谷物平面清选筛驱动机构的设计说明书资料

1、 JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY本 科 毕 业 论 文（设 计） 题 目： 谷物平面清选筛驱动机构的设计 学 院： 工学院 姓 名： 学 号： 专 业： 农业机械化及其自动化年 级： 指导教师： 职 称：讲 师 二0一三 年 五 月摘要当前全球进行谷物清选主要采用筛选、空气动力选、表面特性选、比重选等几种方式。这其中, 运用最多的一种形式是筛选,其使谷物在筛面上运动,利用其不同的尺寸形状的特征,把混合物分成通过筛孔和不能通过筛孔的两部分,即将谷物群体中的大小杂物清除,而保留饱满成熟谷粒。筛体的运动轨迹是影响谷物清选净度的重要因素。本设计采用按谷物厚度分离的长孔筛

2、进行谷物清选，筛体只需要作横向水平振动即可。为了保证振动筛具有良好的筛分性能和较高的生产率，第一，该使谷物从落料口落到筛面上之后，散开的宽度增加，提高有效的筛分面积。第二，还必须使谷物以及杂物能够在筛选过程中能够不断的后移至出料口。为此本设计的筛体运动轨迹为：筛体在物料下落处作平面圆周运动， 随后慢慢地由平面圆周运动变为平面椭圆运动，其短轴逐渐变小，在筛体末端过渡到往复直线运动。这种运动轨迹能够使物料下落后不产生堆积现象而均匀地分布在筛面上，使物料能充分地与筛面接触进行筛选，而后快速地沿筛面前移，达到提高筛分效率的目的。关键字： 清选 驱动 平面振动AbstractCurrent global

3、 grain cleaning mainly adopts filter, air power to choose, surface features, such as proportion of selected several ways. It, a form is most often used to screen, it makes the grain movement on the screen, use the different size of shape characteristic, divide the mixture into through the mesh and n

4、ot through the screen mesh of two parts, the grain size of the group clear debris, and keep full ripe grains. Sieve body movement is the important factors that affect grain cleaning clarity. This design adopts the thickness according to the grain separation of long hole grain cleaning sieve, sieve b

5、ody you just need to make lateral horizontal vibration. To ensure that the vibrating screen has a good sieving performance and higher productivity, first, it makes the grain from the blanking hole after fall on the screen, the width of the scatter increase, increase the effective screening area. Sec

6、ond, must also enables grain and sundries in the screening process can continuously moved to discharge port. Therefore this design sieve body trajectory as follows: the sieve body in the materials falling plane circular motion, then slowly changed from plane circular motion to planar elliptical moti

7、on, the short axis gradually become smaller, in the end of the screen body transition to reciprocating linear motion. This trajectory can make the material behind does not produce accumulation phenomenon and evenly distributed on the sieve surface, make the material can fully contact with the screen

8、 surface to filter, and then quickly move along the front of screen, achieve the goal of improve the screening efficiency. Keyword： Cleaning Drive Plane vibration目录摘要1Abstract21.绪论21.1课题背景31.2 . 清选筛的现状32.横向振动平面筛体总成设计与分析52.1筛体总成设计构思52.2筛体的运动设计63.各部件结构的设计63.1筛体的结构63.2动力装置73.3运动轨迹控制机构73.3.1偏心转动机构73.3.2

9、 移动副84.主要参数的调整94.1 振幅的调整94.2 振动频率的调整104.3 生产率的调整105.计算与校核105.1动力输入轴105.2 偏心轴的设计135.4 移动副中主轴的选择175.5移动副中的滚动轴承的选择175.6移动副中推力轴承的选择195.7移动副中滑杆选择195.8 滑块的选择20.参考文献22致 谢231.绪论1.1课题背景 我国是农业大国，在我国南方地区，从农村劳动力结构来看，年青力壮的劳力很多外出务工，给联合收割机的应用提供了机会，同时机收价格的物美价廉使很多农民容易接受收割机的作业，最实在的情况就是在中国水稻产区很多农民都乐意接受利用机器来进行收割服务。作物收获

10、是整个农业生产过程中夺取丰收的最后一个重要环节，对谷物的产量和质量都有很大的影响，其特点是季节性强、时间紧、任务重，易遭受雨、雪、风、霜的侵袭而造成损失。因此，实现谷物收获作业机械化对于提高劳动生产率、减轻劳动强度、降低收获损失、以确保丰产丰收具有极其重要的意义。因此，稻麦收割机的应用将越来越普遍。其中，谷物清选装置是联合收获机械的重要组成部分，它直接影响到整机的工作性能。而清选装置具有一个良好和平稳的驱动机构，就能进一步提高整机的工作性能。1.2 . 清选筛的现状 随着市场对高品质物种需求的增加和谷物种植面积的扩大，研制适合谷物生产收割、脱粒分离以及清选的高效收获机械是当今农业生产中亟待解决

11、的重要问题。我国清选筛市场发展迅速，产品产出持续扩张，国家产业政策鼓励清选筛产业向高技术产品方向发展，国内企业新增投资项目投资逐渐增多。投资者对清选筛市场的关注越来越密切，这使得清选筛市场越来越受到各方的关注,无论怎样都需要农机推广部门及有关厂家作出艰苦的努力. 目前，对现有清选装置的改装大多限于粗略地改变其结构，对清选过程中的气流参数和清选筛工作参数的深入探讨较少。该装置的设计主要靠经验进行，振动筛分时物料颗粒运动规律的理论研究还不成熟，为此，开展农业物料颗粒运动规律的研究非常必要，对清选装置的深入研究具有重要意义。谷物清选是种子加工业的非常重要环节,根据种子群体中各种物质几何与物理特性的不

12、同,在机械操作过程中将种子与混杂物分离开。只有达到大小均匀、籽粒饱满、净度高、纯度高和无病虫害的优良种子,才能奠定作物生长的良好基础, 据研究称良好的种子可以提产2%-5%。也能适应机械化种植的需要。 当前全球进行谷物清选主要采用筛选、空气动力选、表面特性选、比重选等几种方式。这其中, 运用最多的一种形式是筛选,其使谷物在筛面上运动,利用其不同的尺寸形状的特征,把混合物分成通过筛孔和不能通过筛孔的两部分,即将谷物群体中的大小杂物清除,而保留饱满成熟谷粒。筛体的运动轨迹是影响谷物清选净度的重要因素。筛体运动的设计应保证筛选过程具有较高的生产率和良好的分离性能。 目前谷物清选筛的研究现状目前,大部

13、分筛体传动机构采用的都是能够产生纵向垂直振幅且由曲柄摇杆机构驱动的双摇杆结构。该传动机构由曲柄的圆周运动驱动,使筛体绕两摇臂的固定点往复摆动,当筛子做往复振动时,位于筛面上的脱出物的惯性力,有抖动脱出物的作用,可提高清选效果2.横向振动平面筛体总成设计与分析2.1筛体总成设计构思 从纵向振动的平面筛中可以看出两个问题。其一，初落于筛面上的不均匀物料层得不到很好的横向分析，不利于筛分。其二，曲柄转速机构几何尺寸处理不当会引起物料离开筛面减少分离的机会。为此本设计采用横向平面振动，在落料口具有较大的横向振幅，其目的为使落于筛面的物料群体很快能均匀分布于全筛面宽度上，使分离筛沿宽度能得到充分的利用。

14、沿筛面纵向方向，横向振幅应逐渐减少而纵向平面振动逐渐增大，在末端其筛面将作平面纵向往复运动，以增加物料流的纵向运动速度，提高生产率。可以简化成一个曲柄连杆滑块机构如图1所示图1运动简图其中OA为曲柄，由一个偏心传动机构组成，连杆OA偏心轴构成，AB、BC由筛子组成的，OC则由筛架来提供，这样的一个机构就可以实现上面的要求了，就能实现提高清选的效果。 2.2筛体的运动设计 筛体运动的设计应保证筛选过程具有较高的生产率和良好的分离性能。本设计采用按谷物厚度分离的长孔筛进行谷物清选，筛体只需要作横向水平振动即可。为了保证振动筛具有良好的筛分性能和较高的生产率，第一，该使谷物从落料口落到筛面上之后，散

15、开的宽度增加，提高有效的筛分面积。第二，还必须使谷物以及杂物能够在筛选过程中能够不断的后移至出料口。为此本设计的筛体运动轨迹为：筛体在物料下落处作平面圆周运动， 随后慢慢地由平面圆周运动变为平面椭圆运动，其短轴逐渐变小，在筛体末端过渡到往复直线运动。这种运动轨迹能够使物料下落后不产生堆积现象而均匀地分布在筛面上，使物料能充分地与筛面接触进行筛选，而后快速地沿筛面前移，达到提高筛分效率的目的。 3.各部件结构的设计3.1筛体的结构 筛体是整个振动筛的主要工作构件，采用分层结构，其由两层筛面、一层滑板及角钢等组合而成。 第一层筛是粗筛，主要用于过滤一些厚度或长度大 于筛孔尺寸的大杂物，如大的石块、

16、茎秆等；第二层筛是细筛，从第二层筛面出口的为颗粒饱满的谷物；第三层为滑板，主要用于接住厚度小于筛孔宽度的细小杂物，如瘪谷、灰尘、短茎秆等，不让其下落以至于砸中下面的电机和转向器等装置，提高安全。整个筛体都固定在筛架上面。 3.2动力装置 振动筛的动力装置包括驱动电机和减速变向器。其中，驱动电机选用的是上海力克机械有限公司的 MBY22 型无级变速电机，功率为2.2KW，转速为2001000r/min，输出扭矩为1836N·m.减速变向器的主要作用是将电机输出的动力转换90° ，变速比为5：1。3.3运动轨迹控制机构 运动轨迹机构包括偏心转动机构和移动副。 3.3.1偏心转动

17、机构 偏心转动机构如图2示，这个机构由换向器输出的动力经联轴器传递到动力输入轴，动力输入轴带动偏心轴转动，而偏心轴设计成由4个不同的偏心距与动力输入轴配合，动力输入轴与不同的偏心距配合就能使整个装置有了不同的振幅，因为要使筛子有绕轴转动的趋势，设计成偏心轴与一个滚动轴承链接，在此处指承受径向力的作用，采用深沟球轴承HT150.具体如图2所示。1.轴承盖，2.动轴承，3.键，4.动力输入轴，5.偏心轴，6.挡板，7.轴承座 。图2 3.3.2 移动副 轴承座与筛体采用螺栓固定在一起，从而可以使筛体能够绕主轴旋转，两跟滑动轴被固定板紧固在固定支座上，滑块可以在滑动轴上来回滑动，从而形限制筛体末端只

18、能进行往复运动的移动副。具体是先设计了一个推力轴承来承受轴向力，为了按装方便，推力轴承上方有一块挡板挡住，为了固定推力轴承在挡板上打个孔穿到轴端用螺钉连接。因为筛子有转动，所以在推力轴承下方在设计了一个滚动轴承，使得整个机构可以随筛子一起转动的趋势。通过主轴连接在了滑块上，滑块套在两根滑杆上，使得其作往复运动。滑杆连接在滑块挡板上，而滑块与其挡板固定在固定板上。而固定板与筛架底部的距离则由固定支座来解决，这样也能提高整机的平稳性。具体如图3所示。1.轴承座，2.推力轴承，3.主轴，4.滚动轴承，5.挡圈，6.轴承盖，7.固定板，8滑杆，9滑块，10.固定支座图3 移动副 4.主要参数的调整 根

19、据上述运动与结构设计，振动筛可以进行振幅、振频以及生产率的调整。 4.1 振幅的调整 振动筛振幅烦的调整是通过改变偏心距来实现的，将偏心轴设计成具有4各不同的偏心距（分别为20mm,25mm,30cm,35cm）但尺寸相同的配合孔，只要动力输入轴与不同的孔配合，就能够得到不同的偏心距，振动筛在不同的偏心距工作时振幅不同。偏心距越大，筛体上各点的振幅也相应地越大。 4.2 振动频率的调整 振动频率的调整主要是通过改变动力输入轴的转速来实现的，本设计通过改变无级调速电 机的转速大小来改变筛体的振频。 4.3 生产率的调整生产率的调整可以通过改变振幅和改变筛体的倾角两种途径实现。根据振动筛的运动进行

20、设计，振动筛在纵向方向的振动主要用于输送物料。因此，若改变筛体的振幅，必然会使振动筛的输送能力得到提高，即单位内通过筛体的物料增加，生产率得到提高。改变筛体的倾角可以增大谷物在筛面的下滑速度，也会使振动筛的生产率提高。筛体的倾斜角度是通过角度调节装置来实现的，旋转调节螺杆，能够使得整个振动筛的工作部件相对于支撑框架旋转一个角度，从而在不改变各个工作部件相对位置的情况下使筛体相对于水平面倾斜一定的角度。5.计算与校核5.1动力输入轴 初步确定动力输入轴的最小直径。选取轴的材料为45号刚，调质处理。根据表查取C=110，于是得 。轴的输出最小半径显然是安装联轴器的直径，轴断面上有键槽，d增大5%1

21、0%. 所以取d=30mm。因为轴两端有销，又由轴的尺寸可知 ，所以危险截面在两端的销孔处。又由于该轴工作时主要受扭矩作用，所受的弯矩很小可以忽略。查表销的，=（0.131.16）d, =(11.5)d.取=5mm, =30.，最大的切应力T 轴的扭矩 轴的抗扭截面系数d 轴端的直径 销孔的直径所以只要就可以满足要求了。带入数据校核 由下表可知45号刚的在3040之间，由此可知该轴是符合设计要求的。 此外轴类零件除了应满足扭转强度要求外 ，一般还不因由过大的扭转变形。所以应该满足刚度要求。（为单位长度扭转角，G为切变模量，为截面惯性矩，为许用单位长度扭转角，取2）极，所以该轴是符合要求的，图4

22、所示。图4 动力输入轴5.2 偏心轴的设计 选取轴的材料为45号刚，调质处理。因为有4个偏心距的相同孔与动力输入配合4个孔的排列如图5所示，图5 偏心轴偏心距分别为20mm，25mm，30mm，35mm，可以把这4个孔简化成一个与轴同心的孔，取 =60mm。即可看做是一个空心轴。由公式， 为单位长度扭转角，G 为切变模量， 为截面极惯性矩， 为许用单位长度扭转角，取2即可推出，带入数据得考虑到是中间要开4个不同的偏心距的孔取d=140mm。由此就可以选择出偏心机构中的滚动轴承了由上可知d=140.查表知D=250mm，B=42.如图6所示。图6 滚动轴承校核过程同下面移动副中的滚动轴承一样，可

23、以知道该轴是符合要求的。5.4 移动副中主轴的选择 如图7所示图7 移动副主轴 进行校核时，通常中校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面B）的强度。根据书【1】式（15-5）及上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环应力，取=0.6，轴的计算应力 前已选定轴的草料为45号钢，调制处理，查表得，故所以该轴符合设计要求的。5.5移动副中的滚动轴承的选择料选取灰铸铁HT150的深沟球轴承。由d=50mm，可选择轴径D = 90 mm，寿命为=5000h，又因为此轴承主要承受径向载荷，而轴向载荷很小可以忽略不计，公式中的X=1，Y=0，所以P=2T/D=3600N，又C基本额定动负荷计

24、算值，N;P当量动力负荷，N;寿命系数，力矩负荷系数，力矩负荷较小时1.5，力矩较大时2.冲击负荷系数，速度系数温度系数，轴承尺寸及性能表中所列径向基本额定动负荷，N查表知（机械设计手册表7-2-47-2-7）=1.1，=1.0，=0.226，=2.15，=1.5 ，C=16809N.查表（7-2-43）可知=17200N时的210型轴承即可满足要求,查出B=20mm,D=90mm,d=50mm.即可满足设计要求。5.6移动副中推力轴承的选择同理由上可知d=50mm，查表选D=95mm，B=20mm。校核如上。具体尺寸如图8所示。图8 推力轴承 5.7移动副中滑杆选择 设计有两根滑杆，可以减小

25、拉力，并且可以起到3点固定，保证整个装置的平稳性。选取d=40mm，l=280mm。如图9所示。 图9 滑杆5.8 滑块的选择 取长L=360，宽B=60mm，高H=50mm。具体尺寸如图10 所示。图10 滑块此外为了保证良好的平稳性。轴上零件的周向固定，轴承内圈配合轴均选用H7/p6.参考文献1 成大先.机械设计图册.北京化学工业出版社，19972画法几何及工程制图（第四版）.上海科学技术出版社，19973.机械设计.武汉理工大学出版社，20014刘鸿文.材料力学.高等教育出版社，20015汪琪.机械零件设计问题解析.中国致公出版社，19976方昆凡.公差与配合手册（修订本）.北京出版社，19957机械工程手册编委会.机械工程手册（第二版）.机械工业出版社，19958机械设计实用手册.化工工业出版社9 东北工学院机械零件设计手册编写组.简明机械零件设计手册.冶金工业出版社，10机械设计手册 第三版第二卷，北京化学工业出版社。成大先11 蒋晓 AutoCAD2008中文版机械设计标准实例教程。致 谢 首先，我要感谢我的导师许静老师，她严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样，给了起到了指明灯的作用；他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪，让我很快就感受到了设计的快乐并融入其中。其次我要感谢同班同学对我的帮助和指点，没有他们的帮助和提供资料，没有他