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1、1前言洗米机结构简单、占地面积小、集搓米、洗米、除去漂浮杂质、沙石等于一体，除用于洗米外，也能用于黄豆，小麦，碗豆的洗涤及输送.它还适合于米制品厂，豆类制品厂等的原料洗涤，是食堂、大型饭店、快餐中心及酿造、豆类加工作业中较为理想的粮食洗涤机械。洗米机的类型也是多种多样的，例如有水射流式，半自动式，水压式等。当然，它的发展空间也比较开阔，并有良好的发展趋势，因此，我们所做的关于洗米机的研究有很深远的意义。洗米机在我国的发展，因为起步比较低，所以应用的并不十分广泛，但随着我国机械行业的发展，洗米机有了一个很乐观的发展趋势。在一些经济比较发达的城市如广州，上海等，洗米机在餐饮业的应用还是比较普遍的。
2、近二十年来，我国带式输送机有了很大的发展，对带式输送机的关键技术研究和新产品开发都取得了可喜的成果。输送机产品系列不断增多，开发了大倾角、长距离新型带式输送机系列产品，并对带式输送机的关键技术及其主要部件进行了理论研究和产品开发，应用动态分析技术和中间驱动与智能化控制等技术，成功研制了多种软启动和制动装置及以PLe为核心的可编程电控装置。随着研究工作不断深入，带式输送机动力学性能研究积累了大量的宝贵经验和资料，利用新的设计手段研究带式输送机动力学模型的时机已经成熟。带式输送机的技术关键是动态设计与监测，它是制约带式输送机发展的核心技术。在高速科技发展的带动下，洗米机的研发和制造技术正不断的完善
3、并日益走向成熟。本文分四部分，着重介绍了水平螺旋，倾斜螺旋及与其相对应的减速器的设计校核计算等。水平与倾斜螺旋上的叶面采用实体叶面即S制法，其螺旋节距为螺旋直径的0.8倍,它适用于输送粒状物料。减速器的设计又着重于齿轮和轴的设计与校核，本设计采用的减速器是二级展开式减速器，二级展开式减速器能实现较大的传动比，应用较广。其中各级传动比的分配方案不同将影响减速器的重量及外观尺寸和润滑状况。减速器采用直齿圆柱齿轮传动，深沟球轴承，脂润滑。减速器与螺旋的联接采用联轴器进行联接。由于设计者水平有限，本设计难免存在欠妥之处，恳请读者提出批评和指正。2螺旋输送式连续洗米机设计的工作原理为适应食堂、大型饭店、
4、快餐中心等的需要，我们设计研制了一种螺旋输送式连续洗米机。图2机组结构简图I-料斗；2-水平螺旋；3-减速器1；4-电机1；5-机架；6-电机2；7-减速器2；8-沙石沉积槽；9-倾斜螺旋；10出料口；II-喷水装置；12-溢流口该机组结构如图1所示，主要由料斗、水平螺旋、倾斜螺旋、机架、动力装置、喷水装置等部分组成。其工作原理为：大米至料斗加入，经过水平螺旋的输送进行揉搓洗涤，大米中的漂浮杂质在此过程中漂出，与洗涤的浊水一起从溢流口排出。大米经过水平螺旋输送洗涤完后,进入倾斜螺旋，在倾斜螺旋的入口处，沉降速度较快的沙石则被沉降在沙石沉积槽内（小槽下有螺孔，可定时拆下进行清洗），大米则随着倾斜
5、螺旋的转动，被进一步揉搓洗涤并往上输送，最后经过喷水装置以上的沥干段沥干后从排料口排出，完成洗米操作。而洗涤水在洗米过程中从喷水装置处喷入，沿倾斜螺旋往下流动，经过水平螺旋，最后从溢流口流出。机组在整个洗米过程中水流与米成逆流流动，保证了较好的洗涤效果。为了确保水与米能成较好的逆流流动，在倾斜输送螺旋上钻小孔，并使倾斜螺旋的上盖与螺旋留有一定的间隙，水平螺旋则采用敞盖，也便于漂浮杂质浮出。机组设计主要特点：一是米在用螺旋输送过程中同时进行揉搓，使机组结构简单，运作可靠；二是米流成逆流流动保证了用水少和较好的洗涤效果；三是漂浮杂质有足够的漂浮空间，保证洗涤能较彻底地除去米中的漂浮杂质。3水平及倾
6、斜螺旋设计计算3.1水平螺旋直径，转速及长度设水平螺旋直径为3、转速为外及长度Zq螺旋直径和转速计算公式如下：(3-1)(3-2)Dl=d-PcA九1=I式中：R水平螺旋直径，单位为G生产能力，单位为7/；K物料综合特性系数；0物料充填系数，由于螺旋具有输送和揉搓洗涤作用，故应适当取小值；P物料的堆积密度，单位为77小；c与输送倾角有关的系数；小水平螺旋转速，单位为力加；A物料综合特性系数。各个参数的取值大小见表3-1表3-1水平螺旋的参数参数K6p(Timi)CA(rpm)数值0.0490.20（初选）0.81.050将上述各值代入式31、3-2,可求出D1:D1=0.123马=129r/m
7、in圆整为标准系列=15Omm；nl=12OfPm。螺旋填充系数的校核公式为：=77yG-3）用D-PnCS式中S螺距（团），此处$=0.80,其他符号意义同前。将圆整的A、值代入式3-3：必=0.13得私=0.13,小于前面的初选=0.2,为此可以考虑降低转速以减少摩擦。取n=SOrpm,则可得外=0.195v0.2,为此，最终选定水平螺旋的直径和转速为：Dl=150f?v?i11=80772m另由有关试验及经验，兼顾机体尺寸，取水平螺旋长为Zn=&X)加。3.2 倾斜螺旋直径、转速及长度为便于沥水及实现水与米形成逆流，同时也利于出料，取倾斜螺旋的倾角=30。，按3.1的计算方法，可算得倾斜
8、螺旋的直径、转速。22、充添系数。2及长度G，数值见表3-2o表3-2倾斜螺旋的参数参数D2(Hlm)n2(fpm)fPiL2(mm)数值1501000.26800倾斜螺旋的充填系数比水平螺旋大，但仍小于0.35,在推荐范围内。3.3 功率计算及电机的选型利用阻力系数法计算所需电机功率，水平螺旋电机所需额定功率之和倾斜螺旋电机所需额定功率52。匕尸K电%=酶黑膏(ZW)(3-4)367七=K电四=”鲁(乂+sin)kW)(3-5)367式中：K电一功率备用系数；一传动效率；螺旋长度；倾斜螺旋的倾角；唯一阻力系数；G螺旋输送机生产能力，单位为QTih)O表3-3功率计算参数参数K电W0(77)数
9、值1.40.90304.0考虑到水(介质)充满螺旋，计算阻力时除输送阻力外，还应有介质搅动阻力，由于介质阻力较难计算，此外可假设输送充填系数为1的水作为其生产能力，以此来近似计算总阻力，由此可按公式：G=3600Fvp=15D2SaPmh)(3-6)算得:GI=IO.2(T/),G2=12.7(T)o以上各数值代入公式3-4、3-5,可计算得：以=0.104(ZW),Plll=0.194(XrW).上述计算是稳定运转功率，由于计算值可看出，所需功率较小，考虑到运转中冲击等突发载荷，参考有关其它机械的经验及有关试验和电机效率，最终选取水平螺旋电机功率为250W,电机选用单向异步电机，型号为CO6
10、114(转速为1426rmin,效率为58%),倾斜螺旋电机功率为550W,为单向异步电机CO8014(转速勺2为1428rmin效率为65%)。3.4 水平及倾斜螺旋校核计算3.4.1 水平螺旋轴的较核选取轴的材料为45钢，调质处理，轴的扭转强度条件为P9550000一Tt=rr,BP:-r7Wtt0.2/l7式中：口一扭转切应力，单位为MPa；7轴所受的扭矩，单位为Nmm；%轴的抗扭截面系数，单位为mm?；n轴的转速，单位为r/min；产一轴传递的功率，单位为左W；d计算截面处轴的直径，单位为帆加；许用扭转切应力，单位为MPao由上式可得轴的直径：八产福区V0.2rrn(3-7)(3-8)
11、各参数的取值见表34表34轴的参数参数P(ZW)n(r/min)4数值0.09480112将表中数值代入式3-8可得轴的直径:t11230jm=11.8z80为了减少螺旋旋转过程中振动，提高叶片的强度由经验公式取d=40m。校核轴的强度：当米完全充满水平螺旋时，米的体积约为V=-(d2-J2X=-(152-42)600=9.85lO6mmi=9.85103m质量为根=V)9,所以重量G为G=Vg=9.85X10N63*80/加3*98Nlkg=77.22N若米的全部重力完全作用于水平螺旋轴的尾部，则弯矩为MM-GL=77.227V600”=463327Vmm水平螺旋所传递的扭矩：T水=1089
12、57Nmm按弯扭合成应力较核轴的强度，较核公式为:(3-9)jM2+(aT)2r=-进行较核时，通常只较核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面)的强度。根据式3-9及上面计算出的数值，并取=0.6,轴的计算应力(46332)2+(0.6x10895.7)2ea=zMPa=7.31MPaca0.1403前已选定轴的材料为45钢，调质处理，查表查得J=60MRZO因此1,故安全。3.4.2倾斜螺旋轴的较核选取轴的材料为45钢，调质处理。轴的扭转强度条件见公式3-7,由公式3-8可算得t11230.194 x 90%100mm = 13.5mm为了减少螺旋旋转过程中振动，提高叶片的强度由经验公式
13、取d=35m机。校核轴的=1.34x10-2 63强度：当米完全充满倾斜螺旋时，米的体积约为(1502352)800=1.34107mnt,质量为m=Vp,所以重量G为G=V=I.34x10,3x800%gz3*9.8Nlkg=105.06/V若米的全部重力完全作用于倾斜螺旋轴的尾部，则弯矩为“M=GLcos30=105.06NX8(X)三-=72787.7Nnun2倾斜螺旋所传递的扭矩：=16220.TNmm按弯扭合成应力较核轴的强度。进行较核时，通常只较核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面)的强度。根据式39及上面计算出的数值，并取。=0.6,轴的计算应力(72787.7)2+(0.
14、616220J)21.1.pca-7MPa=7.13MP“0.1353前已选定轴的材料为45钢，调质处理，查表查得Gj=60Mp4。因此.J，故安全。4水平螺旋减速器设计4.1水平减速器总体设计图4.1水平螺旋传动简图I-电动机；2,4-联轴器；3-二级展开式圆柱齿轮减速器；5-水平螺旋因为水平减速器电机功率为250W,nm=1426r/min=w=1783对展开式二级圆柱齿轮减速器，可取Z1=(1.31.5)=J(1.31.5),式中“,无分别为高速级和低速级的传动比，长为总传动比，要使打,而均在推荐的数值范围内。考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近，取i=14ljil=1.4=1.417.83=5.17.83.u=M=k=357各轴的转速：I轴nl=nm=1426r/rrrin11轴nu=-=-=285.2rmin4 5III轴/U=285.2=80“rninu3.57水平螺旋ni=H111=8()rmin各轴的输入功率：I轴P1=Pd闵3=0.im0.99=0.103JllVII轴Pu=Pll2=0.100.990.96=0.095kWIn轴=0095
