吉林大学食品工程系统设计说明书玉米籽粒清选操作单元的设计作者姓名：宋微班级：180301学号：18030125导师姓名：马中苏2006 年 8 月28日——9月15号目录1 绪言 (1)1.1课程设计提出的背景及应用价值 (1)1.2 研究和使用现状 (2)1.3 本设计的内容 (4)2 总体方案的选择 (5)2.1 方案的论证 (5)2.2 方案的确定 (9)3 设计计算 (11)3.1设备结构 (11)3.2 参数设计 (12)3.3 功率计算 (15)4 结构设计 (16)4.1结构分析 (16)4.2带传动的设计 (16)4.3 传动系统设计 (17)5 总结 (18)参考文献 (19)1 绪言1.1 课程设计提出的背景及应用价值1．1．1 课程设计提出的背景近几年农业种植结构调整和加入WTO都对我国农业机械化产生了较大的影响，我国农业机械产品的升级换代和产品结构调整势在必行，农业机械化进入了一个调整发展的新时期。
现代农业和人类生活越来越注重种子和粮食的加工品质，收获后的种子或粮食中有许多不需要的掺杂物如杂草种子、秸秆石子、其他作物籽粒以及未成熟的、破碎的、退化的、病害损伤的、机械损伤的种子或粮食。
种子或粮食经过清选机的清选加工处理去除掉不需要的掺杂物，并对种子进行分级,不但可以使种子或粮食籽粒均匀饱满且容重、千粒质重、净度、种子发芽率等有较大提高，从而提高种子和粮食质量，节约种子，而且有利于粮食或种子的储藏运输及机械化作业,增强粮食或种子在市场上的销售竞争力。
因此清选机产品对农业结构的调整和农民收入的增加有着十分重要的作用。
1．1．2 选题的目的和意义玉米是我国第三大产量的粮食作物，年产达1亿吨，产量约占世界总产量的1/5，居世界第二位。
随着人民物质生活水平的提高，玉米作为主粮的比例逐渐减少，而作为工业用粮的比例上升。
玉米在生长、收获、贮藏和运输过程中免不了在表皮上粘有污物，或混入各种杂质，在加工过程中，如果不先将这些污物杂质除去不仅会混入成品，降低产品的质量，食用后影响人体健康，而且在加工过程中，还影响设备的工作效率，损坏机器，污染车间的环境卫生。
因此，在食品加工的过程中，必须除去玉米自身以外的污物，即对其进行清选分级。
玉米分级分选的意义主要为：1.保证产品的规格和质量指标；2.降低加工过程中原料的损耗率，提高原料利用率，降低产品的成本；3.便于加工过程的操作，提高劳动生产率，改善工作环境；4.有利于生产的连续化和自动化；5.防止损坏加工设备，增加维修费用。
1.2 研究和使用现状[1]1．2．1 谷物清选机的应用现状1．2．1．1国内状况1．2．1．1．1发展历程我国对粮食清选机械的研究、生产起步较晚。
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、清选效果不佳；60 年代的产品是电动扬场机，虽提高了生产效率，但清选效果仍不理想。
70年代开始了对粮食振动分选机、滚筒筛选机的研制；80年代进入了新的发展阶段，在引进消化国外清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清选加工机械；进入90 代，新技术、新产品、新工艺不断涌现为粮食清选加工业的发展提供了技术保证。
经过半个多世纪的发展，基本形成了具有我国特色、适应我国广大用户需要、品种规格较齐全、自行研究和生产的加工体系。
比较好的产品有石家庄市绿炬种子机械厂生产的5XJC-3A 种子清选机、无锡市天地自动化设备厂生产的5X-3 风筛式种子清选机、青岛亚诺机械工程有限公司生产的5XD-3.0 风筛式清选机、佳木斯联丰农业机械有限公司生产的5XF-15 复式清选机、石家庄三立谷物精选机械有限公司生产的5XZC-3A 种子清选机、石家庄市科星清选机械有限公司生产的5XZC-5 种子清选机、河北省种业集团种子机械有限公司生产的5XZ-3 种子清选机。
1．2．1．1．2 存在的问题从历年的国家监督抽查结果来看，大部分产品主要性能指标均能达到企业明示执行标准的要求，基本能满足用户需求。
抽查中也反映出清选机产品目前存在的差距：首先，产品对物料的清选加工范围不大，大部分产品只适用于几种主要作物，如水稻、小麦、玉米、大豆等清选加工，对花卉、烟草、牧草种子、葵花种子等的清选效果不十分理想。
其次，产品质量与国外产品相比，在原材料质量、加工工艺、企业加工能力、加工成套设备的配套性、新技术开发应用方面都存在一定差距。
此外企业的技术进步缓慢产品与当前用户的多种需求(加工物料多样化、精细化)不相适应。
2002 年第4 季度国家监督抽查清选机，国家质检总局2003 年3 月10 日公布了清选机的国家监督抽查结果：清选机产品抽样合格率为58.3%，产品质量水平有待进一步提高,产品安全性问题较为突出。
安全防护装置不规范，整体制造、装配质量不高，产品振动大，可靠性较低。
如5XZ-1.0 和5XZ-2.5负压重力式清选机，由于能耗、噪音较大，振动不易平衡，操作不便，目前已逐步被淘汰。
总的来说，我国现有的清选机普遍存在的问题：一是功能单一、适应性差；二是技术性能不稳定；三是产品零部件制造水平低、工艺设备落后，产品可靠性差；四是产品的安全性差，产品外观质量较差。
因此，清选机不能很好地满足我国现阶段的实际需求。
1．2．1．2 国外状况目前在欧美发达国家已形成多种系列化的种子清选机，其有清选净度高、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，现已开发出液压调节系统，操作更加灵敏。
比较著名的比重式清选机生产厂家有奥地利的HEI平共处D公司、丹麦的WESTRUP 公司、德国的PETKUS公司、美国OLIVER公司、LMC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清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。
目前，制造风筛式清选机的厂家很多，其中以美国的布朗特(BLOUNT)公司、德国的勒贝尔(ROBOR)公司、丹麦的达马斯(DAMAS)公司、意大利的巴拉里尼(BALLARINI)公司历史较为悠久，它们生产风筛式清选机已有100 多年，其产品经久耐用、性能可靠。
这些公司的产品除满足国内需要外，还远销世界各地。
它们在技术上各有发展，产品也各有特点。
1．2．2 谷物清选机的发展趋势1．2．2．1 我国发展趋势我国的谷物清选机为了弥补自身不足，主要在基本结构装置上做了改进，使其向安全、利用率高、改善工作环境、降低劳动强度、提高工作效率、操作方便及智能化等方向发展。
如对主要清选部件清选筛筛片、清筛机构、减振系统进行改进，对传动系统进行改进。
当前的清选机有些采用双振动电机驱动，可改用两台型号规格完全相同的振动电机同步驱动。
采用正压多联风机结构降低了噪音，风选效果好。
采用封闭筛箱或全封闭钢架结构，以增强安全防护性。
到目前为止，清选机大都采用手动控制，应逐步向自动控制系统转化。
1．2．2．2 国外发展趋势从世界范围内看，随着生物技术、生产技术的提高，各种谷物的产量正不断增加。
国外的清选机正依照本国的特点，向着大型化、机电一体化、智能化、更可靠、更安全的方向发展。
一些发达国家不断将高、精、尖技术应用到农业机械上来，农业机械正向智能化方向发展。
在设备的操作方便性方面，国外重力式清选机都设置了仪表，能直接显示调节数据，不停机集中控制，使其操作方便、灵敏，智能化加强。
1.3 本设计的内容玉米除杂是玉米加工的主要工序、必备步骤。
如何采用切实可行的玉米清选方法及高效的清选设备是综合利用和加工玉米的前提和基础，所以本次设计的方向为玉米籽粒清选操作单元的设计。
本次设计的内容是：通过查阅网络和书籍资料，了解清选机的现况和发展方向以及玉米籽粒清选的目的和意义，经过分析论证确定清选的方法和设备，按要求设计计算并画出设计图，使机械达到清除玉米原料中泥土、杂草等杂质以及实现玉米分级的目的。
设计的具体步骤如下：（1）总体方案的分析论证、确定;（2）系统设备的参数的确定；（3）系统设备结构的设计，绘出设备结构图。
本方案中选择所设计玉米清选设备的生产能力为G= 0.9 t/h 。
2 总体方案的选择2.1 方案的论证2．2．1 清选原理[2]清选机械主要用于谷物和坚果。
为了使农产品的规格和品质指标达到标准，需要对物料进行清理和分级。
清理是指清除物料中的异物及杂质；分级是指对清理后的物料按其尺寸、形状、密度、颜色或品质等特性分成等级。
清理和分级作业的工作原理和方法有不少共同之处，往往是在问一个设备上完成的。
经脱粒装置脱下的和经分离装置分离出的短脱出物中混有断、碎茎秆、颖壳和灰尘等细小夹杂物。
清粮装置的功用就是将混合物中的籽粒分离出来，将其他混杂物排出机外，以得到清洁的籽粒。
2．2．2 清选方法[3]按照物料及杂质物理性质的不同，清选作业一般采用下列方法：Ⅰ依物料空气动力特性的不同采用气流清选法；Ⅱ依尺寸的不同采用筛选法；Ⅲ依形状的不同采用精选法；Ⅳ依比重的不同采用重力分选法；Ⅴ依磁性的不同采用磁选法；Ⅵ依强度的不同采用撞击法；Ⅶ依颜色的不同采用光电分选法。
2．2．2．1 气流清选所谓物料的空气动力特性是指不同尺寸、形状、密度的物料与空气产生相对运动时受到空气的作用力也不同，以致它们在外力作用下表现出不同的运动状态。
物料的空气动力特性常常用悬浮速度表示。
可以利用物料与杂质悬浮速度的不同进行分选。
轻杂质被气流吹得较远，饱满籽粒被抛得较远。
2．2．2．2 筛选根据物料粒度的不同，利用一层或数层静止的或运动的筛面对物料进行分选的方法。
筛选的主要加工对象是粮食：它们是由较均匀的颗粒组成的，这些颗粒称散粒体。
散粒体在受到振动或以某种状态运动时，各种颗粒会按它们的密度、粒度、形状和表面状态的不同，而分成不同的层汰。
密度小、颗粒大而扁、表面粗糙的物料浮在上层；密度大、颗粒小而圆、表面光滑的物料位于下层；中间层为混合物料。
物料的这种自动分层的现象为筛选和重力分选作业创造了有利的条件。
筛选分离原理：物料一般由长、宽、厚三维尺寸组成，一般是长﹥宽﹥厚。
筛选一般是根据颗粒的宽度和厚度的不同来进行的。
以清选粮粒为例，长方形筛孔是根据厚度的不同进行分离的。
长方形筛孔的宽度应大于粮粒的厚度而小于粮粒的宽度，筛孔的长度大于粮粒的长度，粮粒不需要竖起来就可通过筛孔，筛子字需要作水平往复振动，筛孔的长边应与振动方向一致。
在实际生产中，多利用长孔筛分离比粮粒厚度大或小的杂质，或按厚度不同对粮食进行分级。
2．2．2．3 重力分选重力分选分干法重力分选及湿法重力分选。
干法重力分选是应用振动和气流作用原理，按物料组成的密度不同进行分选的方法。