【正文】 動篩式花生收獲裝置的設(shè)計原理 中國對花生收獲機械裝置的研究正處在發(fā)展時期，花生收獲機械大面積的推廣還需要一段時間，農(nóng)村分散經(jīng)營的生產(chǎn)體制和農(nóng)民的消費水平，東部與西部地區(qū)的差別，對產(chǎn)品、技術(shù)需求的遞進趨勢以及廣大農(nóng)村中 小型拖拉機擁有量大的特點，決定了在今后一段時期內(nèi)，中國仍然要以中小型花生收獲機械與裝置為主要的研究和推廣對象 [7]。 因此，加強理論研究，加快理論與實踐的結(jié)合速度，研制出適合中國當(dāng)前國情、性能穩(wěn)定、高效優(yōu)質(zhì)的新型花生收獲裝置，以滿足國內(nèi)現(xiàn)階段廣大花生種植用戶及市場的迫切需求，應(yīng)當(dāng)是現(xiàn)階段中國花生生產(chǎn)機械化研究的主要方向。所以，針對中國現(xiàn)階段農(nóng)村生產(chǎn)的實際狀況，所設(shè)計的花生收獲裝置應(yīng)以配用中小型動力為主 [8]。 小型四輪拖拉機 生產(chǎn)率 :～ / h 損失率 :＜ 3% 莢果破碎率 : ＜ 1% （ 3）結(jié)構(gòu)緊湊，降低成本 為便于花生收獲裝置的推廣和使用，考慮到中國現(xiàn)階段廣大花生種植戶的消費水平，在保證收獲裝置作業(yè)質(zhì)量的前提下，進一步簡化結(jié)構(gòu)、降低成本，真正使廣大農(nóng)民買得起、用得上。這種裝置是 20 世紀(jì) 70年代中國從美國引進和消化吸收后推廣應(yīng)用的，不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高、動力消耗大、可靠性差，而且收獲損失偏高、花生蔓鋪放雜亂，不便于人工揀拾。 由于花生的種植模式是兩行壟作，所以收獲裝置的挖掘部件應(yīng)為兩個挖掘鏟，在收獲裝置作業(yè)過程中擬使挖掘鏟以一定的頻率擺動前進，即擺動式挖掘。 為減少機構(gòu)尺寸，簡化結(jié)構(gòu)，收獲裝置的分離部件擬附著在挖掘部件上，在作業(yè)時，通過挖掘部件的擺動使分離機構(gòu)將花生與泥土分離。 總體設(shè)計簡介 經(jīng)初步研究，暫設(shè)定總體裝配如圖 1所示，由拖拉機為動力輸出，帶動大皮帶輪轉(zhuǎn)動，大皮帶輪帶動小皮帶輪轉(zhuǎn)動，小皮帶輪軸上裝有偏心輪，偏心輪的轉(zhuǎn)動帶動連桿運動，使振動篩實現(xiàn)高頻率的振動。 挖掘鏟的作用是 鏟斷花生主根、掘起秧土，并將掘起的土壤和花生秧果傳輸?shù)角逋裂b置上。本機挖掘鏟采用整體單鏟式平鏟，并在其后端設(shè)有碎土柵，以增加其破碎土功能，也是花生秧果從挖掘鏟升運到振動篩的銜接部件。花生收獲機的清土裝置目前主要有抖動升運鏈?zhǔn)胶驼駝雍Y式兩種，振動篩式結(jié)構(gòu)緊湊、 清土效果好 、傷果率低等特點，但較抖動升運鏈?zhǔn)秸w震動較大。為防止作業(yè)時秧草纏繞設(shè)備和機器內(nèi)側(cè)挑鄰行花生秧蔓。設(shè)備兩側(cè)配有充氣式橡膠行走輪，行走輪直徑為 405mm，寬度為200mm。掘起的土壤和花生秧果進入往復(fù)運動的振動篩，將花生和沙土不斷地向后振動輸送，大部分沙土被振落至篩下，實現(xiàn)清土目的，花生秧果和少部分未去除的沙土隨后從振動篩的側(cè)尾端被拋送到已收區(qū)，實現(xiàn)成條鋪放，待田間晾曬后再進行揀拾作業(yè)。 本設(shè)計的振動篩花生收獲機主要由挖掘鏟、振動篩、行走輪、動力傳動裝置及機架等組成，并與功率為 12kw 左右的拖拉機配套使用，可以同時實現(xiàn)一次完成多行花生收獲。 與現(xiàn)階段大多數(shù)農(nóng)戶擁有的小四輪拖拉機相適應(yīng)，具有適配動力廣，投資少，收效快等特點。 3 花生收獲機的功率計算 此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。 圖 2 挖掘鏟的結(jié)構(gòu)參數(shù) Structural parameters of mining shovels ． 1 入土角 α 計算 挖掘鏟入土角較小時，其入土性能差，鏟面上土壤后移速度較快，漏土較少；當(dāng)入土角較大時，入士性能好，但阻力增大，土壤后移速度減慢，易雍土 [16]。沿著挖掘鏟移動的掘起物所需的力 ? R173。鏟面與上壤的摩擦力 ? G173。挖掘鏟的入上角 ? μ173。 簡化（ 7）式得： P? Gtan(α+μ) 上式表明牽引阻力 P 與挖掘鏟的入土角 α為正切函數(shù)關(guān)系，在不同土質(zhì)中作業(yè)時，入土角的改變對阻力 P 的影響規(guī)律如圖 3173。當(dāng) φ較小時，曲線變化平緩，隨振動篩式花生收獲 機的設(shè)計著 φ 增大，曲線變陡，說明入土角的改變對牽引阻力的影響，在重質(zhì)土壤中比在輕質(zhì)土壤中敏感，當(dāng)入土角 α較小時，牽引阻力 P 隨 α增長較慢，當(dāng) α≥250 以后，牽引阻力急劇上升，因此，挖掘鏟的入土角應(yīng)取 α≤250 為宜。 入土長度由圖 3173。挖掘深度。3 中曲線所示，入土部分長度 L1 隨入土角 α 的增大而減小，當(dāng) α 取較小值時 L1 會較長，入土性能差且結(jié)構(gòu)不緊湊，一般取 α150 ，這里取 α= 25 0 。 過渡部分長度 L2： 過渡部分 L2 為土壤和花生向分離裝置輸送的必經(jīng)區(qū)段，土壤在這里將發(fā)生膨松、變形，并消耗動能，過渡部分長度 L2 應(yīng)盡量短，以便土壤在鏟面上的后移速度未達零值之前，就被送至分離裝置。設(shè)質(zhì)量為 m 的掘起物，在 L2 區(qū)段的始點 A 的速度為 VA，移到 B 點時的速度為 VB，掘起物由 A 點向上移動到 B 點時，其動能消耗等于克服重力、摩擦力所作的功，由能量守恒守律得到： 12 mVA 12 mVB = AG + AF （ 9） 式中， AG — 重力所作的功 , AG=mgL2 sinα AF — 摩擦力所作的功 , AF= mgL2μcosα 將 AG、 AF帶入（ 9）式得： L2 = 22AVV2g(sin cos )B? ? ??? （ 10） 式（ 10）表明，當(dāng)速度 VA增大時， L2 增加很快，有利于土壤上升和后移。當(dāng)入土角 α 取較大值時， L2 應(yīng)減小。所以實際設(shè)計挖掘鏟時，為減少摩擦力，避免壅土，將挖掘鏟入土部分的一段和過渡部分設(shè)計為柵條式，以便于土壤順利后移，并使部分土壤分離 [17]。 鏟刃斜角 γ 計 算 此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。一般單行花生收獲機挖掘鏟的寬度不小于 400mm～ 600mm 可按下式計算： B1 = b + 3 ? b +2 c （ 12） 式 （ 12） 中 b— 花生分布平均寬度 (mm) ? b — 花生分布寬度標(biāo)準(zhǔn)差 (mm) c— 機器行駛偏差，可取 c=50～ 80mm。 在保證鏟刃的自動清理和良好的入土性能及碎土能力的前提下，從理論上推導(dǎo)出挖掘鏟的入土角、鏟面長度、鏟刃斜角、鏟面寬度的計算方法，為設(shè)計挖掘鏟提供了理論依據(jù)。 h=sinα?L=233mm ha = h－ H=233mm－ 120mm=113mm 所以確定鏟面離地表最高距離 h=233mm。小帶輪 如圖 6 所示。ε)算出大帶輪直徑，并圓整成標(biāo)準(zhǔn)值， ε 取為 。 （ 5）確定中心距 a 及帶長 Ld 初定中心距 a0 ， 如果未規(guī)定中心距 ，則應(yīng)按下式 給出的范圍初選中心距 ： (d1+ d2) ? a0 ? 2(d1+ d2) ＜ a0 ＜ （ 17） 圖 6 小帶輪 The small pulley 圖 7 大帶輪 The big pulley 取 a0=500mm （ 6）確定帶長 Ld1 根據(jù) a0，先初算 帶長 Ld1 ? 2a 0 + 2? (d1+ d2)+ ? ?2120d d4a? = (18) （ 7）確定中心距 a a? a0 + d d1 2LL? =542mm (19) 平行連桿機構(gòu)的主要參數(shù)及行走輪的設(shè)定 振動篩組由平行連桿機構(gòu)練接，振動篩傾斜角（相對水平位置）為 ，使得在運動過程中振動篩上的所收獲的花生有向下的加速度，保證收獲的花生可以順利脫土并滑落到滑板實現(xiàn)一側(cè)倒伏。設(shè)定振動篩的振幅為 12mm，則根據(jù)實體圖得出連桿比例為 1： 10，所以偏心輪的偏心距為 。支架上設(shè)有空，可通過螺栓連接來調(diào)節(jié) 高度。 圖 8 行走輪 The road wheel 軸的校核 軸在實際工作中，承受各種載荷。根據(jù)軸的失效形式，對軸的計算內(nèi)容通常為強度計算、剛 度計算和臨界轉(zhuǎn)速計算。9 所示 考慮軸的剛度、強度、及耐摩性要求，并且考慮材料成本等問題，選擇了 45 鋼，并進行調(diào)質(zhì)處理， HBS 達到 217255，使查機械設(shè)計手冊確定軸的直徑，軸的直徑為 30mm，軸上的鍵槽用于連接皮帶輪和凸輪，下面進行強度驗算。 軸承座的選用及壽命計算： 軸承座的選擇： 選擇深溝球軸承，型號為 6207，因為主要承受徑向載荷，當(dāng)量摩擦系數(shù)最小。 軸承座的壽命計算： 由設(shè)計手冊可查得 6207 軸承的基本額定動載荷 Cr = 30500 N ，基本額定靜載荷 C0r = 20220 N 。 5 總體裝配 有上述計算最終得出，總體裝配由拖拉機為動力輸出，輸出轉(zhuǎn)數(shù)為 n=414r/min， 以 1：1 的傳動比帶動大皮帶輪轉(zhuǎn)動，大皮帶輪于小皮帶輪以 1： ，小皮帶輪軸上裝有偏心輪，偏心輪的轉(zhuǎn)動帶動連桿運動，使振動篩實現(xiàn)高頻率的振動。 振動篩的振動頻率和振幅大小對設(shè)備的清土效果、輸送順暢性以及機具震動性、可靠性等影響很大。 6 總結(jié) 在本設(shè)計中，執(zhí)行工作的花生收獲機機架與拖拉機的連接是本文省略的一個重要部分。由于本人知識水平有限，且該部分非本次設(shè)計重點設(shè)計部件，予以省略。推動黨中央國務(wù)院建設(shè)“新農(nóng)村”的號召。對資料的應(yīng)用也不夠確切，對設(shè)計產(chǎn)品的具體形狀、運作方式、性能指標(biāo)也不能有一個準(zhǔn)確的定位。 7 結(jié)束語 本文通過對花生的產(chǎn)量，及對國內(nèi)花生收獲機的情況分析，通過運算得出各組件的參數(shù)，設(shè)計出了包括可調(diào) 節(jié)行走輪、振動篩、可調(diào)節(jié)高度的挖掘鏟、傳動輸出組件等。 設(shè)計成功的振動篩式花生收獲機適用于花生分段收獲作業(yè)模式，可完成花生挖掘、清土、鋪放功能，本機用于花生收獲，節(jié)省工時，減緩農(nóng)村勞力不足，降低收獲作業(yè)成本。 [5] 尚書旗 .劉曙光 .王方艷等，花生生產(chǎn)機械的研究現(xiàn)狀與進展分析 [J],農(nóng)業(yè)機械學(xué)報， 2022： 1924. [6] 魏崢 .三維計算機輔助設(shè)計173。在設(shè)計過程中，我翻閱了很多與我課題相關(guān)的資料，同時將以前所學(xué)的有直接聯(lián)系的相關(guān)專業(yè)科目認真的溫習(xí)了一遍，豐富了許多理論方面的知識。 本次設(shè)計的過程中得到了許多同學(xué)和老師的幫忙，在此向你們表示感謝。謝謝你一直對我的指導(dǎo)和耐心講解。同時，也感謝各位答辯組的老師的悉心指導(dǎo)和批正