大蒜分选机设计说明书.doc

-目录一、引言02二、大蒜分选机总体构造说明04三、输送装置05四、分选装置11五、自动称重装置14. z.-1 引言1.1 大蒜分选机的设计背景 在大面积种植大蒜的地方，对于收获好的大蒜，工人们要分选出优劣级别，个头较大分为优等，个头较小的则相对较次，卖出的价格也就较低，因此把大蒜分类也成为大蒜加工的必要工作环节。以前工人们把包装好的原料再重新筛选一边进展大蒜分级，大小要分开，分好极才能获取更大的利润，根据市场统计把大蒜分级能获取比之前不分级多百分之20的利润。工厂中工人筛选大蒜单纯是用简单的人工劳力，使用市场上一种简单的划级板，也就是一种简单的分隔板，他能按照大蒜的大小个进展分选大小，这种大蒜分选器由六瓣组成，每一瓣由一个圆环组成，每个圆环的直径不同，每种规格大小的大蒜只能对应一种圆环孔，这样工人们就对照着圆环的大小以及自己的经历对大蒜进展分类筛选，工人们每人只筛选一种大小的大蒜通过团队合作就能把大小不同的大蒜分开，对于熟练地工人来说，只需要目测就估计出大蒜的类别，通过这种经历再加上大蒜分选器的帮助就大大提高了分选大蒜的效率，一个熟练的工人一天下来能够分选出1000多公斤大蒜。这种筛选还是存在很多的弊端，筛选出的大蒜还是有一些规格不符的，工人们这样劳累一天也是很辛苦的，最主要的是还是存在错误率的，对一些大型出口企业，这种现象是不允许出现的。 人工分选大蒜虽然简单，但是需要来回分选，劳动过程就会有多余的消耗，所以相对来说并不轻松，面对这么多的大蒜，难道没有机器来代替人工吗？经过调查社会上还是存在有很多经过简易改制做成大大蒜分选机，大蒜分类毅然成为大蒜行业最大的问题，通过人工费事费力，于是就慢慢衍生出用机器分选的想法，这种简单的大蒜分选机比人工省点劲，它的构造就像咱们生活中的滚筒洗衣机，它的壁散步着许多圆孔，根据现实的需要可以确定圆孔直径的大小，工作时把大蒜从一端倒进去，随着滚筒的转动大蒜也从相应的圆孔掉下去，但是这种分选方式也存在它的弊端，这种分选方式远远达不到现代化生产的要求，这种机器分选下来的大蒜，原来好好的皮子都给掉下来，大蒜也分瓣了，要必须是一个完整的大蒜，这种破坏了的大蒜只能是废品了，造成资源浪费经济的损失，在一个就是大蒜的规格，有很多分选出的大蒜达不到规格的要求，还得重新量一遍，费时费力。这种大蒜分选机效率不高工作也不尽人意。1.2 大蒜分选机的工作原理大蒜分选机能够完成对不同规格的大蒜的分选工作，分选的规格一般为4、4.5、5、5.5、6等。其工作装置包括振动筛局部、上料局部和分选局部；振动筛局部通过振动振动掉大蒜上的泥土和局部蒜皮，完成对大蒜的大局部清理工作，以免对后续的分选工作造成影响；上料局部功能是将振动筛过来的大蒜传送给分选装置完成对大蒜不同规格的分选；分选局部即完成大蒜的分选工作。目前社会上对大蒜特别是独蒜进展分选主要是靠人工手选或筛选，这两种方法劳动强度大，本钱高、效率低、质量差，越来越赶不上社会的供给要求，严重阻碍了经济的开展。本设计根据实际存在的问题，通过逐步探索改善和完善，根本上能适应生产的需要，设计提供的的大蒜分选机，包括机架、给料振动筛、分选装置、蒜皮处理装置、自动称重装置，其构造简单、使用方便，分选效果好，工作效率高。本次设计开发采用SolidWorks软件完成，大蒜分选机总体外观如图1.1：图1.1 大蒜分选机外观图 2 大蒜分选机的总体构造设计 经过我们的调查研究我们设计的这款机器分为上料装置、蒜皮处理装置、多级分选装置和称重装置。分选时首先将大蒜放在放料平台上，接着经过机器的传输，大蒜经过分选装置，分选装置从小到大依次排列，这个分选装置可以根据现实的需要调整分选孔的大小以及分选数量，上面布满了相应大小的筛孔，首先最小的大蒜被筛网分选出去，剩下的大蒜就进入下一个分选区域，这样一次进展，各种大小的大蒜就进入相应的区域，进入接料装置。图2.1分选机侧面图我们这款分选机只设置了两个接料口，两个分选孔，现实中可以根据需要自由加减。使用简单方便，工作效率高。3 输送装置 机器放料装置实际上是一个震动筛，大蒜放在左端的上料装置上，装置下面安装了一个震动装置从而引起该装置的不断震动，震动的作用是去掉大蒜身上的泥土以及一些老皮，起到一个清理大蒜的作用。震动筛用到了机械中凸轮传动的原理，由发动机的齿轮传动转换成我们所需要的震动这种运动，经过查阅资料我们感觉这种装置效果明显，所以采用这种机械装置。图3.1振动筛凸轮机构是由凸轮，从动件和机架三个根本构件组成的高副机构。 凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，一般为主动件，作等速回转运动或往复直线运动。与凸轮轮廓接触，并传递动力和实现预定的运动规律的构件，一般做往复直线运动或摆动，称为从动件。 凸轮机构在应用中的根本特点在于能使从动件获得较复杂的运动规律。因为从动件的运动规律取决于凸轮轮廓曲线，所以在应用时，只要根据从动件的运动规律来设计凸轮的轮廓曲线就可以了。由凸轮的回转运动或往复运动推动从动件作规定往复移动或摆动的机构。凸轮具有曲线轮廓或凹槽，有盘形凸轮、圆柱凸轮和移动凸轮等，其中圆柱凸轮的凹槽曲线是空间曲线，因而属于空间凸轮。从动件与凸轮作点接触或线接触，有滚子从动件、平底从动件和尖端从动件等。尖端从动件能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，可实现任意运动，但尖端容易磨损，适用于传力较小的低速机构中。为了使从动件与凸轮始终保持接触，可采用簧或施加重力。具有凹槽的凸轮可使从动件传递确定的运动，为确动凸轮的一种。 一般情况下凸轮是主动的，但也有从动或固定的凸轮。多数凸轮是单自由度的，但也有双自由度的劈锥凸轮。凸轮机构构造紧凑，最适用于要求从动件作间歇运动的场合。它与液压和气动的类似机构比拟，运动可靠，因此在自动机床、燃机、印刷机和纺织机中得到广泛应用。但凸轮机构易磨损，有噪声，高速凸轮的设计比拟复杂，制造要求较高。凸轮容易磨损，主要原因之一是接触应力较大。凸轮与滚子的接触应力可以看作是半径分别等于凸轮接触处的曲率半径和滚子半径的两圆柱面接触时的压应力，可用赫芝公式进展计算，应使计算应力小于许用应力。促使凸轮磨损的因素还有载荷特性、几何参数、材料、外表粗糙度、腐蚀、滑动、润滑和加工情况等。其中润滑情况和材料选择对磨损寿命影响尤大。为了减小磨损、提高使用寿命，除限制接触应力外还要采取外表化学热处理和低载跑合等措施，以提高材料的外表硬度。 为使凸轮机构运动的加速度及其速度变化率都不太大，同时考虑动量、振动、凸轮尺寸、弹簧尺寸和工艺要求等问题，还可设计出其他各种运动规律。应用较多的有用几段曲线组合而成的运动规律，诸如变形正弦加速度、变形梯形加速度和变形等速的运动规律等，利用电子计算机也可以随意组合成各种运动规律。还可以采用多项式表示的运动规律，以获得一连续的加速度曲线。为了获得最满意的加速度曲线，还可以任意用数值形式给出一条加速度曲线，然后用有限差分法求出位移曲线，最后设计出凸轮廓线。和降低外表粗糙度。凸轮的工作条件是空气枯燥、润滑油干净，或采用加有各种添加剂的润滑油。润滑油的粘度和供油方式的选择要考虑从动件的形状和凸轮的转速等。凸轮和从动件的材料匹配应适当，如硬钢和铸铁价廉，适用于高速滑动；硬钢和磷青铜的振动和噪声小，还能补偿轮廓的不准确。铸铁和铸铁配对使用效果尚可。但硬镍钢和硬镍钢、软钢和软钢等的组合则效果不佳。对于几何参数、润滑、材料和外表粗糙度等，也可采用弹性流体动压润滑理论进展综合计算，以减少磨损。凸轮构造简单、紧凑、设计方便，可实现从动件任意预期运动，在各种机械中广泛使用。我们运用凸轮的知识，根据所需要的震动效果，用电机的传动作为动力源，加上凸轮这个构造，连接好震动筛，就能满足现实的需要。图3.2振动机构这是我们的输送装置也是震动筛，输送装置由于震动的缘故，装置下面会不可防止的出现很多泥土和老皮，因此尽快的处理掉他们也是一个很重要的问题。我们采用吹风机安装在横梁架上，然后加上去皮底板，这样问题就迎刃而解。吹风机我们也是根据分选机的实际尺寸以及形状进展了设计和组装。几个去皮底板并排在输送装置下面接着泥土和蒜皮，还可以把该装置下面四周密封起来，不会造成环境的污染。图3.3去皮底板另外一局部是上料装置，该装置处在分选装置和振动装置之间。该装置和之前平的上料装置上滚动的轴棍是由齿轮转动带动起来不停地转动，带动大蒜不停地向前运输，还起到摩擦蒜皮，去泥土的作用。经过查阅资料我们知道链传动是通过链条将具有特殊齿形的主动链轮的运动和动力传递到具有特殊齿形的从动链轮的一种传动方式。 链传动有许多优点，与带传动相比，无弹性滑动和打滑现象，平均传动比准确，工作可靠，效率高；传递功率大，过载能力强，一样工况下的传动尺寸小；所需紧力小，作用于轴上的压力小；能在高温、潮湿、多尘、有污染等恶劣环境中工作。 链传动的缺点主要有：仅能用于两平行轴间的传动；本钱高，易磨损，易伸长，传动平稳性差，运转时会产生附加动载荷、振动、冲击和噪声，不宜用在急速反向的传动中。 图3.4上料输送装置图3.5吹风机链传动是啮合传动，平均传动比是准确的。它是利用链与链轮轮齿的啮合来传递动力和运动的机械传动。链条长度以链节数来表示。链节数最好取为偶数，以便链条联成环形时正好是外链板与链板相接，接头处可用弹簧夹或开口销锁紧。假设链节数为奇数时，则需采用过渡链节。齿形链由许多冲压而成的齿形链板用铰链联接而成，为防止啮合时掉链，链条应有导向板(分为导式和外导式)。齿形链板的两侧是直边，工作时链板侧边与链轮齿廓相啮合。铰链可做成滑动副或滚动副，滚柱式可减少摩擦和磨损，效果较轴瓦式好。与滚子链相比，齿形链运转平稳、噪声小、承受冲击载荷的能力高；但构造复杂、价格较贵、也较重，所以它的应用没有滚子链那样广泛。齿形链多用于高速(链速可达40m/s)或运动精度要求较高的传动。 国家标准仅规定了滚子链链轮齿槽的齿面圆弧半径 、齿沟圆弧半径 和齿沟角 的最大和最小值(详见GB1244-85)。各种链轮的实际端面齿形均应在最大和最小齿槽形状之间。这样处理使链轮齿廓曲线设计有很大的灵活性。但齿形应保证链节能平稳自如地进入和退出啮合，并便于加工。符合上述要求的端面齿形曲线有多种。最常用的齿形是“三圆弧一直线，即端面齿形由三段圆弧和一段直线组成。图3.6链传动模型与带传动相比，链传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比；需要的紧力小，作用于轴的压力也小，可减少轴承的摩擦损失；构造紧凑；能在温度较高、有油污等恶劣环境条件下工作。与齿轮传动相比，链传动的制造和安装精度要求较低；中心距较大时其传动构造简单。瞬时链速和瞬时传动比不是常数，因此传动平稳性较差，工作中有一定的冲击和噪声。链传动平均传动比准确,传动效率高，轴间距离适应围较大，能在温度较高、湿度较大的环境中使用；但链传动一般只能用作平行轴间传动，且其瞬时传动比波动，传动噪声较大。 由于链节是刚性的，因而存在多边形效应即运动不均匀性，这种运动特性使链传动的瞬时传动比变化并引起附加动载荷和振动，在选用链传动参数时须加以考虑。链传动广泛用于交通运输、农业、轻工、矿山、石油化工和机床工业等。为提高链传动的运动平稳性、降低动载荷，小链轮齿数多一些为好。但小链轮齿数也不宜过多，否则i 会很大，从而使链传动较早发生跳齿失效。链条工作一段时间后，磨损使销轴变细、使套筒和滚子变薄，在拉伸载荷F的作用下，链条的节距伸长。链条节距变长后、链绕上链轮时节圆d向齿顶移动。一般链条节数为偶数以防止使用过渡接头。为使磨损均匀，提高寿命，链轮齿数最好与链节数互质，假设不能保证互质，也应使其公因数尽可能小。链的节距越大，理论上承载能力越高。但如上节所述：节距越大，由链条速度变化和链节啮入链轮产生冲击所引起的动载荷越大，反而使链承载能力和寿命降低。因此，设计时应尽可能选用小节距的链，重载时选取小节距多排链的实际效果往往比选取大节距单排链的效果更好。 经过综合考虑我们选用了构造简单的链传动，这种传动方式简单，能最简单最直接的带给我们想要的运动方式。4 分选装置分选装置是系统的关键局部，是整个机器的中枢。大蒜经过送料装置的去皮去土等处理到达我们的分选装置，进入分选装置后，大蒜会根据我们设计的筛选孔大小进展分类然后经过分类掉下到相应的区域，进展接料称重。我们先来介绍筛选孔这一个装置，我们可以根据现实的需要设计调整孔的大小，这里不做多余的解释，大蒜经过筛选孔的时候，筛选网本身是不断滚动的，这样带动大蒜不断运动进展分类，比此处孔小的大蒜就会掉到该区域，就是我们要的这种规格的大蒜，比拟大的大蒜进入到下一个区域。 图4.1 筛选孔 这里筛选网的传动这是运用了链传动的原理，和之前介绍的圆柱转动异曲同 图4.2分选装置工，非常简单直接明了的表现出我们想要的运动形式。电机齿轮转动带动大轴的转动进展传 图4.3电动机输力的运动。电机的选择也是一个很有难度的问题，电机输出转矩的大小取决负载的大小，电机输出转矩是为了对抗负载而存在的；依据此结论，本期我们将由电机端来为各位介绍电机的种类，特性与负载动作需求的关系。1.电机的种类细分电机的用途种类有将近几百种，会因不同环境场合及动作功能需求繁衍出不同的用途别族群，甚至为了区隔用途或特性而赋予不同的名称如：AC伺服电机，DC伺服电机，DD电机，转矩电机，直线电机，风车电机，抽水电机，反作用式同步电机，超低速同步电机，永磁式同步电机，减速电机，无段变速电机，涡轮减速电机等。 2.电机与负载的关系负载为了到达使用者*一程度运动条件的要求，如：1运转动作的时间周期：激活停顿，正转逆转的时间及每分钟的频度或长时间连续运转。2速度的变化：最高速度，最低速度，缓慢激活，缓慢停顿或多段速度切换。3运转距离的变化：长距离，短距离或往复来回移动。(4动作位置定位及定位精度：电气式剎车，机械式剎车，利用电机本身的特性到达剎车定位如步进电机或藉由减速机如游星式，谐和式减速机提高定位精度。5速度响应特性的要求：激活时的响应特性，加速度响应特性，负载变动时的速度安定性。6电机输出转矩的要求：速度改变时电机的输出转矩不变，与负载的大小产生对抗性的拘束转矩，停顿时具保持力矩，激活时可以有较大的瞬间激活转矩。 图4.4电机的型号型号说明： Y全封闭自扇冷却三相异步电动机。冷却方式为IC411，即风扇自冷却。额 定电压为380V/3000V/6000V/10000V，50Hz。防护等级一般为IP23、IP44，可根据要求做成IP54或IP55。F级绝缘，B级温升考核。工作制为SI。YKS全封闭空水冷却三相异步电动机。冷却方式为IC81W，即空气强冷加 水冷却。额定电压为3000V/6000V/10000V，50Hz。防护等级IP44或IP54。F级绝缘，B级温升考核。工作制为SI。 YKK全封闭空空冷却三相异步电动机。冷却方式为IC611，即空气强制冷却。5 自动称重装置 分选下来的大蒜经过传输带的运送落到接料装置，进展称重打包，称重装置如图5.1：图5.1 称重装置5.1工作原理我们设定好称重重量，落下的大蒜到达设定值时，重量传感器发出信号，信号经过放大处理发送给电机和气缸，气缸控制落料口的开关，得到电信号后气缸关闭落料口，停顿落料；电机得到电信号后启动将称重后的大蒜输送到称重台前段，通过工作人员卸料，同时后面的接料装置传送到落料口，停顿2s后给气缸一个电信号，翻开落料口，开场落料，进展下一个工作循环，整个过程通过PLC控制。接料装置如图5.2，需要工人事先准备好，需要人工安放在输送带上，接料装置上装有接料袋，进展下一次接料前需要工人重新套上包装袋，此过程可以在工作循环过程中完成，期间不需要停顿机器的运行。图5.2 接料装置5.2重量传感器我们此处采用了重量传感器，重量传感器是一种将质量信号转化为可测量的电信号的装置。用传感器应先要考虑传感器所处的实际工作环境，这点对正确选用称重传感器至关重要，它关系到传感器能否正常工作以及它的平安和使用寿命，乃至整个衡器的可靠性和平安性。在称重传感器主要技术指标的根本概念和评价方法上，新旧国标有质的差异。主要有S型、悬臂型、轮辐式、板环式、膜盒式、桥式、柱筒式等几种样式。1、构造组成主要由承载器、称重显示仪表下简称仪表、称重传感器下简称传感器、连接件、限位装置及接线盒等零部件组成，还可以选配打印大屏幕显示器、计算机和稳压电源等外部设备。2、工作原理被称重物或载重汽车置于承载器台面上，在重力作用下，通过承载器将重力传递至称重传感器，使称重传感器弹性体产生变形，贴附于弹性体上的应变计桥路失去平衡，输出与重量数值成正比例的电信号，经线性放大器将信号放大。再经A/D转换为数字信号，由仪表的微处理机CPU对重量信号进展处理后直接显示重量数据。称重传感器从原理上分有很多种，包括电阻应变式、压磁式、电容式、振弦式、电感式、核辐射式等，但从准确度、重复性、经济性、使用方便等方面综合考虑，目前大量生产的仍然是电阻应变式传感器。它在称重传感器中所占的比例达90以上。电阻应变式称重传感器是基于这样一个原理：弹性体弹性元件，敏感梁在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在它外表的电阻应变片转换元件也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化增大或减小，再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号电压或电流，从而完成了将外力变换为电信号的过程。由此可见，电阻应变片、弹性体和检测电路是电阻应变式称重传感器中不可缺少的几个主要局部。一、电阻应变片电阻应变片是把一根电阻丝机械的分布在一块有机材料制成的基底上，即成为一片应变片。他的一个重要参数是灵敏系数K。我们来介绍一下它的意义。设有一个金属电阻丝，其长度为L，横截面是半径为r的圆形，其面积记作S，其电阻率记作，这种材料的泊松系数是。当这根电阻丝未受外力作用时，它的电阻值为R： R = L/S 51当他的两端受F力作用时，将会伸长，也就是说产生变形。设其伸长L，其横截面积则缩小，即它的截面圆半径减少r。此外，还可用实验证明，此金属电阻丝在变形后，电阻率也会有所改变，记作。对式2-1求全微分，即求出电阻丝伸长后，他的电阻值改变了多少。我们有：R = L/S + L/S SL/S2 52用式5-1去除式5-2得到：R/R = / + L/L S/S 53另外，我们知道导线的横截面积S = r2，则 s = 2r*r，所以S/S = 2r/r 54从材料力学我们知道r/r = -L/L 55其中，负号表示伸长时，半径方向是缩小的。是表示材料横向效应泊松系数。把式5455代入5-3，有R/R = / + L/L + 2L/L=1 + 2/L/L*L/L= K *L/L 5-6其中，K = 1 + 2 +/L/L 5-7式5-6说明了电阻应变片的电阻变化率电阻相对变化和电阻丝伸长率长度相对变化之间的关系。需要说明的是：灵敏度系数K值的大小是由制作金属电阻丝材料的性质决定的一个常数，它和应变片的形状、尺寸大小无关，不同的材料的K值一般在1.73.6之间；其次K值是一个无因次量，即它没有量纲。在材料力学中L/L称作为应变，记作，用它来表示弹性往往显得太大，很不方便，常常把它的百万分之一作为单位，记作。这样，式5-6常写作：R/R = K (58)二、弹性体弹性体是一个有特殊形状的构造件。它的功能有两个，首先是它承受称重传感器所受的外力，对外力产生反作用力，到达相对静平衡；其次，它要产生一个高品质的应变场区，使粘贴在此区的电阻应变片比拟理想的完成应变枣电信号的转换任务。以称重传感器的弹性体为例，来介绍一下其中的应力分布。设有一带有肓孔的长方体悬臂梁。肓孔底部中心是承受纯剪应力，但其上、下局部将会出现拉伸和压缩应力。主应力方向一为拉神，一为压缩，假设把应变片贴在这里，则应变片上半部将受拉伸而阻值增加，而应变片的下半部将受压缩，阻值减少。下面列出肓孔底部中心点的应变表达式，而不再推导。 = 3Q1+/2Eb*BH2-h2+bh2/ BH3-h3+bh3 5-9其中：Q-截面上的剪力；E-扬氏模量：泊松系数；B、b、H、h为梁的几何尺寸。需要说明的是，上面分析的应力状态均是“局部情况，而应变片实际感受的是“平均状态。三、检测电路检测电路的功能是把电阻应变片的电阻变化转变为电压输出。因为惠斯登电桥具有很多优点，如可以抑制温度变化的影响，可以抑制侧向力干扰，可以比拟方便的解决称重传感器的补偿问题等，所以惠斯登电桥在称重传感器中得到了广泛的应用。因为全桥式等臂电桥的灵敏度最高，各臂参数一致，各种干扰的影响容易相互抵销，所以称重传感器均采用全桥式等臂电桥。. z.