畢業(yè)設計（論文）-滾杠式馬鈴薯分級機設計

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1、 科類 學號 本科生畢業(yè)設計說明書 滾杠式馬鈴薯分級機設計 — 上料機、運輸機的設計 Design of Roller Type Potato Grader Design of Feeding Machine and Discharge Machine

2、 指導教師： 職稱 昆明 黑龍?zhí)? 學 院： 專 業(yè)： 年級： 論文提交日期： 答辯日期： 答辯委員會主任： 滾杠式馬鈴薯分級機設計 —上料機、運輸機的設計 摘

3、 要 云南一年可種三季馬鈴薯，選擇品質好、重量大的馬鈴薯提早上市供應北方，需要高效、快捷的對馬鈴薯分級機，可有效的提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益。 本論文設計是馬鈴薯分級機的上料運輸設計，包括自動運輸機構、出料運輸機構。運輸機構采用傾斜式輥桿對馬鈴薯進行運輸，輥桿固定在鏈條上，鏈條由鏈輪帶動，輥桿隨著鏈條做360°旋轉，從而達到運輸?shù)哪康?；出料運輸機構是對現(xiàn)有的小型皮帶輸送機進行改造，改造后的輸送機可以實現(xiàn)對分級好的馬鈴薯輸送出來，而且有三條輸送帶可以進行同步輸送。機械的整機及其零部件都使用AutoCAD及其Solidworks進行繪

4、制。 關鍵詞:分級機；運輸；馬鈴薯；出料；改進 全套圖紙加扣 3346389411或3012250582 Design of Roller Type Potato Sorting Machine Design of Feeding Machine and Discharge machine ABSTRACT Yunnan can grow potatoes for three seasons in a year. The selection of high quality and large

5、weight potatoes will supply the north in the north. It needs efficient and fast potato grader, which can effectively improve the agricultural economic benefit. The design of this paper is the feeding and transportation design of potato grader, including automatic transport organization and discharg

6、ing transportation organization. The transport organization uses the tilted roll rod to transport the potato, the roller is fixed on the chain, the chain is driven by the chain wheel, the roller is rotated 360 degrees with the chain, thus the purpose of transportation is reached. The potato is trans

7、ported out, and three conveyor belts can be transported synchronously. The whole machine and its components are drawn by AutoCAD and Solidworks. Keywords: Classifier; Transportation; Potato, Discharge;Improvement 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 表目錄 III 圖目錄 IV 第一章 緒論 1 1.1引言 1 1.2國外分級機發(fā)展現(xiàn)狀 1

8、 1.3國內分級機發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.4課題研究的意義 2 第二章 滾杠式馬鈴薯分級機的設計 3 2.1馬鈴薯分級機的組成 3 2.2馬鈴薯分級機的工作原理 3 2.3馬鈴薯分級機機電系統(tǒng)的組成 4 第三章 馬鈴薯上料機的設計 4 3.1馬鈴薯上料機方案的研究與確定 4 3.2上料機尺寸的設計 5 3.2.1上料機機架的設計與選材 5 3.2.3上料機物料計算 5 3.3上料機傳動部分設計 8 3.3.1上料電機的選擇 8 3.3.2上料機鏈條鏈輪的選擇 9 3.4上料機爬坡輥桿的尺寸 12 3.5上料機平鋪刷的設計 12 3.6上料機動力軸設計和計算 12 3

9、.6.1按軸的扭轉強度條件: 12 3.6.2軸的材料選擇 13 3.6.3 軸的設計 13 3.6.4軸的扭轉剛度校核： 14 3.6.5軸的強度校核 15 第四章 馬鈴薯分級機輸送部分設計 16 4.1輸送方式的選擇 16 4.2輸送機的工作原理 16 4.3輸送機整體設計 17 4.4輸送機傳動部分設計 17 4.4.1輸送機動力軸連接方式的確定 17 4.4.2輸送機載物質量計算 18 4.4.3輸送機動力軸的設計 19 4.5聯(lián)軸器的計算和選擇 21 4.6托輥的選用 21 4.7輸送帶的選用 22 第五章 總結 22 5.1滾桿式馬鈴薯分級機的

10、結論與展望 22 參考文獻 24 致謝 25 表 目 錄 表1 馬鈴薯測量數(shù)據(jù)………………………………………………………6 表2 電動機型號參數(shù)………………………………………………………8 表3 滾子鏈規(guī)格和主要參數(shù)………………………………………………8 表4 軸的常用材料的[τ]值和A0值……………………………………11 表5 聯(lián)軸器型號參數(shù)表…………………………………………………20 III 圖 目 錄 圖1 分級機整機結構示意圖…………………………………………

11、………3 圖2 馬鈴薯分級機機電系統(tǒng)的組成框圖……………………………………4 圖3 鏈條受力分析……………………………………………………………9 圖4 軸的扭矩圖…………………………………………………… ………12 圖5 軸的彎矩圖…………………………………………………………… 14 圖6 皮帶運輸機及基本尺寸……………………………………………… 16 . IV 滾杠式馬鈴薯分級機設計 —上料機、運輸機的設計 第一章 緒論 1.1引言 馬鈴薯是一種富含很多營養(yǎng)成分的食物，中國各個地方的餐桌上都有它的影子，也是我們的主要食物。我國各地都在大面積種植

12、它，目前我國的種植面積超過九千萬萬畝，但畝產(chǎn)量遠低于歐美及其澳洲國家[2]，據(jù)調查，世界上畝產(chǎn)量最高的國家是我們國家畝產(chǎn)量的三倍?？梢?，我國的馬鈴薯畝產(chǎn)量低這已經(jīng)是個事實。所以，要想提高我國的馬鈴薯的年產(chǎn)量，除了推廣種植面積外，最重要的還是要提高畝產(chǎn)量，也就應該提高機械化水平。雖然我們國家的馬鈴薯畝產(chǎn)量低，但我國的年產(chǎn)量是世界第一，我國的大多數(shù)省份包括農(nóng)村都在種植，馬鈴薯在我國成為了繼小麥、水稻、玉米的另一主糧。云南特有的氣候，給馬鈴薯產(chǎn)業(yè)帶來了機遇。 1.2國外分級機發(fā)展現(xiàn)狀 在國外，無論是馬鈴薯還是各種水果的年產(chǎn)量都很高，收獲以后的作物果實大小不一，而且好的和壞的混雜在一起，為了提高經(jīng)

13、濟效益，他們大都采用先進的分級機械來對這些作物進行分級，并且他們根據(jù)作物的體積、質量甚至表面顏色來設計出各種分級機[4]，他們的分級機包括振動篩式分級機、滾筒式分級機、滾杠式分級機、帶式和鏈式等等，而且國外的運輸方式也有很多種，螺旋運輸方式，皮帶運輸方式以及滾桿運輸方式等。分級機的發(fā)展趨勢總的來說有以下幾點： (1)大部分水果比較嬌嫩，果皮和果實容易被破壞，譬如馬鈴薯，傳統(tǒng)的分級機滿足不了這種水果的分級，因此他們將光學以及一些先進的光電子技術運用到分級機上。 (2)隨著技術的創(chuàng)新，采用全自動或半自動的分級方式，來降低成本和減少操作人員的數(shù)量。 (3)不斷提高分級精度，而且可以實現(xiàn)一機多用

14、，也就是一臺分級機不但可以進行馬鈴薯的分級，而且可以對一些水果進行分級。 (4)他們將運輸部分、分級部分、清洗部分還有包裝部分的工序連接在一起，從而不必將這些工序獨立出來。 1.3國內分級機發(fā)展現(xiàn)狀 馬鈴薯在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占了很大的比重，不僅滿足了國內的需求，也大量的向國外出口，隨著種植馬鈴薯產(chǎn)量增多，以及人們的生活水平不斷提高，所以對農(nóng)作物產(chǎn)品的質量要求也就越來越高，為了提高馬鈴薯的品質，在出售前必須對它們進行分選清洗、分級等處理。如果采用傳統(tǒng)的人工分級，會使操作人員的勞動量增大，而且效率很低，這就不符合人機工程學的要求，也會使經(jīng)濟效益降低。因此研究并生產(chǎn)馬鈴薯和水果自動化處理的設備很

15、重要，對馬鈴薯的處理包括清理、分級、運輸、包裝等很多工序。我國是馬鈴薯種植大國，年產(chǎn)量居全球首位，種植馬鈴薯的地方主要依靠人工進行分級，效率低、分級精度不高、勞動強度大，隨著科學技術的發(fā)展，馬鈴薯分級機將應用在馬鈴薯收獲過程中，對馬鈴薯進行分級。 1.4課題研究的意義 雖然我國已經(jīng)有了一些對馬鈴薯分級的機械設備，但是它很難適用于大多數(shù)地方馬鈴薯的分級，一些經(jīng)濟比較落后購買力不強。因此，國內應用馬鈴薯分級機較少，現(xiàn)有的馬鈴薯分級機，分級效率不太高，分級比較單一；整機體積較大[2]；僅限于機械分級法，即根據(jù)馬鈴薯的體積和質量進行分級，這樣分級會對馬鈴薯造成一定的損壞，且分級速度慢，效率不高。根

16、據(jù)這些情況，設計一臺馬鈴薯分級機，具有體積小，分級效率高、穩(wěn)定性好，成本低，使其能夠適應當?shù)亟?jīng)濟條件的要求，并且具有通用性，可用于其他行業(yè)進行分級。 第二章 滾杠式馬鈴薯分級機的設計 2.1馬鈴薯分級機的組成 本設計是馬鈴薯分級機的上料運輸機、分級處理機和皮帶輸送機組成。上料運輸機主要由爬坡輥桿、電動機、機架、料斗和傳動裝置組成；分級處理機是該分級機的核心部件，主要由傳送裝置，分級輥桿，電動機、機架以及傳動零部件組成；皮帶運輸機主要用來輸送分級好的馬鈴薯。 2.2馬鈴薯分級機的工作原理 圖1 分級機整機結構示意圖 分級機整機結構示意圖如圖-1所示，上料

17、運輸機上設有緩沖材料的料斗用來放置馬鈴薯，馬鈴薯落入爬坡膠輥桿上，然后隨著爬坡輥桿一起向上運動，然后經(jīng)過高度一定的平鋪刷，平鋪刷可以使每排上堆疊在一起的馬鈴薯分開，從而實現(xiàn)馬鈴薯從出料斗平穩(wěn)的輸送到分級機的輥桿上；分級部分是分級機的核心部分，主要靠改變兩膠輥桿之間的中心距離來實現(xiàn)分級[14]。 2.3馬鈴薯分級機機電系統(tǒng)的組成 分級機機電系統(tǒng)的組成主要分為三部分:自動上料部分、自動分級部分和皮帶輸送部分[8]，如圖2所示。 機電系統(tǒng)的組成 輸送機 上 料 機 分級 機 圖2 馬鈴薯分級機機電系統(tǒng)的組成框圖 第三章 馬鈴薯上料機的設計 3.1馬

18、鈴薯上料機方案的研究與確定 馬鈴薯上料機運輸機的作用，一是完成對物料進行輸送，將物料運輸?shù)椒旨墮C的分級部位，減少人力勞動。二是調整物料的狀態(tài)，使物料保持良好的位置關系，而且能夠平穩(wěn)的輸送到分級部位，而且能夠輔助分級部件在執(zhí)行分級時更加精準。 能夠實現(xiàn)運輸目的的方式有很多，主要有輸送帶式運輸機、滾桿式運輸機等，方案一，使用傾斜式皮帶輸送，皮帶運輸機主要以摩擦驅動來實現(xiàn)連續(xù)運輸物料，帶式運輸機可以將物料在輸送線上長距離運輸，這一類運輸機主要適用于顆粒、塊狀等 ，然而馬鈴薯主要是不規(guī)則圓弧狀，在一定的角度上，馬鈴薯會因為摩擦不足而滾動，因此不適用于馬鈴薯的運輸；方案二，使用若干擋板固定在皮帶上的

19、運輸方式，并且由鏈條帶動，擋板可以隨鏈條做360°旋轉，馬鈴薯可以在兩擋板之間由下而上傳送，這類運輸機可以對馬鈴薯等物品進行一定高度的提升，適用于提升距離較高的物品的提升，本次設計的分級機高度比較低，而且機身較小，因此，此方案有些不合理；使用滾桿式運輸機，此類運輸機是將滾桿固定在鏈條上，滾桿之間有一定的間隙，馬鈴薯在滾桿上可以隨鏈條做360°旋轉，通過滾桿自動旋轉來達到運輸?shù)哪康?，而且可以均勻上料，均勻上料可以使馬鈴薯平穩(wěn)的輸送到分級機部分；通過分析與比較，優(yōu)選第三種方案。 3.2上料機尺寸的設計 3.2.1上料機機架的設計與選材 機架的材料主要選用冷拔異型鋼管D-1方形鋼管焊接而成，邊

20、長為45mm，壁厚3.5m。.固定電機和上料軸承座的材料，是選用熱軋扁鋼焊接在機架上，厚度為20mm。機架上連接一個鋪有緩沖材料的料斗，用來存放需要進行分級的馬鈴薯。 3.2.2上料機料斗的設計與計算 料斗分為入料斗和出料斗，入料斗主要對需要進行分級的馬鈴薯進行儲存，然后馬鈴薯通過輥桿自下而上運輸，料斗不宜過大，太大會使鏈條承受不住馬鈴薯的壓力。出料斗的設計高度要能使馬鈴薯能夠剛好落入分級機的分級輥桿上，因此，設計使要調整好出料斗的角度和高度。 3.2.3上料機物料計算 (1)料斗中馬鈴薯質量計算 上料料斗中的物料質量，已知料斗的設計尺寸長x寬x高分別為900 x 800 x

21、 315，由此可知料斗的體積為： V = S X h =x 900 x 315 x 800 =1.134 x 108 (mm3) 因為馬鈴薯表面不規(guī)則，因此假設馬鈴薯是直徑為100mm的球體，則單個馬鈴薯的體積為： V上料機 = π R3 =πx 503 ≈5.24 x 10 5 (mm3 ) 則上料機能裝馬鈴薯的個數(shù)為 T = = ≈220（個） 假設該以最重的馬鈴薯質量500g來計算，則該料斗單次能夠裝的質量M 料斗= T x m =500x220=110kg (2)平鋪于上料機斜面上的馬鈴薯質量 根據(jù)設計尺寸，輥桿長度為800mm，斜面有

22、效長度約為1700mm, 則斜面的有效面積:S總 = 800 X 1700 =1.36X106 mm2 單個馬鈴薯投影于斜面的面積S 馬鈴薯 =πR2 =πx 502≈7854mm2 平鋪于斜面的馬鈴薯個數(shù)約為 T2= = ≈174（個） 平鋪于輥桿斜面上馬鈴薯的質量M斜面= 174 x 500 =87kg 因此，整個上料機上馬鈴薯的總質量為; M總= M斜面 + M料斗 = 87 + 110 = 197kg 物料作用于斜面上的力為（取g=10N/kg），M總取200kg, 3.3上料機傳動部分設計 3.3.1上料電機的選

23、擇 由以上估算可知傳送鏈條的有效拉力約F=2000N ，,鏈輪的半徑R=116.5mm,工作機空載啟動，載荷變化較大，馬鈴薯上料機運行速度一般取0到0.5m/s,單向運轉使用期限十年，每年工作時間為兩到三個月[7]。按照目前電機的容量以及工作要求，選用Y型三相異步電動機。 根據(jù)電動機功率P的計算公式[10]： 式中，P-------電動機功率，單位KW F--------作用力，單位N ------機械傳動效率, V------運動速度，單位m/s 由電動機至運輸軸的傳動總效率為： 式中傳動效率查效率表得： η1——聯(lián)軸器傳動效率

24、0.99 η2——渦輪蝸桿傳動效率約為0.6 η3——軸承傳動效率0.98 η總= 0.99×0.6×0.98 ≈0.57 P= =≈0.702Kw 電動機轉速的確定： ≈12.85r/min 渦輪蝸桿的傳動比范圍為（5～80） n=i x n=12.85×（5--80）=（64.25--1028）r/min 這個范圍里，查閱機械設計手冊得[12]，同步轉速有750 r/min還有1000 r/min，查閱資料Y系列的額定功率為0.75Kw和1.1kw, 根據(jù)實際情況選擇Y90L－6。電動機型號參數(shù)如.表2所示， 表

25、2.電動機型號參數(shù) 電動機型號 額定功率/kW 滿載轉速/（r/min） 額定轉矩/N 最大轉矩/N 質量/kg Y90L－6 1.1 910 2.0 2.0 25 來源，《機械設計實用手冊》第三版P1452頁。 因此，減速器的傳動比為70比1。 3.3.2上料機鏈條鏈輪的選擇 (1) 鏈條鏈輪的選擇與確定 根據(jù)設計，爬坡滾筒是直接固定在鏈條的銷軸上，兩根爬坡滾筒之間的中心距離為50mm,上料機從動軸與傳動軸中心距離為1500mm,因此選擇中心距為30p(1515.76),鏈

26、號為32A的單排鏈條作為傳動鏈。鏈輪選用17齒，孔徑為45的單排鏈輪（32A-13）。鏈號為32A的單排鏈條規(guī)格和主要參數(shù)如表3所示， 表3.滾子鏈規(guī)格和主要參數(shù) ISO鏈號 節(jié)距p 滾子直徑d1 max 銷軸直徑d2 max 排距Pt 單排鏈的質量kg/m 32A 50.8 28.58 14.29 58.55 10.1 來源，《機械設計》第九版P168頁。 （2）作用于鏈條上的力 受力分析如圖3： 圖3鏈條受力分析 根據(jù)設計，的值為30°，因此：

27、 F1=2000×cos30° F2=2000×sin30° F1≈1732N F2=1000N 查表得鋼與鋼之間的動摩擦因數(shù)μ為0.25 = 1732x0.25=433N 對物料的計算得到作用在鏈條上的總的拉力為1433N，上料機有兩條鏈。單條鏈條所受的力約為720N。因為上料機有上料的過程，鏈條的載荷在上料過程中會有很大變化。鏈條的選擇要大于720N的承載能力，來提高安全系數(shù)。 （3）動力輸出鏈輪Z1和從動鏈輪Z2齒數(shù)和傳動比i 電機的傳動功率P為1.1kW，主動鏈輪的轉速為 12.85r/min

28、，取整數(shù)13r/min，從動鏈輪的轉速為12.85r/min，取整數(shù)為13r/min，假設主動輪機械特性運轉平穩(wěn)，而且從動輪機械特性運轉也平穩(wěn)，上料機的傳動類型為傾斜式傳動。根據(jù)生產(chǎn)要求，動力輸出鏈輪的傳動功率為 P=1.1kW，動力輸出鏈輪齒數(shù)Z1為13，從動鏈輪齒數(shù)Z2為13，傳動比i12計算： 單排鏈計算功率Pca計算： xP= 1x1x1.47x0.75=1.04Kw 其中： KP——復排鏈排數(shù)系數(shù)，查得 1； KA——工況系數(shù)，查得 1； KP——主動鏈輪齒數(shù)系數(shù)，經(jīng)查取得 1.47。 （4）鏈節(jié)數(shù)和中心距的計算 先選中心距a0為(30-50)p，本設計的鏈條有支

29、撐板，以最大中心距來計算，鏈節(jié)數(shù)Lp0的計算如下式： 最大中心距的計算 amax=f1 p [ 2LP- (z1+z2)] = 0.24578x 50.8 x [ 2 x 173 – 26 ] =3995mm 理論中心距a計算 ≈ 2190.25mm （5）鏈速的計算 （6）圓周力和作用于軸上的拉力計算 有效圓周力F計算 （9）作用在軸上的壓軸力Fp計算 Fp≈KFP Fe Fp=3750x1.15=4312N Fe------有效圓周力，N KFP------壓力軸系數(shù) 3.4上料機爬坡輥桿的尺寸 爬坡滾桿整體直徑為3

30、0mm, 選用外徑為16mm壁厚為3.2mm的普通鋼管，外面再包上7mm厚的軟膠皮，用來增加馬鈴薯與輥桿之間的摩擦，輥桿總長度為800mm，兩根輥桿中心距為50mm，因此，兩桿間隙為20mm，共72根。爬坡滾筒直接固定在鏈條上，隨著鏈條做360°旋轉，從而帶動馬鈴薯自下而上運動。 3.5上料機平鋪刷的設計 平鋪刷安放在上料機的中間位置，毛刷與輥桿之間的距離為150mm,安放距離由馬鈴薯的直徑來確定，它的作用是將運輸輥桿上堆疊在一起的馬鈴薯分開，保證馬鈴薯單層、平穩(wěn)的輸送到分級處理機的輥桿上。 3.6上料機動力軸設計和計算 3.6.1按軸的扭轉強度條件 式中 τ-

31、---扭轉應力，單位Mp, d---------計算截面軸的直徑，單位mm P---------扭轉傳遞功率,單位Kw, n--------軸的轉速，單位r/min。 公式中：A0是由軸的材料和承載情況確定的常數(shù)，見下表。應用此式求出的d值，一般作為傳遞轉矩軸段的最小直徑。軸的常用材料的[τ]值和A0值如表4所示， 表3 軸的常用材料的[τ]值和A0值 軸的材料 Q235A Q275 45號鋼 40C []/MPa 15～25 20～35 25～45 35～55 A0 149～126 135～112

32、 126～103 112～97 來源，《機械設計實用手冊》第三版P794頁。 當取較大值時，A0取較小值：彎矩較小或只受扭矩作用、載荷較平穩(wěn)軸只做單項旋轉；反之取較大值時，A0取較小值。因此，A0取較小值103。 代入公式計算軸的最小直徑： ≈39.95mm 3.6.2軸的材料選擇 現(xiàn)在大多數(shù)軸的材料主要是碳剛和合金剛。主要是因為碳剛比合金剛價格更經(jīng)濟實惠，而且對應力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理和化學熱處理的方法提高軸的抗疲勞強度和耐磨性，所以本設計采用45號剛作為軸的材料。調制處理，而且45號鋼應用最廣泛。 3.6.3 軸的設計 軸的扭矩圖如圖4所示， 圖4

33、 軸的扭矩圖 3.6.4軸的扭轉剛度校核： 根據(jù)公式： = =251327mm4 .mm 公式中： T——為轉矩，單位N.mm； L——為受轉矩作用的長度； G——為材料的切變模量，查表得8.1 x 104 MPa d——為軸徑40mm； 軸的扭轉剛度條件： ≤[] ° 因為一般的傳動軸=0.5~1（°）/m; 因此計算出軸是安全的。 此軸的彎矩圖如圖5所示， 圖5軸的彎矩圖 3.6.5軸的強度校核 垂直面的支承反力: Fy1 =Fy2 =100N 水平面上的支承反力： Fx1=Fx2=ft1=ft2= =1875N 由以上計算可知道垂直面的

34、彎矩： My1=My2=Fy1 x My1 = My2 =100 x 0.75 = 75 N.m 水平面的彎矩： Fy1=Fy2=Fy1 x My1 = My2 =1875 N.m 合成彎矩為： M合= =1876.5N.m 計算危險截面處的直徑： 軸的材料是45號鋼，調質處理查，因此 所以，上料機的動力軸的中段直徑可以取50mm。 第四章 馬鈴薯分級機輸送部分設計 4.1輸送方式的選擇 輸送機主要是用來運輸已經(jīng)進行分級好的馬鈴薯，因此運輸機的總體耗能不是很大；它要將從分級機上滾落的馬鈴薯輸送出來，要求輸送機要耐磨耐用，而且伸長率不能太高，還要保證馬鈴薯滾落

35、到輸送機上時損傷最小，因此優(yōu)先選擇皮帶式輸送機。帶式輸送機有很多優(yōu)點：輸送能力強，運輸距離遠，結構簡單，而且運行平穩(wěn)，適用于傾斜和水平運輸，運輸動力消耗低。 4.2輸送機的工作原理 皮帶運輸機主要是依靠摩擦來驅動，并且可以對物料進行連續(xù)不斷的運輸，它主要由機架、電機、皮帶、滾筒、托輥和張緊裝置等組成。此次設計的運輸機主要是將從分級機分級輥桿上滾落的馬鈴薯輸送出來。它將皮帶連接在機器兩點多的滾筒上，一個是傳動滾筒，與電機相連，另一個是從動滾筒，它可以改變輸送的方向，又稱改向滾筒。 4.3輸送機整體設計 此次設計要保證馬鈴薯能夠落到動力輸送帶上，而且高度不宜過高，皮帶機寬度應該按照馬鈴薯分

36、級機的出料口尺寸來設計。根據(jù)馬鈴薯分級機的需要，基本設計數(shù)據(jù)為皮帶寬0.3m,長1.75m,高0.7m, 運輸速度為0.3m/s,滾筒直徑為60mm，基本設計形狀和大致尺寸如圖6所示， 圖6皮帶運輸機及基本尺寸 4.4輸送機傳動部分設計 4.4.1輸送機動力軸連接方式的確定 設計的運輸機主要有三條動力輸送帶，用來對分級機上分好的三級馬鈴薯進行運輸。為了達到運輸目的，有以下方案：（一）、使用三個電機，將它們分別安裝在皮帶機的三根動力軸上，三個電機可以對三根皮帶進行輸送動力，從而達到運輸目的，優(yōu)點是可以實現(xiàn)對馬鈴薯不同步傳送，缺點是使用三個

37、電機會造成能源浪費；（二）使用一根動力軸將三條皮帶連接在一起，使用一個電機對三條皮帶進行同步傳動，由圖可知軸總長要超過1.3米，而且要連接在三條運輸帶上，設計不合理；（三）使用兩個聯(lián)軸器將三根軸連接起來，這樣既可以使三條運輸帶同步運動，而且只需要用一個電機。 4.4.2輸送機載物質量計算 單條輸送帶的有效面積S S輸送帶=LxB =1.75x0.3=0.525m2 =525000mm2 (L---有效輸送長度；B------輸送帶寬度) 假設輸送時馬鈴薯鋪滿輸送帶，以最大的馬鈴薯來計算，單次可以運輸馬鈴薯的數(shù)量為T; 單個馬鈴薯投影于輸送帶的面積S 馬鈴薯 =πR2 =πx

38、502≈7854mm2 T= T= ≈67（個） 單條輸送帶上馬鈴薯的質量為： M=67x0.5=33.5kg 重力G=33.5x10=335N 則三條輸送帶上馬鈴薯的總質量為M總=33.5x3=100.5Kg 作用于輸送帶上的總壓力F總=100.5x9.8≈985N 4.3.2輸送機電動機的選擇 P==≈0.53kw 根據(jù)實際情況選擇Y90S－6 表4.電動機型號參數(shù) 電動機型號 額定功率/kW 滿載轉速/（r/min） 額定轉矩/N 最大轉矩/N 質量/kg Y90S－6 0.75 910

39、 2.0 2.0 23 來源，《機械設計實用手冊》第三版P1452頁。 滾筒轉速n==≈95.49r/min 4.4.3輸送機動力軸的設計 （1）軸的初步估算 式中 τ----扭轉應力，單位Mp, d---------計算截面軸的直徑，單位mm P---------扭轉傳遞功率,單位Kw, n--------軸的轉速，單位r/min。 公式中：A0是由軸的材料和承載情況確定的常數(shù)，見下表。應用此式求出的d值，一般作為傳遞轉矩軸段的最小直徑。 當取較大值時，A0取較小值：彎矩較小或只受扭矩作用

40、、載荷較平穩(wěn)軸只做單項旋轉；反之取較大值時，A0取較小值。因此，A0取較小值103。 代入公式計算軸的最小直徑： ≈19.47mm. (2)軸的材料： 軸的材料主要是碳剛和合金剛。由于碳剛比合金剛價格便宜，對應力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度，所以本設計采用45號剛作為軸的材料。 （4）軸的扭轉剛度校核： 根據(jù)公式： = =15707mm4 .mm 此公式中： T——為轉矩，單位N.mm； L——為受轉矩作用的長度； G——為材料的切變模量，查表得 8.1 x 104 MPa； d——為軸徑20mm；

41、軸的扭轉剛度條件： ≤[] ° 因為一般的傳動軸=0.5~1°/m; =0.037≤[]，因此計算出軸是安全的。 （5）軸的強度校核 垂直面的支承反力: Fy1 =Fy2 =335N 水平面上的支承反力： Fx1=Fx2=ft1=ft2= 985N 由以上計算可知道垂直面的彎矩： My1=My2=Fy1 x My1 = My2 =0.75 x 335 = 108.8 N.m 水平面的彎矩： Fy1=Fy2=Fy1 x My1 = My2 =320.125 N.m 合成彎矩為： M合=≈338N.m （6）計算危險截面處的直徑 因此中段的直徑可以取

42、30mm。 4.5聯(lián)軸器的計算和選擇 聯(lián)軸器的作用是用來連接軸與軸，并且傳遞運動和轉矩，很多時候聯(lián)軸器也可以用來做安全裝置使用[15]。本設計主要選用凸緣聯(lián)軸器，因為它構造簡單、制造成本較低，而且還可以傳遞很大的轉矩，在傳遞較大轉矩、轉速較低時可以優(yōu)先選用。 計算聯(lián)軸器的轉矩Tca,按以下公式計算： Tca=KAT 公式中：T------公稱轉矩，單位N.m; KA------工作情況系數(shù),查表得1.5。 T=9.55 x 106 =9.55 x 106 x=7870 N.mm Tca=7870 x 1.5=11805 N.mm 按照Tca≤[T],查機械設計手冊選用聯(lián)

43、軸器型號為GYH1凸緣聯(lián)軸器。所選聯(lián)軸器型號及其參數(shù)見表5。 表5.聯(lián)軸器型號參數(shù)表 型號 公稱轉矩 Tn/N.m 許用轉矩 [n]/r.min 軸孔直徑 d 轉動慣量 I/kg.m2 GYH1 25 12000 19 0.0008 來源，《機械設計實用手冊》第三版P820頁。 4.6托輥的選用 在皮帶輸送機中，托輥主要是用來支撐輸送帶上的物料，減小皮帶因為物料作用而變形的程度，保證輸送帶能夠平穩(wěn)運行，使皮帶輸送機能夠穩(wěn)定、合理的對物料進行輸送。托輥在輸送機上的間距布置應該遵循的原則：輸送帶在托輥上所產(chǎn)生的撓度要盡可能小，輸送帶在托輥上所產(chǎn)生的撓度值不超過兩

44、根托輥間距的百分之二點五，一般間距為三百毫米到六百毫米。 查閱《運輸機械設計手冊》，因為輸送帶的寬度為300mm選取托輥的直徑為60mm,長為300mm,間距為500mm.型號為φ60*300，材質是鐵。 4.7輸送帶的選用 由馬鈴薯分級機出料口的大小，確定輸送帶的寬度為300mm，輸送帶在輸送機中用來做承載部件，有事輸送牽引部件，因此，它必須具有較高的承載能力，還要有極高的抗拉強度。輸送帶的寬度為300mm，選用PVC綠色輸送帶進行輸送。 對單條輸送帶長度L進行計算：因為帶式輸送機總長L1為1500mm,滾筒直徑選用60mm,因此，L=2 x L1 +60π≈3190mm。 選用P

45、VC皮帶，它是目前物流行業(yè)使用的高強度帶，它的彈性好，可以用來較小馬鈴薯滾落到輸送帶時的緩沖，而且使用壽命長，伸長率很低，很適用于分級機中馬鈴薯的輸送。 第五章 總結 5.1滾桿式馬鈴薯分級機的結論與展望 本設計主要是根據(jù)國內外的馬鈴薯分級機的研究現(xiàn)狀和實際應用，在了解國內現(xiàn)有市場上的分級機械和我國的國情的前提下，對馬鈴薯分級機從上料、分級、收料的整機進行改進和設計。主要結論如下： （1）對于傳統(tǒng)馬鈴薯的分級方法，大都采用按大小分級且一般都以機械式進行對馬鈴薯大小的鑒別，篩選。主要是由于馬鈴薯形狀不規(guī)則，大小不一的原因。質量太輕，用稱量式的分級方法精度不易保證。用光電式的鑒別方法成本

46、高，對于光電設備硬件要求很高。目前光電式鑒別的方法多用于荔枝這樣易損傷的水果分級。 （2）使用固定間隙式的分級機械，分級過程必須對馬鈴薯進行多次轉移，才能實現(xiàn)分級過程。對于像馬鈴薯這樣易損的作物，在這一過程中勢必會造成一定的損傷。分級時減少對馬鈴薯的轉移次數(shù)，是解決問題的關鍵。本設計在同一平面內，實現(xiàn)分級間隙的動態(tài)變化，很好的解決這個問題。 （3）設計中注意到實際勞動者的需求，將人性化的理念考慮其中，減少勞動者的勞動強度。 （4）面對小型農(nóng)戶這樣的市場主體，馬鈴薯分級機械體積小、操作簡單、分級較為合理、能實現(xiàn)一機多用。這樣的設計將有很好的市場競爭力。 本設計存在的不足： （2）上料

47、部分采用爬坡輥桿對馬鈴薯進行傾斜的運輸方式，輥桿是與鏈條直接焊接在一起，這樣的連接方式有些缺陷； （3）出料的部分設計有一定缺陷，物料與輸送帶有撞擊，有發(fā)生撞擊損傷的隱患。 （4）這次設計是我第一次進行比較正式的設計，包括從計算機械的尺寸、甚至對從來沒有接觸過的零部件的設計，這些對我來說是有很大的挑戰(zhàn)，因此，肯定存在很多的不足和缺陷，還需要根據(jù)更合理的方法來進行優(yōu)化和改進。 參考文獻 [1] 唐瑤；陳杭；趙艷妮；劉廷輝---《現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技》《甘孜州馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及對策》-2016 [2] 汪孝宗-中國經(jīng)濟周刊 -《土豆,21世紀

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