4LZ-2.0型水稻联合收获机割台装置的设计.doc

青岛农业大学毕 业 论 文 (设计) 题 目:4lz-2.0型水稻联合收获机割台装置的设计姓 名: 学 院： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 2005.03 学 号： 03050117 指导教师： 王延耀 2009年6月18日目 录摘 要abstrac 1 绪 论11.1 研究的目的和意义11.2 水稻收获机的发展现状12 方案比较与论证42.1 谷物收获的农业技术要求42.2 割台设计方案42.3 方案比较与选择53 拨禾器的设计63.1 拨禾器的选择63.2 拨禾轮的结构设计63.3 拨禾轮的工作原理73.3 拨禾轮主要性能参数的确定93.4 拨禾轮的工作过程分析113.5 拨禾轮弹齿的设计134 割台螺旋推运器的设计154.1 割台螺旋的设计154.2 伸缩扒指的设计165 传动系统的设计195.1 传动类型的选择195.2 链传动的设计195.3 传动系统总体结构的设计.215.4 割台悬臂轴的设计21总 结25参考文献26致 谢274lz-2.0型水稻联合收获机收割台的设计摘 要联合收获机是将收割机和脱粒机用中间输送装置连接成为一体的机构，现在已经得到广泛的应用。其中割台是其重要的组成部分，收割台的功用是切割作物，并将作物运向脱粒装置，它由拨禾轮、切割器、分禾器和输送器等组成。本文设计了一种全喂入式水稻联合收获机收割台，拨禾轮将作物拨向切割器，切割器将作物割下后，由拨禾轮拨倒在割台上。割台螺旋推运器将割下的作物推集到割台中部，并由螺旋推运器上的伸缩扒指将作物转向送入倾斜输送器，然后由倾斜输送器的输送链耙把作物喂入滚筒进行脱粒。本联合收割机的割台具有结构简单、成本低廉、使用方便的特点，缩小了联合收获机的体积并减轻机重，对多种作物均有较好的适应性。关键词：联合收获机；水稻；全喂入式；割台design of 4lz-2.0 combine harvester headerabstractunites the harvester is connects into the harvester and the thresher with the middle feedway a bodys organization, now already obtained the widespread application. and the header is its important constituent, headers function cuts the crops, and transports the crops to the threshing mechanism, it by the reel paddle, the cutter bar, the nearside divider and the conveyor and so on is composed. this article designed one kind to feed into the type paddy rice union harvester header, the reel paddle dials the crops to the cutter bar, after the cutter bar cut the crops, by the reel paddle dials pours on the header. the header screw pushes the crops which will transport will cut to push the collection to the header middle, and will push by the screw transports on expansion to dig up refers to changes the crops sends in the inclined conveyor, will then feed into by the inclined conveyors transportation chain rake the crops the drum to carry on the seed extraction. this combines header has the structure to be simple, the cost is inexpensive, easy to operates characteristic, reduced united harvesters volume and reduces the engine weight, had the good compatibility to many kinds of crops. key word: unites the harvester; paddy rice; all feeds into the type; h青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文）1 绪 论1.1 研究的目的和意义水稻是我国主要种植的粮食作物之一，2006年全国耕地面积12204.69万hm2，水稻种植面积约2929.46万hm2，占世界水稻种植面积的20%，居世界界第二；总产量约2亿t，占世界稻谷总产量的35%，位居世界第一。全国农业机械总动力为7.26亿kw，每公顷耕地拥有农机动力为5.77kw，机械化耕地、水稻种植和收获作业水平分别为55.39%、9%和38.8%，水稻生产耕种收获综合机械化水平达36.5%。由于我国幅员辽阔，地形复杂，而水稻的种植收获受气候条件、地理环境、耕作制度、经济条件等诸多因素的影响，各地栽种水稻的方式、方法大不相同，从而导致水稻生产机械化发展缓慢，生产力落后。并且种植方式除少数农场外，大多数是农户经营，田块比较小，而且在收获时田间比较湿软，因此我国水稻收获的机械化水平比较低。水稻收获方式主要有：人工收获、割晒分段收获和联合收获3种，在人工收获中，由人工完成整个收获过程，时间长、效率低、费工费力且损失浪费严重。据测算，人工割、捆、垛、运及脱粒等总损失率10%25%，而割晒分段收获由割晒机进行收割，然后由人工进行捆束、脱粒、清扬和晒场。这种收获方式较人工收获提高了收割效率，且有利于水稻后熟和改善米质，同时可借助通风和日晒降低水稻含水量，便于脱粒，减少烘干和晒场的作业量，但是整个收获过程还需很多劳力配合，工效仍较低，谷粒的总损失较大。若使用水稻联合收割机进行收获，则可以一次性完成收割、脱粒、清选及装袋等过程，不仅大大提高了收获效率，降低了收获成本而且损失率仅为1%5%。因此，研制一种新型轻便的水稻收获机收割装置，把更多的农民从艰苦的劳动条件下解放出来，大幅度提高劳动生产率，对农民来说是最实惠的。1.2 水稻收获机的发展现状在国外许多工业发达的国家，其谷物收获都是用联合收获机完成的。在我国，尽管近年来收获机械发展很快，但由于经济、人口等诸多因素的影响，联合收获机拥有量还比较低。随着农村城市化的进程，越来越多的耕地被占用，粮食的总产量在逐年减少。一些农学专家为了解决我国粮食问题正在研究超级杂交稻，每公顷产量在10000kg以上的杂交水稻已经问世，并逐步在大面积推广。超级杂交稻最高每公顷产量可望达到15000kg。截至2004年底，超级稻新品种在四川、福建、湖南、安徽、辽宁、浙江等水稻主产区已累计推广1000万hm2。从今年起，我国将在广东、福建、湖南、湖北、江西、江苏、浙江、安徽、四川、重庆、吉林、辽宁等12个省市率先启动实施超级稻示范推广项目，力争今年超级稻推广面积达到400万hm2。超级杂交稻与现有水稻的特性差别很大，单产高、长势密、茎秆粗、秆青叶茂、含水率高。收获这种水稻，对现有全喂入和半喂入机型在技术是一个严峻的挑战，现有推广使用的联合收割机都不适应超级稻的收获，脱粒装置处理容量与高产大流量不匹配，秆青叶茂的作物在大流量的条件下分离更加困难。如何解决这种高产超级稻的收获问题已引起收获机械专家们的注意，也已成为科技领导部门重视和关注的问题。有些收获机械专家认为，割前脱粒(梳脱式)机型由于作业时茎秆不进入机器中，可以减少机具对物料的处理量、降低损失、减少功耗、提高工作效率，是解决超级稻收获的理想机具之一。在我国某些地区近年因为稻草作为工：业原料的用途迅速增加，用户要求整草的呼声很高。宁夏中卫地区对水稻茎秆保留有强烈的要求，主要用于大棚及苗木覆盖；有的地区用茎秆作为食用菌的培养基。对全喂入机型草秸不能回收，割茬高反映强烈，有些地区全喂入机型已不受欢迎。河北省正在进行一项研究，小麦收获时在田间保留秸秆不切割，夏季种植玉米时采用免耕种植方式，以利于保墒，玉米产量也增加。黑龙江省正在进行一项试验和研究，水稻收获后保留茎秆不割，下茬种植时仅在要插秧的行上采用免耕或少耕法，茎秆腐烂氨化后既增加了土壤肥力，又减少了病虫害。农民要求秸秆完整性的需求将促进梳脱式机型和半喂人机型的发展。当前主流机型的发展是在保证良好性能的前提下，向高效、大功率、大喂人量方向发展，以提高生产率；对收获损失率低、高清洁度的主要工作部件的研究更为深入，研制单滚筒或双滚筒纵置的轴流式脱粒分离结构；新材料和先进制造技术的广泛应用使产品性能更好、可靠性更高；以人为本，广泛应用机电一体化和自动化技术，向舒适性、使用安全性、操作方便性方向发展；向智能化收获机发展，使操纵、调节更加灵活、快捷、方便。我国地形复杂，水稻种植的农艺、作物品种、土壤情况、水文条件相差较大，单一的水稻收获机械不可能适用所有的水稻收获，加上自然条件和经济因素的影响，多品种、多机型将成为近一段时期内水稻收获机械的发展特点。在工业发达国家，水稻收获机械已经有了长足的发展，除了具有传统的基本功能外，自动化控制秸秆堆放处理、自动打包等技术也在水稻联合收割机上得到了应用，这也必将成为我国水稻联合收割机发展的主要方向。在我国重点发展水稻联合收割机：全喂入式水稻联合收割机须用切流脱粒滚筒加轴流分离滚筒，小型机以横置、大型机以纵置为宜，目前以深受广大农场及农村用户认可。半喂入式水稻联合收割机宜积极发展国产机型，不宜盲目模仿追求现代化，要善于简化以降低成本。割前摘脱式水稻联合收割机的诞生，必将在将来的市场竞争中占有一席之地。我国水稻收获机械的发展任重道远。2 方案比较与论证2.1 谷物收获的农业技术要求谷物收获的农业技术要求是谷物联合收获机使用和设计的依据。由于我国谷物种植面积很广，种类也很繁多，而且各地区自然条件有差异，栽培制度亦各不相同，所以对于谷物收获的农业技术要求也不一样，概括起来主要有以下几点：(1) 适时收获，尽量减少收获损失适时收获对于减少收获损失具有很大意义。为了防止自然落粒和收割时的振落损失，谷物一到黄熟中期便需及时收获，到黄熟末期收完，一般为515天。因此，为满足适时收获减少损失的要求，收获机械要有较高的生产率和工作可靠性。(2) 保证收获质量在收获过程中除了减少谷粒损失外，还要尽量减少破碎及减轻机械损伤，以免降低发芽率及影响贮存，所收获的谷粒应具有较高的清洁率。割茬高度应尽量低些，一般要求为510cm，只有两段收获法才保持茬高1525cm。(3) 禾条铺放整齐、秸秆集堆或粉碎割下的谷物为了便于集束打捆，必须横向放铺，按茎基部排列整齐，穗头朝向一边；两段收获用割晒机割晒，其谷穗和茎基部须互相搭接成为连续的禾条，铺放在禾茬上，以便于通风晾晒及后熟，并防止积水及霉变；拣拾和直收时，秸秆应进行粉碎直接还田。(4) 要有较大的适应性我国各地的自然条件和栽培制度有很大差异，有平原、山地、梯田；有旱田、水田；有平作、垄作、间套作，此外，还有倒伏收获、雨季收获等。因此，收获机械应力求结构简单、重量轻，工作部件、行走装置等适应性强。2.2 割台设计方案水稻联合收获机的割台装置的设计需要满足谷物收获的农业技术要求，并且应该在保证其动力性要求的情况下，尽量减小其尺寸和重量，同时尽可能让装配好的水稻联合收获机的重心在其底盘面上的投影离运动中心近一些，以确保割收获机具有较好的动力学性能。为满足以上要求，可以选择两种设计方案：(1)割台台面的位置基本呈直立状态（常略有倾斜）即为立式割台。(2)割台台面的位置基本呈于卧状（常略向前倾）即为卧式割台。2.3 方案比较与选择分别对两种方案类型（立式割台和卧式割台）的功能及特性做分析比较，选择较为合适的方案设计。方案一：立式割台 当立式割台收割机工作时，将割断后的作物直立地进行输送并使之转向铺放。它具有结构简单，重量轻，与拖拉机配套机器前伸量小，地头转弯灵活，操作方便等优点，但它存在着一定缺点，在地头造成散穗损失，割幅不能增宽，只能割1.2米，效率低，收割倒伏作物性能差等问题。方案二：卧式割台 采用偏心拨禾轮，拨板将作物拨向切割器切割，随后将已切割的作物拨到割台上，立式割台机型的扶禾器主要将倒伏的作物扶起，交给拨禾星轮或其它拨禾装置扶持着作物进行切割。其纵向尺寸较大，但工作可靠性较好。综合两种设计方案各自的特点，结合我国当前实际水稻收获状况和工作生产条件，所以设计一种水稻联合收获机的卧式收割台有更深刻的意义。3 拨禾器的设计3.1 拨禾器的选择在收割机和联合收获机上装有拨禾、扶禾装置，称为拨禾器，它所完成的功能是：把待割的作物茎秆向切割器的方向引导，对倒伏作物，要在引导的过程中将其扶正；在切割时扶持茎秆，以顺利切割；把割断的茎秆推向割台输送装置，以免茎秆堆积在割台上。因此，拨禾、扶禾装置能提高收割台的工作质量、减少损失、改善机器对倒伏作物的适应性。比较两者，前者结构简单，适用于收获直立和一般倒伏的作物，普遍应用于卧式割台收割机和联合收获机上；后者用于立式割台联合收割机上，它能够比较好地将严重倒伏的作物扶起，并能较好地适应立式割台的工作。因此拨禾器应该选用拨禾轮装置进行设计。3.2 拨禾轮的结构设计为了增强拨禾轮的扶禾能力强，适当调整弹齿倾角，对倒伏作物有较强的适应能力，且可以广泛应用于大中型联合收获机上，选择设计一种偏心拨禾轮。它由带弹齿的管轴、主辐条（左、右两组）、辐盘、副辐条、偏心盘、偏心吊杆、支承滚轮和调节杆等组成。图3-1中m是固定拨禾轮轴上的辐盘，m1是调节用的偏心圆环，图3-1 拨禾轮偏心机构示意图aa为管轴，其上固定弹齿ak，m的辐条与aa铰接，在管轴aa的一端伸出曲柄aa，m1的辐条与aa铰接，m和m1的两组辐条长度相等（aoao1），偏心距oo1（一般为5080mm）和曲柄长度aa相等，因此，整个偏心拨禾轮由5组平行四连杆机构oo1aa组成。偏心圆环m1可绕轴心o转动。当调整偏心圆环m1的位置，即可改变oo1与轴线oa的相对位置，曲柄aa（包括和它成一体的管轴及弹齿ak）也随着改变其在空间的角度。调整好所需角度后，将oo1的相对位置固定下来，于是在拨禾轮旋转时，不论转到哪个位置，aa始终平行于oo1，弹齿ak也始终保持调整好的倾角。倾角调节范围为由竖直向下到向后或向前倾斜30。当顺着和横着的倒伏作物的方向收割时，将弹齿调到向后倾斜1530，并将拨禾轮降低和前移。收割高而密、向后倒伏的作物时，将弹齿调到前倾15。收割直立作物时，弹齿调到与地面垂直。3.3 拨禾轮的工作原理3.3.1 拨板的运动分析拨禾轮工作时拨板的运动是一种复合运动，由拨板绕轴的回转运动和机器的前进运动复合而成，其运动轨迹可以由作图法求出（图32a）。拨禾板上ao点的运动轨迹，先将ao点回转的圆周作m等分，然后用下式求出在拨板每转一等分时间间隔内机器前进的距离：式中 vm机器前进速度（m/s） n拨禾轮转速（r/min）由点1沿机器前进方向量取长度为s的线段，线段的端点1即为拨禾板上的点ao在转过一等分圆周时的绝对位置；同理，由点2、3、m沿前进方向依次量取长度分别为2s、3s、ms的线段, 2、3m即分别为点a0转过2、3、m等分圆周时的绝对位置。连接点1、2m就得到了拨禾轮上拨板上a0点的运动轨迹。设拨禾轮轴o0在地面上的投影点o为坐标原点（图3-2b），x轴沿地面指向前进方向，y轴垂直向上，拨禾板外缘上一点由水平位置a0开始逆时针方向旋转，则其轨迹方程为： 式中r拨禾轮半径拨禾轮角速度h拨禾轮轴离割刀的垂直安装高度图3-2 拨禾轮的运动轨迹a).作图法 b).解析法h割刀离地高度3.3.2 拨禾轮正常工作的条件图3-3 不同值时，拨禾板运动轨迹的形状1.1 2.=1 3.1拨禾板运动轨迹的形状，决定于拨禾轮的圆周速度vy与机器前进速度vm的比值称为拨禾速度比。轨迹形状随值不同的变化规律如图3-3所示。值从0变化到时，拨禾板的轨迹形状由直线（0）变化到短幅摆线（1）、普通摆线（=1）、长幅摆线（1）直至圆（=）。要使拨禾轮完成对茎秆的引导、扶持和推送作用，就必须使拨禾板具有向后的水平分速度。轨迹曲线上各点切线的方向，就是拨禾板在各种位置时的绝对速度方向。从图3-3分析可知，当1时，在轨迹曲线上的任何一点，均不具有向后的水平分速度。只有当1时，即轨迹形状为长幅摆线（常称余摆线）时，运动轨迹形成扣环，在扣环下部，即扣环最长横弦ee（图3-3）的下方，拨禾板具有向后的水平分速度。由此可知，拨禾轮正常工作的必要条件是：拨禾速度比1。3.3 拨禾轮主要性能参数的确定3.3.1 拨禾轮的直径拨禾轮直径的确定与它所要完成的功能有关，其确定应遵循以下两个原则：1拨板进入禾丛时其水平分速度为零；2拨禾轮拨板扶持切割时应作用在禾秆割取部分的1/3处（即重心稍上方）。如图3-4所示，根据以上两个条件，可以确定3-4 拨禾板直径的确定 （3-1）式中：r拨禾轮半径 l作物自然高度 h割茬高度 入禾角 此时 （3-2）则有拨禾轮的半径为： （3-3）式中：d拨禾轮直径 拨禾速度比 由实际收获作业状况，分别取=1.5 ，l=1000mm ，h=100mm，即有： （3-4）3.3.2 拨禾轮的转速在选择拨禾轮的转速时，首先应确定拨禾速度比。由前面分析可知，拨禾轮正常工作的必要条件为1。加大拨禾速比，拨禾轮的作用范围和作用程度都会增加。但当机器速度vm一定时，增加值，就要提高拨禾轮的圆周速度vy，这将因拨禾板对作物穗部的冲击加大而使落粒损失剧烈增加。实践证明，拨板的圆周速度vy一般不宜超过3m/s，对于水稻vy一般不宜超过3m/s。因此，拨禾轮的拨禾速比的提高受到最大圆周速度的限制。值的选取，需根据拨禾轮拨板数、作业速度和收获时作物的成熟程度等条件来确定。经试验测得适应不同的作业速度的值见表3-1。表3-1 各种作业速度的值作业速度（m/s）拨禾轮圆周速度（m/s） 值0340971301681901.05-1.201.52-1.671.67-1.821.96-2.012.201.57-1.881.53-1.721.28-1.401.17-1.201.16选取=1.5 机器前进速度vm=1.0m/s根据已确定的值和机器前进速度的要求，可以确定拨禾轮的转速n。计算： （3-5）又 （3-6） （3-7）式中： n拨禾轮的转速（r/min） d拨禾轮的直径（m） vm机器作业速度（m/s） 拨禾速度比3.3.3 割幅割幅b按下式决定： （3-8）查资料，分别取 q=2.0 =0.8 a=1333 =1.0式中：q设计喂入量（kg/s），根据生产需要，作物特性和机型及其大小而提出的，为给定值为2.0kg/s。割下作物的谷草比（谷粒重割下物总重）a作物的平均产量（千克亩）vm联合收获机的平均作业速度（m/s）3.3.4 拨禾轮的功率消耗拨禾轮在引导，推送茎秆过程中需克服茎秆弹性变形阻力，穗部重量，作物茎秆缠绕阻力及空转阻力等，其功率消耗可按下式作近似计算： (3-9)式中 p拨禾轮单位宽度上的切向阻力，取p40nm； b拨禾轮宽度（m） vb拨禾轮圆周速度（m/s）3.4 拨禾轮的工作过程分析图3-5 拨禾板的绝对速度3.4.1 拨禾轮的农业技术要求每块拨板从开始接触未割作物，直到将已割作物向后推送并与之脱离接触，这是它完整的工作过程。要使拨禾轮具有良好的工作质量，除了必须满足1的条件外，还应该满足工作过程中不同阶段的要求：拨板在入禾时，其水平分速度应该为零，这样对穗部的冲击最小，可以减少落粒损失；切割时，拨板应扶持作物茎秆，以配合进行切割，避免切割器将茎秆向前推倒；茎秆切断后，拨板应继续稳定地向后推送，以清扫割刀，并防止作物向前翻倒或被向上挑起，造成损失。3.4.2 拨板的入禾角和拨禾轮安装高度分析（1）拨板的入禾角图3-6为拨禾轮的工作过程简图。图中，假设拨禾轮轴安装在切割器的正上方，作物直立，作物高度为l。图3-6 拨禾轮的工作过程简图拨禾轮作业时为了减少拨板对谷物的碰击，拨板进入禾丛时，其水平分速度应为零，即 (3-10)则有： (3-11)取=1.5 则拨板的入禾角t1为 (3-12)（2）拨禾轮高度分析由图3-6可以建立下列关系式： lrsint1hh (3-13)而sint1=1/代入整理可得拨禾轮的安装高度h为： h=lr/h (3-14)式中 h拨禾轮的安装高度 h割刀离地高度 r拨禾轮的半径 拨禾速比 l所收获作物的自然高度分别取h=100mm，r=450mm，=1.5 ，l=1000mm ，得到拨禾轮的安装高度为： h=lr/h=1000+450/1.5-100=1200mm (3-15)3.5 拨禾轮弹齿的设计设计一种收割机拨禾轮弹齿，包括通过后端与拨禾轮连接的弹齿齿体，弹齿齿体为采用弹簧钢丝制成的呈弧状的弹齿齿体，弹齿齿体通过后端设有的安装孔与收割机拨禾轮螺栓连接。设计拨禾轮弹齿两齿间的宽度为=118mm，长度为=215mm，如图3-7所示，分别安装在偏心拨禾轮的5组平行四连杆机构上，每两个弹齿之间的中心间隔为=230mm， 图3-7拨禾轮弹齿结构示意图所以每个连杆上应有弹齿： (3-16)计算整个拨禾轮所需要弹齿的总数量为：n=5n=45本实用具有较好的挠性，提高了对倒伏作物的收割能力，并且减轻了打击籽粒的力度，减少了籽粒损失，拓宽了收割机的适应性，从而大大提高用户的经济效益。至此，已经完成拨禾轮主要部件的设计和计算，其他零部件的设计和选择可以根据实际工作情况和经验，适当选材和确定尺寸。4 割台螺旋推运器的设计图4-1 割台螺旋推运器1.主动链轮 2.左调节杆 3.螺旋筒 4.螺旋叶片 5.附加叶片 6.伸缩扒指 7.检视盖 8.右调节杆 9.扒指调节手柄割台螺旋推运器由螺旋和伸缩扒指两部分组成。螺旋将割下的谷物推向伸缩扒指，扒指将谷物流转过900纵向送入倾斜输送器，由输送链耙将谷物喂入滚筒。4.1 割台螺旋的设计割台螺旋的主要参数的确定。割台螺旋的主要参数有内径、外径、螺距和转速等。（1）割台螺旋的内径的大小应使其周长略大于割下谷物茎秆长度，以免被茎秆缠绕。水稻收获时割下茎秆的长度约为900mm，所以割台螺旋的内径大小d应满足，即为。设计选取内径d=300mm（2）确定割台螺旋的外径时，注意到螺旋叶片的高度不宜过小，应该能够容纳割下的谷物（设计采用的叶片高度为100mm），因而螺旋外径为d=500mm。（3）螺距的大小决定于螺旋叶片对作物的输送能力。利用螺旋来输送谷物，必须克服谷物对叶片的摩擦，才能使输送物前进。为此，螺旋推运器的螺距s值应为： 500mm (4-1)式中 d螺旋内径 内径的螺旋升角为20为了保证螺旋对谷物的输送和提高输送的均匀性，选择螺距值s=460mm（4）螺旋转速 由于谷物只是占有螺旋叶片空间的一小部分，因此只能按经验数据确定。一般在150200转分范围内，即可满足输送要求。表41列出几种联收机割台螺旋推运器的技术数据。表4-1 割台螺旋推运器参数机 型内径（毫米）外径（毫米）螺距（毫米）转速（转分）东风zkb5丰收3.04lz2.54lq-2.5hq-3丰收1e512（东德）jd7700（美）mf510（加拿大）jl1065jl1075300300300300300300300408330300500500500500500495500610550500460460460460460右380，左180560545480150160170150，190180164176150，121151175230由收获机的实际传输动力和收割功率，确定螺旋的转速为n=178r/min由于输送的谷物不是充满螺旋叶片空间，因此，从螺旋叶片到伸缩扒指的输送过程是非均匀连续的，而是一小批一小批地输送给伸缩扒指。如果伸缩扒指位于左右螺旋的中部，为了提高其喂入的均匀性，左旋叶片和右旋叶片与伸缩扒指相交接的两个端部，应相互错开1800。有的还装有附加叶片，延伸到伸缩扒指之中，也是为了改善割台螺旋推运器的喂入均匀性。4.2 伸缩扒指的设计4.2.1 伸缩扒指结构的设计伸缩扒指安装在螺旋筒内，由若干个扒指并排铰接在一根固定的曲轴上（图4-2）。曲轴与固定轴固结在一起。曲轴中心01与螺旋筒中心o有一偏心距。扒指的外端穿过球铰连接于螺旋筒上。这样，当主动轮通过转轴使螺旋筒旋转时，它就带动扒指一起旋转。但由于两者不同心，扒指就相对于螺旋筒面作伸缩运动。由图可见，当螺旋筒上一点b1绕其中心0转动900到b2时，带动扒指绕曲柄中心o1转动，扒指向外伸出螺旋筒的长度增大。由b2转到b3和b4时，扒指的伸出长度减小。图4-2 伸缩扒指机构1.主动轮 2.转轴 3.螺旋筒 4.球铰 5.扒指 6.曲轴 7.固定轴 8.调节手柄工作时，要求扒指转到前下方时，具有较大的伸出长度，以便向后扒送谷物。当扒指转到后方时，应缩回螺旋筒内，以免回草，造成损失。如果使曲轴中心o1绕螺旋筒中心o相对转动一个角度，则可改变扒指最大伸出长度所在的位置，同时扒指外端与割台底板的间隙也随着改变。扒指外端与割台底板的间隙应保持在10mm左右。当谷物喂入量加大而需将割台螺旋向上调节时，扒指外端与底板的间隙也随着增大，此时应转动曲轴的调节手柄，使扒指外端与割台底板的间隙仍保持在10mm左右。在联收机的割台侧壁上装有调节手柄，用以改变曲轴中心o1的位置。4.2.2 伸缩扒指主要参数的确定伸缩扒指的主要参数有扒指长度l和偏心距e当扒指转到后方或后上方时，应缩回到螺旋筒内，但为防止扒指端部磨损掉入筒内，扒指在螺旋筒外应留有10mm余量。当扒指转到前方或前下方时，应从螺旋筒内伸出。为达到一定的抓取能力，扒指应伸出螺旋叶片外4050mm。在图4-3中，d为螺旋外径，d为螺旋内径，即螺旋筒直径，l为扒指长度，e为偏心图4-3 扒指长度及偏心距距。确定结构尺寸：为了满足扒指在筒外露出最短，后上方外露量为10mm，（以防扒指掉入筒内），在伸出最长的位置，扒指应伸出螺旋叶片外40mm。（以满足抓取能力的要求）由图上几何关系即可得出确定l和e的算式：偏心距： （4-2）长度： （4-3）由几何关系： （4-4）由以上各式即得： （4-5）又 d=500mm,d=300mm扒指长度l=225mm,偏心距e=75mm5 传动系统的设计传动装置是大多数机器或机组的主要组成部分，在整台机器的质量和成本中占有很大的比例。机器的工作性能和运转费用也在很大程度上取决于传动装置的优劣。因此，不断提高传动装置的设计和制造水平就具有极其重大的意义。5.1 传动类型的选择选择传动类型是所根据的主要指标是：效率高，外廓尺寸小，质量小，运转性能良好及符合生产条件等。根据水稻收获机的实际工作条件和割台各部件之间的组合装配情况，要求传动装置必须工作可靠，且割台的动力输出轴与其他工作轴距离较远，工作是环境恶劣，低速重载，可以在高温和潮湿的环境中正常工作，综合以上要求，比较各种传动方式的优缺点和适用场合，我们选择采用链传动方式。5.2 链传动的设计现已知割台动力输入轴的功率p=1000w，转速n=662r/min，即为主动链轮的转速。传动比i=1.5，载荷平稳。（1）选择链轮齿数取小链轮齿数，大链轮的齿数为（2）确定计算功率由表9-7查得，由图9-13查得，单排链，则计算功率为： =1.01.521000=1.52 kw （5-1）（3）选择链条型号和节距根据kw 及 r/min 查表9-11，可选10a-1。 查表9-1，链条节距为p=15.857mm(4)计算链节数和中心距初选中心距=（3050）p=（3050）15.857mm=（475.71792.85）mm 取=600mm。相应的链长节数为 （5-2）取链长节数为节。查表9-7得到中心距计算系数，则链传动的最大中心距为 mm （5-3）（5）计算链速，确定润滑方式 m/s （5-4）由m/s和链号10a-1，查图9-14可知应采用滴油润滑。（6）计算压轴力 有效圆周力为： （5-5）链轮水平布置时的压轴力系数 ，则压轴力为 = （5-6）以上为割台动力输入轴与割刀摆环主轴之间的链传动装置的设计，同样方法，可以设计出搅龙转轴与中间轴及其拨禾轮转轴间的传动。5.3传动系统总体结构的设计经过上面分析，传动类型选择的链传动，由发动机输出的动力传递到割台动力输入轴，再由该轴提供给割刀摆环、搅龙和拨禾轮工作所需的动力。因此，需要合理安排各个工作部件的位置，以尽量提高传动效率，并且减小整机的总体尺寸。若将所有的传动装置都连接在输入轴上，根据传递的功率和效率，明显看出所需的直径尺寸过大，导致割台整体尺寸太大，并且稳定性也没有保证。因此，需要将割台的总动力分配，进行间接的传动。由于拨禾轮与喂入搅龙间的距离偏大，直接用一条链进行传动有很大的不便，会导致传递效率下降，工作状态不稳定，因此，需要在两者之间添加一个中间轴来传递给拨禾轮所需的动力。为了避免在链条的松边垂度过大是产生啮合不良和链条的振动现象，同时也为了增加链条与链轮的啮合包角，在该传动装置中设有张紧轮，来调节控制张紧程度。 图5-1 1.割台动力输入轴 2.割刀摆环 3.喂入搅龙 4.割台悬臂轴 5.拨禾轮5.4 割台悬臂轴的设计轴是组成机器的主要零件之一。一切做回转运动的传动零件，都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传动。因此轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。5.4.1 悬臂轴的传动由割台装置的传动系统的设计方案，可以知道割台悬臂轴的运动和动力传递示意图5-2 图5-2 悬臂轴的传递示意图1.小链轮 2.大链轮图中链轮1是小链轮，为动力输出链轮，链轮2是大链轮，为动力输入链轮。其动力及运动的传递情况是割台将动力先传递给大链轮2，带动悬臂轴和链轮1的运转，链轮1通过链条的传动，将动力最终传递给拨禾轮进行正常的工作。5.4.2 轴的设计（1）求出悬臂轴的功率p、转速n和转矩t取链传动的传递效率=0.92，则： （5-7）转速n=66r/min，于是转矩 t= （5-8）（2）初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调制处理。根据表15-3，取=110，于是得 （5-9）因为轴上开有两个键槽，其直径应增大10%15%，然后将轴整圆为标准直径。即取轴的直径暂取为28mm。（3）轴的结构设计在进行结构设计时，应该保证轴满足的条件如下：轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；轴上的零件要便于装拆和调整；轴应该具有良好的制造工艺性。（4）拟定轴上零件的装配方案为了提高轴的承载能力，减小轴的尺寸和机器的质量，降低制造成本，采取以下的传动装配方案，如图5-3所示。图5-3 轴的结构与装配为了保证链轮和轴配合有良好的对中性，故选择链轮轮毂与轴的配合为h7/h6。（5）求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算简图（5-4）。图5-4 悬臂轴的计算简图从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出，截面c是危险截面。现将计算出的截面c处的、及的值列于下表5-1。表5-1 危险截面计算式载荷水平面h垂直面v支反力f弯矩m总弯矩扭矩t（6）按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面c）的强度。根据校核公式和上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6，轴的计算应力 （5-10）前面已经选定轴的材料是45钢，调制处理，查表得=60mpa。因此，故安全。总 结联合收获机是将收割机和脱粒机用中间输送装置连接成为一体的机构。它能在田间一次完成切割、脱粒、