1、全日制普通本科生毕业设计板栗分级机的设计THE DESIGN OF CHINESE CHESTNUT CLASSIFICATION MACHINE 全套完整版说明书 CAD 图纸，联系153893706学生姓名： 学 号：年级专业及班级：2008 级机械设计制造及其自动化（1）班指导老师及职称：学 部：理工学部提交日期：2012 年 5 月全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和
2、集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。同时，本论文的著作权由本人与湖南农业大学东方科技学院、指导教师共同拥有。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。毕业设计作者签名：年 月 日目 录摘要 1关键字 11 前言 .21.1 背景 .21.1.1 振动筛的发展概况 21.2 振动筛的分类 .31.3 板栗分级机械发展方向 .32 振动筛筛面物料运动理论 .42.1 筛上物料的运动分析 .42.2 正向滑动 .52.3 反向滑动 .62.4 跳动条件的确定 .62.5 物料颗粒跳动平均运动速度 .73 振动 筛的工作原理及结构组成 .83.1 圆振动筛的工作原理 .83.2 振动筛基本结构 .
3、83.2.1 筛箱 83.2.2 激振器 83.2.3 支承装置和隔振装置 93.2.4 传动装置 94 振动筛动力学基本理论 .95 振动筛参数计算 125.1 运动学参数的确定 125.2 振动筛工艺参数的确定 135.3 动力学参数 145.4 电动机的选择 155.4.1 电动机功率计算 .155.4.2 选择电机 .155.4.3 电机的启动条件的校核 .156 主要零件的设计与计算 176.1 轴承的选择与计算 176.1.1 轴承的选择 .176.1.2 轴承的寿命计算 .176.2 皮带的设计 186.2.1 选取皮带的型号 .186.2.2 传动比 .186.2.3 带轮的基
4、准直径 .186.2.4 带速 .186.2.5 确定轴间距和带的基准长度 .196.3 轴的设计 206.3.1 轴的设计特点 .206.3.2 轴的常用材料 .206.3.3 轴的强度验算 .216.4 支承弹簧设计验算 23结论 .25参考文献 .26致谢 .231板栗分级机的设计学 生： 指导老师：摘 要：传统的水果分级形式包括有体积分级和质量分级两大类，由于分级的目的主要为统一产品外观规格，以便包装和提升销售档次，因此以体积分级应用最广泛。体积分级设备有滚筒式分级机、三轱筒式分级机、园振动筛和带式分级机等，其原理大同小异，均利用若干级别尺寸的孔框或缝隙进行筛选。关键词：板栗分级机；振
5、动筛；激振器；圆振动筛The Design Of Chinese chestnut classification machineAuthor:Gao Junping Tutor:Zhang Lan(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University Changsha 410128)Abstract：The traditional grading form including fruit volume classification and grading quality two categories, due
6、to the main aim of the classification for united product appearance specifications, packing and improve sales to class, so the most widely used by volume classification. Volume classification equipment have roller-type sorting machine, three Gu tube type classification, the vibrating machine and bel
7、t grade machine etc, its principle very much the same, all use the size of some level hole box or screening aperture. Key words：Chinese chestnut grade machine; Vibrating screen; Excitation device; Circle vibrating screen1 前言板栗分级机的研制和推广，对于提高农产品加工的发展水平，增加广大农户的收入，促进干果业的可持续发展，都将具有重大的意义。因此积极开展干果分级机的研制，是非
8、常必要的，具有重要的现实意义。2为了使作为食品加工主要来源的产品的规格和品质指标达到标准，需要对物料进行分选或分级，分级是指清除物料中的异物及杂质;分级是指分选后的物料按其尺寸、形状、密度、颜色或品质等特性分成等级。分选及分级作业的工作原理和方法虽有不同之处，但往往是再同一设备上完成的。作为物料分级筛选的主要设备振动筛也不断向大型化发展。1.1 背景1.1.1 振动筛的发展概况 1据世界有色金属报道筛分设备在国外的发展已有 300 多年的历史，在此之前，物料的筛分主要采用人力筛分，动力筛分最早也是摇动筛。大约 100 多年前就出现了惯性筛，最早的惯性筛是采用柴油机带动的，主要用于物料的分级作业
9、。比较完善的振动惯性筛出现在 19 世纪初，主要是用于分级的圆振动筛（单轴振动筛） ，随着选煤、选矿业的发展用于脱水的直线振动筛（双轴振动筛）逐渐发展起来。单轴振动筛的发展经历了简单惯性式向自定中心式的发展过程。直线振动筛经历了箱式振动器到双电机拖动的筒式振动器（自同步技术） ，目前为箱式振动器与侧邦式块偏心单元体振动器（自同步技术）的并存时代。现在振动筛轴承普遍采用了振动设备专用轴承，筛框的主要联接件采用了虎克铆钉或高强螺栓，筛面采用了不锈钢筛面、聚鞍脂筛面等。筛框结构逐渐趋于合理，筛框受力设计上逐步由静态动力设计向以模态分析为基础的现代动态设计阶段发展。在振动筛的制造方面，主要焊接结构件均
10、采用了去应力和喷丸处理，对筛框的形状误差、主要构件的形位公差、粗糙度控制等方面的要求越来越严。虽然板栗分级机的结构形式在发展过程中出现了许多种新型结构及筛分方法，但通过实践证明，许多看似理想的结构型式被无情淘汰。因此，国际上一些板栗分级机制造厂家生产的振动筛结构型式逐渐趋于近似，机型趋于稳定，人们已不在追求新、奇结构型式，而把追求板栗分级机的可靠性指标放在首位，因此板栗分级机寿命普遍提高，正常使用寿命普遍达到 5 年以上。振动筛噪声指标是影响工人身体健康的一个主要指标。过去箱式振动器由于采用齿轮传动，噪声通常达到 90 分贝以上，后来逐渐采用了自同步技术，噪声由原来的 90多分贝下降到 85
11、分贝左右。但自同步技术存在抛射角不稳定，工作频率不能有效调整等因素，使得箱式振动器的振动筛不但没有被淘汰，甚至通过不断改进结构形式，提高齿轮加工精度，改善齿面啮合状态等方法，而重新发展起来，噪声也从过去的 90 多分贝下降至 85 分贝左右。31.2 振动筛的分类1.按振动筛振动频率是否接近或远离共振频率分为共振筛和惯性振动筛。共振筛曾一度崛起，受到各国普遍重视，发展很快；但在生产实践中，暴露出结构复杂、调整困难、故障较多等缺点。而惯性振动筛由于激振器的结构简单，工作可靠，便于维修，从而得到了广泛的使用。惯性振动筛是靠固定在其中部的带偏心块的惯性振动器驱动而使筛箱产生振动。惯性振动筛按振动器的
12、形式可分为单轴振动筛和双轴振动筛。2.按振动筛按筛面工作时运动轨迹的特点，分为圆运动振动筛（简称圆振动筛）和直线运动振动筛（简称直线振动筛）两大类。圆振动筛由于振动器安装的位置偏差，实际筛箱运动轨迹一般为椭圆。即使直线振动筛，由于制造与设计偏差，通常筛箱的运动轨迹也不完全是直线，只是接近直线振动。圆振动筛由于激振器是一根轴，所以又叫单轴振动筛，直线振动筛激振器由两根轴组成，所以也称双轴振动筛。3.当然振动筛还有其它许多分类方法，例如，按照支撑弹簧的结构不同，又有线形弹簧振动筛和非线形弹簧振动筛。按支承装置安装位置不同，可分为座式振动筛和吊式振动筛，按筛箱与水平面是否成一定角度安装，可分为水平筛
13、和倾斜筛。按工作频率的高低，可分为高频振动筛和低频振动筛等等。1.3 板栗分级机械发展方向综合国内外板栗分级机械发展现状 ,板栗分级机械将向以下几个方向发展。1.向大型化发展。工业的现代化进程促使企业规模增大 ,生产能力大大提高2.向重型超重型筛发展。大的矿业工程需要处理大块物料 ,法国素梅斯塔公司生产的振动棒可处理直径达 1m 以上的大块物料。3.向理想运动轨迹振动筛发展。以提高各区段的筛分效率和整个筛机生产率为目标 ,寻找一种以理想运动方式为基础的新型板栗分级机成为筛分设备发展的一个新方向。4.向反共振振动筛发展。以减轻整机重量、降低成本、提高使用寿命和可靠性为目标 ,提出新型的反共振振动
14、筛机。5.振动强度增大。筛机的振动过程逐渐强化 ,以取得较大的速度和加速度 ,从而提高生产能力和筛分效率。6.向空间发展。针对细物料 ,先后出现了旋流振动筛、锥型振动筛、蝶型振动筛、旋转概率筛等 ,既减少占地面积 ,又提高生产能力和筛分效率。7.向难筛分物料筛机发展。8.共振筛系列发展停滞 ,惯性振动筛系列日益壮大。42 振动筛筛面物料运动理论2.1 筛上物料的运动分析 2由文献矿山机械可知，关于筛上物料的分析，如图 1 所示：图 1 圆振动筛上物料运动Figure 1 circle vibrating screen material movement振动筛运动学参数（振幅、振次、筛面倾角和振
15、动方向角）通常根据所选择的物料运动状态选取。筛上物料运动状态直接影响振动筛的筛分效率和生产率，所以为合理地选择筛子的运动参数，必须分析筛上的物料的运动特性。此处已删除5此处已删除36N带的设计参数如表 3 所示。表 3 带的设计参数Tabal3 Take design parameters皮带型号 B 型 带轮轴间距 607.45mm最大轴间距 577.45mm 最小轴间距 667.45mm带的根数 3 根 预紧力 354.36N小带轮直径 224mm 大带轮直径 400mm6.3 轴的设计6.3.1 轴的设计特点轴是组成机械的一个重要零件。它支承着其他转动件回转并传递转矩，同时它又通过轴承和
16、机架联接。所有轴上零件都围绕轴心线作回转运动。所以，在轴的设计中，不能只考虑轴本身，还必须和轴系零、部件的整个结构密切联系起来。轴设计的特点是：在轴系零、部件的具体结构未确定之前，轴上力的作用和支点间的跨距无法精确确定，故弯矩大小和分布情况不能求出，因此在轴的设计中，必须6把轴的强度计算和轴系零、部件结构设计交错进行，边画图、边计算、边修改。设计轴时应考虑多方面因素和要求，其中主要问题是轴的选材、结构、强度和刚度。对于高速轴还应考虑振动稳定性问题。6.3.2 轴的常用材料 1417轴的材料种类很多，设计时主要根据对轴的强度、刚度、耐磨性等要求，以及为实现这些要求而采用的热处理方式，同时考虑制造
17、工艺问题加以选用，力求经济合理。轴的常用材料是 35、45、50、优质碳素钢，最常用的是 45 钢。对于受载较小或不太重要的轴，也可用 A 、A 等普通碳素钢。对于受力较大，轴的尺寸和重量受的限35制，以及有某些特殊要求的轴，可采用合金钢。本次设计选用 45 优质碳素钢。6.3.3 由文献材料力学 机械设计手册轴的强度验算 7图 4 偏心轴受力分析图Figure 4 Eccentric shaft force were对轴进行校核：由图 4 并结合振动筛的工作特点对轴进行受力分析，其受力分析如图所示:Pr=150kw，n=1460r/min 。求偏心轴的转速 n ，带传动的传动效率 。1 96
18、.0P =Pr kw1 4.96.05n = i式中 i带的传动比，i=400/224=1.7868所以 n = =1460/1.786=817.47r/min1iT =95501 MNP2.16847.9501Ft=2 d.3.2681由水平方向得：FtY=F +F FtX=0112 F =01NH2 1058tY2NH解得：F =3965.4N F =-277.6N1NH2由垂直方向得：Fv=mg=291.825 N.980Fv=F F21NV75421V解得： NV.45921从偏心轴结构图以及弯矩图中可以看出偏心轴的中间表面 C 是该轴的危险截面。现将截面 C 处的 M M 及 M 列
19、于下表 4HV表 4 偏心轴受力情况Tabel4 Eccentric shaft model载荷 水平面 H 垂直面 V支反力 F =3965.4N F1N=-277.6N2NNV1.45921弯矩 M M =209.32N MHM =1108.18N MV总弯矩 M= （ M + M ）=119.86 N MH2T 168.2 N M按弯扭合成应力校核轴的强度：校核最危险截面 C： /W)2(1Tca取 6.0/W =)2(1TMca Pa3.0175./).68.08.92所以 故轴的强度满足要求。Pa6.4 支承弹簧设计验算1、弹簧刚度计算 6由文献机械设计我们知道，选取弹簧刚度时，不仅
20、要考虑使弹簧传给基础的9动负荷不使建筑物产生有害振动，而且还要必须考虑弹簧应该有足够的支承能力。弹簧刚度一般是通过强迫振动频率 与自振频率 的比值来控制。通常吊式振动筛取频p率比 ，对于座式 由此，对于单轴振动筛弹簧刚度计算公式：65pz54pz（69）22()()KMmz取 ，再有 n=845 次/分， 次/分5z5.860n所以： N/m149)5.8(91620(22、计算弹簧钢丝直径根据弹簧所受载荷特性要求，选取 钢丝。许用应力 根据文献机械设nSi2p计其中的表 16-2 按 类载荷选取 查得切变模量 Mpa，由文I.480Mpa 3108G献19，查得 。MPas120初步选取旋绕
21、比 。8cN5.9.682F曲度系数 4106.18ckmm63.12408.592 kFd根据文献机械设计中表 16-5，选取 d=16mm。3、计算弹簧中径 D=c d=16 8=128mm根据文献机械设计中表 16-5，取系列值 D=130mm。4、计算弹簧圈数和节距 ，0fmm105772 A圈.48.9380)(420cFfGDn取 n=5 圈，由表 25-11 得弹簧的总圈数为：圈72501弹簧的节距： mm4.36280p5、求解弹簧的间距和螺旋角由文献弹簧的间距： mm.201.d10由文献弹簧螺旋角： 1.5304.6arctnarct Dp6、弹簧验算1）弹簧疲劳强度验算：
22、选取 MP20所以有： NkdF95.4138.68031 由弹簧材料内部产生的最大最小循环切应力：23maxFdKD13min8FdKD可得： =23ax8MPa75.09168.3Fd2.4.323min疲劳强度安全系数计算值及强度条件可按下式计算： FcaSSmaxin075.式中： 弹簧材料的脉动循环剪切疲劳极限0弹簧疲劳强度的设计安全系数,取 =1.3-1.7FS F按上式可得： = =1.3maxin075.caS 32.175.048FS所以此弹簧满足疲劳强度的要求。 2）弹簧静应力强度验算静应力强度安全系数计算值及强度条件为： ssScamx式中 弹簧材料的剪切屈服极限，s M
23、Pas 840127.0.静应力强度的设计安全系数， =1.3-1.7S S所以得： =1.3ssSca S32.17840mx所以弹簧满足静应力强度。所以此弹簧满足要求。结论本次设计的板栗分级机是在消化吸收国外先进技术基础上,自行设计的大型振动式11板栗分级机.本次设计主要对板栗分级机的筛箱、激振器、支承隔振装置以及传动装置进行了设计;对振动筛的动力学分析及动力学参数的计算;对电机的选择及校核；对主要零件进行设计,通过校核均满足使用要求；对设备的环保及经济评价进行分析计算。通过本次设计,对振动筛的知识有了深刻的认识，学会了如何大学期间所学到的知识应用到实践当中,对今后的工作和学习有非常大的帮
24、助。同时通过本次设计了解到，我国的筛分技术在近几年有了长足的发展,很多单位已经掌握了板栗分级机械的设计理论和方法 ,进行了很有成效的研制工作解决了很多实际问题。可以说我国的筛分技术目前已接近世界先进水平但仍有差距还要努力。在今后要做好以下几点工作:1.研究先进筛分理论,发展新型板栗分级机械。2.发展大、重、超重型筛分设备。3.研究难筛分物料的板栗分级机械。4.提高“三化”程度。5.加强筛分设备关键技术的研究。参考文献1 郭年琴;匡永江. 世界有色金属J.2009 年第 05 期,30-402周恩浦.矿山机械（选矿机械部分）M. 北京：冶金工业出版社，1978.10，160-1703孙时元.中国
25、选矿设备手册 （上册）M. 北京：科学出版社，2006.8,260-2804蔡春源.机械零件设计手册 （第三版）下M. 北京：冶金工业出版社,1996,360-3705巩云鹏,田万禄,张祖立,黄秋波.机械设计课程设 计M.沈阳：东北大学出版社，2002.12,120-1256濮良贵,纪名刚.机械设计 （第七版）M. 北京：高等教育出版社，2001，70-807选矿手册编辑委员会.选矿手册 第二卷（第一分册）M.北京：冶金工业出版社，1999.7,90-1008王峰,王皓.筛分机械M.北京：机械工业出版社，1998，145-1759闻邦椿.振动机械的理论及应用M.机械工业出版社,1980,138
26、-14510马富强.振动筛动态特性浅析M.矿山机械.1996.6.3,345-36711屈维德.机械振动手册M .北京：机械工业出版社，1998,456-47812周恩浦.矿山机械M .冶金工业出版社，1979,40-5013于立君.工程经济学M .北京：冶金工业出版社，2005.8,70-9014刘鸿文.材料力学M .北京：高等教育出版社，1979,56-711215孙桓,陈作模.机械原理(第六版) M .高等教育出版社 2001,45-5116徐灏.机械设计手册 第 3 卷M .北京：机械工业出版社，1991,51-6717徐灏.机械设计手册 第 4 卷M .北京：机械工业出版社，1991
27、,55-7618徐灏.机械设计手册 第 5 卷M .北京：机械工业出版社，1991，123-14519徐灏.机械设计手册 第 1 卷M .北京：机械工业出版社，1992,156-16720编辑委员会.机械工程手册 第 11 卷M .北京：机械工业出版社，1982，178-18921Da-YinLiaoChia-NanWang.Screening vibrating screens .http/search.ebscoh- lang=zhcn&site=ehost-live,1995-09-08.22 Joachim wetherfliud dynamicstemperature and con
28、centration fields in largescale CFB combustorsAProceedings of the 8th international conference on Circulating fluidized beds，Hangzhou，china， may 10 1 3，2005：一 25致 谢在张岚老师的精心指导和严格要求下，本次设计才得以完成，在整个毕业设计期间，从选题、设计到最后的图纸和说明书的完成都倾注了指导老师的大量心血，老师以他渊博的知识和严谨的治学作风，指导我如何更好地做好设计工作。在许多设计工作中给了我细致无微的指导。此外老师细心的指导和平易近人的作风让我最感动，让我收获最大的是他对学问的一丝不苟的态度和对知识精益求精的追求。每一个细微的知识都严格要求，使我能顺利完成设计任务的保证。同时在设计中得到了多位老师和同学的帮助，还有图书馆资料室、学院机房的老师也给了我很大帮助。最后，衷心地感谢张老师以及评阅设计和参加答辩的各位专家、教授。
