縱軸流式水稻聯(lián)合收割機脫離系統(tǒng)結構設計

縱軸流式水稻聯(lián)合收割機脫離系統(tǒng)結構設計,縱軸流式水稻聯(lián)合收割機脫離系統(tǒng)結構設計,縱軸,水稻,聯(lián)合收割機,脫離,系統(tǒng),結構設計 （設計） 中?期?檢?查?表 學??院：???????????????? 學生姓名 ? 學????號 ? 年級專業(yè)及班級 ? 指導教師姓名 ? 指導教師職稱 ? （設計）題目 縱軸流式水稻聯(lián)合收割機脫粒系統(tǒng)機構設計 （設計）工作進度 ? 已完成的主要內容 尚需解決的主要問題 1，選畢業(yè)論文的題目，找好了指導老師。 2，查找了一些相關的資料，然后進行了整理。 3，進行資料匯總，并做好開題報告。 ? ?1,輸送攪龍最佳螺距的確定。 ?2,裝配圖最合理的視圖組合。 ?, ? ? 指導教師意見 ? ? ? ? ?????????????????????簽名：??????????????年????月????日??? 檢查小組意見 ? ? ???????????????????????組長簽名：???????????年????月????日??? ? 注：1.此表可用黑色簽字筆填寫，也可打印，但意見欄必須相應責任人親筆填寫。 2.此表可從教務處網(wǎng)站下載中心下載。 任務書 學生姓名 學 號 年級專業(yè)及班級 指導教師及職稱 教授 學 院 20 年 月 日 填 寫 說 明 一、畢業(yè)論文（設計）任務書是學校根據(jù)已經(jīng)確定的畢業(yè)論文（設計）題目下達給學生的一種教學文件，是學生在指導教師指導下獨立從事畢業(yè)論文（設計）工作的依據(jù)。此表由指導教師填寫。 二、此任務書必需針對每一位學生，不能多人共用。 三、選題要恰當，任務要明確，難度要適中，份量要合理，使每個學生在規(guī)定的時限內，經(jīng)過自己的努力，可以完成任務書規(guī)定的設計研究內容。 四、任務書一經(jīng)下達，不得隨意更改。 五、各欄填寫基本要求。 （一）畢業(yè)論文（設計）選題來源、選題性質和完成形式： 請在合適的對應選項前的“□”內打“√”，科研課題請注明課題項目和名稱，項目指“國家青年基金”等。 （二）主要內容和要求： 1．工程設計類選題 明確設計具體任務，設計原始條件及主要技術指標；設計方案的形成（比較與論證）；該生的側重點；應完成的工作量，如圖紙、譯文及計算機應用等要求。 2．實驗研究類選題 明確選題的來源，具體任務與目標，國內外相關的研究現(xiàn)狀及其評述；該生的研究重點，研究的實驗內容、實驗原理及實驗方案；計算機應用及工作量要求，如論文、文獻綜述報告、譯文等。 3．文法經(jīng)管類論文 明確選題的任務、方向、研究范圍和目標；對相關的研究歷史和研究現(xiàn)狀簡要介紹，明確該生的研究重點；要求完成的工作量，如論文、文獻綜述報告、譯文等。 （三）主要中文參考資料與外文資料： 在確定了畢業(yè)論文（設計）題目和明確了要求后，指導教師應給學生提供一些相關資料和相關信息，或劃定參考資料的范圍，指導學生收集反映當前研究進展的近1－3年參考資料和文獻。外文資料是指導老師根據(jù)選題情況明確學生需要閱讀或翻譯成中文的外文文獻。 （四）畢業(yè)論文（設計）的進度安排： 1．設計類、實驗研究類課題 實習、調研、收集資料、方案制定約占總時間的20%；主體工作，包括設計、計算、繪制圖紙、實驗及結果分析等約占總時間的50%；撰寫初稿、修改、定稿約占總時間的30%。 2．文法經(jīng)管類論文 實習、調研、資料收集、歸檔整理、形成提綱約占總時間的60%；撰寫論文初稿，修改、定稿約占總時間的40%。 六、各欄填寫完整、字跡清楚。應用黑色簽字筆填寫，也可使用打印稿，但簽名欄必須相應責任人親筆簽名。 （設計）題目 縱軸流式水稻聯(lián)合收割機脫粒系統(tǒng)結構設計 選題來源 □結合科研課題 課題名稱： □生產(chǎn)實際或社會實際 ■其他 選題性質 ■基礎研究 □應用研究 □其他 題目完成形式 □畢業(yè)論文 ■畢業(yè)設計 □提交作品，并撰寫論文 主要內容: 脫粒裝置是水稻聯(lián)合收割機的重要工作部件，它的功用是將谷粒與其禾桿分離，并且將脫下來的谷粒部分或全部從脫出物（谷物脫粒后有谷粒、長莖稈、短莖稈、穎殼和混雜唔等組成的混合物）分離出來。谷物的脫粒方式又很多種，依照你的所學所獲設計出縱軸流式水稻聯(lián)合收割機的脫粒系統(tǒng)。 主要要求: 1、完成對縱軸流式水稻聯(lián)合收割機脫粒系統(tǒng)的整體結構設計工作。 2、計算得出縱軸流式水稻聯(lián)合收割機脫粒系統(tǒng)的能耗、傳動方案、傳動比等。 3、做出整體的校核計算。 4、完成3張A0圖（折合），并要求利用計算機繪圖軟件繪出裝配原理圖及各零部件圖，正稿電子文檔各一份。 5、撰寫不少于15000字的設計說明書，提交草稿、正稿電子文檔各一份。要求計算合理、數(shù)據(jù)可靠， 6、設計說明書的內容包括：①課題的目的和意義；②研究的主要內容；③整體方案的確定；④主要零、部件的選擇和設計；⑤工作過程分析與計算；⑥重要零、部件的計算與校核；⑦參考文獻；⑧致謝。 注：此表如不夠填寫，可另加附頁。 主要中文參考資料與外文資料 [1]農業(yè)機械設計手冊（上冊）.北京:機械工業(yè)出版社，1988 [2]水稻聯(lián)合收割機原理與設計.北京：中國農業(yè)機械化出版社，1981 [3]李耀明，李洪昌，徐立章.短紋桿-板齒與釘齒脫粒滾筒的脫粒對比試驗研究[J].農業(yè)工程學報，2008,24（3）：139-142 [4]衣淑娟，毛欣.兩種軸流式脫粒分離裝置脫出物分布規(guī)律對比實驗研究[J].農業(yè)工程學報，2008,24（6）:154-156 [5]謝方平，羅錫文，盧向陽，等.柔性桿齒滾筒脫粒機理[J].農業(yè)工程學報，2009,25（8）:110-114 [6]王岳，曹揚，夏曉東，等.雙季稻區(qū)收獲農藝及先進適用聯(lián)合收割機型譜[J].農業(yè)工學報，2002,18（2）：68-71. [7]謝方平，羅錫文，蘇愛華，等.剛性弓齒與桿齒及柔性齒的脫粒對比試驗[J].湖南農業(yè)大學學報：自然科學版，2005,31（6）：648-651 [8]李耀明，周金芝，徐立章，等.水稻復脫分離系統(tǒng)分離性能的試驗[J].江蘇大學學報：自然科學版，2005,26（1）：1-4. [9]高煥文，李問盈，李洪文.我國農業(yè)機械化的跨機械化展望[J].農業(yè)工程學報，2000,16（2）：9-12. [10]牛盾.我國農業(yè)機械化的新形勢和水稻生產(chǎn)機械化問題[J].農業(yè)工程學報，2000,16（4）：7-10 工作進度安排 起止日期 主要工作內容 2012.11.12～2013.01.24 選題、了解課題內容及要求 2013.01.25～2013.01.31 資料匯總、查閱參考文獻，完成開題報告 2013.02.01～2013.03.10 初步擬定設計方案，完成草圖設計 2013.03.11～2013.04.10 畫出三維模擬圖、完成裝配圖紙、撰寫計算說明書 2013.04.11～2013.04.15 中期檢查 2013.04.16～2013.04.30 提交畢業(yè)論文初稿 2013.05.01～2013.05.12 再次修改畢業(yè)論文初稿、提交正稿 2013.05.13～2013.05.20 整理畢業(yè)論文，準備畢業(yè)答辯 要求完成日期：20 年 月 日 指導教師簽名： 審查日期：20 年 月 日 專業(yè)委員會主任簽名： 批準日期：20 年 月 日 學院指導委員會簽名（公章）： 接受任務日期：20 年 月 日 學生本人簽名： 注：簽名欄必須由相應責任人親筆簽名。此表可從教務處網(wǎng)站下載中心下載。 開題報告 學生姓名 學 號 年級專業(yè)及班級 指導教師及職稱 教授 學 院 20 年 月 日 （設計）題目 縱軸流式水稻聯(lián)合收割機脫離系統(tǒng)結構設計 文獻綜述（選題研究意義、國內外研究現(xiàn)狀、主要參考文獻等，不少于1000字） 一、課題研究的意義 目前國內生產(chǎn)的水稻聯(lián)合收割機基本上都采用橫向布置的軸流滾筒脫離裝置，這種布置方式結構緊湊，在喂入量較小時作業(yè)性能也不錯。但由于脫離滾筒橫向布置，受空間位置的限制，脫離滾筒不能太長，因此，這類收割機普遍存在以下問題：一是由于脫離滾筒較短，脫離和分離能力受到限制 ，在喂入量稍大時夾帶損失會增大；二是對潮濕作物和一些較困難的作物適應性較差。 隨著水稻種植面積的不斷擴大，產(chǎn)量的提高，對聯(lián)合收效率割機的動力，工作性能，作業(yè)效率，可靠性等要求越來越高。要提高收割機的生產(chǎn)率，收割機的脫離長度與分離面積就要增大，因此，在盡量減少體積增大的前提下，提高聯(lián)合收割機的工作效率，可靠性、對作物的適應性和清潔度已經(jīng)成為收割機行業(yè)的主要課題。 縱軸流式水稻聯(lián)合收割機脫粒裝置采用縱向布置，可以在不增大機體的情況下加大脫離滾筒長度和分離面積。與橫向軸流式聯(lián)合收割機相比，它的脫粒系統(tǒng)有以下優(yōu)勢：一是可以在不斷增大機體體積的情況下提高生產(chǎn)效率、脫凈率和減少破碎率；二是作物適應性廣，對潮濕作物和難脫粒作物效果也較好。 2、 國內外的聯(lián)合收割機脫粒系統(tǒng)研究狀況 滾筒—凹板脫粒原理早在兩個多世紀以前已經(jīng)出現(xiàn)，至今這一原理幾乎沒有什么變化，遺忘的研究主要集中于脫粒部件的機械參數(shù)對脫粒性能的影響方面，目的是使脫粒部件具有最高效率。 kolganov（1956）研究了脫粒過程，據(jù)他的研究，對一種谷物，籽粒從穗頭上脫下來的過程與滾筒圓周速度之間存在著一定的關系，Kolganov認為，滾筒圓周速度和穗頭上脫粒所需的功的平方根有關。脫粒速度為17-34米/秒，這個速度必須低于籽粒的破碎臨界速度，以免破碎。 高元恩（1976）研究了單紋桿滾筒脫粒裝置和三種雙滾筒脫粒裝置，得出：秸草中夾帶籽粒損失是限制聯(lián)合收割機生產(chǎn)效率提高的關鍵。 王成芝、葛永久等于1980年前后對軸流滾筒進行了實驗研究，研制出一臺大型軸流滾筒試驗臺，目的是探究軸流滾筒的合理結構與參數(shù)。該試驗臺滾筒型式有三種紋桿葉片式、釘齒葉片式和釘齒式，凹板選用橫柵式、單柵式、雙柵式和三柵式，上蓋具有不同導向板高度和導程參數(shù)，可以組成多組參數(shù)進行對比試驗。 萬金保、趙學篤、紀春千（1990）進行了傳統(tǒng)型紋桿滾筒脫粒裝置數(shù)學模型的建立及應用研究。為建立數(shù)學模型他們將脫粒裝置的工作過程分為兩個階段，第一個階段是籽粒被脫粒，第二階段，被脫粒的籽粒隨莖稈運動，并隨機的從凹板處柵格的某處分離出來。他們認為籽粒在凹板上任何位置處被脫?；蚍蛛x是隨機的。 梅田翰雄（1992）對日本聯(lián)合收割機的脫粒裝置進行了分析與研究，分析了谷物在脫粒室中的運動，實驗測量了谷物的抗繞剛度、質量和振動特性，結果是，谷物的固有頻率小于脫粒元件的沖擊頻率，也分析了隨脫粒元件的運動枝梗的運動，結論是由于摩擦力作用，脫粒中穗頭沿垂直于脫粒滾筒軸線方向運動。分析討論了谷物和稻谷的撞擊過程后，在將稻谷和脫粒元件假設為兩個球的條件下，分析討論了谷物和脫粒元件的撞擊過程，計算了撞擊力，給出了數(shù)學模型，并通過試驗驗證了結論。運用可靠性工程方法，分析了脫粒過程，用兩項分布描述了脫粒概率，用Weibull描述了凹板下谷粒的分布規(guī)律。運用反饋理論描述了脫離機的動力系統(tǒng)。對動力系統(tǒng)進行了仿真，并進行了試驗驗證，使脫粒機動力系統(tǒng)特性的預測成為可能。 張金海、都麗萍1994年也對脫粒部件數(shù)學模型進行了研究，在作物在脫粒室內脫粒的機會均等，且脫下的籽粒量與未脫粒量成正比，被脫籽粒在脫粒室內的任何一處，被分離的可能性相等，且被分離的籽粒量與脫粒室的自由籽粒量成正比。 薛方期1998對切流式脫粒分離部件實驗結果進行了綜合分析研究，得出：1.不同直徑的滾筒在線速度、脫粒間隙益陽的情況下對破碎率有影響，但其影響比打擊數(shù)、脫粒間隙等因素要?。?.增加凹板包角，改變柵格間距是提高脫粒性能的有效途徑；3.適當加大凹板入口第2、3格的間距，即可增加凹板的分離率，也不會降低脫粒性能，是提高凹板分離率的一種有效途徑。 尹文慶、何瑞銀、王耀華等1999年設計了一個脫粒裝置，并且用該裝置對小麥脫粒特性的測量和表示進行了研究，認為可用谷粒分離率沿凹板變化規(guī)律的函數(shù)來表示小麥的脫粒特性，提出了一個新的小麥脫粒特性的表示方法。 衣淑娟等2005年在縱置釘齒式軸流試驗臺上，進行了脫粒試驗，目的是研究脫出物在滾筒軸向的分布規(guī)律，試驗結果表明脫出物沿軸向分布受籽粒分布影響最大；籽粒沿軸向分布規(guī)律是，在20cm處為最高值，然后逐步下降，降到100cm的位置時，就幾乎沒有籽粒分布了，同時對縱置單軸流滾筒脫粒與分離裝置功耗性能試驗研究，得出結論是它的功耗影響最顯著地因素是滾筒轉速：各個因素及其交互作用對其功耗主要影響為喂入量與導向板導角；各因素水平間的最佳組合工藝是：喂入量為2kg/S,滾筒轉速為700r/min，導向板導角為45°。 李耀明，周金芝，徐立章等2005年采用紋桿、鋸齒性滾筒和柵格沖孔式組合的脫粒分離裝置進行脫粒分離試驗。 脫粒分離裝置有三大主要部件：脫離滾筒凹板和頂蓋它們對脫粒性能的影響主要表現(xiàn)在：1.脫離滾筒的結構形式，脫粒元件及其排列方式，滾筒的轉速以及脫離滾筒和凹板、頂蓋的組合形式；2.凹板的形式，凹板包角；3.頂蓋中的導向板的結構，導向板的排列及其螺旋角。 近年來人們對脫粒分離系統(tǒng)裝置做了大量的實驗和研究，希望用新的脫粒分離裝置來代替原有的脫粒分離裝置。盡管如此，目前常用的脫粒分離裝置仍為紋桿式、釘齒式和弓齒式等，它們可能有不足之處，必須系統(tǒng)地總結和分析前人已經(jīng)作的工作，在這個基礎上，進一步開發(fā)新的脫粒分離裝置。 三、主要參考文獻 [1]農業(yè)機械設計手冊（上冊）.北京:機械工業(yè)出版社，1988 [2]水稻聯(lián)合收割機原理與設計.北京：中國農業(yè)機械化出版社，1981 [3]李耀明，李洪昌，徐立章.短紋桿-板齒與釘齒脫粒滾筒的脫粒對比試驗研究[J].農業(yè)工程學報，2008,24（3）：139-142 [4]衣淑娟，毛欣.兩種軸流式脫粒分離裝置脫出物分布規(guī)律對比實驗研究[J].農業(yè)工程學報，2008,24（6）:154-156 [5]謝方平，羅錫文，盧向陽，等.柔性桿齒滾筒脫粒機理[J].農業(yè)工程學報，2009,25（8）:110-114 [6]王岳，曹揚，夏曉東，等.雙季稻區(qū)收獲農藝及先進適用聯(lián)合收割機型譜[J].農業(yè)工學報，2002,18（2）：68-71. [7]謝方平，羅錫文，蘇愛華，等.剛性弓齒與桿齒及柔性齒的脫粒對比試驗[J].湖南農業(yè)大學學報：自然科學版，2005,31（6）：648-651 [8]李耀明，周金芝，徐立章，等.水稻復脫分離系統(tǒng)分離性能的試驗[J].江蘇大學學報：自然科學版，2005,26（1）：1-4. [9]高煥文，李問盈，李洪文.我國農業(yè)機械化的跨機械化展望[J].農業(yè)工程學報，2000,16（2）：9-12. [10]牛盾.我國農業(yè)機械化的新形勢和水稻生產(chǎn)機械化問題[J].農業(yè)工程學報，2000,16（4）：7-10 [11]萬霖，衣淑娟，馬永財.縱置單軸滾筒脫粒與分離裝置功耗性能試驗研究[J].黑龍江八一農墾大學學報，2005,17（2）：56-58 [12]孟昌盛，龐風斌，葉耘.聯(lián)合收割機水稻收獲性能對比試驗[J].農業(yè)機械學報，2005,36（5）：141-143 [13]李杰，楊方飛，等.縱向軸流脫粒裝置的理論模型與仿真[J].江蘇大學學報，2006,27（4）：299-302 [14]蔣亦元.水稻聯(lián)合收割機性能分析與選擇[J].中國農機化，2000（3）：5-7. [15]李顯旺.我國水稻聯(lián)合收割機的發(fā)展現(xiàn)狀及前景[J],中國農機化，2006，（1）：38-40. [16]姬長英，尹文慶.農業(yè)機械化[J].中國農業(yè)出版社，1996，（3）：29-58. [17]中國農機研究院.研究工作簡報，1982（15）：57-60. [18]黎力年.立軸式脫粒機，農牧與食品機械，1988（3）：29-30. [19]藤子豐.5TJ-70B型風扇滾筒脫粒機實驗研究.山東農機，1992（2）：5-7 [20]姜翔.黑龍江省脫粒機生產(chǎn)及發(fā)展現(xiàn)狀.農機化研究，1992（4）：41-45. [21]趙國遠，張振清，黃國華.壓送脫離實驗研究[J].農業(yè)機械學報，1993.24（3）：29-33. [22]周銀才，胡明法.板齒式脫粒裝置的研究與設計[J].農牧與食品機械，1992,2:15-17. [23]中國農業(yè)機械化科學研究所編.農業(yè)機械手冊（上冊）[M].北京：機械工業(yè)出版社，1998. [24]江蘇工學院.農業(yè)機械學（下冊）.北京：機械工業(yè)出版社，1986 [25]胡偉.谷物聯(lián)合收割機運用技術.北京：中國農業(yè)大學出版社，1998 [26]南京農業(yè)大學主編.農業(yè)機械學（下冊）.北京：中國農業(yè)出版社，1996 [27]邱白晶.收獲機械的使用維護.南京：東南大學出版社，1997 [28]洪添勝、陳元.國內外谷物收獲技術的進展.廣東農機，1996（3） [29]高連興.農業(yè)機械概論.北京：中國農業(yè)出版社，2000 [30]余友泰.農業(yè)機械化工程.北京：中國展望出版社，1987 [31]國家標準局，農業(yè)機械試驗條件測定方法的一般規(guī)定.BG/T5262-1985 注：此表如不夠填寫，可另加頁。 研究方案（研究目的、內容、方法、預期成果、條件保障等） 一、研究目的 隨著水稻種植面積的不斷擴大，產(chǎn)量的提高，對聯(lián)合收效率割機的動力，工作性能，作業(yè)效率，可靠性等要求越來越高。要提高收割機的生產(chǎn)率，收割機的脫離長度與分離面積就要增大，因此，在盡量減少體積增大的前提下，提高聯(lián)合收割機的工作效率，可靠性、對作物的適應性和清潔度已經(jīng)成為收割機行業(yè)的主要課題。 目前國內生產(chǎn)的水稻聯(lián)合收割機基本上都采用橫向布置的軸流滾筒脫離裝置，這種布置方式結構緊湊，在喂入量較小時作業(yè)性能也不錯。但由于脫離滾筒橫向布置，受空間位置的限制，脫離滾筒不能太長，因此，這類收割機普遍存在以下問題：一是由于脫離滾筒較短，脫離和分離能力受到限制 ，在喂入量稍大時夾帶損失會增大；二是對潮濕作物和一些較困難的作物適應性較差。所以為了可以在不增大機體的情況下加大脫離滾筒長度和分離面積，我研究了脫離滾筒縱置能達到要求。因此縱置式脫粒滾筒能夠克服橫置式的一些缺點。 二、研究內容 脫粒裝置是水稻聯(lián)合收割機的重要工作部件，它的功用是將谷粒與其禾桿分離，并且將脫下來的谷粒部分或全部從脫出物（谷物脫粒后有谷粒、長莖稈、短莖稈、穎殼和混雜唔等組成的混合物）分離出來。谷物的脫粒方式又很多種，依照你的所學所獲設計出縱軸流式水稻聯(lián)合收割機的脫粒系統(tǒng)。 3、 研究方法 1. 查閱資料了解研究對象的生物及物理特性 2. 對脫粒方式組合進行對比并選出最優(yōu) 3. 進行試驗與數(shù)據(jù)采集并同時分析 4. 進行系統(tǒng)設計 4、 預期成果 能夠將谷粒與其禾桿分離，并且將脫下來的谷粒部分或全部從脫出物（谷物脫粒后有谷粒、長莖稈、短莖稈、穎殼和混雜唔等組成的混合物）分離出來，并且盡可能地減小破碎率和脫粒損失 。 進程計劃（各研究環(huán)節(jié)的時間安排、實施進度、完成程度等） 起止日期 主要工作內容 2012.11.12～2013.01.24 選題、了解課題內容及要求 2013.01.25～2013.01.31 資料匯總、查閱參考文獻，完成開題報告 2013.02.01～2013.03.10 初步擬定設計方案，完成草圖設計 2013.03.11～2013.04.10 畫出三維模擬圖、完成裝配圖紙、撰寫計算說明書 2013.04.11～2013.04.15 中期檢查 2013.04.16～2013.04.30 提交畢業(yè)論文初稿 2013.05.01～2013.05.12 2013.05.01～2013.05.12 再次修改畢業(yè)論文初稿、提交正稿 2013.05.13～ 整理文，準備答辯 論證小組意見 組長簽名： 20 年 月 日 專業(yè)委員會意見 專業(yè)委員會主任簽名： 20 年 月 日 注：1.此表可用黑色簽字筆填寫，也可打印，但意見欄必須相應責任人親筆填寫。 2.此表可從教務處網(wǎng)站下載中心下載。 （設計） 開題論證記錄 學 院： 記錄人： 學生姓名 學 號 年級專業(yè)及班級 指導教師姓名 指導教師職稱 （設計）題目 縱軸流式水稻聯(lián)合收割機脫粒系統(tǒng)結構設計 論證小組質疑： 1.輸入軸與脫粒滾筒的傳動怎么設計？ 2.復脫的設計問題？ 學生回答簡要記錄： 1，由輸入軸與脫粒滾筒軸是垂直關系，首先會考慮蝸輪蝸桿或者錐齒輪傳動，經(jīng)過分析得出用錐齒輪較合適。 2，復脫提升輸送有兩種方法，一種是攪龍輸送，另一種是刮板輸送，綜合考慮還是刮板效率更高。 論證小組 成員簽名 論證地點： 論證日期： 年 月 日 注：此表可從教務處網(wǎng)站下載中心下載。記錄、簽名欄必須用黑色筆手工填寫。 ?? 設計 縱軸流式水稻聯(lián)合收割機脫粒系統(tǒng)結構設計 THE STRUCTURE DESIGN OF VERTICAL TYPE AXIAL FLOW RICE COMBINE HARVESTER THRESHING SYSTEM 學生姓名： 學 號： 年級專業(yè)及班級： 指導老師及職稱： 教授 學 院： 湖南·長沙 提交日期：20 年 月 設計 誠 信 聲 明 本人鄭重聲明：所呈交的設計是本人在指導老師的指導下，進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權爭議。除文中已經(jīng)注明引用的內容外，本文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。 設計作者簽名： 年 月 日 目 錄 摘要 1 關鍵詞 1 1緒論 2 1.1課題研究的意義 2 1.2國內外的聯(lián)合收割機脫粒系統(tǒng)研究狀況 2 1.3研究內容 4 1.4研究方法 5 1.5本章小結 6 2脫粒裝置整體方案的確定 6 2.1脫粒裝置簡介 6 2.1.1脫粒裝置的基本脫離原理 6 2.2本章小結 9 3主要零部件選擇 9 3.1零部件的設計 9 3.1.1脫粒裝置的選擇 9 3.2本章小結 14 4主要零部件設計與計算 14 4.1脫粒滾筒的設計 14 4.2凹板的設計 15 4.3脫粒間隙的設計 16 4.4復脫機構的設計 17 4.4.1復脫下攪龍的設計 17 4.5本章小結 19 5傳動設計及其校核 20 5.1傳動裝置總體設計 20 5.2確定傳動裝置的傳動比和鏈條長度 20 5.3軸的設計與校核 24 5.3.1脫粒滾筒軸設計與校核 24 5.4本章小結 29 6結論 29 參考文獻 30 致謝 31 縱軸流式水稻聯(lián)合收割機脫粒系統(tǒng)結構設計 摘 要:本文簡述了國內、外聯(lián)合收割機的研究現(xiàn)狀和典型脫粒分離裝置的工作原理。通過查閱資料了解水稻的農藝、形態(tài)參數(shù)。通過對比方式選擇出釘齒-柵格凹板-頂蓋導向板脫粒分離的方式的效果最佳。并且采用縱置脫離滾筒，在不改變機體體積的條件下能夠加長滾筒長度，增加脫粒和分離時間。這種縱置式軸流脫粒與分離裝置工作時谷物留作空間螺旋運動，脫粒柔和且工作時間長，脫粒和分離比較充分，在脫凈率、破碎率、分離率等都優(yōu)于切流。為了減少脫粒損失，此脫粒系統(tǒng)還增加了復脫機構，能夠將未脫粒完全的穗頭通過它再次輸送到脫粒滾筒再次脫粒，大大提高了脫粒效率。 本課題的研究為知道實際生產(chǎn)，提高軸流脫粒分離裝置的性能以及降低成本提供了理論依據(jù)。 關鍵詞:水稻 ; 縱置式軸流脫粒; 復脫; 理論依據(jù) The Structure Design of Vertical Type Axial Flow Rice Combine Harvester Threshing System Abstract: This article describes the research status at home and aboard of combine-harvester and working principle of typical threshing separating device.Through looking up materials about agronomy and morphological parameters of rice, I think the most effective way is the spike tooth-grid concave-header guiding plate threshing separation by comparison.The device is equipped with longitudinal separating drum which can lengthen the drum and increasing the threshing and separation time. When the vertical axial flow threshing and separating installation are working, grain is in a spiral movement. It separates softly , works in long hours and threshes and separates fully. So it is better than shear flow in the threshing rate, broken rate and separating rate. In order to reduce the loss of threshing, the threshing system adopt the re-threshing mechanism which greatly improves the efficiency of threshing. This mechanism can convey the incomplete threshing ear to the threshing drum again. The purpose of this research is to guide the actual production process, improve the performance of axial flow threshing and separating device and provide a theoretical basis on reducing the cost. Key words: Rice ; Vertical type axial flow threshing ; Re-threshing ; Theoretical basis 1 緒論 1.1 課題研究的意義 目前國內生產(chǎn)的水稻聯(lián)合收割機基本上都采用橫向布置的軸流滾筒脫粒裝置，這種布置方式結構緊湊，在喂入量較小時作業(yè)性能也不錯。但由于脫離滾筒橫向布置，受空間位置的限制，脫粒滾筒不能太長，因此，這類收割機普遍存在以下問題：一是由于脫離滾筒較短，脫粒和分離能力受到限制 ，在喂入量稍大時夾帶損失會增大；二是對潮濕作物和一些較困難的作物適應性較差。 隨著水稻種植面積的不斷擴大，產(chǎn)量的提高，對聯(lián)合收割機的動力，工作性能，作業(yè)效率，可靠性等要求越來越高。要提高收割機的生產(chǎn)率，收割機的脫粒長度與分離面積就要增大，因此，在盡量減少體積增大的前提下，提高聯(lián)合收割機的工作效率，可靠性、對作物的適應性和清潔度已經(jīng)成為收割機行業(yè)的主要課題。 縱軸流式水稻聯(lián)合收割機脫粒裝置采用縱向布置脫粒滾筒[11]，可以在不增大機體的情況下加大脫粒滾筒長度和分離面積。與橫向軸流式聯(lián)合收割機相比，它的脫粒系統(tǒng)有以下優(yōu)勢：一是可以提高生產(chǎn)效率、脫凈率和減少破碎率；二是作物適應性廣，對潮濕作物和難脫粒作物效果也較好。 1.2 國內外的聯(lián)合收割機脫粒系統(tǒng)研究狀況 滾筒—凹板脫粒原理早在兩個多世紀以前已經(jīng)出現(xiàn)，至今這一原理幾乎沒有什么變化，遺忘的研究主要集中于脫粒部件的機械參數(shù)對脫粒性能的影響方面，目的是使脫粒部件具有最高效率。 kolganov（1956）研究了脫粒過程，據(jù)他的研究，對一種谷物，籽粒從穗頭上脫下來的過程與滾筒圓周速度之間存在著一定的關系，Kolganov認為，滾筒圓周速度和穗頭上脫粒所需的功的平方根有關。脫粒速度為17-34米/秒，這個速度必須低于籽粒的破碎臨界速度，以免破碎。 高元恩（1976）研究了單紋桿滾筒脫粒裝置和三種雙滾筒脫粒裝置，得出：秸草中夾帶籽粒損失是限制聯(lián)合收割機生產(chǎn)效率提高的關鍵。 王成芝、葛永久等于1980年前后對軸流滾筒進行了實驗研究，研制出一臺大型軸流滾筒試驗臺，目的是探究軸流滾筒的合理結構與參數(shù)。該試驗臺滾筒型式有三種紋桿葉片式、釘齒葉片式和釘齒式，凹板選用橫柵式、單柵式、雙柵式和三柵式，上蓋具有不同導向板高度和導程參數(shù)，可以組成多組參數(shù)進行對比試驗。 萬金保、趙學篤、紀春千（1990）進行了傳統(tǒng)型紋桿滾筒脫粒裝置數(shù)學模型的建立及應用研究。為建立數(shù)學模型他們將脫粒裝置的工作過程分為兩個階段，第一個階段是籽粒被脫粒，第二階段，被脫粒的籽粒隨莖稈運動，并隨機的從凹板處柵格的某處分離出來。他們認為籽粒在凹板上任何位置處被脫?；蚍蛛x是隨機的。 梅田翰雄（1992）對日本聯(lián)合收割機的脫粒裝置進行了分析與研究，分析了谷物在脫粒室中的運動，實驗測量了谷物的抗繞剛度、質量和振動特性，結果是，谷物的固有頻率小于脫粒元件的沖擊頻率，也分析了隨脫粒元件的運動枝梗的運動，結論是由于摩擦力作用，脫粒中穗頭沿垂直于脫粒滾筒軸線方向運動。分析討論了谷物和稻谷的撞擊過程后，在將稻谷和脫粒元件假設為兩個球的條件下，分析討論了谷物和脫粒元件的撞擊過程，計算了撞擊力，給出了數(shù)學模型，并通過試驗驗證了結論。運用可靠性工程方法，分析了脫粒過程，用兩項分布描述了脫粒概率，用Weibull描述了凹板下谷粒的分布規(guī)律。運用反饋理論描述了脫離機的動力系統(tǒng)。對動力系統(tǒng)進行了仿真，并進行了試驗驗證，使脫粒機動力系統(tǒng)特性的預測成為可能。 張金海、都麗萍1994年也對脫粒部件數(shù)學模型進行了研究，在作物在脫粒室內脫粒的機會均等，且脫下的籽粒量與未脫粒量成正比，被脫籽粒在脫粒室內的任何一處，被分離的可能性相等，且被分離的籽粒量與脫粒室的自由籽粒量成正比。 薛方期1998對切流式脫粒分離部件實驗結果進行了綜合分析研究，得出：1.不同直徑的滾筒在線速度、脫粒間隙的情況下對破碎率有影響，但其影響比打擊數(shù)、脫粒間隙等因素要小；2.增加凹板包角，改變柵格間距是提高脫粒性能的有效途徑；3.適當加大凹板入口第2、3格的間距，即可增加凹板的分離率，也不會降低脫粒性能，是提高凹板分離率的一種有效途徑。 尹文慶、何瑞銀、王耀華等1999年設計了一個脫粒裝置，并且用該裝置對小麥脫粒特性的測量和表示進行了研究，認為可用谷粒分離率沿凹板變化規(guī)律的函數(shù)來表示小麥的脫粒特性，提出了一個新的小麥脫粒特性的表示方法。 衣淑娟等2005年在縱置釘齒式軸流試驗臺上[4]，進行了脫粒試驗，目的是研究脫出物在滾筒軸向的分布規(guī)律，試驗結果表明脫出物沿軸向分布受籽粒分布影響最大；籽粒沿軸向分布規(guī)律是，在20cm處為最高值，然后逐步下降，降到100cm的位置時，就幾乎沒有籽粒分布了，同時對縱置單軸流滾筒脫粒與分離裝置功耗性能試驗研究，得出結論是它的功耗影響最顯著地因素是滾筒轉速：各個因素及其交互作用對其功耗主要影響為喂入量與導向板導角；各因素水平間的最佳組合工藝是：喂入量為2kg/S,滾筒轉速為700r/min，導向板導角為45°。 李耀明，周金芝，徐立章等2005年采用紋桿、鋸齒性滾筒和柵格沖孔式組合的脫粒分離裝置進行脫粒分離試驗[8]。 脫粒分離裝置有三大主要部件[2]：脫粒滾筒凹板和頂蓋它們對脫粒性能的影響主要表現(xiàn)在：1.脫粒滾筒的結構形式，脫粒元件及其排列方式，滾筒的轉速以及脫離滾筒和凹板、頂蓋的組合形式；2.凹板的形式，凹板包角；3.頂蓋中的導向板的結構，導向板的排列及其螺旋角。 近年來人們對脫粒分離系統(tǒng)裝置做了大量的實驗和研究，希望用新的脫粒分離裝置來代替原有的脫粒分離裝置。盡管如此，目前常用的脫粒分離裝置仍為紋桿式、釘齒式和弓齒式等，它們可能有不足之處，必須系統(tǒng)地總結和分析前人已經(jīng)作的工作，在這個基礎上，進一步開發(fā)新的脫粒分離裝置。 1.3 研究內容 脫粒裝置[6]是水稻聯(lián)合收割機的重要工作部件，它的功用是將谷粒與其禾桿分離，并且將脫下來的谷粒部分或全部從脫出物（谷物脫粒后有谷粒、長莖稈、短莖稈、穎殼和混雜物等組成的混合物）分離出來。谷物的脫粒方式又很多種，依照所學所獲設計出縱軸流式水稻聯(lián)合收割機的脫粒系統(tǒng)。 脫粒分離裝置有三大主要部件：脫粒滾筒、凹板和頂蓋導向板，它們對脫粒性能的影響主要表現(xiàn)在：（1）脫離滾筒的結構形式，脫粒元件及其排列方式，滾筒的轉速以及脫離滾筒和凹板、頂蓋導向板組合形式；（2）凹板的型式，凹板包角；（3）頂蓋中的導向板的結構，導向板的排列及其螺旋角等。在這三大部件中脫粒滾筒是核心部件。今近年來人們對脫粒分離裝置做了大量的試驗和研究，希望用心的脫粒方式代替原來的脫粒分離裝置。 因此現(xiàn)在的脫粒分離裝置要向一下方面發(fā)展[9]：1.在保證良好性能的前提下，向高效、大功率、大喂入量方向發(fā)展，以提高生產(chǎn)率；2.新型復脫分離裝置的研究，以減少脫粒損失，降低脫粒損傷和降低能耗為目標，是現(xiàn)代谷物聯(lián)合收割機主要的發(fā)展趨勢；3.新材料和先進制造技術的廣泛應用使脫粒分離裝置的性能更好，可靠性更高；4.向擴大機器的通用性和提高適應性發(fā)展；5.提高操縱、調節(jié)、更換的靈活、快捷、方便性；6.向智能化發(fā)展。 1.4 研究方法 研究的方法可以用下面一幅流程圖來表示： 機械系統(tǒng)設計[17] 設計任務書 ↓ 技術文件1： ←系統(tǒng)原理方案及確定→ 原理方案試驗 系統(tǒng)工作原理 ↓ ↓ 功能分析 ↓ 技術文件2： 功能求解：初步形成物料流、能量流→關鍵技術驗證 主要部件工作原理圖 ←及信息方案 ↓ 機構方案設計，分系統(tǒng) 及總成選配，接口設計 ↓ 技術文件3：方案評審報告←方案評審 ↓ 技術文件4：總體設計報告←總體布置設計 技術文件5：總體布置圖 ↓ ↓ 工程設計→設計評審 ↓ 測試→測試實驗 ↓ 調制調試→調試結果 ↓ 設計任務完成 機械系統(tǒng)設計的第一個環(huán)節(jié)就是總體設計，要有系統(tǒng)的原理方案構想，結構方案設計，總體布局與環(huán)境設計，主要參數(shù)的確定，總體方案的評價與決策。因此，研究方法是相當重要的，用得恰當會事半功倍。 1.5 本章小結 本章主要介紹了國內外學者對聯(lián)合收割機脫粒系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，并結合了目前聯(lián)合收割機脫粒系統(tǒng)存在的問題，闡述了研究的目的及其意義，并給出了主要研究內容和研究方法。 2 脫粒裝置整體方案的確定 2.1 脫粒裝置簡介 2.1.1 脫粒裝置的基本脫粒原理 脫粒裝置的基本脫離原理有以下幾種[24]： 1、碾壓脫粒：靠脫粒元件對谷穗施加壓力使谷粒脫粒，作用在谷粒上的力主要沿谷粒表面的法線方向，使谷粒與穗軸之間形成剪切破壞，同時也存在沿谷粒表面的切向力也起脫粒作用。 2、梳刷脫粒：將谷穗通過排列較密的脫粒元件的縫隙，靠脫粒元件對谷粒施加拉力和沖擊力將其脫粒。 3、沖擊脫粒：靠脫粒元件與谷物穗頭之間相互沖擊使谷物脫粒。 4、振動脫粒：利用脫粒元件對谷物施加高頻振動進行脫粒。 5、揉搓脫粒：靠脫粒元件對谷物及谷物之間的相互揉搓進行脫粒，主要是切向力。 不過無論何種機械脫粒裝置進行脫粒時都不是單一原理，都是采用多種脫粒原理綜合應用。 2.1.2 脫粒裝置的種類 聯(lián)合收割機脫粒分離裝置的種類按照不同的分類方式又一下幾種[26]： 1、根據(jù)作物喂入脫粒裝置的情況可分為半喂入式脫粒分離裝置和全喂入式脫粒分離裝置兩大類。 2半喂入式脫粒裝置根據(jù)工作滾筒和作物相應位置不同可分為倒掛輸送側脫、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)喂入作物沿滾筒的運動方向可分為切流式、軸流式及其組合方式。 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[22]等，以及不同脫粒元件的組合式。 2.1.3 脫粒裝置的選擇 通過對不同脫粒裝置的組合方式的理論研究：大多都是以滾筒—凹板的脫粒組合方式，但針對于我研究的這種縱軸流式水稻聯(lián)合收割機脫粒系統(tǒng)，能夠在不改變機體體積的情況下增長脫粒滾筒的長度，因此加長了脫粒和分離的時間。為了讓碎矸和秸稈順暢的排出，在脫條粒滾筒頂蓋加上導向條，呈螺旋分布，因此脫粒裝置的模型就為脫粒滾筒—凹板—頂蓋導向條。 在脫粒過程中大家都會想到脫粒損失，為了盡可能地減少這種為脫凈的脫粒損失，在此脫粒系統(tǒng)中增加復脫結構，它是將未脫粒完全的谷穗從復脫槽中通過復脫下攪龍軸上的攪龍水平輸送到脫復脫刮板處，通過刮板輸送到復脫上攪龍軸端，再由它的攪龍輸送到脫粒滾筒再次脫粒，提高脫粒效率。 1. 整個脫粒系統(tǒng)我們可以用一張簡圖來表示： 1.輸入軸 2.脫粒滾筒 3.復脫上攪龍 4.復脫刮板 5.主攪龍 6.垂直攪龍短介軸 7.復脫下攪龍 8.垂直攪龍 9.脫粒滾筒軸 10.復脫短介軸11.主攪龍軸 12.付攪龍軸 圖1 縱軸流式水稻聯(lián)合收割機脫粒系統(tǒng) 1. Input shaft 2.Threshing cylinder 3.Re-threshing on the auger 4.Re-threshing off scrape 5. Main auger 6.Vertical auger short referral axis 7.Re-threshing under the auger 8. Vertical auger 9.Threshing cylinder shaft 10.Re-threshing short-mediated axis 11.Main auger shaft 12.Pay auger shaft Fig.1 Vertical type axial flow rice combine harvester threshing system 2.工作示意圖： 輸入軸 → 脫粒滾筒 ↓（傳動） （傳動） ↑（再次脫粒） 付攪龍軸 復脫上攪龍 ↑（復脫結構） ↓（輔助輸送稻谷） 復脫下攪龍軸 ↑（傳動換向） 主攪龍 → 復脫短介軸 ↓（傳動） （傳動） 垂直攪龍（將稻谷輸送至儲糧倉） 3.動力輸送流程： 從1輸入軸左端大皮帶輪（含離合裝置）接入動力,7脫粒滾筒軸通過一對錐齒輪進行垂直方向上的動力輸送，1輸入軸的右端安裝鏈輪與5付攪龍軸右端的鏈輪連接傳遞動力，5付攪龍右端另一個鏈輪與4主攪龍右端的鏈輪連接傳遞動力，主攪龍左端安裝鏈輪與垂直攪龍的短介軸的左端連接傳遞動力，并且8復脫短介軸通過一對錐齒輪與9垂直攪龍連接傳遞垂直動力，由于3復脫下攪龍的轉動方向要符合它與復脫上攪龍間的10復脫刮板轉動方向，因此，不能同向傳遞動力，需要一對齒輪改變轉動方向。由此引入2復脫短介軸，其端頭安裝鏈齒輪，將動力換向傳遞，復脫下攪龍的左端安裝鏈輪，并且與復脫上攪龍左端的鏈輪連接傳遞動力，在傳遞鏈條上安裝刮板，因此完成所有動力的傳遞。 4.各個零部件的功能： 輸入軸：將電動機的動力傳遞給各個下級運動的軸上，還能進行動力離合。左端有大皮帶輪和離合裝置，中間配合錐齒輪，它由左右兩節(jié)結合而成，右端安裝多排鏈輪，將動力傳遞給風機軸、付攪龍軸、輸送槽輸入軸。 付攪龍軸：連接輸入軸的右端鏈輪輸入動力，輔助主攪龍輸送稻谷。 主攪龍軸：右端連接付攪龍軸的右端鏈輪輸入動力，通過攪龍將脫機箱體底部的稻谷輸送到垂直攪龍下端，主攪龍的左端伸出箱體左端，并且安裝鏈輪，連接垂直攪龍短介軸。還將右端動力傳遞給復脫短介軸反轉。 垂直攪龍：通過一對錐齒輪與垂直短介軸嚙合，將主攪龍輸送過來的稻谷垂直輸送至儲糧倉。 垂直攪龍短介軸：連接主攪龍軸與垂直攪龍軸。 復脫短介軸：連接主攪龍軸與復脫下攪龍軸，傳動反向。 復脫下攪龍軸：右端鏈輪齒輪與復脫短介軸上的鏈齒輪嚙合輸入動力，攪龍將未脫粒完全的谷穗輸送至其左端。 復脫上攪龍軸：左端鏈輪與復脫下攪龍軸左端的鏈輪相連輸入動力，將復脫下攪龍輸送過來的未脫粒完全的稻穗輸送只脫粒滾筒。 復脫刮板：將復脫下攪龍軸左端的未脫粒完全的稻穗刮向復脫上攪龍。 脫粒滾筒：將稻谷與穗桿進行脫粒。 2.2 本章小結 本章主要對聯(lián)合收割機脫粒系統(tǒng)進行簡述，列出了不同的脫粒原理與方式，并且通過組合對比選擇出所要研究的脫粒系統(tǒng)。介紹了主要零部件及其功能，還對整體動力輸入設計進行設計。 3 主要零部件選擇 3.1 零部件的設計 3.1.1 脫粒裝置的選擇 脫粒滾筒上脫粒元件的排列方式以及脫粒間隙是影響脫粒性能的重要指標[5][7]，首先要做理論分析，設計出滾筒上安裝脫粒元件的最好空間排列，一般采用螺旋排列，為了加強分離效果，在脫粒滾筒下端安裝凹板，凹板的結構有柵格式、沖孔篩式和編織篩式等類型，以柵格式凹板的分離效果最好。還有一個要考慮的就是排草，因此將螺旋導板裝在圓柱形脫粒滾筒式脫粒裝置的頂蓋內，引導作物以適當?shù)乃俣妊貪L筒軸向運動。由于滾筒喂入端容易出現(xiàn)堵塞，在脫粒滾筒喂入端設計一個脫粒滾筒喂入攪龍，將輸送槽輸送過來的稻穗向脫粒滾筒。由脫粒滾筒—凹板—頂蓋導向條組成脫粒系統(tǒng)[3]。 圖2 凹板的結構示意圖 Fig.2 Ｃoncave 設計出的脫粒裝置可以由下面的簡圖表示： 1.脫粒滾筒喂入攪龍 2.脫粒滾筒端板 3.頂蓋 4.釘齒 5.擊禾桿 6.連接塊 7.導向條 8. 柵格式凹板篩 圖3 脫粒滾筒—凹板—頂蓋導向條的結構示意圖 1. Feeding auger 2.End plate of threshing cylinder 3. Cover 4. Spike-tooth 5. Strike straw 6.Connection block 7.Guide bars 8.The gate format concave sieve plate Fig.3 Threshing cylinder-concave-head cover 它的工作流程：首先稻穗有脫粒滾筒左端喂入，在1脫粒滾筒喂入攪龍的輸送下將稻穗送至脫粒滾筒，稻穗在脫粒滾筒和頂蓋上的導向條作用下沿軸向作螺旋運動，時受到反復的沖擊與搓擦進行脫粒。谷粒、穎殼和雜草等通過8凹板篩孔分離，秸稈由另一端沿軸向排出。 脫粒滾筒由滾筒端板、連接塊、擊禾桿、釘齒、中間加強圈、打草板、摔草片及摔草片加強筋等組成。喂入攪龍體由左端防草圈、錐形體和攪龍葉片組成。凹板由橫格板和篩條構成，篩孔面積占凹板的40%—70%，篩孔面積越大，分離能力越高，但過大則滑下未脫凈的斷穗增多。導向條由圓柱形頂蓋安裝螺旋導向條。 為了更清晰的表示脫粒裝置和原理，從側面附加一張圖： 1.凹板 2.脫粒滾筒 3.擊禾桿 4.連接塊 5.釘齒 6.頂蓋 7.導向條 圖4 脫粒滾筒—凹板—頂蓋導向條示意圖 1.Intaglio 2.Threshing cylinder 3.Strike straw 4.Connection block 5.Spike-tooth 6.Cover 7.Guide bars Fig.4 Threshing cylinder-concave-head cove 圖5 釘齒在擊禾桿上的螺旋排列示意圖 Fig.5 The spiral of spike-tooth 1. 喂入攪龍體防草圈 2.攪龍葉片 3.錐形攪龍體 4攪龍端板套 圖6 喂入攪龍體機構示意圖 1. The feeding auger anti grass circle 2.Auger blade 3.Tapered auger body 4.To stir Long end plate sets Fig.6 The screw feeder feeding 3.1.2 復脫機構的選擇 復脫機構的脫粒裝置的輔助機構，它能夠提高脫粒效率。它由復脫短介軸、復脫上攪龍、復脫下攪龍和復脫刮板組成。工作時由復脫短介軸傳動換向并且輸入動力，復脫下攪龍將復脫攪龍槽里的為脫凈的稻穗輸送到攪龍的另一端，在復脫下攪龍的另一端通過鏈輪與復脫上攪龍連接，并在輸送鏈條上面安裝刮板，將攪龍輸送過來的稻穗刮送到復脫上攪龍端，再由復脫上攪龍輸送至脫粒滾筒，進行二次脫粒。為了簡潔地表示出復脫機構，我們可以通過下面的復脫機構示意圖來認識此機構： 1.復脫刮板 2.復脫上攪龍軸 3.脫粒滾筒 4.復脫短介軸 5.復脫下攪龍軸 圖7 復脫機構的結構示意圖 1.Re-threshing off scrape 2.Re-threshing shaft on the auger 3.Threshing cylinder 4. Re-threshing short-mediated axis 5.Re-threshing shaft under the auger Fig.7 Re-threshing 在此機構中另外對復脫刮板進行設計：它由刮板和膠片組成，其中膠片的作用是保護稻谷不被碾碎，其簡圖如下： 圖8 復脫刮板示意圖 Fig.8 The strike-off board of re-threshing 3.2 本章小結 本章主要是對脫粒裝置的選擇，重點介紹了脫粒裝置和復脫裝置，并對它們的工作原理和工作流程進行了簡述，對主要的零部件進行選擇。 4 主要零部件設計與計算 4.1 脫粒滾筒的設計 由于我研究的脫粒滾筒是縱置軸流式滾筒[13]，滾筒速度可以較切流略低一些。實驗表明，脫水稻時，圓柱滾筒的圓周速度為22-26m/s；圓錐形滾筒大端的圓周速度為28-31m/s。下表1為不同形式軸流滾筒對不同作物脫粒時對應脫粒速度。 表1 軸流脫粒滾筒的脫粒速度[1]（m/s） Table 1 The speed of threshing cylinder 脫粒作物 釘齒式 葉片式 紋桿-桿齒混合式 麥類 20-26 16-22 20-22 水稻 18-24* 13-19 - 大豆、玉米、高粱 7-9 10-13 - * 秈稻采用較低，粳稻采用較高。 釘齒式脫粒滾筒裝置的主要技術參數(shù)[3]： （1）釘齒z根據(jù)喂入量來確定： Z≥（1-β）Q/(0.6qd) (1) 其中：qd為β=0.4時每個釘齒允許負擔的喂入量，當凹板也帶釘齒時（對于稻麥類），采用刀齒（帶入輸送裝置的脫粒機）可取qd=0.02kg/s；對于采用刀齒 的聯(lián)合收割機：qd≈0.025kg/s。有些以脫稻為主的板刀齒滾筒，如果齒側間隙較大，或凹板不帶釘齒，所采用的qd值為上述值得50%左右，以加強梳刷作用。 （2）滾筒長度L和滾筒有效長度l可以由下面的式子來確定： L=a（z/k-1）+2△L (2) l=a(z/k-1) (3) 式（2）（3）中 K-釘齒排列的螺旋頭數(shù)，一般為3-5； a-齒跡距，a≈2（b+dmin），b為釘齒厚度或平均厚度，b=（b1+b2）；dmin為最小脫粒間隙，一般不小于3mm，常用的a值為25-50mm。 △L-兩邊釘齒距齒板外端的尺寸，由滾筒的結構需要確定。 滾筒長度L（或l）可以根據(jù)機器的總體設計來考慮，或者根據(jù)生產(chǎn)效率來計算：一般每個釘齒的生產(chǎn)效率為0.025-0.040kg/s，按生產(chǎn)效率，在求出總齒數(shù)以后，即可以求出滾筒的長度。 （3） 滾筒的齒端直徑D:可由下式確定 D=MS/π+2h (4) 式（4)中S-相鄰兩齒板的中心距，可以近似按弦長計算，常用值為120-200mm。 M-滾筒上的齒板數(shù)即齒的排數(shù)。 h-釘齒的高度，一般取值范圍在60-70mm之間。 （4）脫粒速度v：釘齒滾筒式脫粒滾筒裝置的脫粒速度v即滾筒釘齒端的圓周速度： v=wr=πnD/60 (5) 式（5）中n—滾筒速度 D—滾筒釘齒頂端直徑。 根據(jù)總體尺寸的設計要求與計算核算求出并元整得： 釘齒數(shù)z=80 滾筒長度L=1375mm 滾筒有效長度l=1255mm 滾筒釘齒頂端直徑D=560mm 脫粒速度一般取v=22-26m/s 則脫粒滾筒轉速n=800-1000r/min。 4.2 凹板的設計 凹板除配合脫粒滾筒起脫粒作用外，還應起分離脫出物的作用。使脫下的大部分稻粒能很快地分離，可以避免和減少稻粒破碎，同時也減輕了分離裝置的負擔，要提高凹板的通過性，必須盡可能地加大凹板的有效分離面積，也稱篩孔率。 柵格式凹板的篩孔率為40-70%，凹板的分離率課可高達75-90%，故柵格式凹板應用比較普遍。柵格式凹板由橫格板，側弧板，篩條等組成，一般為整體結構，包角ɑ超過120°的凹板分成兩段或三段制造。通過調節(jié)機構可以改變凹板與滾筒的間隙。凹板上的柵格板與篩條構成分離篩孔，橫格板均布時格板間的孔長約為30-40mm，非均布為30-50mm，篩條間孔寬為8-15mm。篩孔寬大時，稻粒破碎少而漏下的未脫凈與碎秸稈增多。橫格板應用棱角，頂面一般高出篩條，使旋轉滾筒對作物沖擊，振動充分發(fā)揮脫粒和分離作用，高度過大易使秸稈破碎增多。 凹板面積A和凹板弧長l對脫粒裝置的脫粒分離能力有顯著影響，因而也與喂入量有關，其關系式為： A=Bl≥（1-β）q/0.6qa （6） 式（6）中 B-為凹板的寬度（m） l-為凹板弧長（m） q-為脫粒裝置的喂入量（kg/s） β-喂入作物中谷粒所占重量的比率 qa-當β=0.4時，單位凹板面積允許負擔的喂入量；對脫粒機取2.5-3，對聯(lián)合收割機5-8。要求脫粒裝置具有較高的分離性能時去最小值 ，發(fā)動機功率較大可取最大值。 凹板寬度B等于滾筒長度L，因此當滾筒長度確定后，即可求出凹板弧長l。 弧長大脫粒分離能力加強，允許的喂入量增大，生產(chǎn)率提高。但相對應的秸稈增多，功率消耗也加大。滾筒直徑一定，加大凹板弧長等于增加包角，凹板包角過大時，易使秸稈纏繞滾筒?，F(xiàn)有脫粒裝置上凹板包角ɑ多數(shù)采用90°-120°，少數(shù)達150°左右。在工作質量滿意的前提下，凹板弧長取短些為好，一般弧長為350-700mm。 A=3.14X1.375x0.3m2=1.29525m2 （7） B=L=1.375m ɑ=90° 凹板弧長 l=πr=3.14x0.3m=0.942 （8） 4.3 脫粒間隙的設計 脫粒滾筒與凹板之間組成的間隙稱為脫粒間隙。為使脫粒裝置能適應不同品種和不同的作物，脫粒間隙一般可以調節(jié)。在通常情況下脫粒間隙按一定規(guī)律變化，在進口處的間隙大，出口的間隙小，間隙比（入口間隙與出口間隙之比）為2-4.在作物能順利喂入的條件下入口間隙可盡量調小，有利于提高脫粒裝置的工作質量。常用的作物脫粒間隙范圍見下表： 表2 脫粒裝置的脫粒速度與脫粒間隙 Table 2 The speed and clearance of threshing 作物種類 滾筒速度（m/s） 入口間隙（mm） 出口間隙（mm） 小、大麥 27-32 16-22 4-6 水稻 24-26 16-22 4-10 釉粳 10-14 20-30 6-15 大豆 10-14 20-30 6-15 高粱 12-22 20-30 4-6 玉米 10-16 35-46 12-22 谷子 24-28 15-20 2-4 依照上表，可得出脫粒間隙為：入口間隙為20mm，出口間隙5mm。 4.4 復脫機構的設計 4.4.1 復脫下攪龍的設計 復脫下攪龍的作用是將動力輸入給復脫上攪龍并且將未脫凈的稻穗（通過風機的拋揚原理，掉落在復脫下攪龍槽內）輸送至攪龍另一端，中間部分由攪龍軸和螺旋葉片構成。根據(jù)使用的場合不同，其機構形狀也有所不同。用于輸送、裝料的攪龍一般為圓柱形，螺距都相等。這種攪龍軸與葉片一般分別制造，然后通過焊接或者其它連接。主要設計參數(shù)有外徑D、軸徑d和螺距S。設計時，外徑D可以根據(jù)使用要求確定。軸徑d的大小與多種因素有關，軸徑太小，對輸送不利，還會增加葉片的制造難度。軸徑太大，顯得笨重，結構不緊湊。據(jù)經(jīng)驗推薦取d=（0.2-0.35）D.螺距S可以根據(jù)產(chǎn)生效率確定，在轉速一定的條件下，一般來說，螺距越小，效率越低。但螺距增大到一定程度后，效率不會再隨螺距的增大而提高，反而降低。通過資料顯示[8]推薦取S=（0.8-1）D。 速度分析： 在攪龍的作用下，物料輸送過程中，既有沿軸向的直線運動，又有繞軸線轉動。速度分析如下圖所示。 圖9 攪龍輸送速度分析 Fig 9 The speed of screw feeder 垂直于螺旋葉片的理論速度： Va=v.cosɑ=（nS/60)cosɑ （9） 式（9）中：ɑ-螺旋升角 如下圖可知，ɑ與r之間的關系為 圖10 螺旋升角與半徑 Fig.10 Spiral angle and radius tanɑ=S/2πr （10） R-螺旋葉片上任意一點所在的圓周半徑。 考慮摩擦后的物料輸送速度： 由于螺旋葉片在旋轉中推動物料時，物料與葉片之間有摩擦，其輸送動力和輸送速度受摩擦角的影響。因此，考慮摩擦后葉片推動物料的速度為： Vβ=va/cosɑ=(nScosβ)/(60cosβ) （11） 則物料實際輸送速度（軸向速度）為 Vf=vβcos（ɑ+β） （12） 利用三角函數(shù) 可以解得 Uf=（nS/60）cos2ɑ（1-ftanɑ） （13） 式（13）中： f-物料與螺旋葉片之間的摩擦系數(shù),f=tanβ 最佳螺距： 通過計算機編程計算[32]，可以輸入已知參數(shù)D、d、f后，可以得到結果，例如下表所示。 表3 螺距計算舉例 Table3 The calculate pitch of screw 序號 攪龍直徑D（mm） 軸徑d（mm） 摩擦系數(shù)f 最佳螺距S0(mm) 1 74 20 0.6 92.6 2 74 20 0.8 77.2 3 74 20 1 65.5 4 74 20 1.2 56.6 5 74 20 1.7 41.7 6 74 25 1 67.5 7 40 12 1 35.9 8 60 16 1 53.1 9 100 25 1 87.9 由以上分析計算可知，當攪龍外徑和軸徑確定后，合理的攪龍螺距值與輸送物料的摩擦系數(shù)有關。對于摩擦系數(shù)較大的物料，粗略設計S

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