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1、河南科技大学毕 业 设 计 中文题目:小型清扫机清扫装置的设计 英文题目:Design of Sweeping Device for Miniature Sweeper 学生姓名 系 别 专业班级 指导教师 2011年6月15日目 录1 前言11.1 国内外研究现状11.1.1 国外研究现状11.1.2 国内研究现状11.2 研究的主要内容22 方案确定32.1 设计方案的选择32.2 清扫装置工作原理介绍33 传动机构设计43.1 V带传动的选型43.2 V带轮的设计63.3 传动轴的设计63.3.1 初步确定轴的最小直径63.3.2 轴的结构设计73.3.3 轴承的选择83.3.4 零件的
2、周向定位83.4 传动轴的强度校核84 垃圾清扫滚筒设计104.1 清扫滚筒的结构设计104.1.1 轴径的确定104.1.2 各轴段长度的确定104.1.3 轴承的选择114.1.4 零件的周向定位114.2 滚筒轴的强度校核115 垃圾收集转运机构设计145.1 主胶带的传动设计145.2 主胶带轮的设计165.3 压紧胶带的传动设计175.4 压紧胶带轮的设计186 结论19参考文献20致谢21附录1 相关英文文献22附录2 英文文献中文译文27附图1 总装配图34附图2 轴35附图3 张紧轮36附图4 平带轮37摘要清扫装置是清扫机的核心部件，清扫装置性能的改进可以提高清扫机的工作的效
3、率，减轻环卫工人的劳动强度，加速环卫死角的清理，提高保洁效率。针对目前环卫工作的情况设计了集清扫、收集转运为一体的清扫装置，清扫装置由清扫机构和上料机构等组成。该清扫装置价格便宜，工作可靠，操作简单，效果好，同时其造型简单美观，结构合理，适用性强。此外，该清扫装置在清扫过程中无二次污染，方便与现有的其他设备进行组合使用，便于推广。关键词: 滚刷；清扫；装置 ABSTRACT Sweeping device for sweeper is the core components, sweeping device performance improvement can improve sweeper
4、 working efficiency, reduce the labor intensity, accelerated sanitation dead clean, improve cleaning efficiency. Aiming at the situation of sanitation work design cleaning, collection and transport as one of the cleaning device, cleaning device comprises a cleaning mechanism and a feeding mechanism.
5、 The cleaning device is cheap, reliable work, simple operation, good effect, and its model is simple in appearance, reasonable structure, strong applicability. In addition, the cleaning device in a cleaning process of no two pollution, convenience and other existing equipment used in combination, co
6、nvenient popularization.Key words: Roller brush; Cleaning; Device 小型清扫机清扫装置的设计1 前言伴随着我国社会经济的不断发展，城市化的进程也日益加快，从而也使得城市人口不断增长，因而导致城市生活垃圾的不断增长，这就使得城市环卫工作的强度不断加大，特别是一些死角地带更是难以清理。此时小型清扫机就显示出它的优越性，而清扫装置是清扫机的核心部件，所以对小型清扫机清扫装置进行研究是很必要的。小型清扫机清扫装置集清扫、收集转运为一体。由传动机构、垃圾收集转运机构、垃圾清扫滚筒等组成。可应用于拾捡城市街道常见的生活垃圾，如：烟头、纸屑、果
7、皮、树叶、纸质饮料杯等杂物。1.1 国内外研究现状1.1.1 国外研究现状路面养护机械化程度的高低，是一个国家工业化程度和综合实力强弱的重要标志之一。世界发达国家，如日本，美国，环卫保洁工作做的非常好，都是纯机械化的。德国生产的凯驰KSM750型扫地机分为汽油驱动型和电瓶驱动型。汽油驱动型适合院落、停车场等户外清扫作业；电瓶驱动型因其噪音低，污染小，适合室内清扫作业。尘箱容积为40升，配合手柄和车轮，可以轻松被拉出，倾倒垃圾简单易行。电瓶驱动型的优点，（1）移动方便：向下轻压手柄，可以轻松移动设备，配有坚固外壳及防护杠，防止非专业人员操作时对设备造成的损害。无级变速驱动根据清扫环境的不同，调整
8、行进速度，即可获得最佳的清扫效果，省时省力。（2）噪音低本机的外壳拥有吸收噪音的功效，精确地时间记录表，刷毛采用V字型排列方式，大垃圾挡板使得本机具有非凡的清扫效果，对于像加油站之类的环保要求极高的场所，您也可以放心使用。1.1.2 国内研究现状我国从上个世纪六十年代以来开始研制生产路面清扫车，至今已有将近五十年的历史了。但与发达国家相比，我国的路面清扫车不管是从清扫效果、技术水平还是从销售规模上都还相差甚远。目前我国生产路面清扫车的企业大概有30多家，其中中联重科中标事业部、天津扫地王专用汽车有限公司和北京爱清清扫车制造有限公司等处于行业领先地位。1.2 研究的主要内容通过对清扫装置性能的改
9、进可以提高清扫机的工作的效率，减轻环卫工人的劳动强度，加速环卫死角的清理，提高保洁效率。该设计的主要任务是完成对小型清扫装置的设计，研究的主要内容是清扫机构和上料机构设计，清扫工作由卧式滚刷完成。技术路线图如图1所示：小型清扫装置的设计选题背景研究确立研究方案及步骤传动机构的设计垃圾清扫滚筒的设计垃圾收集转运机构的设计设计成果查阅相关资料了解国内外行业现状，初步认识清扫装置根据前面对于清扫装置的了解确立研究方案根据相关计算及技术手册完成设计并绘制CAD图纸完成对小型清扫装置的设计论文图1 技术路线图2 方案确定2.1 设计方案的选择该方案设计的是小型清扫机清扫装置。主要与自行车配套使用，运用于
10、城市道路清扫保洁，它由车架、车轮、传动机构、垃圾收集转运机构、垃圾清扫滚筒组成，其中车轮的轮轴两端分别连有轴承。车架连在轴承上，垃圾收集装置由伸到地面且由轮轴带动的扫地滚刷，通过轮轴带动的内运输带，与内运输带联动的外运输带和垃圾收集箱构成。通过推动自行车，将动力传至扫地滚刷和内运输带，从而达到清扫地面垃圾并将清扫的垃圾通过内、外运输带配合传到垃圾收件箱。2.2 清扫装置工作原理介绍清扫装置主要由滚刷清扫机构、上料机构、传动机构、垃圾收件箱等组成。利用转轴的转动作为驱动装置，从而促使清扫工作的顺利完成。如图2所示。图2 清扫装置原理结构图1.轴 2.主胶带 3.滚筒 4.带轮 5.张紧轮 6.车
11、轮7.轴 8.轴 9.滚刷 10.垃圾收集箱 采用卧式滚刷清扫机构，其主要功能是对路面垃圾起清扫和抛起的双重作用，使垃圾按抛物线轨迹运动。上料机构利用橡胶带的物理特性，靠带的弹性力运送垃圾。物料颗粒大，则带的夹持力增大。采用双带互夹料原理，便于喂料和提升，适合各种形状和尺寸的垃圾。该机构由一条主胶带2和一条压紧胶带(带轮上的胶带)组成，主胶带2由传动滚筒3驱动，而压紧带没有独立的传动装置，它随主胶带2一起运行。主胶带2由下端进料段、弯曲段、垂直段和上端出料段等组成。在下端进料段，主胶带2和压紧胶带共同配合协作，将被滚刷9清扫并抛起的垃圾物诱导进入弯曲段。当垃圾物进入弯曲段时与压紧胶带汇合，被压
12、紧胶带压紧并被覆盖，通过主胶带和压紧胶带的夹持力使垃圾物被包容在其中。当垃圾物被提升到上端出料段时，压紧胶带与主胶带分开，绕过改向滚筒3进入返行分支，而垃圾物到达卸料端，进入垃圾箱10。主胶带接着进入返行分支。为了确保两胶带有足够的张紧力，各自都设有张紧装置。该上料机构对各种形状的垃圾物都适用，具有连续上料的功能，工作平稳可靠。即使在垃圾物中断给料的情况下也不会使夹持在垂直段的垃圾物从断面中撤落下来。 3 传动机构设计带传动的优点是：适应于两轴中心距较大的传动；带具有良好的弹性，可以缓冲、吸振，尤其是V带没有接头，传动平稳，噪声小；当过载时，帯与带轮之间会自动打滑，可以防止其他零件因过载而损坏
13、；结构简单，制造和维护方便，成本低。所以选用V带轮传动。3.1 V带传动的选型（1）计算设计功率Pd取自行车车重为25kg，主动轮转速为600r/min，从动轮的转速为300r/min，行进速度为1m/s，人推车时用的力为200N。功率P=FV=2001=200W,根据传动的功率P、载荷性质和工作情况等确定设计功率。取工况系数KA=1.25，故Pd=KAP=1.25200=250W。（2）选择带型根据Pd=250W，=600r/min,初选Z型。（3）选取带轮基准直径dd1和dd2取dd1=100mm，由公式得dd2=dd1（1）=196mm取dd2=200mm。（4）验算带速=3.14 m/
14、s带速合适。（5）确定中心距和带的基准长度Ld初选中心距=300mm，符合由式得带长 =1079.3mm对于Z型v带选取基准长度Ld=1120mm，计算实际中心距 162.25mm1250mm所以320.6mm取320mm。（6）小带轮包角 小带轮包角合适。（7）确定带的根数Z由dd1100mm，=600r/min查表得基本额定功率P1=600W，传动功率的增量=80W；因=，包角修正系数=0.95，因Ld=1120mm，带长修正系数KL=1.08，由式得取Z=1。3.2 V带轮的设计（1）V带轮的设计基本要求设计V带轮时带轮的结构应力求简单、易于制造，避免产生过大的铸造应力；带轮工作面应精细
15、加工，以免带过快磨损。（2）V带轮的材料带轮的材料主要采用铸铁，选择常用材料HT200。（3）V带轮的结构尺寸两带轮均采用实心式。带轮的结构设计，主要是根据带轮的基准直径选择结构形式；根据带的截型确定轮槽尺寸；带轮的其他结构尺寸可参照经验公式得出。随即可绘制出零件图，并按工艺要求注出相应的技术要求等。带轮的基准直径为50mm，带轮宽为30mm，长度为45mm，其他尺寸见图3。3.3 传动轴的设计轴的设计是根据轴上零件的安装、定位、固定和轴的制造工艺性等方面的要求，合理地确定轴的结构形式和结构尺寸，包括轴各段的长度和轴径的确定，以保证轴的工作能力和轴上工作可靠。3.3.1 初步确定轴的最小直径根
16、据材料力学知识，由轴所受扭矩的大小，初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据公式：d= =103=41.2mm故取轴的最小直径dmin=50mm。图3 带轮的结构尺寸3.3.2 轴的结构设计首先，拟定轴上零件的装配方案。考虑轴上零件的固定和定位，以及装配顺序，确定了轴的结构方案。传动轴的结构如图4所示。按工作要求，轴上所支撑的零件主要有滚动轴承，带轮。（1）轴端1与带轮相连，故 （2）轴段2轴承相连，故 （3）轴段3起连接作用，根据实际需要， （4）轴段4与轴承相连，故其 （5）轴段5与带轮相连， 图4 传动轴的结构3.3.3 轴承的选择初步选择滚动轴承。考虑到存在轴向力，而
17、选用能承受轴向力的单列圆锥滚子轴承。参照工作要求，确定选用30313型轴承。3.3.4 零件的周向定位轴的周向定位采用平键联结。按已确定的各轴径查手册可得平键的截面尺寸，键槽用键槽铣刀加工，键长应比轮毂略短，且符合键的标准长度系列。考虑到轴的直径，轴端1处选取键的长度L为25mm，键宽b为9mm，键高h为7mm。轴端5处选取键的长度为L为30mm，键宽b为14mm，键高h为9mm。3.4 传动轴的强度校核（1）作出轴的简图，确定轴承的支点位置。（2）将外载荷分解到水平面和垂直面内。 水平方向垂直方向轴的扭矩为T=95.5105=3820按计算结果作水平方向弯矩图和垂直方向的弯矩图以及扭矩图。（
18、如图5）图5 扭矩和弯矩图已知轴的弯矩和扭矩,以及轴的截面分布图可知轴的危险截面(因弯矩和扭矩大而轴径可能不足的截面)为带轮连接段与轴承台阶的结合处。因此对该面进行弯扭合成强度校核,按第三强度理论校核有:通常有弯矩所产生的弯曲应力是对称循环应力,而由于扭矩所产生的应力则常常不是对称循环变应力.为了考虑两者循环特性不同的影响,引入折合系数，则计算应力为式中的弯曲应力为对称循环变应力，而扭转切应力为对称循环变应力，取；因为零件为圆轴，所以弯曲应力为，扭转切应力为，将和代入公式则轴的弯扭合成强度条件为式中：轴的计算应力，单位为轴所受的弯矩，单位为轴所受的扭矩，单位为轴的抗弯截面系数，单位为，计算公式
19、由机械设计书有 对称循环变应力时轴的许用弯曲应力，其值按机械设计表15-1选用。轴的材料为45钢，调质处理，查得=60。可知ca，故安全。4 垃圾清扫滚筒设计垃圾清扫机构采用卧式滚刷清扫机构，它的主要功能是对路面垃圾起到清扫和抛起的双重作用，使垃圾按抛物线轨迹运动。4.1 清扫滚筒的结构设计采用滚刷轴，即把滚刷镶嵌在轴上，使其随着轴一起转动，那么接下来就是对轴进行设计了。4.1.1 轴径的确定依据轴上的载荷不是很大的实际情况。轴段直径的确定，通常根据轴所受扭矩进行初步计算，通过扭转强度计算，初步确定轴的最小轴径dmin，取dmin=20mm。4.1.2 各轴段长度的确定零件安装在轴上，要有准确
20、的定位。为保证结构紧凑，轴的各段长度可根据轴上个零件的宽度和按经验确定的各零件之间的距离来确定。对于不允许轴向滑动的零件，零件受力后不要改变其准确的位置，即定位要准确，固定要可靠。为了保证定位可靠，与轮毂配合的轴段长度一般应比轮毂长度短23mm。选择轴端长度为48mm。其左右两端均匀轴肩定位。滚刷轴的结果如图6所示。图6 滚刷轴结构图按工作要求，轴上所支撑的零件主要有滚刷筒、滚动轴承，带轮。（1）轴端1与轴承相连，故 （2）轴段2起连接作用，根据实际需要， （3）轴段3与滚刷筒相连，故 （4）轴段4与轴承相连，因为此处轴承承受两端链轮作用，其承受的强度较大，故其 （5）轴段5起连接作用，根据实
21、际需要， （6）轴端6与带轮相连，故 4.1.3 轴承的选择初步选择滚动轴承。考虑到存在轴向力，而选用能承受轴向力的单列圆锥滚子轴承。参照工作要求，确定选用30313型轴承。4.1.4 零件的周向定位轴的周向定位采用平键联结。按已确定的各轴径查手册可得平键的截面尺寸，键槽用键槽铣刀加工，键长应比轮毂略短，且符合键的标准长度系列。考虑到轴的直径，选取键的长度L为30mm，键宽b为14mm，键高h为9mm。4.2 滚筒轴的强度校核（1）作出轴的简图，确定轴承的支点位置。（2）按扭转强度条件计算式中：扭矩切应力，单位为MPa轴所受的扭矩，单位MPa轴的抗扭截面系数，单位轴的转速，单位r/min轴传递
22、的功率，单位为KW；计算截面处轴的直径，单位为mm 许用扭转切应力，单位为MPa见表1。表1 轴常用几种材料的及值 轴的材料 Q35-A、20 1525 146126 Q275、35(1Gr18Ni9Ti) 2035 135113 45 2545 126103 40Gr、35SiMn38SiMnMo、 3555 11297 3Gr13 注：1）表中值是考虑了弯矩影响而降低了许用扭转切应力。2）在下列情况时，取较大值,取较小值：弯矩较小或只受扭矩作用、载荷平稳、无轴想载荷或只哟较小的轴向载荷、减速器的低速轴、轴只作单向旋转、；反之，取较小值，取较大值。作弯矩图，分别按水平和垂直方向计算各力产生的
23、弯矩。水平方向垂直方向轴的扭矩为T=95.5105=7640按计算结果作水平方向弯矩图和垂直方向的弯矩图以及扭矩图，见图7。图7 扭矩和弯矩图 已知轴的弯矩和扭矩,以及轴的截面分布图可知轴的危险截面(因弯矩和扭矩大而轴径可能不足的截面)为带轮连接段与轴承台阶的结合处。因此对该面进行弯扭合成强度校核,按第三强度理论校核有:通常有弯矩所产生的弯曲应力是对称循环应力,而由于扭矩所产生的应力则常常不是对称循环变应力.为了考虑两者循环特性不同的影响,引入折合系数，则计算应力为式中的弯曲应力为对称循环变应力，而扭转切应力为对称循环变应力，取；零件为圆轴所以弯曲应力为，扭转切应力为，将和代入公式则轴的弯扭合
24、成强度条件为式中：轴的计算应力，单位为轴所受的弯矩，单位为轴所受的扭矩，单位为轴的抗弯截面系数，单位为，计算公式由机械设计表15-4有 对称循环变应力时轴的许用弯曲应力，其值按机械设计表15-1选用。轴的材料为45钢，调质处理，查得=60。可知ca，所以安全。5 垃圾收集转运机构设计收集转运机构利用橡胶带的物理特性、靠带的弹性力运送垃圾、物料颗粒大，则带的夹持力自动增大。采用的是双带互夹料原理，便于喂料和提升，适合各种形状和尺寸的垃圾。垃圾收集转运机构采用的是平带轮传动。分为主胶带轮和压紧带轮。5.1 主胶带的传动设计（1）计算设计功率Pd主动轮转速为300r/min，从动轮的转速为200r/
25、min，功率P为100W,根据传动的功率P、载荷性质和工作情况等确定设计功率。取工况系数KA=1.25，故Pd=KAP=1.25100=125W。（2）选择带型根据Pd=125W，=300r/min,初选Z型。（3）选取带轮基准直径dd1和dd2取dd1=200mm，且dd1= dd2，所以dd2=200mm。（4）验算带速= =6.28 m/s故带速合适。（5）确定中心距和带的基准长度Ld初选中心距=480mm，符合由式得带长 =1588mm对于Z型v带选取基准长度Ld=1600mm，计算实际中心距 243mm0mm所以486mm取480mm。（6）小带轮包角由式得 故小带轮包角合适。（7）
26、确定带的根数Z由dd1200mm，=300r/min查表得基本额定功率P1=310W，传动功率的增量=10W；因= ，包角修正系数=1；因Ld=1600mm，带长修正系数KL=1.16，由式得取Z=1根。（8）橡胶带宽度的确定取橡胶带的宽度为50mm。5.2 主胶带轮的设计（1）平带轮的设计基本要求设计平带轮时应使其质量小；结构工艺性好；无过大的铸造内应力；质量分布均匀，转速高时要进行动平衡实验；轮槽工作面要精细加工，以减少带的磨损；各槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀等。（2）平带轮的材料选择带轮的材料主要采用铸铁，选择常用材料HT200。（3）平带轮的结构尺寸两带轮均采用
27、实心式。带轮的结构设计，主要是根据带轮的基准直径选择结构形式；根据戴的截型确定轮槽尺寸；带轮的其他结构尺寸可参照经验公式计算。随即可绘制出零件图，并按工艺要求注出相应的技术要求等。5.3 压紧胶带的传动设计与主胶带的传动设计类似，设计原理基本一样，胶带宽度是一样。与主胶带不同的是，压紧胶带没有独立的传动来源，是靠主胶带的带动而进行转动的。（1）计算设计功率Pd主动轮转速为300r/min，从动轮的转速为200r/min，功率P为100W,根据传动的功率P、载荷性质和工作情况等确定设计功率。取工况系数KA=1.25，故Pd=KAP=1.25100=125W。（2）选择带型根据Pd=120W，=3
28、00r/min,初选Z型。（3）选取带轮基准直径dd1和dd2取dd1=200mm，且dd1= dd2，所以dd2=200mm。（4）验算带速= =6.28 m/s故带速合适。（5）确定中心距和带的基准长度Ld初选中心距=480mm，符合由式得带长 =1588mm对于Z型v带选取基准长度Ld=1600mm，计算实际中心距 243mm0mm所以486mm取480mm。（6）小带轮包角由式得 小带轮包角合适。（7）确定带的根数Z由dd1200mm，=300r/min查表得基本额定功率P1=310W，传动功率的增量=10W；因= ，包角修正系数=1；因Ld=1600mm，带长修正系数KL=1.16，
29、由式得取Z=1根。（8）橡胶带宽度的确定取橡胶带的宽度为50mm。5.4 压紧胶带轮的设计与主胶带轮的设计基本类似。（1）平带轮的设计基本要求设计平带轮时应满足的基本要求是：质量小；结构工艺性好；无过大的铸造内应力；质量分布均匀，转速高时要经过动平衡；轮槽工作面要精细加工，以减少带的磨损；各槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀等。（2）平带轮的材料选择带轮的材料主要采用铸铁，选择常用材料HT200。（3）平带轮的结构尺寸两带轮均采用实心式。带轮的结构设计，主要是根据带轮的基准直径选择结构形式；根据戴的截型确定轮槽尺寸；带轮的其他结构尺寸可参照经验公式计算。确定了带轮的各部分尺寸
30、后，即可绘制出零件图，并按工艺要求注出相应的技术条件等。平带轮滚筒的长度为50mm，直径为30mm。6 结论本次设计中，从经济和实用两方面着手，采用了v带轮传动和卧式滚刷清扫机构。但是由于该装置的内部设计的复杂，且整个设计过程所能收集到的理论资料较少。因而有部分设计还不完善，在以后的学习生活中会多加留意，力求设计出体型更小、清扫效率更高、价格更加实惠的清扫装置，为我国环卫保洁事业奉献一份力量。【参 考 文 献】1 陈晓勇.环卫保洁清扫自行车卧式滚刷清扫原理D.四川.西南科技大学.2005，132 陈晓勇.保洁自行车后轴结构设计D.四川.西南科技大学2004，133 王大康,卢颂峰.机械设计课程
31、设计M.北京工业大学出版社.第二版.2010.4 李秀珍.机械设计基础(少学时)M.北京:机械工业出版社.第四版.2005.5 孙桓,陈作模.机械原理M.北京:高等教育出版社第七版2006.6 李计刚.皮带输送机清扫装置的改进J.中国设备工程2008(3):33.7 李万生.介绍一种简易的辅助清扫装置J.中国乳品工业，1992（20）：2.8 刘兴.普通带式输送机清扫装置使用分析J.煤矿机械,2002(11):56.9 葛恒安.国内路面清扫车行业现状及发展趋势J.建筑机械化,2004.11.10 Aufbereitungs-Technik，1983,Nr.1,P2837；1982，Nr.11,
32、P631644；1975，Nr.11，P614616致谢毕业设计是在导师李老师的悉心指导下才得以完成的。李老师严谨踏实的治学态度、诲人不倦的育人精神、诚恳待人的职业风范将令我终身难忘，我亦从中受益匪浅。我要感谢曾经给我上机械设计基础课程的胡老师及所有机械教研室的老师们。如果没有您们的教导，对于该毕业设计我还真无法着手。当我完成毕业设计的最后一个环节时，涌上心头的不是成功的欣喜，而是源自心底的诚挚谢意。首先我要感谢我的导师李幽雅老师，对我的构思和设计的内容不厌其烦指点。她严谨踏实的治学态度、诲人不倦的育人精神是我工作和学习中的榜样；他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。其次我要感谢我
33、的老师和同学们。从遥远的南方城市来到这个陌生的城市里，是你们给与了我一份家的温暖。也是由于你们的帮助和支持，我才能克服眼前的困难，直至本设计的顺利完成。再次我要感谢答辩组的各位老师对我的指导和教诲。“光阴似箭，日月如梭”，转瞬间，四年的大学生活就要结束。此时我的心中感慨万千，从开始选题到查询资料再到论文的顺利完成，得到了许多可敬的师长、同学、朋友给予的无私帮助，在此请接受我最诚挚的祝福和谢意！附录1 相关英文文献附录2 英文文献中文译文电气控制和数据采集系统设计清洗装置摘要：电气控制和数据采集系统纵向轴流式清洗设备测试床设计计算机辅助测试技术的基础上。该系统可以收集实时数据，及时调整参数，操作
34、简单，为实验研究提供可靠的数据清洗装置。实验结果表明，数据清洗装置是具有提高重大实验研究指导，设计和制造的清洗设备。关键词：纵向轴流；清洁空气和屏幕设备；电气控制；采集系统1 导言 空气和屏幕清洗装置是联合收割机的一个重要部分，从而直接影响机器的工作性能。因此，清洗装置的性能研究具有重要意义。但现实条件是多种多样的，由于田间作业季节性强和重复性差，一些实条件不能在该领域继续，因此，有必要发展清洁测试床，用于模拟和重现清洗的全过程，取得关键的性能和工作参数components.Traditional测试方法采用实验模拟仪器和模拟记录设备设备，其测量精度和测试效率非常低，无法满足清洗要求试验周期长
35、，参数多，大量的数据实时采集1-3。为了得到更好的清洗测试结果，采用电脑测试技术和电子控制技术介绍实验实现清洁测试自动化数据采集和测试过程，来提供机械科研收获清洗装置性能的研究方法。2 清洗设备的完整结构试验台 清洗装置试验台是由喂养模拟装置、框架、离心式风机调整机制、横流风机和调节机振动筛框、筛选、穿梭板、传动齿轮、采取行动锅、风速传感器、集成的控制台、数据采集系统、扭矩传感器、电机等组成。结构可调节参数和运行参数，可以满足轴流清洗设备的测试要求调整筛曲柄半径、曲柄转速、离心风机倾角、风扇转速、风扇的位置、振动筛的倾斜度、穿梭板的长度和更换筛片等不同类型。试验台的结构如图1所示。图1.清洗装
36、置试验台的总装配图 1电气柜；2主题储物盒；3离心风机；4离心风扇电机；5离心风机；6调速电机；7穿梭板；8曲柄连杆；9喂养模拟设备；10上的振动筛；11下振动屏；12放电粮食辊；13主框架；14采取行动锅；15横流风机；16横流风机电机；17横流风机框架3 设计的电气控制和数据采集系统电气控制和数据采集系统试验台的设计可以收集实时数据环境温度、环境湿度、风扇转速、风扇扭矩、风扇的电源、进给速度、振动筛轴、转速转矩振动屏幕转轴和屏幕表面风速等；通过操作柜可以实时控制系统的大小和屏幕的振动频率、风扇振动开关转速、进给速度等。控制原理主电路图如图2、3所示。图2.清洗装置试验台的控制原理图 图3.
37、清洗装置试验台的主要电路图纸A.硬件系统 测量和控制硬件系统清洗装置试验台包括扭矩传感器、旋转转速传感器、风速传感器、环境温度传感器、湿度传感器、数据采集卡、变频器、集成控制台、PLC和变频调速电机、工业控制计算机、打印机等，其成分为如图4所示。清洗装置试验参数应测量如下：喂辊速度、离心风扇的转速和扭矩、离心式风机的出风口角度、横流鼓风机转速和扭矩、曲轴转速和扭矩、偏心、振动筛倾角、振动屏幕幅度等参数。偏心，离心式风机出口倾角和振动筛可以测量，其余的参数都可以通过传感器直接输入计算机。 图4.清洗装置数据采集及控制系统的测试床 转速和转矩测量由北京西中航机电技术有限责任公司的CYB-803S型
38、扭矩传感器测定，如图5所示。通过计算机软件对转矩和速度的实时数据采集，为功耗的研究、实验条件设置和调节它提供了有利条件。 气流速度传感器是上海NaHua科技有限公司制作的，如图6所示。支撑框架筛子，成为一个有机的整体，从距离屏幕表面的气流速度传感器可（0100毫米）测量气流速度在上面和下面的筛分。 20个测量点完全设计在整个筛分上，即风速传感器的数量是20，它可以完成多点气流速度一次测量，研究清洁室内空气流场数据可以直接通过采集系统收集。PLC选用西门子S7-200系列，通过串行端口连接到工业PC机，转矩转速由传感器经输出信号的脉冲信号调节后送可编程控制器（PLC），进行实时监测，将测量所有的
39、工业数据经计算机存储，实时显示和处理，计算机远程监控测试平台的工作过程中得以实现。图5.转矩和转速传感器图图6.气流传感器 B.软件系统1）PLC数据采集部件 扭矩和转速传感器输出的脉冲信号通过空调后进入PLC，利用PLC内置（HSC）的高速计数器进行计数。 S7-200西门子PLC具有6个高速计数器（HSC）。其中HSC3为转速脉冲计数，HSC5扭矩脉冲计数，在应用程序中设置的值和状态位是需要操作的控制位，当前值。 采样时间由PLC时序中断获得。时间间隔定时器T0间隔中断范围1255ms，根据应用程序的大小， PLC的扫描周期约510毫秒，所以采样时间不应少于为10ms，与此同时，在最低转速
40、，每次采样时间应不小于10个脉冲，确保测量精度。定时时间大小影响测量精度和实时性，准确性是较高的时间较长，但真正的时间是较差。抽样该系统时间T0取在100毫秒，以确保测量精度，计算发生在3倍的总和采样时间，即在0.3秒计算的计数值。速度测量计算在每周60脉冲： (1)注：转速，r/min；：程序三次转速脉冲总数值。同理扭矩： (2)注：M：扭矩Nm；F：当前输出频率；N：扭矩测量范围500Nm；：三次转矩脉动的数值；：零扭矩输出频率；：全方位运行的输出频率。2）PLC通讯零件 PLC串行状态，收到PC机的读取命令后，转换到发送状态，变量的存储区域的数据通过串口发送到PC，PLC脉冲信号转换成相
41、应转速和扭矩值后，存放在一直在接受变量的固定的存储区。考虑到收发器开关有一定的时间间隔，所以系统定时中断产生5ms的延迟时间再次发送。 PLC的通信服务流程如图7所示。 图7.与PLC通信的流程图3）监测工业电脑零件 此基础上该软件的主要功能：PLC串行通讯方式，可承接数据采集，显示，存储和负载转速振动筛，速度和扭矩和扭矩风横流风机，离心风机，速度和转矩速度快，环境温度和环境湿度，数据格式存储XML和XLS。软件的运行状况硬件要求：CPU奔腾III800M以上，内存不小于64M，运行内存1G 以上。经营系统：操作系统需要Windows2000或Windows XP。该软件是绿色的装卸，复制到磁
42、盘或干脆删除。软件的主界面：检测软件使用可见编程语言，探测器软件的主界面在图8所示。图8.Data收购和清洗装置试验台的控制系统主界面4 结论 电气控制和数据采集系统清洗装置试验台通过计算机实时数据收集，实时调整参数设计。通过电气控制和数据采集可以实时收集环境数据温度、湿度，风扇转速，风扇转矩，风机功率，进料速度，转速振动筛轴，振动筛轴的扭矩，屏幕表面风速等，通过操作可以控制振动大小并进行实时切换屏幕振动频率，风扇转速，加料速度等。通过实验表明，所设计电动控制和数据采集系统清洗设备测试床是卓越的精度和可靠性，容易操作，调整方便，提供了一个基础轴流在清洗设备的设计和实验研究未来。参考文献1 易淑娟,李敏,陈萌.计算机数据ition在THRESH GRA系统和stallation的分离J.农业机械日志.2005.P99103.2 季彬彬,陈进,李耀明.设计和测试重新搜索数据采集系统用于THRE盛和分离联合实验设备研究J.测量和控制技术杂志.2004（6）.P9294.3 徐丽章,李耀明,张立功等.发展轴流脱粒和清洗单位的试验床D.中国农业机械.2002.P8588.
