籽瓜籽汁分離機(jī)的設(shè)計(jì)-打瓜收獲機(jī)破皮取籽機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（含三維圖SW及CAD圖紙）
籽瓜籽汁分離機(jī)的設(shè)計(jì)-打瓜收獲機(jī)破皮取籽機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（含三維圖SW及CAD圖紙）,瓜籽,分離,設(shè)計(jì),收獲,機(jī)破皮取籽,機(jī)構(gòu),三維,SW,CAD,圖紙
打瓜收獲機(jī)破皮取籽機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
李建國(guó)
（新疆塔里木大學(xué)）
摘 要：針對(duì)我國(guó)西部籽瓜加工勞動(dòng)強(qiáng)度大、機(jī)械化程度低的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了籽瓜破皮取籽機(jī)。該分離機(jī)的設(shè)計(jì)思路為：將籽瓜初步粉碎、用輥輪將籽瓜完全壓碎、使瓜瓤和瓜皮分離、排出瓜皮、用離心法將瓜瓤和瓜籽分離、最后收集瓜籽。本機(jī)的主要裝置有破碎齒、壓碎輥輪、大滾筒輥刀、小滾筒、小滾筒輥刀。本機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，裝載攜帶方便，能夠大幅提高籽瓜的加工效率，適合于廣大籽瓜種植農(nóng)戶推廣使用。
關(guān)鍵詞：籽瓜；破碎；分離機(jī)構(gòu)；設(shè)計(jì)
引言
籽瓜是新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)重要的經(jīng)濟(jì)作物，在建設(shè)兵團(tuán)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中占有重要地位。隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，籽瓜的種植規(guī)模越來(lái)越大，人力投入，生產(chǎn)成本的消耗等問(wèn)題日益突出，因此，籽瓜產(chǎn)業(yè)的全程機(jī)械化亟需解決。目前，在籽瓜的收獲環(huán)節(jié)：采取人工采摘、人工輔助集條機(jī)集條集堆、機(jī)械取籽配合作業(yè)，使得勞動(dòng)強(qiáng)度大，勞動(dòng)成本高。同時(shí)籽瓜成熟后因其特性不宜在田間放置過(guò)久，如逢秋雨霜凍，極易腐爛，另外籽瓜成熟時(shí)正是棉花、玉米、甜菜等大宗作物收獲農(nóng)忙之際，勞動(dòng)力奇缺，給籽瓜人工收獲帶來(lái)很大困難
因此，有必要對(duì)籽瓜收獲取籽環(huán)節(jié)機(jī)具及配套設(shè)備進(jìn)行研究以解決籽瓜機(jī)械化收獲問(wèn)題。分析了目前在兵團(tuán)廣泛使用的幾種籽瓜收獲機(jī)械的基本結(jié)構(gòu)及功能；并依據(jù)不同的工作機(jī)理，介紹了籽瓜撿拾裝置、輸送裝置、取籽裝置的基本類型和技術(shù)特點(diǎn)。
針對(duì)我國(guó)西部籽瓜加工勞動(dòng)強(qiáng)度大、機(jī)械化程度低的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了籽瓜籽汁分離機(jī)。該分離機(jī)的設(shè)計(jì)思路為：將籽瓜初步粉碎、用輥輪將籽瓜完全壓碎、使瓜瓤和瓜皮分離、排出瓜皮、用離心法將汁和瓜籽分離、最后收集瓜籽。本機(jī)的主要裝置有破碎齒壓碎輥輪、大滾筒棍刀、小滾筒、小滾筒輥刀和瓜籽的收集裝置。本機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，裝載攜帶方便，能夠大幅提高籽瓜的加工效率，適合于廣大籽瓜種植農(nóng)戶推廣使用。
1 籽瓜籽汁分離機(jī)的總體設(shè)計(jì)
1.1籽瓜破皮取籽機(jī)的結(jié)構(gòu)組成
如圖1所示，打瓜破碎取籽機(jī)主要部分組成。
1.2打瓜破皮取籽機(jī)的工作原理
通過(guò)小四輪通過(guò)萬(wàn)向節(jié)傳輸動(dòng)力帶動(dòng)鏈輪進(jìn)行工作，籽瓜從進(jìn)料口進(jìn)入到破碎裝置進(jìn)行初步的破碎，破碎的籽瓜進(jìn)入壓碎裝置，壓碎裝置進(jìn)行第二次破碎處理通過(guò)碾壓輪對(duì)初步破碎的籽瓜進(jìn)行瓜皮與瓜瓤的分離，分離的瓜皮與瓜瓤落入瓜皮分離裝置通過(guò)排皮軸的作用將瓜皮排出體外，其瓜籽與瓜瓤將通過(guò)篩體的篩眼將其瓜籽與瓜瓤落入儲(chǔ)存箱箱內(nèi)有個(gè)螺旋軸起作用就是把瓜籽與瓜瓤輸送到瓜籽和瓜汁分離裝置，其裝置外殼是個(gè)圓桶篩體其小篩孔將瓜汁和瓜瓤排出體外剩余的就是瓜籽和少量的雜質(zhì)。
1進(jìn)料口2籽瓜破碎裝置3籽瓜壓碎裝置4瓜皮分離裝置5水平螺旋輸送器6瓜籽和瓜汁分離裝置 7廢料排出口8.支架9瓜籽收集口
圖1打瓜破皮取籽機(jī)的結(jié)構(gòu)組成
2打瓜破皮取籽機(jī)的主要部件結(jié)構(gòu)
2.1破碎齒
圖2 籽瓜破碎齒
籽瓜破碎齒位于在籽瓜喂入裝置下部，由安裝在軸上的九個(gè)形狀大小相同的圓柱形彎齒組成，在軸的高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中能夠完成籽瓜的初步破碎。
2.2壓碎輥
圖3 壓碎輥
壓碎輥有圓柱及安裝在圓輥上的8個(gè)棱角組成，通過(guò)壓碎輥的進(jìn)一步壓碎，可以將經(jīng)過(guò)破碎齒初步打碎的籽瓜中，還未完全分離的瓤和籽以及鑲嵌在瓜皮里的瓜籽經(jīng)過(guò)擠壓徹底分離。
2.3輥刀軸的校核
籽皮分離裝置中心軸如圖4-1所示。
圖4-1 籽皮分離裝置中心轉(zhuǎn)軸
2.3.1軸直徑的選擇
在工作過(guò)程中，主動(dòng)分離中心軸承受的力有自重和破碎打瓜在分離過(guò)程中對(duì)軸反作用力。現(xiàn)在 計(jì)算主動(dòng)分離中心的最小直徑。經(jīng)過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)可得知計(jì)算軸的最小直徑的公式。軸的最下直徑為：
（4-1）
式中：——主動(dòng)滾筒最小直徑（）
——軸的許用扭切應(yīng)力（）
——傳遞的功率（）
——軸的轉(zhuǎn)速（）
——軸的材料和承載情況確定的常數(shù)
由產(chǎn)生的功率經(jīng)過(guò)一系列的損耗，最終傳到了主動(dòng)分離中心軸上。在這傳遞的過(guò)程中經(jīng)過(guò)了一個(gè)一個(gè)鏈輪。
經(jīng)過(guò)計(jì)算和查閱相關(guān)文獻(xiàn)可得：
將數(shù)據(jù)代入公式（4-1）得：
所以主動(dòng)分離裝置中心軸最小處的直徑為50。此軸所選取的材料為45號(hào)鋼，抗拉強(qiáng)度屈服強(qiáng)度。因此此軸滿足受力要求，能夠正常的工作。
籽皮分離裝置中心軸在工作時(shí)，除受到車輛的重力外，還受到轉(zhuǎn)向時(shí)的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，軸上的鍵所起到了固定齒輪的作用，鍵側(cè)面受力還是比較大的，故對(duì)以上所述的進(jìn)行校核。
2.3.2軸校核
根據(jù)所傳動(dòng)最大轉(zhuǎn)矩，額定轉(zhuǎn)速以及傳動(dòng)軸長(zhǎng)度，兩端自由支撐，材料均勻的等截面?zhèn)鲃?dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速，為：
(4-2)
式中：D—傳動(dòng)軸的直徑最細(xì)端（取軸端面直徑）mm；
L—傳動(dòng)軸的支撐長(zhǎng)度（取整個(gè)軸的長(zhǎng)度）mm；
將D=50mm，L=1700代入（4-2）可以得出：=1038（r/min）。
實(shí)際上傳動(dòng)軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速最大為342（r/min），由于傳動(dòng)軸動(dòng)平衡的誤差的影響，實(shí)際臨界轉(zhuǎn)速要低于計(jì)算的值，所以要引進(jìn)安全系數(shù)。
帶入數(shù)值：，所以合格。
2.3.3軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的校核
傳動(dòng)軸除了應(yīng)滿足臨界轉(zhuǎn)速的要求外，還應(yīng)保證有足夠的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，對(duì)于傳動(dòng)軸的最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力按（4-2）式計(jì)算[18]：
（4-3）
式中：T—傳動(dòng)軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩，
D、d—軸的最大徑和最小徑 mm
將、、D=60mm、d=50mm代入（4-3）得：
，一般軸的許用應(yīng)力，由于故以上狀態(tài)能滿足工況使用要求[19]。
2.3.4傳動(dòng)軸健側(cè)擠壓應(yīng)力的校核
根據(jù)資料查詢對(duì)傳動(dòng)軸健齒側(cè)擠壓應(yīng)力進(jìn)行校核利用公式（4-3）計(jì)算[18]：
（4-4）
式中：—計(jì)算轉(zhuǎn)矩
—鍵轉(zhuǎn)矩分布不均勻系數(shù)，取1.3
—鍵外徑 mm
—鍵內(nèi)徑 mm
—鍵的有效工作長(zhǎng)度 mm
—鍵數(shù)量，這里取1
將、、、、、代入式（4-4）得：
當(dāng)鍵面硬度為35HRC時(shí)，許用擠壓應(yīng)力為
則，鍵擠壓強(qiáng)度。
3主要技術(shù)參數(shù)
表2-1 主要技術(shù)參數(shù)
參數(shù)項(xiàng)目
數(shù)據(jù)
外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）（mm）
1500×2000×1800
主動(dòng)輪鏈輪速（r/min）
270
籽瓜破碎率（%）
1.0
瓜籽損失率（%）
3.0
瓜籽潔凈率（%）
80
作業(yè)速度（Km/h）
2-3
動(dòng)力額定轉(zhuǎn)速（r/min）
540
4打瓜破皮取籽機(jī)的配套動(dòng)力
表2-2 配套動(dòng)力要求
參數(shù)項(xiàng)目
數(shù)據(jù)
最小要求功率，千瓦馬力
22（18）
最大允許功率，千瓦馬力
48（65）
動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速（r/min）
540
液壓輸出
有
掛接裝置
1類三點(diǎn)懸掛
5結(jié)論
此打瓜破皮取籽機(jī)的使用，改變了以前人工勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低的缺點(diǎn)。同時(shí)也解決了以往打瓜收獲的困難、生產(chǎn)效率低的缺點(diǎn)。此打瓜破皮取籽機(jī)的研制滿足了大部分的需要。由于該機(jī)取籽率高，損失率低，可以作為以打瓜籽為原材料進(jìn)行深加工的工廠的后盾，同時(shí)也解放了勞動(dòng)力，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化破皮取籽的全過(guò)程。當(dāng)然此機(jī)器也存在不足的地方，其中有一個(gè)就是打瓜碎皮容易在進(jìn)料口處跳出來(lái)，雖然可以調(diào)節(jié)進(jìn)料口的大小，但是不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。因此可以在進(jìn)料斗設(shè)置成半封閉狀態(tài)，這樣可以提高該機(jī)器的生產(chǎn)率。
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