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粮食淘洗机的结构设计文献综述
【内容摘要】：粮食是我国大部分地区的主食，然而一些食堂、大型饭店、快餐中心粮食的用量比较大，人工淘洗不仅浪费人力财力且无法满足需求，因此为了减轻劳动力，提高工作效率，需要设计一类淘洗设备来代替人类。现在淘洗机被广泛应用，目前缺少连续性淘洗设备，所以我们就针对连续淘洗机展开构思。当然，它的发展空间也比较开阔，并有良好的发展趋势，因此，我们所做的关于淘洗机的研究有很深远的意义。
【关键词】：淘洗机、螺旋输送、结构设计
导言
粮食淘洗机是一种粮食加工机械，用于清洗米粒的装置。为了适应食堂、大型饭店、快餐中心等的需要，因此设计了一种螺旋输送式连续粮食淘洗机，该机包括电动机、齿轮减速传动、机壳、进料口、出料口、螺旋推进器等结构。通过水的冲刷及沙石自身沉降达到清洗大米的目的。
在米深度加工中，清洗米粒是第一道工序。在传统的加工中，清洗米粒是手工劳动，不仅劳动强度大，而且效果差。螺旋式粮食淘洗机结构简单、占地面积小，集搓米、清洗米粒、除去漂浮杂质、沙石等于一体，用水量少、洗涤效果好，大大降低了劳动强度。还具有水力输送作用，可以将洗净的米输送到设计位置，是一种高效的连续式粮食淘洗机械。适合于大米、玉米、小麦、豆类等颗粒粮食的洗涤及输送，还适用于米制品厂、豆类制品厂等的原料洗涤，也是食堂、大型饭店、快餐中心及酿造、豆类加工作业中较为理想的粮食洗涤机械。
粮食淘洗机其工作原理为：粮食至料斗加入，经过水平螺旋的输送进行揉搓洗涤，粮食中的漂浮杂质在此过程中漂出，与洗涤的浊水一起从溢流口排出。粮食经过水平螺旋输送洗涤完后，进入倾斜螺旋，在倾斜螺旋的入口处，沉降速度较快的沙石则被沉降在沙石沉积槽内(小槽下有螺孔，可定时拆下进行清洗)，粮食则随着倾斜螺旋的转动，被进一步揉搓洗涤并往上输送，最后经过喷水装置以上的沥干段沥干后从排料口排出，完成洗米操作。而洗涤水在洗米过程中从喷水装置处喷入，沿倾斜螺旋往下流动，经过水平螺旋，最后从溢流口流出。机组在整个洗米过程中水流与米成逆流流动，保证了较好的洗涤效果。为了确保水与米能成较好的逆流流动，在倾斜输送螺旋上钻小孔，并使倾斜螺旋的上盖与螺旋留有一定的间隙，水平螺旋则采用敞盖，也便于漂浮杂质浮出。
机组设计主要特点：一是米在用螺旋输送过程中同时进行揉搓，使机组结构简单，运作可靠；二是米流成逆流流动保证了用水少和较好的洗涤效果；三是漂浮杂质有足够的漂浮空间，保证洗涤能较彻底地除去米中的漂浮杂质。
螺旋输送机是粮食及机械加工等部门广泛应用的一种连续输送设备。螺旋输送机与其它输送设备相比，具有整机截面尺寸小、密封性能好、运行平稳可靠、可中间多点装料和卸料及操作安全、维修简便等优点。
1.国内外研究概况及发展趋势
过去二十年多年，许多研究工作者将带式输送机，用各种各样的线性模型来描述或者至少是便于数学计算的模型。在动力学分析中，由于输送带大变形和粘弹性的并存，使非线性问题变得十分突出，已达到了不能忽略的程度，而且许多不稳定的工程实例，使得它们的动态特性无法用简单的线性特性来解释。纵观起来，对于带式输送机系统的研究，在理论分析方面，采用线性动力学理论进行研究的较多，而采用非线性振动理论分析研究的极少;在系统设计方面，采用传统设计方法的较多，而采用现代设计方法的极少。
张力控制普遍采用速度检测的方法，将检测到的主动轮速度经过处理后控制送丝及收丝机构，再分别检测送丝及收丝速度，处理以后输入控制系统，从而形成闭环控制。这样做成的控制系统较为庞大，造价高。本文所述的方法简单实用、造价低，效果很好。
2.1国外研究现状
国外已有多家工程设计公司致力于带式输送机设计系统的研究，并开发出各具特色的满足不同应用要求的设计系统。美国cDI公司主要从事带式输送机的设计和咨询工作，在国际输送机设计领域处于领先地位，主要业务范围包括机械设计、水平曲线设计、动态分析和张力控制系统设计、设备调试及试运行等等。澳大利亚的Helix Technologies Pty Ltd专门从事工程软件开发，已开发出一系列工程管理、投资分析的软件系统，如输送机设计、管道网络分析、泵的选型和V型输送带/链的驱动设计等。Overland Conveyor Co., Inc.(OCC)是美国一家专门从事散料运输的咨询公司，开发出的静态分析软件(Belt Analyst II)和动态分析软件(Dynamic Analyst),为用户提供带式输送机系统设计、工程和运行评估。目前，在欧美发达国家粮食淘洗机的应用以达到相当大的普及，由于其人口密度不大，因此中小型粮食淘洗机的需求量比较大。从在粮食淘洗机的构造来看，国外的粮食淘洗机趋于小型化，高效率，结构简单等特点。由于在国内人口众多，不管是学校、餐饮和工厂都存在大量学生、顾客和工人。因此，国内的食品机械工厂在粮食淘洗机的生产上是以大中型粮食淘洗机为主。在粮食淘洗机的结构上，欧美及日本等发达国家以从过去的一次性洗涤发展到现在的连续式洗涤方式，并且工作机构也以从过去的搅拌型发展到现在的电磁振动和螺旋输送揉搓等方式。
2.2国内研究现状
近二十年来，我国带式输送机有了很大的发展，对带式输送机的关键技术研究和新产品开发都取得了可喜的成果。输送机产品系列不断增多，开发了大倾角、长距离新型带式输送机系列产品，并对带式输送机的关键技术及其主要部件进行了理论研究和产品开发，应用动态分析技术和中间驱动与智能化控制等技术，成功研制了多种软启动和制动装置及以PLC为核心的可编程电控装置。目前，国内多所高校和科研机构在进行带式输送机的研究，辽宁工程技术大学在有限元分析、启制动曲线、水平转弯及断带检测等方面进行了研究.东北大学对托辊运行阻力随带速变化进行了实验研究，用于带式输送机设计和动态分析，分析转弯部分的导向力和阻力，得出转弯段输送带运行的阻力计算方法，采用离散模型建立系统的动力学方程，开发平面转弯带式输送机动态分析系统;上海交通大学在带式输送机纵向振动理论与横向振动理论的基础上，提出了带式输送机的动态设计方法以及该方法与计算机技术相结合的设计决策支持系统。
国内在这一领域也逐步发展，现在市场中也出现了螺旋输送揉搓洗涤的新型洗涤方式。粮食淘洗机的研究在于提高对大米的洗涤效率，减少对水源的浪费，并可大大的降低食品加工人员的工作量，以实现优质高效的洗涤效果。由于我国人口众多特别是在学校、工厂及餐饮行业都需解决对大量米的洗涤工作，通过对国内相关食品机械的调查可看出，目前对粮食淘洗机的需求量呈增长趋势。所以说开发粮食淘洗机有着重要的实际意义。
2.3主流淘洗机
（1）水压式淘洗机
如图1所示，此类淘洗机采用自来水为动力，自来水通过本产品的主体水阀进行加压，将一束急流的水从小口径孔射出，从而具有足够的能量把漏斗中流下的大米进行输送和清洗，对大米的表面进行摩擦和冲击，使表面和背沟的糠皮得到彻底清涮，对其他颗粒物也能起到清洗和运输的目的。在洗米的过程中，能将大米的上浮物质通过淘洗机溢水面进行排放，进行过清洗的大米能保证干净卫生。
特点：提高洗米质量，减少浪费，节省能源，适用于大米、黄豆、小麦、玉米、豆类等的淘洗。
图1水压式淘洗机
（2）循环式淘洗机
如图2所示，由分离器和供水桶构成一体，在分离器的内腔按纵向依次设置有落米室、米砂分离室、存米室及漂浮物排出室，水泵和落米室及供水桶相接，米泵分别通过输米管和送米管与存米室及米水分离器相接，它是利用各种物质不同比重，将砂石、米虫、糠皮、尘埃等杂物清除掉。使用时把大米投入不锈钢料斗中，淘洗机通过高水压从料斗底部将大米吸走流入下一个不锈钢容器中，然后从这个容器底部吸走，再从顶端流入。淘洗机这个动作循环一个周期，使大米得到了充分的清洗和浸洗，最后通过自动程式控制吸入另一个米水分离装置将水分滤去。
特点：清除效果好，其用水可反复使用，节约用水，体积小，重量轻，操作方便，淘米量大，可广泛用于家庭、集体食堂和宾馆等单位。
图2循环式淘洗机
2.4发展趋势
随着我国经济的迅速发展，国民生活水平的不断提高，在工业、农业及第三产业的发展中其机械化水平得到空前的提高。在传统的服务业——餐营业中其机械作业也日趋普遍化,从而大大的降低了劳动者的劳动强度，也降低了劳资成本。随着研究工作不断深入，带式输送机动力学性能研究积累了大量的宝贵经验和资料，利用新的设计手段研究带式输送机动力学模型的时机已经成熟。带式输送机的技术关键是动态设计与监测，它是制约带式输送机发展的核心技术。
3.总结
通过设计粮食淘洗机设计，适用于学校食堂，大型饭店等部门，有用水量少、操作安全方便以及制造成本低等优点。在设计中我得到了许多经验与结论。了解国内外粮食淘洗机的发展状况，确定设计的目的及意义。粮食淘洗机中电机的选用，计算了所需的传动比和各轴的参数。计算两个减速器，减速器皆采用二级直齿减速器，其中轴承选用深沟球轴承，减速器与螺旋连接采用联轴器连接。最后设计螺旋轴与机架的结构，螺旋轴设计中充分考虑粮食淘洗机的工作能力选定螺旋轴的直径。机架结构的设计上则考虑各部件的尺寸与装配问题。然后确定粮食淘洗机中各个部分所需的密封于润滑结构。
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