微型脱粒机的研制01.docx
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微型脱粒机的研制01
摘要
本文从农业估产、测产以及农业大专院校、科研院所进行小麦、水稻脱粒的需要着手，结合目前市场上的大量使用的大中型联合收割机、交流电动脱粒机的工作原理，考虑到测产、估产、科研小样本采集脱粒、现场脱粒等问题。
根据直流电动机的工作原理，以及直流电能的便于贮存，传输的特点，采用了蓄电池作为能源。
在对直流电动机、脱粒机的工作原理的进行分析探讨以后，进行了直流微型电动脱粒机的设计。
该机除了可以满足农业大专院校、科研院所进行估产、测产、小样本采集脱粒的基本要求外，还具有质量轻、体积小、操作简便、维护方便、便于携带、可现场直接操作等特点，是一种具有较高使用价值的创新型机械产品。
关键词：
脱粒装置，清选、梳脱
Abstract
Thisarticlefromagriculturalcropestimation,testingandproductionofagriculturaluniversities,researchinstitutesforwheat,ricethreshingneedstoproceedinlightofthecurrentmarketextensiveuseofthelargeandmediumcombineharvesters,theexchangeofelectricthresherworkprinciples,takingintoaccountdirectionoff,cropestimation,scientificresearchsmallsamplecollectionthreshing,thethreshingandotherissues.Underthedirectcurrentgeneratoroperatingprinciples,andtofacilitatedirectcurrentstorage,transmissioncharacteristics,usedbatteriesasanenergysource.Inthedirectcurrentgenerator,thresheranalysistoexploretheprinciplesoftheworkafteraDCmicro-electricalthresherdesign.Inadditiontoagriculturetomeettheplanetertiaryinstitutions,scientificresearchinstitutestocropestimation,measuringoutput,thesmallsamplecollectionthreshingbasicrequirements,butalsothequalityoflight,bothsmallandtooperateandmaintainconvenient,easytocarryandcanbeoperateddirectlyonthecharacteristicsofahighervalueisanewtypeofmechanicalproducts.
Keyword:
threshingdevices-election,Salisburydelinking
目录
引言1
1脱粒机的工作原理1
1.1喂入方式1
1.2脱粒装置2
1.2.1打击原理2
1.2.1梳刷原理2
1.2.1揉搓或搓擦原理3
1.2.2碾压原理3
1.3分离排杂机构4
1.4清选输送装置5
1.5罩壳5
2整机方案5
2.1基本参数的选择6
2.1.1脱粒滚筒有效长度的选择6
2.1.2滚筒直径的选择6
2.1.3滚筒转速选择6
2.2配套动力的确定6
2.3传动机构6
2.4滚动轴承的选用7
3工作流程7
4结束语9
5参考文献10
6谢词11
引言
农业是国民经济的基础，小麦和水稻是我国农业生产中的主要粮食作物，小麦和水稻的产量直接影响着国家农业政策的宏观调控。
多年来，我国的小麦、水稻专家一直致力于它们的产量、质量的研究。
无论是国家的宏观调控，还是农业院校、研究院所都需要一种现场作业的机具可以方便的对这两种作物进行估产、测产，以及科研小样本精细脱粒，而现在各种农业脱粒机械并没有很好的解决这些问题。
广大的科研人员不得不在大田里割下一平方米带回试验室，再采用交流脱粒机或手工揉搓，不但操作不方便浪费劳力，而且也容易给手工操作者造成手面的伤害，给科研和国家宏观调控工作带来了不必要的麻烦。
本文根据直流电能便于贮存、携带的特点，采用直流蓄电池为直流电动机供应能源，结合脱粒机的结构原理，进行了直流微型脱粒机的研制。
1脱粒机的工作原理
1.1喂入方式
小麦、水稻脱粒机的喂入方式一般有全喂入式和半喂入式两大类。
全喂入式是将作物全部喂入脱粒装置中，脱粒后作物茎秆被揉碎，动力消耗较大；半喂入式脱粒机在工作中，仅穗头部分进入脱粒装置，作物茎秆的尾部被来住，动力消耗较小，可保持较完整的作物茎秆。
在全喂入方式中以轴流滚筒式应用最为广泛。
轴流滚筒式脱粒机装有轴流式脱粒装置，其特点是不需要设置专门的分离装置，便可将谷粒与茎蒿完全分开。
作业时，作物由脱粒装置的一端喂入，在脱粒间隙内做螺旋运动，脱下的谷粒同时从滚筒正下方的凹板栅格中分离出来，而茎稿则随惯性力的作用由轴的另一端排出。
本台微型脱粒机采用轴流式脱粒装置，用人工把割下的麦穗投入脱粒机锥形入麦口，完成喂入。
操作简单，可实现操作人员轮流喂入，以提高生产效率。
这样使整个机构明显简单，体积减小、重量有所减轻。
其结构简图如图1所示。
1.2脱粒装置
脱粒机的核心部分是脱粒装置。
它不仅对机器的脱粒质量和生产率有很大的影响，而且对以后的分离和清选也有很大影响。
对脱粒装置的技术要求是：
脱粒干净、谷粒破碎率小、分离效果好、通用性好、功率消耗低、使用安全可靠；在某些情况下要求保持茎稿完图1轴流滚筒
整或尽可能的减少破碎。
这些条件及要求和谷物本身的脱粒特性是形成各种型式脱粒装置的基础。
脱粒的难易程度与作物的品种、成熟度和湿度等密切相关。
成熟度大、湿度大，难脱；湿度大、秆草含量多时会显著降低脱粒装置的分离性能。
1.2.1打击原理
由工作部件（如图2所示钉齿或纹杆）高速转动产生惯性力打击穗头（或反过由穗头碰击后面，如南方水稻的拌桶脱粒）使谷物产生振动和惯性力而破坏谷穗与穗轴的连接。
该种方法，方要取决于打击速度和打击机会以及冲击力的大小。
打击的速度快，打击的次数越多，产生的惯性力也就越大，穗与穗之间的撞击次数就会增多，也就越容易脱粒干净。
冲击力的大小与脱粒质量和生产率有密切的关系。
冲击强度增加，可提高生产率和保证脱粒干净，但易使谷物破碎，降低冲击强度，同时也降低了生产率。
图2击打钉齿
1.2.1梳刷原理
该种方法工作部件一般很窄，当工作部件在动力部件的带动下转动时，会像梳子一样，从谷穗之间通过，对谷物施加一定的拉力作用，使谷物脱离穗轴。
通常是茎秆不动或有少量的纵向移动。
这种脱粒方式滚筒上的伸出辊较多，呈梳状排列。
对水稻有非常好的脱粒效果，在我国南方广大的水稻种植区应用较为广泛。
其梳刷滚筒如下图所示。
图3梳刷滚筒
1.2.1揉搓或搓擦原理
通常指谷层在钉齿或纹杆滚筒的脱粒间隙的挤压状态下在层内出现挫动而使谷粒脱落。
脱粒的干净程度取决于揉搓的松紧度（强度），即摩擦力的大小，也就是间隙的大小和谷层的疏密程度。
在常见的中小型脱粒机进行脱粒小麦时一般都有这种脱粒装置，它一般用一个带纹杆的滚筒与一带间隙的纹板相互配合对小麦的穗部进行搓擦作用，在脱粒小麦时效果非常好。
1.2.2碾压原理
它是利用脱粒原件从谷物上压过，在碾压的过程中，会使谷粒和穗柄之间产生横向或纵向的相对位移，相对位移就形成了一定的拉力，破坏其连接力。
通常谷粒与穗轴的抗剪力是较弱的，上述相对位移就形成了剪切破坏其连接力。
因此，用辊子碾压铺在场院里的谷物层进行脱粒也是有效的方法之一，现在仍为广大农村广泛使用中。
上述四种原理既可单独应用也可组合应用，均能达到脱粒的目的，但其效果有所不同，这是各原理的特点所决定的。
如打击脱粒要求工作部件与谷粒间必须有较大的相对速度，所以这种脱粒通常出现茎秆静止（如半喂入式）或运动速度很低（如纹杆、钉齿滚筒的喂入口处）的时候。
而揉搓原理则不同，它发生在已经获得地、较大运动速度（如在脱粒间隙的后段）的谷层内部，由于相对揉搓而脱粒。
一般来说，常见的组合有如下几种：
一是用高的打击速度各紧搓，经较短的脱粒过程，如单滚筒脱料装置；二是用由低到高的打击速度，揉搓强度由小到大，用较长的脱粒过程，如双滚筒脱粒装置；三是用较低的打击速度和松搓，用长而又长的脱粒过程，如轴流滚筒脱粒装置。
在本台微型脱粒机中，采用了传统的击打式弓齿滚筒进行脱粒。
弓齿在滚筒上螺旋线排列，并作适当增减，共有4排，弓齿单排个数为7。
为了提高弓齿的刚性和强度，弓齿采用直径为4mm的钢材制造。
弓齿如图所示。
图6弓齿
1.3分离排杂机构
传统的稻麦脱粒机设置排稿轮用以排杂，用副滚筒或二次回送机构等实现对断穗的复脱和将混杂在长脱出物中的籽粒分离出来，结构过于复杂。
本机采用增多弓齿的方式，使麦穗在高速弓齿作用下脱粒干净，而分离出来的杂余物，依靠被脱粒滚筒带动作回转运动的离心力，通过排杂口排出机外。
这种装置称为回转离心式分离排杂机构。
如图所示。
图7
1.4清选输送装置
稻麦脱粒机传统的清选方法难以适应微型脱粒机移动作业的要求，需要探索新的技术方案。
采用液体力学与工程力学相结合的工作原理，将工艺流程与设备结合起来考虑，把清选工序和籽粒输送工序结合在一起完成。
利用气流对籽粒有吸引力与籽粒在倾斜面上受重力作用有下滑的趋势结合起来，根据通过滚筒筛的细小脱出物中各种成分飘浮速度的差别来完成清选和籽粒输送。
根据本机的工作要求，清选输送装置由滑板、清选筛、风机等组成，能适应潮湿作物，不同湿度、不同品种和不同生产率的要求。
风机安装在滚筒下方；风扇设计成轴流式，由数个叶片按一定角度焊接在叶片空心轴上，空心轴则用螺栓直接固定在机架上。
1.5罩壳
罩壳的作用：
一是防止谷粒飞溅损失；二是收集脱麦时未脱净的断穗；三是引导脱下的谷物进入风选排杂装置。
2整机方案
2.1基本参数的选择
2.1.1脱粒滚筒有效长度的选择
该机可一人作业，也可两人交替作业。
考虑到操作方便，参考我国大型脱粒机滚筒长度系列尺寸标准（NJ105-75），选取脱粒滚筒有效长度L=100mm。
2.1.2滚筒直径的选择
滚筒直径的大小直接影响到脱净率及脱粒效率，滚筒直径加大，喂入作物对滚筒的覆盖面大，脱净及脱粒效率较高，且不易缠草。
参考有关资料，以及大型脱粒机的成功经验，选取滚筒直径D=100mm（弓齿外端）。
2.1.3滚筒转速选择
确定滚筒转速的主要依据是作物所需的脱粒速度。
脱粒速度大，则弓齿对作物的打击作用大，脱净率和生产率高，但破碎率和功率消耗较大。
全喂入式脱稻机的脱粒速度一般为5-8m/s，脱小麦则要求较高的脱粒速度。
综合考虑以上因素以及本装置的实际情况，选取脱粒速度为7.85m/s,可计算出滚筒的圆周速度约为1000r/m。
2.2配套动力的确定
按小麦亩产750Kg，则平均每平方米所得的麦重约为1.2Kg.若分四次投入脱粒机，则脱粒机中实际麦重约为0.3Kg。
假设电机转速为1000r/min,每次击打时间为3S。
可计算出：
击打器工作阻力为：
F=ma=mv/t=0.3×1000×50／（60×3×1000）=0.083N
工作机的工作功率：
P=FV/1000=0.083×1000×360×50／（60×1000×1000）=0.024Kw
由此可见，主电机带动主轴进行脱粒所需的功率不超过100W，能耗较小。
为使用方便，可使用直流电动机进行驱动，由随机所带的蓄电池驱动其工作。
根据以上数据，选择ZYT型直流电动机。
参数如下表1所。
表1ZYT型直流电动机主要参数
型号
额定电压
额定电流
额定转速
额定功率
ZYT90
24DC
＜5A
1000r/min
100W
2.3传动机构
鉴于本机具有较高的转速，不能对周围环境产生较大的噪音污染，并且还要有一定的过载保护能力。
综合考虑这些因素本机选用单级V形带传动,传动比1：
1。
2.4滚动轴承的选用
分析主轴受力情况可知，主轴在运转过程中，受麦子的扭矩作用、受两端以、支承的力的作用。
另外，由于击打器与轴成一定的角度，主轴运转过程中受到轴向分力的作用。
但该分力较小，而机械运转时间较短，可不考虑轴向分的影响。
考虑到该机的运转速度在1000r/min左右，转速较高，初选深沟球轴承。
为了尽可能的减小机构的外形，选定6201深沟球轴承。
机构简图如下图：
图13
3
工作流程
当电动机起动以后，风机随之转动，并且电动机通过三角皮带传动机构，带动脱粒滚筒旋转，便可以进行脱粒作业了。
脱麦时，操作者将收割下的麦穗喂入到滚筒上方的喂入口，麦粒在弓齿的冲击和梳刷下脱离麦穗，完成脱粒；与此同时，脱下的籽粒和碎壳的混合物便经过滑板落入风选机构中。
在下落过程中，由于风机产生的强劲风力，碎壳便从风选筒中被吹出，而籽粒依旧继续下落至出粮口排出，完成脱粒和清选。
整机结构如下图所示。
图14整机结构方案
结束语
本机械具有体积小、重量轻、移动方便，脱粒效率高，脱粒干净等优点，填补了空白，适于省、市、县、乡各级农业田间现场测产、估产，同时也适合于农业大专院校、科研院所进行试验田样本测试，具有很高的使用价值。
4
参考文献
[1]张元禄,瞿国慰编.5TGQ-76（X）稻麦脱粒机研制.四川工业学院学报,1995:
NO.1：
1-7
[2]王同福宋玉英王进朝气流清选原理在脱粒机上的应用河北农业大学学报1997年1月第一期第20卷
[3]5ZTY-450型移动式种子脱粒机胡波张雪艳农牧与食品机械1994年第3期
[4]张汝坤编.5TX-500型稻麦脱粒机的研究设计.农机化研究,2001年2月第一期
[5]王志强初尔庄冯爱莲等编.脱粒机械与脱粒装置简介.农村牧区机械化,2005年第一期
[6]胡匡禾李庆东叶进等编.5TD-55型立轴式脱粒机试验研究.西南农业大学农业工程学院,2001年4月第二期
[7]李漫江何军冯欣等编.脱粒机械与脱粒装置.农机化研究,2004年3月第2期
[8]中国农业机械化科学研究.农业机械设计手册[M],北京：
机械工业出版社，1988:
50-80
[9]张兰星何月娥等编.谷物收割机械理论与设计[M],长春：
吉林人民出版社,1980:
45-90
5
谢词
毕业在即，在大学最后阶段一项重要的学习工作--毕业设计也即将完成。
在院系领导的关心支持下，在老师的谆谆教诲和细心指导下，我在团结、温馨的集体中顺利的走过了大学生活，在此谨向各位领导和老师表示诚挚的谢意！
导师杨天明副教授宽仁祥和、治学严谨。
授课、科研均重视科学方法。
强调我对基础知识要融会贯通，要广开思路，要有端正、谦谨的学风。
尽心培养我独立思考和解决一般工程问题的能力以及书写一般论文的能力。
在本文的写作过程中，从杨老师身上学到的不仅是前沿的知识理论，更重要的是做事做人。
从问题提出到框架布局，思路整理到标点句读，老师无不悉心指导。
老师严谨的治学态度和求真务实的作风对我产生了深刻的影响。
设计以及论文的整理程中，得到多位同学的帮助，相互之间对问题的学习、探讨都使我受益非浅。
毕业之际，谨以此表示对尊敬的老师和各位同学由衷的感谢！
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