摘要 在我国，送往碾米厂加工的稻谷，由于选种、栽培、收割、脱粒、堆晒、干燥、运输和储藏等原因，虽经粮食接收和管理部门的初步清理，大多数都会留有少数的杂质。因而会在稻谷工艺流程中容易损坏加工机具，影响设备工艺效果，增加维修费用，甚至造成设备事故和工伤事故。因此，在进行稻谷加工时一定要进行清理，除去稻谷中的杂质。去石机是利用谷物与杂质悬浮速度不同进行分选的去石设备。本文所研究的吸风式清理去石机主要将中的大杂、小杂、并肩石和并肩泥分离，从而得到谷物 Abstract In China, sent to the rice mill processing rice, seed selection, cultivation, harvesting, threshing, heap drying, drying, transport and storage reasons, despite the initial clean-up of food receiving and administration There will always be a certain number impurities. Processing equipment, which will be easily damaged in the process of rice processing impact on the effect of process equipment, increased maintenance costs, and even cause equipment accidents and work-related accidents. Therefore, during the rice processing must clean up, remove the impurities in the paddy. Stoner machine is to use the grains and impurities suspension speed Stoner sorting equipment.The suction cleaning stoner studied in this paper mainly rice, wheat and other raw materials in large miscellaneous, miscellaneous small, side by side with stone and side by side mud separation, resulting in lower grain impurity rate. Suction cleaning stoner compared with traditional stoner, a stoner high efficiency stone with less grain, simple structure, low power consumption advantages. The machine structure is compact, easy to operate, easy to install, has a suction dust removal device, reducing the dust content in the rice, superior performance, reliable operation, the vast rural areas, excellent mechanical town grain processing. The machine is mainly from the screen, to stone sieve and vacuum fan is composed of three parts, mainly its eccentric institutions, pulleys design. Keywords: stone; cereals; grain and oil machinery; screen; vacuum fan 目录 1 绪论 5 1.1 设计清理去石机的依据和意义 5 1.2 国内去石机的发展史 5 1.3 我国去石机主要存在的问题 6 1.4 去石机产业的任务 7 2 清理去石机的基础原理及机型 7 2.1 清理去石机的基础原理 7 2.2 清理去石机的分类 8 3 设计的具体方案与参数的选择 10 3.1 机型的选择与技术指标 10 3.1.1 机型的选择 10 3.1.2 主要技术指标 11 3.2 石子在去石筛面上的运动学分析 11 3.3 主要技术参数的选择 13 3.3.1 筛面斜度 13 3.3.2 流量 13 3.3.3 偏心轴与风机的转速 14 3.3.4 风量 14 3.4 偏心连杆机构功率的计算 14 4 电动机的选择与传动零件的设计 15 4.1 电动机的选择与传动部分的设计 15 4.2 传动部分的设计 15 4.3 V带的设计 16 5 吸风式清理去石机的结构设计 18 5.1 筛网的选择与设计 18 5.2 去石筛的选择与设计 19 5.3 偏心连杆机构的设计 20 5.4 吸尘风机的选择与设计 20 5.5 传动轴的设计与校核 21 5.5.1 传动轴的设计 21 5.5.2 传动轴的校核 22 6 吸风式清理去石机的操作要求与维护 25 6.1 操作要求 25 6.2 吸风式清理去石机的维护 26 7 结论 27 参考文献 28 致谢 29 1 绪论 1.1 设计清理去石机的依据和意义 在我国丘陵和山区地带，由于地块小且分布不集中，很难实现收获机械化，所以粮食中难免有杂物和石块。以前粮食清选大多数表现在对粮食进行筛选，去除其中的杂物，而混在粮食中的并肩石并不能去掉。近几年，精细农业的发展使粮食及种子加工业蓬勃兴起，从而也推动了粮食和种子清选机械的慢慢的提升，出现了粮食筛选机和去石机。 目前来看，我国的原粮要先经过筛选机去除其中的杂物，再经过去石机去除其中的并肩石。对公司来说既要买一台筛选机，又要买一台去石机，经济投入太大，而且清选效率低，能耗大，机器占地面积也大，噪音污染严重。而筛选去石组合机很好的解决了这样一些问题，既降低了企业的投入，又起到了筛选杂物和去除石块的作用，大幅度的提升了清选效率，符合精细农业的展要求。 现阶段，筛选与去石组合机应用的十分普遍。把筛选和去石功能综合到一台机器上，能一次性去除粮食中的大、小杂物和并肩石，节省了占地面积，缩短了上班时间，减少了企业的投入，深受企业的好评，有着非常强的市场竞争力。 本课题拟研制的QLT-25型吸风式清理去石机，使用于加工水稻、小麦等农产品，可以有效的进行有效的分选，采用回转筛清除大杂物和小杂物，用振动筛去除并肩石，在农业生产中具有很大的作用。该机产量每小时可达800—1100kg，配套动力为0.75KW，筛选清洁，去石效率高，耗能低。整机结构符合常理，操作、安装、维修方便，体积小，是一种理想的、未来市场发展的潜力很广阔的农产品加工机械，是理想的谷物清选设备。 1.2 国内去石机的发展史 在我国，根据山地和丘陵地带粮食收获机械化程度不高，粮食中含杂物和石子较多的情况，我国的粮食机械设计者开发出了一系列的筛选去石设备。由刚开始的扬场机到筛选机，去石机再到筛选去石组合机只经历了几十年的时间，而且我国在吸取其先进的技术的基础上努力研究，不懈探索，使我国的筛选去石技术无论在生产率和噪音污染上都接近国际领先水平。目前，在国内处于先机水平的粮食清选机型主要有： 5XZ-3重力式清选机：引进国外先进的技术，经过消化、吸收、改进研制而成。该机以双向倾斜、往复震动的工作台和穿过工作台面由下而上的气流进行清选作业，驱动装置采用双平衡偏心轴带动连杆驱动，其拆转简单，维修保养方便，承载能力强，工作平稳。另外该机采用双风机单凤室，一个调整控制风室总风量的装置，风室上面盖有一块鱼鳞片均风板，靠鱼鳞片的开度大小来保证各部分所需通风量的均匀度，操作便捷，性能可靠，通风性好。该机大多数都用在各种谷物、棉花种子豆类核果类作物各种蔬菜籽及水稻等作物的清选和分级。生产能力为每小时1500-2000千克，清洁度大于98%。 5XZW-1.5型重力精选机：设计非常合理，结构新颖，技术先进，使用起来更便捷，控制简单。该机采用多参数在线可调，满足了不一样的种类及品种农作物种子的选种要求，大幅度的提升了选种质量，而且自动控制及在线检测系统的硬件及软件系统设计合理，功能齐全，技术先进，采样系统精度高，控制执行机构采用低速同步电机，其扭矩大，成本低，工作可靠。该机生产率为每小时1500千克，除重杂率＞75%，除轻杂率＞85%，获选率＞95%，伤种率1%，噪音85dB（A）。 QLT—25型吸风式清理去石机：除了前面介绍功能外，本机采用偏心轴连杆带动筛体振动，其噪音低，去石效率高，生产能力每小时800-1100千克，是粮食加工厂清选粮食的首选设备。 1.3 我国去石机主要存在的问题 近几年随着粮食工业的发展，各加工公司经消化吸收国外先进的技术，使我国粮机产品质量有了很大的提高。有些已达到国外80年代末、90年代初的技术水平。但综合分析来看，我国的粮机产品除了在材料和加工精度等与国外有一定的差距外，在产品造型上也有较大的差距。目前，国内的去石机大多是固定式的，排石是手动的，去石效率低，成套性差。大部分机型一次能够实现去除大杂，小杂，并肩石等清粮功能。但由于设计技术的不成熟性和工作原理的局限性，大部分产品均不尽如人意，很难适应多功能、低成本等市场要求，例如，杂物处理不净以及机器性能的不稳定性一直是困扰农民的大问题。另一个都会存在的主体问题是 一些核心部件的可靠性较差，例如关键带轮和风扇设计不够精密，使带的寿命大大缩减。容易在关键时候发生故障，久而久之，影响了农民的购买积极性，造成筛选去石机械发展迟缓。 1.4去石机产业的任务 去石机产业虽然有了很大的发展，但是去石机产业的科学技术水平和生产管理上的水准还有待进一步提升。目前还要做好以下工作： 1、进一步提升去石机产业的生产技术水平，充分的发挥现有工厂人员和设备的效率。去石机产业生产技术水平的高低与产品质量、去杂率、电耗和加工成本有密切关系，所以提高去石机产业生产技术水平是保证成品质量，提高去杂率，降低生产所带来的成本，提高劳动处生产率的前提。 2、积极开展去石机产业科学研究。实现粮油工业现代化的根本问题是要逐步的提升科学生产技术水平。去石机产业的科学研究是促进去石机产业生产技术发展的关键，所以必须把开展碾米工业科学研究、大搞技术革新，放在重要的地位。 3、加强技术管理，建立和健全合理的技术管理制度，是调动、保护广大职工的社会主义积极性，促进生产发展的必要条件。我们一定要在原有的制度上，结合各厂的工艺设备和详细情况加以补充和修订。 4、加强环境保护和车间卫生。粮油企业属于食品生产单位，生产的成品应该符合营养、卫生的原则，以保证人民的身体健康。努力做到无灰尘、无油污、无霉变、无虫害。努力消除环境污染，较低噪音，使碾米厂的生产达到国家环境保护法和食品卫生法的规定。 5、培养技术人才。搞好各级、各类专业的教育及技术培养和训练工作。 2 清理去石机的基础原理及机型 2.1 清理去石机的基础原理 毛稻由上部进料口进入，并在振动的筛网中落入去石筛，而纸屑、塑料绳、长草、大杂等被挡在筛格网上，并被随着振动而由管道排出机外，达到大杂与稻谷分离的目。而流入去石筛面的稻谷和并肩石，由于振动的作用，使得比重较大的并肩石自动分级到下层，比重较小的表面粗糙的谷物则浮于上层，产生分级现象，再加上自下而上的气流进一步促进了自动分级的形式，使石子沉于下层，紧贴在筛面上，而粮食则被抛离筛面，呈现松散飘浮状态。随着进料口物料的连续进入，出于上层的谷粒，由于受到筛板的往复振动，在自身重力和进入物料的推挤下，沿着倾斜筛板逐渐向出料口下滑，直至排出机外。紧贴在筛面上的砂石，当筛面作正向加速度运动时，因受鱼鳞孔凸出边缘的阻挡和气流的反向推力，较难跳过鱼鳞孔的凸出边缘向下滑行。当筛体作反向加速度运动时，石子在惯性力的作用下以及气流的吹动下，能在鱼鳞孔的凸面上向上滑行进入精选室。为减少出口处石子中的含谷量，而在精选室中采用一段反向鱼鳞孔筛板，使气流按相反方向将混在石子中的稻谷吹回去石筛面，石子得到净化，并在惯性力的作用下，克服反向气流的阻力，连续不断的从出石口排出。用气流的大小来控制石子的含谷量，使石子中含石量大幅度减少。 其去石筛面工作原理如图2—1所示： 图2—1 去石筛面工作原理图 精选室工作原理如图1—2所示： 图2—2 精选室工作原理图 2.2 清理去石机的分类 去石机按其使用气流情况的不同，可分为吹式比重去石机、吸式比重去石机和循环气流去石机三种。吹式比重去石机内设有吹送气流的风机，在正压状态下进行工作，进风均匀，工作较为稳定，但灰尘容易外逸，影响车间卫生。吸式比重去石机结构相对比较简单，出于负压状态下工作，灰尘不易外扬，清洁卫生，但当多台并联使用同一起源时，工作不够稳定，每台配置一个起源时，要增添设备动力，多占车间面积。 按其工作面形式不同，可分为鱼鳞孔板工作面去石机、编辑筛网工作面去石机和两种筛网进行配合式的去石机。 QSC型吹式比重去石机如图2—3所示： 1—进料口；2—缓冲匀料板；3—去石筛面；4—匀风板；5—吊杆；6—精选室；7—出石口；8—偏心传动机构；9—风机；10—风量调节装置；11—出料口； 12—导风板；13—流量调节装置；14—进料斗 图2—3 QSC型吹式比重去石机结构图 QSX型吸式比重去石机如图2—4所示： 1—进料管；2—吸风装置；3—吸风罩；4—精选室；5—出石口；6—垫板； 7—机架；8—出料口；9—偏心传动机构；10—撑杆；11—去石筛面； 12—缓冲槽；13—压力门；14—料斗；15—拉簧；16—调风门 图2—4 QSX型吸式比重去石机结构示意图 3 设计的具体方案与参数的选择 3.1 机型的选择与技术指标 3.1.1 机型的选择 吹式去石机风机安装在筛网下方将气流压送过筛面，在正压状态下工作；进风均匀，工作较稳定，但灰尘容易外逸，影响车间卫生；同时，风量及设备工作参数难以调节，适应性差。吸式去石机结构相对比较简单，出于负压状态下工作，灰尘不易外扬，清洁卫生，故本机采用的是工作出于负压状态的吸式去石机。 吸风式清理去石机结构示意图如图3—1所示： 图3—1 吸风式清理去石机结构示意图 3.1.2 主要技术指标 产量：（视稻谷）800—1100； 功率：0.75KW—4和0.75KW—2级电动机各一台； 重量：250kg； 3.2 石子在去石筛面上的运动学分析 石子向上滑行时的受力情况如图3—2所示： 图3—2 受力分析图 设CD之间的夹角为β，AB之间的夹角为ɑ，GY之间的夹角为ɑ+γ，XA之间的夹角为γ。 图中： ɑ—筛面与水平面的夹角 β—吊杆与水平面的夹角 γ—鱼鳞孔斜面与筛面的夹角 P—石子所产生的惯性力（KG） Q—鱼鳞孔中吹出气流对石子的作用力（KG） G—石子重量（KG） F—石子与鱼鳞孔筛面之间的摩擦力（N） N—鱼鳞孔筛面对石子的约束反力（N） 取鱼鳞孔斜面作为横轴XX，石子向上滑行时，在横轴方向收到G，P，Q和F四个力的作用。当上滑力下滑力时，石子才能通过鱼鳞孔斜面向上滑行，即： ……（3—1） 式中： m—石子质量（） γ—筛板振幅（m） —角速度（） K—阻力系数 A—石子受风面积（） —空气比重 u—空气穿过鱼鳞孔的速度（） v—石子垂直运动速度（） 将、Q、F值代入（3—1）得： 从而得到： ……（3—2） 式中： —石子向上滑行时偏心轴的转速（） 同理可得： ……（3—3） 式中： —石子向下滑行时偏心轴的转速（） 3.3 主要技术参数的选择 3.3.1 筛面斜度 筛面斜度与物料在筛面上运动速度有关。斜度太大，石子向上运动的阻力增加，进入精选室的速度减慢，甚至难于从出石口排出。同时，稻谷在筛面上向下滑行的流速增加，石子有可能会被稻谷夹带而从出谷口流出。斜度过小，石子向上滑行的阻力虽然减小，但谷粒在筛面上向下运动速度减慢，影响产量，而且石子中含固量也会相应增加。故筛面斜度一般设定在10—14°之间。 因此本机的筛面斜度选择10°。 3.3.2 流量 根据吸风式清理去石机的工作原理，主要借助谷石自动分级的作用进行谷石分离。为了创造良好的自动分级条件，去石筛面上的谷层厚度不能太薄，一定要保持足够的流量。但流量过大，也是不适宜的。因为流量过大，谷层过厚，会使一部分石子得不到充分自动分级，不能很好沉到谷层下部与筛板接触，向出石口方向挪动，而与谷粒混在一起，从出谷口流出，影响去石效果。所以，吸风式清理去石机的流量必须适宜。 因此，本机每厘米筛面宽度每小时流量设定为60—75kg。 3.3.3 偏心轴与风机的转速 偏心轴是带动筛体进行振动的传动机构，风机是保证鱼鳞筛板是的稻谷与石子进行分离的重要组成部分。因此偏心轴与风机的转速必须在一定的范围以内。而吊杆斜度与筛板的夹角设定在30—35°，鱼鳞孔斜面的夹角设定在26°左右。故根据式（3—2）和（3—3）可以计算出石子在去石筛面上运动时偏心轴的转速。 因此计算得去石机偏心轴转速为610，去石风机转速为2800。 3.3.4 风量 去石机的风量是决定穿过去石筛网和物料层气流速度、影响物料自动分级和推动石子向上滑行的主要的因素。若风量过小，物料在筛面上不能形成悬浮状态，影响自动分级。同时，紧贴在筛面上的石子受到气流的反向推力减小，石子沿鱼鳞孔凸面向上滑行困难，容易同谷粒一起排出机外。风量过大，气流会吹穿谷层破坏自动分级。因此风量应根据谷石筛面运动状态进行调节，使谷石保持良好的自动分级的条件，达到谷石分离的目的。 其中：查农机手册Q= ……（3—4） 因此吸风式清理去石机去石筛面鱼鳞孔出口风速以12—13m/s为宜。清理每吨稻谷所需风量为600。 3.4 偏心连杆机构功率的计算 偏心连杆机构的功率主要消耗在筛体每一次振动的动能上。筛体主轴每回转一周，速度由零增大到，变化两次，所需的动能为： ……（3—5）3—6） 利用上次可以求得偏心振动振动筛所需功率： ……（3—7） 式中： —偏心振动机构振动筛的功率（KW） G—筛体总重量（kg） n—主轴转速（r/min） r—偏心半径（m） —传动效率，取0.7 4.电动机的选择与传动零件的设计 4.1 电动机的选择与传动部分的设计 根据以上计算可知去石风机的转速为2800，因此去石风机的电动机转速选择2830，选功率0.75kw—2级电动机，型号为Y801—2。 而带动去石偏心轴转动的电机选择转速为=1390，功率为0.75kw—4级电动机.型号为Y802—4。 4.2 传动部分的设计 图4—1 传动简图 如图4—1所示，本机采用普通V带传动，电机连接小带轮，大皮带轮带动与轴连接，从而带动去石偏心轴转动，进而实现筛体振动的效果。 4.3 V带的设计 ⑴.确定计算功率： 根据工作机与上班时间选得 则 ……（4—1） 根据以上数据并查机械设计手册选择B型普通V带。 ⑵.确定带轮直径,。 查表选小带轮直径设, 则大带轮直径 ： ……（4—2⑶.计算带长 求 求 初取中心距 a=650mm 带长 ……（4—3） 基准长度 查机械设计手册取 ⑷.求中心距和包角 中心距 合适 ……（4—4） 小轮包角

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