番茄篩選機(jī)的設(shè)計(jì)-西紅柿【8張CAD圖紙、說明書完整打包】

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Using tomato screening machine can greatly improve the efficiency of screening of tomato farmers.Key words：tomato screening machine; conical前言據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局最新調(diào)查結(jié)果顯示：2013年全國番茄種植面積穩(wěn)定到約 6369萬畝，單產(chǎn)達(dá)到 1600公斤，總產(chǎn)番茄10650萬噸，產(chǎn)品加工率 30%，產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值 8700億元。據(jù)營養(yǎng)學(xué)家研究測(cè)定：每人每天食用50100克鮮番茄，即可滿足人體對(duì)幾種維生素和礦物質(zhì)的需要。番茄含的“番茄素”，有抑制細(xì)菌的作用；含的蘋果酸、糖類和檸檬酸，番茄富含胡蘿卜素、維生素C、維生素B以及維生素B2和鈣、磷、鉀、鎂、鐵、和碘等多種元素，還含有蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)，所以廣受人們的喜愛，是餐桌必不可少的一件食材。聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織2013年8月的網(wǎng)站數(shù)據(jù)分析我過近年的番茄的種植面積穩(wěn)步增多，我國的番茄產(chǎn)量從2010年到2013年增大了將近一半?？梢娢覈r(nóng)業(yè)的發(fā)展步伐逐年加快，科技力量在不斷的加強(qiáng)，我國農(nóng)業(yè)必將朝著自動(dòng)化，機(jī)械化，現(xiàn)代化的方向發(fā)展。這就為篩選機(jī)帶來非常寬廣的發(fā)展空間。根據(jù)消費(fèi)者的需求，市場(chǎng)導(dǎo)向，科技的發(fā)展方向，我們構(gòu)想了番茄篩選機(jī)器的這一概念。人們追求高效率的時(shí)代，各項(xiàng)資料已經(jīng)表明：在農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)中，傳統(tǒng)的人力篩選已經(jīng)不能滿足時(shí)代發(fā)展的要求，從節(jié)約成本和時(shí)間成本來看，番茄篩選機(jī)器是種植番茄這一行業(yè)節(jié)約成本的一大法寶。篩選機(jī)器是近幾十年來得到很快發(fā)展的一種新型的機(jī)械，已經(jīng)廣泛運(yùn)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中；其中圓筒篩選是應(yīng)用比較廣泛的一種篩分產(chǎn)品。隨著我國工業(yè)，農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)中機(jī)械化要求的提高，應(yīng)用篩選機(jī)器的行業(yè)對(duì)其要求的也越來越高。篩選機(jī)在我國推廣使用的幾十年間發(fā)現(xiàn)了許多使用不太方便、設(shè)計(jì)不盡合理等問題。我國篩選機(jī)的無故障運(yùn)行時(shí)間與使用壽命相對(duì)于國外水平也有著很大的差距。也正應(yīng)為這樣，研究，設(shè)計(jì)和制造篩選機(jī)就成為非常重要的課題。一、 課程研究的背景和意義目前全國的番茄種植面積正在逐漸擴(kuò)大，到收獲的時(shí)候由于番茄畝產(chǎn)產(chǎn)量高，每個(gè)農(nóng)戶會(huì)對(duì)番茄按照大小分類，希望能賣個(gè)好價(jià)錢。但這樣往往會(huì)浪費(fèi)很多時(shí)間和人力，到頭來既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，篩分效果還不好。針對(duì)農(nóng)戶的這一現(xiàn)實(shí)狀況，我們研究的番茄篩選機(jī)會(huì)有效的為農(nóng)戶們解決此類難題。番茄從進(jìn)料口進(jìn)入后，篩選機(jī)會(huì)自動(dòng)將其分成從小到大的若干類。這就為農(nóng)民們解決了篩分番茄費(fèi)時(shí)費(fèi)力的問題，同時(shí)又可以達(dá)到好的篩分效果。我們國家由于工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的環(huán)境污染是非常嚴(yán)重的，我國也一直在致力于減少環(huán)境危害的工作。我們研究設(shè)計(jì)的番茄篩選機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)就是低能耗、噪聲小，走“綠色”環(huán)保之路，完全符合我國的國情需要。二、 篩選機(jī)的發(fā)展概況 近年來,節(jié)能、降耗、環(huán)保已成為可持續(xù)發(fā)展的主要方向。我國既是一個(gè)生產(chǎn)者和能源消耗的力量。如何有效利用資源已成為重要的國家發(fā)展戰(zhàn)略。中央發(fā)展規(guī)劃篩選機(jī)械行業(yè)帶來了巨大的發(fā)展機(jī)遇。中央政府的國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展“十一五”規(guī)劃綱要指出,開發(fā)技術(shù)和設(shè)備產(chǎn)生重大影響,包括冶金設(shè)備、篩選、清洗設(shè)備等。篩分機(jī)的發(fā)展方向是非常明確的,可以說,會(huì)占據(jù)整個(gè)屏幕的重點(diǎn)市場(chǎng)地位,從近年來的銷售,篩分機(jī)的應(yīng)用范圍更大,所以銷售穩(wěn)步上升。工業(yè)的發(fā)展,農(nóng)業(yè)篩選機(jī)品種和質(zhì)量要求越來越高,使篩分機(jī)到一個(gè)新的發(fā)展階段。綜合國內(nèi)外篩選機(jī)狀況，篩選機(jī)將會(huì)向以下幾個(gè)方向發(fā)展：（1）向著系列化，標(biāo)準(zhǔn)化，通用化發(fā)展：這是便于設(shè)計(jì)、組織專業(yè)化生產(chǎn)、保證質(zhì)量和降低成本的途徑（2）定量向效率高:高發(fā)展工業(yè)現(xiàn)代化,促進(jìn)企業(yè)規(guī)模,生產(chǎn)能力大大增加,需要一套有效的高通量篩選機(jī)器（3）向著輕型、環(huán)保、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化方向發(fā)展：80年代的老式篩選機(jī)換網(wǎng)特別不方便、壓網(wǎng)螺栓每層就有48支.換一個(gè)網(wǎng)需要很長時(shí)間、且高目數(shù)的粉體容易從螺栓處泄漏出去（4）振動(dòng)強(qiáng)度的增加,篩選機(jī)的振動(dòng)過程逐漸加強(qiáng),即提高篩機(jī)振動(dòng)參數(shù),以獲得更大的速度和加速度,從而提高生產(chǎn)率和篩分效率。三、 篩選機(jī)的分類、工作原理及特點(diǎn)3.1 篩選機(jī)的分類振動(dòng)篩的振動(dòng)是取代人工篩選機(jī)械,根據(jù)篩選的準(zhǔn)確性可分為輕質(zhì)混凝土振動(dòng)篩、重型振動(dòng)篩,實(shí)驗(yàn)室的振動(dòng)篩。包括重型振動(dòng)篩根據(jù)軌跡可以分為:橢圓振動(dòng)篩,圓振動(dòng)篩、直線振動(dòng)篩,自固定中心振動(dòng)篩、等;振動(dòng)篩的主要代表三維振動(dòng)篩過濾器,也稱為自旋振篩,可以調(diào)整軌跡,廣泛用于制藥、食品、化工、油漆、飲料過濾、磨料等行業(yè)。3.2 番茄篩選機(jī)的工作原理番茄篩選機(jī)通過圓柱滾筒上不同直徑的圓孔篩選不同大小規(guī)格的番茄。滾筒呈圓臺(tái)狀水平放置，從左端送料口向滾筒內(nèi)輸送番茄，滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)通過電動(dòng)機(jī)和皮帶傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)，番茄在滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)過程中沿著滾筒的錐度自然的向下滾動(dòng)，接著從各種規(guī)格的圓孔內(nèi)掉落達(dá)到篩選目的。 3.3 番茄篩選機(jī)的特點(diǎn)番茄篩選機(jī)作為一種篩分設(shè)備，其特點(diǎn)主要表現(xiàn)在：(1)設(shè)計(jì)耐用精巧，故障少，操作，維修方便；(2)結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單，清洗方便，快捷；(3)噪聲小，耗能低，機(jī)器壽命長；(4)耐磨性，高抗壓強(qiáng)度好；(5)篩分效率高，工作穩(wěn)定可靠。四、 篩選機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用基振動(dòng)篩的三種不同的運(yùn)動(dòng)軌跡就采用不同的篩分方法，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)中各行業(yè)特殊要求，形成各種形式的振動(dòng)篩分設(shè)備，并且使其在工業(yè)部門得到非常廣泛的應(yīng)用。在治金工業(yè)的部門，選礦廠普遍采用振動(dòng)篩對(duì)礦石進(jìn)行預(yù)先的篩分和檢查篩分，用振動(dòng)篩對(duì)磨礦機(jī)的產(chǎn)品進(jìn)行分級(jí)提高精礦品。在煤炭工業(yè)部門，用振動(dòng)篩作為精煤和末煤的脫水、脫介、針對(duì)5mm以下含水8%15%的潮濕細(xì)煤粒的分級(jí)采用了高頻細(xì)篩來解決脫水的問題；在水利電力的部門，火電廠對(duì)煤預(yù)先篩分是通過高頻振動(dòng)篩來實(shí)現(xiàn)的，在水電站的建設(shè)工作中如三峽工程需要各種振動(dòng)篩對(duì)沙石進(jìn)行分級(jí)；在交通部門針對(duì)鐵路石渣的清沙和初泥進(jìn)行篩選，及對(duì)瀝青混泥土的石頭進(jìn)行篩選，其在高速工路建設(shè)中起著重要的作用；在化工部門、對(duì)于化工原料產(chǎn)品的篩分，復(fù)合肥和化肥的分級(jí)，都離不開振動(dòng)篩。此外，針對(duì)環(huán)保部門的垃圾處理及水煤漿在電廠的應(yīng)用，振動(dòng)篩均成為關(guān)健篩分設(shè)備。國家對(duì)農(nóng)業(yè)的支持力度正逐年加大，我國的糧食總產(chǎn)量連續(xù)六年增產(chǎn)。番茄、板栗等作物的篩分生產(chǎn)都可以應(yīng)用到篩選機(jī)，這也為篩選機(jī)帶來了廣闊的發(fā)展前景。五、 篩選機(jī)的結(jié)構(gòu)組成與設(shè)計(jì)51 篩滾筒的設(shè)計(jì)圖1 篩筒 篩筒是選機(jī)承受被篩物料自身重力并完成篩分過程的最重要的工作部件。常用篩有滾筒篩、編織篩、條縫篩、棒條篩和非金屬篩五種。為了提高篩分效果和保證工作的可靠性，一般要按篩分物料的粒度和篩分作業(yè)的工藝要求來選擇篩面。番茄篩選機(jī)篩選番茄是通過圓筒篩來完成篩選的，對(duì)篩面的基本要求是：有足夠的機(jī)械強(qiáng)度、剛度、耐腐蝕、耐磨損、篩孔不容易堵塞。5.1.1 滾筒的尺寸滾筒的長度為1800mm，呈圓臺(tái)狀水平放置，滾筒小端的直徑為117mm,大端的直徑為500mm，滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)通過電動(dòng)機(jī)和皮帶傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)，番茄在滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)過程中沿著滾筒的錐度自然的向下滾動(dòng)，接著從各種規(guī)格的圓孔內(nèi)掉落達(dá)到篩選目的。5.1.2 滾筒的圓孔的設(shè)計(jì)根據(jù)篩分的要求，番茄的直徑為30mm-90mm，為了保證番茄的精確篩分，我們篩選機(jī)的滾筒上的孔的直徑尺寸分別選為50mm、80mm,大于80mm的直徑從滾筒末端掉落進(jìn)行篩選。5.1.3 滾筒的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)通過電動(dòng)機(jī)上的同步齒形小帶輪通過同步齒形帶帶動(dòng)軸上的大同步齒形帶輪完成。大同步齒形帶輪固定在軸上，軸的兩端是通過軸承固定在軸承座上的。5.1.4 滾筒和軸的固定我們?cè)O(shè)計(jì)的番茄篩選機(jī)的中滾筒是完成篩選的最主要的一個(gè)部件，篩選機(jī)篩選番茄主要是有軸帶動(dòng)滾筒完成自轉(zhuǎn)，所以滾筒和軸必須固定在一起，我們通過在軸和篩選圓柱上焊接圓柱條的方法讓篩選圓柱和軸固定在一起，讓圓柱能夠和軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)從而完成篩選。圖示軸和篩選圓柱的固定方式： 圖2 軸和篩圓錐臺(tái)的固定5.2 機(jī)架的設(shè)計(jì) 機(jī)架是篩選機(jī)的重要組成部分，番茄篩選機(jī)的長、寬、高、分別設(shè)計(jì)為2200mm、1200mm、1380mm、機(jī)架的材料是采用鑄鋼焊接而成的，機(jī)架的主要設(shè)計(jì)理念要求是要整體比較簡(jiǎn)潔，能夠承受整體的一個(gè)重量。 圖3 機(jī)架5.3 進(jìn)料口的設(shè)計(jì)進(jìn)料口采用螺栓固定的方式固定在機(jī)架上，且采用一定角度的固定，使物料在投入的時(shí)候能夠以一定的速度進(jìn)入篩選箱，既避免了物體速度過大，也避免了番茄的堆積。圖4 送料口5.4 物料的受力分析我們?cè)O(shè)計(jì)的番茄篩選的目的是使作物能夠滾落到不同直徑的篩孔里面，從而進(jìn)行全面的篩選。因此，可以對(duì)篩滾筒進(jìn)行傾角設(shè)計(jì)，這樣可以使作物更好的被篩分。不妨假設(shè)作物是一個(gè)方形物體，在篩面上的受力分析如下：通過計(jì)算得：tan = = arctan 查表得，45號(hào)鋼與番茄的靜摩擦系數(shù)為=0.20.3，經(jīng)過計(jì)算得 =14.316.7。篩筒的傾斜度太大了不好。如果角度太大，下料時(shí)由于慣性，會(huì)導(dǎo)致番茄一涌而下，不能進(jìn)行精確的篩分，失去設(shè)計(jì)意義；但是角度也不能太小，太小了物料容易堆積，所以需要適當(dāng)?shù)恼{(diào)整篩筒角度，我們?cè)O(shè)計(jì)的角度為 12，符合要求。六、 篩選機(jī)的零件的選擇6.1 皮帶的選擇 圖5皮帶我們所選用的皮帶是市場(chǎng)上最普通的普通V帶，普通V帶市場(chǎng)上的價(jià)格相對(duì)實(shí)惠便宜，很適合用在我們的番茄篩選機(jī)上。6.2 V帶輪的選擇番茄篩選機(jī)的帶輪應(yīng)該要有足夠的強(qiáng)度，質(zhì)量輕而且價(jià)格便宜，所以我們選擇了V帶輪，V帶輪采用的是鑄鐵材料。6.3 大小帶輪、帶的尺寸和相互安裝的尺寸的計(jì)算我們所設(shè)計(jì)的番茄篩選機(jī)的皮帶回轉(zhuǎn)速度為0.05m/s-0.2m/s。計(jì)算得出篩圓錐臺(tái)的回轉(zhuǎn)速度為每分鐘12轉(zhuǎn)。電機(jī)是選擇市場(chǎng)上的永磁低速電機(jī)140 TYD,電機(jī)的轉(zhuǎn)速為每分鐘60轉(zhuǎn)，傳動(dòng)比為5，符合帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比要求，該電機(jī)的功率為1.5KW。設(shè)計(jì)計(jì) 算 ：（1） 計(jì)算設(shè)計(jì)功率 由機(jī)械傳動(dòng)手冊(cè)查得工況系數(shù)=1.3， =1.95KW（2） 小帶輪直徑 根據(jù)機(jī)械傳動(dòng)手冊(cè)選擇=112mm（3） 大帶輪直徑 =548.8mm（4） 初定中心距 根據(jù)結(jié)構(gòu)需要，取=600mm，應(yīng) （5） 計(jì)算帶長 =2316.9mm查機(jī)械傳動(dòng)手冊(cè) =2240mm（6） 計(jì)算實(shí)際中心距 =561.6mm=524.44mm 張緊或者補(bǔ)償伸長，所需要的最大中心距為 =606.4 mm（7） 計(jì)算V帶的根數(shù)Z Z= 根據(jù)機(jī)械傳動(dòng)手冊(cè)查得需要的根數(shù) Z=4 經(jīng)過計(jì)算得到了帶輪的尺寸和兩個(gè)帶輪之間的實(shí)際中心距，確定了他們的安裝。圖是大帶輪和小帶輪： 圖6 大帶輪 圖7 大帶輪6.4 轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度與剛度計(jì)算圓柱形滾軸兩端是固定的，當(dāng)機(jī)器正常運(yùn)作時(shí)，圓柱形滾軸上承載作用力，理論分析時(shí)，假設(shè)均勻載荷分布。番茄篩選機(jī)的根據(jù)強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)直徑計(jì)算可得： 根據(jù)剛度條件設(shè)計(jì)直徑 59mm 通過計(jì)算和查表試驗(yàn)可得最小滾軸的直徑可選為d= 60mm ,既能滿足機(jī)器正常工作的強(qiáng)度條件，又能節(jié)約成本。6.5 軸承的選擇在篩選機(jī)正常工作過程中，軸承的主要作用是支撐滾軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，軸承主要承受徑向載荷，因此我們選擇深溝球軸承，既可以滿足機(jī)器工作中主要承受徑向載荷，也可同時(shí)承受小的軸向載荷的設(shè)計(jì)要求。當(dāng)量摩擦系數(shù)最小，在高轉(zhuǎn)速時(shí)，可用來承受純軸向載荷。通過計(jì)算選擇的軸承型號(hào)為6211，外徑為100mm,厚度為21mm。圖為深溝球軸承 6.6 軸承座的選擇軸承座是用來固定軸承的，固定軸承的外圈，讓軸承內(nèi)圈轉(zhuǎn)動(dòng)，外圈保持不動(dòng)始終和傳動(dòng)的方向一致，并且保持平衡，我們選擇的軸承的外徑是100mm,所以承座的內(nèi)徑應(yīng)該是100mm,查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，我們選擇的軸承座的型號(hào)是SN211。圖8 軸承座6.7 篩選機(jī)的裝配圖圖9 篩選機(jī)的裝配圖結(jié)論經(jīng)過了2個(gè)月的努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)順利完成了，基本上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了所預(yù)期設(shè)想的功能。畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科的學(xué)習(xí)階段一次很難得的實(shí)踐與理論相互結(jié)合的機(jī)會(huì)。通過對(duì)番茄篩選機(jī)的設(shè)計(jì)，擺脫了以前單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)，在實(shí)際設(shè)計(jì)中不僅提升了我綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和解決實(shí)際問題的能力，而且也大大的提高了我查閱文獻(xiàn)資料、獨(dú)立設(shè)計(jì)及其他專業(yè)能力的水平；通過對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且意志力也得到了一定程度的提升，達(dá)到了畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的。切身體會(huì)到，設(shè)計(jì)的過程要總體充分的考慮，總體的設(shè)計(jì)，要有全盤的意識(shí)與思想。在大體功能滿足的情況下，進(jìn)一步來設(shè)計(jì)相應(yīng)的零件、機(jī)構(gòu)來滿足安裝要求、尺寸要求、和使用要求。設(shè)計(jì)過程中感覺最最困難的是在零件的選擇，對(duì)著機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)要求，數(shù)據(jù)要求，不停地進(jìn)行選擇，有的經(jīng)過了好幾個(gè)反復(fù)。本設(shè)計(jì)有不少的優(yōu)點(diǎn)，但是也存在著一些不足，需要在以后的研究中不斷完善和改進(jìn)。 參考文獻(xiàn)1 紀(jì)名剛，濮良貴. 機(jī)械設(shè)計(jì). 7版. 北京：高等教育出版社，2001.2 邱宣懷. 機(jī)械設(shè)計(jì). 4版. 北京：高等教育出版社， 1997. 3 余俊. 機(jī)械設(shè)計(jì). 2版. 北京：高等教育出版社， 1986.4 吳宗澤. 機(jī)械設(shè)計(jì). 北京： 中央廣播電視大學(xué)出版社， 1998.5 濮良貴，紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)指南. 4版. 北京：高等教育出版社，2001.6 周開勤. 機(jī)械零件手冊(cè). 4版. 北京：高等教育出版社， 1994.7 卜炎. 螺紋聯(lián)接設(shè)計(jì)與計(jì)算. 北京：高等教育出版社，1993.8 鄒慧君. 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)手冊(cè). 上海：上海交通大學(xué)出版社，1994.9 謝黎明. 機(jī)械工程與技術(shù)創(chuàng)新. 北京：北京工業(yè)出版社，2005.11 吳宗澤. 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.13 國家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的有關(guān)的中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，200714 李旦、張世昌，機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第二版. 北京:高等教育出版社,200715 馮之敬機(jī)械制造工程原理北京：清華大學(xué)出版社,1999.16 呂仲文機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.17 Kuehnle M R.Toroidal Drive Combines Concepts.Product Engineering.Aug.1979.19 Loewenthal S H.et.al.Evaluation of a high Performance Fixed Ratio Traction Drive.Trans.ASME.80-C2/DET-38,Apr.1981. 致謝這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在蔡金平老師的精心指導(dǎo)下完成，在設(shè)計(jì)過程中，蔡老師多次與我們討論、分析設(shè)計(jì)的內(nèi)容、原理和結(jié)構(gòu)，感謝蔡老師的諄諄教誨和悉心指導(dǎo)。另外，在信息流通便捷的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，我通過互聯(lián)網(wǎng)搜尋到許多有參考價(jià)值的信息，感謝互聯(lián)網(wǎng)給了普通大眾一個(gè)這么好的平臺(tái)。最后，感謝機(jī)制四班的全體同學(xué)，沒有你們的陪伴我的論文將遜色不少。感謝你們。更加的感謝各位審閱此篇論文的各位老師們，謝謝您們的辛勤審閱，懇請(qǐng)你們批評(píng)指正。17