机械设计制造及自动化专业毕业论文完整版精确高效谷物分离机设计Word文档格式.docx
《机械设计制造及自动化专业毕业论文完整版精确高效谷物分离机设计Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械设计制造及自动化专业毕业论文完整版精确高效谷物分离机设计Word文档格式.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
作为一个全球性话题，粮食安全受到国际社会的广泛关注应当说由来已久。
1974年联合国粮农组织（FAO）在第一次世界粮食首脑会议上向全球敲响警钟，首次提出了“食物安全”问题。
粮食安全
1983年4月联合国粮农组织粮食安全委员会通过了“粮食安全”概念，并得到FAO、世界粮食理事会、联合国经济和社会理事会等国际组织和国际社会的广泛赞同和支持。
然而，无论是以国际组织所祈盼的目标来裁减还是实践所收获的效果来衡量，目前全球粮食安全依然没有解除危机，甚至某些指标还在恶化。
第一，粮食供给处于紧平衡。
据FAO的数据显示，全球粮食储备在2008年只有4.05亿吨，降至1980年以来的最低水平，仅够全球人食用8至12周。
而从2009年的情况分析，美国农业部的报告认为，2009年世界谷物产量可达到22.16亿吨，而在需求量可能达到21.76亿吨的情况下，供大于需只有4000万吨。
第二，粮食价格滞留于高位。
借助于需求增加和大宗资源价格上升的力量，国际市场粮价最近几年一路扶摇直上。
虽然金融危机的爆发让粮食价格发生“夭折”，但目前仍处于历史高位。
据OECD和FAO联合发布的《2009-2018农业展望》报告，粮价总体水平目前远高于10年平均水平，一些粮食的价格比1998年—2008年的水平高出了一倍。
第三，饥饿人口有增无减。
据联合国公布的最新数据，2009年全球每天忍受饥饿的人数将达到10.2亿人，扭转了过去40年中饥饿人口持续减少的趋势，而且这一数字今年将继续增加。
而在中国，耕地仅占世界10%，人口却占世界的22%，十几亿人的粮食问题始终是头等大事。
2001年发表的《中国粮食问题》白皮书，明确表示中国能够依靠自己的力量实现粮食基本自给，这是政府解决粮食安全问题的基本方针。
高度重视保护和提高粮食综合生产能力，建立稳定的商品粮生产基地，建立符合中国国情和社会主义市场经济要求的粮食安全体系，确保粮食供求基本平衡，这既是政府解决粮食安全问题的基本方针，也是实现粮食安全的总的目标。
2007年中国粮食产量达5016亿公斤在影响粮食安全的各种因素中，人口因素应当是最为直接和最为重要的因素。
但我们需要指出的是，这种粮食安全影响并不只表现在人口数量的增加而导致对粮食供给的压力，还表现在生产要素、结构变动等多个方面：
第一，粮食需求的膨胀。
联合国人口基金会依照全球150个国家的人口指数预测，预计到2025年将增至91亿，粮食需求随之将增加50%。
第二，土地等生产要素的恶化。
第三，粮食分配与消费的严重不均。
第四，消费结构升级加剧了粮食供给压力。
粮食生产与气候生态保持着高度的因果联系，特别是在目前生态环境遭遇一定程度的伤害、极端天气反复发作的条件下，气候变异已经成为直接影响粮食安全的关键因素。
对此，联合国粮农组织研究报告指出，今后20年至50年间的农业生产将受到气候变化的严重冲击，并进而严重影响全球超长期的粮食安全。
除了人口、气候等常态因素直接作用于粮食生产外，偶然性因素也会对粮食安全形成冲击。
特别是全球金融危机的爆发和蔓延，其对世界粮食生产的投入、市场交易乃至未来走向都已经产生了明显的负面影响，而且这种影响有可能具有长期性和深入性。
第一，流动性紧缩抑制粮食生产的资金需求。
第二，粮食价格的持续走低抑制了生产者的积极性。
第三，投机资本可能搅浑粮食市场。
无论是在农业问题还是在非农业问题上，世界上许多国家尤其是发达国家存在着非常明显的自我保护主义倾向，而且这种保护随着金融危机的爆发甚嚣尘上，粮食问题也就在这些以邻为壑与“零和”博弈的生态中被罩上极度不安的阴影。
第一，农业补贴。
以美欧为代表的发达国家每年为本国农民提供高达3000亿美元的补贴，扭曲了农产品贸易的条件，直接伤害了发展中国家的粮食生产。
第二，贸易限制。
为了保证本国的粮食供应，从去年以来，阿根廷、乌克兰、印度等国政府先后推出限制粮食出口的措施。
第三，生物加工。
为了减轻石油等能源价格上涨对本国经济造成的压力，不少国家走上了替代性生物清洁能源的道路。
第四，海外屯田。
出于规避高额进口成本和粮食出口限制所导致的市场担忧，日本、韩国、印度及中东国家等近年来大举在海外购买耕地种粮
当今社会人们的生活水平不断提高，对食品的要求不再是只能解决温饱问题，人们越来越注重饮食的绿色和健康。
充分有效的利用食品中的营养成分，科学的调整饮食结构已经成为一般市民的营养要求。
我们国家大米是我国人民的主要食品。
绿色营养免淘洗的精装大米越来越受到市民的欢迎。
在稻谷加工大米的过程中要经过数道工序，其中多为机械加工，因此在加工过程中，不可避免的产生了碎米，为了把碎米同整米分离出来加工成精品大米，我们研制了一种经济有效的谷物分离机，符合时代发展的要求，有着很独到的学术价值。
同时经济有效的谷物分离机还具有很广阔的市场前景。
1.2粮食加工机械的国内外发展历程
我国粮食加工机械制造业的变迁与发展，体现了国家从计划经济向社会主义市场经济过度的历史进程。
计划经济体制下，我国粮食加工机械制造业都是按照国家计划来指导配套的。
当时国内主要的粮机厂各有侧重点，几个粮食部属粮机厂分工明确。
如：
无锡粮机厂定点生产面粉加工机械的磨粉机；
长治粮机厂主攻高方筛；
安陆粮机厂生产碾米设备和油脂加工设备；
永登粮机厂负责生产清理设备；
甚至细化到像关风机、风机、输送设备这样的相对通用型设备也有各自的定点厂家生产。
计划经济个我国的粮食加工机械制造业打上了深深地历史烙印，以至使大多数粮食加工机械制造企业产品单一、成套能力差，规模小、技术分散、开发能力弱、效率低。
几十年来，我国的粮食加工机械制造业的发展经历了三个大阶段：
上世纪七十年代，原粮食部组织了全国范围的碾米设备选定型工作。
通过这项工作，使得我国的碾米机水平大为提高，当时已跻身与世界先进行列，在东南亚已处于领先地位。
我国的砻谷机技术至今仍不失为世界同类产品中的先进技术。
从上世纪八十年代中期开始，我国陆续引进了数百套国外先进的面粉、碾米、饲料等成套加工设备和技术，通过长达近十年的消化吸收攻关工作，全面提高了我国的粮食加工机械制造水平，缩短了我国的粮食加工机械和国际先进水平的差距。
但是，受当时体制和条件的制约，粮食加工设备的消化吸收工作主要由原生产厂家承担，力量分散，缺乏国产设备成套化和规模化生产方面的考虑，使我国粮食加工机械制造业失掉了一次产业整合、规模化发展的好机会。
可喜的是，饲料加工机械制造、碾米加工机械领域也出现了成套设备和技术生产厂家，成为首批掌握成套设备和技术的粮食加工机械制造企业。
这些成套化、规模化经营的企业向国内同行展示了技术水平、设备质量、售后服务方面的优势和特点。
随着国家改革开放的深入，粮食加工机械制造如同其他机械行业一样逐步走向市场。
特别是自1998年政府机构改革，是粮食加工管理开放，在计划经济体制下的许多国营粮食加工机械制造厂因不能适应新的市场经济体制，纷纷陷入困境。
经过国有企业改制浪潮，大部分通过管理层承包或整体出售，成了集体、个体及股份制等多种所有制的工厂。
他们凭借老厂几十年的人才资源、技术力量和品牌优势的积累，加上民营企业的灵活机制，一些有胆识的民营厂领导注重科研与科研院所合作，话费重金引进先进机械加工设备，提高了粮食加工机械制造质量，逐步向成套化，规模化经营方向发展，同时注重打造名牌产品，提高自身的竞争力
随着经济体制的改革，打破了行业界限，一些国防工业体系的企业，借由军转民的优惠和企业加工装备方面的优势，投入很大的力量开发生产粮食机械，如天津核理化院、哈飞公司等。
这些企业目标大都瞄准技术难度高的设备。
据中国农业机械工业协会提供的一份最新资料显示，目前，中国粮油和农用机械工业企业约为8000余家，具有一定生产规模的1470家，其中国有或国有控股企业487家，民营企业916家，三资企业67家，分属农副食品加工专用设备、饲料生产专用设备，畜牧机械、机械化农具等。
截至目前，粮油和农用机械企业资产669.6亿元。
从上世纪90年代，外资企业纷纷采取合资、独资方式走入国门。
瑞士布勒公司在向我国销售了几百套面粉、大米加工设备后、在无锡、深圳投资创办了独资粮食加工机械、电子设备制造厂，最近有收购了陕西粮机等企业，占据我国粮食加工机械高端市场的意图显而易见。
日本佐竹公司借日本进口我国东北大米，成功向我国推销了数十套碾米机械设备，并于1998年在苏州建立了粮食加工机械生产基地，2004年在厦门建立了粮食加工机械生产基地，2004年在厦门建立第二个工厂，先后成立了北京、哈尔滨、沈阳、成都、厦门等多家事务所，同时利用其收购的英国西蒙公司技术在我国推销削皮制粉设备和技术。
意大利GBS公司在我国也有70多条面粉生产线的成套设备，2004年该公司进军北京，成立了吉必盛粮食机械公司。
美国皇冠公司1997年在北京建立办事处2001年与武汉友谊成立合资公司成为国内最有竞争力的油脂加工设备生产厂家之一
综上所述，我国粮机制造领域已经汇聚了拥有世界上最先进制造技术的国际跨国公司，我国粮机企业面对强大的国外竞争对手正努力奋斗，进行行业内的技术升级和组织整合，一些龙头企业已拥有数控车床、数控加工中心、激光切割机和喷涂流水线等先进身背和加工手段，良机制造业已有了值得客户信赖的名牌产品。
国外粮食加工机械制造业的现状，国外拥有先进粮机制造技术的企业大都有几十年甚至上百年的历史，特别是近几十年来，国际上粮机制造业发生了一系列大的企业兼并活动，完成了产业整合，出现了全球性跨国公司。
1972年，布勒公司通过收购德国的米亚个公司一举成为全球最大的粮机制造供应商。
如今这些世界级粮食加工机械制造公司都在我国落了户，并建立起了完善的粮食加工机械、电子设备制造体系，设立销售公司，有计划的逐步收购我国良机制造业内的强势企业，以求垄断国内市场。
我国粮机制造业正面临巨大的挑战。
1.3精确高效谷物分离机的发展背景及现状
我国对精选机机械的研究、生产起步比较晚。
20世纪50年代引进首批样机，最早的产品是手动风车、溜筛，生产率低、精选效果不佳；
60年代的产品是电动扬选场机，虽然提高了生产效率，但精选效果仍不理想；
70年代开始了对粮食震动分选机、滚筒筛选机的研制；
80年代，进入了新的发展阶段，在引进消化国外精选机械先进技术的基础上，研制出了具有一定先进水平的粮食精选机械；
进入90年代，新技术、新产品、新工艺不断涌现，为粮食精选加工业发展提供了技术保证。
经过半个世纪的发展，基本形成了我国特色、适应我我国广大用户需要、品种规格较齐全、自行研究和生产的加工体系。
总体来说，我国现有的精选机普遍存在的问题：
功能单一、适应性差;
产品的安全性差，产品外观质量较差。
因此，精选机不能很好的满足我国现阶段的需要。
但是现在很多企业的技术进步缓慢，产品与当前用户的多种需求不相适应，安全防护装置不规范，整体制造、装配质量不高，产品振动大，可靠性低。
常用的有下述几种。
按颗粒大小分离采用编织的金属丝筛网或冲孔金属板作为筛面。
可分为往复振动或平面回转的平筛面和绕轴回转的圆筒形筛面。
根据筛面上筛孔相对于粮食颗粒的大小,有下述两类设备:
（1）筛孔略大于粮食颗粒的最大直径。
如大杂筛和圆筒筛。
其作用是使粮食和较小的杂质穿过筛孔，大的杂质作为筛上物排出。
大杂筛是将粮食喂到环形工作网带的上带上,在运动过程中连同小杂质一起穿过筛孔落到下带上，较大的大杂质如纸片、麻袋片、绳头、砖石泥块、木头和长秸秆等作为筛上物被清除，部分小杂质如尘土、砂粒等在粮食继续流过出口处的固定斜筛面时穿过筛孔被清除。
粮食再经强烈的吸风处理后排出机外。
圆筒筛的主要部件是由冲孔筛板组成的卧式圆筒,外装清理筛孔的刷子，此外还有吸风除尘设备。
粮食进入圆筒内部，穿过大筛孔排出，大杂质则积聚于筛面，从圆筒的一端排出。
这两种设备都在粮食进仓时作初步清理用。
（2）筛孔小于最小的粮食颗粒直径，如往复振动筛、平面回转筛和高速振动筛。
可使粮食颗粒小的杂质穿过筛孔被清除，粮食则作为筛上物排出。
都用在粮食出仓后、加工前的清理过程中。
经清理后的粮食作为最下层筛的筛上物排出。
如换装较大筛孔的筛面，也可作初步清理用。
往复振动筛由偏心轴或自衡振动器驱动,一般装有3层筛面。
大杂质在上层短筛上排出;
大的异种粮粒在2层筛上排出;
小杂质穿过3层筛筛孔排出。
粮食进机和出机都经过吸风处理除去轻杂质。
平面回转的筛体用4组吊杆悬吊,由平衡轮驱动作平面回转运动,有2层筛面。
改变其结构和工作参数后，也可用于大米的碎米分级。
高速振动筛的筛体在其两侧平衡重块高速旋转所产生的离心惯性力作用下，在垂直平面内作小振幅圆形运动，有2～4层筛面。
用于分离稻谷中的稗子，效果较好。
按比重分离用于分离与粮食颗粒大小、形状相似而重量不同的杂质，如石子、泥块、金属粒块、玻璃、陶瓷和煤渣等。
分离方法有湿法和干法两种：
（1）湿法的典型设备为洗麦甩干机，由螺旋水洗槽和立式甩干部分组成。
比重大的杂质在水洗槽中沉淀速度快，积聚于槽底由小螺旋输送器送向排出口；
小麦粒则被大螺旋输送器浮送到甩干部分，以除去游离于表面的水分。
（2）干法的设备有比重去石机和比重分级台。
粮食在比重去石机内被均匀地喂到一个倾斜而往复振动的多孔板（鱼鳞孔板或钢丝编织网板）上，借一股可控气流而使之流态化，成半悬浮状态借自重流向下端排出。
较重的石子、泥块等则因往复振动而贴着多孔板面向上端移动，经聚石区排出。
提供气流的方式有吸式和吹式两类。
比重分级台的工作原理和结构和比重去石机相似：
先将粮食连同杂质按轻重分成两部分，再分别加以清理，可减少后道清理设备的数量或改用较小的设备。
干法设备可节约用水，防止废水污染环境，且维修方便，已逐步取代湿法设备。
按形状分离所分离的杂质或物料和粮食颗粒的大小相似，而形状不同，如荞子、豌豆、无芒稗子、燕麦和大麦等。
其典型设备有：
（1）螺旋分离机。
没有运动部件，不需要动力设备，在其立轴上有一个大的外螺旋面包围着几个小的内螺旋面。
粮食从顶部喂入内螺旋面的入口处,其中的球形种子类杂质由于滚动快、动量大,可在离心力作用下被抛向外螺旋面，并从其出口排出。
粮食颗粒则沿各个内螺旋面流向各个出口。
这种设备生产率低，只能作为辅机使用。
（2）窝眼盘精选机。
其工作部件是同轴安装的一组或几组铸铁圆盘，两面密布窝眼。
圆盘旋转时,其下半部埋入粮食，把进入窝眼的短颗粒（荞子、无芒稗子和碎米等）带到一定高度后，落入机侧的收集槽中流出。
按杂质的天然特性分离如分离磁性杂质可在粮食加工机械的进料溜管中装设永久磁钢装置，吸附在磁钢表面的杂质由人工定期清理。
还可使用永磁滚筒或电磁滚筒，即在一个非磁性滚筒内装一个固定的半圆柱形永久磁钢或电磁钢,粮食沿滚筒表面流向出口,磁性杂质被磁钢吸附在滚筒表面，并随滚筒转动到不设磁钢的区域，脱离落入收集容器中。
分离粮食中的有色颗粒（如小麦中的黑色角麦，大米中的红米、黄褐米等）可用光选机。
在机上并列的每个狭槽中装设光电感应装置，粮食呈薄而窄的细流流经狭槽。
当有色颗粒流经光照区时，其反光特性促使传感器发出信息，进而打开狭槽底部的活门，排出有色颗粒。
这种设备效果好，但生产率低。
分稻谷或糙米中的有芒稗子可采用静电除稗机，粮食呈均匀的薄层进入机内，有芒稗子由于在强静电场中的极化性质显著，偏向机器的一侧而被排至机外。
目前，在欧美发达国家已经形成多种系列化的种子精选机，具有精选精度高、分级效果好、工艺精良、性能稳定、可靠性强、噪音相对较低的特点，除传统的机械调节外，现在开发除液压调节系统，操作更加灵敏。
比较著名的比重精选机生产厂家有奥地利的HEI公司、丹麦的WESTRUPP公司、德国的PETKUS公司、美国的OLIVER公司、IMC公司和CRIPPEN公司。
20世纪70年代以来，种子加工业的兴起使风筛式精选机在一些发达国家有了较快的发展。
其中，西欧、北美的一些国家，如丹麦、瑞典、奥地利、瑞士、意大利、德国、美国等，在生产和使用方面均居领先地位，他们在技术上各有发展，产品也各有特点。
我国对精选机机械的研究、生产起步比较晚。
1.4精确高效谷物分离机设计的主要工作
滚筒精选机是在吸收了国内外精选机技术的基础上研制出来的一种新型谷物精加工设备。
滚筒是本机的主要构件之一，其次是驱动电机、机架、传动系统及其他辅助结构。
第2章 精确高效谷物分离机的概况
2.1精确高效谷物分离机的功用
粮食收获后，从外形相近的种子中间，将不成熟的、霉变的、被虫子咬的不合格的谷物及小石子杂质分离出来，这个过程通过谷物分离机实现，效果十分明显，谷物通过谷物分离机的分离之后增加了谷物的净度达到了人们所需要的精装谷物的要求。
2.2精确高效谷物分离机的结构
精确高效谷物分离机一般由滚筒、箱体、下箱体、传动系统、电机等机构构成
2.2.1滚筒
滚筒是谷物分离机的主要组成部分，滚筒由4个支撑轮支撑，工作时，由电机、减速器带动滚筒一侧的链轮与链啮合的传动系统带动滚筒旋转，支撑轮起到支撑和从动作用。
2.2.2链轮传动机构
链传动基本结构
受拉时，过渡链节还要承受附加的弯曲载荷，通常应避免采用。
齿形链由许多冲压而成的齿形链板用铰链联接而成，为避免啮合时掉链，链条应有导向板（分为内导式和外导式）。
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；
但结构复杂、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。
链轮轴面齿形两侧呈圆弧状，以便于链节进入和退出啮合。
齿形用标准刀具加工时，在链轮工作图上不必绘制端面齿形，但须绘出链轮轴面齿形，以便车削链轮毛坏。
轴面齿形的具体尺寸见有关设计手册。
链轮齿应有足够的接触强度和耐磨性，故齿面多经热处理。
小链轮的啮合次数比大链轮多，所受冲击力也大，故所用材料一般应优于大链轮。
常用的链轮材料有碳素钢（如Q235、Q275、45、ZG310-570等）、灰铸铁（如HT200）等。
重要的链轮可采用合金钢。
链轮传动机构一般由链轮和一根固定在滚筒一端的链条组成，通过电机带动链轮通过与链条的啮合达到滚筒的转动。
2.2.3减速电机
减速电机是指减速机和电机（马达）的集成体。
这种集成体通常也可称为齿轮马达或齿轮电机。
通常由专业的减速机生产厂进行集成组装好后成套供货。
减速电机广泛应用于钢铁行业、机械行业等。
使用减速电机的优点是简化设计、节省空间。
减速电机结合国际技术要求制造,具有很高的科技含量。
节省空间,可靠耐用,承受过载能力高,功率可达95KW以上。
能耗低,性能优越,减速机效率高达95%以上。
振动小,噪音低,节能高,选用优质段钢材料,钢性铸铁箱体,齿轮表面经过高频热处理。
经过精密加工,确保定位精度,这一切构成了齿轮传动总成的齿轮减速电机配置了各类电机,形成了机电一体化,完全保证了产品使用质量特征。
产品采用了系列化、模块化的设计思想,有广泛的适应性,本系列产品有极其多的电机组合、安装位置和结构方案,可按实际需要选择任意转速和各种结构形式。
2.3精确高效谷物分离机具有的特点
1筛孔不易堵塞。
2运行平稳，噪声较低。
3结构简单，维修方便。
4筛分筒可封闭，易于密闭收尘。
5整机可靠性高，一次性投资较少。
6采用特制筛网，筛分效率高，使用寿命长。
2.4本章小结
本章简要介绍了精确高效谷物分离机的结构形态、功用和特点等概况。
精确高效谷物分离机作为谷物分离机技术条件要求，同时由于特殊的工作环境和功用需求又决定了精确高效谷物分离机的特殊机构构造，技术参数和工作特点，这正是现代农机发展专用化的体现，更是现代农用机械的发展趋势。
第3章 滚筒的设计
升级会员 