棉桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)含SW三維及10張CAD圖
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（XX）任務(wù)書(shū)
學(xué)院
班級(jí)
學(xué)生姓名
學(xué)號(hào)
課題名稱(chēng)
棉桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)
起止時(shí)間
20XX年 12月01日—— 20XX年5月27日（共 周）
指導(dǎo)教師
職稱(chēng)
課題內(nèi)容
針對(duì)采摘下來(lái)的棉桃，進(jìn)行破殼處理，并進(jìn)行簡(jiǎn)單的分選，要求機(jī)具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，操作方便。
擬定工作進(jìn)度（以周為單位）
2012年12月1日-12月20日，查閱相關(guān)資料、文獻(xiàn)，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。
2012年12月12日-1月20日，完成實(shí)驗(yàn)臺(tái)草圖的設(shè)計(jì)。
2013年1月21日-4月17日，繪制試驗(yàn)臺(tái)各零件草圖。
2013年4月18日，中期檢查。
2013年4月19日-5月9日，完成裝配圖，撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
2013年5月10日，審閱畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)資料。
2013年5月11日-5月26日，修改設(shè)計(jì)，準(zhǔn)備答辯。
主要參考文獻(xiàn)
[1] 王旭峰,梁建龍,張宏,等.MT-1800型棉桃收獲機(jī)設(shè)計(jì)[J].農(nóng)業(yè)械,2008(9):64-65.
[2] 肖遠(yuǎn)金.4列-8型摘棉桃機(jī)和5MJB-15型剝桃凈棉機(jī)[J].農(nóng)業(yè)裝備技術(shù),2003,26(4):22-23.
[3] 楊德勇,王博.小型杏核破殼機(jī)的試驗(yàn)研究[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1997(2):55-59.
[4] 趙銘星.研制成功剝桃凈棉機(jī)[J].農(nóng)村百事通.200l(21):14-15.
[5] 濮良貴.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京:高等教育出版社,1989:139-141.
[6] 中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究所.農(nóng)機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[K].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1990:203-209.
任務(wù)下達(dá)人（簽字）
年 月 日
任務(wù)接受人意見(jiàn)
任務(wù)接受人簽名
年 月 日
注：1、此任務(wù)書(shū)由指導(dǎo)教師填寫(xiě)，任務(wù)下達(dá)人為指導(dǎo)教師。
2、此任務(wù)書(shū)須在學(xué)生畢業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)開(kāi)始前一周下達(dá)給學(xué)生本人。
3、此任務(wù)書(shū)一式三份，一份留學(xué)院存檔，一份學(xué)生本人留存，一份指導(dǎo)教師留存。
棉花破殼機(jī)的設(shè)計(jì)
一.本課題研究的意義及可行性分析
是中國(guó)產(chǎn)棉大區(qū),多年來(lái)棉花種植面積占到全國(guó)的三分之一，作為中國(guó)最重要的商品棉生產(chǎn)基地和優(yōu)質(zhì)棉花產(chǎn)區(qū)，棉花年產(chǎn)量約占全國(guó)六分之一，出口量占到一半，由于光熱資源不穩(wěn)定及棉花個(gè)體生物特性的差異，現(xiàn)種植模式下部分棉桃未能吐絮，且大多放棄不收。據(jù)調(diào)查，棉花收獲完后，平均每株棉花上留棉桃0.8個(gè)，若將其全部收獲，除去不可利用的棉桃，約收105kg/hm2皮棉。據(jù)調(diào)查分析，棉花棉桃破殼機(jī)的推廣應(yīng)用前景十分廣闊。該機(jī)具除可新增工業(yè)產(chǎn)值和農(nóng)民收入外，還可形成棉桃機(jī)械生產(chǎn)的新領(lǐng)域。同時(shí)，棉桃可以解決兵團(tuán)部分地區(qū)畜牧業(yè)養(yǎng)殖的飼料問(wèn)題，也為響應(yīng)政府部門(mén)制定的關(guān)于擴(kuò)大畜牧養(yǎng)殖的方針政策做了鋪墊，牧民養(yǎng)殖戶也可以大大降低飼料的部分成本，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。利用機(jī)器采摘半吐絮或未吐絮的棉桃后、需要破殼機(jī)收獲籽棉，利用人工破殼機(jī)收獲勞動(dòng)量大。為此，研制了一種棉桃破殼機(jī)，可以很大程度上提高棉桃棉籽的收獲效率，農(nóng)業(yè)機(jī)械為棉花的從種植到收獲起到了巨大的作用，機(jī)械化不但可以提高棉田管理水平，滿足適時(shí)精耕細(xì)作要求，而且可大幅度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，增加規(guī)模效益，已達(dá)到增產(chǎn)增收的目的，我國(guó)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始著手破殼機(jī)具的研究和開(kāi)發(fā)，但由于存在一些技術(shù)難點(diǎn)至今此類(lèi)機(jī)具沒(méi)有得到大范圍的推廣和應(yīng)用。因此，對(duì)破殼機(jī)主要技術(shù)問(wèn)題做深入的研究具有重要的意義。本文主要通過(guò)對(duì)現(xiàn)在主要的堅(jiān)果類(lèi)的破殼方法入手，設(shè)計(jì)了棉花破殼機(jī)，提高了棉花的生產(chǎn)效率。
二．現(xiàn)狀及分析
2.1我國(guó)棉花機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)
目前，我國(guó)在消化吸收國(guó)外經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，乃至了采棉機(jī)及機(jī)采棉成套加工設(shè)備，但是一些主要部件仍需要進(jìn)口，所以設(shè)備的成本較高。在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，僅一些大型農(nóng)場(chǎng)才有經(jīng)濟(jì)實(shí)力實(shí)現(xiàn)部分機(jī)械化采棉。今后我國(guó)應(yīng)：（1）加快機(jī)采棉成套加工設(shè)備，完全實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。在主要產(chǎn)棉區(qū)，建立系列棉花加工中心，每座棉花加工中心生產(chǎn)周期為三個(gè)月左右。（2）研制本機(jī)械化，半自動(dòng)化的低成本的棉花采摘機(jī)，輔助人力，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高功效，這類(lèi)機(jī)械最合適我國(guó)國(guó)情，應(yīng)用前景廣闊。
2.2國(guó)內(nèi)棉桃破殼機(jī)械的發(fā)展?fàn)顩r及存在的問(wèn)題
我國(guó)在傳統(tǒng)脫殼設(shè)備的基礎(chǔ)上,盡管正在積極研制和開(kāi)發(fā)各種類(lèi)型脫殼機(jī)械,但其發(fā)展相當(dāng)緩慢,同時(shí)成熟的機(jī)型及進(jìn)行批量生產(chǎn)的不多,遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于農(nóng)產(chǎn)品深加工的需求。在技術(shù)上還存在如下問(wèn)題:
機(jī)具性能不穩(wěn)定,適應(yīng)性差;
作業(yè)成本偏高:我國(guó)脫殼機(jī)械尚未形成規(guī)模和系列,多數(shù)是單機(jī)制造,制造的工藝水平較低,故制造成本偏高。
有些產(chǎn)品僅進(jìn)行了樣機(jī)試制或少量試生產(chǎn),未進(jìn)行大量生產(chǎn)性考核和示范應(yīng)用,作業(yè)性能、可靠性、耐久性及商品性等方面還存在不少問(wèn)題。
2.3棉桃破殼機(jī)械未來(lái)展望
機(jī)械化是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要組成部分,是農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展的重要保證,近年來(lái),棉桃破殼機(jī)械裝備總量不斷穩(wěn)步增長(zhǎng),作業(yè)水平進(jìn)一步提高,社會(huì)化服務(wù)規(guī)模不斷擴(kuò)大,雖然目前棉桃破殼機(jī)械化水平較高,但是多應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)與示范推廣區(qū),并且小型機(jī)械多、大型機(jī)械少,低檔機(jī)械多、高性能機(jī)械少。
進(jìn)入21世紀(jì),我國(guó)棉桃破殼機(jī)械開(kāi)始了新的發(fā)展階段,農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整發(fā)生了新的變化,也對(duì)棉桃破殼機(jī)械的發(fā)展產(chǎn)生了積極而深遠(yuǎn)的影響,不僅拉動(dòng)了新的有效需求,而且構(gòu)筑了適合棉桃破殼生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展的新舞臺(tái),為棉桃破殼機(jī)械化真正成為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)器提供了廣闊的市場(chǎng)發(fā)展條件。在一些地區(qū)推進(jìn)棉桃破殼機(jī)械化的過(guò)程中,相繼出臺(tái)了鼓勵(lì)和扶持農(nóng)民購(gòu)棉桃破殼機(jī)械、開(kāi)展棉桃破殼機(jī)械作業(yè)服務(wù)的優(yōu)惠政策和措施,調(diào)動(dòng)了農(nóng)民購(gòu)買(mǎi)堅(jiān)果機(jī)械的積極性,形成了新的市場(chǎng)需求。在堅(jiān)果的破殼設(shè)備中，更多的為機(jī)械擠壓設(shè)備，與傳統(tǒng)手工法相比，機(jī)械法省工、省力、高效、環(huán)保，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率
三.機(jī)械結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)要求
3.1破殼機(jī)械主要由進(jìn)料斗 機(jī)架 分離箱 風(fēng)機(jī) 電動(dòng)機(jī) 出料口 支撐座 搓牙 齒輪組成
3.2設(shè)計(jì)要求
為了獲得良好的棉花品質(zhì)，提高生產(chǎn)率 破殼率 棉籽與面殼的分離率，本機(jī)器要求棉籽的破殼率達(dá)到95%以上。棉籽的面殼的分離率達(dá)到95%以上，且造價(jià)在一萬(wàn)元以下，操作人員一名即可
四.破殼的原理
根據(jù)未吐絮棉桃形狀，利用搓死原理對(duì)棉桃進(jìn)行擠壓破殼，固定兩齒輪，一齒輪由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)通過(guò)擠壓搓開(kāi)棉桃，棉桃從進(jìn)料斗進(jìn)入兩齒輪之間，在擠壓力的作用下，棉桃被擠壓破裂，然后進(jìn)入分離箱
五.棉籽越面殼分離的原理
在經(jīng)過(guò)破殼以后，棉籽也破碎的面殼一起落進(jìn)分離箱，通過(guò)風(fēng)機(jī)的吹送，將棉籽與棉籽與破碎的面殼通過(guò)分離箱吹出，由于比重不同，在分離箱出口處進(jìn)行分離
六.工作條件及解決方法
塔里木大學(xué)位于南疆中心位置，校內(nèi)環(huán)境優(yōu)美，占地面積大，具有專(zhuān)門(mén)的實(shí)驗(yàn)基地，為項(xiàng)目開(kāi)展提供了便利的原材料基地。這是本項(xiàng)目順利實(shí)施應(yīng)具備的良好外部科研環(huán)境。塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院擁有先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室和加工設(shè)備，校內(nèi)擁有優(yōu)良的硬件環(huán)境和雄厚的師資力量，這些都為課題的實(shí)施提供了保障。
七.工作方案及進(jìn)度
2012年12月1號(hào)-12月20號(hào) 查閱相關(guān)文獻(xiàn)，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。
2012年12月21號(hào)-2013年20號(hào) 完成試驗(yàn)臺(tái)草圖的設(shè)計(jì)
2013年4月18號(hào) 中期檢查
2013年4月19號(hào)-5月9號(hào) 完成零件圖裝配圖，制作試驗(yàn)臺(tái)，撰寫(xiě)完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
2013年5月10號(hào)，審閱畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)資料
2013年5月11號(hào)-5月26號(hào)，修改設(shè)計(jì)，準(zhǔn)備答辯
八.主要參考文獻(xiàn)
1.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
2.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué) 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社
3.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社
4.肖遠(yuǎn)金 4ZJ-8型摘棉桃機(jī)和5MJB-1.5型剝桃凈棉機(jī)[j].農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)，2003.26（4）：22-23
5.袁越棉，張興等，4ZT*8型摘棉桃機(jī)[J]農(nóng)業(yè)化，2000.13（2）：49-51
6.楊德勇，王博 小型核桃破殼機(jī)的實(shí)驗(yàn)研究[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1997（2）：55-59
7.趙銘星 田學(xué)艷，等。摘錕式摘棉桃機(jī)的研制[J]。石河子大學(xué)學(xué)報(bào)，2000.15
（4）：22-23
8.王旭峰，梁建龍，等 MT-1800型棉桃收獲機(jī)設(shè)計(jì)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械，2008（9）：64-65
棉桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)
前 言
棉產(chǎn)業(yè)作為重要的支柱產(chǎn)業(yè)，棉花產(chǎn)量約占全國(guó)的三分之一，可是許多年來(lái)棉花的采集方式依舊是人工或機(jī)械對(duì)已開(kāi)放的棉朵進(jìn)行采集，這種采集方式有許多的制約條件，并且使用了大量的勞動(dòng)力，對(duì)不同的區(qū)域而言，此種采集方式也會(huì)造成大量的浪費(fèi)，許多為開(kāi)棉桃因不能及時(shí)收回造成丟棄，浪費(fèi)，導(dǎo)致棉花減產(chǎn)，造成承包戶收入下降。對(duì)未開(kāi)放的棉桃進(jìn)行回收，破殼，已達(dá)到從棉桃收獲到籽棉分離的新型收獲方式已成為增加棉花產(chǎn)量的又一手段，能夠更好地減輕勞動(dòng)力要求，降低成本。
本文介紹了一種棉桃破殼機(jī)，主要由擠壓破殼裝置、和輸送裝置等部分組成。它將未吐絮的棉桃機(jī)器采摘后進(jìn)行破殼，獲得品質(zhì)良好的籽棉。機(jī)具具有工作可靠、破殼率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和使用方便等特點(diǎn)，能夠滿足棉桃破殼的工藝要求，達(dá)到良好的破殼效果。
關(guān)鍵字：棉桃;破殼機(jī);破殼率
目 錄
1概況 1
1.1本課題研究的意義 1
1.2棉桃破殼機(jī)械現(xiàn)狀及分析 1
1.3對(duì)課題所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析 2
1.3.1任務(wù)要求 2
1.3.2實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析 2
2 棉桃破殼機(jī)設(shè)計(jì)的原理 2
2.1 設(shè)計(jì)要求 2
2.2總體結(jié)構(gòu) 2
2.3工作原理 3
3 棉桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì) 3
3.1傳動(dòng)部分 3
3.1.1功率的確定 3
3.1.2鏈輪及鏈條的設(shè)計(jì) 3
3.2 進(jìn)料斗 6
3.3 錯(cuò)輥 6
3.4 動(dòng)搓輥 6
3.5 動(dòng)搓輥側(cè)板 6
3.6 動(dòng)搓輥軸 7
3.7 軸的校核 7
3.8工作部件之間的關(guān)系 8
3.9 三角彈簧與彈簧底座 8
3.10 軸承座支架 8
3.11 側(cè)板 9
3.12滑板 9
4 電動(dòng)機(jī)的選擇 10
5 機(jī)器的使用與保養(yǎng) 10
總 結(jié) 10
致 謝 11
參考文獻(xiàn) 12
1概況
1.1本課題研究的意義
是中國(guó)產(chǎn)棉大區(qū),多年來(lái)棉花種植面積占到全國(guó)的三分之一，作為中國(guó)最重要的商品棉生產(chǎn)基地和優(yōu)質(zhì)棉花產(chǎn)區(qū)，棉花年產(chǎn)量約占全國(guó)六分之一，出口量占到一半，為了提高棉花品質(zhì)，降低生產(chǎn)成本，南疆地區(qū)研究了一種新的棉花種植模式，它可以延長(zhǎng)棉桃生長(zhǎng)期，抑制棉花吐絮期，也就是使棉花成熟而不吐絮，從而大幅度降低了機(jī)械采收棉花的難度，從根本上解決拾花難的問(wèn)題。同時(shí)，完全避免了采收過(guò)程中造成棉花品質(zhì)降低問(wèn)題，而且大量青綠的棉稈、棉葉和棉桃殼經(jīng)過(guò)發(fā)酵可以作為很好的飼料，大力發(fā)展農(nóng)區(qū)畜牧業(yè)，使農(nóng)場(chǎng)將來(lái)既是農(nóng)場(chǎng)又是牧場(chǎng)，大幅提高植棉效益。
由于光熱資源不穩(wěn)定及棉花個(gè)體生物特性的差異，現(xiàn)種植模式下部分棉桃未能吐絮，且大多放棄不收。據(jù)調(diào)查，棉花收獲完后，平均每株棉花上留棉桃0.8個(gè)，若將其全部收獲，除去不可利用的棉桃，約收105kg/hm2皮棉。據(jù)調(diào)查分析，棉花棉桃破殼機(jī)的推廣應(yīng)用前景十分廣闊。除此之外本機(jī)可用于機(jī)采棉作業(yè)前，需對(duì)地頭的棉珠棉桃采摘，采摘后也可用本機(jī)進(jìn)行破殼處理，同時(shí)，棉桃可以解決兵團(tuán)部分地區(qū)畜牧業(yè)養(yǎng)殖的飼料問(wèn)題，也為響應(yīng)政府部門(mén)制定的關(guān)于擴(kuò)大畜牧養(yǎng)殖的方針政策做了鋪墊，牧民養(yǎng)殖戶也可以大大降低飼料的部分成本，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。利用機(jī)器采摘半吐絮或未吐絮的棉桃后、需要破殼機(jī)收獲籽棉，利用人工破殼機(jī)收獲勞動(dòng)量大。為此，研制了一種棉桃破殼機(jī)，可以很大程度上提高棉桃棉籽的收獲效率，農(nóng)業(yè)機(jī)械為棉花的從種植到收獲起到了巨大的作用，機(jī)械化不但可以提高棉田管理水平，滿足適時(shí)精耕細(xì)作要求，而且可大幅度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，增加規(guī)模效益，已達(dá)到增產(chǎn)增收的目的，我國(guó)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始著手破殼機(jī)具的研究和開(kāi)發(fā)，但由于存在一些技術(shù)難點(diǎn)至今此類(lèi)機(jī)具沒(méi)有得到大范圍的推廣和應(yīng)用。因此，對(duì)破殼機(jī)主要技術(shù)問(wèn)題做深入的研究具有重要的意義[1]。
本文主要通過(guò)對(duì)現(xiàn)在主要的堅(jiān)果類(lèi)的破殼方法入手，設(shè)計(jì)了棉花破殼機(jī)，提高了棉花的生產(chǎn)效率。
1.2棉桃破殼機(jī)械現(xiàn)狀及分析
經(jīng)查閱文獻(xiàn)，暫無(wú)棉套破殼機(jī)的報(bào)道，屬于新機(jī)型，市面上主要是堅(jiān)果破殼機(jī)械。目前開(kāi)發(fā)出的絕大部分設(shè)備都是采用機(jī)械方式來(lái)脫殼。常見(jiàn)的機(jī)械脫殼方法如下:
(1)撞擊法脫殼是物料籽粒高速運(yùn)動(dòng)時(shí)突然受阻而受到?jīng)_擊力,使外殼破碎而實(shí)現(xiàn)脫殼。物料由高速回轉(zhuǎn)甩料盤(pán)使籽粒產(chǎn)生一個(gè)較大的離心力撞擊壁面,只要撞擊力足夠大,籽粒外殼就會(huì)產(chǎn)生較大的變形,進(jìn)而形成裂縫。當(dāng)籽粒離開(kāi)壁面時(shí),由于外殼和粒仁具有不同的彈性變形而產(chǎn)生不同的運(yùn)動(dòng)速度,籽仁受到的彈性力較小,運(yùn)動(dòng)速度也不如外殼,阻止了外殼迅速向外移動(dòng)而使其在裂縫處裂開(kāi),從而實(shí)現(xiàn)籽粒的脫殼。撞擊脫殼法適合于仁殼間結(jié)合力小,仁殼間隙較大且外殼較脆的籽粒。
(2)碾搓法脫殼是利用物料籽粒在固定磨片和運(yùn)動(dòng)著的磨片間受到強(qiáng)烈的碾搓作用,使籽料的外殼被撕裂而實(shí)現(xiàn)脫殼。籽粒經(jīng)進(jìn)料口進(jìn)入定磨片和動(dòng)磨的間隙中,動(dòng)磨片轉(zhuǎn)動(dòng)的離心力使籽粒沿徑向向外運(yùn)動(dòng),也使籽粒與定磨間產(chǎn)生方向相反的摩擦力;同時(shí),磨片上的牙齒不斷對(duì)外殼進(jìn)行切裂,在摩擦力與剪切力的共同作用下使外殼產(chǎn)生裂紋直至破裂,并與籽仁脫離,達(dá)到脫殼的目的。
(3)剪切法脫殼是籽粒在固定刀架和轉(zhuǎn)鼓之間受到相對(duì)運(yùn)動(dòng)刀板的剪切力作用,外殼被切裂并破開(kāi),實(shí)現(xiàn)外殼與籽仁的分離。刀板轉(zhuǎn)鼓和刀板座為主要工作部件,在刀板轉(zhuǎn)鼓和刀板座上均裝有刀板,刀板座呈凹形且?guī)в姓{(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),可根據(jù)籽粒堅(jiān)果的大小調(diào)節(jié)刀板座與刀板轉(zhuǎn)鼓之間的間隙。當(dāng)?shù)栋遛D(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)時(shí),與刀板之間產(chǎn)生剪切作用,使物料外殼破裂和脫落。
(4)擠壓法脫殼是擠壓法脫殼是靠一對(duì)直徑相同轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反,轉(zhuǎn)速相等的圓柱輥,調(diào)整到適當(dāng)間隙,使籽粒通過(guò)間隙時(shí)受到輥的擠壓而破殼。在破殼的過(guò)程中籽粒能否順利地進(jìn)入兩擠壓輥的間隙,取決于擠壓輥及與籽粒接觸的情況。要使籽粒在兩擠壓輥間被擠壓破殼,籽粒首先必須被夾住,然后被卷入兩輥間隙被擠壓破殼。兩擠壓輥間的間隙大小是影響籽粒破碎率和脫殼率高低的重要因素。
(5)搓撕法脫殼是搓撕法脫殼是利用相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的橡膠輥筒對(duì)籽粒進(jìn)行搓撕作用而進(jìn)行脫殼。兩膠輥水平放置,分別以不同轉(zhuǎn)速相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng),輥面之間存在一定的線速差,橡膠輥具有一定的彈性,其摩擦系數(shù)較大。籽粒進(jìn)入膠輥工作區(qū)時(shí),與兩輥面相接觸,如果此時(shí)籽粒符合被輥?zhàn)訃氲臈l件,即嚙入角小于摩擦角,就能順利進(jìn)入兩輥間。此時(shí)籽粒在被拉入輥間的同時(shí),受到兩個(gè)不同方向的摩擦力的撕搓作用;另外,籽粒又受到兩輥面的法向擠壓力的作用,當(dāng)籽粒到達(dá)輥?zhàn)又行倪B線附近時(shí)法向擠壓力最大, 籽粒受壓產(chǎn)生彈性——塑性變形,此時(shí)籽粒的外殼也將在擠壓作用下破裂,在上述相反方向撕搓力的作用下完成脫殼過(guò)程[2]。
綜上所述，堅(jiān)果破殼機(jī)械，包括擠壓法、撞擊法、剪切法，搓撕法和碾搓法，本機(jī)的設(shè)計(jì)與堅(jiān)果類(lèi)的碾搓法的原理類(lèi)似，都是物料籽粒在固定磨片和運(yùn)動(dòng)著的磨片間受到強(qiáng)烈的碾搓作用,使籽料的外殼被撕裂而實(shí)現(xiàn)脫殼。籽粒經(jīng)進(jìn)料口進(jìn)入定磨片和動(dòng)磨的間隙中,動(dòng)磨片轉(zhuǎn)動(dòng)的離心力使籽粒沿徑向向外運(yùn)動(dòng),也使籽粒與定磨間產(chǎn)生方向相反的摩擦力,同時(shí),磨片上的牙齒不斷對(duì)外殼進(jìn)行切裂,在摩擦力與剪切力的共同作用下使外殼產(chǎn)生裂紋直至破裂,并與籽仁進(jìn)行脫離,達(dá)到脫殼的目的[4]。
1.3對(duì)課題所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析
1.3.1任務(wù)要求
本課題主要研究設(shè)計(jì)一種棉桃破殼機(jī)械，用于棉桃采摘后的破殼，主要有機(jī)架、搓板、動(dòng)搓輥、傳動(dòng)裝置組成，要求破殼率高，穩(wěn)定性好，且具有較高的生產(chǎn)效率。
1.3.2實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析
本課題設(shè)計(jì)的棉套破殼機(jī)，主要研究如何高效率的破殼，且保證籽棉與面殼分離，設(shè)計(jì)破殼機(jī)械，棉桃在搓板和運(yùn)動(dòng)著的搓輥間受到強(qiáng)烈的碾搓作用,使棉桃的外殼被撕裂而實(shí)現(xiàn)脫殼。
2 棉桃破殼機(jī)設(shè)計(jì)的原理
2.1 設(shè)計(jì)要求
本機(jī)設(shè)計(jì)為了獲得良好的棉花品質(zhì)，提高生產(chǎn)率、破殼率，要求每臺(tái)造價(jià)不超過(guò)1 萬(wàn)元，操作人員1 名，動(dòng)力為380V 電動(dòng)機(jī)。
2.2總體結(jié)構(gòu)
棉桃破殼機(jī)由進(jìn)料斗、機(jī)架、搓板、動(dòng)搓輥以及傳動(dòng)裝置等部分組成，如下圖2-1和圖2-2所示，棉桃破殼機(jī)的動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)提供。
圖2-1 總體結(jié)構(gòu)圖
1.
1、進(jìn)料斗 2、機(jī)架 3、搓板 4、軸承座支架 5、擋板 6、動(dòng)搓輥
7、彈簧 8、電動(dòng)機(jī)
圖2-2 棉桃破殼機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
2.3工作原理
根據(jù)未吐絮棉桃形狀，利用搓擦原理對(duì)棉桃進(jìn)行擠壓破殼。搓輥不動(dòng)，動(dòng)搓輥由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)繞軸旋轉(zhuǎn)，搓輥和動(dòng)搓輥上設(shè)計(jì)三角形牙型，搓板的牙型設(shè)計(jì)得小，動(dòng)搓輥牙型要比頂搓搓輥的大，這樣才能錯(cuò)開(kāi)搓桃。棉桃從進(jìn)料斗進(jìn)入搓輥和動(dòng)搓輥之間，在搓壓力的作用下，棉桃被擠壓破裂。
3 棉桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)
3.1傳動(dòng)部分
3.1.1功率的確定
經(jīng)查閱資料，對(duì)棉桃進(jìn)行搓破試驗(yàn)，測(cè)得棉桃水分粘度阻力，棉殼的硬度和棉花棉桃破殼機(jī)的功率可確定為P =2kW，選擇2kW 電動(dòng)機(jī)。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可查出滾子鏈傳動(dòng)的效率為0.96，軸承座中軸承的效率為0.94。最終功率P=2×0.96×0.94×0.94 =1.73kW。
3.1.2鏈輪及鏈條的設(shè)計(jì)
鏈條長(zhǎng)度以鏈節(jié)數(shù)表示，鏈節(jié)最好取偶數(shù)，以便鏈條連成環(huán)形時(shí)正好是外鏈板與內(nèi)鏈板相接，接口處課用開(kāi)口銷(xiāo)或彈簧夾鎖緊。為了使鏈輪磨損均勻，鏈輪齒數(shù)一般應(yīng)取與鏈節(jié)數(shù)互為質(zhì)數(shù)的奇數(shù)。
(1) 小鏈輪齒數(shù)z1及傳功比i
根據(jù)實(shí)際工作中的鏈速，查機(jī)械設(shè)計(jì)資料，取V =0.6～3m/s時(shí)，小鏈輪的齒數(shù)應(yīng)為z1=17。根據(jù) 資料，限制鏈輪的傳動(dòng)比i≤6，推薦的傳動(dòng)比i = 12，選取鏈輪的傳動(dòng)比i = 2。
(2) 大鏈輪齒數(shù)z2
z2=iz1=217=38 (3-1)
(3) 鏈節(jié)距p
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》中功率與與小鏈輪轉(zhuǎn)速對(duì)照?qǐng)D，確定鏈條的型號(hào)為16A，節(jié)距為p=25.40mm，滾子外徑為d=15.88mm.當(dāng)中心距變小，鏈速不變時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)鏈條繞轉(zhuǎn)次數(shù)增多，鏈條曲伸次數(shù)和應(yīng)力循環(huán)次數(shù)增多，因而加劇了鏈的磨損和疲勞。
(4) 中心距
為優(yōu)，在實(shí)際工作過(guò)程中，考慮到機(jī)器的工作效率及材料的問(wèn)題，初步確定0=30p=3025.4=762mm。
(5) 確定鏈條節(jié)數(shù)
(3-2)
87.7
取=88
(6) 鏈條長(zhǎng)度
(3-3)
(7) 鏈輪的幾何尺寸
滾子直徑d1=15.88mm, p=25.4mm
①分度圓直徑 (3-4) 小鏈輪，大鏈輪
②齒頂圓
小鏈輪齒頂圓=149.5mm (3-5)
取整150mm
大鏈輪齒頂圓=320.2mm
取整320mm
③齒根圓直徑
小鏈輪齒根圓直徑= 138.23-15.88=122.35mm，取整122mm
大鏈輪齒根圓直徑= 307.58-15.88=291.7mm，取整291 mm
④節(jié)距多變形以上的齒高=0.27×25.4=6.858mm
⑤最大齒根距
小鏈輪 =122.33mm (3-6)
大鏈輪 =291.43mm
⑥齒側(cè)半徑
rx=30mm
⑦倒角寬
，取3.3mm (3-7) 倒角深h=0.5p=0.5×25.4=12.7mm
齒側(cè)凸緣圓角半徑=1.016mm
⑧齒寬
單排
單排 b=0.95×15.75=14.9mm (3-8)
小鏈輪計(jì)如下圖3-1所示，大鏈輪設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮到與動(dòng)搓輥軸的配合，設(shè)計(jì)如下圖所示3-2所示。
圖3-1 小鏈輪 圖3-2 大鏈輪
、
鏈條如下圖3-3所示。
圖3-3 鏈條
3.2 進(jìn)料斗
未吐絮的棉桃經(jīng)過(guò)輸送帶進(jìn)入錯(cuò)輥與動(dòng)搓輥之間，使喂料量均勻，保持機(jī)器正常運(yùn)行，進(jìn)料斗設(shè)計(jì)如下圖3-4所示。
圖3-4 進(jìn)料斗
3.3 錯(cuò)輥
經(jīng)查閱資料，對(duì)破殼效果和生產(chǎn)效率進(jìn)行綜合考慮，初步確定搓輥長(zhǎng)度為500mm，搓輥的搓牙牙形為等邊三角形，高度為5mm，115個(gè)搓牙，一般為鑄造生產(chǎn)，在搓輥一端焊接一銷(xiāo)鍵與支架配合，形成可調(diào)式搓板，如下圖3-5所示。
圖3-5 搓板
3.4 動(dòng)搓輥
經(jīng)查閱資料，棉桃破殼機(jī)的動(dòng)搓輥轉(zhuǎn)速在350r/min，在此轉(zhuǎn)速下破殼效果頗佳。
根據(jù)破殼要求，動(dòng)搓輥設(shè)計(jì)直徑為300mm，長(zhǎng)度為500mm。根據(jù)搓桃試驗(yàn)，在動(dòng)搓輥上加工三角形牙型，動(dòng)搓輥搓牙形為等邊三角形。考慮棉桃上受力的均勻分布，并且和定搓板的配合情況，動(dòng)搓輥搓牙高度為10mm，80個(gè)搓牙，一般為鑄造生產(chǎn)，采用空心，厚度為25mm，如下圖3-6所示。
圖3-6 動(dòng)搓輥
3.5 動(dòng)搓輥側(cè)板
動(dòng)搓輥側(cè)板與動(dòng)搓輥焊接，設(shè)計(jì)如下圖3-7所示。
圖3-7 動(dòng)搓輥側(cè)板
3.6 動(dòng)搓輥軸
動(dòng)搓輥軸由從動(dòng)輪帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，使動(dòng)搓輥齒與搓板相互作用，產(chǎn)生一定的搓擦力，當(dāng)棉桃落入時(shí)在搓擦力的作用下，使棉桃破殼，在此設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)滾動(dòng)軸承的選擇，軸的直徑初步確定為116mm。由于45號(hào)鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼結(jié)構(gòu)用鋼采用硬度不高且易切削加工，所以采用45鋼，硬度為40~50HB,如下圖3-8所示。
圖3-8 軸
3.7 軸的校核
3.7.1軸的剛度校核
軸是主要的支承件，常用碳素鋼與合金鋼等機(jī)械性能比較好的材料，由于碳素鋼具有很高的強(qiáng)度和耐久性，鋼的含量高且能抵抗磨損。同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性設(shè)計(jì)采用45號(hào)剛作為軸的材料。
3.7.2電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩：
T==30014Nmm (3-9)
式中：—電動(dòng)機(jī)額定功率;
—電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速;
根據(jù)要求，軸要滿足下列條軸的強(qiáng)度條件：
(3-10)
式中：—軸的切應(yīng)力,MPa;
T—轉(zhuǎn)矩，N.mm;
—抗扭截面系數(shù)，;
—許用扭切應(yīng)力，MPa.
（查的機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)Y110L-6轉(zhuǎn)矩為474.5 N.mm）
表3-1為常用材料的值和C值
軸的材料
Q235,20
35
45
40Cr，35SiMn
12-20
20-30
30-40
40-52
C
160-135
135-118
118-107
107-98
該軸的材料為45號(hào)鋼，則滿足強(qiáng)度條件，軸是安全的。
軸的剛度計(jì)算
(3-11)
式中：T—轉(zhuǎn)矩；
—受轉(zhuǎn)矩作用的長(zhǎng)度，mm;
G—材料的切變模量，MPa;
d—軸徑，mm;
為軸截面的極慣性距。
,，故軸是安全的。
3.8工作部件之間的關(guān)系
由于棉桃的大小不同,最大的直徑達(dá)到40mm,最小的直徑為25mm,搓板和動(dòng)搓輥之間的間隙大小決定了破殼效果,過(guò)大會(huì)造成小棉桃不能破碎,達(dá)不到搓擦的效果,降低了棉套破殼率,間隙過(guò)小會(huì)加打機(jī)器的工作量,有可能造成棉桃堆積,導(dǎo)致定錯(cuò)輥轉(zhuǎn)速降低,損壞電動(dòng)機(jī),綜合考慮選擇合適的間隙,暫定為20mm,為提高破殼率,搓板下設(shè)置三角彈簧。
3.9 三角彈簧與彈簧底座
未吐絮的棉桃經(jīng)過(guò)輸送帶進(jìn)入錯(cuò)板與動(dòng)搓輥之間,由于棉桃直徑不一,在對(duì)棉桃搓擦破殼的過(guò)程中棉桃對(duì)搓板的力也不盡相同,在搓板下設(shè)置彈簧可以有效的保證棉桃破殼,不工作時(shí)定錯(cuò)滾與搓板的最小間隙約為20mm,機(jī)器工做過(guò)程中,直徑大的棉桃在破殼時(shí)對(duì)于搓板有一個(gè)較大的力,經(jīng)搓板施加給彈簧,彈簧壓縮,反施加給搓板彈力使其破殼,類(lèi)似的,對(duì)于直徑小的棉桃在破殼過(guò)程中,彈簧的反彈力較小,亦可達(dá)到破殼的目的,底座配合錐型圓柱固定彈簧,設(shè)計(jì)彈簧,彈簧底座如下圖3-9和圖3-10所示。
圖3-9 彈簧底座 圖3-10 彈簧
3.10 軸承座支架
軸承座支架及機(jī)架起支撐的作用,承受較大的力,也具有定位作用,使零件之間保持正確的位置,根據(jù)軸承座的尺寸,設(shè)計(jì)軸承座支架與機(jī)架如下圖3-11和圖3-12所示。
圖3-11 軸承座支架
圖3-12 機(jī)架
3.11 側(cè)板
未吐絮的棉桃在破殼過(guò)程中,由于力的作用,破碎的棉桃殼亂濺,側(cè)面加一擋板,有助于使破碎的棉桃殼不亂濺,飛出機(jī)器外,是機(jī)器正常運(yùn)行,厚均為2mm,使用Q235型號(hào)鐵皮設(shè)計(jì)如下圖3-13和3-14所示。
圖3-13 擋板1 圖3-14 擋板2
3.12滑板
棉桃在動(dòng)搓輥與搓板的搓擦力作用下破殼，周?chē)膿醢灞ＷC破碎的棉桃不亂濺，通過(guò)滑板被破碎的棉桃滑落到收集箱或者輸送帶，Q235的鐵皮設(shè)計(jì)如下圖3-15所示。
圖3-15 滑板
4 電動(dòng)機(jī)的選擇
Y系列電動(dòng)機(jī)是按照攻擊電動(dòng)委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的,具有國(guó)際互換性的特點(diǎn),而且效率高,節(jié)能堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高,噪聲低,震動(dòng)小,運(yùn)行安全可靠,Y系列制動(dòng)電動(dòng)機(jī)的直流圓盤(pán)制動(dòng)器安裝在電機(jī)非軸伸端的端蓋上.當(dāng)制動(dòng)電動(dòng)機(jī)接入電源，制動(dòng)器也同時(shí)工作。由于電磁吸力作用，電磁鐵吸引銜鐵并壓縮彈簧，制動(dòng)盤(pán)于銜鐵端蓋脫開(kāi)，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)切斷電源時(shí)，制動(dòng)器電磁鐵失去磁吸力，彈簧推動(dòng)銜鐵壓緊制動(dòng)盤(pán)，在摩擦力矩作用下，電動(dòng)機(jī)立即停止，保證機(jī)器安全工作。
經(jīng)查閱資料并加以分析，初步確定電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力為380V，動(dòng)搓輥的轉(zhuǎn)速為350r/min,根據(jù)鏈傳動(dòng)比，可得電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為700r/min。
參考根據(jù)Y系列電動(dòng)機(jī)功率與型號(hào)關(guān)系對(duì)應(yīng)表
表4-1電動(dòng)機(jī)功率與型號(hào)關(guān)系對(duì)應(yīng)表
型號(hào)TYPE 功率 電流 轉(zhuǎn)速 功率因素
Y90L-6
Y100L-6
Y112M-6
Y132S-8
1.1
1.5
2.2
2.2
1.5
2
3
3
910
940
940
750
0.7
0.74
0.74
0.72
初步選擇點(diǎn)擊Y132S-8轉(zhuǎn)速710轉(zhuǎn)/分，功率2.2kW。
表4-2電動(dòng)機(jī)主要外形尺寸
中心高
外形尺寸
地腳安裝尺寸
地腳螺栓孔直徑
軸伸尺寸
裝鍵部位尺寸
110
40×275×180
180×130
10
24×50
6
5 機(jī)器的使用與保養(yǎng)
(1) 使用前需檢查機(jī)器各部件是否良好，如有問(wèn)題及時(shí)報(bào)告專(zhuān)業(yè)人員。
(2) 機(jī)器在使用過(guò)程中操作人員隨時(shí)注意注意各儀器儀表的工作情況，及各部位有無(wú)異常的聲響，運(yùn)行中注意安全部件是否正常。
(3) 保持下料量均勻，在下料過(guò)程中如果棉桃堆積在進(jìn)料斗，用棍子捅下去即可。
(4) 使用后應(yīng)清理機(jī)器，保持機(jī)器的潔凈。
(5) 使用前需檢查機(jī)器各部件是否良好，如有問(wèn)題及時(shí)報(bào)告專(zhuān)業(yè)人員。
(6) 定期檢查及時(shí)維修。
總 結(jié)
從開(kāi)始選題到現(xiàn)在，回顧這幾個(gè)月忙碌生活，有過(guò)為思考問(wèn)題而頭疼的煩惱，也有過(guò)為設(shè)計(jì)合理可行而感到喜悅，此機(jī)器能夠完成棉桃破殼的基本要求，為凈棉工作做好了前提準(zhǔn)備，成功解決了棉桃收獲后籽殼無(wú)法快速分離的問(wèn)題，為新型的棉花采收方式提供了新的方式。
此設(shè)計(jì)主要運(yùn)用了搓板與動(dòng)搓輥的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，根據(jù)未吐絮棉桃形狀，利用搓擦原理對(duì)棉桃進(jìn)行擠壓破殼，另外，保持喂料量均勻的，是機(jī)器安全穩(wěn)定運(yùn)行。
一分耕耘，一分收獲。通過(guò)這種開(kāi)放式課程設(shè)計(jì)，學(xué)到的不僅僅是知識(shí)，更重要的是學(xué)會(huì)了一種新的學(xué)習(xí)方法，學(xué)會(huì)了如何利用現(xiàn)有的資源（圖書(shū)館資料和網(wǎng)絡(luò)資源），特別是solidworks和AutoCAD的熟練操作，為我終身的繼續(xù)學(xué)習(xí)，創(chuàng)造了條件和基礎(chǔ)，雖然這次學(xué)習(xí)時(shí)間并不長(zhǎng)，但是對(duì)自主學(xué)習(xí)的要求提高了，通過(guò)這樣的學(xué)習(xí)形式，提高了我的學(xué)習(xí)能力。
總之，這次設(shè)計(jì)讓我懂得了，自己還有許多的不足，各方面仍需要加強(qiáng)，在今后的學(xué)習(xí)中，我將把學(xué)到的知識(shí)和自己的同班的知識(shí)融合，并靈活的運(yùn)用到學(xué)習(xí)、工作和生活當(dāng)中。
致 謝
在設(shè)計(jì)完成之際，我首先向關(guān)心幫助和指導(dǎo)我的指導(dǎo)老師--XX老師表示衷心的感謝并致以崇高的敬意！
在學(xué)校的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，回顧四年來(lái)的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，面對(duì)現(xiàn)在的收獲，我感到無(wú)限欣慰。為此，我向熱心幫助過(guò)我的所有老師和同學(xué)表示由衷的感謝!在設(shè)計(jì)過(guò)程中，遇到了許許多多這樣那樣的問(wèn)題，有的是專(zhuān)業(yè)上的問(wèn)題，有的是設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)格式上的問(wèn)題，一直得到馬老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)可以又快又好的完成，馬老師以其淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實(shí)的工作作風(fēng)和他敏捷的思維給我留下了深刻的印象，我將終生難忘馬老師對(duì)我的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)，再一次向他表示衷心的感謝，感謝他為學(xué)生營(yíng)造的濃郁學(xué)術(shù)氛圍，以及學(xué)習(xí)、生活上的無(wú)私幫助! 值此設(shè)計(jì)完成之際，謹(jǐn)向馬老師致以最崇高的謝意!
歲月如梭，我四年的大學(xué)時(shí)光也即將敲響結(jié)束的鐘聲。離別在即，站在人生的又一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)上，心中難免思緒萬(wàn)千，一種感恩之情油然而生。生我者父母。感謝生我養(yǎng)我，含辛茹苦的父母。是你們，為我的學(xué)習(xí)創(chuàng)造了條件；是你們，一如既往的站在我的身后默默的支持著我。沒(méi)有你們就不會(huì)有我的今天。謝謝你們，我的父親母親！
最后，衷心地感謝在百忙之中評(píng)閱設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的各位老師。
參考文獻(xiàn)
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棉桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)
XX
（XXX機(jī)械電氣化工程學(xué)院， 阿拉爾 843300）
摘 要：本文介紹了一種棉桃破殼機(jī)，主要由擠壓破殼裝置和輸送裝置等部分組成，它將未吐絮的棉桃機(jī)器采摘后進(jìn)行破殼，然后將混合破碎的棉桃收集起來(lái)或通過(guò)輸送帶送往棉桃分離機(jī)，獲得品質(zhì)良好的籽棉，該機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和使用方便等特點(diǎn)，能夠滿足棉桃破殼的工藝要求。
關(guān)鍵詞：棉桃；破殼機(jī)
中圖分類(lèi)號(hào)： 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
0 引言
作為中國(guó)最重要的商品棉生產(chǎn)基地和優(yōu)質(zhì)棉花產(chǎn)區(qū)，棉花年產(chǎn)量約占全國(guó)六分之一，出口量占到一半為了提高棉花品質(zhì)，降低生產(chǎn)成本，南疆地區(qū)研究了一種“新概念”棉花種植模式，它可以延長(zhǎng)棉桃生長(zhǎng)期，抑制棉花吐絮期，也就是使棉花成熟而不吐絮，從而大幅度降低了機(jī)械采收棉花的難度，從根本上解決拾花難的問(wèn)題。同時(shí)，完全避免了采收過(guò)程中造成棉花品質(zhì)降低問(wèn)題，而且大量青綠的棉稈、棉葉和棉桃殼經(jīng)過(guò)發(fā)酵可以作為很好的飼料，大力發(fā)展農(nóng)區(qū)畜牧業(yè)，使農(nóng)場(chǎng)將來(lái)既是農(nóng)場(chǎng)又是牧場(chǎng)，大幅提高植棉效益。
由于光熱資源不穩(wěn)定及棉花個(gè)體生物特性的差異，現(xiàn)種植模式下部分棉桃未能吐絮，且大多放棄不收。據(jù)調(diào)查分析，棉花棉桃破殼機(jī)的推廣應(yīng)用前景十分廣闊。除此之外本機(jī)可用于機(jī)采棉作業(yè)前，需對(duì)地頭的棉珠棉桃采摘，采摘后也可用本機(jī)進(jìn)行破殼處理，同時(shí)，棉桃可以解決兵團(tuán)部分地區(qū)畜牧業(yè)養(yǎng)殖的飼料問(wèn)題，也為響應(yīng)政府部門(mén)制定的關(guān)于擴(kuò)大畜牧養(yǎng)殖的方針政策做了鋪墊，牧民養(yǎng)殖戶也可以大大降低飼料的部分成本，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。利用機(jī)器采摘半吐絮或未吐絮的棉桃后、需要破殼機(jī)收獲籽棉，利用人工破殼機(jī)收獲勞動(dòng)量大。為此，研制了一種棉桃破殼機(jī)，可以很大程度上提高棉桃棉籽的收獲效率，農(nóng)業(yè)機(jī)械為棉花的從種植到收獲起到了巨大的作用，已達(dá)到增產(chǎn)增收的目的，我國(guó)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始著手破殼機(jī)具的研究和開(kāi)發(fā)，但由于存在一些技術(shù)難點(diǎn)至今此類(lèi)機(jī)具沒(méi)有得到大范圍的推廣和應(yīng)用。因此，對(duì)破殼機(jī)主要技術(shù)問(wèn)題做深入的研究具有重要的意義。
利用機(jī)器采摘半吐絮或未吐絮的棉桃后，需要破殼收獲籽棉，利用人工破殼收獲勞動(dòng)量很大。為此，研制了一種棉桃破殼機(jī)，可以在很大程度上提高未吐絮棉桃籽棉的收獲效率。
1 棉桃破殼機(jī)設(shè)計(jì)原理
1.1設(shè)計(jì)要求
根據(jù)未吐絮棉桃形狀，利用搓絲原理對(duì)棉桃進(jìn)行擠壓破殼。定搓板固定不動(dòng)，動(dòng)搓輥繞軸旋轉(zhuǎn)，定搓板和動(dòng)搓輥上設(shè)計(jì)三角形牙型，定搓板的牙型設(shè)計(jì)得小，動(dòng)搓輥牙型要比頂搓輥的大，這樣才能錯(cuò)開(kāi)搓桃。棉桃從進(jìn)料斗進(jìn)入定搓板和動(dòng)搓輥之間，在搓壓力的作用下，棉桃被擠壓破裂，然后通過(guò)滑板進(jìn)入收集箱或者輸送
帶。
1.2總體結(jié)構(gòu)
棉桃破殼機(jī)由機(jī)架搓輥動(dòng)搓輥輸送裝置以及傳動(dòng)裝置等部分組成，如圖l所示。棉桃破殼機(jī)的動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)提供。
1進(jìn)料斗2.機(jī)架3.搓輥4.軸承座支架5.擋板 6.動(dòng)搓輥
7.彈簧 8.電機(jī)
圖1 棉桃破殼機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖
2 棉桃破殼機(jī)的設(shè)計(jì)
2.1進(jìn)料斗的設(shè)計(jì)
經(jīng)查閱資料，普通輸送帶的寬度是300mm，400mm，500mm，為了使棉桃在輸送進(jìn)進(jìn)料斗的過(guò)程中不側(cè)漏，漏斗設(shè)計(jì)的長(zhǎng)度寬500mm，保持均勻喂料，是機(jī)器安全穩(wěn)定運(yùn)行。
2.2搓輥
搓輥長(zhǎng)度為500mm，與進(jìn)料斗長(zhǎng)度保持一致，，搓板的搓牙形為等邊三角形，高度為5mm，一般為鑄造生產(chǎn)，如下圖2所示
圖2 搓輥
2.3動(dòng)搓輥
根據(jù)破殼要求，動(dòng)搓輥設(shè)計(jì)直徑為300mm，長(zhǎng)度為500mm。根據(jù)搓桃試驗(yàn)，在動(dòng)搓輥上加工三角形牙型，動(dòng)搓輥搓牙形為等邊三角形。考慮棉桃上受力的均勻分布，并且和定搓板的配合情況，動(dòng)搓輥搓牙高度為10mm，80個(gè)搓牙，一般為鑄造生產(chǎn)，采用空心，厚度為25mm.如下圖3所示
圖3 動(dòng)搓輥
2.4功率的確定
經(jīng)查閱資料，對(duì)棉桃進(jìn)行搓破試驗(yàn)，測(cè)得棉桃水分粘度阻力，棉殼的硬度和棉花棉桃破殼機(jī)的功率可確定為P =2kW，選擇2kW 電動(dòng)機(jī)，。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，可查出滾子鏈傳動(dòng)的效率為0.96，軸承座中軸承的效率為0.94。最終功率P=2×0.96×0.94×0.94 =1.73kW。
2.5鏈輪及鏈條的設(shè)計(jì)
由于鏈節(jié)數(shù)常是偶數(shù)，為了使鏈輪磨損均勻，鏈輪齒數(shù)一般應(yīng)取與鏈節(jié)數(shù)互為質(zhì)數(shù)的奇數(shù)。根據(jù)實(shí)際工作中的鏈速，查機(jī)械設(shè)計(jì)資料，取y=0.6～3m/s時(shí)，小鏈輪的齒數(shù)應(yīng)為z1=17。根據(jù)資料，限制鏈輪的傳動(dòng)比i≤6，推薦的傳動(dòng)比i=2～3．5，選取鏈輪的傳動(dòng)比i=2，則根據(jù)公式z2=i×z2=2×2l=38。
2.6鏈傳動(dòng)節(jié)距
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》中的功率與小鏈輪轉(zhuǎn)速對(duì)照?qǐng)D，初步確定鏈條為16A的型號(hào)，則節(jié)距p=25.40mm。
2.7鏈傳動(dòng)的中心距和鏈節(jié)數(shù)
當(dāng)中心距變小，鏈速不變時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)鏈條
繞轉(zhuǎn)次數(shù)增多，鏈條曲伸次數(shù)和應(yīng)力循環(huán)次數(shù)增多，因而加劇了鏈的磨損和疲勞。根據(jù)機(jī)架的設(shè)計(jì)及計(jì)算取中心距為762mm。
2.8三角彈簧與彈簧底座
未吐絮的棉桃經(jīng)過(guò)輸送帶進(jìn)入錯(cuò)板與動(dòng)搓輥之間，由于棉桃直徑不一，在對(duì)棉桃搓擦破殼的過(guò)程中棉桃對(duì)搓板的力也不盡相同，在搓板下設(shè)置彈簧可以有效的保證棉桃破殼。不工作時(shí)定錯(cuò)滾與搓板的最小間隙約為20mm，機(jī)器工做過(guò)程中，直徑大的棉桃在破殼時(shí)對(duì)于搓板有一個(gè)較大的力，經(jīng)搓板施加給彈簧，彈簧壓縮，反施加給搓板彈力使其破殼，類(lèi)似的，對(duì)于直徑小的棉桃在破殼過(guò)程中，彈簧的反彈力較小，亦可達(dá)到破殼的目的，底座配合錐型圓柱固定彈簧，設(shè)計(jì)彈簧如下圖4所示
圖4 彈簧
2.9 工作部件的裝配關(guān)系
定搓板和動(dòng)搓輥之間的間隙大小決定了破殼效
果。由于棉桃的大小不同，最大的直徑達(dá)到40mm，最小的直徑為25mm，由于搓輥設(shè)計(jì)為可動(dòng)式的，因此搓輥和動(dòng)搓輥之間的間隙暫定在18mm。
3 結(jié)論
從開(kāi)始選題到現(xiàn)在，回顧這幾個(gè)月忙碌生活，有過(guò)為思考問(wèn)題而頭疼的煩惱，也有過(guò)為設(shè)計(jì)合理可行而感到喜悅，此機(jī)器能夠完成棉桃破殼的基本要求，為凈棉工作做好了前提準(zhǔn)備，成功解決了棉桃收獲后籽殼無(wú)法快速分離的問(wèn)題，為新型的棉花采收方式提供了新的方式。
此設(shè)計(jì)主要運(yùn)用了搓板與動(dòng)搓輥的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，根據(jù)未吐絮棉桃形狀，利用搓擦原理對(duì)棉桃進(jìn)行擠壓破殼，另外，保持喂料量均勻的，是機(jī)器安全穩(wěn)定運(yùn)行此設(shè)計(jì)主要運(yùn)用了搓輥與動(dòng)搓輥的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，根據(jù)未吐絮棉桃形狀，利用搓擦原理對(duì)棉桃進(jìn)行擠壓破殼，另外，保持喂料量均勻的，是機(jī)器安全穩(wěn)定運(yùn)行.
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Design of cotton boll shell breaking machine
Li Zonghe
(mechanical and electrical engineering college, Tarim University, Xinjiang 843300)
Abstract: This paper introduces a kind of cotton boll shell breaking machine, mainly by the extrusion shell breaking device and a conveying device and other parts, it will not open bolls machine after picking were broken shell, then the mixed broken cotton collected or through the conveyor belt to obtain seed cotton bolls separator, quality good, the machine has the characteristics of simple structure and convenient use, can meet the requirements of the boll shell breaking process.
Keywords: Cotton Boll shell breaking machine
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