花生摘果机的结构设计

摘花生机的结构设计指导老师：XXXXXX中文摘要花生摘果装置是在传统的全喂入式摘果装置的基础上为降低花生的破碎率，降低能耗等问题上而定型的，与传统的摘果装置相比，最大的不同是采用的半喂入方式，这种方式功耗少，可靠性高，摘净率好，破损少。适合于干花生蔓藤的花生摘果生产，小型方便，较合适家庭作业。以电动机为动力源，动力由电动机输出轴输出，再通过传动带传递到滚筒上，由滚筒摘选杆转动打击使花生脱离茎杆，果实及杂物通过凹版孔落下，打碎的茎秆由出料口排出，落到风机吸杂口排杂，选出干净的果实从而完成全过程。由于这里不能上传完整的毕业设计（完整的应包括毕业设计说明书、相关图纸CAD/PROE、中英文文献及翻译等），此文档也稍微删除了一部分内容（目录及某些关键内容）如需要其他资料的朋友，请加叩扣:2215891151关键词：摘果装置；花生；能耗，结构，设计；ThedeflorationvitalstructuraldesignAbstract:Halffeedingtypepeanutpickerisrigidinthetraditionalallfeedingtypepickerdevicebasedonthereducetherateofpeanutbrokenandpowerconsumption.Comparedtothetraditionalpickerdevice,thebiggestdifferenceistheuseofthehalffeedingtype,andthistypehavelowpowerconsumption,reliableworkingprocess,highpickeroff,andlitterbrokenpeanut.Thisdeviceissuitfortheproductionofpeanutpeakinginthehumidsouthernclimate,thedesignrelativelysmall,moresuitablefoehomework,whichisthefoundationofstudyanddesigneffectivepeanutharvester.Keywords:typeofhalffeeding;pickerdevice;peanut;powerconsumption;1前言1.1研究目的意义花生是世界上广泛栽培的主要油料作物。随着农业科技的发展,花生向良种化、机械化和区域化种植方向发展。近几年,随着花生种植面积、产量的不断增加和农村劳动力的转移,花生生产机械化的发展就显得尤为重要。目前,要大力发展花生生产全过程的机械化,必须结合中国的国情和适应农村现有的经济实力。大部分花生产区需要分别解决花生种植过程中主要作业环节的机械化问题,近期内应当是花生的机械化播种、收获和摘果这三个主要环节。其中，花生摘果是一项要求严格、耗时较大的作业。是花生生产的一个重要环节。机械化收获是确保花生丰产丰收的重要保障，摘果系统是花生联合收割机的“心脏”，其工作情况直接影响到联合收割机的性能。随着农业产业结构的调整，农业科学研究的不断深入，花生品种必然朝着高产方向发展，这也给继续工作者提出了更高的要求，高产就意味这在同样收获作业工况下增加喂入量。南方空气湿度大，气侯变化无常，花生水分含量高，从以往研究成果看，喂入量和花生水分含量对摘果性能有很大的影响。一般来说，喂入量增加，摘果系统负荷增大；含水量增加改变理论花生蔓的物理特性，同时也改变了摘果负荷，这两种情况都容易增加机械系统负荷，降低可靠性。传统的摘果主要是全喂入式，摘果的主要部件是摘果滚筒，目前国内外主要使用的摘果方式还有半喂入式，半喂入式花生摘果对干湿蔓均可使用，主要应用在南方地区，其摘果效率与损失率受花生收获环节植株的整齐程度及摘果机喂入影响较大，现有机型在摘果效率、损失率上还不稳定，没有得到很好的推广。因此，为了改善摘果效果，研究摘果过程的低能耗，摘果率高的摘果装置，是提高花生产业化水平的关键。1.2国内外研究现状传统的花生摘果方法是用手工摘果，效率低、用工多，严重影响经济效益。近几年随着种植花生面积的加大及花生产量的提高，花生摘果机的应用逐渐增多，成为代替手工操作的便利机械。目前，我国主要推广应用的单功能花生摘果机可分为全喂入式和半喂入式两类。全喂入式摘果机，主要用于从晒干后的花生蔓上摘果。工作时将晒干后的花生蔓喂入摘果室，在高速转动的滚筒作用下，将花生果摘下来。该机型除了基本上满足摘果的要求外，普遍存在消耗的功率大、摘果不净、分离不清、破碎率高的缺点。该机型的摘果部件有切流式钉齿滚筒、轴流式钉齿滚筒、蓖梳式轴流滚筒以及差动式螺旋滚筒等几种。半喂入摘果机工作过程是：当摘果机的夹持输送链将花生蔓夹住，沿滚筒轴向移动，摘果滚筒将花生果摘下。该机型对于干、湿花生蔓都可使用，具有动力消耗少，摘果后的花生蔓整齐，摘湿果质量好、破碎率低等特点。但该机型工作性能不稳定，存在结构复杂、成本高等缺点，仅用在花生联合收割机上。该机型的工作部件是相向滚动的两个橡胶滚筒，工作时两滚筒相向滚动将花生果摘下。国内外现有的主要机型有美国CourtesyofLillistonMfg.Co.生产的LP-2型花生收获机、KellyManufacturing公司生产的PH-2型花生收获机，国内主要有4HZ—95型花生摘果机，4HZ—95型花生摘果机，5H-5000花生摘果机，5HZ-2800型花生摘果机，花生摘果机980型，5HZ-2800A型花生摘果机，5HZ-7000型花生摘果机，5HZ-4000型花生摘果机，5HZ-4700型花生摘果机，自动装袋花生摘果机。但是，由于其结构复杂、工作可靠性等原因推广应用受到了限制。为此，为了改善摘果效果，降低能耗，提高摘果摘净率，对半喂入花生摘果机的设计，为花生联合收获机的推进革新奠定了基础。本研究结合国内外几种典型的摘果机具的结构特点与工作原理，并通过分析其现状与存在的问题，结合实验探讨改进方法，以期改善花生摘果效果，为花生的摘果提供切实可行的机具。1.3本设计主要研究内容和研究方法1.3.1研究内容1)传动系统的设计：大小带轮的设计计算、V带的选取、轴承的选择电机选型等内容2）摘果滚筒的设计包括：滚筒的设计、动刀条的设计等内容3）夹持输送结构的设计：夹持带的设计、带轮的设计、轴的选取校核等4)机架的设计1.3.2研究方法1)收集资料，进行归纳分析2)按给定的指标参数在指导老师的帮助下完成设计任务2总体方案确定2.1方案的选择和确定摘果装置是花生收获机械的重要工作部件。花生联合收获机工作性能的优劣在很大程度上取决于摘果装置的工作性能。半喂入式花生摘果装置能很好的利用喂入环节的改善来降低能耗，能够满足在干花生蔓的条件下平稳作业。其作业原理是：花生蔓通过入料口传送到摘果滚筒，在滚筒不断的旋转作用下摘果，有动刀条上齿钉将花生蔓和花生分离开来。其特点如下：1)该装置用于花生果摘取作业，可以解决晾晒后花生的摘果问题，为设计联合花生收获机奠定了基础。2)该装置结构简单，适应性好，可以节约收获时间，降低因为晾晒造成耽误农时的问题。如果配在联合收获机上，效果更为显著。3)由于该装置采用半喂入式原理，所以其功率消耗少，工作可靠，不会出现茎秆茎秆残绕或堵塞问题，同时含杂率也较全喂入式明显少，减轻了后续花生清选的负荷。4)但该机型工作性能不稳定等缺点。2.2摘果装置的总体结构摘果装置的主要部分为：入料口装置、摘果滚筒装置、出口部分、机架组成。整体组成图由图1所示：1)入料和输送装置入料口和上机架部分相连接，是用2mm厚的铁板制成，入料部位与上箱盖，下箱盖一起，采用螺栓连接，花生蔓经入料口进入，由滚筒摘选杆转动打击使花生脱离茎杆，在传动轴转动的过程中摘果滚筒进行摘果。2)摘果装置摘果部分主要是由摘果滚筒和齿钉组成的摘果杆组成。两个滚盘用螺栓连接在焊接在传动轴的铁板上，滚盘上接有8条铁条，在铁条上相隔22mm均匀分布有长为40mm的直径为3mm的齿钉33条。花生蔓从入料口塞入转动的滚筒中，花生蔓的根部先入，此过程中在摘果滚筒中间完成摘果，摘下的花生下落到下滑板上，由仓口排出出料斗之外，摘果后的打碎的花生根茎在下落的时候由风扇机吹出。3）出口部分出口部分主要是下滑式铁皮制造，也是由2mm厚的铁皮构造，花生滑落上面由于铁板槽的倾斜花生滑出机体之外。4）机架机架是花生摘果机的主要支撑，它承担着摘果机的主要重量和动力、负载和力矩因此它的设计是只强不弱的部分。机架的各部分各自稳定，而且相对固定，以便做到机械在运转过程中不会产生晃动、歪斜，造成人身危险，因此为了机架的坚固，此试验台的设计采用4mm厚的角钢制成。5）花生摘果装置的总体设计为了更优化花生摘果装置的机型和结构设计，此花生摘果装置的动力装置放在机架的下面，与机架固定，这样不仅可以节省空间，还可以起到稳定作用。花生摘果装置从入料到摘果到花生蔓的排除机体外是花生摘果装置一体完成的，拿开上箱盖可以看到整个摘果过程，便于我们收集花生摘果的相关数据。图1摘果机装配简图Fig.1thefigureoftheAssembly3传动方案的确定根据花生摘果机的具体传动要求，可选电机与主轴之间用V带和带轮的传动方式传动，应为摘果机在摘果工作过程中，传动件V带是一个挠性件，它赋有弹性，能缓冲和冲击，吸收震动，因而使花生摘果机减少震动，噪音小等优点。虽然在传动过程中V带与带轮之间存在一些摩擦，导致两者的相对滑动，使传动比不精确但不会影响摘果机的传动，因为花生摘果机不需要精确的传动，只要传动比比较精确就可以满足需求，而且V带的弹性滑动对摘果机的一些重要部件是一种过载保护，不会造成机体部件的严重损坏，还有V带及带轮的结构简单、制造成本低、容易维修和保养、便于安装，所以，在电机和摘果机的传送带之间选用V带轮的传动配合是很合理的。本设计中有两处可以用到V带的传动，输入系统和电机之间，摘果滚筒和电机之间，我们来确定输入系统和电机之间的带传动。方案如下：图4传动方案图Fig4Transmissionprogramfigture3.1电动机的选择和传动参数的设计根据4HZ—95型花生摘果机所给相关设计的参考数据条件，摘果主轴为750～850minr，滚盘半径150mm，滚筒长890mm，在主轴的滚盘上设有八条钉齿条，每条钉齿条上均匀分布着30个钉齿，总共240个钉齿呈螺旋均匀安装，以便玉米芯随螺旋钉齿的螺旋作用排出机体之外，钉齿滚筒的直径为，滚筒上的钉齿长度为40mm。根据实践测量得知每个钉齿的均匀受力为20N，当摘果机正常工作时钉齿滚筒上的钉齿条快速旋转，其中均有两条钉齿条受玉米所给的切向力，而另外两个钉齿条是空行程，因此，NZMNF60021520**，即玉米脱粒机正常工作时，受到的切向力为600N。其中：N—钉齿所受的力M—参与工作的钉齿个数Z—参与工作的钉齿条数3.1.1钉齿条上的钉齿转速当摘果机的钉齿滚筒快速转动时，其上钉齿条的钉齿同样有一定的转速，这个转速原于主轴的转速和齿钉的半径即：smDNV81.910006050215075014.3100060）（轴，其中：V—钉齿的转速轴N—脱粒机主轴的转速D—钉齿距轴心的距离3.1.2钉齿滚筒的转速摘果机所需功率为WP，应由摘果机的工作阻力和运转参数求定，即：1000VFPW，计算求得：KWpW8.5100081.9600。3.1.3电动机的功率电动机功率由公式KWPPawd来计算，脱粒机传动装置的总效率a，应由组成传动装置的各个部分运动副的效率只积，即321a，其中1、2、3分别为每一个转动副的效率，选取传动副的效率值如下：滚动轴承（每对）0.98～0.995即取1=0.99V带传动0.94～0.97即取2=0.97滚筒转动（因为钉齿条固定于滚筒上）即取3=1则96.0196.099.0321a由此可得电动机的功率：KWVFPad1.696.0100081.96001000