南瓜籽剝殼機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),南瓜,剝殼,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 南瓜籽剝殼機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào) 1109511115 學(xué) 生 胡雪楓 指 導(dǎo) 教 師 王杰 答 辯 日 期 2013年12月 哈工大華德學(xué)院 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院（論文） 摘　要 目前，南瓜籽剝殼機(jī)采用剝殼方式，大多用單對(duì)軋輥對(duì)南瓜籽進(jìn)行剝殼，并且剝殼效率低，且籽粒破碎率較大。針對(duì)于此，本文設(shè)計(jì)了一種基于擠壓振動(dòng)剝殼原理，能調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速、間距，并可對(duì)籽粒進(jìn)行清選的南瓜籽剝殼機(jī)。 此剝殼機(jī)的整體方案設(shè)計(jì)布置上采用南瓜籽分選機(jī)，偏心振動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)篩和調(diào)節(jié)軋輥轉(zhuǎn)速的無級(jí)變速裝置，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，電機(jī)和機(jī)架等組成。本機(jī)以漏斗狀輸入物料的形式設(shè)計(jì)布置，機(jī)架支撐著可調(diào)節(jié)物料的喂料斗，主要承擔(dān)南瓜籽的送料功能，主電動(dòng)機(jī)布置于無級(jí)變速裝置的下部，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在機(jī)架的兩側(cè)，其剝殼過程是通過可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和間距的剝殼軋輥對(duì)南瓜籽進(jìn)行剝殼，剝出籽粒沿軋輥滾落入振動(dòng)振動(dòng)篩完成清選的過程。 該剝殼機(jī)構(gòu)的性能技術(shù)指標(biāo)：外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）4900×3600×3570（mm）；軋輥數(shù)6只；軋輥直徑67.5mm；軋輥間隙0.7～1.5mm；主電動(dòng)機(jī)配套動(dòng)力是1.1kW，生產(chǎn)效率200～600kg/h。其特點(diǎn)是：剝殼部分采用可傳動(dòng)用鋼管；剝殼雙輥采用嚙合齒輪同步等速驅(qū)動(dòng)；雙輥表面附著一層橡膠滾花；軋輥的間距通過蝸桿傳動(dòng)和絲桿傳動(dòng)裝置來實(shí)現(xiàn)，能滿足不同尺寸的南瓜籽莢對(duì)剝殼間隙的要求。 關(guān)鍵詞　南瓜籽；剝殼；擠壓；機(jī)架；振動(dòng)篩  Abstract Currently ， pumpkin seeds shelling machine sheller way ， mostly with a single pair of rollers carried on pumpkin peel ， peel and low efficiency， and larger grain crushing rate. In light of this ， we designed an approach based on the principle of extrusion vibration sheller can adjust the speed ， pitch ， and carried on grain cleaning pumpkin seeds sheller . Sorter using pumpkin seeds on the design and layout of this overall program Sheller ， eccentric mechanism driving the shaker and adjust the roll speed continuously variable transmission ， transmission， motor and chassis and other components. The machine in the form of a funnel -shaped design and layout of input materials ， frame supporting adjustable material feed hopper ， is mainly responsible pumpkin feeding function ， arranged on both sides of the lower part of the main motor ， continuously variable transmission device in the rack its peel is done by adjusting the speed and pitch can be peeled pumpkin seeds carried on the rolls peel ， peel along the grain roll rolled into vibration shaker to complete the cleaning process. The peel agency performance specifications : Dimensions ( L × W × H ) 4900 × 3600 × 3570 (mm); roll number 6 ; roll diameter 67.5mm; roll gap 0.7 ~ 1.5mm; main motor motive power is 1.1 kW， productivity 200 ~ 600kg / h. Its characteristics are : Sheller part is to drive with steel ; Sheller double roller gear synchronization using constant speed driving ; double roller surface with a layer of rubber knurled ; roll and pitch of the screw through the worm gear drive to achieve， can meet different size pumpkin peel pod for clearance requirements. Keywords　Pumpkin seeds peel; extrusion; rack; shake 目錄 摘　要 I Abstract II 第1章　緒 論 1 1.1 研究的目的和意義 1 1.2　南瓜籽剝殼的研究現(xiàn)狀 2 1.3 研究?jī)?nèi)容及方法 3 1.3.1 研究?jī)?nèi)容 3 1.3.2 研究方法 4 1.3.3 南瓜籽的物理性能及參數(shù) 4 第2章 南瓜籽剝殼方案及機(jī)構(gòu)組成的確定 5 2.1 剝殼方案 5 2.2 機(jī)構(gòu)組成 6 第3章 南瓜籽脫皮機(jī)部分設(shè)計(jì) 8 3.1 剝殼軋輥與滾花的設(shè)計(jì) 8 3.1.1 南瓜籽進(jìn)入工作區(qū)受力分析 8 3.1.2 剝殼過程的分析 9 3.2 南瓜籽分選機(jī)部分電機(jī)及動(dòng)力傳動(dòng)設(shè)計(jì) 10 3.2.1 電機(jī)選定 10 3.2.2 V帶輪的設(shè)計(jì) 10 3.2.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 12 3.2.4　軸套的設(shè)計(jì) 16 3.2.5　斜齒輪的設(shè)計(jì) 17 第4章 螺旋上料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 20 4.1　電動(dòng)機(jī)的選擇 20 4.1.1　電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇 20 4.1.2電動(dòng)機(jī)容量選擇 20 4.1.3　確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 21 4.2　計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 23 4.2.1　可得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為 23 4.2.2　分配各級(jí)傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比 23 4.3　傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力設(shè)計(jì) 23 4.3.1　運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 24 第5章 振動(dòng)篩的設(shè)計(jì) 26 5.1 振動(dòng)篩機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 26 5.2 振動(dòng)篩機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 27 5.2.1　篩體運(yùn)動(dòng)分析 27 5.2.2　被篩物受力和分析 28 結(jié) 論 31 致 謝 33 參考文獻(xiàn) 34 附 錄1 36 附 錄2 39 - IV - 第1章　緒 論 南瓜籽的開發(fā)利用是一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)。大豆是植物蛋白的主要來源，在我國(guó)淀粉營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)有余、蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)不足的情況下，發(fā)展大豆生產(chǎn)迫在眉睫。但長(zhǎng)期以來人們直接攝取大豆蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)不多，僅是通過豆制品、豆奶等方式，約占大豆總產(chǎn)的30% ，而70%的大豆子粒均用于榨油，其豆餅通過動(dòng)物加以利用。20 世紀(jì)80年代以后，東南亞國(guó)家由于觀念更新，率先通過直接食用南瓜籽來攝取蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)，相繼受到許多地區(qū)人民的響應(yīng)，目前發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)南瓜籽的需求量每年以15%的速度遞增，次發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)南瓜籽的需求量每年以105的速度遞增。在我國(guó)浙江、安徽、上海等省市，南瓜籽產(chǎn)業(yè)已成為一個(gè)重要的新興產(chǎn)業(yè)。南瓜籽已成為南方各省夏秋兩季的主要蔬菜，尤其是在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)大豆鮮食比重明顯上升，并由南方逐步向北方擴(kuò)展，由城市向農(nóng)村擴(kuò)展，南瓜籽已被人們作為保健食品擺上了餐桌。經(jīng)試驗(yàn)，一臺(tái)普通的南瓜籽剝殼機(jī)能剝南瓜籽200kg/h ，而人工剝殼最多4kg/h，機(jī)械化剝殼是手工剝殼效率的約50倍（海門市農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)推廣服務(wù)站，2005）。但現(xiàn)今技術(shù)水平遠(yuǎn)不能適應(yīng)當(dāng)前加工需要，缺乏長(zhǎng)遠(yuǎn)競(jìng)爭(zhēng)力。要實(shí)現(xiàn)對(duì)南瓜籽的大量加工，需要技術(shù)含量更高的一體化加工生產(chǎn)線。 1.1 研究的目的和意義 隨著我國(guó)加入WTO，南瓜籽仁外貿(mào)出口需求量不斷增大，銷售到發(fā)達(dá)國(guó)家，文明古國(guó)，發(fā)展中國(guó)家共三十個(gè)國(guó)家和地區(qū)。這樣就需解決南瓜籽剝殼問題。目前采用的剝殼方法一為人工剝殼，勞動(dòng)強(qiáng)度高，效率低；另一種方法是蒸汽爆破法或大型機(jī)械裝置，設(shè)備費(fèi)用高，操作復(fù)雜，中小型企業(yè)投資有困難。 市場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)表明，一個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和完善必須走產(chǎn)業(yè)化發(fā)展道路。商品化大生產(chǎn)大流通的市場(chǎng)體系對(duì)產(chǎn)品的專業(yè)化、規(guī)?；筝^高，僅靠農(nóng)民一家一戶的小規(guī)模生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)，很難在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立足，必須積極創(chuàng)造條件發(fā)展規(guī)模種植、規(guī)模經(jīng)營(yíng)(陳儀，2002)。剝殼作為南瓜籽進(jìn)行深加工的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，目前南瓜籽的剝殼大多由人工完成。隨著南瓜籽需求的日益增大，其工業(yè)化程度越來越高，手工剝殼難以滿足其生產(chǎn)率的要求。并且人工剝殼生產(chǎn)效率低、成本高，產(chǎn)品質(zhì)量和衛(wèi)生條件得不到保證，且相當(dāng)傷手。因此，研制開發(fā)一種新型、高效、適用南瓜籽剝殼機(jī)械，不僅可以滿足南瓜籽剝殼機(jī)械化，把工人從繁重的勞動(dòng)中解脫，對(duì)促進(jìn)南瓜籽產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化，機(jī)械化發(fā)展都具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。 只進(jìn)行單一剝殼功能的南瓜籽剝殼機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，而集剝殼、分離、清洗和分級(jí)功能為一體的豆類剝殼機(jī)械成為了發(fā)展趨勢(shì)?，F(xiàn)今的南瓜籽剝殼機(jī)械大多都采用單對(duì)的等輥徑的軋輥進(jìn)行剝殼，雖然剝殼設(shè)備對(duì)南瓜籽的破碎率都可以得到降低，但采用機(jī)械的方式將豆類莢殼剝離，剝殼后的豆粒存在破皮和損傷率仍然較高，只能用于榨油、食品加工和食用，而不能用于做種子，嚴(yán)重制約了其規(guī)?；拖盗谢率蛊浼夹g(shù)水平遠(yuǎn)不能適應(yīng)當(dāng)前加工需要，缺乏長(zhǎng)遠(yuǎn)競(jìng)爭(zhēng)力。 采用對(duì)等徑雙軋輥剝殼機(jī)構(gòu)剝殼率和破損率的影響因素很多，主要有軋輥間隙、豆莢喂入方向、軋輥直徑、雙輥軸線平面傾角、軋輥轉(zhuǎn)速等，而破損率隨輥徑減小、轉(zhuǎn)速增高和傾角減小而減小。 即采用高的轉(zhuǎn)速、小的輥徑和傾角?？梢垣@得較低的破損率，輥徑對(duì)破損串影響很顯著，傾角顯著，轉(zhuǎn)速不顯著，提高剝殼生產(chǎn)率，轉(zhuǎn)速應(yīng)取大值。在軋輥間隙、豆莢喂入方向的影響因素已探明的情況下，在南瓜籽的剝殼機(jī)的設(shè)計(jì)中通過對(duì)軋輥直徑、雙輥軸線平面傾角、軋輥轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)，是可以提高南瓜籽剝殼機(jī)的生產(chǎn)率的。 1.2　南瓜籽剝殼的研究現(xiàn)狀 我國(guó)南瓜籽剝殼技術(shù)研究起步較晚，但發(fā)展較快，而且吸收了國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合自身情況，研制出了以下一些機(jī)械南瓜籽脫殼機(jī)。 經(jīng)過分析南瓜籽剝殼機(jī)，通過研究認(rèn)為，南瓜籽剝殼機(jī)輸送工作臺(tái)做成V型傾斜導(dǎo)向槽，可以自動(dòng)完成南瓜籽原料的定向分布和輸送，減少了人工勞動(dòng)量。剝殼裝置主要由夾持輥和剝殼軋輥兩部分組成，軋輥表面做成網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)。彈性夾持裝置與可調(diào)間隙的軋輥共同完成了剝殼過程，剝殼原理巧妙地借助于兩個(gè)工作部件的時(shí)速差，并在剝殼過程中借助于南瓜籽莢自身殼體的保護(hù)作用，降低了南瓜籽表面的損傷率，減少了南瓜籽由于表面的損傷而產(chǎn)生的褐變。清選篩通過支架與輸送裝置的振動(dòng)電機(jī)相連，自動(dòng)完成豆莢與青豆的分離(何瑞銀，2005）。在軋輥間距的調(diào)整上，因?yàn)槠溟g距的調(diào)節(jié)范圍較小，其采用的調(diào)整分體式滑動(dòng)軸承座來位置來實(shí)現(xiàn)，不能較為精確的進(jìn)行調(diào)整，而采用蝸輪、蝸桿和絲桿裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)更有利于在小范圍間距的調(diào)整。 經(jīng)多次試驗(yàn)、改進(jìn)，形成了雙軸輥剝殼機(jī)構(gòu)，剝凈率達(dá)到90%以上，籽粒破碎率為8%，機(jī)構(gòu)的適應(yīng)性、穩(wěn)定性、可靠性明顯。該機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：剝殼雙輥由嚙合齒輪同步等速驅(qū)動(dòng)；雙輥表面滾花，夾持附著力強(qiáng)；軋輥間隙通過調(diào)整分體式滑動(dòng)軸承座位置實(shí)現(xiàn)，滿足了不同厚度南瓜籽莢對(duì)剝殼間隙的要求，減少了破碎率；在送料機(jī)構(gòu)到剝殼軋輥間增設(shè)一組橡膠軸輥，起著穩(wěn)定夾持、送料，加速、加力作用，便于兩片莢殼的分離(陳新華，2005）。因?yàn)檐堓伨€水平傾角對(duì)其剝殼效果影響不是顯著，采用單對(duì)軋輥水平放置，其生產(chǎn)率對(duì)于較大規(guī)模的生產(chǎn)將得不到滿足，因此，采用多對(duì)軋輥傾斜一定的傾角放置，既可更大的提高生產(chǎn)率，還可以通過人工調(diào)節(jié)滿足各種生產(chǎn)規(guī)模的需要。 駱?gòu)I君等對(duì)南瓜籽剝殼機(jī)質(zhì)量影響因素進(jìn)行了研究，通過對(duì)其工作原理的分析，得出該南瓜籽剝殼機(jī)主要有一下特點(diǎn)：一是振動(dòng)式自動(dòng)送料裝置能可靠、自動(dòng)地將清南瓜籽莢定向送入剝殼部件；二是彈性夾持裝置與軋輥之間的空間組合和參數(shù)的合理配置使豆莢喂入科學(xué)、可靠；三是擠壓剝殼軋輥間的間隙可調(diào)，以適應(yīng)不同規(guī)格南瓜籽莢的剝殼加工，減少南瓜籽籽粒的破碎率；四是聯(lián)動(dòng)式清選機(jī)構(gòu)使加工的南瓜籽籽粒清潔度高，避免了二次清洗，節(jié)省了人工。提出了南瓜籽剝殼機(jī)剝殼性能的優(yōu)劣關(guān)鍵在于結(jié)構(gòu)配置和參數(shù)的選擇，并得出了影響剝殼機(jī)性能的因素有三個(gè)方面，即軋輥直徑、轉(zhuǎn)速及軋輥間的間隙對(duì)剝殼性能的影響，剝殼軋輥和夾持軋輥之間的位置和轉(zhuǎn)速對(duì)剝殼性能的影響和結(jié)構(gòu)配置對(duì)剝殼清潔度的影響(駱?gòu)I君等，2006）。 王錚的新鮮豆類脫殼機(jī)的研究，介紹了新鮮豆類擠壓剝殼原理。即通過一對(duì)有一定間距的圓形橡膠軋輥，以不同的速度相對(duì)旋轉(zhuǎn)，擠壓撕剝豆莢，豆類受擠壓脫出并落在軋輥一側(cè)，外殼則通過軋輥間隙由另一側(cè)脫出。為了使更快破裂及豆粒順利擠出，同時(shí)采用了二軋輥差速裝置，使豆莢除受擠壓外還受到剪切力作用，這樣可使豆莢更快撕裂(王錚，1993）。軋輥用不同的速度相對(duì)旋轉(zhuǎn)，有其局限性，雖然可以產(chǎn)生一定的剪切力，但用齒輪嚙合等速驅(qū)動(dòng)也可以達(dá)到相同的效果，同時(shí)采用等速驅(qū)動(dòng)將使機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單化，降低成本。 江文在每月縱橫介紹了一種被研制的南瓜籽剝殼機(jī)，它采用柔性夾持、差速破殼原理創(chuàng)新設(shè)計(jì)的夾持輥和剝殼輥等核心技術(shù)(江文，2005）。 1.3 研究?jī)?nèi)容及方法 1.3.1 研究?jī)?nèi)容 （1）對(duì)南瓜籽剝殼的工作方式分析并確定剝殼機(jī)工作原理； （2）剝殼機(jī)總體方案的確定與總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)； （3）主要工作部件的設(shè)計(jì)，包括南瓜籽脫皮機(jī)、分級(jí)分離機(jī)、運(yùn)輸給料機(jī)的設(shè)計(jì)； （4）南瓜籽產(chǎn)量：Q=200kg/h； （5）破碎率：η≤5%。 1.3.2 研究方法 通過類比的方法，比較分析國(guó)內(nèi)外相關(guān)的南瓜籽剝殼機(jī)械機(jī)以及其他相似作物的剝殼機(jī)械，結(jié)合南瓜籽剝殼中的特殊性，確定剝殼機(jī)的設(shè)計(jì)方案及機(jī)構(gòu)組成，而后具體完成剝殼部分、分離篩選調(diào)速部分、螺旋上料部分的設(shè)計(jì)。 1.3.3 南瓜籽的物理性能及參數(shù) 南瓜籽為扁長(zhǎng)橢圓狀，中間寬，兩頭窄，南瓜籽長(zhǎng)度在10～15mm，每莢含籽粒1～4個(gè)，其中2～3粒的占85%以上，籽粒在殼內(nèi)縱向排列，籽粒間有一定間隙，受外力擠壓時(shí)會(huì)移動(dòng)；豆莢外殼比較柔韌，兩片莢殼結(jié)合力較緊，無一定的外力作用，籽粒不可能脫出；籽粒和莢殼的含水率較高，殼韌籽脆，籽粒易受傷 關(guān)于南瓜籽幾何尺寸和基本力學(xué)性質(zhì)，杭州地區(qū)產(chǎn)量高、品質(zhì)好的當(dāng)家品種大青豆給出數(shù)據(jù)如表2-1(盧盛超，1991）。 第2章 南瓜籽剝殼方案及機(jī)構(gòu)組成的確定 南瓜籽品種繁雜，形狀較為規(guī)則，殼和仁間隙小，在一定的角度上對(duì)南瓜籽用力是可以有效的剝殼的。目前剝殼工藝通常為：首先將南瓜籽分級(jí)，可分為飽滿、干癟兩級(jí)；然后使南瓜籽保持一定的濕度，使南瓜籽殼變軟，增大殼籽的潤(rùn)滑；而后擠壓，剝殼、；最后是南瓜籽清選。本設(shè)計(jì)亦參照此工藝進(jìn)行。 2.1 剝殼方案 機(jī)械剝殼常用方法有借助粗糙表面碾搓作用的碾搓剝殼，借助撞擊作用的撞擊剝殼，利用剪切作用的剪切剝殼和利用成對(duì)軋輥擠壓作用的擠壓剝殼。鮮大豆粒相當(dāng)嬌嫩，表面極易損傷，不能采用常規(guī)的擠壓，碾搓法剝殼。據(jù)試驗(yàn)分析（盧盛超，1991），隨著軋輥間隙的增大，剝殼率下降而破損率增加，適當(dāng)?shù)拈g隙，即0.7～1.5mm，破損率低于5%，符合質(zhì)量要求，剝殼率達(dá)95%以上．所以鮮大豆莢的剝殼軋輥間要求為小間隙，其值以鮮大豆莢厚度的l／l0～1／5為宜．從剝殼效率及實(shí)現(xiàn)工藝考慮，選擇小間隙軋輥擠壓的方案。 分析小間隙軋輥擠壓的運(yùn)動(dòng)可知，影響雙軋輥剝殼機(jī)構(gòu)剝殼率和破損率的影響因素有：軋輥間隙、豆莢喂入方向、軋輥直徑、雙輥軸線平面傾角、軋輥轉(zhuǎn)速等。由試驗(yàn)結(jié)果表明剝殼率很高，接近100% ，可認(rèn)為基本上不受三因素的影響，而破損率隨輥徑減小、轉(zhuǎn)速增高和傾角減小而減小。 即采用高的轉(zhuǎn)速、小的輥徑和傾角。可以獲得較低的破損率。通過對(duì)已有的理論分析結(jié)果表明：輥徑對(duì)破損率影響很顯著，傾角顯著，轉(zhuǎn)速不顯著。針對(duì)于這三方面對(duì)剝殼程度的不同影響，設(shè)計(jì)此剝殼機(jī)時(shí)把輥徑控制在70mm以下，為了保持南瓜籽能夠順利的下滑，參考相關(guān)資料，選擇軋輥軸線的平面傾角為20°，同時(shí)為了最大程度的提高剝殼效率，采用無級(jí)變速裝置控制軋輥的轉(zhuǎn)數(shù)。 表2-1 南瓜籽特性 名稱 數(shù)值 長(zhǎng)度 （L） 13.985mm 寬度 （B） 8.906mm 厚度 （T） 0.785mm 彎曲半輕（r) 15.115mm 重心(C)距頂端 12.050mm 偏距(e) 1.4433mm 摩擦角() 23°35′ 摩擦系數(shù)() 0.473 極限拉伸力(P) 38.024N 屈服極限() 1.753N/ 極限彎曲力(W) 45.835N 極限擠壓力(Q) 5.953N 2.2 機(jī)構(gòu)組成 由上述方案可將整個(gè)剝殼機(jī)設(shè)計(jì)成三部分機(jī)構(gòu)，即：傳動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)架總成部分，軸輥剝殼部分，清選部分。從機(jī)械裝配方面考慮，可將軸輥剝殼部分和傳動(dòng)系統(tǒng)部分設(shè)計(jì)成一體，清選系統(tǒng)部分為另一體，為了保持整個(gè)裝置在剝殼過程中保持穩(wěn)定，不發(fā)生因振動(dòng)而影響了剝殼效率，將兩部分固定于同一平臺(tái)，。設(shè)計(jì)剝殼機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2-1所示： 圖 2-1 脫殼機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 第3章 南瓜籽脫皮機(jī)部分設(shè)計(jì) 3.1 剝殼軋輥與滾花的設(shè)計(jì) 對(duì)南瓜籽因擠壓作用而實(shí)現(xiàn)剝殼的主要部件為軋輥與滾花。為探求合適的輥徑，參考盧盛超的鮮大豆剝殼元件的試驗(yàn)研究，其在不考慮軋輥間隙、豆莢喂入方向、軋輥直徑、軋輥軸線平面傾角、軋輥轉(zhuǎn)速等因素間的交互作用的情況下，得出軋輥直徑、軋輥軸線平面傾角、軋輥轉(zhuǎn)速三者的最優(yōu)組合分別為40°、37.5mm和60r/min。由于傾角對(duì)破損率影響不很顯著， 且傾角過小則豆莢喂入困難，為了使南瓜籽在軋輥上充分的和軋輥接觸，故取傾角為20°。轉(zhuǎn)速取60r／min～40r／min，同時(shí)考慮到在較大規(guī)模的剝殼需要和不同品質(zhì)南瓜籽間對(duì)最優(yōu)速度的不同，因此轉(zhuǎn)速取在60r/min到460r/min之間；軋輥間距根據(jù)南瓜籽的特性設(shè)計(jì)為可調(diào)在0.7mm之間1.5mm。輥徑根據(jù)所選的傳動(dòng)用電焊鋼管及附著在其上的橡膠可以達(dá)到67.5mm，雖然較最優(yōu)組合中輥徑大，但從已有的理論分析看出，此范圍內(nèi)不同輥徑所造成的破損率相差不大， 且較小的輥徑會(huì)出現(xiàn)咬入困難的現(xiàn)象，同時(shí)考慮到安裝軋輥上安裝齒輪，軸套和軋輥質(zhì)量不能太大的需要，因此取這個(gè)值。 3.1.1 南瓜籽進(jìn)入工作區(qū)受力分析 圖3-1 南瓜籽進(jìn)入工作區(qū)受力分析圖 在兩軋輥相對(duì)旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速相同的條件下，南瓜籽進(jìn)入兩輥之間被夾住時(shí)受到的正壓力與、摩擦力與的作用，接觸點(diǎn)和為起扎點(diǎn)，其與輥中心的連接構(gòu)成角與，與成為起扎角。此時(shí)=，=，=，其受力圖如圖3-1。 (3.1) (3.2) = (3.3) 式中　 、 —膠輥與清南瓜籽的摩擦系數(shù)及摩擦角。 要是南瓜籽進(jìn)入軋輥工作區(qū)，必須滿足下列條件： 　　　　　　　　　 　　　　　　　　　 　　 　 (3.4) 　　　　　　 　　　　　　　　 　　 　 　(3.5) 3.1.2 剝殼過程的分析 因?yàn)閮绍堓伒乃俣认嗟?，則=，=。與的合力為，與的合力為。與分別沿x、y軸分解為、。=，兩力方向相反，作用在同一直線，使南瓜籽受到擠壓，但沒有剝殼作用。=，二力方向相同，只能使南瓜籽進(jìn)入軋輥扎區(qū)，也不能剝殼力。 在南瓜籽是單層進(jìn)入剝殼區(qū)時(shí)，南瓜籽剝殼機(jī)的生產(chǎn)率可用下式計(jì)算（黃和祥，2005） (3.6) 式中　Q=生產(chǎn)率（kg/h） —南瓜籽的平均速度，（、為剝殼兩軋輥的線速度） b—軋輥長(zhǎng)度（m）； —南瓜籽長(zhǎng)度； —南瓜籽寬度； —南瓜籽入輥的連續(xù)性系數(shù)，一般為0.5； —南瓜籽入輥的充滿系數(shù)，可取0.7～0.8； —?jiǎng)儦ぢ剩?）； —物料密度（kg/m3）； 剝殼軋輥設(shè)計(jì)成3組，為了增強(qiáng)夾持力每組軋輥上布滿帶一定斜度的滾花，滾花之間的距離為1mm，每個(gè)滾花其沿軸線方向的為1.5mm，采用邵氏硬度為60～65的橡膠包裹于鋼管外層（查爾斯.A.哈博，2004），這樣對(duì)南瓜籽在剝殼過程中的夾持更有力，從而保證南瓜籽能被充分?jǐn)D壓剝殼；在分布上采用內(nèi)凹的同向滾花，并且兩軋輥上在夾持時(shí)滾花是相對(duì)應(yīng)的，以保證南瓜籽能進(jìn)入軋輥工作區(qū)，即，。 為了最大程度的適應(yīng)不同幾何尺寸南瓜籽剝殼的需要，將剝殼軋輥間距設(shè)計(jì)為可調(diào)的。通過蝸輪和蝸桿裝置調(diào)節(jié)和可調(diào)軋輥的軸承座相連的帶細(xì)螺紋的長(zhǎng)桿，同時(shí)調(diào)節(jié)三組軋輥各自的間距。本設(shè)計(jì)中調(diào)節(jié)軋輥間距裝置采用雙向調(diào)節(jié)，通過操作分布于軋輥兩端的調(diào)節(jié)裝置對(duì)剝殼間距進(jìn)行調(diào)節(jié)。 3.2 南瓜籽分選機(jī)部分電機(jī)及動(dòng)力傳動(dòng)設(shè)計(jì) 3.2.1 電機(jī)選定 此設(shè)計(jì)主要針對(duì)于南瓜籽剝殼機(jī)，根據(jù)剝殼機(jī)的電動(dòng)機(jī)的功率分配比的特點(diǎn)，結(jié)合電動(dòng)機(jī)的工作特性，我們可以選擇主電動(dòng)機(jī)為額定轉(zhuǎn)速2840 r/min額定功率為1.5 kW的三相異步電動(dòng)機(jī)，振動(dòng)振動(dòng)篩電動(dòng)機(jī)為額定轉(zhuǎn)速2825r/min額定功率為0.75 kW的三相異步電動(dòng)機(jī)。 3.2.2 V帶輪的設(shè)計(jì) 此部分的動(dòng)力傳動(dòng)比為i=1，傳送要求在此傳動(dòng)比情況下能平穩(wěn)傳動(dòng)，且能滿足一定的動(dòng)載荷，考慮帶傳動(dòng)以標(biāo)準(zhǔn)化且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉以及緩沖吸振等特點(diǎn)，可以采用此種傳動(dòng)形式中的V帶傳動(dòng)。V帶設(shè)計(jì)如下： 1.所傳送的計(jì)算功率=，參考工作條件：載荷變動(dòng)較大，軟起動(dòng)，每天工作小時(shí)數(shù)為10～16h。故工況系數(shù)取1.4，傳遞的額定功率P即為所選電動(dòng)機(jī)的額定功率1.1kW，于是=1.4×1.1 = 1.5kW。 2.根據(jù)計(jì)算功率和小帶輪轉(zhuǎn)速（即為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速2825rpm）選定帶型為普通V帶B型。 3.確定帶輪的基準(zhǔn)直徑和。 (1)初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑為125mm。 (2)驗(yàn)算帶的速度。由== 18.48 m/s，對(duì)于普通V帶5m/s<18.48m/s<=30 m/s，并且也接近于=20m/s，因此是比較合適的。 (3)計(jì)算從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑。由傳動(dòng)比i=1，故= i =125mm。 (4)確定中心距和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度。根據(jù)傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)需要初定中心距，由0.7（+）＜＜2（+），取=425mm。帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度=2+（+）+=1242 mm，取=1250mm，則實(shí)際中心距=+ =429mm。考慮安裝調(diào)整和補(bǔ)償預(yù)緊力的需要，中心距變動(dòng)范圍為： =- 0.015=447.75mm (3.7) =+ 0.015=410.25mm (3.8) (5)驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角。=180- ×57.5°=180＞120，故是合適的。 (6)確定帶的根數(shù)為z， z = (3.9) 式中　—包角系數(shù)，查表取0.95； —長(zhǎng)度系數(shù)，查表取1.13； —單根V帶的額定功率，取4.5； —單根V帶的增量，取0.38。 算得z =0.93，故取z =1。 (7)確定帶的預(yù)緊力。 = 500=471.55N。 (3.10) (8)帶傳動(dòng)作用在軸上的力（壓軸力）。 = 2zsin=620.19N。 (3.11) 帶輪的材料選擇HT150鑄鐵，其基準(zhǔn)直徑為=429mm＜3dmm，采用實(shí)心式；對(duì)電機(jī)上主動(dòng)輪，因其基準(zhǔn)直徑也為==429mm，因此也選實(shí)心式。 3.2.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 1.初選最小直徑。 軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： (3.12) 式中 —扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為MPa； T —軸所受的扭矩，單位為N·mm； —軸所受的扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)，單位為mm； n —軸的轉(zhuǎn)速，單位為r/min； P —軸傳遞的功率，單位為kW； d —計(jì)算截面處軸的直徑，單位為mm； —許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為MPa； 以上公式所要用到的數(shù)據(jù)中和所選材料有關(guān)，現(xiàn)在確定材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查閱相關(guān)資料得到45鋼的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為25～45，現(xiàn)在?。?0。 由上式可得軸的直徑 =26.89mm (3.13) 由于軸上開有鍵槽，故應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度的削弱，可以將軸徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑φ30。 2.裝配方案。如圖3-2所示： 1、3處安裝軸承，此處軸徑d =35mm； 5處安裝與軋輥帶連接和電機(jī)帶連接的帶輪，此處軸徑d =30mm； 4處安裝齒輪，此處軸徑d =32mm； 2處安裝軋輥，此處軸徑d = 63.5mm； 3.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 1，3處軸長(zhǎng)度由軸套確定，L= 23mm； 2處軸長(zhǎng)度由軋輥確定，L= 1200mm； 4處軸長(zhǎng)度由齒輪確定，L= 60mm； 5處軸長(zhǎng)度由帶輪確定，L= 56mm； 其余軸段由整體結(jié)構(gòu)定。 圖3-2 軸說明圖 4.按彎扭合成強(qiáng)度條件較核。 (1)軸的功率P，轉(zhuǎn)速n，轉(zhuǎn)矩T P=1.1kW， n = 60r/min ， T＝252.2N?m (2)軋輥上的力 軋輥徑向受力主要為齒輪運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的力；齒輪的運(yùn)動(dòng)對(duì)軋輥也產(chǎn)生軸向力，但由于與水平成一定傾角的檔塊支撐，其所產(chǎn)生的沿軸向的反作用分力，抵消了此軸向力，故整體上傳動(dòng)軸軸向受力為0。于是： 切向力=6554N； 徑向力：==2385.46N； 軸向力；=0N； (3)帶輪上的力 帶輪5上壓軸力：N； （4）計(jì)算支反力 H平面支反力 =0 (3.14) 　　　 =0 (3.15) 解得：=6898.73N，=-344.73N (負(fù)號(hào)表示方向相反) V平面支反力 解得：=2472.20N，=2832.77N 其中：＝1285.20mm， =67.60mm， =64.03mm (5)求彎矩，畫彎矩圖： H平面與V平面的彎矩圖分別如圖3-3所示： =-443046.40N?mm (3.16) =3117707.87N?mm (3.17) =181382.26N?mm (3.18) =181449.86N?mm (3.19) 總彎矩： =681000N?mm (3.20) (6)校核 　 =21195 (3.21) =32.91MPa＜60MPa (3.22) 式中　——折合系數(shù)。這里，由于扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取為0.6； ——軸的抗彎截面系數(shù)； d——軸直徑； b——軸上鍵槽寬度； t——軸上鍵槽深度； 彎曲應(yīng)力滿足要求，所以安全。由于軸的受力情況與結(jié)構(gòu)決定了其強(qiáng)度和剛度將遠(yuǎn)高于其工作要求，故不需要對(duì)軸進(jìn)行精確校核。 圖3-3 軸的載荷分布圖 3.2.4　軸套的設(shè)計(jì) 由于剝殼軋輥的轉(zhuǎn)數(shù)不大、輕載，因此根據(jù)剝殼軋輥的直徑配備選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的軸套。選用代號(hào)Q/ZB84.5. 3.2.5　斜齒輪的設(shè)計(jì) (1) 選擇材料和精度等級(jí) 考慮到軋輥的轉(zhuǎn)速和功率不是很高，對(duì)傳動(dòng)的精度要求不是很高，故大、小齒輪均采用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度HB=229～286，取其平均值240HB，精度等級(jí)7級(jí)精度。 (2) 初步估計(jì)小齒輪直徑 按齒面接觸強(qiáng)度初步估計(jì)小齒輪分度圓直徑。 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-13，查得區(qū)域系數(shù)=2.433。試選載荷系數(shù)=1.6。 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-26查得=0.78，=0.87，則=+=1.65。 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩=N.mm。 查表10-7選取齒寬系數(shù)=1。 查表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)=189.8。 由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=600MPa；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=550MPa； 由圖10-19查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)=0.90；=0.95；計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力，由式（10-12）得 =0.9×600MPa=540MPa (3.23) =0.95×550MPa=522.5MPa (3.24) 可知 =531.25MPa (3.25) 由式得 =54.36mm (3.26) 初步定為=55.93mm (3) 確定基本參數(shù) 初定模數(shù)m=2mm，選取螺旋角=14°，可得=27.12。取=27，則=1.44×27=39 (4)確定傳動(dòng)主要尺寸 大齒輪直徑為，==（39×2）/0.97=80.4mm 中心距a，a=（+）/2=(55.93+80.4)/2=68.165mm 齒寬b，b==1×55.93mm=55.93mm；圓整后取=60mm (5) 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 由《非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算公式(岑軍健等，1984) ==2.014～11.346mm，因?yàn)锳=67.5mm，齒輪可以合理選用。 式中　A—兩齒輪中心距（毫米）； —傳動(dòng)比； —小齒輪所傳遞的扭距（公斤.厘米） K—齒輪系數(shù)，查表11-5-2； —許用接觸應(yīng)力，查表11-5-3； =b/A—齒寬系數(shù)（b為齒寬），對(duì)滑動(dòng)變速齒輪，可取=0.1～0.2；—許用彎曲應(yīng)力，見表11-5-3； 第4章 螺旋上料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1　電動(dòng)機(jī)的選擇 4.1.1　電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇 選擇Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，此系列電動(dòng)機(jī)屬于一般用途的全封閉自扇冷電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，價(jià)格低廉，維護(hù)方便，適用于不易燃，不易爆，無腐蝕性氣體和無特殊要求的機(jī)械。 4.1.2電動(dòng)機(jī)容量選擇 電動(dòng)機(jī)所需工作功率為： Pd＝PW/ηa(kw) (4.1) 由電動(dòng)機(jī)至輸送機(jī)的傳動(dòng)總效率為： η總=η１×η24×η３×η４×η5 (4.2) 式中　η1—聯(lián)軸器1； η2—滾動(dòng)軸承（一對(duì)）； η3—圓柱直齒輪傳動(dòng)； η4—聯(lián)軸器2； η5—圓錐齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率； 取η１=0.99，η２＝0.99，η３＝0.97，η４＝０.９9、η5＝0.93 則：　η總=0.99×0.994×0.97×0.99×0.93 　　 =0.85 所以：電機(jī)所需的工作功率： 　　　　　　　　　　　　Pd　=ＰＷ/η總　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　(4.3) 　　　　　　　　　　　　　　　　　 =4.5/ 0.85 　　　　　　　　　　=5.3 (kw) 4.1.3　確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 輸送機(jī)工作軸轉(zhuǎn)速為：nＷ＝[（1-5%）～（1+5%）]×90r/min ＝85.5～94.5 r/min 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》Ｐ10表2-3推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取圓柱齒輪傳動(dòng)一級(jí)減速器傳動(dòng)比范圍Ｉ’=3～6。 取開式圓錐齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比Ｉ１’=2～3 。則總傳動(dòng)比理論范圍為：Ｉa’＝ Ｉ’×Ｉ１’=6～18。 故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范為 Nd’=Ｉa’× nw (4.4) 　=(6～18)×90 =540～1620 r/min 則符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有：750、1000和1500r/min 根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由相關(guān)手冊(cè)查出三種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)：（如下表） 表4-1 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 方案 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 (r/min) 電動(dòng)機(jī)重量(N) 參考價(jià)格 傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比 同步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速 總傳動(dòng)比 V帶傳動(dòng) 減速器 1 Y132S-4 5.5 15　00 1440 650 1200 18.6 3.5 5.32 2 Y132M2-6 5.5 1000 960 800 1500 12.4 2.8 4.44 3 Y160M2-8 5.5 750 720 1240 2100 9.31 2.5 3.72 綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格和圓錐齒輪帶傳動(dòng)、減速器傳動(dòng)比，可見第2方案比較適合。 此選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M2-6，其主要性能： 表4-2　電動(dòng)機(jī)Y132M2-6性能 中心高H 外形尺寸 L×(AC/2+AD)×HD 底角安裝尺寸 A×B 地腳螺栓孔直徑 K 軸 伸 尺 寸 D×E 裝鍵部位尺寸 F×GD 132 520×345×315 216×178 12 28×80 10×41 電動(dòng)機(jī)主要外形和安裝尺寸 圖4-1　電動(dòng)機(jī)外形和安裝尺寸圖 4.2　計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 4.2.1　可得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為 ia= nm/ nＷ （4.4） =960/90 =10.67 總傳動(dòng)比等于各傳動(dòng)比的乘積 分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比 ia=i0×i （4.5） 式中　i0—開式圓錐齒輪傳動(dòng) i—減速器的傳動(dòng)比 4.2.2　分配各級(jí)傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比 因?yàn)椋骸　　? ia＝i0×I （4.6） 所以：　 i＝ia／i0 （4.7） ＝10.67/3 ＝3.56 4.3　傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力設(shè)計(jì) 將傳動(dòng)裝置各軸由高速至低速依次定為Ⅰ軸，Ⅱ軸，......以及 i0，i1，——為相鄰兩軸間的傳動(dòng)比 η01，η12，——為相鄰兩軸的傳動(dòng)效率 PⅠ，PⅡ，——為各軸的輸入功率 （kW） TⅠ，TⅡ，——為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 （N·m） nⅠ，nⅡ，——為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 （r/min） 可按電動(dòng)機(jī)軸至工作運(yùn)動(dòng)傳遞路線推算，得到各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 圖4-2　螺旋輸送機(jī) 4.3.1　運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 （1）計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速： Ⅰ軸：nⅠ= nm=960（r/min） Ⅱ軸：nⅡ= nⅠ/ i=960/3.56=269.66r/min Ⅲ軸：nⅢ= nⅡ 螺旋輸送機(jī)：nIV= nⅢ/i 0=269.66/3=89.89 r/min （2）計(jì)算 PⅠ=Pd×η01 =Pd×η1 （4.8） =5.3×0.99=5.247（kW） Ⅱ軸： PⅡ= PⅠ×η12= PⅠ×η2×η3 （4.9） =5.247×0.99×0.97=5.04（kW） Ⅲ軸： PⅢ=PⅡ·η23= PⅡ·η2·η4 （4.10） =5.04×0.99×0.99=4.94（kW） 螺旋輸送機(jī)軸： PIV= PⅢ·η2·η5=4.54（kW） （4.11） （3）計(jì)算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩： 電動(dòng)機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩為： Td=9550·Pd/nm=9550×5.3/960 （4.12） =52.72 N·m Ⅰ軸： TⅠ= Td·η01= Td·η1 （4.13） =52.72×0.99=52.2 N·m Ⅱ軸： TⅡ= TⅠ·i·η12= TⅠ·i·η2 （4.14） =52.2×3.56×0.99×0.97=178.45N·m III軸： TⅢ= TⅡ·η2·η4 （4.15） =174.9 N·m 螺旋輸送機(jī)軸： TIV=TⅢ·i0·η2·η5 （4.16） =483.1N·m （4）計(jì)算各軸的輸出功率： 由于Ⅰ～Ⅲ軸的輸出功率分別為輸入功率乘以軸承效率： 故：P’Ⅰ=PⅠ×η軸承=5.247×0.99=5.2kW P’Ⅱ= PⅡ×η軸承=5.04×0.99=5.0kW P’ Ⅲ= PⅢ×η軸承=4.94×0.99=4.9kW （5）計(jì)算各軸的輸出轉(zhuǎn)矩： 由于Ⅰ～Ⅲ軸的輸出功率分別為輸入功率乘以軸承效率：則： T’Ⅰ= TⅠ×η軸承=52.2×0.99=51.68 N·m T’ Ⅱ= TⅡ×η軸承=178.45×0.99= 176.67N·m T’ Ⅲ= TⅢ×η軸承=174.9×0.99= 173.15N·m  第5章 振動(dòng)篩的設(shè)計(jì) 5.1 振動(dòng)篩機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 通過對(duì)金屬編織篩(網(wǎng))、棉織物篩(網(wǎng))、圓孔、長(zhǎng)孔沖制篩等多種氣流篩進(jìn)行比較，物料雖然有上下分層，但輕質(zhì)、重質(zhì)物料雙向差速分離不明顯，即達(dá)不到理想的分選效果，效率低，經(jīng)過仔細(xì)觀察分析認(rèn)為若想達(dá)到理想的速度差，必須給下層物料及浮在上表面的輕雜質(zhì)施以外力，增加其它結(jié)構(gòu)太繁鎖，效果也不一定好，理想的方式就是從篩面孔型入手。經(jīng)過對(duì)各種篩形比較，最后選擇了振動(dòng)篩。它對(duì)下層物料，不僅施以摩擦力，而且還增加一個(gè)上推動(dòng)力。如此形成了重輕物料的雙向差速快速分離，同時(shí)，豆粒和雜余（豆殼或未剝凈豆莢）在沿篩面向上移動(dòng)的過程中，豆粒逐漸因?yàn)樽恿］^小，就通過篩孔落入箱中，雜余則最終從上方排出。在通過試驗(yàn)振動(dòng)篩孔開孔傾角對(duì)差速分離影響較大，15°不如30°效果好，30°不如60°效果明顯，75°時(shí)效果不如60°，最后確定為60°（王艷豐等，2004）。振動(dòng)篩開度越大，豆粒損失率越低，但清潔度也越低，在滿足清潔度的要求下，應(yīng)增大振動(dòng)篩開度。參考小麥、谷粒和玉米等作物在關(guān)于振動(dòng)篩開度的選擇和南瓜籽子粒的尺寸特性，開啟高度取12mm (見圖6-1)，開孔率13%～20%，本設(shè)計(jì)采用其中間范圍的值16%。（尹文慶， H.D.Kutzbach2，P.Wacker，2002） 圖5-1 振動(dòng)篩孔型圖 5.2 振動(dòng)篩機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 5.2.1　篩體運(yùn)動(dòng)分析 圖6-2為振動(dòng)篩振動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。曲柄中心O與連桿在篩體上的鉸接點(diǎn)C的連線，即篩子的振動(dòng)方向， 其與水平的夾角叫振動(dòng)方向角。篩面MN與水平面的夾角為篩面傾角。OA為曲柄(OA=r)。連桿，BF//DE 且BF≥DE， ， 則分選篩各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡均相同，近似認(rèn)為篩子是作振幅為2r的簡(jiǎn)諧直線運(yùn)動(dòng)。 圖5-2 振動(dòng)篩機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 篩面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以沿篩面向上為正，則振動(dòng)篩運(yùn)動(dòng)可用下式表示：位移x，速度和加速度分別為（沈在春等，1993） （5.1） （5.2） （5.3） 式中　r—曲柄半徑； —曲柄角速度； t—時(shí)間。 5.2.2　被篩物受力和分析 物料在篩面上的運(yùn)動(dòng)是很復(fù)雜的，為簡(jiǎn)單起見不考慮籽粒的群體，而以單粒為對(duì)象做如下分析。由于分選篩選用的篩面是振動(dòng)篩，物料在篩片上有滑行和跳躍，當(dāng)物料處于振動(dòng)孔位置時(shí)(如圖6-3)， 對(duì)于物料既是特殊的，又是普遍的現(xiàn)象。其特殊性是因?yàn)樽恿Ｔ诖颂幰袈浜Y孔，只有飽滿物料才能到達(dá)此處，同時(shí)雜余和未篩出的豆粒要繼續(xù)上行必須躍過振動(dòng)孔；而其普遍性是雜余和子粒均經(jīng)歷多次，才能達(dá)到上方排出，經(jīng)過下一次的篩選。因此把這一位置的雜余和子粒作為受力分析的對(duì)象當(dāng)曲柄AO位于Ⅰ、Ⅳ象限時(shí)，加速度為正值，慣性力為負(fù)值，方向沿x軸向左，被篩物有沿篩面向前滑的趨勢(shì)。當(dāng)曲柄AO位于Ⅱ、Ⅲ象限時(shí)，加速度為負(fù)值，慣性力為正值，方向沿x軸向右，被篩物有沿篩面向后滑的趨勢(shì)。當(dāng)被篩物沿篩面滑動(dòng)時(shí)，作用在被篩物上力量，除重力mg外，還有篩面的法向反力N、摩擦力F和作用于被篩物的氣流力。當(dāng)分析被篩物沿篩面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可根據(jù)動(dòng)態(tài)靜力分析方法，將被篩物的慣性力I加于被篩物上，和作用在被篩物上的力一起考慮。這樣， 只有當(dāng)這5個(gè)力達(dá)到平衡時(shí)，被篩物才有沿篩面滑動(dòng)的可能。受力分析如下圖7：（王艷豐等，2004） （5.4） （5.5） 式中　f—摩擦系數(shù)； —摩擦角； —作用于被篩物的氣流力； —魚眼篩開孔角度； —篩面與水平面夾角； —振動(dòng)方向角； k—阻力系數(shù)； —空氣密度； A—被篩物在垂直于相對(duì)速度方向上的最大截面積； v—被篩物對(duì)氣流的相對(duì)速度。 圖5-3 被篩物沿篩面后滑時(shí)的受力情況 圖5-4 被篩物沿篩面前滑時(shí)的受力情況 在振動(dòng)篩工作臺(tái)面上，要求雜余和沒被篩處的南瓜籽產(chǎn)生向后滑移兼有向后上方跳起的運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)篩孔本身結(jié)構(gòu)防止重質(zhì)物料向前滑移，從而使物料保持向后運(yùn)動(dòng)而不停留在篩面上。被篩物沿篩面后滑的極限條件為 （5.6） 法向反力： (5.7) 將I和F值代入后得： (5.8) 整理上式得 (5.9) 因?yàn)橛贡缓Y物向后滑動(dòng)， 必須 (5.10) 被篩物沿篩面向前滑的條件為 (5.11) 法向反力： (5.12) 將I和F值代入簡(jiǎn)化后得 (5.13) 當(dāng)慣性力沿x軸向右時(shí)，篩子對(duì)被篩物的法向反力為 (5.14) 　　當(dāng)增至某一值時(shí)N =0， 被篩物將拋離篩面。所以被篩物拋離的條 為： (5.14) 結(jié) 論 1.設(shè)計(jì)南瓜籽剝殼機(jī)械的主要性能結(jié)構(gòu)參數(shù)如表6-1： 表6-1 南瓜籽剝殼機(jī)械的主要性能結(jié)構(gòu)參數(shù) 生產(chǎn)量: /h 200～600 ㎏ 軋輥轉(zhuǎn)速： 60～460 rpm 軋輥直徑： 63.5 mm 軋輥的扎距: 0.7～1.5 mm 軋輥傾斜角： 20° 剝殼部分功率： 大約1.1kW 篩選部分功率： 大約0.75kW 2.對(duì)剝殼效果影響較大的軋輥與滾花的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，軋輥直徑大小要考慮到齒輪，軸套等傳動(dòng)裝置的安裝問題，同時(shí)還要考慮到軋輥直徑的大小對(duì)南瓜籽的夾持所產(chǎn)生的影響。為了使整個(gè)剝殼機(jī)械的重量不至于過于笨重，選用傳動(dòng)用的焊接鋼管作為軋輥。在盡可能的使軋輥直徑，軋輥轉(zhuǎn)速和傾斜角保持理論實(shí)驗(yàn)得到的最優(yōu)的組合下，通過對(duì)軋輥剝殼的運(yùn)動(dòng)分析，對(duì)南瓜籽進(jìn)入軋輥的剝殼工作區(qū)的條件進(jìn)行分析。最終確定軋輥。 3.蝸桿傳動(dòng)調(diào)節(jié)軋距裝置單極傳動(dòng)便可獲得很高的傳動(dòng)比，這對(duì)于同時(shí)調(diào)節(jié)三組軋輥的剝殼軋距，降低工作量，同時(shí)采用的絲桿裝置，其傳功精度較高，解決了軋距在幾毫米之間調(diào)節(jié)出現(xiàn)的誤差問題。 4.無極變速裝置的選用，可以較好的調(diào)節(jié)軋輥轉(zhuǎn)速，對(duì)于滿足不同特性的南瓜籽剝殼和調(diào)節(jié)剝殼效率，降低破碎率等方面有一定的保證。采用的V帶傳動(dòng)，可通過人工的調(diào)整選擇一組，兩組或三組軋輥進(jìn)行剝殼，同時(shí)通過進(jìn)料口的插板和分流作用的三角架調(diào)節(jié)南瓜籽的進(jìn)料量，雖然會(huì)有一定的勞動(dòng)量，但對(duì)于保持機(jī)械的充分利用和剝殼效率的提高都有著更為現(xiàn)實(shí)的作用。 5.振動(dòng)篩要求籽粒和雜余能沿篩面向上滑動(dòng)，當(dāng)傾角增大時(shí)，籽粒雜余向上移動(dòng)速度較小，料層加厚，篩選質(zhì)量下降；當(dāng)傾角過小時(shí)，物料移動(dòng)速度加快，物料在篩面上分布不均勻。相對(duì)密度大的物料，沿篩面向上運(yùn)動(dòng)是篩選的必要條件，為了使相對(duì)密度大的物料沿工作臺(tái)面向高端移動(dòng)，工作臺(tái)可以具有較大的振動(dòng)方向角。振動(dòng)方向角過大，籽粒在篩面上產(chǎn)生跳動(dòng)，物料分布不均勻；如振動(dòng)方向角小于20°，則籽物料移動(dòng)速度低，料層較厚，篩選質(zhì)量下降。 致 謝 光陰似箭，日月如梭，不知不覺中我已在哈爾濱華德學(xué)院度過了美好的四年大學(xué)時(shí)光，在這四年的學(xué)習(xí)生活中，在老師和同學(xué)們的關(guān)懷和幫助下，我豐富了知識(shí)、擴(kuò)大了視野、提高了能力，為今后的學(xué)習(xí)與在社會(huì)中的工作能力與發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。 在此我首先要特別的感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)老師，王杰老師，他們給予了我無私教誨與細(xì)心的指導(dǎo)，幾位導(dǎo)員和畢業(yè)導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和淵博的專業(yè)知識(shí)深深的感染著我，他們給予我的教導(dǎo)我將深深的牢記。同時(shí)，感謝所有教導(dǎo)過、關(guān)心過、幫助過我的哈爾濱華德學(xué)授們，是他們使我有更多的機(jī)會(huì)嘗試著站在理論和