【正文】 脫粒機和機械脫粒機。 設計的主要內(nèi)容本次設計在調(diào)查湖南丘陵地區(qū)的稻田情況和水稻生長周期之后，在市場上認真比較了幾種脫粒機的優(yōu)缺點之后，做出的優(yōu)化方案。主要適用于丘陵、山地、梯田等地形的地區(qū)?？紤]到操作上的方便性，本次設計采用切向喂入，切向排出的方式，即采用橫向軸流的方式進行研究與設計。比較適合經(jīng)常進行轉(zhuǎn)移作業(yè)的地區(qū)。%，%的標準。脫粒干凈，排草順暢，功率損耗小。包括滾筒的長度設計，直徑的設計，莖稈喂入部分與滾筒圓心角α間的關系。滾筒，鋼板齒等零件要滿足受力的強度要求。第二章 系統(tǒng)總體方案設計 軸流式脫粒機工作原理分析脫粒機廣泛應用于谷物、大豆、小麥等農(nóng)作物的脫粒。長脫出物則進入分離裝置進行莖稈與籽粒的分離，長莖稈被排出機外而籽粒等短脫出物則通過分離裝置上的篩孔進入下方的清糧裝置進行清選。谷物的脫粒原理主要有以下幾個方面：沖擊脫粒，搓擦脫粒，梳刷脫粒，擠壓脫粒和振動脫粒。其中，脫離裝置的脫粒間隙的大小尤為重要。谷物脫離裝置短脫出物長脫出物清糧裝置籽粒分離機構(gòu)莖稈機外短脫出物雜余機外圖21 脫粒機工作流程圖軸流式脫粒機的脫粒過程中谷穗的運動方向是沿軸向的，而實現(xiàn)谷穗軸向運動的設備是螺旋導向器，通過滾筒的轉(zhuǎn)動及螺旋導向器的作用使谷穗能夠沿軸向運動。圖22 脫粒機械一般結(jié)構(gòu)組成及原理圖 軸流式脫粒機動力方案的分析在對湖南部分地區(qū)脫粒機現(xiàn)狀的考察及調(diào)研中，我發(fā)現(xiàn)很多地區(qū)習慣采用電力作為田間機械的動力，如湘西北的部分地區(qū)就將老式的腳踏式脫粒機上裝上皮帶輪進而以電動機帶動進行谷物的脫粒。 軸流式脫粒機總體方案的分析此軸流式脫粒機以谷物脫粒為主，要求采用軸流式進行脫粒，即稻穗在脫粒機中的運動方向要求是沿軸向的。在設計中考慮到操作的方便，決定采用橫向軸流式脫離裝置，即切向入料，切向排草。其田間作業(yè)的具體流程如下：人工將割下的稻穗由進料斗送入軸流式脫粒機，在滾筒上脫粒齒的旋轉(zhuǎn)作用下，稻穗進入脫粒機。脫去谷粒的稻穗在旋轉(zhuǎn)滾筒與螺旋導向器的作用下沿軸向移動，移動過程中繼續(xù)脫粒。同時滾筒部裝中裝有風葉板，滾筒高速旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生風力使雜物從下篩中吹出，也實現(xiàn)了谷粒與雜物的分離。在滾筒上旋轉(zhuǎn)的脫粒齒和脫粒機上固定脫粒齒與谷物的搓擦與擠壓的作用下，谷物從麥穗脫下，由下篩濾出。最終由滾筒的尾端將脫凈的莖桿拋出機外完成脫粒和分離過程。） 脫粒機動力輸入裝置的分析脫粒機脫粒最主要的機構(gòu)是滾筒，滾筒的轉(zhuǎn)速直接影響谷物的脫凈率和破碎率。軸流式脫粒機動力輸入有三種方案：（1）鏈傳動；（2）V型帶傳動；（3）同步帶傳動。圖23 鏈傳動圖24 V型帶1—包布；2—頂布；3—頂膠；4—緩沖膠；5—芯繩；6—底膠；7—底膠夾布；8—底布 圖25 同步帶鏈傳動，V帶傳動，同步帶傳動各有自己的優(yōu)缺點，應用在合適的場合能夠最大限度的發(fā)揮其作用，實現(xiàn)機械設計優(yōu)化設計的目的及意義，三種傳動方案的比較及分析見表21。并且V帶是一個撓性件，它具有彈性，能夠緩和沖擊，吸收震動，因而使脫粒機工作平穩(wěn)，噪音小等優(yōu)點。但不會影響到脫粒機的傳動，因為谷物脫粒機不需要精確的傳動比，只要傳動比比較準確就能滿足要求，而且V帶的彈性滑動對脫粒機的一些重要部件會起到一種過載保護，不會造成機體部件的嚴重損壞。 入料部分的分析入料口與脫粒機的上蓋部分通過焊接來進行連接，入料斗是用1mm厚的鋼板制成，入料部位與脫粒齒滾筒的脫粒齒部位相切，使已割下的稻穗從入料口進入，稻穗接觸到脫粒齒，進而在滾筒與下篩之間進行脫粒。稻穗在齒釘滾筒，柵格式凹板之間進行脫粒，已脫下的稻粒從柵格式凹板漏下，同時弓齒滾筒上裝有風葉板，可將雜物從柵格式凹板中向兩邊吹開。脫粒齒采用U型脫粒齒，齒形見圖26。前者處理斷穗能力強，斷穗量少，但分離能力較差，谷粒損失會多些，濕脫時易堵塞；后者的性能剛好相反，干脫時碎草要多些。柵格篩是由一定數(shù)量的鐵條及兩條主要梁和兩條副梁組成的凹板。 機架部分的分析機架是由左機架、右機架及穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的角鐵橫梁組成的，機架是脫粒機的主要支撐，承擔著脫粒機的主要重量和動力、負載和力矩，因此它的設計是許強不許弱的部分。因此為了機架的穩(wěn)定與堅固，此脫粒機采用5mm厚的鋼板作為機架的材料。其從入料到到脫粒到將谷粒和稻穗分離，再到將谷粒、雜物和稻穗分別排出機體外，是脫粒機一體完成的。此外，此軸流式脫粒機還具有安全性能高、效率高、堅固耐用、結(jié)構(gòu)簡單、便于維修和保管等優(yōu)點。圖27 軸流式脫粒機簡圖主視圖1— 皮帶輪；2—鍵；3—氈圈；4—軸承擋圈；5—軸承上蓋；6—軸承下座；7—機架焊合；8～11—螺栓連接組件；12—下篩焊合；13—上罩殼焊合；14—氈圈；15—軸承；16—軸承擋圈；17—螺栓；圖28 軸流式脫粒機簡圖左視圖18—角鐵梁；19～21—螺栓連接組件；22—滾筒組件；23—螺栓；24—螺栓；25～27—螺栓連接組件；28—固定脫粒齒焊合；29～31—螺栓連接組件；32—加強鐵；至此，此軸流式脫粒機的整體方案得到大體的確定，主要由進料斗，滾筒部裝（其中包括脫粒齒和風葉板的焊合），柵格式凹板，上罩殼，螺旋導向器，出草斗，機架等組成。整機的技術(shù)參數(shù)見表22。在滾筒上設有6根齒條，用來固定脫粒齒，每條齒條上均布著5個U脫型粒齒，總共有30個齒呈螺旋均勻安裝。弓齒滾筒的直徑（不包括脫粒齒高度）為314mm，U型脫粒齒的齒高為55mm。 電動機的選擇根據(jù)實驗測量得知水稻脫粒機每個齒的平均受力約為20N，當脫粒機正常工作時滾筒上的齒條及脫粒齒快速旋轉(zhuǎn)。因此：F=NMZ=20113=660N即脫粒機正常工作時，受到的切向力為660N。 齒條上脫粒齒的轉(zhuǎn)速當軸流式脫粒機的滾筒快速轉(zhuǎn)動時，其上齒條上的脫粒齒同樣具有一定的轉(zhuǎn)速，這個轉(zhuǎn)速源于主軸的轉(zhuǎn)速和脫粒齒與軸心的距離，即：V===式中：V—脫粒齒的轉(zhuǎn)速； N軸—主軸轉(zhuǎn)速； D—脫粒齒距軸心的距離。 電動機的功率電動機功率由Pd=來計算，其中是脫粒機傳動裝置的總效率，是組成傳動裝置的各個部分運動副的效率之積，即=，其中、分別為每個傳動副的效率，選取傳動副的效率值如下：滾動軸承（每對）：～， 取=；V帶傳動： ～， 取=；滾筒轉(zhuǎn)動：因脫粒齒固定與滾筒上，取=1。一般要求滾筒轉(zhuǎn)速在850—1000r/min之間。所選電動機的額定功率Pd=，滿載轉(zhuǎn)速nm=2900r/min，總傳動比適中，傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊。 傳動帶的設計根據(jù)軸流式脫粒機的具體傳動要求，可選取電動機與主軸間用V帶和帶輪的傳動方式傳動。雖然在傳動過程中V帶與皮帶輪之間存在著一些摩擦，使得兩者之間的相對滑動，使傳動比不精確。所以，在電動機和脫粒機中采用帶輪傳動是比較合理的。選擇V帶和帶輪應當從其傳動參數(shù)入手，來確定V帶的型號、長度和根數(shù)，再來確定皮帶輪的材料，結(jié)構(gòu)和尺寸（輪寬、直徑、槽數(shù)及槽的尺寸），傳動中心距（安裝尺寸），帶輪作用在軸上的壓力。由[2]得：KA=，所以單根V帶的額定功率可得：Pca=KAP==。 確定帶輪的基準直徑（1）初選主動帶輪的基準直徑所選的V帶型號為A型，由[2]表86可得：A型帶的V帶最小基準直徑（dd）mim=75mm，所以小帶輪的基準直徑dd1≥75mm。（2）計算V帶的速度vv===V帶帶速不宜過高或過低，一般要求在5～25m/s，此處v=，符合要求。此處i為傳動比。所以：dd2=idd1=90=根據(jù)[2]表88普通帶輪的基準直徑系列確定V帶帶輪的基準直徑dd2=300mm。但中心距過大，則會加劇帶的波動，降低帶傳動的平穩(wěn)性，同時增大帶傳動的整體尺寸。一般選帶傳動的中心距為：（dd1＋dd2）≤a0≤2（dd1＋dd2）所以：273≤a0≤780?。篴0=500（2）計算帶長Ld0帶長即：=帶的基準長度Ld是根據(jù)Ld0來確定的，查表82[2]帶的基準長度系列可得Ld取相近系列，即：Ld=1600mm。（4）驗算主動輪上的包角α1小帶輪的包角α1小于大帶輪的包角α2，故小帶輪上的總摩擦力相應的小于大帶輪上的總摩擦力。﹥90176。（5）確定帶的根數(shù)zV帶的根數(shù)由下列公式確定：式中：△P0—當傳動比不等于1時，單根V帶額定功率的增量； Kα—當包角不等于180176。所以：為了使各根V帶受力均勻，帶的根數(shù)不宜過多，一般應少于10根，否則應選擇橫截面較大的帶型，以減少帶的根數(shù)。（6）確定帶的初拉力F0單根V帶所需的最小的初拉力的計算公式為：式中：Kα—當包角不等于180176?？刹閇2]表83，得q=。（7）計算傳動帶的壓軸力FP為了設計帶輪軸的軸承，需要計算帶傳動作用在軸上的壓軸力FP。所以： 帶輪的設計V帶輪的設計內(nèi)容包括帶輪材料、結(jié)構(gòu)形式、輪槽、輪輻和輪轂的幾何尺寸的確定，公差和表面粗糙度的確定等。此處主要介紹脫粒機上大帶輪的設計及基本數(shù)據(jù)，對于主動小帶輪的設計過程略去。當帶輪的轉(zhuǎn)速較高時，可以采用鑄鋼或用鋼板沖壓后焊接而成。此次設計的軸流式脫粒機帶輪轉(zhuǎn)速不是很高，所以選擇材料為HT200。 帶輪的結(jié)構(gòu)形式V帶輪由輪緣、輪輻和輪轂組成。V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準直徑有關。由上面計算可得，大帶輪的直徑為300mm，故此軸流式脫粒機的帶輪采用橢圓輪輻式。圖31 帶輪結(jié)構(gòu)圖 V帶輪的輪槽V帶繞在帶輪上發(fā)生彎曲變形，使V帶工作面發(fā)生的夾角發(fā)生變化。V帶安裝到輪槽中以后，一般不應超出帶輪外圓，也不應與輪槽底部接觸。 V帶輪的技術(shù)要求鑄造、焊接或燒結(jié)的帶輪在輪緣、腹板、輪輻及輪轂上不允許有砂眼、裂縫、縮孔及氣泡；鑄造帶輪在不提高內(nèi)部應力的前提下，允許對輪緣、凸臺、腹板及輪轂的表面缺陷進行修補；轉(zhuǎn)速高于極限轉(zhuǎn)速的帶輪要做靜平衡，反之要做動平衡。傳動軸的主要作用有兩點：支持軸上所安裝的回轉(zhuǎn)零件，使其有確定的工作位置；傳遞軸上的運動和動力。軸的材料取45號鋼，因為脫粒中軸需要承受轉(zhuǎn)矩、彎矩、扭矩等的綜合作用，所以軸還需經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，使其硬度達到220250HB。于是得：輸出軸上的最小直徑顯然與帶輪的內(nèi)孔相配合，用來安裝帶輪，所以軸上會開有鍵槽，因此，為了開鍵槽又不影響輸出軸的強度，可以使軸的直徑增加5%以上，這