摘要随着农业机械化的发展，对于农作物种子清选机械的需求也日趋增长，基于摩擦分离清选机理及筛选分级机理，设计出了适用于大豆、红小豆、绿豆
等作物清选作业的5XD-2.0型带式清选分离机,其生产率为2t/h。带式清选分离机在清选带清选过程中，首先将经过初步清选的大豆、
红豆、绿豆等作物种子中杂质清除，尤其是对豆类中的碎半豆，虫蚀严重粒的清除达到了很好的清选效果，其次将清选后的大豆输送到分级机构进行
分级筛选，并分别筛选出大、小两种豆粒。本设计主要用于清选分级豆类作物，设计中简述了该机的工作原理，主要的技术参数及各部件的设计。关
键词:清选机；带式；分级；多次分离AbstractAlongwiththedevelopmentofagricult
uralmechanization,agriculturalseedcleaningmachinealsobecom
emoremature,basedonfrictionseparationandscreeninggrading
mechanism.cleaningmechanismwasstudiedanddesignedforsoy,
redbean,mungbeancrops,suchascleaninghomework5XD-2.0t
ypebeltcleaningclassifier,itsproductivityis2t/h.Beltcle
aningclassifierintheprocessofcleaningwithcleaning,willf
irstaftertheinitialcleaningofsoybean,redbean,mungbeanc
ropssuchasseed,impurityremoval,especiallypiecesofbeans,
insectdamageseriousparticleremovalachievedverygoodcleani
ngeffect,thesecondaftercleaningthesoybeanstotheclassifi
ersclassificationscreening,andscreeninglargeandsmalltwok
indsofpea.Thisdesignismainlyusedforcleaninggradesoybea
ns,introducedinthedesignofthismachineworkingprinciple,m
aintechnicalparametersandthedesignoftheparts.Keywords:
Qingseparator；Belt；Grade；Multipleseparation目录摘要IAbstractII第1
章绪论11.1谷物清选机发展及现存问题11.1.1发展谷物清选机的目的11.1.2清选机发展历程和现存的问题11.2
国内外现状21.2.1国内现状21.2.2国外现状31.3本章小结3第2章清选机的基本结构42.1清选机种
类及各类型原理42.1.1清选机种类42.1.2各类型清选机原理42.2带式谷物清选机52.2.1基本结构及功能52
.2.2主要技术参数72.2.3主要计算参数72.2.4带式清选机工作原理72.3本章小结8第3章主要部件的设
计与选取93.1带选分离机主要参数计算93.1.1清选带的输送能力93.1.2清选带的宽度计算103.1.3清选能力的计
算113.1.4清选带不打滑时的条件113.2斗式提升机的设计123.2.1斗式提升机的主要特点123.2.2主要类型
及结构123.2.3工作原理133.2.4提升机主要性能参数143.2.5提升机料斗的选用153.3螺旋输送器的
设计163.3.1主要特点及应用范围163.3.2螺旋输送器的主要结构173.3.3螺旋输送器的主要性能参
数193.4圆筒筛分级器的设计203.4.1主要工作参数203.4.2圆筒筛分级器的主要结构203.5带式清选
机的其他零部件213.5.1清选带的选择213.5.2分粮器的选择213.6本章小结21第4章主要传动系
统的计算244.1电机的选择244.2带传动的设计计算254.3滚子链传动的设计计算284.4本章小结32结论33参考文
献34致谢36第1章绪论1.1谷物清选机发展及现存问题1.1.1发展谷物清选机的目的谷物清选是谷物收获后不可缺少的
重要环节,收获后的谷粒中不但包含饱满和成熟的籽粒，而且还有机械损伤、破碎和不成熟的谷粒，除此之外还包含有许多杂质（如草籽、泥沙、断
穗、颖壳等）无论留作物种子或其他用途，均需将收获后的谷粒进行清选才能得到满足要求的籽粒。谷粒经过清选以后，可以获得质量均匀、尺寸一
致的种子，将种子清选以后再次播种；同时可以清除出小粒、破碎粒作为粮食或饲料，节约了粮食；清选后的种子均匀饱满，播种后发芽率高、长势
好，一般都能增产5％～10％，还可以减少播种量20％左右；同时有利于种子的储藏、运输及机械化作业，增强种子在市场上的销售竞争力。
因此，不同种类的谷物清选机对于农业结构的调整和农民收入的增加有着十分重要的作用。带式清选机特别适合圆粒种子的清选加工，适用于大豆、
红小豆、绿豆等圆粒型物料的清选，其工作原理不同于风选、筛选、比重选，其最大的优点是对于豆类中的碎、半豆的清选效果极佳，一次清选精度
可达99%以上，并能将清选出来的大豆进行分级，且该机具有传动平稳、噪音低、高效且性能稳定的特点，尤以加工大豆效果最理想。1.1.2
清选机发展历程和现存的问题我国对粮食清选机械的研究、生产起步比较晚，自20世纪50年代引进了首批样机。最早的清选机是手动风车、溜
筛等，不但生产率低，且清选效果不佳；60年代的清选机是电动扬场机，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，在引进并吸收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；而进入90年代，新技术、新产品、新工艺的不断涌现，为粮食清选加工业的发展提供了良好的技术保证。清选机加工业经过半个多世
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。比较好的清选机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-3.0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种子清机选、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
。从历年的国家监督抽查结果来看，大部分清选机产品主要性能指标均能达到企业明示执行标准的要求，基本能满足广大用户需求。抽查中也反映
出了清选机产品目前存在的差距：（1）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；（2）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；（3）企业的技术进步缓慢，产品与当前用户的多种需求(如：加工物料多
样化、精细化等)不相适应。2012年国家监督抽查清选机，国家质检总局2013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，我国现有的清选机产品普遍存在的问题：（1）功能单一、适应性差；（2）技术性能不稳定；（3）产品零部件制造水平低、工
艺设备落后，产品可靠性差；（4）产品的安全性差，产品外观质量较差。因此，清选机产品不是很好的能满足我国现阶段的实际需求。1.2
国内外现状1.2.1国内现状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国
外现状目前，在欧美等发达国家已逐渐形成多种系列化的种子清选机，其具有清选净度高、分级效果好、工艺精良、性能稳定、可靠性强、噪音相
对较低等特点。除传统的机械调节外，现已开发出液压调节系统，使得操作更加灵敏。在国外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。自20世纪
70年代以来，谷物加工业的日渐兴起使风筛式清选机在一些发达国家有了较快的发展，其中在西欧、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)公司有较为悠久的历史，它们致
力于生产风筛式清选机已有100多年，其产品经久耐用且性能可靠，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
，在产品也各有特点。从世界范围内看，随着生物技术和生产技术的提高，各种各样谷物的产量都在不断增加。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，也就是说农业机械正向
智能化方向发展。在设备的操作方便性能方面，国外的重力式清选机都设置了仪表，能直接显示并调节数据，不停机的集中控制，使其在操作方面方
便、灵敏，且更趋于智能化。1.3本章小结本章根据对谷物清选机的的现存问题，清选目的，以及发展历程，国内和国外的对于谷物清选机的
发展情况等进行分析。我国现有的清选机产品普遍存在的问题：功能较为单一、适应性较差；技术性能不是很稳定；产品零部件制造水平低、工艺设
备落后，产品可靠性差；产品的安全性差，产品外观质量较差。因此，清选机产品目前为止是不能满足我国现阶段的实际需求。第2章清
选机的基本结构2.1清选机种类及各类型原理2.1.1清选机种类谷物清选机的清选种类很多，按清选原理分为常规清选法和电分离
法。常规清选法是利用种子的几何尺寸、空气动力学特性及比重等物理机械特性进行清选，主要有风选、筛选、风筛选、风筛窝眼选、比重选、窝眼
选、风筛比重组合选、光电选、之形板选、螺旋分离器等10余类不同种方法。电分离法是按生物学特性(种子发芽率、活力等)进行清选。把清
选对象分为稻谷、大豆(5XDF—1.0型)、玉米、小麦、花生、油菜（5XY—1.5型）、蔬菜种子、谷物种子、林木种子、牧草种子、油
料种子等，而产生许多专用清选机以及多功能清选机(5XD—2.0型)。现在应用广泛的清选机有风筛式清选机、比重式清选机、窝眼筒式清
选机、复式清选机4大类。2.1.2各类型清选机原理（1）风筛式清选机风筛式清选机主要利用了种子与夹杂物的几何尺寸和悬浮速度
差异进行筛选和风选。筛选是根据种子几何尺寸的差异，配制适当规格的筛片，在筛片往复运动下达到分离的目的，筛选同时利用悬浮速度的差异去
除轻杂，风筛式清选机主要用于小麦、大豆、玉米等种子的初选和基本清选。代表机型有5X-40（30/4.0）、5XP-3、5X-3.
0（1.0/5.0/7.0/30/50）、UB系列种子清选机。（2）比重式清选机比重式清选机主要利用物料中各成分的比重不同进行
分离。当具有一定压力的空气流过种子时，种子因与空气质量不同而进行升降分层，筛面的振动推动与筛面接触的较重种子从进料端至排料端向高处
走，而较轻的种子向低处走，从而达到分离目的。比重式清选机主要用于清选种子中外形尺寸与其相同而比重不同的各类轻杂和重杂（如虫害的种子
，发霉、空心、无胚的种子，以及碎砖、土、石块、砂粒等）。比重式清选机既可单机使用，也可为种子加工厂及种子处理中心配套，比重式清选机
又分正压式（如5XZ-3.0）和负压式（如5XZ1.0）两大类。代表机型有TFQX66、TQSX70（100/150/200）、5
XZ-0.5（1.0/1.6/2.5）、5XZ-3.0（5.0）、5XD-1.0(2.5)型、重力分选机微型系列422-SS、5X
ZC系列种子加工车和5XZC-10系列种子加工车。（3）窝眼筒清选机窝眼筒清选机主要利用种子在窝眼筒做旋转运动时，种子、杂质长
度尺寸和运动途径不同来达到分离长杂、短杂的目的。进入筒内的种子进入窝眼筒底部时，要清除的草籽、碎种子等短杂陷入窝眼内并随旋转的筒上
升被排出，而未入窝眼的种子则沿筒内壁呈螺旋线轨迹向后滑移从另一端流出，要清除的长杂沿窝眼筒轴方向移动从另一端排出。在种子加工流程中
，窝眼筒清选机既可作为分离长短杂的精选主机，又可作精选中的种子分级机使用。代表机型有5XWS-1.5和5XW-3.0(2.5)。
（4）复式清选机复式清选机主要是利用种子的外形尺寸和空气动力学特征进行精选。首先通过改变吸风道截面积的大小，得到不同的气流速度分
离轻重杂质，然后利用种子和杂物几何尺寸的差别，通过一定规格的筛孔来分离杂质和瘦弱籽粒，最后通过窝眼筒按种子的长度不同分离长杂、短杂
等达到分离的目的。代表机型有5XF-1.5（/0.5/0.7/1.3A）、5XF-5.0(3.0)、5X-2.0、5XQ-3.0
、5XFZ-5（4/15）和TSQZ100。2.2带式谷物清选机2.2.1基本结构及功能带式清选机的主要结构包括：进料口
、机架、斗式提升机、分粮器、带选机构、传动机构、螺旋输送器、筛选分级机构、电动机等。其中主要部件的作用如下：（1）进料口：主要
作用是倒入筛分物料，进料口的宽度一般调整在适当大小，以保证均匀进料。（2）斗式提升机：斗式提升机具有输送量大，提升高度高，运行平
稳可靠，寿命长显著优点，其主要性能及参数符合JB3926----85《垂直斗式提升机》（该标准等效参照了国际标准和国外先进标准），
本提升机适于输送粉状，粒状及小块状的无磨琢性及磨琢性小的物料。斗式提升机是利用均匀固接于无端牵引构件上的一系列料斗，竖向提升物料的
连续输送机械。分为环链、板链和皮带三种。（3）圆筒筛分离器：圆筒筛工作部分为圆筒形，整个筛子绕筒体轴线回转，轴线在一般情况下装成
不大的倾角。物料从圆筒的一端给入，细级别物料从筒形工作表面的筛孔通过，粗粒物料从圆筒的另一端排出。圆筒筛的优点是转速很低、工作平稳
、动力平衡好、工作面积小，很适合小圆粒的物料。（4）螺旋输送机：主要作用是在圆筒形机壳内焊有连续的螺旋叶片，机壳与螺旋叶片一起转
动。加入的物料由于离心力和摩擦力的作用随机壳一起转动并被提升后，在物料的重力作用下又沿螺旋面下滑，使物料随螺旋管一起旋转从而实现了
物料的向前移动，如同不旋转的螺杆沿着转动的螺母作平移运动一样，达到输送物料的目的。该机能耗低，维修费用低；在端部进料时，能适应不均
匀进料要求，可同时完成输送搅拌混合等各种工艺要求，物料进入过量时也不会产生卡阻现象；便于多点装料与卸料，可输送温度较高的物料。适宜
于水平输送高温物料；对高温、供料不均匀、有防破碎要求、防污染要求的物料和需多点加卸料的工艺有较好的适应性。由端部进料口加入的物料，
其粒度不能大于1/4的螺旋直径；自中间进料口加料的物料，其粒度均不得大于30mm。其结构如图2-1所示：1-斗式提升机2-
提升电动机3-分粮器4-斗式提升机5-圆筒筛分离器6-螺旋输送器7-支撑架8-行走轮9-传动系统电动机10-清选传统系统11-提升
传动系统图2-1带式清选机2.2.2主要技术参数表2-15XD-2.0型带式清选分级机的主要技术参数项目参数外形尺寸(长×
宽×高)/mm3812×2861×3751配套动力/kW2.2生产率/T/h2～2.5皮带速度/m·s-10.25～0.5倾角
调节/°左右倾角可调2～10清选率/%≥98伤选后净度/%≤99%以上2.2.3主要计算参数（1）运输机输送量Qt/h；（
2）输送带运行速度vm/s，要求在0.25～0.5m·s-1之间；（3）每米长度上物料的质量qkg/m；（4）装
料充满系数φ=50%～75%；（5）物料的堆积密度ρt/m3；（6）清选带上允许的最大物料的横截面积Sm2；（7
）清选带可用宽度bm，当B≤2m时，b=0.9B-0.05m；（8）倾斜清选机面积折减系数k，按（GB/T17119
—1991）计算；（9）中间辊长度Lm，对于一辊、二辊的托辊组，L=0；（10）清选机在运行方向上的倾斜角δ；（11
）托辊槽角λ，λ=8°；（12）物料的运行堆积角θ，查表《机械设计手册》：运行堆积角θ=5°。2.2.4带式清选机工作原
理（1）将经过初选后的物料种子倒入进料口，经过了与进料口相连的提升机，将物料种子提升进入上面的分粮器；（2）分粮器再将进入的物
料种子平均分配给与分粮器相连的七个输粮管；（3）七个倾斜的清选带位于七个输粮管的另一端，由于清选带是倾斜的，所以在物料种子从前向
后行进中，会使物料种子与草灰、杂质等在不同摩擦力的条件下产生了不同的运动，圆粒和椭圆粒的物料种子由于摩擦力小，从清选带的低端滚落，
残粒的种子及杂质将沿着清选带从后端落下，这样经过初选的物料种子就可实现再次清选；（4）从清选带上滚落的物料种子，进入清选带下面的
螺旋输送器时，螺旋输送器将落下的物料种子统一输送到左端的提升机；（5）物料种子经过提升机的提升进入圆筒式筛选分级装置；（6）圆
筒上均布着两段不同尺寸的筛孔，前一段筛孔较小，后一段筛孔较大，所以物料种子沿着带筛孔的圆筒向前行进的同时，比筛孔直径小的豆粒从大小
不同的筛孔落下分别进入其对应的料斗，这样经过精选的物料种子又实现了不同大小的分级。2.3本章小结本章是主要分析各类型谷物清选
机的不同以及对谷物清选机结构组成的分析，主要对进料口、斗式提升机、圆筒筛分离器、螺旋输送器这些主要零部件进行分析。对工作原理及工作
原理进行分析。第3章主要部件的设计与选取3.1带选分离机主要参数计算3.1.1清选带的输送能力清选带作为带选机的主
要部件之一，其质量与性能的好坏是影响着分选质量的直接原因。经试验设计出具有网状粗糙表面的环形橡胶带，耐低温，在-30℃也可正常
工作，本机分选结构为七联式结构，即原粮大豆经过七层传送带清选，以达到最佳的清选效果。七联清选带倾斜角度是由角度调整机构来完成的。
用连续运输机的质量生产率的计算公式来导出管式皮带输送机中输送能力的计算公式。连续运输机的质量生产率公式如3-1所示:
（3-1）式中Q—输送量（t/h）V—输送带运行速度（m/s）Q—每米长度上物料的质量（kg/m）设物料在圆管内
堆积的断面面积为F(m2),物料的堆积密度为ρ(t/m3)则（3-2）圆管的断面面积，装料充满系数为,则
，代入上式中得（3-3）将（3-3）式代入（3-1）式中，得到带式输送机输送能力计算公式为：（3-4）式中Q—
输送量（t/h）D—管径（m）φ—充满系数,φ=50%～75%ρ—物料的堆积密度（t/m3）v—输送带运行速度（m/s）
3.1.2清选带的宽度计算橡胶输送带是一种弹性体,卷成管状后，如果带的两边缘不重迭起来,则在没有托辊支承的部位,圆管就会
张开口,物料就会从开口处飞散、撒落和泄漏,则达不到密封运行的目的。因此当输送带形成管状后,两边的边缘必须要有一定的重合长度,
称为重合量，重合量的大小对输送带卷成管状、密封性能以及弯曲运行等都将会有很大影响。重合量过小,圆管在运行中容易张开,会导致密
封不严。重合量过大,会给输送带形成管状结构造成困难,甚至会无法形成管状。因此,重合量大小一定要适中。输送带宽可用下式表示：
（3-5）式中A—圆周长（mm），A=πdB—带宽（mm）C—重合量（mm）根据弓形图形求弧长的计算公式,找出重
合量与管径的关系。求弓形弧长的计算公式：（3-6）式中C—弧长（mm）r—圆弧半径（mm）α—圆弧对应的圆心角（o
）将最小重合量和最大重合量所对应的圆心角值代入(3-6)式中得：（3-7）（3-8）则重合量与管径的关系(即重合量取值范围)
为c=(0.5~0.86)d带入（3-5）式得：（3-9）令则：（3-10）为了保证正常清选条件下不撒料，清选带上允许的最大
物料的横截面积为S，按下式计算：（3-11）式中b—清选带可用宽度（m），B≤2m时，b=0.9B-0.05m；l
—中间辊长度（m），对于一辊、二辊的托辊组，l=0；θ—物料的运行堆积角，查表《机械设计手册》：运行堆积角θ=5°；
λ—托辊槽角，b=0.9B-0.05=0.85m，选定λ=8°；（3-12）解得：S=0.93m2≤Smax。完全符合5
XD-2.0带式清选机设计要求。3.1.3清选能力的计算计算清选能力：（3-13）式中v—带速，m·s-1，清选带速
要求在0.25～0.5m·s-1之间，我们选择的数据是0.33m·s-1；ρ—是被清选散状物料的堆积密度，ρ=0.
125kg·m-3；k—倾斜清选机面积折减系数，按（GB/T17119—1991）计算；（3-14）k1—上部截面
s1的减小系数；（3-15）式中δ—清选机在运行方向上的倾斜角，当δ=0时，上部截面积s1不存在；θ—被清选物料的
运行堆积角，当δ=0时，K=1；根据Q=3.6IVρ，解得Q=2.03t·h-1。3.1.4清选带不打滑时条件圆周驱动力F
U通过摩擦传递到清选带上，为保证清选带工作时不打滑，需要在回程带上保持最小张力F2min。按下式进行计算：，
（3-16）经计算解得：F2min≥376.4N。式中FUmax—清选机满载启动或制动时出现的最大圆
周驱动力；FUmax=KAFU，KA=1.3～1.7，FU经清选机所有阻力之和测算得出：FU=892.6N；μ—
传动滚筒与带人字形沟槽的清选带间的摩擦系数，干态时，μ=0.4～0.45。3.2斗式提升机的设计3.2.1斗式提升机的主要特点斗式
提升机的特点：（1）驱动的功率小，当在物料提升时几乎无回料和挖料现象，因此无效功率少；（2）使用寿命较长，提升机的喂料采取流入
的方式，无需用斗挖料，因此材料之间很少发生挤压和碰撞等现象；（3）提升机在设计时保证了物料在喂料和卸料时少有撒落，与此同时减少了
机械的磨损；（4）运行可靠性好,先进的设计原理和加工方法，保证了整机运行的可靠性，无故障时间基本可超过2万小时。（5）当提升高
度升高时提升机运行较为平稳，因此可达到较高的提升高度；（6）提升范围广,这类提升机对物料的种类、特性要求少，不但能提升一般粉状
、小颗粒状物料，而且还可以提升磨琢性较大的物料；（7）密封性能好，减少了与周围环境的互相污染。3.2.2主要类型及结构斗式提升机是
各类物料种子加工中常用的垂直提升的设备，根据提升机结构形式有多种类型：（1）按其安装形式：可分为固定式、移动式；（2）按畚斗的形
状：可分为深斗式、浅斗式、无底斗式；（3）按其牵引部件的形式：可分为带式、链式。考虑到此次设计的具体要求及国家标准，我选用是固定在
清选机机架上的带式深斗式提升机。斗式提升机主要由：机头、机筒座、料斗、传送带、驱动轮、从动轮、张紧装置、进料口、卸料口等组成。其
结构如图3-1所示：1-驱动滚筒2-机头3-卸料口4-机筒座5-从动滚筒6-张紧装置7-料斗8-传送带图3-1斗式提升机的整体
结构3.2.3工作原理斗式提升机主要工作的部件是牵引带和装在上面的料斗。在电机及传动系统的驱动下，固定在机头上的驱动滚筒带动牵引
带及固定在上面的料斗绕头轮和尾轮旋转，组成一个环状输送系统。物料可逆向或顺向进入，被料斗依次抓起，提升到顶部，再由头轮运转产生的离
心力或物料本身的重力作用下，从卸料口按顺序卸出，完成整个垂直输送的过程。（1）进料方式斗式提升机有两种进料方式，进料方向与料斗
运动方向一致即为顺向进料，反之为逆向进料。1）顺向进料时，物料种子流向料斗背面，料斗不能直接接料，因此运行阻力较大，功耗增加，料
斗易磨损，当物料种子少时料斗不装满。因此，采用顺向进料结构时，应将进料口的位置降低，使进料口的尾部位于尾轮中心线以下。2）逆向进
料时，料斗运行方向迎着物料种子流向的方向，物料种子直接进入料斗，料斗充满系数高时，移动抓料阻力小，基座内存料相对减少，所以在设计时
应将进料口位置相对提高。根据国家标准及具体要求，此次设计采用逆向进料的方式。（2）卸料方式根据头轮直径和转速不同，斗式提升机有
三种卸料方式：离心卸料、混合卸料和重力卸料。根据头轮直径D和料斗运行速度V，可判断卸料方式：（3-17）式中K—速度系数
当K>2.2时，为离心卸料当K=2.2时，为混合卸料当K<2.2时，为重力卸料取D=250mm、v=1.2m/s
得K=2.4为离心卸料速度系数。3.2.4提升机主要性能参数（1）生产率（即输送量）的计算：（3-18）式中Q—生产率
，即输送量t/h；—料斗容积L根据提升机型号TD160尺寸选取，—料斗间距m选取a=0.28为值
—料斗的提升速度，即料斗的线速度m/s取—物料容积质量（t/m3）取—充满系数，取考虑到供料的不均匀性
，实际输送量应低于理论计算输送量。(3-19)式中Qs—实际输送量；K—供料不均匀系数，取K=1.2~1.4。（2）
提升机中电动机功率的计算：斗式提升机驱动轴所需要功率由下列经验公式计算：(3-20)式中N0—提升机驱动轴所需功率（kW
）Q—输送量（t/h）H—提升速度（m）—提升机效率，根据提升高度H选用：当H<30m时，当H=30-40m时，的
；当H=40m~50m时，电机所需的功率为：（3-21）式中N—电机所需的功率kW；K—电机功率储备系数
，当H<10m时，K=1.45；当H=10-20m时，K=0.75—传动效率代入（3-21）中，解得：所以电动机所
需功率为N=0.076kW。3.2.5提升机料斗的选用料斗的基本尺寸形式和尺寸参数，根据《农业机械设计手册》表18-1-30中的
我选用的是H160型料斗。其结构如图3-2所示：图3-2提升机中料斗结构根据料斗的型号，选取主动滚筒和从动滚筒的直径D=25
0mm。其中为了防止皮带打滑，影响正常的输送量，需要给提升机设计皮带张紧装置。本结构主要由调节螺栓，滑块以及与滑块相连的从动滚筒组
成。主要是通过调节螺栓的拧紧或放松，来带动滑块向下或向上运动，当滑块与从动滚筒相连，从动滚筒跟着滑块向上或向下以达到张紧的目的。具
体式提升机带张紧示意如图3-3所示：1.调解螺栓2.从动滚筒3.从动轴图3-3斗式提升机带张紧左视结构图3.3螺旋输送器
的设计3.3.1主要特点及应用范围螺旋输送机的特点是：（1）螺旋输送机是一种不带挠性牵引件的输送装置，适合输送各种粉状、粒状、
小块状的散状物料；（2）工作可靠、密封性能好；（3）结构简单，制造成本低，操作维修方便；（4）占用空间小，安装方便，可根据现
场条件选择安装地点；（5）可实现多点进料和多点卸料，进料和出料部件结构简单；（6）一台输送机可同时向两个相反方向输送物料；（
7）由于物料对螺旋和斜槽的摩擦，容易造成物料的破碎，因此不能用来输送易变质、粘性大的、易结块、易碎的颗粒物料；（8）不适合长距离
的输送，水平距离一般不超过15m；（9）零件磨损大，消耗功率较大；（10）主要用于输送粉状、颗粒状和小块状物料，它不适宜输送易变质
的、粘性的和易结块的物料；（11）螺旋输送机使用的环境温度为-20~50℃；输送机的倾角β≤20°；输送长度一般小于40m，最长
不超过70m。3.3.2螺旋输送器的主要结构螺旋输送器是利用旋转的螺旋叶片连续推送物料来完成水平、倾斜或垂直输送物料的任务，是种
子清选中用于短距离水平输送物料的主要设备。本次设计选用水平螺旋输送器，已达到将从皮带滚落的物料颗粒推送到提升机一端的目的。当物料加
入固定的机槽内时，由于物料的重力及其与机槽间的摩擦力作用，堆积在机槽下部的物料不随螺旋体旋转，而只在旋转的螺旋叶片推动下向前移动，
如同不旋转的螺母沿着转动的螺杆作平移运动一样，达到输送物料的目的，该机便于多点装料与卸料，输送过程中可同时完成混合、搅拌或冷却功能
，对超载敏感，易堵塞；对物料有破碎损耗，水平螺旋输送机的结构简单，便于安装和维修以及故障处理。适用于水平或微倾斜连续均匀输送松散物
料，工作环境温度为-20—+40℃，输送物料温度为-20—+80℃。其转速相对于垂直输送机要低，主要用于水平或小倾角输送物料，输送
距离一般不大于70米。螺旋输送器主要由进料口、螺旋叶片、出料口、机壳等组成。其左视结构图如3-4所示：1-机壳2-钢管轴3-固
定机壳螺栓4-螺旋叶片图3-4螺旋输送器的左视结构图其主视结构图如3-5所示：5-进料口6-出料口图3-5螺旋输送器的
主视结构图3.3.3螺旋输送器的主要性能参数（1）生产率（输送量）的计算（3-22）式中D—螺旋直径m，取D=250m
m—充满系数，一般粒料为=0.33S—螺距m，取S=250mmN—螺旋转速r/min，取n=310r/min
—物料的容量t/m3，=0.6t/m3C—倾斜输送修正系数，取C=1（2）所需功率的计算（3-23）式中
N0—螺旋输送机轴功率kWKf—功率储备系数，在1.2~1.4之间选—驱动装置总效率，减速器取，三角带取Q—输送量t/
hW0—物料的运动阻力系数，对于粒料和粉料，W0=1.2~1.3L—物料水平输送距离H（3）主要结构参数1）螺旋直径D=
250mm；2）螺距s=250mm；3）螺旋叶片厚度2mm；4）机壳厚度为3mm；5）主轴采用无缝钢管d=60mm；6）
螺旋叶片与机壳之间的间距3mm~8mm。注：s=(0.8~1.0)D。3.4圆筒筛分级器的设计3.4.1主要工作参数（1)圆通
筛直径D和长度L，查《农业机械设计手册》根据L/D=2~5，选取D=1100mm、L=2200mm；（2)转速目前现有的机型大多
采用转速在30~55r/min之间，这里选取转速为40r/min；（3)倾角为了增加种子沿轴向的运动速度，以提高生产率，圆通筛的
轴线与水平成10~50，这里选取20。3.4.2圆筒筛分级器的主要结构主要分为中心轴传动式和摩擦轮传动式两种。我选用本设计是中
心轴传动式。圆筒筛分级器主要由机架、机壳、清筛辊、圆筒筛组合、进料口、排料口、传动轴等组成。如图3-6所示：图3-6圆筒筛分
离器的整体结构考虑对圆粒物料进行筛选，因此我选取了长孔筛。具体尺寸见《农业机械设计手册》P1550筛片号50和筛片号80。筛子的结
构如3-7所示：图3-7圆筒筛筛片结构图3.5带式清选机的其他零部件3.5.1清选带的选择清选带是带式清选机的主要部件之一，其
质量的好坏与工作性能的好坏直接影响着分选效果及效率。经大量资料查找，我国目前广泛使用的是一种网状粗糙表面的环形橡胶带，其具有较好的
耐低温的特点，在-30℃也能正常工作。本清选机分选结构是七联式，即物料种子会经过七层传送带清选，以达到最佳的物料清选效果。七联式
清选带倾斜角度由独立的角度调整机构来完成。每组清选带之间的角度也可独立调整，更利于物料种子的清选。清选带的清选角度一般为20-10
0，其最佳的清选角度为30。皮带的运行速度可达到0.33m·s-1。3.5.2分粮器的选择分粮器的机壳是由板材成型焊合而成，其内
装有焊接着螺旋叶片的中心轴。分粮器的主要作用是既要保证物料种子的喂入量的同时，也要保证喂料得均匀、稳定，以便于清选带带面的清选。具
体结构如图3-8所示：图3-8分粮器俯视结构图物料种子需经过分粮器的均分作用，使其分别从七个输粮管清选到清选带上，分粮器的驱动
力来自第一个提升机主动轴端的小链轮，通过链条带动分粮器的大链轮运动。分粮器从中间向两端分粮的结构是通过两个旋向相反的螺旋叶片焊接在
同一根轴上来实现的。具体提升机主动轴端的小链轮结构图如图3-9所示：图3-9提升机轴端小链轮结构图3.6本章小结本章主
要是对谷物清选机的主要零部件进行系统的选择和分析，包括清选带的计算、斗式提升机的设计、提升机主要性能参数、料斗设计、螺旋输送器的设
计、主要性能、圆筒筛分级器以及其他零部件的选择和计算，选择出符合国家标准及市场需求的谷物清选机。第4章主要传动系统的计算4.
1电机的选择Y112M型电动机级数及转速数如表4-1所示：表4-1Y112M型电动机级数及转速数电动机级数转速数（左右）2级
2900转4级1450转6级950转8级700转10级550转Y112M-6型电动机的参数如表4-2所示：表4-2Y112M-
6型电动机的参数电动机三相异步电动机JB/T9616—1999额定功率2.2kw转速940rad/min额定转矩2.0重量45
kg长度60cm普通单头平键8740cm根据设计要求及清选能力，查表4-1和表4-2可知，我选用的电动机型号为Y112M-6
，这类三相异步电动机的具体参数位：（1）额定功率P=2.2kW；（2）转速n=940r·min-1；（3）额定转矩2.
0；（4）重量45kg；（5）长度60cm；（6）普通单头平键8740cm。4.2带传动的设计计算（1）计算功
率的确定计算功率Pca是根据传递的功率P和带的工作条件而确定的，如公式4-1所示：Pca=KAP
(4-1)式中Pca—计算功率，kW；KA—工作情况系数，KA=1P—电动机额定功
率，kW，P=2.2kW解得：Pca=KAP=1×2.2=2.2kW则计算功率为2.2kW，满足了我选择的型号为Y112M-6
三相异步电动机可作为数值计算。（2）带型的选择要选取普通的V带带型，就要根据计算功率Pca和小带轮转速n1来选取，我选择的是SPA
型V带。其结构图4-1所示：图4-1带传动结构图（3）确定带轮的基准直径及验算带速值根据了V带的带型，初选小带轮的基准直径
dd1，根据图4-2基准宽度制V带轮的基准直径（GB/T13575.1-92），来确定小带轮的基准直径为dd1=70mm。如
表1所示：表1基准宽度制V带轮的基准直径带速计算公式，如公式4-2所示：(4-2)式中dd1—小带轮基准直径
mm；n1—主动轮的转速r·min-1把dd1=60mm、n1=940r·min-1带入公式（4-2）计算带的速度，
由此可解：解得v=3.44m/s（4）大带轮基准直径的计算按标准公式，如公式4-3所示：dd2=idd1(4-3)当i
=5时，解得dd2=380mm。（5）中心距的确定、V带基准长度的选择初步确定中心距a0=500mm，而相应带长计算公式为，如公
式4-4所示：(4-4)代入数值：mm则带的基准长度Ld根据Ld0选取，Ld=1700mm（6）计算中心距的数值根据查找
传动的实际中心距近似为，如公式4-5所示：(4-5)代入公式得：而考虑到了带轮的制造误差、带长误差、带的弹性以及因带的松弛而产
生的补充张紧等需要，所以传动的实际中心距a=520mm。（7）小带轮上包角的验算小带轮上的包角α1一定小于大带轮上的包角α2，而
小带轮上的总摩擦力相应的小于大带轮上的总摩擦力。因此，轮打滑只可能在小带轮上发生。为了提高带传动的工作能力，如公式4-6所示：
(4-6)代入式中得：由上式解得α1=，符合我选择的设计。（8）带的根数的确定有公式需满足，如公式4-7所示：(4-
7)由n1=940r/min，dd1=60mm，i=3.8查表可知：P0=1.6kw为了满足各根V带受力均匀的条件，带的根数
应选择的是z=3。（9）带的初拉力计算需计算离心力和包角对初拉力的影响，由此可知单根的V带所需的最小初拉力应满足公式，如公式4-8
所示：(4-8)查找资料可知，对于新使用的V带，初拉力应选择1.5（F0）min；对于使用后的V带，初拉力应选择1.3（F0
）min。4.3滚子链传动的设计计算（1）链轮齿数的选择查找资料可知，一般链轮齿数基本在17～114之间。传动比i可按以下计算
公式计算，如公式4-9所示：(4-9)因此当i=1是，z1=z2=25即为所求。（2）当量单排链的功率计算当量单排链的功率根
据以下公式，如公式4-10所示：Pca=(4-10)式中KA—工况系数Kz—主动链轮齿数系数KP—多排链系数，双
排链时KP=1.75；P—传递的功率（kW）将KA=1、Kz=1、P=2.2kW代入公式（4-10）可解得功率：Pc
a=2.2kW。（3）链条型号和节距的选择链条型号需根据当量单排链的功率计算Pca值和主动链轮转速n1值来求得。其链传动的主视结
构图及左视结构图如图4-3所示图4-3链传动的主视结构图及左视结构图图4-4链传动的俯视结构图根据查表链条应选择10A的链
号，所以查表4-2确定了链条节距P=15.875。DINISO链号ANSI链号节距滚子直径内节内宽销轴直径销轴长度内链板高度链
板厚度极限拉伸载荷每米长重Pd1maxb1mind2maxLminLcmaxh2maxTmaxQminq≈mmin
chmmmmmmmmmmmmmmkNkg/m08A-14012.701/2"7.957.853.9616.617.812.001.
514.100.6210A-15015.8755/8"10.169.405.0820.7022.2015.092.0322.201
.0220A-110031.755/4"19.0518.909.5340.4044.7030.004.0088.503.9128A
-114044.4507/4"25.4025.2212.7054.4059.0041.005.60172.407.5032A-11
6050.8002"28.5831.5514.2764.8069.6047.806.40226.8010.1036A-118057
.1509/4"35.7135.4817.4672.8078.6053.607.20280.2013.4540A-120063.5
005/2"39.6837.8519.8580.3087.2060.008.00353.8016.1548A-124076.203
"47.6347.3523.8195.50103.0072.399.50510.3023.20（4）链节数以及中心距的计算初步选
择的中心距为a0=（30～50）P，则选择a0=500mm值，查表4-2可得表4-2Y112M-6型电动机的参数(4-11)
带入公式4-11计算得：则可求得链传动的最大中心距数值为：(4-12)公式中的f1即为中心距的计算系数（5）链速计算
及润滑方式的选择链速平均值应按公式4-13所示来计算：(4-13)代入数值得：根据其链速数值v，我选择滴油的润滑方式
。（6）轴上压力的计算轴上压力Ff可近似取值如公式4-14所示是：(4-14)式中Fe—有效圆周力值KFp—轴压力系
数，当为垂直传动是KFp=1.054.4本章小结本章是通过对谷物清选机在主要传动系统方面的计算来分析的，对电机的进行选择，对带
传动的设计、滚子链传动等进行设计计算，用来验证是否符合标准结论谷物清选机中带式清选机式的设计，基本符合了我国在农业方面的高速发展
以及农业机械清选类型等方面的急待提高，基本满足现代化的农业对粮食与种子在生产加工方面越来越高的要求。该谷物清选机是利用摩擦分离清选
的原理工作的，适用物料为大豆、红小豆、绿豆等圆粒物料，由于圆度好的物料种子(整粒)与半粒、椭圆粒及各类杂质在清选带上的摩擦力不相同
，在清选带中向前运动时的运动轨迹会发生不同变化。而在其中圆度刚好的物料种子在清选带上会形成扇面，均匀分布在向右以及相对于清选带向后
方向滚动，并落入整个机器右侧的整粒物料的料斗中；椭圆粒物料则按照其自身的运动轨迹随清选带移动，并落入右上侧椭圆粒物料的料斗中。当机
架本身的定型角不能满足物料种子本身的运动特性时，还可通过调节丝杠的方式来使谷物清选机更能满足物料种子的运动特性，从而使所清选的物料
种子的要求干净程度能符合大众需求。参考文献[1]王正志，王国业.振动筛的研究现状与发展趋势［J］.沈阳建筑工程学院学报，1999
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