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摘 要
實驗發(fā)現(xiàn)，在草坪跟根莖采集收獲時，伴隨著根莖尚有大量的泥土砂石被甩刀甩了上來。為了保證根莖采集收獲的質(zhì)量，必須在草坪根莖采集收獲機(jī)上添加一個清選裝置，即草坪根莖采集收獲機(jī)的氣吸輸送裝置。
草坪根莖采集收獲機(jī)的氣吸輸送裝置主要包括兩個部分，一部分是貫流風(fēng)機(jī)，它利用葉輪的旋轉(zhuǎn)，在進(jìn)風(fēng)口處形成一個負(fù)壓。從而使質(zhì)量較輕的根莖被吸上來。而把質(zhì)量較重的泥土，砂石留在了篩板上。第二個部分是振動篩。它主要是利用其自身的振動，把存在其上的顆粒較小的泥土、砂石從篩孔中漏到地面上。
本文主要對貫流風(fēng)機(jī)的幾何參數(shù)和運動參數(shù)進(jìn)行了分析、研究和設(shè)計，確定了其傳動方案，并對貫流風(fēng)機(jī)的軸進(jìn)行了設(shè)計計算及校核。選擇并校核了軸承和鍵。同時對振動篩進(jìn)行了研究設(shè)計，確定了其幾何參數(shù)及篩孔的分布情況。最后對貫流風(fēng)機(jī)及振動篩進(jìn)行了裝配和布置。
關(guān)鍵詞：貫流風(fēng)機(jī)；振動篩；氣吸輸送裝置
Abstract
Experiments show that, on the lawn with rhizomes collected at harvest time, accompanied by the root there are a lot of clay sand flail throw up. In order to ensure the rhizome acquisition harvest quality, must add a cleaning device in the lawn rhizome acquisition harvester, namely grass roots acquisition harvester pneumatic conveying device.
Lawn rhizome acquisition harvester pneumatic conveying device mainly consists of two parts, one part is a cross flow fan, which utilizes the impeller rotation, the formation of a negative pressure in the air inlet. So that the quality of the lighter roots are sucked up. The quality of the heavier mud, sand and gravel in the sieve plate. The second part is the vibration sieve. It is mainly the use of vibration of its own, the smaller grains on the clay, sand and gravel from the mesh of the leakage to the ground.
The geometric parameters and the movement parameters of the main flow fan on the penetration of research and design, analysis, the transmission scheme is determined, and the flow fan on the tubular shaft design calculation and checking. Selection and check of bearing and bond. At the same time of the vibrating screen is researched and designed, the distribution of the geometric parameters and the mesh was determined. At the end of the cross flow fan and vibration screen assembly and arrangement.
Key word:cross-flow fan;vibrosieve;air conveyer
目 錄
前言 1
第一章 總體方案設(shè)計 3
第二章 草坪根莖采集收獲機(jī)氣吸輸送裝置的設(shè)計計算 3
2.1總體設(shè)計 3
2.2貫流風(fēng)機(jī)的設(shè)計計算 3
2.2.1貫流風(fēng)機(jī)的設(shè)計原理 3
2.2.2貫流風(fēng)機(jī)的計算公式 3
2.2.3 貫流風(fēng)機(jī)參數(shù)的確定 4
2.2.4貫流風(fēng)機(jī)葉片和輪輻的設(shè)計 5
2.2.5 貫流風(fēng)機(jī)殼體的設(shè)計 5
2.2.6 貫流風(fēng)機(jī)傳動系的設(shè)計計算 6
2.2.7貫流風(fēng)機(jī)的軸的設(shè)計計算及校核 9
2.2.8 軸承的選擇和計算 11
2.2.9鍵的選擇與校核 12
2.3 振動篩的設(shè)計計算 13
結(jié)束語 14
致謝 15
參考文獻(xiàn) 16
前 言
隨著人們環(huán)境意識的提高，園林綠化已被普遍推廣。草坪作為園林綠化的基礎(chǔ)組成部分，得意空前發(fā)展。但由于歷史的原因和科技水平的限制，我國草坪業(yè)的發(fā)展始終停留在低水平，低層次上。且草坪的草種幾乎依賴進(jìn)口，進(jìn)口價格偏高，進(jìn)口渠道有限，這些因素都極大地制約了我國草坪業(yè)的良性發(fā)展。
目前，我國商品草皮絕大部分種植在田間地頭，每售一茬需要帶走約2cm的表土，對地力破壞嚴(yán)重，運輸成本高,且鏟草皮工藝落后，造成商品草皮厚度不均，鋪植后高低不平，這些因素也在一方面制約了我國草坪業(yè)的發(fā)展。目前國內(nèi)雖然也出現(xiàn)了一些較為先進(jìn)的商品草皮的生產(chǎn)方法，如無土草毯，植生帶等，但其生產(chǎn)成本偏高，且只適用于少數(shù)品種。
有些草坪品種（如矮生百慕大、天堂419、馬尼拉等）利用根莖較強(qiáng)的萌孽能力的特點進(jìn)行根莖直播來建植草坪的方法早已取得成功，但由于根莖的獲取比較麻煩，目前主要靠手工操作，效率低，使得這一成果很難大規(guī)模推廣。
在上述背景下，本設(shè)計對草坪根莖采集收獲機(jī)進(jìn)行了研究，探索出收獲根莖的新方法，新工藝，解決根莖收獲的難點，提高了收獲效率，開發(fā)出限草籽、草皮以外的商品化新種源——“根莖”。
由于水平有限，調(diào)查研究工作不夠全面，本設(shè)計難免存在漏洞和缺點，懇請廣讀者給予指正。同時本次設(shè)計出的產(chǎn)品的工作效果有待進(jìn)一步的實驗驗證。
第一章 總體方案設(shè)計
對草坪根莖采集收獲機(jī)的氣吸輸送裝置有以下兩種方案：
1. 用貫流風(fēng)機(jī)作為氣吸輸送裝置；
2. 用鼓風(fēng)機(jī)等其它風(fēng)機(jī)作為氣吸輸送裝置；
通過對各種風(fēng)機(jī)的優(yōu)缺點的比較，并根據(jù)實際的需要，本設(shè)計決定采用貫流風(fēng)機(jī)作為草坪根莖采集收獲機(jī)的氣吸輸送裝置。原因如下：雖然貫流風(fēng)機(jī)的工作原理較為復(fù)雜，在工程中應(yīng)用也比較晚，但是貫流風(fēng)機(jī)有其獨特的優(yōu)點：其出風(fēng)口氣流沿軸向分布比較均勻，特別是當(dāng)風(fēng)機(jī)沿軸向的寬度與風(fēng)機(jī)的葉輪直徑之比很大時更為顯著。這是其它類型的風(fēng)機(jī)很難達(dá)到的。此外，貫流風(fēng)機(jī)還是具有較高的動力系數(shù)和流量系數(shù)，能以較小的直徑和較低的轉(zhuǎn)速滿足草坪根莖采集收獲機(jī)的氣吸輸送裝置所需要的均勻氣流速度。
第二章 草坪根莖采集收獲機(jī)氣吸輸送裝置的設(shè)計計算
2.1總體設(shè)計
實驗中發(fā)現(xiàn)，在草坪根莖采集收獲過程中，伴隨著草根、草莖有大量的泥土、砂石被收集了上來，使收集物的重量大幅度增加，給運輸、清洗和貯藏造成極大的不便，嚴(yán)重影響了草坪根莖收集的質(zhì)量。所以我們經(jīng)研究決定在貫流風(fēng)機(jī)下面安裝一個振動篩，利用篩子篩去被甩刀甩上來的泥沙，以減輕收集物的質(zhì)量
2.2貫流風(fēng)機(jī)的設(shè)計計算
2.2.1貫流風(fēng)機(jī)的設(shè)計原理
貫流風(fēng)機(jī)由葉輪、左右側(cè)板、上下壁板、舌板組成，見圖2-1.如果沒有邊界存在，則葉輪旋轉(zhuǎn)時將產(chǎn)生一個與其同心的渦流場，再加上非對稱性的邊界條件（圖1中的舌板及上下壁板）后葉輪旋轉(zhuǎn)時氣流在其內(nèi)部形成一個偏心渦旋，使風(fēng)機(jī)的內(nèi)外產(chǎn)生壓力差，其結(jié)果是氣流從葉輪一側(cè)的葉片間進(jìn)入，經(jīng)葉輪另一側(cè)的葉片間排出。
圖2-1貫流風(fēng)機(jī)
2.2.2貫流風(fēng)機(jī)的計算公式
H=Hd+Hj （1）
V= （2）
Q= （3）
（4）
（5）
式中：H-全壓，Pa；Hd-動壓，Pa；Hj-靜壓，Pa；V-風(fēng)速，m/s;
g-重力加速度，m/s2;r-空氣容重，kg/m3;Q-流量，m3/s;
h-出風(fēng)口高度，m；B-出風(fēng)口寬度，m；n-風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min；
N-功率，Kw；Mn-扭矩，Nm
其無因次特性曲線計算公式如下：
流量系數(shù) （6）
壓力系數(shù) （7）
功率系數(shù) （8）
2.2.3 貫流風(fēng)機(jī)參數(shù)的確定
由總體配置確定貫流風(fēng)機(jī)的寬度為B=644mm。清選風(fēng)機(jī)出口高度h=100mm。貫流風(fēng)機(jī)的葉輪直徑D2=200mm，葉片數(shù)Z=20,風(fēng)機(jī)出風(fēng)口風(fēng)速v=9m/s
則流量Q=vhB=9×0.1×0.644=0.58m3/s
按照上述的要求，根據(jù)模型風(fēng)機(jī)計算貫流風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與功率分別為：
式中葉片修正系數(shù)
貫流風(fēng)機(jī)的流量驗算
該值與設(shè)計要求流量相對誤差為20%
所以貫流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n=956r/min
功率 N=0.14kw
2.2.4貫流風(fēng)機(jī)葉片和輪輻的設(shè)計
貫流風(fēng)機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)與氣吸裝置的氣吸效果有著十分緊密和直接的關(guān)系。本設(shè)計中貫流風(fēng)機(jī)的葉片用厚度為2mm的Q235A的鋼板制成。葉片的外切角為β2=9.3o，外圓半徑為27mm，圓心角為64o，其截面為圖2-2所示。
貫流風(fēng)機(jī)的輪輻，材料取厚度為2mm的Q235B的鋼板，在輪輻上沖出與貫流風(fēng)機(jī)葉片截面形狀相似的孔洞，以便于貫流風(fēng)機(jī)的葉片與輪輻的焊接。輪輻的結(jié)構(gòu)尺寸如圖2-3所示。
圖2-2 葉片 圖2-3 葉輪
2.2.5 貫流風(fēng)機(jī)殼體的設(shè)計
貫流風(fēng)機(jī)如果沒有邊界存在，則葉輪旋轉(zhuǎn)時將產(chǎn)生一個與其同心的渦流場，并不能實現(xiàn)氣吸的作用。所以必須給貫流風(fēng)機(jī)確定一個適當(dāng)?shù)耐鈿ぁ?
為了獲得足夠的風(fēng)速和進(jìn)風(fēng)口負(fù)壓，外殼的出風(fēng)高度取100mm，進(jìn)風(fēng)口尺寸取80mm；進(jìn)風(fēng)口處殼體與葉輪外徑間的距離為20mm；葉輪端面與殼體間的距離為f=10mm。貫流風(fēng)機(jī)殼體主要由左右側(cè)板，舌板，進(jìn)風(fēng)口，出風(fēng)口的上、下壁板和螺旋殼體部分組成。其中螺旋蝸殼部分較復(fù)雜，其它部分都較簡單。此處僅對螺旋蝸殼部分進(jìn)行以下詳述。
螺旋蝸殼部分的基本外形為對數(shù)螺旋線。
1.蝸殼正方形畫法，以正方形的四點為圓心，畫近似螺旋形蝸殼（圖2-4）正方形的邊長為a=蝸殼的起點為貫流風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口，只取其后面的兩端圓弧。
由表9.8—2查得螺旋線蝸殼的形外擴(kuò)展尺寸為 ：A=（0.1—0.2）D2
取A=0.16D2=0.16×200=32mm，則正方形邊長為：a==8mm
2.確定圓弧半徑
本設(shè)計中僅用到了以R3，R4為半徑的兩段弧
圖2-4 貫流風(fēng)機(jī)殼體設(shè)計
2.2.6 貫流風(fēng)機(jī)傳動系的設(shè)計計算
由于貫流風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向與根莖采集裝置的前進(jìn)方向相反，即與發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向相反，所以在貫流風(fēng)機(jī)和發(fā)動機(jī)之間必須有一個換向裝置，本設(shè)計用一 對齒輪作為換向裝置，并把這對齒輪放到減速箱中。
貫流風(fēng)機(jī)的傳動系統(tǒng)采用帶傳動系統(tǒng)，已知傳遞功率為P=1kw、減速箱高速軸轉(zhuǎn)速n1=1100r/min，貫流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為n2=956r/min，載荷變化微笑。
貫流風(fēng)機(jī)帶傳動設(shè)計計算
1.確定計算功率Pca
Pca=kAP，因為貫流風(fēng)機(jī)工作時載荷變動微小，每天工作小時數(shù)小于20且為軟啟動，所以取kA=1.0
Pca=1.0×1kw=1kw
2.選擇帶型
根據(jù)計算功率Pca和小帶輪轉(zhuǎn)速n1=1100r/min，由機(jī)械設(shè)計手冊圖8—8選定帶型為普通
A型帶。
3.確定帶輪的基準(zhǔn)直徑,
1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑
根據(jù)V帶型由機(jī)械設(shè)計手冊表8—3得=50mm
由機(jī)械設(shè)計手冊表8—7選=90mm
根據(jù)表8—7取=106mm
2）驗算帶的速度v
根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊式（8—13）計算帶的速度
帶的速度合適
4.確定普通A 帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距
根據(jù)0.7（+）
3000h
軸承安全
2.2.9鍵的選擇與校核
1.鍵的選擇
（1）帶輪與軸聯(lián)接的鍵的選擇
由軸徑d=20mm，參考機(jī)械設(shè)計手冊表6-1選單圓頭普通平鍵（C型）
b×h=6mm×6mm,鍵長取L=28mm。
（2）貫流風(fēng)機(jī)輪轂與軸聯(lián)接的鍵的選擇
由軸徑d=30mm，參考機(jī)械設(shè)計手冊表6-1選普通圓頭平鍵（C型）
b×h=8mm×7mm,鍵長取L=25mm。
2.鍵的校核
（1）帶輪與軸聯(lián)接的鍵的校核
軸的材料為35鋼，輪轂的材料為鑄鐵，有輕微沖擊
所以取
鍵的工作長度
鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h=3mm
由式（合適）
綜上所述 鍵的標(biāo)記為C6×28 aB/T1096-1979
(2)貫流風(fēng)機(jī)輪轂與軸聯(lián)接的鍵的校核
軸和鍵的材料都是鋼，輪轂的材料為鑄鐵，有輕微的沖擊，
所以取
鍵的工作長度
鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h=3。5mm
由式（合適）
綜上所述 鍵的標(biāo)記為A8×25 aB/T1096-1979
2.3 振動篩的設(shè)計計算
本設(shè)計的振動篩是把篩把用彈簧片固定在機(jī)架上。利用篩板的自重，草根，泥沙的重量及采集機(jī)工作時自身的振動而工作的。振動篩工作時，顆粒細(xì)小的泥砂由篩孔漏到地面上。體積較大的草根草葉則留在了篩板上，通過貫流風(fēng)機(jī)的氣吸作用而被送到集草袋中。
振動篩的篩板是用一塊厚為2mm的鋼板沖孔而成。孔的直徑為6mm。孔的分布情況及篩板的尺寸如圖2-8所示。
圖2-8 振動篩
上圖中的孔是以邊長為10mm的正六邊形的六個頂點及中心為圓心而分布的。
結(jié)束語
畢業(yè)設(shè)計對每一位大學(xué)生來說，既是一次有效的鍛煉，又是一次艱巨的考驗。它是對大學(xué)所學(xué)知識的一次綜合性應(yīng)用。有助于我們把以前所學(xué)的基礎(chǔ)知識與專業(yè)知識融合起來。真正變成自己的東西，從而使我們在理論水平和實踐應(yīng)用上都產(chǎn)生一次質(zhì)的飛躍。
在本次畢業(yè)設(shè)計中，我收集了國內(nèi)外與草坪根莖采集收獲機(jī)相關(guān)的文獻(xiàn)資料，翻譯了相關(guān)的外文資料，參加了草坪根莖采集收獲的田間實驗。完成了草坪根莖采集收獲機(jī)氣吸裝置的設(shè)計，計算。并繪制了大部分的零部件圖。在設(shè)計中，我發(fā)現(xiàn)了自己的許多潛藏缺點和不足，并針對它們進(jìn)行了改正。從而使自己在各方面都有了很大的提高，對本人以后的工作學(xué)習(xí)產(chǎn)生了深淵影響。
致 謝
我的畢業(yè)論文是在龐偉老師的精心指導(dǎo)和大力支持下完成的，他淵博的知識開闊的視野給了我深深的啟迪，論文凝聚著他的血汗，他以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和敬業(yè)精神深深的感染了我對我的工作學(xué)習(xí)產(chǎn)生了深淵的影響，在此我向他表示衷心的謝意
這四年來感謝三江學(xué)院機(jī)械系的老師對我專業(yè)思維及專業(yè)技能的培養(yǎng)，他們在學(xué)業(yè)上的心細(xì)指導(dǎo)為我工作和繼續(xù)學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)，在這里我要像諸位老師深深的鞠上一躬！特別是我的班主任胡偉老師，雖然他不是我的專業(yè)老師，但是在這四年來，在思想以及生活上給予我鼓舞與關(guān)懷讓我走出了很多失落的時候，“明師之恩，誠為過于天地，重于父母”，對胡老師的感激之情我無法用語言來表達(dá)，在此向胡老師致以最崇高的敬意和最真誠的謝意！
感謝這四年來我的朋友以及數(shù)控109152B班的同學(xué)對我的學(xué)習(xí)，生活和工作的支持和關(guān)心。四年來我們真心相待，和睦共處。正是一路上有你們我的求學(xué)生涯才不會感到孤獨，馬上就要各奔前程了，希望你們有好的前途，失敗不要灰心，你的背后還有數(shù)控109152B班這個大家庭！
最后我要感謝我的父母，你們生我養(yǎng)我，縱有三世也無法回報你們，要離開你們出去工作了，我在心里默默的祝福你們平安健康，我不會讓你們失望的，會好好工作回報社會的。
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