小型場上可移動式油菜脫粒機設計

TOC\o"1-5"\h\z摘要 1關(guān)鍵詞 1\o"CurrentDocument"1前言 2\o"CurrentDocument"1.1課題的目的與意義 2\o"CurrentDocument"1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3\o"CurrentDocument"1.3本課題設計的主要內(nèi)容 4\o"CurrentDocument"2總體方案的確定 5\o"CurrentDocument"2.1脫粒機的工作原理 5\o"CurrentDocument"2.2整機結(jié)構(gòu)設計分析 62.2.1喂入部分 62.2.2脫粒部分 62.2.3分離清選部分 82.2.4機架及行走部分 92.2.5動力傳動裝置 9\o"CurrentDocument"3關(guān)鍵零部件的設計計算 11\o"CurrentDocument"3.1脫粒滾筒的設計 113.1.1脫粒滾筒直徑和滾筒長度的確定 113.1.2滾筒線速度與脫粒間隙的確定 123.1.3脫粒滾筒的結(jié)構(gòu)及脫粒元件的設計 123.1.4凹板篩尺寸的設計 133.1.5頂蓋的設計 14\o"CurrentDocument"3.2清選部件的設計計算 143.2.1清選篩形式和尺寸的設計 143.2.2清選篩主要參數(shù)的確定 153.2.3清選篩運動參數(shù)的確定 173.2.4風機參數(shù)的選擇 173.2.5風機的參數(shù)計算 17\o"CurrentDocument"3.3機架 18\o"CurrentDocument"3.4皮帶輪的設計與計算 193.4.1滾筒軸上輸入皮帶輪系的設計 193.4.2V帶輪的確定 203.4.3滾筒上輸出皮帶輪系的設計 213.4.4滾筒軸的結(jié)構(gòu)尺寸設計 21\o"CurrentDocument"4主要零部件的校核 23\o"CurrentDocument"4.1軸的校核 234.1.1軸的受力分析 234.1.2按彎扭合成應力校核軸強度 244.1.3精確校核軸的疲勞強度 254.2鍵與軸承的校核 264.2.1鍵強度校核 264.2.2滾動軸承校核 26\o"CurrentDocument"5結(jié)論 27\o"CurrentDocument"參考文獻 27\o"CurrentDocument"致謝 29附錄 30小型場上可移動式油菜脫粒機設計扌商要：油菜是我國主要的油料作物，是我國食用油的主要來源。但由于我國油菜種植的特定情況，油菜的機械化聯(lián)合收獲在我國還沒有廣泛實現(xiàn)。目前，專門為油菜脫粒設計脫粒機較少，大多是在其他作物的脫粒機的基礎上改裝，這類脫粒機由于不能完全適應油菜的脫粒特性而存在脫粒效果不好，損失率大等缺陷，所以急需設計一款能適應油菜分段收獲場上移動作業(yè)的脫粒機。本設計采用軸流式全喂入滾筒進行脫粒，脫粒元件為桿齒，在滾筒上成螺旋線布置，脫粒效果較好，清選機構(gòu)選用風機加雙層振動篩結(jié)構(gòu)，能有效將油菜和雜質(zhì)分開，減小其損失率，脫粒機裝有行走輪，能在場上靈活移動，提高作業(yè)效率。關(guān)鍵詞：油菜；脫粒機；振動篩；桿齒DesignofASmallMobileThresherforRapeAbstract：RapeseedisthemainoilcropsinChina.ItisthemainsourceofcookingoilinChina.Duetothespecificsituationofourrapeplanting,harvestmechanizationofrapeinourcountryhasnotyetbeenimplementedwidely.Atpresent,zhethresherthatspeciallydesignedforrapethreshingisnotenough,andmostofthatwasadaptedonthebasisofothercropsthresher,becausecannotadapttotherapethreshingcharacteristics,threshingeffectofthosethellerisnotgood,thelossratioishigh,forthosereasons,weneedtodesignathreshingmachinewhichcanadapttorapesegmentandcanmobileflexiblelysinharvestfield.Thisdesignusingtheaxialfeedingrollerforthreshing,andthreshingdeviceisrpoleteeth,whichtinstalledintherolleraccordingtothespiralline,itworkingwell.Thefananddoublevibratingscreenstructureischoosedfor.Cleaningagencies,thatcanseparaterapeandimpuritieseffectively,andreducetheloss.Thethreshingmachineisequippedwithwalkinground,soitcanmoveinthefieldflexiblely,thatcanimprovetheworkingefficiency.Keywords:Rape;Threshingmachine;Vibratingscreen;Poletooth1前言1.1課題的目的與意義我國是世界油菜生產(chǎn)大國，種植面積和總產(chǎn)量均占世界的30%左右，均居世界第一,在世界占有重要地位［1］油菜作為我國最主要的油料作物，是我國食用油的主要來源。但是長期以來，我國油菜生產(chǎn)基本上是傳統(tǒng)的手工作業(yè)，勞動強度大，生產(chǎn)成本偏高，效率低⑵。各級政府和廣大農(nóng)民迫切需要發(fā)展油菜生產(chǎn)機械化技術(shù)。油菜脫粒是將油菜籽粒從果莢中分離出來的過程?，F(xiàn)有油菜聯(lián)合收割機脫粒裝置主要是借鑒稻麥聯(lián)合收割機的脫粒原理，通過脫粒元件對油菜果莢產(chǎn)生沖擊、揉搓以及碾壓等作用，使得果莢炸口、開裂或粉碎，從而分離出油菜籽粒⑵。目前，油菜的機械化收獲主要有分段收獲和聯(lián)合收獲兩種，兩種方式各有優(yōu)缺點:分段收獲即先割曬再撿拾、脫粒的收獲方式，油菜的分段收獲也叫兩段聯(lián)合收獲。采用兩段聯(lián)合收獲法，充分利用作物的后熟作用，可提前收割，延長了收割期,籽粒飽滿，產(chǎn)量有所提高，缺點是生產(chǎn)率較低，勞動強度大。采用兩段聯(lián)合收獲油菜時還應注意一下兩點：一是油菜晾曬不可過干，否則暴殼多，損失大；二是喂入要均勻、適量，喂入過多容易堵塞，過小則影響工效。聯(lián)合收獲即收割、脫粒、清選作業(yè)一次完成的聯(lián)合收獲方式。在油菜的角果成熟后期，用聯(lián)合收割機一次完成所有的收獲作業(yè)環(huán)節(jié)。其特點是效率高，省工省時,尤其在氣候條件不好的情況下，有利于進行搶收。但這種方式對收獲時機要求較嚴，既不能偏早，也不能偏晚。收獲過早，籽粒含水量高，品質(zhì)差，出油率低；收獲過遲,因過于成熟，菜籽易炸裂脫落，造成損失，影響產(chǎn)量。油菜機械化收獲最佳的收獲時間是在菜籽到八成熟，即接近完熟期。⑶從目前我國油菜種植的情況來看，我國南方十一個省油菜的種植面積占到全國的90%以上，這些地方受雙季稻及其他晚秋作物收獲遲的影響而不能及時播種，所以都是秋種次年夏收的越冬油菜，主要采用育苗移栽的的方式種植，種植密度小、植株高、莖稈粗壯、分枝多、角果層厚度(離地400—1700m)大，使得油菜的植株形態(tài)以及油菜成熟、收獲期間的氣候條件均與我國北方和歐洲等國家春種秋收的直播油菜有很大差異。分段收獲撿拾脫粒的作業(yè)對象是經(jīng)過割鋪、晾曬幾天以后的油菜，與聯(lián)合收獲時站立在田問的油菜在秸稈和籽粒的含水率、角果抗裂性、植株形態(tài)等方面顯著不同⑷。從上面的分析可知現(xiàn)階段我國油菜的的種植情況要想實現(xiàn)大部分的機械聯(lián)合收獲方式，還存在比較多的問題需要解決。相比之下，油菜的分段收獲則廣泛存在于我國的油菜種植區(qū)，另外我國油菜種植制度多樣，缺乏規(guī)范化的栽培制度，生產(chǎn)手段、生產(chǎn)經(jīng)營方式落后，缺乏與現(xiàn)代生產(chǎn)手段相適應的集中、成片種植和規(guī)范化管理，這些因素極大的限制了油菜收獲的大規(guī)模機械聯(lián)合作業(yè)，因此分段收獲與之更加適應⑸。近年來，研究與油菜的分段收獲相適應的油菜收獲機械成為了實現(xiàn)我國油菜收獲機械化的一個重點方向。本課題為小型場上可移動式油菜脫粒機的設計，就是要根據(jù)油菜種植與收獲過程的特點，設計出與油菜分段收獲相適應的場上可以移動的的小型油菜收獲機械。本課題研究的是一種小型油菜說話機械，因此他相對于適應于油菜聯(lián)合收獲的聯(lián)合收割機更具經(jīng)濟性能，它成本更低，農(nóng)戶更加能夠接受。另一方面，雖然這個機械是小型的，但相對于人工作業(yè)，其生產(chǎn)效率卻是人工作業(yè)不能比擬的。其次，本課題研究的這個機械在場上是可以移動的，所以更加更加具有靈活性，從而能夠減少較長距離搬運作物的時間與其他投入，這點使它相對于傳統(tǒng)的場上固定式油菜脫粒機械有更加具有優(yōu)勢。另外，用機械化生產(chǎn)代替人工勞動可以改善農(nóng)民的工作環(huán)境，解放勞動力，因此,本課題的研究還能產(chǎn)生很好的社會效益。再次從油菜的本身的特性來說，分段收獲更加適應其收獲過程，因此從這方面講，本課題研究也具有很大意義，它能減少收獲的損失，提高菜籽收獲品質(zhì)。本次設計就是在分析出油菜的收獲方式及當前與這些收獲方式配套的一些機械的缺點的基礎上設計一種更好的油菜收獲脫粒機，一種更加脫粒更加干凈，更加輕便，而且能實現(xiàn)免揚，損失小，更輕便的油菜脫粒機。綜合上述方面，本課題具有較大的研究意義。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀總體來說，我國油菜機械化水平還比較落后，2006年底，全國油菜機收水平僅為5.2%?？偨Y(jié)其原因，主要是油菜自身特性制約了機械化技術(shù)發(fā)展，這些表現(xiàn)為油菜的莖稈也存在分枝低、交叉多、易炸裂、成熟度不一致等因素，這些特點對油菜的高質(zhì)量收獲有較大的阻礙。2007年9月19日，國務院頒布了《國務院辦公廳關(guān)于促進油料生產(chǎn)發(fā)展的意見》旨在恢復和促進我國油料生產(chǎn)快速發(fā)展，推進油菜生產(chǎn)機械化⑵。新型油菜脫粒分離裝置的研究以提高生產(chǎn)率減少菜籽損失為目標。在傳統(tǒng)的紋桿切流滾筒及鍵式逐稿器的脫粒分離裝置之后,滾筒橫置的軸流式結(jié)構(gòu)廣為應用，繼而又研制了單滾筒或雙滾筒縱軸流式脫粒分離結(jié)構(gòu)。軸流分離清選系統(tǒng)能夠適應油菜打擊、揉搓和攪動為主的脫清要求。⑹-[8]為實現(xiàn)提高生產(chǎn)率減少菜籽損失的目標，與脫粒機構(gòu)相關(guān)的科研活動也日益增多。華中科技大學工學院宗望遠，廖慶喜等人對完熟期油菜果莢不同脫粒方式的脫粒效果進行了實驗研究，得出油菜聯(lián)合收割機脫粒裝置宜設計為沖擊脫粒和搓擦脫粒組合的脫粒方式的結(jié)論[9]。洛陽工學院的師清翔，劉師多等人對小麥的脫粒方式進行實驗研究，湖南農(nóng)業(yè)大學工學院的謝方平教授，孫松林教授等以及華南農(nóng)業(yè)大學工程學院羅錫文教授等人，通過對水稻等作物的脫粒方式進行了實驗研究，通過與傳統(tǒng)的剛性脫粒原理進行對比，從多方面研究了柔性脫粒機理，并證明了其優(yōu)越性，能夠減少脫粒的籽粒破碎率為油菜脫粒機械的設計開拓了新方向。am］江蘇大學的李耀明，李洪昌，徐立章等人通過對短紋桿-板齒與釘齒脫粒滾筒的脫粒對比試驗研究，發(fā)現(xiàn)相對釘齒脫粒滾筒而言，短紋桿-板齒脫粒滾筒在脫粒水稻時功耗低，脫出混合物雜余含量少，能有效的減輕清選負荷，也為油菜脫粒機構(gòu)的設計提供了新思路［14］。分段收獲更加適應于油菜的自身特點與我國油菜種植狀況，所以分段收獲也是近期研究開發(fā)的重點。隨著我國對油菜產(chǎn)業(yè)的扶植逐漸加大，從事油菜機械化分段收獲研究的科技人員也日益增多，對油菜的分段脫粒清選進行理論研究與現(xiàn)實與相關(guān)機械的發(fā)明。近年來，先后研制出了多款相應機械，適用于油菜的分段收獲，這些機械也表現(xiàn)出相對于聯(lián)合收割機的的一些優(yōu)點，主要是收獲損失率的降低和對天氣的敏感程度的降低，所以不少機械都得到了應用并推廣，如四川晨豐農(nóng)機裝備有限公司研制發(fā)明的一種油菜脫粒機，就獲得了國家的發(fā)明專利，并在四川地區(qū)得到了推廣，還有四川安通農(nóng)業(yè)有限公司研制的5TG-86C型油菜稻麥脫粒機。國外這方面的研究比較早，機械化程度也比較高，早在上世紀八十年代，就有國外專家對油菜的收獲方式從損失率，天氣影響，及油菜籽含油量等方面進行了實驗研究,Sims對兩種方法的產(chǎn)量與含油量進行試驗比較，Bowerman與Harris則從天氣影響以及菜籽含水率與含油率對兩種方法收獲方法進行比較，Bengtsson也做了類似的比較，結(jié)果不完全一致，但多組數(shù)據(jù)表明，利用分段收獲法的損失率更小，菜籽含油也更高,總體來說，分段收獲更加適用于油菜本身，但在天氣影響較小的情況下，聯(lián)合收割有其優(yōu)點，比如說作業(yè)效率，菜籽籽粒大而均勻等。［15］-［18］1.3本課題設計的主要內(nèi)容本次設計的主要設計內(nèi)容包括：脫粒機的動力與傳動裝置，脫粒裝置、分離裝置、清糧裝置、和機架等的結(jié)構(gòu)設計與力學分析以及主要零、部件（包括脫粒滾筒、逐稿器、清選篩、風機等）的選擇和設計；2總體方案的確定2.1脫粒機的工作原理脫粒裝置的工作過程的物理現(xiàn)象是比較復雜的，歸納起來，主要靠沖擊、揉搓、梳刷等原理進行脫粒。結(jié)合油菜的脫粒特性以及華中農(nóng)業(yè)大學廖慶喜等人對完熟期油菜果莢不同脫粒方式的脫粒效果進行了實驗研究，得出結(jié)論，實際工作中，油菜的脫粒方式宜采用沖擊脫粒和揉搓脫粒相結(jié)合的脫離方式。被割下的油菜通過一定時間的晾曬后從脫粒機的喂入口喂入脫粒機的脫粒裝置內(nèi),在由脫粒滾筒與凹板組成的脫粒間隙里受到反復的沖擊與揉搓進行脫粒，被脫粒后的油菜籽和細小秸稈以及果莢殼通過凹板篩孔掉入由振動篩與風機組成的清選裝置，進行清選。較大的秸稈和果莢以及夾帶的一些油菜籽則通過機械的排出口排出，小雜余及夾帶的油菜籽經(jīng)排出口上的篩孔掉入下面的清選裝置，和從凹板篩孔掉下的脫出物一同經(jīng)受風機和振動篩的作用，進行清糧，小雜余被風機吹出機外，油菜籽進入集糧裝置，排出口上的大脫出物被排出機外。[19]脫粒機的工作流程如圖1：圖1整機的工作流程Figiprocessofthewholemachineworking其工作原理如圖2：

Fig2Theworkingprinciplediagramofthreshingmachine2.2整機結(jié)構(gòu)設計及分析2.2.1喂入部分采用全喂入的方式，可以節(jié)省人工勞力，喂入部分是油菜植株進入脫粒機的入口，通過人工把收割下來的油菜從喂入口喂入脫粒滾筒，其地點和大小尺寸以方便喂入以及滿足喂入量為準，具體參數(shù)根據(jù)設計的要求來確定。2.2.2脫粒部分脫粒部分是整個脫粒機械的核心部分之一，油菜的脫粒效果及清選的難易程度很大方面有這部分有關(guān)，這方面包含脫粒裝置的類型，滾筒的形式，滾筒上脫粒元件的形式以及凹板的形式及包角，滾筒的尺寸及轉(zhuǎn)速等，近年來已有很多研究人員油菜的分段收獲的脫粒裝置進行了各方面的研究，根據(jù)實際情況也得出了很多有用的結(jié)論?，F(xiàn)在脫分裝置的形式主要有軸流式和切流式兩種，所謂切流式的脫粒是指作物從滾

筒的切向喂入，脫粒后又從滾筒的切向排出，而軸流式脫分裝置脫粒時則是作物沿軸

向流動，從一端喂入，從另外一端排出雜質(zhì)等。切流式脫分裝置的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)較簡單,能耗相對小一點。但脫凈率不是很高。目前，油菜收獲的脫粒分離裝置多為軸流式。軸流式脫粒分離裝置在工作時谷物作螺旋運動，脫粒柔和且工作時間長，因而脫凈率、破碎率和分離率等指標均優(yōu)于切流式脫分裝置，不過其功耗大于切流式脫分裝置。目a.徑向喂入，徑向排出；b.徑向喂入，軸向排出；c.軸向喂入，徑向排出；d.軸向喂入，軸向排出；圖3軸流式脫粒裝置的作物工藝流程形式Fig3Theprocessformcropinaxialflowthreshingdevice作物從軸向喂入時，不易進入滾筒凹板間隙，所以在人工喂送作物的軸流滾筒式脫粒機，從軸向喂入作物時，必須把滾筒凹板在喂入口端的間隙放大，以便滾筒抓取,而自動喂入時，必須配備專用的螺旋葉輪，把作物導入，脫粒裝置，其消耗的功率大,且容易引起作物纏草。作物軸向排出時需要滾筒伸出凹板與蓋組成的圓筒外，比較麻煩。而作物徑向喂入與徑向排出設計比較簡單，其工作原理與切流式的脫粒裝置類似,喂入口與排草口的的設計也可以參考其原則，作物脫粒流程從徑向喂入與徑向排出時，結(jié)構(gòu)簡單，不需要其他特殊的結(jié)構(gòu)?？紤]上面這些因素，以及本次設計的喂入量為200Kg/h以上，不是很大，所以滾筒形式對功耗的影響不是很明顯，對比切流式與軸流式脫粒滾筒的優(yōu)缺點以及滾筒上各種脫粒元件的脫粒原理，這次設計采用徑向喂入徑向排出的軸流式脫粒裝置。凹板的結(jié)構(gòu)有柵格式，沖孔篩式，以及編織篩等類型，其中，柵格式凹板的強度大，剛性好，篩孔率大，所以脫粒分離效果較好，是軸流式脫粒機較為適合的凹板裝置20］。這次設計也是采用這種凹板。目前，軸流式脫粒滾筒的脫粒元件多數(shù)為桿齒，也有板齒，葉片，紋桿或紋桿與桿齒混合的。另外，江蘇大學的李耀明教授等人通過對油菜軸流脫粒不同形式滾筒的脫粒性能進行了研究，通過實驗表明，在特定的喂入量與油菜品種的情況下短紋桿脫粒滾筒的綜合脫粒性能指標比較好，是一種較好的油菜脫粒分離裝置。這次設計采用較常用的桿齒作為脫粒元件。綜合上面的分析，結(jié)合設計要求（喂入量，功率，損失率等）力求達到好的脫粒效果，來選擇脫粒裝置的形式。決定采用徑向喂入徑向排出軸流式，桿齒脫粒滾筒，柵格式凹板以及螺旋導向板的組合為脫粒裝置，其具體的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)則結(jié)合設計要求進行選擇與計算再確定。2.2.3分離清選部分前面已經(jīng)確定了脫粒形式為全喂入式的軸流式脫粒方式，由于軸流式脫粒方式的脫粒時間長，脫凈率高，分離率可高達99%，所以無需再另設其他的分離裝置了。清選裝置的作用是將經(jīng)過脫粒裝置脫下和分離裝置分出來的谷物混合物中的穎殼，碎莖等清除干凈，將細小雜物排出機外，以的到清潔的谷粒。目前主要有氣流式清選裝置，風扇篩子式清選裝置，以及氣流清選筒等。其中，氣流式清選裝置是靠風扇產(chǎn)生的氣流清除谷粒中的雜質(zhì)，結(jié)構(gòu)簡單，但清潔度較差，大多用于簡易的脫粒機。氣流清選筒則是利用谷粒混合物通過清選筒時各部分離心力及懸浮速度不同將谷粒與雜質(zhì)分離，這種清選裝置不已把碎莖和斷穗清除干凈。風扇篩子即利用了谷粒的空氣動力特性，又利用了谷粒混合物尺寸差異性質(zhì)，因此其分離效果最好，此次設計的清選裝置就用風扇篩子式清選裝置。［20］風扇篩子式清選裝置主要包含風機和振動篩部分，振動篩與離心風機用于清除從滾筒中落下的油菜籽中細雜余，結(jié)合南京農(nóng)業(yè)大學吳崇友等人對油菜分段收獲脫粒清選實驗以及稻麥脫粒機的清選裝置，本次設計決定采用雙層振動篩加離心風機的方法，振動篩及風機的各種參數(shù)根據(jù)油菜籽及雜余的參數(shù)進行設計。［21］2.2.4機架及行走部分此處省略NNNNNNNNNNNN字。如需要完整說明書和設計圖紙等.請聯(lián)系扣扣：九七一九二零八零零另提供全套機械畢業(yè)設計下載！該論文已經(jīng)通過答辯2.2.5動力傳動裝置從前面的分析可知，本次設計的脫粒機需要傳動的部分有原動機與脫粒滾筒之間，脫粒滾筒與振動篩，脫粒滾筒與風機之間。因為本機在場上作業(yè)，且有移動的要求，所以一直相配的動力采用汽油機或柴油機，功率與脫粒機作業(yè)效率相配，取2.2—3KW。傳動部分主要是連接原動機與各個工作部件的構(gòu)件，其選擇與各部件的工作要求有關(guān)，因為是農(nóng)用機械，振動較大，載荷變化也大，主要用的有V帶傳動，鏈傳動，同步帶傳動等。下面這三種傳動方式特點進行分析。三種傳動方案的性能比較如表1：[22]表1 三種傳動方案的比較TablelComparisonofthreekindsoftransmissionscheme傳動方式傳動效率使用壽命傳動扭矩成本鏈傳動正常較長較小較貴V帶傳動較咼最長最大一般同步帶傳動最高差小最貴從上面的對比可以看出，V帶傳動是一種較好的傳動方式，同時V帶傳動具有安裝容易，占地面積小，又是撓性件，具有彈性，能夠緩和沖擊，吸收震動等一些優(yōu)點，因此能適應農(nóng)用機械工作環(huán)境惡劣，載荷變化大的情況，所以選用V帶傳動可以使脫粒機的工作平穩(wěn)，噪音也可以減小。綜合上面的分析選擇，脫粒機的總體方案確定如下：脫粒機脫粒裝置采用徑向喂入徑向排出軸流式脫粒滾筒，脫粒元件采用桿齒，采用柵格式凹板篩。清選裝置采用風扇篩子式清選裝置。采用2.2—3kw的汽油機或柴油機作為動力機械，各部件的傳動都采用V帶傳動。機架上裝有行走輪，用于機械的場上移動作業(yè)。整機消耗的功率計算。（1）脫粒裝置的功率消耗的計算。脫粒裝置在工作時，在運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性較好（保障脫粒滾筒運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性的條件：有足夠的轉(zhuǎn)動慣量；發(fā)動機有足夠的儲備功率和較靈敏TOC\o"1-5"\h\z的調(diào)速器）的條件下，其功率總耗用N由兩部分組成：一部分用于克服滾筒空轉(zhuǎn)而消耗的功率N（占總功率消耗的5%-7%）,—部分用于克服脫粒阻力而消耗的功率N（占k t總功率消耗的93%-95%）,[2所以脫粒裝置的功率消耗為：N=N+N（kW） ⑴k t1）其中空轉(zhuǎn)功率消耗：N=A?+B①3k式中：A——系數(shù)，A?為克服軸承及傳動裝置的摩擦阻力的功率消耗，A=（0.2-0.3）x10-3B 系數(shù)，B①3為克服滾筒轉(zhuǎn)動時的空氣迎風阻力而消耗的功率，B=（0.48-0.68）x10-6.前面已經(jīng)確定了滾筒的轉(zhuǎn)速為750r/min，化為角速度后為?=78.5,A取0.2x10-3，B取0.5x10-3，經(jīng)計算N二0.2x10-3x78.5+0.5x10-3x78.53二0.241KWK2）其中脫粒功率消耗N:這個過程比較復雜，油菜首先是以較低的速度進入脫粒裝t置入口處，與高速旋轉(zhuǎn)的脫粒滾筒接觸，然后被拖入脫粒間隙進行脫粒，既有梳刷也有打擊，目前還沒有專門的計算公式針對油菜的脫粒進行精確地計算，查閱本次計算相關(guān)資料，本次計算用計算軸流式滾筒消耗的功率經(jīng)驗公式進行計算，軸流式滾筒脫粒機滾筒消耗的功率為9□10.5kw/kgQM，本機設計的喂入量為0.2kg/s，因此N=10x0.2=2CW左右。t將數(shù)據(jù)代入N=N+N得：TOC\o"1-5"\h\zk tN=0.241+2=2.241（kw）（2）清選裝置的功率消耗的計算。篩選裝置消耗的功率由下式可求得：N=QN/n（kw） （2）s sp其中：Q——單位時間進入清選裝置的脫出物質(zhì)量，前面已經(jīng)計算得0.14（kg/s）；sN 單位脫出物質(zhì)量清選篩所需的功率（kw/kg/s），上篩：0.4-0.5，下篩：p0.25-0.3；n 選別能力系數(shù)，0.8-0.9。代入數(shù)據(jù)可得消耗的功率：N=QN/n=0.14x0.5/0.8+0.14x0.2x0.3/0.8=0.11kws sp加上風機所需功率，所以清選裝置所需功率0.22kw。傳動裝置設計。前面已經(jīng)確定了本機的傳動為V帶傳動，現(xiàn)確定傳動路線如下：原動機f脫粒滾筒軸f風機軸!f振動篩曲軸

原動機通過V帶把動力傳送到滾筒軸的一端，帶動滾筒的轉(zhuǎn)動進行脫粒做功，同時滾筒的另一端裝有V帶輪，把動力傳到風機和振動篩，進行清選。動力裝置的選擇。通過上面的計算，考慮到V帶傳動的效率，查閱相關(guān)書籍［23］,取其傳動效率為耳二0.95，可以知道整個脫粒機消耗的功率，其消耗的總功率為：P=(N/0.95+N)/0.95=(0.22/0.95+2.241)/0.95=2.7kw總 q由于本設計要求脫粒機能在場上可以移動，所以不能用一般的電動機來作動力，而是要用柴油機或者汽油機來做動力，且要求其機身小巧，查閱資料［23］，配套4馬力的小型柴油機或汽油機即可滿足動力需求，如常飛R170型號柴油機，標定轉(zhuǎn)速為2600r/min，通過配置減速器和皮帶輪就可達到所需轉(zhuǎn)速，還有TZY170F柴油發(fā)動機都能滿足要求。3關(guān)鍵零部件的設計計算前面已經(jīng)對脫粒機的整體設計做了選擇，現(xiàn)在進行零部件的設計計算。3.1脫粒滾筒的設計脫粒滾筒是脫粒機的關(guān)鍵部件，因此其設計的好壞直接影響脫離的效果。前面已經(jīng)確定了本脫粒機采用全喂入軸流脫粒的方式，因此，其尺寸與結(jié)構(gòu)的設計都應和全喂入軸流式的脫粒機構(gòu)相適應。軸流式脫粒滾筒有圓柱型與圓錐形兩種形式，經(jīng)過前面的分析，這次設計取圓柱形形式。3.1.1脫粒滾筒直徑和滾筒長度的確定滾筒直徑直接影響脫粒的效果，直徑太小容易纏繞作物，也使凹板分離面積減小,滾筒直徑大則能適應大的喂入量。此次設計采用桿齒作為脫粒元件，在實際計算中，要考慮到喂入油菜的莖稈包裹滾筒的包角a，應該滿足［isaxnd>Lnd>2L (3)2n a由生產(chǎn)經(jīng)驗可知，喂入滾筒的長度L一般為400-500mm，這里設計取500mm。對于包角a，其大小與與脫粒的質(zhì)量和功耗有關(guān)，在一定范圍內(nèi)，包角a越大，脫粒效果越好，但脫粒的功耗增大，現(xiàn)在的包角一般為150°-240°之間，以180°的最多，所以有2x2x500=300mm查《農(nóng)業(yè)機械設計手冊》［22］可知，一般的軸流式脫粒滾筒的直徑為550mm-650mm,最小的也有400mm，結(jié)合上面的計算，這里取500mm。滾筒的直徑應還包含上面的脫粒元件長度，前面已經(jīng)確定了脫粒元件為桿齒，查閱相關(guān)資料桿齒的工作高度一般為50-100mm，這里取60mm。于是，滾筒的直徑為500+2X60=620mm】i8］。對于滾筒的長度，則主要取決于分離效果，要使脫粒的作物能充分分離，則脫粒滾筒的長度要充分長，這是因為軸流滾筒的后半段相當于分離裝置，凹板篩相當于分離篩，主要起分離作用，也起脫離作用。所以在滾筒直徑一定的情況下，滾筒長度越長,通過能力則越大，但秸稈的破碎率與滾筒的功耗也會相應增加，所以在保證脫凈率和分離率的前提下，滾筒長度盡量去小些。查閱《農(nóng)業(yè)機械設計手冊》可知現(xiàn)有的的軸流式脫粒機的脫粒機的脫粒滾筒長度大致為l-3m，這次設計的是小型軸流脫粒機，喂入量較小，還要方便在在場上移動，所以滾筒的長度取一個較小的值粗取1200mm】22］。3.1.2滾筒線速度與脫粒間隙的確定脫粒滾筒的作用是通過帶動其上的圓柱齒而進行脫粒工作，其滾筒的轉(zhuǎn)速影響著脫離的質(zhì)量和效率，一個結(jié)構(gòu)合理的滾筒，如果沒有適當?shù)木€速度，就不可能有良好的脫粒性能。線速度的大小，決定了對作物的沖擊和梳刷作用的強弱。線速度小時，沖擊力減弱，使脫粒的時間延長而生產(chǎn)率低下，甚至脫粒不干凈；線速度越高，沖擊力越大，脫凈率越高，但是線速度過高時，脫粒效果的提高并不顯著，功率消耗反而增加，谷粒和秸稈的破碎率也提高，且使油菜籽粒在滾筒上的跳動加劇，增加拋散損失。因此，線速度的大小，要以脫凈又不要破碎谷粒為原則。對圓柱軸流桿齒滾筒而言，線速度一般為17~24m/s，相應的轉(zhuǎn)速為520~740m/s，結(jié)合南京農(nóng)機機械化研究所張敏等人的研究成果（滾筒直徑為540mm時，滾筒轉(zhuǎn)速為650r/min的情況下油菜脫粒功耗相對較?。┤【€速度24m/s［24］，這樣滾筒的轉(zhuǎn)速就可以確定了，經(jīng)過計算滾筒的轉(zhuǎn)速750r/min。脫粒間隙也是影響脫粒效果的重要因素之一，間隙小分離能力強，但莖稈破碎多，難分離，間隙大則有相反的優(yōu)缺點，結(jié)合油菜的植株特點（其莖干直徑一般為20mm左右）和實際生產(chǎn)經(jīng)驗，確定本次設計的脫粒間隙為20mm。3.1.3脫粒滾筒的結(jié)構(gòu)及脫粒元件的設計為避免脫粒的重量不至于太大，滾筒的形式采用開式滾筒，由三個輻盤支撐，上面均勻分布六條橫版，橫版用螺栓固定在輻板上，橫版上布置有脫粒桿齒，經(jīng)比較采用圓柱桿齒較為合適，滾筒上的桿齒按螺旋線排列，查《農(nóng)業(yè)機械設計手冊》［22］確定此次設計桿齒的螺線頭數(shù)為3,齒跡距為40mm，齒距為80mm，桿齒高度為60mm，直徑為12mm.輻板如圖4.

Fig4thestructurediagramofwheeldiskFig4thestructurediagramofwheeldisk3.1.4凹板篩尺寸的設計經(jīng)過前面綜合比較已經(jīng)確定，本設計采用柵格式凹板，其結(jié)構(gòu)有橫隔板側(cè)弧板和篩條組成，其結(jié)構(gòu)如圖5所示。圖5凹板篩結(jié)構(gòu)示意圖Fig5Notchboardsievesstructuresketchmap凹板直徑是決定生產(chǎn)率的主要參數(shù)（在限制滾筒轉(zhuǎn)速的情況下，凹板直徑是決定生產(chǎn)率的唯一參數(shù)），凹板直徑與生產(chǎn)率成正比，但不是一次性線性關(guān)系。根據(jù)凹板直徑與生產(chǎn)率的關(guān)系和實際生產(chǎn)情況，結(jié)合滾筒直徑和脫粒間隙,本設計現(xiàn)選取凹板直徑D為680mm.凹板篩的結(jié)構(gòu)設計時還要結(jié)合喂入口和排出口，本次設計的喂入量較小因此喂入口寬取350mm,排出口寬取200mm，喂入口距滾筒中心200mm,排出口則布置在俺班最低端.包角去目前180度,長度配合滾筒去1250mm,篩孔結(jié)構(gòu)尺寸取40X15mm。\\\\\\\\\\\a.伸入量b.重疊量B.螺旋）-角圖6 頂蓋導向板配置圖Fig6Thediagramofguideplatesintopconfiguration3.1.5頂蓋的設計軸流式脫粒滾筒上方的頂蓋與凹板篩鑲接組成圓形的脫粒實，本次設計為圓柱形軸流滾筒，因此頂蓋內(nèi)壁設計有螺旋線導向板,用來控制作物軸向移動速度，根據(jù)《農(nóng)業(yè)機械設計手冊》［16］可知其螺旋升角一般為20~50°升角過大導向板起不到軸向?qū)蜃饔?，作物滯?秸稈破損嚴重?此次設計取25°.導向板與脫粒滾筒的間隙過大作物流動會不暢，生產(chǎn)效率降低，間隙過小則會是碎秸稈增多，消耗功率,一般取10~15mm，此次設計取10mm,導向板高度取60mm,厚度為2mm,頂蓋厚度4mm.重疊量為50mm喂入口處有一塊導板橫跨整個喂入口，最后一塊導板的位置能使脫粒過的喂草能到送至排出口并伸長100mm.其示意圖如圖6.3.2清選部件的設計計算3.2.1清選篩形式和尺寸的設計前面的分析已經(jīng)確定了清選部分采用風機加振動篩的方式.由于油菜籽的直徑較小，為取得較好的分離效果，設計為雙層的振動篩上下兩層配置,參考江蘇大學李耀明教授及湖南農(nóng)業(yè)大學唐倫等人對油菜脫粒分離裝置的研究成果［2557］，本次設計的上層篩子為開度為10mm的魚鱗篩,下篩為04的圓孔篩,上篩主要把破秸稈和殘穗等分離出來，起粗篩選的作用，下篩主要選出干凈的油菜籽，起精篩選作用，兩層篩間隔100mm。篩子面積由公式（4）確定，A二BL=Q/q (4)ss式中A 篩子的面積B(m) 篩的寬度，對于橫軸流滾筒脫粒機，B接近于脫離裝置的寬度，這里取900mm；Q(Kg/s)進入清糧裝置谷?；旌衔锪系闹亓?；SL(m) 篩子的長度；q(kg/(ms)單位篩面可以承擔谷?；旌衔锏奈谷肓浚瑢τ诳烧{(diào)魚鱗篩為s1.5-2，對于不可調(diào)篩子則為可調(diào)篩子的一半；設計機械的喂量為0.2kg/s,又查的《農(nóng)業(yè)機械設計手冊》可知全喂入軸流脫粒機清選機構(gòu)喂入量為總喂入量的70%，所以Q=0.7X0.2=0.14kg/s，q取1.5,帶入公S s式計算可得篩面積為約為0.5，所以L為600mm左右，為保證對排出物有足夠的清選時間減少損失，稍微取大點，確定上篩魚鱗篩長長650mm，下篩一般比上篩短一點，確定為500mm。322清選篩主要參數(shù)的確定兩層篩子通過篩架固定一起，通過曲軸的帶動一起運動，篩子下面布置有風機，通過風機的風力和篩子的振動使從凹板篩里掉入篩子脫出物中的雜余排出，油菜籽則通過兩層篩子掉入排糧口，最終進入集糧裝置。振動篩的一端和曲軸連接，另一端用吊桿連接在機架上，通過曲軸的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)振動篩架的往復運動，把曲軸簡化為曲柄，整個清選機構(gòu)就可簡化為一個曲柄連桿機構(gòu)，清選系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡圖如圖7：1?曲抦2?連桿3?下篩4.上篩5?擋板6?吊桿7?風機圖7 清選系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖Fig7ThestructurediagramofCleaningsystem吊桿長度取100mm，查閱有關(guān)資料知曲柄的長度r一般為23~30mm，這次取25mm，連桿AB的長為661mm，曲軸半徑遠小于連桿的長度，因此可以認為篩子做直線擺動。0為篩子的擺動角。為保證有較好的的清選效果，篩面應有一定的傾角a，查閱相關(guān)資料可知其值一般為+10°~-10°具體的確定還需考慮脫出物料的摩擦角，篩面的傾角應小于篩面的摩擦角（0有關(guān)人員經(jīng)過測試得到了油菜脫粒時脫出物中各物料的摩擦系數(shù)網(wǎng)如表2。表2油菜脫?；旌衔锏哪Σ料禂?shù)Table2Thefrictioncoefficientofrapethreshingmixture物料油菜籽短莖稈角果殼摩擦系數(shù)0.2930.8550.805把摩擦系數(shù)化為摩擦角，最小的為油菜籽的，為16.1°，篩面傾角過大會影響清選效果與功耗，所以不宜太大，這次設計取a為3°。風機與篩子的配置需要考慮到油菜脫粒時個脫出物的懸浮速度，經(jīng)過查閱資料囪可知油菜脫出物中各物料的懸浮速度如表3表3油菜脫?；旌衔锏膽腋∷俣萒able3Thesuspendedvelocityofrapethreshingmixture物料油菜籽短莖稈角果殼輕雜物懸浮速度（m/s）6.27-7.286.46-7.345.42-6.052.48-3.41從上面的數(shù)據(jù)可以看出，最佳氣流速度為4m/s-6m/s，考慮到風力在篩咋后部會減弱，所以風機風速取6m/s，出風口與水平面夾角為25°。篩架如圖8所示圖8篩架Fig8Screenframe

323清選篩運動參數(shù)的確定在整個清選分離過程當中，如果短莖桿和角果殼能保持上行的趨勢和躍起，而油菜籽能上行、下行和發(fā)生躍起現(xiàn)象，則既有利于保證雜物快速從振動篩尾排出機外，同時又可以保證油菜籽有很好的透篩概率，從而獲得很好的清選效果。引入加速度比K=卬2/g （5）式中O——曲軸角速度（s-1）R 曲軸半徑（m）G 重力加速度（m/s）經(jīng)人對油菜脫出物中各脫出物的上行下行及躍起形式進行分析（分析過程見參考文獻，這里不詳細敘述），得出最佳的加速度比K的取值范圍為2.75WKW3.4，曲軸半徑r已經(jīng)確定為25mm，相應的可以算出曲軸轉(zhuǎn)速n為250-350r/min，這里取350r/min。篩子的振幅約為兩倍的曲軸半徑為50mm。324風機參數(shù)的選擇本機風選機構(gòu)采用農(nóng)機中廣泛采用的農(nóng)用型風機，雙面進氣，葉片平直,外形為切角矩形，這樣能使氣流沿出口寬度方向的不均勻性別得到改善，殼體采用圓筒形,前面已經(jīng)說明油菜脫出物清選的相對較好風速為V-46ms，在標準狀況下，空氣的容重為丫=12.7Nm3.那么風機的風速為6?8祖，初步選取風機的風速為v=6m/s(1)本機設計輕夾雜物的質(zhì)量為qi二0.14kg；s則空氣的流量為:(1)(6)Q二紅二014二0.46r0.3(6)式中卩一輕雜質(zhì)質(zhì)量與空氣之比的系數(shù)，卩=0.2~0.3（2） 風機的全壓力P:式中P一風扇的靜壓，距離下篩為30毫米左右，sP—風扇動壓，dYv2 12.7x62P=P+P=pgh+—=1x10x30X10-3+ - =23.16Pasd& 2g 2X10式中p—水的密度，1kgm33.2.5風機的參數(shù)計算（1）葉輪的外徑[22]

D2= 佶^?5003^7D2= 佶^?5003^7二°-35m(8)式中申一壓力系數(shù)，申=0.3~0.4n一風機轉(zhuǎn)速，取750rmin風扇進風口的直徑宓］D°=(0.65□0.8)D=(0.65□0.8)x0.35=0.2275□0.28m(9)取0.28m。風扇寬度B(10)B=(0.9?1)B(10)s式中B一篩子寬度，故取B=900mms風機出風口咼度h宓］h=乞-h=乞-046Bv0.9x6=0.08m(11)風扇功率QP102n,0.46xQP102n,0.46x23.16門…=0.11kw102x0.96(6)葉輪參數(shù)葉片的寬度b=(0.8□0.9)B=0.9x0.9=810mm(12)(13)葉片的內(nèi)徑取葉片的內(nèi)徑取0.15m。(14)D(0.35?0.5)D=(0.35?0.5)x0.35=0.1225m?0.175m12葉片數(shù)z=4~6，取z=4片。3.3機架機架在脫粒機中用于容納和支承各種零部件。本設計機架主要受力部分材料采用36x36x5mm厚的角鋼，受力較小部分則采用30x30x2mm的角鋼。由于整機工作過程中會出現(xiàn)比較大的抖動，對機架的強度要求比較大，所以對焊接的要求比較大，本機架采用角焊。角焊中，焊縫高度指直角三角形的直角點到斜邊的距離，這個距離已經(jīng)比較適合用于整機震動比較大的部件上。機架外殼為覆蓋件，對設計強度要求不大，采用1mm厚的薄鋼板沖壓或卷制折彎，各個部件間的的銜接主要采用焊接和螺栓緊固。行走輪采用螺栓固定在機架下端。

3.4皮帶輪的設計與計算3.4.1滾筒軸上輸入皮帶輪系的設計帶型的選擇。根據(jù)總體方案的選擇，選用的是4馬力的柴油機或汽油機，其額定功率為3kw左右，轉(zhuǎn)速不一致，通過在柴油機或汽油機上裝減速器變速為1800r/mm，此次設計以此為原動機的轉(zhuǎn)速。查機械設計手冊網(wǎng)］的工況系數(shù)1.1。可得計算功率為：p=Kxp=3.3kw (15)ca小帶輪轉(zhuǎn)速1800r/min,p二3.3kw，根據(jù)這個數(shù)據(jù)，查手冊選擇采用A型帶。ca帶輪直徑與帶速的確定。小帶輪的直徑通過查機械設計手冊［29］,有d>d，d1 dim其中d 是V帶的最小基準直徑，d過小，會降低皮帶的使用壽命；反過來，雖然可dmin d1以延長皮帶的使用壽命，但是帶傳動的外形尺寸隨之增大。選取小帶輪的直徑d二95mm。滾筒上大帶輪轉(zhuǎn)速為750r/min，傳動比d1—公0二0.416大帶輪的基準直徑dd2=氣i(I)二2.4X75二228mm，取n1800id=224mm。d2上式中匚是V帶傳動的滑動率，值很小，在計算中可以忽略不計。帶速的計算：v=ndn/60x1000<vd1 max代入數(shù)據(jù)得v=10.5m/s對于普通的V帶，v二5-25m/s，太小傳遞的功率小，太大則離心力過大，計max算的結(jié)果在合理范圍內(nèi)，符合設計要求。(16)帶的基準長度和軸間距的確定。由公式(16)0.7(d+d)<a<2(d+d)d1 d2 0 d1 d2代入數(shù)據(jù)得 a=500mm。0所需帶的基準長度為：L=2L=2a+兀d0 0/2(d+d)+(d—d)2/4a(17)L=L=1509.4mmd0(⑻代入a=500mm，d=95mm，d=224mm得0 d1 d2則實際的軸間距為 a^a+(L—L)/20dd0代入數(shù)據(jù)的實際的軸間距為a二545.5mm。驗算小帶輪包角 由下式可求帶輪包角:a二180。一(d—d)/aX57.3。1 d2 d1二180?！?24-95）/545.5x57.3。二166.44。一般?1>120。，最小不低于90。，小帶輪包角合適，不需要使用張緊輪。確定V帶根數(shù)。V帶根數(shù)可由以下公式計算：z二p[pLpUp+Ap)k+k] (19)c0 c0 0Al其中Ap0——功率增量，考慮傳動比i豐1時，在大帶輪上的彎曲應力較小，在壽命相同的條件下，可以增大傳遞的功率。k——包角修正系數(shù)，考慮包角不等于180。時對傳動能力的影響。Ak———帶長修正系數(shù)，考慮包角不為特定長度時對傳動能力的影響。p 單根V帶的基本額定功率。0查機械設計手冊[29可得：Ap=0.03，k=0.96，k=0.99，p=1.34kw帶入數(shù)據(jù)得z二3.3-'[(1.34+0-30-03)x0.99x0.96]二2.28，圓整后取V帶根數(shù)z=3。單根V帶預緊力的計算。根據(jù)公式TOC\o"1-5"\h\zF=l500x(2.5-k)p/kzv]+qv2 (20)0 AcA=500x(2.5-0.96)x5.5/0.99x3x18+0.1x182=77N計算壓軸力。根據(jù)公式F二2Fzsina/2 (21)Q 0 1代入數(shù)據(jù)F二2x77x3xsin166/2二596NQ3.4.2V帶輪的設計這組V帶輪主要設計大帶輪，也即滾筒上的皮帶輪。設計V帶輪時應滿足的要求有：質(zhì)量?。唤Y(jié)構(gòu)工藝性好；無過大的鑄造內(nèi)應力；質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時要經(jīng)過動平衡；輪槽工作面要精細加工，以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度應保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等[30。帶輪的材料主要采用鑄鐵，常用材料的牌號為HT150或HT200；轉(zhuǎn)速高時宜采用鑄鋼(或用鋼板沖壓后焊接而成)；此次設計采用HT200材料。鑄鐵制V帶輪的典型結(jié)構(gòu)有以下幾種形式：1.實心式；2?腹板式；3?孔板式；4.橢圓輪輻式。因為這組帶輪D-d二224-95二29mm>100mm時，所以采用孔板式。查11機械設計教材確定下列參數(shù)：基準寬度b=11mmd基準線上槽深h=2.75mmamin基準線下槽深h=8.7mmfmin

槽間距e二15土0.3mm第一槽對稱面至端面的距離f=10+2mm最小輪緣厚8=8mmmin帶輪寬B=50mm外徑d=d+2h=230mma d ad=(1.8-2)d=190mm,d為軸徑iD=0.5(D+d)=133mm011d=(0.2~0.3)(D—d)=40mm01111C'=(—?)B S=C'=10mm7 4L=（1.5?2）d=55mm3.4.3滾筒上輸出皮帶輪系的設計滾筒軸上輸出軸皮帶輪主要是輸出動力給風機和振動篩，使之運動配合清選。其設計過程與上述一樣，這里不再贅述。風機和振動篩都采用單V帶傳動，都是A型帶，兩皮帶輪對軸的壓軸力共為850N,向下。具體見附圖。3.4.4滾筒軸的結(jié)構(gòu)尺寸設計已知滾筒軸上的輸入功率P=3kw，轉(zhuǎn)速n=750rm。12（1）選擇材料，初步確定軸的最小直徑d。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。min查表，取C=110,于是得(22)最小軸徑顯然是安裝大帶輪處軸的直徑，由于此處開鍵槽故將直徑加大，取d=22mm。12（2）軸的結(jié)構(gòu)設計。根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度：1） 為了滿足大帶輪的軸向定位要求，軸段右端需制出一軸肩，故取第2段的直徑d=25mm；左端用軸端擋圈對帶輪進行軸向固定，螺栓緊固軸端擋圈的結(jié)構(gòu)尺寸查2表（GB/T892-1986）。查表可得普通V帶帶輪寬B=（z-1）e+2f=50mm（乙—輪槽數(shù)，mine一槽間距，f一第一槽對稱面至端面距離），取B=55mm，現(xiàn)取〈=55mm，大帶輪與軸的周向定位采用平鍵連接。查表選用的平鍵尺寸為：bXhXL=6mmX6mmX32mm。2） 初步選擇滾動軸承。軸主要承受徑向力作用，為安裝方便，選用UCP軸承，即帶座軸承，其力學性能和深溝滾子軸承一樣，因為d2=25mm，所以取UCP205軸承，其寬度B=34mm，結(jié)合機架布置，取l=49mm，右端軸承的左側(cè)面采用軸肩定位，查表2得PCU205型軸承的定位軸肩高度h=2mm，因此d二29mm。3滾筒輻板與軸配合長度是40mm,考慮到與機架的配合要求，取第4段得得長度的距離l3=50mm。左端采用軸肩定位，軸肩高度2mm，所以d二34mm。3 4第4段軸上無其他元件，直至滾筒中間輻盤，取l二550mm。余下的軸段，按4照上述方法進行設計，其中第8段和第2段，第3段和第7段尺寸是一樣的，再查表確定個鍵的尺寸和型號。設計完成后軸的結(jié)構(gòu)簡圖和尺寸如表6和圖9.表6軸的結(jié)構(gòu)示意圖Table6Theaxisstructuresketchmap軸端號直徑長度配合零件有無鍵12255皮帶輪有6x6x3222549軸承無32950滾筒輻板有8x7x32434550無無53810無無634560滾筒輻板有10x8x3272950滾筒輻板有8x7x3282549軸承無92240皮帶輪有6x6x32圖9軸的結(jié)構(gòu)示意圖Fig9Thestructurediagramofaxis4主要零部件的校核4.1軸的校核4.1.1軸的受力分析已知皮帶輪壓軸力分別為F=596N,F=850N，滾筒和皮帶輪的重力，作用點離軸12承非常近，可以看做是平均作用在兩軸承上，且相對較小，對軸的強度影響不是很大，所以計算時不計滾筒和皮帶輪?，F(xiàn)計算滾筒軸上的脫粒時所受作用力的大小根據(jù)公式：T二9550000x匕n(23)求得其中p—電動機的額定功率kwn—主軸的轉(zhuǎn)速 'min3即T=9550000x=38200Nmm750桿齒齒條上的合力根據(jù)公式:2TF= [23]td(24)求得其中：d—滾筒直徑F=空型=123.3Nt6202T根據(jù)公式F=Fx80%F=——[23]Ft td其中：80%—徑向力占圓周力的百分數(shù)(25)求得F=123.3x80%=99Nr求軸上的支反力大?。焊鶕?jù)《機械設計》[30]書中提供的設計校核依據(jù)，求支反力大小。F+F -F=0NH1 NH2 t(26)帶入數(shù)據(jù)得F=F=/F=123./=61.6N

NH1NH2 2t 2而垂直支反力的計算則要考慮到皮帶輪壓軸力，計算結(jié)果如表4,受力簡圖和彎矩圖如圖10。表4滾筒軸的載荷Table4Theloadingofdrumshaft載荷水平面H垂直面VFiglOForcediagramandbendingmomentdiagramFiglOForcediagramandbendingmomentdiagram載荷水平面H垂直面VF=61.6NF=640NNH1NV1支反力FF=61.6NF=905NNH2NV2彎矩MM=39114N-mmM=38250N-mmHV總彎矩M= 2+M2H V=39433N-mm扭矩TT=38200N-mm(27)(27)(28)4.1.2按彎扭合成應力校核軸強度進行校核時，只校核軸承上承受彎矩和扭矩最大的截面強度［30,由彎矩圖和扭矩圖可以看出，滾筒軸中間與滾筒輻盤處所受彎矩和扭矩最大，因此校核此處取a=0.6,計算抗彎抗扭截面系數(shù)wwtTT7nd3bt(d-t)2W= 322dnd3 bt(d-t)2W= -T162dd=34mm查表可知t=5mm代入數(shù)據(jù)可算得W=3240.66 W=7099.32T軸的計算應力為：b=.Jm21+(0T)2/W=$(39433)2+(0.6x38200)2/3240.66二24.66MPa (29)前已選定軸材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，由機械設計a】表15-1查得L」=60Mpa因此bca<L］，故安全。-14.1.3精確校核軸的疲勞強度滾筒中間輻盤處所受的彎矩與扭矩都是最大的，在其軸肩處有應力集中，因此此處為危險截面，對其進行精確校核。對其截面左端有抗彎截面系數(shù)：w=0.1d3=0.1x343=3930.4mm3(30)抗扭截面系數(shù)：w=0.2d3=0.2x343=7860.8mm3T(31)截面上彎矩應力b=M/W=39433/3930.4=10.03MPaB(32)截面上扭矩應力b=T/w=38200/3930.4=9.71MPa-1 T(33)軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，機械設計［23］表15-1查得b二640MPaBl=155MPa。-1截面上由于軸肩而形成理論應力集中系數(shù)°。及Y按機械設計［30］附表3-2查取，因：r/d二2/30二0.067D/d=40/30=1.31經(jīng)插值后可查得°=1.59 。=1.31TOC\o"1-5"\h\zb L又可查得［23］軸的材料敏性系數(shù)為：q=0.82q=0.85b L故有效應力集中系數(shù)為：k=1+q(°-1)=1+0.82x(2-1)=1.82 (34)b bbkL=1+纟(°l-1)=1+0.85(1.31-1)=1.28 (35)由機械設計［23］附圖得尺寸系數(shù)8=0.85，得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為￡=0.9b L由附圖查得表面質(zhì)量系數(shù)P=p=0.92bL軸未經(jīng)表面強化處理，即Pq=1，則綜合系數(shù)值為TOC\o"1-5"\h\zK=k/￡+1/p-1=1.83 (36)b bb bK=k/￡+1/p-1=1.48 (37)L LL L又由碳鋼的特性系數(shù)：”b=0.1-0.2取"&=0.15屮l=0.05-0.1取屮l=0.75計算安全系數(shù)S:caS=b/kb+屮b=275/1.83x10.03+1.5x0=14.9 (38)b —1ba bm

TOC\o"1-5"\h\zS/kt+VT二155/1.62X9.71/2+0.15x9.71/2二18.04 (39)T -1ta tm S=SS2+S2=14.9X18.04/J14.92+18.042=11.25>S=1.5 (40)caat a t故可知其安全。對截面右側(cè)用同樣的方法可以校核其安全，這里不做贅述。4.2鍵與軸承的校核4.2.1鍵強度校核在本設計中滾筒軸輸入動力端傳遞的扭矩最大，根據(jù)要求，需對脫粒軸的鍵連接(41)進行強度校核，因載荷均勻分布，根據(jù)平鍵連接的擠壓強度公式:(41)a<4T/dhl式中：T為轉(zhuǎn)矩（N?mm）；d為軸徑（mm）；h為鍵的高度（mm）；l為鍵的工作長度（mm）；1］為許用擠壓應力（MPa）；p代入數(shù)據(jù)a二4T/dhl二4x3.82x104/22x6x32二36.17Mpa遠小于pL110Mpa可以實現(xiàn)設計要求。⑵］4.2.2滾動軸承校核本次設計滾筒軸上的軸承受力是最大的，所以主要對其進行校核，前面已經(jīng)確定了使用UCP205軸承，其力學性能與深溝滾子軸承一樣。根據(jù)前面軸的校核數(shù)據(jù)，可知F二640NF二905NNV1 ，NV2為保證安全，取大值進行計算。(42)由下式可求當量載荷：(42)P=XF+YFra其中X，Y分別為徑向系數(shù)和軸向系數(shù)。因為該處軸承受F和F的作用，但軸向力F遠小于徑向力，所以取TOC\o"1-5"\h\zr a aY=0,P二F二905NY=0,r r驗算所需的徑向基本額定動載荷:對于UCP205軸承，其徑向基本額定載荷C二(/P//)x(60nL/106)1/￡prt h式中fp載荷系數(shù)，查表[23]8-15f式中fppP—當量動載荷，905N；rf—溫度系數(shù)，查表［23］6-4得f=1；t tL—基本額定壽命［24］，本機預設壽命L=8000h；h hn一軸承轉(zhuǎn)速，750r/min；8—壽命指數(shù)［25］，對球軸承￡=3。C二(1x905/1)(60X750x8000/106)1/3二6437.9N<14KN故所選軸承符合要求。驗算軸承的壽命：L二106X(C/P)3/60n=106(14x103/905)3/60x705二82267h>8000h (44)h由壽命校核結(jié)果可以看出兩軸承的壽命均大于設計壽命，故所選軸承合格。風機軸采用的是UCP204軸承，振動篩曲軸也是用的UCP204軸承，其受力都比較小，故這里不做校核。5結(jié)論本機主要適用于分段收獲的的油菜脫粒工作，長為1613mm高為1529mm，寬為1434mm功率3kw，能在場上自由移動作業(yè)，增加了其作業(yè)效率。本機采用軸流式脫粒方式，桿齒作為脫粒元件，脫粒效果好，損失小，能滿足損失小于5%的設計要求，能適應適應我國大部分地區(qū)油菜分段收獲。但是，此產(chǎn)品也有一些不足之處,比如它的重量沉，體積大等缺點，這些都是需要改正的因此,在今后還要對油菜脫粒機繼續(xù)開發(fā)，使油菜脫粒機更完美，更效率化。參考文獻［1］ 吳明亮，羅海峰，湯楚宙，謝方平我國油菜生產(chǎn)機械化發(fā)展的現(xiàn)狀與對策［J］.農(nóng)業(yè)技術(shù)裝備,2009，166(05B)：28-2931.［2］ 吳崇友，易中懿?我國油菜全程機械化技術(shù)路線的選擇［J］.中國農(nóng)機化，2009，(2):03-06.［3］ 吳崇友，金誠謙，肖體瓊，等.我國油菜全程機械化現(xiàn)狀與技術(shù)影響因素分析［J］.農(nóng)機化研究,2007，29(12)：207—210.［3］ 孫嘯萍，陳新華?油菜收獲機械化技術(shù)及開發(fā)思路［J］.江蘇農(nóng)機與農(nóng)藝，2001，(4)：4-5.［4］ 朱云才，吳福良，吳建浩，等.油菜全喂入聯(lián)合收割機械的試驗研究［J］.農(nóng)業(yè)裝備技術(shù),2002(5):15-17.［5］ 李耀明，賈畢清，徐立章，等縱軸流聯(lián)合收割機切流脫粒分離裝置的研制與試驗［J］.農(nóng)業(yè)工程學報，2009，25(12)：93—96.