发布日期:2012年12月01日 22:08
多级自动筛选机的创新设计
多级自动筛选机的创新设计
项目小组 顾俊杰 指导教师 周华
摘  要
筛选机在各行各业中都应用广泛,是必不可少的设备之一。在食品行业中,比如人们常接触到的淀粉、食盐、米粉、奶粉、豆浆及薯类的再加工生产,都会大量的运用到振动筛 。振动筛按筛面运动轨迹可分为直线振动筛和圆振动筛,其中圆振动筛具有构造简单、筛分效率和生产率高、使用维修方便等优点。本文以花生仁为对象,采用圆振动筛的设计方案,用于花生等食品原料的粒度大小分级。设计分析论述了设计方案,包括振动筛的分类与特点和设计方案的确定;对物料的运动分析;对振动筛的动力学分析及动力学参数的计算;合理设计振动筛的结构尺寸;振动电动的计算与选取;进行了主要零部件的设计与计算,弹簧的设计计算;然后进行了设备维修、安装、润滑及密封的设计,最后进行了振动筛的可靠性分析。在这些都完成的基础上,又购买原料,按照设计方案加工出了实体模型。通过这次项目设计,我才知道了理论与实际制作之间的差距,其间有许多只做理论工作而想不到的困难。感谢周华老师细心的指导和刘会学长不遗余力的帮助,我才顺利完成了这篇论文。
关键词:食品行业;筛分;圆振动筛
 

一、绪论

食品原料多为农产品,如大豆、小麦、稻谷、红小豆等,而这些农产品在收获、晾晒、运输过程中,经常混入一些杂草枝叶、石子、土块等,加工前必须将这些杂物除去;此外,食品原料中一些发育不成熟的、病虫害籽粒将对加工产品质量产生影响;食品加工有时对食品原料的粒度有一定的要求,未经粉碎、分选等加工处理的原料难以满足这种实际需求。在粉碎过程中,为获得粒度适宜的物料或提高粉碎过程中能量利用效率,需要及时将粒度合格的产品分离出来;而对于某些加工后的食品,为保证质量及外观的均一性,提高商品价值,也需进行分选;为了把好质量关、安全关,有必要对加工食品进行有无缺损、异物检测。上述这些都需要分选操作。由此可见,为了生产出高质量的卫生食品,提高产品的附加值,使后续工序能顺利进行,有必要进行物料的分选作业。本文以花生仁为对象,采用圆振动筛的设计方案,用于花生等食品原料的粒度大小分级。并购买原料,按照设计方案加工出了实体模型。
 

二、特色

(一)综述

本次设计的小型振动筛主要用于花生仁的多级自动分级筛分,筛分质量约为1千克。其特点是可以实现多级自动筛分,即一次给料可以实现将物料(花生仁)按颗粒大小分为三个等级。多级主要依靠三个方面来实现,即整个设备由两层筛面组成,筛面可方便更换,并且筛面的倾斜角度可以调节,可根据实际生产情况合理调节生产率和筛分效率。自动则是通过振动电机带动来实现。整个振动筛由支架、底架、弹簧、筛框、筛面和振动电机等组成。本振动筛除振动电机和筛面选购成品外,其余如支架选用角铁焊接而成,筛框选用铁板焊接而成等。由于本振动筛属于小型振动筛,参振质量较小,故可以忽略焊接产生的内应力。

(二)圆形正三角形排列筛孔板筛面

在本设计中,因为所筛物为花生,属于粒料,且为分级筛选,所以选择板筛面,筛孔形状选择圆孔。筛孔的排列形式为正三角形,因为排列形式的选择应满足有利于提高筛面面积的有效系数和有利于物料过筛这两个要求。

(三)硅锰弹簧钢

在本设计中因为振动筛是高频振动机械,故宜选用硅锰弹簧钢,选取 钢丝。. 硅锰弹簧钢中因加入了硅,故可显著地提高弹性极限,并提高了回火稳定性,因而可在更高的温度下回火,从而得到良好的力学性能。硅锰弹簧钢在工业中得到了广泛的应用。

(四)可调的筛面倾斜角度

此外,拟将振动筛设计为筛面倾斜角度可调的形式。筛面倾斜角度调节方式用保持筛面与筛框的相对位置不变,调节整个筛箱的倾斜角度的方式。 这种方法是通过将支架的前支撑部分改为铰接,后支撑部分做成可上下调节,筛面则是使用木楔压紧,更换筛面方便简单,这样减小了筛框的体积,降低了参振部分重量,但结构复杂,调节时有一定工作量,适合小型振动筛,但在实际制造时,成本较低,方法较简单。如下图所示。
 

三、体会与收获

本振动筛的设计制造是我在周老师的指导下完成的。前期主要是查阅与筛分机械和振动电机等相关的资料,学习相关的基础知识,并到机械厂实地调研参观,在大脑中先形成一个大致的轮廓。然后是根据设计要求和实际可达到的加工条件进行整机的方案设计,设计了两个方案,并利用solidworks软件画出两种不同的方案的模型,两相比较后,选取一个易于加工和经济成本较小的方案。之后是进行各关键部件的设计、计算和选取,比如筛面筛孔的大小计算,筛面固定方式的选择,减震弹簧的设计计算,振动电机的计算选取等。然后就是进行相应的实际加工。先是根据需要购置铁板、角铁等原材料,然后再到学校附近的加工店进行加工。在加工时,我根据设计方案的工程图,在铁板上测量并标记好需切割的各模块的尺寸,测量好角铁切割的长度,标记出各处应该钻孔、拼接和焊接的地方,然后再由加工师傅进行切割、钻孔和焊接等加工。各零部件都加工完毕后,最后进行整机装配,并开机试运行,结果基本达到所需要求。
在这次设计中,由于要到处购买原材料,进行实体加工等,比较辛苦,但也学到了许多东西。通过这次设计,我真切地感到理论设计和实际制造之间的差异,许多在设计画图时简单的问题,放到实际生产中却可能变成很大的困难,比如部件的尺寸在图纸上可以非常轻松的标注出来,但在实际加工测量时不仅测量困难还达不到需要的精度,特别是角度的测量,由于缺少测量设备,更是很大的困难,有时要反复测量多次才可以达到要求。受限于经济成本和加工条件,在实际加工中振动筛的固定部分是以焊接为主,这也造成了较大的加工误差。这就要求我要综合考虑各种理论和实际的因素,既要到达既定的设计要求,又要能经济可行地加工出来,认真做好其中的每一步。可是加工出的振动筛实体还是存在一些问题,比如整机比较粗糙,外形不够美观,筛分效率还有待进一步提高等,这些都有待于进一步优化。其次,通过这次设计我也锻炼了自己的动手能力,因为在整个设计流程中,从方案设计到购买原材料再到实体加工,我都全程参与其中,学到了不少东西,但也因此认识到自己的一些不足,如知识的欠缺。由于本次设计是我第一次真正设计东西,虽然得到了周华老师的许多指教,但是由于缺乏经验,时间较短,资金不足等原因,设计制造出的产品比较粗糙,还有待进一步的优化。
通过这次设计,我也真切地感到理论设计和实际制造之间的差异,许多在设计画图时简单的问题,放到实际生产中却可能变成很大的困难。这就要求我要综合考虑各种理论和实际的因素,认真做好其中的每一步。其次,我还认识到自己知识的欠缺,好多专业的知识不熟练,甚至一些基础的知识都已经忘记了。这鞭策我以后要更用功地学习,查缺补漏,完善自己的知识体系。
随着设计接近尾声,经过几周奋战的创新设计终于完成了。在没有做创新设计以前觉得创新设计只是对这几年来所学知识的单纯总结,但是通过这次做创新设计发现自己的看法有点太片面。创新设计不仅是对前面所学知识的一种检验,而且也是对自己能力的一种提高。通过这次创新设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多,以前老是觉得自己什么东西都会,什么东西都懂,有点眼高手低。通过这次创新设计,我才明白学习是一个长期积累的过程,在以后的工作、生活中都应该不断的学习,努力提高自己知识和综合素质。在这次创新设计中也使我们的同学关系更进一步了,同学之间互相帮助,有什么不懂的大家在一起商量,听听不同的看法对我们更好的理解知识,所以在这里非常感谢帮助我的刘会同学。此外,还得出一个结论:知识必须通过应用才能实现其价值!有些东西以为学会了,但真正到用的时候才发现是两回事,所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。
在此要感谢我的指导老师周华对我悉心的指导,感谢老师给我的帮助。在设计过程中,我通过查阅大量有关资料,与同学交流经验和自学,并向老师请教等方式,使自己学到了不少知识,也经历了不少艰辛,但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西,也培养了我独立工作的能力,树立了对自己工作能力的信心,相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力,使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好,但是在设计过程中所学到的东西是这次创新设计的最大收获和财富,使我终身受益。
 

四、多级自动筛选机项目实施的进程情况和初步成果

在创新设计完成之后,就开始进行实物的制作。我们成功的根据设计阶段solidworks的模型,制作出了多级自动筛选机的实体。并且进行了多次的模拟实验和测试,取得了一些成果,也发现了些许不足。得到了以下的宝贵经验。
在安装时,要注意将基础找平,然后按照支撑或吊挂装置的部件图和筛子的安装图,顺序装设各部件。弹簧装入前,应按端面标记的实际刚度值进行选配。将筛箱连接在支撑或吊挂装置上。装好后,按规定倾角进行调整。对于吊挂式的筛子,应当时进行调整筛箱倾角和筛箱主轴的水平。一般先进行横向水平度的调整,以消除筛箱的偏斜,水平校正后,再调整筛箱纵向倾角。隔振弹簧的受力应该均匀,其受力情况可以通过测量弹簧的压缩量进行判断。给料端两组弹簧的压缩量必须一样,排料端两组弹簧也应该如此。排料端和给料端的弹簧压缩量可以有所差别。安装电动机及三角胶带。安装时,电动机的基础应该找平,电动机的水平需要校正,两胶带轮对应槽沟的中心线当重合,三角带的拉力要求合适。按要求安装并固定筛面。检查筛子各连接部件(如筛板子、激振器等)的固定情况,筛网应均匀张紧,以防止产生局部振动。检查传动部分的润滑情况,电动机及控制箱的接线是否正确,并用手转动传动部分,查看运转是否正常。检查筛子的如料、出料溜槽及筛下漏斗在工作时有无碰撞现象。
筛分机安装完毕,应该进行空车试运转,初步检查安装质量,并进行必要的调整。试运转前应注意以下事项:
(1)检查是否卸掉附设的安全夹板。
  (2)检查全部锁紧部位是否牢固,例如筛格上的筛面是否压紧,振动电机与筛体的连接是否牢固等。
  (3)检查振动电机,比如电源电压是否稳定,是否达到所需电压,检查振动电机的联锁控制装置,拆下电机的端盖,检查扇形块的相对相位角是否保持一致,拧紧扇形块的紧固螺钉等。
筛子空车试运转时间不得小于8h。在此时间内,观察筛子是否启动平稳迅速,振动和运行是否稳定,无特殊噪音,通过振幅牌观察其振幅是否符合要求。筛子运转时,筛箱振动不应该产生横摆。如出现横摆,其原因可能是两侧弹簧高差过大、吊挂钢丝绳的拉力不均、转动轴不水平或三角带过紧,应进行相应的调整。开车4h内,轴承温度溅增,然后保持稳定。最高温度不超过75℃,温升不能超过40℃。如果开车后有异常噪音或轴承温度急剧升高,应立即停机,检查轴是否转动灵活及润滑是否良好等,待排除故障后再启动。开车24h后停机检查各连接部件是否松动,如果有松动,待紧固后再开车。试车8h后无故障,才可对安装工程验收。
 

参考文献

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