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新型螺旋输送式洗米机设计.rar

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    新型 螺旋 输送 式洗米机 设计
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    南昌航空大学科技学院学士学位论文11 前言洗米机结构简单、占地面积小、集搓米、洗米、除去漂浮杂质、沙石等于一体,除用于洗米外,也能用于黄豆,小麦,碗豆的洗涤及输送.它还适合于米制品厂,豆类制品厂等的原料洗涤,是食堂、大型饭店、快餐中心及酿造、豆类加工作业中较为理想的粮食洗涤机械。洗米机的类型也是多种多样的,例如有水射流式,半自动式,水压式等。当然,它的发展空间也比较开阔,并有良好的发展趋势,因此,我们所做的关于洗米机的研究有很深远的意义。洗米机在我国的发展,因为起步比较低,所以应用的并不十分广泛,但随着我国机械行业的发展,洗米机有了一个很乐观的发展趋势。在一些经济比较发达的城市如广州,上海等,洗米机在餐饮业的应用还是比较普遍的。近二十年来,我国带式输送机有了很大的发展,对带式输送机的关键技术研究和新产品开发都取得了可喜的成果。输送机产品系列不断增多,开发了大倾角、长距离新型带式输送机系列产品,并对带式输送机的关键技术及其主要部件进行了理论研究和产品开发,应用动态分析技术和中间驱动与智能化控制等技术,成功研制了多种软启动和制动装置及以PLC为核心的可编程电控装置。随着研究工作不断深入,带式输送机动力学性能研究积累了大量的宝贵经验和资料,利用新的设计手段研究带式输送机动力学模型的时机已经成熟。带式输送机的技术关键是动态设计与监测,它是制约带式输送机发展的核心技术。在高速科技发展的带动下,洗米机的研发和制造技术正不断的完善并日益走向成熟。本文分四部分,着重介绍了水平螺旋,倾斜螺旋及与其相对应的减速器的设计校核计算等。水平与倾斜螺旋上的叶面采用实体叶面即 S 制法,其螺旋节距为螺旋直径的 0.8 倍,它适用于输送粒状物料。减速器的设计又着重于齿轮和轴的设计与校核,本设计采用的减速器是二级展开式减速器,二级展开式减速器能实现较大的传动比,应用较广。其中各级传动比的分配方案不同将影响减速器的重量及外观尺寸和润滑状况。减速器采用直齿圆柱齿轮传动,深沟球轴承,脂润滑。减速器与螺旋的联接采用联轴器进行联接。由于设计者水平有限,本设计难免存在欠妥之处,恳请读者提出批评和指正。南昌航空大学科技学院学士学位论文22 螺旋输送式连续洗米机设计的工作原理为适应食堂、大型饭店、快餐中心等的需要,我们设计研制了一种螺旋输送式连续洗米机。图 2 机组结构简图1-料斗;2-水平螺旋; 3-减速器 1;4-电机 1;5-机架;6- 电机 2;7-减速器 2;8-沙石沉积槽; 9-倾斜螺旋;10-出料口;11-喷水装置;12- 溢流口该机组结构如图 1 所示,主要由料斗、水平螺旋、倾斜螺旋、机架、动力装置、喷水装置等部分组成。其工作原理为:大米至料斗加入,经过水平螺旋的输送进行揉搓洗涤,大米中的漂浮杂质在此过程中漂出,与洗涤的浊水一起从溢流口排出。大米经过水平螺旋输送洗涤完后,进入倾斜螺旋,在倾斜螺旋的入口处,沉降速度较快的沙石则被沉降在沙石沉积槽内(小槽下有螺孔,可定时拆下进行清洗),大米则随着倾斜螺旋的转动,被进一步揉搓洗涤并往上输送,最后经过喷水装置以上的沥干段沥干后从排料口排出,完成洗米操作。而洗涤水在洗米过程中从喷水装置处喷入,沿倾斜螺旋往下流动,经过水平螺旋,最后从溢流口流出。机组在整个洗米过程中水流与米成逆流流动,保证了较好的洗涤效果。为了确保水与米能成较好的逆流流动,在倾斜输送螺旋上钻小孔,并使倾斜螺旋的上盖与螺旋留有一定的间隙,水平螺旋则采用敞盖,也便于漂浮杂质浮出。机组设计主要特点:一是米在用螺旋输送过程中同时进行揉搓,使机组结构简单,运作可靠;二是米流成逆流流动保证了用水少和较好的洗涤效果;三是漂浮杂质有足够的漂浮空间,保证洗涤能较彻底地除去米中的漂浮杂质。南昌航空大学科技学院学士学位论文33 水平及倾斜螺旋设计计算3.1 水平螺旋直径,转速及长度设水平螺旋直径为 、转速为 及长度1D1n1L螺旋直径和转速计算公式如下: (3-1)5.211cGK(3-2)1DAn式中: —水平螺旋直径,单位为 ;1Dm—生产能力,单位为 ;GhT/—物料综合特性系数;K—物料充填系数,由于螺旋具有输送和揉搓洗涤作用,故应适当1取小值;—物料的堆积密度,单位为 ;3/T—与输送倾角有关的系数;c—水平螺旋转速,单位为 ;1nrpm—物料综合特性系数。A各个参数的取值大小见表 3-1表 3-1 水平螺旋的参数参数 K1(3/T)c( )Arpm数值 0.049 0.20(初选) 0.8 1.0 50将上述各值代入式 3-1、3-2,可求出 、 :1Dn123.0Dmin/9r圆整为标准系列 ; 。51rp201螺旋填充系数的校核公式为:(3-3)ncsG247式中 ——螺距( ) ,此处 ,其他符号意义同前。smD8.0将圆整的 、 值代入式 3-3:1Dn3.0得 ,小于前面的初选 ,为此可以考虑降低转速以减少摩擦。取.12.1,则可得 ,为此,最终选定水平螺旋的直径和转速为:rpn80.95.1南昌航空大学科技学院学士学位论文4mD150rpn8另由有关试验及经验,兼顾机体尺寸,取水平螺旋长为 。mL6013.2 倾斜螺旋直径、转速及长度为便于沥水及实现水与米形成逆流,同时也利于出料,取倾斜螺旋的倾角,按 3.1 的计算方法,可算得倾斜螺旋的直径、转速 、充添系数 及30 2Dn2长度 ,数值见表 3-2。2L表 3-2 倾斜螺旋的参数参数 ( )2Dm( )2nrpm2( )2Lm数值 150 100 0.26 800倾斜螺旋的充填系数比水平螺旋大,但仍小于 0.35,在推荐范围内。3.3 功率计算及电机的选型利用阻力系数法计算所需电机功率,水平螺旋电机所需额定功率 和倾斜螺旋1dP电机所需额定功率 。2dP(3-4)kWGLKN3670101电电(3-5)d )sin(022 电电式中: —功率备用系数;电K—传动效率;—螺旋长度;L—倾斜螺旋的倾角;—阻力系数;0W—螺旋输送机生产能力,单位为( ) 。GhT/表 3-3 功率计算参数参数 电K( )0WhT/数值 1.4 0.90 34.0考虑到水(介质)充满螺旋,计算阻力时除输送阻力外,还应有介质搅动阻力,由于介质阻力较难计算,此外可假设输送充填系数为 1 的水作为其生产能力,以此来近似计算总阻力,由此可按公式:(3-6)hTnsDvFG/53602算得:南昌航空大学科技学院学士学位论文5, 。hTG/2.10hTG/7.12以上各数值代入公式 3-4、3-5,可计算得:,kWPd4.1 .94.02kPd上述计算是稳定运转功率,由于计算值可看出,所需功率较小,考虑到运转中冲击等突发载荷,参考有关其它机械的经验及有关试验和电机效率,最终选取水平螺旋电机功率为 ,电机选用单向异步电机,型号为 CO6114(转速 为250 1mn1426r/min,效率为 58%) ,倾斜螺旋电机功率为 ,为单向异步电机W50CO8014(转速 为 1428r/min 效率为 65%) 。2mn3.4 水平及倾斜螺旋校核计算3.4.1 水平螺旋轴的较核选取轴的材料为 45 钢,调质处理,轴的扭转强度条件为(3-7)TTTdnPW32.095],[即 :式中: —扭转切应力,单位为 ;TMa—轴所受的扭矩,单位为 ;mN—轴的抗扭截面系数,单位为 ;T 3—轴的转速,单位为 ;nin/r—轴传递的功率,单位为 ;PkW—计算截面处轴的直径,单位为 ;dm—许用扭转切应力,单位为 。][TMPa由上式可得轴的直径:(3-8)303][2.095nAdT各参数的取值见表 3-4:表 3-4 轴的参数南昌航空大学科技学院学士学位论文6参数 ( )PkW( )nmi/r0A数值 0.094 80 112将表中数值代入式 3-8 可得轴的直径:d8.10%94.123为了减少螺旋旋转过程中振动,提高叶片的强度由经验公式取 。校核md40轴的强度:当米完全充满水平螺旋时,米的体积约为 33622 185.91085.9640154 mLdDV 质量为 ,所以重量 为mGNkgkgmg 2.78.9/80185.933 若米的全部重力完全作用于水平螺旋轴的尾部,则弯矩为 MmNNLM4622.7水平螺旋所传递的扭矩: T7.10895水按弯扭合成应力较核轴的强度,较核公式为:(3-9)Wca22)(进行较核时,通常只较核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面)的强度。根据式 3-9 及上面计算出的数值,并取 ,轴的计算应力6.0MPaca 31.741.0)895()632(32前已选定轴的材料为 45 钢,调质处理,查表查得 。因此60][1,故安全。][1ca3.4.2 倾斜螺旋轴的较核选取轴的材料为 45 钢,调质处理。轴的扭转强度条件见公式 3-7,由公式 3-8可算得南昌航空大学科技学院学士学位论文7md5.1310%94.23为了减少螺旋旋转过程中振动,提高叶片的强度由经验公式取 。校核md35轴的强度:当米完全充满倾斜螺旋时,米的体积约为 323722 104.104.8351044LdDV 质量为 ,所以重量 为mGNkgmkggV 06.158.9/8013. 332 若米的全部重力完全作用于倾斜螺旋轴的尾部,则弯矩为 MmNGLM7.26.50cos倾斜螺旋所传递的扭矩: mT1.2倾按弯扭合成应力较核轴的强度。进行较核时,通常只较核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面)的强度。根据式 3-9 及上面计算出的数值,并取 ,6.0轴的计算应力 MPaca 13.7351.0)1.620()728(2 前已选定轴的材料为 45 钢,调质处理,查表查得 。因此60][1,故安全。][1ca南昌航空大学科技学院学士学位论文84 水平螺旋减速器设计4.1 水平减速器总体设计图 4.1 水平螺旋传动简图1-电动机;2,4-联轴器;3- 二级展开式圆柱齿轮减速器; 5-水平螺旋因为水平减速器电机功率为 250W,min/146rnm83.1702Wi对展开式二级圆柱齿轮减速器,可取  iii )5.1~3(,)5.1~3(式中 , 分别为高速级和低速级的传动比, 为总传动比,要使 , 均在i i i推荐的数值范围内。考虑润滑条件,为使两级大齿轮直径相近,取 i4.1583.174.1ii.5i各轴的转速:I 轴 min/1426rnm南昌航空大学科技学院学士学位论文9II 轴 min/2.85146rinIII 轴 i/07.3i水平螺旋 in/81rn各轴的输入功率:I 轴 kWPd103.9.04.31II 轴 95.6..2III 轴 k0..095.1 水平螺旋 WP8.9..3水式中: —轴承、齿轮传动和联轴器的传动效率。321,各轴的输入转矩:电动机轴的输出转矩 为dTmNnPm5.691420.5.9105.966故 I 轴 Td  .8.3II 轴 i  5.32769.05.621III 轴 mNiT  9.1..37水平螺旋  7.0859.0.163水表 4-1 传动装置的运动和动力参数电机轴 轴轴轴水平螺旋转速n/(r/min)1426 1426 285.2 80 80轴参数南昌航空大学科技学院学士学位论文10功率P/(kW)0.104 0.103 0.095 0.090 0.088扭矩 T/()mN696.5 689.5 3276.5 11116.9 10895.7传动比 i1 5 3.57 1效率 0.99 0.95 0.95 0.984.2 水平螺旋减速器高速级齿轮设计4.2.1 选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1)因为齿轮传动功率不大,转速不太高,所以选用直齿圆柱齿轮传动。(2)螺旋输送机为一般工作的机器,转速不高,故齿轮选用 7 级精度(GB10095-88) 。(3)材料选择。查表选择小齿轮:45 钢(调质) ,硬度为: ,HBS240大齿轮:45 钢(常化) ,硬度为: ,二者材料差为 。HBS20(4)选择齿数。小齿轮齿数 ,大齿轮齿数 。41z 1512uz(5)因选用闭式软齿面传动,故按齿面接触强度设计,用齿根弯曲强度校核的设计方法。4.2.2 齿面接触疲劳强度计算由设计计算公式进行试算,即(4-1)3211 )][(2.HEdtt ZuTKd1)确定公式内的各计算参数值
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