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机电工程学院 毕业设计说明书 题 目: YZS-60型离心筛的设计 学生姓名： 学 号： 20053610432 专业班级： 机自专0504 指导教师： 吕俊智 2008年 06月01日 目次 1 概述 2 2 设计离心筛的意义 3 2.1 国内外对比 3 2.2 离心筛在淀粉、谷朊粉生产中的应用 3 3 设计计算 9 3.1 电机的选择 9 3.2 V带的传动设计 9 3.3 主轴的设计 12 3.4 键的计算选择 13 3.5轴承的选择 14 3.6 轴承座的选择 14 3.7 轴强度的校核 14 3.8轴承的校核 18 4 机架的设计 20 设计感想 22 参考资料 23 1 概述 随着科学技术的迅速发展，淀粉、谷朊粉及其制品的应用越来越广泛，几乎应用于各个领域，它带动了淀粉、谷朊粉工业的发展，促进了淀粉、谷朊粉技术研究的深入，一些新工艺、新设备不断涌现。食品工业的发展是设备和工艺发展的结果，应该使设备和工艺达到最佳配合，以设备革新和创新促进工业的改革和发展，以工艺的发展进一步促进设备的发展和完善。 我国虽是农业大国、粮食大国，但是粮食机械行业距国际先进水平还有较大差距，特别是分离设备，国内大部分先进的分离设备是从国外引进的，因此此次设计意义重大。 通过多方面调研、老师提供的资料以及网上、图书馆查到的资料，我对圆锥筛的外形、工作原理、设计数据有了一定的认识，这对我下面的设计会有很大的帮助。 设计也是一个历练的过程，我一定要把握好这次机会，提高自己的专业素质，设计能力。 2 设计离心筛的意义 2.1 国内外对比 目前国内外淀粉、谷朊粉已经广泛应用于各个行业，品种达数千种，性质各异。我国生产淀粉的历史很早，但对淀粉、谷朊粉新工艺的研究开发起步较晚，在应用时也走了不少弯路，限制了淀粉、谷朊粉的应用和发展。国内绝大部分小麦淀粉厂的生产工艺仍旧为落后的间歇式、半机械化、敞开式的传统工艺方法，即间歇式马丁法。目前国内的淀粉厂大致有下列三种类型：一是采用国内先进工艺及先进设备厂，这类工厂投资较多，技术经济指标达到先进水平，经济效益比较好；二是按传统工艺及自制设备或部分采用国产先进设备的厂，此类工厂均为小型企业，投资少，生产水平低，也稍有盈利；三是引进国外生产线的厂，如引进美国、德国、瑞典、荷兰、泰国等国设备或生产线，这类厂家多属国有企业，有的连不必引进的亦引进，有的甚至整条生产线引进，因此，固定资产投资很大，贷款多，利息、折旧负担重，经济效益并不理想，其中有些厂甚至处于长期亏损的状态。 澳大利亚、新西兰、美国及欧洲的法国、荷兰、英国等地是小麦淀粉生产的主要集中地，其加工工艺及设备代表着当今世界小麦淀粉工业的发展方向。其中美国的淀粉产量居世界首位。CPC公司是世界上最大的淀粉企业，在40多个国家拥有淀粉厂。因为美国的糖品消费主要是淀粉糖，加之以淀粉原料制造许多新材料，对淀粉的需求日益增长，所以淀粉工业的发展很快。法国、德国、英国、荷兰等国的淀粉厂一般都有几十种产品，有的甚至有一、二百种产品，如荷兰艾维贝公司生产200多种品种。日本的淀粉工业起步较晚，但发展快。目前淀粉年产量已达200多万吨，主要品种是马铃薯淀粉。泰国淀粉工业近年发展很快，是后起之秀。目前全国木薯种植面积在100万公顷以上，年产鲜木薯1800-2000万吨。全国有50多家淀粉厂，淀粉年产量达150-200万吨，其中有一半出口，主要出口到日本、欧盟、美国、台湾、香港等50多个国家和地区，年创汇近5亿美元。目前我国也从泰国进口木薯淀粉及木薯干片。泰国木薯淀粉的消费主要是用于加工各类变性淀粉，为造纸、纺织、食品所用，变性淀粉年产量近50万吨。 可见，我国在淀粉、谷朊粉的生产工艺和设备上和世界先进水平仍有一定的差距，今后我们应该注重在这些方面的研究和开发。 2.2 离心筛在淀粉、谷朊粉生产中的应用 马丁法（面团法）是一种比较传统的淀粉、谷朊粉加工方法，使用的原料是面粉而不是麦粒，加工步骤是和面、清洗淀粉、干燥面筋、淀粉提纯和淀粉干燥。其工艺流程见图1。 其生产过程为：将面粉和水按一定比例加入到和面机1中，经过和面机的充分搅拌使面粉成为面团状，加水静置20min左右，使面团中的蛋白质充分吸水形成面筋，然后由人工不断加水、洗涤使面筋与淀粉分离。清洗出来的面筋送到谷朊粉干燥系统干燥，得到活性小麦蛋白粉即谷朊粉。从和面机中排出的水和淀粉的混合物为粗淀粉浆，粗淀粉浆中含有细小的碎面筋，用振动筛2将这些碎面筋去除，在经过3级离心筛3—1、3—2、3—3将淀粉浆中的纤维筛除；然后集中到沉淀池4沉淀，经8~12h的沉淀后，淀粉被沉淀在池的底部，放掉池中的水，然后加清水搅拌用泵5输送到脱水机6脱水，通过螺旋输送机7输送到淀粉干燥系统干燥，再经过粉碎机8、干燥管9和卸载器11将干燥的淀粉收集，通过关风机，再经过淀粉筛13的筛理即为淀粉成品。 从以上生产工艺可以看出，此工艺为间歇式、半机械化、敞开式的传统工艺。存在着劳动强度大、生产周期长、卫生条件差、出率低、产品质量不稳定、废水排量大等缺点。 下面是我校老师参照国外先进的工艺提出的工艺改进方案，本方案结合我国实情，以国内设备代替价格昂贵的进口设备。其生产的工艺流程见图2。 其生产过程为： 1.和面与面筋分离工序：由气力输送系统将面粉输送到面仓1内，定量螺旋输送机2将面粉送到自动活面机4中，流量计3控制进入和面机的进水量。水和面粉按一定的比例在和面机中被混合成类似牙膏状的面糊；输送泵5将这些面糊送到熟化灌6中熟化。在熟化过程中，面糊中的蛋白质充分吸水形成面筋，熟化的时间大约30min，熟化后的面糊被面团切断机7切成小块状，送到带有高速搅拌装置的均质灌8中搅拌，使面筋与淀粉分离；然后用泵9输送到滚筒筛10中将面筋与淀粉分离，使筛上物为面筋，将面筋送到储箱47中由谷朊粉干燥系统干燥即为谷朊粉；筛下物为还有淀粉的淀粉浆，将淀粉浆送到下道工序再进行精制和分级。 2.纤维的分离工序：在这道工序中采用新型的带正、反向冲洗的离心分离筛15筛理淀粉浆里的纤维。通过旋转的转鼓产生离心力，在离心力的作用下淀粉颗粒通过筛网，而纤维则为筛上物。由于在筛网的正反面都有高压水冲洗，能将筛网上的糖类和细小的面筋等粘性物质彻底冲洗干净，解决了以前的离心筛常出现筛网被堵塞的现象，提高了分离效果和产量。 3.淀粉的精制和分级工序：分离出纤维后的淀粉浆集中在储罐16中，这时的淀粉浆是蛋白质和淀粉的混合物，称为粗淀粉乳，再经过泵17输送到除沙器18除沙，除沙后的淀粉乳从高压泵20—1—20—12分别输送到第一组旋流器21—1—21—12中进行分离。当高压泵将淀粉乳输送到旋流器中的旋流管内时，沿着旋流管的内壁做高速旋转运动，产生的压力越高，离心力就越大，在离心力的作用下每级旋流器将淀粉乳分为两部分，即顶流和底流。顶流为密度小的蛋白质和小颗粒淀粉，底流为密度大的大颗粒淀粉。在第一级旋流器21—1的顶流中是含有颗粒较小的淀粉和蛋白质的出口，因此再将其送到第二组旋流器（6级）中进一步分离。在第一组旋流器中，第二级顶流送回到第一级的进口处；第三级的顶流送回到第二级的出口处；依次类推，最后一级21—12的顶流输送到21—11的进口处，在最后一级旋流器21—12的进口处加清水经过这样的逆流洗涤，在最后一级旋流器21—12的底流即为纯净的A淀粉乳，储存在储存罐22中，在经过自动脱水机23的脱水，由螺旋输送机24送到气流干燥系统干燥即为A淀粉。第二组旋流器的物料来自第一组旋流器的顶流，它是颗粒较小的淀粉和蛋白质混合物，在这一组旋流器中要进一步将淀粉蛋白质分离出来，因此它的压力要调整得比第一组高，工作过程与第一组相同，由高压泵34—1—34—6分别输送到旋流器35—1—35—6中；第一级旋流器35—1的顶流为较纯净的蛋白质，再进一步浓缩、干燥即为优质的蛋白粉。最后一级旋流器35—6的底流为小颗粒的淀粉，成为B淀粉乳，用同样的方法脱水、干燥即为B淀粉。 4.淀粉和谷朊粉的干燥工序：淀粉和谷朊粉仍采用气流干燥，和以前的工艺没什么变化。谷朊粉的干燥在造粒部分和蜗壳分离器部分做了改进，湿面筋进入干燥管道后得到瞬时干燥，缩短了受热时间，提高了谷朊粉的活性。 改进后的生产设备及设备，符合我国国情，可大大降低投资。其中ZXS—850型离心筛，达到国外同类产品水平，国内领先。谷朊粉干燥系统在节能和提高产品质量方面与一般干燥系统相比有了很大提高。 传统和先进的淀粉、谷朊粉的生产都用到了离心筛，开发和研制离心筛对增加产量、提高质量、降低成本、改善卫生条件都有重要意义，离心筛与其他分离设备比较，还具有推动力大、分离能力强、结构紧凑、附属设备少等特点。离心筛外形见图 图3 离心筛实图 在小麦淀粉、谷朊粉的加工过程中，圆锥筛处于中间过程中，前面是滚筒筛，下面是水洗涤从圆锥筛出来的粉浆，工作时浆料通过均匀机构均匀后进入筛筒底部，筛筒由动力机构驱动高速旋转，受离心力的作用并在水洗涤系统的喷淋下，浆料沿着筛面作圆周运动，并同时向外沿移动，移动过程中，细小的淀粉颗粒透过筛网排出，同时不能过筛的纤维在离心力的作用下连续向转鼓的大端滑动，排出转鼓。在生产的过程中采用多台此种离心筛进行级联，来提高产量，级联后的离心筛如图4。 图4 串联的离心筛 圆锥筛在使用时应注意转向，安装电机电缆时应面对进料管，，转鼓应为逆时针旋转，电缆需用钢管护套防止浆水和潮气入侵。另外圆锥筛常出现筛网破裂现象，应及时检查筛筒内壁是否光滑，进料管位置是否合理，筛面应及时清理，若发现筛体有剧烈振动，说明筛面有部分残留物，应停机打开端盖进行清理。 3 设计计算 3.1 电机的选择： 无特殊要求的情况下，Y系列三相异步电动机较常用，其效率高、工作可靠、结构简单、维护方便、价格低、启动性好，适用于不易爆、无腐蚀性气体、无特殊要求的场合，主要应用于机床、泵、风机、运输机、搅拌机、离心机、农业机械等。 离心筛属于常速离心机，转速在800—1000r/min之间，初步选定转速为850r/min，功率18KW，由于要考虑实际工作中功率损失和传动效率，选择大于18KW的电机，经分析选择电机型号为Y180L—4。电机技术数据如下表： 型号 额定功率（KW） 满载转速（r/min） 同步转速（r/min） 级数 Y180L--4 22KW 1470r/min 1500r/min 4级 堵转转矩/额定转矩 （启动系数） 最大转矩/额定转矩 （过载系数） 质量（Kg） 2.2 2.2 190 3.2 V带的传动设计： 带传动是具有中间挠性件的传动，它利用两个或多个带轮用带作为挠性拉拽零件，工作时借助摩擦或啮合传递动力或运动。带传动具有如下特点优点：带具有弹性，能缓和冲击，吸收振动，故传动平稳噪声小；过载时，带在带轮上打滑，具有过载保护的作用；制造和安装精度要求不是很严格；可传递两轴间距离较远的运动。 普通V带传动设计参看《机械力学与设计基础》P224—P231。 1）确定计算功率：由P226表12-7查得工作情况系数表=1.1 计算功率=×P=1.1×2.2=24.2KW (P为传动名义功率，即额定功率) 2）选择V带型号：根据计算功率和小带轮转速（即电动机转速），由P227图12-9选取V带型号，选择C型。 3)确定带轮基准直径和:小带轮基准直径应大于等于P228表12-8列出的C型号带轮的最小基准直径200mm,以免带的弯曲应力过大导致其寿命降低，d取200mm。 大带轮直径=（1-ε）（ε为滑移率，取值0.01） =×200（1-0.01）=342.4mm 按标准取整=355mm 4)验算V带速度v（m/s）:v应在5-25m/s范围内 V===15.38m/s （符合要求） 5）计算中心距和带长： 中心距： 0.7（+）≤≤2（+） 0.7（200+355）≤≤2（200+355） 388.5≤≤1110 取=900mm 带长：=2+（+）+ =2×900+（200+355）+ =1800+871.35+ =2678.02mm 由P221表12-1取相近的基准长度 =2800mm 计算中心距：a= +=900+61=961mm 考虑V带安装、调整和张紧，中心距应留有调整余量。 最小中心距：=a-0.015=961-0.015×2800=919mm 最大中心距：=a+0.03=961+75=1045mm 6）验算小带轮包角：=180°-=180°- =170.75° 取α=171° 7）确定V带根数Z：i=355/200=1.775 依次查P225 表12-4 得=7.47KW P225 表12-5 得Δ=1.14KW P226 表12-6 得=0.98 P221 表12-1 得=0.93 Z====3.08 故Z=4 8）计算初拉力：初拉力大小对带传动的正常工作及其寿命影响很大，初拉力不足， 出现打滑，传递载荷能力下降，效率低，也使小带轮急剧发热，胶带磨损；初拉力过大， V带寿命减低，压轴力增大。因此，合理的预紧力是保证带传动正常工作的重要因素。 本次圆锥筛的设计，考虑到这个问题，在安装电机的支架上打长圆孔，这样可以通过调节电机的位置调节中心距，从而调节初拉力。 单根V带合适的初拉力按该公式计算：=+ ——计算功率 Z——V带根数 v——V带速度 ——包角修正系数 q——V带单位长度质量（kg/m）查P222表12-2得q=0.3kg /m。 =（）+0.3×=367.38N 由于新带容易松弛，所以对非自动张紧V带传动，安装新带时初拉力应为上述初拉力的1.5倍。 9）计算轴压力：V带在轴上的压力，一般可以近似按两边的初拉力的合力来计算。 =22sin=2×4×367.38sin=2927.36N 10）带轮的材料、结构和尺寸： 带传动一般安装在传动系统的高速级，带轮转速较高，故要求带轮有足够的强度，带轮常用铸铁铸造，有事也用铸钢、铝合金或非金属材料。当带轮圆周速度v<25m/s时，常采用HT150；当v>25-30m/s时，采用HT200；速度更高时，可采用铸钢或钢板冲压后焊接；传递功率较小时，带轮材料可采用铝合金或工程塑料，这里选用铸铁（HT200）。 带轮的结构一般由轮缘、轮毂、轮辐等部分组成。轮缘用于安装传动带；轮毂用于安装在轴上；轮辐或腹板用于联结轮缘与轮毂。设计带轮时，为使其结构便于制造，质量轻，并避免由于铸造产生大的内应力。带轮工作表面应保持适当的粗糙度，以免带快速磨损。大带轮采用轮辐式结构，轮辐截面为椭圆形，轮辐数目根据带轮直径选取，这里带轮轮辐选择四个。小带轮采用腹板式，带轮其他部分的尺寸按照经验公式决定。轮槽的形状和尺寸与相应型号的带截面尺寸相适应。规定梯形轮槽的槽角为32°、34°、36°和38°等四种，都小于V带两侧面的夹角40°，这里选用36°。 3.3 主轴的设计 轴主要用于支撑旋转零件（凸轮、轴承和带轮等）传递运动和动力。旋转零件绕轴线转动传动转矩或回转运动，并通过轴承与机座相联接。轴按承载情况不同分为转轴、心轴、传动轴三种。由于圆锥筛所用的轴即传递扭矩又承受弯矩，所以我所设计的阶梯轴为转轴，由于小带轮已经设计好，大带轮的尺寸也就定了，只剩下轴径的确定，轴的初步设计是根据扭转强度，校核弯曲强度，由于轴的材料很多，主要根据轴的使用条件，对轴的强度、刚度、和其他机械性能等的要求，采用热处理方式，同时考虑制造加工工艺并力求经济合理，通过设计计算来选择轴的材料，选用最常见的45钢作为轴的材料，并做正火处理，由P321《机械力学与设计基础》表16-1查得=600MPa，=55Mpa。 轴的结构外形主要取决于轴的安装位置及形式，轴上零件的布置和固定方式，受力情况和加工工艺等。轴的结构设计要求：①轴和轴上零件要有准确、牢固的工作位置；②轴上零件装拆、调整方便；③轴应具有良好的制造工艺性等；④尽量避免应力集中。 1）轴最小直径的确定： 电机转速为1470r/min，计算得，主轴转速为878r/min,电机P=22kw，主轴传递功率为Pη=22η（η为带轮传递效率），由《机械设计课程设计指导》查表1-7得η=0.96，故主轴传递功率为22×0.96=21.12KW。 d≥ =C =118 =118×0.28867=34.06mm 该轴段有键槽，应该加大5%以适当增加轴径补偿键槽强度的消弱，取d=40mm。 2）轴各段直径的确定：d1=40mm 设计时应注意：装滚动轴承的轴径应与轴承内孔尺寸保持一致，轴上两处安装轴承处应采用同种型号的轴承，便于轴承座及轴的加工；轴肩用于轴上零件定位和承受轴向力，它有一定的要求：轴肩处直径差一般取5-10mm，这里取5mm。 3）轴各段长度的确定： 小带轮宽度已经确定，即电机伸出的轴长，查《机械课程设计指导书》表12-3可知Y-180L-4电机伸出轴长为80mm，故大带轮宽度同样为80mm，即L1=80mm，根据各方面考虑L2=65mm。 所选轴承内孔为50mm，初步选择双列圆锥滚子轴承选择理由将在后面轴承选择中详细介绍，L3=60。 L4=200mm，L5=60mm，L6=85mm，L7=80mm，L8=30mm，L9=20mm。 下面是轴的示意图： 图6 轴的示意图 3.4 键的计算选择： 圆锥筛上用到四个键，分别是小带轮与电机相连的键、主轴与大带轮相连的键、主轴与转鼓相连的键、主轴与分水盘相连的键，他们均采用普通平键，靠侧面受挤压来传递载荷，对称性好，易拆装，无轴向固定作用，精度较高，用于高速轴或受冲击，正反转的场合。一般采用铸铁制造，根据与其配合的轴的长度选用标准键长。根据《机械力学与设计基础》P328表16-7查得[P]=55Mpa，许用剪切应力[τ]=90Mpa. 电机输出转矩T1==9549×22/1470=142.9N/m=142900N/mm 主轴传递转矩T2==9549×21.12/878=229.7N/m=229700N/mm 根据《机械课程设计指导书》P51 表4-1： 1） 电机与小带轮上的键：d=48mm b=12mm h=8mm l=63mm ==4×142900/48×8×63=23.6Mpa<90Mpa P==4×14700/48×8×63=23.6Mpa<55Mpa 2） 主轴与大齿轮上的键：d=40mm b=12mm h=8mm l=60mm ==4×142900/40×8×60=47.9<90Mpa P==4×142900/40×8×60=47.9<55Mpa 3） 转鼓与主轴上的键：d=45mm b=14mm h=9mm l=45mm ==4×142900/45×9×45=50<90Mpa P==4×142900/45×8×45=50<55Mpa 3.5轴承的选择： 滚动轴承具有摩擦阻力小、启动灵敏、安装、维修方便、效率高、润滑简便和易于互换等优点被广泛应用于各行各业，包括：机械，媒矿，电厂，包装等。在设计的过程中只需根据工作条件选用合适的滚动轴承类型和型号进行组合结构设计。这里选用双排圆锥滚子轴承，型号为352210E，它有大的锥角，能同时承受径向和轴向载荷，承载能力大。内外圈可以分离，安装时可调整游隙，通常成对使用。 3.6 轴承座的选择： 根据《机械工程师手册》第一卷 P847表5.1-91，选择圆柱孔轴承的异径孔滚动轴承座（双螺柱式），型号为SNK210，其基本尺寸为：d1=50mm，d2=45mm, d3=60mm,D=90mm, =100mm,H=60mm,L=205mm。 3.7 轴强度的校核： 轴的强度计算主要有三种方法：许用切应力计算；许用弯曲应力计算；安全系数校核计算。许用切应力计算只需要知道转矩的大小，方法简便，但计算精度较低。弯矩等的影响，可在计算中适当降低切应力。许用弯曲应力计算必须先知道作用力的大小和作用点的位置、轴承跨距、各段轴径等参数。为此，常先按转矩估算轴径并进行轴的结构设计后，即可画出轴的弯扭合成图，然后计算危险截面的最大弯曲应力。它主要用于计算一般重要的、弯扭复合的轴，计算精度中等。安全系数校核计算也要在结构设计后进行。以上三中方法可以单独或逐个使用。一般转轴按许用弯曲应力计算已经足够，不需要再用安全系数法校核。这里使用许用弯曲应力计算对轴进行校核。 由以上可知轴径是按扭转强度初步设计的，所以要校核轴的弯曲强度，轴的强度校核也就是找出危险截面，看危险截面是否满足轴径条件，如果危险截面满 足，那么别的轴径肯定满足；根据轴的实际尺寸，承受的弯矩、扭矩图考虑应力集中，表面状态，尺寸影响等因素，及轴材料的疲劳极限，计算危险截面的情况是否满足条件。我所校核的轴是根据许用弯曲应力校核的，即由弯矩产生的弯曲应力不超过许用弯曲应力，一般计算顺序是先画出轴的空间受力图，将轴上作用力分解为水平面受力图和垂直面受力图，并求出水平面上和垂直面上的支承点反作用力。然后作出水平面上的弯矩和垂直面上的弯矩图，作出合成弯矩图和转矩图，绘出当量弯矩图。 1) 计算受力情况：根据经验数据转鼓参数为D=600mm，d=265mm，H=692mm，h=260mm。 转鼓体积 V=×H-×h =×692-×260 =×900×692-×17556.25×260 =65186400-4777640 =0.06 筛体重力 m=ρv=7850×0.06=471N，故筛体压力为 G=mg=471×9.8=4616N 2）轴的受力示意图： 图7 轴受力示意图 3）受力计算： 以B点为支点：G×108+Fr2×255=（255+148）×Fy Fr2== = =2671N 受力平衡分析：G+Fy=Fr1+Fr2 Fr1=G+Fy-Fr2=4616+2972-2617=4872N 截面法：（1-1） 图8 截面1 G+FQ1=0 ，FQ1=-G=-4616N M1+G×x1=0 ，M1=-4616x1 （0<x1<108） (2-2) 图9 截面2 G+FQ2=Fr1 ,FQ2=Fr1-G=4872-4616=256N Gx2+M2=Fr1(x2-108) M2=Fr1×x1-108Fr1-G×x2 =4872x2-4616x2-526176 =256x2-526176 (0<x2<363) (3-3) 图10 截面3 Fr1+Fr2=G+FQ3 ,FQ3=Fr1+Fr2-G=4872+2616-4616=2927N M3+G×x3=Fr1（x1-108）+Fr2(x3-108-255) M3=Fr1×x3-108Fr1+Fr2×x3-363Fr2 =7543x3-1495749 由以上各式画剪力图、弯矩图： 图11 剪力图 图12 弯矩图 4）计算轴所受弯矩; T==229700N·m 弯矩图如下： 图13 弯矩图 由于此次设计选用45钢做正火或调制处理，查书P321 表16-5可知=60Mpa，[]=200Mpa,[]=55Mpa,[]=95Mpa。 由上图可知轴的危险截面在B处，d=60mm。 ===24Mpa<55Mpa 经校核，轴的截面强度足够。 3.8轴承的校核： 所选轴承为双列圆锥滚子轴承，型号为352210E，d=50mm，D=90mm，=145KN，=218KN，e=0.42. 1）确定径向载荷系数X，轴向载荷系数Y： 因为轴向载荷Fa=0，则=0<e=0.42 根据课程设计指导书P68表6-4 Y1=1.6 ，Y2=2.4 当≤e P=Fr+Y1Fa 当>e P=0.67Fr+Y2Fa 故P=Fr 对轴承1：Fr=4872N P=Fr=4872N 对轴承2：Fr=2617N P=Fr=2617N 2) 计算轴承寿命： 由P352表17-6、17-7查得=1.0，=1.2，ε=10/3 ===1.3×h 假设每天工作12小时，一年工作300天，设备使用5年，则12×300×5=18000h,可见该轴承完全符合要求。 4 机架的设计 机架的设计在前面方案论证中已经提到，在机器中支撑或容纳零部件的零件称之为机架，所以机架是底座、机体、床身、桥架、壳体、箱体以及基础平台等零件的统称。按机架分类所用材料分类，圆锥筛采用的是金属焊接机架。主要是焊接机架结构设计灵活、壁厚可以相差很大，并且可根据工况需要不同部位选用不同性能的材料，但其抗振性能比较差。强度、刚度、稳定性是机架设计的主要准则，也是评价机架工作能力的主要标准，合理的设计机架的截面形状和尺寸、注意机架的整体布局。设计机架通过了以下几个设计步骤： （1）初定机架的形状和尺寸 机架的结构形状和尺寸取决于安装在它内部的零件和部件的 形状和尺寸，配置情况、安装与拆卸等要求。同时也取决与所受载荷、运动等情况，然后，综合上述情况和有关资料，并参考现有同类型机架，初定拟定出机架的结构形状和尺寸。由于在小麦谷朊粉的加工过程中，由其加工工艺流程图可知，离心筛的装置都在上层，所以不可能采用又重又笨的铸铁机架，所以采用由钢板、型钢、铸钢焊接而成的机架。机架的大致尺寸为高1117㎜、长993㎜、宽750㎜，要考虑起具体形状和电机、轴承座的安装还有带轮罩的固定。 （2）机架的造型设计，虽然材料一定，但机架也要求内外质量的统一，考虑到角钢的等边性把角钢用于底座和支撑轴承座，外观上做成梯形架子，两边角钢分别向两边斜去，这样既增加了机架的稳定性、又使整个机架看上去简单轻便。同样角钢上面是四块角钢焊接的一个长方形用来支撑板，板在角钢上焊接，下空，因而有利于在板上打通孔和轴承的调节，轴承调节是通过连接部分的螺栓孔做成长圆状的来实现。而下面是由两个空心钢来支撑电机下的板，空心钢强度和刚度都很高，所以不会出现强度或刚度不足现象。 （3）作为焊接机架应合理布置焊缝和提高焊缝的可靠性，而且焊缝应位于低应力区，以获得承载能力大，变形小的构件；焊缝布置应尽量对称，最好至中性轴的距离 相等；尽量减少焊缝的数量和尺寸，且焊线要短；焊缝要不要布置在加工面和需要进行表面处理的部位上；更要注意不要让焊缝汇交和密集，让次要焊缝中断，主要焊缝联系。减少应力集中，如尽量采用对接接头；减少残余应力，焊后热处理等。 （4）尽可能采用标准型材，板材，减少加工量。机架主要由空心钢、角钢、钢板等型钢焊接拼而成，它们性能的好坏直接决定着机架整体性联结结构的刚度直接影响机器的工作性能。为保证机架刚度应注意改善联结部位的受力状况、合理提高接触表面的平面度公差等级及改善其表面粗糙度、螺栓最好前后、左右对称布置。 整个机架设计完以后，既要注意满足强度、刚度、稳定性的要求，又要注意外形的美观和人机工程性，方便操作。造型好，使其既适用经济，又美观大方。 设计过程中还要注意一下几点： 1） 在满足强度和刚度的前提下，机架的重量应要求轻、成本底； 2） 抗振性好； 3） 由于内应力及温度变化引起的结构变形应力最小； 4） 结构力求便于安装与调整，方便修理和更换零部件； 设计感想 写到这里才稍微松了一口气，毕业设计终于接近尾声了。在这里首先要感谢吕老师给我的帮助，由于是第一次搞一整套机器的设计，刚开始根本不知道从哪里下手，我们一度迷茫，吕老师从繁忙的工作中抽出时间给我们讲解，给我们找资料，并给我们了许多意见建议，对我们的毕业设计有莫大的帮助，我向吕老师表达我真挚的谢意！ 以前我们还在感叹别人的毕业设计是多么的精致、富有创意，现在我完成了属于自己的设计，这种心情难于言表，也觉得自己充实了很多、收获了很多。 毕业设计这段时间，感觉比前面三年的任何时候都快乐、轻松，在轻松和快乐中安排学习，时间完全属于自己，也锻炼了自制力。我动脑筋了、思考了，不再是老师一味的灌输知识，而是应用自己的知识解决问题，总之，我感觉自己在研究或自主工作方面更成熟了。搞设计是一项体现一个人全面专业水平的任务，要想搞好设计，就得提高自己的专业水平，提高自己理论联系实际的能力，拓宽知识面，另外，还必须有毅力、耐心，有认真仔细的工作态度，也必须活学活用，不能死搬硬套，钻牛角尖。 我也深深感到知识和能力上的不足，设计是一个学习的过程。通过这次设计，我了解到搞设计的过程，并积累了不少的经验和教训，这为即将为以后的学习和走向工作岗位打下基础。从开始的实习和调研到最后的计算和出图，其中的每一步都是至关重要的，它们是设计的一个首要条件，缺一不可。可能是在刚开始的时候没有能够认识到这些过程的重要性，只是了了而过，事后仅仅凭借自己的脑子来回忆当时所看到的是远远不够的，所以说这次的毕业设计给以后的工作打下了很好的基础，这也是大学到社会的一个过渡，相信留下的这些教训和经验会指导我今后的工作怎样才能做的更好。 总之，毕业设计的一段时间，我和其他同学一样，在设计过程中遇到了种种挫折和难题，但都一一地解决了。也许最后的效果并不是象我们想象中那么完美，但是努力过了，经历过了，我们坚持下来了，我们就是成功的。 参考资料 1 杨黎明、杨志勤.机械零部件选用与设计.2007.6 2 王少环.机械设计师手册.2006.8 3 李铁成.机械力学与设计基础.2005.8 4 肖旭霖.食品加工机械与设备.中国轻工业出版社，2000，67 5　 无锡轻工业学院、天津轻工业学院.食品工厂机械与设备.轻工业出版社，1983，97 6　 刘品，徐晓希.机械精度设计与检测基础.哈尔滨工业大学出版社，2004，41-49 7　 国家标准机械制图应用示例图册.中国标准出版社，1985，152 8　 朱辉.画法几何及工程制图.上海科学技术出版社，2003，337-342 9　 田孝俊，任伟.综述影响小麦淀粉生产的因素. 淀粉与淀粉糖，2004，（7）：37 10 史建新, 周向农.圆锥筛清选棉粕的原理与试验.粮食与饲料工业，2000，（3）：19-20 11 曹立和，周鲁惠.DPF560型淀粉分离机的应用与技术特点.淀粉与淀粉糖，1999，（2）：31 12 张钟，魏小波.玉米抗消化淀粉的制备及物理性质研究.食品科学，2004，（9）：121-124 13　徐灏.机械设计手册.中国科学出版社，1991 14　成大先.机械设计选用手册.化学工业出版社，2003 15　刘嗣麟.粮食工程设计手册.郑州大学出版社，2002 - 24 -