带式扬场机设计
前 言谷物扬场机是今后谷物清选必需的机械装备和发展方向，它改变了传统人工清选操作的方法，比人工操作提高效率十几倍以上，改善了清选操作的环境，重要的是节省所消耗的时间、提高了劳动效率和经济效益。事物总是不断发展的，扬场机的研制工作也是一样，还需要不断的提高和发展：比如研究更为合理的新机型，努力实现通用化、标准化和系列化，把新技术、新工艺和新材料应用到扬场机上，以更提高扬场机的工作可靠性，改善其操作性能，减轻机器重量，提高其耐用度和降低造价。本课题所设计的是一种带式扬场机，它模拟人工操作,通过橡胶带高速运转实现谷物的清选。其主要机构包括喂料斗、橡胶带、主动滚筒、被动滚筒、压紧滚筒、机架、电机等。关键词：小型；谷物；带式扬场机目 录目录1绪论11.1课题研究的目的及意义11.2国内外谷物扬场机的发展状况11.3小型谷物扬场机存在的问题21.4研究的内容和方法21.5预期目标21.6重点研究的关键问题及解决思路32小型谷物扬场机总体设计32.1谷物扬场的典型方法及扬场方案的选择32.2小型谷物扬场机的结构43小型扬场机的主要部件及设计53.1机架53.2喂料机构63.3橡胶环带74.小型谷物扬场机动力的计算及电动机的选择5轴的设计计算、校核及轴承的选用85.1轴的设计计算及校核85.2轴承的选用126小型扬场机的优化与改进12总 结13参考文献131绪论1.1课题研究的目的及意义现代农业和人类生活越来越注重种子和粮食的加工品质。但种子加工过程中仍存在着不少问题，如生产经营规模小买设备落后等，市场竞争力较差。许多小型种子生产经营部门面临着就不大的压力和严峻的挑战，为了增强市场竞争力，使种子经营单位不购买昂贵的种子加工成套设备，在原有设备的基础上，不大量投入资金的情况下，能够生产出市场需求的产品，反复试验，多次改进，开产量一系列研究开发工作，设计了此种小型谷物扬场机，降低了成本，节约了能源，而且使用特别方便。扬场机是一种对粮食简单清杂的设备，可清除粮食中的轻杂质及大杂质，用于清杂、精选和分级的粮食加工机械，以利于粮食储存。扬场机的主要功用是在脱离场上把从作物上脱下来的果粒，碎秸秆，壳子等混合物进行分离，以得到干净，纯洁的谷粒。谷物脱粒后,谷粒、糠皮及少量碎石的混合物在快速转动的轮形和皮带曰的带动下被抛出,谷粒、糠皮、碎石落地的远近不同,从而形成堆,达到分离的目的。谷粒经过清选以后，可以获得质量均匀、尺寸一致的种子。将种子清选以后再播种，可以清除出小粒、破碎粒作为粮食或饲料，节约了粮食；清选后的种子均匀饱满，播种后发芽率高、长势好，一般都能增产5-10，还可以减少播种量20左右，而且有利于种子的储藏、运输及机械化作业，增强种子在市场上的销售竞争力。1.2国内外谷物扬场机的发展状况国内发展状况：随着我国谷物生产的大幅增长以及农产品进出口的不断扩大，谷物扬场机的需求也日益增加。目前我国的谷物扬场机行业已经逐渐形成了以海科、豫光、中粮等大型企业为主导的产业集群。这些企业通过不断引进先进技术、积极研发创新和加强市场拓展，提高了谷物扬场机的技术水平和市场竞争力。同时，我国还在积极推进智能制造和工业互联网等新兴技术应用，谷物扬场机行业也在跟进这些技术的应用，以提升生产效率和质量，降低成本，更好地满足市场需求。国外发展状况：国外谷物扬场机的发展状况相对较为成熟，主要集中在欧美、日韩等发达国家和地区。这些地区的企业在谷物扬场机的研发和生产方面具有很高的技术水平和市场竞争力，产品质量和性能也较为优良。同时，国外谷物扬场机行业也在积极推进绿色、智能制造等新兴技术的应用，提高生产效率和产品质量，满足市场需求。此外，一些发达国家已经开始向智能制造、互联网+等方向发展，谷物扬场机行业也将随之发展和改变。1.3小型谷物扬场机存在的问题 由国外的农业机械多年的发展经验可以看出，采用智能化的、自动化的作业的方式将会是农业发展的必然的趋势，也将会是发展未来高效的节能的农业机械有效的途径。在世界上，农业相当发达的那些国家在采用了高强度的自动化的机械作业以后不单提高了工作的作业效率，而且还降低了作业的成本。我国的农业机械要想在未来的国际上站住脚，就必须而且一定要缩小我国与世界上其他的农业发达国家在农业机械装备方面的差距。这样来国外自动化、智能化程度很高的农业机械装备才能够不会占领我国的农业市场，也不会使我国农业机械陷入困境。2008年以来，个别的厂家使用了该类的机械产品，但他们用的是配在吸风式电动风车上的那种几百瓦电机，风太大。现在全国大部分地区还用的是成本高、效率低的木风车。所以带式扬场机大有市场。+2小型谷物扬场机总体设计2.1谷物扬场的典型方法及扬场方案的选择目前开发出的绝大部分设备都是采用气流清选的方式来清选，常见的气流清选方法如下：（1）利用垂直气流进行清选：工作时谷物混合物被喂料辊送至垂直吸气道下部的网面上，由于受到气流的作用，悬浮速度低于气流速度的清杂物被吸向上方，当吸至断面较大的部位时，由于气流速度降低，一部分籽粒和混合物开始落入沉降室内，被搅龙输送到机外，最轻的杂物被风吹出。气流速度可以用阀门进行调节。（2）利用倾斜气流进行清洗：是利用谷粒和夹杂物在气流中的不同运动轨迹来进行清选的。被吹物体依其漂浮特性被风吹至不同的距离，依其距离远近来进行分离，籽粒越轻则被吹送越远，它可以一次分成多级。（3）利用不同空气阻力进行分离：将谷粒混合物以一定速度并与水平方向成一定角度抛入空中，依空气对各种物料阻力的不同，其抛掷距离亦不相同，从而进行分离。（4）旋轮式气流清选：可以利用气流和旋转叶轮的距心力作用进行清选。经过比较及选择，在设计要求内利用不同空气阻力进行分离能够满足设计的要求条件，带式扬场机就是利用这种原理。所以选择利用不同空气阻力进行分离。2.2小型谷物扬场机的结构本设计中小型谷物扬场机主要由喂料斗、橡胶带、主动滚筒、被动滚筒、压紧滚筒、机架、电机等组成。驱动电机通过传动皮带驱动主动滚筒转动，主动滚筒又通过传送胶带带动从动滚筒同步转动，主动滚筒和从动滚筒可以先后调整，压紧滚筒压紧在传送胶带上，由传送胶带带动而转动，此时进料口的物料经过出料口的筛网，因自重而落在传送胶带上，并随胶带同速运动，达到压紧滚筒时，由压紧滚筒将物料压紧在胶带上，使其均匀通过且产生一个沿压紧滚筒圆周与胶带相切的抛射角，物料沿此角度，以一定的速度抛射下去，根据物料惯性的大小达到分离杂物的目的，调整主动滚筒和从动滚筒的作用是根据物料颗粒的大小及容量等，筛网用于过滤物料中的大的颗粒杂质，以提高机构的工作性能。1. 轮子 2.电动机 3.被动滚筒 4.喂料口5.压紧滚筒 6.橡胶带 7.主动滚筒 8.机架图2-1 小型谷物扬场机3小型扬场机的主要部件及设计3.1机架图3-1 机架主要起支撑作用，由于电动扬场机属于农用机械，不需要太精密，而且价格应尽量低廉，所以采用角钢制作。按照实际使用要求，只需校核一下支架的压杆稳定性要求，因为稳定是构件除了强度、刚度失效外的另一种重要失效形式。细长压杆当压力超过一定数值时，会由原来的直线平衡形式突然变弯，从而致使结构丧失承载能力。由于构件的失稳往往是突发的，因而其危害性也较大。历史上曾多次发生因构件失稳而引起的重大事故。如1907年加拿大劳伦斯河上，跨长为548米的奎拜克大桥，就因压杆失稳而导致整座大桥倒塌。因此为了保证压杆安全可靠的工作，必须使压杆处于直线平衡形式，对压杆而言，设计时是以临界力作为其极限承载能力的，因此满足稳定性要求。3.2喂料机构根据皮带的尺寸设计料斗的尺寸。料斗的设计主要考虑其容积及自流下料 ，因此料斗设计成上面为立方体、下面为四棱柱的组合形式。喂料斗底部连接有三条脚都固定在机架上。保证物料能均匀的、连续的流到皮带上，以提高效率。喂入量采用插板活门控制流量，通过调节插板深度来调节喂入量，以此来调节喂入量。由于扬场机属于农用机械，不需要太精密，而且价格应尽量低廉，所以采用角钢、铁皮制作。图3-2 喂料机构3.3橡胶环带图3-3 橡胶环带由于皮带为特殊加工的多坑圆点输送带，输送中有定向作用，便于粮食的收集。4.小型谷物扬场机动力的计算及电动机的选择计算功率 -工况系数，取=1.1则=3.52谷物落地点到抛出点的水平距离 =12谷物抛出点到地面的距离=0.3扬角可取为300到600=0.25初速度=4.83.6=480平带传动比25由此可知，可以用转速为960到2400的电动机，所以本设计选择电动机转速为1020其工作功率为3.2。5轴的设计计算、校核及轴承的选用5.1轴的设计计算及校核确定轴的最小直径，初步估算轴的最小直径，选择轴的材料为45号钢，调质处理。取A0=112，于是得 （5-1） =112 =19.6mm 轴的设计的结构与尺寸关系如下图： 图5-1 轴 轴的校核 T=9.55 （5-2） P=1.5Kw n=500/2 r=250r/min T=9.551.5/250=51570N （5-3） 1=26.5° =130mm =20 圆周力： （5-4） 径向力： （5-5） 轴向力： N （5-6） 合力： （5-7） 水平方向： （5-8） m垂直方向： （5-9） 弯矩：
