軸流式脫粒機(jī)的研究與設(shè)計(jì)

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1、目 錄 摘要1 第一章緒論3 1.1 課題背景3 1.2 我國軸流式脫粒機(jī)的現(xiàn)狀和發(fā)展前景4 1.2.1我國軸流式脫粒機(jī)的現(xiàn)狀4 1.2.2我國軸流式脫粒機(jī)的發(fā)展前景：5 1.3 設(shè)計(jì)的主要容5 第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)8 2.1 軸流式脫粒機(jī)工作原理分析8 2.2 軸流式脫粒機(jī)動(dòng)力方案的分析9 2.3 軸流式脫粒機(jī)總體方案的分析9 2.3.1 脫粒機(jī)動(dòng)力輸入裝置的分析10 2.3.2 入料部分的分析11 2.3.3 脫粒部分的分析12 2.3.4 篩選部分的分析12 2.3.5 機(jī)架部分的分析12 2.3.6 軸流式脫粒機(jī)的總體分析13 第三章 傳動(dòng)裝

2、置的設(shè)計(jì)16 3.1電動(dòng)機(jī)的選擇16 3.1.1 齒條上脫粒齒的轉(zhuǎn)速16 3.1.2 脫粒機(jī)所需功率17 3.1.3 電動(dòng)機(jī)的功率17 3.1.4 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速17 3.2傳動(dòng)帶的設(shè)計(jì)18 3.2.1確定單根V帶的功率18 3.2.2確定單根V帶的型號(hào)19 3.2.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑19 3.2.4確定傳動(dòng)中心距和帶長20 3.3帶輪的設(shè)計(jì)22 3.3.1帶輪材料的選擇22 3.3.2帶輪的結(jié)構(gòu)形式22 3.3.3V帶輪的輪槽23 3.3.4V帶輪的技術(shù)要求23 3.4傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)24 3.4.1確定各段軸的長度和直徑25 3.4.2初步選擇輸出軸系25

3、 3.4.3確定軸上的圓角和倒角尺寸27 3.4.4按彎矩合成條件校核軸的強(qiáng)度27 3.5軸承的選擇與潤滑32 第四章脫粒裝置的設(shè)計(jì)35 4.1脫粒齒的設(shè)計(jì)35 4.2齒條的設(shè)計(jì)36 4.3 滾筒部裝的設(shè)計(jì)36 4.4 柵格篩的設(shè)計(jì)37 第五章機(jī)架與機(jī)罩的設(shè)計(jì)38 5.1 機(jī)架的設(shè)計(jì)38 5.2 機(jī)罩的設(shè)計(jì)38 第六章軸流式脫粒機(jī)的操作與使用39 6.1開車前檢查39 6.2使用操作39 設(shè)計(jì)總結(jié)40 參考文獻(xiàn)42 致43 46 / 48 軸流式脫粒機(jī)的研究及設(shè)計(jì) [摘 要] 本文是對軸流式脫粒機(jī)的研究與設(shè)計(jì),在分析了現(xiàn)有軸流

4、式脫粒機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,對其進(jìn)行改進(jìn),提出了一種新的軸流式脫粒機(jī)的設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)一種脫粒更干凈,實(shí)現(xiàn)免揚(yáng),更加小型輕便,成本低,且效率更高,性能更好的脫粒機(jī)。適用于小型田間作業(yè)。并運(yùn)用機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)方法對割禾器各個(gè)部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),以降低制造成本,從而降低收割機(jī)的價(jià)格。 改進(jìn)的軸流式脫粒機(jī),用螺旋導(dǎo)向板導(dǎo)流,部沿所述主軸的軸向依次被兩塊隔板分為脫粒室、分離室和吸射室,吸射室的尾部上下依次為出糠口和出草口,所述脫粒室的滾筒上的壓條上有若干個(gè)脫粒齒；所述分離室的所述主軸上裝有一拔柴齒；所述吸射室的所述主軸上裝有一風(fēng)扇；在所述篩網(wǎng)之下沿所述主軸長度上有一振動(dòng)篩,其尾部的下方有一精選篩與出料口相連。

5、 這種軸流式脫粒機(jī),小型輕便,使用方便,能夠?qū)崿F(xiàn)徹底免揚(yáng),能夠保證脫粒的干凈與谷粒的完整,使谷物與其他雜質(zhì)完全分離開來。從而使軸流式脫粒機(jī)的效率進(jìn)一步提高。 [關(guān)鍵詞]脫粒機(jī)；螺旋導(dǎo)向板；振動(dòng)篩。 The Axial Alow Threshing on the research and design Abstract This article is of axial flow threshing, in the research and design of the axial flow threshing and analyzed the

6、advantages and disadvantages of the existing foundation to its improvement, and put forward a new kind of design scheme of the axial flow threshing. Design a threshing cleaner, realize exemption Yang, more small and portable, low cost, and more efficient, threshers better performance. Suitable for s

7、mall field operations. And using the mechanical design optimization method is to cut shocks optimized design for each part to lower manufacturing costs and reduce the price. Combine harvester The axial flow threshing and improved guide plates with spiral, stated, internal diversion along the axial

8、shaft in turn been two clapboard into threshing room, separation chamber and suck shoot room, suck up to shoot the tail is in the room the chaff mouth, mouth and referred to the grass on the threshing indoor roller have several layering threshing dentate; The separation of indoor referred referred t

9、o a pull on wood axis gear; The suction shoot indoor referred stated on a fan; spindle Under the screen in referred to Assyria along the length of a vibrating screen on spindle, its tail at the foot of a select screen and discharging port connected. This kind of axial flow threshing, small and port

10、able, use convenient, can realize completely avoid Yang, can guarantee the clean and grain threshing, make the complete grains and other impurities completely separated. Thus the efficiency of the axial flow threshing and further improved. [Keywords] threshing; Spirals guide plate; Vibrating scre

11、en. 第一章 緒 論 1.1 課題背景 軸流式脫粒機(jī)主要用于水稻的脫粒。我國是農(nóng)業(yè)大國,水稻是我國最重要的糧食作物之一,水稻種植面積約4.5億畝。全國水稻種植面積約占糧食作物面積的35%,產(chǎn)量占糧食產(chǎn)量的40%。在全世界水稻產(chǎn)中,我國單產(chǎn)和總產(chǎn)都處于先進(jìn)行列。20XX稻谷總產(chǎn)有望實(shí)現(xiàn)連續(xù)第七年增產(chǎn),水稻單產(chǎn)也有望連續(xù)第四年達(dá)到歷史最好水平。從雜交稻到超級稻以及水上種稻,我國水稻育種栽培技術(shù)一直都處于世界前列。水稻用脫粒機(jī)在南方水稻產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)銷售較多,但仍以簡易的動(dòng)力帶動(dòng)或人工踩踏的梳刷式滾筒脫粒機(jī)較多,其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)水平均未有較大的突破,這種脫粒機(jī)重量大,搬運(yùn)極不方便,效率低

12、,耗費(fèi)人力,并且脫粒不干凈,夾雜有大量的稻梗和稻葉,也容易造成谷粒的破碎。新型及改進(jìn)的水稻脫粒機(jī)具有輕便,脫離率高,脫粒干凈,保持谷物完整等特點(diǎn)。因此,如能廣泛應(yīng)用,可以大大減輕勞動(dòng)力,提高生產(chǎn)率。所以,脫粒機(jī)的開發(fā)與研究尤為重要。 我國生產(chǎn)脫粒機(jī)的企業(yè),大多是中小型企業(yè),尤以小型企業(yè)所占的比例大。因此存在相當(dāng)一部分生產(chǎn)條件差,人員素質(zhì)低,管理水平低下的企業(yè),使得產(chǎn)品結(jié)構(gòu)沒有更新,依然沿用以往的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及模式。近幾年隨著市場需求的變化,一些企業(yè)開始研制出一些新機(jī)型或改進(jìn)型脫粒機(jī),頗受用戶青睞,如市西巷農(nóng)機(jī)廠1998年新研究成功的與農(nóng)用三輪車配套的裝袋式簡式脫粒機(jī),一上市就受到農(nóng)民的歡迎,具有

13、較好的市場前景,但這類機(jī)型目前在市場所占的份額還不大。軸流式脫粒機(jī)是一種自動(dòng)脫粒機(jī),與傳統(tǒng)的動(dòng)力帶動(dòng)或人工踩踏的梳刷式滾筒脫粒機(jī)相比,軸流式脫粒機(jī)具有脫粒效率高,脫粒干凈〔脫凈率高于99.5%〕,破碎率小〔谷物破碎率低于0.3%〕,體積小,方便搬運(yùn)等一系列優(yōu)勢。 近年來,集水稻收割與脫粒于一體的聯(lián)合收割機(jī)的迅速發(fā)展對脫粒機(jī)市場形成了一定的沖擊,但根據(jù)調(diào)查研究,目前脫粒機(jī)在我國農(nóng)村仍被廣泛用于水稻、小麥和玉米等作物的脫粒作業(yè)。全國有60%以上的水稻是用動(dòng)力或人力脫粒機(jī)進(jìn)行脫粒,小麥有近30%是用脫粒機(jī)進(jìn)行脫粒。此外,由于我國地域廣闊,各地區(qū)的地理、氣候、農(nóng)藝要求和經(jīng)濟(jì)狀況等差異較大,在丘陵、半

14、山區(qū)的間作套種地區(qū)以及雜糧、水稻種植區(qū),脫粒機(jī)的使用仍十分廣泛。據(jù)根最新的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)作簡單測算。中國目前有8億農(nóng)民人口,其中有5億為丘陵山區(qū)農(nóng)民。如果5億丘陵山區(qū)農(nóng)民中,平均5人組成1戶家庭,則有一億戶丘陵山地農(nóng)業(yè)家庭〔5億人口÷5人/戶=1人家〕；按戶購買農(nóng)機(jī)率為20%計(jì)算,則平均每5戶丘陵山地家庭中,有一戶家庭購買1臺(tái)/套農(nóng)耕機(jī)。則年丘陵山地農(nóng)機(jī)購買量為2千萬臺(tái)/套〔1億戶人家÷5戶人家臺(tái)/套=2千萬臺(tái)/套〕。以此推算,在大約三年左右的市場啟動(dòng)階段,整個(gè)中國丘陵山地農(nóng)機(jī)市場就約有2千萬臺(tái)/套的需求量。由于農(nóng)機(jī)的高損壞率,高折舊率,今后這一市場的補(bǔ)充、維修與升級市場空間將極為開闊。同時(shí),水稻脫

15、粒機(jī)在山區(qū)的普及能夠有效的提高農(nóng)民的生產(chǎn)效率,其高的脫凈率和谷物、谷葉分離裝置能夠減少農(nóng)民因谷物與谷葉分離而額外付出的勞動(dòng)力,在山區(qū)及丘陵等地也能被更多的農(nóng)民所接受。 本次設(shè)計(jì)容是軸流式脫粒機(jī),它是由機(jī)架、進(jìn)料口、主軸、裝有壓條的滾筒,滾筒下的篩網(wǎng)、部有導(dǎo)向板的上蓋、出料口、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和偏心機(jī)構(gòu)組成,采用切線方向進(jìn)料,螺旋導(dǎo)向板導(dǎo)流,U形鋼板齒脫粒,柵格篩分離,水平切線方向排草。脫粒干凈,排草順暢,功率損耗小。目前我國的軸流式脫粒機(jī)發(fā)展緩慢,缺乏創(chuàng)新,很多地方仍然沿用十幾年前的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和構(gòu)造,因此軸流式脫粒機(jī)仍有很多需要研究與創(chuàng)新的方面,以便實(shí)現(xiàn)更好的功能,對其進(jìn)行研究與設(shè)計(jì)是具有很大意義的。

16、 1.2 我國軸流式脫粒機(jī)的現(xiàn)狀和發(fā)展前景 1.2.1我國軸流式脫粒機(jī)的現(xiàn)狀 我國水稻脫粒機(jī)在南方水稻產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)銷售較多,但其產(chǎn)品結(jié)構(gòu),技術(shù)水平均未有較大的突破。同時(shí)脫粒機(jī)的發(fā)展很不平衡,除了、、、等地區(qū)機(jī)械脫粒糧食數(shù)量比較高以外〔2000萬噸以上〕,其它水稻主產(chǎn)區(qū)脫粒機(jī)的使用率較低,加上聯(lián)合收割機(jī)的研發(fā),使得很多地方的脫粒機(jī)市場受到一定的沖擊。因此,脫粒機(jī)的推廣和發(fā)展仍需農(nóng)機(jī)推廣部門及有關(guān)廠家的創(chuàng)新和努力。目前,對于水稻脫粒機(jī)的研究集中在以不同脫粒方式脫粒時(shí)對農(nóng)作物作用的不同情況分析上。主要有以下幾個(gè)方面：沖擊脫粒,搓擦脫粒,梳刷脫粒,擠壓脫粒,振動(dòng)脫粒。我國對水稻脫粒機(jī)的研究起步比較晚

17、,目前,對水稻脫粒機(jī)的研究有兩類方法：一是用同歸分析得到同歸方程模型的方法；另一類是對脫粒裝置的工作過程進(jìn)行分析假設(shè),通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)和構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的方法。前者理論基礎(chǔ)較完善,缺乏對事物本質(zhì)的描述,應(yīng)用圍有限；后者對脫粒裝置的理論研究較深入,但難度很大,進(jìn)展緩慢。 1.2.2我國軸流式脫粒機(jī)的發(fā)展前景： 目前,由于丘陵山區(qū)農(nóng)田基本建設(shè)和農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施薄弱,山區(qū)耕地面積較少,地塊小而分散,機(jī)耕道建設(shè)滯后,機(jī)具田間作業(yè)和轉(zhuǎn)移都比較困難,加上地方經(jīng)濟(jì)條件的限制,使得很多水稻產(chǎn)區(qū)的農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度不高,不少地方還停留在一條龍式的人力耕作階段。雖然近十幾年來聯(lián)合收割機(jī)的研發(fā)及普及已經(jīng)大大減輕了農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度

18、,但這也僅僅限于平原地帶,對于丘陵、山地及梯田地形的農(nóng)民來說,聯(lián)合收割機(jī)不僅不會(huì)提高生產(chǎn)效率,反而會(huì)成為一種負(fù)擔(dān),因?yàn)檫@些地帶農(nóng)田面積小,分布不均,且多坎坷地帶,聯(lián)合收割機(jī)全無用武之地。加上現(xiàn)有的很多脫粒機(jī)過于笨重,體積大,搬運(yùn)極不方便,所以很多地區(qū)的農(nóng)民寧愿用老式的木質(zhì)傳統(tǒng)脫粒機(jī)也不用軸流式脫粒機(jī)和機(jī)械脫粒機(jī)。也正因?yàn)槿绱?軸流式脫粒機(jī)向中小型和輕便型轉(zhuǎn)變尤為重要。 1.3 設(shè)計(jì)的主要容 本次設(shè)計(jì)在調(diào)查丘陵地區(qū)的稻田情況和水稻生長周期之后,在市場上認(rèn)真比較了幾種脫粒機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)之后,做出的優(yōu)化方案。要求脫粒機(jī)實(shí)現(xiàn)體積小,重量輕,方便搬運(yùn),脫離率高等特點(diǎn)。主要適用于丘陵、山地、梯田等地形的地

19、區(qū)。 本次設(shè)計(jì)要求進(jìn)行軸流式脫粒機(jī)的研究與設(shè)計(jì),軸流式脫粒機(jī)按谷物喂入滾筒的方向不同可分為縱向軸流式〔軸向喂入,軸向排出〕；橫向軸流式脫粒裝置；以及切流軸流組合式?？紤]到操作上的方便性,本次設(shè)計(jì)采用切向喂入,切向排出的方式,即采用橫向軸流的方式進(jìn)行研究與設(shè)計(jì)。軸流滾筒式脫離裝置對谷物的脫粒時(shí)間較長,滾筒轉(zhuǎn)速和間隙有少許變化對脫離質(zhì)量的影響不大,因而對安裝間隙和速度調(diào)節(jié)要求不是很嚴(yán)格,這是軸流式脫粒機(jī)的一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)。比較適合經(jīng)常進(jìn)行轉(zhuǎn)移作業(yè)的地區(qū)。 在綜合考慮和比較老式軸流式脫粒機(jī)及各種類型的脫粒機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)后,決定此次軸流式脫粒機(jī)的設(shè)計(jì)思路為：采用皮帶傳動(dòng)方式將動(dòng)力傳送到脫粒機(jī),帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)

20、動(dòng),滾筒和脫粒機(jī)罩殼部均設(shè)U型脫粒齒,采用搓擦脫粒的方式進(jìn)行水稻的脫粒。實(shí)現(xiàn)脫凈率高于99.5%,破碎率低于0.3%的標(biāo)準(zhǔn)。 此軸流式脫粒機(jī)由機(jī)架、進(jìn)料口、主軸、裝有壓條的滾筒,滾筒下的篩網(wǎng)、部有導(dǎo)向板的上蓋、出料口、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和偏心機(jī)構(gòu)組成,采用切線方向進(jìn)料,螺旋導(dǎo)向板導(dǎo)流,U形鋼板齒脫粒,柵格篩分離,水平切線方向排草。脫粒干凈,排草順暢,功率損耗小。 參考其他實(shí)例分析及設(shè)計(jì),我認(rèn)為此次軸流式脫粒機(jī)的設(shè)計(jì)主要要考慮以下問題： 1、 軸流式脫粒機(jī)滾筒的設(shè)計(jì)。包括滾筒的長度設(shè)計(jì),直徑的設(shè)計(jì),莖稈喂入部分與滾筒圓心角α間的關(guān)系。力求以最小的滾筒長度達(dá)到脫凈,分離,消耗動(dòng)力小,負(fù)荷均勻的目的；

21、 2、 軸流式脫粒機(jī)螺旋導(dǎo)向板的設(shè)計(jì)； 3、 軸流式脫粒機(jī)U形鋼板齒的設(shè)計(jì)； 4、 軸流式脫粒機(jī)柵格篩的設(shè)計(jì),主要是柵格篩的尺寸的選取與設(shè)計(jì),以保證谷粒的分離； 5、 軸流式脫粒機(jī)脫粒間隙的設(shè)計(jì)計(jì)算； 6、 軸流式脫粒機(jī)滾筒轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)計(jì)算； 7、 軸流式脫粒機(jī)支架處軸承型號(hào)的選??； 8、 軸流式脫粒機(jī)機(jī)架及機(jī)體的設(shè)計(jì),外形尺寸設(shè)計(jì),力求使機(jī)體體積小,外形美觀大方； 9、 軸流式脫粒機(jī)中皮帶輪的設(shè)計(jì)與選取； 10、旋導(dǎo)向板尺寸等的設(shè)計(jì)； 11、各種零件材料的選取,機(jī)架材料要便于焊接。滾筒,鋼板齒等零件要滿足受力的強(qiáng)度要求。 同時(shí),在確定軸流式脫粒機(jī)的結(jié)構(gòu)方案時(shí),又要注意以下幾

22、個(gè)問題： 1、確定U形鋼板脫粒齒的安裝,齒排的類型以及齒的排列方法； 2、確定鋼板脫粒齒的每排數(shù)量以及總的數(shù)量； 3、確定柵格篩的尺寸以及安裝方法,要便于安裝和拆卸； 4、確定脫粒間隙； 5、確定滾筒和支架的安裝方式； 6、確定滾筒的驅(qū)動(dòng)方式。 第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 2.1 軸流式脫粒機(jī)工作原理分析 脫粒機(jī)廣泛應(yīng)用于谷物、大豆、小麥等農(nóng)作物的脫粒。其工作原理如下：被割作物通過脫離機(jī)械的喂入口進(jìn)入由脫粒滾筒和凹板組成的脫離間隙進(jìn)行打擊和搓擦后,短脫出物通過柵格狀凹板進(jìn)入由清洗篩和風(fēng)機(jī)組成

23、的清糧裝置進(jìn)行清選。長脫出物則進(jìn)入分離裝置進(jìn)行莖稈與籽粒的分離,長莖稈被排出機(jī)外而籽粒等短脫出物則通過分離裝置上的篩孔進(jìn)入下方的清糧裝置進(jìn)行清選。在風(fēng)機(jī)和清選篩的聯(lián)合作用下,谷殼等等細(xì)小輕雜物被吹出機(jī)外,干凈的籽粒經(jīng)由籽粒收集裝置進(jìn)入集糧裝置。 谷物的脫粒原理主要有以下幾個(gè)方面：沖擊脫粒,搓擦脫粒,梳刷脫粒,擠壓脫粒和振動(dòng)脫粒。本次設(shè)計(jì)主要是應(yīng)用搓擦脫粒和擠壓的原理進(jìn)行脫粒,是靠元件與谷物之間,以及谷物與谷物之間的相互摩擦和擠壓而使谷物脫粒。其中,脫離裝置的脫粒間隙的大小尤為重要。 脫粒機(jī)的工作流程如圖2-1。 谷物 脫離裝置 短脫出物 長脫出物 清糧裝置 籽粒 分離機(jī)構(gòu)

24、莖稈 機(jī)外 短脫出物 雜余 機(jī)外 圖2-1 脫粒機(jī)工作流程圖 軸流式脫粒機(jī)的脫粒過程中谷穗的運(yùn)動(dòng)方向是沿軸向的,而實(shí)現(xiàn)谷穗軸向運(yùn)動(dòng)的設(shè)備是螺旋導(dǎo)向器,通過滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)及螺旋導(dǎo)向器的作用使谷穗能夠沿軸向運(yùn)動(dòng)。其脫粒原理見圖2-2。 圖2-2 脫粒機(jī)械一般結(jié)構(gòu)組成及原理圖 2.2 軸流式脫粒機(jī)動(dòng)力方案的分析 在對部分地區(qū)脫粒機(jī)現(xiàn)狀的考察及調(diào)研中,我發(fā)現(xiàn)很多地區(qū)習(xí)慣采用電力作為田間機(jī)械的動(dòng)力,如湘西北的部分地區(qū)就將老式的腳踏式脫粒機(jī)上裝上皮帶輪進(jìn)而以電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)進(jìn)行谷物的脫粒。加之汽油和柴油價(jià)格較高,因此,此次設(shè)計(jì)中選取電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力。 2.3 軸流式脫粒機(jī)總體方案的分析

25、 此軸流式脫粒機(jī)以谷物脫粒為主,要求采用軸流式進(jìn)行脫粒,即稻穗在脫粒機(jī)中的運(yùn)動(dòng)方向要沿軸向的。軸流式脫粒機(jī)的進(jìn)出料的方式有以下幾種：1、縱向軸流式〔軸向喂入,軸向排出〕；2、橫向軸流式脫粒裝置；3、切流軸流組合式。在設(shè)計(jì)中考慮到操作的方便,決定采用橫向軸流式脫離裝置,即切向入料,切向排草。本脫粒機(jī)可以實(shí)現(xiàn)谷物與草的分離,其脫凈率可達(dá)97.5%以上,破碎率小于0.3%。 其田間作業(yè)的具體流程如下： 人工將割下的稻穗由進(jìn)料斗送入軸流式脫粒機(jī),在滾筒上脫粒齒的旋轉(zhuǎn)作用下,稻穗進(jìn)入脫粒機(jī)。在滾筒上旋轉(zhuǎn)的脫粒齒和脫粒機(jī)上固定脫粒齒與谷物的搓擦與擠壓的作用下,谷物從稻穗脫下,由下篩濾出。脫去谷粒的稻

26、穗在旋轉(zhuǎn)滾筒與螺旋導(dǎo)向器的作用下沿軸向移動(dòng),移動(dòng)過程中繼續(xù)脫粒。最后從出草斗出來。同時(shí)滾筒部裝中裝有風(fēng)葉板,滾筒高速旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生風(fēng)力使雜物從下篩中吹出,也實(shí)現(xiàn)了谷粒與雜物的分離。 〔人工將割下的麥稈由進(jìn)料斗送入軸流式脫粒機(jī),在滾筒上脫粒齒的旋轉(zhuǎn)作用下,桿穗進(jìn)入脫粒機(jī)。在滾筒上旋轉(zhuǎn)的脫粒齒和脫粒機(jī)上固定脫粒齒與谷物的搓擦與擠壓的作用下,谷物從麥穗脫下,由下篩濾出。脫去谷粒的麥稈在旋轉(zhuǎn)滾筒與螺旋導(dǎo)向器的作用下沿軸向移動(dòng),移動(dòng)過程中繼續(xù)脫粒。最終由滾筒的尾端將脫凈的莖桿拋出機(jī)外完成脫粒和分離過程。籽粒雜余由螺旋攪龍推運(yùn)器推送到揚(yáng)場帶上進(jìn)行拋揚(yáng)分離,將谷粒與雜余分離開。 〕 2.3.1 脫粒機(jī)

27、動(dòng)力輸入裝置的分析 脫粒機(jī)脫粒最主要的機(jī)構(gòu)是滾筒,滾筒的轉(zhuǎn)速直接影響谷物的脫凈率和破碎率。因此,傳動(dòng)方案的選擇尤為重要。軸流式脫粒機(jī)動(dòng)力輸入有三種方案：〔1〕鏈傳動(dòng)；〔2〕V型帶傳動(dòng)；〔3〕同步帶傳動(dòng)。三種傳動(dòng)方案分別見圖2-3,2-4,2-5。 圖2-3 鏈傳動(dòng) 圖2-4 V型帶 1—包布；2—頂布；3—頂膠；4—緩沖膠；5—芯繩； 6—底膠；7—底膠夾布；8—底布 圖2-5 同步帶 鏈傳動(dòng),V帶傳動(dòng),同步帶傳動(dòng)各有自己的優(yōu)缺點(diǎn),應(yīng)用在合適的場合能夠最大限度的發(fā)揮其作用,實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的及意義,三種傳動(dòng)方案的比

28、較及分析見表2-1。 表2-1 三種傳動(dòng)方案分析 傳動(dòng)效率 使用壽命 傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩 成本 鏈傳動(dòng) 較好 較好 較小 較貴 V型帶傳動(dòng) 正常 最好 最大 一般 同步帶傳動(dòng) 最好 差 小 昂貴 由上述分析,V型帶傳動(dòng)具有安裝容易,占地面積小的優(yōu)點(diǎn)。并且V帶是一個(gè)撓性件,它具有彈性,能夠緩和沖擊,吸收震動(dòng),因而使脫粒機(jī)工作平穩(wěn),噪音小等優(yōu)點(diǎn)。雖然在傳動(dòng)過程中V帶與皮帶輪之間存在著一些摩擦,使得兩者之間的相對滑動(dòng),使傳動(dòng)比不精確。但不會(huì)影響到脫粒機(jī)的傳動(dòng),因?yàn)楣任锩摿C(jī)不需要精確的傳動(dòng)比,只要傳動(dòng)比比較準(zhǔn)確就能滿足要求,而且V帶的彈性滑動(dòng)對脫粒機(jī)的一些重要

29、部件會(huì)起到一種過載保護(hù),不會(huì)造成機(jī)體部件的嚴(yán)重?fù)p壞。因此,此次軸流式脫粒機(jī)的設(shè)計(jì)中采用V帶傳動(dòng)的方式。 2.3.2 入料部分的分析 入料口與脫粒機(jī)的上蓋部分通過焊接來進(jìn)行連接,入料斗是用1mm厚的鋼板制成,入料部位與脫粒齒滾筒的脫粒齒部位相切,使已割下的稻穗從入料口進(jìn)入,稻穗接觸到脫粒齒,進(jìn)而在滾筒與下篩之間進(jìn)行脫粒。 2.3.3 脫粒部分的分析 脫離部分主要由滾筒,柵格式弓齒凹板,半圓形上蓋,固定脫粒齒,螺旋導(dǎo)向器等組成。稻穗在齒釘滾筒,柵格式凹板之間進(jìn)行脫粒,已脫下的稻粒從柵格式凹板漏下,同時(shí)弓齒滾筒上裝有風(fēng)葉板,可將雜物從柵格式凹板中向兩邊吹開。經(jīng)脫粒的稻穗則通過通過滾筒與螺旋導(dǎo)

30、向器的作用下,沿軸向移動(dòng),最后從出草口排出機(jī)體外。脫粒齒采用U型脫粒齒,齒形見圖2-6。 圖2-6 U型脫粒齒 2.3.4 篩選部分的分析 篩選部分有兩種形式：1、編織篩式；2、柵格篩式。前者處理斷穗能力強(qiáng),斷穗量少,但分離能力較差,谷粒損失會(huì)多些,濕脫時(shí)易堵塞；后者的性能剛好相反,干脫時(shí)碎草要多些。因此次設(shè)計(jì)的軸流式脫粒機(jī)為田間脫粒,谷物濕度很高,故采用柵格篩來進(jìn)行篩選。柵格篩是由一定數(shù)量的鐵條及兩條主要梁和兩條副梁組成的凹板。柵格篩主要作用是進(jìn)行谷粒與稻穗的分離堆放,谷粒通過柵格篩濾出,而稻穗則從出草斗流出。 2.3.5 機(jī)架部分的分析 機(jī)架是由左機(jī)架、右機(jī)

31、架及穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的角鐵橫梁組成的,機(jī)架是脫粒機(jī)的主要支撐,承擔(dān)著脫粒機(jī)的主要重量和動(dòng)力、負(fù)載和力矩,因此它的設(shè)計(jì)是許強(qiáng)不許弱的部分。機(jī)架的兩部分要各自穩(wěn)定,而且相對固定,以便做到脫粒機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不會(huì)發(fā)生晃動(dòng),歪斜,不會(huì)造成人身危險(xiǎn)。因此為了機(jī)架的穩(wěn)定與堅(jiān)固,此脫粒機(jī)采用5mm厚的鋼板作為機(jī)架的材料。 2.3.6 軸流式脫粒機(jī)的總體分析 此脫粒機(jī)主要由進(jìn)料斗、滾筒部裝、柵格式凹板〔柵格篩〕、出料口、機(jī)架等部分組成。其從入料到到脫粒到將谷粒和稻穗分離,再到將谷粒、雜物和稻穗分別排出機(jī)體外,是脫粒機(jī)一體完成的。它最大的優(yōu)點(diǎn)是在短時(shí)間可以完成幾個(gè)人的勞動(dòng)強(qiáng)度,從而提高了工作效率,節(jié)省了勞動(dòng)時(shí)間。此外

32、,此軸流式脫粒機(jī)還具有安全性能高、效率高、堅(jiān)固耐用、結(jié)構(gòu)簡單、便于維修和保管等優(yōu)點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)總圖分別見圖2-7、2-8。 圖2-7 軸流式脫粒機(jī)簡圖主視圖 1— 皮帶輪；2—鍵；3—?dú)秩Γ?—軸承擋圈；5—軸承上蓋；6—軸承下座；7—機(jī)架焊合； 8～11—螺栓連接組件；12—下篩焊合；13—上罩殼焊合；14—?dú)秩Γ?5—軸承； 16—軸承擋圈；17—螺栓； 圖2-8 軸流式脫粒機(jī)簡圖左視圖 18—角鐵梁；19～21—螺栓連接組件；22—滾筒組件；23—螺栓；24—螺栓； 25～27—螺栓連接組件；28—固定脫粒齒焊合；29～31—螺栓連接組件；32—加強(qiáng)鐵； 至此,此軸流式脫

33、粒機(jī)的整體方案得到大體的確定,主要由進(jìn)料斗,滾筒部裝〔其中包括脫粒齒和風(fēng)葉板的焊合〕,柵格式凹板,上罩殼,螺旋導(dǎo)向器,出草斗,機(jī)架等組成。在軸流式脫粒機(jī)零件的組裝過程中,主要是通過焊接來進(jìn)行連接,因此,此軸流式脫粒機(jī)對焊接的要求比較高,要求焊接牢固可靠,不允許有裂紋,夾渣,燒穿等缺陷,以保證脫粒機(jī)的質(zhì)量和強(qiáng)度。 整機(jī)的技術(shù)參數(shù)見表2-2。 表2-3 軸流式脫粒機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 序號(hào) 項(xiàng)目 單位 規(guī)格 1 結(jié)構(gòu)形式 / 軸流式 2 作業(yè)小時(shí)生產(chǎn)率 千克/小時(shí) 1500 3 外尺形寸 長 毫米 995 寬 1050 高 8

34、48 4 整機(jī)質(zhì)量 千克 115 5 滾筒轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)/分 850-1000 6 脫粒齒型 / U型鋼板齒 7 滾筒直徑〔直徑×長度〕 毫米 424×720 8 脫粒齒間距 毫米 40 9 脫凈率 / >97.5% 10 破碎率 / <0.3% 11 總損失率 / <2.5% 12 傳動(dòng)形式 / V帶傳動(dòng) 第三章 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 根據(jù)水稻脫粒機(jī)相關(guān)資料的介紹,有關(guān)脫粒機(jī)的相關(guān)參考設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下：脫粒機(jī)主軸轉(zhuǎn)速為850-1000r/min,柵格式凹板的直徑為518mm,其長度為790mm

35、。在滾筒上設(shè)有6根齒條,用來固定脫粒齒,每條齒條上均布著5個(gè)U脫型粒齒,總共有30個(gè)齒呈螺旋均勻安裝。以便經(jīng)脫粒的稻穗隨螺旋排列的脫粒齒的螺旋作用排出機(jī)體外。弓齒滾筒的直徑〔不包括脫粒齒高度〕為314mm,U型脫粒齒的齒高為55mm。同時(shí),U型脫粒齒上焊有風(fēng)葉板,方便將脫離中產(chǎn)生的雜物吹出機(jī)體外。 3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 根據(jù)實(shí)驗(yàn)測量得知水稻脫粒機(jī)每個(gè)齒的平均受力約為20N,當(dāng)脫粒機(jī)正常工作時(shí)滾筒上的齒條及脫粒齒快速旋轉(zhuǎn)。其中均有三條脫粒齒條受水稻所施加的切向力,而另外三條是空行程。因此： F=N×M×Z=20×11×3=660N 即脫粒機(jī)正常工作時(shí),受到的切向力為660N。 式中：N

36、—脫粒齒的平均受力； M—參與工作的脫粒齒數(shù)； Z—參與工作的齒條數(shù)。 3.1.1 齒條上脫粒齒的轉(zhuǎn)速 當(dāng)軸流式脫粒機(jī)的滾筒快速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),其上齒條上的脫粒齒同樣具有一定的轉(zhuǎn)速,這個(gè)轉(zhuǎn)速源于主軸的轉(zhuǎn)速和脫粒齒與軸心的距離,即： V===9.43m/s 式中：V—脫粒齒的轉(zhuǎn)速； N軸—主軸轉(zhuǎn)速； D—脫粒齒距軸心的距離。 3.1.2 脫粒機(jī)所需功率 軸流式脫粒機(jī)所需功率為PW,應(yīng)由脫粒機(jī)的工作阻力和運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)確定,即： PW=,計(jì)算求得： PW==6.223≈6.22KW。 3.1.3 電動(dòng)機(jī)的功率 電動(dòng)機(jī)功率由Pd=來計(jì)算,

37、其中是脫粒機(jī)傳動(dòng)裝置的總效率,是組成傳動(dòng)裝置的各個(gè)部分運(yùn)動(dòng)副的效率之積,即=××,其中、、分別為每個(gè)傳動(dòng)副的效率,選取傳動(dòng)副的效率值如下： 滾動(dòng)軸承〔每對〕：0.98～0.995, 取=0.99； V帶傳動(dòng)： 0.94～0.97, 取=0.97； 滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)：因脫粒齒固定與滾筒上,取=1。 所以 =×× =0.99×0.97×1=0.96 由此可得電動(dòng)機(jī)的功率Pd： Pd===6.48KW 考慮到其他方面的功率損耗,取Pd=7.5KW 3.1.4 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 在脫粒機(jī)中,對滾筒轉(zhuǎn)速的要轉(zhuǎn)速適中,轉(zhuǎn)速太大容易造成谷物的破碎率增大,轉(zhuǎn)速太小使脫凈率不

38、高。一般要求滾筒轉(zhuǎn)速在850—1000r/min之間。本機(jī)選擇的傳動(dòng)方式是帶傳動(dòng),推薦的帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比的合理取值圍取i=2～4,即可滿足電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與主軸的轉(zhuǎn)速相匹配,故電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速圍可選為： nd=i×n=〔2～4〕×〔850～1000〕=1700～4000r/min 至此,此軸流式脫粒的中電動(dòng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速已經(jīng)得到確定,由[1]可得滿足Pd=7.5KW、nd=1700～4000r/min條件的電動(dòng)機(jī)有以下兩種,其具體技術(shù)參數(shù)見表3-1 表3-1 電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù) 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率KW 滿載轉(zhuǎn)速〔r/min〕 同步轉(zhuǎn)速〔r/min〕 額定轉(zhuǎn)矩 質(zhì)量 Kg Y1

39、32S2-2 7.5 2900 3000 2.3 70 Y132M-4 7.5 1440 1500 2.3 81 綜合考慮電動(dòng)機(jī)的和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量以及帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比,可知Y132S2-2型電動(dòng)機(jī)較合適。所選電動(dòng)機(jī)的額定功率Pd=7.5KW,滿載轉(zhuǎn)速nm=2900r/min,總傳動(dòng)比適中,傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊。其具體技術(shù)參數(shù)見上表3-1。 3.2 傳動(dòng)帶的設(shè)計(jì) 根據(jù)軸流式脫粒機(jī)的具體傳動(dòng)要求,可選取電動(dòng)機(jī)與主軸間用V帶和帶輪的傳動(dòng)方式傳動(dòng)。并且V帶是一個(gè)撓性件,它具有彈性,能夠緩和沖擊,吸收震動(dòng),因而使脫粒機(jī)工作平穩(wěn),噪音小等優(yōu)點(diǎn)。雖然在傳動(dòng)過程中V帶與皮帶輪之間存

40、在著一些摩擦,使得兩者之間的相對滑動(dòng),使傳動(dòng)比不精確。但不會(huì)影響到脫粒機(jī)的傳動(dòng),因?yàn)楣任锩摿C(jī)不需要精確的傳動(dòng)比,只要傳動(dòng)比比較準(zhǔn)確就能滿足要求,而且V帶的彈性滑動(dòng)對脫粒機(jī)的一些重要部件會(huì)起到一種過載保護(hù),不會(huì)造成機(jī)體部件的嚴(yán)重?fù)p壞。所以,在電動(dòng)機(jī)和脫粒機(jī)中采用帶輪傳動(dòng)是比較合理的。因此,此次軸流式脫粒機(jī)的設(shè)計(jì)中采用V帶傳動(dòng)的方式。 選擇V帶和帶輪應(yīng)當(dāng)從其傳動(dòng)參數(shù)入手,來確定V帶的型號(hào)、長度和根數(shù),再來確定皮帶輪的材料,結(jié)構(gòu)和尺寸〔輪寬、直徑、槽數(shù)及槽的尺寸〕,傳動(dòng)中心距〔安裝尺寸〕,帶輪作用在軸上的壓力。 3.2.1 確定單根V帶的功率 單根V帶的基本功率是在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)條件下得到的,實(shí)

41、際工作條件下帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比、V帶長度和帶輪包角與實(shí)驗(yàn)條件不同,因此,需要對單根V帶的基本額定功率予以修正,從而得到單根V帶的額定功率Pr的計(jì)算公式： Pr=KA×P 式中：KA—工作情況系數(shù)； P—電動(dòng)機(jī)的功率。 由[2]得：KA=1.0,所以單根V帶的額定功率可得： Pca=KA×P=1.0×7.5=7.5KW。 3.2.2 確定單根V帶的型號(hào) 前面已經(jīng)計(jì)算出單根V帶的額定功率和電動(dòng)機(jī)上小帶輪的轉(zhuǎn)速〔與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸速度一樣〕,由[2]中的圖8-11可得所選V帶型號(hào)為A型。 3.2.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 〔1〕初選主動(dòng)帶輪的基準(zhǔn)直徑 所選的V帶型號(hào)為A型,由[

42、2]表8-6可得：A型帶的V帶最小基準(zhǔn)直徑 〔dd〕mim=75mm,所以小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1≥75mm。取dd1=90mm。 〔2〕計(jì)算V帶的速度v v===13.66m/s V帶帶速不宜過高或過低,一般要求在5～25m/s,此處v=13.66m/s,符合要求。 〔3〕計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑 大帶輪的直徑計(jì)算公式dd2=idd1。此處i為傳動(dòng)比。 i=n1/n2=2900/850=3.41 式中n1、n2分別為電動(dòng)機(jī)和主軸的轉(zhuǎn)速。 所以：dd2=idd1=3.41×90=281.6mm 根據(jù)[2]表8-8普通帶輪的基準(zhǔn)直徑系列確定V帶帶輪的基準(zhǔn)直徑dd2=300mm。

43、3.2.4 確定傳動(dòng)中心距和帶長 〔1〕初定中心距 兩帶輪間的中心距直接影響到傳動(dòng)的平穩(wěn)性和傳動(dòng)效率,中心距大,可以增加帶輪的包角,減少單位時(shí)間帶的循環(huán)次數(shù),有利于提高帶的壽命。但中心距過大,則會(huì)加劇帶的波動(dòng),降低帶傳動(dòng)的平穩(wěn)性,同時(shí)增大帶傳動(dòng)的整體尺寸。中心距小,則有相反的利弊。一般選帶傳動(dòng)的中心距為： 0.7〔dd1＋dd2〕≤a0≤2〔dd1＋dd2〕 所以：273≤a0≤780 ?。篴0=500 〔2〕計(jì)算帶長Ld0 帶長 即：=1634.35mm 帶的基準(zhǔn)長度Ld是根據(jù)Ld0來確定的,查表8-2[2]帶的基準(zhǔn)長度系列可得Ld取相近系列,即：Ld=1600mm。 〔

44、3〕計(jì)算中心距a及其變動(dòng)圍 傳動(dòng)的實(shí)際中心距近似為： ==517.18mm 考慮到帶輪的制造誤差、盤長誤差、帶的彈性以及因帶的松弛而產(chǎn)生的補(bǔ)充緊的需要,常給出中心距的變動(dòng)圍如下： 所以,amin=493.18mm,amax =565.18mm。 〔4〕驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角α1 小帶輪的包角α1小于大帶輪的包角α2,故小帶輪上的總摩擦力相應(yīng)的小于大帶輪上的總摩擦力。因此,打滑只可能在小帶輪上發(fā)生,所以只需驗(yàn)算小帶輪上的包角,使其滿足條件即可,為提高帶傳動(dòng)的工作能力,應(yīng)使小帶輪上的包角滿足以下條件： 即： 156.73°﹥90° 故滿足v帶傳動(dòng)的包角要求。 〔5〕確定

45、帶的根數(shù)z V帶的根數(shù)由下列公式確定： 式中：△P0—當(dāng)傳動(dòng)比不等于1時(shí),單根V帶額定功率的增量； Kα—當(dāng)包角不等于180°時(shí)的修正系數(shù)； KL—當(dāng)帶長不等于試驗(yàn)規(guī)定的特定帶長時(shí)的修正系數(shù)。 所以： 為了使各根V帶受力均勻,帶的根數(shù)不宜過多,一般應(yīng)少于10根,否則應(yīng)選擇橫截面較大的帶型,以減少帶的根數(shù)。此處選擇帶的根數(shù)為5根。 〔6〕確定帶的初拉力F0 單根V帶所需的最小的初拉力的計(jì)算公式為： 式中：Kα—當(dāng)包角不等于180°時(shí)的修正系數(shù)； z—帶的根數(shù)； v—帶的速度； q—傳動(dòng)帶單位長度的質(zhì)量

46、,kg/m。可查[2]表8-3,得q=0.1kg/m。 所以： 安裝時(shí),應(yīng)保證初拉力F0大于上述計(jì)算出是數(shù)值,但也不應(yīng)過大。 〔7〕計(jì)算傳動(dòng)帶的壓軸力FP 為了設(shè)計(jì)帶輪軸的軸承,需要計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的壓軸力FP。其計(jì)算公式如下： 式中：α1為小帶輪的包角。 所以： 3.3 帶輪的設(shè)計(jì) V帶輪的設(shè)計(jì)容包括帶輪材料、結(jié)構(gòu)形式、輪槽、輪輻和輪轂的幾何尺寸的確定,公差和表面粗糙度的確定等。上述容都是在已知帶輪的基準(zhǔn)直徑和帶輪轉(zhuǎn)速的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。此處主要介紹脫粒機(jī)上大帶輪的設(shè)計(jì)及基本數(shù)據(jù),對于主動(dòng)小帶輪的設(shè)計(jì)過程略去。 3.3.1 帶輪材料的選擇 常用的帶輪材料為HT

47、150或HT200。當(dāng)帶輪的轉(zhuǎn)速較高時(shí),可以采用鑄鋼或用鋼板沖壓后焊接而成。小功率時(shí)可用鑄鋁或塑料。此次設(shè)計(jì)的軸流式脫粒機(jī)帶輪轉(zhuǎn)速不是很高,所以選擇材料為HT200。不僅能夠滿足強(qiáng)度等條件,還具有很好的減震作用。 3.3.2 帶輪的結(jié)構(gòu)形式 V帶輪由輪緣、輪輻和輪轂組成。根據(jù)輪輻結(jié)構(gòu)的不同,V帶輪可以分為實(shí)心式、腹板式、孔板式、橢圓輪輻式幾種。 V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準(zhǔn)直徑有關(guān)。當(dāng)帶輪基準(zhǔn)直徑為dd≤2.5d〔d為安裝帶輪的軸的直徑,mm〕時(shí),可采用實(shí)心式；當(dāng)dd＜300mm時(shí),可采用腹板式；當(dāng)dd＜300mm,同時(shí)D1-d1≥100mm時(shí),可采用孔板式；當(dāng)dd≥300mm時(shí),可采用輪輻式

48、。由上面計(jì)算可得,大帶輪的直徑為300mm,故此軸流式脫粒機(jī)的帶輪采用橢圓輪輻式。其結(jié)構(gòu)圖見圖3-1。 圖3-1 帶輪結(jié)構(gòu)圖 3.3.3 V帶輪的輪槽 V帶繞在帶輪上發(fā)生彎曲變形,使V帶工作面發(fā)生的夾角發(fā)生變化。為了使V帶的工作面與帶輪的輪槽工作面緊密貼合,將V帶輪輪槽的工作面夾角做成小于40°。 V帶安裝到輪槽中以后,一般不應(yīng)超出帶輪外圓,也不應(yīng)與輪槽底部接觸。為此規(guī)定了輪槽基準(zhǔn)直徑到外圓和底部的最小高度。輪槽工作表面的粗糙度為Ra1.6或Ra3.2。 3.3.4 V帶輪的技術(shù)要求 鑄造、焊接或燒結(jié)的帶輪在輪緣、腹板、輪輻及輪轂上不允許有砂眼、裂縫、縮孔及氣泡；鑄造帶

49、輪在不提高部應(yīng)力的前提下,允許對輪緣、凸臺(tái)、腹板及輪轂的表面缺陷進(jìn)行修補(bǔ)；轉(zhuǎn)速高于極限轉(zhuǎn)速的帶輪要做靜平衡,反之要做動(dòng)平衡。 3.4 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 傳動(dòng)軸是軸流式脫粒機(jī)的主要設(shè)計(jì)部件之一,它是在脫粒機(jī)正常工作過程中,承擔(dān)主要轉(zhuǎn)矩、扭矩、彎矩和支撐傳動(dòng)軸上的回轉(zhuǎn)零件,谷物脫粒是瞬時(shí)沖擊很大,而且沖擊次數(shù)十分頻繁的工作環(huán)境,因此傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)是一個(gè)十分關(guān)鍵的步驟,它的合理型及強(qiáng)度直接影響到脫粒機(jī)的工作效率和質(zhì)量。傳動(dòng)軸的主要作用有兩點(diǎn)：1、支持軸上所安裝的回轉(zhuǎn)零件,使其有確定的工作位置；2、傳遞軸上的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 軸按照軸線形狀的不同,可以分為曲軸、直軸軟軸和撓性軸等,根據(jù)軸流式脫粒機(jī)的結(jié)構(gòu)特

50、點(diǎn)和組成形狀及工作強(qiáng)度和環(huán)境的要求,次脫粒機(jī)的主軸選用直軸形式傳遞,而且選用直軸中的階梯軸,此軸的設(shè)計(jì)如下： 根據(jù)軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度來來初步計(jì)算及確定其最小直徑,可用經(jīng)驗(yàn)公式： 式中：A0—軸常用幾種材料的[τ]T的值； P—主軸上的功率,KW； n—主軸的轉(zhuǎn)速,r/min。 軸的材料取45號(hào)鋼,因?yàn)槊摿Ｖ休S需要承受轉(zhuǎn)矩、彎矩、扭矩等的綜合作用,所以軸還需經(jīng)調(diào)質(zhì)處理,使其硬度達(dá)到220-250HB。查表15-3[2]可得：A0=118。于是得： 輸出軸上的最小直徑顯然與帶輪的孔相配合,用來安裝帶輪,所以軸上會(huì)開有鍵槽,因此,為了開鍵槽又不影響輸出軸的強(qiáng)度,可以使軸

51、的直徑增加5%以上,這樣增加輸出軸的尺寸,可以提高軸的強(qiáng)度,即： mm 所以輸出軸的最小直徑為25mm,因?yàn)榇溯S段與皮帶輪的孔相配合,故此段軸的直徑應(yīng)該與帶輪孔直徑一樣,帶輪孔直徑為28mm,所以此段軸的直徑亦為28mm。下面確定此段軸長,軸的長度應(yīng)該與帶輪輪轂的長度一致,帶輪輪轂長為82mm,所以此段軸長為82mm。所以與帶輪相配合的軸段的直徑為28mm,長度為82mm。 3.4.1 確定各段軸的長度和直徑 各段軸長度和直徑的確定主要是根據(jù)各軸段軸向定位的要求來確定。為方便表示,設(shè)最小軸段〔與帶輪孔相配合的軸段〕為Ⅰ,從最小軸段依次為軸段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ,共有6個(gè)軸段,為滿足帶輪的定位

52、要求,Ⅱ軸段與Ⅰ軸段需加工一個(gè)軸肩,所以Ⅱ軸段取直徑為30mm,輸出軸的徑向定位由鍵來實(shí)現(xiàn),選用鍵的型號(hào)為單圓頭普通平鍵b×h×l為8×7×75。此外Ⅱ軸段上還需安裝軸承以及軸承端蓋和軸承擋圈,查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》選擇軸承及端蓋的寬度,初步確定軸承選用深溝球軸承,型號(hào)為6206,其基本參數(shù)見表3-2。加上軸承端蓋及軸承上蓋的的寬度,Ⅱ軸段的長度取41.5mm。所以軸Ⅱ的尺寸已經(jīng)確定：直徑為30mm,長度為41.5mm。 表3-2 6206軸承基本參數(shù) 軸承代號(hào) 基本尺寸 /mm 安裝尺寸 /mm 基本額定動(dòng)載荷 基本額定靜載荷 極限轉(zhuǎn)速 /〔r/min〕 d D B

53、rs min da min Da max ras max /KN 脂潤滑 油潤滑 6206 30 62 16 1 36 56 1 19.5 11.5 9500 13000 3.4.2 初步選擇輸出軸系 輸出軸系即為軸段Ⅲ,由脫粒機(jī)的結(jié)構(gòu)和相關(guān)尺寸可知所設(shè)計(jì)的軸上裝有帶輪和脫粒齒滾筒,滾筒上的脫粒齒呈螺旋狀排列。但由于受力不大可以忽略它的受力。輸出軸段上主要裝配有滾筒,而滾筒是由支撐輪組成的,所以輸出軸段的設(shè)計(jì)較重要。初選軸段的直徑為35mm,根據(jù)支撐輪的結(jié)構(gòu)及尺寸以及滾筒的長度可以確定輸出軸系的長度為742.5mm。 輸出軸系Ⅲ與軸段Ⅴ之間有一個(gè)軸肩Ⅳ

54、,其目的是起定位作用,防止?jié)L筒左右滑動(dòng),此軸肩的直徑設(shè)計(jì)為38mm,長度為8mm。軸段Ⅴ和軸段Ⅵ主要用于安裝軸承上蓋和軸承下座,同時(shí)軸段Ⅵ用于安裝軸承,軸承選擇6206型號(hào),其具體參數(shù)見表3-2,所以軸段Ⅵ的直徑為30mm,長度為16mm,軸段Ⅴ與軸段Ⅵ有軸肩,目的用于限制軸承的左右滑動(dòng),起定位作用。軸段Ⅴ的尺寸如下：直徑35mm,長度76.5mm。 至此,軸各段的結(jié)構(gòu)和尺寸已經(jīng)確定,具體如下： DⅠ=Ф28mm；LⅠ=82mm； DⅡ=Ф30mm；LⅡ=41.5mm； DⅢ=Ф35mm；LⅢ=742.5mm； DⅣ=Ф38mm；LⅣ=8mm； DⅤ=Ф35mm；

55、LⅤ=76.5mm； DⅥ=Ф30mm；LⅥ=16mm； 軸的基本結(jié)構(gòu)見圖3-2。 圖3-2 軸的結(jié)構(gòu)圖 3.4.3 確定軸上的圓角和倒角尺寸 軸上的圓角和倒角主要在軸肩處加工出來,其主要作用是減少軸上的應(yīng)力集中,查表15-2[2],取軸端倒角為1.5×45°,圓角半徑取0.5mm。 3.4.4 按彎矩合成條件校核軸的強(qiáng)度 （1） 求軸上所受作用力的大小 根據(jù)公式： 式中：P—電動(dòng)機(jī)的額定功率,KW； n—主軸的轉(zhuǎn)速,r/min。 所以： （2） 求脫粒齒上的合力大小 脫粒齒上的合力主要有圓周力、徑向力和軸向力組成,故要求脫粒齒上的合力首

56、先要確定其圓周力、徑向力和軸向力。此處先求圓周力,圓周力Ft的計(jì)算公式如下： 式中：d—軸心到脫粒齒齒頂?shù)木嚯x。 由上式可得：圓周力 圓周力的方向?yàn)檠剌S轉(zhuǎn)動(dòng)的切線方向。因本軸流式脫粒機(jī)中的滾筒是由3 個(gè)支撐輪支撐起來的,所以圓周力均勻分布在三個(gè)支撐輪上,故每個(gè)支撐輪上所受的力為Ft/3,即為253.1N。支承輪結(jié)構(gòu)圖見圖3-3。 徑向力Fr一般按圓周力的80%來計(jì)算,所以徑向力的計(jì)算公式如下： 解得：Fr=636.22N。 徑向力的方向?yàn)橹赶蜉S心的方向。同理,沒個(gè)支撐輪上的徑向力為Fr/3,即為212.1N。 由于脫粒機(jī)軸向不受力,所以軸向力Fa=0。 圓周力、徑向力

57、及軸向力的具體受力方向見圖3-4。 圖3-3 支承輪結(jié)構(gòu)圖 圖3-4 軸的受力圖 （3） 軸在水平面所受的支反力的計(jì)算 軸在水平面所受的支反力如圖3-5所示： 圖3-5 軸的水平受力圖 RH1可以有下列公式求得： 又： 所以,解得: 由力的平衡可得RH2的值,即： 解得： （4） 軸在垂直面所受的支反力 軸在垂直面所受的支反力如圖3-6所示： 圖3-6 軸的垂直受力圖 RV1可以有下列公式求得： 又： 解得: 由力的平衡可得RV2的值,即： 解得： （5） 做水平和垂直方向的彎矩圖MH

58、和MV 在水平面,軸A、B、C、D、E幾處的彎矩為： 根據(jù)公式可知： 水平面的彎矩圖見圖3-7〔b〕。 在垂直面,軸A、B、C、D、E幾處的彎矩為： 根據(jù)公式可知： 水平面的彎矩圖見圖3-7〔c〕。 （6） 做扭矩圖T 經(jīng)帶輪傳給軸的力偶距可以用下列公式求得： 式中：P—電動(dòng)機(jī)的額定功率,KW； n—主軸轉(zhuǎn)速,r/min。 解得： 軸的彎矩圖T見圖3-7〔d〕。 （7） 做當(dāng)量彎矩圖M 對A、B、C、D、E幾處,彎矩M為： 軸的彎矩圖M見圖3-7〔e〕。 （8） 校核軸的強(qiáng)度 已知軸的彎矩和扭矩后

59、,可針對某些危險(xiǎn)截面做彎扭合成強(qiáng)度的校核計(jì)算, 由圖3-7可得C處是危險(xiǎn)截面,所以只需校核C處的強(qiáng)度即可。 按照第三強(qiáng)度理論,計(jì)算應(yīng)力公式如下： 式中：M—軸所受的彎矩,N·mm； T—軸所受的扭矩,N·mm； W—軸的抗彎截面系數(shù),mm3。計(jì)算公式為。 計(jì)算得： 查表15-1[2]可得[σ-1]=60MPa 由以上計(jì)算可得：σca＜[σ-1],所以軸強(qiáng)度符合要求,安全。 圖3-6 軸的彎扭圖 3.5 軸承的選擇與潤滑 在軸的兩端必須裝有軸承,軸承主要是一個(gè)支撐軸的零件,它可以引導(dǎo)軸的旋轉(zhuǎn),也可以承受軸上空轉(zhuǎn)的零件。此軸流式脫粒機(jī)選擇的軸承型號(hào)

60、為6206,深溝球滾子軸承。其基本參數(shù)見表3-2。 潤滑對于滾動(dòng)軸承具有重要的意義,軸承中的潤滑劑不僅可以降低摩擦阻力,還可以起著散熱、減少接觸應(yīng)力、吸收振動(dòng)、防止銹蝕等作用。軸承常用的潤滑方式有油潤滑和脂潤滑兩類。此外也有使用固體潤滑劑潤滑的。選用哪一類潤滑方式,這與軸承的速度有關(guān)。 潤滑脂形成的潤滑膜強(qiáng)度高,能承受較大的載荷,不易流失,容易密封,一次加脂可以維持相當(dāng)長的一段時(shí)間。對于那些不便經(jīng)常添加潤滑劑的地方,或那些不允許潤滑油流失而導(dǎo)致污染產(chǎn)品的工業(yè)機(jī)械來說,這種潤滑方式十分適宜。 在高速高溫條件下,通常采用油潤滑。潤滑油的主要性能指標(biāo)是粘度,轉(zhuǎn)速越高,應(yīng)選用粘度越低的潤滑油；載

61、荷越大,應(yīng)選用高粘度的潤滑油。油潤滑時(shí),常用的潤滑方法有下列幾種：〔1〕油浴潤滑 把軸承局部浸入潤滑油中,當(dāng)軸承靜止時(shí),油面應(yīng)不高于最高滾動(dòng)體的中心,這個(gè)方法不適宜高速,因?yàn)閿噭?dòng)油液劇烈時(shí)要造成很大的能量損失,以至引起油液和軸承的嚴(yán)重過熱?！?〕滴油潤滑 適用于需要定量供應(yīng)潤滑油的軸承部件,滴油量應(yīng)適當(dāng)控制,過多的油量將引起軸承溫度的增高。為使滴油通暢,常使用粘度小的15號(hào)全損耗系統(tǒng)油。〔3〕飛濺潤滑 這是一般閉式傳動(dòng)齒輪裝置中的軸承常用的潤滑方式,即利用齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)把潤滑齒輪的油甩到四周的壁面上,然后通過適當(dāng)?shù)臏喜郯延鸵胼S承中?！?〕噴油潤滑 適用于高轉(zhuǎn)速、大載荷、要求潤滑可靠的軸承。用油泵

62、將潤滑油增壓,通過油管或特制的油孔,經(jīng)噴嘴將油噴射到軸承中去；流過軸承后的潤滑油,經(jīng)過過濾冷卻后循環(huán)使用。為了保證油能進(jìn)入高速轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承,噴嘴應(yīng)對準(zhǔn)圈和保持架之間的間隙?！?〕油霧潤滑 當(dāng)軸承滾動(dòng)體的線速度很高時(shí),常采用油霧潤滑,以避免其他潤滑方法由于供油過多,油的摩擦增大而增高軸承的工作溫度。潤滑油在油霧發(fā)生器中變成油霧,其溫度較液體潤滑油溫度低,這對冷卻軸承來說是有利的。但潤滑軸承的油霧,可能部分隨空氣散逸,要污染環(huán)境。故在必要時(shí),宜用油器分離器來收集油霧,或采用通風(fēng)裝置來排除廢氣。 在一些特殊條件下,如果使用脂潤滑和油潤滑達(dá)不到可靠的潤滑要求時(shí),則可采用固體潤滑方法。例如在高溫中使用的

63、軸承、真空環(huán)境中使用的軸承等等。常用的固體潤滑方法有：1〕用粘接劑將固體潤滑劑粘接在滾道和保持架上； 2〕把固體潤滑劑加入工程塑料和粉末冶金材料中,制成有自潤滑性能的軸承零件； 3〕用電鍍、高頻濺射、離子鍍層、化學(xué)沉積的技術(shù)使固體潤滑劑或軟金屬在軸承零件摩擦表面形成一層均勻致密的薄膜。 常用的固體潤滑劑有二硫化鉬,石墨和聚四氟乙烯等。本機(jī)中的軸承采用脂潤滑,選用代號(hào)為L-XAAMHA1鈣基潤滑脂。 第四章 脫粒裝置的設(shè)計(jì) 脫粒裝置是軸流式脫粒機(jī)中另一關(guān)鍵的部分,其設(shè)計(jì)的合理性直接影響到

64、脫粒機(jī)的工作效率以及脫粒狀況。脫粒裝置主要包括齒條、脫粒齒、螺旋導(dǎo)向器、風(fēng)葉板、柵格凹板等。 4.1脫粒齒的設(shè)計(jì) 脫粒齒是脫粒機(jī)的主要脫粒部件,它在工作時(shí)直接與谷物相接觸,而且其接觸頻率很高,尤其是在入料口的部位,這個(gè)部位脫粒齒的摩擦非常頻繁,因此,在設(shè)計(jì)中要充分考慮到脫粒齒的工作強(qiáng)度和工作環(huán)境。本機(jī)采用的脫粒齒的材料為Q235的鋼板,經(jīng)加工成U型的脫粒齒,形狀見圖2-6。脫粒齒固定在齒條上,其固定形式是采用M10的U型螺栓,見圖4-1。所以脫粒齒上加工有兩個(gè)Ф10.5的孔。 圖4-1 U型螺栓 在谷物脫粒的過程中,脫粒齒上焊合有風(fēng)葉板,風(fēng)葉板的主要

65、作用就是在主軸高速旋轉(zhuǎn)的過程中產(chǎn)生風(fēng)力,將未從柵格篩中漏出的谷粒和脫粒產(chǎn)生的雜物吹出機(jī)體外,風(fēng)葉板采用與脫粒齒焊接的方式固定在脫粒齒上,與單獨(dú)在脫粒機(jī)底部安裝風(fēng)扇相比,這樣的設(shè)計(jì)方案更能夠盡量減少脫粒機(jī)的體積與質(zhì)量,使所設(shè)計(jì)的軸流式脫粒機(jī)達(dá)到輕便,小體積的目的。風(fēng)葉板采用Q235的鋼板,其尺寸為170×55×2。風(fēng)葉板與脫粒齒的焊合見圖4-2。 圖4-2 風(fēng)葉板焊合 4.2齒條的設(shè)計(jì) 齒條的主要作用是用來固定脫粒齒。為提高工作效率,本次設(shè)計(jì)在滾筒均勻安裝有6條齒條,即相隔角度為60°。每根齒條上安裝有5個(gè)脫粒齒。每兩個(gè)U型脫粒齒間的橫向距離約為160mm。齒條的材料選擇為Q235的鋼板,

66、脫粒齒通過齒條固定在滾筒上,所以齒條上也加工有Ф10.5的通孔。齒條圖見4-3。 圖4-3 齒條圖 4.3 滾筒部裝的設(shè)計(jì) 滾筒部裝是脫粒裝置的總體裝配,它是通過焊接和螺栓的連接方式將脫粒部件組裝起來,其組裝的技術(shù)要求如下：1、裝配后做靜平衡實(shí)驗(yàn)〔包括裝好皮帶輪〕,其不平衡度不得超過250g·cm；2、所有螺栓必須擰緊,不得有松動(dòng)滑移等現(xiàn)象； 3、齒條安裝時(shí)應(yīng)緊靠支承圈,用U型螺栓緊固,并將U型螺栓緊靠支承輪輻條安裝。 滾筒部裝見圖4-4。 圖4-4 滾筒部裝 1—支承輪焊合；2～4U型螺栓組件；5—U型脫粒齒〔一〕；6—U型脫粒齒〔二〕； 7～8螺栓組件；9—主軸；10—風(fēng)葉板焊合；11—山字脫粒齒焊合；12—齒條 4.4 柵格篩的設(shè)計(jì) 柵格篩的作用是進(jìn)行谷粒與稻穗的分離,谷粒通過柵格篩濾出,稻穗則因體積較大不能從柵格篩中漏下,隨滾筒從出草斗排出機(jī)體外。篩選部分有兩種形式：1、編織篩式；2、柵格篩式。前者處理斷穗能力強(qiáng),斷穗量少,但分離能力較差,谷粒損失會(huì)多些,濕脫時(shí)易堵塞；后者的性能剛好相反,干脫時(shí)碎草要多些。因此次設(shè)計(jì)的軸流式脫粒機(jī)為田間脫粒,谷物濕度很高,