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UNIVERSITY 本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)） 題目：全喂入式花生摘果機(jī)的設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 姓 名： 學(xué) 號： 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 年 級： 指導(dǎo)教師： 職 稱：教授 二○一二年 五 月 24 摘要 我國是世界上主要的花生產(chǎn)區(qū)。多年來，花生收獲機(jī)械化整體水平較低，極大地影響了花生的發(fā)展。隨著我國花生種植面積的不斷增大，花生摘果壓力的不斷增大，花生摘果機(jī)械在花生生產(chǎn)過程中將起到越來越大的作用。本文通過對我國花生生產(chǎn)現(xiàn)狀，摘果方式的調(diào)查研究，研制出全喂入式花生摘果機(jī)，滿足了現(xiàn)階段花生產(chǎn)區(qū)的要求。論文主要內(nèi)容如下：對全喂入式花生摘果機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行了簡要分析，總結(jié)了該摘果機(jī)的主要性能特點(diǎn)重點(diǎn)研究了花生摘果機(jī)的喂入，摘果，分選等裝置，探索新的工作原理和新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：全喂入式；花生摘果機(jī)；摘果 Abstract Our country is one of the world's major peanuts producing region .For many years, the peanut harvest mechanization level is low, greatly influenced the development of peanuts. Along with our country earthnut cultivates an area to increase ceaselessly, peanut picking pressure increasing, peanut picking machine in the process of peanut production will play a more and more important role. This article through to our country peanut production status, pick the fruit of investigation and study way, develop the feeding type peanuts to pick the fruit machine, meet the requirements of production of the present stage of peanuts. Paper main contents are as follows: On the whole feeding type peanuts to pick the fruit machine structure and working principle are briefly analyzed, This paper summarizes the main properties of picking fruit machine characteristics on the fruit machine peanut pick feeding, pick the fruit, the device such as sorting, explore new working theory and the new structure design. Key word ：All the feeding type ;Peanut picking machine ;Pick the fruit. 目錄 摘要 I Abstract II 1. 緒論 1 1.1 研究的目的和意義 1 1.2 國內(nèi)外花生摘果機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀 1 2.花生摘果的主要方式及摘果滾筒類型 2 2.1 軸流式釘齒滾筒 4 2.2 蓖梳式圓柱形軸流滾筒 4 2.3 差動式摘果滾筒 5 3. 4HZ-50B型全喂入式花生摘果機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 3.1 基本要求 6 3.2 總體結(jié)構(gòu) 6 3.3工作原理 7 4.摘果裝置傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8 4.1 電機(jī)與風(fēng)機(jī)V帶傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 8 4.2 風(fēng)機(jī)與滾筒V帶傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 11 4.3 滾筒與篩子V帶傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 13 5. 主要部件設(shè)計(jì) 15 5.1 喂入斗 15 5.2 摘果滾筒設(shè)計(jì)計(jì)算 15 5.2.1 確定滾筒類型 15 5.2.2 滾筒的直徑 16 5.2.3滾筒的長度 17 5.2.4滾筒的線速度V 17 5.3. 滾筒釘齒的設(shè)計(jì) 18 5.3.1滾筒釘齒的形狀的選擇 18 5.3.2 滾筒釘齒的排列 18 5.4. 凹板篩的設(shè)計(jì)分析 19 5.5 風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì) 20 6、花生摘果機(jī)的正確使用與養(yǎng)護(hù) 21 參考文獻(xiàn) 21 謝辭 22 1. 緒論 1.1 研究的目的和意義 花生的種植歷史悠久，地域廣闊，是國際公認(rèn)的的半干旱作物。主要在北緯35°~40°的區(qū)域內(nèi)生長，是世界上廣泛栽培的主要油料和經(jīng)濟(jì)作物，同時(shí)也是主要的創(chuàng)匯農(nóng)產(chǎn)品之一?；ㄉ运?dú)有的優(yōu)勢，在世界油料生產(chǎn)和國際貿(mào)易中僅次于大豆而居第二位，在亞洲、非洲、澳洲及南北美洲的絕大多數(shù)國家和地區(qū)均有花生的種植和生產(chǎn)，其中，中國是世界上主要的花生生產(chǎn)國和花生消費(fèi)國，同時(shí)也是最大的花生出口國。 隨著農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)和市場的調(diào)節(jié)作用的日益明顯，山東、河北、安徽、河南、等省份花生種植面積還將進(jìn)一步增加，尤其西部地區(qū)將占花生新增面積的50%以上。然而多年以來，我國花生機(jī)械研究人員少、經(jīng)濟(jì)效益差一直困擾著我國的花生收獲機(jī)械行業(yè)，導(dǎo)致了我國花生收獲機(jī)械化程度很低。 就目前我國的總體生產(chǎn)狀況來看，花生摘果作業(yè)仍然主要靠人工完成，勞動力耗費(fèi)大，損失率高。效率低。再者，花生的收獲正值“三秋”大忙之際，勞力緊張，如果使用高效的花生摘果機(jī)械將比人工作業(yè)提高40倍以上，大大縮短了花生的摘果日期，為后繼作物的播種作業(yè)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 然而，我國的花生收獲機(jī)械化與稻麥聯(lián)合收獲機(jī)械等傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械相比，存在著起步晚、投入少、發(fā)展慢、水平低等問題，嚴(yán)重制約了花生產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。由于花生收獲期正值農(nóng)村“三秋“生產(chǎn)的大忙季節(jié) ，勞動力不足，加之花生收獲 的投工量大，勞動強(qiáng)度高，如果不能及時(shí)收獲曬干，特別在南方多雨地區(qū)，花生很容易霉?fàn)€變質(zhì)。造成嚴(yán)重?fù)p失。我國南方有些地區(qū)甚至已經(jīng)出現(xiàn)了豐產(chǎn)不豐收 、種而不收的嚴(yán)峻現(xiàn)實(shí) ，因此加快發(fā)展花生收獲機(jī)械十分急迫。 花生摘果機(jī)是近幾年才剛剛發(fā)展起來的一種花生分段收獲設(shè)備 ，尚處在發(fā)展初期 。還有不少技術(shù)問題需要研究和攻克。 1.2 國內(nèi)外花生摘果機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀 由于在花生植株形態(tài)，種植方式，種植面積等方面的不同，我國同西方國家在摘果裝置的研究上也不同。在西方國家大都為大面積的農(nóng)場種植模式，花生植株的形態(tài)多為蔓生型，所以其摘果機(jī)械大都為大型高效的機(jī)械，且一般采用全喂入式摘果方式。而在我國大都為小面積的種植模式，花生大都為直生型和半蔓生型植株，所以大都為小型的分段收獲機(jī)械，而且不同地區(qū)采用不同的摘果方式。但近幾年來隨著對農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的重視，發(fā)展小型高效的花生聯(lián)合收獲機(jī)成為花生機(jī)械的一個研究重點(diǎn)，所以研究用于花生聯(lián)合收獲機(jī)上的摘果裝置顯的尤為重要。 目前在廣大農(nóng)村應(yīng)用較多的花生摘果機(jī)主要有煙臺市農(nóng)業(yè)機(jī)械科學(xué)研究所開發(fā)設(shè)計(jì)的篦梳式圓柱型軸流滾筒摘果機(jī)，此摘果機(jī)適合花生濕摘。該機(jī)主要由機(jī)架、排草輪、摘果滾筒、凹板篩、清選風(fēng)扇輸送攪龍、風(fēng)扇調(diào)節(jié)板等主要部件組成。該機(jī)械裝有行走輪，適合移動作業(yè)。工作時(shí)，飛速轉(zhuǎn)動的摘果滾筒上的彈簧齒與露出凹板篩的固定彈簧齒形成梳篦和擊打，將花生莢果從花生蔓上摘下來。 總之，國內(nèi)外花生摘果機(jī)具種類很多，各有特色并且也得到了不同程度的推廣應(yīng)用。但就中國現(xiàn)有的狀況來看，現(xiàn)有的花生摘果機(jī)械還不成熟，引進(jìn)或經(jīng)消化吸收以后模仿制造出來的花生摘果機(jī)械存在一定的缺陷，不適應(yīng)中國花生的種植方式和花生收獲的實(shí)際情況，不能被廣大花生種植戶接受。因此，以中國花生生產(chǎn)的實(shí)際情況為基礎(chǔ)，研制出適合中國國情的新型花生摘果裝置，能夠應(yīng)用于分段收獲的機(jī)械或花生聯(lián)合收獲機(jī)械，以滿足國內(nèi)現(xiàn)階段廣大花生種植用戶及市場的迫切需求，推動農(nóng)民增收、農(nóng)業(yè)增效，就成為中國花生摘果機(jī)械化一個亟待解決的課題。 表 1 國內(nèi)幾種常見花生摘果機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 花生摘果機(jī) 配套動力 生產(chǎn)率 清潔率 破碎率 摘果率 質(zhì)量 生產(chǎn) 型號 /KW /% /% /% /% 單位 4HE-680型 4～7.5 鮮摘 400 98 <5 99 370 新鄉(xiāng)一拖 花生摘果機(jī) 干摘 800 5TH-940型 195型柴油機(jī) 1000 96 <2 >98 320 青島平度長 花生摘果機(jī) 樂農(nóng)機(jī)廠 5ZG-1000型 小四輪或7.5KW 1000 >97 <3 >98 238 山東即墨大 花生摘果機(jī) 電動機(jī) 地農(nóng)機(jī)廠 5HZ-500型 4～9 >800 >98 <1.5 >98 245 煙臺農(nóng)業(yè)機(jī)械 花生摘果機(jī) 科學(xué)研究所 4HZ-688型 7.5 550 >99 < 3 >98 330 河南獲嘉化 花生摘果機(jī) 工機(jī)械廠 4HZ50B型 4 >300 >98 <3 >98 230 河南瑞鋒機(jī)械 花生摘果機(jī) 有限公司 2.花生摘果的主要方式及摘果滾筒類型 花生摘果機(jī)具是將花生莢果從花生蔓 (秧 )上摘下并進(jìn)行分離和清選的花生生產(chǎn)機(jī)械。按花生喂入方式的不同，花生摘果機(jī)分為全喂入式花生摘果機(jī)和半喂入式花生摘果機(jī)兩種機(jī)型，如圖 1和圖2所示 。 圖1. 全喂入式花生摘果機(jī)工作過程 全喂入式花生摘果機(jī)一般采用蓖梳式摘果原理，主要用于北方從晾干后的花生蔓上摘果，如4HZ-680型花生摘果機(jī)， 5HZ-500型花生摘果機(jī)，4HZ-50B型花生摘果機(jī)（主要技術(shù)參數(shù)見表 1）等 ，其作業(yè)效率是人工作業(yè)效率的40倍以上，可以滿足花生摘果的生產(chǎn)需要。半喂入式花生摘果機(jī)消耗的動力小，摘果后的花生蔓整齊，便于儲存機(jī)綜合利用，摘濕果的質(zhì)量好，破碎率低，并可與手扶拖拉機(jī)配套在田間進(jìn)行作業(yè)。但是它的結(jié)構(gòu)和傳動系統(tǒng)比較復(fù)雜，制造成本較高，工效比全喂入式要低，這種摘果方式在我國南方有少量應(yīng)用。 圖2.半喂入式花生摘果機(jī)工作過程 現(xiàn)有滾筒主要類型 2.1 軸流式釘齒滾筒 現(xiàn)有釘齒式滾筒包括三頭螺旋釘齒式徑流滾筒，圓柱形釘齒式軸流滾筒。 三頭螺旋釘齒式徑流滾筒其摘果形式為徑流式，主要用于花生干蔓摘果作業(yè)，摘完后莖蔓被打碎，不適于目前和今后花生濕摘果的要求。 軸流式釘齒滾筒是通過錐形滾筒的離心作用和釘齒的打擊梳理作用，將花生從莖蔓上摘下，可適用于濕摘，其缺點(diǎn)死摘凈率偏低，雖然轉(zhuǎn)速一致，但滾筒前后兩端的線速度相差較大，因而對花生果的損傷較大，且易堵塞，又因錐形滾筒尾部粗大，導(dǎo)致整機(jī)體積龐大。 此滾筒結(jié)構(gòu)是數(shù)個直徑不同的支撐上固定著若干條齒板，上面依次排列著數(shù)個摘果釘齒按照一定的角度構(gòu)成多頭螺旋曲線。作業(yè)時(shí)，花生秧被旋轉(zhuǎn)滾筒上的釘齒抓取后，在滾筒罩內(nèi)作切線運(yùn)動同時(shí)，還沿著軸向和頸項(xiàng)運(yùn)動，其合成運(yùn)動軌跡為圓錐螺旋線，釘齒帶引花生秧作圓周運(yùn)動所產(chǎn)生的離心力沖打在凹板篩上摘果，如圖3以上兩種釘齒式滾筒所用的釘齒均焊接在釘齒桿上，這種釘齒方式加工制造比較麻煩，不耐磨，如遇阻塞可導(dǎo)致釘齒彎曲，而且往往出現(xiàn)因焊接不牢而產(chǎn)生掉齒現(xiàn)象。 圖3. 軸流式釘齒滾筒 2.2 蓖梳式圓柱形軸流滾筒 此摘果滾筒特別適用于濕摘花生果，且摘果速度快，質(zhì)量好，使用壽命長。濕花生蔓通過滾筒時(shí)，由滾筒體上的動齒帶動沿軸向前進(jìn)，前進(jìn)過程中，通過滾筒上的動齒和滾筒凹板上的固定齒的作用，將花生莖蔓上的花生梳摘下來，梳摘下來的花生果從凹板篩上的孔中落下。 圖4. 蓖梳式圓柱形軸流滾筒 如圖4，此滾筒具有滾筒結(jié)構(gòu)合理，體積小，花生蔓進(jìn)出速度快，破碎率低，使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。但采用全喂入蓖梳式的摘果原理的花生摘果機(jī)，都存在摘果不凈，分離不清，消耗的功率大，收獲損失過高的缺點(diǎn)，不適合農(nóng)村的生產(chǎn)形式。 2.3 差動式摘果滾筒 摘果部件首次通過傳動裝置實(shí)現(xiàn)了差動式的花生摘果方式，使花生摘果滾筒與花生輸送攪攏反方向轉(zhuǎn)動，花生果在這種運(yùn)動中，垂到滾筒的下面，通過固定的彈性摘果桿將花生摘下，滾筒結(jié)構(gòu)如圖所示。此種形式摘果滾筒摘果破碎率較低，摘果效率較高，但其作業(yè)環(huán)境差，清潔率機(jī)摘凈率較差。摘果過程中花生蔓被打碎，易產(chǎn)生堵塞等故障，且不易于花生蔓的儲存及綜合利用。 圖5. 差動式摘果滾筒 3. 4HZ-50B型全喂入式花生摘果機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 基本要求 針對全喂入式花生摘果機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合研究的需要，所設(shè)計(jì)的摘果機(jī)應(yīng)該滿足如下要求： （1）結(jié)構(gòu)力求簡單，便于操作，安全可靠。 （2）生產(chǎn)效率高，消耗功率小。 3.2 總體結(jié)構(gòu) 全喂入式花生摘果機(jī)由機(jī)架，摘果裝置，動力輸入裝置，篩選裝置等構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)示意簡圖如圖6所示。 設(shè)計(jì)方案 本設(shè)計(jì)方案提供一種干濕通用型花生摘果機(jī)的摘果， 分選結(jié)構(gòu) ，應(yīng)用到全喂入式花生摘果機(jī)中能滿足不同花生品種，不同條件下的摘果作業(yè)。 4HZ-50B型花生摘果機(jī)由摘果（見下圖中的1,2,3,4），風(fēng)選（見圖中的5,6）和篩選（見圖中的7）三部分組成。 圖6. 花生摘果機(jī)摘果、分選示意 摘果工作原理可分為擊打式梳、篦式、梳篦擊打結(jié)合式，擊打式滾筒結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，其缺點(diǎn)是易破碎花生果?；ㄉ硪惨妆环鬯?，使分離困難； 梳篦式滾筒結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，適應(yīng)性差。經(jīng)試驗(yàn)，梳篦擊打結(jié)合式滾筒結(jié)構(gòu)工作流程相對較長，可適當(dāng)降低工作線速度，提高摘凈率，是一種較為理想，適用的滾筒結(jié)構(gòu)。 風(fēng)選部分的風(fēng)機(jī)，分為橫向和縱向2種方向布局。橫向排列風(fēng)機(jī)布局，風(fēng)機(jī)體長，中間風(fēng)小，導(dǎo)致風(fēng)力不均勻，風(fēng)選區(qū)較短，不利分選，縱向排列風(fēng)機(jī)布局，風(fēng)機(jī)體短，風(fēng)力均勻 集中，風(fēng)選區(qū)較長，有利分選。 篩選部分的分選篩可分為單層，雙層和多層3種形式。單層結(jié)構(gòu)分選篩，不能對花生果，秧稈進(jìn)行分離；雙層結(jié)構(gòu)分選篩，能較好地分離花生果，秧稈和雜物，但分離出的塵土雜物堆積在機(jī)器下，不易清理，降低了生產(chǎn)效率，多層結(jié)構(gòu)分選篩能較好地分離花生果，秧稈和雜物，并能將塵土雜物收集排出到機(jī)器外，分離效果理想。 鑒于上述原理比較，經(jīng)過多次試驗(yàn)，確定以下設(shè)計(jì)方案。 （1）、摘果部分由喂入斗、滾筒、 凹板和出料口組成。喂入斗放在機(jī)器左側(cè)，滾筒采用軸流式釘齒滾筒，籠篩為帶齒網(wǎng)格式凹板結(jié)構(gòu)，在凹板上方左側(cè)設(shè)有排秧用的出料口；利用花生秧從入口到出口的螺旋式旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，增加工作流程，提高摘凈率。 ( 2 ) 風(fēng)選部分由集料板和風(fēng)機(jī)兩部分組成。集料板在凹板下面，用以收集從凹板孔中跌落下的物料，并將收集的混合物料流運(yùn)送到風(fēng)選區(qū)進(jìn)行分選，風(fēng)機(jī)在滾筒下方偏前部位，出風(fēng)口在集料板下方、方向向后，風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的氣流在集料板和分選篩之間形成風(fēng)選區(qū)，對從集料板流送過來的物料進(jìn)行分選。 （3）、篩選部分在風(fēng)選區(qū)的下方承接風(fēng)選落下來的花生果與較少的雜物進(jìn)行篩選，清除雜物得到潔凈的花生果。 部分的傳動主軸 滾筒軸 風(fēng)機(jī)軸及分選篩曲 （4）、3部分的傳動主軸（滾筒軸，風(fēng)機(jī)軸及分選篩曲軸等）在不同高度位置平行排列，通過普通V帶和V帶輪即可完成各部分之間的傳動和變速，結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。 3.3工作原理 將帶果花生秧由喂入斗處喂入（見圖2中1 ）在滾筒推動下從進(jìn)口向出口端運(yùn)動(見圖2中2),在滾筒和網(wǎng)格式凹板之間形成物料流,對帶果花生秧進(jìn)行梳篦擊打,使花生果脫離莖稈下落,同時(shí)滾筒上動齒和網(wǎng)格式凹板內(nèi)側(cè)安裝的定齒相對運(yùn)動進(jìn)行剪切,將較長的花生秧切斷 花生秧不易結(jié)團(tuán),不易裹挾花生果,提高了凹板的分離效果,利用螺旋推進(jìn)原理,花生秧沿滾筒的螺旋線方向軸流運(yùn)動,并在運(yùn)動過程中被完全脫果,直到運(yùn)動至出料口被拋出(見圖2中3),并在風(fēng)力作用下遠(yuǎn)離機(jī)器。不斷分離出的花生果和較短的秧稈,塵土雜物等通過網(wǎng)格式凹板的網(wǎng)格方孔跌落，這些物料通過集料板的收集流送至風(fēng)選區(qū)進(jìn)行風(fēng)選，較輕的花生秧，塵土雜物在風(fēng)力作用下遠(yuǎn)離機(jī)器。通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)兩端的調(diào)風(fēng)板可以調(diào)節(jié)風(fēng)量和風(fēng)壓大小來控制分選效果?；ㄉ鸵恍┹^重的秧稈，雜物落入分選篩中進(jìn)行篩選。分選篩分3層，上層分離出較長的秧稈，秧稈在分選篩的往復(fù)擺動和風(fēng)機(jī)風(fēng)力的共同作用下從分選篩后部排出中層分離出花生果，集中有序排出；從中層?xùn)艞l縫隙分離出來的塵土雜物，通過收集經(jīng)下層排出。 4.摘果裝置傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 為了便于進(jìn)行摘果滾筒轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，采用功率為4K調(diào)速電機(jī)，括：電機(jī)1，2、3、5、6、8、9帶輪，風(fēng)機(jī)4，摘果滾筒7，凸輪機(jī)構(gòu)10，花生篩選機(jī)構(gòu)11。傳動部件的結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示。電機(jī)1帶動風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動，風(fēng)機(jī)進(jìn)而帶動摘果滾筒轉(zhuǎn)動，滾筒通過帶傳動凸輪機(jī)構(gòu)，在凸輪機(jī)構(gòu)的帶動下，篩選機(jī)構(gòu)作擺動，對花生進(jìn)行篩選。此方式，結(jié)構(gòu)簡單，避免復(fù)雜結(jié)構(gòu)，節(jié)省了空間，且運(yùn)行可靠，經(jīng)濟(jì)性好，符合設(shè)計(jì)要求。 4.1 電機(jī)與風(fēng)機(jī)V帶傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 選用普通V帶傳動，動力選用Y系列三相異步電動機(jī)Y112M-4，功率P=4kw，轉(zhuǎn)n=1440 r/min，中心高為112mm。（參考資料[4]） (1) 定V帶型號和帶輪直徑 工作情況系數(shù) : 計(jì)算功率 ： (3.5-1) 4KW 選帶型號 ： A型 小帶輪直徑 ： 取=96mm 大帶輪直徑 : (3.5-2) 136 mm 大帶輪轉(zhuǎn)速: (3.5-3) 1018.3 r/min 計(jì)算帶長 求 (3.5-4) 120 mm 求 (3.5-5) 20 mm 初取中心距 a=500 mm 帶長 : (3.5-6) 1377.6 mm 取基準(zhǔn)長度 : 1400 mm 求中心距和包角 中心距： (3.5-7) 511.2 mm 小輪包角: (3.5-8) > 求帶根數(shù) 帶速: (3.5-9) m/s 傳動比： (3.5-10) 帶根數(shù) 查參考書上表可知：=1.93KW ; =0.99KW ; =1.14 KW ; =0.02KW (3.5-11) 取Z=2根 求軸上載荷 張緊力: (3.5-12) N （由表 q=0.06 kg/m） 軸上載荷: (3.5-13) N 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于帶速v<30 m/s，帶輪用HT150制造。由于帶輪均較小，小、大帶輪采用整體式結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)參數(shù)見零件圖。 表 2 帶傳動參數(shù)表 小帶輪直徑 大帶輪直徑 傳動比i 帶基準(zhǔn)長度 根數(shù)Z 中心距a 96mm 136mm 1.44 1400mm 2 511.2mm 4.2 風(fēng)機(jī)與滾筒V帶傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 選用普通V帶傳動，，功率P=3.84kw，轉(zhuǎn)n=1000 r/min。（參考資料[1]） 定V帶型號和帶輪直徑 工作情況系數(shù) : 計(jì)算功率 ： (3.5-1) 3.84KW 選帶型號 ： A型 小帶輪直徑 ： 取=116mm 大帶輪直徑 : (3.5-2) 396 mm 大帶輪轉(zhuǎn)速: (3.5-3) 300 r/min 計(jì)算帶長 求 (3.5-4) 260 mm 求 (3.5-5) 140 mm 初取中心距 a=600 mm 帶長 : (3.5-6) 2049 mm 取基準(zhǔn)長度 : 2240 mm 求中心距和包角 中心距： (3.5-7) 598 mm 小輪包角: (3.5-8) > 求帶根數(shù) 帶速: (3.5-9) m/s 傳動比： (3.5-10) 帶根數(shù) 查參考書上表可知：=0.98KW ; =0.94KW ; =1.06 KW ; =0.11KW (3.5-11) 取Z=2根 求軸上載荷 張緊力: (3.5-12) N （由表 q=0.1 kg/m） 軸上載荷: (3.5-13) N 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于帶速v<30 m/s，帶輪用HT150制造。小帶輪直徑較小采用整體式結(jié)構(gòu)，大帶輪直徑較大，采用輪輻式結(jié)構(gòu)，且D<500mm，輪輻數(shù)目取為4.具體結(jié)構(gòu)參數(shù)見零件圖。 表 3 帶傳動參數(shù)表 小帶輪直徑 大帶輪直徑 傳動比i 帶基準(zhǔn)長度 根數(shù)Z 中心距a 116mm 396mm 3.33 2240mm 2 598mm 4.3 滾筒與篩子V帶傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 選用普通V帶傳動，，功率P=3.76kw，轉(zhuǎn)n=300 r/min。（參考資料[1]） (2) 定V帶型號和帶輪直徑 工作情況系數(shù) : 計(jì)算功率 ： (3.5-1) 3.76KW 選帶型號 ： A型 小帶輪直徑 ： 取=96mm 大帶輪直徑 : (3.5-2) 156 mm 為滑動率，取 大帶輪轉(zhuǎn)速: (3.5-3) 186 r/min 計(jì)算帶長 求 (3.5-4) 130 mm 求 (3.5-5) 30 mm 初取中心距 a=900 mm 帶長 : (3.5-6) 2209 mm 取基準(zhǔn)長度 : 2240 mm 求中心距和包角 中心距： (3.5-7) 915.5 mm 小輪包角: (3.5-8) > 求帶根數(shù) 帶速: (3.5-9) m/s 傳動比： (3.5-10) 帶根數(shù) 查參考書上表可知：=0.47KW ; =0.99KW ; =1.06 KW ; =0.04KW (3.5-11) 取Z=1根 求軸上載荷 張緊力: (3.5-12) N （由表 q=0.1 kg/m） 軸上載荷: (3.5-13) N 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于帶速v<30 m/s，帶輪用HT200制造。帶輪直徑均較小，小、大帶輪采用整體式結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)參數(shù)見零件圖。 表 4 帶傳動參數(shù)表 小帶輪直徑 大帶輪直徑 傳動比i 帶基準(zhǔn)長度 根數(shù)Z 中心距a 96mm 156mm 1.61 2240mm 1 915.5mm 5. 主要部件設(shè)計(jì) 5.1 喂入斗 根據(jù)花生栽培學(xué)和花生生長狀況的調(diào)查數(shù)據(jù)可知，花生莢果的生長較為集中，中國花生結(jié)果的徑向距離約為100mm以內(nèi)。根據(jù)全喂入式花生摘果機(jī)的實(shí)際摘果情況，控制喂入斗的大小從而控制喂入量的大小。經(jīng)過分析試驗(yàn)，將喂入斗的尺寸設(shè)計(jì)為：喂入斗寬560mm，高350mm，斗出口255mm。 5.2 摘果滾筒設(shè)計(jì)計(jì)算 滾筒是花生摘果機(jī)的關(guān)鍵部件，其幾何參數(shù)是否合理 、方案是否正確 ，直接影響著花生的摘果質(zhì)量 、摘果效率以及花生摘果機(jī)的使用壽命。 5.2.1 確定滾筒類型 目前國內(nèi)外的花生摘果機(jī)一般均采用滾筒式摘果部件 ，通過對國內(nèi)外幾種常見的摘果部件進(jìn)行比較，進(jìn)行了分類。按滾筒結(jié)構(gòu)分，可分為閉式滾筒和開式滾筒。 開式滾筒：所謂開式滾筒是指滾筒的齒根（或紋桿根）圓不是一個封閉的圓筒，而是齒根圓上等間隔的裝上數(shù)條齒桿，釘齒就安裝在齒桿上，如圖7所示。 圖7 開式釘齒軸流滾筒 開式滾筒的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，易于制造，維修方便，滾筒對花生的抓取能力也比較強(qiáng)，同時(shí)花生進(jìn)入脫粒室有較好的膨松作用，有利于花生的脫落，對喂入花生的厚薄變化有較好的適應(yīng)性，因此滾筒堵塞的現(xiàn)象較少，即使堵塞了也比較容易排除。它的缺點(diǎn)是對莖桿的打擊作用大，所以斷碎桿較多，齒桿對空氣的攪動作用也大，所以消耗的功率比較大。基于他的優(yōu)點(diǎn)，這種開式滾筒最適于全喂入花生摘果機(jī)用。而辦喂入式機(jī)構(gòu)部適宜用它，因它保持莖桿的完好率差。 閉式滾筒：與開式滾筒相反，閉式滾筒的齒根圓是薄鋼板封閉起來的，整個滾筒成一個封閉的圓筒嗎，釘齒等距離的分?jǐn)?shù)排安裝在封閉圓通上。 這種閉式滾筒適宜于半喂入機(jī)構(gòu)使用，因進(jìn)入脫粒室內(nèi)的苗穗只受到釘齒的梳刷和打擊，不受齒桿的打擊，所以斷枝和斷桿少，即能較好的保持莖桿的完整性，同時(shí)這種滾筒對空氣的攪動也比開式的小，所以消耗的功率也比較少。 5.2.2 滾筒的直徑 滾筒的直徑是一個很重要的設(shè)計(jì)參數(shù)，它對滾筒的工作性能有很大的影響。一般說，直徑大，胃口大，消化能力也強(qiáng)，即喂入量大，脫離和分離能力也強(qiáng)。對半喂入式摘果機(jī)來說，直徑達(dá)色滾筒，其喂入口德喂入長度也比較長，使夾持鏈送來的苗穗易于進(jìn)入脫粒室內(nèi)進(jìn)入脫粒室的穗頭部分彎曲也比較少，有利于花生的分離，莖桿的斷碎也少，同時(shí)花生在脫粒室內(nèi)軸向移動的阻力也小。但事物是相互聯(lián)系的額，看問題要從個方面去看，不能只從單方面看，直徑過大時(shí)，機(jī)器外形尺寸大，重量大，也不好。直徑過小時(shí)看，又容易引起纏草和塞死滾筒，而且胃口也小，不能適應(yīng)高產(chǎn)的要求，故也不用。 通常，為了避免纏草，其最小齒根圓直徑因保證齒根高的周長大于桿的禾長。即要求: 式中D?！?滾筒最小的齒根圓直徑； L — 花生苗的最高苗長。 目前的齒根圓直徑： 大型機(jī)取D。＝460～500毫米 中型機(jī)取D。＝360～450毫米 小型機(jī)取D。＝300～360毫米 齒根圓直徑選定后，再選擇合適的釘齒高度h，然后按下式計(jì)算出滾筒的工作直徑，亦即頂圓的直徑D。 D ＝ D。+ 2h 釘齒不能太矮，否則影響其摘果能力，但也不能太高，否則易彎曲，應(yīng)根據(jù)喂入量大小而異。 在此選擇的滾筒直徑為350mm。 5.2.3滾筒的長度 軸流型滾筒的長度也是一個重要的設(shè)計(jì)參數(shù)，長度大說明摘取時(shí)間長，花生在脫粒室內(nèi)停留的時(shí)間長，這對花生的摘取是有好處的。小型機(jī)滾筒長度一般取500毫米。 對半喂入花生摘果機(jī)來說，因花生苗一進(jìn)入脫粒室即已把絕大部分花生摘下，而且摘下的花生易于從穗枝中分離出來，所以滾筒的長度可比同類型全喂入機(jī)型的短。大型機(jī)的滾筒長度通常只有1000～1100毫米長即可，小型機(jī)的滾筒長度有500～700毫米即可。大致有這樣一種規(guī)律，即滾筒長度L與割副B的比值，一般取L/B≈0.5～0.6比較合適。對全喂入式花生摘果機(jī)，滾筒太長，不利于滾筒的充分利用，讓非功率，太短，不利于喂入斗的設(shè)計(jì)，影響喂入量。因此必須合理選擇滾筒的長度根據(jù)實(shí)際摘果情形和經(jīng)驗(yàn)以及摘果機(jī)形狀大小，將摘果滾筒選為520mm. 5.2.4滾筒的線速度V 滾筒的線速度對于滾筒的摘取能力，猶如溫度對于雞蛋變化為雞子一樣重要，是不可忽視的外因條件。雞蛋沒有適當(dāng)?shù)臏囟炔荒芎舫鲂‰u，同樣，一個結(jié)構(gòu)不合理的滾筒如沒有適當(dāng)?shù)木€速度，就不能有良好的摘取性能。 對全喂入軸流式滾筒，因其摘取流程長，為減少碎稈，通常比切流式的線速度取低些，常取V=20～25米/秒。對半喂入式滾筒，因莖稈不進(jìn)入脫粒室，所以為保持整稈，線速度可以低些，常取V=13～16米/秒。因不同的場合，干式和濕式含水量不同，其摘取的難易也不同， 所以設(shè)計(jì)時(shí)，最好滾筒是可以變速的額，起碼有兩種速度，一種是摘干式的，一種是摘濕式的。 選好滾筒線速度后，即可按下式計(jì)算出應(yīng)有的滾筒轉(zhuǎn)速n： n = 轉(zhuǎn)/分 式中 D — 滾筒的直徑。 估算滾筒的轉(zhuǎn)速：取滾筒線速度為20m/s，則。 5.3. 滾筒釘齒的設(shè)計(jì) 5.3.1滾筒釘齒的形狀的選擇 釘齒是滾筒的主要脫粒原件，特別是全喂入式花生摘果機(jī)來說，花生進(jìn)入脫粒室是靠釘齒抓取，花生進(jìn)入脫粒室又是靠釘齒打擊脫粒，莖桿在脫粒室內(nèi)作螺旋軸向運(yùn)功還是靠釘齒對它施加很高的圓周速度使它沿著蓋板上的螺旋導(dǎo)板運(yùn)動，直到最后把莖桿逐出機(jī)外也還是靠釘齒完成。 釘齒的形狀雖然不能說對摘過機(jī)的工作性能有決定性的作用，但至少可以說是有某些影響的。但不同型式的花生摘果機(jī)工作時(shí)要解決的問題不盡相同。所以釘齒也要不同形式予以適應(yīng)。例如全喂入式花生摘果機(jī)，工作時(shí)花生全部進(jìn)入脫粒室內(nèi)，因此釘齒負(fù)載較大，所以要求釘齒有較強(qiáng)的打擊能力和較高的強(qiáng)度。全喂入式花生摘果機(jī)常用的釘齒有楔形釘齒，板型釘齒和指形（即圓柱形）釘齒三種，如圖 8前兩種脫粒能力較強(qiáng)，適用于切流型摘果機(jī)，后一種即指形釘齒脫粒能力較弱，適用于全喂入式軸流型摘果機(jī)，因軸流型脫粒流程長，所以為了減少碎草，采用脫粒能力較弱的指形齒。為了避免帶草和提高釘齒在排草口德 排草能力，通常釘齒的工作面都有10°～15°的后傾角。在此選擇楔形釘齒。 圖8 三種不同形式的釘齒 5.3.2 滾筒釘齒的排列 釘齒在滾筒上的排列方式，對滾筒的脫粒性能是有一定的影響的。釘齒的排列也應(yīng)該考慮到能充分發(fā)揮每個釘齒的作用，從而達(dá)到脫粒性能好而所需的釘齒數(shù)目最少。 不管是切流式或軸流式，半喂入式或全喂入式的脫粒滾筒，其釘齒排列方法有兩個好處：一是可以充分發(fā)揮每個釘齒的作用，在全喂入式摘果機(jī)的喂入口處，因釘齒按螺旋排列，所以可以充分發(fā)揮每個釘齒的摘取能力，有利于均勻連續(xù)的喂入，有利于摘果。對于軸流式摘果機(jī)來說，因釘齒但螺旋線排列還有利于花生的軸向移動。第二個好處是在滾筒全長上有較多的齒跡，而在同一條齒桿上相鄰兩個齒的間距又比較大，有利于釘齒的安置和維修。 釘齒在滾筒上的具體排列，還要解決以個問題： 1. 釘齒排數(shù)M 滾筒上的釘齒均勻的配置在數(shù)排齒桿上，齒桿的數(shù)量最好選用雙數(shù)，若選用單數(shù)排列時(shí)，則滾筒不易平衡，對全喂入軸流型摘果機(jī)來說，目前大，中，小型機(jī)上都采用M=6排排列。少于6排時(shí)，則每兩排釘齒抓取花生苗的時(shí)間間隔太長，每排抓到的苗太厚，不利于花生的摘取，而多于6排時(shí)，試驗(yàn)表明其效果不比六排有明顯區(qū)別，故為了減輕機(jī)重，減低造價(jià)，通常都采用六排排列。 半喂入花生摘果機(jī)則不同因其滾筒圓周速度比全喂入式的低，因此要使單位時(shí)間內(nèi)有同樣多的齒數(shù)對苗層梳刷的話，就必需增加釘齒的排數(shù)，使其滾筒轉(zhuǎn)一周有較多的齒工作，所以半喂入式摘果機(jī)的排數(shù)通常比較多，為M=6～12排。視滾筒直徑而定，直徑大時(shí)排數(shù)多，反之則少些。 齒跡距a 相鄰兩個齒跡之間的距離a叫齒跡距，通常取齒跡距a=20～40毫米。齒跡距過小時(shí)，則單位時(shí)間內(nèi)對花生的打擊次數(shù)過多，摘果作用雖然加強(qiáng)，但碎桿顯著增多，消耗的功率也大。齒跡距選好后即可按下式計(jì)算出同一齒桿上相鄰兩釘齒的齒距L。： 式中 t — 螺旋線的螺距 K — 螺旋線頭數(shù)。 目前常取齒距毫米，全喂入式取偏高值，半喂入式取偏低值?？偟恼f齒距小于80毫米以下看來沒必要的，這樣不僅齒數(shù)增多，而且重量增大，制造成本也增加，因?qū)嵺`證明齒距大于80毫米以上還是具有良好的工作性能的。但也不能過大，否則因釘齒過少而摘不干凈。 5.4. 凹板篩的設(shè)計(jì)分析 凹版篩和滾筒一道共同組成摘果機(jī)機(jī)構(gòu)，它的主要任務(wù)是讓花生穿過篩孔而與苗稈分離出來，同時(shí)漏下去，以便逐出機(jī)體外。 對凹版篩的要求是花生通過性能好，有助于摘果，構(gòu)造簡單，易制造，重量輕和堅(jiān)固耐用。花生摘果機(jī)較常使用的是柵格式凹版篩，這種凹版篩目前應(yīng)用最廣泛，我國的固定式摘果機(jī)和聯(lián)合花生摘果機(jī)大部分采用它。其優(yōu)點(diǎn)是：有助于摘果，這一點(diǎn)對于全喂入花生摘果機(jī)尤為顯著，分離花生能力好，損失少，堅(jiān)固耐用。其缺點(diǎn)是：穿過篩孔的雜物較多，工作阻力大，消耗功率多，重量也比較大。但其優(yōu)點(diǎn)是主要的。柵格篩的篩孔是用圓鋼焊接而成的，其材料機(jī)型視機(jī)型大小而定的。還有一種是沖孔式凹版篩，它是由薄鋼板沖出許多方空兒成，這種沖孔篩單獨(dú)用作凹版篩還很少見，多yui柵格篩共同組合式凹版篩用。即前段是沖孔式后段是柵格式，或前段是柵格式而后段是沖孔式。這種篩的特點(diǎn)是有一定的分離能力，阻力小，構(gòu)造簡單，易于制造，重量輕，強(qiáng)度好。 現(xiàn)將凹板設(shè)計(jì)為：網(wǎng)格狀柵條，網(wǎng)孔確定為115mm×90mm,在籠篩徑向前1/3處加裝一排釘齒，齒高為65mm?；\篩與滾筒的間距確定為25mm凹板摘齒與滾筒摘齒軸額間距定位20mm。 圖8 網(wǎng)格狀凹版篩 5.5 風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì) 風(fēng)機(jī)為蝸殼狀離心風(fēng)機(jī)，風(fēng)葉直徑為480mm，風(fēng)機(jī)出口與水平方向成15°夾角，理論上增加風(fēng)機(jī)的葉片數(shù)可提高風(fēng)機(jī)的理論壓力，但是葉片數(shù)目增加將增加風(fēng)機(jī)的摩擦損失，這種損失將降低風(fēng)機(jī)的實(shí)際壓力而增加能耗，在此風(fēng)機(jī)葉片選用四片，風(fēng)機(jī)由四片葉片安裝，同時(shí)，風(fēng)機(jī)兩端裝有調(diào)風(fēng)裝置，通過調(diào)整進(jìn)風(fēng)板可調(diào)節(jié)風(fēng)量，滿足不同條件的風(fēng)量要求。 圖9. 風(fēng)扇 6、花生摘果機(jī)的正確使用與養(yǎng)護(hù) 　　使用前必須對花生摘果機(jī)進(jìn)行調(diào)整和檢修。作業(yè)前，操作者要對摘果機(jī)進(jìn)行全面的檢查，看摘果機(jī)是否處于完好狀態(tài)，各部件連接螺栓是否緊固，各皮帶輪安裝是否牢固，用手轉(zhuǎn)動皮帶輪有無碰撞摩擦現(xiàn)象，摘果部分滾齒有無開焊及缺齒情況；用手轉(zhuǎn)動滾齒軸，觀察轉(zhuǎn)動是否平穩(wěn)；檢查各傳動部位V帶漲緊度是否合理；檢查電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況是否良好；檢查電動機(jī)是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常，電源線有無漏電現(xiàn)象。此外，各轉(zhuǎn)動部件要安裝防護(hù)罩；試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，工作人員應(yīng)先離開摘果機(jī)，待操作者發(fā)出規(guī)定信號后，開始試作業(yè)。 參考文獻(xiàn) 1.邱宣懷、郭可謙、吳宗澤等.機(jī)械設(shè)計(jì).4版[M].北京：高等教育出版社，2010. 2.北京農(nóng)業(yè)機(jī)械化學(xué)院.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)（下冊）[M].農(nóng)業(yè)出版社.1986 3.鎮(zhèn)江農(nóng)機(jī)學(xué)院.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)（下冊）[M].中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社.1981 4.金清肅等.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì). 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