【文章內(nèi)容簡介】 mm 的顆粒，大雜主要為不規(guī)則塑料薄膜或繩線?？紤]到以上因素及沖孔篩標(biāo)準(zhǔn)，選擇篩孔為直徑 14mm的圓孔篩。 顆粒穿過篩面的概率與單位面積上開孔所占比例成正比，開孔率越高，則透篩率相應(yīng)的提高。在篩孔幾何尺寸的條件下，篩孔在篩面的排 列形式和孔距將影響到篩面的有效篩分面積，開孔率的計算公式 (31)如下： ? ?21/ 100%k F F?? (31) 式中 K— 開孔率 2F — 篩面總面積 1F — 篩孔總面 圓孔篩的排列有六角形和正方形兩種， 如圖 32 所示。 正方形排列的開孔率 為 21 2 100%4 ( )rK mr???? (32) 六角形排列的開孔率 為 ? ?22 100%23 rK mr???? (33) 圖 32 篩孔排列圖 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè) 計） 9 將以上求得的開孔率進行比較 214 ?? 比較可以看出在孔徑和孔距相同的條件下，六角形的開孔率高，此外，六角形是交錯排列，顆粒沿任一方向運動都有機會接觸到篩孔，而正方形的排列留有一空帶，若顆粒沿此空帶運動則無 機會透篩，降低了篩理效率。 篩網(wǎng)的厚度與孔距 沖孔篩通常用金屬薄鋼板或鍍鋅板沖壓而成，篩厚一般只要 ~ 之間，若磨損太大可適當(dāng)考慮板厚加大，但是過厚的篩板會造成堵孔，根據(jù)經(jīng)驗可按以下公式取板厚 ? ? 5 ? ? (34) 式中 ? —— 篩面厚度， d—— 篩孔直徑 由開孔率計算公式可知，孔距 p 越小則開孔率越大，但是孔距與篩面的強度相關(guān)，孔距小則篩面強度低、壽命短。通過查閱篩板國標(biāo) GB/T1620— 2021，在篩孔直徑為 14mm時，孔距取 20mm[9]。 篩桶的整體形狀 粉料是依靠離心力的作用透過篩孔，且為了方便粉料在篩桶內(nèi)的軸向移動，所以篩桶設(shè)計為圓錐形，小端進料，大端排雜 [10]。 透篩率 首先觀察物料的篩分過程，可將其分為兩個階段：①物料層上端易于穿過篩孔的顆粒透過物料層到達篩面②到達篩面且易于穿過篩孔的顆粒透過篩孔 成為篩下物。顆粒在一定的篩面上透過篩孔有一定的概率性，該概率成為透篩率。 根據(jù)以往經(jīng)驗，顆粒透過篩孔的概率受到以下因素影響：①物料的含水性 ②篩子的有效篩分面積 ③篩孔的大小 ④顆粒與篩孔的相對大小 ⑤顆粒相對于篩子的運動方向和與篩面的夾角。 由此可以看出篩分過程受很多復(fù)雜因素的影響，其篩分規(guī)律不能單純的用數(shù)學(xué)語言來完全表達。在相同的實驗條件下可以看到，大大小于篩孔尺寸的顆粒在篩分開始后，很快青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè) 計） 10 成為篩下物，粒度越靠近篩孔尺寸的顆粒，其通過篩孔的時間越長，如果假定部分條件理想化，可以計算出其透篩率 [11]。 結(jié)合本次設(shè)計，就球形顆粒透過圓孔做數(shù)學(xué)分析如下： 如圖 33 所示 ， 陰影部分為透篩區(qū)，圓孔直徑為 D，顆粒直徑為 d，透篩率為 tP ，物料相對篩面垂直下落， ? ?? ? ? ?? ?22tD d D dPD b D b???????? (35) 取 14D mm? ， 5d mm? ， 3b mm? ?? 圖 33 篩面示意圖 從公式（ 35）可以看出透篩率與孔、孔距物料直徑的關(guān)系 ，但為了便于雜質(zhì)的排除，篩面通常都是傾斜設(shè)計的。當(dāng)顆粒傾斜到達篩面時，其與篩孔邊碰撞彈跳后，仍有較大機會透過篩孔。 通過大量實驗分析，統(tǒng)計其透篩率的變化，設(shè) di D? 為變量，當(dāng) ? 時，其透篩時間較短，概率變化曲線平滑，當(dāng) ? 時，透篩時間變 長，概率變化曲線突然變陡。粒度比小于 的顆粒稱為易篩粒，粒度比大于 的顆粒稱為難篩粒。 物料的受力 與運動分析 根據(jù)設(shè)計的篩分方案，篩桶為圓錐形， 將物料的受力簡化為單個顆粒的受力， 設(shè)其錐角為 ? ，小端直徑為 1d ，大端直徑 2d ，篩桶長 L，篩網(wǎng)為圓形沖孔篩，打板傾斜一定角度青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè) 計） 11 ? ，篩桶的放置方式為水 平臥式。 物料在絞龍的推動下從小端進入篩桶，篩桶是不動的，篩桶內(nèi)的打板則繞軸心快速旋轉(zhuǎn)，受打板的沖擊作用，物料迅速解體，所用時間很短，由于物料飛濺，其受力分析涉及到很多因素，暫且不分析。松散后的粉料在重力和沖擊力的作用下，粉料到達篩面，此時在打板的推動作用下，繞圓錐篩面離心運動。前面也說明打板的安裝有一定的傾斜度，物料此時受到重力 G ，打板的推力 F ，建立坐標(biāo)系，推力 F 可分解為軸向力 1F ，徑向分力 2F 。 其受力 示意圖 如圖 34 所示。 圖 34受力分析圖 通過 圖 34 可以看出，物料在篩桶內(nèi)有繞篩桶的圓周運動和沿篩面的軸向滑動，軸向滑動是在重力 G1 和推力分力 F2 的作用下形成的。在篩面設(shè)定好的條件下，其總篩分面積是一定的，物料能夠覆蓋的面積稱為有用篩分面積，為了增大透篩率和處理能力，必須保證最大的有用篩分面積。篩桶為圓錐形，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)離心力大于重力時，即 2rw g? ，物料能夠鋪滿整個篩面而獲得最大的篩分面積， 通過計算分析其運動方程如下： 22 11 221si n t a n FF G arc fFGa m?????? ? ????? （ 36） 21 1 s in2ir r at ??? 2()irr? （ 37） 21 co s2y at ?? （ 38） sinix r wt? （ 39） 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè) 計） 12 cosiz r wt? （ 310） 式中 a — 沿軸線運動的加速度 1r — 小端直徑 2r — 大端直徑 w— 角速度 ? — 錐角，取 02 其運動軌跡為漸開螺旋線， 示意圖 如圖 35 所示。 圖 35 單顆物料 簡化 軌跡圖 篩分效率和處理能力 在評價篩分機械時，篩分效率和處理能力是兩個重要指標(biāo) [12]。處理能力是指篩子 在保證篩分效率的前提下單位面積每小時所處理的物料噸數(shù)（ 2/t m h ），表示篩子的數(shù)量指標(biāo)；篩分效率是指實際篩得物料與理論篩得物料的比較，表示的是篩子的工作質(zhì)量指標(biāo)。 篩分效率可用下列公式表示： ? ? 41 0 %100abab? ???? (311) a — 原料中能 篩過物的含量 b — 所得篩余物中能 篩過物的含量 就一般情況，篩分效率受以下因素影響。 ① 被篩理物料的物理性質(zhì)。物料的粒度大小、幾何形狀、密度、濕度會影響其透篩率和篩網(wǎng)的堵孔率。 ②篩面的幾何因素。篩孔的形狀、大小、排列及篩網(wǎng)的厚度會影響透篩率，篩網(wǎng)表青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè) 計） 13 面物理化學(xué)性質(zhì)會影響物料的流動性和堵孔率。 ③篩 面和物料的運動特性。篩面的運動方式有平面回轉(zhuǎn)、圓振動、旋轉(zhuǎn)，或者篩子不動，物料在一定的作用力下運動。運動的速度、方向、時間等運動特性會影響有用篩分面積、物料層厚度、篩分快慢。 ④生產(chǎn)條件。 篩分效率可以通 過采取一定的措施來使其不斷提高，不過 1?? 。 篩分效率的設(shè)定與多種已知和未知因素相關(guān)，就一部篩分機器而言，其篩分效率與物料被篩時間 的關(guān)系 如圖 36 所示。 圖 36 效率 時間圖 由圖 36 可以看出，在前 20s 的時間內(nèi)篩分效率迅速增加，再往后，其篩分效率增加平滑，趨于 95%左右。觀察物料的運動軌跡可知，物料的被篩分時間由軸向運動速度和篩長來決定。篩分時間過長會造成功率浪費，甚至物料進出不平衡造成篩桶內(nèi)物料堆積，篩分時間過短會造成有用 成分 還未被篩分就排出篩桶外 。 篩子的處理能力分為理想處理能力和實際處理能力。理想處理能力由篩桶和物料的各種幾何、運動 、物理關(guān)系來決定，實際處理能力則由單位時間的進料量來決定，進料量計算在后面分析。很顯然理論處理能力要大于實際處理能力，根據(jù)設(shè)計篩分機械的要求，理論應(yīng)該超過實際的 30%。 結(jié)合篩網(wǎng)選用國標(biāo)和以往經(jīng)驗數(shù)據(jù)，篩桶長約 900mm，直徑不低于 400mm，錐角為02 ，角速度不低于 ? ?2/rad r? 。具體尺寸詳見 CAD 圖紙。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè) 計） 14 4 喂料部分 的設(shè)計 喂料的裝置的選型 篩分裝置在進行篩分作業(yè)時需要有一個喂料裝置不斷地輸送物料，以保證篩分不間斷，本次的設(shè)計要求喂料時進料均勻，并且還具有一定的混合打散的功能。結(jié)合以往設(shè)計糧油機械的經(jīng)驗，可采取螺旋輸送的方式進行喂料，該喂料裝置又稱為絞龍，絞龍的運動方式為軸向旋轉(zhuǎn)，可與打板共用一軸，使結(jié)構(gòu)緊湊。其工作原理是：物料從進料口 進 入，當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，物料受到螺旋葉片法向推力的作用， 該推力的徑向分力和葉片對物料的摩擦力 會對物料起到攪拌打散的效果，但也 可能帶著物料繞軸 轉(zhuǎn)動，但由于物料本身 的重力和料槽對物料的摩 擦力的緣故，才不與螺旋 葉片 一起旋轉(zhuǎn)， 而 在葉片法向推力的軸向分力作用下，沿著料槽軸向移動。 其結(jié)構(gòu)如圖 41 所示。 圖 41絞龍結(jié)構(gòu)圖 螺旋輸送機 主要有水平、傾斜、垂直等種類，根據(jù)實際設(shè)計需要選型，在本設(shè)計中其主要是進行給料作業(yè)，所以選則為水平輸送。 物料的運動和受力分析 根據(jù)的絞龍的結(jié)構(gòu)和運動方式可知，螺旋面對物料的作用力為 F，但由于物料與葉片的摩擦作用， F 力的方向與葉面的法向偏離了一定角度 ? 。 F 力可分解為法向分力 F1和徑向分力 F2，力的作用 下， 物料 在料槽中進行著一個復(fù)合運動，既沿軸向移動，又沿徑向旋轉(zhuǎn)，既有軸向速度 V1，又有圓周速度 V2，其合速度為 V。 如圖 42 所示。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè) 計） 15 圖 42 受力分析 運動分析 螺旋輸送機的設(shè)計參數(shù)分析 輸送量 輸送量是螺旋輸送機的一個衡量指標(biāo)，該指標(biāo)主要是根據(jù)生產(chǎn)量來確定的，但它又與其他參數(shù)密切相關(guān)，其公式為 ： 13600Q F V??? (41) Q— 螺旋輸送機的輸送量（ t/h） F— 料槽內(nèi)物料層得橫截面積（ m2） D— 螺旋葉片的直徑（ mm） ? — 填充系數(shù) ? — 物料的單位容積質(zhì)量（ 3/tm） ? — 傾斜輸送系數(shù) 由于在實際工作中不考慮物料軸向阻滯的影響，所以軸向移動速度 V1 ? Sn/60 把 2 /4FD??? ， V1 ? Sn/60 代入 公式 （ 41）式中 2= 47 nQ D S ???? （ 42） S~螺距 （ mm） n~轉(zhuǎn)速（ r/min） 由上式可以看出，當(dāng)輸送量確定后，可以調(diào)整相應(yīng)的參數(shù)來達到 Q 的要求，本次設(shè)計的檢驗部分的處理能力是 40~60（ t/h）。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè) 計） 16 參照螺旋輸送機設(shè)計國標(biāo)，可查得 ? = ? = ? =1 螺旋軸轉(zhuǎn)速 螺旋軸的轉(zhuǎn)速對輸送量有直接的影響， 轉(zhuǎn)速過低則達不到 設(shè)計產(chǎn)量。當(dāng)轉(zhuǎn)速超過一定的極限值時，物料會因為過大的離心力而外拋，所以需要對軸的轉(zhuǎn)速 n做一定的限制 [13]。 根據(jù)經(jīng)驗公式： nmax /AD? （ 43） A — 物料的綜合特性系數(shù)，本次物料為谷物粉料，查表可取 A=86 maxn — 所允許的臨界轉(zhuǎn)速 D— 螺旋外徑 maxnn? 式中 n 為螺旋的實際轉(zhuǎn)速 ，其不能超過臨界轉(zhuǎn)速。 螺距 螺距不僅決定著螺旋的升角，還決定著在一定填充系數(shù)下物料運行的滑移面，所以其大小影響輸送過程。通常可按下式計算螺距 : 1S KD? （ 44） 由于物料的流動性較差，取值時 K1? 螺旋 葉 片直徑 該直徑直接關(guān)系到輸送機的生產(chǎn)量和結(jié)構(gòu)尺寸，將（ 43）、（ 4