16 屆畢業(yè)設(shè)計
玉米脫粒機結(jié)構(gòu)設(shè)計
學生姓名 宮曉東
學 號 8011212232
所屬學院 機械電氣化工程學院
專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化
班 級 16-2
指導教師 王龍
塔里木大學機械電氣化工程學院制
前 言
本文是以脫粒機利用釘齒滾筒如何工作來脫玉米粒為研究對象展開工作的，主要是對帶輪結(jié)構(gòu)﹑軸與軸承的結(jié)構(gòu)進行的是設(shè)計計算。分析論證了各種影響脫粒的因素。進而給出了玉米脫粒機總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案。
本文根據(jù)其機器的清選裝置的設(shè)計實際工作要求，從整體上分為喂入口和排出口﹑脫粒裝置、清選裝置﹑帶輪傳動的設(shè)計幾個部分，介紹了結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則和采取的一些措施，進一步說明了滾筒的性能，特點。本文也有重點介紹了各組成部分的功能﹑特點等。
本文對總體結(jié)構(gòu)進行合理設(shè)計，逐步實現(xiàn)了入料﹑脫粒﹑出料一條生產(chǎn)線，保證脫粒的穩(wěn)定性。本文在后邊對脫粒機的各部分工作的穩(wěn)定性進行了分析論證，從穩(wěn)定性分析上確保了錘式滾筒穩(wěn)定工作的科學依據(jù)。
關(guān)鍵詞：滾筒；帶輪設(shè)計；減速器設(shè)計
目 錄
1概述 1
1.1課題背景 1
1.1.1本課題的技術(shù)參數(shù) 1
1.2本課題的研究意義 3
1.3本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段 3
2脫粒機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計與方案選擇 4
2.1脫粒機的結(jié)構(gòu)組成部分與功能 4
2.2脫粒機的結(jié)構(gòu)組成及工作原理概述 6
2.3脫粒機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計輪廓 6
2.4脫粒機的的合理方案選擇與論證 6
2.5本章小結(jié) 8
3脫粒機設(shè)計計算過程及電機的選擇 9
3.2電機的選擇 16
3.3本章小結(jié) 16
4玉米脫粒機的可靠性設(shè)計 17
4.1脫粒滾筒運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性 17
4.2對發(fā)動機的要求 17
總 結(jié) 18
致 謝 19
參考文獻 20
工程概況
本文首先介紹了玉米脫粒機的理論基礎(chǔ)，并建立二維模型，以及三維模型。然后對每一個零件進行合理的設(shè)計，脫粒機結(jié)構(gòu)主要由喂料斗、脫粒滾筒、機架、凹板篩、上蓋、出料斗、電機、減速器等組成。傳動原理，是由電動機帶動，然后經(jīng)減速器連接主軸，完成傳動。工作原理，玉米由入料口進入，跟隨主軸做螺旋，滾動與滑動，脫粒錘擊打玉米實現(xiàn)脫粒，玉米粒從篩網(wǎng)漏出，玉米芯從排芯口排出，完成玉米脫離工作。
塔里木大學畢業(yè)設(shè)計
1概述
1.1課題背景
1.1.1本課題的技術(shù)參數(shù)
1.主軸轉(zhuǎn)速：1000r/min
2.配用動力：1.5KW
3.生產(chǎn)效率：1500kg/h
4.未脫凈率<1%
5.總損失率<1%
6.破碎率<2%
7.含雜率<1%
8.主機重量：20kg
9.外形尺寸（mm）：770*360*968
10.滾筒直徑：240mm
1.1.2課題發(fā)展現(xiàn)狀
玉米是世界三大糧食品種之一，為解決人類的溫飽問題起到很大作用。我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)在我國占有相當重要的地位。其中我國的玉米種植面積和玉米總產(chǎn)量僅次于美國，位居世界第二位，在我國，玉米也是僅次于小麥的主要糧食作物。但有著十二億人口的中國土地資源卻略顯不足，這就要求在單位面積上的產(chǎn)量的提高，而產(chǎn)量不能無限制的增加。因而提高作物的收獲效率就成了重中之重。同時國家對農(nóng)業(yè)機械的發(fā)展也具有高度的重視，在這一點上，脫粒機的出現(xiàn)無疑把人們從繁重的體力勞動中解放出來，不僅為廣大農(nóng)民節(jié)省了不少費用，更重要的是使收獲率上升到最佳狀態(tài)。時至今日，玉米仍然是全世界各國人民餐桌上不可或缺的食品：在“玉米的故鄉(xiāng)”墨西哥，“國菜”玉米餅的年消耗量達到1200萬噸之多，人們無論貧富貴賤都非常喜歡食用；在發(fā)達國家和地區(qū)，玉米也被作為補充人體所必需的鐵、鎂等礦物質(zhì)的來源為人們廣泛食用。蘇格蘭的安德魯·梅克爾（一個安裝工的兒子），發(fā)明了第一臺成功的脫粒機。他的玉米脫粒機包含了許多天才人物在長期的社會發(fā)展過程中作出的貢獻，是一項集社會大成的發(fā)明。在這以前若干世紀就有簡單的脫粒機了。中國人用碾滾繞著圈碾玉米；羅馬人用下端有齒的重木錘來給玉米脫粒。蘇格蘭發(fā)明家們曾發(fā)明采用轉(zhuǎn)動原理的連枷。揚場機也采用了類似的原理。詹姆斯·梅克爾（安德魯?shù)母赣H），使蘇格蘭有了第一臺成功的揚場機。他用木頭做了一個驅(qū)動滾筒的結(jié)實機架，把耐用的布或皮子一條一條地固定在機架上。滾筒轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生風，把穗子和莖稈吹走，剩下糧食。兒子無疑從父親那里得到了借鑒；在制造脫粒機時，安德魯采用了打麻機的原理，靠其速度對玉米束的作用，把玉米粒兒打下來。開始是用馬來帶動機器，后來用蒸汽機，爾后蒸汽又為水力所取代。然而脫粒機在英國卻并不受歡迎（在美國較有用武之地），而且是19世紀30 年代的一次農(nóng)村騷亂的起因之一。冬天地里沒活兒的時候，對農(nóng)場的農(nóng)民們來說，在棚子里用連枷脫粒是整個冬天的活路，使他們聊以敷生，不至于討教區(qū)救濟?，F(xiàn)在脫粒機要改變這一切，是多么大的威脅！因此，脫粒機成了“卡普頓·斯溫”暴亂的主要攻擊目標。這次暴亂于1830年在肯特開始鬧起來，很快地發(fā)展到產(chǎn)玉米的若干個縣。為了不讓把打場的棚子燒掉，許多農(nóng)民都把脫粒機搬到院子里，讓鬧事的人們破壞。雖然這次暴亂遭到了無情鎮(zhèn)壓，脫粒機的推廣卻放慢了；東英吉利的許多農(nóng)民，直到19世紀末葉還在使用連枷。連枷在劍橋郡稱為“窮棒子”，因為農(nóng)民曾跟教區(qū)官員達成妥協(xié)，讓失業(yè)農(nóng)民在棚子下用連枷脫粒。在19 世紀后半期，大多數(shù)脫粒工作都是用“脫粒滾筒”來作?！懊摿L筒”最初是用一臺小型蒸汽機來驅(qū)動，后來改用牽引機驅(qū)動。
脫粒機是用于對小麥、水稻、玉米、高粱、大豆及其它雜糧等作物進行脫粒作業(yè)的重要收獲機械，在我國廣大農(nóng)村使用十分廣泛。脫粒機在我國生產(chǎn)使用已有數(shù)十年的歷史，目前據(jù)不完全統(tǒng)計，我國生產(chǎn)各類脫粒機的企業(yè)約有２００余家，年產(chǎn)量在３０萬臺左右。脫粒機是實施生產(chǎn)許可證的農(nóng)機產(chǎn)品之一，截止１９９７年底，己領(lǐng)取生產(chǎn)許可證的企業(yè)數(shù)為１４６家。生產(chǎn)企業(yè)遍布全國各地，其中，以長江以北的麥類產(chǎn)區(qū)分布較多，產(chǎn)量較大，尤其山東、河南、河北、江蘇四省生產(chǎn)以脫麥為主的脫粒機企業(yè)較多，每省有３０家左右。東北地區(qū)主要是生產(chǎn)以脫玉米、豆類及雜糧為主的脫粒機。在長江以南的地區(qū)，大都為生產(chǎn)人工踩踏或動力帶動的梳刷式水稻脫粒機。在西南、西北等地也有一些以生產(chǎn)水稻、小麥類脫粒機為主的企業(yè)，雜糧類脫粒機占有較小比例。
生產(chǎn)脫粒機的企業(yè)，大都為中小型企業(yè)，尤以小型企業(yè)所占比例較大，其企業(yè)經(jīng)濟性質(zhì)多為國有和集體企業(yè)，但鄉(xiāng)鎮(zhèn)和個體企業(yè)也為數(shù)不少，也有少數(shù)的大型生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)脫粒機，但脫粒機產(chǎn)品不是該企業(yè)主導產(chǎn)品。目前生產(chǎn)脫粒機的企業(yè)大致可分為三種類型：一是有較好的工藝和工裝設(shè)備條件，企業(yè)領(lǐng)導注重研究市場需求動態(tài)，人員素質(zhì)和管理水平都較高的企業(yè)，生產(chǎn)批量較大，年產(chǎn)量均在１萬臺以上，有的高達３萬臺。這些企業(yè)是生產(chǎn)脫粒機的骨干企業(yè)。如河北邱縣機械廠是國內(nèi)目前生產(chǎn)脫粒機數(shù)量最大的企業(yè)之一，１９９７年的年產(chǎn)量近４萬臺，１９９８年在２．７萬臺左右。湖北佳華機械有限公司是國內(nèi)生產(chǎn)水稻脫粒機數(shù)量最大的企業(yè)之一，年產(chǎn)量約在２萬臺以上。二是生產(chǎn)脫粒機歷史雖然很長，但近幾年產(chǎn)品型號、管理水平和生產(chǎn)規(guī)模變化不大，僅占領(lǐng)部分市場份額的老企業(yè)，其生產(chǎn)批量多在幾千臺左右。三是生產(chǎn)條件較差、人員素質(zhì)低、管理水平不高的一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)或個體企業(yè)，雖然每個企業(yè)的生產(chǎn)批量不是很大，有的產(chǎn)量僅為幾百臺，甚至幾十臺，但這類企業(yè)占有相當?shù)臄?shù)量。從產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和類型來看，目前脫麥類的簡式脫粒機機型占領(lǐng)了大部分市場份額，半復式脫粒機占有少量比例，復式脫粒機產(chǎn)量則很少。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)大都為十幾年一貫制的老產(chǎn)品。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型或改進型脫粒機，頗受用戶青睞，如山西晉城市西巷農(nóng)機廠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，一上市就受到農(nóng)民的歡迎，具有較好的市場前景。
水稻用脫粒機在南方水稻產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)銷售較多，但仍以簡易的動力帶動或人工踩踏的梳刷式滾筒脫粒機較多，其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)水平均未有較大的突破。玉米、豆類及其它雜糧類脫粒機近幾年己開始進入市場，此類機具在東北地區(qū)發(fā)展較快。
1.1.3國內(nèi)外在該現(xiàn)狀上的研究分析
改革開放讓中國成為舉世矚目的農(nóng)業(yè)制造大國，但作為為國民經(jīng)濟發(fā)展和國防建設(shè)提供命脈重要支柱的農(nóng)業(yè)，中國農(nóng)業(yè)裝備機械所存在的自主創(chuàng)新能力弱、對外依存度高、國際競爭力不強等問題也越來越凸顯出來。
目前，我國最好的玉米脫粒機是5TY—32型，該設(shè)備產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊、機體小；采用獨立的脫粒方法，脫粒干凈，玉米棒芯整體拋出，無需清洗，顆粒破碎率低，生產(chǎn)效率高，是全國唯一不打碎玉米幫芯的設(shè)備。
當前，雖然我們也取得了不小的進步，但與發(fā)達資本主義國家相比，還有很大的差距，這只是邁出的一小步，要想成為名副其實的工業(yè)大國，必須要以農(nóng)業(yè)為基石。只有這樣，才能加快進入社會主義進程。
1.2本課題的研究意義
經(jīng)過此課題的設(shè)計，掌握脫粒機的工作原理，以及連桿偏心輪裝配互動實現(xiàn)脫粒的機能。且通過控制脫粒錘與壁的距離大小及柵孔的大小保證脫離率。從而可實現(xiàn)系列化設(shè)計并保證設(shè)計原理的正確性。
1.3本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段
1.3.1主要研究內(nèi)容
⑴小型玉米脫粒機的主要參數(shù)的確定
⑵主要設(shè)計零件的計算
⑶繪出一部分零件的零件圖
⑷校核重要零件的受力情況
⑸繪出玉米脫粒機的裝配圖
1.3.2采用的研究手段
采用理論計算和實際勘測相結(jié)合的設(shè)計過程完成本課題。
2脫粒機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計與方案選擇
2.1脫粒機的結(jié)構(gòu)組成部分與功能
2.1.1滾筒的組成與功能
⑴脫粒滾筒
軸流式脫粒裝置主要由滾筒、凹板（包括分離篩）、導板和蓋等部分組成。工作時，作物由滾筒的一端喂入（順著滾筒軸向或徑向喂入），隨著滾筒的旋轉(zhuǎn)，作物貼著凹板與蓋（或罩）組成的圓筒內(nèi)弧面作螺旋運動。沿著滾筒軸線方向流過脫粒裝置。谷粒、潁殼、碎秸、碎葉等谷粒混合物在滾筒離心力的作用下同時由凹板篩孔（或分離篩孔）落下，秸草則由滾筒的另一端（軸向或徑向）排出。大部分生長成熟、飽滿的谷粒在滾筒前半段脫下分離，一些生長不好和不太成熟的谷粒到后半段才被脫下,后半段滾筒還把其余混在碎秸里的谷粒分離出來。因作物在脫粒裝置內(nèi)的時間長（約2-3秒），能充分的進行分離，故比傳統(tǒng)使用的切流式脫粒裝置脫凈率高，而且有可能把脫粒調(diào)整的柔和些。使受損傷的的谷粒減少。但碎秸桿多，脫粒消耗的功率也相應較大。軸流式滾筒脫粒裝置可以不再設(shè)置其他專用的分離機構(gòu)即可滿足作物脫粒后的分離的技術(shù)要求。因此在同樣等級的聯(lián)合收割機上以通過能力計，比傳統(tǒng)的脫粒裝置加鍵式逐稿器要高。軸流式滾筒脫粒裝置配無級變速驅(qū)動裝置可以適應脫水稻、玉米、小麥、大豆等多種作物。
脫粒滾筒軸結(jié)構(gòu)設(shè)計為軸流滾筒式，滾筒上脫粒錘按多頭螺旋排列。軸長640mm。轉(zhuǎn)速設(shè)計為：1000r/min.。
?滾筒轉(zhuǎn)速。滾筒上安裝有脫粒錘，滾筒的作用是帶動擊打錘轉(zhuǎn)動，擊打錘推動玉米果穗作螺旋運動。滾筒轉(zhuǎn)速由滾筒外緣線速度決定，滾筒外緣線速度是以保證不損傷玉米籽粒為前提條件，由資料數(shù)據(jù)獲得。但滾筒外緣線速度不能過低，否則會影響生產(chǎn)率。根據(jù)數(shù)據(jù)，確認線速度值在3.2～3.9m／s之間最佳。
?滾筒直徑。滾筒直徑由凹板直徑?jīng)Q定，并且保證脫粒滾筒外徑與凹板留有90～1O0mm的間隙。根據(jù)實際功率負荷計算扭矩，確定軸徑。
?滾筒脫粒錘。脫粒錘有規(guī)律地安裝在滾筒軸上，其作用是撥動玉米穗沿滾筒軸作復雜運動(玉米穗本身既滾動又滑動，同時沿滾筒軸作不規(guī)則螺旋運動)，也推動玉米穗向排芯口方向移動。擊打錘寬度：脫粒錘設(shè)計比較寬，范圍一般為30～50mm，目的是工作時使玉米穗接觸面較大，避免點接觸產(chǎn)生對玉米穗的局部壓力集中損傷玉米籽粒。
④滾筒脫粒段長度。滾筒脫粒段長度是決定脫粒質(zhì)量的重要參數(shù)，滾筒過短影響脫凈率；滾筒過長，會增加功率消耗及制造成本。由網(wǎng)上得知，用籽粒含水率為20％左右(籽粒含水率高相對較難脫粒)的玉米穗做試驗，脫粒段長度一般應為凹板直徑的3.5倍左右。
2.1.2帶輪的選用
⑴帶輪的材料
帶輪的材料主要采用鑄鐵，常用的材料牌號為HT150或者為HT200；轉(zhuǎn)速比較高的時候采用鑄鋼（或者用鋼板沖壓后焊接而成）；小功率時可以用鑄鋁或者塑料。
⑵帶輪傳動
帶傳動是由緊固件連在主動軸上的帶輪（主動輪）、固連于從動軸上的帶輪（從動輪）和緊套在兩輪上的傳動帶組成的。當原動機驅(qū)動主動輪轉(zhuǎn)動時，由于帶和帶輪間的摩擦（或嚙合），便拖動從動輪一起轉(zhuǎn)動，并傳遞一定的動力。帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、造價低廉以及緩沖吸振等特點，在機械中被廣泛應用。
鑒于帶傳動的優(yōu)點和在應用中的廣泛性，選擇帶傳動為玉米脫粒機傳遞動力。
在一般的機械傳動中，應用最廣泛的是V帶傳動。V帶的橫截面呈等腰梯形，V帶輪上也做出相應的輪槽。傳動時帶只和輪槽的兩個側(cè)面接觸，即以兩側(cè)面為工作面。根據(jù)槽面摩擦的原理，在同樣的張緊力下，V帶傳動較平帶傳動等產(chǎn)生更大的摩擦力。這是V帶傳動性能上最主要的優(yōu)點。再加上V帶傳動允許的傳動比較大，結(jié)構(gòu)緊湊，以及V帶多以標準化并大量生產(chǎn)的優(yōu)點，因而V帶傳動的應用比平帶傳動應用廣泛的多。所以綜合以上V帶種種的優(yōu)點和實際操作的可行性，V帶傳動是最佳的選擇。
設(shè)計帶輪時應該滿足的要求有：質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)工藝性好；無過大的鑄造應力；質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高的時候要求經(jīng)過動平衡，輪槽工作表面要精細加工（表面粗糙度要求一般比較高點，以減少帶的磨損，各槽的尺寸和角度應保持一定的精度，以使載荷分布比較均勻。
2.1.3其他零部件的結(jié)構(gòu)與功能
⑴喂入口和排出口的設(shè)計
為保證玉米穗順利喂入而不堵塞滾筒，料斗底板應可以有一定的斜度；也可以沒有，因為它可以通過控制呈螺旋式旋轉(zhuǎn)的釘齒尺寸調(diào)整進而達到和有斜度的滾筒能實現(xiàn)一樣的效果。 軸流式滾筒式脫粒裝置的喂入口和排出口設(shè)置在徑向位置時，其設(shè)計原理與切流式脫離裝置基本相同。根據(jù)需要也可配置喂入輪和逐稿輪。在現(xiàn)有的一些脫粒機上，喂入口寬約400-500mm，排出口寬約300mm。有的脫粒裝置上的排出口寬度可以調(diào)節(jié)，用來改變作物的脫粒時間，以適應不同作物需要。穗軸排出口與子粒排出口的配置應保持一定的距離，以免穗軸于子?；祀s。軸流式滾筒上方的頂蓋與凹板鑲接組成圓筒行的脫粒室。圓柱形軸流滾筒的頂蓋內(nèi)壁應有螺旋線導向板，用以控制作物軸向移動的速度。導向板的螺旋升角約為20度到50度，升角過大導向板起不到軸向?qū)偷淖饔?，作物易滯留、積聚、使秸草破碎嚴重。導向板高度一般為50-70mm.喂入量大、作物層厚、導向板高度取最大值。導向板與滾筒間隙大多為10-15mm，間隙過大，作物軸向流動不暢，使生產(chǎn)率降低，甚至可能發(fā)生堵塞。間隙太小，碎秸草多，功率消耗大，作物濕度較大時還易引起堵塞。因作物層沿軸向逐漸變薄，滾筒與導向板的間隙也可沿軸方向由大變小，以提高脫粒分離的效果。
在徑向喂入作物的軸流滾筒式脫粒裝置上，喂入口段內(nèi)的導向板必須將喂入的作物導送到喂入口寬度以外，避免使作物回帶到喂入口前，使喂入口不均勻或產(chǎn)生滾筒堵塞。徑向排草的軸流滾筒上，最后一塊導向板的位置應使脫粒過的喂草能導送至排出口位置，或伸入排出口段內(nèi)100-150mm，以免排草不暢。相臨的導向板應前后重疊配置，重疊量約50mm。
2.2脫粒機的結(jié)構(gòu)組成及工作原理概述
脫粒機結(jié)構(gòu)主要由喂料斗、脫粒滾筒、機架、凹板篩、上蓋、出料斗、電機、減速器等組成。
本次設(shè)計的玉米脫粒機其工作原理為電機經(jīng)減速器變速后皮帶輪傳動,玉米果穗進入進料箱，皮帶輪帶動脫粒滾筒轉(zhuǎn)動，在脫粒區(qū)內(nèi)果穗沿脫粒滾筒軸做螺旋滾動與滑動，在此過程中果穗之間、果穗與脫粒錘之間進行充分碰撞，籽粒被擊打下來；脫掉的籽粒穿過柵格凹板篩排出主機，通過前、后溜板沿出料口排出；全部脫掉籽粒的玉米芯沿軸線方向被推送到排芯口排出機外，即完成整個脫粒過程。
2.3脫粒機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計輪廓
圖2-1脫粒機輪廓圖
2.4脫粒機的的合理方案選擇與論證
脫粒滾筒和凹板結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇
在滾筒上影響脫粒性能的主要是滾筒的線速度而非角速度，當其保持不變，凹板弧長也固定時，試驗表明，在喂入量較小時小直徑滾筒凹板的谷粒分離率隨喂入量的增加而急劇下降。大直徑者其分離率與小直徑的相仿；但當喂入量增大時分離率能保持較高的值，因此，大直徑滾筒的分離率較穩(wěn)定。
紋桿滾筒的直徑多為450－600mm，個別的達800mm。我國部頒標準，直徑尺寸系列為400、450、550、600mm，紋桿數(shù)在D≤450mm時M＝6；D＝500－550m時M＝8，D≥600mm時M＝10。至于滾筒直徑對作業(yè)的影響可由以下試驗結(jié)果說明之，下圖所示，如果α＝1200，脫粒速度＝32.5m/s保持不變時，則
⑴當D由550mm增到1265mm時，可使脫粒和分離性能加強（如分離性能增強30%左右），生產(chǎn)率也相應地提高（由4kg/s提高到7kg/s）。
⑵當喂入量和其他條件不變，滾筒的阻力矩M隨D（由500逐級增達800mm）值而增大，但在650mm后就平緩下來（圖2-2）。由于角速度下降，所需功率反而減少。如以D＝800與600相比，可降低13％。這是由于莖稿的彎曲等變形能量消耗隨凹板曲率而變小所致。
綜上所述，通過放大滾筒直徑比放大凹板弧長提高分離率，它既可保持凹板包角不變，不致破壞總體配置，又可以不使單位喂入量的功率耗用增加多少，甚至有所降低；同時，其分離率比較穩(wěn)定，受喂入量的變化較少，所以放大滾筒直徑是提高生產(chǎn)率的一個有效途徑。
脫粒裝置凹板的通過性能對于聯(lián)合收獲機的生產(chǎn)率和工作質(zhì)量有很大關(guān)系。如果凹板分離率很高，逐稿器的分離負荷減少，因而分離損失也可減少。凹板分離率主要取決于凹板弧長及凹板的有效分離面積。當脫粒速度增加時，凹板分離
率也相應提高。凹板弧長增加脫凈率增高，但弧長達到一定值后再增大時，脫凈率就增加得極為有限，而莖稈和谷粒的破碎反倒增高。
凹板的通過性能對分離率有直接的影響，故應提高凹板的有效分離面積，但如過頭，谷粒中的含雜率激劇增加不利于清選，凹板的強度也會削弱，故一般柵格狀凹板篩孔面積占總面積的百分數(shù)（又稱活篩面）為45－75％，谷粒分離率可達80－90％?，F(xiàn)有凹板弧長為350－700mm，包角為100°－1200，少數(shù)可達150°－1800。
紋桿滾筒式脫粒裝置的脫粒功率主要隨作物喂入量而定，但也與作物品種、濕度、谷草比以及喂入方式、凹板結(jié)構(gòu)尺寸等有關(guān)，一般情況下紋桿滾筒脫粒小麥所需的單位功率約3－3.8KW／kg/s。在用大滾筒時可能降低一些。把紋桿滾筒作為雙滾筒脫粒裝置之一使用時，此值應略減。紋桿滾筒功率波動較大，設(shè)計時常取最大功率為平均功率的1.5－2倍。
2.5本章小結(jié)
本章具體的說明了脫粒機的結(jié)構(gòu)，各部分部件的功能及其使用特點。進而以此達到合理選用最佳各部分零件。使脫粒機能完成任務書所要求的功能，精度。達到了本次課題的目的。
3脫粒機設(shè)計計算過程及電機的選擇
3.1各部分的校核（注釋：本章查表來源于機械設(shè)計）
3.1.1V傳帶的設(shè)計計算
(1)已知電動機型號為Y90L-2，額定功率為2.2kw，轉(zhuǎn)速N1=2840r/min，經(jīng)減速器減速為=2000/min，傳動比i=2，二班制工作，載荷變化較大，工作環(huán)境惡劣。確定設(shè)計功率，由表8.8查得工作情況系數(shù)Ka=1.5，則Pd=KaP=1.51.5=2.25kw選取帶型。根據(jù)P.n.由圖8.91查取，選A型帶。
(2)確定帶轉(zhuǎn)的基準直徑，根據(jù)表8.4薦用最小基準直徑.可選小帶輪直徑為=50mm。則大帶輪直徑為/mm=i =250=100mm，根據(jù)表7.3取=100mm，其傳動比誤差小于5%，故可用。
(3)驗算帶的速度：
V/（m/s）==3.14502000601000=5.23
注：V
計算v帶基準長度：
/mm=2a°+π/2×(+)+(-)4a=2120+3.142150+(100-50)
=480.5mm。
由表8.2選取v帶基準長度為L=630mm，由式<8.23>計算實際中心距a:
a/mm=a+(L-L)2=128+(630-480.5)2=202.5mm
(6)計算小輪包角。由式<8-25>得：
=180°-(-)a57.3°=180°-(100-50）12057.3°=156.14°
(7)確定v帶根數(shù)。根據(jù)式(7.23)計算帶的根數(shù)z。由表8.4查取單根v帶所能傳遞的功率P=1.66kw。由式(8-19)計算功率增加p，由表8.2查得k=0.772510
由表8.5查得k=1.1373，
故得p/kw=k(1-k)=0.7725102000(1-1∕1.1373)=0.24
由表8.8查得：k=0.88，由表7.2查得：k=0.96，則帶的根數(shù)：
Z=P∕(p+p)kk=2.25∕(2.08+0.2640.960.88）=0.98,取z=1根
(8)計算除拉力。由表8.3查得m=0.1kg/m，由式<8-11>得初拉力：
F/N=500pZ{(2.5-k)k+mv
=5002.2525.231.5+0.15.23=163.8
(9)計算作用在軸上的壓力。由式8.25得：
Q/N=2ZFsina/2=22163.8sin72.795=574.9
3.1.2軸的校核
⑴選擇軸的材料
因傳遞功率不大，并對質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，故選用材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理
⑵初算軸徑
對于轉(zhuǎn)軸，按扭轉(zhuǎn)強度初算軸直徑，查表15-1得，C=106—118，考慮到軸端轉(zhuǎn)矩比彎矩小，故取C=118.
則d∕mm=C=118=20
考慮鍵槽的影響，取d∕mm=201.5=30
⑶結(jié)構(gòu)設(shè)計
?軸承部件得結(jié)構(gòu)形式：為了方便軸承部件的裝拆，此機體采用剖分式結(jié)構(gòu)。因傳遞功率小，發(fā)熱小，估計軸不會伸長，故軸承部件的③從d處開始設(shè)計。軸段①，在上邊計算d就是軸段①的直徑。
即d =15mm,長度為19mm.
軸段②，在確定軸段②的直徑時，應考慮到密封圈的尺寸方面，查機械設(shè)計手冊，可選用氈圈油封JB/ZQ4606—1986中的軸徑為20mm,則軸徑②的直徑d=20mm.
?軸承與軸段③及軸承⑥，考慮到滾筒傳遞玉米棒時有軸向力，故軸承類型選用角接觸球軸承。軸段③上安裝軸承，其直徑應便于軸承安裝，又應符合軸承內(nèi)徑系列。現(xiàn)在暫取軸承型號為7208C,查軸承手冊，內(nèi)徑d=25mm,外徑D=47mm,寬度B=12mm，故取軸段③的直徑d=25mm.
通常同一軸上的兩個軸承取得型號相同，故軸段的直徑d=40mm,軸段④的長度與軸承寬度相同，故取L=24mm.
?軸段④上的軸徑應略微大于軸段③，故取d=27mm,L=24mm.
④機體與軸段②③⑥的長度：軸段②③⑥的長度L﹑L﹑L除與軸上零件有關(guān)外，還與機體及軸承蓋等零件有關(guān)。為了避免與不動機體相碰，應取H=15mm。為了補償機體的鑄造誤差，軸承應深入軸承座孔內(nèi)適當距離，以保持軸承在任何時候都能座落在軸承座孔上，為此取軸承上靠近機體內(nèi)壁的端面與機體內(nèi)壁的距離△=5mm。為保證擰緊上下軸承座連接螺栓所需扳手空間，軸承座應有足夠的寬度C=50mm。根據(jù)軸承7208C的外圈直徑，由機械設(shè)計手冊可查的軸承蓋凸緣厚度e=5mm。為避免帶輪與不動的軸承蓋連接螺栓相碰，即應有足夠的間距K,可取K=20mm。軸段②﹑③﹑⑥的長度就隨之確定下來，即：
L/mm=B+△+H+2=18+5+15+2=40
L/mm=(C-B-△)+e+K=(50-18-15)+10+20=57
L/mm=(H+△)-10=10
進而，軸、的支點及力點間的跨距也隨之確定下來了，7208C軸承力作用點距外環(huán)寬邊18.2mm，取該點為支點。取滾筒中間的軸段④的中間為力作用點，則可得跨距L=104.2,L=121.8mm,L=121.8mm。
⑤鍵連接選用平鍵。
軸的受力分析
T/(N×mm)=9.55×10=9.55×10×=14325
圓周力： F/(N)===447.65
徑向力： F(N)= Ftan=447.65×tan20°=162.93
軸向力： F(N)===476.38
(1) 畫軸的簡圖(下圖)。
圖3-1
(2）計算支撐反力。
在水平面上
R/N==18.89
R/N=F-R=162.93-18.89=144.04
在垂直平面上R=R===223.8,軸承I上的總支撐力R(N)===224.63
R(N)===266.17
(3)畫彎矩圖。
在水平面上
a—a剖面左側(cè)
M/(N·mm)=R·L=18.89×121.8=2300.80
a—a剖面右側(cè)
M′/(N·mm)=R·L=144.04×121.8=17544.07
在垂直平面上
M/(N·mm)=R·L=223.83×121.8=27262.49
合成彎矩
a—a剖面左側(cè)
M/(N·mm)= ==27359.40
a—a剖面右側(cè)
M/(N·mm)===31429.70
(4)畫簡易軸轉(zhuǎn)矩圖（下圖）
圖3-2
⑸校核軸的強度
a—a剖面右側(cè)，因彎矩大，有轉(zhuǎn)矩，應力集中，故a—a剖面右側(cè)為危險剖面。
由附表10.1，抗彎剖面模量
W/mm=0.1d-=0.1×64-=24155.7
抗扭剖面模量
W/mm=0.2d-=0.2×64-=50370.1
彎曲應力：/MPa===1.13
/MPa==1.13
=0
扭曲應力：/MPa===0.28
/MPa====0.14
對于調(diào)質(zhì)處理的45鋼，由表10.1查的=650MPa,=300MPa,=155MPa;由表10.1查的材料的等效系數(shù)=0.2，=0.1。
鍵槽引起的應力集中系數(shù)，由附表10.4查得K=1.825,K=1.625
絕對尺寸系數(shù)，由附圖10.1查得=0.8，=0.76。
軸磨削加工時的表面加工質(zhì)量系數(shù)由附圖10.2查得=0.92
安全系數(shù)
S== =107.14
S===455.88
S===104.30
查表10.5得許用安全系數(shù)〔S〕=1.3—1.5,顯然S>〔S〕,
故a—a剖面安全。
對于單向轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸，通常轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)處理，故取折合系數(shù)=0.6，則當量應力/MPa===1.18
已知軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表10.1查得=650MPa,由表10.4查得〔〕=60MPa。
顯然，<〔〕,故軸的a—a剖面右側(cè)的強度滿足要求。
3.校核鍵的強度
V帶輪鍵連接的擠壓應力
/MPa===6.49
取鍵軸的材料都為鋼，查表得〔〕=120—150MPa，顯然，<〔〕故強度足夠。
3.1.3校核軸承壽命
由機械設(shè)計手冊查7208C軸承得C=26800N,C=20500N。
（1）計算軸承的軸向力。由表11.13查得7208C軸承內(nèi)部軸向力計算公式，則軸承Ⅰ.Ⅱ的內(nèi)部軸向力分別為
S/N=0.4F=0.4R=0.4×224.63=89.852
S/N=0.4F=0.4×266.17=106.468
S與A的方向相同，則
（S+A）/N=89.852+476.38=566.232
顯然，S+A>S,因此軸有右移趨勢，但由軸承部件結(jié)構(gòu)圖分析可知軸承Ⅱ?qū)⑹馆S保持平衡，但兩軸承的軸向力分別為
F/N=S=89.852
F/N=S+A=566.232
比較兩軸承的受力，因Fe
所以 X=0.44,Y=1.36
當量動載荷
P/N=XF+YF=0.44×266.17+1.36×566.232=887.2
（3）校核軸承壽命
L/h=()=()=136122.4
已知機器使用5年，兩班工作制，則預期壽命
L/h=8×2×300×5=24000
顯然，L遠大于L，故軸承壽命很充裕。
3.2電機的選擇
根據(jù)電機的帶輪與主軸帶輪的直徑值可以得出帶的傳動比為3.剛好在在V帶傳動2-4之間，因為滾筒的轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)每分鐘，所以求出電機的轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)每分鐘。所選的電機為全封閉式結(jié)構(gòu)的電壓為220V。
==0.980.960.97=0.82
所以電動機所需功率為P=P =1.50.82=1.84kw，根據(jù)電動機的類型,容量和轉(zhuǎn)速，由電機產(chǎn)品目錄或有關(guān)于手冊，選定電動機型號為Y90L-2,其主要性能如下表所示。
表3-1Y90L-2型電動機的主要性能
電動機型號
額定功率/（kw）
滿載速度/(r/min)
起動額定（轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩）
最大額定（轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩）
Y90L-2
2.2
2840
2.2
2.2
3.3本章小結(jié)
通過對各部分部件的選用及計算與校核，得出的結(jié)論完全符合且滿足各項安全指標。從而進一步確保了本次設(shè)計的準確性與合理性。
4玉米脫粒機的可靠性設(shè)計
4.1脫粒滾筒運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性
現(xiàn)代化聯(lián)合收獲機的發(fā)展方向是在增大生產(chǎn)率的同時提高作業(yè)質(zhì)量。收獲的損失主要原因是脫粒不凈、谷粒破碎和分離不凈，而這些損失與脫粒滾筒和逐稿器的轉(zhuǎn)速波動有密切的關(guān)系。為此一般要求脫粒滾筒和逐稿器的轉(zhuǎn)速波動不大于5－7％。
聯(lián)合收獲機在作業(yè)時脫粒裝置的負荷是在不斷變化著的，而供給脫粒裝置的功率也是在不斷變化著的。
例如由于谷物產(chǎn)量的變異、雜草的多少以及地面分布不勻，尤其是由于收割臺輸送過程中造成的谷物流的不均勻，使得喂入量的變異系數(shù)一些機器上可達σ＝±31.4％，則3σ＝±94％，即此種有規(guī)律的變異幅度達平均值的一倍多。
另一方面，由于地面地形、土壤含水量、抗壓強度等的變異，使行走裝置的行走阻力變化為σ＝±25％，則3σ＝±75％；前者使工作部件的作業(yè)負荷發(fā)生變化、后者使提供給脫粒裝置的動力大小發(fā)生變化，二者同時作用的結(jié)果就可能使運轉(zhuǎn)很不平穩(wěn)。
4.2對發(fā)動機的要求
為了能適應上述工作特點，對聯(lián)合收獲機的發(fā)動機提出以下要求：
1．應具有足夠而適當?shù)墓β蕛洌?
2．發(fā)動機或脫粒滾筒應具備足夠的轉(zhuǎn)動慣量。
3．聯(lián)合收獲機的發(fā)動機應用全程式調(diào)速器，并應有足夠的調(diào)速靈敏度。
由上可知，為了得到脫粒滾筒作業(yè)的穩(wěn)定性，即減少其運轉(zhuǎn)的不均勻度δ，在下述三種情況下都以采用較大的滾筒轉(zhuǎn)動慣量為佳：
一是在發(fā)動機功率配備不足的情況下，可在滾筒軸上采用附加飛輪的方 法，另一種是在發(fā)動機額定轉(zhuǎn)矩MeH大于阻力矩M1＋M2的情況下，喂入量突增時，較大的轉(zhuǎn)動慣量I也可依靠其運轉(zhuǎn)系統(tǒng)本身貯存的能量克服阻力矩的變化，使轉(zhuǎn)速不致發(fā)生過大的波動。還有一種是在人工喂入的脫粒機上，滾筒采用較大而適度的轉(zhuǎn)動慣量尤為必要。
綜上所述，脫粒機機構(gòu)合理可靠。
總 結(jié)
本課題通過了對脫粒機的結(jié)構(gòu)設(shè)計，方案設(shè)計計算，穩(wěn)定性分析。更加確切的說明了此次設(shè)計的正確性。在方案計算論證過程中得到了的最佳運動狀態(tài)數(shù)據(jù)。保證了脫粒機的穩(wěn)定性和精度。也進行了可靠性分析，保證滾筒運轉(zhuǎn)的可靠性。通過本次課題設(shè)計使我更好的掌握設(shè)計的基本知識。讓我了解了產(chǎn)品如何設(shè)計才會接近合理。為今后的學習和工作中打下了良好的基礎(chǔ)。
致 謝
通過與王老師在畢業(yè)設(shè)計相處的這一段時間內(nèi)，進而逐步了解了他的嚴謹治學態(tài)度，扎實的畫圖功底基礎(chǔ)，這與王老師之所以能成為學校機械專業(yè)方面的佼佼者是密不可分的，只要是學生自己研究時出現(xiàn)了難題或疑慮，王老師總會細心地幫我們講解，在畢業(yè)設(shè)計中讓我學到和了解許多新的東西。所以，在這里我要向王老師致以我最真摯的謝意。
最后，感謝幫助我設(shè)計的同學，感謝他們在畢業(yè)設(shè)計中給予我的鼓勵和幫助。
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