畢業(yè)設(shè)計論文柵條滾筒式干果分級機(jī)設(shè)計

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1、 畢業(yè)設(shè)計(論文) 題 目： 柵條滾筒式干果分級機(jī)設(shè)計 學(xué) 院：  農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 畢業(yè)設(shè)計（論文）時間：二О一О 年 三 月一日 ～ 六月 十七 日 共 十五 周 摘 要 在國內(nèi)外干果分級設(shè)備研究的基礎(chǔ)上，開發(fā)出一種生產(chǎn)率高、作業(yè)質(zhì)量好、能耗低的新型干果分級設(shè)備——柵條滾筒式干果分級機(jī)。

2、 通過對各文獻(xiàn)的閱讀及經(jīng)驗借鑒，對柵條滾筒式干果分級機(jī)某些細(xì)節(jié)進(jìn)行必要的改進(jìn)和技術(shù)上的提高，以使其更適合生產(chǎn)要求及有更強(qiáng)的適應(yīng)性。然后，按照設(shè)計要求，對柵條滾筒式干果分級機(jī)的參數(shù)進(jìn)行選定，并通過已知公式的計算，確定該機(jī)械的各部分的尺寸，依據(jù)各尺寸對該機(jī)器的各零件進(jìn)行選用校核，并最終將各零件裝配成形，在設(shè)計計算的前提下，得到所需要的新型柵條滾筒式干果分級機(jī)。 關(guān)鍵詞：干果，柵條滾筒式，分級，設(shè)計 Abstract On the basis of research on s dri

3、ed fruit sorting machine at home and abroad , a new-type dried fruit sorting machine with high productivity, high processing quality and low energy consumption--dried fruit sorting machine of grid cylinder By reading the literature and learning experience from it,there are some improving enhancing

4、on the details of the sorting machine and its technical,to make it more suitable for production requirements and more adaptive.Then,in accordance with the design requirements,we select the parameters for dried fruit sorting machine of grid cylinder,and according to the calculation of the known formu

5、la to determine the mechanical's all parts of the size, based on the size of various parts of the machinery we do the checking and selection of the parts.After all the work being done, we assembly forming the various parts in the design.Ultimately we have the machine that we needed. Keyword

6、s: dried fruit, grid cylinder，sorting machine, improved design 目 錄 摘 要 ..........................................................................................................................................I4 Abstract（英文摘要）.....................................

7、.......................................................................Ⅱ 目 錄...........................................................................................................................................Ⅲ 第一章 緒 論 1.1 課題研究的目的及意義......................................................

8、...............................1 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀...................................................................................................2 1.3 研究內(nèi)容及方向...................................................................................................7 第二章　柵條滾筒式干果分級機(jī)總體方案的確定.................

9、............ .............................9 2.1 技術(shù)關(guān)鍵.................................................................................................................9 2.2 工作結(jié)構(gòu)設(shè)計........................................................................................................9 2.3 主要工作參數(shù)的

10、確定.........................................................................................10 2.4 整機(jī)結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)特征...............................................................................13 第三章 柵條滾筒式干果分級機(jī)零部件的設(shè)定..................... .......................................15 3.1 傳動部分設(shè)計.........

11、.............................................................................................15 3.2 柵條滾筒的設(shè)計..................................................................................................17 3.3 軸的設(shè)計................................................................................

12、...................... 20 3.4 其它主要部件的設(shè)計.........................................................................................21 第四章 社會經(jīng)濟(jì)效益分析..................................................................................................23 結(jié) 論................................................

13、..............................................................................................24 致 謝..............................................................................................................................................25 參考文獻(xiàn).................................................

14、......................................................................................26 第一章 緒論 1.1 課題研究的目的及意義 改革開放以來，我國林果業(yè)發(fā)展取得了巨大成績。近幾年，干果的年產(chǎn)量逐年大幅度增加，總產(chǎn)量及增產(chǎn)速度也在世界名列前茅。林果業(yè)種植面積和產(chǎn)量的增加，對于干果的加工也提出了的新的要求。 干果的等級差價較大，每級的差價為3～10元/公斤，而紅棗、核桃、杏干、 巴旦杏、無花果等干果機(jī)械化分級是個空白，人工分級勞動強(qiáng)度大，效率低，成本高且不準(zhǔn)

15、確。林果業(yè)種植地區(qū)干果增值低，市場銷售的干果大多數(shù)是通貨或少量的人工分級，大部分以原料形式出售，附加值低，競爭處于劣勢，干果加工的滯后制約林果業(yè)種植區(qū)干果業(yè)的發(fā)展。目前，隨著人民消費水平不斷提高，消費者對于高品質(zhì)干果的需求也不斷增加。作為果農(nóng)既要滿足消費者需求又要使干果增值，只有通過干果的加工才能同時滿足二者的要求。干果分級機(jī)是干果加工必不可缺的初級設(shè)備，該設(shè)備的研制成功對林果種植區(qū)干果加工具有十分重要的意義。據(jù)相關(guān)市場調(diào)查和掌握的信息，很多林果種植區(qū)的果農(nóng)急需干果分級機(jī)，初步估算，需求量在1000余臺，干果分級機(jī)的研制非常必要，而且市場潛力巨大。因此，研制出適合林果種植區(qū)農(nóng)村的干果分級機(jī)是當(dāng)

16、務(wù)之急！ 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1.2.1國外現(xiàn)狀 國外的干果加工業(yè)已經(jīng)相當(dāng)成熟并且形成了一定的規(guī)模。美國、歐洲以及澳大利亞等發(fā)達(dá)國家，干果幾乎100％的都經(jīng)過機(jī)械化的分級、清洗、烘干、包裝等生產(chǎn)線，進(jìn)行分級、商品化處理后，再投放市場。 國外水果分級機(jī)的分級方式主要有以下三種：重量分級機(jī)、色澤分級機(jī)、色澤重量分級機(jī)。這些分級方式同樣可以適用于干果分級當(dāng)中。 ⑴果實重量分級機(jī) 按重量分級的分級機(jī)械是利用杠桿原理進(jìn)行的。在杠桿的一端裝有盛果斗，盛果斗與杠桿間是鉸鏈連結(jié)，杠桿的另一端上部由平衡重壓住，下部有支撐導(dǎo)桿以保持水平狀態(tài)，杠桿中間由鉸鏈點支撐，當(dāng)盛果斗的果實重量超過平衡重時

17、，杠桿傾斜，盛果斗翻到，拋出果實。承載輕果的杠桿越過此平衡重的位置沿導(dǎo)桿繼續(xù)前移，當(dāng)遇到小于果實重量的平衡重時，杠桿才傾斜，盛果斗翻到在新的位置拋出較輕的果實，由此，果實可按重量不同被分成若干等級。 目前較先進(jìn)的微機(jī)控制的重量分級機(jī)，采用最新電子儀器測定重量，可按需選擇準(zhǔn)確的分級基準(zhǔn)，分級精度高，使用特別的滑槽，落差小，水果不受沖擊、不損傷。分級、裝箱所需時間為傳統(tǒng)的1/2。 美國Penwalt公司Decco型分級機(jī)是一種新型果實分級機(jī)，具有速度快、性能好、通用性強(qiáng)的特點。它根據(jù)“體積”分級的原理進(jìn)行工作，綜合了大小和重量分級機(jī)最突出的優(yōu)點，同時消除了二者的缺點，使分級作業(yè)真正得以柔和平緩

18、地進(jìn)行。Decco型分級機(jī)工作原理是：提升機(jī)輥子將待分級的果實送入四星裝料斗，星輪與提升機(jī)以鏈條驅(qū)動的各對定距輥子同步，輥子承載水果通過分級全程，這樣的裝置，星輪可以很柔和地將水果從提升機(jī)傳送到由一對滾子形成的凹槽中，根據(jù)選用分級機(jī)規(guī)格的不同，分級部分包括6-9行高度可調(diào)的“摩擦指”，滾子從摩擦指下通過，緩緩地作反時針回轉(zhuǎn)，水果則作順時針轉(zhuǎn)動，當(dāng)水果遇到摩擦指（最大的水果首先接觸摩擦指），由于轉(zhuǎn)動與摩擦的組合，水果極柔和地從滾子上移動并落入彈性的擺動活動門上，水果自重足夠使其滑出并滾到輸送皮帶上，然后由皮帶送入包裝槽中。由于水果沒有摔落，也沒有其他任何典型的引起損傷的動作，分級柔和。 ⑵果實

19、色澤分級機(jī) 按色澤分級的分級機(jī)工作原理是：果實從電子發(fā)光點前面通過時，反射光被測定波長的光電管接受，顏色不同，反射光的波長就不同，再由系統(tǒng)根據(jù)波長進(jìn)行分析和確定取舍，達(dá)到分級效果。在意大利的果品貯藏加工業(yè)生產(chǎn)中，使用顏色分級機(jī)較早，主要是對蘋果進(jìn)行顏色分級，其原理是按照綠色蘋果比紅色蘋果的反射光強(qiáng)的道理進(jìn)行的。工作時，果實在松軟的傳送帶上跳躍移動，光線可照射到水果的大多部位，這樣就避免了水果單面被照射。反射光傳遞給電腦，由電腦按照反射率的不同來將果實分開，一般分為全綠果、半綠（半紅）果、全紅果等級別。 日本三菱電器公司研制的水果成熟度分級機(jī)，是利用傳感器綜合測出梨的表面顏色、對特定光的透光

20、率、形狀和大小，并與事先貯存在計算機(jī)中的優(yōu)良梨的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，推算出成熟度和糖分。 ⑶果實色澤重量分級機(jī) 既按果實著色程度又按果實大小來進(jìn)行分級，是當(dāng)今世界生產(chǎn)上最先進(jìn)的果實采后處理技術(shù)，該機(jī)首先在意大利研制成功并應(yīng)用于生產(chǎn)。工作原理是；將上述的自動化色澤分級和自動化大小分級相結(jié)合。首先是帶有可變孔徑的傳送帶進(jìn)行大小分級，在傳送帶的下邊裝有光源，傳送帶上漏下的果實經(jīng)光源照射，反射光又傳送給電腦，由電腦根據(jù)光的反射情況不同，將每一級漏下的果實又分為全綠果、半綠半紅果、全紅果等級別，又通過不同的傳送帶輸送出去。該生產(chǎn)線每小時可處理蘋果15-20噸。美國俄勒岡州的Alle Electronics

21、公司生產(chǎn)能分選果實、蔬菜、果仁及各種小食品的裝置。該裝置采用高晰像度的CCD攝像機(jī)，能識別以每分鐘580英尺速度在傳送帶上移動的產(chǎn)品上僅1mm大小的變色部分和缺陷部分。在進(jìn)料傳送帶與接取傳送帶之間用空氣輸送產(chǎn)品之際，計算機(jī)使128個次品排除器中的1個工作，排除次品。排除時能控制空氣吹在次品的中心部位，幾乎不發(fā)生錯誤排除現(xiàn)象。該分選裝置能按產(chǎn)品的色澤或大小進(jìn)行分選，并能將特定產(chǎn)品分選內(nèi)容參數(shù)編成程序預(yù)先儲存在存儲器內(nèi)。 1.2.2 國內(nèi)現(xiàn)狀 我國對于分級技術(shù)的研究經(jīng)歷了如下三個階段：20世紀(jì)70年代末，以引進(jìn)國外技術(shù)及設(shè)備為主，國內(nèi)對此基本上是空白的；20世紀(jì)80至90年代，我國加

22、工技術(shù)逐步發(fā)展起來，人們逐漸認(rèn)識到了分級技術(shù)的重要性，于是開始引進(jìn)、學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù)，并開始進(jìn)行新設(shè)備的開發(fā)工作，國內(nèi)開始出現(xiàn)分級設(shè)備的研究機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)廠家，20世紀(jì)90年代中期以來，由于市場對分級技術(shù)及設(shè)備的要求越來越高，并且此時國內(nèi)對分級技術(shù)的研究積累也達(dá)到了一定程度，且取得了顯著進(jìn)步，并開發(fā)出了諸多具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)、新設(shè)備。但盡管如此，與發(fā)達(dá)國家相比，中國目前在分級領(lǐng)域仍然存在大型設(shè)備不足、工藝控制技術(shù)落后、磨耗和單位產(chǎn)品能耗偏高、特殊粒形的生產(chǎn)工藝和設(shè)備落后等問題。 下面就應(yīng)用于干果分級機(jī)上的分級裝置的類型介紹如下： 1.錐輥式分級裝置 錐輥式分級裝置采用的是一對相

23、對轉(zhuǎn)動的錐形輥，如圖1-1（圖中各參數(shù)的單位為mm），干果在兩錐形輥的帶動下不停地上升和下落，同時，干果在重力和上端干果對其側(cè)向擠壓力的共同作用下沿錐形輥向下移動，直至兩錐形輥的間隙大于干果的直徑時，干果通過間隙落下。 該裝置分級效果不好，因為： ① 干果大量喂入時，上層的干果無法及時地與下層干果進(jìn)行交換，造成前一級干果在后一級甚至后幾級才被分離出去，出現(xiàn)分級混雜、混級率增大的現(xiàn)象。 ② 由于有相當(dāng)一部分干果是橢球形的，這些干果在下滑的時候，會因下滾姿態(tài)的不同，而在不同的位置下落，從而造成分級誤差。 2.圓孔篩分級裝置 圖1-2是圓孔篩分級原理圖，該圓孔篩與水平線

24、的夾角為α。篩孔由右往左逐漸 變大，干果在重力和離心力的共同作用下沿篩壁下滑并通過合適的孔口落下。 該圓孔篩的轉(zhuǎn)速范圍為： （R干果半徑m，n－圓孔篩轉(zhuǎn)速r/min） 該裝置的一個缺點是：在分級的過程中，有時會出現(xiàn)干果堵塞篩孔的現(xiàn)象，尤其是在干果大量喂入時。 3.平面振動篩分級裝置 圖1-3為平面振動篩裝置簡圖。該振動篩分級裝置是由三個篩子組成。篩子振動 時，干果與篩面產(chǎn)生相對滑動，尺寸小于篩孔的干果有可能通過篩孔，掉入下篩，其 余的留在篩面上，并沿篩面流向一側(cè)，由集料口收集。 通過干果分級試驗表明這種分級裝置分級效果差，基本不能實現(xiàn)正常分級。 4.柵條滾筒式分級裝置

25、 如圖1-4所示，篩分部分由三段滾筒組成，每段滾筒的柵條間隙不同，第一級到第三級柵條的間隙逐漸增大。干果在篩筒內(nèi)軸向隨著滾筒一起做圓周運動；軸向上由于干果具有彈性而且篩筒與水平面有一定的夾角所以作曲線或直線運動。當(dāng)干果進(jìn)入篩筒時，厚度尺寸小的干果在離心力的作用下從第一級被分離出來，厚度尺寸較大的干果在滾筒的帶動下運動到下一級繼續(xù)篩選，如此重復(fù)直到第四級干果從側(cè)面出料斗分出為止。 1.3 研究內(nèi)容及方向 我國對于干果分級機(jī)械的研究較晚，并且多以小型設(shè)備為主。上海市已經(jīng)研制出6GZ4.0智能瓜果精選分級機(jī)。其主要設(shè)備包括:瓜果外部品質(zhì)、大小判別系統(tǒng)(圖像識別);瓜果自動傳輸、分選機(jī)械裝

26、置;瓜果精選、分級設(shè)備的電氣控制系統(tǒng);智能學(xué)習(xí)模塊等。山西農(nóng)機(jī)研究所也研制成功了6ZF-0.5型紅棗分級機(jī)。但是同發(fā)達(dá)國家相比，我國仍是干果加工落后的國家。其中存在的主要差距有： （1）干果分級、商品化處理滯后。我國的干果處理量僅在15％左右，而絕大部分的干果加工都采用人工分級、挑選，采用普通紙箱或網(wǎng)袋、塑料袋、編織袋包裝，基本上以初級產(chǎn)品形式進(jìn)入市場。在同等干果的條件下，我國干果價格低于國際市場價格4至7成； （2）加工轉(zhuǎn)化量小。先進(jìn)干果生產(chǎn)國的加工能力在40％～70％，而我國企業(yè)加工能力只有10％左右。 在國外干果深加工產(chǎn)品比較多，有蜜棗、去核紅棗、棗片、低硫低糖果脯等各種深加工干果

27、。國外機(jī)械化程度較高、效率高、生產(chǎn)加工成本低，主要有紅棗去核器、切片機(jī)、堅果破殼機(jī)等。加工工藝為分級、清洗、脫水、烘干、包裝等。我國干果在價格競爭方面處于劣勢，原因之一就是我國機(jī)械加工及技術(shù)與國外有一定的差距。 考慮到我國林果區(qū)果農(nóng)的實際情況，我們將干果分級機(jī)的消費者定位在中小農(nóng)戶上。這就要求我們必須研制出一款技術(shù)性能好，價格低廉的機(jī)型。因此我們選擇了柵條滾筒式分級機(jī)。它與目前普遍采用的振動滾筒式分級機(jī)相比具有以下一些優(yōu)點：①.結(jié)構(gòu)簡單 ②.效率高 ③.價格低廉 ④.功耗小 ⑤.傷果率低。柵條滾筒式分級機(jī)存在的缺點是分級精度不高。 我國林業(yè)區(qū)干果資源豐富，但是對于干果的深加工尚處于起步階段

28、，仍然是以家庭為主的小作坊式的生產(chǎn)。針對于我國林業(yè)區(qū)農(nóng)村的這種情況，我們的干果分級機(jī)由于其技術(shù)性能好、造價低等特點，正好可以滿足農(nóng)戶對于機(jī)械分級的需求。同時可以為干果深加工走向產(chǎn)業(yè)化奠定一定的基礎(chǔ)。因此，我們所進(jìn)行的干果分級機(jī)的試驗研究是非常必要的。 第二章 柵條滾筒式機(jī)總體方案確定 2.1 技術(shù)關(guān)鍵 （1）重點研究干果分級機(jī)的工作原理和核心部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)； （2）著重解決分級精度，各等級混級率不得超過5％； （3）通過替換核心部件篩筒，用以達(dá)到對于不同物料進(jìn)行分級的目的。 ※技術(shù)性能考核指標(biāo)：①生產(chǎn)率：50

29、0kg／h；②傷果率：＜3％；③分級級數(shù)：3～4級；④混級率：＜5％；⑤配套動力：0.7kw；⑥操作人員：2～3人；⑦設(shè)備可靠性：≥95％ 2.2 工作結(jié)構(gòu)設(shè)計 2.2.1 總體布局 柵條滾筒式干果分級機(jī)整機(jī)由進(jìn)料斗、篩籠、鋼圈、槽圈、圓柱形摩擦輪、V型摩擦輪、出料斗、清篩橡膠片和傾斜度調(diào)整螺栓等組成，每個篩籠是由若干篩條與兩個連接環(huán)焊接而成的圓柱形條孔篩籠，篩條間隔尺寸根據(jù)干果外形尺寸及分級要求確定，各個篩籠之間靠螺栓聯(lián)結(jié)，且按照篩條間隔尺寸由小到大的順序聯(lián)結(jié)。整個篩籠由兩個圓柱形摩擦輪和兩個V型摩擦輪支撐，工作時，摩擦輪轉(zhuǎn)動帶動整個篩籠轉(zhuǎn)動，將干果分為多個等級。該新型機(jī)具結(jié)構(gòu)簡單，

30、造價低，效率高，可一次將干果安外形尺寸分為幾級，損傷率小。 下圖是柵條滾筒式干果分級機(jī)使用狀態(tài)剖面結(jié)構(gòu)圖，圖中，l--鋼圈;2--清篩橡膠片;3--篩籠;4--篩籠;5--篩條;6--連接環(huán);7--篩籠;8--v形鋼圈;9--V型摩擦輪;10、11、12、13--出料斗;14--調(diào)整螺栓;15--減速電機(jī);16--主動圓柱形摩擦輪;17--進(jìn)料斗;18--被動圓柱形摩裸輪;l9--橡膠片固定板。 2.2.2 具體實施形式 工作時，先調(diào)整螺栓14，使整機(jī)傾斜度達(dá)到要求，電機(jī)動力由鏈條傳遞到傳動軸，并驅(qū)動主動圓柱形摩擦輪16和主動v型摩擦輪9轉(zhuǎn)動，最后帶動整個篩籠在兩個圓柱形摩擦輪和兩個

31、v型摩擦輪上轉(zhuǎn)動。由于V型摩擦輪和v形圈8始終嚙合，對整個篩籠起軸向定位作用，所以篩籠轉(zhuǎn)動平穩(wěn)。干果由進(jìn)料斗17進(jìn)入篩籠3，最小外形尺寸小于篩籠3篩條間距的干果從篩籠3中分離落入出料斗13，其余干果在傾斜篩籠轉(zhuǎn)動下進(jìn)入篩籠4，同樣，最小外形尺寸小于篩籠4篩條間距而大于篩籠3篩條間距的干果從篩籠4中分離落入出料斗12，最小外形尺寸小于篩籠7篩條間距而大于篩籠4篩條間距的干果從篩籠7中分離，落 入出料斗11，，其余的干果都落入出料斗10，由此，干果由小到大被分為四級。在分級過程中，如有干果卡在篩條間，在隨篩籠轉(zhuǎn)動與清篩橡膠片2相碰后掉回篩籠。 2.3 主要工作參數(shù)的確定 2.3.1下落物料的

32、脫落條件及相應(yīng)轉(zhuǎn)速。 為研究方便起見，仍取垂直于軸線的任一平面I-I內(nèi)的一粒物料來分析。由于物料的寬度尺寸和柵條的半徑r，與篩筒半徑R相比，要小的多，可忽略不計。物料在平面的受力如圖2-2。設(shè)物料的質(zhì)量為m，重力在該平面的分力為mgcosα。N－兩柵條對物料支反力的合力；F－兩柵條對其摩擦力的合力；μ－離心慣性力。 若其它物料對該粒物料的作用力不計，又平衡條件知：平衡時 N+mgcosαcos(180°-β)-μ=0 即：N=μ+mgcosαcosβ 當(dāng)N≤0時，物料脫離柵條而下落 即：μ+mgcosαcosβ≤0 ∴μ≤-mgcosμcosβ n為

33、物料下落的轉(zhuǎn)速。（2-1）式中∵cosα>0，必須cosβ<0，（2-1）式方可成立。 通過正交試驗確定分級機(jī)滾筒轉(zhuǎn)速25r/min—30r/min 2.3.2 柵條滾筒篩內(nèi)物料軸向移動的基本分析 柵條滾筒篩分選干果時的工作狀況如下圖所示，篩筒軸線與水平線呈α角放置。工作時，物料在滾筒內(nèi)的厚度沿整個篩筒長度并不相同，首端較末端厚些。任取一垂直與軸線的平面I-I來看，靜止時，物料上層表面AB在水平位置如下圖(c)。當(dāng)篩筒轉(zhuǎn)動時，物料層徐徐上升，其表面AB的位置逐漸改變。轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，AB與水平面成θ角（θ角大于或接近于物料的自然休止角）。其中A點到篩筒中心連線與鉛垂線的夾角滑β為

34、物料在柵條滾筒篩內(nèi)的下滑起始角如圖(a)。 當(dāng)物料的寬、厚尺寸小于柵條間隙時，在離心力和重力的作用下通過柵條間隙而分離。大于柵條間隙者，必須移動到柵條間隙較大處，方可實現(xiàn)分級分離。很明顯，物料在滾筒篩內(nèi)能否軸向移動，是實現(xiàn)物料完全分級的關(guān)鍵。經(jīng)觀察分析：物料在柵條滾筒篩內(nèi)的軸向移動有兩種情形： （1）緊靠柵條和柵條間的物料。這部分物料在篩筒底部時，由于受上部物料和柵條軸向的阻礙，基本上不發(fā)生任何軸向位移，只隨篩筒轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)到一定高度，物料被帶到大于滑β后，其中部分物料將沿柵條下滑于A點后，再沿AB滑動方可發(fā)生軸向移動。其軸向移動規(guī)律與A點附近物料的運動一樣。其余部分物料則必須被帶到足夠高度

35、，脫離柵條而下落，落于AB線的N點后，又沿AB下滑到B點，在其下落和下滑的同時，實現(xiàn)一定的軸向移動。這后一部分的物料以下稱為下落物料。 （2）柵條以內(nèi)離柵條較遠(yuǎn)的物料，即AB線附近的物料。該部分物料在篩筒轉(zhuǎn)動時，受重力沿AB方向的分力mgcosαcos(90-θ)和軸向分力mgsinα的聯(lián)合作用，既沿AB線下滑又沿篩筒軸線移動?？煽闯上仍贗-I平面內(nèi)滑動，然后再做軸向移動。這部分物料稱為下滑物料，（包括沿柵條下滑的物料）。當(dāng)篩筒轉(zhuǎn)速較高時，由于離心力的作用，物料上表面AB線與水平線的夾角有所增加，略大于θ角。計算時，θ角的值由具體的物料而定。其軸向移動由下滑到B點的下落高度來確定。 2

36、.3.3 柵條滾筒篩內(nèi)物料的軸向運動 由于柵條滾筒篩轉(zhuǎn)動時，其內(nèi)部物料的運動規(guī)律不一致，其軸向移動的距離與速度應(yīng)分別計算。 下落物料軸向移動的距離及速度： 由于下落物料緊靠柵條或在柵條間，I-I平面內(nèi)兩柵條任一物料質(zhì)點M的運動如下圖所示。A點為滑動起始點，滑∠AOC=β，C點為過圓心鉛垂線與圓的交點?！螹OC為m點的轉(zhuǎn)動角β，為求物料拋落后的軸向移動距離，先求出在該平面內(nèi)的下落高度。由下圖看出物料在m點脫落時，以V0的初速度沿切線方向拋出，經(jīng)過一段時間后，落于AB線的N點，然后沿AB由N點滑動到B點，其下落高度為拋后下降高度與滑動下降高度之和。 即：H=Rcos(180°-β)+Rco

37、s∠BOC 過圓心O點作OK⊥AB，則∠KOC=θ 因I-I平面與鉛垂面成α角，當(dāng)滾筒篩轉(zhuǎn)一圈時，物料拋落一次，其下落高度H的同時，沿軸向移動距離ΔS，由幾何關(guān)系可知： 式中n－物料脫離柵條下落時滾筒篩的轉(zhuǎn)速；α－滾筒篩的傾角，一般α=0°~6° 下滑物料軸向移動的距離及速度： 由于下滑物料都是沿AB線由A點滑動到B點，其下滑過程中下降的高度滑H由上圖可知： 由此可得，柵條滾筒篩分選物料時，篩筒內(nèi)物料的軸向移動，都受篩筒轉(zhuǎn)動和傾角的明顯影響。柵條滾筒篩內(nèi)物料的軸向移動，主要與篩筒轉(zhuǎn)速和傾角有關(guān)，增大轉(zhuǎn)速和傾角，將明顯提高其軸向移動的速度向分力增大，

38、導(dǎo)致物料在滾筒內(nèi)的軸向流速加快，減少了物料在篩筒內(nèi)的滯留時間。通過正交試驗確定分級機(jī)篩筒的傾角 3°- 5°。 2.3.4柵條篩筒直徑 長度和柵條間隙的確定 有經(jīng)驗確定柵條滾筒的直徑為400mm，滾筒的長度為1600mm。滾筒是有三個篩籠組成，每個篩籠是由若干篩條與兩個連接環(huán)焊接而成的圓柱形條孔篩籠，篩條間隔尺寸根據(jù)干果外形尺寸及分級要求確定，各個篩籠之間靠螺栓聯(lián)結(jié)，且按照篩條間隔尺寸由小到大的順序聯(lián)結(jié)。分級機(jī)的滾筒設(shè)計不同的幾種，通過替換核心部件滾筒，用以達(dá)到對于不同物料進(jìn)行分級的目的。 目前國內(nèi)并沒有制定統(tǒng)一的關(guān)于紅棗、杏干、核桃等干果大小等級的國家標(biāo)準(zhǔn)，因此根據(jù)所測得的物料厚度尺寸

39、和相關(guān)市場調(diào)查，三種物料的各級間的柵條間隙由農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)機(jī)化研究所的專家定出，如下表所示。 2.3.5 電機(jī)功率N的確定及電機(jī)型號的選擇 柵條滾筒式干果分級機(jī)需要的功率很小，但現(xiàn)在并沒有確定的公式來計算，通過查閱相關(guān)資料確定電機(jī)功率為0.75kw。 柵條滾筒式干果分級機(jī)需要有一定的調(diào)速范圍，綜合考慮一些因素和查閱相關(guān)資料，選擇調(diào)速電機(jī)。電機(jī)型號為GH單項臥式齒輪調(diào)速速電機(jī)，調(diào)速范圍：60r/min—500r/min，功率0.75kw。 2.3．6 小結(jié) 主要參數(shù)具體如下： 柵條滾筒長度 L=16

40、00mm 柵條滾筒直徑 D=400mm 滾筒轉(zhuǎn)速 N=25r/min-35r/min 滾筒傾角 α=0°~6° 電機(jī)功率 N=0.75kw

41、 第三章 柵條滾筒式干果分級機(jī)零部件設(shè)定 3.1 傳動部分設(shè)計 傳動裝置由無極變速器 鏈條傳和摩擦輪傳動組成。 3.1.1 鏈傳動設(shè)計 計算項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 選擇鏈輪齒數(shù) 傳動比 由機(jī)械設(shè)計手冊的 i1=2 小鏈輪齒數(shù) 自定 z1=17 大鏈輪齒數(shù) z2=i1z

42、1=2*17 z2=34 選取鏈節(jié)踞 初定中心距 取a=77p 鏈節(jié)數(shù) Lp=(z1+z2)/2+2*a/p+ 取 Lp=180 〔（z2-z1）/2π〕2p/a 傳動功率 P0≤0.75kw 鏈節(jié)距 根據(jù)P0≤0.75kw n1=60r/min-500r/min 由機(jī)械設(shè)計手冊查表得

43、 取p=12.7mm 確定實際中心距 中心距 a=p/4［（Lp-（z1+z2）/2+ ］ 取a=978mm 計算作用軸上的載荷 鏈速 v= v=0.2-1.8m/s 有效拉力 F1= F1=416N 軸上載荷 FQ=1.2KAF1 （取KA=1.2） FQ=600N 定潤滑方式 潤滑方式 由

44、機(jī)械設(shè)計手冊查出 滴油潤滑 小鏈輪 分度圓直徑 d = d=69.02mm 齒頂圓直徑 da=p（0.54+cot） da=74.77mm 齒根圓直徑 df=d-dr（滾子外徑 dr=7.92） df=61.1mm 最大齒根距離 奇數(shù)齒 Lx=dcos-dr Lx=60.8mm 齒側(cè)凸緣直徑 dgpcot-1.04h-

45、0.76 dg54.6mm 大鏈輪 分度圓直徑 d = d=138.04mm 齒頂圓直徑 da=p（0.54+cot） da=143.86mm 齒根圓直徑 df=d-dr（滾子外徑 dr=7.92） df=130.12mm 最大齒根距離 奇數(shù)齒 Lx=dcos-dr Lx=129.97mm 齒側(cè)凸緣直徑 dgpcot-1.04h-0.76

46、 dg123.69mm 3.1.2圓柱摩擦輪傳動設(shè)計 計算項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 求傳動尺寸 確定傳動比 i2= 取i2=4 從動輪直徑 柵條滾筒的直徑為400mm 取D1=410mm 主動輪直徑 D2= D2=104mm 定中心距 a=（D1+D2

47、） a=257mm 摩擦輪寬度 b=a （=0.3） b=51.4mm 求壓緊力 選擇主動摩擦輪材料為 摩擦系數(shù) 橡膠，從動輪材料為鋼 =0.5 查機(jī)械設(shè)計手冊得摩擦系數(shù) 柵條滾筒式分級機(jī)正常工作 傳動的功率

48、 需要的功率很小，需要傳遞的 功率也很小 取p=0.02kw 壓緊力 FN==19 F=80N（壓緊力很小，利用重力壓緊可以滿足） 作用在軸上的力 總壓力 R1= R1=87N 3.1.3V型摩擦輪傳動設(shè)計 計算項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 求傳動尺寸 確定傳動比

49、 i2= 取i2=4 從動輪直徑 柵條滾筒的直徑為400mm 取D1=410mm 主動輪直徑 D2= D2=104mm 定中心距 a=（D1+D2） a=257mm 摩擦輪寬度 b=2z b=8.5mm 求壓緊力 選擇主動摩擦輪材料為 摩擦系數(shù)

50、 橡膠，從動輪材料為鋼 =0.5 查機(jī)械設(shè)計手冊得摩擦系數(shù) 壓緊力 FQ=FNsin F=21N（壓緊力很小，利用重力壓緊可以滿足） 作用在軸上的力 總壓力 R2= R2=18.7N 3.2傳動軸的設(shè)計 估算軸最小直徑 選擇軸材料 假設(shè)軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì) 估算軸徑

51、 d=8.9mm 主動軸的最小直徑是大鏈輪的軸段的直徑，取為20mm，鏈輪寬度為30mm。 傳動軸的結(jié)構(gòu)草圖如下： 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 圓柱摩擦輪段（B段）的軸徑 取軸徑25mm 長145mm 軸承段（C段）軸徑 取軸徑30mm 長16mm V型摩擦輪段（D 段）軸徑 取軸徑25mm 長70mm 軸的總長度

52、 取1765mm 滾動軸承的初選 軸承型號 軸承主要受徑向力作用 選擇6206型軸承 相應(yīng)的軸徑為30mm 按許用彎曲應(yīng)力校核 軸受力： 大鏈輪 FQ=600N 圓柱形摩擦輪 R1=87N V形摩擦輪

53、 R2=18.7N 計算支承反力 F1 F1= F1=850N F2 F2= F2=144.3N 最大彎矩 Mmax 在軸承處取的最大彎矩 Mmax=100800N/mm 許用應(yīng)力 許用應(yīng)力值 查機(jī)械設(shè)計手冊 =60Mpa 應(yīng)力校核系數(shù)

54、 a= a=0.59 校核軸徑 軸徑 d d=30 軸上零件的軸向定位：采用軸肩、套筒及間管等定位。 3.3柵條滾筒的設(shè)計 柵條滾筒的直徑為400mm，滾筒的長度為1600mm。滾筒由三個篩籠靠螺栓聯(lián)接而成，且按照篩條間隔尺寸由小到大的順序聯(lián)結(jié)。每個篩籠是由若干篩條與兩個連接環(huán)焊接而成的圓柱形條孔篩籠，篩條間隔尺寸根據(jù)干果外形尺寸及分級要求確定。（詳細(xì)設(shè)計見零件圖）下圖為柵條滾筒結(jié)構(gòu)示意圖。 3.4其它零部件的設(shè)計 3.

55、4.1進(jìn)料斗的設(shè)計 進(jìn)料裝置由進(jìn)料斗和插板活門共同組成。進(jìn)料斗采用頂置式，其下表面與水平面成一定的角度，便于物料的滾動流下；插板活門附加在進(jìn)料斗與機(jī)架的聯(lián)結(jié)處，用以控制物料的喂入量及喂入速度。 3.4.2出料斗的設(shè)計 干果分級機(jī)的出料部分共包括四個出料斗，其中三個均勻地分布在機(jī)體正面的一側(cè)、一個放置在側(cè)面。出料斗的底面與水平面夾角成30°，便于物料的滾動流下；并且在出料斗的兩側(cè)裝有吊鉤，便于集料袋掛放固定。 3.4.3清篩裝置的設(shè)計 清篩裝置采用的材料是無毒無污染的天然橡膠，被安置在機(jī)架的頂部，天然橡膠與柵條滾筒接觸。當(dāng)有物料被夾在兩根柵條之間無法移動而隨著滾筒一起運轉(zhuǎn)時，由于被夾的

56、物料高出滾筒一部分，就會與清篩部分相接觸，從而產(chǎn)生摩擦碰撞，使被夾物料脫落，保證滾筒的正常運轉(zhuǎn)。 3.4.4調(diào)整螺栓的設(shè)計 柵條滾筒式分級機(jī)正常工作的關(guān)鍵是物料能在滾筒中軸向移動，這樣就需要滾筒軸線和水平線有一定的夾角，這個夾角的實現(xiàn)就是靠調(diào)節(jié)螺栓。調(diào)節(jié)螺栓安裝在機(jī)架的底部，具體位置見裝配圖。通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)調(diào)整螺栓可以改變滾筒的傾角。通過對正交試驗可得，認(rèn)為杏干分級滾筒傾角為3°滾筒轉(zhuǎn)速為30r/min，此時分級機(jī)的綜合性能指標(biāo)最大；而核桃滾筒傾角為5°、滾筒轉(zhuǎn)速為25r/min，此時分級機(jī)的綜合性能指標(biāo)最大。改變傾角和滾筒可以分級不同的干果，我們可以通過調(diào)整螺栓，根據(jù)計算，分級機(jī)平面上工作

57、時，當(dāng)調(diào)整螺栓下調(diào)91.5mm時對應(yīng)滾筒傾角為3°，當(dāng)調(diào)整螺栓下調(diào)152mm時對應(yīng)滾筒傾角為5°。 3.4.5機(jī)架的設(shè)計 機(jī)架是柵條滾筒式分級機(jī)的主要支撐部件，它是承擔(dān)所有來自軸及電動機(jī)、圓柱摩擦輪、v形摩擦輪、滾筒的沖擊和應(yīng)力，機(jī)架的堅固是柵條滾筒式分級機(jī)的工作穩(wěn)定、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)的基礎(chǔ)，因此機(jī)架無論是從結(jié)構(gòu)上還是從材料上，都應(yīng)該采用堅固的穩(wěn)定的材料和樣式制成機(jī)架。選用50 厚5mm的角鋼作為其主要焊接材料，為增加機(jī)架剛度，另配有一定角鋼，作為機(jī)架加強(qiáng)肋。主動軸長度為1765m，考慮到軸的位置，可確定機(jī)架的長度為1865mm。柵條滾筒的直徑為400mm，考慮到裝配位置，可以確定機(jī)架的寬度為82

58、0mm，高度為920mm。整個機(jī)架有角鋼焊接而成，焊接要牢固美觀。 第四章 社會經(jīng)濟(jì)效益分析 2000年年初我國政府在下發(fā)的《關(guān)于調(diào)整優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展特色農(nóng)業(yè)的意見》中提出，要加快林果業(yè)的發(fā)展，使其成為本世紀(jì)初我國農(nóng)村的優(yōu)勢支柱產(chǎn)業(yè)。這就給我國林果業(yè)的大發(fā)展帶來了機(jī)遇。近年來我國很多地區(qū)大力發(fā)展林果業(yè)，推行規(guī)模種植，使得干果的年產(chǎn)量為75萬噸，并在逐年大幅增加。 林果業(yè)種植面積和產(chǎn)量的增加，對于干果的加工也提出了新的要求。干果的等級差價較大，每級的差價為3～10元/公斤，而紅棗、核桃、杏干、巴

59、旦杏、無花果等干果機(jī)械化分級是個空白，人工分級勞動強(qiáng)度大，效率低，成本高且不準(zhǔn)確。林果區(qū)干果的增值低，市場銷售的干果大多數(shù)是通貨或少量的人工分級，大部分以原料形式出售，附加值低，競爭處于劣勢，干果加工的滯后制約林果區(qū)干果業(yè)的發(fā)展。目前，隨著人民消費水平不斷提高，消費者對于高品質(zhì)干果的需求也不斷增加。作為農(nóng)民既要滿足消費者需求又要使干果增值，只有通過干果的加工才能同時滿足二者的要求。干果分級機(jī)是干果加工必不可缺的初級設(shè)備，該設(shè)備的研制成功對林果區(qū)干果加工具有十分重要的意義。據(jù)相關(guān)市場調(diào)查和掌握的信息，很多林果種植區(qū)的果農(nóng)急需干果分級機(jī)，初步估算，需求量在1000余臺，干果分級機(jī)的研制非常必要，而

60、且市場潛力巨大。因此，研制出適合林果區(qū)農(nóng)村的干果分級機(jī)很有必要的！ 結(jié) 論 機(jī)械化是農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向,是減輕勞動者的強(qiáng)度,節(jié)省時間,提高效率的較好途徑.柵條滾筒式干果分級機(jī)是把干果按形狀大小進(jìn)行機(jī)器,起主要功能是干果分級,從而實現(xiàn)對干果的進(jìn)一步加工,此產(chǎn)品是一種初級分級設(shè)備,生產(chǎn)率很高,制造成本低,是現(xiàn)在果農(nóng)對干果分級的合適機(jī)械。但是,此產(chǎn)品也有一些不足之處,比如它的分級精度低等缺點,但和其他一些分級機(jī)相比還是有一定的優(yōu)勢的,其主要優(yōu)勢是結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低.因此,在今后還要對干果分級機(jī)的開發(fā),使柵條滾筒式分級機(jī)更完美,更效率化。

61、 機(jī)器的生產(chǎn)率與竄級率成正比。與人工喂料的速度關(guān)系很大。若喂入速度越快，則生產(chǎn)率越高，但竄級率也隨之增大，須嚴(yán)格掌握好喂入干果的速度。"人工分級由機(jī)械分級所代替。其效率由15.7kg/h增加到600kg/h，且分級質(zhì)量穩(wěn)定，克服了人工分級因人而異質(zhì)量難以控制的缺陷，并且機(jī)械分級可以連續(xù)大批量穩(wěn)定生產(chǎn)。竄級率很低，傷果率為零，驗證了柵條式滾筒通過性能好，結(jié)構(gòu)新穎先進(jìn)的特點。該機(jī)外形美觀，移動使用方便。 致 謝 論文是在導(dǎo)師XX講師的嚴(yán)格要求和悉心

62、指導(dǎo)下完成的。在論文的整個研究過程中，從選題、柵條滾筒式分級機(jī)樣機(jī)設(shè)計到樣機(jī)性能試驗和論文撰寫，韓老師都傾注了大量的心血。短暫的半年多的學(xué)習(xí)生活，我得到了韓老師的精心指導(dǎo)，他嚴(yán)謹(jǐn)踏實的科研態(tài)度和高度敬業(yè)的工作精神給我留下了深刻的印象并將深遠(yuǎn)地影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此特向韓老師表示由衷的感謝。 在課題的研究階段和論文撰寫階段，許多老師也給予了大力支持和幫助，正是有了他們的幫助，論文才得以順利完成。他們豐富的實踐經(jīng)驗和嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)以及高度的敬業(yè)精神，使我受益匪淺，在此特向各位老師表示誠摯的謝意。 論文撰寫過程中韓老師提出了寶貴的修改意見，在繪圖過程中，以及平常的學(xué)習(xí)和生活中，

63、一直得到各位老師、同學(xué)的熱心協(xié)助和悉心照顧，在此向他們道一聲誠摯的感謝。 感謝全體老師和同學(xué)半年來的關(guān)心和支持！感謝所有關(guān)心和幫助過我的人們！ 參考文獻(xiàn) [1] 陶衛(wèi)民．國外農(nóng)機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢[J]．江蘇農(nóng)機(jī)化，2003，（03）：21 [2] 應(yīng)義斌，饒秀勤，黃永林，等．水果高速實時分級機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)．農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2004 [3] 李湘萍．6ZF－0.5 型紅棗分級機(jī)的試驗研究．山西農(nóng)機(jī)（學(xué)術(shù)版），2000（14）：3～5 [4] 成迎法，章協(xié)軍．蘑菇滾筒

64、分級機(jī)的改進(jìn)．輕工機(jī)械，1992：37～41 [5] 連政國，張巖，姜學(xué)東．柵條圓筒篩內(nèi)物料軸向運動分析．萊陽農(nóng)學(xué)院學(xué)報，1996 [6] 吉林工業(yè)大學(xué)編．農(nóng)業(yè)機(jī)械理論與設(shè)計：中冊．北京：中國工業(yè)出版社， [7] 北京農(nóng)業(yè)工程大學(xué)編．農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械與設(shè)備：上冊．118～120 [8] 施小倫．質(zhì)點在圓筒篩面上的運動特性及對垂直圓筒篩性能的影響．農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報 [9] 王琦．筒形分離機(jī)工作轉(zhuǎn)速的確定．輕工機(jī)械，1989，（4）：27 [10] 陳木榮．滾筒式分級機(jī)滾筒直徑和長度的計算方法．包裝與食品機(jī)械，1994 [11] 張曉桂．新型分離清選裝置的試驗研究．農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2002，33（03）：47～49 [12] 貌建華，朱永寧，陶濱友．新型圓筒篩清選機(jī)構(gòu)分離過程的試驗研究．農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報 [13] 袁麗，努爾夏提·朱馬西，楊軍等．柵條滾筒式杏干分級機(jī)的試驗研究．農(nóng)機(jī)化研究 [14] 機(jī)械工程手冊編輯委員會編，機(jī)械工程手冊。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992。 [15] 機(jī)械設(shè)計(第三版)，邱宣懷主編，高等教育出版社，1994。 [16] 農(nóng)業(yè)機(jī)械，北京人民出版社。1989。