中藥材清洗機畢業(yè)論文

1、<p><b>　　前言</b></p><p>　　隨著社會的發(fā)展,中藥在人們的日常生活中扮演的角色越來越重要，與此同時，中藥的需求也日益增多。市場的迅速擴大必然導致對生產(chǎn)效率的要求提高，中藥材的清洗對于提高藥材的生產(chǎn)效率有著重要的作用，所以新型中藥材清洗機應運而生。中藥材清洗機操作簡單,效率高,易于大規(guī)模和單個用戶使用，在現(xiàn)今社會中已顯示出很好的使用前景。中藥材清洗機是機械化在

2、傳統(tǒng)低效率的中醫(yī)業(yè)的應用。中藥材清洗機的主要作用是用于中藥材前期的清洗以及進行初步的烘干。雖然是初步的處理，這對中藥材研究和中藥材后期的深加工以及中藥制造的效率的提高有著重要的作用。本設備是專為中藥材前期的清洗，烘干而設計，并且結構簡單，安全可靠維修方便。論文主要包括清洗機機箱的設計、管路的設計、推板的設計、滾筒的設計，烘干部分是用紅外線發(fā)生器；水路循環(huán)部分是進水管道和出水管道以及清洗部分設計。論文著重介紹了總體設計方案，全面介紹了所采

3、用的材料及所用到的元件。由于自己知識和經(jīng)驗有限，設計和介紹中難免有不足之處，懇請各位老師批評指教。</p><p><b>　　1設計方案的確定</b></p><p>　　1.1原始數(shù)據(jù)的確定</p><p><b>　　1、容重；</b></p><p>　　2、工作方式:連續(xù)；</p&g

4、t;<p>　　3、物料名稱:條形類中藥材；</p><p>　　4、生產(chǎn)率2t/h。</p><p>　　1.2設計方案的選擇</p><p>　　以下是兩種常規(guī)種傳動設計方案的論證過程。</p><p>　　方案一，首先通過皮帶的一級減速，然后由兩級圓柱齒輪減速器把速度降到工作機的轉(zhuǎn)速要求。在這一方案中轉(zhuǎn)速能夠比較容易降到工

5、作機的要求，而且根據(jù)帶傳動的工作性質(zhì)，帶傳動具有一定的過載保護功能和減震效果。這是一種常見的傳動方式。但它的最大缺點就是減速裝置不易于安裝和維護，而且減速器不易固定，整體尺寸太大，會造成機器最終體積過大，從而占用大量的空間，不符合設計理念。</p><p>　　方案二，電動機與減速器直接聯(lián)式（電機直聯(lián)式減速器），減速器采用的是擺線針輪減速器。擺線針輪減速器的傳動比較大（一級減速器的傳動比即可達到80），省去了皮帶

6、傳動，這樣的設置，可以大大減小機器的外形尺寸，從而節(jié)約空間，節(jié)省制造材料。工作機的主軸通過金屬滑塊聯(lián)軸器和減速器的輸出軸相聯(lián)。金屬滑塊聯(lián)軸器可以補償軸一定的軸向、徑向和角向偏移。該方案的缺點是擺線針輪減速器價格比較昂貴，但擺線針輪減速器工藝性較好，其壽命較長。綜合考慮采用方案二。</p><p>　　2清洗機的結構及其清洗原理</p><p><b>　　2.1清洗機的結構<

7、;/b></p><p>　　設計的條形類中藥材清洗機主要由滾筒、傳動裝置、噴淋、水箱池、電機、進出料斗等組成。電機固定在機架上，電動機與減速器直接聯(lián)式，減速器采用的是擺線針輪減速器。滾筒被兩個支架支撐，滾筒的主軸通過金屬滑塊聯(lián)軸器和減速器的輸出軸相聯(lián)。滾筒的主軸與焊接在滾筒內(nèi)口上的連接件相互固定在一起。電機帶動減速機,清洗滾筒表面均勻布置小孔，并且內(nèi)部布置特制推板。清洗機的動力來自電動機，通過滾筒在水池中

8、旋轉(zhuǎn)，同時帶動推板翻動并運輸藥材，以達到充分分離雜質(zhì)的目的。在水池的底部設有淤泥清除口，此出泥口也具有聚集淤泥的作用，為清除淤泥帶來很大方便。當藥材被推板推至出料口時，經(jīng)過高壓噴頭的噴淋處理滑出滾筒，整個清洗過程完成。</p><p><b>　　2.2工作原理</b></p><p>　　中藥材清洗機的設計方案如圖2-1。</p><p>&

9、lt;b>　　圖2-1</b></p><p>　　1電動機 2擺線針輪減速器 3金屬滑塊聯(lián)軸器 4入料口 5外殼 6滾筒 7支撐架 8推板 9高壓噴頭 10出料口 11雜質(zhì)出口 12支架 13水箱 14排水口 15紅外線發(fā)生器 16干燥桶入料口 17排線針輪減速器 18電動機 19干燥桶外殼 20擋板 21干燥桶出料口 22烘干片 23支架 24中

10、心軸</p><p>　　清洗機的工作原理：先將藥材由入料口4進入，在重力的作用下藥材由入口進入滾筒底部的水中進行初步的浸泡，此時電動機1啟動，經(jīng)過擺線針輪減速器2連接中心軸24通過支撐架帶動滾筒旋轉(zhuǎn)，安裝在滾筒內(nèi)的推板8隨滾筒的轉(zhuǎn)動抄起落下，同時由于推板的結構使藥材沿水平方向向前傳輸。藥材經(jīng)過推板的運輸并到達出料口10時，經(jīng)過高壓噴頭9的沖洗，完成清洗過程。在高壓噴頭沖洗的過程中，噴出的水流入滾筒內(nèi)部，作為泥沙

11、分離的水源，排水口14的高度限定了滾筒內(nèi)部水面的高度。藥材經(jīng)過沖洗滑進干燥桶入料口16。電動機18帶動擺線針輪減速器16，使烘干片22旋轉(zhuǎn)，當藥材由16進入，掉至烘干片22的表面，由于安置在內(nèi)壁的紅外線發(fā)生器的作用，隨著烘干片的轉(zhuǎn)動，物料由左端轉(zhuǎn)至右端，然后經(jīng)由滾筒內(nèi)壁的擋板20的作用，從烘干片上的扇形缺口掉入下一層，重復此過程，最終完成烘干過程，從出料口21流出，完成整個清洗。3運動參數(shù)的設計計算</p><p&g

12、t;　　3.1條形中藥材在滾筒的運動</p><p>　　由于滾筒的水平放置，藥材在滾筒中相對運動軌跡一直是一個正圓，當中藥材沒有受到其他推力的作用時，藥材只能在原地周而復始的做圓周運動。不能由一端向另一端推進。即使與滾筒壁接觸的那部分物料也只能沿壁作逆向旋轉(zhuǎn)。這與要求中藥材從滾筒的一端向另一端移動并不相符合。因此，僅依靠藥材與滾筒壁接觸的摩擦力來推進藥材移動的方法并不能完成清洗任務。</p>&l

13、t;p>　　常用的物料的推進方法：</p><p>　　1、利用物料的壓力進行自身推進</p><p>　　當藥材連續(xù)不斷的進入滾筒，在滾筒進口處將形成堆積高度。在滾筒的回轉(zhuǎn)運動中，借助物料的自身的落差，向出口處推進。由于水的大量存在，水可以把物料向另一端起沖擊的作用，但由于藥材之間的滑動很困難，這樣便形成一端物料堆積嚴重，而另一端物料缺少的現(xiàn)象，從而起不到推進的效果。這種方式一般應

14、用在物料之間的摩擦特別小的情況。</p><p>　　2、利用螺旋推進器進行物料的推進</p><p>　　這種方式既有較快的推進速度，又可促進物料的攪動。但這種方式制造工藝比較復雜，成本較高，不易維修。</p><p>　　3、滾筒與水平面成一定角度</p><p>　　這種方法是利用藥材自身的重力的分力作為推進力，實現(xiàn)藥材的自動推進。對于

15、藥材來說，只要使?jié)L筒傾斜一個很小的角度就可使其向前移動。</p><p>　　針對于水平放置的滾筒，可將第三種方案進行變形得出第四種方案。</p><p>　　4、滾筒水平放置，在滾筒的內(nèi)壁裝置帶有斜板的推板，用推板中傾斜結構來代替方案三中的滾筒傾斜，同時，推板的安裝還能翻動藥材，有效的提高藥材和泥沙等雜質(zhì)的分離效率。這種方法易于實現(xiàn)，而且制造比較簡單，實際意義更大。在本設計中將采用這種方

16、法。</p><p>　　現(xiàn)在就推板的傾斜部分來分析藥材的受力，藥材的受力如圖4-1使藥材向前推進。</p><p>　　圖4-1單個藥材塊受力分析</p><p>　　物料在滾筒內(nèi)的前進速度與推板上傾斜板的傾角成正比，即傾斜角愈大，則物料前進速度愈大，與滾筒回轉(zhuǎn)速度成反比，即速度越高，物料前進速度越慢。傾角過大會導致時間短，總行程小，翻滾效果較差，不利于提高清洗效

17、果，因此，滾筒傾角不宜太大，一般為10度到20度比較合適，在此次設計中取滾筒的傾角為20度。</p><p>　　藥材在滾筒中會被推板抄起，在不考慮摩擦力的前提下，抄起的落下的臨界點是離心力等于重力沿徑向的分力，如圖4-2。</p><p><b>　　圖4-2</b></p><p>　　F為滾筒轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的離心力，由于離心力的作用，藥材

18、塊在一段時間內(nèi)會貼在滾筒內(nèi)壁。</p><p>　　而藥材開始徑向活動的臨界點在于，于是可以知道</p><p>　　。考慮到實際生產(chǎn)中必然有摩擦力的作用，藥材實際開始沿徑向滑動的角度必然大于，所以，推板的作用不僅可以將藥材進行軸向推進，完成藥材從滾筒的入料口運輸?shù)匠隽峡?，同時還具有將藥材從滾筒底部舉起至高于中心軸高度的出料口上。</p><p>　　3.2滾筒材料

19、及其驅(qū)動方式的選擇</p><p>　　3.2.1滾筒材料的選擇</p><p>　　筒體部分的質(zhì)量占到整機的70%～80%, 因此筒體的材質(zhì)和壁厚是決定設備制作成本的重要因素。筒體的大小決定規(guī)格和生產(chǎn)能力。筒體應具有足夠的剛度和強度。在安裝和運行中應保持規(guī)范化，這對減小運轉(zhuǎn)阻力及功率消耗、減輕不均勻磨損、減少機械事故、保證長期安全高效運轉(zhuǎn)、延長回轉(zhuǎn)圓筒的壽命都十分重要，必須根據(jù)這一要求來

20、設計筒體。筒體的剛度主要是筒體截面在較大力作用下，抵抗徑向變性的能力。同體的強度問題表現(xiàn)為筒體在載荷作用下產(chǎn)生裂紋及變形。筒體材料一般用A3鋼、普通低合金鋼，其中以16Mn用的較多；也可以用鍋爐鋼。要求耐腐蝕時，用不銹鋼。設計中筒體材料選用A3鋼。</p><p>　　3.2.2滾筒最小壁厚計算</p><p>　　筒體的最小壁厚按下式核算：</p><p>　　式

21、中：R——筒體半徑，R=D/2=50cm</p><p>　　——筒體材料在操作溫度下的屈服應力</p><p>　　K——抄板與筒體壁重量比的系數(shù)，對于舉升式抄板，</p><p>　　C——材料腐蝕欲度，</p><p>　　表3-1筒體厚度與直徑的關系</p><p>　　當工作條件較差時(如物料對筒體磨損嚴重)

22、，一般可增加2mm；長度較短時，可適當減薄；如果筒體只因剛度較差，其他都可以滿足條件時，除增加壁厚外，還可以通過其他途徑來增加筒體的剛度，根據(jù)上面的計算，最后將桶壁厚度確定為10毫米。</p><p>　　3.2.3 滾筒轉(zhuǎn)動驅(qū)動方式的選擇</p><p>　　滾筒的最大生產(chǎn)能力為每小時2噸，設計的滾筒的內(nèi)徑為1米，長度為2米，這在制造中也比較容易。這里就可以計算出滾筒的大致轉(zhuǎn)速范圍了。&

23、lt;/p><p>　　由滾筒的轉(zhuǎn)速計算公式: </p><p>　　可得 </p><p>　　所選滾筒驅(qū)動方式是采用中間軸式傳動。</p><p>　　在滾筒的中心線上設有傳動軸，用支承臂與滾筒相連，電動機通過減速器把動力傳到中心軸，由中心軸帶動滾筒轉(zhuǎn)動。這種傳動方式比較簡單。由于所設計要求的滾筒長度不

24、長，轉(zhuǎn)動比較平穩(wěn)。但是，藥材有時會和中心軸及支撐臂發(fā)生碰撞，藥材重量及體積又不大 ，而且滾筒的轉(zhuǎn)速和傾角都不是太大，故一般藥材塊不會對中心軸及支承臂造成太大的沖擊力。所以我們選擇中心軸驅(qū)動的方式。</p><p>　　3.3功率的計算及其電機的選擇</p><p>　　3.3.1功率的計算</p><p>　　1、計算滾筒工作所需的功率[8]：</p>

25、<p><b>　　其中：</b></p><p>　　n—滾筒的轉(zhuǎn)速，r/min；</p><p>　　M—驅(qū)動滾筒轉(zhuǎn)動所需的力矩，N.m；</p><p><b>　　η—傳動的效率。</b></p><p><b>　　由力矩計算公式得：</b></p&

26、gt;<p><b>　　D—滾筒直徑，m；</b></p><p>　　G—滾筒本身重量G1與滾筒內(nèi)原料重量G2之和。</p><p>　　G3 —橫向支撐臂的重量，N；</p><p>　　G4 —縱向支撐臂的重量，N；</p><p>　　G5 — 兩端鐵皮的重量，N。</p><

27、p>　　R —滾筒內(nèi)半徑，m；</p><p>　　L —滾筒長度，m；</p><p>　　Y1—物料重度，N/m3；</p><p>　　Q —條形類中藥材在滾筒中的充填系數(shù)。</p><p>　　由于藥材瞬間移動等因素的存在，充填系數(shù)比理論上要小的多。一般取Q為0.01~0.1，在此我們選Q為0.02。</p>&l

28、t;p>　　從以上的計算中知道傳動效率η為0.6~0.7。 </p><p><b>　　由上面的計算可知：</b></p><p>　　S —支撐臂的截面積，m2；</p><p>　　L —支撐臂的長度，m；</p><p>　　P —材料的密度，kg/m3；</p><p>　　n —

29、所用材料的數(shù)量；</p><p>　　r —支撐臂的截面半徑，m；</p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　S—鐵皮的表面積</b></p><p><b>　　d—鐵皮

30、材料的厚度</b></p><p><b>　　n—鐵皮的數(shù)量</b></p><p>　　據(jù) </p><p>　　得 </p><p>　　將w的取值代入得： </p><p>&l

31、t;b>　　=1.26 kw</b></p><p><b>　　—工作機的功率；</b></p><p>　　—工作機的效率，一般取0.9~0.97。</p><p>　　經(jīng)過計算可得理論上工作機達到所需轉(zhuǎn)速需要的最低功率為1.26kw。</p><p>　　計算電動機的所需功率Pd 。首先確定從電動

32、機到工作機之間的總效率。 設1 ，2 ，3 ，4 ，分別為，減速器，滑塊聯(lián)軸器，滾動軸承，滾筒的效率。由《機械設計手冊》 表2—2查得：1 =0.96 ， 2=0.98 ， 3=0.97 ，4 =0.99 。則傳動裝置的總效率為：</p><p>　　=1.26／0.88 = 1.43（kw）</p><p>　　2、計算干燥裝置的功率</p><p>　　由于干

33、燥裝置的的傳動過程與清洗部分的傳動類似，且物流量接近。因此重復上述計算，但考慮到在干燥裝置中，不存在物料瞬間移動等因素的存在，物料充填系數(shù)約等于理論值。一般取Q為，在此我們選Q為0.1。經(jīng)過計算傳動裝置的總效率為。</p><p>　　3.3.2電動機的選擇</p><p>　　1、電動機功率的選擇</p><p>　　選擇電動機包括選擇電動機的類型、結構、功率、轉(zhuǎn)

34、速和型號。在工業(yè)上一般采用三相交流電動機，Y系列三相交流異步電動機由于具有結構簡單、價格低廉、維護方便等特點，故一般應優(yōu)先考慮。當轉(zhuǎn)動慣量和啟動力矩較小時，可選用Y系列三相交流異步電動機，在經(jīng)常啟動、制動和反轉(zhuǎn)、間歇或短時工作的場合，要求電動機的轉(zhuǎn)動慣量小和過載能力大，應選用YZ和YZR系列三相交流異步電動機，電動機的結構有開啟式、防護式、封閉式、防爆式。在此可選用封閉式的電動機。</p><p>　　所以選用Y

35、系列全封閉式籠型三相異步電動機。</p><p>　　選擇原則：功率選的過小，不能保證工作機的正常工作或使電動機長期過載而過早損壞；功率選的過大，則電動機價格高，且常不在滿載下運行，功率因素很低，造成浪費.</p><p>　　對于長期連續(xù)工作負荷較穩(wěn)定的負載機械，可根據(jù)電動機所需要的功率來選擇，選擇時應使電動機的額定功率稍大于電動機的所需功率。由計算已知電動機所需功率為：=1.43 kw

36、 和所以為了方便，我們可選擇電動機功率為1.5 kw。</p><p>　　2、確定電動機的轉(zhuǎn)速</p><p>　　同一功率的異步電動機的同步轉(zhuǎn)速有3000r/min、1500r/min、1000r/min和750r/min四種。一般來說，電動機的同步轉(zhuǎn)速高，磁極對數(shù)少，輪廓尺寸小、價格低；反之，轉(zhuǎn)速愈低，外輪廓尺寸愈大，價格愈高。由于工作機滾筒的轉(zhuǎn)速很低，所以不易選用高速電動機，一般應

37、選擇同步轉(zhuǎn)速為1500或1000 r/min 的電動機。</p><p>　　3、電動機的型號的確定</p><p>　　根據(jù)所要求的的轉(zhuǎn)速和功率選擇Y系列三相異步電動機，由«機械設計課程設計手冊»查得可選用電動機Y100L-6，功率1.5kw，轉(zhuǎn)速940r/min。因為工作環(huán)境，如果不加防護，水有可能進入電動機中導致電機短路而燒壞，于是在設計中選擇電機的防護等級為IP

38、44?，F(xiàn)在將這種電動機的數(shù)據(jù)列于下表3-2中。</p><p><b>　　表3-2電動機型號</b></p><p>　　3.4傳動比及其動力參數(shù)的計算</p><p>　　3.4.1傳動比的分配</p><p>　　因所選的是一級直聯(lián)臥式擺線針輪減速器，其本身的傳動比最大可達到87，而且其體積比較小，重量比較輕，傳動

39、效率良好,工作效率較其他較大。在使用過程中，由于減速器輸出端通過聯(lián)軸器直接與傳動軸相連，所以噪音較小，所選型號為Z WD 1.5-5A-59。因為采用的是中間軸傳動，減速器輸出端通過聯(lián)軸器直接與傳動軸相連，所以不存在傳動比的分配。</p><p>　　3.4.2傳動部分的運動及其參數(shù)</p><p>　　由上述理由，此處根據(jù)所選電動機的滿載轉(zhuǎn)速和減速器的傳動比可以得出滾筒的工作轉(zhuǎn)速。<

40、;/p><p>　　由傳動比公式[10]：</p><p><b>　　可得公式：</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　?。弘妱訖C滿載轉(zhuǎn)速，</b></p><p><b>　?。簣?zhí)行機構轉(zhuǎn)速，</b

41、></p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得：</b></p><p>　　因為滾筒的轉(zhuǎn)速比較低，一般低于30，而計算所得的轉(zhuǎn)速取為，是比較合適的。</p><p>　　3.5高壓噴頭的參數(shù)計算</p><p>　　高壓噴頭清洗原理是用高壓泵打出高壓水，并使其經(jīng)管子到達噴嘴再把高壓低流速的水轉(zhuǎn)換為低壓高流速的射流，然

42、后射流以其很高的沖擊動能，連續(xù)不斷地作用在被清洗的藥材上，從而使垢物脫落，達到清洗目的。具體設計方案如下：</p><p>　　高壓噴頭清洗裝置稱為高壓水射流清洗機，主要由高壓柱塞泵、動力部分、噴嘴、高壓軟管及工作附件等組成。</p><p>　　高壓水射流清洗機主機的額定參數(shù)如表3-3所示：</p><p>　　表3-3高壓水射流清洗機主機參數(shù)</p>

43、<p>　　高壓水射流清洗過程中幾個主要參數(shù)的確定</p><p><b>　　1、工作壓力的確定</b></p><p>　　高壓水射流清洗的工作壓力應根據(jù)垢性質(zhì)合理選擇。高壓水射流清洗常用的壓力為2～35MPa，水流量20～100L/min，在這樣的范圍之內(nèi)，所耗費功率為3～15kW；大多數(shù)清洗作業(yè)都可以使用70MPa以內(nèi)的水射流來完成。所以，選擇工

44、作壓力為10Mpa，高壓水射流清洗機主機型號選擇。</p><p><b>　　2、實際流量確定</b></p><p>　　噴射時的實際流量一般取決于原始的額定流量，但計算時可采用如下經(jīng)驗公式：</p><p>　　式中，U為流速，m/s；p為工作壓力，MPa；為液流密度，。</p><p>　　工作壓力為：p=10M

45、Pa，液流密度為：。</p><p>　　所以，實際流量為U=4.5m/s。</p><p><b>　　3、噴射距離的確定</b></p><p>　　噴射距離是指噴嘴到清洗表面的距離，它的大小對清洗質(zhì)量有很大的影響。噴射距離增大時，射流到被清洗表面的擴散程度增大，于是也就增大了射流功率的損失；噴射距離減少時，單位時間內(nèi)除垢面積也會減少。因此

46、，噴射距離過大或過小都會降低清洗效率。實驗證明，對一般游泥的清洗噴射距離在（150～300）D范圍內(nèi)較好，其中D為噴嘴的出口直徑。所以噴射距離選擇為465mm。所以，高壓水射流設計清洗機主機型號選擇，實際流速為4.5m/s，噴嘴的截面積為，在精清洗部分出料口上方465mm處安裝一排噴頭，噴頭水平置。</p><p>　　4零件的設計和標準件的選用</p><p><b>　　4.

47、1軸的設計計算</b></p><p>　　4.1.1計算軸的直徑</p><p>　　聯(lián)軸器和滾動軸承的型號是根據(jù)軸端直徑確定的，而且軸的結構設計是在初步計算軸徑的基礎上進行的，故要初算軸徑。</p><p>　　軸的直徑可按扭轉(zhuǎn)強度法進行估算，即[10]：</p><p><b>　　式中：</b><

48、;/p><p>　　P—軸傳遞的功率，kw；</p><p>　　n—軸的轉(zhuǎn)速，r/min； </p><p>　　c—由軸的材料和受載情況確定的系數(shù)。</p><p>　　表4-1各種材料系數(shù)c的取值范圍</p><p>　　軸的材料一般為優(yōu)質(zhì)碳素鋼。c 取值時應考慮軸上彎矩對軸強度的影響，當只受轉(zhuǎn)矩或彎矩相對轉(zhuǎn)矩較小時

49、，c 取小值；當彎矩相對轉(zhuǎn)矩較大時，c 取大值。由于滾筒的轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)矩較大且彎矩小，故c 應取較小值，在這里我們?nèi) 為108。</p><p><b>　　所以： </b></p><p>　　初算軸徑還要考慮鍵槽對軸強度的削弱影響。當該軸段截面上有一個鍵槽時，d 應增大5%；兩個鍵槽時,d 應增大10%。</p><p>　　在本軸的設計中，

50、軸上有一個鍵槽。</p><p><b>　　所以： </b></p><p>　　= 41.8×(1+5%)=43.89 mm </p><p>　　圓整取軸的直徑為50mm。</p><p>　　4.1.2初步選取軸的形式</p><p>　　從上面初算軸的最小直徑為50mm，根

51、據(jù)設計需要要設計成階梯軸來放置軸承和聯(lián)軸器。</p><p>　　4.1.3軸的結構設計</p><p>　　根據(jù)以上計算可知軸上所承受的最大轉(zhuǎn)矩 TP =636N.m 根據(jù)工況的要求選擇的是金屬滑塊聯(lián)軸器。選擇的材料為45號鋼，45號鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)后，бb =637 MPA, E =210GPA。由以上計算知軸徑可為45mm，考慮裝聯(lián)軸器加鍵的影響，故取軸和聯(lián)軸器相連部分的直徑為50mm。我們

52、知道軸上要安裝滾動軸承，為便于軸承的裝配，取裝軸承處的直徑為55mm。本設計滾動軸承中所選的型號為30311型，其寬度為29mm ,根據(jù)結構要求選用軸肩擋圈GB886-86 55×65。在滾筒內(nèi)主軸上要焊接肋條，以支撐滾筒，所以在焊接處取主軸直徑為60mm,在滾筒的首端要支撐和安裝聯(lián)軸器和電動機。</p><p>　　軸承在軸上的固定，由于軸承安裝在軸承座內(nèi)，軸承可以通過軸上設置臺階來固定，也可以通過臺

53、階和止推環(huán)來固定，這樣軸承在軸承座內(nèi)就不會發(fā)生徑向的游動，在本設計中選用臺階固定，因為這樣容易密封而且所選的30000系列的圓錐滾子軸承有一定的徑向補償，因圓錐滾子軸承軸承成對使用這樣就解決了轉(zhuǎn)動軸軸向竄動的問題。動力通過聯(lián)軸器傳給工作機的主軸，聯(lián)軸器和主軸是通過鍵槽來聯(lián)結的。在聯(lián)軸器的選用中，選用的是WH7型聯(lián)軸器，軸孔直徑為55mm。</p><p>　　因軸的校核需要有軸的預設長度，所以需要根據(jù)選用零件和滾

54、筒設計的各個尺寸來確定軸的長度。下面是各個零件的所需長度和設計選用長度：</p><p>　　表4-2軸的長度初選</p><p>　　根據(jù)表4-1和表4-2設計的軸的輪廓如圖4-1所示：</p><p><b>　　圖4-1滾筒中心軸</b></p><p>　　4.1.4 軸的強度校核</p><

55、p>　　查資料選擇軸的材料為:45號鋼,正火,硬度170-217HB,抗拉強度бb=590Mpa，бs=295MPa.</p><p>　　因本設計中軸為轉(zhuǎn)軸，軸主要受轉(zhuǎn)矩和彎矩，由于傳動采用中間軸傳動所以只在垂直方向有力的作用，水平方向沒有受力。</p><p>　　軸的受力情況如圖4-2(a)所示：</p><p><b>　　圖4-2軸的校核&

56、lt;/b></p><p><b>　　計算彎矩：</b></p><p>　　根據(jù)《材料力學》上的彎矩的公式[11]:</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　—所受的力，單位N；</p><p>　　—對應力臂，單位m。</p>

57、<p>　　由力矩平衡，可得A點的受力為：</p><p>　　同理可得B點的受力為：</p><p><b>　　由先前計算可知：</b></p><p>　　C點的受力，代入數(shù)據(jù)得，</p><p><b>　　= 608N</b></p><p>　　=

58、 663.3 N</p><p><b>　　再代入公式，得</b></p><p>　　=729.6 N·m</p><p>　　軸的彎矩圖見圖4-2(b)所示。</p><p><b>　　計算轉(zhuǎn)矩：</b></p><p>　　根據(jù)《材料力學》轉(zhuǎn)矩公式[11

59、]：</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　—該點處的轉(zhuǎn)矩，單位N·m；</p><p>　　—某點處的的功率，單位kw；</p><p>　　—對應某點的轉(zhuǎn)速，單位r/min。</p><p>　　根據(jù)所得數(shù)據(jù)功率為1.26kw，轉(zhuǎn)速16r/min，將數(shù)據(jù)代入

60、得，</p><p>　　= 635.65 N·m；</p><p>　　軸的扭矩圖見圖4-2(c)所示。</p><p><b>　　求當量彎矩圖：</b></p><p>　　根據(jù)《機械設計》中的當量彎矩公式[10]：</p><p><b>　　式中：</b>

61、</p><p>　　—應力校正系數(shù)，對于不變的轉(zhuǎn)矩，取；對于脈動的轉(zhuǎn)矩，?。粚τ趯ΨQ循環(huán)的轉(zhuǎn)矩，取=1；</p><p>　　—彎矩，單位N·m；</p><p>　　—轉(zhuǎn)矩，單位N·m。</p><p>　　本設計滾筒連續(xù)工作，滾筒中的藥材重量相對穩(wěn)定，于是取公式，查《機械設計》表16.3得，。</p>

62、<p><b>　　則當量轉(zhuǎn)矩N·m。</b></p><p><b>　　以上數(shù)據(jù)代入得：</b></p><p><b>　　742 N·m</b></p><p>　　當量彎矩圖見圖4-2(d)所示。</p><p>　　校核軸徑，所以設計的

63、軸符合要求。</p><p>　　由圖可知危險截面是C處。</p><p>　　根據(jù)材料力學上的公式[11]：</p><p>　　驗算軸的強度是否符合要求。對于工作機軸：</p><p>　　=752×16/[π(50×10-3)3]</p><p>　　=61Mpa＜[τ]。</p>

64、<p>　　[τ]值查表得到45號鋼的[τ]=370Mpa,故此軸滿足要求。</p><p>　　4.1.5 選擇軸和聯(lián)軸器的鍵</p><p>　　尺寸根據(jù)軸徑從相應標準中選取。鍵的長度按輪轂長度選取。根據(jù)工況條件，在軸和聯(lián)軸器的聯(lián)結時主要傳遞轉(zhuǎn)矩且無軸向的竄動，所以選擇此處選擇半圓鍵聯(lián)接即能滿足要求。普通平鍵主要靠兩側(cè)面的擠壓來傳遞轉(zhuǎn)矩，平鍵連接具有結構簡單，對中性良好，

65、裝拆方便，應用極其最廣，并在市場中占據(jù)較大市場，它也適應于高速、高精度或承受循環(huán)、沖擊載荷的場合。</p><p>　　普通平鍵按構造分，有圓頭（A 型）、平頭（B 型）及單圓頭（C型）三種。單圓頭（C型）常用于軸端與轂類零件的連接。由于聯(lián)接為軸頭開槽聯(lián)接，與之適用應選用C型普通平鍵，國家標準代號為鍵16×80 GB 1096。聯(lián)軸器的輪轂的長度為84mm ,從《機械傳動裝置設計手冊》表18-4中，我們

66、查得鍵的公稱尺寸[10]：</p><p>　　b×h =16×10 </p><p><b>　　b—鍵寬,單位mm</b></p><p><b>　　h—鍵高,單位mm</b></p><p>　　C型平鍵示意圖如下圖4-3：</p><p><

67、;b>　　圖4-3 C型平鍵</b></p><p>　　鍵的材料采用抗拉強度不小于600Mpa 的鋼，常用45號鋼。</p><p>　　鍵槽表面的粗糙度：軸槽，鍵槽寬度b兩側(cè)的表面粗糙度參數(shù)Ra 值推薦1.6-3.2um。</p><p>　　平鍵連接傳遞轉(zhuǎn)矩要求強度的校核，選擇好的鍵，便是校核其強度是否滿足實際工作的需要。一般在傳動過程中受的

68、是剪力，所以選擇的鍵是否合適就是校核剪切應力是否滿足要求。</p><p>　　根據(jù)《材料力學》中的剪切應力的公式[11]：</p><p>　　式中： </p><p><b>　　A：剪切面面積</b></p><p><b>　　Fs：所受剪力</b&g

69、t;</p><p><b>　　又有公式：</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　?。烘I所受轉(zhuǎn)矩</b></p><p><b>　?。毫Ρ坶L度</b></p><p><b>　

70、　代入數(shù)據(jù)得，</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　代入公式得，</b></p><p>　　查表得到45號鋼的許用切應力[τ]=370Mpa，而=42.7MPa＜[τ]，所以選擇的鍵符

71、合要求。</p><p>　　4.2 滾筒結構的設計</p><p>　　設計的中藥材清洗機主要由滾筒、傳動裝置、機架、水箱池、電機、進出料斗等組成。電機固定在機架上，電動機與減速器直接聯(lián)式，減速器采用的是擺線針輪減速器。滾筒被兩個支座支撐，滾筒的主軸通過金屬滑塊聯(lián)軸器和減速器的輸出軸相聯(lián)。滾筒的主軸與焊接在滾筒內(nèi)口上的連接件相互固定在一起。電機帶動減速機,清洗滾筒的表面均勻布置很多直徑為

72、10毫米的小孔，滾筒的動力來自電動機，通過滾筒在水池中旋轉(zhuǎn)和滾筒內(nèi)壁推板的抄起作用，以達到粗清洗的目的。在水池的底部設有淤泥清除口。</p><p>　　從生產(chǎn)能力計算中我們得知所設計的滾筒的直徑為1米、長度為2米，滾筒固定在滾筒支架上，滾筒支架為矩形鋼焊接而成，剛性好。由于滾筒是中心軸驅(qū)動，那么滾筒和中心軸必須通過支撐桿連接起來，如支撐桿設置在兩頭，那么就會和出料口和進料口發(fā)生碰撞。而且由于滾筒的長度是2米，設

73、置在兩頭會使中間部分負荷太重。所以，在距離首尾各0.5米的地方裝置支撐桿。</p><p>　　滾筒結構圖如下圖4-4所示：</p><p><b>　　圖4-4滾筒結構圖</b></p><p>　　1電動機 2擺線針輪減速器 3金屬滑塊聯(lián)軸器 4入料口 5外殼 6滾筒 7支撐架 </p><p>　　8

74、推板 9高壓噴頭 10出料口 17中心軸 18雜質(zhì)出口 19水箱 20排水口 21支架</p><p>　　推板與滾筒的安裝方式：根據(jù)之前得出的數(shù)據(jù)，推板傾斜安置，每塊推板與水平線夾角為。由于滾筒的長度為2m，可將推板的水平長度設定為200mm，厚度為5mm，在滾筒內(nèi)壁安裝10塊推板。安裝方式采用鉚接，實際安裝如圖4-5。</p><p>　　圖4-5滾筒實際安裝圖</

75、p><p><b>　　5 干燥部分</b></p><p>　　5.1干燥方式的分類</p><p>　　干燥的方法可分為物理方法和化學方法。屬于物理方法的有加熱、真空干燥、冷凍、分餾、共沸蒸餾及吸附等?；瘜W方法是利用干燥劑去水。干燥劑按其去水的作用可分為兩大類，第一類能與水可逆的生成水合物，如硫酸、氯化鈣、硫酸鈉、硫酸鈣等，第二類是與水反應后生

76、成新的化合物，如金屬鈉、五氧化二磷等。常用的干燥方法有加熱干燥、低溫干燥、化學結合除水干燥、吸附去水干燥等四種。</p><p>　　1、加熱干燥 其原理是利用加熱的方法將物質(zhì)中的水分變成蒸汽蒸發(fā)出來。常用儀器有電爐、電熱板、真空干燥箱等。加熱干燥的優(yōu)點是能在較短的時間到達干燥的目的。</p><p>　　2、低溫干燥 一般指在常溫或低于常溫的情況下進行的干燥。常見的是常溫常壓下

77、在空氣中晾干、吹干，在減壓（或真空）下干燥和冷凍干燥均屬低溫干燥。低溫干燥適用于易燃、易爆或受熱變質(zhì)的物質(zhì)，此法比較緩和安全。但被干燥的物質(zhì)在空氣中必須穩(wěn)定、不易分解和不吸潮。</p><p>　　3、化學結合除水干燥 該方法多用于有機物的除水，通常的做法是向盛有機物的試劑瓶中加入吸水的無機物，這些無機物通常和有機物是互不相溶的，使用時，取上層清液即可。</p><p>　　4、吸附

78、去水干燥 這種方法多用于吸附氣體和液體中的游離水，作為干燥劑的物質(zhì)要易于和游離水作用或易于吸附水氣而又不與被干燥的物質(zhì)作用。一般常用的干燥劑有氫氧化鈉、氫氧化鉀、金屬鈉、氧化鈣、五氧化二磷、濃硫酸等。用這種方法干燥時被干燥的物質(zhì)往往有被污染的危險，應該注意。</p><p>　　5.2干燥方式的選擇</p><p>　　藥材在干燥的過程中，應該盡量保證藥材的藥性不流失，大部分物理干燥

79、方式和化學干燥方式干燥環(huán)境變化劇烈，可能破壞藥材的結構從而降低藥材的藥性，造成經(jīng)濟損失。</p><p>　　根據(jù)實際生產(chǎn)情況的分析，藥材的干燥采用加熱干燥，可以在較短的時間內(nèi)達到干燥藥品的目的，同時保證藥材受到盡可能少的破壞，提高生產(chǎn)效率，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。而在干燥加熱的方式中，輻射加熱干燥被證明為最有效的加熱干燥方式之一。</p><p>　　紅外線加熱干燥是利用電磁輻射熱傳原理，以直

80、接方式傳熱而達到加熱干燥物體的目的，從而避免加熱熱傳媒體導致的能量損失，有益能源節(jié)約，同時紅外線因有產(chǎn)生容易，可控性良好等特質(zhì)，而有加熱迅速、干燥時間短、生產(chǎn)力提高，產(chǎn)品品質(zhì)改進及設備空間節(jié)省等優(yōu)點。</p><p>　　紅外線加熱的優(yōu)勢是效率，紅外線干燥加熱方式在近幾年來以驚人的速度被接受，并以實際使用于各個層次，除以上優(yōu)點外還主要有以下優(yōu)點：</p><p>　　1、不需要熱傳介質(zhì)傳遞

81、，熱效率好。</p><p>　　2、可以局部加熱節(jié)省資源。</p><p>　　3、提供舒適的作業(yè)環(huán)境。</p><p>　　4、節(jié)省爐體的建筑費用及空間，組合、按照及維修簡單容易。</p><p>　　5、在加熱的過程中不釋放有害物質(zhì)，保證干燥過程的清潔。</p><p>　　6、溫度控制容易、且能迅速升溫，具有安

82、全性。</p><p>　　7、熱慣性好，不需要暖機，節(jié)省人力。</p><p>　　因為紅外線加熱有上述優(yōu)點，因此獲得高效率、均一性的加熱是可能的，因此本次藥材清洗機的設計選用紅外線加熱。</p><p>　　5.3干燥部分的結構設計</p><p>　　圖5-1干燥裝置結構圖</p><p>　　15紅外線發(fā)生器

83、 16干燥桶入料口 17排線針輪減速器 18電動機 19干燥桶外殼 </p><p>　　20擋板 21干燥桶出料口 22烘干片 23支架</p><p>　　烘干片在電機擺線針輪減速器的帶動下旋轉(zhuǎn)，物料由16進入，在滾筒內(nèi)壁裝有15對其進行加熱干燥，當物料由干燥桶的左邊被葉片帶至右邊，會被20推至葉片的扇形缺口處，然后掉至下一層開始再一次烘干，經(jīng)過最多九次的循環(huán)，物料最終被推

84、至21，滑出干燥桶，完成整個干燥過程。在干燥桶內(nèi)部還裝有溫度傳感器，將桶內(nèi)的溫度傳至外部的控制器PLC，保證桶內(nèi)溫度的恒定。</p><p>　　參考滾筒壁厚的計算，將干燥桶的壁厚設定為10mm。</p><p>　　為配合清洗裝置的產(chǎn)量，圓筒內(nèi)壁直徑1000mm圓筒外壁直徑1020mm。烘干片的直徑需與干燥桶的內(nèi)徑配合，要保證存在一定間隙，有不能讓藥材從烘干片與桶壁的間隙中落下，根據(jù)實際

85、藥材的大小，將間隙設定為5mm，從而烘干片的半徑為495mm。由于傳動流程相同，功率負載接近，帶動烘干片的軸徑可參考滾筒中心軸的直徑50mm。</p><p>　　烘干桶與烘干片的配合如圖5-2所示：</p><p>　　圖5-2烘干片配合 </p><p>　　圖5-3烘干片實體圖 圖5

86、-4烘干片截面圖</p><p><b>　　6電氣控制</b></p><p>　　滾筒和干燥桶的電控主要是控制電動機的起動、停止，實現(xiàn)自動控制，并具有必要的保護。本設計采用控制器、熔斷器、熱繼電器和按鈕所組成的控制裝置對控制對象進行控制?？刂蒲b置根據(jù)生產(chǎn)工藝過程對控制對象所提出的基本要求實現(xiàn)其控制作用。</p><p>　　其電控原理圖如下

87、圖6-1所示： </p><p><b>　　圖6-1電控原理圖</b></p><p>　　起動電動機，合上閘刀開關Qs，按下起動按鈕SB2，接觸器KM的吸引線圈得電，其主觸點KM閉合，電動機起動。由于接觸器的常開觸點KM并聯(lián)于起動按鈕，而且這時已經(jīng)閉合，因此當松手斷開起動按鈕后，吸引線圈KM通過其輔助常開觸點可以繼續(xù)保持通電，維持其吸合狀態(tài)，故電動機不會停止。這個

88、并聯(lián)接于起動按鈕的輔助常開觸點通常稱為自鎖觸點。此控制電路稱為自鎖電路，觸點的自鎖作用叫做“記憶功能”。</p><p>　　使電動機停轉(zhuǎn)：按停止按鈕SB1，接觸器KM的吸引線圈失電釋放，所有KM常開觸點斷開。KM主觸點斷開，電動機失電停轉(zhuǎn)；KM輔助觸點斷開，消除自鎖電路，清除“記憶”。</p><p><b>　　線路保護環(huán)節(jié)：</b></p><

89、;p>　　短路保護——短路時通過熔斷器FU1或FU2的熔體熔斷切斷電路，使電動機立即停轉(zhuǎn);</p><p>　　過載保護——通過熱繼電器FR實現(xiàn)。當負載過載或電動機單相運行時，F(xiàn)R動作，其常閉觸點將控制電路切斷，KM吸引線圈失電，切斷電動機主電路使電動機停轉(zhuǎn)；</p><p>　　零壓保護——通過接觸器KM的自鎖觸點來實現(xiàn)。當電源電壓消失（如停電），或者電源電壓嚴重下降，使接觸器KM

90、由于鐵心吸力消失或減小而釋放，這時電動機停轉(zhuǎn)并失去自鎖。而電源電壓又重新恢復時，要求電動機及其拖動的運動機構不能自行起動，以確保操作人員和設備的安全。由于電網(wǎng)停電后自鎖觸點KM的自鎖已消除，所以不重新按起動按鈕就不能起動。</p><p>　　通過上述電路的分析可以看出：電器控制的基本方法是通過按鈕發(fā)布命令信號；而由接觸器執(zhí)行對電路的控制；繼電器則用以測量和反映控制過程中各個量的變化，例如熱繼電器反應被控制對象的

91、溫度變化，并在適當?shù)臅r候發(fā)出控制信號使接觸器實現(xiàn)對主電路的各種必要的控制。</p><p><b>　　總 結 </b></p><p>　　經(jīng)過這最后一個學期的畢業(yè)設計，使我真正懂得了學以致用的道理，本設計的題目是中藥材清洗機，本設計意在設計出結構簡單、故障率低、體積較小的中藥材清洗機，同時代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工清洗方式以提高中藥材的清洗效率。在設計的過程中，廣泛的視野

92、和對一般機械結構原理的了解十分重要，合理的使用不同的結構能極大簡化各種流程。本設計中應用的滾筒中的傾斜推板，不僅起到分離泥沙和清洗的作用，而且起到推動藥材前進的效果。通過整個畢業(yè)設計的系統(tǒng)設計也暴露出自己的不足之處，自己會加強知識的學習和掌握。由于知識不足，整個設計還存在一些問題，一些尺寸的精度不夠，在實際應用中要經(jīng)過多次調(diào)整才能達到預期效果，望各位老師批評指正。</p><p><b>　　參考文獻&

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99、3.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　四年緊張的大學生活即將結束，對即將失去的學生生涯的懷念，對曾經(jīng)年少無知的后悔，在四年大學生活里的點點滴滴都將成為我以后人生的美好回憶。想想求學期間的點滴歷歷涌上心頭，時光匆匆飛逝，四年的努力與付出，隨著論文的完成，終于讓我在大學的生活，得以劃下完美的句號。</p><p&g

100、t;　　經(jīng)過長時間的查資料、整理材料、畫圖，終于順利完成了論文。論文得以完成，要感謝的人實在太多了。首先我要感謝學院給了我一個可以學習的環(huán)境，真的非常感謝！</p><p>　　在這最后的作業(yè)中我要感謝這四年來我認識的各位老師和同學。感謝我的指導老師侯順強老師，本論文從選題到完成，每一步都是在侯老師的指導下完成的，傾注了侯老師大量的心血。侯老師指引我論文的寫作的方向和構架，并對本論文初稿進行逐字批閱，指正出其中誤

101、謬之處，使我有了思考的方向，他循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪，他一絲不茍的作風，將一直是我學習中的榜樣。侯老師要指導很多同學的論文，加上本來就有的教學任務，工作量之大可想而知，但在一次次的回稿中，精確到每一個字的批改給了我深刻的印象，使我在論文之外明白了做學問所應有的態(tài)度。他的精神激勵了我，使我克服了在論文寫作過程中的困難。在此，謹向侯老師表示最崇高的敬意和衷心的感謝！謝謝侯老師在我撰寫論文的過程中給與我的極大幫助。