，紅棗之制干后質(zhì)較差，近年來感知紅棗主產(chǎn)區(qū)已慢慢向轉(zhuǎn)移。南疆地區(qū)有著優(yōu)越的光熱資源，很適合紅棗的大面積種植，而且非常有利于紅棗自然成熟和質(zhì)制干，品質(zhì)好，單產(chǎn)高，吸引了大量內(nèi)地紅棗加工企業(yè)落戶。的紅棗形成了獨特的品牌，如“和田玉棗，天山玉棗，四木王”等。的紅棗產(chǎn)業(yè)處于快熟發(fā)展中，兵團規(guī)劃到 2012 年建設(shè)高產(chǎn)高效紅棗園 200 萬畝，紅棗總產(chǎn)量 80 萬噸以上，紅棗產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?。紅棗分級是紅棗干制過程中一個重要的環(huán)節(jié)，紅棗分級質(zhì)量的好壞直接影響到紅棗經(jīng)濟效益，目前主要采用人工分級，勞動強度大，成本高，而且分及質(zhì)量受人為因素影響較大，分級質(zhì)量無法確保，紅棗的自動分集技術(shù)已成為影響其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個重要因素。本設(shè)計通過研究紅棗分級工藝及分級標準，進行紅棗分級裝置喂料.分級等關(guān)鍵機構(gòu)進行設(shè)計，最終設(shè)計成慣性式紅棗分級裝置，解決人工分級中存在的問題，提升紅棗加工產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平，解放勞動力，提高紅棗經(jīng)濟效益。1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀分析目前，國外的果蔬自動分選機較為先進，自動化.標準化水平較高，很值得我們借鑒。而國內(nèi)紅棗分級裝置多而雜，我國對智能化程度較高的果品分選機的研制尚處于起步階段，對水果品質(zhì)檢測及自動分級研究時間不長，國內(nèi)目前生產(chǎn)的水果分級設(shè)備基本還限于機械分級階段，主要進行大小、重量的分級，自動分級設(shè)備基本還處于實驗室階段，依舊存在著很多問題亟待解決。目前我國的紅棗分級機主要有以下幾種：一種是按重量分級，同時可進行色澤進行選別的電腦控制的全自動代設(shè)備，此設(shè)備技術(shù)含量高，價格昂貴，國內(nèi)少數(shù)企業(yè)能做。一種是很早以前的滾筒式分級機，現(xiàn)已經(jīng)被大多數(shù)廠淘汰不用，主要原因是在分級過程中，因棗子為橢圓形，會卡入分級條形欄中，產(chǎn)量小，并影響棗子的質(zhì)量，及分級效果，造成一定的經(jīng)濟損失。第三種，就是皮帶程 V 字形，下面加 V 字形滾杠的傳輸，此種分級方式理論上應是很好的，類似于以前的菠蘿分級機，在其基礎(chǔ)上加上 V 字形皮帶，因此分級機本人未能實際接觸，不加以過多評價。第四種，是三滾杠式分級機，此種分級機，由三根滾杠，上兩下一，托住物料前進，但因滾杠的轉(zhuǎn)動，物料在里面受的壓力增大，所以會有擠壓的現(xiàn)象發(fā)生，導致成大棗子在擠壓的情況下進入小棗子的出料處，分級不均，目前一些廠已經(jīng)不再生產(chǎn)此設(shè)備。第五種，是雙滾杠，級別之間有落差的分級機，采用兩根滾杠帶動物料，前進，滾杠之間距離固定，下一級滾杠間距大于上一級，此種分級機由我公司工程師安有成設(shè)計而成，但因滾杠之間跟離不變，存在同樣的與滾筒式分級機一樣的卡棗問題，雖經(jīng)改進，仍未能完全克服，并此設(shè)備占地面積大，成本高。第六種，雙滾杠分級機，此種分級機是我公司最新完成的分級機，借助國外成功經(jīng)驗，完全克服了卡棗的問題。物料由兩根滾杠帶動前進，滾杠自身間距慢慢變大，不存在塔里木大學畢業(yè)設(shè)計2卡棗的地方，并且成本相對低，效率好，產(chǎn)量大，占地小。盡管機械式紅棗分級技術(shù)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(nóng); 另一方面我國基于機器視覺紅棗 級技術(shù)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(nèi)還有廣大市場。隨著紅棗分級技術(shù)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1.3 慣性式紅棗分級裝置性能的要求本課題重點研究慣性式紅棗分級裝置的設(shè)計，實現(xiàn)紅棗慣性式分級。本裝置根據(jù)慣性原理，可將紅棗按形狀質(zhì)量及其慣性的不同進行標準化.自動化分級。并且可根據(jù)需要進行相應調(diào)整后可對其他干果進行分級，如杏干.銀杏等。成功設(shè)計出紅棗分級機應有以下幾個任務要求：(1) 省電耐用、方便快捷、外形美觀、操作簡便、效率高、體積小、壽命長、安全等優(yōu)點。(2) 結(jié)構(gòu)緊湊，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠，且維修方便。（3）可將不同形狀的紅棗按形狀和質(zhì)量進行分級。（4）多用途，進行適當調(diào)節(jié)后可進行其他干果的分級挑選。塔里木大學畢業(yè)設(shè)計32 慣性式紅棗分級機的總體設(shè)計2.1 設(shè)計題目分析（1）給定數(shù)據(jù)生產(chǎn)率： 20kg/min驅(qū)動電機： 3KW 1500r/min灰棗分級規(guī)格： 寬 b 質(zhì)量b>26mm m>6.5gb=23-25 m=5g-6.4gb=21-23 m=4.1g-4.9gb 2/ E ,分母大于0, 分子中帶根號項的絕對值大于前一項的絕對值。所以, 根號前的符號只能取正號。即222(1)4)acFccFbE???如果c< 2/ E , 式中的分母小于0, 分子中帶根號項的絕對值小于前一項絕對值。要保證b 大于0, 就必須保證F 大于0, 即 < 。公式( 4) 根號內(nèi)的代數(shù)式必須大于或等于0。由此可解得兩組根1?2和 。第二組根不符合雙2cos(/+)//cE?1212cos(/+ )/E??柄機構(gòu)存在條件,所以應當舍去。此外, 考慮到機構(gòu)尺寸因素, 根號前面的符號推薦使用?+ 號,這樣使機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊。綜上所述, 設(shè)計的使用條件為:塔里木大學畢業(yè)設(shè)計10如果 且12??12cos(/ /)E???ce?如果 利用 與 是單調(diào)減函數(shù)的特性, 當給定 時, 用Kc 0K?簡單迭代法( 一元方程求根方法) 很容易求出c 值。下面是根據(jù)區(qū)間二分法改造的計算過程:① 給定初值c, 迭代精度 , 迭代步長 ;?h② 計算 , ;0()hsign??③ , 計算 , 直到 ;c?K0?④ , 計算 , 直到 0.5???0.5()hsignKh????曲柄及連桿的長度計算在本設(shè)計中 2.?13??24?取初值 2 c8??解得 1.9107 1.5036 1.5241ba3.2 雙曲柄機構(gòu)的確定由上解得的 1.9107 1.5036 1.5241 分別將其擴大 10 倍c??1d得：圖 3-2 雙曲柄機構(gòu)AB= =15cm BC= =15cm CD= =19cm AD= =10cm 1l2l3l4lCQ= DQ= 56l3.3 雙曲柄機構(gòu)校核在圖 2-3 中，分析了機構(gòu)的運動情況，得到了速度、加速度和位移的計算公式。A 點的加速度:塔里木大學畢業(yè)設(shè)計11當 時，0??2max(1)R???式中，已知 n=120r/minR=0.1m解得 2 2ax 0.9().()/32ms???當 時，180??min1????解得 in27/sA 點的慣性力:當曲柄轉(zhuǎn)至位置 1 時，慣性力 Pa（ 為慣性篩質(zhì)量， 為篩面上物體的質(zhì)量）12?2慣性篩質(zhì)量約為 25kg，每分鐘加工紅棗 20kg平均速度 0.9.3/6Rnvms???物料移過 1.5m 篩體所需時間 158.篩面上的物料 23.8/0kgs此時 2(1)904/9.Pmam????當曲柄轉(zhuǎn)到位置 2 時，使連桿產(chǎn)生壓縮，此時： 25(.0)76/8kgs??連桿均采用雙頭鉸鏈式，當曲柄、連桿、篩體上的移動點 A 三點在一條直線上時，連桿內(nèi)部不是受最大拉力就是受最大壓力。曲柄轉(zhuǎn) n 次近似對應變化了 n 次。所以連的破壞認為是疲勞破壞。受變動應力決定連桿截面積：對稱循環(huán)下的許用應力 ??1???n 為強度裕度,變動載荷時一般取 5.0~變動彎曲時： 1(.4)B??變動拉伸時： 1.P材料取 60 Mn 鋼， 2/Bkgm?=45~551(0.5~.)??=20~3014P 2/連桿截面積的選?。???1/S??，20kgm?213.5~4/Pkg??取 則14/P26Sm塔里木大學畢業(yè)設(shè)計12圖 3-3 連桿截面由圖可知 ，連桿截面積遠大于計算面積，符合要求，同理可校核其它連桿均符合要求。塔里木大學畢業(yè)設(shè)計134 鏈輪傳動的設(shè)計4.1 滾子鏈傳動的設(shè)計鏈輪齒數(shù)選 =27 由于采用 傳動，所以本機械中鏈輪齒數(shù)均相等。1z1:鏈條節(jié)數(shù)初定中心距 則:032ap?01PaLz?=96 節(jié)32p?計算功率 1.43.capKkW???鏈條節(jié)距 0czmP1.089K???????1.0827????采用單排鏈，故 04.1PkW?實際中心距 0325.812.apm??計算鏈速 1740.37/66znv s??符合要求作用在軸上的壓力取 則：??.2~3QF?1.QF?4.2100576CPNv?.57694.2 鏈傳動的布置、張緊和潤滑⑴鏈傳動的布置鏈傳動一般應布置在鉛垂平面內(nèi)，盡可能避免布置在水平或傾斜平面內(nèi)。如確有需要，則應考慮加脫板或張緊輪等裝置，并且設(shè)計較緊湊的中心距。⑵鏈傳動的張緊鏈傳動張緊的目的，主要是為了避免在鏈條的垂度過大時產(chǎn)生嚙合不良和鏈條的振動現(xiàn)象；同時也為了增加鏈條與嚙合包角。當兩輪軸心連線傾斜角大于 60 度時，通常設(shè)有張緊裝置。塔里木大學畢業(yè)設(shè)計14由于本設(shè)計傾斜角在 60 度的范圍內(nèi)，故不需要有張緊裝置。⑶鏈傳動的潤滑鏈傳動的潤滑十分重要，對高速、重載的鏈傳動更為重要。良好的潤滑可緩和沖擊，減輕磨損，延長鏈條使用壽命。潤滑油推薦采用牌號為 L-AN32，L-AN46，L-AN68 的全損耗系統(tǒng)用油。溫度低時取前者。對于開式重載低速傳動，可在潤滑油中加入 MoS2,WS2 等添加劑。對用潤滑油不便的場合，允許涂抹潤滑脂，但應定期清洗和涂抹。4.3 鏈輪的結(jié)構(gòu)和材料鏈輪的齒廓形狀對傳動質(zhì)量有重要的影響，正確的鏈輪齒形應保證鏈節(jié)能平穩(wěn)的進入和退出嚙合，盡量降低接觸應力，減小磨損和沖擊，還應便于加工。目前常用的一種是三圓弧一直線齒形（如圖 4-1（a）所示，由三圓弧、a⌒a、a⌒b、c⌒d 和一直線 bc 組成） ，并用相應的標準刀具加工，只需一把滾刀便可切制節(jié)距相同而齒數(shù)不同的鏈輪。在鏈輪工作圖中，端面齒形不必畫出，但要在圖上注明“齒形按 3R GB1244—1985 規(guī)定制造” 。鏈輪的軸面齒形需畫出如（圖 4-1(b)），兩側(cè)齒廓為圓弧狀，以利于鏈節(jié)進入和退出嚙合。圖 4-1（a）端面齒形 圖 4-1（b）軸面齒形鏈輪的主要尺寸：滾子外徑 md40.251?鏈輪節(jié)距 p=24.45mm軸孔直徑 dk分度圓弦齒高 mpha 0.1245.27.0.???齒側(cè)凸緣直徑 ??hzg 6.7918cot??分度圓直徑 .sin齒頂圓直徑 ??zpda 4.1250t54.???o齒根圓 f 07.1?最大齒根距離（奇數(shù)） ??mdLx 6.9cos塔里木大學畢業(yè)設(shè)計155 傳動系統(tǒng)分析計算5.1 分析傳動系統(tǒng)工作情況⑴傳動系統(tǒng)的作用作用：介于機械中原動機與工作機之間，主要將原動機的運動和動力傳給工作機，在此起減速作用，并協(xié)調(diào)二者的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。⑵傳動方案的特點特點：結(jié)構(gòu)簡單、效率高、容易制造、使用壽命長、維護方便。由于電動機、減速器與滾筒并列，導致橫向尺寸較大，機器不緊湊。但齒輪的位置不對稱，高速級齒輪布置在遠離轉(zhuǎn)矩輸入端，可使軸在轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形和軸在彎矩作用下產(chǎn)生的彎曲變形部分地抵消，以減緩沿齒寬載荷分布有均勻的現(xiàn)象。⑶電機和工作機的安裝位置電機安裝在遠離高速軸齒輪的一端,并用聯(lián)軸器連接；工作機安裝在遠離低速軸齒輪的一端，并用聯(lián)軸器連接。計算總傳動比 i,總效率 η，傳動系統(tǒng)簡圖如下圖 5-1 傳動系統(tǒng)5.2 確定電機型號根據(jù)工作條件：室內(nèi)常溫、灰塵較大、兩班制、連續(xù)單向運行，載荷較平穩(wěn)，電壓為 380V 的三相交流電源，電動機輸出功率 P=3kw，及同步轉(zhuǎn)速 n=1500r/min 等，選用 Y 系列三相異步電動機，型號為 Y100L2-4，其主要性能數(shù)據(jù)如表 5.1：塔里木大學畢業(yè)設(shè)計16表 5.1 主要性能數(shù)據(jù)電機型號 額定功率PM滿載轉(zhuǎn)速nm同步轉(zhuǎn)速ns凈重Y100L2-4 3kw 1430r/min 1500r/min 38kg⑴計算傳動裝置各級傳動比和效率1、各級傳動比：其余傳動比均為 1430 1.2ai?2、各級效率： 123.9506..8????3234?⑵計算各軸的轉(zhuǎn)速功率和轉(zhuǎn)矩如表 4.2表 5.2 主要參數(shù)功率 P（kw） 轉(zhuǎn)矩 T（N*m）軸名輸入 輸出 輸入 輸出轉(zhuǎn)數(shù) nr/min傳動比i電動機軸 3 19.03 1430 11.2Ⅰ軸 2.88 2.73 205.34 194.6 1341Ⅱ軸 2.63 2.58 187.5 183.95 134Ⅲ軸 2.48 2.38 176.8 169.7 13415.3 軸的設(shè)計⑴軸的最小直徑的確定按扭轉(zhuǎn)強度條件計算這種方法是只按軸所受的扭矩來計算軸的強度；如果還受有不大的彎矩時，則用降低需用扭轉(zhuǎn)切應力的辦法予以考慮。在作軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，通常用這種方法初步估算軸徑。對于不大重要塔里木大學畢業(yè)設(shè)計17的軸，也可作為最后計算結(jié)果。軸的扭轉(zhuǎn)強度條件為3950[].2TTPnWd?????式中： —扭轉(zhuǎn)切應力，單位為 MPa;T—軸所受的扭矩，單位為 N mm；?—軸的抗扭截面系數(shù)，單位為 mm3 —軸的轉(zhuǎn)速，單位為 r/min;n—軸傳遞的功率，單位為 Kw;P—計算截面處軸的直徑，單位為 mm；d—需用扭轉(zhuǎn)切應力，單位為 MPa;[]T?表 5.3 軸常用幾種材料的 及[]T?0A軸的材料 Q235-A、20Q275、35 45 4rC[]/tMPa?15-25 20-35 25-45 35-550149-126 135-112 126-203 112-97軸的直徑333950950.2[].2[]TTPPdnn??????式中 0/A取 ??MaT4531min02.71dm???32in0.58A?33min0.19d???⑵軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計①擬定軸上零件的裝配方案，確定軸的各段直徑和長度。1 號軸：塔里木大學畢業(yè)設(shè)計18圖 5-2 第一軸第一段的直徑 為了滿足聯(lián)軸器的軸向定位要求，第一段軸左端需制出一段鍵槽，故第148d?二段軸的直徑 ，用來配合軸承座。第三段軸 中間開鍵槽，用來固定鏈輪。第四25035d?段軸直徑 ，用來配合軸承座。第五段軸直徑 右端開鍵槽，用來固定曲柄。4 42 號和 3 號軸圖 5-3 第二、三軸第一段軸直徑 ，用來配合軸承座。第二段軸直徑 ，軸上開鍵槽用來固125dm?230dm?定鏈輪。第三段軸直徑 ，用來配合軸承座。第四段軸直徑 ，右端開鍵槽，3 4用來固定主動曲柄。4 號軸圖 5-4 第四軸第一段軸直徑 ，第二段軸直徑 ，用來配合軸承座。第三段軸直徑130dm?25dm?塔里木大學畢業(yè)設(shè)計19，右端開鍵槽，用來固定從動曲柄。320dm?②軸上零件的周向定位鏈輪、與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。由機械設(shè)計教材表 4-1,查得平鍵截面當時 ，當 時 。當 時6bhm??30d?108bhm??5dm?。當 時 。鍵槽用鍵槽銑刀加工，同時1045~49為了保證鏈輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 ；同樣，曲柄與軸67/nH的聯(lián)接，選用平鍵連接，帶輪與軸的配合為 。滾動軸承軸的周向定位是借過度配合來保證67/nH的，此處選軸的直徑尺寸公差為 。6③確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為 ，各軸肩處的圓角半徑見軸零件圖。245??⑶軸的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖。在確定軸承的支承點位置時，應從手冊中查取 B 值（參看機械設(shè)計教材圖 15-23）。對于 6211 型深溝球軸承，由手冊查得 B=21mm.因此，作為簡支梁的軸的支承跨距。5.4 軸的校核⑴鏈輪的力分析計算I 軸： 圓周力 329645873.9tLTFNd???徑向力 tr 08.24tan.2an??o?⑵支座反力分析①定跨距測得： ； ；681?L7923?L②水平反力：NFRtBH 6.17942.32???BHtD 84350.6????③垂直反力：LrV34.15832??NRFDVrB7??⑶當量彎矩①水平彎矩：塔里木大學畢業(yè)設(shè)計20mNLRMBH ????? 62.18709.23②垂直面彎距：V??.64921D5032③合成彎矩：mNVH ?????? 30.1948.62.1879221M6502；取 得：mNT?9740.?④當量彎矩：22)(IeT????mN?82.7963?30.1941⑷校核強度按扭合成應力校核軸的強度。由軸的結(jié)構(gòu)簡圖及當量彎矩圖可知截面 C 處當量彎矩最大，是軸的危險截面。進行校核時，只校核軸上承受最大當量彎矩的截面的強度，軸的強度校核公式][1????WMe其中：①因為軸的直徑為 d=55mm 的實心圓軸，故取31.0d??②因為軸的材料為 45 鋼、調(diào)質(zhì)處理查[1]P330 取軸的許用彎曲應力為：#合格 ??MPaWMe 60475.82796132 ??????⑸結(jié)論根據(jù)軸承號 6211 查表取軸承基本額定動載荷為：C=43200N；基本額定靜載荷為：Cor=29200N由軸承壽命公式得：hFnLph 952.74631.245306016013??????????????????因為實際壽命 hh88'所以 故軸承使用壽命足夠、合格。`h?結(jié)論在設(shè)計方面，本設(shè)計采用機械式分級原理，主要采用雙曲柄機構(gòu)將電機的的輸出轉(zhuǎn)化為塔里木大學畢業(yè)設(shè)計21慣性力機械造價成本較低，節(jié)省勞動力，節(jié)省了農(nóng)機戶的生產(chǎn)成本，同時產(chǎn)品經(jīng)過分處理后價值大大提高，可有效增加農(nóng)機戶的收入。而技術(shù)方面，慣性式紅棗分級裝置是根據(jù)慣性原理，將不同尺寸的紅棗進行分級，分級效率適中，適合一些小型紅棗加工企業(yè)和農(nóng)戶自我加工使用，該裝置成本較低，使用方便，操作簡單，維護修理容易。在對網(wǎng)篩進行更換后可對其他干果進行分級，用途廣泛。但分級效率較低，不適宜大仙加工企業(yè)使用，還有待改進。致 謝自2011年11月接受課題到現(xiàn)在完成畢業(yè)設(shè)計，衷心的感謝我的指導老師李宜峰安老師給予了塔里木大學畢業(yè)設(shè)計22精心的指導和熱情的幫助,在我設(shè)計初期由于對畫圖軟件的不熟悉，使我感到迷茫和恢心的時候，李宜峰老師及時的開導我，鼓勵我，幫助我。李宜峰老師能夠從忙碌的工作中抽出時間悉心教導我，督促我，使我在軟件的應用上有了很大進步。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(shè)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，謹此向李宜峰老師表示衷心的感謝和崇高的敬意！在此我還要感謝王老師，雖然肖老師有事不能帶我完成整個畢業(yè)設(shè)計，但是在我有困惑的時候，肖老師仍會百忙之中抽出時間給我講解，并給我一些寶貴的意見，這也是我可以完成設(shè)計的一個重要原因；最后感謝所有課題組的輔導老師，在你們的辛苦輔導，監(jiān)督下我們才可以完成設(shè)計，向所有的輔導老師中心的說一聲：老師，您辛苦了！大學四年學習時光已經(jīng)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(zhì)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，在未來的學習和工作中躬身踐行。最后，祝愿各位老師身體健康，工作順利，學校越辦越好，桃李滿天下！參考文獻[1] 蔣新麗,ZKK3642 型寬篩面強迫同步直線振動篩在現(xiàn)場的應用[J].煤質(zhì)技術(shù).2012.01,7~8[2] 溫義德,HDZK3645 型直線振動篩的應用與改造 [J].煤炭加工與綜合利用, 2011.02,20~24塔里木大學畢業(yè)設(shè)計23[3] 穆存遠,慣性振動篩運動主參數(shù)設(shè)計[J]. 機械設(shè)計. 2000(08),65~68[4] 王峰,篩分機的電機功率的選擇和計算[J]. 選煤技術(shù). 1991(04) ,25~27[5] 張會芳,沈惠平,楊廷力,黃秀芹, 一種新型并聯(lián)運動振動篩主機構(gòu)及其運動學分析[J]. 江蘇工業(yè)學院學報. 2007(02),20~22[6] 李玉鳳,李永志,潘東明,張學成,鮑玉新,直線振動篩運動學參數(shù)的確定[J].煤礦機械. 2008(03) ,54~56[7] 劉少剛,韓繼光,對心雙曲柄滑塊機構(gòu)急回特性研究[J].林業(yè)機械與木工設(shè)備. 2004(02) ,37~40[8] 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