脱扬机工作部件设计说明书.docx

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脱扬机工作部件设计说明书

目录

1绪论3

1.1设计的目的与意义3

1.2国内外发展现状3

1.2.1国外发展现状3

1.2.2国内发展现状4

2轴流式脱扬机的总体方案设计及工作原理5

2.1总体方案的选择5

2.2总体结构5

2.3工作原理6

3电动机的选择6

3.1电动机类型和结构6

3.2选择电动机的容量7

3.3选择电动机的型号7

4滚筒的设计8

4.1滚筒的型式8

4.2滚筒的直径8

4.3滚筒的长度9

4.4滚筒钉齿的形状9

4.5钉齿的排列10

4.5.1钉齿排数M10

4.5.2排列的螺旋线头数K10

4.5.3齿迹距a10

4.5.4钉齿配置的步骤10

4.6滚筒的线速度V12

5凹板筛的设计12

5.1凹板筛的型式选择12

5.2凹板筛的包角12

5.3凹板筛间隙的确定12

5.4喂入口及排料口的位置设置13

6滚筒盖板的设计13

6.1滚筒盖板的特点13

6.2螺旋导板的位置13

6.3螺旋导板的高度14

6.4螺旋导板的间隙14

6.5螺旋导板的升角

14

7主轴的设计和校核15

7.1选择轴的材料15

7.2初步确定轴的直径15

7.3轴的结构设计16

7.4轴上零件的周向定位17

7.5滚筒主轴的强度校核17

7.6键连接的强度校核19

8轴承的选用20

9总结20

10参考文献21

致谢22

1绪论

1.1设计的目的与意义

随着我国农业的快速发展，我国越来越关注农村问题，农业机械化的发展速度进一步加大，由机械代替人力作业已是我国农业发展的一个趋势，而要实现我国农业的的现代化，其物质承担者农业机具的开发与利用必须紧跟上；同时为了完成和巩固本科知识和课程的学习；因此也就有了此时这篇设施作业机具全喂入式轴流式脱扬机的设计。

我国是一个以农业生产为主的发展中国家，农业的兴衰关系到人民的生活乃至国家的稳定。

20世纪后半期我国以7%的耕地面积养活了占世界22%的人口，这其中农业科技做出了很大的贡献。

但是目前随着人口的不断增长和环境的不断恶化，我国的农业的发展也正面临着严峻的考验。

如何让在日常的生产影响中有效地提高生产率，实现一机多用是摆在人们面前的一个棘手的问题。

实现农业的现代化、智能化是今后农业的必然选择。

通过采用现代化农业工程和机械技术，适应自然环境，为植物生产收获提供相对更为有利条件，而在一定程度上摆脱对自然环境的依赖而进行有效生产的农业。

它是在人们生活需求不断增长的同时发展起来的，是在人为可控设施下的农业生产，具有高投入、高技术含量、高品质、高产量和高效益等特点，是最具活力的现代新农业。

而近期生产收获作业机具发展重点是：

开发全喂入式轴流式脱扬机，合理选择配套动力。

要求体积和质量小、动力足，操作舒适，符合人机工程学的设计原理，减轻操作者的劳动强度，尽量减少发动机对设施环境的污染。

动力最好选用是电动机。

南方地区为了解决晚稻的肥料的问题，夏收的时侯有稻草回田当绿肥用的习惯，这一点，全喂入轴流式脱扬机解决的比较好，当在田间作业时，因脱粒后全部茎秆都被打碎了，有助于梨耕，茎秆也易于腐烂。

可见自古至今，脱粒生产对于农业生产的重要性，因此在现阶段对设施作业机具机构的研究和设计是很有必要的。

与此同时，规模逐年扩大的脱扬机发展趋势，也成了社会各界关注的热点。

在这种情况下，有必要对我国脱扬机的发展现状和未来发展趋势等问题进行认真研究，形成正确的认识，这不仅对目前我国轴流式脱扬机行业技术进步及相关产业产品定位的意义重大，而且对未来整个行业的发展十分有益。

同时我国是农业大国，农村市场巨大，要发展农村经济，就更需要转移农村劳动力，提高劳动土地面积。

可以预料，在未来一段时间里，中国将成为世界上最大的脱扬机市场之一。

1.2国内外发展现状

1.2.1国外发展现状

国外轴流式脱扬机的发展，基本上分为欧美和日本两大类型。

所谓欧美型，也就是说这些国家以旱地为主，地块大，各类作物以小麦为主。

而日本型是指以水田为主，田块小，经常规模也小，以水稻为主。

因此，前者用的脱扬机是大型的，大功率的，而后者用的机型都是小型的或中型的。

虽然上述两类地区因其自然条件不同，使用的机型不同，但其实现粒物收获过程机械化所经历的过程却大体上是相同的，即都是先从半机械化开始，然后逐步向机械化过渡，最后实现收获过程机械化。

到了五十年代，已基本上实现了收获过程的半机械化。

例如美国在1950年已拥有70万左右的脱扬机，这时的机收面积已占收获面积的75%。

基本上实现了半机械化，到了七十年代初美国脱扬机的数量达到85万之多。

机收面积达到了95%以上。

目前已向大型、高效和自动化方向发展。

日本的情况有所不同，实现收获过程半机械化的进程要比欧美国家慢得多，当然这里面有些客观原因，地块小，且是水田作业，因此到了六十年代的中期开始探索适用于日本的脱扬机。

到了七十年代中期大约前后用了十年左右的时间，研制出多种适用于日本的脱扬机，脱粒机等产品。

目前已大量推广使用，可以说已基本上实现了收获的过程半机械化。

从研究的动向看，着重于以下几方面的研究：

一是机具的可靠性；二是改善操作性能，提高自动化程度；三是使脱扬机更能适应作物生长的自然条件，以提高脱扬机的适应性、效率和工作质量。

四是提高劳动生产率。

1.2.2国内发展现状

解放前，脱扬机也和其它农业机械一样是个空白，根本谈不上研制。

解放后，农业机械化发展很快，脱扬机有了很大的发展，华北和东北不少地区已开始使用我国自己生产的脱扬机，如5TYD—1120脱扬机已成批生产，提供农业使用。

近几年我国已先后研制出几种适用于北方地区使用的新机型，并已定型大批投产。

我国南方十三个省市、区、市近年来大力发展了对脱扬机的研制，取得重大突破。

机型都为全喂入式的，脱粒后不能保持茎秆完整，为了解决广大农民这一迫切要求，我国南方地区从1970年开始研制半喂入式脱扬机。

经过短短几年努力，取得了重大成果，到目前为止先后经省、区、市级定型的样机已有十五种，形式多种多样，有大有小。

这些机型目前正大批投产，早定型投产的样机，目前已在农业生产上发挥了作用。

事物总是不断发展的，脱扬机的研制工作也是一样，还需要不断的提高和发展；比如研究更为合理的新机型，努力实现通用化、标准化和系列化，把新技术、新工艺和新材料应用到脱扬机上，以便提高脱扬机的工作可靠性，改善其操作性能，减轻机器重量，提高其耐用度和降低造价。

2轴流式脱扬机的总体方案设计及工作原理

2.1总体方案的选择

本轴流式脱扬机采用的是全喂入型脱粒机构，对于半喂入型脱粒机构，其对作物的自然状况比较敏感，生长乱的作物及高矮参差达的作物脱粒时，可能会造成无法脱净。

本轴流式脱扬机适于脱粒清选稻、麦及豆类、油菜、高粱、小米等多种农作物的全喂入式轴流式脱扬机，属于一种农机设备。

总体方案确定的依据：

1）完成农作物的脱粒，保证脱净率99%以上；2）要求农作物破碎率不得大于0.5%；3）要求生产率高，机构简单，体积小，易制造、维修，工作可靠，少出故障；4）打碎的杂物尽量少；

2.2总体结构

该轴流式脱扬机主要由脱粒机、扬场机、传动变速装置、滚筒盖板、

凹板筛、螺旋推进器、电动机、皮带轮及机架等组成（见图2—1、2—2）；1它具有结构紧凑，适应性强，一次完成脱粒和清洗两道工序等优点。

主要技术参数指标：

配用标定功率13Kw,同步转数1500r/min,电机净重131Kg。

图2—1

图2—2

1机架2底板3喂入口4导向板5盖板6钉齿式滚筒7排草口8凹板筛9螺旋推进器10扬场机11主动驱动皮带轮12联动皮带轮13物料出口

2.3工作原理

工作时，作物由作物喂入口均匀地喂入机内，高速运转的滚筒钉齿将作物随之抓入脱粒室内，在钉齿和盖板螺旋导向板的作用下，作物一边作圆周运动，一边作轴向推移运动，而栅格式凹板筛对运动的作物有产生一定的阻力，使作物不断在滚筒的打击下和栅格式凹板筛的梳刷搓揉下，实现籽粒的脱离，被脱离的籽粒经过栅格式凹板筛的筛孔落入螺旋输送器工作区域，籽粒在旋转螺旋叶片的推动下，作轴向运动，向一端集运过去，然后由物料口送入扬场机的皮带上，通过扬场机的抛洒作用，使籽粒与碎叶杆等其它杂物相分离从而完成脱粒和清选的任务。

3电动机的选择

3.1电动机类型和结构

电动机类型和结构型式要根据电源（交流或直流），工作条件（温度、空间、尺寸等）和载荷特点（性质大小、启动性能和过载情况）、转速来选择。

由于本设计没有特殊的要求，以及设计本身的要求，本设计的电动机均由Y系列电动机中选出，Y系列电动机适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体的场合。

最终本设计选用Y系列三相异步电动机。

3.2选择电动机的容量

标准电动机的容量由额定功率表示，所选用电动机的额定功率应稍大于工作要求的功率。

若容量小于工作要求，则不能保证工作机正常工作，或使电动机长期过载，极易损坏；容量过大则增加成本从而造成浪费。

电动机的容量主要由运行时发热条件限定，在不变或变化很小的载荷下长期连续运行的机械，只要其电动机的负载不超过额定值，通常不必校验发热和启动力矩。

所需功率为：

式中：

———工作机实际工作需需要的电动机输出功率；

———工作所需输入功率；

———电动机至工作机之间传动装置的总效率；

工作机所需的功率

应由机器工作阻力和运动参数计算求得，

或

式中：

———工作机的阻力；N

———工作机的线速度；m/s

———工作机的阻力矩；N*m

———工作机的转速；r/min

———工作机的效率；

由于电动机的输出功率已经知道，而且传动效率也在97.5%以上，所以可得工作所需输入功率：

=

=12.7

3.3选择电动机的型号

对Y系列电动机，通常多选用同步转速为1500r/min和1000r/min;这里我综合电动机和传动装置的尺寸、重量、价格以及传动比的特点及大小，我选用1500r/min的电动机比较方便。

查阅实用机械手册选用Y2—61—4型号电动机，额定功率13Kw，同步转速1500r/min,满载时功率因数为0.88。

4滚筒的设计

4.1滚筒的型式

滚筒是脱粒机构的最重要的工作部件，它的几何参数和运动参数的设计对脱谷机构的工作性能具有决定性的影响。

滚筒的型式有开式和闭式两种，而开式滚筒最适合于全喂入式脱谷机构，它是在齿根圆上等间隔的装有数条齿杆，钉齿就安装在齿杆上，开式的滚筒的结构简单，重量轻，易制造，维修方便，滚筒对作物的抓取能力也比较强，同时作物进入脱粒室后有较好的膨松作用，有利于脱粒，对喂入作物层的厚薄变化有较好的适应性，因此滚筒堵塞的现象较少，即使堵塞了也比较容易排除。

4.2滚筒的直径

滚筒的直径是一个很重要的参数，它对滚筒的动作性能有很大的影响，一般说，直径大，胃口也大，消化能力强即喂入量大，脱粒和分离能力也强。

直径过大时，机器外形大，重量大，不好；直径过小时，又易引起缠草和塞死滚筒，而且胃口也小，不能适应高产的要求，故也不好；通常，为了避免缠草，其最小齿根圆直径应保证齿根圆的周长大于该地区割下最高杆的杆长。

即要求：

﹥L或

﹥

式中：

———滚筒最小的齿根圆直径

L———割下作物最高杆的杆长

目前齿根圆直径：

小型机取

=300—330毫米

中型机取

=430—150毫米

大型机取

=460—500毫米

本设计过程中取

=320毫米，由周长公式可得

=1004.8毫米；根据我国目前作物生长状况L﹤

合符要求。

齿根圆直径选定后，再选择合适的钉齿高度h，然后按下式计算出滚筒的工作直径，亦即顶圆直径D。

=

+2h

钉齿不能太矮，否则影响抓取能力，但也不能太高，否则易弯曲，应根据喂入量的大小而异。

目前钉齿的高度：

小型机取h=50—60毫米

大中型机取h=70—75毫米

本设计中机构部件取h=60毫米；则顶圆直径

=

+2h=320+2×60=440毫米。

4.3滚筒的长度

轴流式滚筒的长度也是一个很重要的设计参数，长度大说明脱粒流程长，作物在脱粒室内停留的时间长，这对脱净有好处。

对于全喂入式的脱粒机构来说，大致有这样一种规律，中型机的滚筒长度通常只有1000—1100毫米长即可，小型机的滚筒长度有500—700毫米。

本设计的轴流式脱扬机的滚筒长度采用1090毫米。

如4—1图所示：

图4—1

4.4滚筒钉齿的形状

钉齿是滚筒的主要脱粒元件，特别是对于全喂入式脱粒机构来说，粒物进入脱粒室靠钉齿抓取，作物进入脱粒室后又靠钉齿打击脱粒，茎杆在脱粒室内作轴向运动还是靠钉齿对它施加很高的圆周速度使它沿着盖板上的螺旋导板运动，直到最后吧茎杆逐出机外也还是由钉齿完成。

全喂入式脱粒机构工作时粒物全部进入脱粒室，因此，钉齿负荷较大，所以要求钉齿有较强的打击能力和较高的强度，在本设计中钉齿的形状采用适用于全喂入轴流型脱粒机构的指形钉齿，为了减少碎草，钉齿的工作面都有

—

的后倾角，为了避免带草和提高钉齿在排草口的排草能力，在设计过程中采用在齿高2/3处后倾

（如4—2图所示）。

图4—2