4lz-6型谷子聯(lián)合收獲機(jī)振動(dòng)篩的設(shè)計(jì)

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In this paper, the vibrating screen of 4lz-6 millet combine harvester is designed. The overall scheme of the cleaning device of the machine is determined according to the screening of millet, and the design of each part of the screen body is carried out, and its important motion parameters are determined. The mechanism uses the motor to drive the vibration exciter as the power source . The input power of the motor is 22kw . The vibrating screen adopts a three-layer screen structure. There are two types of screen: scale net and mesh net. According to the characteristics of millet, the grid size is designed to reduce the impurity content and improve the screening efficiency. The feeding rate is 6kg / s, the working efficiency is, and the impurity content is 0.5hm2/h . This design is aimed at the improvement and optimization of cleaning device of millet combine harvester, power consumption and reliability also directly affect the performance of the whole machine. If on the one hand can complete the in-depth analysis and research of the vibrating screen mechanism, and then optimize the design of the product, improve the performance and on the other hand, they can learn to use advanced design concepts and adopt advanced design methods to solve the problems that traditional design methods can not solve. It's going to be very practical. Keywords：Millet harvester, Vibration sieve , Motion parameters 目 錄 1 緒論 1 1.1 研究背景 1 1.2 國(guó)內(nèi)外技術(shù)發(fā)展 3 1.2 國(guó)外技術(shù)發(fā)展 3 1.2.2 國(guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)展 4 1.3 主要研究?jī)?nèi)容和方法 4 2 技術(shù)任務(wù)書 (JR) 6 2.1 技術(shù)方案 6 2.2 結(jié)構(gòu)的工作原理 6 3 振動(dòng)篩方案設(shè)計(jì) 7 3.1激振器 7 3.2 篩面及其固定裝置 9 3.3支承裝置 10 4 物料運(yùn)動(dòng)分析及相關(guān)參數(shù) 11 5 物料運(yùn)動(dòng)速度以及生產(chǎn)率 15 6 隔振彈簧的確定 17 7 參振質(zhì)量的計(jì)算 21 8 電機(jī)功率的計(jì)算和選擇 22 9 激振器軸的設(shè)計(jì) 24 10 激振器長(zhǎng)軸的校核 25 6 總結(jié) 31 參 考 文 獻(xiàn) 32 致謝 33 4lz-6型谷子聯(lián)合收獲機(jī)振動(dòng)篩的設(shè)計(jì) 1 緒論 1.1 研究背景 近年來(lái)，中國(guó)在全球化的大背景下，經(jīng)濟(jì)得到迅速的發(fā)展，人們生活水平得到很明顯的提高，人工采摘效率并不能適應(yīng)和滿足于我們的發(fā)展需要?，F(xiàn)在社會(huì)，科學(xué)技術(shù)方面的研究與發(fā)展也在加速，機(jī)械化已經(jīng)在慢慢取代人工作業(yè)，機(jī)械憑借著高效率的工作模式，為這個(gè)社會(huì)創(chuàng)造了更多的效益！現(xiàn)在的新型的機(jī)械設(shè)備越來(lái)越多，功能也隨之變得越來(lái)越多。 中國(guó)是谷子生產(chǎn)大國(guó)，2017年全國(guó)谷子播種面積為861千公頃，雖然種植面積廣，但目前還沒(méi)有完全合適的谷子收獲機(jī)械，低效率的收獲技術(shù)嚴(yán)重阻礙了谷子的進(jìn)一步發(fā)展。谷子籽粒比其他作物小；谷子穗下莖極不相同，短莖大于十厘米，長(zhǎng)莖在七十到八十厘米之間，造成水平差異過(guò)大，谷子入穗時(shí)莖韌性不斷變化，谷子植株受穗重影響導(dǎo)致傾斜，尤其是在秋天，風(fēng)太大，有些穗和莖混在一起，如果線間距太窄，就會(huì)扭到一塊，品種間穗質(zhì)量、穗長(zhǎng)差異較大等等。這些特點(diǎn)都會(huì)造成機(jī)械收獲困難。 清選裝置作為收獲機(jī)的“消化系統(tǒng)”，作用是清理掉收獲機(jī)脫離滾筒中分離出來(lái)的稻谷混合物中的長(zhǎng)短莖稈、輕質(zhì)雜余等雜質(zhì)清理掉。收獲機(jī)整機(jī)的工作性能會(huì)被清選裝置的清潔率、生產(chǎn)率、功耗、許多工作指標(biāo)的業(yè)績(jī)，如損失率，都有直接影響。 目前主要有三種主要形式的清選裝置：第一種是風(fēng)機(jī)加汽缸清洗機(jī)構(gòu)，噪音較低，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，之后研究人員為了提高清選性能，采取了一些措施：修改截面形狀或者添加輔助零件，雖然性能有些提升，但對(duì)于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不達(dá)標(biāo)。第二種是旋風(fēng)氣流分選機(jī)構(gòu)，也稱無(wú)篩式風(fēng)選裝置，相比第一種而言，結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，低功耗，不易出故障，實(shí)用性高，但由于技術(shù)條件無(wú)法突破，不被社會(huì)接受和廣泛使用。第三種是振動(dòng)篩加風(fēng)扇式清選機(jī)構(gòu)，生產(chǎn)效率高，工作可靠，但有些問(wèn)題：篩分效果不理想、振動(dòng)大篩分含水率較高的農(nóng)作物時(shí)容易把篩孔堵塞，導(dǎo)致?lián)p失大、低生產(chǎn)率?，F(xiàn)實(shí)因素是因?yàn)檫@種機(jī)構(gòu)比較成熟，而且維修起來(lái)容易，許多廠家生產(chǎn)這種振動(dòng)篩加風(fēng)機(jī)清洗機(jī)構(gòu)。 帶風(fēng)扇式清洗機(jī)構(gòu)的振動(dòng)篩配有貫流流風(fēng)機(jī)或離心風(fēng)機(jī)，產(chǎn)生適合谷物篩分的氣流，振動(dòng)篩篩網(wǎng)由單層或雙層組成，形式為編織篩、沖孔篩、魚鱗篩或組合篩魚鱗篩等。在篩選谷物的時(shí)候，莖稈與籽粒、雜余成分的分離和空氣的流動(dòng)密切相關(guān)；對(duì)于含在谷物中的大小雜余的清除是需要依靠振動(dòng)篩和氣流的配合才能較好地完成。 近幾年，雖有多家企業(yè)正在嘗試將傳統(tǒng)用于收獲稻麥或油菜的全喂入聯(lián)合收割機(jī)稍加改進(jìn)后收獲谷子，但都因作業(yè)效果不夠理想而不能被廣大農(nóng)民所接受。因此研究出一種專門針對(duì)谷子收獲的機(jī)械，對(duì)加快推進(jìn)谷子收獲機(jī)械化的發(fā)展，具有重要意義。 1.2 國(guó)內(nèi)外技術(shù)發(fā)展 經(jīng)過(guò)仔細(xì)地查閱有關(guān)資料，在清選裝置方面的研究與發(fā)展方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了很多各式各樣的研究工作，近年來(lái)已經(jīng)研制出來(lái)清選效果良好的聯(lián)合收獲機(jī)清選裝置。 最簡(jiǎn)單的機(jī)理是單通道風(fēng)機(jī)和單層振動(dòng)篩的清洗裝置，結(jié)構(gòu)包括有單通道離心風(fēng)機(jī)和單通道離心風(fēng)機(jī)。雖然簡(jiǎn)單輕便，但效果不是很好，特別是對(duì)谷物混合物的清選，損失量大，雜質(zhì)含量也高。 后一種裝置是在單風(fēng)機(jī)和單層振動(dòng)篩的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造的。有單風(fēng)管、雙層振動(dòng)篩清選裝置。結(jié)構(gòu)為雙層振動(dòng)篩、單風(fēng)管離心風(fēng)機(jī)。振動(dòng)篩上下層結(jié)構(gòu)不同。較單層篩在清選方面效果更好一些，在一定范圍內(nèi)能滿足小型谷子聯(lián)合收獲機(jī)清選的硬性需求。 雙風(fēng)管風(fēng)機(jī)雙層振動(dòng)篩清洗裝置由雙層離心風(fēng)機(jī)和雙層振動(dòng)篩組成，結(jié)構(gòu)關(guān)鍵是采用雙風(fēng)管風(fēng)機(jī)，上部風(fēng)管保持原有風(fēng)管狀態(tài)。下部風(fēng)道直接將空氣吹向?yàn)V網(wǎng)后部。在這類裝置中清選結(jié)果較好。 將雙風(fēng)道風(fēng)機(jī)做一些改良變成雙風(fēng)機(jī)振動(dòng)篩清洗裝置，由離心風(fēng)機(jī)、橫流風(fēng)機(jī)和雙風(fēng)機(jī)振動(dòng)篩組成。相比之前較為復(fù)雜，但是，如果結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)處于最佳組合，則清選效果會(huì)變良好。 單通道風(fēng)機(jī)圓筒篩清洗裝置由單通道離心風(fēng)機(jī)和圓筒篩組成，采用圓筒篩進(jìn)行篩選，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，可縮短整體長(zhǎng)度，降低振動(dòng)。具有良好的濕法分離性能，但參數(shù)設(shè)置不方便，而且，只有當(dāng)顆粒雜質(zhì)含量達(dá)到一半時(shí)，篩選效果才更好，因?yàn)楫?dāng)顆粒雜質(zhì)含量較高時(shí)，通過(guò)篩孔將大量短桿和雜質(zhì)混入顆粒物中，增加了顆粒物中雜質(zhì)的含量，由于堵塞，整機(jī)運(yùn)行性能變差。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，雙通道篩選機(jī)構(gòu)比單通道篩選機(jī)構(gòu)具有更好的篩選性能指標(biāo)，不但減小前篩直徑，而且提高了篩選能力，對(duì)谷子脫出物的篩選適應(yīng)性強(qiáng)。 雙風(fēng)機(jī)圓筒篩篩選裝置由圓筒篩和風(fēng)機(jī)、橫流風(fēng)機(jī)組成，在圓筒篩的頂部設(shè)置與篩選裝置寬度相同的橫流風(fēng)機(jī)，橫流風(fēng)機(jī)朝向圓筒篩口。谷物在振動(dòng)篩篩面上移動(dòng)，大量短桿和雜質(zhì)被吸入橫流風(fēng)機(jī)排出，篩選性能好。 通過(guò)風(fēng)機(jī)篩選的布置，傳統(tǒng)的篩網(wǎng)布置成梯形，最大限度地發(fā)揮了篩選過(guò)程中的氣流清洗作用。為消除雜質(zhì)，降低負(fù)荷，部分機(jī)械在風(fēng)篩的結(jié)構(gòu)上增加了空氣預(yù)濾裝置。Arischamos公司在生產(chǎn)N系列聯(lián)合收割機(jī)時(shí)安裝了空氣預(yù)凈化裝置。目前國(guó)內(nèi)已有相同結(jié)構(gòu)。 山東工程大學(xué)4zls-1.5型小型背靠背聯(lián)合收獲機(jī)，是針對(duì)小麥?zhǔn)斋@的一款機(jī)械。其清洗裝置和脫粒裝置與第一代珠江130型樣機(jī)相似，無(wú)清洗裝置，只有風(fēng)機(jī)，收獲時(shí)雜質(zhì)含量為3.26%。 蔣亦元院士研制的4ztl-1800型自走式聯(lián)合收割機(jī)，采用氣流吸糧輸送，分離機(jī)構(gòu)采用立式螺旋滾筒，角鋼桿齒軸向脫粒滾筒，分離機(jī)構(gòu)采用立式螺旋滾筒?？蓪?shí)現(xiàn)篩選、分離、提升等功能。由于機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，不適用于小農(nóng)場(chǎng)和居民區(qū)，必須與風(fēng)扇一起使用，僅適用于聯(lián)合收獲機(jī)。 1.3 主要研究?jī)?nèi)容和方法 本文以設(shè)計(jì)4lz-6型谷子聯(lián)合收獲機(jī)振動(dòng)篩為研究目標(biāo)，結(jié)合課題實(shí)際，在廣泛考察國(guó)內(nèi)外研究基礎(chǔ)的前提下，參考了其他對(duì)谷物聯(lián)合收獲機(jī)振動(dòng)篩機(jī)構(gòu)的研究說(shuō)明，充分考慮谷子的特性以及現(xiàn)階段谷物聯(lián)合收獲機(jī)的發(fā)展，在單風(fēng)道風(fēng)機(jī)雙層振動(dòng)篩的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)出效率更高，低損耗率，研制出一種新型振動(dòng)篩。 (1)總體方案的設(shè)計(jì)：查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解國(guó)內(nèi)外谷子聯(lián)合收獲機(jī)及其清選系統(tǒng)研究進(jìn)展。對(duì)比和分析各種類型的清選方式，充分掌握風(fēng)篩清選中振動(dòng)篩與氣流系統(tǒng)清選機(jī)理，設(shè)計(jì)出目前應(yīng)用較少的三層結(jié)構(gòu)的清選裝置。 最終確定的方案是通過(guò)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)激振器產(chǎn)生振動(dòng)，從而帶動(dòng)篩體機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。 (2)振動(dòng)篩的設(shè)計(jì)：振動(dòng)篩為三層篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)，自上而下分別有上篩片、中篩片和下篩片，網(wǎng)格形狀有魚鱗網(wǎng)和網(wǎng)格網(wǎng)，大小通過(guò)計(jì)算可得。激振器位于中間部位，兩邊對(duì)稱設(shè)計(jì)等量的彈簧，起到緩沖作用。 (3)整體結(jié)構(gòu)采用下坡結(jié)構(gòu)，即進(jìn)料斗高于出料斗，通過(guò)激振器的振動(dòng)、重力以及風(fēng)機(jī)的風(fēng)力完成系統(tǒng)的運(yùn)作。之后是支撐整個(gè)機(jī)構(gòu)的支架，采取簡(jiǎn)單，穩(wěn)固的方針進(jìn)行設(shè)計(jì)。 (4)風(fēng)機(jī)位于振動(dòng)篩篩片下方，為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，運(yùn)用軸流風(fēng)機(jī)，從下而上并與篩面成一定角度，作用除了推送谷物完成清選，還有解決篩片復(fù)雜對(duì)導(dǎo)致的重要問(wèn)題：因堵塞嚴(yán)重而導(dǎo)致?lián)p失率增大，清選效率變低等。分析和對(duì)比各種數(shù)值模型與結(jié)構(gòu)模型等，選擇一套最適合的清選系統(tǒng)模型的數(shù)值算法。 (5)之后是支撐整個(gè)機(jī)構(gòu)的支架，采取簡(jiǎn)單，穩(wěn)固的方針進(jìn)行設(shè)計(jì)。 (6)簡(jiǎn)化振動(dòng)篩與風(fēng)扇系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，運(yùn)用solidworks前處理軟件，構(gòu)建振動(dòng)篩與風(fēng)扇的模型。 2 技術(shù)任務(wù)書 (JR) 2.1 技術(shù)方案 4lz-6型谷子聯(lián)合收獲機(jī)振動(dòng)篩設(shè)計(jì)的具體要求如下： （1）振動(dòng)篩網(wǎng)必須有合理的振動(dòng)范圍，以適應(yīng)長(zhǎng)期的重復(fù)性工作； （2）振動(dòng)篩需有適用于持久穩(wěn)定的動(dòng)力，比如驅(qū)動(dòng)力方面； （3）清選機(jī)構(gòu)應(yīng)該能夠適應(yīng)不同密度、不同長(zhǎng)勢(shì)、不同成熟階段以及不同地理?xiàng)l件的谷子，具有比較強(qiáng)的通用性； 在本次設(shè)計(jì)中，清選系統(tǒng)的具體有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)有以下內(nèi)容： （1）振動(dòng)篩篩孔的大小因在合理的范圍，且篩網(wǎng)與篩網(wǎng)之間的距離需要確定； （2）軸流風(fēng)機(jī)的型號(hào)，風(fēng)速的控制，以及氣流與水平面的夾角的確定； （3）清選裝置的效率以及損失率需要控制在合理的范圍之內(nèi)； 選擇材料制作的使用方面，首要選擇對(duì)谷子不會(huì)發(fā)生污染的高分子材料或者不銹鋼進(jìn)行制造，而且也要滿足國(guó)家食品衛(wèi)生的標(biāo)準(zhǔn)。之所以要滿足國(guó)家食品衛(wèi)生的標(biāo)準(zhǔn)，是為了保持其產(chǎn)品原有的豐厚營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及微量元素，而且可以使收獲的谷子保存效果也得到保障。 2.2 結(jié)構(gòu)的工作原理 激振器：選擇電動(dòng)式激振器。 工作原理：在給定的磁場(chǎng)中，交流電進(jìn)入動(dòng)態(tài)線圈，在電磁激勵(lì)力的作用下引起線圈振動(dòng)，直流電進(jìn)入勵(lì)磁線圈產(chǎn)生激振器的恒定磁場(chǎng)。然后交流電流進(jìn)入動(dòng)態(tài)線圈，動(dòng)態(tài)環(huán)由周期性電磁力驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)上桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)與被激件接觸，可以獲得預(yù)期的振動(dòng)。 3 振動(dòng)篩方案設(shè)計(jì) 3.1激振器 激振器的設(shè)計(jì)內(nèi)容中最為關(guān)鍵的一步是搞清楚偏心塊的相關(guān)參數(shù)，例如，對(duì)于偏心塊的形狀，在形狀設(shè)計(jì)完成后，根據(jù)要求和理論知識(shí)設(shè)計(jì)合適的激振器，然后根據(jù)動(dòng)態(tài)參數(shù)進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)計(jì)算。很容易會(huì)知道偏心塊的總質(zhì)量力矩需要計(jì)算，對(duì)偏心塊的個(gè)數(shù)和每個(gè)偏心塊的質(zhì)量力矩進(jìn)行逐級(jí)分析計(jì)算。最后得到了r和r′值，利用本書理論力學(xué)公式得到了偏心塊的偏心力矩r。 為便于設(shè)計(jì)計(jì)算，激振器采用箱式的，該類型機(jī)構(gòu)由長(zhǎng)軸、短軸、和四個(gè)偏心塊組成，其具體顯示如下圖。 1—端蓋 3—偏心塊1 5—主偏心塊 7—軸承座 9—螺塞 2—外罩 4—偏心塊2 6—防油墊 8—直通式壓注油杯 10—有孔擋圈 11—壓圈 12—軸承壓蓋 13—迷宮蓋 14—軸 15—聯(lián)接軸 16—六角頭螺栓 17—擋圈 18—止推墊片 19—擋圈 箱式激振器特點(diǎn)： (1)高彈篩分機(jī)安裝位置高彈篩分機(jī)在供油系統(tǒng)中起重要的作用。開(kāi)啟式高彈篩分機(jī)整機(jī)采用密封結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到節(jié)約油料，降低能耗，控制和降低能源消耗的目的。 (2)脫水中間層不允許出現(xiàn)裂縫，間隙應(yīng)采用高清軟件設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)孔中間層圖形的截面尺寸(圖的偏差控制為范圍，不應(yīng)超過(guò)m)；脫水后脫水部位處的孔邊必須進(jìn)行鈍化處理。 3.2篩面及其固定裝置 篩面 1～5—筋板 6—圓鋼φ8 7—三角筋δ 振動(dòng)篩篩面的大小根據(jù)一般的谷物聯(lián)合收獲機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)。根據(jù)市場(chǎng)型號(hào)，選擇長(zhǎng)度L為2.5m，寬度1.2m的篩網(wǎng)。 篩面傾角的選擇：物料在流轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)形成斜拋形式，所以一般取10°~30°即可。本設(shè)計(jì)采用20°傾角，一方面結(jié)合谷子的結(jié)構(gòu)，另一方面可以提高效率。傾角的設(shè)計(jì)根據(jù)力學(xué)方面的知識(shí)可以解釋，在谷子運(yùn)送篩選過(guò)程中，谷子所受重力在運(yùn)動(dòng)方向會(huì)產(chǎn)生分力，從而提供谷子持續(xù)向前的動(dòng)力。 材料選擇：選用1Cr18Ni9Ti或者1Cr18Ni9這兩種經(jīng)常用的材料。 將篩板與數(shù)個(gè)緊張板連接，采用螺栓連接的方法，將緊張版與兩側(cè)鋼板固定，前后與襯板相連。通過(guò)數(shù)個(gè)橡膠條與篩網(wǎng)托架交錯(cuò)配合，使上方的篩網(wǎng)在振動(dòng)時(shí)能夠保持穩(wěn)定運(yùn)作，而且這樣能使得篩面與篩面之間平行且穩(wěn)定。其具體結(jié)構(gòu)通過(guò)仿真可直接觀察。 4拋擲指數(shù)Kv和振動(dòng)強(qiáng)度K 我國(guó)振動(dòng)篩的振動(dòng)強(qiáng)度K=2.6～4，振動(dòng)強(qiáng)度[K]=5～10。 拋擲指數(shù)反映了拋擲加速度的大小和拋擲概率，大于1時(shí)，可以滿足分散要求，可以拋起材物料，拋擲指數(shù)在振動(dòng)篩上為3.0 ~ 3.3是理想的情況，現(xiàn)實(shí)生活中取值應(yīng)大于等于3.3。 本次設(shè)計(jì)振動(dòng)篩，選取Kv=4.00 振動(dòng)強(qiáng)度K的選擇主要受構(gòu)件剛度和材料強(qiáng)度的限制，根據(jù)目前市場(chǎng)水平，K值基本在3～8之間，振動(dòng)篩一般在3～6之間，本設(shè)計(jì)選用K=4。 5物料運(yùn)動(dòng)速度及生產(chǎn)率 5.1物料運(yùn)動(dòng)的實(shí)際平均速度為： 振動(dòng)篩的谷子運(yùn)動(dòng)速度計(jì)算： V=K0An301+Kvtanα 式中：取修正系數(shù)K0=0.1 n為篩子的振動(dòng)頻率，根據(jù) Kv=An2900000 可得 n=845rpm 最終得 v=0.1×5×845301+4×tan20°=0.033m/s 5.2生產(chǎn)率Q的計(jì)算 篩分密度為1.6t/m3，篩選谷物厚度為h=0.1m，寬度B=1.2m。則生產(chǎn)率為： Q=3600Bhvmr=3600×1.2×10×10-3×33×1.6=207t/h 式中vm——表示物料在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中的實(shí)際平均速度，m/s； B——篩面寬度，m； 表1 振動(dòng)篩的工藝參數(shù)和運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù) 名稱 數(shù)值 名稱 數(shù)值 篩面長(zhǎng)度 2.5m 篩面寬度 1.2m 振動(dòng)強(qiáng)度 4 拋射強(qiáng)度 4 篩面傾角 20° 振動(dòng)方向角 ---- 篩箱振幅 5mm 篩子頻率 845rmp 處理量 50t/h/m2 物料運(yùn)送速度 0.033m/s2 6隔振彈簧的確定 （1）橡膠彈簧的彈性作用雖然變化不大，但變形緩慢，可以達(dá)到很大的變形量，因?yàn)槠鋬?nèi)阻高，可以起到很好的隔音效果。。 選用的S200×200×40圓柱橡膠彈簧與其它類型的彈簧有很大的不同，如長(zhǎng)期使用的金屬?gòu)椈傻?，比較結(jié)果表明這種彈簧具有以下優(yōu)點(diǎn) ① 韌性和剛度高，可以放心使用很久。 ② 根據(jù)塑料導(dǎo)電性差的特性知在篩子啟動(dòng)，停車等比較有優(yōu)越性。 ③ 在損壞時(shí)也只是積累過(guò)程而不會(huì)突然斷裂。 ④ 產(chǎn)生的噪音機(jī)會(huì)可以忽略不計(jì)。 (2)彈簧剛度的計(jì)算 根據(jù)側(cè)梁的運(yùn)動(dòng)形式簡(jiǎn)化算法，根據(jù)性能得到壓縮剛度，計(jì)算過(guò)程如下所示： C=(AL×Ea)/h(N/m) 式（4-18） 式中 AL=πD22-d22 mm2 式（4-19） D——分別是彈簧外徑mm； d——和中心孔徑mm見(jiàn)圖4-4所示； Ea——橡膠的拉壓彈性模量； Ea=iG=3.6(1+1.65s2)G Mpa 式（4-20） AL=πD22-d22 mm2 式（4-21） G——橡膠的剪切彈性模量； G=0.117e0.034Hs Mpa 式（4-22） Hs——橡膠彈簧硬度，選取40～70 S ——形狀系數(shù)； S=(D-d)4h 式（4-23） 橡膠彈簧的最大變形量Δh=4～6A，對(duì)于小型篩Δh=14mm。 橡膠彈簧材料選天然橡膠（NR）。則 AL=π20022-4022=30144mm2 圖4-4 彈簧中心孔 為滿足要求，現(xiàn)在需要對(duì)橡膠彈簧校核，使壓縮應(yīng)力σr小于橡膠許用應(yīng)力σr 即 τr σr=PF≤σr 式（4-24） τr=PsF≤τr 式（4-25） 一般許用壓應(yīng)力 σr=1.47～1.96MPa 許用剪應(yīng)力 τr=1.22MPa 式中 P——橡膠彈簧所受的壓力，N； Ps——橡膠彈簧所受的剪力，N； F——承壓面積。 由前面的計(jì)算可知 P=3224248×cos60°=20151.5N Ps=3224248×sin60°=34903.4N F=AL=30144mm2 則 σr=20151.530144=0.67Mpa τr=34903.430144=01.58Mpa 根據(jù)計(jì)算結(jié)果，剪切應(yīng)力略大于許用剪切應(yīng)力，為避免使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成事故，應(yīng)經(jīng)常檢查彈簧的情況，以便解決問(wèn)題。 檢查橡膠彈簧是否可以在靜載荷下繼續(xù)使用，根據(jù)結(jié)果比較最佳解決方案 首先滿足 σ=p1A1≤σ的條件 式中 σ——許用應(yīng)力 ，MPa； ——靜載荷，N。 則 σ=p1A 式（4-26） 因而是橡膠彈簧是可靠的。 6.1隔振彈簧減輕能力的分析 隔振彈簧也叫做阻尼彈簧，阻尼彈簧的減輕能力用傳遞率來(lái)衡量，即 傳遞給基礎(chǔ)的力最大激振力p=KAmYsω2 式（4-27） 式中 K——減振彈簧的剛度，N/mm； A——參振質(zhì)量M的振幅，mm； m——偏心塊的偏心質(zhì)量，Kg； Ys——偏心質(zhì)量的質(zhì)心距軸心線的距離，mm； ω——篩網(wǎng)的振動(dòng)頻率。 則 傳遞給基礎(chǔ)的力=KAmYsω2×最大激振力p =335×533.02×115.73×10-3×102.572×3224248 =1679N 其中p=40303.2（N）、ω=102.57rad/s、Ys=115.73mm； 可以看出，彈簧能夠明顯降低激振力，從而穩(wěn)定機(jī)構(gòu)。 7參振質(zhì)量的計(jì)算 M=Mi+KmMm (kg) 式（4-28） 式中 Mi——參加振動(dòng)的各部件的質(zhì)量，kg； Mm——參加振動(dòng)的物料質(zhì)量，kg； Mm=Km?B?L?γ?Hi 式（4-29） 式中 Km——物料結(jié)合系數(shù)，一般取Km=2； B——篩面寬度，B=1.2m; L——總盛料長(zhǎng)度，L=2.8m; γ——散密度， γ=1000kg/m3; Hi——各層篩面上料層厚度的總和，Hi=0.02m。 參振的各部件的質(zhì)量包括 出料板 89.7kg 腹板（2個(gè)） 60.6kg 激振器墊板（2個(gè)） 110.8kg 加強(qiáng)管梁（3個(gè)） 120 kg 梯形梁（4個(gè)） 2646.8kg 后擋板 275.8kg 加強(qiáng)梁（2個(gè)） 145.0kg 連接板（6個(gè)） 76.8kg H型梁（2個(gè)） 489.6kg 支網(wǎng)梁（7個(gè)） 632.8kg H型鋼（2個(gè)） 140kg 箱式激振器（2個(gè)） 1120kg 不銹鋼條縫篩網(wǎng) 224kg 壓條楔塊 13.2kg 彈簧上座 109.2kg 聯(lián)軸器 19.5kg 傳動(dòng)軸 37.6kg 篩網(wǎng)壓板 84.7kg 各連接件（螺栓、螺母和墊圈） 約50kg 由上可得 Mi=6326 參加振動(dòng)的物料質(zhì)量 Mm=Km?B?L?γ?Hi =0.2×3.9×2.15×1000×0.02 =335.4kg 參振質(zhì)量 M=Mi+KmMm =6369+0.2×335.4 =6368+67 =6435kg 故參振質(zhì)量取為6435kg。 8電機(jī)功率的計(jì)算和選擇 造成功率損失的主要原因有：一是激振器克服了振動(dòng)質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)阻力；其次，激振器在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中克服了軸承內(nèi)軸的摩擦力。 所需電機(jī)功率 N=N1+N2η=M?A?n3?μA+fdη×1740480kw 式4-30 式中 N1——激振器克服篩箱運(yùn)動(dòng)阻力而對(duì)消耗的功率； N2——激振器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)克服摩擦力而消耗的功率； M——參振質(zhì)量 ，kg； μ——阻尼系數(shù)，0.2～0.3； f——軸承摩擦系數(shù)，為0.005； d——軸承內(nèi)徑 ，m； η——傳動(dòng)效率，一般取η=0.95。 其余符號(hào)同前。 則 N=N1+N2η=M?A?n3?μA+fdη×1740480kw =6517×0.005×98030.25×0.0025+0.005×0.10.95×1740480 kw =20.87 kw 通過(guò)篩選，電動(dòng)機(jī)型號(hào)選擇Y2-200L2-6，P=22KW，轉(zhuǎn)速n=980r/min，振幅A=5mm， 9偏心塊的設(shè)計(jì) 偏心塊式慣性激振器的偏心塊形狀如圖所示 M0=Shρr 式中 S——偏心塊斷面面積，m2 h——偏心塊的厚度，m； ρ——偏心塊材料密度，kg/m3 r——偏心塊偏心矩，m. 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求要設(shè)計(jì)的單梁激振的篩的具體的設(shè)計(jì)參數(shù)如下： 篩面寬度 120mm 篩面長(zhǎng)度 250mm 振幅 4mm～5mm 頻率 980次/分 篩孔 0.5mm 經(jīng)過(guò)4.3.4計(jì)算得參振質(zhì)量 M=6435kg 篩子所需的激振力 p0=M?A?ω2=6453×5×102.572×10-6=338.5 KN 式（5-1） ω=πn30=980π30=102.57rad/s 式（5-2） 式中 M——參振質(zhì)量，kg； A——振幅，mm； ω ——振動(dòng)頻率，rad/s； n——振次，轉(zhuǎn)/分。 用到的計(jì)算公式為（其中參數(shù)可見(jiàn)圖5-1所示） A面=πα180°R2-r2 式（5-3） ys=38.197sinαR2-r2αR3-r3 式（5-4） 式中 R——扇形的外徑，mm； 2α——扇形的包角，度； r——扇形的內(nèi)徑，mm。 再由式（5-3）可計(jì)算出偏心塊，其表面積為： A面=π×80°180°2202-902×10-6=56241 mm2 則體積 V=A面?b56241×75=4218075 mm3 式（5-5） 一塊不平衡重的質(zhì)量 m=ρV=7.85×103×4218075×10-9=33.1 kg 式（5-6） 由不平衡重產(chǎn)生的激振力 p=N?m?ys?ω2 式（5-7） 式中 ——偏心塊的質(zhì)心，mm； N——偏心塊的個(gè)數(shù)； 由式（5-4）不平衡重的質(zhì)心為 振幅 可知，偏心塊產(chǎn)生的激振力達(dá)不到要求，需要補(bǔ)充副偏心塊 由副偏心所產(chǎn)生的激振力 式（5-8） 設(shè)計(jì)副偏心塊外徑R=220，內(nèi)徑r=120，為便于設(shè)計(jì)計(jì)算且減少機(jī)構(gòu)質(zhì)量，將副偏心塊設(shè)計(jì)成扇狀，包角不變。則其表面積為 質(zhì)心位置 激振力與偏心塊偏心質(zhì)量具有的不同如下所示 式（5-9） 由式（5-9）可以知道副偏心塊的質(zhì)量分別為： 副偏心塊的厚度 近似取值為5mm。 由式（5-9）可知，加上5mm的副偏心塊因而產(chǎn)生的相關(guān)激振力， 主偏心塊 副偏心塊的結(jié)構(gòu)圖如下展示。 圖5-2 、5-3 10激振器軸的設(shè)計(jì) 初步估算軸的直徑 最小直徑 dmin≥A3Pn 式5-10 式中 A——材料系數(shù)； P——功率，kW； N——轉(zhuǎn)速，rpm。 選用45Cr作軸材料 查表后A＝105， 考慮鍵槽削弱，軸徑增長(zhǎng)3-5% dmin≥1+0.05105322980 =16.52mm 對(duì)于決定軸承的內(nèi)徑設(shè)計(jì)時(shí)，首先要考慮多方面的因素，特別需要注意軸受彎矩力較大時(shí)需要關(guān)注的問(wèn)題，查閱資料可知，最終在確定時(shí)關(guān)心由于軸承的內(nèi)徑較大，因此軸徑應(yīng)該加大。 傳遞扭矩的方法有許多種，只不過(guò)合適本設(shè)計(jì)說(shuō)明的是需要利用偏心塊置于軸承兩邊，按照本軸受力結(jié)果明白需要考慮定位問(wèn)題，首先關(guān)于左軸承，在安裝時(shí)從偏心塊的左端，同時(shí)，關(guān)于對(duì)面右側(cè)實(shí)施軸肩頂套筒，這個(gè)對(duì)稱的設(shè)計(jì)可以清晰明了表明相關(guān)問(wèn)題。 確定軸各段的直徑 在此取最小軸徑d1min=d1=90mm，鍵連接25×72.5 B型。軸的高度確定需要注意很多問(wèn)題，同時(shí)也和很多方面相關(guān)，比如密封圈，順便表明軸直徑ds=95.7mm，這種類型是參見(jiàn)書本選擇出來(lái)的，是O型密封圈要求的軸直徑。 裝軸承處軸的高度h≥C+（1~2）mm，若孔倒角C取1（GB6403．4-86），h≥1+1=2取d3=d2+2h=95.7+2×2=100mm，軸承寬度B=73mm。裝齒輪處軸的高度h≥C+（3~4）mm，孔倒角C取2.5（GB6403．4-86），h≥2.5+4=6.5，取d4=d3+2h=100+2×10=120mm。提油環(huán)寬度10是有多面考慮的，選擇的也是最合情合理的，以及軸間高度h=C+(1~2)mm，這是關(guān)于選取左側(cè)齒輪的?？椎菇荂取1（GB6403．4-86），h≥ 1+2=3，d3=d4+2h=120+2×3=126mm，工廠在加工零件時(shí)考慮諸多便捷措施，如適當(dāng)提供退刀槽，但是同時(shí)又會(huì)一影響軸的剛度，那么就需要適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，比如就加大軸徑。，d5=150mm。同時(shí)考慮后來(lái)的結(jié)構(gòu)都大同小異，就不再一一講明。指出各軸與軸段的關(guān)系時(shí)，需要綜合幾個(gè)方面的因素，這樣會(huì)更加使設(shè)計(jì)合適，例如，軸承的密封、定位、偏心塊的需要等。 顧及很多問(wèn)他1，軸生產(chǎn)設(shè)計(jì)結(jié)果如下圖5-4 圖5- 激振器長(zhǎng)軸結(jié)構(gòu)圖 11 激振器長(zhǎng)軸的校核 軸材料選用45#鋼調(diào)質(zhì)，σb=650MPa, σs=360MPa。查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》，同時(shí)在精確的思考下得出設(shè)計(jì)如下： 圖5-5 軸受力圖 圖5-6 水平面受力圖（N） 圖5-7 垂直面受力圖（N） 圖5-8 水平面彎矩圖（） 圖5-9 垂直面彎矩圖（） 圖5-10 合成彎矩圖（） 圖5-11 轉(zhuǎn)矩圖（） 圖5-12 當(dāng)量彎矩圖 （1）計(jì)算齒輪受力 斜齒輪螺旋角 β=cos-1mnz1+z22a=8.114° 齒輪直徑 d=300mm 齒輪受力以及轉(zhuǎn)矩 T1=9.55×106?PN=9.55×106×11×1.65980=177216 N?mm 圓周力 Ft=2T1d=2×177216300=1181 N 徑向力 Fr=Ft?tanαncosβ=1181×tan20°cos8.114°=434 N 軸向力 Fα=Ft?tanβ=1181×tan8.114°=168 N 畫齒輪軸受力圖，見(jiàn)圖5-5 （2）計(jì)算支撐反力 水平面反力： FR1'=434×97.5-168×30022×97.5=88 N FR2'=168×3002+434×97.52×97.5=346 N 垂直面反力： FR2''=FR1''=40894 N 水平面受力圖見(jiàn)圖5-6 垂直面受力圖見(jiàn)圖5-7 （3）畫軸彎矩圖： 水平面彎矩圖見(jiàn)圖5-8 垂直面彎矩圖見(jiàn)圖5-9 合成彎矩圖見(jiàn)圖5-10 合成彎矩M=Mxy2+Mxz2 （4）畫軸轉(zhuǎn)矩圖 軸受轉(zhuǎn)矩 T=T1=177216 N?mm 轉(zhuǎn)矩圖見(jiàn)圖5-11 （5）許用應(yīng)力 許用應(yīng)力值 用插入法查表16.3得： σ0b=102.5 Mpa σ-1b=60 Mpa 應(yīng)力校正系數(shù) α=σ-1bσ0b=60102.5=0.59 （6）畫當(dāng)量彎矩圖 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 αT=0.59×64979=38338 N?mm 齒輪之間截面地方的設(shè)計(jì)關(guān)系的是當(dāng)量彎矩，最終結(jié)果表明如下圖： M1=M2+αT2 =55748732+1045572 =5575850 N?mm 在左右軸頸中間截面處， M1=95618872+1045572 =9562455N?mm 當(dāng)量彎矩圖見(jiàn)圖5-12 （7）校核軸頸 齒根圓直徑 df1=d1-2ha+cmn =300-2×1+0.25×3=292.5mm 軸頸 d1=3M1'0.1σ-1b=355758500.1×60=97.6<252.5mm d2=3M2'0.1σ-1b=395624550.1×60=116.8<252.5mm 由上面計(jì)算過(guò)程可知，軸的設(shè)計(jì)合理。 12風(fēng)機(jī)的選擇 風(fēng)機(jī)采用軸流風(fēng)機(jī)樣式，原因是簡(jiǎn)單便捷。軸流式通風(fēng)機(jī)的基元是由葉輪和導(dǎo)葉所組成的一個(gè)葉輪與導(dǎo)葉構(gòu)成一個(gè)級(jí)，多級(jí)軸流風(fēng)可提高壓力，但軸流風(fēng)機(jī)一般只有一級(jí)。本次設(shè)計(jì)也采用一級(jí)軸流風(fēng)機(jī)。 通過(guò)試驗(yàn)以及反復(fù)調(diào)試，將直徑選擇在300~350mm之間效果較好，同時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)葉輪轉(zhuǎn)速，控制風(fēng)速，使得篩面入料口處風(fēng)速較大，在7~8m/s左右，可以將混合物吹散，中部氣流4~6m/s，尾部氣流3~4m/s。風(fēng)扇測(cè)平面與水平面的夾角為25度，位于入料口下方。 13 結(jié)論 本設(shè)計(jì)以4lz-6型谷子聯(lián)合收獲機(jī)振動(dòng)篩為研究對(duì)象，從理論設(shè)計(jì)和工程實(shí)際兩方面出發(fā)，對(duì)振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)進(jìn)行了參數(shù)化設(shè)計(jì)，并完成了各零件圖和裝配圖的繪制。 谷子聯(lián)合收獲機(jī)振動(dòng)篩的成功改進(jìn)與研發(fā)設(shè)計(jì)對(duì)農(nóng)民收獲谷子的工作效率將會(huì)產(chǎn)生很大的影響，本文通過(guò)查閱大量文獻(xiàn)，充分了解了目前國(guó)內(nèi)外谷子種植和采摘的現(xiàn)狀，并通過(guò)認(rèn)真參考對(duì)比，利用自己在學(xué)校所學(xué)的相關(guān)專業(yè)知識(shí)，設(shè)計(jì)出這款振動(dòng)篩。 振動(dòng)篩機(jī)構(gòu)由電機(jī)為動(dòng)力源，電動(dòng)機(jī)輸出軸帶動(dòng)激振器軸轉(zhuǎn)動(dòng)，偏心塊隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)激振器振動(dòng)，帶動(dòng)篩體往復(fù)擺動(dòng)，完成清選作業(yè)。本文所設(shè)計(jì)的振動(dòng)篩具備高效、便捷和節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。 致謝 上高中的時(shí)候總是幻想大學(xué)的美好生活，自由自在，無(wú)憂無(wú)慮。然而上了大學(xué)才懂得，沒(méi)有辦法變成想象的那樣，生活沒(méi)什么變化，并不是老師撒謊，而是自己乃至周圍人都已經(jīng)長(zhǎng)大了，童真漸漸消逝，身上的擔(dān)子越來(lái)越重，勝負(fù)欲變強(qiáng)，人際交往也變得越來(lái)越廣，仿佛一切都沒(méi)有變，又仿佛一切都變了。雖然自己很普通，但也向往著成功人士的生活，想要奮斗。在平淡而又美好的四年大學(xué)生活中經(jīng)歷了些許風(fēng)風(fēng)雨雨，也經(jīng)歷了很多人情世故，留下了些遺憾、難過(guò)與不舍。終于在不知忙碌還是閑暇之余，要畢業(yè)了，畢業(yè)設(shè)計(jì)作為最后的內(nèi)容，我希望能夠圓滿完成。原本是想本篇對(duì)4lz-6型谷子聯(lián)合收獲機(jī)的設(shè)計(jì)是在導(dǎo)師心指導(dǎo)下順利完成的，經(jīng)過(guò)半個(gè)多學(xué)期的不懈努力，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)也即將接近尾聲，論文撰寫的每一步無(wú)不滲透著導(dǎo)師的心血和汗水，導(dǎo)師豐富的經(jīng)驗(yàn)、專業(yè)知識(shí)的深厚、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)、認(rèn)識(shí)負(fù)責(zé)的教學(xué)態(tài)度和甘于奉獻(xiàn)的拼搏精神深深鼓舞著我。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中存在許多困難和挑戰(zhàn)，雖說(shuō)過(guò)程比較困難，感謝老師對(duì)于畢業(yè)設(shè)計(jì)的細(xì)心指導(dǎo)，對(duì)于此次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的問(wèn)題的解答，也學(xué)習(xí)到很多的知識(shí)和方法，感謝老師的指導(dǎo)和付出，讓我能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。 參考文獻(xiàn) [1] 張喜文，谷子收獲機(jī)械現(xiàn)狀與存在問(wèn)題。北京：機(jī)械業(yè)出版社，1982. 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