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黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)
摘要
本文介紹了5XW-15的設(shè)計(jì)，工作原理及其改進(jìn)過(guò)程。文中對(duì)清選原理和種子在筒內(nèi)的受力分析進(jìn)行了深入研究，對(duì)清選質(zhì)量影響的研究。掌握設(shè)計(jì)方法后，在原有機(jī)型的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，主要改進(jìn)措施包括：同一個(gè)窩眼筒前后由2部分組成，前一部分窩眼為小窩眼用于清短雜，后半部分窩眼為大窩眼用于清長(zhǎng)雜，這樣一來(lái)一次清選就可把長(zhǎng)雜和短雜都去除。另外是在承種槽外安裝螺旋片，這樣可以攪勻窩眼筒內(nèi)待清選的種子，又可以使清選后的種子向后排出。
主要改進(jìn)措施包括窩眼孔型的設(shè)計(jì)，加裝螺旋片，窩眼筒的創(chuàng)新設(shè)計(jì)等。
關(guān)鍵詞：窩眼筒，承種槽，螺旋輸送器
Abstract
This article introduced the 5XW-15 design, the principle of work and the improvement process.In the article to chose the principle and seed's has conducted the thorough research in tube stress analysis clear, to chose the quality influence clear the research.After the grasping design method, carries on the innovation design in the original type foundation, mainly improves the measure to include: Around the identical nest eye tube is composed by 2 parts, the preceding part of nest eye uses in clear for the alveolus eye short mixed, the second half of nest eye uses in clear for the big nest eye long mixed, as the matter stands unvoiced aspirated consonants elect to be possible long mixed and short mixed all remove.Moreover is in is a tenant farmer outside the trough to install the spiral piece, like this may mix evenly the seed which in the nest eye tube treats elects clear, also may cause to choose after the seed backward to discharge clear.
Main improvement measure including nest eye socket design, addition spiral piece, nest eye tube innovation design and so on.
Key word: The nest eye tube, is a tenant farmer the trough, spiral conveyor
目 錄
摘要 I
1前言 - 1 -
2 設(shè)計(jì)方案 - 7 -
2.1 可行性分析 - 9 -
2.2 給料方法的設(shè)計(jì) - 9 -
2.3 工藝流程 - 9 -
3 工作原理 - 10 -
4 主要參數(shù)的設(shè)計(jì) - 12 -
4.1 初定窩眼筒的直徑，長(zhǎng)度，和轉(zhuǎn)速 - 12 -
4.2 窩眼筒長(zhǎng)度 - 12 -
4.3窩眼筒的轉(zhuǎn)速 - 12 -
4.4功率的確定....................................................- 13 -
5 窩眼孔型的設(shè)計(jì) - 14 -
5.1 窩眼直徑的選擇 - 14 -
6 動(dòng)力學(xué)角度和運(yùn)動(dòng)原理分析 - 16 -
6.1 圖所示為谷粒從窩眼中滾落或滑落的受力狀態(tài) - 17 -
6.2 轉(zhuǎn)角分析 - 18 -
6.3 承種槽角度 - 19 -
6.4 分級(jí)時(shí)間 - 20 -
7 傳動(dòng)形式與驅(qū)動(dòng)裝置..................................................- 21 -
8 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) - 22 -
9 軸的設(shè)計(jì) - 24 -
9.1 軸的強(qiáng)度驗(yàn)算 - 25 -
9.2 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度的計(jì)算 - 27 -
10 螺旋輸送器的設(shè)計(jì) - 30 -
10.1 生產(chǎn)率（推運(yùn)量）Q - 31 -
10.2 螺旋輸送器需用功率N - 31 -
11 總結(jié) - 32 -
參考文獻(xiàn) - 33 -
致謝 - 34 -
- 27 -
1前言
谷物清選機(jī)的產(chǎn)品種類很多。按清選原理分為常規(guī)清選法和電分離法。
常規(guī)清選法使利用種子的幾何尺寸，空氣動(dòng)力學(xué)特性及比重等物理機(jī)械特性進(jìn)行清選，主要有風(fēng)選，篩選，風(fēng)篩選，風(fēng)篩窩眼選，比重選，螺旋分離器等10余種幾十個(gè)產(chǎn)品?，F(xiàn)在應(yīng)用廣泛的清選機(jī)有風(fēng)篩式清選機(jī)，比重式清選機(jī)，窩眼筒式清選機(jī)，復(fù)式清選機(jī)4大類
電分離法是按生物特性（種子發(fā)芽率，活力等）進(jìn)行清選。
按清選對(duì)象分為稻谷，大豆（5XDF-1型），玉米，小麥，花生，油菜（5XY-1.5型），蔬菜種子，谷物種子，林木種子，牧草種子，油料種子等專用清選機(jī)以及多功能清選機(jī)（5XD-2型）。
風(fēng)篩式清選機(jī)主要利用種子與夾雜物的幾何尺寸和懸浮速度差異進(jìn)行篩選和風(fēng)選。篩選是根據(jù)種子幾何尺寸的差異，配制適當(dāng)?shù)暮Y片，在篩片往復(fù)運(yùn)動(dòng)下達(dá)到分離的目的。篩選同時(shí)利用懸浮速度的差異去除輕雜。風(fēng)篩式清選機(jī)主要用于小麥，大豆，玉米等種子的初選和基本清選。代表機(jī)型有5X-40(30/4.0), 5XP-3, 5X-3.0(1.0/5.0/7.0/30/50), UB系列種子清選機(jī)。
重力分離法(比重法)機(jī)械重力分離法是按比重進(jìn)行分離，有吹氣式和吸氣式
兩種，一般均采用吹氣式。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、定向吹風(fēng)、促進(jìn)籽粒分離的效果。
主要利用物料中各成分的比重不同進(jìn)行分離。當(dāng)具有一定壓力的空氣流過(guò)種子時(shí)，種子因與空氣質(zhì)量不同而進(jìn)行升降分層，篩面的振動(dòng)推動(dòng)與篩面接觸的較重種子從進(jìn)料端至排料端向高處走，而較輕的種子向底處走，從而達(dá)到分離目的。比重式清選機(jī)主要用于清選種子中外形尺寸與其相同而比重不同的各類輕雜和重雜。如蟲害的種子，發(fā)霉，空心，無(wú)胚的種子，以及碎磚，土，石塊，沙粒等。比重式清選機(jī)既可單機(jī)使用，也可為種子加工廠及種子處理中心配套。
比重式清選機(jī)又分正壓式（如5XZ-3.0）和負(fù)壓式（如5XZ1.0）兩大類。代表機(jī)型有TFQX66, TQSX70(100/150/200), 5XZ-0.5(1.0/1.6/2.5), 5XZ-3.0(5.0), 5XD-1.0(2.5)型，重力分選機(jī)微型系列422-SS, 5XZC系列種子加工車和5XZC-10系列種子加工車。
風(fēng)篩比重組合清選機(jī)，利用物料顆粒在氣流中的臨界速度、顆粒形狀、尺寸(厚度和寬度)、比重、表面狀態(tài)等物理特性分選.用于糧食清理與分級(jí)、清除大中小輕雜質(zhì)及灰塵。
目前，在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家已形成多種系列化的種子清選機(jī)，其有清選凈度高、分級(jí)效果好、工藝精良、性能穩(wěn)定、可靠性強(qiáng)、噪音相對(duì)較低的特點(diǎn)，除傳統(tǒng)的機(jī)械調(diào)節(jié)外，現(xiàn)已開發(fā)出液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)操作更加靈敏。比較著名的比重式清選機(jī)生產(chǎn)廠家有奧地利的HEI平共處D公司、丹麥的WESTRUP公司、德國(guó)的PETKUS公司、美國(guó)OLIVER公司、LMC公司和CRIPPEN公司。20世紀(jì)70年代以來(lái)，種子加工業(yè)的興起使風(fēng)篩式清選機(jī)在一些發(fā)達(dá)國(guó)家有了較快的發(fā)展。其中，西歐、北美的一些國(guó)家，如丹麥、瑞典、奧地利、瑞士、意大利、德國(guó)、美國(guó)等，在生產(chǎn)和使用方面均居領(lǐng)先地位。目前，制造風(fēng)篩式清選機(jī)的廠家很多，其中以美國(guó)的布朗特(BLOUNT)公司、德國(guó)的勒貝爾(ROBOR)公司、丹麥的達(dá)馬斯(DAMAS)公司、意大利的巴拉里尼(BALLARINI)公司歷史較為悠久，它們生產(chǎn)風(fēng)篩式清選機(jī)已有100多年，其產(chǎn)品經(jīng)久耐用、性能可靠。這些公司的產(chǎn)品除滿足國(guó)內(nèi)需要外，還遠(yuǎn)銷世界各地。它們?cè)诩夹g(shù)上各有發(fā)展，產(chǎn)品也各有特點(diǎn)。
國(guó)內(nèi)對(duì)糧食清選機(jī)械的研究、生產(chǎn)起步較晚。20 世紀(jì)50 年代引進(jìn)首批樣機(jī)，最早的產(chǎn)品是手動(dòng)風(fēng)車、溜篩,生產(chǎn)率低、清選效果不佳；60 年代的產(chǎn)品是電動(dòng)揚(yáng)場(chǎng)機(jī)，雖提高了生產(chǎn)效率，但清選效果仍不理想；70 年代開始了對(duì)糧食振動(dòng)分選機(jī)、滾筒篩選機(jī)的研制；80 年代，進(jìn)入了新的發(fā)展階段，在引進(jìn)消化國(guó)外清選機(jī)械先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，研制出了具有一定先進(jìn)水平的糧食清選加工機(jī)械；進(jìn)入90 年代，新技術(shù)、新產(chǎn)品、新工藝不斷涌現(xiàn)，為糧食清選加工業(yè)的發(fā)展提供了技術(shù)保證。經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，基本形成了具有我國(guó)特色、適應(yīng)我國(guó)廣大用戶需要、品種規(guī)格較齊全、自行研究和生產(chǎn)的加工體系。比較好的產(chǎn)品有石家莊市綠炬種子機(jī)械廠生產(chǎn)的5XJC-3A 種子清選機(jī)、無(wú)錫市天地自動(dòng)化設(shè)備廠生產(chǎn)的5X-3 風(fēng)篩式種子清選機(jī)、青島亞諾機(jī)械工程有限公司生產(chǎn)的5XD-3.0 風(fēng)篩式清選機(jī)、佳木斯聯(lián)豐農(nóng)業(yè)機(jī)械有限公司生產(chǎn)的5XF-15 復(fù)式清選機(jī)、石家莊三立谷物精選機(jī)械有限公司生產(chǎn)的5XZC-3A 種子清選機(jī)、石家莊市科星清選機(jī)械有限公司生產(chǎn)的5XZC-5 種子清機(jī)選、河北省種業(yè)集團(tuán)種子機(jī)械有限公司生產(chǎn)的5XZ-3 種子清選機(jī)。
近幾年，農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整和加入WTO都對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化產(chǎn)生了較大的影響，我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的升級(jí)換代和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整勢(shì)在必行，農(nóng)業(yè)機(jī)械化進(jìn)入了一個(gè)調(diào)整發(fā)展的新時(shí)期?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)和人類生活越來(lái)越注重種子和糧食的加工品質(zhì)。收獲后的種子或糧食中有許多不需要的參雜物，如雜草種子，秸稈，石子，其他作物籽粒以及未成熟的，破碎的，退化的，病害損傷的，機(jī)械損傷的種子或糧食。種子或糧食經(jīng)過(guò)清選機(jī)的加工處理，去除掉不需要的參雜物，并對(duì)種子進(jìn)行分級(jí)，不但可以使種子或糧食籽粒均勻飽滿，且容重，千粒質(zhì)量，凈度，種子發(fā)芽率等有較大提高，從而提高種子和糧食質(zhì)量，節(jié)約種子，而且有利于種子的貯藏，運(yùn)輸及機(jī)械化作業(yè)，增強(qiáng)種子在市場(chǎng)上的銷售競(jìng)爭(zhēng)力。因此，清選機(jī)產(chǎn)品對(duì)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和農(nóng)民收入的增加有著十分重要的作用。
從歷年的國(guó)家監(jiān)督抽查結(jié)果來(lái)看，大部分產(chǎn)品主要性能指標(biāo)均能達(dá)到企業(yè)明示執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的要求，基本能滿足用戶需求。抽查中也反映出清選機(jī)產(chǎn)品目前存在的差距：首先，產(chǎn)品對(duì)物料的清選加工范圍不大，大部分產(chǎn)品只適用于幾種主要作物，如水稻、小麥、玉米、大豆等清選加工，對(duì)花卉、煙草、牧草種子、葵花種子等的清選效果不十分理想。其次，產(chǎn)品質(zhì)量與國(guó)外產(chǎn)品相比，在原材料質(zhì)量、加工工藝、企業(yè)加工能力、加工成套設(shè)備的配套性、新技術(shù)開發(fā)應(yīng)用方面都存在一定差距。此外，企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步緩慢，產(chǎn)品與當(dāng)前用戶的多種需求(加工物料多樣化、精細(xì)化)不相適應(yīng)。總的來(lái)說(shuō)，我國(guó)現(xiàn)有的清選機(jī)普遍存在的問(wèn)題：一是功能單一、適應(yīng)性差；二是技術(shù)性能不穩(wěn)定；三是產(chǎn)品零部件制造水平低、工藝設(shè)備落后，產(chǎn)品可靠性差；四是產(chǎn)品的安全性差，產(chǎn)品外觀質(zhì)量較差。因此，清選機(jī)不能很好地滿足我國(guó)現(xiàn)階段的實(shí)際需求。
國(guó)外發(fā)展趨勢(shì) 從世界范圍內(nèi)看，隨著生物技術(shù)、生產(chǎn)技術(shù)的提高，各種谷物的產(chǎn)量正不斷增加。國(guó)外的清選機(jī)正依照本國(guó)的特點(diǎn)，向著大型化、機(jī)電一體化、智能化、更可靠、更安全的方向發(fā)展。一些發(fā)達(dá)國(guó)家不斷將高、精、尖技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機(jī)械上來(lái)，農(nóng)業(yè)機(jī)械正向智能化方向發(fā)展。在設(shè)備的操作方便性方面，國(guó)外重力式清選機(jī)都設(shè)置了儀表，能直接顯示調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)，不停機(jī)集中控制，使其操作方便、靈敏，智能化加強(qiáng)。
我國(guó)發(fā)展趨勢(shì) 我國(guó)的谷物清選機(jī)為了彌補(bǔ)自身不足，主要在基本結(jié)構(gòu)裝置上做了改進(jìn)，使其向安全、利用率高、改善工作環(huán)境、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高工作效率、操作方便及智能化等方向發(fā)展。如對(duì)主要清選部件清選篩篩片、清篩機(jī)構(gòu)、減振系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。當(dāng)前的清選機(jī)有些采用雙振動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可改用兩臺(tái)型號(hào)規(guī)格完全相同的振動(dòng)電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)。采用正壓多聯(lián)風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)降低了噪音，風(fēng)選效果好。采用封閉篩箱或全封閉鋼架結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)安全防護(hù)性。到目前為止，清選機(jī)大都采用手動(dòng)控制，應(yīng)逐步向自動(dòng)控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)化。
我國(guó)正處于社會(huì)主義初級(jí)階段，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力相對(duì)落后，有效需求不足，農(nóng)民普遍收入較低。農(nóng)村分散經(jīng)營(yíng)的生產(chǎn)體制(尤其南方丘陵地區(qū)的生產(chǎn)特點(diǎn))決定了在今后一段時(shí)期內(nèi)，仍然要以中小型清選機(jī)為主要的研究和推廣對(duì)象。由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不平衡性，東部、中部和西部地區(qū)對(duì)產(chǎn)品、技術(shù)的需求存在遞進(jìn)的趨勢(shì)，在市場(chǎng)開發(fā)上有滯后的特點(diǎn)這決定了經(jīng)濟(jì)實(shí)用、多功能、回收率高的中小型農(nóng)，機(jī)具有較好的發(fā)展勢(shì)頭。在東北、華北、西北的商品糧基地地區(qū)，糧食清選機(jī)生產(chǎn)企業(yè)較多，根據(jù)北方的區(qū)域特點(diǎn)，大部分研制推廣大中型清選機(jī)。不論是北方還是南方，為了提高勞動(dòng)力的轉(zhuǎn)移速度和農(nóng)民的生活水平，中小型清選機(jī)的研制與推廣結(jié)合經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，應(yīng)逐步得到完善和提高。
窩眼筒清選機(jī)主要利用種子在窩眼筒做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，種子、雜質(zhì)長(zhǎng)度尺寸和運(yùn)動(dòng)途徑不同來(lái)達(dá)到分離長(zhǎng)雜、短雜的目的。喂入筒內(nèi)的種子進(jìn)入窩眼筒底部時(shí)，要清除的草籽、碎種子等短雜陷入窩眼內(nèi)并隨旋轉(zhuǎn)的筒上升被排出。而未入窩眼的種子則沿筒內(nèi)壁呈螺旋線軌跡向后滑移從另一端流出，要清除的長(zhǎng)雜沿窩眼筒軸方向移動(dòng)從另一端排出。在種子加工流程中，窩眼筒清選機(jī)既可作為分離長(zhǎng)短雜的精選主機(jī)，又可作精選中的種子分級(jí)機(jī)使用。代表機(jī)型有5XWS-1.5和5XW-3.0(2.5)。
窩眼筒清選機(jī)的工作部件為在金屬板上制成窩眼再圈園成型的窩眼筒物料進(jìn)入窩眼后，如其長(zhǎng)度小于窩眼直徑，將陷入窩眼內(nèi)并隨筒旋轉(zhuǎn)上升到一定高度，因重力而墜落進(jìn)入集料槽，再由螺旋輸送器或其他裝置排出。未進(jìn)入窩眼的物料，則沿筒內(nèi)壁呈螺旋線軌跡向后滑移而排出窩眼筒。
復(fù)式清選機(jī)主要是利用種子的外形尺寸和空氣動(dòng)力學(xué)特征進(jìn)行精選。首先，通過(guò)改變吸風(fēng)道截面積的大小，得到不同的氣流速度分離輕重雜質(zhì)；然后，利用種子和混雜物幾何尺寸的差別，通過(guò)一定規(guī)格的篩孔來(lái)分離雜質(zhì)和瘦弱籽粒；最后，通過(guò)窩眼筒按種子的長(zhǎng)度不同分離長(zhǎng)雜、短雜，達(dá)到分離的目的。代表機(jī)型有5XF-1.5（/0.5/0.7/1.3A）5XF-5.0(3.0)、5X-2.0、5XQ-3.0、5XFZ-5（4/15）和TSQZ100。
窩眼清選與篩選（主要指平面篩篩選）相比，生產(chǎn)效率低，分選精度有一定局限性，但目前窩眼分選仍是按種子長(zhǎng)度進(jìn)行分選的唯一有效辦法。
窩眼筒有整體式與組合式。整體式更換時(shí)拆裝較麻煩，目前多采用組合式，有二，三，四片拼成圓筒，用螺栓固定在滾筒體的幅盤上，拆裝都較方便。
由于滾筒轉(zhuǎn)速較低，一般均采用帶減速器的電動(dòng)機(jī)，而且多數(shù)可以變速，以適應(yīng)清選不同物料。
集料槽沿滾筒全長(zhǎng)至于其中央位置，以便接受從窩眼中墜落的物料。集料槽接料邊在筒內(nèi)的高低位置對(duì)分選有很大影響，通常用蝸輪蝸桿裝置予以調(diào)節(jié)，也有用手柄直接轉(zhuǎn)動(dòng)槽體。集料槽應(yīng)可以完全翻轉(zhuǎn)，使更換清選物料時(shí)清理方便。收集在集料槽中的短物料多數(shù)采用螺旋輸送器向末端排除，個(gè)別采用振動(dòng)輸送。
窩眼筒內(nèi)長(zhǎng)物料的輸送大多系列用滾筒傾斜及進(jìn)料的推力而自行滑移到末端排除，清選小麥時(shí)傾角以1.5°——2.5°為宜。如果滾筒平置，應(yīng)采用螺旋輸送器。
主要工作參數(shù)
轉(zhuǎn)速 窩眼筒轉(zhuǎn)速的確定與上訴圓筒篩清選機(jī)基本相同。
傾角 窩眼筒內(nèi)未設(shè)置長(zhǎng)物料輸送器裝置時(shí)，滾筒應(yīng)由進(jìn)料端到排料端向下傾料。
負(fù)荷能力 窩眼筒單位面積（筒壁表面）負(fù)荷能力q=400-800kg/m2,滾筒大直徑取大值，直徑小取小值。清選小麥時(shí)，按清除短物料算，如果清除長(zhǎng)物料時(shí)，負(fù)載能力降低約30%。
窩眼筒直徑一般為300-800（mm），筒長(zhǎng)L與直徑D之比為2到5。
窩眼筒清選機(jī)的功耗可按機(jī)具小時(shí)生產(chǎn)率估算，一般每小時(shí)清選1噸小麥需要功率為0.2-0.35（KW）。
為了提高窩眼筒的分選效率與質(zhì)量，可以在滾筒內(nèi)增加一些附屬裝置，例如在筒內(nèi)底部設(shè)拔料錕，可使物料在筒內(nèi)分布比較均勻，提高物料接觸窩眼的幾率。在滾筒末端出口處設(shè)擋板，在集料槽接料邊外側(cè)加拔料桿，在集料槽下部裝螺旋片等。后者起拔勻并推送筒內(nèi)物料的作用。
窩眼孔型與尺寸是分選質(zhì)量的主要關(guān)鍵，因此在設(shè)計(jì)窩眼形狀時(shí)，應(yīng)使之能穩(wěn)定并準(zhǔn)確地承托與容納需要分離的物料，并應(yīng)使物料可以順利墜落，不致堵塞，同時(shí)還應(yīng)考慮便于加工成型。窩眼孔并不屬于規(guī)則的幾何體，大致有近似半球形和球臺(tái)形（非對(duì)稱）是目前采用最多的，它的適應(yīng)性較強(qiáng)，特別適用于分離略呈圓形的子粒，近似半球形適用于挑選破碎的，小的子粒，如破碎的米粒，麥粒等。錐臺(tái)形（對(duì)稱）適用于分選玉米等大子粒。旋沖型因外緣圓角r很小，承托物料的性能好，主要用于分離稻，麥等物料。這幾種孔型均在沖壓成型后有的還進(jìn)行表面處理以提高耐蝕性能。
組合設(shè)計(jì) 清長(zhǎng)雜于清短雜組合，可以在同一滾筒上配置兩種窩眼尺寸，雙作用滾筒。前一段窩眼尺寸較大，用以除長(zhǎng)雜，后一段窩眼尺寸較小，用以除短雜。
圖1.1水平組合簡(jiǎn)圖
目前大量采用的清長(zhǎng)雜與清短雜相組合的窩眼筒是平行裝置幾個(gè)滾筒串聯(lián)作業(yè)。物料先由第一個(gè)滾筒清長(zhǎng)雜，然后由第二個(gè)滾筒清短雜。因清長(zhǎng)雜的生產(chǎn)率低于清短雜的生產(chǎn)率，要注意能力匹配。
圖1.2平行組合簡(jiǎn)圖
主要清選與輔助清選組合 在主要窩眼筒的下方配置較小的窩眼筒。對(duì)長(zhǎng)雜或短雜進(jìn)行分選，以便回收其中較好的子粒。必要時(shí)也可以對(duì)物料的主流再次分選。并聯(lián)與串，并聯(lián)組合，為提高產(chǎn)量，可將若干個(gè)滾筒并聯(lián)。為了同時(shí)清除長(zhǎng)，短雜或進(jìn)行回選，通常構(gòu)成串，并聯(lián)的組合式。窩眼筒與圓筒篩組合將圓筒篩包在窩眼筒外順序進(jìn)行兩種尺寸分選，機(jī)具結(jié)構(gòu)緊湊。將窩眼筒與圓筒平行裝置構(gòu)成機(jī)組是另一種組合方式串，并聯(lián)組合。
圖1.3分級(jí)清選簡(jiǎn)圖
圖1.4幾種常見組合簡(jiǎn)圖
2 設(shè)計(jì)方案
該機(jī)多采用自行設(shè)計(jì)部件制造，轉(zhuǎn)動(dòng)部位為滾筒和軸，由滾動(dòng)軸承支撐，結(jié)構(gòu)湊，工作性能穩(wěn)定，可靠等特點(diǎn)。該機(jī)主要由吸塵口，前后幅盤，窩眼筒，物料螺旋輸器，集料槽，進(jìn)料管，傳動(dòng)裝置，機(jī)架，蝸輪蝸桿集料槽的調(diào)節(jié)裝置，和排料裝置等部分組成。接種槽沿窩眼滾筒全長(zhǎng)置于其中央位置,用于接收從窩眼中墜落的物料,接種槽接料邊在筒內(nèi)的高低位置對(duì)分選質(zhì)量有很大的影響。本機(jī)采用蝸輪蝸桿裝置來(lái)調(diào)節(jié)其在筒內(nèi)的高低位置。而且,接種槽可以360°翻轉(zhuǎn),便于更換產(chǎn)品時(shí)清空物料。采用螺旋輸送器將接種槽中收集的物料向出口排出。滾筒有整體式和組合式,整體式更換時(shí)拆裝較麻煩,目前多采用組合式。本機(jī)的滾筒由可更換的二個(gè)滾筒窩眼篩片組成,用螺栓固定在滾筒體端面接盤輪轂上,可根據(jù)加工不同種子的需要更換滾筒。為了提高生產(chǎn)率,該機(jī)采用了上下滾筒串聯(lián)，尺寸為直徑φ800mm×長(zhǎng)2700mm,
前后滾筒的窩眼尺寸不相同一次可清除物料中的長(zhǎng)雜或短雜。上下滾筒由各自電機(jī)驅(qū)動(dòng),且轉(zhuǎn)速可無(wú)級(jí)調(diào)速,便于適應(yīng)清選不同的物料。
圖2.1結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
（1）吸塵口（進(jìn)料斗）：安裝在進(jìn)料口上，主要把一些小的雜物吸出，保證筒內(nèi)清潔。
（2）后幅盤：起固定吸塵口和窩眼筒的作用，同時(shí)軸承也安裝在上面。
（3）窩眼筒：是清選機(jī)的主要工作部件，通過(guò)旋轉(zhuǎn)可以把種子分為長(zhǎng)粒和短粒。
（4）螺旋輸送器：把清選后的種子橫向排出避免堵塞。
（5）集料槽：置于窩眼筒內(nèi)，使短粒落入其內(nèi)部。
（6）后幅盤：起固定吸塵口和窩眼筒的作用，同時(shí)軸承也安裝在上面。
（7）進(jìn)料管：使種子緩慢進(jìn)入窩眼筒內(nèi)。
（8）傳動(dòng)裝置：帶動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)比，使窩眼筒的速度改變，提高清選效率。
（9）機(jī)架：支撐整個(gè)機(jī)器，中間或底部裝有電機(jī)，材料為灰鑄鐵。
（10）蝸輪蝸桿裝置調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)承種槽的高度，來(lái)提高清選效率。
（11）排種裝置：分處長(zhǎng)粒和短粒，使窩眼筒不至堵塞。
2.1 可行性分析
窩眼筒水平方向上由2部分組成，前半部分為小窩眼，主要用來(lái)清除短雜，窩眼筒清選機(jī)有一定的傾角，長(zhǎng)雜因?yàn)橛袃A角的作用而進(jìn)入窩眼筒后半部分，后半部分窩眼為大窩眼，以便清除長(zhǎng)雜，而承種槽也有2個(gè)出料口，來(lái)分出長(zhǎng)雜與短雜，以便進(jìn)行回選，清選小麥時(shí)我們利用種子的長(zhǎng)短來(lái)進(jìn)行分離，窩眼筒旋轉(zhuǎn)時(shí)與水平面成一定角度，使筒內(nèi)長(zhǎng)雜向偏低的一面慢慢移動(dòng)，使長(zhǎng)雜落入排料口，出口處設(shè)由一厘米左右的擋板，避免種子被排出，造成浪費(fèi)。
機(jī)架在制造時(shí)窩眼筒的支架就已經(jīng)給處出傾斜角度。（定型角）當(dāng)機(jī)架不能滿足物料的運(yùn)動(dòng)特性時(shí)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)支架與地面的接觸面使整機(jī)滿足傾斜角度的要求。
2.2 給料方法的設(shè)計(jì)
給料方法直接影響著分選質(zhì)量和清選機(jī)的性能。應(yīng)滿足以下要求：給料的速度能控制，給料時(shí)不使物料產(chǎn)生破碎，給料均勻，不積堆或間短，在保證質(zhì)量前提下降低成本。采用電磁振動(dòng)給料方法，每個(gè)進(jìn)料口用一個(gè)振動(dòng)給料器，由片機(jī)控制給料器的振動(dòng)頻率和振幅。采用此方法能同時(shí)滿足上述要求，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便的特點(diǎn)，既可同時(shí)給料，又可單獨(dú)給料。
2.3 工藝流程
圖2.2 流程簡(jiǎn)圖
3 工作原理
窩眼筒清選機(jī)的工作部件為在金屬板上制成窩眼在圈圓成型的窩眼筒，物料進(jìn)入窩眼內(nèi)后，如其長(zhǎng)度小于窩眼直徑，將陷入窩眼內(nèi)并隨筒旋轉(zhuǎn)上升到一定高度，因重力而墜落進(jìn)入集料槽，再由螺旋輸送器（或其它裝置排出）未進(jìn)入窩眼的物料，則沿筒內(nèi)壁呈螺旋線軌跡向后滑移而排出窩眼筒。工作時(shí)，將谷粒混合裝入筒內(nèi)使筒回轉(zhuǎn)，長(zhǎng)度小于圓窩口徑的谷粒即進(jìn)入窩內(nèi)并隨窩上升，到相當(dāng)高度后落入承種槽內(nèi)為推運(yùn)器運(yùn)走。長(zhǎng)度大于圓窩口徑的谷?；螂s物，不能全長(zhǎng)都進(jìn)入圓筒，或完全橫在窩外，當(dāng)窩上轉(zhuǎn)較高時(shí)即滑下，再重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)并沿窩眼筒軸線方向逐步移動(dòng)，最后由筒的低端流出。承種槽邊緣可以調(diào)整，以便于長(zhǎng)短谷粒完全分離。槽緣位置越高，長(zhǎng)谷粒進(jìn)入承種槽的可能性越小。窩眼直徑大小應(yīng)按所要分離的混合物長(zhǎng)短尺寸確定，即應(yīng)小于長(zhǎng)谷粒，稍大短谷粒。提高分離能力的關(guān)鍵，在于增加谷粒接觸圓的機(jī)會(huì)。因此，谷粒在筒內(nèi)必須與筒壁有相對(duì)移動(dòng)，并設(shè)法增大其活動(dòng)范圍。
清長(zhǎng)粒 清短粒
圖3.1清選原理圖
窩眼請(qǐng)選與篩選（平面篩選）相比，生產(chǎn)效率略低，分精確也有一定局限性，但目前窩眼分選仍是按種子長(zhǎng)度進(jìn)行分選的唯一有效辦法。
為了提高窩眼筒的分選效率與質(zhì)量，可以在滾筒內(nèi)增加一些附屬裝置，例如在筒內(nèi)底部設(shè)拔料錕，可使物料在筒內(nèi)分布比較均勻，提高物料接觸窩眼的幾率。在滾筒末端出口處設(shè)擋板，在集料槽接料邊外側(cè)加拔料桿，在集料槽下部裝螺旋片等。后者起拔勻并推送筒內(nèi)物料的作用。
撥料輥 螺旋片
圖3.2改進(jìn)后的簡(jiǎn)圖
4 主要參數(shù)的設(shè)計(jì)
4.1 初定窩眼筒的直徑，長(zhǎng)度，和轉(zhuǎn)速
直徑采取標(biāo)準(zhǔn)的筒徑（采用二片拼成）
表4-1選取直徑
直徑(mm)
生產(chǎn)率(kg/h)
長(zhǎng)度(mm)
800
3500-5000
2000-2940
4.2 窩眼筒長(zhǎng)度
由L=F/ D決定F為窩眼筒的面積
F=Q/q
式中， D——窩眼筒直徑（mm）
Q——設(shè)計(jì)生產(chǎn)率（kg/h）
q——單位面積的負(fù)荷，
表4-2選取q值
作物
Q值（kg/mh）
小麥
650——850
q取750
F=5000／750 ≈6.667m
再由L=F/∏D =6.667/3.14×0.8=2654mm
取L=2700mm（采用二片拼成）
驗(yàn)算L/D=2700/800=3.375在2到5之內(nèi)符合要求。
4.3窩眼筒的轉(zhuǎn)速
主要取決于K（K= /g）值.窩眼筒的生產(chǎn)率和清選質(zhì)量與K有較明顯的關(guān)系。試驗(yàn)研究表明，用窩眼筒清選小麥和草籽時(shí)，在相同的單位面積負(fù)荷條件下，不同直徑的窩眼筒清選質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)參數(shù)的關(guān)系如圖所示。若轉(zhuǎn)速過(guò)高,種子在離心力的作用下,將緊壓在窩眼內(nèi)壁上,同時(shí)籽粒間碰撞、彈跳加劇,使分選質(zhì)量下降。因此當(dāng)種子隨滾筒轉(zhuǎn)到頂上極限位置上時(shí),重力應(yīng)大于其離心力。即mR
μ，因而α1"<α2'（α2'為短谷粒的滾落轉(zhuǎn)角）。即短谷粒通常在轉(zhuǎn)角α"處由窩眼滑落。由于α">α1'，因此使承種槽傾角α滿足α2">α>α1'的關(guān)系，就能將長(zhǎng)短谷粒分離。但是，穩(wěn)定系數(shù)δ的大小不僅與谷粒的長(zhǎng)度有關(guān)，還與谷粒在窩眼中所處的位置有關(guān)。長(zhǎng)谷粒也可能進(jìn)入窩眼，并處于重心較低的穩(wěn)定狀態(tài)(如圖b)，當(dāng)δ>μ（α1'>α"）時(shí)，長(zhǎng)谷粒將被窩眼內(nèi)處于重心較高的位置滑落至承種槽，造成長(zhǎng)谷粒的獲選率下降，同樣，短谷粒也有可能在窩眼內(nèi)處于重心較高不穩(wěn)定狀態(tài)（如圖c）δ<μ（α2'<α）時(shí)，短谷粒將過(guò)早從窩眼中滾落至筒底而不能進(jìn)入承種槽，以致長(zhǎng)種子中混入了短種子，加大了混雜率。通過(guò)上述工作過(guò)程的分析，可初步了解窩眼筒不能準(zhǔn)確按長(zhǎng)度分選的主要原因。欲使窩眼筒的獲選率高和混雜率低，必須增加短種子進(jìn)入承種槽的概率P并減少長(zhǎng)種子進(jìn)入承種槽的概率S。
6.3 承種槽角度
承種槽角度α，承種槽角度直接影響到窩眼中長(zhǎng)，短物料進(jìn)入承種槽的概率，為了加大短物料的入槽概率P2和減小長(zhǎng)物料的入槽概率S2，必須選擇適宜的α值，以盡可能滿足下列要求α2">α>α1'（α1'長(zhǎng)物料滾落時(shí)的窩眼轉(zhuǎn)角，α2"短物料滑落時(shí)的窩眼轉(zhuǎn)角）。對(duì)于不同的物料群體，其α'，α"值是不相同的。因此承種槽角度α必須能進(jìn)行調(diào)節(jié)。
6.4 分級(jí)時(shí)間
分級(jí)時(shí)間與短物料進(jìn)入窩眼的概率有密切關(guān)系，分級(jí)時(shí)間越長(zhǎng)，短物料進(jìn)入窩眼的機(jī)會(huì)越多，長(zhǎng)物料的混雜率也就越低。增加窩眼筒長(zhǎng)度，可以增加分級(jí)時(shí)間。
7 傳動(dòng)形式與驅(qū)動(dòng)裝置
電機(jī)類型的選擇
由機(jī)《械設(shè)計(jì)手冊(cè)》5選取YCT系列調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)，此電動(dòng)機(jī)可無(wú)級(jí)調(diào)速，由于清選時(shí)速度對(duì)清選效率的影響很大，存在一個(gè)最優(yōu)值使清選率最高，故選則此系列。
圖7.1電機(jī)簡(jiǎn)圖
選取YCT200-4A，功率為2.2KW，額定轉(zhuǎn)矩35N·m
調(diào)速范圍125——1250r/min，轉(zhuǎn)速變化率2.5％，
電源為三相交流，50Hz,380V,重量為224kg.
其中
D=28 G=24 F=8 E=60 WC=45 WB=267 L=665 HD=385 H=160 A=254 AB=330 AD=185（均為mm）
8 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
所需功率P=5.25KW，從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速37r/min，主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速125r/min
表8-1帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)過(guò)程
設(shè)計(jì)項(xiàng)目
設(shè)計(jì)依據(jù)及內(nèi)容
設(shè)計(jì)結(jié)果
選擇V帶型號(hào)
(1)確定計(jì)算功率Pca
(2)選擇V帶型號(hào)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得工作情況系數(shù)Ka=1.0由式4.22Pca=Ka×P=1.75KW按P=1.75KW n1=125r/min查圖4.11選C型V帶
Pca=1.75KW
B型V帶
確定帶輪直徑d1 d2
(1) 選取小帶輪直徑d1
(2) 驗(yàn)算帶速
(3) 確定從動(dòng)帶輪直徑d2
(4) 計(jì)算實(shí)際傳動(dòng)比i
(5) 驗(yàn)算從動(dòng)輪實(shí)際轉(zhuǎn)速n2
參考圖4.11及表4.4選取小帶輪直徑d1=125mm
由式
V=d1n1/60000==125∏×125/60000=0.81m/s
d2=id1=125×200/37=422.3mm
i=d2/d1=676/200=3.38
n2=n1/i=125/3.38=36.9r/min
(36.9-37)×100﹪/37=0.27﹪﹤5﹪允許
V=0.81m/s
D2=425mm
i=3.38
n2=36.9r/min
確定中心距和帶長(zhǎng)
（1） 初選帶的中心距
（2） 求帶的計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度Lo
（3） 計(jì)算中心距
(4) 確定中心距調(diào)整范圍
由式4.23
0.7×（125+425）≦ao≦2×(125+425)
385.2≦ao≦1100 取400mm
由式4.24
Lo=2ao+(d1+d2)/2+(d2-d1)/4ao=800
+863.5+56.25=1719mm 取1730mm
a=ao+(Ld-Lo)/2=400+(1730-1719)/2=
406mm
Amax=a+0.03Ld=400+0.03*1730=451.9
mm
Amin=a-0.015Ld=420-47.3=380mm
ao=400mm
Ld=1730mm
a=406mm
Amax=717.2mm
Amin=616.4mm
驗(yàn)算小帶輪包角α1
α1≈180°-（d2-d1）×60°/2=180°-(425-125) ×60/406=137.1°﹥120°合適
α1=152.3°
確定V帶根數(shù)Z
（1） 確定額定功率Po
（2） 確定V帶根數(shù)Z
（3） 確定ΔPo
（4） 確定包角系數(shù)Kα和長(zhǎng)度系數(shù)Kl計(jì)算V帶根數(shù)Z
由d1=125mm n1=125r/min
查表4.5C型V帶的額定功率為0.35KW
Z≧Pca/(Po+ΔPo) KαKl
ΔPo=0.03KW
Kα≈0.92
Kl=1.00
Z≧1.75/(1.93+0.03) ×0.92×1.00=
0.97 取1
V帶根數(shù)為1
計(jì)算單根V帶初拉力Fo
查表4.1 得q=0.30kg/m
Fo=500Pca(2.5/ Kα-1)+ =500×1.75(2.5/0.92-1)/0.89×1+0.81×
0.81×0.3=1502.3N
Fo=1502N
計(jì)算對(duì)軸的壓力
FQ=2ZFo =2916N
FQ=2916N
9 軸的設(shè)計(jì)
選擇軸的材料
該軸無(wú)特殊要求，因而選用調(diào)質(zhì)處理的45鋼，由表8-2知σb=640Mpa
初步估算最小軸徑
先按式（8-2）初步估算軸的最小直徑，由表8-4，當(dāng)選取軸的材料為45鋼，取C=110，于是得，
dmin=C =110×=39.7mm取40mm
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖9.1軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
表9-1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
軸段位置
軸段直徑和長(zhǎng)度
說(shuō)明
1——2
=36mm
軸段上安有大帶輪用螺栓固定
=16mm
2——3
=40mm
安裝軸承
=48mm
3——4
=50mm
過(guò)度和安裝軸承
=314mm
4——5
=58mm
定位軸肩
=20mm
5——6
=40mm
=2989mm
9.1 軸的強(qiáng)度驗(yàn)算
圖9.2軸的受力，彎矩，扭矩，彎扭合成圖
垂直面上的彎矩圖
=102248Nmm
畫扭矩圖T=451689Nmm
畫計(jì)算彎矩圖
因單向回轉(zhuǎn)，視扭矩為脈動(dòng)循環(huán)，截面3處當(dāng)量彎矩為=113508Nmm
按彎扭合成或應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
==113508/0.1=33.1Mpa 查表（8-2）得， =60Mpa，
﹤， 故安全。
從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看3處的應(yīng)力集中最嚴(yán)重，故只要校核3處即可。
9.2 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度的計(jì)算
精確校核軸的疲勞強(qiáng)度的計(jì)算
表9-2軸的校核過(guò)程
計(jì)算內(nèi)容及公式
計(jì)算結(jié)果
備注
轉(zhuǎn)矩T（Nmm）
451689
合成彎矩M（Nmm）
=102248
軸徑d/mm
40
50
抗彎模量W/
W===6280
W===11265
抗扭模量/
W===12560
W===22530
彎曲應(yīng)力幅=/Mpa
17.5
9.78
對(duì)稱循環(huán)
彎曲平均應(yīng)力/Mpa
0
扭剪應(yīng)力幅=/Mpa
17.98
10.2
扭剪平均應(yīng)力=/Mpa
17.98
10.2
彎曲，扭剪疲勞極限/Mpa
= 275 =155
查表8-2
彎曲，扭剪的等效系數(shù)
=0.2 =0.1
查表8-2注4
絕對(duì)尺寸系數(shù)，
0.88
0.83
查表8-8
0.81
0.86
表面質(zhì)量系數(shù)
0.95
查表8-9
彎曲時(shí)有效應(yīng)力集中系數(shù)
2.01
1.98
查表8-6
扭轉(zhuǎn)時(shí)有效應(yīng)力集中系數(shù)
1.64
1.58
只考慮彎矩作用的安全系數(shù)
==6.54
==5.98
只考慮彎矩作用的安全系數(shù)
= =5.96
= =4.32
安全系數(shù)=
4.41
3.22
許用
1.3-1.5
1.3-1.5
校核結(jié)果
﹥
﹥
故安全。
10 螺旋輸送器的設(shè)計(jì)
（右旋葉片反時(shí)針旋轉(zhuǎn)，左旋葉片順時(shí)針旋轉(zhuǎn)）
內(nèi)徑處螺旋角，葉片平均半徑處螺旋角
≦90°-
≈45°-/2
——物料摩擦角，小麥與鋼板為25°～36°
取=30°
則=90°-30°=60°
=45°-30°/2=30°
圖10.1螺旋輸送器簡(jiǎn)圖
外徑D=400mm，公差為±6mm
螺距t=400mm，公差為±20mm
不等厚葉片厚度S=3.5mm
10.1 生產(chǎn)率（推運(yùn)量）Q
Q=（kg/s）
其中 D——葉片外徑（mm）
d——軸徑（mm）
t——葉片螺距（mm）
λ——葉片與外殼間隙（mm）
n——輸送器轉(zhuǎn)速（r/min）
——谷?；螂s質(zhì)的充滿系數(shù)
0.3～0.4 ，取0.35
r——單位面積的質(zhì)量（kg/）
C——輸送系數(shù) 取1.（﹤5°）
Q=0.11 kg/s
10.2 螺旋輸送器需用功率N
N=
= (KW)
Q——推運(yùn)量（kg）
L——水平投影長(zhǎng)（m）
H——提升高度（m）
——阻力系數(shù) 取1.2
——修正系數(shù) 取1（﹤20°）
N=0.39KW
11 結(jié)論
影響窩眼筒的工作質(zhì)量因素很多，在物料特性方面有種子形狀，尺寸及其分布，種子與窩眼表面的摩擦特性等。在工作部件方面有窩眼形狀與尺寸，窩眼配置密度，窩眼筒的尺寸，傾角，材料和轉(zhuǎn)速以及承種槽角度等。在使用條件有分級(jí)時(shí)間，喂入量等。一般情況下，在諸多因素中，影響窩眼筒工作質(zhì)量的主要因素式窩眼形狀和尺寸，承種槽角度和分級(jí)時(shí)間。
本機(jī)的主要參數(shù)
窩眼筒直徑800mm
窩眼筒長(zhǎng)度2700mm
窩眼筒轉(zhuǎn)速37r/min
清選效率15t/h
總功率6.6KW（2.2KW×3）
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致謝
在本論文的完成過(guò)程，我的導(dǎo)師車剛給予了我悉心指導(dǎo)和熱情鼓勵(lì)，使我順利完成了論文工作。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的知識(shí)和執(zhí)著的敬業(yè)精神給我留下了深刻印象。激勵(lì)我克服困難，廣泛涉獵新思想、新理論，不斷地探求新的科學(xué)發(fā)展。同時(shí)，也讓我懂得如何去踏踏實(shí)實(shí)地工作、勤勤懇懇地做人。論文工作量十分大，沒(méi)有試驗(yàn)條件，加之我對(duì)窩眼清選機(jī)了解不多，在做課題的過(guò)程中遇到了很多困難，論文在車?yán)蠋煹臒嵝膸椭虏诺靡皂樌瓿?，在此，?jǐn)向車?yán)蠋煴硎局孕牡母兄x和誠(chéng)摯的敬意。同時(shí)，感謝在做課題過(guò)程中為我提供便利和幫助的老師和同學(xué)。
在此，向所有關(guān)心和幫助過(guò)我的領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和朋友表示由衷的謝意！
衷心地感謝在百忙之中評(píng)閱論文和參加答辯的各位老師！