【正文】 公式 (413) 式中 ： v— 刮板式輸送器線速度，常用 1~2m/s g— 重力加速度（ ） ? — 輸送器對(duì)水平面的傾斜角 ? — 物料對(duì)刮板的摩擦角 刮板的尺寸為 65mm? 120mm，刮板線速度 v=1m/s，花生對(duì)刮板的摩擦角為 ?? 代入公式 可得 l=72mm。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 輸送器 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 鏈輪設(shè)計(jì) 已知主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速為 n1=200r/min， 輸送器傳動(dòng)比 i= 鏈輪齒數(shù) 1 19z? 鏈輪齒數(shù) 2119z iz?? 設(shè)計(jì)功率 PKKP aZd? 公式 （ 43） 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 1223 查的 AK=1 KZ = ???dP = 選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距 根據(jù) dP = 及 n=200r/min 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本圖 911，可選 08A。 輸送 器功率計(jì)算 查 《農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，刮板輸送器需用功率滿足： N=Qg(LW+H) ? 103 公式 （ 42） =Q(LW+H)/102(kw) 式中 ： Q— 刮板輸送器每 秒的升運(yùn)量 （ kg） L— 輸送器的水平投影長(zhǎng)（ m） H— 輸送器的垂直高度（ m） W— 運(yùn)動(dòng)阻力系數(shù)（見(jiàn)下表） 表 42 運(yùn)動(dòng)阻力系數(shù)值 鏈條類型 每秒升運(yùn)量（ kg） 5 10 套筒滾子鏈 鉤形鏈 升運(yùn)器的長(zhǎng)度為 1m，傾斜角為 30176。 取 v=， 升 運(yùn)器傾角 ? =30176。 90176。 60176。 30176。刮板升運(yùn)器的升運(yùn)量 Q 可以按下式來(lái)確定： Q=Bhv?? k（ kg/s） 公式 （ 41） 式中 B， h— 刮板的寬度和高度（ m） 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 v— 刮板升運(yùn)速度，常用 1~2m/s ? — 輸送物料單位容積的質(zhì)量（ kg/m3） ?— 充滿系數(shù)，當(dāng)速度 ? =、 、 、 ， ? 相應(yīng)為 、 、 、 k— 傾斜系數(shù)（見(jiàn)下表） 表 41 傾斜系數(shù)值 k 升 運(yùn)器 傾角 ? 10176。 輸送器殼體由鋼板制成，刮板與 殼體之間留有 2~8mm 間隙，以防止擠塞。 刮板輸送器的設(shè)計(jì)主要確定其升運(yùn)量、傳送鏈型號(hào) 及尺寸 、 卸糧開(kāi)口的長(zhǎng)度以及消耗的功率。 卸糧開(kāi)口的長(zhǎng)度要保證物料能及時(shí)卸凈。通常下邊為工作邊，即物料在輸送槽的內(nèi)表面刮運(yùn)上升；但也有少數(shù)是上邊為工作邊 ，輸送清凈谷粒，此時(shí)即為“越頂”式輸送 ，可縮短輸送器的長(zhǎng)度 。所以，摘果滾筒消耗的總功率為： P=10 10? ? P1 = 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 4 刮板輸送 器 的設(shè)計(jì) 刮板式輸送器用以輸送谷粒、雜余和果穗，可以傾斜輸送也可以垂直輸送。 因此， 單個(gè)刮板對(duì) 單株花生在摘果時(shí)消耗的功率為： 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 P1 =Fv=F30rn? =12?30rn? = 公式 （ 35） 花生挖掘后的夾持喂入速度為 ，花生蔓在 夾持 喂入時(shí)的株距在 10mm 左右，所以在摘果滾筒的 1m 的長(zhǎng)度內(nèi)大約會(huì)有 10 顆花生同時(shí)摘果。 摘果滾筒的功率計(jì)算 摘果滾筒在梳刷和擊打花生時(shí)，需要克服花生莖蔓、根蔓的拉力才能將花生果摘下。 為了保證不同品種花生摘果的需求，最終確定定刮板和動(dòng)刮板可在 180~220mm 內(nèi)可調(diào)，兩個(gè)摘果滾筒的軸距為 180mm。從而有 ： AH=GBAGAB ]cos[arctan 公式 （ 34） 根據(jù)花生的生長(zhǎng)情況取 AG=100mm， GB=100mm。 最終 計(jì)算 確定 摘果滾筒的 轉(zhuǎn)速為 300r/min 摘果滾筒直徑 計(jì)算 摘果滾筒直徑的大小關(guān)系到兩滾筒刮之間的間隙或重疊程度，直接影響到花 摘果的摘凈率和破碎率。 通過(guò)查閱相關(guān)論文 [17]得 滾筒速度 ： AmvAWak 22??? ； v=mAk?2 公式 （ 32） 可得滾筒的轉(zhuǎn)速為： n=mArrv k?? 23030 ?? 公式 （ 33） 式中： aW — 花生果針在沖斷時(shí)所吸收的功 （ Kw） 。 摘果滾筒 轉(zhuǎn)速 的計(jì)算 花生摘果不僅與摘果時(shí)間有關(guān)系，而且與摘果速度有關(guān)系。 可見(jiàn)， 滾筒 的長(zhǎng)度與 作業(yè)的速度和摘果時(shí)間有關(guān)， 摘果時(shí)間越長(zhǎng)， 長(zhǎng)度越長(zhǎng)，花生果的漏摘率越少， 根據(jù)夾持輸送裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算，花生收獲機(jī)的作業(yè)速度為 ， 花生 的摘果時(shí)間定為 2s 左右。 摘果滾筒的設(shè)計(jì)參數(shù)主要包括摘果滾筒的長(zhǎng)度、滾筒的轉(zhuǎn)速、滾筒的直徑。 摘果滾筒的 直徑可以通過(guò)動(dòng)刮板的安裝 位置變動(dòng)來(lái)改變 。 摘果后的花生蔓仍在夾持裝置的夾持下繼續(xù)向后運(yùn)動(dòng)，在末端被直接拋送到地面上。逐稿器通過(guò) 鋸齒面的作用及振動(dòng)作用 能夠把殘莖、斷莖等 向上拋送最后 逐出機(jī)外。 花生 通過(guò)夾持 裝置夾持，進(jìn)入摘果滾筒上方，通過(guò)摘果滾筒的打擊梳刷作用花生果被摘下。 摘果清選裝置 最終 方案的研究和確定 通過(guò)對(duì)上述提出的擬定方案結(jié)合本次設(shè)計(jì)的主要目的， 以及通過(guò)對(duì)目前國(guó)內(nèi)常見(jiàn)花生聯(lián)合收獲機(jī)進(jìn)行類比，最終確定摘果滾筒采用差相對(duì)輥 組配 式，清選裝置采用風(fēng)扇篩子式清選。 綜上所述，淸選機(jī)構(gòu)的選擇最終確定為風(fēng)扇篩子式淸選裝置，清選篩的往復(fù)振動(dòng)通過(guò)偏心機(jī)構(gòu)帶動(dòng)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn) ，偏心距的實(shí)際大小根據(jù)清選的效率要求來(lái)確定。另外一些較大的花生秸稈則通過(guò)振動(dòng)落入到清選篩后的逐稿器，隨著逐稿器的運(yùn)動(dòng)逐出機(jī)外。風(fēng)扇篩子式淸選裝置主要是由清選篩、 輸送裝置 、 風(fēng)扇和傳動(dòng)裝置組成。氣流清選筒式清選裝置清選效果好， 工作時(shí)塵土少，振動(dòng)小，機(jī)器重量輕，但是整個(gè)裝置的空間占有量大，生產(chǎn)率較低，適用于固定作業(yè)的清選，因此這種淸選裝置雖然效果好但是不能選為花生聯(lián)合收獲機(jī)的清選機(jī)構(gòu)。 方案二 ： 氣流清選筒式 清選裝置是利用風(fēng)扇的吸氣氣流，使通過(guò)清選筒 時(shí)產(chǎn)生速度變化，從而將混合物分開(kāi)。當(dāng)混合物落進(jìn)清選裝置的氣流場(chǎng)中時(shí)，由于受到氣流作用力不同而被分開(kāi)。 綜上所述，方案一和方案二的軸流滾筒雖然能夠基本滿足 作業(yè)效率和損失率等要求但無(wú)論哪一種都不能很好的滿足花生蔓半喂入的要求，方案三的差相對(duì)輥式摘果滾筒雖然結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)會(huì)較為的復(fù)雜但其他各方面都能很好的符合課題的設(shè)計(jì)要求，而且現(xiàn)有的 4LH2 型花生聯(lián)合收獲機(jī)樣機(jī)上也采用了類似的摘果機(jī)構(gòu) [15]，經(jīng)過(guò) 試驗(yàn)證明摘果的效果較好，故摘果滾筒的最終 選取 方案確定為差相對(duì)輥 組配 式摘果滾筒。 ： （ 1）此種摘果滾筒應(yīng)用范圍較廣 ，對(duì)干、濕花生 蔓都可使用； （ 2） 消耗的動(dòng)力小，摘果后的花生蔓整齊，便于儲(chǔ) 存及綜合利用； （ 3） 此摘果機(jī)構(gòu)在 摘濕果 時(shí) 的 效果 好，破碎率低， 能基本滿足聯(lián)合收獲機(jī)對(duì)效率和損失率的要求。被夾持住的 花生蔓在經(jīng)過(guò)摘果區(qū)間時(shí)被摘果滾筒上的刮板利用打擊和梳刷作用 將花生果摘下。摘果滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是 相向滾動(dòng)的 ， 兩摘果滾筒之間需要安裝定位，即 相鄰兩滾筒 刮板之間 有一定的夾角。而且根據(jù) 現(xiàn)有的 試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示即使是 采用全喂入蓖梳式的摘果原理的花生摘果機(jī)，都存在摘果不 凈，分離不清，消耗的功率大，收獲損失過(guò)高的缺點(diǎn)。 ： （ 1） 此滾筒具有滾筒結(jié)構(gòu)合理、體積小、花生蔓進(jìn)出速度快，破碎率低，使 用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。 ： （ 1） 此種摘果方式是 通過(guò)錐形滾筒的離心作用和釘齒的打擊梳理作用，將花生果從 莖 蔓上摘下，可適用于濕摘， 但是其中的不足之處在于錐斜釘齒式摘果滾筒的 摘凈率偏低 ，不能很好的滿足花生聯(lián)合收獲機(jī)關(guān)于摘凈 率的設(shè)計(jì)要求 ； （ 2）由于摘果滾筒前后兩端的尺寸相差較大，雖然 輸出轉(zhuǎn)速 能夠保持 一致，但滾筒前后兩端的線速度相差較大 這樣會(huì)對(duì) 對(duì)花生果 產(chǎn)生較大的 損傷， 造成花生的損傷率較高，無(wú)法滿足花生聯(lián)合收獲機(jī)對(duì) 摘果損傷率的設(shè)計(jì)要求； （ 3） 錐形滾筒尾部粗大，導(dǎo)致整機(jī)體積龐大 且易堵塞 [13]； （ 4） 釘齒方式加工制造比較麻煩，不耐磨 ，如遇堵塞可導(dǎo)致釘齒彎曲，而且往往出現(xiàn)因焊接不牢而產(chǎn)生掉齒現(xiàn)象； （ 5） 滾筒雖然是能夠基本滿足花生沿軸向喂入的要求，但是摘果時(shí)需要將整株的花生喂入滾筒內(nèi)因此無(wú)法滿足聯(lián)合收獲機(jī)半喂入的設(shè)計(jì)要求 。 摘果 方案 設(shè)計(jì) 方案一 ： 圖 21 錐斜釘齒式軸流滾筒 ： 該滾筒結(jié)構(gòu)是數(shù)個(gè)直徑不同的支撐輪上固定著若干條齒板，上面依次排列著數(shù)個(gè)摘果釘青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 齒按照一定的角度構(gòu)成多頭螺旋曲線。目前聯(lián)合收獲機(jī)械上常用的清選機(jī)構(gòu) 有風(fēng) 扇 式、 氣流清選筒 式和風(fēng)扇和篩子 組合式 三種主要形式， 每種方式都有各自的優(yōu)點(diǎn)。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 2 摘果及清選部件 方案論證及原理 方案 設(shè)計(jì) 根據(jù) 設(shè)計(jì)的要求花生的喂入方式為半喂入式，因此花生在摘果時(shí)需要沿著摘果滾筒的軸向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)， 滾筒的選擇范圍確定在軸流式滾筒， 另外花生的喂入 式摘果是夾持過(guò)程中的摘果 又可以分為臥式和立式 ， 需要通過(guò)類比 來(lái) 最終確定摘果 方式，并綜合兩方面的因素決定 滾筒的形式。 8． 繪制各個(gè)機(jī)構(gòu)的裝配圖，并完成設(shè)計(jì)論文的撰寫。 6． 根據(jù)聯(lián)合收獲機(jī)的作業(yè)效率設(shè)計(jì)合理的集果機(jī)構(gòu)，主要是橫向輸送攪龍和刮板輸送器的設(shè)計(jì)。 4． 進(jìn)行摘果機(jī)構(gòu)進(jìn)行尺寸的設(shè)計(jì)，使其滿足摘果破碎率的要求。對(duì) 摘果滾筒和風(fēng)篩組合清選進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì) 研究 。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 技術(shù)路線 1． 查詢有關(guān)花生收獲機(jī)械的相關(guān)資料，確定花生 聯(lián)合 收獲機(jī) 摘果及清選部件 設(shè)計(jì)的主要目的 。對(duì) 花生 摘果及清選 的過(guò)程進(jìn)行合理的 建模根據(jù)計(jì)算設(shè)計(jì)主要的零部件。 選用風(fēng)機(jī)、振動(dòng)篩作為清選機(jī)構(gòu)， 篩子的配置方式為傾斜式配置即篩面與水平面成一定的夾角，這樣可以充分利用花生果粒在下落過(guò)程中的風(fēng)選作用，提高了清選的效果，另外，在篩子的后端加設(shè)了 逐稿器 可以將風(fēng)機(jī)吹出的雜余通過(guò) 逐稿器 與振動(dòng)篩的振動(dòng)排除機(jī)外。半喂入花生摘果機(jī)消耗的動(dòng)力小，摘果質(zhì)量好，破碎率低，但結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)較復(fù)雜，制造成本較高，功效比全喂入式要低。分段收獲下的花生摘果目前都采用全喂入方式，而半喂入方式一般用于花生聯(lián)合收獲機(jī)上。 我國(guó)是一個(gè)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大國(guó)，由于歷史的原因，對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的研究起 步較晚，花生摘果機(jī)械也是近幾年才發(fā)展起來(lái)的，而且只是在一些發(fā)達(dá)地區(qū)才應(yīng)用，大部分地區(qū)依然靠 人工摘果。機(jī)械在結(jié)構(gòu)上采用大量彈齒，這種齒強(qiáng)度高、有彈性，如遇到磚頭等雜物進(jìn)入機(jī)器時(shí)，會(huì)發(fā)生斷裂和較大的變形。清 選機(jī)構(gòu)由振動(dòng) 篩和風(fēng)扇組成，利用水平攪龍與氣流管道銜接處產(chǎn)生的真空度，花生果粒 地被輸送至集果箱。其花生收獲多采用分段收獲青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 法，即先采用花生挖掘機(jī)挖 、鋪條晾曬、 用花生撿拾摘果機(jī)撿拾摘果，所以其花生撿拾摘果機(jī)較為先進(jìn)，如 美 國(guó) 利斯頓 1580 型花生 拾摘果機(jī)。例如：農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所等研制的 4LH2 型半喂入自走式花生聯(lián)合收獲機(jī) ，青島農(nóng)業(yè)大學(xué)等研制的 4HQL2 型花生聯(lián)合收獲機(jī) ，青島弘盛 汽車配件有限公司設(shè)計(jì)的半喂入式花生聯(lián)合收獲機(jī) 都能基本滿足我國(guó)現(xiàn)有的農(nóng)田作業(yè)要求。 基于上述的一些原因目前 我國(guó)花生聯(lián)合 收獲機(jī)的研究仍以中小型機(jī)械為主。 但是 由于小型花生收獲機(jī)的作業(yè)效率，收獲損失率的控制有一定的發(fā)展空間，因青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 此花生 聯(lián)合收獲技術(shù) 就成了現(xiàn)在花生收獲主要的研究方向 。收獲部件利用反平行四邊形機(jī)構(gòu)傳動(dòng) ,實(shí)現(xiàn)了兩工作部件的等角度、反方向 擺動(dòng) ,使機(jī)架承受的側(cè)向力相互平行 ,機(jī)組工作平穩(wěn) 。相比之下，中國(guó)花生收獲的機(jī)械化水平 仍然 不高 則極大地影響了花生產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 圖 11~圖 13 是發(fā)達(dá)國(guó)家（地區(qū)） 兩種技術(shù)模式下 比較成熟 的花生收獲機(jī)機(jī)型： 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 圖 11 花生挖掘機(jī) 圖 12 花生撿拾機(jī)