【正文】 22 本章小節(jié) 本章對(duì)現(xiàn)有摘穗器進(jìn)行了分類(lèi)，并對(duì)各摘穗器工作性能做了簡(jiǎn)要介紹。 第 3 章 損失實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì) 目的 縱臥輥式玉米收獲機(jī)普遍存在摘穗啃傷問(wèn)題，雖然諸多收獲機(jī)廠(chǎng)家、科研單位都在進(jìn)行這方面的研究，但到目前為止還沒(méi)有任何一家單位針對(duì)摘穗啃傷問(wèn)題進(jìn)行定量考察，確定螺旋凸棱式摘穗輥對(duì)果穗的啃傷程度。 設(shè)計(jì)要求 本實(shí)驗(yàn)臺(tái)是為考察縱臥式摘穗輥在摘穗過(guò)程中對(duì)果穗啃傷的影響。實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)試驗(yàn)摘穗輥長(zhǎng)度變化范圍為 500mm～ 1200mm；直徑變化范圍為 70mm～ 105mm；輥?zhàn)铀俣茸兓秶鸀?500r/min～ 1200r/min；摘穗輥水平面傾角變化范圍為 25176。 ；摘穗輥螺旋凸棱高度不大于 12mm；摘穗輥兩軸水平間距調(diào)節(jié)范圍為 75mm～ 145mm；摘穗輥兩軸豎直間距調(diào)節(jié)范圍為 0～ 40mm。 機(jī)構(gòu)總體方案 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案 圖 31傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖 本機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)摘穗輥采用兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)，且在一個(gè)電機(jī)與一個(gè)摘穗輥之間聯(lián)結(jié)扭拒傳感器和速度傳感器。 總體布局 實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要由底座、機(jī)架、電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、摘穗輥等組成。實(shí)驗(yàn)臺(tái)電器控制系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)臺(tái)分離。但實(shí)際工作中收獲機(jī)的喂入量是不斷變化的，所以正常工作時(shí)摘穗輥的最大扭拒 M1約為平均扭矩的 2 到 倍，當(dāng)摘穗輥堵塞時(shí)扭拒 M2 約為平均扭矩的 倍。 NmNmNmM ~)~(0 ??? 0M —— 實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)摘穗輥扭拒范圍，單位 Nm； 所以實(shí)驗(yàn)臺(tái)每根摘穗輥扭拒變化范圍為： ? ? NmNmNMNmMM ~~ ??? M —— 實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)每根摘穗輥扭拒范圍，單位 Nm。普通電機(jī)在基頻以下變頻時(shí)是保持轉(zhuǎn)矩不變，功率下降；功率下降基本與改變頻率成正比（ 即與轉(zhuǎn)速成正比）。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)提供的資料，擬選 6級(jí)三相異步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)數(shù)為 960r/min 。此時(shí)電機(jī)額定功率應(yīng)為 kW。電機(jī)實(shí)際功率分別為： ＝??P kW ； ???P kW； 如表 31 電機(jī)參數(shù) 型 號(hào) 額定功率 kW 滿(mǎn) 載 時(shí) 同步轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 重量 kg 額定電流 A 轉(zhuǎn)速 1 效率 % 功率因數(shù) cosφ Y112M6 960 80.5 1000 45 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 普通 V型帶具有兩側(cè)與輪槽附著較好，當(dāng)量摩擦因數(shù)較大，允許包角小，傳動(dòng)比較大，中心距較小，預(yù)緊力較小，傳動(dòng)功率大的特點(diǎn)，因此本設(shè)計(jì)采用普通 V型帶傳動(dòng)。 ②帶型選擇：根據(jù) kwPd ? ， m in/1200~m in/6001 rrn ? ，初步選用 A型。 ④驗(yàn)算帶速 v： smnd d /100060 120210100060 11 ?? ????? ???，在 5m/s－ 25m/s 范圍內(nèi)，合適。 即： mmamm 0 ?? ； 帶長(zhǎng)： ? ? ? ? ? ? ? ? mma ddddaL ddddd 901121129023202422 202122100 ?? ??????????? ??對(duì) A 型帶選用基準(zhǔn)長(zhǎng)度 mmLd 0011? ，然后計(jì)算實(shí)際中心距： ? ? ? ? mmddLA ddd 112904 001184 21 ??????? ?? ? ? ? ? mmddB dd 901128 2212 ????? mmBAAa 22 ??????? 這里取 mma 400? 。 ⑦確定帶的根數(shù) Z： 由 i=， sm/?? ，得 ?? ， ??? ， 因 ?? ? ，查得 ??k ； 因 mmLd 0011? ，查得 ?lk ； 27 帶的根數(shù)： ? ? ? ? ? ? ????????? ????? ldd kkZ ?； 考慮到試驗(yàn) 摘輥輸入功率是正常工作的 2倍，所以取 2?Z 。 ⑨計(jì)算壓軸力 QF ： 壓軸力： NFZFQ i i n2 10 ??????????? ?。 輪與軸采用普通平鍵連接 根據(jù)機(jī)械設(shè) 計(jì)手冊(cè)普通平鍵連接得擠壓強(qiáng)度條件： ????? ?? D hlTD klTp 42 (MPa) 式中： T—— 傳遞的轉(zhuǎn)矩， Nmm； D—— 軸的直徑， mm； K—— 鍵與輪槽的接觸高度， mm； H—— 鍵的高度， mm, h=2k； l —— 鍵的工作長(zhǎng)度， mm,(A 型 bLl ?? ,C 型 2bLl ?? )； B—— 鍵的寬度， mm； [ ??? ]—— 許用擠壓應(yīng)力， MPa， 查表有鑄 鐵鍵在輕微沖擊下 [ ??? ]=40 MPa。（ 1）電動(dòng)機(jī) Y2 28 － 132S－ 6與帶輪采用 C 型普通平鍵聯(lián)接 按一般鍵連接查手冊(cè)有 810???hb ， L=50； 由擠壓強(qiáng)度條件： ????? ?? D hlTD klTp 42 ， 即 ? ? MP aMP aD hlTD k lTp 23000442 ????????? ????。 （ 2）電動(dòng)機(jī) Y2－ 112M－ 6與帶輪采用 C型普通平鍵聯(lián)接 按一般鍵連接查手冊(cè)有 78???hb ,L=40； 由擠壓強(qiáng)度條件： ????? ?? D hlTD klTp 42 ， 即 ? ? MP aMP aD hlTD k lTp 23000442 ????????? ????。 （ 3）帶輪與傳動(dòng)軸采用 C型普通平鍵聯(lián)接 按一般鍵連接 查手冊(cè)有 78???hb ,L=40； 由擠壓強(qiáng)度條件 ????? ?? D hlTD klTp 42 ， 即 ? ? MP aMP aD hlTD k lTp 23000442 ????????? ????。 （ 4）聯(lián)軸器與傳動(dòng)軸之間采用 C 型普通平鍵聯(lián)接 按一般鍵連接查手冊(cè)有 66???hb ,L=25；由擠壓強(qiáng)度條件 ????? ?? D hlTD klTp 42 ， 29 即 ? ? MP aMP aD hlTD k lTp 23000442 ????????? ????。 軸設(shè)計(jì) 按經(jīng)驗(yàn)公式初步估算軸徑： ? ?nCnd ?????? ?? 6； 選擇 45鋼，則有 mmnCd ???? ；每加一個(gè)鍵槽 d值應(yīng)曾大 5％，設(shè)計(jì)最小軸徑 25mm。 （ 1）對(duì)傳動(dòng)軸 1進(jìn)行強(qiáng)度校核。收摘玉米時(shí)摘輥軸所受的鉛直拉力按 NF 500? 計(jì)算， 此時(shí)轉(zhuǎn)矩： mNnPT . ????? 。 ③做彎矩圖 30 在鉛直面內(nèi) B點(diǎn)有： mNmmNFM QB . 9 5 0 0100495100 ?????????? ； 在 C 點(diǎn)有： mNmmNFM C . 2 5 0 0855 0 085 ?????????? 。 (a)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 (b)受力分析 (c)水平面受力 (d)水平面垮距圖 (e)轉(zhuǎn)距圖 圖 33傳動(dòng) 軸 1載荷分析 ⑤按軸的彎扭組合強(qiáng)度校核 因軸單向工作，考慮到該軸無(wú)規(guī)律加載且有沖擊，取 1?? 。 （ 2）對(duì)傳動(dòng)軸 2進(jìn)行強(qiáng)度校核 ①由帶輪的設(shè)計(jì)求得，帶輪的壓軸力： NFZF Q i i n2 10 ?????????? ?， 這里取 NFq 495? ，計(jì)算轉(zhuǎn)矩 mNnPT . ?????。 ③做彎矩圖 鉛直面內(nèi) B點(diǎn)有： mNmmNFM qB . 9 5 0 0125)495(125)( ?????????? (a)結(jié)構(gòu)草圖 (b)受力簡(jiǎn)圖 (c)水平面受力 32 (d)水平面彎距圖 (e) 轉(zhuǎn)距圖 圖 34傳動(dòng)軸二載荷分析圖 ④畫(huà)扭矩圖 ⑤按軸的彎扭組合強(qiáng)度校核 該軸單向工作，考慮到該軸無(wú)規(guī)律加載且有沖擊，取 1?? 。 （ 3）對(duì)傳動(dòng)軸 3進(jìn)行強(qiáng)度校核 ①此軸只受摘穗輥的鉛直拉力 NF 500? ， 計(jì)算轉(zhuǎn)矩： mNnPT . ????? 。 33 ④畫(huà)扭矩圖 ⑤按軸的彎扭組合強(qiáng)度校核 因軸單向工作，考慮到該軸無(wú)規(guī)律加載且有沖擊，取 1?? 。 (a)結(jié)構(gòu)草圖 (b)受力簡(jiǎn)圖 (c)水平受力 (d)水平面彎距圖 34 (e)轉(zhuǎn)距圖 圖 35傳動(dòng)軸三載荷分析圖 軸承選擇及校核 考慮到總體結(jié)構(gòu)及布局的影響選擇帶菱形座外球面球軸承（帶頂絲），帶座軸承代號(hào) UCFLU205。 用公式???????? PCfnL th 6010610 h進(jìn)行計(jì)算。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)有kNC ? ； 則 4921 800120210 10601036610 ?????????????????PCfnL thh， hLhL hh 3 0 0 04 9 2 1 1010 ???? ，故 205軸承適用。為降低干擾彎拒對(duì)傳感器的影響，需要采用撓性、彈性或萬(wàn)向節(jié)聯(lián)軸器，保證同心度∠ 。 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 兩臺(tái)電機(jī)購(gòu)買(mǎi)相同型號(hào)的電纜，規(guī)格為 4 2，考慮安裝位置 L=20m。由于該系列變頻器沒(méi)有 的型號(hào)，故選擇使用 的變頻器，具體型號(hào)為 VFD037M43A 和 VFD022M21A 兩臺(tái) 。配電控制箱采用與主機(jī)分離設(shè)置。焊縫應(yīng)平整，不允許有裂紋、夾渣、燒穿、脫焊及影響機(jī)械強(qiáng)度的焊接缺陷。 本章根據(jù)棕臥輥式玉米收獲機(jī)摘穗啃傷等問(wèn)題，進(jìn)行了研究設(shè)計(jì)。 圖 36 縱臥輥式玉米摘穗實(shí)驗(yàn)臺(tái) 36 第 4 章 展望 玉米機(jī)收是一個(gè)系統(tǒng)的工程，不但與玉米收獲機(jī)的工作性能有關(guān)，而且與玉米種植情況、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國(guó)家政策等也有直接的關(guān)系。本論文工作只對(duì)臥輥式玉米收獲機(jī)的工作性能進(jìn)行了田間試驗(yàn)。然而實(shí)際中為了改進(jìn)玉米收獲機(jī)工作性能，還需要做許多工作。 （ 2）對(duì)不同玉米產(chǎn)區(qū)收獲期籽粒含水率、植株特征進(jìn)行深入探討，并針對(duì)不同玉米產(chǎn)區(qū)具體情況進(jìn)行收獲機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)。 （ 4）將改進(jìn)后的摘穗輥進(jìn)行田間試驗(yàn)，考察其田間應(yīng)用效果。 （ 6）對(duì)縱臥輥式玉米收獲機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，減小割臺(tái)尺寸，使其更具靈活性。 （ 8） 立輥式割臺(tái)是本課題自走式穗莖兼收型玉米聯(lián)合收獲機(jī)的核心部件 ,本文對(duì)立式割臺(tái)的主要部件進(jìn)行了系統(tǒng)的深刻的理論分析 ,提供了立式割臺(tái)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇的依據(jù) ,并進(jìn)行了大量的田間試驗(yàn)驗(yàn)證。 采用理論分析與試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法對(duì)立輥式割臺(tái)的主要零部件的參數(shù)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。采用往復(fù)式切割器提高了行距的適應(yīng)性 。在先前研究的基礎(chǔ)上 ,分析總結(jié)了與立式莖桿切碎裝置相配置的立式摘穗輥主要參數(shù)的選擇依據(jù)及應(yīng)用范圍。結(jié)果表明 ,立式割臺(tái)的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到任務(wù)書(shū)要求 ,具有優(yōu)良的作業(yè)性能 ,對(duì)不同行距的玉米收獲具有良好的適應(yīng)性。概括分析了影響我國(guó)玉米機(jī)械化收獲的因素及我國(guó)實(shí)施玉米機(jī)械化收獲的必然性。通過(guò)運(yùn)用圓柱型輥軋理論確定圓柱形摘穗輥摘取果穗的條件，推導(dǎo)了圓柱形摘穗輥的工作原理，并確定出圓柱形摘穗輥的主要參數(shù)直徑的范圍為 45～ 120mm。 39 參考文獻(xiàn) [1] 劉喜群 .玉米收獲機(jī)械化淺談 .山西農(nóng)機(jī) :學(xué)術(shù)版 ,2021. 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