1、農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)課程設(shè)計(jì) 目 錄 1.設(shè)計(jì)目的 22.脫粒裝置的選擇 23.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 3.1滾筒 2 3.2凹板 3 3.3脫粒間隙與速度 4 3.4凹板與滾筒的相對(duì)位置4 4.脫粒間隙調(diào)整機(jī)構(gòu) 45.生產(chǎn)率與所需功率 56.總結(jié) 6參考文獻(xiàn) 71 設(shè)計(jì)目的通過參照谷物聯(lián)合收割機(jī)的實(shí)體，查閱相關(guān)書籍以及機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，設(shè)計(jì)出傳統(tǒng)谷物聯(lián)合收割機(jī)的紋桿式脫粒裝置的合理結(jié)構(gòu)以及具體尺寸，使其滿足對(duì)小麥，大豆等常見農(nóng)作物的脫粒要求。同時(shí)脫粒生產(chǎn)率，脫凈率，以及籽粒的破損率等工藝都要滿足國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)要求，以實(shí)現(xiàn)谷物的聯(lián)合收割。2 脫粒裝置的選擇脫粒裝置是脫粒機(jī)與水稻聯(lián)合收割機(jī)的核心部分。它不僅在很大程度上

2、決定了脫粒質(zhì)量和生產(chǎn)率，而且對(duì)分離清選等也有很大影響。脫粒方式可分為紋桿式、釘齒式、雙滾筒和軸流式。根據(jù)表9.6-1采用紋桿滾筒式脫粒裝置。紋桿分為A型和D型，由于D型紋桿抓取作物能力強(qiáng)，裝卸方便，因此采用D型。滾筒采用開式即滾筒圓周方向不封閉，作物的喂入方式為縱喂。3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1滾筒 滾筒的直徑和長度大小與脫粒，分離裝置的通過能力密切相關(guān)。 作物進(jìn)入脫離裝置呈薄層則得到的脫粒與分離效果最好，滾筒長度一定時(shí)，增加滾筒凹板的包角能提高分離率，小直徑滾筒采用大的凹板包角（加大弧長），相當(dāng)與增加脫粒分離時(shí)間，并有利于提高稻粒分離率。因?yàn)閷?duì)某種作物脫粒所需的速度是一定的，使稻粒分離的主要因素是運(yùn)動(dòng)

3、中稻粒所受的離心力，而離心力與角速度的平方成正比，所以小直徑滾筒和高轉(zhuǎn)速有利于稻粒分離，且小直徑滾筒結(jié)構(gòu)小，效率高，比較經(jīng)濟(jì)。但隨著喂入量增大到一定值后，滾筒凹板間作物層變厚，工作質(zhì)量將降低。直徑大的滾筒配同樣的凹板包角，可以有較大的凹板分離面積，能提高其脫粒能力和生產(chǎn)率。采用大直徑滾筒使脫粒裝置體積和重量增大，從而使整機(jī)的外形尺寸加大。小直徑滾筒脫粒后的谷草比較碎，在同樣脫粒負(fù)荷下，小直徑的脫粒功率消耗一般比大直徑滾筒稍大，確定滾筒直徑D時(shí)，應(yīng)首先從可以配用的最大凹板弧長來考慮。只有在凹板弧長因包角限制不能增大時(shí)候才選用較大的滾筒直徑。我國紋桿滾筒標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，滾筒直徑系列尺寸為400，450，

4、550和600。在國外聯(lián)合收割機(jī)上有采用直徑達(dá)到800mm的紋桿滾筒脫粒裝置。喂入量為3kg/s，選滾筒直徑D600mm 紋桿滾筒長度L主要根據(jù)生產(chǎn)率決定。在縱喂的脫粒裝置上滾筒長度按下式計(jì)算； （3-1）式中 脫粒裝置的喂入量（kg/s）-滾筒單位長度允許承擔(dān)的喂入量(kg/s)， 現(xiàn)有一般縱喂脫粒機(jī)取1.52.0，對(duì)T型和型聯(lián)合收割機(jī)34，對(duì)直流型的滾筒長度隨割幅而定。L=1.0m取L=1000mm 在NJ10575標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定滾筒長度系列為500，700，900，1200，1350，1500mm，1100mm為保留系列，在新設(shè)計(jì)的機(jī)器中不采用。計(jì)算滾筒長度為1000mm。 紋桿根數(shù)Z可按下

5、列式計(jì)算 （3-2）式中 S是紋桿間距（mm），一般為180250mm，橫喂?jié)L筒直徑較小，S的最小值150mm，為便于滾筒平衡，紋桿數(shù)一般都取偶數(shù)。在NJ10575標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定D400，450mm，Z6；D550，600mm，Z8取D600mm,Z=83.2凹板 凹板除配合滾筒起脫粒作用外，還應(yīng)起分離脫出物作用。使脫下的大部分稻粒能很快地分離，可避免和減少稻粒破碎，同時(shí)也減輕了分離裝置的負(fù)擔(dān)，要提高凹板的通過性，必需盡可能地加大凹板的有效分離面積，也稱篩孔率。 紋桿滾筒式脫粒裝置常用的凹板結(jié)構(gòu)有柵格式與沖孔式凹板。鋼板沖孔式凹板的優(yōu)點(diǎn)是制造工藝簡(jiǎn)單，但篩孔率僅2530，分離率一般不超過50，而柵

6、格式凹板的篩孔率為4070，凹板分離率可高達(dá)7590，故柵格式應(yīng)用普遍。 柵格式凹板由橫格板，側(cè)弧板，篩條等組成，一般為整體結(jié)構(gòu)，包角超過的凹板分成兩段或三段制造。通過調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可改變凹板與滾筒的間隙。凹板上的柵格板與篩條構(gòu)成分離篩孔，橫格板均布時(shí)格板間的孔長（b）約3040mm，非均布為3050mm，篩條間孔寬為815mm。篩孔寬大時(shí)，稻粒破碎少而漏下的未脫凈穗與碎秸稈增多。橫格板應(yīng)用棱角，頂面一般高出篩條，使旋轉(zhuǎn)滾筒對(duì)作物沖擊，振動(dòng)充分發(fā)揮脫粒和分離作用，高度過大易使秸稈破碎增多。 凹板面積和凹板弧長對(duì)脫粒裝置的脫粒和分離能力有顯著影響，因而也與喂入量有關(guān)，其關(guān)系式為： （3-3）式中 為凹

7、板的寬度（m） 為凹板的弧長（m） 為脫粒裝置的喂入量（kg/s） 為喂入作物中谷粒所占重量的比率 當(dāng)=0.4時(shí)，單位凹板面積允許負(fù)擔(dān)的喂入量；對(duì)脫粒機(jī)取2.53，對(duì)聯(lián)合收割機(jī)取58。要求脫粒裝置具有較高的分離性能時(shí)取最小值，發(fā)動(dòng)機(jī)功率較大可取最大值。凹板寬度B等于滾筒長度L，因此當(dāng)滾筒長度確定后，即可求出凹板弧長。弧長大脫粒分離能力加強(qiáng)，允許的喂入量增大，生產(chǎn)率提高。但相應(yīng)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(shí)，易使秸稈纏繞滾筒。現(xiàn)有脫粒裝置上凹板包角多數(shù)采用，少數(shù)達(dá)左右。在工作質(zhì)量滿意的前提下，凹板弧長取短些為好，一般弧長為350700mm。A=

8、2.0 =2.0 =1000mm，=0.6 （3-4）脫粒間隙：入口間隙為20mm,出口間隙為5mm. 。3.3 脫粒間隙與速度滾筒凹板間組成的空隙稱脫粒間隙。為使脫粒裝置能適應(yīng)不同品種和不同濕度的作物，脫粒間隙一般可調(diào)節(jié)。在通常情況下脫粒間隙按一定規(guī)律變化，在作物進(jìn)口處的間隙大，出口處的間隙小，間隙比（入口間隙與出口間隙之比）為24。在作物能順利喂入的條件下入口間隙可盡量調(diào)小，有利于提高脫粒裝置的工作質(zhì)量。常用的作物脫粒間隙范圍見下表：紋桿滾筒式脫粒裝置的脫粒速度與脫粒間隙作物種類滾筒速度（m/s)脫粒間隙（mm)入口出口小、大麥2732162246水稻 釉粳2426 26301622 16

9、22 410 46大豆10142030615高粱1222203046玉米101635451222谷子2428152024脫粒速度是指滾筒旋轉(zhuǎn)時(shí)紋桿頂端的圓周速度。脫粒速度大，對(duì)作物的打擊大，脫凈率與分離率會(huì)提高，谷粒的破碎和碎秸稈增多，功率消耗加大。反之則小。當(dāng)脫凈率與分離率能滿意時(shí)應(yīng)選用較低的脫粒速度。各種作物常用的脫粒速度可參照上表。3.4 凹板與滾筒的相對(duì)位置把喂入口布置在脫粒裝置的前部，凹板進(jìn)口端設(shè)置在滾筒軸線以下，底部切線以上。作物喂入方向以位于D/4為半徑的滾筒假想同心圓的切線處較易。脫出物排出口位置在凹板面積確定后大體上已定，但要求使秸草的拋出軌跡能適合脫粒工藝流程，避免排出的秸

10、草返繞至滾筒前部。凹板包角的出口端通常在滾筒水平軸線以下。4 脫粒間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)脫粒間隙的調(diào)節(jié)采用移動(dòng)凹板來實(shí)現(xiàn)。凹板采用出入口快速大幅度調(diào)節(jié)的聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以便遇滾筒堵塞時(shí)，可以迅速降落凹板，使堵塞作物順利通過。該機(jī)構(gòu)由兩根等長吊桿和凹板側(cè)板組成一個(gè)固定的等腰三角形。在三角形各頂點(diǎn)側(cè)壁上開有大小相等、方向相同的長孔。扳動(dòng)操作手柄，通過彎臂和拉桿使支承臂繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，兩等長吊桿沿長孔作直線移動(dòng)，從而改變滾筒和凹板的間隙。當(dāng)調(diào)到需要的間隙時(shí)，操作手柄可固定在齒板上相應(yīng)的長孔內(nèi)。若滾筒即將堵塞時(shí)，把操作手柄向右扳動(dòng)至極限位置，間隙便迅速調(diào)到最大。凹板由可調(diào)節(jié)吊桿與支承臂相連，由拉桿和凹板聯(lián)接處側(cè)壁上的

11、導(dǎo)向孔定位。扳動(dòng)操作手柄，通過調(diào)節(jié)螺母拉動(dòng)拉桿，使支承臂繞支承點(diǎn)上下擺動(dòng)，可調(diào)節(jié)吊桿帶動(dòng)凹板沿導(dǎo)向孔移動(dòng)，改變滾筒和凹板的間隙。這種機(jī)構(gòu)對(duì)凹板進(jìn)行三種調(diào)節(jié)：（1）調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)吊桿長度，改變滾筒與凹板的相對(duì)位置。（2）擰動(dòng)調(diào)節(jié)螺母改變拉桿長度，獲得不同的間隙。（3）提起操縱手柄，可快速將滾筒與凹板的間隙調(diào)大，以防止?jié)L筒堵塞。5 生產(chǎn)率與所需功率紋桿滾筒式脫粒裝置的生產(chǎn)率習(xí)慣用喂入量表示，即每秒進(jìn)入脫粒裝置的作物總量。生產(chǎn)率主要按各種脫粒機(jī)和聯(lián)合收割機(jī)脫粒裝置的試驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)所得到的數(shù)據(jù)資料來進(jìn)行計(jì)算。（1） 按紋桿單位長度脫粒能力計(jì)算生產(chǎn)率q： （5-1）式中 Z-紋桿根數(shù)； n-滾筒轉(zhuǎn)速r/min

12、L-滾筒長度m -紋桿單位長度脫粒能力kg/m，與作物的特性，紋桿間距以及脫粒裝置出口處莖稈速度有關(guān)，常采用0.0180.024kg/m。（2） 按凹板單位面積允許負(fù)擔(dān)作物喂入量計(jì)算生產(chǎn)率p。根據(jù)已知凹板寬度和弧長，從式中求出p。紋桿滾筒式脫粒裝置總功率消耗N包括克服滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)軸承的摩擦阻力和滾筒旋轉(zhuǎn)時(shí)的空氣阻力等空轉(zhuǎn)功率和脫粒滾筒在脫粒過程中功率消耗兩部分。 （5-2） 式中 -滾筒角速度 -滾筒圓周速度m/s A- 系數(shù)，與軸承種類，傳動(dòng)方式有關(guān)取（0.20.5） B-系數(shù)，與滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的迎風(fēng)面積有關(guān)，取 q-喂入量kg/s f-搓擦系數(shù)，與圓周速度，凹板間隙，喂入量，谷物濕度等有關(guān)。根據(jù)試驗(yàn)取0.70.8。 上式中的脫粒功率消耗，按滾筒對(duì)谷物的沖擊作為非彈性碰撞，即谷物被滾筒撞擊后即以滾筒的速度運(yùn)動(dòng)計(jì)算，因此計(jì)算出的功率一般供設(shè)計(jì)參考。正確的功率需實(shí)際試驗(yàn)測(cè)定。根據(jù)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，一般情況下紋桿滾筒脫稻,麥時(shí)，每公斤喂入量消耗的平均功率為3-3.7kw。在實(shí)際脫粒時(shí)，由于喂入量不均勻，脫粒功率波動(dòng)較大，設(shè)計(jì)時(shí)取最大功率為平均功率的1.52倍。實(shí)際消耗功率N=25.0492=10.0984KW。6 總結(jié)紋桿式滾筒采用D型紋桿，紋桿Z8，滾筒直徑D600mm，長度L1000mm。凹板采用柵格式包角，弧長l=1000mm，寬度B1000mm。總功率消耗為N10.0984KW。參