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玉米收獲機(jī)的設(shè)計(jì)
摘要
玉米作為三大主要的糧食作物之一和飼料來(lái)源，在我國(guó)分布廣泛、種植面積大。因此為了使人們從繁重的收獲勞動(dòng)中解脫出來(lái)，實(shí)現(xiàn)玉米的機(jī)械化收獲，提高現(xiàn)有拖拉機(jī)的利用率，結(jié)合市場(chǎng)需求我們進(jìn)行了此次設(shè)計(jì)。
考慮到市場(chǎng)上現(xiàn)有機(jī)型特點(diǎn)，大致可分為自走式、牽引式、背負(fù)式玉米聯(lián)合收獲機(jī)等三種類型。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需要和各機(jī)型作業(yè)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，我們選擇背負(fù)式玉米聯(lián)合收獲機(jī)作為研究和設(shè)計(jì)對(duì)象。背負(fù)式玉米聯(lián)合收獲機(jī)由分禾器、撥禾鏈、摘穗輥、果穗第一升運(yùn)器（螺旋升運(yùn)器）、果穗第二升運(yùn)器（刮板輸送器）、集穗箱和秸稈粉碎還田機(jī)等組成。該收獲機(jī)能一次完成摘穗、剝皮、果穗輸送、集穗箱、莖稈粉碎還田等項(xiàng)作業(yè)。其優(yōu)點(diǎn)為價(jià)格適中，作業(yè)時(shí)無(wú)需人工開(kāi)道，拖拉機(jī)利用率高，產(chǎn)品可靠率在95%以上，作業(yè)效果能夠滿足用戶需求，因此深受廣大農(nóng)民用戶的歡迎。
本次設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于整機(jī)配置，結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算、選擇以及輸送裝置的參數(shù)選擇和計(jì)算。輸送裝置采用刮板式輸送器，將果穗逐漸送到集穗箱。大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度，省時(shí)省力。
關(guān)鍵詞：玉米聯(lián)合收獲機(jī)，背負(fù)式，輸送裝置
THE DESIGN OF CORN COMBINED HARSTER POWERED BY SHANGHAI-50 TRACTOR
ABSTRACT
Corn as one of the three main grain crops and feed sources, widely distributed in China, a large acreage. Therefore, in order to enable people to gain from the heavy labor freed to realize the mechanization of corn harvest, increase the utilization of existing tractors, combined with market demand, we had the design.
Taking into account the market characteristics of existing models can be broadly divided into self-propelled, tractor, backpack, etc. corn harvester three types. Needs and the actual production model work, structural features, we choose to carry the tractor Shanghai -50 Corn Combine Harvester as a research and design objects. Knapsack Corn Combine Harvester by the divider device, dial Wo chain, snapping rolls, the first elevator ear device (screw elevator device), the second elevator ear device (scraper conveyor), the cluster boxes and straw Breaking field machine, etc. The function of a completed harvest snapping, peeling, ear transmission, the cluster box, stem crushing other items of work to field. The advantage of affordable, work without having to manually clear the way, tractor utilization, and product reliability rate of more than 95%, operating results to meet customer needs, so popular among the peasants users.
This design focuses on machine configuration, the calculation of structural parameters, selection and delivery mechanism and calculation of parameters. Conveyor installations scraper conveyor, the ear gradually sent to the cluster trunk. Greatly reduce the labor intensity, time and effort.
KEY WORDS: back-carrying type，double line，corn harvester, machine of returning straw to field，Shanghai-50 tractors
目錄
第一章 緒論………………………………………………………………………
第二章 收獲機(jī)整體方案設(shè)計(jì)
第三章 主要工作部件參數(shù)選擇
第四章 輸送裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算
第五章 主要工作部件的功率消耗計(jì)算
第六章 典型零件的受力分析與校核
第七章 主要零件的結(jié)構(gòu)工藝分析
第八章 技術(shù)效益評(píng)價(jià)
第九章 總結(jié)
參考文獻(xiàn)
致謝
第一章 緒論
一、我國(guó)玉米聯(lián)合收獲機(jī)市場(chǎng)現(xiàn)狀
在我國(guó)玉米種植歷史悠久、種植面積廣泛，并且玉米是我國(guó)三大主要糧食作物之一，主要產(chǎn)區(qū)分布在東北、華北和西北等地區(qū)。因此，玉米生產(chǎn)在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著重要作用。然而，如此大的種植面積，給玉米的中、管、收帶來(lái)很大的難題。近年來(lái)在國(guó)家強(qiáng)農(nóng)惠農(nóng)政策支持下，在實(shí)施玉米收獲機(jī)購(gòu)置補(bǔ)貼政策的強(qiáng)力拉動(dòng)下，玉米聯(lián)合收獲機(jī)的研究和發(fā)展解決了這一難題，進(jìn)而如何實(shí)現(xiàn)玉米的機(jī)械化收獲也成為人們?nèi)找骊P(guān)注的問(wèn)題。目前我國(guó)玉米聯(lián)合收獲機(jī)市場(chǎng)存在如下特點(diǎn)：
總量劇增，需求呈現(xiàn)多樣化。從2008年開(kāi)始，玉米收獲機(jī)械納入全國(guó)農(nóng)機(jī)購(gòu)置補(bǔ)貼范圍，各主產(chǎn)省都把加快玉米收獲機(jī)械化作為推動(dòng)本省農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展的重點(diǎn)工作，并實(shí)行地方資金累加補(bǔ)貼。各主產(chǎn)省玉米收獲機(jī)保有量猛增，其中山東省增加7000臺(tái)，吉林增加800臺(tái)，河南增加2000臺(tái)。全國(guó)約銷售小麥玉米兼收機(jī)6000臺(tái)，4行自走專用機(jī)2000臺(tái)，各類背負(fù)機(jī)7000臺(tái)，總計(jì)15000臺(tái)左右。
根據(jù)細(xì)分市場(chǎng)的差異化特點(diǎn)，不同地區(qū)對(duì)玉米收獲機(jī)出現(xiàn)了差異化的需求趨勢(shì)。2008年一個(gè)突出特點(diǎn)是冬麥區(qū)小麥玉米兩用兼收機(jī)需求非?；鸨科湓蛑饕且?yàn)榧媸諜C(jī)的一機(jī)兩用的功能特點(diǎn)相比其它機(jī)型更具經(jīng)濟(jì)性，性價(jià)比高，更受參加跨區(qū)作業(yè)搞經(jīng)營(yíng)的用戶的青睞。從絕對(duì)量分析，兼收機(jī)已經(jīng)和背負(fù)機(jī)基本持平，前幾年背負(fù)機(jī)“一家獨(dú)大”的局面已經(jīng)得到改變。除此以外，由于2008年玉米機(jī)第一年在全國(guó)范圍里進(jìn)行補(bǔ)貼，剛開(kāi)始補(bǔ)貼的地區(qū)和省份還處于選型階段。這些地方市場(chǎng)需求呈現(xiàn)多樣化，在一個(gè)地區(qū)，存在同時(shí)補(bǔ)貼背負(fù)機(jī)、兼收機(jī)、籽粒直收機(jī)、自走專用機(jī)的現(xiàn)象。有的也出現(xiàn)了用戶選購(gòu)的機(jī)型不適應(yīng)當(dāng)?shù)刈鳂I(yè)的情況，這是市場(chǎng)培育期一個(gè)特有的現(xiàn)象。相信隨著市場(chǎng)的逐漸成熟，農(nóng)機(jī)和農(nóng)藝的相互適應(yīng)，這種情況會(huì)得到改觀。
更多企業(yè)進(jìn)入，競(jìng)爭(zhēng)異常激烈。目前國(guó)內(nèi)玉米收獲機(jī)行業(yè)還處于自由競(jìng)爭(zhēng)時(shí)期，行業(yè)集中度很低，行業(yè)內(nèi)還沒(méi)有出現(xiàn)一家市場(chǎng)占有率超過(guò)15%的企業(yè)。行業(yè)準(zhǔn)入門檻低，市場(chǎng)前景廣闊，不斷有新進(jìn)入者加入。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2008年至少有10家以上的企業(yè)“試水”玉米收獲機(jī)市場(chǎng)，其中有影響的是江蘇沃得、弗雷森、約翰迪爾、福格森、海虹工程機(jī)械、常林等。江蘇沃德推出基于2號(hào)小麥?zhǔn)斋@機(jī)底盤技術(shù)的3行玉米收獲機(jī)，弗雷森推出4LZ-4玉米收獲機(jī)，約翰迪爾6488玉米聯(lián)合收割機(jī)，福格森4行玉米收獲機(jī)等產(chǎn)品較為成熟。粗略統(tǒng)計(jì)，目前玉米收獲機(jī)廠家已超過(guò)60家，平均銷售量為200臺(tái)。事實(shí)上許多企業(yè)年銷售量為個(gè)位數(shù)的不在少數(shù)，未進(jìn)入補(bǔ)貼目錄的，日子更不好過(guò)。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈程度已近乎當(dāng)年遍地開(kāi)花的小四輪拖拉機(jī)。
產(chǎn)品趨于成熟，新技術(shù)得到推廣。近幾年，背負(fù)機(jī)由于發(fā)展時(shí)間長(zhǎng)，技術(shù)已經(jīng)成熟，產(chǎn)品可靠率在95%以上，作業(yè)效果基本上能滿足用戶的需求。在發(fā)展較早的玉米機(jī)收地區(qū)得到廣泛推廣。兩用機(jī)雖然存在先天的缺陷，但近兩年經(jīng)過(guò)適應(yīng)性改進(jìn)，收獲效果得到很大的提高。關(guān)鍵是一機(jī)兩用的優(yōu)勢(shì)，使得銷量同比快速增長(zhǎng)。自走專用機(jī)目前尚處于技術(shù)成熟化的過(guò)程中，售后服務(wù)出現(xiàn)不少困難，推廣重點(diǎn)地區(qū)仍然在東北大區(qū)。
二、現(xiàn)有玉米聯(lián)合收獲機(jī)的類型
（1）小型懸掛式玉米收獲機(jī) 用于配套小型拖拉機(jī)，可實(shí)現(xiàn)單行作業(yè)。一次性完成摘穗、莖稈還田工作，具有價(jià)格低廉、機(jī)動(dòng)性好的優(yōu)點(diǎn)，較適合一家一戶的經(jīng)濟(jì)模式。但是，隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展，小型懸掛式玉米收獲機(jī)越來(lái)越顯示出其效率低、功率小、質(zhì)量差、作業(yè)單一等諸多問(wèn)題，并將逐漸被代替。
（2）牽引式玉米聯(lián)合收獲機(jī) 用于配套大中型拖拉機(jī)，一次可實(shí)現(xiàn)2~3行收獲作業(yè)，可實(shí)現(xiàn)摘穗、剝皮、果穗升運(yùn)、莖稈粉碎還田等多項(xiàng)作業(yè)。這種玉米收獲機(jī)存在的主要問(wèn)題是：作業(yè)時(shí)需要先人工開(kāi)道，以供拖拉機(jī)行走，效率低，難以打開(kāi)市場(chǎng)。
（3）自走式玉米聯(lián)合收獲機(jī) 這是一種專用的玉米收獲設(shè)備。一次可完成3~4行收獲作業(yè)，完成摘穗、剝皮、果穗升運(yùn)、莖稈粉碎還田等項(xiàng)作業(yè)。而且效率高、收獲質(zhì)量好，但價(jià)格昂貴（每臺(tái)在十幾萬(wàn)元左右，甚至幾十萬(wàn)元）、功率大、功耗高(60~100KW),并且設(shè)備利用率低，除在大興農(nóng)場(chǎng)使用外，一般農(nóng)戶難以接受。
（4）背負(fù)式玉米聯(lián)合收獲機(jī) 用于配套中型以上拖拉機(jī)，一般可實(shí)現(xiàn)兩行作業(yè)，并一次完成摘穗、剝皮、果穗升運(yùn)、集箱、莖稈粉碎還田等項(xiàng)作業(yè)。其次設(shè)備整機(jī)價(jià)格適中，采用正配置使收獲機(jī)軸線與拖拉機(jī)軸線重合，無(wú)側(cè)配置，作業(yè)時(shí)無(wú)需人工開(kāi)道，提高了拖拉機(jī)的利用率（在非收獲季節(jié)，可將收獲機(jī)械調(diào)配上其他農(nóng)用機(jī)具進(jìn)行田間作業(yè)，而且還可作為運(yùn)輸工具），因而深受廣大農(nóng)民的歡迎，是近年來(lái)發(fā)展較快的一種玉米聯(lián)合收獲機(jī)。
三、玉米聯(lián)合收獲機(jī)的發(fā)展前景及研究意義
從我國(guó)特殊國(guó)情的實(shí)際情況來(lái)考慮，我國(guó)人口眾多，玉米作為主要的糧食作物之一和飼料來(lái)源，決定了我國(guó)玉米種植廣泛且分布不均勻，東北、華北、西南地區(qū)約占全國(guó)玉米種植面積的90％，而且直到2008年我國(guó)玉米機(jī)收率才僅為10％，全國(guó)各地玉米機(jī)械化收獲程度不均，因此我國(guó)玉米機(jī)械化存在廣闊的前景。
目前，我國(guó)玉米收獲機(jī)雖然已有不少機(jī)型已進(jìn)入實(shí)際使用領(lǐng)域，但總的來(lái)說(shuō)，問(wèn)題還不少，如技術(shù)成熟度還低，其表現(xiàn)為產(chǎn)品可靠性差；市場(chǎng)還沒(méi)有啟動(dòng)起來(lái)；制約其發(fā)展的諸多因素還難以解決。
實(shí)現(xiàn)玉米農(nóng)業(yè)機(jī)械化收獲，是為響應(yīng)國(guó)家創(chuàng)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)做出的重大貢獻(xiàn)。玉米收獲機(jī)秸稈粉碎還田技術(shù)的使用，不僅能夠減少秸稈焚燒和環(huán)境污染，而且增肥土壤肥力；玉米跨區(qū)作業(yè)，既提高了機(jī)具的利用率，也增加了農(nóng)機(jī)手的收入；另外，玉米收獲機(jī)械化水平提高，農(nóng)村外出務(wù)工人員就可不必為糧食收獲而發(fā)愁，既節(jié)省了路費(fèi)，又緩解交通壓力，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供充裕的人力資源。
隨著人民生活水平的不斷提高，降低農(nóng)民勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)率和農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，增加農(nóng)民收入，已是農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展的必然趨勢(shì)。但我國(guó)農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)生產(chǎn)手段還很落后，與國(guó)際上的現(xiàn)代化生產(chǎn)模式有很大差距，全面實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化是一項(xiàng)長(zhǎng)期的任務(wù)?？梢钥隙?，高性能的自走式玉米收獲機(jī)是我國(guó)玉米實(shí)現(xiàn)收獲機(jī)械化的主力機(jī)型。但我們預(yù)計(jì)，就當(dāng)前我國(guó)的現(xiàn)實(shí)情況看，與拖拉機(jī)配套使用的背負(fù)式收獲機(jī)的性價(jià)比要高于自走式。不對(duì)行背負(fù)式收獲機(jī)由于較高的適應(yīng)性和班次生產(chǎn)率將成為亮點(diǎn)。近幾年內(nèi)適合我國(guó)國(guó)情的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、適應(yīng)性廣的背負(fù)式不對(duì)行玉米收獲機(jī)會(huì)有較大發(fā)展。
第二章 收獲機(jī)整體方案設(shè)計(jì)
§2.1 玉米收獲機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理
本次設(shè)計(jì)的 玉米聯(lián)合收獲機(jī)配套動(dòng)力為上海50拖拉機(jī)，有關(guān)參數(shù)如下表2-1所示：
表2-1上?！?0拖拉機(jī)的有關(guān)參數(shù)
型號(hào)
SH50
發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)
495A,495A-33
前進(jìn)速度（千米/小時(shí)）
6 Speeds:2.15-26.86
倒退速度（千米/小時(shí)）
2 Speeds:2.84-11.35
動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分鐘）
766
總長(zhǎng)（毫米）
3250
總寬（常用輪距）（毫米）
1690
至排氣管頂高（毫米）
2325
至排氣管頂高（毫米）
2300
至方向盤高（毫米）
1565
前輪距（毫米）
1313(Normal),1413,1513
后輪距（毫米）
1350(Normal),1392,1502
地隙（毫米）
400
軸距（毫米）
1900
結(jié)構(gòu)質(zhì)量（千克）
1860
耕深調(diào)節(jié)
力、位及高度調(diào)節(jié)
該收獲機(jī)由分禾器、撥禾鏈、摘穗輥、果穗第一升運(yùn)器（螺旋升運(yùn)器）、果穗第二升運(yùn)器（刮板升運(yùn)器）、集穗箱和秸稈粉碎還田機(jī)等組成，如圖2-1所示。
圖2-1 整機(jī)裝配圖
1.摘穗臺(tái) 2 .前懸掛架 3.輸送槽 4.中間傳動(dòng)總成
5.果穗箱支架 6、.液壓卸糧油箱 7.果穗箱 8.秸稈粉碎機(jī)
其工作過(guò)程：分禾器從根部將禾稈扶正并引向帶有撥齒的撥禾鏈，撥禾鏈將秸稈扶持并引向摘穗輥。摘穗輥為縱向傾斜配置，每行有一對(duì)，相對(duì)向里側(cè)回轉(zhuǎn)，其前端為帶螺紋的錐體，起導(dǎo)禾作用；中部為帶螺紋的圓柱體，起摘穗作用；后段為深槽狀圓柱體，主要將上部剩余秸稈或拉斷的秸稈拉下或咬斷，以防阻塞。兩輥在回轉(zhuǎn)中將禾稈引向摘輥間隙之中，并不斷向下方拉送。由于果穗直徑較大不能通過(guò)間隙而被摘落。摘掉的果穗，由摘輥上方滑向中央第一升運(yùn)器（螺旋推運(yùn)器）中。果穗經(jīng)第一升運(yùn)器被運(yùn)到偏配置在拖拉機(jī)右側(cè)的果穗第二升運(yùn)器（刮板式升運(yùn)器），然后輸送到果穗箱。經(jīng)過(guò)摘輥碾壓后的秸稈，其上部多已被撕碎或折斷，基部約有1m長(zhǎng)左右仍站立在田間。在機(jī)器的后方設(shè)有橫置臥式甩刀式粉碎刀，粉碎殘留秸稈，最后剩余根茬高度小于80mm，并將粉碎秸稈拋撒于地面。有的機(jī)器上帶有玉米脫粒器和糧箱等附件。在玉米成熟度高而一致、籽粒含水量較?。?4－20％）的情況下，可將剝皮機(jī)構(gòu)及第二升運(yùn)器等拆下并換裝脫粒器及糧箱，直接收獲玉米籽粒。
摘穗裝置是玉米聯(lián)合收獲機(jī)的主要工作部件之一，常用的摘穗裝置有立輥式、臥輥式和摘穗板式。立式摘穗輥主要用于牽引式機(jī)組，玉米秸稈割下后，由夾持鏈夾持輸送到摘輥，在摘輥后部配置有秸稈粉碎裝置將秸稈粉碎。由于空間位置不允許，所以懸掛式機(jī)組不適宜采用立式摘輥。摘穗板摘穗裝置由摘穗板和拉莖輥配合完成摘穗工作，果穗摘下后向摘穗臺(tái)后部集中由橫向輸送裝置帶走，主要用于多行機(jī)。本機(jī)為懸掛式雙行機(jī)型，摘穗臺(tái)必須配置在拖拉機(jī)前方，采用兩對(duì)外高內(nèi)低的傾斜臥式摘輥，既能順利摘穗又可保障摘下的果穗迅速滑至兩對(duì)摘輥中部的果穗輸送裝置。玉米收獲時(shí)，造成損失的主要原因是漏摘、掉穗以及摘穗部件對(duì)果穗的破壞而引起的掉粒等。因此，摘穗裝置中，應(yīng)設(shè)置分禾器和撥禾鏈，分禾器可扶起輕微倒伏的玉米秸稈并引導(dǎo)其順利進(jìn)入摘輥，以防漏摘。內(nèi)分禾器在每對(duì)摘輥的兩側(cè)形成果穗通道，與撥禾鏈配合，以防掉穗。摘穗輥應(yīng)有合適的結(jié)構(gòu)參數(shù)，盡可能減少摘穗過(guò)程中對(duì)果穗根部的擠壓損傷而造成落粒損失和子粒破碎。
果穗輸送裝置的結(jié)構(gòu)原理比較簡(jiǎn)單，常見(jiàn)的有螺旋推運(yùn)器、鏈耙式和帶耙式等幾種型式。本機(jī)是偏配置機(jī)型，采用螺旋推運(yùn)器和刮板式升運(yùn)器組合輸送。
果穗箱一般配置在機(jī)組后方，容積應(yīng)盡可能大。本機(jī)果穗箱容積1.5立方米，采用液壓卸糧裝置，壓力來(lái)自動(dòng)力輸出軸。糧箱設(shè)置自動(dòng)開(kāi)門機(jī)構(gòu)，卸糧操作方便快捷。
秸稈粉碎機(jī)具有秸稈粉碎還田功能。秸稈還田有以下幾點(diǎn)好處：①提供作物及微生物所需營(yíng)養(yǎng)。據(jù)測(cè)定，一畝地所產(chǎn)秸稈一半還田后，相當(dāng)于給每畝田增加有機(jī)質(zhì)400公斤，碳酸氫銨23公斤，過(guò)磷酸鈣19公斤，氯化鉀10公斤，還能補(bǔ)充作物所需微量元素；②增強(qiáng)土壤保肥、保水性能；③促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成，改善物理性質(zhì)；④促進(jìn)植物和微生物的生理活性；⑤具有保墑和抑制雜草生長(zhǎng)作用；⑥秸稈分解時(shí)產(chǎn)生的有機(jī)酸可以中和土壤堿性，具有改良土壤的功效；⑦能降解土壤中殘留的農(nóng)藥及重金屬；⑧能提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量。
§2.2 主要工作部件設(shè)計(jì)及計(jì)算
機(jī)組作業(yè)性能
一次性完成玉米的摘穗、輸送、集箱、秸稈粉碎還田
配套動(dòng)力
上海-50拖拉機(jī)
收獲行數(shù)
2行
適應(yīng)行距
正配置400～800mm
摘穗高度
≥400毫米
籽粒總損失率
≤2%
果穗損失率
≤3%
籽粒破碎率
≤1%
秸稈粉碎合格率
≥90%（粉碎秸稈長(zhǎng)≤100毫米）
留茬高度
0～80mm（可調(diào)）
使用可靠性
≥90%
機(jī)組生產(chǎn)率
3-5畝/小時(shí)（機(jī)組采用Ⅱ檔速度作業(yè)）
卸糧方式
液壓卸糧
§2.2.1 整機(jī)參數(shù)
1. 適應(yīng)行距：400～800mm
由于玉米播種的機(jī)械化程度低，人工點(diǎn)播行距不均，寬行800mm，窄400mm，這就要求收獲機(jī)對(duì)行距的適應(yīng)性要好。在配置兩對(duì)摘輥中心距時(shí)，考慮中間情況定位600mm，然后在分禾器、摘輥前端的秸稈引導(dǎo)裝置上采取一定的措施,提高機(jī)組的行距適應(yīng)能力。
2. 摘穗高度：≥400mm
玉米結(jié)穗高度一般為400～1200mm，本機(jī)組最低摘穗高度定為400mm，工作時(shí)可無(wú)級(jí)上調(diào)至800mm，以滿足不同需要。
3. 機(jī)組生產(chǎn)率
Q=2×5.4ηBv (畝/小時(shí))
式中：η——機(jī)組工作時(shí)間利用系數(shù)，一般為0.7～0.9。
B——行距 （m）
v——機(jī)組作業(yè)速度 （米/秒）
若η=0.8, B=0.6m, v=0.6m/s, (Ⅰ擋)
則 Q=2×5.4×0.8×0.6×0.6=3.11 (畝/小時(shí))
若上海-50以Ⅱ擋作業(yè)，v=1米/秒，
則Q=2×5.4×0.8×0.6×1=5.184(畝/小時(shí))
表2-2上海-50拖拉機(jī)各檔速度
速度
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
倒Ⅰ
倒Ⅱ
v/km.h-1
2.15
3.54
6.71
8.58
14.13
26.86
2.84
11.35
n/r.min-1
10
16
30
39
64
121
13
51
3. 留茬高度 ≤80mm
留茬高度是指秸稈粉碎還田機(jī)粉碎秸稈時(shí)所留根茬高度。秸稈粉碎還田機(jī)工作時(shí)，為了達(dá)到較好的秸稈粉碎效果，轉(zhuǎn)速調(diào)高，刀片不宜入土作業(yè)。用支撐地輪來(lái)限制留茬高度。支撐地輪的工作位置可調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)留茬高度從0～80mm內(nèi)可調(diào)。
§2.2.2 主要工作部件參數(shù)
1. 摘穗裝置
摘穗裝置的功用是使果穗和秸稈分離，它應(yīng)具有抓取秸稈、輾壓拉引秸稈，摘取分離果穗及排出秸稈的能力。
(1) 摘穗輥
現(xiàn)有機(jī)器上所用的摘穗器多為輥式。按摘輥的配置方式，可分為縱臥式摘輥、立式摘輥、橫臥式摘輥和縱向摘輥；就秸稈喂入方向可分為徑向喂入、軸向喂入以及根部喂入和梢部喂入等幾種。
本機(jī)即采用縱臥式摘輥，它由一對(duì)縱向斜置（與水平線成30°）的摘輥組成。兩軸的軸線平行并具有高度差，由于其前端高度相同，因而兩輥長(zhǎng)度相等，靠近機(jī)器外側(cè)的摘輥較長(zhǎng)，與靠近機(jī)器內(nèi)側(cè)的摘輥長(zhǎng)均為1000mm。摘輥的結(jié)構(gòu)前、中、后三段有所不同：前段為150mm帶螺紋的錐體，主要起引導(dǎo)秸稈和有利于秸稈進(jìn)入摘輥間隙的作用；中段為帶有螺紋凸棱的圓柱體，起摘穗作用（長(zhǎng)度為800mm），其表面的凸棱高9mm，螺距為280mm，兩對(duì)應(yīng)摘輥的螺紋方向相反，并相互交錯(cuò)配置。在有的機(jī)器上為了加強(qiáng)摘穗能力，在螺紋上相隔90°設(shè)有摘穗鉤（或稱摘穗爪），以便將穗柄揪斷。摘穗輥的直徑一般為72－100mm，轉(zhuǎn)速為600－820r/min。兩摘輥之間的間隙（以一輥的頂圓到另一輥根圓的距離計(jì)算）較秸稈直徑為小，約為秸稈直徑的30－50％，移動(dòng)摘輥前軸承可以調(diào)節(jié)間隙。調(diào)節(jié)范圍為4～12mm（從摘輥中部測(cè)量）。如圖2-2所示。
圖2-2 縱臥式摘輥
1.強(qiáng)拉段 2.摘穗段 3.倒錐 4.可調(diào)軸承 5.秸稈
（2） 摘穗輥的直徑（D）和工作間隙（h）
h=（0.1～0.4）d
式中：d——玉米秸稈的直徑
一般秸稈直徑在25～35mm之間，若取d=30mm，則
h=（0.1～0.4）×30=3～12mm
本機(jī)取工作間隙h=9mm。
據(jù)有關(guān)資料的實(shí)驗(yàn)證明，摘輥直徑在65～100毫米時(shí)工作質(zhì)量較好，故本機(jī)取摘輥直徑為66毫米。
本機(jī)選取較小的摘輥直徑和較大的工作間隙，即保證了摘輥對(duì)秸稈的抓取能力，又減輕了摘輥對(duì)果穗的損傷而減少掉粒損失。
另外，為了適應(yīng)不同品種的作物，每對(duì)摘輥的外輥前端采用了浮動(dòng)支撐，使摘輥入口的工作間隙從9～14毫米可調(diào)。
（3） 摘輥轉(zhuǎn)速（n）
據(jù)設(shè)計(jì)資料，摘輥線速度V是保證摘輥正常工作的重要因素，當(dāng)V小于2.5米/秒時(shí)，由于秸稈與摘輥之間產(chǎn)生打滑，容易造成摘輥堵塞。當(dāng)V過(guò)高時(shí)，落粒損失增加，對(duì)臥式摘輥，其頂圓線速度取3.3～3.8米/秒為宜。
本機(jī)摘輥直徑D=66毫米，螺旋筋高度9毫米，即頂圓直徑D1=84毫米，若取V=3.6米/秒，則
摘輥轉(zhuǎn)速n=60×1000V/3.14D1=60000×3.6/3.14×84=817r/min。
（4） 撥禾鏈
本機(jī)采用雙層撥禾鏈，平行配置在摘輥上方，內(nèi)外摘輥上方各一根，相向轉(zhuǎn)動(dòng)。撥禾鏈的撥齒能將秸稈撥入摘輥并通過(guò)摘輥區(qū)，可防止摘下的果穗向前滑落而造成掉穗損失。由試驗(yàn)可知，撥禾鏈的線速度取1.2米/秒為宜。
由傳動(dòng)圖可知撥禾鏈輪的轉(zhuǎn)速n=172 m/s,由于z=10，t=38mm，
節(jié)圓直徑d=t×csc180Z=38×csc18010=123mm
V=n×3.14×d/（60×1000）=1.107m/s。故滿足撥禾需求。
2. 果穗輸送裝置
果穗輸送裝置偏配置在拖拉機(jī)右側(cè)，攪龍直接插入兩對(duì)摘輥中部，從摘輥上滑下的果穗經(jīng)攪龍輸送到刮板升運(yùn)器再至果穗箱。經(jīng)試驗(yàn)，鏈耙線速度取1.5米/秒為宜。
由于n=259r/min，z=11，t=31.75
d=t×csc180z=31.75×csc18011=112.7mm
V=n×3.14×d/(60×1000)=1.527 m/s。故滿足最宜輸送需求。
3. 攪龍參數(shù)的確定
攪龍直徑和螺距根據(jù)輸送的物料來(lái)量定，設(shè)機(jī)組的作業(yè)速度是1m/s，每畝玉米株數(shù)為3000～4000株，則每秒輸送果穗數(shù)6～8穗，經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，果穗運(yùn)動(dòng)時(shí)總是沿著攪龍的一側(cè)且呈斜立狀態(tài)，并非雜亂無(wú)章，占取空間并不大。同時(shí)還應(yīng)該保證果穗容易落入攪龍葉片空隙中，確定攪龍直徑為312mm，螺距為280mm。
攪龍轉(zhuǎn)速： n=60v/h （轉(zhuǎn)/分）（忽略果穗與葉片的打滑）
式中：v—果穗軸向運(yùn)動(dòng)速度，取0.6米/秒
h—螺距（米）
則攪龍實(shí)際轉(zhuǎn)速： n＝60×0.6/0.28＝128r/min。
玉米收獲時(shí)，對(duì)行十分重要，即機(jī)器作業(yè)時(shí)，必須使兩對(duì)摘輥的中間位置基本對(duì)準(zhǔn)玉米行進(jìn)行作業(yè)。當(dāng)機(jī)器對(duì)準(zhǔn)玉米行前進(jìn)時(shí)，玉米秸稈在分禾器的引導(dǎo)下，被導(dǎo)入兩對(duì)相向旋轉(zhuǎn)的摘輥中間，并被摘輥夾持住下拉和后移，由于玉米穗頭部分的直徑大于秸稈，被摘輥擠拉與秸稈分離，摘掉的玉米穗被撥禾鏈不斷向后上方撥動(dòng)，不至于從傾斜的摘輥前端落地，而每對(duì)摘輥都是內(nèi)低外高，使果穗離開(kāi)摘輥，掉入傾斜輸送裝置并被輸送到果穗箱。玉米秸稈由機(jī)器后部的秸稈粉碎還田機(jī)粉碎還田，旋轉(zhuǎn)方向由后向前和由下向上，可完全撿起所有的秸稈，秸稈在高速旋轉(zhuǎn)的錘刀和設(shè)置在殼體內(nèi)側(cè)的定刀配合下被粉碎。從而一次性完成果穗摘取，輸送裝箱，秸稈粉碎還田等作業(yè)。
果穗箱集滿后，操縱液壓手柄，果穗箱將自動(dòng)向后傾斜（配置時(shí)將支撐果穗箱的懸架設(shè)在果穗箱重心之前），同時(shí)自開(kāi)門機(jī)構(gòu)將門打開(kāi)，果穗卸下。
§2.3 主要工作部件的構(gòu)造，作用和調(diào)整
1. 玉米割臺(tái)
圖2-3 玉米割臺(tái)
1. 分禾器 2. 撥禾鏈 3.拉秸稈 4. 摘穗輥
5.清除刀 6.果穗螺旋 7鏈耙升運(yùn)器
玉米割臺(tái)主要有分禾器、撥禾鏈、摘穗輥等組成。如圖2-3所示。
(1) 摘穗臺(tái)
摘穗臺(tái)的主要作用是摘取玉米果穗并送到果穗箱，本機(jī)采用縱臥式摘輥摘穗方式。摘穗時(shí)，內(nèi)外摘輥前部應(yīng)低于玉米穗一定距離，其高度差要求不是太嚴(yán)格。高度差較小時(shí)，玉米摘掉位置靠近摘輥前端；高度差較大時(shí)，摘掉位置靠后。一般應(yīng)保證摘掉果穗的位置在摘穗輥中間。對(duì)于不同結(jié)穗高度的玉米，應(yīng)對(duì)摘穗臺(tái)高低進(jìn)行合適的調(diào)整。摘穗臺(tái)升降的調(diào)整通過(guò)改變兩根前拉桿的長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)：前拉桿有中間套管和兩端接頭組成，兩端節(jié)頭為左右螺紋，只要擰轉(zhuǎn)中間套管即可伸長(zhǎng)或縮短。一般情況下，將前拉桿處于中間位置即可，即兩接頭銷孔中心距為500毫米左右，只有當(dāng)結(jié)穗高度在400-500毫米時(shí)需降落摘穗臺(tái)，當(dāng)結(jié)穗高度在1.2米以上時(shí)需升起摘穗臺(tái)。降低摘穗臺(tái)時(shí)，拉桿的極限長(zhǎng)度為600毫米，升起摘穗臺(tái)時(shí)，以摘穗臺(tái)不碰拖拉機(jī)為宜。
(2) 分禾器
摘穗臺(tái)上有兩個(gè)外分禾器和一個(gè)中間分禾器。外分禾器與中間分禾器前段尖部形成兩個(gè)喇叭口(如圖2-4所示)，用以將玉米秸稈引導(dǎo)至摘穗輥中間。分禾器中部形成果穗運(yùn)輸?shù)耐ǖ?，后部只有外分禾器，利用其高度?lái)限制果穗向內(nèi)側(cè)滑落至螺旋升運(yùn)器。另外，分禾器尖部可對(duì)輕微倒伏的作物起扶持作用。對(duì)于秸稈嚴(yán)重倒伏的作物，不適合機(jī)收。因?yàn)橛衩捉斩拠?yán)重倒伏時(shí)，雖然分禾器亦能把秸稈扶起，但秸稈不能順暢地進(jìn)入到摘穗輥中間，或者秸稈被推而向前傾倒，不能順利摘取果穗而造成漏摘掉穗損失。我國(guó)現(xiàn)有各類機(jī)型還不能很好地收獲嚴(yán)重倒伏的作物，有待進(jìn)一步研究解決。
圖2-4 撥禾、喂入部分
1.分禾器 2.撥禾鏈 3.切割器 4.喂入鏈 5. 摘穗輥
(3) 摘穗輥
傳統(tǒng)的玉米摘穗部件有立式摘輥，臥式摘棍和摘穗板。立式摘輥常用在需要收集秸稈的機(jī)型中，摘穗板常用在多行機(jī)中。本機(jī)采用臥式摘穗輥。臥式摘輥成對(duì)使用，內(nèi)摘輥和外摘輥兩者的結(jié)構(gòu)基本相同，但摘棍的螺旋筋方向相反。內(nèi)外摘輥配置成內(nèi)低外高，內(nèi)低外高的配置使玉米穗順利地滑落至螺旋輸送器。摘輥的結(jié)構(gòu)：由摘輥尖和摘輥體組成。摘輥尖部分形成喇叭口，使玉米秸稈順利進(jìn)入摘輥間隙；摘輥體的大部分設(shè)置有螺旋筋，便于抓取秸稈，夾持秸稈并向后輸送，此段為摘穗段，摘輥體的后部設(shè)置一段直紋筋。若秸稈被輸送到摘穗輥后部時(shí)，被快速向下拉出，以免造成摘輥堵塞。摘輥體的后部通過(guò)一個(gè)接出的短軸頭用軸承支撐在機(jī)架的安裝板上，軸頭和摘輥體用兩個(gè)彈性銷連接。摘輥體與摘輥尖用一段軸連接，并用彈性銷鎖住，二者的接縫處安裝一滾針軸承，并通過(guò)支座支撐在機(jī)架上，外摘輥有摘輥齒輪箱輸出軸端鏈傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)，內(nèi)外摘輥后部有一對(duì)齒數(shù)相同的齒輪嚙合，使二者轉(zhuǎn)速相同，轉(zhuǎn)向相反，相向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)秸稈的拉送并摘掉玉米穗。
為了使摘輥的夾持力能適應(yīng)不同粗細(xì)的作物秸稈，機(jī)器的內(nèi)輥采用固定支撐，而外輥前端采用浮動(dòng)支撐。當(dāng)秸稈被摘輥夾緊后，外輥前端受力向后運(yùn)動(dòng)，此時(shí)彈簧收縮，彈力增大，給秸稈一更大的夾持力，保證秸稈的正常下拉和后送，當(dāng)遇到粗大的秸稈時(shí)，不致于拉斷秸稈，造成摘輥表面堵塞。對(duì)于不同粗細(xì)的作物秸稈，夾持力應(yīng)作合適調(diào)節(jié)，方法如下：
改變夾持力是通過(guò)調(diào)節(jié)彈簧預(yù)緊力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。將調(diào)節(jié)螺桿旋出時(shí)預(yù)緊力增大，摘輥夾持力也增大，螺桿旋入時(shí)反之。對(duì)一般作物，將螺桿調(diào)至圖中尺寸58～62毫米的較小者，對(duì)粗大作物調(diào)至較大者。此尺寸是以外摘輥和內(nèi)摘輥的間隙為零時(shí)度量的，此間隙可通過(guò)調(diào)節(jié)螺母與調(diào)節(jié)螺桿的相對(duì)位置來(lái)改變，當(dāng)螺母被旋入時(shí)，間隙增大，一般此間隙為9～14毫米即可。
內(nèi)外摘輥的兩側(cè)配置有切草刀，用以清除纏繞在摘輥上的雜草。切草刀刃口與摘輥的間隙可調(diào)，以二者不相碰為宜。
(4) 撥禾鏈
對(duì)每行摘穗裝置來(lái)說(shuō),配置了內(nèi)、外兩根撥禾鏈，其作用是：引導(dǎo)秸稈進(jìn)入摘輥間，并幫助向后輸送秸稈，另外也對(duì)已摘掉的玉米穗向后輸送，使果穗不向前滑落。撥禾鏈的主動(dòng)輪裝在撥禾鏈齒輪箱的輸出軸上端，被動(dòng)輪和張緊輪（內(nèi)外鏈結(jié)構(gòu)相同）均可調(diào)節(jié)來(lái)張緊鏈條。由于此鏈為水平面上運(yùn)動(dòng)，故須張緊可靠。
(5) 摘穗輥齒輪安全離合器的調(diào)節(jié)
為了提高摘穗工作部件的傳動(dòng)效率和可靠性，本機(jī)采用齒輪和鏈條傳動(dòng)。在摘輥齒輪箱的輸入軸端設(shè)置有安全離合器，以防摘輥堵塞或撥禾鏈脫落等故障而引起機(jī)件損壞。安全離合器的型式為牙嵌式,改變離合器彈簧的預(yù)緊力可增減離合器的結(jié)合力，彈簧壓緊時(shí)結(jié)合力增大。一般情況下，將彈簧預(yù)壓至機(jī)器可正常工作,不出現(xiàn)打滑為宜，不可壓縮過(guò)多。此彈簧壓縮后的最小長(zhǎng)度為68毫米，特別注意，此彈簧不可壓縮超過(guò)此極限，否則離合器不能打滑,若出現(xiàn)故障,將損壞機(jī)件。
(6) 中間升運(yùn)攪龍
在偏配置機(jī)型中，由于輸送槽不能前伸至摘穗輥中部，故設(shè)置一升運(yùn)攪龍將摘取的果穗向輸送槽輸送。升運(yùn)攪龍由中間長(zhǎng)傳動(dòng)軸及齒輪箱的輸出軸驅(qū)動(dòng)。攪龍葉片與后端的撥禾板不得碰壞和變形，特別是前端葉片的端部,與攪龍殼體的間隙不宜過(guò)大，以不磨擦為宜。若不合適，則應(yīng)及時(shí)修正,以免葉片對(duì)果穗的損傷造成掉粒損失。
2. 輸送槽
本機(jī)采用刮板式輸送槽,槽體下部有兩處連接角鋼，與前懸掛架和果穗箱支架固定聯(lián)接。主動(dòng)軸設(shè)置在前端,由長(zhǎng)傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)。被動(dòng)軸的位置可前后調(diào)整以張緊鏈條，松開(kāi)螺母，調(diào)節(jié)另一側(cè)螺母可使被動(dòng)軸后移，張緊后需擰緊螺母。張緊時(shí)注意兩側(cè)應(yīng)同步，保證主動(dòng)軸和被動(dòng)軸平行，以防止運(yùn)行中發(fā)生別勁、卡滯。
3. 果穗箱
果穗箱支承在果穗箱支架上，可繞兩側(cè)的支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。收獲作業(yè)時(shí)，果穗箱放下時(shí)應(yīng)鎖緊液壓裝置。果穗箱集滿后，操縱液壓手柄，果穗箱將自動(dòng)向后傾斜（配置時(shí)將支撐果穗箱的懸架設(shè)在果穗箱重心之前），此時(shí)限位鋼絲繩索自動(dòng)控制果穗箱傾斜的極限位置，同時(shí)自開(kāi)門機(jī)構(gòu)將門打開(kāi)，果穗卸下。
4. 秸稈粉碎機(jī)
(1) 結(jié)構(gòu)及工作原理
粉碎機(jī)裝置位于拖拉機(jī)的后部，果穗箱的下方，動(dòng)力由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸傳出后經(jīng)變速箱改變動(dòng)力傳遞方向，然后由五根C型V帶傳遞到粉碎機(jī)的刀輥軸。粉碎錘刀用銷軸鉸接于粉碎輥的刀座上，機(jī)殼內(nèi)側(cè)設(shè)置有三排定刀片，擋草板既可保證碎秸稈均勻拋撒又起安全作用。
當(dāng)拖拉機(jī)動(dòng)力經(jīng)萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸、齒輪箱、帶傳動(dòng)帶動(dòng)粉碎輥高速轉(zhuǎn)動(dòng)，粉碎錘刀撿拾起秸稈一起運(yùn)動(dòng)，由定刀片配合，秸稈受到打擊、撕裂、搓擦等作用被粉碎，并在氣流和離心力的作用下，均勻拋撒于田間。
(2) 動(dòng)刀排列方案
動(dòng)刀排列方案是影響秸桿粉碎還田機(jī)工作質(zhì)量的重要因素，合理安排動(dòng)刀的排列順序可以增強(qiáng)粉碎質(zhì)量，并能減輕機(jī)體震動(dòng)，提高平衡性。
刀的排列順序一般有單螺線排列、雙螺線排列、星型排列和對(duì)稱排列。一般好的排列方式均要滿足以下條件：
① 刀軸受力均勻，徑向受力平衡。
② 相鄰兩個(gè)刀片徑向夾角要大。
現(xiàn)有的單、雙螺線排列方式在粉碎過(guò)程中，秸桿側(cè)向移動(dòng)現(xiàn)象嚴(yán)重，容易造成堵塞。
本設(shè)計(jì)采用均力免震法排列動(dòng)刀順序，取刀輥轉(zhuǎn)速為40米/秒左右為宜。由傳動(dòng)示意圖知：粉碎刀輥的轉(zhuǎn)速n=1693轉(zhuǎn)/分。
則此時(shí)的粉碎刀端線速度V：
V=ω.r=π×D1×n/60=3.14×0.490×1693/60=43.4m/s （粉碎刀輥直徑490mm）
具體排列方式如圖2-5所示：
圖2-5 錘爪排列展開(kāi)圖
其特點(diǎn)是：
② 刀軸受力均勻，每次只有一組刀片打擊秸桿。
② 刀軸旋轉(zhuǎn)時(shí)不震動(dòng)，無(wú)須加配重。
5.傳動(dòng)示意圖
第二章 攪龍與輸送槽的設(shè)計(jì)
§3.1 攪龍的設(shè)計(jì)
螺旋輸送器（也稱升運(yùn)攪龍）在農(nóng)業(yè)機(jī)械上應(yīng)用得很廣，在谷物收獲機(jī)械上，用于輸送谷物、谷粒、雜余等。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而且耐用，使用安全可靠并且轉(zhuǎn)速可以在很大范圍內(nèi)變化。但應(yīng)用螺旋輸送器也帶來(lái)易使輸送物破碎、消耗的功率多等缺點(diǎn)。
本次設(shè)計(jì)中攪龍的作用是將摘錕收獲的玉米穗收集起來(lái)輸送到刮板式輸送槽。該攪龍采用螺旋葉片式，有焊在軸上的螺旋葉片及外殼組成，攪龍工作面有一根垂直于軸的直元線一面繞軸等速回轉(zhuǎn)，一面沿軸等速移動(dòng)而形成的螺旋面。
機(jī)組作業(yè)速度是1米/秒，每畝玉米數(shù)為3000～4000株，則每秒輸送果穗數(shù)為6～8穗，由經(jīng)驗(yàn)確定攪龍螺距選為h=280mm，葉片直徑為D=280mm，中間軸有130mm的鋼管切割而成。
攪龍軸向轉(zhuǎn)速為m/s，滿足輸送要求。
§3.2 刮板式輸送槽的設(shè)計(jì)
刮板式輸送器在谷物收獲機(jī)械上主要用于輸送谷物（果穗和谷粒）和雜余。輸送器由固定在鏈條上的刮板、鏈輪、外殼和喂入部分等組成。
輸送槽采用刮板式輸送器，它主要用于輸送玉米穗，將物料沿傾斜30度的方向升運(yùn)，刮板式輸送器有帶雙翼的套筒滾子鏈，上面安裝有橡膠刮板，外殼以及中間隔板等組成。輸送果穗時(shí)果穗從下端的進(jìn)口由攪龍輸送器輸入，經(jīng)過(guò)回轉(zhuǎn)的上刮式刮板將物料刮送升運(yùn)，在外殼上段經(jīng)排料口卸出。
玉米的一些有關(guān)參數(shù)
每畝玉米種植數(shù)
平均行距
株距
玉米高度
3000～4000株
600～650mm
300～350mm
1800～2500mm
結(jié)穗高度
玉米穗長(zhǎng)度
大端直徑
每株結(jié)穗個(gè)數(shù)
400～1200mm
不大于230mm
不大于65mm
1.5個(gè)
摘自河南省新鄉(xiāng)市政府統(tǒng)計(jì)站
玉米直徑取100mm，長(zhǎng)度取250mm，因雙行收割，選取刮板寬度B=280mm，高度h=70mm，刮板間距大于物料尺寸約為（3～6）h，同時(shí)參考鏈條尺寸，刮板間距選為10倍的鏈節(jié)距即10×31.75=317.5mm，定取為317mm。刮板材料選為橡膠。
玉米畝株數(shù)為4000株，每株結(jié)穗1.5個(gè)，則每畝產(chǎn)玉米穗數(shù)為4000X1.5=6000穗/畝，既10穗/平方米，玉米收獲機(jī)與上海-50配套，以2檔作業(yè)（1米/秒），割幅為1.2米，則每秒鐘收獲的玉米穗數(shù)為1m/s×10穗/m2X1.2m=12穗/秒。
有統(tǒng)計(jì)資料：玉米穗長(zhǎng)度一般情況下不超過(guò)230mm，故輸送槽寬度設(shè)為300mm，高度設(shè)為300mm，玉米穗最大直徑不大于65mm，相鄰刮板間距定為317mm，則相鄰刮板輸送玉米穗數(shù)為3～4穗。
第四章 主要部件的功耗計(jì)算
玉米聯(lián)合收獲機(jī)總體功率分配：
1. 機(jī)器行走功率N1
根據(jù)上海-50機(jī)型特點(diǎn)，機(jī)組在田間行走時(shí)要消耗一定功率約為5~6馬力，取為6馬力
2. 刀輥摘穗功耗N2
據(jù)設(shè)計(jì)資料，收獲每行玉米所消耗的摘穗功率為2～4馬力，取3馬力。則本機(jī)收獲兩行玉米的摘穗功耗：N2=6馬力。
3. 撥禾消耗功率N3
收獲機(jī)每個(gè)撥禾鏈消耗功率為1.5馬力，則兩個(gè)撥禾鏈消耗功率：N3=3馬力。
4. 果穗輸送功耗N4
(1)刮板輸送器生產(chǎn)率
刮板輸送器生產(chǎn)率：Q=3600Bhv
其中：B—刮板寬度（m） 取B=0.28m
h—刮板高度（m） 取h=0.07m
v—刮板（鏈耙）的速度（m/s） 已知v=1.527m/s
ρ—輸送物料的容重（噸/立方米） 取ρ=0.45
—充滿系數(shù) 輸送谷物和雜余可取0.6~0.8 取 =0.7
— 傾斜系數(shù) 輸送裝置與水平夾角為30° 取 =0.58
故刮板輸送器生產(chǎn)率：Q=3600Bhv=3600X0.28X0.07X1.527X0.45X0.7X0.58=19.685
(2)刮板輸送器的功率消耗
刮板輸送器長(zhǎng)度選為4.2mm，高度選為300mm，寬度選為300mm卸料口長(zhǎng)度需滿足果穗可以卸掉，選取為380mm。輸送器槽體、隔板、焊接板的材料均為Q235鋼,厚度為4mm,傾斜角度為,故輸送高度H=2.1m,輸送器水平投影長(zhǎng)度L=3.64m,重力加速度g=9.8m/,刮板運(yùn)動(dòng)阻力系數(shù)W=1.3,得出輸送器的功率消耗為:
N==
據(jù)設(shè)計(jì)資料，收獲每行玉米所消耗的摘穗功率為1馬力，則本機(jī)收獲兩行玉米的果穗輸送功耗：N4=2馬力。
3.粉碎機(jī)功耗N5
粉碎機(jī)的功率通過(guò)農(nóng)機(jī)專業(yè)研究生做的試驗(yàn)可知，粉碎兩行物料的秸稈，粉碎機(jī)消耗的功率計(jì)算公式為：
n—刀輥轉(zhuǎn)速，n=1512轉(zhuǎn)/分；
B-工作幅寬，B=150cm；
-單位幅寬阻扭矩平均值。一般取0.07～0.1千克力×米/厘米左右，取=0.09。
則馬力
則整機(jī)工作部件消耗的總功率N為；
N=N1+N2+N3+N4+N5=6+6+3+2+28.5=45.5馬力
故能滿足工作功率要求，且有一部分功率儲(chǔ)備。
第五章 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與校核
§5.1 攪龍鏈輪的設(shè)計(jì)
1.鏈輪的基本參數(shù)（鏈輪齒數(shù)Z=13）
（1）配用的鏈條：節(jié)距P=15.875
排距=18.11
滾子外經(jīng)=10.16mm
（2）分度圓直徑：mm
齒頂圓直徑：
=66.339+1.25X15.875-10.16
=76.08227576mm
齒根圓直徑：=d-=66.339-10.16=56.17956.18mm
分度圓玹齒高：=（0.625+）p-0.5
=(0.625+)X15.875-0.5X10.16
= 5.81885.82mm
齒側(cè)凸圓直徑：
取=46mm
（3）鏈輪內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬：=9.4mm
齒寬：0.95=0.95X9.4=8.93mm
倒角寬：（0.1～0.15）p=0.15X15.875
=2.381252.38mm
倒角半徑：p
齒側(cè)凸緣圓角半徑：0.04p=0.04X15.875=0.635mm0.64mm
§5.2 主動(dòng)軸鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
1.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
軸承的選擇：因軸承安裝在薄壁鋼板中，同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用開(kāi)封軸承廠生產(chǎn)的SAPF200軸承，其尺寸為dXDXB=25mmX52mmX31mm。
左右端SAPF軸承一端采用軸肩進(jìn)行軸向定位，另一端采用緊定螺釘進(jìn)行定位。由手冊(cè)上查得SAPF200軸承的定位軸肩高度為1.5mm。軸承端蓋的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求。
（2）取安裝鏈輪處的直徑是d=22mm，鏈輪用軸肩定位，鏈輪右端用軸端擋圈進(jìn)行軸向定位。
（4）軸上零件的周向定位
鏈輪與軸的周向定位均采用普通平鍵連接。鏈輪與軸的聯(lián)結(jié)選用普通C型平鍵為b×h×l=8x7x22（GB/T 1096-79）。套管與軸采用焊接方式。
（5）確定軸上圓角和倒角尺寸
查表，取軸端倒角為，各軸肩處的圓角半徑R1.5。
2.輸送槽前軸與后軸之間的輸送鏈
選取鏈輪齒數(shù)：=11
輸送槽前軸轉(zhuǎn)速：=259r/min
輸送槽后軸轉(zhuǎn)速：=259r/min
傳動(dòng)比：
鏈輪齒數(shù)：
鏈節(jié)數(shù)：
其中：——中心距——3175mm
P——節(jié)距——31.75
取鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)，故選=212個(gè)
3.鏈輪的基本參數(shù)（鏈輪齒數(shù)Z=11）
（1）配用的鏈條：節(jié)距P=31.75
排距=35.76
滾子外經(jīng)=19.05mm
內(nèi)鏈板高度：=30.18mm
（2）分度圓直徑：mm
齒頂圓直徑：
=112.7+1.25X31.75-19.05
=133.34mm
齒根圓直徑：=d-=112.7-19.05=93.65mm
分度圓玹齒高：=（0.625+）p-0.5
=(0.625+)X31.75-0.5X19.05
= 12.63
齒側(cè)凸圓直徑：
取=76mm
（3）鏈輪內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬：=18.90mm
齒寬：0.95=0.95X18.90=17.99mm
倒角寬：（0.1～0.15）p=0.13X31.754.13mm
倒角半徑：p
齒側(cè)凸緣圓角半徑：0.04p=0.04X31.75=1.27mm
§5.3 主動(dòng)軸鏈傳動(dòng)軸及鍵的校核
1. 鍵的校核
普通平鍵連接的強(qiáng)度條件是：
бp =2Tx100/kld <[бp]
導(dǎo)向平鍵和滑鍵連接的強(qiáng)度條件是：
P =2Tx100/kld<[P]
上述2式中，T——傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位：N.m
k——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h，此處h為鍵的高度（mm）
l——鍵的工作長(zhǎng)度，單位：mm
d——軸的直徑
按照上面的公式來(lái)校核普通平鍵8×7×28
бp =2Tx100/kld=2x9550Px100/kldn
=2x9550x2.352x1000/（0.5x7x20x30x500）
=42.78Mp<[бp]=100Mp
故滿足強(qiáng)度要求。
2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
軸承的選擇：因軸承安裝在薄壁鋼板中，同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用開(kāi)封軸承廠生產(chǎn)的SAPF200軸承，其尺寸為dXDXB=25mmX52mmX31mm。
左右端SAPF軸承一端采用軸肩進(jìn)行軸向定位，另一端采用緊定螺釘進(jìn)行定位。由手冊(cè)上查得SAPF200軸承的定位軸肩高度為1.5mm。軸承端蓋的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求。
（2）取安裝鏈輪處的直徑是d=22mm，鏈輪用左端軸肩定位，鏈輪右端用軸端擋板進(jìn)行軸向定位。
（3）軸上零件的周向定位
鏈輪與軸的周向定位均采用鍵連接。鏈輪與軸的聯(lián)結(jié)選用普通C型平鍵為bxhxL=8x8x25（GB/T 1096-79）。
（4）確定軸上圓角和倒角尺寸
查表，取軸端倒角為，各軸肩處的圓角半徑R1.5。
§5.4 輸送槽主動(dòng)軸載荷的計(jì)算與校核
根據(jù)該軸的工作情況分析，此軸主要受扭矩，彎矩很小，所以該軸的強(qiáng)度校核按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算，對(duì)該軸各個(gè)截面主要傳遞轉(zhuǎn)矩分析，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材，其強(qiáng)度為：
d≥39550000p0.2n【τT】=A03Pn
其中：C—軸的材料和承載情況確定的常數(shù)，而45鋼的A0值取值范圍為：118～107
應(yīng)用上式求出的d值，一般作為該軸的最細(xì)處直徑。
則P=2.352kw n=259轉(zhuǎn)/分 A0=110
得d18.26mm
考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱作用，將d值加大4%，
故1.04d=1.04X18.26=18.99mm
而該軸最細(xì)處為22mm，所以該軸得強(qiáng)度足夠滿足使用要求。
第六章 主要零件的結(jié)構(gòu)工藝分析
§6.1 輸送槽主動(dòng)軸的工藝分析
輸送槽主動(dòng)軸是輸送槽的重要部件，它的設(shè)計(jì)好壞直接影響整個(gè)輸送槽的工作性能，所以它的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。在設(shè)計(jì)中主要考慮了以下幾點(diǎn)：
1. 軸應(yīng)便于加工，軸上零件也應(yīng)便于加工；
2. 軸和軸上零件應(yīng)有準(zhǔn)確的工作位置；
3. 各零件要牢固而可靠地相對(duì)固定；
4. 改善受力狀況，減少應(yīng)力集中；
為了滿足上述要求我把軸設(shè)計(jì)成階梯軸，且在軸肩處運(yùn)用圓形倒角以減少應(yīng)力集中。由于此軸在軸承蓋、軸承、鏈輪處都有配合，因此在軸上這些連接部分的加工精度要求較高，但是農(nóng)機(jī)具精度要求相對(duì)不高，一般選用7級(jí)精度，鍵槽也是7級(jí)精度，避免精度不夠引起整個(gè)部裝的不平衡，影響加工效果。
§6.2 制訂主動(dòng)軸零件的工藝過(guò)程
工序號(hào)
工序
名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
Ⅰ
車
1、車一端面，鉆中心孔
2、切斷，長(zhǎng)399
3、車另一端面 ，鉆中心孔
臥式
車床
Ⅱ
車
1． 1.粗車一端外圓分別至?28×36，?30×38，
2． ?32×81
2．半精車該端外圓至，，
3．倒角1×45°，倒圓角R1.5
4．粗車另一端外圓分別至?2×48，?32×81，?35×138
5．半精車該圓外端分別至，,
6．倒角1×45°，倒圓角R1.5
臥式
車床
Ⅲ
銑
1、 銑槽R7.2，保證尺寸25
2、 粗-精銑鍵槽分別至××， ××
立式
銑床
Ⅳ
熱
淬火、回火HRC40～45
Ⅴ
鉗
修研中心孔
鉆床
Ⅵ
磨
1、 粗磨一端外圓至
2、 精磨該端外圓至
3、 粗磨另一端外圓至
4、 精磨該端外圓至
外圓
磨床
Ⅶ
檢
按圖紙要求檢驗(yàn)
第七章 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)
§7.1社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益
玉米聯(lián)合收獲機(jī)具有機(jī)體小、便于操作、功能齊全等許多優(yōu)點(diǎn)?？梢砸淮涡酝瓿烧?、輸送、收集到糧倉(cāng)、秸稈粉碎等一系列功能。針對(duì)現(xiàn)代農(nóng)村實(shí)行的家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制度。農(nóng)村田地以小地塊為主，現(xiàn)有的大型的玉米收獲機(jī)械無(wú)法完成在小地塊作業(yè)的任務(wù)。而我國(guó)農(nóng)村的玉米種植面積又相當(dāng)?shù)拇螅?，農(nóng)民要投入大量的時(shí)間和勞動(dòng)力來(lái)完成玉米的收獲任務(wù)。這給社會(huì)造成了巨大的人力資源損失，也間接的影響了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)。 玉米聯(lián)合收獲機(jī)的問(wèn)世改變了這個(gè)現(xiàn)實(shí)：憑借它的靈巧、耐用及其強(qiáng)大的功能，為農(nóng)民減少了秋收的勞累，大大節(jié)約了生產(chǎn)成本和勞動(dòng)力。此外，由于本機(jī)具有秸稈還田功能，使秸稈重新還田變成肥料被利用，使得糧食產(chǎn)量也有增長(zhǎng)，而且秸稈還田還減少了秸稈焚燒帶來(lái)的環(huán)境污染。這一切都說(shuō)明 玉米聯(lián)合收獲機(jī)的研制將會(huì)給社會(huì)帶來(lái)了良好的社會(huì)效益。
§7.2推廣前景應(yīng)用分析
由于 玉米聯(lián)合收獲機(jī)的推廣使用既有較好的社會(huì)效益和生態(tài)效益，又有一定的經(jīng)濟(jì)效益。所以，一旦研發(fā)成功，必將得到廣大農(nóng)民朋友的歡迎和接受。
1.生產(chǎn)成本概算
綜合成本概算為20000元，其中：
（1）材料，工時(shí)費(fèi)5500元；
（2）上繳利稅6600元；
（3）水、電費(fèi)及設(shè)備廠房折舊費(fèi)2000；
（4）管理費(fèi)1500；
（5）銷售費(fèi)用800元；
（6）職工社會(huì)，醫(yī)療，勞動(dòng)保險(xiǎn)費(fèi)用900元；
（7）貸款利息1700元；
（8）不可預(yù)見(jiàn)費(fèi)用1000元。
2. 市場(chǎng)售價(jià)預(yù)測(cè)
據(jù)資料顯示，2006年我國(guó)玉米種植面積2500萬(wàn)公頃左右，居世界第二位，市場(chǎng)需求量很大。預(yù)計(jì)該機(jī)器批量生產(chǎn)成本大約為2萬(wàn)元，目前市場(chǎng)售價(jià)在2.8萬(wàn)元以上，若按每年產(chǎn)量300臺(tái)計(jì)算，則每年可創(chuàng)產(chǎn)值840萬(wàn)元，實(shí)現(xiàn)利稅總額277.2萬(wàn)元，生產(chǎn)企業(yè)可獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。
根據(jù)目前農(nóng)村經(jīng)濟(jì)狀況，農(nóng)民購(gòu)買玉米聯(lián)合收獲機(jī)的主要目的是用于機(jī)收服務(wù)。若機(jī)器工作效率按3畝/小時(shí)，每天工作8小時(shí)，每季收獲20天，每畝玉米的收獲費(fèi)用為30～40元，則每臺(tái)機(jī)器每季可創(chuàng)收1.5萬(wàn)元左右。即在兩、三年內(nèi)就可收回購(gòu)機(jī)成本。如果用戶對(duì)機(jī)器正確使用、維修和保管，機(jī)器使用壽命可達(dá)5～8年。這樣