滾筒式水果分級機(jī)設(shè)計(jì)-分選機(jī)設(shè)計(jì),滾筒,水果,分級,設(shè)計(jì),分選
畢業(yè)論文 文獻(xiàn)綜述
滾筒式水果分級機(jī)設(shè)計(jì)
摘 要：本文分析了水果分級分選機(jī)的研究和發(fā)展現(xiàn)狀，對未來進(jìn)行了展望，設(shè)計(jì)出了一種新型水果分級分選機(jī)構(gòu)。該分級分級分選機(jī)是由分級凸輪圓盤、傳動機(jī)構(gòu)和電動機(jī)組成。采用電動機(jī)提供動力，通過帶輪傳動機(jī)構(gòu)，將運(yùn)動和動力傳送到直齒圓柱齒輪減速器，然后再通過鏈輪傳動機(jī)構(gòu)，將所需的運(yùn)動和動力傳送至分級凸輪圓盤上，從而實(shí)現(xiàn)水果的分選。整個(gè)機(jī)構(gòu)簡單且易于操作，便于維護(hù)，提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動強(qiáng)度，為實(shí)現(xiàn)水果加工機(jī)械化與規(guī)模化提供了前提。
關(guān)鍵詞：水果；形狀；分級機(jī)構(gòu)；分級滾筒；
Abstract: This paper analyzes the present situation of the Chinese domestic and foreign fruit sorting machine research and development, on the future prospects, we design a new type of fruit sorting mechanism. The fruit sorting machine is composed of grading cylinder, transmission mechanism and a motor. The power provided by a motor, through a belt pulley transmission mechanism, the movement and power is transmitted to the straight tooth cylindrical gear reducer, and then through the chain wheel transmission mechanism, the required movement and power is transmitted to the classification on the drum, thereby we can realize the separation of fruit. The entire mechanism is simple and easy to operate, easy to maintain, improve production efficiency, reduce labor intensity, which help to achieve the fruit processing mechanization and scale and to provide the premise..
Key word: fruit; shape; the grading mechanism; grading cylinder
1.1前言
近年來，隨著農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展和人民生活水平的提高，國內(nèi)外水果品種越來越多，人們對水果的品質(zhì)也有了更高的要求。為了提高水果的加工質(zhì)量和出品等級，需要對水果進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量分級和大小分級?，F(xiàn)有的水果分選機(jī)大多結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，一般多以大型生產(chǎn)線為主，制造成本較高，分選效率也較低，分選成本較高，現(xiàn)有的水果分選機(jī)又以重量分選機(jī)為主，而農(nóng)產(chǎn)品基地的水果銷售多以尺寸大小、質(zhì)地為衡量標(biāo)準(zhǔn)，重量分選機(jī)就不適合在農(nóng)產(chǎn)品基地使用。因此有必要要設(shè)計(jì)一種成本較低，容易操作，適合中小型企業(yè)和水果產(chǎn)地使用的水果分選機(jī)。
目前，我國具備先進(jìn)水果分選設(shè)備的企業(yè)很少，有大型生產(chǎn)線的企業(yè)也僅僅是對質(zhì)量和大小進(jìn)行分選,裝備比較落后。因此，市場上銷售的水果大多數(shù)依靠機(jī)械配合人工的方式實(shí)現(xiàn)分級。人工分級的主要缺點(diǎn)是：勞動量大、生產(chǎn)率低而且分選精度不穩(wěn)定；水果分選難以實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確和無損化。截止到目前為止，國內(nèi)外已有不少學(xué)者及科研人員在此領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展。根據(jù)水果檢測指標(biāo)的不同，水果分選機(jī)大致可分為大小分選機(jī)、重量分選機(jī)、外觀品質(zhì)分選機(jī)和內(nèi)部品質(zhì)分選機(jī)。
1.2發(fā)展現(xiàn)狀
（1）大小分選機(jī)
大小分選機(jī)是按照水果大小進(jìn)行分選，在水果分選機(jī)中應(yīng)用最為廣泛。目前可用于蘋果類圓形水果分選的方法有篩子分選法、回轉(zhuǎn)帶分選法、輥軸分選法、滾筒式分選法等。其中，前3種方法由于各自存在不同的缺點(diǎn)而未能推廣使用。滾筒式分選法其分選裝置主要由喂料機(jī)構(gòu)、V型槽導(dǎo)果板、分選滾筒、接果盤及傳動系統(tǒng)組成。工作時(shí)，水果由傾斜輸送器提升后，先經(jīng)手選裝置由人工剔除傷殘果，然后通過輸送帶送入果箱，打開料門，輸送至導(dǎo)果槽板。在此，水果自然分行滾動，不會出現(xiàn)水果堆積和阻礙現(xiàn)象。分選滾筒開有孔徑逐級增大的圓孔，水果從V型導(dǎo)果槽板流至滾筒外邊進(jìn)行自動校徑的分選。小于分選孔的水果先從第一滾筒分選孔落入接果盤，大于分選孔的則經(jīng)V型導(dǎo)果槽繼續(xù)向前滾動，直至遇到相應(yīng)分選孔落下，于是在不同的接果盤可得到不同等級的水果。此分選裝置結(jié)構(gòu)簡單，對水果損傷小，成本較低，分選精度和效率較高，適用于球形和近似球形物料的分選，在國外應(yīng)用較廣。為了減少水果碰撞，提高好果率，有的大小分選機(jī)是利用浮力、振動和網(wǎng)格相配合的辦法進(jìn)行分選，但有關(guān)此方面的報(bào)道較少。由以上可知，水果大小機(jī)械式分選法中，滾筒式分選法是最優(yōu)的一種。另外，隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖像技術(shù)的發(fā)展，采用光電傳感器或CCD攝像機(jī)對水果的大小進(jìn)行測量判別已成為此類分選機(jī)的研究熱點(diǎn)。因?yàn)樗鼈兪菍λ拇笮∵M(jìn)行不損傷的非接觸性計(jì)量，適用于任何種類的水果。研究了一種基于計(jì)算機(jī)視覺的水果大小檢測方法，試驗(yàn)表明該方法檢測速度快、正確率高、適用范圍寬，能夠滿足水果自動檢測要求。
（2）重量分選機(jī)
按重量進(jìn)行分選的分選機(jī)械早期是利用杠桿原理進(jìn)行分選的。目前，機(jī)械式重量分選機(jī)主要有固定衡量秤體、運(yùn)動輸送盤式和固定限位裝置、運(yùn)動衡量秤體式兩種機(jī)型。機(jī)械式重量分選對水果的損傷較小，而且具有較廣的通用性，但是由于各種誤差及摩擦影響等使分選精度不是很高。近年來，隨著計(jì)算機(jī)和稱重傳感技術(shù)的迅速發(fā)展和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的相互滲透，電子稱重技術(shù)及應(yīng)用有了新的發(fā)展?；诖耍瑖鴥?nèi)外已開始研制電子稱重式分選機(jī)。電子稱重式分選機(jī)一般采用壓力傳感器稱量水果，微機(jī)系統(tǒng)對傳感器輸出信號進(jìn)行采樣、放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換、運(yùn)算和處理，并控制機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行分選。在現(xiàn)有電子稱重式水果分選臺的基礎(chǔ)上，對其測控系統(tǒng)進(jìn)行了重新研制，將原有的PC機(jī)控制替代為單片機(jī)控制。由于系統(tǒng)采用微機(jī)控制，可按需選擇準(zhǔn)確的分選基準(zhǔn)，具有更高精度和更高的控制靈活度，在實(shí)際中具有更廣的應(yīng)用前景。但是由于該設(shè)備操作較為復(fù)雜，而且設(shè)備成本較高，難以在我國推廣使用。我國對該類型水果分選機(jī)的研制尚處于起步階段，需要科研人員充分利用國外已經(jīng)取得的研究成果，研制適合于我國實(shí)際情況的電子稱重式分選機(jī)。
（3）外觀品質(zhì)分選機(jī)
外觀品質(zhì)分選機(jī)是按水果的大小、表面缺陷、色澤、形狀、成熟度等進(jìn)行分選的分選機(jī)。其分選方法包括：光電式色澤分選法和計(jì)算機(jī)圖像處理分選法。色澤分選法是根據(jù)顏色不同反射光的波長就不同的原理對水果顏色進(jìn)行區(qū)分。而計(jì)算機(jī)圖像處理分選法是利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)一次性完成果梗完整性、果形、水果尺寸、果面損傷、成熟度等檢測,可以測得水果大小、果面損傷面積等具體數(shù)值,并根據(jù)其數(shù)值大小進(jìn)行分類。國內(nèi)外學(xué)者在利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)對水果外部品質(zhì)檢測方面進(jìn)行了大量的研究，并取得了重大進(jìn)展。
（4）內(nèi)部品質(zhì)分選機(jī)
內(nèi)部品質(zhì)包括水果的糖度、硬度、酸度和內(nèi)部缺陷等指標(biāo)，通常水果內(nèi)部品質(zhì)主要依靠破壞性檢驗(yàn)方法。目前用于水果硬度的檢測方法主要有變形法和聲學(xué)法。。核磁共振技術(shù)作為一項(xiàng)新的檢測技術(shù)在水果內(nèi)部品質(zhì)檢測方面也有著較大的發(fā)展?jié)摿Α?
下面介紹幾種不同類型的水果分選機(jī)：
1.盤式水果分選機(jī)
水果從料斗進(jìn)入機(jī)體后，通過隔板12導(dǎo)入分級器，為了使水果能順利滾入分級器，設(shè)定隔板的傾角為。隔板左右兩端應(yīng)向上進(jìn)行一定尺寸折邊，保證水果順利進(jìn)入下一級分級器而不會從隔板兩端掉落。并且，隔板靠近分級器一端應(yīng)向下進(jìn)行一定尺寸的折邊，這樣可避免損傷物料，同時(shí)是為了防止所需分選的物料未經(jīng)分選直接進(jìn)入下一分級器。結(jié)構(gòu)如圖2
圖2
2.1分級機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
分級器的主要目的是根據(jù)分選對象的差異進(jìn)行設(shè)計(jì)的。連接桿6與圓管4之間的間隙尺寸為分級器的分選尺寸，具體尺寸根據(jù)需要具體定制。整個(gè)水果分選機(jī)主要由多個(gè)不同型號的分級器構(gòu)成，分級器的分級尺寸從大到小依次排列，每個(gè)分級器（如圖3）由傳動軸8、連接桿6、滑動軸承5、扇形盤3、固定圓盤2等零件組成。分級器的固定圓盤2與傳動軸8是通過錐端緊固螺釘7固定在一起的，連接桿6也固定在圓盤2上，并隨傳動軸8一起轉(zhuǎn)動。而圓管4與滑動軸承5則是通過過盈配合固定在一起，扇形盤3與滑動軸承5之間為間隙配合，扇形盤3因重力作用不隨傳動軸轉(zhuǎn)動。扇形盤3是為了防止分選的物料從傳動軸的下方穿過，并且當(dāng)分選的物料擠在圓管4與連接桿6之間下不來時(shí)將其頂出的作用。圓管4設(shè)計(jì)成較大尺寸是為了防止需分選的物料從傳動軸上方直接穿過。
圖3
2.2系統(tǒng)示意圖
下面將個(gè)分機(jī)構(gòu)組合，形成完整的系統(tǒng)原理圖。如圖5
圖 5
此旋轉(zhuǎn)式水果分選機(jī)，包括機(jī)體15、傳動軸8、鏈輪17、進(jìn)料口11、出料口10和電機(jī)9等組成，其技術(shù)要點(diǎn)是：機(jī)體15內(nèi)裝置多個(gè)分級器，所述的分級器是：傳動軸8上的滑動軸承5之間套裝圓管4，圓管4上裝置扇形盤3，傳動軸8的兩端裝置凸形的固定圓盤2，固定圓盤2之間由連接桿6緊固。所述的凸形圓盤2開設(shè)4個(gè)定位孔，扇形盤3的中間裝置重力板16，機(jī)體內(nèi)裝置隔板12。
2.3工作原理
工作過程如下：首先該水果分選機(jī)是通過鏈輪帶動傳動軸從而使分級器轉(zhuǎn)動來實(shí)現(xiàn)分選目的的，物料從進(jìn)料口11進(jìn)入，沿隔板12進(jìn)入分級器，分級器初定為2級，尺寸最大的物料被第一級分級器輸送到出料口一13一端，而較小的則從第一級分級器漏過，進(jìn)入第二級分級器進(jìn)行分選，尺寸較大的從出料口二14一端進(jìn)入收集盒，尺寸最小的從出料口10一端進(jìn)入收集盒，分選結(jié)束。
分選原理如圖6
圖6
2.蔬菜水果分選機(jī)
本實(shí)用新型的目的是：提供一種分選效率高、分選尺寸可以任意調(diào)節(jié)、并且在分選蔬果時(shí)不損傷蔬果的蔬菜水果分選機(jī)，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的：它包括機(jī)架(1)和傳動電機(jī)(2)，在機(jī)架(1)的一端裝有傳動軸(3)，在機(jī)架(1)的另一端裝有兩個(gè)水平輔助傳動鏈輪(4)和四個(gè)鏈條間距調(diào)整鏈輪(5)，在機(jī)架(1)的下方還裝有四個(gè)輔助傳動鏈輪(6)和四個(gè)鏈條張緊鏈輪(7)，在傳動軸(3)上裝有四個(gè)轉(zhuǎn)動鏈輪(8)，四根傳動鏈條(9)分別套在四個(gè)傳動鏈輪(8)、兩個(gè)水平輔助傳動鏈輪(4)、兩個(gè)鏈條間距調(diào)整鏈輪(5)、四個(gè)輔助傳動鏈輪(6)和四個(gè)鏈條張緊鏈輪(7)上，在靠近機(jī)架(1)兩外側(cè)邊的兩根傳動鏈條(9)上平行裝有一組長圓形分極棒(IO)，并且另外兩個(gè)鏈條間距調(diào)整鏈輪(5)分別壓在該兩根傳動鏈條(9)上，在另外兩根傳動鏈條(9)上平行裝有另一組短圓形分極棒(11)，安裝在傳動鏈條(9)之間的每根長圓形分極棒(IO)或短圓形分極棒(11)都可繞其自身軸線轉(zhuǎn)動，并且長圓形分極棒(10)與短圓形分極棒(11)之間都相互平行，而且在每兩根長圓形分極棒( 10)之間平行設(shè)置有另一組的一根短圓形分極棒(11)，在機(jī)架(1)中部位置處的上層長圓形分極棒(IO)和短圓形分極棒(11)的下方并排設(shè)有若干個(gè)選出物送出輸送帶(12)；在上層長圓形分極棒(10)和短圓形分極棒(11)的下方的兩邊都分別設(shè)有活動式摩擦軌( 13)，可以控制活動式摩擦軌(13)與長圓形分極棒(10)或與短圓形分極棒(11)接觸或分離的操作手柄(14)連接在機(jī)架(1)和活動式摩擦軌(13)上。
由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有分選效率高、分選尺寸可以任意調(diào)節(jié)、并且在分選蔬果時(shí)不損傷蔬果的優(yōu)點(diǎn)。使用本實(shí)用新型時(shí)，可將需分選的蔬菜或水果放在機(jī)架(1)上層的相互平行的兩組圓形分極棒上，并根據(jù)分選蔬菜或水果的具體需要，通過四個(gè)鏈條間距調(diào)整鏈輪(5)調(diào)節(jié)兩組圓形分極棒移動時(shí)其相互之間運(yùn)動方向的夾角，從而達(dá)到任意調(diào)整圓形分極棒之間分選間隙大小的目的。由于本實(shí)用新型在分選蔬果的過程中可以根據(jù)蔬果的特點(diǎn)，使蔬果在隨著圓形分極棒移動時(shí)，可通過圓形分極棒的轉(zhuǎn)動而帶動其蔬果作轉(zhuǎn)動，或使圓形分極棒不轉(zhuǎn)動從而使蔬果只隨圓形分極棒一起移動而不轉(zhuǎn)動，這樣就可減少或防止在分選時(shí)對蔬果的損傷。當(dāng)需要圓形分極棒轉(zhuǎn)動時(shí)，只需通過操作手柄(14)使活動式摩擦軌(13)與長圓形分極棒(10)或與短圓形分極捧(11)接觸，這樣這些圓形分極棒在移動的過程中就會在活動式摩擦軌(13)的作用下而轉(zhuǎn)動。本實(shí)用新型適用于對圓形、橢圓形、扁圓形、長圓形、錐形等形狀的蔬菜水果進(jìn)行分選，并且還可對帶有果柄或果葉的水果進(jìn)行分選，本實(shí)用新型特別適應(yīng)于對鮮嫩忌碰的蔬菜水果進(jìn)行分選。
附圖說明；
附圖1為本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖2為附圖1的A向示意圖；
附圖3為附圖2的B-B剖視示意圖。
具體實(shí)施方式：
本實(shí)用新型的實(shí)施例：先制作出機(jī)架(1)，然后在機(jī)架(l)的一端裝上被傳動電機(jī)(2)傳動的傳動軸(3)，傳動電機(jī)(2)可采用市場上出售的變速電機(jī)或定速電機(jī)，當(dāng)采用定速電機(jī)時(shí)，最好按常規(guī)通過一個(gè)齒輪變速箱后再傳動傳動軸(3)，在機(jī)架(1)的另一端裝上兩個(gè)水平輔助傳動鏈輪(4)和四個(gè)鏈條間距調(diào)整鏈輪(5)，在機(jī)架(1)的下方裝上四個(gè)輔助傳動鏈輪(6)和四個(gè)鏈條張緊鏈輪(7)，在傳動軸(3)上裝上四個(gè)轉(zhuǎn)動鏈輪(8)，將四根傳動鏈條(9)分別套在四個(gè)傳動鏈輪(8)、兩個(gè)水平輔助傳動鏈輪(4)、兩個(gè)鏈條間距調(diào)整鏈輪(5)、四個(gè)輔助傳動鏈輪(6)和四個(gè)鏈條張緊鏈輪(7)上，在靠近機(jī)架(1)兩外側(cè)邊的兩根傳動鏈條(9)上平行裝上一組長圓形分極棒(10)，并且將另外兩個(gè)鏈條間距調(diào)整鏈輪(5)分別壓在該兩根傳動鏈條(9)上，在另外兩根傳動鏈條(9)上平行裝有另一組短圓形分極棒(11)，兩組中的長圓形分極棒(10)和短圓形分極棒(11)的根數(shù)可根據(jù)制作出的機(jī)架(1)大小和使用所需的長度確定，在安裝傳動鏈條(9)之間的每根長圓形分極棒(IO)或短圓形分極棒(11)時(shí)，要使每根長圓形分極棒(10)或短圓形分極棒(Il)都可繞其自身軸線轉(zhuǎn)動，并且使長圓形分極棒(10)與短圓形分極棒(11)之間都相互平行，而且使每兩根長圓形分極棒(10)之間平行設(shè)置有另一組的一根短圓形分極棒(11)，在將長圓形分極棒(10)和短圓形分極棒(11)連接在傳動鏈條(9)上時(shí)，最好采用螺紋連接的方式，這樣便于在使用時(shí)調(diào)整每組長圓形分極棒(10)或短圓形分極棒(11)相互之間的距離，一般將每組的圓形分極棒的間距控制在5—30厘米的可調(diào)范圍即可，在機(jī)架(1)中部位置處的上層長圓形分極棒(10)和短圓形分極棒(11)的下方并排設(shè)有若干個(gè)選出物送出輸送帶(12)，輸送帶(12)可采用市場上出售的輸送帶成品進(jìn)行安裝，并且最好在輸送帶的表面上再安裝一層柔軟的軟墊層，這樣能夠更好地防止被分選出的蔬果被碰傷；為了使機(jī)架(1)上層的長圓形分極棒(10)和短圓形分極棒(11)在移動的過程根據(jù)需要再繞其自身軸線轉(zhuǎn)動，可在上層長圓形分極棒(10)和短圓形分極棒(11)的下方的兩邊都分別設(shè)一根活動式摩擦軌(13)，將可以控制活動式摩擦軌(13)與長圓形分極棒(10)或與短圓形分極棒( 11)接觸或分離的操作手柄(14)連接在機(jī)架(1)和活動式摩擦軌（13）上即成。
3.傳送帶式水果分選機(jī)
圖l是本實(shí)用新型主視結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2是本實(shí)用新型俯視結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖3是I的A向局部放大結(jié)構(gòu)的示意剖。
圖4是圖3的B向局部結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖5是圖3的c-c結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例的小意圖，
附圖標(biāo)記：電機(jī)l、變速箱2、分選輸送帶3、水果輸送帶4、添果輸送臺6、清洗裝置6、進(jìn)料斗7、腳輪8、水泵9、水箱10、滾筒ll、分級出果傳送特l2、分級調(diào)桿13、分級板14、平行輥軸15、分?jǐn)?shù)輥軸16、水果17、成品箱子18。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型水果分選機(jī)作進(jìn)一步的說明。
如圖1～3所示，本實(shí)用新型包括電機(jī)1、變速箱2、分選輸送帶3、水果輸送帶4、添果輸送臺j、清洗裝置6、進(jìn)料斗7、腳輪8、水泵9、水箱10、滾筒11、分級出果傳送帶L2、分級調(diào)節(jié)打l3、分級板14、平行輥軸15和分級輥軸l6，添果輸送臺5與分選輸送帶3放置十地向，它們的底部均世有腳輪8，水果輸送帶1的一端與添果輸送臺5連接，另端I司定在分選輸送帶3上，分選輸送帶3由電機(jī)l帶動，經(jīng)變速箱2速箱將動力傳送到滾筒1L和傳動鏈條進(jìn)行循環(huán)式轉(zhuǎn)動，在添果輸送臺5上還自進(jìn)制斗7和清洗裝置6，底部白水泵9引水箱10。
如圖1-5所示，在分選輸送帶3上設(shè)有輥軸，分選輸送帶3的左右塒側(cè)上安裝有分級調(diào)節(jié)打l3和分級板l4，分級板l4上開有圓孔或長槽，輥軸有下行輥軸I5和分級輥軸16，平行輥軸15的兩端穿過分級板14的圓孔；分級輥軸16的兩端穿過分級板14的長槽。
本水果分選機(jī)的原理：平行輥軸15的兩端穿過分級板14的圓孔，由于圓孔的Z方向的位移是不變的，它運(yùn)動的軌跡足下移，而分級輥軸16的兩端穿過分級板14的長槽，因長槽的Z方向的位移是時(shí)刻變化的，它的運(yùn)動的軌跡是根據(jù)分級調(diào)節(jié)桿13的傾斜角度向前移動，于是，由于平行輥軸15和分級輥軸l6相互間發(fā)生上下位移的變化，使得水果由小到人漸次通過輥軸大小不同的縫隙進(jìn)行機(jī)械篩選，跌落到分級出果傳送帶12上，從而實(shí)現(xiàn)分級。
如圖6所示，利用本實(shí)用新型水果分選機(jī)分選水果17，打開電源，電機(jī)1和水泵9起動，動力經(jīng)變速箱2的變速，由皮帶將動力傳入鏈條，帶動滾筒11轉(zhuǎn)動，使得分選輸送帶3、水果輸送帶4和添果輸送臺5循環(huán)運(yùn)動，將采摘到新鮮的水果17以整箱倒入添果輸送臺5的進(jìn)料斗7內(nèi)，水箱10的水由水泵9特動到清洗裝置6內(nèi)對水果17進(jìn)行噴射清洗，干凈的水果17經(jīng)過水果輸送帶1勻速前進(jìn)到達(dá)分選輸送帶3，在平行輥軸15和分級輥軸16的分級下，最小的水果17成品流入第一個(gè)分級出果傳送帶12內(nèi)并進(jìn)入了第一個(gè)成品箱子18，滿箱后包裝入庫，同理第一、二、三、四、五、六級的水果l7成品分別以它們同級大小也依次進(jìn)入了各白的成品箱子L8，滿箱后亦分別包裝入庫，等待運(yùn)輸發(fā)往外地。
4.變幅式水果分選機(jī)
本實(shí)用新型所需解決的技術(shù)問題是提供一種單位生產(chǎn)量大，分選精度高，無機(jī)械傷，適用性廣泛的一種蔬果機(jī)械分選裝置。
本實(shí)用新型取得了以下的技術(shù)效果：
本實(shí)用新型分選精度高，無機(jī)械傷，大大提高蔬果分選效率，以前由50左右工人12小時(shí)完成的工作量，利H用本實(shí)用新型存4小時(shí)內(nèi)全部完成，操作工人僅需兩名。
具體實(shí)施方式：
如圖1所示一種變幅式水果分選機(jī)，機(jī)架3，機(jī)架內(nèi)設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)軸上間隔設(shè)有多個(gè)旋轉(zhuǎn)皮帶輪，皮帶輪下設(shè)有蔬果儲藏箱4，其特征在于：所述的旋轉(zhuǎn)軸包括一端的主動旋轉(zhuǎn)軸和另端的從動旋轉(zhuǎn)軸，主動旋轉(zhuǎn)軸和從動旋轉(zhuǎn)軸均具有上下兩個(gè)，兩個(gè)主動旋轉(zhuǎn)軸通過鏈輪傳動，下主動旋轉(zhuǎn)軸與電機(jī)相連，上下主動旋轉(zhuǎn)軸5、6均包括間隔設(shè)置的多節(jié)傳動節(jié)和自由節(jié)，上主動旋轉(zhuǎn)軸上的自由節(jié)和下主動旋轉(zhuǎn)軸上的傳動節(jié)上下對應(yīng)，傳動節(jié)和自由節(jié)上均設(shè)有一根皮帶輪1、2，傳動節(jié)與皮帶輪之間鍵連接，用于傳動扭矩，自由節(jié)與皮帶輪之間通過軸承連接，不傳遞扭矩，從動旋轉(zhuǎn)軸的長度大于從動旋轉(zhuǎn)軸，相鄰皮帶之間的距離從主動旋轉(zhuǎn)軸端到從動旋轉(zhuǎn)軸端逐漸增大。所述的鏈輪包括上主動旋轉(zhuǎn)軸鏈輪和下主動旋轉(zhuǎn)軸鏈輪，兩個(gè)鏈輪之間的齒數(shù)不同。
上下鏈輪齒數(shù)不同，則上下主動旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速并不相同，輸送皮帶的線速度也不相同。這樣蔬果被托在兩條運(yùn)動速度不同的皮帶上時(shí)，會由于皮帶的速度差使其自旋。這種設(shè)計(jì)理念是為了消除因?yàn)樯狭狭看蠖诜诌x機(jī)上產(chǎn)生堆積疊加，使蔬果在分選時(shí)產(chǎn)生越級，分選精度下降現(xiàn)象的產(chǎn)生。比如，分選機(jī)上的輸送皮帶呈輻射狀布置，每條皮帶之間具有一定夾角，剛不平行布置，這樣輸送皮帶在每隔700mm的距離時(shí)相鄰兩輸送帶之間的間距就會增5mm。即起點(diǎn)位置相鄰倆輸送帶間距是65mm，在往后700mm的位置間距則為70mm，1400mm的位置問距為75mm。依此類推，由輸送帶之間間距的逐漸遞增來完成蔬果蔬菜由小到大的分選工作。
5．主要缺點(diǎn)和有待進(jìn)一步改進(jìn)的地方
缺點(diǎn):
（1）還需人工調(diào)節(jié)，勞動強(qiáng)度較大
（2）該機(jī)是間歇性工作，生產(chǎn)連續(xù)性不高
有待進(jìn)一步改進(jìn)的地方:
（1）采用自動控制裝置
（2）采用自動送料機(jī)構(gòu)
（3）分機(jī)滾筒還需進(jìn)一步的改進(jìn)
結(jié)束語:
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我對大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練,因此,它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對自己的四年的大學(xué)生活做出總結(jié),同時(shí)為將來工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉了自己分析問題、解決問題的能力，為今后自己的工作和生活打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。這次設(shè)計(jì)其實(shí)是綜合運(yùn)用本專業(yè)知識，分析并解決設(shè)計(jì)中遇到的問題，進(jìn)一步鞏固、加深和拓寬所學(xué)知識。通過這次設(shè)計(jì)實(shí)踐，使我逐步樹立了正確的設(shè)計(jì)思想，增強(qiáng)了創(chuàng)新意識，熟悉并掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)中的一般規(guī)律和方法，培養(yǎng)了我的分析問題和解決問題能力。通過設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖以及運(yùn)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、設(shè)計(jì)手冊等有關(guān)設(shè)計(jì)資料，使我進(jìn)行了較全面的機(jī)械設(shè)計(jì)基本技能訓(xùn)練。另外通過本次設(shè)計(jì)使我領(lǐng)悟出機(jī)械設(shè)計(jì)的一般進(jìn)程：設(shè)計(jì)準(zhǔn)備、傳動裝置總體設(shè)計(jì)、傳動零件設(shè)計(jì)計(jì)算、裝配圖設(shè)計(jì)、零件工作圖設(shè)計(jì)、編寫設(shè)計(jì)說明書。如果隨意打亂這個(gè)過程則在設(shè)計(jì)過程中定會多走彎路。在設(shè)計(jì)過程中在獨(dú)立完成的同時(shí)，還要及時(shí)跟指導(dǎo)老師溝通和請教。每個(gè)階段完成后要認(rèn)真檢查，有錯(cuò)誤要認(rèn)真修改，精益求精。畢業(yè)設(shè)計(jì)的各個(gè)階段是相互聯(lián)系的。設(shè)計(jì)時(shí)，零、部件的結(jié)構(gòu)尺寸不是完全由計(jì)算確定的，還要考慮結(jié)構(gòu)、工藝性、經(jīng)濟(jì)性以及標(biāo)準(zhǔn)化、系列化等要求。由于影響零、部件尺寸的因素很多，隨著設(shè)計(jì)的進(jìn)展，考慮的問題要更全面和合理，故后階段設(shè)計(jì)要對前階段設(shè)計(jì)中的不合理結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行必要的修改。所以，設(shè)計(jì)要邊計(jì)算、邊繪圖，反復(fù)修改，設(shè)計(jì)計(jì)算和繪圖交替進(jìn)行。在設(shè)計(jì)中要貫徹標(biāo)準(zhǔn)化、系列化與通用化可以保證互換性、減低成本、縮短設(shè)計(jì)周期，這是機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則之一，也是設(shè)計(jì)質(zhì)量的一項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)。在設(shè)計(jì)中應(yīng)熟悉和正確采用各種有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)格，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，并應(yīng)注意一些尺寸需圓整為標(biāo)準(zhǔn)尺寸。同時(shí)設(shè)計(jì)中應(yīng)減少材料的品種和標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)格。
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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題目 滾筒式水果分級機(jī)設(shè)計(jì)
二級學(xué)院 學(xué)院
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
班 級 班
學(xué)生姓名 學(xué)號
指導(dǎo)教師 職稱
時(shí) 間 年月日
目 錄
摘要…………………………………………………………………………………………1
關(guān)鍵詞………………………………………………………………………………………1
1 前言………………………………………………………………………………………2
2 總體方案的擬定…………………………………………………………………………3
2.1 原理分析…………………………………………………………………………3
2.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………5
2.3 各執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的計(jì)算…………………………………………………6
2.4 傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)的計(jì)算…………………………………………13
3 主要零件的選擇和設(shè)計(jì)………………………………………………………………15
3.1 皮帶傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………15
3.2 直齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………17
3.3 滾子鏈傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………20
3.4 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………………21
3.4.1 高速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………21
3.4.2 低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………24
3.5 軸承的校核……………………………………………………………………27
3.6 鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核…………………………………………………………27
3.7 潤滑與密封……………………………………………………………………28
3.8 主要缺點(diǎn)和有待進(jìn)一步改進(jìn)的地方…………………………………………29
4 結(jié)束語…………………………………………………………………………………29
參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………31
致謝……………………………………………………………………………………32
滾筒式水果分級機(jī)設(shè)計(jì)
學(xué) 生： 指導(dǎo)老師：
摘 要：本文分析了中國國內(nèi)外水果分級分選機(jī)的研究和發(fā)展現(xiàn)狀，對未來進(jìn)行了展望，設(shè)計(jì)出了一種新型水果分級分選機(jī)構(gòu)。該水果分級分選機(jī)是由分級滾筒、傳動機(jī)構(gòu)和電動機(jī)組成。采用電動機(jī)提供動力，通過帶輪傳動機(jī)構(gòu)，將運(yùn)動和動力傳送到直齒圓柱齒輪減速器，然后再通過鏈輪傳動機(jī)構(gòu)，將所需的運(yùn)動和動力傳送至分級滾筒上，從而實(shí)現(xiàn)水果的分選。整個(gè)機(jī)構(gòu)簡單且易于操作，便于維護(hù)，提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動強(qiáng)度，為實(shí)現(xiàn)水果加工機(jī)械化與規(guī)?；峁┝饲疤?。
關(guān)鍵詞：水果；形狀；分選機(jī)構(gòu)；分級滾筒；
The design of fruit sorting machine
Students: Wang Tiezhu
Tutor: Wang Liming
Abstract: This paper analyzes the present situation of the Chinese domestic and foreign fruit sorting machine research and development, on the future prospects, we design a new type of fruit sorting mechanism. The fruit sorting machine is composed of grading cylinder, transmission mechanism and a motor. The power provided by a motor, through a belt pulley transmission mechanism, the movement and power is transmitted to the straight tooth cylindrical gear reducer, and then through the chain wheel transmission mechanism, the required movement and power is transmitted to the classification on the drum, thereby we can realize the separation of fruit. The entire mechanism is simple and easy to operate, easy to maintain, improve production efficiency, reduce labor intensity, which help to achieve the fruit processing mechanization and scale and to provide the premise.
Key Words: fruit; shape; the grading mechanism; grading cylinder
1 前言
1.1 選題研究意義
水果分選是水果進(jìn)入流通領(lǐng)域的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到水果生產(chǎn)的效益。在市場經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)的今天，異地銷售、大宗農(nóng)產(chǎn)品交易和農(nóng)產(chǎn)品國際貿(mào)易等均離不開標(biāo)準(zhǔn)化。而水果分選就是實(shí)現(xiàn)蘋果商品標(biāo)準(zhǔn)化的最基礎(chǔ)的一步。我國是水果生產(chǎn)大國，但絕大部分蘋果來源于農(nóng)村集體和個(gè)體種植戶，其品質(zhì)差別很大，加上采摘及運(yùn)輸過程中不同程度的損傷等影響，給水果的分選工作帶來一定的困難。目前蘋果分選工作多由人工完成，缺點(diǎn)是勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)率低且分選精度不穩(wěn)定。采用微機(jī)控制的機(jī)電一體化設(shè)備來代替人工作業(yè)，可以實(shí)現(xiàn)蘋果分選的自動化，有效地提高分選效率和分選精度。因此，研究開發(fā)水果采后的自動化處理設(shè)備，對蘋果進(jìn)行分級篩選然后銷售或加工。
1.2 國內(nèi)外水果機(jī)械化發(fā)展概況
我國是世界水果生產(chǎn)消費(fèi)大國，但還不是水果加工強(qiáng)國。水果的品質(zhì)還難以完全滿足國內(nèi)外消費(fèi)者的要求，水果市場主要還在國內(nèi)。隨著我國加入WTO，水果生產(chǎn)銷售面臨著激烈的全球市場競爭，因此必須盡快提升我國水果種植和加工的水平，縮短與國外的差距。近幾十年來，我國的水果加工水平提高緩慢，主要是我國的水果機(jī)械加工技術(shù)水平落后造成的。20世紀(jì)50年代以前，我國幾乎沒有食品機(jī)械工業(yè)，更不用說水果加工。水果的生產(chǎn)加工主要以手工操作為主，基本屬于傳統(tǒng)作坊生產(chǎn)方式。僅在沿海一些大城市有少量工業(yè)化生產(chǎn)方式的水果加工廠，所用設(shè)備幾乎是國外設(shè)備。進(jìn)入20世紀(jì)50～70年代，水果加工業(yè)及水果機(jī)械行業(yè)得到一定的發(fā)展，全國各地新建了一大批水果加工工廠。但這樣依然沒有從根本上改變水果加工落后的面貌，這些加工廠尚處于半機(jī)械半手工的生產(chǎn)方式，機(jī)械加工僅用于一些主要的工序中，而其他生產(chǎn)工序仍沿用傳統(tǒng)的手工操作方式。到了20世紀(jì)80年代以后，水果工業(yè)發(fā)展迅速。這得益于80年代以后的改革開放政策。隨著外資的引入，出現(xiàn)很多獨(dú)資、合資等形式的外商水果加工企業(yè)。這些企業(yè)在將先進(jìn)的水果生產(chǎn)技術(shù)引進(jìn)國內(nèi)的同時(shí)，也將大量先進(jìn)的水果機(jī)械帶入國內(nèi)。再加上社會對水果加工質(zhì)量、品種、數(shù)量要求的不斷提高，極大地推進(jìn)了我國水果工業(yè)以及水果機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。通過消化吸收國外先進(jìn)的水果機(jī)械技術(shù)，使我國的水果機(jī)械工業(yè)的發(fā)展水平得到很大提高。20世紀(jì)80年代中期，我國水果工業(yè)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化和自動化。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，又進(jìn)行了新一輪的技術(shù)改造工程。在這一輪的技術(shù)改造工程中，許多水果加工廠對設(shè)備進(jìn)行了更新?lián)Q代，或直接引進(jìn)全套的國外先進(jìn)設(shè)備，或采用國內(nèi)廠家消化吸收生產(chǎn)出的新型機(jī)械設(shè)備。經(jīng)過兩輪的技術(shù)改造工程，極大推進(jìn)了我國水果機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，水果機(jī)械工業(yè)現(xiàn)已形成門類齊全、品種配套的產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)為機(jī)械工業(yè)中的重要產(chǎn)業(yè)之一。
1.3 國內(nèi)水果機(jī)械化未來發(fā)展方向
水果在中國食品產(chǎn)業(yè)占有重要地位，隨著社會發(fā)展和進(jìn)步，水果不但是人們生活的必需品，而且對經(jīng)濟(jì)起了很好的作用，而水果分選機(jī)是水果生產(chǎn)中的一種主要機(jī)械。
21世紀(jì)，中國將實(shí)現(xiàn)水果生產(chǎn)和加工全程機(jī)械化，以滿足水果生產(chǎn)規(guī)模化、經(jīng)營產(chǎn)業(yè)化、水果產(chǎn)品多元化、水果質(zhì)量無公害化的要求。水果機(jī)械將集機(jī)、電、液于一體，向智能化、自動化跨越。
1.4 目前國內(nèi)常見的水果分選機(jī)主要有以下幾種類型
目前我國水果業(yè)生產(chǎn)上使用的分選機(jī)類型很多，大小不一。根據(jù)水果檢測指標(biāo)的不同，水果分選機(jī)大致可以分為大小分選機(jī)、重量分選機(jī)、外觀品質(zhì)分選機(jī)和內(nèi)部品質(zhì)分選機(jī)。本課題主要研究的是大小分選機(jī)，而根據(jù)其結(jié)構(gòu)和工作原理的不同，大小分選機(jī)可分為篩子分選機(jī)、回轉(zhuǎn)帶分選機(jī)、輥軸分選機(jī)、滾筒式分選機(jī)。
2 總體方案的擬定
2.1 原理分析
分選機(jī)上的分級裝置的孔眼的大小和形狀必須根椐水果的大小、形狀和產(chǎn)品工藝要求確定。特別注意分級級數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算，提高分選質(zhì)量，以保證后序工序的順利進(jìn)行。水果分選機(jī)是由分選機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)和電動機(jī)組成。水果分選時(shí)將水果運(yùn)送至進(jìn)料斗，然后流入到分級滾筒或擺動篩中，使水果在滾筒里滾轉(zhuǎn)和移動或在擺動篩中作相對運(yùn)動，并在此過程中通過相應(yīng)的孔流出，以達(dá)到分級目的。
2.1.1 方案選擇
為了實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功用，有兩套方案可以實(shí)現(xiàn)：(參見圖1、圖2)
方案一 采用擺動篩式進(jìn)行水果的分選
圖1方案一 示意圖
Fig1 The figure of program 1
方案二 采用滾筒式進(jìn)行水果分選
圖2 方案二 示意圖
Fig2 The figure of program 2
2.1.2 方案的比較
方案一采用擺動篩式來進(jìn)行水果的分選，其機(jī)械振動裝置由皮帶傳動使偏心輪回轉(zhuǎn)，偏心輪帶動曲柄連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)機(jī)體的直線往返式擺動。擺動篩分選機(jī)的優(yōu)點(diǎn)為：結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝容易；篩面調(diào)整方便，利用率高；以直線往復(fù)擺動為主。振動為輔，對物料損傷少；適用多物料及同一物料多種不同規(guī)格的分級。缺點(diǎn)為：動力平衡困難，噪音大，清洗不方便等。方案二采用滾筒式來進(jìn)行水果的分選，其滾筒由摩擦輪帶動，物料通過料斗流入到滾筒時(shí)，在其間滾轉(zhuǎn)和移動，并在此過程中通過相應(yīng)的孔流出，以達(dá)到分級目的。滾動式分選機(jī)的優(yōu)點(diǎn)為：結(jié)構(gòu)簡單，分級效率高，工作平穩(wěn)，不存在動力不平衡現(xiàn)象。缺點(diǎn)為：機(jī)器占地面積大，篩面利用率低；由于篩孔調(diào)整困難，對原料的適應(yīng)性差。本課題研究的主要目的是實(shí)現(xiàn)水果生產(chǎn)的規(guī)模化和機(jī)械化，而且主要針對單一物料進(jìn)行分級，對水果的損傷情況不做過多要求，故采用方案二比較合理。
2.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.2.1 總體結(jié)構(gòu)
總體結(jié)構(gòu)分為以下主要部分（如圖3所示）：
進(jìn)料斗、滾筒、收集料斗、機(jī)架、傳動裝置、摩擦輪等。
圖3 水果分選機(jī)結(jié)構(gòu)圖
Fig3 The principle figure of the structure of the fruit sorter
2.2.2 傳動路線
水果分選機(jī)的傳動路線如圖4所示，該機(jī)構(gòu)是通過電動機(jī)驅(qū)動皮帶傳動，將運(yùn)動和動力直齒圓柱齒輪減速器，通過減速器減速后，再由鏈輪傳動機(jī)構(gòu)將運(yùn)動和動力傳遞給摩擦輪，在摩擦輪的帶動下，以實(shí)現(xiàn)對水果的分級。
1.電機(jī) 2.皮帶輪 3.摩擦輪 4.摩擦輪軸 5.單級直齒圓柱齒輪減速器 6.鏈傳動
圖4 水果分選機(jī)的傳動路線
Fig4 The transmission route of the fruit sorter
2.3 各執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的計(jì)算
2.3.1 滾筒設(shè)計(jì)
考慮到水果大小形狀的差異，將滾筒的分級情況定為6級。在實(shí)際分級中，可以將相鄰的兩級料斗合為一級，以滿足不同分級的需要?，F(xiàn)在設(shè)計(jì)采用5節(jié)篩筒，6級分級。
2.3.2 滾筒孔眼總數(shù)的確定
生產(chǎn)能力G可由下式計(jì)算：
G＝ 3600zλm／1000×1000 （2-1）
式中：z為滾筒上的孔眼總數(shù)；G為生產(chǎn)能力；λ為在同一秒內(nèi)從篩孔掉下物料的系數(shù)，因分選機(jī)型和物料性質(zhì)不同而異，滾筒式可取1．0％～2．5％；m為物料的平均質(zhì)量。
根據(jù)設(shè)計(jì)要求給定的參數(shù)G=12 t/h，m=400g，λ= 2.0％
可求出z =1000×1000G／3600λm =1000×1000×12／3600×0.02×400 =417（個(gè)）
2.3.3 滾筒直徑D、長度L以及各級排數(shù)P和各排孔數(shù)Z的確定
在生產(chǎn)能力已知的情況下，通過式（2-1）求取的Z為滾筒上所需的孔數(shù)。但由于各級篩孔孔徑不同而滾筒直徑相同，所以這個(gè)總孔數(shù)不能平均分配在各級中，而應(yīng)根據(jù)工藝的要求分成不同直徑的若干級別，再依級數(shù)設(shè)每級排數(shù)以確定同一級每排篩孔數(shù)。若把滾筒展開成平面，則其關(guān)系為
每級孔數(shù)=排數(shù)×每排孔數(shù)
每級長度=（每級篩孔直徑×每排孔數(shù)）＋（篩孔間隙×各排孔數(shù)）
則 滾筒的圓周長度=（排數(shù)×各級孔徑）＋（排數(shù)×孔徑）
理論上，每級的孔數(shù)之和等于總孔數(shù)Z，每級長度之和是所設(shè)計(jì)的滾筒長度，但這樣設(shè)計(jì)計(jì)算各級滾筒的直徑各不相同，無法連接在一起。因此一般取滾筒中直徑較大的一級作為整個(gè)滾筒的直徑。
初步確定滾筒直徑和長度后，用D:L=1:4～6進(jìn)行校核，若不在此范圍內(nèi)，就應(yīng)重新調(diào)整每級排數(shù)或孔數(shù)，直至達(dá)到此比例范圍內(nèi)為止。一般若L﹥6D，則可適當(dāng)增加排數(shù)，減少每排孔數(shù)；若L﹤6D，則應(yīng)增加每排孔數(shù)，減少排數(shù)。
現(xiàn)在由分選所需水果的需求，對篩筒孔徑作如下估計(jì)：
表1 篩孔孔徑的參數(shù)
Table 2 the parameter of screen size
篩孔
孔徑長×寬（mm）
孔隙（mm）
粒徑分布比例系數(shù)ai
軸向分布比例系數(shù)bi
第一級
80×40
15
1/8
1/2
第二級
85×45
20
1/2
1/4
第三級
90×50
25
1/4
1/8
第四級
95×55
30
1/8
1/8
第五級
100×60
35
1/8
1/8
2.3.4 各級篩孔數(shù)的計(jì)算
（1）各級篩孔的孔數(shù)
Z1=ai bi Z。 （2-2）
式中：Z1—每個(gè)篩孔的個(gè)數(shù)，個(gè)；
ai—原料粒徑分布比例系數(shù)；
bi—原料沿滾筒軸向分布比例系數(shù)；
Z?！鶞?zhǔn)孔數(shù)，個(gè)。
（2）基準(zhǔn)孔數(shù)為
Z。=Z/∑ai bi （2-3）
則 Z。=417 /（ 1/8×1/2＋1/2×1/4＋1/4×1/8＋1/8×1/8＋1/8×1/8）=1668（個(gè)）
則，可求
Z1=ai bi Z。=1/8×1/2×1668=104
Z2=ai bi Z。=1/2×1/4×1668=209
Z3=ai bi Z。=1/4×1/8×1668=52
Z4=ai bi Z。=1/8×1/8×1668=26
Z5=ai bi Z。=1/8×1/8×1668=26
（3）篩孔排數(shù)與每排孔數(shù)的計(jì)算
已知u = L/D （2-4）
式中：u—長度與直徑之比；
L—滾筒的長度，m；
D—滾筒的直徑，m。
又知滾筒的長度可表示為
L=∑Li =1/P0∑Zi/Ci(di＋ei) （2-5）
式中：P0—基準(zhǔn)排數(shù)，通常以第一級為基準(zhǔn)；
di—各級篩孔的直徑，m；
ei—個(gè)級篩孔的孔徑，m；
Ci—篩孔的直徑及間隙對排數(shù)的影響比例系數(shù)。
又知CI= P1／P0 （2-6）
式中：P1—各級篩孔的排數(shù)
因 Si= di＋ei
故 Pi=2πD / Si
則將這些轉(zhuǎn)換式對L=∑Li =1/P0∑Zi/Ci(di＋ei)進(jìn)行化簡，得
L=2πD / Si〔Z1(d1＋e1)2＋Z2(d2＋e2)2＋Z3(d3＋e3)2＋Z4(d4＋e4)2＋Z5(d5＋e5)2〕
又估計(jì)u = L/D=4 則D= 1/4L
則L2=2 / π〔104×(0.080＋0.015)2＋209×(0.085＋0.020)2＋52×(0.090＋0.025)2＋26×(0.095＋0.030)2＋26×(0.100＋0.035)2〕
解得L=2.3 m
則D= 1/4L=0.575 m
則由Pi=2πD / Si ，得
P1=2π×0.575 / (0.080＋0.015)=23
P2=2π×0.575 / (0.085＋0.020)=20
P3=2π×0.575 / (0.090＋0.025)=18
P4=2π×0.575 / (0.095＋0.030)=17
P5=2π×0.575 / (0.100＋0.035)=15
由此可得各級滾筒每排孔數(shù)：
由ZPi=Zi/Pi 可得
ZP1= Z1/P1 = 104／23 =5
ZP2= Z2/P2 = 209／20 =10
ZP3= Z3/P3 = 52／18 =3
ZP4= Z4/P4 = 26／17 =2
ZP5= Z5/P5 = 26／15 =2
經(jīng)圓整后，各級滾筒每排的孔數(shù)為：
ZP1=4 ZP2=7 ZP3=3 ZP4=3 ZP5=2
（4）滾筒直徑的確定
各級滾筒的周長為
li = /2 (di＋ei)Pi （2-7）
l1 = √3/2 (d1＋e1)P1=/2 (0.080＋0.015)×23=1.892 m
l2 = √3/2 (d2＋e2)P2=/2 (0.085＋0.020)×20=1.819 m
l3 = √3/2 (d3＋e3)P3=/2 (0.090＋0.025)×18=1.793 m
l4 = √3/2 (d4＋e4)P4=/2 (0.095＋0.030)×17=1.840 m
l5 = √3/2 (d5＋e5)P5=/2 (0.100＋0.035)×15=1.754 m
各級計(jì)算周長中，最長的作為整個(gè)滾筒的周長，則l=1.892 m。
（5）篩孔間隙修正
因?yàn)楦骷売?jì)算周長與確定的滾筒軸長l存在差值，則按下式修正：
ei=2l/ Pi－di （2-8）
則 e1 =2×1.892/×23－0.080 =0.015
e2 =2×1.892/×20－0.085 =0.024
e3 =2×1.892/×18－0.090 =0.031
e4 =2×1.892/×17－0.095 =0.034
e5 =2×1.892/×15－0.100 =0.046
（6）滾筒直徑
D=l/π （2-9）
則 D=1.892/π=0.60 m
（7）長徑比驗(yàn)算
總長度的確定，應(yīng)將各級的一側(cè)邊緣尺寸fi計(jì)入，因此
L=∑Li＋∑fi （2-10）
又知 fi= Si ／2=1/2(di＋ei) （2-11）
則滾筒的長度為
L=∑ZPi(di＋ei)＋1/2∑(di＋ei) （2-12）
則 L=∑ZPi(di＋ei)＋1/2∑(di＋ei) （2-13）
L=〔4×(0.080＋0.015)＋7×(0.085＋0.020)＋3×(0.090＋0.025)＋3×(0.095＋0.030)＋2×(0.100＋0.035) 〕＋1/2〔(0.080＋0.015)＋(0.085＋0.020)＋(0.090＋0.025)＋(0.095＋0.030)＋(0.100＋0.035)〕=2.393 m
將計(jì)算出的滾筒長度和直徑代入長徑比公式中進(jìn)行驗(yàn)算，若不超過規(guī)定長度比的5％，則可確定長度和直徑；否則要重新進(jìn)行校正。
由計(jì)算知 D=0.60 m L=2.393 m
則u = L/D=2.393/0.60=3.99
規(guī)定的u = L/D=4 則相差值為4-3.99=0.01＜5％，符合要求。
故可確定滾筒 D=0.60 m L=2.393 m
2.3.5 轉(zhuǎn)速n及水平傾角a的確定
滾筒的轉(zhuǎn)速影響分級效率及生產(chǎn)能力，而滾筒的轉(zhuǎn)速取決于直徑。滾筒一般呈傾斜放置，則通常轉(zhuǎn)速可由以下公式確定：
n = 12～14 /√R （2-14）
則由前面滾筒尺寸參數(shù)計(jì)算中，知D=0.60 m，根據(jù)公式可得本設(shè)計(jì)中的轉(zhuǎn)速范圍
n = 12～14 /√R=12～14 /√0.60=15～18 r/min
又考慮滾筒的轉(zhuǎn)速一般為10～15 r/min，一般不超過30 r/min。在結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需求，最終確定滾筒的轉(zhuǎn)速n=18 r/min。
由上式可知，n與√R成反比，即滾筒直徑越大，其轉(zhuǎn)速越小。
而滾筒的傾角a與滾筒的長度有關(guān)，一般約為3 o～5 o，長的滾筒取小值，短的取大值。本設(shè)計(jì)中滾筒的長度為L=2.393 m，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)的需要，取a=4 o。
2.3.6 滾輪和摩擦輪
滾輪和摩擦輪工作時(shí)，滾圈的動力是由摩擦輪與之摩擦所產(chǎn)生的，她們是一對相對運(yùn)動的部件。通常為了維修及更換零件的方便，在設(shè)計(jì)上，摩擦輪所選擇的材料要比滾圈耐磨性差，以便把磨損落在摩擦輪上。摩擦輪和滾圈的結(jié)構(gòu)如圖5所示。
滾圈的常用材料為Q235、Q255、40號碳素鋼。摩擦輪的材料常為HT250、HT200等。這里取滾圈的材料為Q235，摩擦輪的材料為HT200。
摩擦輪的寬度b一般比滾圈寬度B大30～40 mm，以補(bǔ)償筒體熱脹冷縮和軸向竄動的需要，經(jīng)計(jì)算摩擦輪外徑為d=375 mm，寬度為90 mm（由與滾圈寬60 mm關(guān)系式計(jì)算得出）。
1.滾筒 2.摩擦輪 3.滾圈
圖5 摩擦輪與滾圈
Fig5 The friction wheel and the rolling ring
2.3.7 功率計(jì)算
對于摩擦輪傳動式，其功率可用下式計(jì)算：
P=Rn(m1＋13m2)g/60η （2-15）
式中：P—滾筒轉(zhuǎn)動所需要的電動機(jī)功率，W；
R—滾筒內(nèi)半徑，m；
n—滾筒轉(zhuǎn)速，r/min；
m1—滾筒本身質(zhì)量，kg；
m2—滾筒內(nèi)原料質(zhì)量，kg；
η—傳動效率，一般取0.6～0.7。本設(shè)計(jì)中取η=0.6。
m2=πR2Lr1Φ （2-16）
式中：L—滾筒的長度，m；
r1—物料的密度，kg/m3；
Φ—物料在滾筒中的填充系數(shù)，一般為0.05～0.10。
在本設(shè)計(jì)中，所涉及的滾筒用來篩選水果，按其平均質(zhì)量和半徑，估算出物料密度1.2×103 kg/m3，填充系數(shù)選取Φ=0.07，則
m2=πR2Lr1Φ=3.14×﹙（0.60-0.002×2）/2﹚2×2.393×1.2×103×0.07=56 kg
將以上結(jié)果代入滾筒轉(zhuǎn)動時(shí)所需的電動機(jī)功率P的計(jì)算公式中：
P=Rn(m1＋13m2)g/60η
=﹙（0.60-0.002×2）/2﹚×18×(62＋13×56) ×9.81/60×0.6=1155 W
2.3.8 篩孔的設(shè)計(jì)
篩孔是分選機(jī)械的主要工作部分，其優(yōu)劣程度直接影響分級效果。篩孔有正方形、矩形、正三角形等排列。經(jīng)計(jì)算，正三角形排列篩面的有效系數(shù)比正方形排列增加16％，如圖6所示，其有效篩面面積更大，故在設(shè)計(jì)中采取正三角形排列。
圖6 正三角形排列
Fig6 The equilateral triangle arrangement
2.3.9 選擇電動機(jī)
（1）選擇電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式
生產(chǎn)單位一般用三相交流電源，如無特殊要求(如在較大范圍內(nèi)平穩(wěn)地調(diào)速，經(jīng)常起動和反轉(zhuǎn)等)，通常都采用三相交流異步電動機(jī)。我國已制訂統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的Y系列是一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機(jī)，適用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體和無特殊要求的機(jī)械，如金屬切削機(jī)床、風(fēng)機(jī)、輸送機(jī)、攪拌機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械和食品機(jī)械等。由于Y系列電動機(jī)還具有較好的起動性能，因此也適用于某些對起動轉(zhuǎn)矩有較高要求的機(jī)械(如壓縮機(jī)等)。在經(jīng)常起動，制動和反轉(zhuǎn)的場合，要求電動機(jī)轉(zhuǎn)動慣量小和過載能力大，此時(shí)宜選用起重及冶金用的YZ型或YZR型三相異步電動機(jī)。
三相交流異步電動機(jī)根據(jù)其額定功率(指連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)下電機(jī)發(fā)熱不超過許可溫升的最大功率，其數(shù)值標(biāo)在電動機(jī)銘牌上)和滿載轉(zhuǎn)速(指負(fù)荷相當(dāng)于額定功率時(shí)的電動機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)負(fù)荷減小時(shí)，電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速略有升高，但不會超過同步轉(zhuǎn)速——磁場轉(zhuǎn)速)的不同，具有系列型號。為適應(yīng)不同的安裝需要，同一類型的電動機(jī)結(jié)構(gòu)又制成若干種安裝形式。各型號電動機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)(如額定功率、滿載轉(zhuǎn)速、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比、最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比等)、外形及安裝尺寸可查閱產(chǎn)品目錄或有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊。
按已知的工作要求和條件，選用Y型全封閉籠型三相異步電動機(jī)。
（2）選擇電動機(jī)類型的功率
由前面設(shè)計(jì)計(jì)算已知，工作機(jī)所需的電動機(jī)輸出功率為
P工作輸出=1.155 KW
電動機(jī)至運(yùn)輸帶之間的總效率為
η總=η皮帶η齒輪η3滾動軸承η鏈輪η2摩擦輪
=0.96×0.97×0.993×0.96×0.902
=0.703
所以電動機(jī)的輸入功率為
P電動機(jī)輸入= P工作輸出/η總
=1.155/0.703
=1.64 kW
（3）初選同步轉(zhuǎn)速為750 r/min的電動機(jī)
由P電動機(jī)輸入≤P電動機(jī)額定，故根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊》表12-1，選擇電動機(jī)型號為Y132S-8，其額定功率為2.2 KW，滿載轉(zhuǎn)速為710 r/min，即
P電動機(jī)額定=2.2 kW
n電動機(jī)額定=710 r/min
2.4 傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)的計(jì)算
2.4.1 各傳動裝置的總傳動比及各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算的計(jì)算
分配各級傳動比時(shí)應(yīng)考慮的問題：
（1）各級傳動比機(jī)構(gòu)的傳動比應(yīng)在推薦值的范圍內(nèi)，不應(yīng)超過最大值，已利于發(fā)揮其性能，并使其結(jié)構(gòu)緊湊。
（2）應(yīng)使各級傳動的結(jié)構(gòu)尺寸協(xié)調(diào)、勻稱。例如：由V帶傳動和齒輪傳動組成的傳動裝置，V帶傳動的傳動比不能過大，否則會使大帶輪半徑超過變速器的中心高，造成尺寸不協(xié)調(diào)，并給機(jī)座設(shè)計(jì)和安裝帶來困難。
（3）應(yīng)使傳動裝置外廓尺寸緊湊，重量輕。在相同的總中心距和總傳動比情況下，
具有較小的外廓尺寸。
（4）在變速器實(shí)際中常使各級大齒輪直徑相近，使大齒輪有相近的侵油深度。高、
低速兩極大齒輪直徑相近，且低速級大齒輪直徑稍大，其侵油深度也稍深些有利于侵油潤滑。
（5）應(yīng)避免傳動零件之間發(fā)生干涉碰撞。高速級大齒輪與低速軸發(fā)生干涉，當(dāng)高速級傳動比過大時(shí)就可能產(chǎn)生這種情況。除考慮上訴幾點(diǎn)還要理論聯(lián)系實(shí)際，思考機(jī)器的工作環(huán)境、安裝等特殊因素。這樣我們就可以通過實(shí)測與理論計(jì)算來分配各級的傳動比了。
電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速為710 r/min, 要求的輸出為18r/min，則總的傳動比為：
nm / n=710/18≈39.44
V帶傳動比常用范圍i≤7；
圓柱齒輪傳動單級減速器傳動比的范圍i≤4～6；
鏈傳動傳動比的范圍i≤6；
摩擦輪傳動傳動比的范圍i≤5。
故設(shè)計(jì)分配傳動比如下：
第一級V帶傳動比 i1=3；
第二級齒輪傳動傳動比 i2=4；
第三級鏈傳動傳動比 i3=2；
第二級摩擦輪傳動傳動比 i4=1.6。
電動機(jī)軸為0軸，減速器高速軸為1軸，低速軸為2軸，摩擦輪軸為3軸，各軸轉(zhuǎn)速為：
n0= nw=710 r/min
n1= n0/ i1=710/3=237 r/min
n2= n1/ i2=237/4=59 r/min
n3= n2/ i3=59/2=30 r/min
n4= n3/ i4=30/1.6=18 r/min
2.4.2 各軸輸入功率的計(jì)算
機(jī)械效率分布如下：V帶傳動η1=0.96；滾動軸承η2=0.99；圓柱齒輪傳動η3=0.97；鏈傳動η4=0.96；摩擦輪傳動η5=0.90。各軸輸入功率按電動機(jī)額定功率計(jì)算，各軸輸入功率即：
P0 = PW = 2.2 kW
P1 = P0η1=2.2×0.96=2.11 kW
P2 = P1η2η3=2.11×0.99×0.97=2.03 kW
P3 = P2η4 =2.03×0.96=1.95 kW
P4 = P3η2η5=1.95×0.99×0.90=1.74 kW
2.4.3 各軸轉(zhuǎn)矩的計(jì)算
T0 = 9550 P0/ n0=9550×2.2/710 =29.59 N·m
T1 = 9550 P1/ n1=9550×2.11/237 =85.02 N·m
T2 = 9550 P2/ n2=9550×2.03/59 =325.58 N·m
T3 = 9550 P3/ n3=9550×1.95/30 =620.75 N·m
3 主要零件的選擇和設(shè)計(jì)
3.1 皮帶傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算
根據(jù)設(shè)計(jì)可知皮帶輪傳動比為3，因傳動速度較快，處于高速端，故采用帶傳動來提高傳動的平穩(wěn)性。并旋轉(zhuǎn)方向一致 ，帶輪的傳動是通過帶與帶輪之間的摩擦來實(shí)現(xiàn)的。帶傳動具有傳動平穩(wěn)，造價(jià)低廉以及緩沖吸振等特點(diǎn)。根據(jù)槽面摩擦原理，在同樣的張緊力下，V帶傳動較平帶傳動能產(chǎn)生更大的摩擦力。再加上V帶傳動允許傳動比較大，結(jié)構(gòu)較緊湊，以及V帶以標(biāo)準(zhǔn)化并且大量生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，所以這里高速軸傳動選用V帶傳動。
3.1.1 確定計(jì)算功率 Pca
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-7 查得工作情況系數(shù)K A =1.1 故 Pca = K A P = 1.1×2.2=2.42 kW
3.1.2 選擇V帶的帶型
根據(jù)Pca=2.42 KW,小帶輪轉(zhuǎn)速n1=710r/min,由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖8-11選用A型。
3.1.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd并驗(yàn)算帶速v
（1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-6和表8-8，取基準(zhǔn)直徑dd1=140 mm。
（2）驗(yàn)算帶速v
按式v=πdd1 n1/60×1000驗(yàn)算帶的速度
v =πdd1 n1/60×1000
=π×140 ×710/60×1000
= 5.20 m/s
因?yàn)? m/s
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