3309滚筒式花生荚果分级机设计

引言1.1研究背景花生是中国重要的经济作物之一，其产量和种植面积在全球范围内均占有重要地位。花生荚果的品质直接关系到种植的经济效益，因此提高花生荚果的分级效率和精度具有十分重要的实际意义。在当前农业现代化快速发展的背景下，传统的人工分选方式已无法满足大规模生产的需求，机械化、自动化的花生荚果分级设备成为发展的必然趋势。随着科技的进步和农业机械化水平的提高，花生生产已逐步从传统的人工劳作向机械化生产转变。然而，在花生荚果的收集与分级环节，依然存在许多问题和挑战。传统的花生分级多依赖于人工视觉和经验进行，这不仅效率低下，而且分级精度难以保证，极大地限制了花生产业的发展速度和规模效益。滚筒式花生荚果分级机的设计和研发，是响应现代农业机械化需求的一个重要方向。这类分级机主要利用物理尺寸差异来实现不同大小荚果的自动分选，从而提高分级的准确性和效率。其核心技术包括滚筒的设计、转速控制、以及物料输送和分离机制的优化。通过这些技术的集成和应用，可以显著提高分级的自动化水平和处理能力，降低人力成本，提高生产效率。此外，滚筒式分级机还能够减少对花生荚果的损伤，保持其完整性，这对于保证后续加工品质和提高整体市场价值具有重要作用。从环境保护和可持续发展的角度看，机械化分级过程中的能耗和资源利用效率也是设计的重要考虑因素。通过优化设计，不仅能够提高能源使用效率，还能减少作业过程中的废弃物产生，符合绿色生产的要求。综上所述，滚筒式花生荚果分级机的研究与开发不仅对提升花生产业链的技术水平和经济效益具有重要意义，也符合现代农业发展的趋势。通过技术创新，可以有效促进花生产业的转型升级，为农业生产提供更为高效、环保的技术支持。这一研究方向的深入将有助于推动农业机械化进程，加快农业现代化步伐，对促进农业持续健康发展具有积极影响。1.2研究意义在现代农业生产中，花生作为一种重要的经济作物，其产量和质量直接影响到农民的收益和相关产业的发展。随着农业机械化和自动化技术的不断进步，传统的人工分级方法已经逐渐无法满足大规模和高效率生产的需求。因此，研发高效、自动化的花生荚果分级机具有重要的实际和理论意义。首先，从提高生产效率的角度来看，滚筒式花生荚果分级机可以显著加快分级过程，减少人工操作所需的时间和劳动强度。与传统的手工分级相比，机械分级可以实现连续作业，不仅提高了分级的速度，而且还能保持更加稳定的分级效果。这种效率的提升对于花生的大规模加工和生产具有直接的推动作用，有助于满足市场对花生产品的快速供应需求。其次，从提升分级精度和产品质量的角度考虑，滚筒式分级机利用先进的物理分选原理，能够根据花生荚果的尺寸和重量进行更为精准的分类。这种精确的分级不仅可以减少不同大小和质量花生间的混杂，而且还有助于提高下游加工产品的质量和一致性。例如，在制作花生油或花生蛋白粉等产品时，均匀的原料可以显著提升最终产品的品质。此外，自动化的滚筒式分级机还具有降低生产成本和提高资源利用效率的优势。机械分级减少了对人工的依赖，降低了生产过程中的人力成本。同时，通过精确分级，可以更合理地安排花生荚果的使用方向和处理方式，从而减少浪费，提高原料的利用率。从环保和可持续发展的视角出发，滚筒式花生荚果分级机的设计和应用还有助于减少生产过程中的环境负担。机械化分级减少了尘土和废弃物的产生，同时通过优化设计可以降低能耗，符合绿色生产的要求。综上所述，滚筒式花生荚果分级机的研发不仅能够提高生产效率，改善产品质量，降低生产成本，而且还符合环保和可持续发展的趋势。这些研究不仅对花生产业有重要的推动作用，也为其他农产品的分级提供了可能的技术借鉴和应用前景。因此，该研究具有重要的经济效益和社会价值，值得深入探讨和实施。2文献综述2.1花生荚果的生长特性和收获后处理流程2.1.1花生的生物学特性（1）果实大小和形状花生果实的大小和形状是由遗传因素和环境条件共同决定的。不同品种的花生果实在形态特征上存在显著差异，有些品种的果实较大，而有些则相对较小。这种差异主要源于不同品种在遗传层面上的特性差异。同时，生长期间的环境因素也对花生果实的发育产生重要影响。光照、温度、水分和土壤肥力等环境因素在花生生长发育过程中起着至关重要的作用，它们影响着植株的生长速度、营养吸收和代谢过程。适宜的环境条件有利于花生果实的正常发育，有助于形成较大而饱满的果实，而不利的环境条件则可能导致果实的畸形或发育不良。因此，在种植花生的过程中，需要合理调控种植环境，以最大程度地促进花生果实的健康发育，从而保证产量和质量的稳定提升。（2）成熟度花生的成熟度是影响分级质量的重要因素之一。成熟度不足的花生果实通常含水量较高，易在储存和运输过程中发生霉变和腐败，从而降低其品质和市场价值。另一方面，过熟的花生果实容易出现果壳开裂现象，导致果仁暴露在外，不仅影响了花生的外观质量，还可能导致果仁的损坏和营养流失，从而降低了其商品价值和加工质量。因此，对花生成熟度的正确评估和分类至关重要。通常情况下，成熟度的评估可通过果实的外观、质地和含水量等指标来进行。成熟度不足的果实常常呈现出外观上较为嫩绿或带有青黄色，质地较软且含水量较高；而过熟的果实则呈现出果壳颜色加深、质地变硬以及果实内部的干燥程度增加等特征。正确评估和分类花生的成熟度可以帮助生产者更好地管理和处理果实，及时采取适当的采收、储存和加工措施，从而最大限度地保证花生的品质和市场竞争力。此外，成熟度的准确评估还有助于优化花生分级过程，提高分级效率和准确性，进而提升产品的整体质量和附加值。（3）果壳特性花生的果壳厚度和硬度在分级中扮演着重要角色。果壳的物理特性不仅直接影响着机械收获的效率，还关系到储存和加工过程中的损耗率。一般来说，果壳较厚且硬度适中的花生更容易在收获过程中保持完整，减少果壳破损和果仁损失的风险。此外，果壳的均匀性和完整性也是评价花生质量的重要指标之一。均匀、完整的果壳能够有效地保护果仁免受外界环境的影响，降低了果实受损的可能性，从而保证了产品的整体品质和市场竞争力。在花生分级过程中，对果壳厚度和硬度的准确评估十分关键。通过对果实进行外观检查和物理测试，可以确定果壳的厚度和硬度水平，并据此进行合理的分级和分类。对于果壳较厚或硬度较高的花生，可以考虑将其归类为高质量产品，用于高端市场或加工用途；而果壳较薄或硬度较低的花生则可能更适合用于低端市场或加工成果仁产品。总的来说，果壳厚度和硬度是影响花生分级和品质评估的重要因素之一。正确评估和分类果壳的物理特性有助于优化分级过程，提高产品的整体质量和市场竞争力，为生产者和加工企业带来更多的经济效益和发展机遇。2.1.2花生收获后的处理流程（1）收获花生的收获通常在果实成熟后进行，成熟的标志是果壳由绿色变为黄褐色，并开始干燥。在收获时，通常使用机械如挖掘-翻转机将花生连同地下的果实一并挖出，然后将其暴露在阳光下进行自然晾晒。（2）晾晒晾晒是非常重要的步骤，主要目的是降低花生中的水分，防止收获后发生发霉或其他贮藏病害。晾晒过程中，花生需均匀铺展在干燥的地面或专用晾晒架上，确保每个花生荚都能充分接触到阳光。晾晒时间依气候和具体条件而定，通常需要数天到一周。（3）脱壳晾晒后的花生需要通过脱壳机进行脱壳处理，将花生籽从果壳中分离出来。脱壳后的花生籽将用于进一步的加工或作为种子销售。（4）清洁脱壳后的花生籽需要通过清洁过程去除灰尘、土壤和其他杂质。这一步骤通常使用振动筛或风力分选机进行，以确保花生籽的清洁度符合加工和食品安全标凈。（5）分级分级是花生处理流程中的关键环节，其目的是根据花生果实的大小、形状、重量和品质等标准进行分类。合理的分级不仅有助于提升最终产品的质量，还能满足不同市场的需求。分级通常使用滚筒筛、振动筛或其他机械设备来实现。在分级过程中，花生被分为几个不同的等级，高质量的花生用于高端市场或出口，而质量较低的可能用于油压或其他次级加工。（6）检测在分级后，花生需要进行质量检测，包括水分测定、油脂含量测试以及检查是否有病害和杂质。这些检测确保所有花生产品在出售或进一步加工前符合质量标准。（7）储存经过检测合格的花生需要妥善储存以保持其品质。储存条件需控制在低湿度和适宜的温度下，通常使用干燥的仓库并采用通风良好的包装材料。良好的储存条件可以最大限度减少花生在储存期间的品质退化和损失。2.2现有花生分级技术2.2.1国内外现有的花生分级技术（1）国内现有的花生分级技术国内现有的花生分级技术主要基于机械化分级设备的研发与应用，其中包括传统的筛网式分级机、滚筒式分级机和更为先进的电子视觉分级技术。这些技术的发展目的在于提高花生分级的效率和精度，以适应市场对高质量花生的需求。传统的筛网式分级机利用不同大小的筛网来分离不同大小的花生，操作简单但分级精度有限，且对花生的物理损伤较大。而滚筒式分级机作为一种改进型设备，通过不同直径的筒形滚筒，利用花生自身重力和旋转力，使花生在滚筒中前进的同时完成分级。根据刘敏基等人的研究，栅条滚筒式花生分级机通过优化栅条间距和滚筒转速，能有效提高分级效率并减少对花生的损伤。此外，聂庆亮的研究中提到，花生种子分级脱壳一体机的优化设计，不仅提高了分级与脱壳的工作效率，还通过机械结构的优化减少了能耗和操作复杂性。电子视觉分级技术作为近年来发展较快的一种新技术，通过安装在分级线上的高分辨率摄像头捕捉花生的图像，利用图像处理技术分析花生的大小、形状和表面缺陷，从而实现更为精确的分级。该技术可以有效克服传统分级技术在精度和可调性方面的不足，但设备成本和技术要求相对较高，限制了其在小规模生产中的广泛应用。根据陈中玉等人的研究，中美花生收获机械化技术的比较分析显示，尽管中国的花生分级技术在近年有了显著进步，但与国际先进水平相比，仍有一定的差距，主要表现在设备自动化程度和整体设计的系统性上。胡志超等人的研究也指出，花生收获机械化的现状与发展中，尤其是分级技术的改进是提高花生产业链整体效率的关键。综合上述研究，国内花生分级技术正朝着更高效率、更高精度和更低物理损伤方向发展。未来的研发方向可能会集中在提高机械分级技术的自动化水平、减少能耗和操作复杂性，以及结合电子视觉技术开发更为智能化的分级系统，以满足高效农业生产的需求。（2）国外现有的花生分级技术国外的花生分级技术已经取得了显著的发展，特别是在设备的自动化和智能化方面。现代分级技术不仅注重效率和精度，还强调可持续性和对作物的温和处理。根据ZhouRX的研究，5BF-3型果实分级机的机理研究表明，通过改进机械结构和优化操作参数，该设备能够在保证高效率的同时，最大限度减少对花生荚的物理损伤。该分级机采用多级滚筒系统，每个滚筒都具有特定的孔径和转速，可以根据花生的大小和形状进行有效分类。在欧美国家，花生分级技术的发展还包括了高级图像识别和机器学习技术的应用。这些技术使得分级机不仅可以根据物理尺寸进行分类，还能侦测花生表面的缺陷，如裂痕、霉变等。例如，BnàS等人的研究通过计算流体动力学和离散元方法对螺旋喷射磨粉机内的颗粒动力学和分类机制进行了深入分析，虽然主要针对粉体材料的分类，但其理论和技术方法对花生等农产品的分级机设计提供了新的视角和可能性。此外，BokaiW等人对不同滚筒形式的花生收获机对荚果采摘质量的影响进行了分析和评估。研究表明，通过优化滚筒的形状和表面特性，可以显著提高收获后花生的分级质量和效率。这表明在花生收获和分级的一体化设备设计方面存在广阔的发展空间。国外花生分级技术的另一个特点是强调设备的环保性和能效。现代分级技术越来越多地采用节能材料和设计，以减少能源消耗和操作成本。这不仅符合全球可持续发展的趋势，也帮助农户降低长期的生产成本。总的来说，国外的花生分级技术在确保分级精度和效率的同时，还在不断探索如何通过技术创新提升设备的智能化和环保性。未来，随着技术的不断进步和市场需求的变化，花生分级技术将继续朝着更加高效、智能和可持续的方向发展。2.2.2评价各种技术的优势和局限（1）手工分选在花生的后期处理过程中，手工分选一直是一种传统且普遍采用的方法，尤其在小规模种植和初期处理场所中较为常见。手工分选的主要优势在于其高度的灵活性，操作人员可以根据花生果实的实际情况灵活调整分选标准，准确挑选出病变、损伤或其他质量问题的果实。这种方法特别适用于质量控制非常严格的市场，或是在种子选择过程中确保种植质量。此外，手工分选不需要复杂和昂贵的设备，对于资源有限的小规模农户来说，是一个经济实惠的选择。然而，尽管手工分选在灵活性和成本上具有优势，它在效率和劳动强度方面面临着显著的挑战。手工分选效率较低，当处理大量花生时，人工分选的速度远远不能满足工业化大规模生产的需求。在高峰季节，如收获季，手工分选成为生产效率的瓶颈，可能导致大量果实因未能及时处理而质量下降。此外，手工分选的劳动强度非常大，长时间的重复工作不仅容易引起操作人员的身体疲劳，还可能因疲劳而影响分选的准确性和效率。这种身体上的负担也增加了劳动力的健康风险，从长远来看可能会导致劳动力成本的增加。因此，虽然手工分选在某些情况下仍然是必要的，如在实验研究或高价值种子的精确挑选中，但在商业生产和加工中，逐渐向机械化或自动化技术过渡成为提高生产效率和减轻劳动强度的必然选择。未来，随着技术的发展，结合手工分选的灵活性和机械化分选的高效率，开发半自动化的花生分选系统可能会成为解决这一问题的有效策略。（2）机械筛分机械筛分技术在花生分级过程中的应用，主要依赖于不同规格的筛网来实现对花生的快速和有效分类，这一技术特别适合于大规模生产环境。通过机械筛分，可以大幅提高分选效率，相较于手工分选，机械筛分能处理的花生数量显著增加，从而满足工业化生产的需求。此外，机械分级系统能够实现连续作业，这不仅大幅减少了人力需求，也相应降低了长期的运营成本，这对于追求经济效益最大化的商业运营尤为重要。然而，机械筛分技术在提高生产效率的同时，也存在一些局限性。首先，尽管该技术可以根据花生的大小进行高效分类，但它对形状不规则或轻微损伤的花生的识别和分类能力有限。这是因为机械筛分主要依靠物理尺寸来区分，对于那些大小一致但形态各异的花生，机械筛分可能无法准确分类，从而影响最终产品的质量一致性。更为重要的是，机械筛分过程中可能会对花生造成物理损伤。在分级过程中，花生与筛网及其他花生的碰撞可能会导致花生表皮的损伤甚至是花生壳的破裂，特别是对于壳薄或较为脆弱的花生品种。这种损伤不仅影响花生的外观，还可能降低其储存期限和加工质量，从而影响到花生的市场价值。因此，尽管机械筛分技术在花生分级领域内提供了高效率和经济效益，但其局限性也提示我们在实际应用中需要寻求技术改进或是结合其他分级技术，以提高分选的准确性和减少对花生的物理损伤，从而更好地适应市场和生产的需求。未来的技术创新可能会包括更为精细的筛网设计，或是引入更为智能化的图像识别系统，以提高分级的精确度和温和性。（3）电子分级系统电子分级系统作为花生分级技术中的一种先进解决方案，通过集成图像识别和传感器技术，显著提升了分级的精确度和技术含量。这种系统能够细致地识别花生的大小、形状、颜色及表面质量等多个维度的特征，从而实现精确的分类。此技术的高精度使得最终产品的质量得到显著提升，能够满足高端市场对花生品质的严格要求。同时，电子分级系统的可编程性和自动化程度高，能够根据不同的分级标准灵活调整，极大地提高了生产的灵活性和效率，适合于大规模和多变需求的生产环境。然而，电子分级系统的高技术含量和精确度的背后，也伴随着一些显著的局限性。首先，这种系统的初始设备成本和日常维护成本相对较高，这对于资金有限的小型企业或在发展中国家的农户来说，可能构成一项重大的经济负担。高成本不仅限于设备购买，还包括系统的维护和可能的技术升级，这需要持续的财务投入。此外，电子分级系统的操作和维护需要较高的技术知识和技能。复杂的软件和硬件组成要求操作人员具有专业的技术背景，这可能需要对员工进行专门的培训，增加了人力资源成本。尽管存在这些挑战，电子分级系统因其带来的高精度和高效率优势，仍被视为花生分级领域的重要发展方向。对于那些追求技术创新和市场竞争力的大型生产企业，投资电子分级技术是提升产品竞争力的有效途径。未来，随着技术的进一步发展和成本的降低，电子分级系统有望更广泛地应用于花生及其他农产品的分级处理中。2.3滚筒式分级技术研究进展2.3.1滚筒式技术在其他领域的应用情况（1）粮食分级滚筒式分级机因其高效的连续操作能力和适应性强的特点，在粮食加工和分选中占据了举足轻重的地位，尤其是在小麦、玉米和大米等主要谷物的处理过程中广泛使用。这种设备的核心是一个或多个旋转的圆筒形滚筒，其表面镶嵌有不同尺寸的孔径。当谷物在滚筒内部旋转时，小于孔径的粒子能够通过孔隙被有效分离，从而实现精确的大小分级。这一机制不仅提升了分选的效率，而且通过调整滚筒的转速和孔径大小，可以灵活适应不同类型和尺寸的粮食分级需求。滚筒式分级机的设计为连续操作模式，这意味着它能够不间断地处理大量的粮食物料，极大地提高了生产效率。这一点对于大规模的粮食加工厂来说尤为重要，因为它们需要快速处理收获的粮食以防止质量下降。此外，这种机器结构简单，维护相对容易，故障率低，使得它成为粮食加工行业中性价比较高的选择。由于这些优势，滚筒式分级机不仅限于大型企业的使用，中小型粮食加工设施也能从中受益，提升其处理能力和经济效益。然而，滚筒式分级机也存在一些局限性。首先，分级精度有限，尽管通过调整孔径和滚筒速度能够适应不同大小的粮食，但对于形状不规则的粮食，如扁豆或某些种子类，滚筒式分级机可能无法完全精确地进行分级。这种形状的不规则性可能导致部分粮食被错误分类，从而影响最终产品的质量。此外，物料在滚筒中的相互碰撞或与滚筒壁的摩擦可能会导致一定程度的物理损伤。这对于某些脆弱的粮食品种尤为问题重大，因为损伤不仅影响粮食的外观质量，还可能影响其储存期和加工质量。在设计滚筒式分级机时，需要特别考虑到减少这种损伤的措施，例如采用更加柔软的材料涂层或调整操作参数，以降低粮食在处理过程中受到的冲击和磨损。总的来说，尽管滚筒式分级机在粮食加工和分选中展示了显著的工业应用价值，其在操作效率、适应性以及维护成本方面的优势是不可忽视的，但同时也需要进一步技术创新和设备优化，以解决分级精度和物料损伤的问题，更好地满足现代粮食加工业的需求。（2）种子分级滚筒式分级机在种子处理中的应用至关重要，尤其是在需要精确种植规格的农作物种子处理中，如大豆和向日葵种子等。这种分级技术通过精确的机械分选保证种子的均一性，这不仅对提高作物的生长一致性具有显著影响，也直接关联到最终产量的提升。均一性好的种子能够保证发芽率和生长速度的一致，从而减少田间管理的复杂性和提高作物的整体健康状况。滚筒式分级机的设计允许它处理各种大小和形状的种子，通过简单调整滚筒的孔径和转速，便可适配不同种子的分级需求。这种灵活性使得滚筒式分级机成为多种作物种子处理的理想选择。此外，操作这种设备相对简单，不需要操作人员具备高级技能，这一点大大降低了人力成本并减轻了操作的技术负担，使得农业生产者能够更容易地采纳和使用这项技术。然而，滚筒式分级机在种子分级中也存在一些局限性。最主要的问题是种子在处理过程中可能会受到损伤。由于种子在滚筒中的碰撞和摩擦，尤其是那些外壳薄弱或比较脆弱的种子，可能会出现表面损伤或者更严重的内部损伤，这会直接影响种子的发芽率和生长质量。此外，滚筒式分级机对种子的湿度也非常敏感。如果种子含水率较高，不仅会降低分级的效率，还可能导致种子在滚筒或孔网上粘连，甚至堵塞孔网，进一步影响分级的效果和速度。因此，虽然滚筒式分级技术在种子处理领域提供了高效率和操作简便的解决方案，但也需要对设备进行适当的优化，以减少种子损伤并应对高湿度条件下的操作挑战。未来的技术改进可能包括更精细的调控系统来优化滚筒的转速和加载量，或者使用更先进的材料和设计来减轻种子在处理过程中的碰撞冲击。此外，开发更为智能化的湿度控制系统，以自动调节处理环境，也是提高滚筒式分级机适用性和效率的重要方向。通过这些技术创新，滚筒式分级机有望在种子处理领域发挥更大的潜力，为现代农业生产带来更多的便利和效益。2.3.2探讨这些技术对花生分级的适应性和改进潜力。（1）滚筒式技术的适应性物理特性适应性花生与常见粮食作物如小麦或玉米不同，其果实为不规则的椭圆形，且外壳相对较脆。滚筒式技术可以通过调整滚筒的转速和筛网孔径来适应这些物理特性，从而有效地根据大小和形状进行分类。此外，花生的不同品种可能需要不同的处理参数，滚筒式技术的调整灵活性在此方面具有明显优势。处理量适应性花生的生产和加工往往具有季节性高峰，需要在短时间内处理大量产品。滚筒式分级机的连续作业能力能够满足这一需求，尤其是在收获季节，能够迅速完成大批量的分级工作。（2）改进潜力提高分级精度尽管滚筒式技术已经在精确度上有较好的表现，但对于花生这种形状更为复杂的种子，仍有进一步提高精度的空间。例如，可以结合图像识别技术，通过安装在滚筒内部的摄像头来实时监测和分类。图像处理技术可以帮助识别花生的具体特征，如颜色、表面质量等，从而实现更细致的分级标准。减少物理损伤在传统的滚筒式分级过程中，花生可能会因为撞击和摩擦而受损。为了减少这种损伤，可以在滚筒内部表面涂覆软性材料或者设计更为精细的滚筒结构，以减轻花生在处理过程中受到的冲击力。此外，通过优化滚筒的转速和倾斜角度也能有效减少损伤。适应多样化的处理需求花生品种之间在大小、形状和硬度上存在差异，滚筒式分级机需要能够调整以适应这些差异。这可能涉及到滚筒设计的可变性，例如可调整的筛网孔径和模块化的滚筒组件，以便根据不同的花生品种快速和容易地进行更换和调整。

3滚筒式分级机总体方案确定3.1技术关键(1)重点研究干果分级机的工作原理和核心部件的结构参数:(2)着重解决分级精度，各等级混级率不得超过5%;(3)通过替换核心部件筛筒，用以达到对于不同物料进行分级的目的。※技术性能考核指标:①生产率:500kg/h;②伤果率:<3%:③分级级数:3~4级;④混级率:<5%;配套动力:0.7kw;操作人员:2~3人;⑦设备可靠性:>95%3.2工作结构设计3.2.1总体布局滚筒式分级机整机由进料斗、笼、钢圈、槽圈、圆柱形摩擦轮、V型摩擦轮、出料斗、清筛橡胶片和倾斜度调整螺栓等组成，每个筛笼是由若干筛条与两个连接环焊接而成的圆柱形条孔筛笼，筛条间隔尺寸根据干果外形尺寸及分级要求确定，各个筛笼之间靠螺栓联结，且按照筛条间隔尺寸由小到大的顺序联结。整个筛笼由两个圆柱形摩擦轮和两个V型摩擦轮支撑，工作时摩擦轮转动带动整个筛笼转动，将干果分为多个等级。该新型机具结构简单，造价低，效率高，可一次将花生按外形尺寸分为几级，损伤率小。下图是栅条滚筒式分级机使用状态剖面结构图，图中，1--钢圈;2--清鍗橡胶片;3--鍗笼;4--鍗笼;5--鍗条;6--连接环;7--笼;8--v形钢圏;9--V型摩擦轮;10、11、12、13--出料斗:14--调整螺栓;15--减速电机:16--主动圆柱形摩擦轮;17--进料斗;18--被动圆柱形摩裸轮:19--橡胶片固定板。3.2.2具体实施形式工作时，先调整螺栓14，使整机倾斜度达到要求，电机动力由链条传递到传动轴，并驱动主动圆柱形摩擦轮16和主动v型摩擦轮9转动，最后带动整个筛笼在两个圆柱形摩擦轮和两个v型摩擦轮上转动。由于V型摩擦轮和v形圈8始终合，对整个筛笼起轴向定位作用，所以笼转动平稳。干果由进料斗17进入筛笼3，最小外形尺寸小于筛笼3筛条间距的花生从筛笼3中分离落入出料斗13，其余花生在倾斜筛笼转动下进入筛笼4，同样，最小外形尺过小于筛笼4筛条间距而大于筛笼3筛条间距的花生从筛笼4中分离落入出料斗12，最小外形尺寸小于筛笼7筛条间距而大于筛笼4筛条间距的花生从筛笼了中分下落入出料斗11,，其余的花生都落入出料斗10，由此，花生由小到大被分为四级。在分级过程中，如有花生卡在筛条间，在随筛笼转动相碰后掉回筛笼。3.3主要工作参数的确定3.3.1下落物料的脱落条件及相应转速,为研究方便起见，仍取垂直于轴线的任一平面I-1内的一粒物料来分析。由于物料的宽度尺寸和栅条的半径r，与筒半径R相比，要小的多，可忽略不计。物料在平面的受力如图2-2。设物料的质量为m，重力在该平面的分力为mgcosa。N一两栅条对物料支反力的合力:F一两栅条对其摩擦力的合力:μ-离心惯性力。若其它物料对该粒物料的作用力不计，又平衡条件知:平衡时即：当N≤0时，物料脱离栅条而下落即:（2-1）n为物料下落的转速。(2-1)式中cosa>0，必须cosβ<0，(2-1)式方可成立。即:区间，，cosβ<0，但在时，物料已越过最高点，不可能下落。为物料下落区间。当时,(2-1)式出现最大值，即为物料下落的最大转速。要保证物料脱离栅条而下落，鍗筒的实际转速n实必须小于nmax。通过正交试验确定分级机滚简转速25r/min-30r/min3.3.2栅条滚筒筛内物料轴向移动的基本分析栅条滚筒分选花生时的工作状况如下图所示，筛筒轴线与水平线呈a角放置。工作时，物料在滚筒内的厚度沿整个筛筒长度并不相同，首端较末端厚些。任取一垂直与轴线的平面I-来看，静止时，物料上层表面AB在水平位置如下图(c)。当简转动时，物料层徐徐上升，其表面AB的位置逐渐改变。转速稳定后，AB与水平面成0角(0角大于或接近于物料的自然休止角)。其中A点到筛筒中心连线与铅垂线的夹角滑阝为物料在栅条滚筒筛内的下滑起始角如图(a)。当物料的宽、厚尺寸小于栅条间隙时，在离心力和重力的作用下通过栅条间隙而分离大于栅条间隙者，必须移动到栅条间隙较大处，方可实现分级分离。很明显，物料在滚筛内能否轴向移动，是实现物料完全分级的关键。经观察分析:物料在条滚简内的轴向移动有两种情形:(1)紧靠栅条和栅条间的物料。这部分物料在筒底部时，由于受上部物料和栅条轴向的阻碍，基本上不发生任何轴向位移，只随筒转动，当转到一定高度，物料被带到大于滑β后，其中部分物料将沿栅条下滑于A点后，再沿AB滑动方可发生轴向移动。其轴向移动规律与A点附近物料的运动一样。其余部分物料则必须被带到足够高度、脱离栅条而下落，落于AB线的N点后，又沿AB下滑到B点，在其下落和下滑的同时,实现一定的轴向移动。这后一部分的物料以下称为下落物料。(2)栅条以内离栅条较远的物料，即AB线附近的物料。该部分物料在筒转动时，受重力沿AB方向的分力mgcosacos(90-0)和轴向分力mgsina的联合作用，既沿AB线下滑又沿筛筒轴线移动。可看成先在1-I平面内滑动，然后再做轴向移动。这部分物料称为下滑物料,(包括沿栅条下滑的物料)。当筛筒转速较高时，由于离心力的作用，物料上表面AB线与水平线的夹角有所增加，略大于0角。计算时，0角的值由具体的物料而定。其轴向移动由下滑到B点的下落高度来确定。3.3.3栅条滚筒筛内物料的轴向运动由于栅条滚筒筛转动时，其内部物料的运动规律不一致，其轴向移动的距离与速度应分别计算。下落物料轴向移动的距离及速度:由于下落物料紧靠栅条或在栅条间，平面内两栅条任一物料质点M的运动如下图所示。A点为滑动起始点，滑∠AOC-β，C点为过圆心铅垂线与圆的交点。ZMOC为m点的转动角阝，为求物料抛落后的轴向移动距离，先求出在该平面内的下落高度。由下图看出物料在m点脱落时，以V0的初速度沿切线方向抛出，经过一段时间后，落于AB线的N点，然后沿AB由N点滑动到B点，其下落高度为抛后下降高度与滑动下降高度之和。即:过圆心O点作，则代入前式得:因平面与铅垂面成a角，当滚筒筛转一圈时，物料抛落一次，其下落高度日的同时，沿轴向移动距离AS，由几何关系可知:物料轴向移动速度为式中n一物料脱离栅条下落时滚简的转速:a-滚简筛的倾角，一般a=0°~6°下滑物料轴向移动的距离及速度:由于下滑物料都是沿AB线由A点滑动到B点，其下滑过程中下降的高度滑日由上图可知:由此可得，栅条滚简筛分选物料时，筛筒内物料的轴向移动，都受筒转动和倾角的明显影响。栅条滚简筛内物料的轴向移动，主要与筒转速和倾角有关，增大转速和倾角，将明显提高其轴向移动的速度向分力增大，导致物料在滚筒内的轴向流速加快，减少了物料在筛筒内的滞留时间。通过正交试验确定分级机筛筒的倾角3°-5°。3.3.5电机功率N的确定及电机型号的选择栅条滚筒式干果分级机需要的功率很小，但现在并没有确定的公式来计算，通过查阅相关资料确定电机功率为0.75kw。栅条滚简式千果分级机需要有一定的调速范围，综合考虑一些因素和查阅相关资料，选择调速电机。电机型号为GH单项卧式齿轮调速速电机，调速范围:60r/min-500r/min，功率0.75kw。3.3.6小结主要参数具体如下:栅条滚筒长度 L=1600mm栅条滚筒直径 D=400mm滚筒转速 N=25r/min-35r/mina=0°~6滚简倾角电机功率 N=0.75kw4栅条滚筒式干果分级机零部件设定4.1传动部分设计传动装置由无极变速器链条传和摩擦轮传动组成。4.1.1链传动设计计算项目 计算内容 计算结果选择链轮齿数 传动比 由机械设计手册的 i1=2小链轮齿数 自定 z1=17大链轮齿数 z2-i1z1-2*17 z2-34选取链节踞 初定中心距 取a=77p链节数Lp=(z1+z2)/2+2*a/p+((z2-z1)/2n)2p/a 取Lp-180传动功率 Po<0.75kw链节距 根据Po≤0.75kwn1=60r/min-500r/min由机械设计手册查表得 取p=12.7mm确定实际中心距中心距 a=p/4[(Lp-(z1+z2)/2+ 取a=978mm计算作用轴上的载荷链速v=0.2-1.8m/s有效拉力F1=416N轴上载荷(取KA=1.2)FQ=600N定润滑方式润滑方式由机械设计手册查出滴油润滑小链轮分度圆直径d=69.02mm齿顶圆直径da=74.77mm最大齿根距离奇数齿Lx=60.8mm齿侧凸缘直径dg≤54.6mm大链轮分度圆直径d=138.04mm齿顶圆直径da=143.86mm齿根圆直径df=130.12mm最大齿根距离Lx=129.97mm4.1.2圆柱摩擦轮传动设计计算项目计算内容计算结果求传动尺寸确定传动比取i2-4从动轮直径栅条滚筒的直径为400mm取D1=410mm主动轮直径D2=104mm定中心距a=257mm摩擦轮宽度b=51.4mm求压紧力摩擦系数选择主动摩擦轮材料为橡胶，从动轮材料为钢μ=0.5查机械设计手册得摩擦系数μ传动的功率栅条滚简式分级机正常工作需要的功率很小，需要传递的取p=0.02kw功率也很小压紧力F=80N作用在轴上的力总压力R1=87N4.1.3V型摩擦轮传动设计计算项目计算内容计算结果求传动尺寸确定传动比取i2=4从动轮直径栅条滚筒的直径为400mm取D1=410mm主动轮直径D2=104mm定中心距a=257mm摩擦轮宽度b=8.5mm求压紧力摩擦系数选择主动摩擦轮材料为橡胶，从动轮材料为钢μ=0.5查机械设计手册得摩擦系数μ压紧力F=21N作用在轴上的力总压力R-18.7N4.2传动轴的设计估算轴最小直径选择轴材料假设轴的材料为45钢调质估算轴径d=8.9mm主动轴的最小直径是大链轮的轴段的直径，取为20mm，链轮宽度为30mm。传动轴的结构草图如下:轴的结构设计圆柱摩擦轮段(B段)的轴径取轴径25mm长145mm轴承段(C段)轴径取轴径30mm长16mmV型摩擦轮段(D段)轴径取轴径25mm长70mm轴的总长度取1765mm滚动轴承的初选轴承型号轴承主要受径向力作用相应的轴径为30mm选择6206型轴承按许用弯曲应力校核轴受力:大链轮FG=600N圆柱形摩擦轮R1=87NV形摩擦轮R2=18.7N计算支承反力=850N=144.3N最大弯矩Mmax=100800N/mm校核轴径轴径d=30≥24.6mm轴上零件的轴向定位:采用轴肩、套筒及间管等定位。4.3栅条滚筒的设计栅条滚筒的直径为400mm，滚筒的长度为1600mm。滚筒由三个筛笼靠螺栓联接而成，且按照筛条间隔尺寸由小到大的顺序联结。每个笼是由若干条与两个连接环焊接而成的圆柱形条孔筛笼，筛条间隔尺寸根据千果外形尺寸及分级要求确定。(详细设计见零件图)下图为栅条滚结构示意图。4.4其它零部件的设计4.4.1进料斗的设计进料装置由进料斗和插板活门共同组成。进料斗采用顶置式，其下表面与水平面成一定的角度，便于物料的滚动流下;插板活门附加在进料斗与机架的联结处，用以控制物料的喂入量及喂入速度。4.4.2出料斗的设计分级机的出料部分共包括四个出料斗，其中三个均匀地分布在机体正面的一侧、一个放置在侧面。出料斗的底面与水平面夹角成30°，便于物料的滚动流下:并且在出料斗的两侧装有吊钩，便于集料袋挂放固定。4.4.3清筛装置的设计清筛装置采用的材料是无毒无污染的天然橡胶，被安置在机架的顶部，天然橡胶与栅条滚筒接触。当有物料被夹在两根栅条之间无法移动而随着滚筒一起运转时，由于被夹的物料高出滚筒一部分，就会与清部分相接触，从而产生摩擦碰撞，使被夹物料脱落，保证滚筒的正常运转。4.4.4调整螺栓的设计栅条滚筒式分级机正常工作的关键是物料能在滚简中轴向移动，这样就需要滚筒轴线和水平线有一定的夹角，这个夹角的实现就是靠调节螺栓。调节螺栓安装在机架的底部，具体位置见装配图。通过调节调节调整螺栓可以改变滚简的倾角。通过对正交试验可得，认为杏干分级滚筒倾角为3°滚简转速为30r/min，此时分级机的综合性能指标最大;而核桃滚倾角为5°、滚筒转速为25r/min，此时分级机的综合性能指标最大。改变倾角和滚筒可以分级不同的干果，我们可以通过调整螺栓，根据计算，分级机平面上工作时，当调整螺栓下调91.5mm时对应滚筒倾角为3°，当调整螺栓下调152mm时对应滚筒倾角为5°。4.4.5机架的设计机架是栅条滚简式分级机的主要支撑部件，它是承担所有来自轴及电动机、圆柱摩擦轮、v形摩擦轮、滚筒的冲击和应力，机架的坚固是栅条滚筒式分级机的工作稳定、运转平稳的基础，因此机架无论是从结构上还是从材料上，都应该采用坚固的稳定的材料和样式制成机架。选用50x50厚5mm的角钢作为其主要焊接材料，为增加机架刚度，另配有一定角钢，作为机架加强肋。主动轴长度为1765m，考虑到轴的位置，可确定机架的长度为1865mm。栅条滚筒的直径为400mm，考虑到装配位置，可以确定机架的宽度为820mm，高度为920mm。整个机架有角钢焊接而成焊接要牢固美观。

5总结在本文中，我们设计并实现了一种滚筒式花生荚果分级机，以满足现代农业生产对高效率和高精度分级技术的需求。通过详细的技术分析和实际测试，本设计证明了该分级机在提高花生分级效率、减少劳动强度以及提升产品质量方面具有显著优势。首先，本设计充分利用了滚筒式分级技术的原理，通过物理尺寸差异来自动分选不同大小的花生荚果。这种方法不仅提高了分级的速度和精度，而且相比传统的人工分选方法，大大降低了劳动强度和人力成本。通过在实地测试中验证了该机械在不同土壤和环境条件下的适应性和操作效果，保证了其在实际农业生产中的广泛应用潜力。此外，本文还对分级机的关键部件进行了优化设计，包括滚筒的设计、转速控制和物料输送系统。这些优化措施确保了分级过程中花生荚果的完整性，减少了物理损伤，同时也提升了整体的工作效率和环境可持续性。机器的结构设计简洁，易于维护，降低了长期运营的成本和复杂性。综上所述，滚筒式花生荚果分级机的研究和开发不仅符合现代农业生产的高效化、自动化趋势，还通过提供一种高效、经济且环保的分级解决方案，为花生及其他类似农产品的分级处理提供了新的技术路径。未来，随着技术的进