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Liu Chunxiang Heilongjiang Institute of Technology 2012-06·Harbin 摘 要 在玉米分段收獲時，玉米手工剝皮工序勞動強(qiáng)度大，費(fèi)工時和誤農(nóng)時，且影響玉米的產(chǎn)量和質(zhì)量，針對我國玉米收獲后剝皮這個重要環(huán)節(jié)，設(shè)計出場上玉米剝皮機(jī)，它替代了傳統(tǒng)人工剝皮的緊張勞動，減輕了人們的勞動強(qiáng)度，提高了勞動效率，有效地防止了因剝皮不及時而造成的玉米霉?fàn)€的損失，從而給農(nóng)民帶來了一定的經(jīng)濟(jì)效益。本設(shè)計采用3對輥機(jī)型，在滿足剝凈率大于95%，工作效率達(dá)到1500kg/h以上的設(shè)計要求的前提下進(jìn)行設(shè)計，可滿足不同用戶的需求，同時該機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便可靠，采用電動機(jī)作為動力。為滿足設(shè)計要求，主剝皮裝置中的剝皮輥采用螺旋鐵輥和橡膠輥組合的玉米剝皮輥，并且兩輥高低配置，且可以根據(jù)玉米棒的大小不同，通過彈簧調(diào)節(jié)兩輥間的距離。這避免了傳統(tǒng)設(shè)計方法中鑄鐵輥對玉米籽粒的損傷，而且在結(jié)構(gòu)上比傳統(tǒng)設(shè)計的更加合理。經(jīng)過設(shè)計、計算、校核，該機(jī)符合設(shè)計要求，并且剝皮裝置較傳統(tǒng)的傳動系統(tǒng)有所改進(jìn)，更適合在廣大農(nóng)村推廣使用。 關(guān)鍵詞：玉米；剝皮機(jī)；螺旋鐵輥；橡膠輥；農(nóng)業(yè)機(jī)械 32 ABSTRACT At the time the corn is harvested ,the labor force of corn’s clothes taked-off by hand is very strong, wasting time and decreasing the quantity of the corn.To solve the problem of corn’s clothes taked-off that is of great importance in our country ,we designed the corn’s clothes take-off machine including the structure and the technical parameter design.It is a machine that takes off the corn’s clothes ,which has four types ,respectively meets the demand of single ,union of several and big harvest.The machine takes the place of the traditional handed-labor,reducing people’s labor strength,increasing the efficiency and preventing the corn’s damage.The structure of the machine is simple and the machine is easily adopted,reliable and of high efficient.The power of the machine can use electric motor、desel engine and the engine of three-wheeled agricultural car.This machine adopt the alternate current as the motives.The cylinder of the taked-off list is consisted of spiral iron cylinder and rubber cylinder.The spiral iron has some hurt to the seed of the corn.So this machine adopt the whole rubber cylinder.This machine is designed under the premise that must be get to 95% of taked-off rate and efficiency required no less than 1500kh/h,power no more than 3kw.To get to these requirements ,main taked-off part makes use of rubber cylinder ,and they are installed up-down.The machine can adjust the distance between the two cylinder according to the size of the corn and is more reasonable than the way of traditional design in structure.After calculation and check ,the machine meets the demand of design,and makes some improvements in the corn’s taked-off list and the way of transmission system,comparing with the traditional design.Worthwhile,it is widely applied in rural. Key words: Corn；Peeling machine；Spiral roller；Rubber roller；Agricultural machinery 第1章 緒 論 近年來，隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)要求的越來越明顯，玉米種植在世界農(nóng)業(yè)種植科目中一直占有很大的比例，面對其收獲過程的復(fù)雜程度，為滿足其生產(chǎn)發(fā)展需要世界各國都進(jìn)行了相關(guān)技術(shù)的科研。 1.1選題的背景、目的及意義 設(shè)計微型玉米剝皮機(jī)，它可以替代傳統(tǒng)人工剝皮的緊張勞動，減輕人們的勞動強(qiáng)度，提高勞動效率，有效地防止因剝皮不及時而造成的玉米霉?fàn)€的損失，從而給農(nóng)民帶來了一定的經(jīng)濟(jì)效益。但是，現(xiàn)有的剝皮機(jī)一直存在剝凈率偏低，破損率偏高的問題，且目前尚無性能優(yōu)越性的產(chǎn)品，尤其缺乏適于玉米的中小加工企業(yè)及家庭用的的小型玉米剝皮機(jī)具。 因此研究設(shè)計實(shí)用性微型玉米剝皮機(jī)具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。同時，玉米剝皮機(jī)不但能解決農(nóng)民的當(dāng)務(wù)之急，而且具有廣泛的市場，又極易推廣。家庭用的小型玉米剝皮機(jī)占地空間小，運(yùn)輸、使用較為便易，成本較低，有較好的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。 1.2國內(nèi)外玉米剝皮機(jī)的概況 1.2.1國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r 我國從60年代開始研制玉米剝皮裝置，60、70年代是仿制階段，80年代進(jìn)行關(guān)鍵部件的攻關(guān)，90年代以后有了較大的進(jìn)展，到現(xiàn)在，玉米剝皮機(jī)的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了一定的水平。目前玉米剝皮裝置有兩大類型：一類是在玉米聯(lián)合收割機(jī)上加裝玉米剝皮裝置，另一類是單獨(dú)的玉米剝皮機(jī)。如由黑龍江省趙光機(jī)械廠生產(chǎn)的4YB-4型自走式玉米聯(lián)合收割機(jī)一次完成四行玉米果穗的摘取、剝皮、儲糧及莖稈的切碎還田等田間作業(yè)，苞葉的剝凈率>85%，總損失<3%。中國收獲機(jī)械總公司藁城聯(lián)合收割機(jī)廠開發(fā)的成功富路牌玉米剝皮機(jī)，配備磁動力為3KW的電機(jī)，剝凈率大于90%，破損率和損失率小于1%。吉林省白城市農(nóng)機(jī)研究所，研制出全橡膠花瓣型玉米剝皮機(jī)，主動軸兩端的軸承座不在同一水平面上。由于主動軸上設(shè)有螺旋條和橡膠釘，傳動軸上裝有多個橡膠輪，主動軸和傳動軸相互配合，剝皮裝置能夠均勻地把已進(jìn)入機(jī)內(nèi)的果穗，分配到兩對相對旋轉(zhuǎn)的剝皮軸之間，并在果穗自身旋轉(zhuǎn)的情況下，順利向前推進(jìn)，在行進(jìn)中，被剝皮爪撕開苞葉，并在瞬間被旋轉(zhuǎn)軸輾壓住苞葉向下拉，而完成剝離之目的。同時該機(jī)與3kw三相電機(jī)或小四輪拖拉機(jī)配套，剝凈率達(dá)到95%左右。吉林省農(nóng)機(jī)研究所與四平農(nóng)機(jī)工程機(jī)械制造有限公司聯(lián)合研制玉米剝皮機(jī)，于1997年設(shè)計出了6YBJ-2型玉米剝皮機(jī)，經(jīng)過不斷發(fā)展于2007年研制出的6YBJ-4B型玉米剝皮機(jī)，采用的螺旋凸棱全橡膠剝皮輥，以獲得國家實(shí)用性專利。 目前，由黑龍江省畜牧機(jī)械化研究所研制開發(fā)了5BY-7.0型玉米剝皮機(jī)、四平農(nóng)民樂機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)的新型玉米剝片機(jī)、四川順風(fēng)農(nóng)機(jī)具生產(chǎn)的2011款玉米剝皮機(jī)和吉林農(nóng)業(yè)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院設(shè)計出了6YBJ-2型高效風(fēng)清玉米剝皮機(jī)都取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。現(xiàn)在針對玉米加工生產(chǎn)的特點(diǎn)，結(jié)合國內(nèi)外一些剝皮機(jī)與脫粒機(jī)的研究成果，進(jìn)行摩擦式玉米剝皮機(jī)的設(shè)計研究，達(dá)到了一定預(yù)期的目標(biāo)。于此同時，隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)向產(chǎn)業(yè)化，集約化，訂單化農(nóng)業(yè)方向發(fā)展是必然走勢，發(fā)展玉米剝皮機(jī)已經(jīng)成為玉米收獲機(jī)械化發(fā)展的有效途徑之一。 1.2.2國外發(fā)展?fàn)顩r 國外玉米剝皮機(jī)的研究與生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟，目前美國、德國、烏克蘭、俄羅斯等西方國家，玉米的剝皮（包括籽粒和秸稈青貯）已基本實(shí)現(xiàn)了全部機(jī)械化作業(yè)。由于其種植方式多為一年一季種植，剝皮時玉米籽粒的含水率很低，大多數(shù)國家均采用玉米摘穗并直接剝皮的剝皮方式。 美國的John Deere 公司、Case公司、德國的Mengle公司、道依茨公司等的玉米聯(lián)合剝皮機(jī)，絕大部分是在小麥聯(lián)合剝皮機(jī)上換裝玉米割臺，并通過調(diào)節(jié)剝皮滾筒的轉(zhuǎn)速和剝皮間隙進(jìn)行玉米的聯(lián)合剝皮。如美國Case公司的聯(lián)合剝皮機(jī)換裝玉米割臺，一次作業(yè)可完成玉米摘穗、剝皮的作業(yè)，剝凈率大于95%，破損率和損失率小于1%。美國的John Deere 公司設(shè)計生產(chǎn)的玉米剝皮機(jī)采用單相交流電動機(jī)作動力，剝皮裝置中剝皮輥一般有螺旋鐵棍和橡膠輥組成，鐵棍對籽粒有嚴(yán)重?fù)p傷，所以本機(jī)采用全橡膠輥。在主要剝皮裝置采用全橡膠的玉米剝皮輥的同時，并且兩輥高低設(shè)置，且可以根據(jù)玉米棒的大小不同調(diào)節(jié)兩輥間的距離，可以滿足剝凈率達(dá)到95%以上。 德國的道依茨公司生產(chǎn)的聯(lián)合玉米剝皮機(jī)，在行進(jìn)中，被特制的剝皮爪撕開苞葉，并在瞬間被旋轉(zhuǎn)軸輾壓住苞葉向下拉，而完成剝離之目的。工效0.85～1.25萬個/h，剝凈率85%～95%，破碎率低于1%，損失率低于2%。能夠很好地完成玉米剝皮作業(yè)，替代手工操作，提高工作效率。烏克蘭赫爾松康拜因聯(lián)合剝皮機(jī)制造公司的KCKY-6型玉米剝皮機(jī)，可以進(jìn)行摘穗—果穗剝皮—青貯聯(lián)合作業(yè)，適合大部分地區(qū)的農(nóng)藝要求。 1.3剝皮機(jī)的設(shè)計要求及結(jié)構(gòu)簡介 1.3.1剝皮機(jī)的設(shè)計要求 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，微型玉米剝皮機(jī)是一種剝?nèi)ビ衩妆砥さ膶Ｓ脵C(jī)械。這種機(jī)械主要針對農(nóng)村的廣大的農(nóng)民用戶使用，所以此機(jī)械必須具備如下的特點(diǎn)： 1.操作簡單，便于廣大農(nóng)村用戶的使用，零部件盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，便于安裝和維修。 2.整機(jī)安裝，結(jié)構(gòu)簡單，成本低而且動力的選擇要符合農(nóng)村的實(shí)際情況。 本機(jī)還應(yīng)有較高的生產(chǎn)效率，較低的籽粒破損率，較高的剝凈率。 3.性能指標(biāo)要求：苞葉剝凈率要求達(dá)到底93%以上，而在剝皮過程中脫粒 率＜1.5%，并盡量減少籽粒脫落。 4.經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：盡是降低成本，增大工作時生產(chǎn)效率。每對剝皮輥的生產(chǎn)率為1500KG/h,同時根據(jù)不同用戶的需要有兩對輥、四對輥、八對輥等不同機(jī)型。 1.3.2玉米剝皮機(jī)結(jié)構(gòu)簡介 玉米剝皮機(jī)主要由剝皮機(jī)構(gòu)、壓送器和果穗分布裝置等組成。 （1）剝皮機(jī)構(gòu)主要部件為剝皮輥，其作用是清除莖葉混合物和剝掉果穗苞皮。其原理是相對旋轉(zhuǎn)的一對輥?zhàn)幼ト〔兊粼谄渖线\(yùn)動的果穗的苞皮，同時把苞皮和莖葉混合物拽到輥下，剝掉苞皮。剝皮輥間隙是由壓縮彈簧來保證的，不用經(jīng)常調(diào)整 （2）壓送器對改善果穗剝皮質(zhì)量，提高剝皮裝置生產(chǎn)率是極其重要的，它把果穗壓向剝皮輥表面，從而增大剝皮輥對果穗的磨擦力，并促使苞皮蓬松和使剝皮輥更好地抓取苞皮，而后周期性地放松壓向剝皮輥上的果穗，以使其能繞軸轉(zhuǎn)動，從而使果穗四周的苞皮與剝皮輥接觸，促使果穗在剝皮時翹起來，這樣有利于避免果穗端部掉粒。因本機(jī)采用全橡膠剝皮輥，輥面帶有螺旋凸棱，左右輥互相嚙合，成對使用，由于橡膠磨擦系數(shù)較大，因此不必另加壓制器。 （3）分布裝置的作用是把果穗沿剝皮機(jī)構(gòu)均勻分布，并使果穗軸線沿著溝槽，本機(jī)采用的手動送料裝置，其進(jìn)料斗的滑板具有分布裝置的功能。另外設(shè)計美觀實(shí)用的機(jī)架和機(jī)體，通過合理的配套，組裝，和改良就可設(shè)計出經(jīng)濟(jì)實(shí)用的玉米剝皮機(jī)。 該機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便，性能可靠，生產(chǎn)效率高。此種機(jī)械的研制成功，大大減輕了農(nóng)民的勞動負(fù)擔(dān)，為廣大的農(nóng)民節(jié)省了大量的時間，降低了勞動強(qiáng)度，成為農(nóng)民致富的途徑之一。 第2章 總體方案設(shè)計 2.1總機(jī)的結(jié)構(gòu)形式 采用人工上料，人工喂入，機(jī)械剝皮，最終使果穗和表皮分離。在這過程中之所以采用人工上料和人工喂入主要是如果采用自動喂入會使機(jī)器的成本和造價會大大地提高而農(nóng)民對這種機(jī)械由于價格的增設(shè)而使購買力下降。配套動力源采用Y系列三相電動機(jī)，主要工作部件選用鑄鐵-橡膠的玉米剝皮輥，傳動部分使用鏈輪傳動和直齒輪傳動。 在設(shè)計過程中也曾考慮過采用自動喂入，但這種機(jī)械雖然在效率上有所提高，但同時它也將提高機(jī)器的成本，從而使購買力下降。而采用人工喂入雖然不如自動喂入效率高，但也比手工剝皮有很大的提高，而且適合大多數(shù)農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)能力。之所以采用Y系列電動機(jī)，是因?yàn)閅系列電動機(jī)是目前最常使用的，而且價格合理。剝皮部件采用全橡膠的剝皮輥，不但不影響剝凈率而且由于橡膠比較有彈性不會損傷籽粒。傳動部分由于該機(jī)構(gòu)比較簡單所以選用直齒輪即可。 剝皮機(jī)主要核心部件是剝皮裝置，傳統(tǒng)式剝皮裝置采用全鑄鐵螺旋齒輥，兩對輥的中心距a=66.75mm,且兩對輥形成一個槽形，一般采用二對或四對輥，為增加玉米穗與輥?zhàn)拥膲毫?，在剝皮輥的上方配有二組或三組壓制器，多年來的實(shí)踐證明，這種輥型的剝凈率最高能達(dá)到85%，籽粒破碎率高達(dá)2%，這是玉米剝皮機(jī)不能推廣的主要原因。 94年通過實(shí)驗(yàn)研究，設(shè)計出一種采用一支鑄鐵螺旋齒輥和一個橡膠螺旋剝皮輥配對使用，橡膠輥采用橡膠制成，輥面帶有螺旋凸棱，左右輥互相嚙合，成對使用，由于橡膠磨擦系數(shù)較大，因此不必另加壓制器，且橡膠面有彈性，不損傷籽粒，并在軸線方向上布置有螺距為2m的螺旋線，果穗能沿向下滑，再加上與支架本身的傾角，使果穗能自動進(jìn)入下料斗，生產(chǎn)率較高，該裝置已獲得國家實(shí)用型專利（專利號：942250133）新產(chǎn)品，2003年通過試驗(yàn)再次改良了剝皮輥的結(jié)構(gòu)，在輥體的凹陷部設(shè)有剛性的剝皮抓丁，抓丁的端部高于輥的外表面，在剝皮過程中，由剝皮抓釘首先將果穗的苞葉撕開，相對旋轉(zhuǎn)的兩對輥將苞葉撕開輾住，靠兩輥的旋轉(zhuǎn)力拉開苞葉，使之與果穗分離，從而達(dá)到剝皮的目的，更有效的提高了剝凈率，該裝置也已2006年獲取國家實(shí)用新型專利（專利號：0520082352.2）直接利用剝皮裝置專利技術(shù)，配以傳動系統(tǒng)、機(jī)架、動力源及上下料斗等部件組成。 2.2總統(tǒng)設(shè)計思想 （1）機(jī)架的配置； （2）傳動系統(tǒng)的配置； （3）剝皮裝置的確定（剝皮輥長度的確定，剝皮輥生產(chǎn)能力的確定，剝皮部件的確定）； （4）執(zhí)行部件的確定（喂入斗，壓送器，導(dǎo)向板）； （5）傳動部件的設(shè)計（玉米果穗的受力分析，皮帶輪的設(shè)計，齒輪的設(shè)計，鏈輪的設(shè)計，軸強(qiáng)度設(shè)計）； （6）其他輔助部件的選擇（篩子，風(fēng)機(jī)）； （7）電機(jī)的選擇。 總體設(shè)計草圖，如圖2.1。 圖2.1 總體設(shè)計草圖 2.3機(jī)架的配置 總體配置就是合理安排各部件位置和聯(lián)接關(guān)系，確定動力的傳動路線，與電動機(jī)的聯(lián)接關(guān)系，使整個機(jī)器工藝路線流暢合理，并且便于使用調(diào)整和維修，同時機(jī)器外觀造型要給人以美感。 機(jī)架采用角鋼焊接而成，在滿足要求的前提下具有一定的抗壓能力即可，主要的目的是便于組織生產(chǎn)，提高通用程度。 2.4傳動系統(tǒng)配置 利用電動機(jī)作為動力源時，只需二級鏈輪傳動完成降速過程，最后再由鏈輪和齒輪傳動到主動軸上。通過主軸的旋轉(zhuǎn)完成其剝皮過程和把剝完皮的玉米果穗送往出料口，此傳動系統(tǒng)不但結(jié)構(gòu)簡單，對各零件的加工沒有特殊的要求，同時為保證用戶使用的安全性，本機(jī)器還增加設(shè)置了往復(fù)式篩子和離心式風(fēng)機(jī)，可以把玉米外皮快速安全的送到機(jī)器外部，整機(jī)生產(chǎn)都比較方便可行，適合各種生產(chǎn)廠家的大規(guī)模生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)可靠。 2.5動力參數(shù)及動力源配置的確定 通過查詢農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計手冊和其他相關(guān)資料，各主要部件消耗功率如下： 1.剝皮輥，玉米剝皮機(jī)的功率消耗可按1kw/h的功率可剝皮600~700kg玉米穗扒皮輥需要380-420r/mim或按每對剝皮輥需要0.7~0.8kw計算。 2.往復(fù)篩，由于往復(fù)篩由曲柄連桿機(jī)構(gòu)，和擺臂機(jī)構(gòu)組成，實(shí)際工作中四個擺臂與曲柄連桿機(jī)構(gòu)的同軸度很難保證，所以消耗的功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于各自計算功率，故通過咨詢農(nóng)機(jī)專家，得到多次試驗(yàn)的合理消耗功率為0.5kw。 3.風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)消耗功率為2kw。 按最低計算得電機(jī)理論功率值為：0.8×3+0.5+2=4.9kw，但考慮到剝皮機(jī)工作工程中玉米葉及其他物體對剝皮輥產(chǎn)生的纏繞堵塞等不可知因素，故將電機(jī)暫定為7.5kw，型號為Y160M-6。 2.6本章小結(jié) 本章通過對國內(nèi)外新型玉米剝皮機(jī)進(jìn)行分析，對微型玉米剝皮機(jī)進(jìn)行了總體設(shè)計?？傮w設(shè)計采用人工上料，人工喂入，機(jī)械剝皮，最終使果穗和表皮分離，并考慮農(nóng)民的購買能力，動力源采用Y系列三相電動機(jī)，傳動部分使用鏈輪傳動和直齒輪傳動，有效的提高了使用價值和經(jīng)濟(jì)效益。同時剝皮輥采用鑄鐵和橡膠組合輥，可以有效提高生產(chǎn)效率降低破損率，滿足任務(wù)要求。 第3章 剝皮裝置的確定 3.1剝皮輥確定 圖3.1 剝皮輥簡裝圖 3.1.1剝皮輥長度、直徑的確定 傳統(tǒng)式玉米剝皮輥長度為1070mm,美國甜玉米剝皮機(jī)輥長為1500mm,根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出玉米在剝皮輥上的剝凈率在開始400mm內(nèi)剝凈率為85%,在800mm內(nèi)剝凈率95%,因此輥長定為1100mm可使苞葉的剝凈率在95%以上，剝皮輥的長度是影響剝凈率的主要參數(shù),為保證剝凈苞葉,剝皮輥應(yīng)有足夠長度,但過長會引起籽粒脫落和破碎,剝皮輥的直徑應(yīng)不使最小直徑的果穗受擠壓和被抓取為準(zhǔn)。參考農(nóng)機(jī)設(shè)計手冊設(shè)計，剝皮設(shè)計如下表。 表3.1 剝皮輥設(shè)計參數(shù) 長度L（mm） 直徑D（mm） 圓周速度V（m/s） 設(shè)計值 1100 70 1 參考范圍 800mm 且方向相反，因此果穗在剝皮過程中產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，可加速剝皮過程，為加速果穗下移速度，剝皮輥還要有一定傾角，傾角小，下滑速度慢，生產(chǎn)率低，傾角大，剝凈率低，本機(jī)通過部件試驗(yàn)，確定剝皮輥傾角為12°。果穗通過間隙，根據(jù)實(shí)測果穗直徑最大不超過Φ65mm，為防止過大的果穗卡滯現(xiàn)象通過70mm，可使果穗繞自身軸線自由轉(zhuǎn)動，為防止在剝皮過程中產(chǎn)生果穗直立造成脫粒，在剝皮輥上方設(shè)有壓穗板，壓穗板通過間隙為70mm。 3.4本章小結(jié) 剝皮裝置是由一對相向轉(zhuǎn)動的剝皮輥?zhàn)ト『蛣兂衩姿氲陌~.剝皮輥與苞葉間的磨擦力必須大于苞葉與穗輥間的聯(lián)接力。為了使苞葉剝凈,在玉米穗沿剝皮輥下滑的同時,自身應(yīng)能轉(zhuǎn)動.在剝皮輥的上方設(shè)有壓送器,使果穗對剝輥穩(wěn)定地接觸而避免跳動。 第4章 執(zhí)行部件及機(jī)架設(shè)計 4.1果穗料斗的設(shè)計 果穗料斗不但要有暫存果穗的能力，而且還要能夠使果穗沿剝皮輥的軸向方向上進(jìn)入兩輥所形成的槽形中，在配置上與剝皮輥 的傾角相同，均與水平面成12°角，在長度上按展開1000mm設(shè)計，因?yàn)榭紤]到玉米進(jìn)入到剝皮輥時的方向性，所以將出口處的滑板設(shè)計成與剝皮輥組數(shù)相等的槽形，盡可能保證每次只能通一穗玉米。 進(jìn)料斗是送入玉米的裝置，由于本機(jī)采用兩對剝皮輥工作，所以進(jìn)料斗必需設(shè)計成雙出口的結(jié)構(gòu)。玉米需自動滑到剝皮輥的方向上進(jìn)入兩輥形成的槽形中進(jìn)行剝皮，這就要求料斗具有一定的傾斜度，經(jīng)參考實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選傾斜度為12°。為保證玉米滑向剝皮輥時每次只通過一穗玉米，可將出口設(shè)計成與剝皮輥組數(shù)相同的槽形，如圖4.1。同時為保證玉米在剝奪皮過程中受切向力的擠壓導(dǎo)致彈出，在剝皮輥上方增輥兩個壓穗板，以防止果穗彈出。下料斗是在玉米剝皮結(jié)束后，果穗滑出的裝置，它可以設(shè)計成任何方便的形狀，如圖4.2。 圖4.1出料斗 圖4.2 進(jìn)料斗 同時，本裝置采用的熱軋Q235板材折彎成長度為500mm，寬度為930mm，高度為200mm槽型斗作為喂入斗，使用時其與地平面約30°并可以調(diào)節(jié)。 4.2其他執(zhí)行部件的配置 1.導(dǎo)向板配置 導(dǎo)向板也叫分穗板，把高度150mm的熱軋Q235板材折彎成，折彎高度為120mm作為分穗板。將出口處的滑板設(shè)計成剝皮輥組數(shù)相同的槽型，盡可能保證每次只能通過一個玉米，由于本機(jī)采用三對剝皮輥工作，所以進(jìn)料斗設(shè)計成三出口的結(jié)構(gòu)且料斗具有一定的傾斜程度，經(jīng)參考實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)傾斜角度為。 2.壓送器配置 壓送器也叫壓穗板，把邊長為300mm的熱軋Q235板材折彎成后底邊倒角作為壓送玉米的壓送板，同時使用時配上彈簧調(diào)節(jié)，主要為保證玉米在剝皮的過程中受切向力的擠壓而導(dǎo)致的彈出，在剝皮輥上方增加了3對壓穗板以防止果穗彈出，同時增大摩擦，提高效率，如圖4.3。 圖4.3 壓送板結(jié)構(gòu) 4.3輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計配置 1.篩子系統(tǒng)的配置 采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)和擺臂機(jī)構(gòu)配合構(gòu)成，篩子寬度1100mm，長度1000mm，厚度350mm，運(yùn)動角度為如圖4.4。 圖4.4 篩子結(jié)構(gòu)圖 2.風(fēng)機(jī)系統(tǒng)配置 采用標(biāo)準(zhǔn)離心式風(fēng)機(jī)（直徑為320mm）。 4.4機(jī)架、聯(lián)接架的設(shè)計 機(jī)架的連接架均由角鋼焊接而成，兩種機(jī)型結(jié)構(gòu)相同，僅寬度不同。在滿足要求的前提下具有一定的抗壓能力即可，主要目的是便于組織生產(chǎn)，提高通用程度，因此無特別要求。但必須使其要滿足經(jīng)濟(jì)要求。 初步定尺寸為： 4.5本章小結(jié) 執(zhí)行部件是本設(shè)計除剝皮輥之外重要的組成部分，該部分有效的保障玉米可以快速、高效的完成整個的剝皮過程，是提高生產(chǎn)效率和保障安全生產(chǎn)的關(guān)鍵部分。本設(shè)計在滿足設(shè)計要求的前提下，充分考慮節(jié)約成本，經(jīng)濟(jì)高效的思想，對于喂入斗、壓送板、導(dǎo)向板、風(fēng)機(jī)、篩子和機(jī)架等部件進(jìn)行的設(shè)計。 第5章 傳動部分設(shè)計 5.1玉米果穗在剝皮輥間的受力分析 如圖5.1所示：玉米在兩輥間由于受到兩輥磨擦力 而使玉米可以發(fā)生自轉(zhuǎn)，在自轉(zhuǎn)的過程中使苞葉進(jìn)入兩輥互相嚙合的凹槽中，使得苞葉被撕開。 圖5.1 受力分析簡圖 兩對輥對玉米產(chǎn)生的兩個磨擦力、 分別為： （5.1） （5.2） 通過力學(xué)分析及計算，各個角度可知，如表5.1。 表5.1 玉米在兩輥之間各個角度值 角度名稱 角度值 （5.3） （5.4） （5.5） （5.6） 其中: ..........撕破苞葉的抓取力，由實(shí)驗(yàn)可知20.05 kg. ………………在自轉(zhuǎn)過程中撕扯力 ……………扯斷苞葉所需力，根據(jù)實(shí)驗(yàn)可知 ………………每對剝皮輥消耗的功率 ………………三對輥消耗的總功率 ………………每對齒輪所需扭矩 5.2皮帶傳動的設(shè)計計算及校核 已知：篩子的功率P=0.4kw （通過農(nóng)機(jī)設(shè)計手冊可知:篩子功率P=0.35-0.4kw） 1、確定計算功率: 由參考文獻(xiàn)[1]表8-9可查得工作情況系數(shù)=1.2,故： 2、選取窄V帶帶型：根據(jù)=0.48kw、=340r/min由參考文獻(xiàn)[1]圖8-12確定選用A型帶。 3、確定帶輪的基準(zhǔn)直徑： 由參考文獻(xiàn)[1]表8-4取主動輪直徑＝100mm. 根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]式8-18得： 根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表8-4，取 驗(yàn)算帶的速度： 帶的速度合適。 4、確定窄V帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距： 根據(jù)：. 計算帶所需的基準(zhǔn)長度： 由參考文獻(xiàn)[1]表8-3選A型帶的基準(zhǔn)長度＝1400mm. 計算實(shí)際中心距a： . 5、驗(yàn)算主動輪上的包角 由參考文獻(xiàn)[1]式8-21得： 主動輪上的包角合適。 6、計算窄V帶的根數(shù)Z: 由參考文獻(xiàn)[1]式8-31得： 由，查參考文獻(xiàn)[1]表8-6和8-7得： 查參考文獻(xiàn)[1]表8-8得，表8-3得，所以： 取Z=1根 7、計算預(yù)緊力: 由參考文獻(xiàn)[1]式8-32得V帶初拉力： 8、計算作用在軸上的壓軸力： 9、帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 帶輪的材料選為鑄鐵選HT200。 結(jié)構(gòu)選擇：大小帶輪都選用實(shí)心式的帶輪。 10、皮帶采用張緊輪裝置。 5.3齒輪的設(shè)計和校核 對于d=84mm的齒輪分別進(jìn)行計算和校核 a.選定齒輪類型、精度、材料及齒數(shù) （1）按傳動方案，選用直齒輪傳動。 （2）剝皮機(jī)為一般的農(nóng)用機(jī)械，速度不高，故參考參考文獻(xiàn)[1]表5-4選用8級精度傳動。 （3）材料選擇,考慮此齒輪振動沖擊較大選大小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì))硬度為240HBS，表面淬火，齒形變形不大，不需磨削。 （4）選齒數(shù) b.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計： 根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]式(5-24)： （1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 根據(jù)工作條件，選取載荷系數(shù)： (1.1(22-30) 鍵的選擇： GB/T1096-2003 鍵（齒輪） GB/T1096-2003 鍵（鏈輪） 2.鍵的校核： 根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]式(10-14) 并取k=h/2 L=l-b=22-8=14mm 則，工作表面擠壓應(yīng)力： 由參考文獻(xiàn)[1]表10-6可知 許用擠壓應(yīng)力，所以： 即鍵的強(qiáng)度符合要求。 5.6軸承的選擇和校核 1.軸承的選擇： 根據(jù)前面一系列的計算結(jié)果，剝皮選定軸承的類型為帶密封圈的單列向心球軸承（GB279-67）軸承型號分別選為2205和2206。 這種軸承主要承受徑向載荷，當(dāng)轉(zhuǎn)速較高，軸向載荷不大時可以代替推力球軸承承受純軸向載荷，密封圈能較嚴(yán)密地防止污物從一面侵入軸承，因?yàn)榱硪幻嬖O(shè)計加了軸承嵌蓋，可通過油潤滑及脂潤滑降低磨擦阻力，減小接觸應(yīng)力、吸收振動、防止銹蝕、散熱等，此類軸承主要用在密封要求較高的部件中。 2.軸承的校核： 根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]式（12-3） 由前面的計算可知： n=420r/min =1 齒輪： 鏈輪： 則，軸承的壽命為： 所有，滿足強(qiáng)度要求。 5.7鏈輪的設(shè)計 (與剝皮輥相連接的鏈輪的設(shè)計) 1.選擇鏈輪齒數(shù)z1 、z2、z3和傳動比i： ，（傳動比i=1且齒數(shù)盡量用奇數(shù)） 2.確定計算功率和選擇鏈： ①計算功率Pca是根據(jù)傳遞的功率P，并考慮到載荷性質(zhì)和原動機(jī)的種類而確定，即 其中，由參考文獻(xiàn)[1]表8-14查得：，表8-15查得：， 表8-16查得，。 按雙排鏈計算： ②.選擇鏈的型號 根據(jù)與由參考文獻(xiàn)[2]表4-11選擇 10A （節(jié)距：p=15.875mm） 計算鏈條節(jié)： 當(dāng)鏈輪齒數(shù)相等： 初定中心距： 3.計算鏈節(jié)數(shù)： （取整，最好取偶數(shù)） 4.驗(yàn)算鏈速： 5.初選中心距 ： 6.計算壓軸力： 其中， 7.鏈傳動的潤滑和防護(hù)： 對于10A鏈，鏈速度v=1.89m/s 在參考文獻(xiàn)[1]圖8-22選擇方式Ⅱ低油潤滑。 鏈輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計和尺寸。 8.小鏈輪的直徑 實(shí)心式結(jié)構(gòu)，內(nèi)孔直徑與軸的設(shè)計有關(guān)D=28mm. (與傳動系統(tǒng)連接的鏈輪的設(shè)計) 1.選擇鏈輪齒數(shù)z1 、z2和傳動比i： ，（齒數(shù)盡量用奇數(shù)） 取 其中， 2.確定計算功率和選擇鏈： ①計算功率Pca是根據(jù)傳遞的功率P，并考慮到載荷性質(zhì)和原動機(jī)的種類而確定，即 其中，由參考文獻(xiàn)[1]表8-14查得：，表8-15查得：，表8-16查得，。 ②.選擇鏈的型號 根據(jù)與由參考文獻(xiàn)[1]表8-21選擇 12A （節(jié)距：p=19.05mm） 3.計算鏈條節(jié)數(shù)： （取整，最好取偶數(shù)） 4.驗(yàn)算鏈速： 5.確定中心距 ： 由參考文獻(xiàn)[1]表8-17得： 6.計算壓軸力： 7.鏈傳動的潤滑和防護(hù)： 對于12A鏈，鏈速度v=1.4m/s 在參考文獻(xiàn)[1]圖8-22選擇方式Ⅱ低油潤滑。 8.鏈輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計和尺寸。 小鏈輪的直徑 實(shí)心式結(jié)構(gòu)，內(nèi)孔直徑與軸的設(shè)計有關(guān)D=30mm。 大鏈輪的分度圓直徑： 輪輻式結(jié)構(gòu)，內(nèi)孔直徑與軸的設(shè)計有關(guān)D=35mm。 (與傳動系統(tǒng)連接和與剝皮傳動鏈輪相連接的鏈輪的設(shè)計) 分度圓直徑： 5.8電動機(jī)的選擇 其中， ………………每對剝皮輥消耗的功率 ………………三對剝皮輥消耗的功率 ………………篩子的消耗功率， ………………風(fēng)機(jī)的消耗功率， 、、、…三角帶、直齒輪、滾動軸承、鏈傳遞效率 、………………總功率、效率 ………………所需電動機(jī)功率 表5.2 功率參數(shù)表 單位：kw 篩子 風(fēng)機(jī) 功率消耗參考范圍 0.35-0.4 0.8-1.2 表5.3 效率參數(shù)表 電傳動 直齒輪傳遞 滾動軸承傳遞 鏈輪傳遞 效率 0.95 0.93 0.99 0.88 所以：選擇電動機(jī)功率為7.5kw，而電動機(jī)的轉(zhuǎn)速要求應(yīng)為970r/min，且要考慮農(nóng)村現(xiàn)在情況，要選用單相交流電，而三相交流相對來說不方便，所以采用Y160M-6型單相電動機(jī)，如表6.4。 表5.4電機(jī)的選擇 電機(jī)型號 額定功率P 滿載轉(zhuǎn)速 總尺寸 伸出尺寸 鍵槽尺寸 Y160M-6 7.5kw 970r/min 600×350×385 42×110 12 5.9本章小結(jié) 傳動系統(tǒng)是機(jī)械設(shè)計的重要部分，尤其對于農(nóng)業(yè)機(jī)械，傳動系統(tǒng)是保證效率和節(jié)約成本的關(guān)鍵部分。本章對三角帶輪，直齒輪，鏈輪及軸等主要傳動部件進(jìn)行設(shè)計、計算和校核，此外，還對軸承、鍵和電機(jī)等進(jìn)行了選擇和校核。經(jīng)過一系列的計算，各部分零部件滿足設(shè)計要求。 第6章 微型玉米剝皮機(jī)的保養(yǎng)、使用、調(diào)整及修復(fù) 6.1每日技術(shù)保養(yǎng) 1．每日工作前必須徹底清理剝皮輥?zhàn)由侠p繞的雜物。 2、檢查傳動軸上所有軸承擋圈是否牢固。 3、按照規(guī)定進(jìn)行潤滑，在注油前擦凈油嘴頭。 4、經(jīng)常檢查軸承的密封狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)漏油時，要縮短潤滑間隔時間。 5、開式傳動齒輪要經(jīng)常澆機(jī)油。 6.2傳動裝置的使用和調(diào)整 1、在使用中必須注意保持三角帶的正常緊度，帶過松或過緊都會縮短三角帶的使用壽命。帶過松會使三角帶在帶輪上打滑；帶過緊，會使軸承加速磨損，使軸彎曲，甚至可能折斷。三角帶的正常緊度，是以15千克的負(fù)荷加到兩帶輪間的帶上，按帶所產(chǎn)生的撓度檢查帶緊度的正確性。 2、必須防止傳動零部件沾油，因?yàn)閭鲃恿悴考从筒粌H對本身有破壞作用，而且?guī)Т蚧?；有油落到零部件上時，必須用沾有少量汽油的抹存擦掉，然后用干凈抹布將膠帶擦干。 3、要防止帶、鏈條等的機(jī)械損傷。帶、鏈條等往往由于碰壞和劃傷而很快報廢，所以，掛上或取下時，必須先將張緊機(jī)構(gòu)松開，嚴(yán)禁用帶尖棱的鋼棍掛上或取下。 4、必須注意齒輪的正常嚙合、磨損。 6.3機(jī)器的保管 1.微型玉米剝皮機(jī)收獲作業(yè)結(jié)束之后，一定要對機(jī)器進(jìn)行妥善的保管，保管好機(jī)器可以延長其使用壽命。 2.放松各部傳動膠帶及彈簧，最好是卸下三角帶等入庫存放。 3.卸下各部齒輪，清洗后經(jīng)機(jī)油浸泡入庫保管。 4.向各注油點(diǎn)注滿油。 5.開式傳動齒輪及其它未涂漆的表面要涂油防銹。 6.清理各部塵土、油污，將磨掉漆的部位涂漆。 7.將機(jī)架墊起，使機(jī)座離地。。 8.如無庫棚，應(yīng)存放在地勢干燥處，有帆存蓋好。 6.4工作部件損壞的修復(fù)和調(diào)整 1、剝皮輥間隙和壓力的調(diào)整。玉米成熟度高、苞葉松，兩剝皮輥間隙大，彈簧壓力應(yīng)調(diào)??；玉米潮濕苞葉緊，兩剝皮輥間隙應(yīng)小，彈簧壓力應(yīng)調(diào)大，以防止啃壞籽粒和掉粒。 2、調(diào)整張緊機(jī)構(gòu)松緊度，不應(yīng)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，否則會產(chǎn)生堵塞和掉粒。 3、剝皮膠輥和鐵輥軸頭由于安裝和調(diào)整不當(dāng)而易斷裂。我們把軸承座孔和輥也內(nèi)已斷裂的軸都用車訂鉆出，重新車一同樣尺寸的軸鑲進(jìn)輥孔內(nèi)另一端，壓進(jìn)軸頭軸承座孔內(nèi)，并沿固定軸的安裝位置有一個限位擋塊， 我們用此辦法修復(fù)鐵軸2根，膠軸1根，使機(jī)器很快恢復(fù)作業(yè)。中間軸也易斷裂，我們采取在斷裂處兩端鉆中心孔并鑲一鐵芯子，并按原位焊接好。 6.5本章小結(jié) 微型玉米剝皮機(jī)能一次完成玉米剝皮的全過程，及時認(rèn)真的進(jìn)行技術(shù)保養(yǎng)，能保證收獲機(jī)經(jīng)常處于完好的技術(shù)狀態(tài)，充分發(fā)揮機(jī)器的效能，提高生產(chǎn)率，延長機(jī)器的壽命。微型玉米剝皮機(jī)的技術(shù)保養(yǎng)包括：各部零件的清洗、檢查、螺栓緊固、潤滑和調(diào)整等。 結(jié) 論 本設(shè)計首先了解國內(nèi)外新型玉米剝皮機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r和工作方式，對微型玉米剝皮機(jī)的總體設(shè)計進(jìn)行了可靠的分析。本設(shè)計主要以微型玉米剝皮機(jī)的應(yīng)用為背景，以實(shí)現(xiàn)每對剝皮輥的生產(chǎn)率為1500KG/h，苞葉剝凈率要求達(dá)到底93%以上，而在剝皮過程中脫粒率小于1.5%，并盡量減少籽粒脫落為目標(biāo)，盡可能降低成本，增大工作時生產(chǎn)效率，提出了微型玉米剝皮機(jī)的設(shè)計思想和技術(shù)路線。以玉米剝皮機(jī)的剝皮裝置和傳動系統(tǒng)設(shè)計為重點(diǎn)，較為詳細(xì)的闡述了剝皮輥和傳動部件的設(shè)計。通過一系列的設(shè)計研究，最后達(dá)到設(shè)計指標(biāo)，滿足功能要求?？偨Y(jié)全文，有以下結(jié)論： 1.總體方案的分析 本設(shè)計以微型玉米剝皮機(jī)的設(shè)計任務(wù)要求為出發(fā)點(diǎn)，闡述了玉米剝皮機(jī)總機(jī)的結(jié)構(gòu)形式、設(shè)計思想和主要機(jī)構(gòu)選擇，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計出玉米剝皮機(jī)的總體結(jié)構(gòu)。 2.整體各個系統(tǒng)設(shè)計與研究 在系統(tǒng)總體設(shè)計的基礎(chǔ)上，對剝皮裝置、執(zhí)行系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)等進(jìn)行了設(shè)計。針對玉米剝皮機(jī)生產(chǎn)效率問題對剝皮裝置，尤其是剝皮輥的設(shè)計進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計與研究。經(jīng)過分析，本次設(shè)計的微型玉米剝皮機(jī)在各項指標(biāo)上達(dá)到了設(shè)計要求。 3.研究設(shè)想 本設(shè)計為微型玉米剝皮機(jī)，主要為適應(yīng)家庭及中小企業(yè)生產(chǎn)，但隨著生活水平及農(nóng)業(yè)機(jī)械水平的發(fā)展和提高，對于剝皮機(jī)的生產(chǎn)能力也會有更高的要求。因此，我認(rèn)為可以把微型玉米剝皮機(jī)與玉米聯(lián)合收割機(jī)結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)玉米摘穗、剝皮、集糧、運(yùn)輸于一體的玉米高效生產(chǎn)機(jī)械。 參考文獻(xiàn) [1] 馬秋生.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)[M]（第一版）.北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，2005. 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German version .2011. 致 謝 經(jīng)過近一學(xué)期的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有老師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。在這感謝各位指導(dǎo)老師的指導(dǎo)和關(guān)心，正是因?yàn)橛辛死蠋焸兊闹С趾凸膭睢４舜萎厴I(yè)設(shè)計才會順利完成。雖然在設(shè)計中還存在很多不完善的地方，但在整個設(shè)計的過程中，收獲很大，學(xué)到了很多。 這段時間中，我在網(wǎng)上查閱了一些有關(guān)設(shè)計的資料，而且參閱了大量有關(guān)期刊，從中了解到了許多相關(guān)信息及所需的設(shè)計數(shù)據(jù)，從而順利的完成了畢業(yè)設(shè)計。所設(shè)計的是微型玉米剝皮機(jī)，該機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便，性能可靠，生產(chǎn)效率高，主要剝皮裝置采用鑄鐵和橡膠的玉米剝皮輥，這避免了傳統(tǒng)設(shè)計方法中采用鑄鐵輥對玉米籽粒的損傷，而且在結(jié)構(gòu)上比傳統(tǒng)設(shè)計方法更加合理。并且在剝皮裝置與傳動方式上較傳統(tǒng)設(shè)計有所改進(jìn)，更適合在廣大農(nóng)村的推廣應(yīng)用。整個設(shè)計過程中，我的CAD操作也日漸成熟，這對日后學(xué)習(xí)工作有著莫大的好處。 通過這次的設(shè)計，我對于機(jī)械化設(shè)計的各個環(huán)節(jié)有了更加深刻的了解，對所學(xué)的專業(yè)知識有了更深的掌握，對大學(xué)四年所學(xué)的基本知識都系統(tǒng)的回顧并掌握了，充分動腦，充分發(fā)揮想象力，經(jīng)過老師指導(dǎo)確定了設(shè)計方案，這次設(shè)計是一次很好的學(xué)習(xí)與思考的過程，在本次設(shè)計過程中所獲得這些將在今后的學(xué)習(xí)工作中發(fā)揮基礎(chǔ)和平臺作用。