半喂入式水稻聯(lián)合收割機(jī)的脫粒裝置的設(shè)計(jì)

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This design is based on this kind of small cut 1.2 m of rice combine harvester threshing device design. The device has small volume, light weight, small power consumption, adaptability good characteristics, better solve the problem of the small field of rice harvest threshing. The device adopts the half feeding, bow tooth threshing roller, to ensure that the threshing clean, low broken rate, good filtering performance. Key words: Rice combine harvester；Threshing device; Threshing；Screening 22 目錄 1 前言 1 1.1 江西地區(qū)小型水稻聯(lián)合收割機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.2 小型水稻聯(lián)合收割機(jī)發(fā)展優(yōu)勢(shì) 1 1.3 本設(shè)計(jì)思路 1 2 半喂入式聯(lián)合收割機(jī)脫粒裝置整體系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2 2.1 脫谷機(jī)構(gòu)的分析 2 2.2 脫粒功率消耗的計(jì)算 3 2.2.1 空轉(zhuǎn)功率消耗的計(jì)算 3 2.2.2 脫粒功率消耗的計(jì)算 4 2.3 脫粒機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì) 4 2.4 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 5 2.4.1 選擇鏈輪齒數(shù) 5 2.4.2 計(jì)算鏈條的計(jì)算功率 5 2.4.3 確定鏈條型號(hào)和節(jié)距 5 2.4.4 計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距 6 2.4.5 計(jì)算鏈速v，確定潤(rùn)滑方式 6 2.4.6 計(jì)算鏈傳動(dòng)作用在軸上的軸壓力 6 2.4.7 鏈輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 6 2.4.8 鍵的選擇與校核 7 2.4.9 鏈傳動(dòng)的張緊與防護(hù) 7 3 滾筒設(shè)計(jì)參數(shù)分析 8 3.1 滾筒的型式選擇 8 3.2 滾筒的直徑 8 3.3 滾筒的長(zhǎng)度L 9 3.4 滾筒的轉(zhuǎn)速n 9 3.5 滾筒釘齒的形狀 9 3.6 滾筒弓齒排列設(shè)計(jì) 10 3.6.1 弓齒排數(shù)，齒桿數(shù)M 10 3.6.2 弓齒排列的螺旋線頭數(shù)K。 10 3.6.3 齒跡距a 11 4 凹板篩的設(shè)計(jì) 12 4.1 凹板篩的型式 12 4.2 凹板篩的包角 13 4.3 凹板篩間隙 13 5 滾筒主軸的設(shè)計(jì)與校核 13 5.1 滾筒軸的形狀 14 5.2 選擇軸的材料 14 5.3 初步確定軸的直徑 14 5.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 5.4.1 擬定軸上零件裝配方案 15 5.4.2 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 15 5.4.3 軸上零件的周向定位 15 5.4.4 由上分析可得軸的總長(zhǎng)L 16 6 滾筒蓋板的設(shè)計(jì) 16 6.1 滾筒蓋板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 16 6.2 滾筒蓋板內(nèi)螺旋導(dǎo)板的數(shù)量 16 6.3 螺旋導(dǎo)板的位置 17 6.4 螺旋導(dǎo)板的高度 17 6.5 螺旋導(dǎo)板的間隙 17 6.6 螺旋導(dǎo)板的升角β 17 7 夾持裝置的設(shè)計(jì) 18 8 總結(jié) 19 參考文獻(xiàn) 20 致謝 21 1 前言 目前我國(guó)水稻種植面積4.3億畝,是中國(guó)主要的糧食作物,大米占糧食總產(chǎn)量的百分之四十。水稻生產(chǎn)不僅是肩負(fù)著確保我國(guó)糧食安全的責(zé)任,還承擔(dān)糧食增加,增加農(nóng)民收入和促進(jìn)新農(nóng)村建設(shè)的重要任務(wù)。但和西方國(guó)家相比，我國(guó)水稻機(jī)械化程度嚴(yán)重偏低，收獲過(guò)程中糧食損失大，制約著我國(guó)農(nóng)村的整體發(fā)展。 1.1 江西地區(qū)小型水稻聯(lián)合收割機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 江西地區(qū)小田塊水稻種植普遍，小型水稻聯(lián)合收割機(jī)應(yīng)用廣泛。經(jīng)過(guò)近幾年的快速發(fā)展，已初具規(guī)模，但仍不能滿足廣大農(nóng)戶的需求。 1.2 小型水稻聯(lián)合收割機(jī)發(fā)展優(yōu)勢(shì) 農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整帶來(lái)的政策支持。伴隨我國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的加快、城鎮(zhèn)化建設(shè)的大力推進(jìn)和農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)政策的有序?qū)嵤┑?為水稻種植大戶、農(nóng)場(chǎng)主、專業(yè)合作社和專業(yè)種植公司等的發(fā)展帶來(lái)了機(jī)遇。這種發(fā)展趨勢(shì)將呈現(xiàn)以下三大特征,一是農(nóng)業(yè)人口所占人口比例將逐年降低。二是規(guī)?；?jīng)營(yíng)土地的程度將越來(lái)越高。三是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的需求將越來(lái)越大。由此可以看出小型水稻聯(lián)合收割機(jī)發(fā)展的將進(jìn)入高速模式，積極研究意義重大。 1.3 本設(shè)計(jì)思路 本設(shè)計(jì)主要解決了以往收割機(jī)脫粒過(guò)程中破損率高，脫粒機(jī)構(gòu)笨重的問(wèn)題。在原理進(jìn)行改進(jìn)：主要以梳刷為主，打擊為輔兩者結(jié)合的脫粒方式進(jìn)行脫粒，這主要體現(xiàn)在脫粒齒的設(shè)計(jì)上。 2 半喂入式聯(lián)合收割機(jī)脫粒裝置整體系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2.1 脫谷機(jī)構(gòu)的分析 收割機(jī)上的脫谷機(jī)構(gòu)是重要工作部件。因?yàn)槭斋@谷粒是收割的最終目的，而脫谷機(jī)構(gòu)是完成這項(xiàng)工作的，所以收割機(jī)的性能是否優(yōu)良在某中程度上說(shuō)是脫谷機(jī)構(gòu)的好壞決定的。 谷物脫粒的本質(zhì)是破壞谷粒與谷穗的連結(jié)，使谷粒從谷穗上分離下來(lái)。用沖擊，揉擦，梳刷和震動(dòng)等各種方法可以達(dá)到上述目的，現(xiàn)有脫粒機(jī)構(gòu)中，都不是利用單一的原理脫粒，而是幾種方法綜合在一起，但以其中一種為主，其它的為輔。 由于作物不同和各地區(qū)特點(diǎn)的不同對(duì)脫谷機(jī)構(gòu)的要求也不一樣，所以現(xiàn)有的脫谷機(jī)構(gòu)有多種不同的型式。根據(jù)谷物脫粒裝置的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)可分為切流脫粒機(jī)和軸流脫粒機(jī)。切式流脫粒機(jī)構(gòu)組成包括圓柱滾筒和凹板篩。工作高速旋轉(zhuǎn)的滾筒,首先,抓住禾穗,然后谷物沿著脫粒滾筒和凹板篩之間的空間切向運(yùn)動(dòng),并完成脫粒工作。脫粒裝置的效率非常高,但最大的缺點(diǎn)是分離能力差,只有80 - 90%的谷物脫粒一般與凹板篩分離后,和其他糧食和禾桿被扔了出來(lái)。為了回收這一部分谷粒就要裝設(shè)一套復(fù)雜的逐稿器，這樣對(duì)南方水稻田是非常不利的。所以為了滿足配套收割機(jī)的功率以及適用于南方地區(qū)小田塊且要保證脫粒后稻稈保持完整的要求，所以本設(shè)計(jì)采用半喂入軸流型脫谷機(jī)構(gòu)。其機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下： 1—夾禾機(jī)構(gòu) 2—滾筒 3—凹板篩 4—橫向輸送器 圖2-1 脫粒機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 2.2 脫粒功率消耗的計(jì)算 脫離滾筒在運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)的條件小，其總功率消耗N有兩部分組成：一部分是用于克服滾筒空轉(zhuǎn)而消耗的功率，一部分用于克服脫粒阻力而消耗的功率。即 2.2.1 空轉(zhuǎn)功率消耗的計(jì)算 式中：A————系數(shù)，取 B————系數(shù)，取 ————滾筒轉(zhuǎn)速，取550轉(zhuǎn)/分鐘 算得：= 0.002KW 2.2.2 脫粒功率消耗的計(jì)算 水稻以較小的速度進(jìn)入脫粒裝置，與高速旋轉(zhuǎn)的滾筒弓齒接觸，然后被帶入脫粒間隙進(jìn)行脫粒，既有梳刷也有打擊?？筛鶕?jù)動(dòng)量守恒定律計(jì)算。 沖量轉(zhuǎn)化為動(dòng)量 式中：————單位時(shí)間進(jìn)入的谷物量，取1.41Kg/s V————弓齒的切向線速度，取15.5m/s F————綜合搓擦系數(shù)，取0.7 算得：=1.129KW 由上可知： N= 1.13KW 2.3 脫粒機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì) 根據(jù)機(jī)器動(dòng)力的總體設(shè)計(jì)和分配，脫粒裝置的動(dòng)力是由發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶輪傳遞給橫向輸送器的。因此得知脫粒機(jī)構(gòu)的主動(dòng)力來(lái)源是橫向輸送器，滾筒以及縱向輸送器運(yùn)轉(zhuǎn)是由橫向輸送器經(jīng)傳動(dòng)裝置分配。根據(jù)機(jī)器的總體尺寸和滾筒以及縱向輸送器要有穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的工作要求，本設(shè)計(jì)滾筒采用鏈傳動(dòng)的方法設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置。具體方案如下： 1—主動(dòng)輪（后接橫向輸送器） 2—從動(dòng)輪（后接滾筒軸） 圖2-2 鏈傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 2.4 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)收割機(jī)的總體設(shè)計(jì)要求和工作條件，鏈傳動(dòng)功率為P=1.1KW，傳動(dòng)比i=1 2.4.1 選擇鏈輪齒數(shù) 由于鏈條節(jié)數(shù)一般取為偶數(shù)，為了使鏈條和鏈輪磨損均勻，常取鏈輪齒數(shù)為奇數(shù)。由于是小功率傳動(dòng)，且要滿足總體設(shè)計(jì)尺寸要求，本設(shè)計(jì)選用 2.4.2 計(jì)算鏈條的計(jì)算功率 式中： -------工況系數(shù)； -------主動(dòng)輪輪齒系數(shù)； -------多排鏈系數(shù)，單排取1 P --------轉(zhuǎn)遞功率，KW。 本設(shè)計(jì)的鏈傳動(dòng)是為脫粒滾筒傳遞動(dòng)力的，傳遞功率不大，轉(zhuǎn)速一般，為使機(jī)構(gòu)緊湊和延長(zhǎng)壽命，選用小節(jié)距，單排鏈。但工作環(huán)境惡劣，啟動(dòng)頻繁，中等沖擊。根據(jù)以上工作條件，查表得：取1.5 取1.3 算得： 2.15KW 2.4.3 確定鏈條型號(hào)和節(jié)距 根據(jù)計(jì)算功率=2.15KW ，鏈輪轉(zhuǎn)速n=550轉(zhuǎn)/分鐘，查機(jī)械手冊(cè)A系列單排鏈輪轉(zhuǎn)速額定功率曲線可知，選用08A-1型鏈條較適合，其節(jié)距p=12.7mm。 2.4.4 計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距 初選中心距=43p=546.1mm 按下式計(jì)算鏈節(jié)數(shù) 算得： =87 為避免使用過(guò)渡鏈節(jié)，應(yīng)圓整為偶數(shù)88 則可得鏈條長(zhǎng)度=1.12m 計(jì)算中心距=451mm 實(shí)際中心距 取 算得 2.4.5 計(jì)算鏈速v，確定潤(rùn)滑方式 平均鏈速 算得v=1.98m/s 根據(jù)鏈速，查機(jī)械手冊(cè)鏈條潤(rùn)滑范圍選擇圖可知，本設(shè)計(jì)應(yīng)該選用人工定期潤(rùn)滑。 2.4.6 計(jì)算鏈傳動(dòng)作用在軸上的軸壓力 軸壓力可近似取為 式中：------有效圓周力，N; ------壓軸力系數(shù)，對(duì)于垂直傳動(dòng)取1.05。 算得軸壓力為583N 2.4.7 鏈輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 根據(jù)鏈條型號(hào)08A可知，節(jié)距p=12.7mm，鏈條滾子直徑，內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬=7.85mm，內(nèi)鏈板高度=12.07mm。 由上數(shù)據(jù)，查詢機(jī)械手冊(cè)相關(guān)公式，可計(jì)算出：鏈輪分度圓直徑d=69.12mm，齒頂圓直徑=75mm，齒根圓直徑=61.2mm，齒高14.05mm，最大軸凸緣直徑=55mm，齒寬=7.3mm，齒側(cè)倒角=1.65mm，齒側(cè)半徑=12.7mm，輪觳厚度h=10.49mm，輪觳長(zhǎng)度l=16mm，輪觳直徑=24mm。 由以上數(shù)據(jù)可知，本設(shè)計(jì)的鏈輪直徑較小，需用整體式結(jié)構(gòu)。鏈輪輪齒要具有足夠的耐磨性和強(qiáng)度，又因?yàn)樾↓X輪輪齒的嚙合次數(shù)多，所受沖擊也較大，故小鏈輪應(yīng)用較好的材料制造。本設(shè)計(jì)選用20Cr，熱處理方式為滲碳-淬火-回火。 2.4.8 鍵的選擇與校核 根據(jù)軸的直徑和輪觳長(zhǎng)度，本設(shè)計(jì)選用A型普通平鍵，查機(jī)械手冊(cè)得鍵的截面尺寸為：寬度b=8mm，高度h=7mm，長(zhǎng)度L=16mm 鍵﹑軸的材料均為鋼，查表得其許用擠壓應(yīng)力=100·120MPa，取其平均值110MPa。鍵的工作長(zhǎng)度l=L-b=16-8=8mm，鍵與輪觳鍵槽的接觸高度k=0.5h=3.5mm 由強(qiáng)度條件公式： 得： 16.2MPa （合適) 2.4.9 鏈傳動(dòng)的張緊與防護(hù) 本設(shè)計(jì)的鏈傳動(dòng)的鏈輪鉛垂線布置，為避免在鏈條的松邊垂度過(guò)大時(shí)產(chǎn)生嚙合不良和鏈條震動(dòng)的現(xiàn)象，在右側(cè)外邊布置張緊輪，采用滾輪張緊。直徑取0.6d=41.4mm。 為防止工作人員無(wú)意中碰到鏈傳動(dòng)裝置中的運(yùn)動(dòng)部件而受傷，應(yīng)該加防護(hù)罩將其封閉。防護(hù)罩還可以將鏈傳動(dòng)與灰塵隔離，以維持正常的潤(rùn)滑狀態(tài)。 3 滾筒設(shè)計(jì)參數(shù)分析 3.1 滾筒的型式選擇 滾筒的型式對(duì)脫谷機(jī)構(gòu)的工作性能有一定的影響，常用的滾筒大致有兩種不同的型式，即開(kāi)式滾筒和閉式滾筒。 在齒根圓上等間隔的裝有數(shù)條齒桿，釘齒就安裝在齒桿上，不是一個(gè)封閉的圓筒，這種滾筒就是開(kāi)式滾筒。這種滾筒對(duì)莖稈的打擊力大，功率消耗也大，保持莖稈的完好率較差，最適用于全喂入脫谷機(jī)構(gòu)。 閉式滾筒是用薄鋼板封閉起來(lái)的，整個(gè)滾筒成一個(gè)封閉的圓筒。在封閉的圓筒上的釘齒等距離的分?jǐn)?shù)排安裝。工作時(shí)這種滾筒禾穗只受到梳刷和打擊作用，大大減少了斷穗斷枝和斷稈的現(xiàn)象，同時(shí)對(duì)空氣的攪動(dòng)也小，消耗功率小。 綜上，為滿足收割機(jī)的總體要求，本設(shè)計(jì)采用閉式滾筒。 3.2 滾筒的直徑 滾筒的直徑是一個(gè)很重要的設(shè)計(jì)參數(shù)，它對(duì)滾筒的工作性能有很大的影響。一般來(lái)說(shuō)，直徑大，喂入量也大，脫離能力也強(qiáng)。對(duì)脫粒方式為半喂入的脫粒機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，滾筒直徑大的同時(shí)，也加大了喂入口的喂入長(zhǎng)度，從而夾持鏈送來(lái)的禾穗進(jìn)入脫粒室越容易，穗頭進(jìn)入脫粒室彎曲也較小，也減小了在脫谷室內(nèi)軸向移動(dòng)的谷物阻力，同時(shí)谷粒分離效果也越好，莖稈斷碎也較少。但直徑過(guò)大，機(jī)器的外形大，重量也大。 通常為了避免纏草，其最小齒根圓的直徑應(yīng)保證齒根圓的周長(zhǎng)大于最高禾長(zhǎng)。 即要求： 式中----------滾筒的最小齒根圓直徑 L-----------------割下最高稈的禾長(zhǎng) 本設(shè)計(jì)取滾筒齒根圓直徑為404毫米，則滾筒周長(zhǎng)為1268毫米，大于一般南方水稻的最高稈長(zhǎng)。 再根據(jù)得到的齒根圓直徑，選擇合適的弓齒高度h，然后根據(jù)以下公式確定滾筒的工作直徑D 取弓齒高度為68毫米，得到滾筒直徑D=540mm 3.3 滾筒的長(zhǎng)度L 滾筒的長(zhǎng)度是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)參數(shù)，長(zhǎng)度大，谷物在脫谷室中停留時(shí)間長(zhǎng)，有利于脫凈和分離。但對(duì)于半喂入脫谷機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，禾穗一進(jìn)入脫粒室即已經(jīng)把大多數(shù)谷粒脫下了，而且脫粒易于從穗枝中分離出來(lái)。實(shí)驗(yàn)研究表明 當(dāng)L=500mm時(shí)，脫凈率為98~~99%，分離率為85% 當(dāng) ，功耗增大，碎稈多。 經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明滾筒長(zhǎng)度L與割副B的比值L/B=0.5~0.6比較適合。 又割副B=1.2m,為滿足收割機(jī)的整體配置，本設(shè)計(jì)取滾筒長(zhǎng)度為700mm 3.4 滾筒的轉(zhuǎn)速n 滾筒的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定著脫粒機(jī)構(gòu)的性能，一般由滾筒弓齒的線速度確定。對(duì)半喂入脫粒機(jī)構(gòu)，為保持禾稈的完整性，線速度低于全喂入式，常取V=13~16m/s。 滾筒的轉(zhuǎn)速，按下列公式計(jì)算： 式中 D----------滾筒的直徑 本設(shè)計(jì)取V=15.5m/s，計(jì)算得到n=550轉(zhuǎn)/分。 3.5 滾筒釘齒的形狀 釘齒是滾筒的主要脫粒元件，但不同型式的脫谷機(jī)構(gòu)工作時(shí)要解決的矛盾不同，所以釘齒也要有不同的形式與以適應(yīng)。對(duì)全喂入式的脫谷機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，要求釘齒有較強(qiáng)的的打擊能力和有較高的強(qiáng)度，常用的有楔形釘齒，板形釘齒和指形釘齒。但本設(shè)計(jì)適用于半喂入聯(lián)合收割機(jī)，要滿足脫凈率和分離率的技術(shù)要求外，還要保持禾稈的完整。所以不能采用上述三種齒形，而只能采用打擊力弱但梳理力強(qiáng)的弓齒式釘齒。又因脫粒室的不同部位要解決的主要矛盾不同，所以不同部位要采用不同形狀的弓齒。一般可分為喂入齒（梳整齒）和脫粒齒。如下圖所示 1---第一梳整齒 2---第二梳整齒 3---第三梳整齒 4---加強(qiáng)齒 5---脫粒齒 圖3-1 弓齒簡(jiǎn)圖 由上圖可知梳整齒的特點(diǎn)是直徑粗，齒比較矮，齒根寬度大，有良好的導(dǎo)禾作用和疏散稻束作用，所以常安裝在滾筒喂入口端的截錐部分，以便迅速使輸送來(lái)鏈送來(lái)的禾穗進(jìn)入脫離滾筒。脫粒齒的特點(diǎn)是直徑比較細(xì)，釘齒較高，齒根窄，有較強(qiáng)的脫粒能力，常安裝在滾筒的后部。 按NJ108---75規(guī)定，弓齒的材料為65鋼，淬火部位硬度為HRC45--55，弓齒材料直徑為6~8毫米，齒高68~75毫米，圓角半徑4~12毫米，齒根寬度為40~65毫米。本設(shè)計(jì)取弓齒材料直徑為5毫米，齒高68毫米，圓角半徑12毫米。 3.6 滾筒弓齒排列設(shè)計(jì) 弓齒的排列要充分發(fā)揮每個(gè)齒的作用，達(dá)到脫粒性能好而需要的弓齒數(shù)最少。要求達(dá)到連續(xù)脫粒，負(fù)荷均勻且有利于谷物的軸向移動(dòng)。無(wú)論是半喂入還是全喂入，其齒的排列都是按螺旋線排列，即各排弓齒相互交錯(cuò)排列。 3.6.1 弓齒排數(shù)，齒桿數(shù)M 滾筒上的弓齒均勻的配置在數(shù)排齒桿上，M選偶數(shù)，以確保滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)平衡。本設(shè)計(jì)是半喂入式，滾筒圓周速度低。因此為保證脫粒質(zhì)量，就必須增加齒桿排數(shù)。常取M=8~12排，取M=12 3.6.2 弓齒排列的螺旋線頭數(shù)K。 螺旋線頭數(shù)表示滾筒每轉(zhuǎn)一周每個(gè)齒跡上通過(guò)的弓齒數(shù)，所以頭數(shù)愈多脫粒能力愈強(qiáng)。因弓齒按螺旋線排列，所以滾筒圓柱面上的螺旋線在圓柱展開(kāi)面上則變?yōu)樾本€。對(duì)半喂入式脫谷機(jī)構(gòu)，因滾筒轉(zhuǎn)速較低，一般取K=3~4，本設(shè)計(jì)取K=3。螺旋線頭數(shù)K應(yīng)是齒桿排數(shù)M的整數(shù)倍，從而保證每個(gè)齒跡上通過(guò)同樣多的齒。即 3.6.3 齒跡距a 齒跡距是相鄰兩個(gè)齒跡之間的距離a，通常取齒跡距a=20~40毫米。齒跡距過(guò)小時(shí)，則釘齒在單位時(shí)間內(nèi)打擊谷物的次數(shù)過(guò)多，加強(qiáng)了脫粒作用，但顯著增多了碎稈，消耗功率也大。由于本設(shè)計(jì)是半喂入式脫粒，為保證逐漸加強(qiáng)脫粒作用并將夾在在秸稈中的谷粒梳刷分離出去，齒跡距是由大（40mm)逐漸減小(15~20mm)的。齒跡距確定后，可按下式計(jì)算同一齒桿上相鄰兩齒的齒距 式中 t-------螺旋線的螺距。 則弓齒總數(shù) 式中-----齒跡數(shù) -----滾筒有效長(zhǎng)度 3.6.4 弓齒的排列 對(duì)于半喂入脫粒機(jī)構(gòu)，弓齒的排列螺旋線方向，從喂入口端看要與滾筒旋轉(zhuǎn)方向相反，已有利于谷物向出口端軸向移動(dòng)。一般整個(gè)脫谷室分為三個(gè)區(qū)，因?yàn)楦鲄^(qū)要解決的矛盾不同，所以弓齒的疏密也不同。 第一區(qū)梳整區(qū)，安裝于滾筒喂入口的錐端部按螺旋線頭數(shù)設(shè)置3組梳整齒，每格梳整齒組由三個(gè)不同形狀和不同高度的梳整齒組成，前后緊接在一起，約占滾筒全長(zhǎng)的10%~15%，梳整齒選材6~8mm的鋼絲?？拷谷肟跒樾⌒妄X，高度最低，第二第三齒高逐漸加大。齒與滾筒軸的安裝夾角約為70~80度，高度為40~60毫米，齒根寬為60~100毫米。 第二區(qū)脫粒區(qū)，約占滾筒全長(zhǎng)70%~75%，鋼絲直徑5~6毫米，又分為第一脫粒區(qū)和第二脫粒區(qū)。第一脫粒區(qū)，約占40~45%，禾穗經(jīng)喂入齒梳整后即進(jìn)入該區(qū)，進(jìn)入量大，所以需要安裝加強(qiáng)齒。谷粒大部分在這一區(qū)脫離下來(lái)，為減少斷穗和帶柄谷粒，所以這區(qū)釘齒布置較稀，齒頂高度也較低。 第二脫粒區(qū)，約占30%，主要是將第一脫粒區(qū)未脫凈的谷粒脫凈，所以這一區(qū)安裝脫粒齒，齒距較?。?5~20mm），齒數(shù)較多，布置較密。齒頂較高，齒腳寬較窄，利于脫粒。 第三區(qū)排稿區(qū)，占滾筒全長(zhǎng)的8~10%，主要功用是排除禾稈，為保持谷物完整，應(yīng)減少打擊次數(shù)，安裝梳整齒。 弓齒排列的示意圖如下： A--梳整區(qū)疏導(dǎo)脫粒齒 B--脫粒區(qū)細(xì)脫齒 C--排稿區(qū) 圖3-2 弓齒布置圖 4 凹板篩的設(shè)計(jì) 脫粒機(jī)構(gòu)的重要組成部分是凹板篩，其功用是將脫粒后的莖稈阻留在篩面，以便排出機(jī)體外，與此同時(shí)，脫下來(lái)的谷粒穿過(guò)篩孔而與禾稈分離開(kāi)來(lái)。 4.1 凹板篩的型式 凹版篩的主要功用是分離禾稈和谷粒，所以要求對(duì)谷粒有良好的通過(guò)性能，對(duì)莖稈有較好的阻擋作用。且要構(gòu)造簡(jiǎn)單，易制造，重量輕和堅(jiān)固耐用。常用的凹板篩有三種：柵格式凹板篩，網(wǎng)式凹板篩和沖孔凹板篩。 網(wǎng)式凹板篩的分離能力一般，但篩孔易堵塞，谷物的損失比柵格篩大，同時(shí)篩板也不夠牢固。沖孔式凹板篩的強(qiáng)度好，但分離能力差。綜上本設(shè)計(jì)采用柵格式凹板篩，它有助于脫粒，分離能力好，損失也少，且堅(jiān)固耐用。 柵格篩的篩孔用鋼絲和扁鋼組成，本設(shè)計(jì)采用篩孔長(zhǎng)*寬=20*15毫米，其中長(zhǎng)為扁鋼的距離，寬為鋼絲距離。選用材料鋼絲以及20*4扁鋼，結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖4-1 凹板篩簡(jiǎn)圖 通常對(duì)于半喂入式用的凹板篩，因谷粒本身易于分離出來(lái)，不需要考慮其加強(qiáng)脫粒和分離作用，故常將鋼絲位置提高至離篩面3毫米處穿過(guò)扁鋼。以提高濕脫性能，避免篩孔被雜物所封閉。 4.2 凹板篩的包角 凹板篩的包角是指凹板圓心至凹板兩側(cè)連線的夾角。包角的大小對(duì)谷粒分離效果有很大的影響，包角大，則分離面積大，效果好。大多數(shù)脫谷機(jī)構(gòu)采用210~250度，本設(shè)計(jì)采用220度。 4.3 凹板篩間隙 凹板篩間隙是指滾筒齒頂?shù)桨及彘g的最小距離。對(duì)于半喂入式脫谷機(jī)構(gòu)，因在脫谷過(guò)程中，谷物只作純軸向移動(dòng)，不必翻轉(zhuǎn)螺旋線式軸向移動(dòng)，所以為了迅速脫凈禾穗的谷粒，就必須迫使禾穗靠攏滾筒弓齒，凹板間隙就不能太大，一般取3~8毫米。本設(shè)計(jì)取6毫米。 5 滾筒主軸的設(shè)計(jì)與校核 5.1 滾筒軸的形狀 圖5-1 滾筒軸簡(jiǎn)圖 5.2 選擇軸的材料 在機(jī)械裝備中，碳素鋼和合金鋼是制造軸的主要材料。本設(shè)計(jì)中，根據(jù)脫粒功率和滾筒相關(guān)參數(shù)，選用45#鋼，為得到較好的組織和良好的綜合力學(xué)性能采用經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。查手冊(cè)可知，當(dāng)毛坯直徑小于200mm時(shí)，硬度為217~255HBS，抗拉極限為640Mpa,屈服強(qiáng)度極限為355Mpa，彎曲疲勞極限275Mpa, 剪切疲勞極限155Mpa。 5.3 初步確定軸的直徑 對(duì)于半喂入式聯(lián)合收割機(jī)的脫粒裝置的滾筒軸主要是承受扭轉(zhuǎn)作用，故只需按軸所受的轉(zhuǎn)矩來(lái)計(jì)算。 扭矩強(qiáng)度條件： 式中：----------軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 T----------軸所受的扭矩 ---------軸的抗扭截面系數(shù) n -----------軸的轉(zhuǎn)速 ----------軸的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 本設(shè)計(jì)采用實(shí)心軸： 可得軸的直徑為： 脫粒功率P=1.1KW, 根據(jù)軸的材料和估算結(jié)果，軸的直徑可取30毫米。 5.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.4.1 擬定軸上零件裝配方案 根據(jù)軸的傳動(dòng)和裝配要求，軸從左端一次裝鏈輪，軸承，滾筒，軸承。 5.4.2 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 為滿足鏈輪的軸向定位要求，Ⅰ-Ⅱ段右端需制出一軸肩，故?、?Ⅲ段的直徑=33mm；左端用軸端擋圈定位，按軸段直徑取擋圈直徑為D=37mm。鏈輪與軸配合的觳孔長(zhǎng)度l=16mm，為保證軸端擋圈只壓在鏈輪上，故此段長(zhǎng)度比l略短，現(xiàn)取=14mm。 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用角接觸球軸承。參照工作要求并根據(jù)=35mm,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知選用C7207C型軸承較合適，其基本尺寸為d×D×B=35×72×17mm，故==35mm。 滾動(dòng)軸承采用套筒進(jìn)行軸向定位，查表得C7207C型軸承的安裝尺寸為42mm，因此取套筒外圓直徑為42mm。 軸承端蓋的總寬度為20mm，根據(jù)軸承端蓋的拆裝以及便于潤(rùn)滑的要求，取外端面與鏈輪右側(cè)的距離為30mm，故。 取軸承支座到滾筒端面的距離為25mm，軸承距支座外壁的距離為4mm，又軸承的寬度B=17mm，則=46mm。 5.4.3 軸上零件的周向定位 鏈輪與軸的軸向定位采用平鍵連接其尺寸8*7*16，輪觳和軸的配合尺寸為H8/h7；套筒與軸采用過(guò)盈配合，配合尺寸選用S7/h6；軸承與軸的軸向定位用過(guò)渡配合，內(nèi)圈與軸配合尺寸選用H7/m6，外圈與支座配合尺寸選用M7/h6。 5.4.4 由上分析可得軸的總長(zhǎng)L 算得 L=856mm 6 滾筒蓋板的設(shè)計(jì) 1——喂入口 2——排草口 a——伸出量 b——重疊量 圖6-1 螺旋導(dǎo)板 6.1 滾筒蓋板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 本設(shè)計(jì)的脫粒裝置采用的是半喂入軸流式脫粒，因此滾筒蓋板須具有引導(dǎo)谷物作螺旋軸向移動(dòng)的功用，因以本脫粒裝置的滾筒蓋板的內(nèi)側(cè)，設(shè)計(jì)裝配有螺旋導(dǎo)板。 6.2 滾筒蓋板內(nèi)螺旋導(dǎo)板的數(shù)量 螺旋導(dǎo)板的數(shù)量因滾筒的長(zhǎng)度長(zhǎng)短而不同，通常小機(jī)上裝兩條，中機(jī)上裝3條，大機(jī)上裝3~5條。導(dǎo)板的數(shù)量愈多，谷物作螺旋運(yùn)動(dòng)的圈數(shù)也愈多。運(yùn)動(dòng)的行程也愈長(zhǎng)，脫粒和分離的效果也愈好，但同時(shí)消耗的功率也增多。綜合考慮以上因素，本設(shè)計(jì)裝4條螺旋導(dǎo)板較合適。 6.3 螺旋導(dǎo)板的位置 導(dǎo)板位置設(shè)置時(shí)，在滾筒喂入口的地方，為防止回草，通常用一條導(dǎo)板橫跨喂入口全寬，如圖6-1所示，而最后一條導(dǎo)板應(yīng)跨進(jìn)排草口的三分之一寬度處，否則會(huì)增加排草的困難。其余導(dǎo)板位置安設(shè)時(shí)，前后要有一定的重疊度，否則部分谷物因螺旋回轉(zhuǎn)不連續(xù)，會(huì)影響喂入量。 6.4 螺旋導(dǎo)板的高度 對(duì)全喂入軸流型脫谷機(jī)構(gòu)，通常小型機(jī)械的導(dǎo)板高度取18~20毫米，大中型機(jī)械用30~60毫米。 對(duì)半喂入脫谷機(jī)構(gòu)，因莖稈不進(jìn)入脫谷室，螺旋導(dǎo)板的任務(wù)只是引導(dǎo)極少部分的斷﹑碎莖稈以及斷穗和雜物等，所以為了減少蓋板尺寸，導(dǎo)板的高度可以顯著減小，常取12-20毫米。 本設(shè)計(jì)屬于半喂入式脫粒機(jī)，取導(dǎo)板高度為15毫米。 6.5 螺旋導(dǎo)板的間隙 對(duì)于半喂入式因只有極少部分?jǐn)嗨榍o稈，雜物等作螺旋運(yùn)動(dòng)，所以導(dǎo)板間隙可取小些，常取4-6毫米。 6.6 螺旋導(dǎo)板的升角β 螺旋導(dǎo)板的升角是指蓋板徑向線與導(dǎo)板的夾角，如圖6-1所示。升角小時(shí)，谷物運(yùn)動(dòng)阻力小，但谷物軸向運(yùn)動(dòng)速度慢，影響喂入量；而升角大時(shí)，谷物運(yùn)動(dòng)阻力大，軸向運(yùn)動(dòng)速度快，消化得好，一般常取20-40度的升角。 7 夾持裝置的設(shè)計(jì) 圖7-1 夾持裝置示意圖 夾持傳動(dòng)裝置，輸送鏈和夾持臺(tái)組成夾持裝置。為使其具有抗抽出的能力，輸送的齒形鏈片與夾持臺(tái)上下配合，并在橫向左右交錯(cuò)以便將莖稈夾成曲折形。壓緊彈簧安裝在夾持臺(tái)上，可保持足夠的夾緊力，即使在作物層厚薄不勻。安裝時(shí)要盡量與滾筒靠近以減少脫?！八绤^(qū)”。 夾持鏈輸送速度對(duì)脫凈率的影響較小，又本設(shè)計(jì)應(yīng)用在聯(lián)合收割機(jī)上，鏈速取0.75-0.85米/秒。夾持鏈的長(zhǎng)度可根據(jù)滾筒長(zhǎng)度和整機(jī)尺寸選擇。 8 總結(jié) 在大學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程，畢業(yè)是我們社會(huì)的參與到實(shí)際的項(xiàng)目中一個(gè)很好的演示文稿的規(guī)劃和建設(shè)的一個(gè)重要方面。是對(duì)四年的學(xué)習(xí)和提高，并做同樣的研究和開(kāi)發(fā)工作的總結(jié)，必須有嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。畢業(yè)設(shè)計(jì)有一定的學(xué)術(shù)意義和實(shí)用價(jià)值，能夠看出解決問(wèn)題的能力體現(xiàn)的專業(yè)知識(shí)和分析。畢業(yè)后的整整兩個(gè)月就要結(jié)束了，我的大學(xué)生活將結(jié)束。這是我們大學(xué)的最后也是最重要的一個(gè)設(shè)計(jì)階段之中。畢業(yè)，是我們大學(xué)的一個(gè)試驗(yàn)已經(jīng)學(xué)會(huì)在過(guò)去的四年中，它要求我們的大學(xué)四年能夠消化所學(xué)知識(shí)，熟練應(yīng)用和要求我們能夠理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)我們的綜合能力解決實(shí)際問(wèn)題和能力。 在兩個(gè)月內(nèi)，我們繼續(xù)學(xué)習(xí)，不斷積累，并不斷提高。在嚴(yán)老師的指導(dǎo)的指導(dǎo)下，我們從最初的開(kāi)題，整體規(guī)劃設(shè)計(jì)方案開(kāi)始;大小后制定，選擇和各部分的計(jì)算，繪制幾個(gè)階段裝配圖，零件圖。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)也讓我們進(jìn)一步同學(xué)關(guān)系，給予了我很多的建議和意見(jiàn)，所以在這里我非常感謝幫助我同班同學(xué)。畢業(yè)設(shè)計(jì)，是我們已經(jīng)了解到在四年內(nèi)，如果實(shí)際測(cè)試，知識(shí)這四年中我們所學(xué)到的專業(yè)知識(shí)全面，讓我回顧一下已經(jīng)幾乎被人遺忘的專業(yè)知識(shí)多學(xué)習(xí)一些實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的機(jī)械應(yīng)用。通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)，無(wú)論是我們的學(xué)習(xí)能力得到了鍛煉，這是團(tuán)隊(duì)合作的精神，使我們得到了一個(gè)很好的鍛煉，這是由我和兩個(gè)誰(shuí)已完成其他學(xué)生設(shè)計(jì)，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們兩個(gè)人主動(dòng)承擔(dān)任務(wù)，分工，有幾個(gè)設(shè)計(jì)變更和大量理論計(jì)算的積極配合，在努力使更多的對(duì)完美設(shè)計(jì)的能力。 雖然設(shè)計(jì)是短暫的，但所獲得的知識(shí)是永久性的，一個(gè)精心設(shè)計(jì)的整個(gè)四年的大學(xué)生活，摘要，新的生活即將一個(gè)良好的開(kāi)端，這樣使得設(shè)計(jì)時(shí)，我們都抱著非常認(rèn)真的態(tài)度，遇到任何問(wèn)題，將積極協(xié)商指導(dǎo)員，但還是要靠自己的知識(shí)來(lái)獲得，所以我們自我有更多的時(shí)間找資料，相關(guān)書籍認(rèn)真尋找，即使最終沒(méi)有找到您需要的信息，但在閱讀本身的過(guò)程，是一種收入，也就是說(shuō)，教師和圖書館查找資料我們?cè)O(shè)計(jì)的幫助不大肯定，改善一點(diǎn)點(diǎn)，它充滿了他自己的成果汗啊。 我們知道，我們的設(shè)計(jì)仍有許多不足之處，我們還是要糾正的審查，并得到大家的幫助，我們一定會(huì)把它很難做的更好。 最后，我要衷心感謝我們的嚴(yán)霖元教授和同學(xué)們給予的幫助。謝謝你們！ 參考文獻(xiàn) [1]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)：高等教育出版社，2005 [2]李寶筏.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2003 [3]機(jī)械工業(yè)手冊(cè)第65篇：機(jī)械工業(yè)出版社，1993 [4]徐善國(guó)，于永泗，齊民.機(jī)械工程材料：大連理工大學(xué)出版社，2010 [5]何銘新，錢可強(qiáng)，徐祖茂.機(jī)械制圖：高等教育出版社，2010 [6]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)：化學(xué)工業(yè)出版社，2007 [7]中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究所.農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2007 [8]劉鴻文.材料力學(xué).北京：高等教育出版社，2004 [9]哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué)（Ⅰ）第六版：高等教育出版社，1981 [10]鄭文緯，吳克堅(jiān).機(jī)械原理（第七版）：高等教育出版社，1996 致謝 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在導(dǎo)師嚴(yán)霖元教授的悉心指導(dǎo)下完成的。在校期間，嚴(yán)老師淵博的學(xué)識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的作風(fēng)使我受益匪淺。在本次畢業(yè)課題的設(shè)計(jì)中，我得到的很多啟發(fā)和幫助是導(dǎo)師給予的，正是老師的幫助使我能順利完成課題的設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)圖紙的繪制，學(xué)士階段的學(xué)業(yè)也隨之順利地完成了。在論文即將結(jié)搞時(shí)，我要向?qū)焽?yán)霖元教授表示最衷心的感謝。