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2016年5月 第 期
小茴香清選機的設計
王金東
（塔里木大學機械電氣化工程學院， 阿拉爾 843300）
摘 要：小茴香籽粒較小較輕，動力特性與部分秸稈動力特性相近不易于分離。目前我國谷物清選機械基本能夠自給自足，但是由于市場上大部分都是種子加工成套設備，由于其價格高、能耗大，還不能完全適應小型谷物的生產和使用要求。所以設計符合我國國情的小茴香清選機械，對提高我國小茴香產品質量、農業(yè)經濟效益和農業(yè)生產現(xiàn)代化水平具有重要意義。論文立足國情，主要基于小茴香等不同的小型谷物的種子生產和產品的加工和銷售提供技術支持，設計一種實用性強、市場前景好的小茴香清選機械。
本文在介紹國內外清選機械的發(fā)展現(xiàn)狀與動態(tài)的基礎上，分析了制造價格低、操作簡單、使用方便的小茴香清選機的意義和市場需求，制定了系統(tǒng)總體設計方案，對系統(tǒng)的機架、篩體、震動機構、風機進行了重點研究設計。
關鍵詞：清選機；平面篩；單相電源；曲柄連桿傳動機構；風篩式
中圖分類號： 文獻標識碼：A 文章編號：
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0 引言
（食用價值）小茴香是人們頗為喜歡的一種調味佳品，也是烹調使用的“八大味”之一。茴香的營養(yǎng)價值很高，含蛋白質、脂肪、碳水化合物、鈣、磷、鐵、胡蘿卜素、硫胺素、維生素B2、葉酸、維生素C等營養(yǎng)物質。
（藥用價值）茴香有行氣止痛、健胃散寒的功效，可用來治療胃寒痛、小腹冷痛、痛經、疝痛、癰種等病。
（種植情況）主產于內蒙古、山西、等地。我區(qū)種植小茴香的主要地方有焉耆盆地、伊犁河谷、吐魯番地區(qū)、喀什地區(qū)和阿克蘇地區(qū)、和田地區(qū)部分縣市。到2015年全疆茴香種植面積達到140萬畝，總產10萬噸。
（我選擇設計小茴香清選機的意義）近幾年來，農業(yè)種植結構調整和加入WTO都對我國農業(yè)機械化產生了較大的影響，我國農業(yè)機械化產品的升級換代和產品結構調整勢在必行，農業(yè)機械化進入一個調整發(fā)展的新時期。現(xiàn)代農業(yè)和人類生活越來越注重種子和糧食加工品質。而小茴香本身屬于小型谷物清選難度較大，現(xiàn)如今小茴香種植面積越來越大，清選基本依靠人力和農民自己改裝的清糧機，而且清選后的小茴香達不到標準雜質較多。到現(xiàn)在為止依舊沒有一個功能完善的小茴香清選機，如果能夠設計出一種完善的小茴香清選機，能夠大大減少農民的勞動強度。小茴香經過清選以后，可以獲得質量均勻、尺寸基本一致的飽滿的小茴香。
小茴香清選是小茴香收獲后不可缺少的環(huán)節(jié)。收獲后的谷粒中不僅包含飽滿和成熟的籽粒，而且還有機械損傷、破碎和不成熟的谷粒。此外還包含育許多雜質，如草籽、泥沙、斷穗、穎殼等。因此無淪留作種子或其他用途，均需將收獲后的谷粒進行清選才能滿足要求。
谷粒經過清選以后，可以獲得質量均勻、尺寸一致的種子。將種子清選以后再播種，可以清除出小粒、破碎粒作為糧食或飼料，節(jié)約了糧食：清選后的種子均勻飽滿，播種后發(fā)芽率高、長勢好，一般都能增產5%～10%，還可以減少播種量20%左右，而且有利于種子的儲藏、運輸及機械化作業(yè)，增強種子在市場上的銷售競爭力。因此，清選機產品對農業(yè)結構的調整和農民收入的增加有著十分重要的作用[1]。
1 設計原理及機構
1.1 設計原理
風篩式清選機
風篩式清選機主要利用種子與夾雜物的幾何尺寸和懸浮速度差異進行清選和風選。篩選是根據(jù)種子幾何尺寸的差異，配置適當規(guī)格的篩片，在篩片往復運動下達到分離的目的，篩選同時利用懸浮速度的差異去除輕雜。
利用風篩式的原理清選小茴香，其結構簡單，容易設計便于制造，性價比也較高，對機械材料的要求也不高。利用比重式的原理清理小茴香，其結構相對較復雜，對空氣的壓縮與流動方向要求嚴格，技術難度較大，不易于加工制造成本較高。
1.2 總體設計
小茴香清選機機結構示意，如圖1所示。
1.大雜出口 2.出料口 3.上篩 4.下篩 5.掛桿 6.篩架 7.底板 8.料斗 9.下料閥 10.連桿 11.風機 12.軸 13.風機殼 14.皮帶輪 15.曲柄 16.地輪 17.電動機 18.風向板
圖1 小茴香清選機機結構示意圖
小茴香首先倒入料斗，在倉門的控制下，使之沿篩面寬度均勻分布，在小茴香通過風道時吹走部分輕雜質如灰塵、糠批等輕浮物，再流入篩體內，篩體在搖臂驅動下往復運動，篩體有兩層篩面，小茴香在篩面推力及自身重力作用下在篩面上流動，第一層篩而隔除小茴香中的大雜質，由排大雜口排出，小茴香流入第二層篩面上繼續(xù)被篩理，穿過第二層篩面的微小雜質，由排小雜口排出，成熟的、尺寸均勻的小茴香則作為篩上物，由出料口排出。
其主要技術參數(shù)如下:
外形尺寸/mm：機架由方鋼Q235(60×40)焊制而成，機架為2000*1200*1500
篩子尺寸/mm：上篩為1000×1550，下篩為
1000×1500。
篩孔直徑/mm：上篩2～3
下篩1～2
頻率次/min：450
振幅/mm：6
風機轉速r/min：588
電機轉速r/min：1400
電機功率：1.5kW
2 關鍵部件設計
2.1風機的設計
本次設計的小茴香清選機采用葉片可調和調節(jié)進風口面積來調節(jié)風量，風機出風口上各點氣流速度的均勻性對谷粒清潔率及損失率影響顯著。由于清糧風機寬度很大，所以出風口氣流速度很均勻，對于小茴香的清選效果有顯著提升。如圖2
圖2風機結構示意圖
2.2篩子和曲柄連桿機構的設計
振動篩是根據(jù)糧粒和雜質大小的不同，及其自動分級原理，通過篩選的方法來分離雜質的。振動篩的主要工作部件是作往復運動的篩體。篩體內設置兩次層篩面，篩面由沖孔的金屬板制成。金屬板篩面的篩孔形狀有圓形、長形和三角形等[5]。按顆粒厚度的不同分離糧食中的雜質時，可采用長形篩孔。當篩選時，厚度小于篩孔寬度的物料，穿過篩孔成為篩下物；厚度大于篩孔寬度的物料，不能穿過篩孔，成為篩上物。按顆粒寬度的不同分離糧食中的雜質時，可采用圓形篩孔。當篩選時，寬度小于篩孔直徑的物料，穿過篩孔成為篩下物，寬度大于篩孔直徑的物料，不能穿過篩孔，成為篩上物。振動篩主要由篩體、振動機構、篩等組成。
篩子可以分為平面篩、圓筒篩和圓錐篩等幾種，其中平面篩應用最廣。根據(jù)振動方向，平面篩又可分為縱向振動篩和橫向振動篩[7]。小茴香清選機最常用的是圓孔和長方孔平面篩。圓孔篩只有一個量度，即篩孔直徑，凡籽粒寬度大于圓孔直徑者均不能通過。在本清選機上裝有2個其參數(shù)和形狀各不相同的篩子。第一層篩子是用來分離大的混雜物；第二層篩子都是用來分離小的混雜物。經過多方查證參考，在本清選機中第一第二層篩均用圓孔篩[2]。
上篩傾角為α=6°下篩傾角α=10°。
曲柄通過風機軸傳遞動力，傳遞效率較高節(jié)省材料減輕機架重量。如圖3
圖3 篩體與曲柄連桿機構
3材料的確定
3.1帶輪材料的確定
本清選機所有帶輪材料均選用HT200的鑄鐵輪。
3.2帶輪的結構和尺寸
帶輪的結構：帶輪由輪緣、輪轂、輪輻三部分組成。
(1)輪緣：電機帶輪計算直徑為D=160mm；風機帶輪計算直徑為D=380mm。
(2)輪毅：參照GB1095-1979選取。
(3)輪輻：帶輪采用輪輻結構是為了減輕重量。參考機械設計手冊，風機軸帶輪采用輻板式，電機帶輪采用實心輪。
結論
經過十七周的努力，查閱了很多國內外相關著作，參考借鑒了很多類似結構的設計，以及馬少輝導師的辛勤指導，再加上自己不懈的奮斗，關于我此次設計的小茴香清選機的總體結構設計、參數(shù)計算等相關工作已經基本完成了。經檢查基本達到了設計要求。本清選機主要研究了機架、篩體、風機、傳動機構的設計，從而實現(xiàn)了小茴香清選機的設計，本機解決了農戶和小型種子加工部門的需要，而且能夠達到小茴香清選的各項指標?，F(xiàn)將其主要功能及特點簡述如下：
1)機架為車駕式，移動方便。
2)振動篩的上下篩為平面圓孔篩，提高了生產率，而且對粗混雜物及小谷粒有較高的分離率。
3)在振動裝置中，采用了曲柄連桿機構，平穩(wěn)可靠有效。
4)傳動機構采用三角帶傳動，傳動平穩(wěn)，結構尺寸小。
5)動力采用單相交流電機，使用方便。只要有單相電的地方，都可以使用此小茴香清選機。
6)節(jié)約能源。本機屬小功率設備，只需配一臺1.5kw的單相交流電機。
7)性價比高，應用范圍廣，社會經濟效益大。該小茴香清選機設備簡單，成本低廉，不需增加動力，大大降低了投資壓力，廣泛推廣可具有巨大的經濟效益。
8)維修方便。本機結構簡單，便于維修，不需要專門的維修人員。
9)體積小，重量輕，不需要大的停放場地或機庫。
[1] 常立志.國內外種子清選機械的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].農機械化與電氣化,1995
[2] 玄義梅.我國糧食清選分級機械現(xiàn)狀及發(fā)展[L]農業(yè)現(xiàn)代化.1995,(9)：35-37
[3] 鄧春香,陶棟材,高英武.谷物清選機研究現(xiàn)狀,農機化研究2005,( 2 )：5-7
[4] 彭三河,張云華.谷物清選機振動篩結構的試驗研究湖北農學院學報2004,( 4 )： 313-315
[5] 周必昌,彭三河,湯小凝.谷物清選機構主要參數(shù)優(yōu)化設計試驗研究[J].湖北農 學院學報,2003,23 (2)：108-112
[6] 侯建華.小型谷物清選機的研制.山東農機2005 (8)：10-12
[7] 常立杰,遼寧省農業(yè)機械化研究所.國內外種子清選機械的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢,農機科研與推廣2001(5)：32
[8] 北京農業(yè)工程大學編.農產品加工機械與設備(上)1986
[9] 北京農業(yè)工程大學編.農產品加工機械與設備(下)1986
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