本次设计要求进行轴流式脱粒机的研究和设计

本次设计要求进行轴流式脱粒机的研究和设计，轴流式脱粒机按谷物喂入滚筒的方向不同可分为纵向轴流式（轴向喂入，轴向排出）；横向轴流式脱粒装置；以及切流轴流组合式。考虑到操作上的方便性，本次设计采用切向喂入，切向排出的方式，即采用横向轴流的方式进行研究与设计。轴流滚筒式脱离装置对谷物的脱粒时间较长，滚筒转速和间隙有少许变化对脱离质量的影响不大，因而对安装间隙和速度调节要求不是很严格，这是轴流式脱粒机的一个显著的优点。在综合考虑和比较老式轴流式脱粒机及各种类型的脱粒机的优缺点后，决定此次轴流式脱粒机的设计思路为：采用皮带传动方式将动力传送到脱粒机，带动滚筒转动，滚筒和脱粒机罩壳内部均设U型脱粒齿，采用搓擦脱粒的方式进行水稻的脱粒。实现脱净率高于99.5%，破碎率低于0.3%的标准。此轴流式脱粒机由机架、进料口、主轴、装有压条的滚筒，滚筒下的筛网、内部有导向板的上盖、出料口、传动机构和偏心机构组成，采用切线方向进料，螺旋导向板导流，U型钢板齿脱粒，栅格筛分离，水平切线方向排草。脱粒干净，排草顺畅，功率损耗小。参考其他实例分析及设计，我认为此次轴流式脱粒机的设计主要要考虑以下问题：1、轴流式脱粒机滚筒的设计。包括滚筒的长度设计，直径的设计，茎秆喂入部分与滚筒圆心角α间的关系。力求以最小的滚筒长度达到脱净，分离，消耗动力小，负荷均匀的目的；2、轴流式脱粒机螺旋导向板的设计；3、轴流式脱粒机U形钢板齿的设计；4、轴流式脱粒机栅格筛的设计，主要是栅格筛的尺寸的选取与设计，以保证谷粒的分离；5、轴流式脱粒机脱粒间隙的设计计算；6、轴流式脱粒机滚筒转速的设计计算；7、轴流式脱粒机机架处轴承型号的选取；8、轴流式脱粒机机架及机体的设计，外形尺寸设计，力求使机体体积小，外形美观大方；9、轴流式脱粒机中皮带轮的设计与选取；10、旋导向板尺寸等的设计；11、各种零件材料的选取，机架材料要便于焊接。滚筒，钢板齿等零件要满足受力的强度要求。同时，在确定轴流式脱粒机的结构方案时，又要注意以下几个问题：1、确定U形钢板脱粒齿的安装，齿排的类型以及齿的排列方法；2、确定钢板脱粒齿的每排数量以及总的数量；3、确定栅格筛的尺寸以及安装方法，要便于安装和拆卸；4、确定脱粒间隙；5、确定滚筒和支架的安装方式；6、确定滚筒的驱动方式。系统总体方案分析其工作原理如下：被割作物通过脱粒机械的喂入口进入由脱粒滚筒和凹版组成的脱离间隙进行打击和搓擦后，短脱出物通过栅格状凹版进入由清洗筛和风机组成的清粮装置进行清选。长脱出物则进入分离装置进行茎秆与籽粒的分离，长茎秆被排出机外而籽粒等短脱出物则通过分离装置上的筛孔进入下方的清粮装置进行清选。在风机和清选筛的联合作用下，谷壳等等细小轻杂物被吹出机外，干净的籽粒经由籽粒收集装置进入集粮装置。谷物的脱粒原理主要有以下几个方面：冲击脱粒，搓擦脱粒，梳刷脱粒，挤压脱粒和振动脱粒。本次设计主要是应用搓擦脱粒和挤压的原理进行脱粒，是靠元件与谷物之间，以及谷物与谷物之间的相互摩擦和挤压而使谷物脱粒。其中，脱离装置的脱粒间隙的大小尤为重要。轴流式脱粒机的脱粒过程中谷穗的运动方向是沿轴向的，而实现谷穗轴向运动的设备是螺旋导向器，通过滚筒的转动及螺旋导向器的作用使谷穗能够沿轴向运动。2.2轴流式脱粒机机动方案的分析在对部分地区脱粒机现状的考察及调研中，我发现很多地区习惯采用电力作为田间机械的动力，如部分地区就将老式的脚踏式脱粒机上装上皮带轮进而以电动机带动谷物的脱粒。加之汽油和柴油价格较高，因此，此次设计中选取电动机作为动力。2.3轴流式脱粒机总体方案的分析此轴流式脱粒机以谷物脱粒为主，要求采用轴流式进行脱粒，即稻穗在脱粒机中的运动方向要求是沿轴向的。轴流式脱粒机的进出料的方式有以下几种：1、纵向轴流式（轴向喂入，轴向排出）；2、横向轴流式脱粒装置；3、切流轴流组合式。在设计中考虑到操作的方便，决定采用横向轴流式脱粒装置，即切向入料，切向排草，本脱粒机可以实现谷物与草的分离，其脱净率可高达97.5%以上，破碎率小于0.3%。其田间作业的具体流程如下：人工将割下的稻穗由进料斗送入轴流式脱粒机，在滚筒上脱粒齿的旋转作用下，稻穗进入脱粒机。在滚筒上旋转的脱粒齿和脱粒机上固定脱粒齿与谷物的搓擦与挤压的作用下，谷物从稻穗脱下，由下筛滤出。脱去谷粒的稻穗在旋转滚筒与螺旋导向器的作用下沿轴向移动，移动过程中继续脱粒。最后从出草斗出来。同时滚筒部装有风叶板，滚筒高速旋转过程中产生风力使杂物从下筛中吹出，也实现了谷物与杂物的分离。2.3.1脱粒机动力输入装置的分析脱粒机脱粒最主要的机构是滚筒，滚筒的转速直接影响谷物的脱净率和破碎率。因此，传动方案的选择尤为重要。轴流式脱粒机输入有三种方案：（1）链传动；（2）V型带传动；（3）同步带传动。链传动，V型带传动，同步带传动各有自己的优缺点，应用在合适能够最大限度的发挥其作用，实现机械设计优化的目的及意义，三种传动方案的比较及分析见表2-1。表2-1三种传动方案分析传动效率使用寿命传动转矩成本链传动较好较好较小较贵V型带传动正常最好最大一般同步带传动最好差小昂贵由上述分析，V型带传动具有安装容易，占地面积小的优点。并且V带是一个挠性件，它具有弹性，能够缓和冲击，吸收震动，因而使脱粒机工作平稳，噪音小等优点。虽然在传动过程中V带与皮带轮之间存在着一些摩擦，使得两者之间的相对滑动，使传动比不精确。但不会影响到脱粒机的传动，因为谷物脱粒机不需要精确的传动比，只要传动比比较准确就能满足要求，而且V带的弹性滑动对脱粒机的一些重要部件会起到一种超载保护，不会造成机体部件的严重损坏。因此，此次轴流式脱粒机的设计中采用V带传动方式。2.3.2入料部分的分析入料口与脱粒机的上盖部分通过焊接来进行连接，入料斗是用1mm厚的钢板制成，入料部位与脱粒齿滚筒的脱粒齿部位相切，使已割下的稻穗从入料口进入，稻穗接触到脱粒齿，进而在滚筒与下筛之间进行脱粒。2.3.3脱离部分的分析脱离部分主要由滚筒，栅格式弓齿凹版，半圆形上盖，固定脱粒齿，螺旋导向器等组成。栅格式凹版之间进行脱粒，已脱下的稻粒从栅格式凹版漏下，同时弓齿滚筒上装有风叶板，可将杂物从栅格式凹版中向两边吹开。经脱粒的稻穗则通过滚筒与螺旋导向器的作用下，沿轴向移动，最后从出草口排出机体外。脱粒齿采用U型脱粒齿，齿形见图2-6。2.3.4筛选部分的分析筛选部分有两种形式：1、编织筛式；2、栅格筛式。前者处理断穗能力强，断穗量少，但分离能力较差，谷粒损失会多些，湿脱时容易堵塞；后者的性能刚好相反，干脱时碎草要多些。因此此设计的轴流式脱粒机为田间脱粒，谷物湿度很高，故用栅格筛来进行筛选。栅格筛是由一定数量的铁条及两条主要梁和两条副梁组成的凹版。栅格筛主要作用是进行谷粒与稻穗的分离堆放，谷粒通过栅格筛滤出，而稻穗则从出草斗流出。2.3.5机架部分分析机架是由左机架、右机架及稳定结构的角铁横梁组成的，机架是脱粒机的主要支撑，承担着脱粒机的主要重量和动力、负载和力矩，因此它的设计是许强不许弱的部分。机架的两部分要各自稳定，而且相对固定，以便做到脱粒机在运转过程中不会发生晃动，歪斜，不会造成人身危险。因此为了机架的稳定与坚固，此脱粒机采用5mm厚的钢板作为机架的材料。2.3.6轴流式脱粒机的总体分析此脱粒机主要由进料斗、滚筒部装、栅格式凹板（栅格筛）、出料口、机架等部分组成。其从入料到脱粒到将谷物和稻穗分离，再到将谷粒、杂物盒稻穗分别排出机体外，是脱粒机一体完成的。它最大的优点是在短时间内可以完成几个人的劳动强度，从而提高了工作效率，节省了劳动时间。此外，此轴流式脱粒机还具有安全性能高、效率高、坚固耐用、结构简单、便于维修和保管等优点。其结构总图分别见图2-7、2-8。至此，此轴流式脱粒机的整体方案得到大体的确定，主要由进料斗，滚筒部装（其中包括脱粒齿和风叶板的焊合），栅格式凹板，上罩壳，螺旋导向器，出草斗，机架等组成。在轴流式脱粒机零件的组装过程中，主要是通过焊接来进行连接，因此。此轴流式脱粒机对焊接的要求比较高，要求焊接牢固可靠，不允许有裂纹，夹渣，烧穿等缺陷，以保证脱粒机的质量和强度。整体的技术参数见表2-2。表2-2轴流式脱粒机的主要技术参数序号项目单位规格1结构形式/轴流式2作业小时生产率千克/小时15003外形尺寸长毫米995宽1050高8484整体质量千克1155滚筒转速转/分850-10006脱粒齿型/U型钢板齿7滚筒直径（直径×长度）毫米424×7208脱粒齿间距毫米409脱净率/97.5%10破损率/0.3%11总损失率/2.5%12传动形式/V带传动第一章绪论1.1课题背景1.2我国轴流式脱粒机的现状和发展前景1.2.1我国轴流式脱粒机的现状1.2.2我国轴流式脱粒机的发展前景1.3设计的主要内容第二章系统总体方案设计2.1轴流式脱粒机工作原理的分析2.2轴流式脱粒机动力方案的分析2.3轴流式脱粒机总体方案的分析2.3.1脱粒机动力输入装置的分析2.3.2入料部分的分析2.3.3脱离部分的分析2.3.4筛选部分的分析2.3.5机架部分的分析2.3.6轴流式脱粒机的总体分析第三章传动装置的设计3.1电动机的选择3.1.1齿条上脱粒齿的转速3.1.2脱粒机所需规律3.1.3电动机的功率3.1.4电动机的转速3.2传动带的设计3.2.1确定单根V带的功率3.2.2确定单根V带的型号3.2.3确定带轮的基准直径3.2.4确定传动中心距和带长3.3带轮的设计3.3.1带轮材料的选择3.3.2带轮的结构形式3.3.3V带轮的轮槽3.3.4V带轮的技术要求3.4传动轴的设计3.4.1确定各段轴的长度和直径3.4.2初步选择输出轴系3.4.3确定轴上的圆角和倒角尺寸3.4.4按弯矩合成条件校核轴的强度3.5轴承的选择和润滑第四章脱粒装置的设计4.1脱粒齿的设计4.2齿条的设计4.3滚筒部装的设计4.4栅格筛的设计第五章机架与机罩的设计5.1机架的设计5.2机罩的设计第六章轴流式脱粒机的操作与使用6.1开车前的检查6.2使用操作