【文章內(nèi)容簡介】 置主要涉及到混合粉料的分離，結(jié)合設(shè)計經(jīng)驗和理論知識，這部分要設(shè)計計算的內(nèi)容包括：篩網(wǎng)的選擇，物料的受力分析，物料的運動分析，篩分效率和處理能力等。 篩網(wǎng)的選擇 篩網(wǎng)種類篩網(wǎng)是篩分機械的核心部件，物料的篩分必須通過達到分級的目的，現(xiàn)在通常所用的篩面有沖孔篩、柵篩、編制篩。①柵篩由以圓鋼、角鋼、方鋼、扁鋼為材料做成的柵條，這些柵條平行并按一定的間距排列組成柵篩，通常所采用的制造工藝是焊接而成。柵篩的過篩能力強，處理量大，其柵縫一般為 30mm~40mm，由于柵條很寬，這種類型的篩網(wǎng)只能用來初步清理大雜。②編織篩由金屬絲交織而成，其主要優(yōu)點是制造方便，開孔率大，物料易于透過篩孔且不堵孔，其缺點就是不耐磨，容易損壞，所以其不能適用于摩擦力系數(shù)大，不間斷工作時間長的場合。③沖孔篩是目前使用最廣的篩面，也達到標準化制造。通常是在薄鋼板或鍍鋅鐵板上用沖模沖出一定形狀及大小的篩孔，常用的篩孔形狀有三角形、腰圓形、圓形等。沖孔篩篩孔分布均勻，篩面耐磨，強度高。其簡圖如圖 31 所示。圖 31 篩板樣圖本次設(shè)計的篩分裝置，其篩網(wǎng)不動，粉料在打板的推動下沿篩面圓周運動，篩面受到粉料的沖擊力和摩擦力，粉料則在離心力的作用下概率通過篩孔。綜上分析采用沖孔曬篩作為篩面。青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）8 篩孔形狀和排列的選擇本次設(shè)計的的篩分原理是按照粉料與雜質(zhì)的大小、孔型不同來分級，需要篩分的原料是由結(jié)團粉料和大雜組成，結(jié)團粉料在打板的作用下迅速解體為直徑為 2~10mm 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準，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： (31)??21/0%kF??式中 K—開孔率 —篩面總面積2F —篩孔總面1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 (32)2110%4()rKm????六角形排列的開孔率為 (33)??223r圖 32 篩孔排列圖青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）9將以上求得的開孔率進行比較 ?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 (34)????:式中 ——篩面厚度， ——篩孔直徑?d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 GB/T1620—2022，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雜因素的影響，其篩分規(guī)律不能單純的用數(shù)學語言來完全表達。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，青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）10很快成為篩下物，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 ，物tP料相對篩面垂直下落， (35)????22tdPb???? 取 ， ， 14Dm??? 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) 為變量，當 時，其透篩diD??時間較短，概率變化曲線平滑，當 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)其青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）11錐角為 ，小端直徑為 ，大端直徑 ，篩桶長 L，篩網(wǎng)為圓形沖孔篩，打板傾斜一定?1d2d角度 ，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 ，打板的推力 ，建立坐標系，推力 可分解為軸向力 ，徑GFF1F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)當離心力大于重力時，即，物料能夠鋪滿整個篩面而獲得最大的篩分面積，2rwg?通過計算分析其運動方程如下： （36）2 11 2sintaFFGrcfGam??????????? （37）21iirt2()i? cosy（38）青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）12 （39）sinxrwt? （310）coiz式中 —沿軸線運動的加速度 —小端直徑 a1r—大端直徑 —角速度2r w—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 [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)（ ） ，表示篩子的數(shù)量指2/tmh:標；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。篩分效率可用下列公式表示： (311)??410%ab????—原料中能篩過物的含量a—所得篩余物中能篩過物的含量b青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）13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)表面物理化學性質(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，進料青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）14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)選用國標和以往經(jīng)驗數(shù)據(jù)，篩桶長約 900mm，直徑不低于 400mm，錐角為 ，角速度不低于 。具體尺寸詳見 CAD 圖紙。02??2/rad?青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）154 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(xiàn) 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)大學機電工程學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）16 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，該指標主要是根據(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： (41)1360QFV???Q—螺旋輸送機的輸送量（t/h）F—料槽內(nèi)物料