小型谷物烘干机毕业设计

轴承衬套自动化装配机的设计题目小型谷物烘干机设计专业学生姓名╳╳╳学号指导教师╳╳╳论文字数完成日期2015年4月目录TOC\o"1-4"\h\z\u第1章绪论 11.1传统谷物烘干机概述 11.2新型小型谷物烘干机研究 21.3现有技术条件 21.4产品现状 2第2章设计内容 32.1设计任务 32.2设计要求 32.3设计方案的构想 3。第3章设计实现 。3.1设备工况及要求 。3.2设备工作程序 。3.3控制与连续要求 。参考文献 5致谢 。附录图纸列表 。第1章绪论我国现有9亿农村人口，如此庞大的农村劳动力不可能都留在农村从事农业生产，一方面有限的土地资源不需要如此庞大的劳动力，另一方面随着我国经济多元化发展，相当一部分农村劳动力流向城市从事其他行业工作。随着农村劳动力的减少，就为农业机械化发展提供了机会，其中也包括粮食烘干机械化.近年来，国家不断推进农村土地流转政策的实施，国家和各级政府陆续出台了多种扶持和鼓励政策，全国各地陆续出现了大量的种植专业户、农村合作社等农村集约种植组织。土地种植的规模化经营为农业机械化发展带来了前所未有的机遇，而粮食产后干燥则是农户急需解决的问题。目前，我国广大农村普遍缺少晒粮场地，对普通种植户来说，没有晒粮场地影响并不大，他们可以在自家的庭院里或者晒棚上晒粮，但对种粮大户来说，没有晒粮场地的影响就大了，他们收获的粮食非常多，如果没有足够大的晒场，根本无法保证新收的粮食得到及时干燥，即使有足够大的晒场，一旦遇上连续阴雨天气，也会给他们的粮食干燥工作带来影响。种粮大户要想确保新收的粮食得到及时的干燥，最好采用粮食烘干机进行干燥，用这种机器干燥粮食，可有效抵御阴雨灾害天气、保证粮食安全、提高粮食的品质和经济价值。1.1传统谷物烘干机概述 按谷物与气流相对运动方向，烘干机可分为横流、混流、顺流、逆流及顺逆流、混逆流、顺混流等型式。1.横流烘干机横流烘干机是我国最先引进的一种机型，多为圆柱型筛孔式或方塔型筛孔式结构，目前国内仍有很多厂家生产。该机的优点是：制造工艺简单，安装方便，成本低，生产率高。缺点是：谷物干燥均匀性差，单位热耗偏高，一机烘干多种谷物受限，烘后部分粮食品质较难达到要求，内外筛孔需经常清理等。但小型的循环式烘干机可以避免上述的一些不足。2.混流烘干机混流烘干机多由三角或五角盒交错(叉)排列组成的塔式结构。国内生产此机型的厂家比横流的多，与横流相比它的优点是：(1)热风供给均匀，烘后粮食含水率较均匀；(2)单位热耗低5%～15%；(3)相同条件下所需风机动力小，干燥介质单位消耗量也小；(4)烘干谷物品种广，既能烘粮，又能烘种；(5)便于清理，不易混种。缺点是：(1)结构复杂，相同生产率条件下制造成本略高；(2)烘干机四个角处的一小部分谷物降水偏慢。3.顺流烘干机顺流烘干机多为漏斗式进气道与角状盒排气道相结合的塔式结构，它不同于混流烘干机由一个主风管供热风，而是由多个(级)热风管供给不同或部分相同的热风。国内生产厂家数量少于混流烘干机厂家，其优点是：(1)使用热风温度高，一般一级高温段温度可达150～250℃；(2)单位热耗低，能保证烘后粮食品质；(3)三级顺流以上的烘干机具有降大水份的优势，并能获得较高的生产率；(4)连续烘干时一次降水幅度大，一般可达10%～15%；(5)最适合烘干大水份的粮食作物和种子。缺点是：(1)结构比较复杂，制造成本接近或略高于混流烘干机；(2)粮层厚度大，所需高压风机功率大，价格高。4.顺逆流、混逆流和顺混流烘干机纯逆流烘干机生产和使用的很少，它多数与其它气流的烘干机配合使用，即用于顺流或混流烘干机的冷却段，形成顺逆流和混逆流烘干机。逆流冷却的优点是使自然冷风能与谷物充分接触，可增加冷却速度，适当降低冷却段高度。顺逆流、混逆流和顺混流烘干机是分别利用了各自的优点，以达到高温快速烘干，提高烘干能力，不增加单位热耗，保证谷物品质和含水率均匀。1.2新型小型谷物烘干机研究背景目前我国农业生产中机械干燥不仅能力较低，而且能够适用于农村生产条件、生产规模和经济承受能力的机型就更少。我国现有的干燥设备多为大中型，小时处理多为5吨、10吨、甚至更大，适用于大、中型，粮库、农场等，一次性投资大，作业费用高，农民只能望“机”兴叹。目前国内也有一些小型粮食干燥设备，但不适于我国农村具体情况。原因有两点：（1）大部分小型粮食干机设备用油作燃料，作业费用高。在我国粮食生产微利的情况下，广大农民难以承受。（2）目前虽然有一些用煤作燃料的小型粮食烘干机干燥设备，但其装机容量普遍超过了广大农村现有的电容量。农民需先增容后才可使用干燥设备，这就给用户增加了投资和作业费用。1.3现有技术条件综合上述现状，考虑到新型产品的科学性，需使用电加热风机设备，配合微孔沸腾技术的干燥筒体，实现小型谷物烘干机的技术支持。1.4产品现状国内基本没有此内产品，造成大机器配给小农户，生产效率不高。第2章设计内容2.1设计任务传统干燥机的热风是从桶体下部一侧进入，由于原料是静止的，所以热风较难穿透，使干燥机内部出现下部热上部温的现象，有时也因局部过热而出现原料烧结，造成堵塞，使热风更难进入其他区域，故无法达到预期的干燥效果。本机的设计为两级螺旋浆输送，第一级将原料送入桶内，第二级再将原料不听第提升到桶体上部以伞状飞抛散落，而热风则从桶体下部的中心向四周吹出，顺利地从移动原料的间隙中向上穿透，使原料在动态情况下得到充分加热。本机具有多功能的特点：由于原料在桶内不停的翻滚，热风从筒壁微孔高压不停喷射输送，从而达到气流沸腾既均匀又干燥的统一效果，多组温控器分开控制，可选大流量和小流量等工作模式。2.2设计要求1．干燥桶体定制为双层（内层为不锈钢），中间夹隔热保温材料，因而达到保温节能的效果。内层桶体及螺旋桨、轴、筒、支架、落料斗、卸料口等均为不锈钢材料。2．每5分钟上完一筒料，每10至15分钟完成一筒谷物干燥。3．工作环境：室温，室内，室外。4.工作电压：三相380V。2.3设计方案的构想1．主机电动机带动提升螺杆上料，把谷物提升到2米高度，然后抛射到微孔缸体，同时在散落过程中，高温风流通过精密加工的螺旋微孔呈龙卷风状态在缸体对流，产生沸腾气流，谷物翻滚干燥，同时缸内带搅动机构，放置谷物落下后堆积造成干燥不均匀。2．加热系统：多翼式离心风机提供送风稳定保证，外配备3P加热风机。3．控制系统：欧姆龙PLC主控制配备温度湿度控制模块。第3章设计实现3.1设备工况及要求3.1.1.热交换计算谷物干燥的能量消耗主要包括谷物吸热和机械设备运行所需能量消耗，其中机械设备中能量消耗最大的是谷物，这也是设计所需的，其他机械设备运行所用能量较少。谷物干燥中的能量消耗按下述方法计算：热水放出热量=谷物吸收的热量+机械设备所耗能量+其他损耗但是除了谷物吸收以外的热量可以折算成传热效率，热风机可以将加热到150°，η2（3—2）Q＝CV(T2－T1)η1η1：筒体传热效率（80%）η2：水气放热效率（80%）C:水的比热容4.2×103kJ/㎏·℃据公式（3—2）代入数据得：最后谷物可吸收的热量为：Q＝4.2×103×（85-35）×80%×80%=1.344×105J谷物的干燥程度可以根据农民的经验。但机体配置了温度湿度控制器，方便监测。3.1.2主轴转速的确定本机特点是使用多级轴设计，提升螺杆和搅动掌在同一轴线转动，又单个电机带动，通过不规则齿轮实现间歇运动。主轴的回转速度是烘干机的重要技术参数之一。它决定了谷物的提升速度和搅拌筒内的运动轨迹。若转速太慢，不能翻转效果，干燥效果较差。若转速太快，翻转果太强，可能会使谷物抛到搅拌机的外面，也使翻转的种子在搅拌机内分布不均匀，影响干燥效果。当主轴转速高到一定值时，由丁离心力的作用，才能使谷物翻转合适，当谷物的重力等于旋转离心力时，谷物干燥效果也是最好的。即：mv2mg=R(4—2)Rnv=60g：重力加速度9.8m/s22据公式代入数据得：求得转速：nmax=134.2r/min选用主轴的转速n=130r/min即可满足要求。3.13电动机选择电动机分为直流电动机和交流电动机。选用三相异步电动机。P(4—4)n134.2=1.34kwP=95509550据公式(4—4)代入数据得：Tn288故选额定功率P额=3kw能满足要求，电动机的型号为Y132S-6900r/min3KW。转速n为940r/min.3.2设备工作程序3.2.1PLC与其他微型计算机相比,更适于在恶劣的工业环境中运行,且数据处理功能大大增强,具有强大的功能指令，编程也极为方便简单编程指令具有模块化功能,能够解决就地编程、监控、通讯等问题。PLC的梯形图语言清晰、直观、可读性强,易于掌握。PLC具有丰富的功能指令，能实现加减乘除四则运算及数据传送比较移位等功能，还具有实时时钟指令，可方便的实现定时显示。可靠性高，丰富的I/O接口模块，采用模块化结构，编程简单易学，安装简单，维修方便。由于欧姆龙的PLC应用广泛且价格较便宜。本设计选用欧姆龙S7-200系列。CPU在满足控制要求的前提下选型时应选最佳的性价比，一般可以从以下几个方面考虑：1.I/O点数估算I/O点数是PLC的一项重要指标。合理选择I/O点数既可使系统满足控制要求有可使系统总投资最低。PLC的输入输出点总数和种类应根据被控对象的模拟量、开关量、输入/输出设备状况（包括模拟量、开关量、输出类型）来确定，一般一个输入输出元件要占用一个输入输出点。考虑到今后的扩充，一般应估计的总点数再加上15%～20%的备用量。本设计所占用的I/O点数计算：输入信号：开始按钮，需要8个输入点；停止按钮，需要1个输入点；以上共需要9个输入信号点，考虑以后对系统的调整与扩充留有20%的备用点，即用9×20%=1.8，取2个点，这样共用11个输入点。输出信号：控制提升机、上绞龙、风机下绞龙、排粮轮、燃烧机、排粮管，共需要6个输出点考虑以后对系统的调整与扩充留有20%的备用点，即6×20%=1.2，取2个点，这样共用8个输出点。2．用户存储容量估算用户应用程序占用多少内存与许多因素有关，如I/O点数、控制要求、运算处理量、量程结构等。因此在程序设计之前只能粗略的估算。根据经验，每个I/O点及有关功能器占用内存大致如下：开关量输入元件：10～20B/点；开关量输出元件：5～10B/点；定时器/计数器：2B/个；通信接口：一个接口一般需要300B以上；根据上面算出总字数再加上25%左右的备用量，就可以估算出程序所需要的内存量，从而选择合适的PLC内存。本设计所需CPU内存的计算：开关量输入元件9点×10～20B/点≈90～180B；开关量输出元件：6点×5～10B/点≈30～60B；模拟量：1点×100～150B/点≈100～150B；系统中有由湿度传感器输入的一路模拟信号，所以选择CPU224XP即可满足控制要求。本系统还有两个LED显示器，每个需要8个数字量输入控制，可扩展两个EM222。EM222为8点数字输出模块。在这里我们将系统选择为CPU224（14入/10出继电器输出）一台，加上一台扩展模块EM222(4AI/IAO)。整个PLC系统的配置如图2.2所示。图5.1CPU配置图所有输入点用24V电源公用一个公共点（0V点），且无须外部提供24V电源。对继电器输出分别提供4个公共点，各个公共点间相互独立，提供4个独立的输出通道，对应有隔离要求的输出控制。CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，I/O数量及软件容量等，因此限制着控制规模。按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。3．I/O分配PLC对输入/输出定义号采用分别编号的原则进行定义号分配，输入信号点用I表示，输出信号用Q表示，其中输入从I0开始依次分配，输出从Q0开始依次分配，。表4.1输入信号分配表表4.2输出信号分配表参考文献魏雅鹛.谷物烘干机的模糊控制系统仿真与实现[D].安徽农业大学,2004李长友,曹艳明.谷物循环干燥机控制系统硬件设计[J].农业机械学报,2002(6):赵国柱.谷物烘干设备电气系统安装最佳流程控制探讨[J].现代化农业,2013,(6):63戴铁峰.可移动式谷物干燥机控制系统研究与设计[D].湘潭大学,2011葛汉林,张艳梅,姜芳.谷物烘干机温度控