水稻脫粒機(jī)的機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

1、水稻脫粒機(jī)設(shè)計(jì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目： 水稻脫粒機(jī)的機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)二級(jí)學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 2014 年 12 月 1 日 目錄1緒論11.1引言11.2脫粒機(jī)的分類21.3脫離裝置的工作原理21.4脫離分離裝置的研究方向32機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)42.1脫粒機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)42.2脫粒機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)53機(jī)構(gòu)各部分的設(shè)計(jì)和選材53.1紋桿式滾筒和凹板篩的設(shè)計(jì)53.2紋桿式滾筒的設(shè)計(jì)63.3凹板的設(shè)計(jì)63.4脫離裝置的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)73.5脫粒滾筒和凹板結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇93.6谷物清選裝置的設(shè)計(jì)103.7機(jī)架的設(shè)計(jì)113.8入料口和出料口的設(shè)計(jì)123.9電機(jī)的選擇124機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分

2、析與設(shè)計(jì)144.1機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析144.2機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)綜合145結(jié)論156參考文獻(xiàn)157致謝16水稻脫粒機(jī)創(chuàng)新設(shè)計(jì) 水稻脫粒機(jī)一般針對(duì)丘陵、山區(qū)和水田水稻收獲的難題設(shè)計(jì)。要求功率小、重量輕、操作靈活、通過(guò)性和適應(yīng)性好。水稻脫粒機(jī)能一次性完成脫離、篩選、分離和裝袋作業(yè)。同時(shí)需要根據(jù)水稻脫粒機(jī)的使用和性能進(jìn)行了脫離方式的選擇，滾筒直徑和長(zhǎng)度、脫離間隙、滾筒轉(zhuǎn)速、篩子底的設(shè)計(jì)。1 緒論1.1 引言 水稻是我國(guó)的主要糧食作物，具有單產(chǎn)量最高，總產(chǎn)量最穩(wěn)定的特點(diǎn)。近些年水稻種植面積處于穩(wěn)步上升的狀態(tài)。水稻的特點(diǎn)是口緊，脫粒、分離、清選困難，且種植面積大，收獲季節(jié)短，因此對(duì)收獲機(jī)械要求高。尤其是脫粒

3、分離裝置，它是聯(lián)合收獲機(jī)的核心，決定著其他各部分的工作性能。近年來(lái)人們對(duì)脫粒分離裝置進(jìn)行了大量的試驗(yàn)和研究，企圖用新的脫粒分離裝置來(lái)代替原有的脫粒分離裝置。一些科研單位和生產(chǎn)企業(yè)也針對(duì)水稻現(xiàn)有的脫粒分離裝置進(jìn)行了研究和改進(jìn)，如采取加大配套動(dòng)力、增加二次脫粒能力或采用縱置式軸流滾筒等。盡管如此，目前常用的脫粒分離裝置仍為紋桿式、釘齒式和弓齒式，這幾種脫粒分離裝置與當(dāng)初的發(fā)明相比并無(wú)多大的改進(jìn)。但這并不是說(shuō)目前所使用的脫粒分離裝置己盡善盡美。恰恰相反，其存在著許多不足之處，必須系統(tǒng)地總結(jié)和分析前人完成的工作，在這個(gè)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開發(fā)新的脫粒分離裝置。在目前水稻收獲機(jī)械多種形式并存條件下，為了滿足廣

4、大用戶莖桿需求量的不斷提高，在消化吸收國(guó)內(nèi)外同類機(jī)型的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種水稻喂入脫粒機(jī)械，該機(jī)采用全喂入、紋桿式滾筒脫粒、風(fēng)扇清選等機(jī)構(gòu)，使其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、脫粒質(zhì)量好等特點(diǎn)。1.2 脫粒機(jī)的分類脫粒分離裝置的種類按照不同的分類方式有以下幾種：1）根據(jù)作物喂入的情況脫粒分離裝置可分為半喂入式和全喂入式兩大類。2）半喂入式脫粒裝置根據(jù)工作時(shí)滾筒和作物相對(duì)位置不同可分為倒掛輸送側(cè)脫、平移輸送上脫和平移輸送下脫三種脫粒方式。3）全喂入式脫粒分離裝置根據(jù)喂入時(shí)作物沿滾筒的運(yùn)動(dòng)方向可分為切流式、軸流式(橫軸流、縱軸流)及其組合方式。切流式脫粒裝置中，作物喂入后沿滾筒的切線方向進(jìn)入又流出，在此

5、過(guò)程中在滾筒與凹板之間進(jìn)行脫粒，屬此型式的有紋桿滾筒、釘齒滾筒式和雙滾筒脫粒裝置。軸流式脫粒裝置中，谷物在作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)又有軸向運(yùn)動(dòng)，所以谷物在脫粒裝置中運(yùn)動(dòng)的圈數(shù)或路程比切流式多或長(zhǎng)。使它能在脫粒的同時(shí)進(jìn)行谷粒的分離，脫凈率高而破碎率低。4）按脫粒元件的形式脫粒分離裝置可分為：紋桿式、釘齒式、弓齒式、齒板式、板齒式等，以及不同脫粒元件的組合式。1.3 脫離裝置的工作原理為了使谷粒脫離穗軸，可以有多種原理來(lái)實(shí)現(xiàn)，但主要有下述三種：1.打擊由工作部件（如釘齒或紋桿）打擊穗頭（或反過(guò)來(lái)由穗頭碰擊臺(tái)面，如南方水稻的拌桶脫粒）使谷粒產(chǎn)生振動(dòng)和慣性力而破壞它與穗軸的連接。它取決于打擊速度的大小和打擊機(jī)

6、會(huì)的多少。2梳刷當(dāng)工作部件很窄，在谷穗之間通過(guò)時(shí)，就形成了梳刷脫粒。實(shí)際上它也是打擊。通常在梳刷中莖稈不動(dòng)或少量的縱向運(yùn)動(dòng)。3揉搓或搓擦它是指谷層在擠壓狀態(tài)下在層內(nèi)出現(xiàn)挫動(dòng)而使谷粒脫落，發(fā)生在釘齒或紋桿滾筒的脫粒間隙中。它取決于揉搓的松緊度（強(qiáng)度），也就是間隙的大小和谷層的疏密。因?yàn)榇驌裘摿１仨氁胁考c谷粒間較大的相對(duì)速度這一個(gè)條件，所以這種脫粒通常出現(xiàn)在莖稈靜止（如半喂入式）或運(yùn)動(dòng)速度很低(如紋桿、釘齒滾筒的喂入口處）的時(shí)候。而揉搓則不同，它發(fā)生在已經(jīng)獲得較大運(yùn)動(dòng)速度（如在脫粒間隙的后段）的谷層內(nèi)部，由于相對(duì)揉搓而脫粒。4碾壓脫粒元件對(duì)谷穗的擠壓造成脫粒，在碾壓過(guò)程中會(huì)使谷粒與穗柄之間產(chǎn)生

7、橫向相對(duì)位移，而通常谷粒與穗軸的抗剪能力是較弱的，上述相對(duì)位移就形成了剪切破壞其連結(jié)。在此同時(shí)碾壓會(huì)造成相鄰谷層之間的移動(dòng)，這也能破壞谷粒的連結(jié)力。因此，用輥?zhàn)幽雺轰佋趫?chǎng)院的谷層進(jìn)行脫粒是有效方法之一。梳刷原理用于如夾持半喂入式脫粒裝置脫水稻等。以上幾種原理相互組合都可以達(dá)到脫粒的目的，其效果有所不同，常用的有以下幾種組合：用高的打擊速度和緊搓，經(jīng)較短的脫粒過(guò)程，如單滾筒脫粒裝置；用由低到高的打擊速度，揉搓強(qiáng)度由小到大，用較長(zhǎng)的脫粒過(guò)程，如雙滾筒脫粒裝置；用較低的打擊速度和松搓，用長(zhǎng)而又長(zhǎng)的脫粒過(guò)程，如軸流滾筒脫粒裝置。1.4 脫離分離裝置的研究方向軸流脫粒分離滾筒具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作時(shí)谷物流作

8、螺旋運(yùn)動(dòng)，脫粒柔和且時(shí)間長(zhǎng)，脫粒和分離比較充分，因而在脫凈率、破碎率、分離率等項(xiàng)指標(biāo)方面都優(yōu)于切流裝置的特點(diǎn)，它的分離能力足以取代龐大的逐稿器而縮小機(jī)器的尺寸，是很有前途的脫分裝置。通過(guò)上述國(guó)內(nèi)外水稻脫粒分離裝置的研究現(xiàn)狀分析，得知國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)脫粒分離裝置已開展了眾多前沿性的研究，取得了較大進(jìn)展，但是無(wú)論國(guó)內(nèi)還是國(guó)外理論研究都是針對(duì)于不同機(jī)型的研究，沒(méi)有普遍性。另外，國(guó)外研究多側(cè)重于如何提高脫粒率以及影響谷物損傷率的外圍因素，現(xiàn)有的谷物脫粒分離裝置還存在著許多技術(shù)關(guān)鍵問(wèn)題，如收獲損失率較高，籽粒的破損率較高，脫出的莖稈較碎，功耗較大，等問(wèn)題，仍然是目前難以解決的問(wèn)題，也是今后的研究方向。（1）

9、通過(guò)實(shí)踐可知脫粒間隙、凹板形式、頂蓋中的導(dǎo)向板、排列及其螺旋角等是影響脫粒性能的重要因素，一方面應(yīng)當(dāng)從機(jī)理的研究入手，找出問(wèn)題的本質(zhì)，另一方面應(yīng)當(dāng)通過(guò)試驗(yàn)尋找脫粒間隙、凹板型式、頂蓋中的導(dǎo)向板、排列及其螺旋角的最佳參數(shù)值，建立新型脫粒分離裝置來(lái)保證其良好性能。（2）對(duì)影響收獲損失率的主要工作部件進(jìn)行更為深入的研究，以減少脫粒損失、降低脫粒損傷和降低能耗為目標(biāo)，利用先進(jìn)的技術(shù)如高速攝像、原子示蹤技術(shù)等有效手段對(duì)其脫離過(guò)程進(jìn)行跟蹤觀察和分析，找出在脫粒與分離過(guò)程中損失的主要原因是今后的主要發(fā)展方向。（3）滾筒轉(zhuǎn)速與喂入量是影響谷物脫粒分離過(guò)程中功耗的主要因素，對(duì)于不同的作物應(yīng)具有不同的脫粒速度，對(duì)

10、于某一特定的作物，脫粒滾筒轉(zhuǎn)速與喂入量之間應(yīng)有良好的匹配關(guān)系。為了減少功耗，應(yīng)當(dāng)根據(jù)喂入量的變化及實(shí)際轉(zhuǎn)速相對(duì)于設(shè)定轉(zhuǎn)速的偏差，通過(guò)液壓系統(tǒng)和無(wú)級(jí)變速器控制滾筒轉(zhuǎn)速向節(jié)能方向發(fā)展。2 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 脫粒機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)工作原理示意圖如下：圖1 工作示意圖1.下料槽 2.軸承座 3.軸承 4.軸承蓋 5.軸套筒 6.平鍵 7.螺釘 8.扇葉 9.風(fēng)道 10.側(cè)擋片 11.帶輪罩 12.軸 13.大V帶輪 14.V帶 15.小V帶輪 16.平鍵 17.六角螺母 18.墊圈 19.電機(jī) 20.機(jī)架 21.滾筒 22.進(jìn)料斗 23.上蓋 23.出桿口 24.凹板篩2.2 脫粒機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）入料

11、部分：入料口與脫粒機(jī)的機(jī)架部分相連，它是用1mm鐵皮制成，將稻穗順著入料口下滑即滾筒和柵格式凹板之間，進(jìn)行脫粒（2）脫離部分：脫粒部分主要是由紋桿滾筒、柵格式凹板、方型上蓋組成。稻穗在紋桿滾筒和柵格式凹板之間進(jìn)行脫粒，將已脫下的稻谷粒從柵格式凹板的縫隙漏下，落到下滑板，由倉(cāng)口排出機(jī)體之外，稻稈借助于滾筒上的螺旋排列的紋桿的螺旋推力和螺旋導(dǎo)向作用，由入料口的另一端（即出料口）排出機(jī)體之外（3）篩選部分：篩選部分主要是由柵格式凹板完成，它是由一定數(shù)量的鐵條及主要梁和11條副梁組成，每?jī)筛F條之間的縫隙可以將稻穗卡住，然后快速旋轉(zhuǎn)的紋桿式滾筒將被卡死的稻谷強(qiáng)行脫粒。谷粒通過(guò)篩孔流下3 機(jī)構(gòu)各部分的設(shè)

12、計(jì)和選材3.1 紋桿式滾筒和凹板篩的設(shè)計(jì)它由紋桿滾筒和凹板組成。作物進(jìn)入脫粒間隙之初受到紋桿的多次打擊，這時(shí)就脫下了大部分谷粒。隨后因靠近凹板表面的谷物運(yùn)動(dòng)較慢，靠近紋桿的谷物運(yùn)動(dòng)較快而產(chǎn)生揉搓作用，紋桿速度比谷物運(yùn)動(dòng)速度大，它在谷物上面刮過(guò)，使得后者象爬蟲一樣蠕動(dòng)（圖95），從而產(chǎn)生谷物的徑向高頻振動(dòng)。同時(shí)當(dāng)谷層在間隙中以波浪式移動(dòng)時(shí)，其波浪向出口處逐漸變小。高速攝影紋桿滾筒與凹板間的脫粒過(guò)程表明，谷粒在其間運(yùn)動(dòng)的平均速度為5m/s左右，逐漸增至8m/s或更高一些，莖稈亦為這一數(shù)值，二者的最大瞬時(shí)速度可達(dá)2530m/s左右。運(yùn)動(dòng)的加速度平均為3000m/s2左右，由此形成的慣性力有助于脫粒。

13、同時(shí)表明在入口階段，在打擊和搓擦共同作用下脫粒以及由此引起的振動(dòng)。在此期間小麥脫粒已基本完成，中段時(shí)穗頭幾乎已全部脫凈，僅有不成熟的籽粒尚未脫凈，莖稈已開始破碎。出口段中以搓擦為主，完全脫凈，莖稈的破碎加重。谷物被拋離滾筒的速度可達(dá)1215m/s。谷粒在凹板上有6090可被分離出來(lái)，分離率的密度分布亦是在入口段為最高并以指數(shù)函數(shù)規(guī)律下降。所以當(dāng)凹板包角已經(jīng)較大時(shí)，再以擴(kuò)大包角來(lái)增強(qiáng)分離是無(wú)效的。圖7 紋桿滾筒結(jié)構(gòu)圖1.輻盤 2.紋桿座 3.成型螺釘 4.紋桿紋桿滾筒式的特點(diǎn)是有較好的脫粒、分離性能，稿草斷碎較少；對(duì)多種作物有較好的適應(yīng)性，尤其適合麥類作物。結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，故運(yùn)用最廣泛。但是如果作物

14、喂入不均勻和作物濕度較大，則對(duì)脫粒質(zhì)量有較大影響。3.2 紋桿式滾筒的設(shè)計(jì)為了平衡，紋桿總是偶數(shù)，一般為6、8、或10根，隨滾筒直徑而異。過(guò)密其抓取能力減弱，且不便于拆裝。一般紋桿間距為180250mm，紋桿有A型與D型兩種。A型紋桿通過(guò)紋桿座安裝在輻盤上。紋桿座高，抓取能力強(qiáng)，鼓風(fēng)作用大，消耗功率多，周圍的紊亂氣流對(duì)分離谷粒及拋離稿草均不利。D型紋桿為彎曲型鋼斷面，適用于多角輻盤，其尾部相當(dāng)于紋桿座，起抓取作用。它用螺栓直接固定于輻盤上，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。紋桿表面的斜紋可增強(qiáng)抓取和搓擦的能力，左右紋向交替安裝，可抵消脫粒時(shí)莖稿向一側(cè)的軸向移動(dòng)。3.3 凹板的設(shè)計(jì)一般為柵格式（圖7），當(dāng)凹板包角（）超

15、過(guò)1200時(shí)多分為兩塊，凹板篩孔率（，為篩孔總面積占凹板總面積的比率）一般為4070左右。在一定范圍內(nèi)篩孔率越大分離效果越好。格板間的孔長(zhǎng)（b）為3040mm，篩條間距（a）為815mm，較寬時(shí)斷穗增多。有的機(jī)器上備有蓋板把凹板前部蓋住，以防止收獲難脫小麥時(shí)出現(xiàn)過(guò)多的斷穗。格板應(yīng)有必要的棱角和足夠的強(qiáng)度，以保證脫粒性能和防止變形。格板頂面高出篩條，h515mm，保證脫粒和分離作用，過(guò)大易使莖稿破碎。圖8 柵格狀凹板a.側(cè)視剖面圖 b.分離篩孔凹板面積是決定脫粒裝置生產(chǎn)率的重要因素。凹板弧長(zhǎng)增大，橫格數(shù)也增多，脫粒和分離能力增強(qiáng)，生產(chǎn)率提高；但脫出物中碎稿增多，功率耗用增大。包角過(guò)大易使潮濕作物

16、纏繞滾筒，對(duì)分離率要求不太高或在直流型聯(lián)合收獲機(jī)上喂入谷層較薄的脫粒裝置可采用較小的包角，弧長(zhǎng)為300400mm，現(xiàn)有脫粒機(jī)上則為350700mm，包角為1001200。在凹板入口處谷物的喂入方向線與滾筒軸心的垂直距離h（圖8）最好為D/4左右，這對(duì)作業(yè)質(zhì)量及能量消耗指標(biāo)來(lái)說(shuō)都較恰當(dāng)。3.4 脫離裝置的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)在使用中經(jīng)常調(diào)節(jié)的是脫粒滾筒的轉(zhuǎn)速和脫粒間隙，以適應(yīng)不斷變化著的作物的狀態(tài)如濕度、成熟度和植株密度等。當(dāng)收獲不同種類、品種的作物，那就更得調(diào)節(jié)了。這二項(xiàng)都是使用中決定脫粒性能的主要因素。當(dāng)脫粒速度增加時(shí)，打擊和搓擦作用就加強(qiáng)，脫粒比較干凈。此時(shí)谷物在脫粒間隙內(nèi)運(yùn)動(dòng)速度也增加，谷物層變薄，

17、離心力加大，凹板分離率也提高，但谷粒與莖稈的破碎將增加。從圖9關(guān)于脫凈率和破碎率與脫粒速度之間的關(guān)系中，可見二者是矛盾的，應(yīng)在兼顧二者的前提下來(lái)選擇適當(dāng)?shù)拿摿Ｋ俣取Ｊ构攘３霈F(xiàn)嚴(yán)重?fù)p傷甚至破碎的脫粒速度稱為極限速度，它與谷物的種類、品種和濕度有關(guān)。使用中的速度應(yīng)選低于極限速度值。表3 紋桿、滾筒脫粒裝置脫粒速度和間隙 作物種類線速度（m/s）脫 粒 間 隙（mm）紋 桿釘 齒入 口出 口紋 桿釘 齒紋 桿釘 齒小麥、大麥、莜麥水稻（秈，干）（粳，濕）大豆高梁玉米谷子283224262630101412221016242828301924263012151520121516221622162220

18、302030354515205101214101213154641046615461222244610810911 釘齒的表列數(shù)字為齒側(cè)間隙；板齒齒側(cè)間隙固定不變，一般為1020mm相同的作物在不同的時(shí)間，其脫粒的難易是不同的。如中午作物濕度低就比早晨有露水時(shí)易脫。所以，速度和間隙要按實(shí)際情況決定，常用范圍見表3。 圖9 破碎率(A)和脫不凈率(B)與脫粒速度的關(guān)系(小麥濕度13-14%,紋桿脫粒間隙24/6mm因?yàn)楣葘釉陂g隙中通過(guò)時(shí)其運(yùn)動(dòng)速度越來(lái)越快，谷層逐漸變薄。為了保持對(duì)谷層的一定作用強(qiáng)度以及在入口處便于抓入谷物，間隙總是逐漸變小。入口與出口間隙之比一般為4:1。調(diào)小間隙可增大脫凈率，但

19、過(guò)小又會(huì)使谷粒破碎和堵塞。收獲干燥而完熟的谷物時(shí)，可加大間隙以提高喂入量，既保證脫凈率，又提高生產(chǎn)率。此外，增大滾筒脫粒速度或增大喂入速度，均可使谷物在間隙中的移動(dòng)速度增加，谷物離心力增大，并使谷層變薄促進(jìn)分離。脫粒間隙減小也可使谷層移動(dòng)速度提高，谷層變薄，有利于分離，但破碎率可能增加。總之，脫粒速度、間隙和凹板包角三者的作用不是孤立的，而是相互補(bǔ)充、相互制約的，應(yīng)協(xié)調(diào)地調(diào)整速度和間隙，以求在不出現(xiàn)過(guò)高的破碎率的前提下提高脫凈率和生產(chǎn)率，因而在聯(lián)合收獲機(jī)上設(shè)有靈便的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)滾筒速度的裝置。3.5 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，各種作物適宜的脫粒線

20、速度如表4所列。當(dāng)其保持不變，凹板弧長(zhǎng)也固定時(shí)，試驗(yàn)表明，在喂入量較小時(shí)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(dāng)喂入量增大時(shí)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450600mm，個(gè)別的達(dá)800mm。我國(guó)部頒標(biāo)準(zhǔn)，直徑尺寸系列為400、450、550、600mm，紋桿數(shù)在D450mm時(shí)M6；D500550m時(shí)M8，D600mm時(shí)M10。至于滾筒直徑對(duì)作業(yè)的影響可由以下試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明之，（圖11）如果1200，脫粒速度32.5m/s保持不變時(shí)，則1當(dāng)D由550mm增到1265mm時(shí)，可使脫粒和分離性能加強(qiáng)（如分離性能

21、增強(qiáng)30%左右），生產(chǎn)率也相應(yīng)地提高（由4kg/s提高到7kg/s）。2當(dāng)喂入量和其他條件不變，滾筒的阻力矩M隨D（由500逐級(jí)增達(dá)800mm）值而增大，但在650mm后就平緩下來(lái)（圖11）。由于角速度下降，所需功率反而減少。如以D800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(guò)放大滾筒直徑比放大凹板弧長(zhǎng)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(shí)，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(gè)有效途徑。脫粒裝置凹板的通過(guò)性能對(duì)于聯(lián)合收獲機(jī)的生產(chǎn)率和

22、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(fù)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(zhǎng)及凹板的有效分離面積。當(dāng)脫粒速度增加時(shí)，凹板分離率也相應(yīng)提高。凹板弧長(zhǎng)增加脫凈率增高，但弧長(zhǎng)達(dá)到一定值后再增大時(shí)，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(guò)性能對(duì)分離率有直接的影響，故應(yīng)提高凹板的有效分離面積，但如過(guò)頭，谷粒中的含雜率激劇增加不利于清選，凹板的強(qiáng)度也會(huì)削弱，故一般柵格狀凹板篩孔面積占總面積的百分?jǐn)?shù)（又稱活篩面）為4575，谷粒分離率可達(dá)8090?，F(xiàn)有凹板弧長(zhǎng)為350700mm，包角為100°1200，少數(shù)可達(dá)150°1800。紋

23、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33.8KWkg/s。在用大滾筒時(shí)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(shí)，此值應(yīng)略減。紋桿滾筒功率波動(dòng)較大，設(shè)計(jì)時(shí)常取最大功率為平均功率的1.52倍。3.6 谷物清選裝置的設(shè)計(jì)圖13 垂直氣流工作圖1.糧斗 2.氣流管道 3.氣流出口 4.重雜物出口 5.輕雜物出口 6.斜篩 7.谷粒出口 8.整流板 9.風(fēng)扇清選裝置的功用是把凹板和分離裝置分離出來(lái)的籽粒及其混雜物中的穎殼、碎莖稈、塵土等清除，得到清潔的籽粒。在脫出物中長(zhǎng)莖稿已經(jīng)

24、分離出去后，谷粒中尚有短稿 穎殼等夾雜物，將這些夾雜物清除出去使谷粒清潔率不低于95%-99%，損失率又不高，這就是脫粒機(jī)所設(shè)清糧裝置的要求利用風(fēng)力可以將種子分成輕、重不同的等級(jí)。各種谷粒及混雜物在氣流中，由于其重量和對(duì)氣流接觸面的大小不同，重量小體積大就能被風(fēng)吹走，重量大體積小就可以落下。這樣利用風(fēng)力將谷粒和混雜物按重量不同而分離。利用氣流進(jìn)行清選時(shí)，可用如下方法：利用氣流來(lái)分離時(shí)，用篩子和風(fēng)扇配合，或?qū)β湎碌墓任镄毕虼碉L(fēng)。利用垂直氣流時(shí)，根據(jù)流體力學(xué)原理，當(dāng)流管的斷面積改變時(shí)，流體的流速也要隨之改變，斷面積加大，速度減慢。產(chǎn)生垂直氣流的方法有兩種，一種是用壓氣風(fēng)扇造成壓出氣流，一種是用吸氣

25、風(fēng)扇造成吸入氣流。在垂直上升氣流風(fēng)道中，作用在谷粒上的力，有重力G及空氣動(dòng)力R。當(dāng)RG時(shí)谷粒上升；當(dāng)R=G時(shí)，谷粒懸浮在空間。此時(shí)風(fēng)道內(nèi)的風(fēng)速稱為臨界速度。顯然，當(dāng)風(fēng)速大于谷粒的臨界速度時(shí)（RG），谷粒上升；反之，谷粒下降。因此，如果兩種不同谷粒的臨界速度不同，在風(fēng)道內(nèi)采用介于兩者之間的風(fēng)速，就可以把它們分離。氣流風(fēng)選應(yīng)用的風(fēng)一般為中壓或高壓風(fēng)扇。其特點(diǎn)是葉片較多、葉輪寬度較小、機(jī)殼為蝸殼形、轉(zhuǎn)速較高。本次設(shè)計(jì)采用的是4葉的風(fēng)扇，機(jī)殼為蝸殼形、轉(zhuǎn)速較高，用套筒焊接風(fēng)葉與軸用鍵連接，形成的氣流速度，據(jù)農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)，可知，在下料口的氣流速度8m/s可以將雜物清選。3.7 機(jī)架的設(shè)計(jì)機(jī)架是水稻脫粒機(jī)的

26、主要支撐部件，它是承擔(dān)所有來(lái)自軸及電動(dòng)機(jī)、凹板的沖擊和應(yīng)力，機(jī)架的堅(jiān)固是玉米脫粒機(jī)的工作穩(wěn)定、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)的基礎(chǔ)，因此機(jī)架無(wú)論是從結(jié)構(gòu)上還是從材料上，都應(yīng)該采用堅(jiān)固的穩(wěn)定的材料和樣式制成。就此稻谷脫粒機(jī)來(lái)說(shuō)，它的沖擊載荷和內(nèi)部的應(yīng)力偏低，電動(dòng)機(jī)達(dá)到動(dòng)力偏小，以及所選用的機(jī)型比較輕便，根據(jù)脫粒機(jī)一書，查得的設(shè)計(jì)材料可采用角鐵支撐，角鐵支撐的好處在于：在角鐵材料本身所支撐的載荷范圍條件下，不會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)變形，雖然有較小的彈性變形，也不會(huì)影響脫粒機(jī)機(jī)體的堅(jiān)固、穩(wěn)定的效果，盡管在玉米脫粒機(jī)正常工作的情況下，也不會(huì)影響稻谷脫粒機(jī)的整體效果。選擇角鐵的厚度為，其規(guī)格尺寸為：高為35mm，寬為35mm。在機(jī)架上有

27、兩段橫梁，要求它的工作強(qiáng)度大，承載能力強(qiáng)，受沖擊載荷、彎矩、扭矩不會(huì)變形，因此這兩端橫梁選為角鐵的厚度為，而它的高為35mm，寬為35mm，這樣的材料來(lái)支撐稻谷脫粒機(jī)的主要載荷部分。稻谷脫粒機(jī)的機(jī)架上安裝有一出粒斜板，與機(jī)體相連，采用焊接的連接方式，目的是當(dāng)脫粒機(jī)將稻穗脫粒后，谷粒從柵格式凹板的縫隙中漏出，落到出粒斜板上，谷粒順著斜板下滑，從而滑出機(jī)體之外，達(dá)到將稻粒隨脫粒的完成，而隨時(shí)地將稻粒排出機(jī)體之外， 它的材料也同樣是選用 后的鐵板制成。在稻谷脫粒機(jī)的一端，即稻草排出端，在角鐵上設(shè)計(jì)了腰形螺孔連接排草擋板，另一端同樣設(shè)計(jì)腰形螺孔連接入料裝置，一個(gè)入料的斜斗，其功用是將未脫粒的稻穗送入到

28、滾筒和凹板篩的脫粒間隙，它也是應(yīng)用厚的鐵板制成的，而且，這個(gè)斜板與水平方向超過(guò)40度，稻谷的自然休止角，從而保障了稻谷的順利滑出。從機(jī)架的整體來(lái)看，機(jī)架的選料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、受力的不屬及稻谷和莖稈的隨機(jī)排出，可以看出稻谷脫粒機(jī)是滿足要求的，而且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。3.8 入料口和出料口的設(shè)計(jì)入料口是稻穗進(jìn)入脫粒機(jī)構(gòu)的一個(gè)通道，設(shè)計(jì)得合理就可以提高生產(chǎn)效率，為了提高滾筒的抓取能力，和避免送槽回草現(xiàn)象，喂入口的最低點(diǎn)應(yīng)開在滾筒軸線的下方，喂入口的寬度一般大于滾筒的長(zhǎng)度。角度太大則會(huì)使喂入口不能及時(shí)消化，造成阻塞影響生產(chǎn)。排草口位置的正確設(shè)置，對(duì)保證滾筒的工作可靠性和提高滾筒的消化能力很重要，如

29、果開設(shè)的位置不當(dāng)，則脫谷后的莖稈不能及時(shí)順暢的排出去，勢(shì)必要影響滾筒的消化能力。因此，為了排草順暢，排草口應(yīng)設(shè)在滾筒軸線的下方，不必在使用排草輪協(xié)助排草，另外，在脫粒機(jī)外接一個(gè)蓋子，防止?jié)L筒再脫粒后把莖稈亂拋。下料裝置是有鐵皮組成，用螺栓固定，下谷口和氣流筒相連，形成風(fēng)道。3.9 電機(jī)的選擇根據(jù)脫粒機(jī)一書的介紹，有關(guān)稻谷脫粒機(jī)T50型的相關(guān)設(shè)計(jì)的參考數(shù)據(jù)：脫粒機(jī)主軸轉(zhuǎn)速為1520，柵格式凹板的直徑為320，其凹板的長(zhǎng)度為480，在主軸上設(shè)有6條螺紋桿. 考慮到設(shè)計(jì)的青飼料切割機(jī)適用對(duì)象為小型養(yǎng)殖場(chǎng)、專業(yè)戶和個(gè)體農(nóng)戶，選用小功率的電動(dòng)機(jī).Y系列電動(dòng)機(jī)。根據(jù)資料脫粒機(jī)一書可查得主軸的轉(zhuǎn)速在 152

30、0，才能達(dá)到理想脫粒效果，按機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)書中表一所推薦的傳動(dòng)比合理取值范圍，取V帶的傳動(dòng)比24，即可滿足電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與主軸的轉(zhuǎn)速相匹配，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍可選為3040-6080符合這一范圍的同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的有2900，根據(jù)容量和相關(guān)轉(zhuǎn)速，由機(jī)械設(shè)計(jì)通用手冊(cè)查出三種適宜的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，因此有三種電機(jī)滿足，如表1：表1 電動(dòng)機(jī)的型號(hào)和技術(shù)參數(shù)及傳動(dòng)比 方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速基本參數(shù)P/kW同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速效率（%）電動(dòng)機(jī)重量（KG）功率因數(shù)1Y90L-22.23000284080.5250.862Y100L-233000288082340.873Y132S1-25.53000290085.

31、5640.88綜臺(tái)考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量以及帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比，可知方案2比較適合。因此選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y100L-2。所選電動(dòng)機(jī)的額定功率3kw，滿載轉(zhuǎn)速=2880rmin，總傳動(dòng)比適中，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)較緊湊。如表2：表2 其主要參數(shù)如下表型號(hào) 額定功率 KW 滿 載 時(shí) 額定電 流額定 轉(zhuǎn) 矩最大轉(zhuǎn) 矩轉(zhuǎn)速min 電流（380V）效率 功率因數(shù)Y100L-23300085.50.872.02.2根據(jù)脫粒機(jī)的具體傳動(dòng)要求，可選取電動(dòng)機(jī)和主軸之間用V帶和帶輪的傳動(dòng)方式傳動(dòng)，因?yàn)樵诿摿C(jī)的工作過(guò)程中，傳動(dòng)件V帶是一個(gè)撓性件，它賦有彈性，能緩和沖擊，吸收震動(dòng)，因而使脫粒機(jī)工作平穩(wěn)，噪音小等優(yōu)點(diǎn)

32、。雖然在傳動(dòng)過(guò)程中V帶與帶輪之間存在著一些摩擦，導(dǎo)致兩者的相對(duì)滑動(dòng)，使傳動(dòng)比不精確但不會(huì)影響稻谷脫粒機(jī)的傳動(dòng)，因?yàn)槊摿C(jī)不需要精確的傳動(dòng)比，只要傳動(dòng)比比較準(zhǔn)確就可以滿足要求，而且V帶的彈性滑動(dòng)對(duì)脫粒機(jī)的一些重要部件是一種過(guò)載保護(hù)，不會(huì)造成機(jī)體部件的嚴(yán)重?fù)p壞，還有V帶及帶倫的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本底、容易維修和保養(yǎng)、便于安裝，所以，在電動(dòng)機(jī)與脫粒機(jī)之間選用V帶與帶輪的傳動(dòng)配合是很合理的。4 機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析與設(shè)計(jì)4.1 機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析脫粒機(jī)械用一個(gè)帶紋桿的滾筒與一帶間隙的紋板相互配合對(duì)小麥的穗部進(jìn)行搓擦作用，通過(guò)相互擠壓相互摩擦，使籽粒脫離穗軸。一般在脫粒小麥時(shí)效果較好。這種機(jī)械主要利用谷層在

33、釘齒或紋桿滾筒的脫粒間隙內(nèi)，出現(xiàn)挫動(dòng)而使籽粒脫落。利用滾筒與紋板的相互擠壓相互摩擦，同時(shí)利用谷粒間的相互摩擦作用。脫粒的干凈程度取決于揉搓的松緊度（強(qiáng)度），即摩擦力的大小，也就是間隙的大小和谷層的疏密程度。搓擦脫粒法對(duì)小麥的脫粒效果猶為突出，常在脫粒機(jī)中作為最終脫粒工序，只要松緊度合適經(jīng)清選可得到干凈的籽粒，但能量消耗較大，一般適用于小麥的脫粒，類似于擊打脫粒，不適合于水稻的脫粒。4.2 機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)綜合工作流程分析5 結(jié)論機(jī)械化是農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向,是減輕勞動(dòng)者的強(qiáng)度,節(jié)省時(shí)間,提高效率的較好途徑.稻谷脫粒機(jī)是農(nóng)作物稻麥脫粒機(jī)器,起主要功能是將稻谷跟稻稈分開,達(dá)到脫粒的效果,此產(chǎn)品是一種先進(jìn)的機(jī)型,生產(chǎn)率很高,而且單位時(shí)間內(nèi)生成效率高,是現(xiàn)在市場(chǎng)上應(yīng)用很廣的產(chǎn)品,但是,此產(chǎn)品也有一些不足之處,比如它的重量沉,體積大等缺