油菜烘干試驗臺的設(shè)計

1、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計油菜烘干試驗臺的設(shè)計 THE DESIGN OF RAPESEED DRYING MACHINERY EXPERIMENT TABLE學(xué)生姓名：學(xué) 號：5年級專業(yè)及班級：2008級汽車服務(wù)工程（2）班指導(dǎo)老師及職稱：學(xué) 部：理工學(xué)部湖南長沙提交日期：2012年5月湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體在

2、文中均作了明確的說明并表示了謝意。同時，本論文的著作權(quán)由本人與湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院、指導(dǎo)教師共同擁有。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 畢業(yè)設(shè)計作者簽名： 年 月 日目 錄摘要1關(guān)鍵詞11 前言21.1 油菜烘干機的研究意義21.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀31.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀31.2.2 國外研究現(xiàn)狀41.3 本次油菜烘干試驗臺的設(shè)計、烘干工藝要求及工作原理52 滾筒式油菜烘干試驗臺的機架部分設(shè)計62.1 機架與機架底座的設(shè)計62.2 電動機的選型83 滾筒式油菜烘干試驗臺的滾筒部分設(shè)計93.1 滾筒的設(shè)計93.2 滾筒端蓋的設(shè)計103.3 滾筒加熱烘干方式103.4 揚料板的設(shè)計

3、114 軸與減速器的設(shè)計124.1 蝸輪蝸桿減速器的選型124.2 聯(lián)軸器的選用124.3 軸的強度校核135 物料回流設(shè)計155.1 物料回流的必要性155.2 油菜籽周向流動分析155.3 油菜籽的軸向物料流動分析166 基于AD590的溫度測控電路的設(shè)計166.1 系統(tǒng)構(gòu)成及性能指標(biāo)166.1.1 系統(tǒng)硬件組成166.1.2 主要性能指標(biāo)176.2 硬件設(shè)計176.2.1 溫度傳感器AD590176.2.2 信號放大單元176.2.3 A/D轉(zhuǎn)換器和單片機的接口電路186.2.4 顯示及報警、溫控單元186.2.5 主控制器和鍵盤輸入單元196.3 軟件設(shè)計206.3.1 軟件單元模塊2

4、06.3.2 主要溫度處理部分軟件設(shè)計206.3.3 軟件流程圖設(shè)計206.3.4 小結(jié)217 機組的試驗與分析217.1 油菜籽烘干方案217.1.1 三久牌谷物含水量測試儀227.1.2 GB/T3543.6-1995農(nóng)作物種子水分測定法227.1.3 含水量的測定227.2 試驗流程237.3 試驗所采集的數(shù)據(jù)的分析247.4 結(jié)論258 結(jié)束語25參考文獻26致謝27油菜烘干試驗臺的設(shè)計學(xué) 生：指導(dǎo)老師：(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院學(xué)院，長沙 ) 摘 要：本畢業(yè)設(shè)計目的在于研制一臺油菜籽烘干試驗臺，設(shè)計說明書論述了烘干機機械機構(gòu)、干燥原理、干燥工藝，各指標(biāo)參數(shù)，本試驗臺制作的目的是測試油

5、菜籽的最佳烘烤溫度和時間，以及不同溫度不同時間下對油菜籽發(fā)芽率的影響。本設(shè)計要求每次烘干油菜籽質(zhì)量50100kg，使用三相交流電作動力源，能接口已購置的三久電加熱熱風(fēng)烘干機，運行穩(wěn)定、使用方便。設(shè)計說明概括了此油菜籽烘干機試驗臺的烘干原理、構(gòu)造、性能參數(shù)及力學(xué)校核，烘干試驗的方案、過程、此次油菜籽烘干機試驗臺的創(chuàng)新點，短筒物料循環(huán)熱能循環(huán)。進行了樣機的試驗，得到試驗結(jié)果并作出分析。關(guān)鍵詞：滾筒式；油菜籽干燥；物料循環(huán) 全套圖紙，加The Design Of Rapeseed Drying Machinery Experiment TableAuthor:Tutor:(Oriental Scie

6、nce Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha ) Abstract：The aim of this graduation fieldwork is to design a rapeseed drying machinery experiment table, explain how the experiment table work, how to drying rapeseed well, research the most effective way to drying and the influence

7、 of drying time and drying temperature, also how it affects the germination of seeds. The design requirements drying rapeseed quality 50 100kg a time, use the three-phase AC as power. The interface for hot wind can match the purchased SanJiu electrically hot wind drying machine, must use easy and op

8、erate steady. The thesis generalized the rapeseed dryer test-bed drying principle, structure, performance 2 parameters and mechanics respectively. Account for the rapeseed drying experiment scheme and process. The innovation points: short cylinder, material circulation and heat cycle. Description fo

9、r part of the table experiment, result and summarize.Key words：Cylinder; rapeseed drying; material circulation 1 前言1.1 油菜烘干機的研究意義油菜籽在我國油料作物中占有愈來愈大的比例。江南油菜籽收獲時正值春夏之交陰雨季節(jié)。由于油菜籽含有高達20%25%以上的水分,個別年份,遇連續(xù)陰雨,一夜之間油菜籽生芽霉?fàn)€的事例常有發(fā)生。國有植物油企業(yè)收購的油菜籽,水分超標(biāo)越來越嚴(yán)重。通常一個榨季發(fā)熱霉變損失上千噸,大部分企業(yè)均遇到此類損失,價值達數(shù)十萬元。國內(nèi)現(xiàn)在解決水分問題普遍采用原始太陽曬

10、的辦法。但曬場面積有限,每天能曬的油菜籽噸位遠小于收購量。如一個50t/d 的油脂企業(yè),他們將倉庫間通道坪改造成水泥地坪的曬場,耗資50萬元。每天能曬的油菜籽不足50t,而每天收購的油菜籽卻達300t以上人工曬的成本即工資在13元/t以上,個別達2030元/t。要曬23天才能降到10%以下的水分。因此15%20%水分的油菜籽不得不堆在倉內(nèi)達1.52.0m,等待裝滿幾百上千噸壓滿風(fēng)道后再機械通風(fēng),此等待期間以小時計,油菜籽急劇發(fā)熱霉變失油酸敗。即使通風(fēng)良好,發(fā)熱冷霉的速度還是高于通風(fēng)降溫散水的速度,而且存在著巨大的通風(fēng)死角均導(dǎo)致霉變酸敗。目前油菜籽烘干不外是空心槳葉、平板、滾筒和流化這幾類方式。

11、它們要么產(chǎn)量小,不足10t/h,不適宜收購速度30200t/h大產(chǎn)量;要么投資巨大,小時烘5t成套工程價格不低于3040萬元。且均存在熱效率低下不足25%40%,噸烘干成本大,超過3040元,個別超過60元。一次降水量小不足5%8%,不能一次性將高水分油菜籽降低到8.1%安全水分以下。如另一個油脂企業(yè)建成了一套小時烘5t油菜籽工程,三層樓,空心槳葉烘干機、流化槽冷卻工藝,4t鍋爐供熱,可見到烘干機排汽大孔排出130以上水蒸氣,實際流量3t/h,濕籽一次烘不干,須多次。可見投資巨大,產(chǎn)量小,熱效率很低,不足20%,成本高達百元以上。這種設(shè)備工藝都是落后不成功的。由此看來,油菜籽烘干技術(shù)還很落后,

12、不能帶來巨大效益。難怪大部分油脂企業(yè)面臨巨大損失迫切需要烘干機,但面對市場又無可奈何。油菜籽果真那樣難烘、需要那么大投資及成本嗎?只要研究透油菜籽個性,就能輕松地解決油菜籽烘干難題?？上瓤纯从筒俗褑晤w質(zhì)量及表面積。油菜籽一般呈1.272.1的球狀,比重為1050kg/m,容重為680kg/m,孔隙度為36%,單粒重4.210-6 kg ,表面積為12.510-6,即相當(dāng)于1000kg油菜籽有3000表面積,這比稻谷、玉米及小麥等大粒糧食單位質(zhì)量比表面大得多,說明有更大的表面接收熱量、散發(fā)內(nèi)部水分,水分外移路程短、時間快,是油菜籽烘干極有利的條件。其次,油菜籽烘干可以用180高溫空氣,而稻麥、玉

13、米類糧食只用70110低溫;第三,油菜籽烘后可直接冷卻,不必像糧食那樣要經(jīng)過復(fù)雜的緩蘇工藝。這都能極大地簡化油菜烘干工藝及設(shè)備,從而簡化投資及烘干成本一次性將任何高水分烘到安全水分 1 。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀作為世界第一油菜籽產(chǎn)銷大國,我國目前的油菜籽干燥設(shè)備形式多樣。而南方丘陵地區(qū)需要一種可進行走鄉(xiāng)串戶作業(yè)的小型移動烘干設(shè)備。我國現(xiàn)有的小型烘干機有以下幾種。(1)小型可移動攪拌式干燥機四川農(nóng)業(yè)大學(xué)從結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低、可移動作業(yè)、具有較高的自動化、智能化等方面著手，研制了一種采用了攪拌形式的滾筒干燥室的小型干燥機,其干燥能力較強,能耗較低,平均處理能力在1.5

14、t左右,具有較好的經(jīng)濟效益。整個烘干機由二部分組成:干燥室和控制室。干燥室內(nèi)采用螺旋式攪拌器,可以使糧食在干燥室內(nèi)部自上而下翻轉(zhuǎn)180,使糧食徹底換向和重新混合,保證所有烘干后的糧食水分的均勻。干燥室和控制室通過熱風(fēng)管相連,控制室里裝有熱風(fēng)爐,風(fēng)機和單片機為核心的干燥機控制裝置。整體結(jié)構(gòu)見圖1。該烘干機可進行油菜烘干,具有良好地移動作業(yè)能力,能進行跨區(qū)作業(yè),可以降低作業(yè)成本，能在線檢測水分，實現(xiàn)了自動化和智能化。由于油菜籽種皮薄，如果攪拌速度較快易損傷油菜籽，影響油菜籽的品質(zhì)。該烘干機無提升機構(gòu)，裝卸料不方便。圖1 干燥機結(jié)構(gòu)示意圖Fig.l Drier structure diagram(2

15、)小型可移動式循環(huán)干燥機該干燥機由內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)研制，結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。主要由機架、風(fēng)機、風(fēng)量分配器、電熱箱（一個預(yù)加熱器和主加熱器）、料倉、干燥室、裝料倉、糧食輸送管和各種閥門組成。整個干燥機可通過機架和地輪方便地移動。工作時,物料從裝料倉進入輸送管,被經(jīng)過預(yù)加熱器加熱的熱風(fēng)(風(fēng)溫3035之間可調(diào))吹入料倉,然后因重力落入干燥室。由主加熱器加熱的熱風(fēng)(溫度在4070之間可調(diào))切向進人外篩筒與圓形干燥室內(nèi)壁之間,形成旋轉(zhuǎn)氣流,然后穿過谷層向上,從而干燥糧食。去除一定水分的糧食再進人上排糧倉,然后又循環(huán)進人糧食輸送管。當(dāng)糧食水分滿足要求時,經(jīng)下排糧閥收集。該烘干機的優(yōu)點在于熱風(fēng)循環(huán)起到了攪拌

16、作用，可實現(xiàn)均勻烘干，適合油菜籽烘干，但是烘干量少，效率低，無在線水分檢測 2 。1.地輪；2.下排糧閥；3.裝料倉；4.上裝料倉；5.外篩筒；6.干燥室；7.內(nèi)篩筒；8.料倉；9.電熱箱；10.風(fēng)量分配器；11.風(fēng)機；12.機架；13輸送管圖2 干燥機總體示意圖Fig.2 The overall schematic diagram dryer1.2.2 國外研究現(xiàn)狀歐美國家的農(nóng)場都比較大，烘干設(shè)備以大型，集中型為主，油菜的烘干設(shè)備也不例外，如英國Law-Denis公司的CN16/48系列塔式烘干設(shè)備，俄國在20世紀(jì)50年代就已經(jīng)出現(xiàn)了庫茲巴斯移動式谷物烘干機；而亞洲國家中以丘陵為主的地區(qū)則以

17、小型的糧食烘干機為主，如日本金子公司的小型的烘干設(shè)備SSA-160，越南的SRR-1型簡易糧食烘干機等。(1)英國大型烘干設(shè)備英國Law-Denis公司的CN16/48系列塔式烘干設(shè)備主要由熱氣室(包括燃油爐、燃燒室、熱氣室)、原料干燥室、排氣集氣室、廢氣排氣除塵裝置、空氣動力系統(tǒng)、原料卸料裝置、電氣控制系統(tǒng)、溫濕度檢測系統(tǒng)等組成。該烘干機可連續(xù)干燥處理物料,處理能力大。若原料水分在18%以內(nèi),可一次降低水分6%,產(chǎn)量可達50t/h;若水分高于18%需進行一次干拌或二次處理。整個系統(tǒng)較完善，采用功能控制器、燃油爐控制器、卸料控制器和各種專用控制器、控制模塊分別控制各個系統(tǒng)，具有較高的自動化程度

18、。能自動對溫度、濕度及工作狀態(tài)進行全面的檢測控制，使用安全可靠，實現(xiàn)了自動卸料，還可除塵。但是該機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，只適合大型油脂加工企業(yè)，不適合農(nóng)村農(nóng)戶使用。不過，其反射混流干燥原理值得借鑒。(2)日本的小型谷物烘干機日本金子公司的SSA-160烘干機使用單相電源，裝機容量2t以下，物料可經(jīng)升運器提升至干燥倉；有水分測定裝置，可隨時觀察物料含水情況，達到要求的干燥程度時能自動停機；廢氣經(jīng)管道排出室外，能保持良好的作業(yè)環(huán)境，且可靠性強，但是價格昂貴 3 。1.3 本次油菜烘干試驗臺的設(shè)計、烘干工藝要求及工作原理1.設(shè)計要求一次烘干油菜籽質(zhì)量50100kg。每日工作時間8h，按每次平均加熱時間2

19、小時，日最大烘干量400kg。此次試驗臺采用臥式滾筒式，以滾筒內(nèi)油菜籽被揚料板揚起后呈瀑布狀撒落與通入的熱風(fēng)充分接觸為最佳。試驗臺可以靈活調(diào)節(jié)滾筒轉(zhuǎn)速、熱風(fēng)溫度、風(fēng)速，在出現(xiàn)意外的情況下能立即停止試驗臺。2.烘干工藝要求油菜籽呈細小球形顆粒，含有大量的脂肪(40%)和大量的蛋白質(zhì)(27%)。它的平均粒徑只有1.272.05mm，孔隙細小，容易吸濕，應(yīng)將其含水率降至12%以下，才能安全貯藏。油菜籽烘干過程中，如果籽粒溫度過低，則降水緩慢;但如果溫度過高，又會造成油脂溢出，不利于干燥，還可能發(fā)生火災(zāi)。因此，在烘干過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制熱風(fēng)溫度以及菜籽在滾筒中的停留時間。經(jīng)過滾筒烘干的菜籽溫度比較高，應(yīng)

20、對其立即進行冷卻，保證冷卻后的菜籽溫度較環(huán)境溫度不高于5。在冷卻的過程中，也會發(fā)生濕熱交換，進一步快速降低菜籽的含水率。3.工作原理工作時，滾筒順時針回轉(zhuǎn)(進料時滾筒順時針旋轉(zhuǎn))，但裝有風(fēng)機的圓筒不旋轉(zhuǎn)。滾筒外側(cè)正中安裝有圓環(huán)形齒圈，與滾筒焊為一體，它被小齒輪驅(qū)動用于帶動滾筒回轉(zhuǎn)。在滾筒外側(cè)的兩端安裝有鋼圈，用作滾筒回轉(zhuǎn)的軌道。在滾筒內(nèi)壁鑲有縱向抄板，當(dāng)滾筒回轉(zhuǎn)時，滾筒底部的種子被抄板炒起，隨著滾筒的回轉(zhuǎn)，抄板中的種子漸漸均勻撒落。處于均勻撒落狀態(tài)的種子受到熱風(fēng)的吹拂，使種子中的水分蒸發(fā)出來。出料時，滾筒逆時針旋轉(zhuǎn)，谷物順著導(dǎo)料板滑出 4 。2 滾筒式油菜烘干試驗臺的機架部分設(shè)計2.1 機架與

21、機架底座的設(shè)計滾筒與橡膠輪安裝角度圖3 滾筒與橡膠輪夾角Fig.3 Cylinders angle with rubber wheel根據(jù)力學(xué)計算，兩橡膠輪與滾筒中心夾角a，滾筒總質(zhì)量M。單側(cè)橡膠輪所受壓力N=Mg/cos(a/2)，查表橡膠輪與鋼的滾動摩阻系數(shù)0.8。橡膠輪單側(cè)依靠摩擦提供動力，故橡膠輪所能提供的扭矩為0.5NR，R-滾筒半徑。橡膠輪所提供的最大轉(zhuǎn)矩應(yīng)大于滾筒轉(zhuǎn)動所需要的294Nm.依公式fR=294Nm (1)0.812Mgcos(a2)R294即滿足要求(2)a2arccos0.812MgR294=2arccos0.8121809.80.3294=87.9機架實際設(shè)計張開

22、角為112，滿足傳動力學(xué)要求。此時，傳遞到橡膠輪上的壓力為(3)FN=12mgcos=0.51809.8cos56=1609 N圖4 機架示意圖Fig.4 Rack diagram機架底座的設(shè)計是為了提高機架運行的穩(wěn)定性，為實驗需要能夠讓機架整體傾斜調(diào)整，便于后續(xù)安裝地輪使用時，由鉸鏈連接機架，能使機架傾斜卸料。機架的長寬尺寸均與機架一致。圖5 機架底座示意圖Fig.5 Rack base diagram2.2 電動機的選型電動機蝸輪蝸桿減速器鏈輪傳動橡膠輪鏈傳動效率：1=0.99蝸輪蝸桿減速器傳動效率：2=0.90動力部分：滾筒轉(zhuǎn)動動力源為三相電動機，其型號的選用與滾筒工作情況相關(guān)。滾筒部分

23、裝配后質(zhì)量80kg，里面盛放油菜籽質(zhì)量100kg.電動機的選型：初選6級三相電機，轉(zhuǎn)速910r/min.傳動比設(shè)計：采用變頻器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，預(yù)期在50Hz頻率下滾筒的最高轉(zhuǎn)速達到15r/min20r/min。電機輸出后經(jīng)蝸輪蝸桿減速器第1次調(diào)速，再由鏈輪傳動傳遞到動力軸，動力軸上的橡膠輪直接與滾筒圓箍接觸，由摩擦力傳遞動力。橡膠輪的選用：普通橡膠輪一般采用英制尺寸，直徑系列常用含3、4、5、6英寸等，選用5英寸橡膠輪，其外圓直徑為120mm.橡膠輪與滾筒的傳動比為620/120=5.167.故蝸輪蝸桿減速器選用傳動比為10：1合適?？倐鲃颖?.16710=51.67.滾筒最高轉(zhuǎn)速910/51.67

24、=17.6r/min.符合設(shè)計要求。滾筒一次干燥100kg，考慮到極限情況，轉(zhuǎn)筒內(nèi)種子的分布如下圖6所示圖6 油菜籽揚料示意圖Fig.6. Rapeseed movement drawing假設(shè)油菜種子以極限1轉(zhuǎn)到2根據(jù)公式(4)MeNm=mgR=1009.80.3=294Nm(5)Pkw=Men9550=294=0.923kw查三相電動機選型表，選Y90L-6三相電機，額定功率1.1kw，滿載轉(zhuǎn)速910r/min，質(zhì)量27kg能滿足要求。驗算電機傳遞到傳動軸上功率大?。簜鲃虞S上功率：(6)P=Pd12=1.10.990.90=0.98kw0.923kw符合要求 5 。3 滾筒式油菜烘干試驗臺

25、的滾筒部分設(shè)計3.1 滾筒的設(shè)計結(jié)構(gòu)介紹：油菜籽烘干機采用直滾筒，橫向放置。試驗臺滾筒共分3節(jié)，單節(jié)長60cm，由自制圓箍連接并固定，總長1.8m。參數(shù)計算：滾筒直徑60cm，單個滾筒體積(7)V=0.320.6=0.170m3.三節(jié)組成的大直滾筒體積為3V=0.509m3.按油菜籽堆放時密度0.8kg/L.1.油菜籽在滾筒內(nèi)所占1/4體積計算，一次加熱油菜籽質(zhì)量為3V(1/4)=0.5090.8103(1/4)=101kg;2.按油菜籽在滾筒內(nèi)所占1/5體積計算，一次加熱油菜籽質(zhì)量為3V(1/5)=0.5090.8103(1/5)=81.4kg.占滾筒內(nèi)體積1/4為最大可堆放油菜籽量，故單次

26、試驗最大加熱質(zhì)量為100kg。圖7 滾筒裝配示意圖Fig.7 Cylinder assembly drawing3.2 滾筒端蓋的設(shè)計滾筒端蓋的設(shè)計要確保密封性，既要做到防止油菜籽在烘干過程中泄漏，又要起到最大的防止熱風(fēng)溢出的效果，同時又要裝料及缷料方便。端蓋使用2mm厚冷板，無幅板設(shè)計。中間進風(fēng)口處開口160mm，風(fēng)筒外圓直徑140mm，有10mm的配合間隙用橡膠或密封圈密封。密封圈呈錐形布置，防止油菜籽漏出及起到防熱風(fēng)溢出的效果，如下圖8所示。圖8 滾筒端蓋示意圖Fig.8 Cap of Cylinder3.3 滾筒加熱烘干方式加熱方式：利用電阻加熱，通過可控硅調(diào)節(jié)通過電阻絲的電流調(diào)節(jié)加熱

27、功率，從而調(diào)節(jié)溫度。熱風(fēng)機將電阻熱傳遞給滾筒，經(jīng)過滾筒后再從保溫管道流經(jīng)熱交換器，循環(huán)利用熱能，達到節(jié)能的效果。烘干方式：滾筒內(nèi)進熱風(fēng)方向與滾筒內(nèi)油菜籽流向一致，即為逆流式烘干方式。逆流式烘干方式特點如下：1）熱風(fēng)與谷物逆向流動。2）熱風(fēng)所攜帶的熱能可以充分利用，排出干燥機的濕空氣接近飽和狀態(tài)。3）干燥速度快、單位熱耗低，熱效率較高。4）糧食水分和溫度比較均勻。3.4 揚料板的設(shè)計按參考文獻，滾筒式油菜籽烘干機揚料板擺放傾斜35度。單滾筒兩端固定扁鋼寬30mm，厚度3mm，單個滾筒長600mm，兩端面圓筋之間距離600-302=540mm，端面圓筋板和揚料板上鉆孔，兩孔間水平距離570mm。選

28、用傾斜角5度做設(shè)計角度。豎直方向距離570tan5=49.8mm，揚料板兩安裝鉚釘孔中心直線距離570/(cos5)=572.2mm.揚料板總長設(shè)計值為592mm。單個滾筒的端面圓筋安裝鉚釘?shù)奈恢?，相對轉(zhuǎn)動的角度為(8)=2arcsin285tan5300=24.768=9.535，安裝時精確到9.5.弧長：6009.=49.9mm選用傾斜角4度做設(shè)計角度。豎直方向距離570tan4=39.8mm，揚料板兩安裝鉚釘孔中心直線距離570/(cos4)=571.4mm.單個滾筒的端面圓筋安裝鉚釘?shù)奈恢?，相對轉(zhuǎn)動的角度為(9)=2arcsin285tan4300=7.618弧長：6007.=39.9

29、mm揚料板設(shè)計選用3mm厚鋼板，向滾筒圓心伸出長10cm，帶2cm直鉤。此次試驗臺的制作選用揚料板與水平傾斜4度為標(biāo)準(zhǔn)。單個滾筒安裝6塊揚料板，每隔60度安裝一塊。體積：（100+40）mm592mm3=248.6cm3.質(zhì)量：248.67.85/1000=1.95kg每個滾筒上安裝揚料板的質(zhì)量1.956=11.7kg6.圖9 揚料板結(jié)構(gòu)示意圖Fig.9 Raise board diagram4 軸與減速器的設(shè)計4.1 蝸輪蝸桿減速器的選型蝸桿傳動兩軸交錯角90度，以蝸桿為主動件，蝸輪為從動件。蝸桿材料選用40Cr，蝸桿螺旋部分表面淬火，齒面硬度4550HRC，蝸輪選用ZCuAl10Fe3Mn

30、2鑄鋁青銅。估計Vs=5 m/s，根據(jù)表鑄鋁青銅及鑄鐵蝸輪的許用接觸應(yīng)力表，得H=140MPa.選擇蝸桿頭數(shù)：由傳動比i=10，查蝸桿頭數(shù)z1與蝸輪齒數(shù)z2的薦用值選蝸桿頭數(shù)z1=4，則z2=iz1=104=40.確定蝸輪軸的轉(zhuǎn)矩：估計傳動效率為=0.8，則(10)T2=T1i=9.55106P1n1i=9.551060.100.8=7.75104(Nmm)分度模數(shù)和分度圓直徑：按齒面接觸強度計算，取K=1.2，則(11)m2d1(510z2H)2KT2=(51040140)21.27.55104=751(mm3)由表圓柱蝸桿的基本尺寸和參數(shù)，結(jié)合實際負載所需功率，查標(biāo)準(zhǔn)減速器表選用模數(shù)m=3

31、，速比i=10的蝸輪蝸桿減速器7。4.2 聯(lián)軸器的選用根據(jù)Y90L-6型三相電機輸出軸軸徑24，購置的蝸輪蝸桿減速器動力輸入軸軸徑18，選購90-18/24聯(lián)軸器，外圓直徑90mm，單個長度40mm。4.3 軸的強度校核軸的材料：45鋼正火處理，查表得強度極限B=600MPa，-1b=55MPa軸按扭轉(zhuǎn)強度計算：對于實心圓軸，其扭轉(zhuǎn)強度條件為(12)T=TWT=9.55106P0.2d3nT MPa依據(jù)截面上產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力,按第三強度理論應(yīng)滿足(13)eb=b2+4T2對于直徑為d的實心圓軸b=MWM0.1d3，T=TWTT0.2d3=T2W(14)eb=M2+(T)2W注：a為根據(jù)轉(zhuǎn)矩所產(chǎn)生

32、應(yīng)力的性質(zhì)而定的應(yīng)力校正系數(shù)，取a=0.3.對于長軸，滾輪上的壓力為805N.橡膠輪中心與軸承中心的間矩為100mm.最大彎矩Mb2=F2l2=805100=8.05104 (Nmm).鏈輪對軸的載荷為2329N，鏈輪中心與軸承中心距52mm.最大彎矩Mb1=F1l1=232952=1.21105 (Nmm).由扭矩公式(15)T=9.55103Pkwnr/min計算：機架傳動軸上扭矩Tb=9.551030.9891=102.85Nm=1.03105Nmm(16)Me=M 2+(T)2傳動軸橡膠輪處彎矩(17)Mb2e=M22+(Tb)2=(8.05104)2+(0.31.03105)2=8.

33、62104 Nmm傳動軸鏈輪處彎矩(18)Mb1e=M12+Tb2=1.211052+0.31.031052=1.21105 Nmm計算機架傳動軸的直徑：(19)d3Me0.1-1b (mm)傳動軸在橡膠輪處直徑滿足(20)db238.621040.155=25.0mm傳動軸在鏈輪處直徑(21)db231.211050.155=28.0mm查機械設(shè)計手冊取標(biāo)準(zhǔn)直徑db2=25mm.db1=28mm圖10 軸的校核Fig.10 Axis analysis在實際設(shè)計軸的過程中，考慮到與購買的鏈輪、橡膠輪的配合一致，在橡膠輪處軸徑實際為35mm；在鏈輪處軸徑為28mm，滿足計算值，符合要求8。5 物

34、料回流設(shè)計5.1 物料回流的必要性滾筒的加熱設(shè)計是單側(cè)進熱風(fēng)，另一側(cè)出風(fēng)，勢必會造成進風(fēng)口處溫度高于出風(fēng)口，加熱溫度呈階梯狀分布，由此設(shè)計的物料循環(huán)系統(tǒng)，可以將油菜籽在滾筒內(nèi)軸向來回流動，形成循環(huán)，使各處的油菜籽受熱均勻。5.2 油菜籽周向流動分析油菜籽在周向的運動是呈拋物狀撒落，在調(diào)節(jié)變頻器（050Hz）的同時，電機轉(zhuǎn)速跟著改變，從而控制油菜籽撒落的最高點，通過調(diào)節(jié)在周向達到與熱風(fēng)最大接觸面積。注意拼接滾筒時，保證兩相鄰滾筒之間的揚料板錯開一定的角度，這樣可以在每個時刻都有物料在最高撒落點，保證與通入的熱風(fēng)接觸均勻。揚料板設(shè)計選用3mm厚鋼板，向滾筒圓心伸出長10cm，帶2cm直鉤。圖11

35、揚料板周向拋散示意圖Fig.11 Raise board working simulate揚料板徑向傾斜角4度做設(shè)計角度。豎直方向距離570tan4=39.8mm，揚料板兩安裝鉚釘孔中心直線距離570/(cos4)=571.4mm.單個滾筒的端面圓筋安裝鉚釘?shù)奈恢?，相對轉(zhuǎn)動的角度為(22)=2arcsin285tan4300=7.618弧長：6007.=39.9mm5.3 油菜籽的軸向物料流動分析油菜籽在滾筒內(nèi)轉(zhuǎn)動，依靠揚料板與水平面4的傾角，往單側(cè)移動。當(dāng)移動到單側(cè)端面時，通過物料回流管（選用直徑64mm的PVC金屬彈簧管，安裝時由于彈簧的彈性，與滾筒內(nèi)揚料板緊密貼合）流回另一側(cè)端面，回流管

36、的螺旋方向與揚料板的螺旋方向相反，在滾筒內(nèi)與滾筒一起作轉(zhuǎn)動，進入回流管的油菜籽有四節(jié)，經(jīng)過四圈轉(zhuǎn)動從另一側(cè)端流出，再進入揚料板軸向移動環(huán)節(jié)，如此循環(huán)能保證物料加熱均勻。PVC管安裝單圈直徑400mm，彎曲后總長1700mm，管子總長6.3m?？紤]到加熱溫度不高于85，可以使用。圖12 物料回流PVC管Fig.12 Materiel backwards PVC pipeline圖13 物料回流管在滾筒內(nèi)的安裝示意圖（滾筒白鐵皮已隱藏）Fig.13 Materiel backwards position in cylinder (Hide of gram)試驗臺通過調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速以滿足物料在回流管內(nèi)

37、的移動量物料在揚料板上的軸向移動量，否則會造成單側(cè)堆積過高，形成擁堵，影響干燥效果9。6 基于AD590的溫度測控電路的設(shè)計6.1 系統(tǒng)構(gòu)成及性能指標(biāo)6.1.1 系統(tǒng)硬件組成該系統(tǒng)主要功能為溫度的測量和控制。其主要組成有：溫度采集單元、信號放大調(diào)制單元、A/D轉(zhuǎn)換單元、主控制器、鍵盤和顯示單元以及溫度控制單元。其基本組成如圖14所示。MCUAT89C51溫度顯示單元A/D轉(zhuǎn)換單元信號放大單元溫度采集單元聲光報警提示單元外圍溫度控制單元44鍵盤輸入單元圖14 系統(tǒng)硬件基本組成圖Fig.14 The basic composition of system hardware6.1.2 主要性能指標(biāo)測

38、溫范圍：-55+150分辨率：0.04 檢測誤差：0.16.2 硬件設(shè)計測量環(huán)境溫度有多種方法，但由于溫度傳感器及放大電路受環(huán)境的影響，在不同的條件下會出現(xiàn)不同的測溫偏差。本文設(shè)計的溫度測控電路，采用AT89C51系列單片機作為核心監(jiān)控器對外界溫度進行測量，通過鍵盤和顯示器對需顯示或檢測的節(jié)點進行信息刪取、變換檢測次序，同時在主處理軟件內(nèi)部對溫度數(shù)據(jù)進行修正，既可以降低對溫度傳感器和放大電路的要求，又可以針對不同外部環(huán)境或不同通道對溫度顯示及報警進行靈活設(shè)定和修改。6.2.1 溫度傳感器AD590AD590是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源，一般用于精密溫度測量電路，它采用金屬殼3

39、腳封裝，其主要特性如下:（1）AD590的測溫范圍為-55+150。（2）AD590的電源電壓范圍為4V30V。電源電壓可在4V6V范圍變化。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓。6.2.2 信號放大單元信號放大電路分析：使用電壓跟隨器，其輸出電壓V2等于輸入電壓V，采用齊納二極管作為穩(wěn)壓零件，再利用可變電阻分壓，其輸出電壓V1需調(diào)整至2.73V。使用差動放大器，其輸出電壓、電路見圖15。圖15 信號放大電路Fig.15 The signal amplifying circuit6.2.3 A/D轉(zhuǎn)換器和單片機的接口電路A/D轉(zhuǎn)換器采用ADC0809，它是一種帶有八路模擬開關(guān)的8位

40、逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時間為100s左右，線性誤差為1/2LSB，采用28腳雙列直插封裝，8路模擬開關(guān)的切換由地址鎖存和譯碼電路控制，3根地址線與A、B、C引腳端相連，通過ALE鎖存。改變不同的地址，可以切換8路模擬通道，選擇不同的模擬量輸入。單片機通過地址線P2.7和讀、寫線來控制轉(zhuǎn)換器的模擬輸入通道地址鎖存、啟動和轉(zhuǎn)換結(jié)果的輸出。模擬輸入通道地址的譯碼輸入A、B、C由P0.0-P0.2提供，經(jīng)地址鎖存后與A、B、C相接。輸入不同地址，可以選擇不同模擬輸入通道。溫度測量范圍為:- 55+150,可以設(shè)置不同的倍率進行測量，當(dāng)信號輸入超過5V時進行分壓處理，使其滿足ADC0809的電壓輸

41、入要求。6.2.4 顯示及報警、溫控單元溫度顯示采用六位共陽數(shù)碼管與74LS164構(gòu)成六位數(shù)碼顯示電路，利用單片機的串行口輸出需顯示的數(shù)據(jù)。聲光報警單元采用蜂鳴器和發(fā)光二級管，溫度正常時綠燈亮紅燈熄滅，溫度值超過設(shè)定值時紅燈亮，綠燈熄滅同時黃燈亮。溫度蜂鳴器需加三極管驅(qū)動，當(dāng)P2.0為高電平時蜂鳴器發(fā)聲報警，為低電平時三極管截止沒有聲響，電路圖如圖16所示。溫控單元由一個風(fēng)扇和繼電器組成，超過溫度上限時繼電器吸合，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動；溫度低于下限時，打開加熱開關(guān)，加熱裝置工作。圖16 聲光報警電路Fig.16 The acoustic-optic alarm circuit6.2.5 主控制器和鍵盤輸入

42、單元主控制芯片采用AT89C51，AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4K字節(jié)Flash閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O口，兩個16位定時器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路，同時AT89C51支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。鍵盤控制電路采用P口采集鍵盤掃描碼與單片機通信，利用74LS164和單片機做串口通信，可以節(jié)約P口資源，顯示出該設(shè)計的優(yōu)越性。電路設(shè)計如圖17所示 10 。圖17 鍵盤控制電路Fig.17 Keyboard control circuit6.3 軟件設(shè)計6.3.1 軟件單元模塊軟件單元模塊的設(shè)計主要分軟件復(fù)位模塊、A/D采樣處理

43、模塊、二進制到十進制轉(zhuǎn)換模塊、設(shè)定溫度上下限模塊、溫度顯示模塊、當(dāng)前溫度和設(shè)定溫度上下限比較模塊、比較結(jié)果處理模塊等幾個部分。6.3.2 主要溫度處理部分軟件設(shè)計溫度傳感器AD590在-55150范圍內(nèi)基本與溫度保持線性關(guān)系，但由于其它器件隨著溫度變化會產(chǎn)生一定誤差，我們需要根據(jù)實際測量,把溫度范圍分成若干段，分別算出各段線性關(guān)系，從而保證測量精度。同時ADC0809的輸入電壓最大只能為+5V，所以在溫度高于50時，溫度采集顯示電路就不能正常工作，為此在電路中設(shè)置了不同的測量檔位，其工作原理如同電壓表的表頭。溫度值低于50時，使用(0+50)檔位, 選擇ADC0809的通道0，溫度值高于50使

44、用(+50+100)檔位，選擇ADC0809的通道1, 溫度值高于100時使用(+100150)檔位，選擇ADC0809的通道2。利用軟件設(shè)計可以方便改變通道選擇地址，從而實現(xiàn)溫度的精確顯示 11 。6.3.3 軟件流程圖設(shè)計根據(jù)本設(shè)計的溫度檢測和控制功能，軟件系統(tǒng)必須具備以下功能:溫度采集、溫度顯示，按鍵輸入設(shè)置溫度上下限、溫度對比處理四項任務(wù)。本溫度測量電路的軟件流程圖設(shè)計如圖18所示。開始寄存器初始化采集溫度并顯示設(shè)定溫度上下限當(dāng)前溫度和設(shè)定值比較關(guān)閉報警電路溫度是否超出設(shè)定范圍？ NY是否超過上限？Y N打開加熱問題Y繼電器吸合，風(fēng)扇打開啟動報警電路圖18 軟件流程圖Fig.18 So

45、ftware flow diagram6.3.4 小結(jié)AD590具有測量精度高、價格低、能消除電源波動、線性優(yōu)良、性能穩(wěn)定、靈敏度高、無需補償、熱容量小、抗干擾能力強、可遠距離測溫且使用方便等優(yōu)點。本系統(tǒng)采用AT89C51單片機做主控芯片，利用集成溫度傳感器AD590測量溫度，并配上相應(yīng)的外部接口電路，實現(xiàn)對溫度的精確測量與控制。該溫度測控系統(tǒng)實現(xiàn)簡單、功能穩(wěn)定且可以根據(jù)環(huán)境需要設(shè)定溫度范圍。7 機組的試驗與分析7.1 油菜籽烘干方案試驗?zāi)康模涸O(shè)計制作試驗臺研究油菜籽烘干的最佳方案，找出油菜籽烘干存在的問題并予以改進。試驗條件及方法：本次試驗采用三久牌電加熱熱風(fēng)烘干機。本實驗裝料50kg油菜籽

46、，平均含水量20%。試驗時間180min。按固定時間取樣的方法，抽取4個位置的樣品，現(xiàn)場做含水量測定試驗。初始變頻器調(diào)節(jié)值10Hz，按50Hz下轉(zhuǎn)速17.6計算，滾筒轉(zhuǎn)速n1=10/5017.6=3.52r/min.設(shè)定保護溫度80，最低溫度70，根據(jù)溫度傳感器可以觀測到此工況下平均進風(fēng)溫度為75。檢測：由于油菜籽胚成熟較早，吸濕性強，在植株上就具有發(fā)芽能力，收獲后若含水量較高易發(fā)芽霉變，其安全含水量為9%，以含水量為9%為檢測標(biāo)準(zhǔn)。烘干的影響因素：濕基含水量、熱風(fēng)溫度、風(fēng)速、干燥時間、油菜籽品種。7.1.1 三久牌谷物含水量測試儀每次取10g樣品放入三久牌谷物含水量測試儀，通過擠壓，能實時得

47、出樣品含水量，迅速快捷，精確度較低。7.1.2 GB/T3543.6-1995農(nóng)作物種子水分測定法取濕基（平均含水量16%），四個不同的熱風(fēng)溫度50、60、70、80，三個不同的風(fēng)速1.0m/s，1.5m/s，2.0m/s，做43次實驗。風(fēng)速過小，熱能不能及時輸送至滾筒，風(fēng)速過大，滾筒內(nèi)壓強增大，熱量流經(jīng)滾筒時間過短，浪費熱能。這就制約了熱效率的提高，故加熱介質(zhì)速度取1.02.0m/s。7.1.3 含水量的測定試驗前用取樣的方法測試濕基的含水量，以稱重，烘干后再稱重的試驗方法（參照GB/T3543.6-1995農(nóng)作物種子水分測定法）。試驗過程中，在滾筒內(nèi)安裝在線式水分測試傳感器，每隔30分鐘記

48、錄一次數(shù)據(jù)，達到低于9%時終止單次試驗。發(fā)芽率測定試驗（GB/T 3543.4-1995; GB 5520-85）：(1)制備試樣：從干燥試驗完成的種子中，隨機數(shù)取4組試樣，以100粒為一組（1004）。(2)擺放種子：把種子按組分別擺放在發(fā)芽床上，種子間距離按粒長12倍擺放。擺完后（對砂床可將種子與細砂壓平）加蓋，但不要妨礙空氣流通。標(biāo)記后送入發(fā)芽箱。在發(fā)芽皿上貼上標(biāo)簽，注明試樣號數(shù)、品種名稱、試驗開始日期?；蛑话寻l(fā)芽床編號，另立發(fā)芽試驗記錄。最后把發(fā)芽床送入發(fā)芽箱或恒溫箱內(nèi)，按技術(shù)規(guī)定的溫度和天數(shù)進行發(fā)芽試驗。(3)檢查：在發(fā)芽試驗開始后，除保持發(fā)芽所需的水分和溫度外，每天檢查一次發(fā)芽情況

49、，按規(guī)定的發(fā)芽勢（指在發(fā)芽過程中日發(fā)芽種子數(shù)達到最高峰時，發(fā)芽的種子數(shù)占供測樣品種子數(shù)的百分比）和發(fā)芽率的截止日期，及時檢查正常與不正常的發(fā)芽種子，作好記錄。幼根達到種子直徑長為正常發(fā)芽種子。(4)計算發(fā)芽勢和發(fā)芽率：發(fā)芽勢=M1M100%; 發(fā)芽率=M2M100%. M1-發(fā)芽勢天數(shù)內(nèi)的正常發(fā)芽粒數(shù)；M2-全部正常發(fā)芽粒數(shù)；M-供試驗種子粒數(shù)。種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率用四組試驗結(jié)果的平均值表示 12 。7.2 試驗流程 啟動總開關(guān) 打開調(diào)頻器，調(diào)頻到10Hz 啟動滾筒電機 啟動三相離心式風(fēng)機 調(diào)熱風(fēng)機保護溫度85 檢測進出口溫度 溫度正常 溫度過高或過低 重設(shè)保護溫度 固定間隔時間取樣，檢測筒內(nèi)物料情況 物料單邊堆積 物料均勻 樣品達到安全水分 樣品未到到安全水分調(diào)整滾筒電機頻率繼續(xù)試驗 結(jié)束試驗，收集數(shù)據(jù) 繼續(xù)試驗圖19 試驗流程圖Fig.19