玉米脱粒机的设计【全套CAD图纸+word说明书】
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购买后包含有 纸和论文 ,咨询 录 摘要 1 关键词 1 1 前言 2 2 玉米脱粒机的总体构造 3 脱粒机构 3 筛选机构 3 清选机构 4 机架 4 3 玉米脱粒机的设计 5 电动机的选择 5 V 带传动的计算 6 确定传动装置的传动比 6 确定计算功率 6 确 定 V 带型号 6 确定带轮直径与验算速度 6 确定 V 带中心距与基准长度 6 验算包角 7 计算 V 带根数 7 计算初单根 V 带拉力最小值 7 计算压轴力 8 带轮的设计 8 带轮材料选择 8 主动带轮设计 8 从动带轮设计 9 轴的结构尺寸设计 9购买后包含有 纸和论文 ,咨询 传动轴的选择 9 确定轴的直径长度 10 轴上载荷计算 11 校核轴的长度 13 轴承的选用 13 键的选择与计算 14 键的选择 14 键的强度验算 14 风机的选用 14 风速的计算 14 受力分析 15 4 结论 16 参考文献 16 致谢 17 附录 17 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 玉米脱粒机的设计 摘 要： 长期以来我国玉米脱粒机主要是以打击原理对玉米进行脱粒，导致玉米脱粒过程中玉米的破碎率偏高，不仅降低了其价值，也对其生产效率与农民朋友的收入造成很大的影响。针对我国玉米脱粒现状，对现有玉米脱粒机进行改进设计很有必要。本设计一改传统钉齿脱粒方法，采用挤搓式原理用板齿进行脱粒，板齿呈螺旋均布便于脱粒与排 出玉米芯。清选机构采用风机与分离筛，能很好的将玉米籽粒与杂物分离。 关键词 ： 玉米；脱粒机；板齿 a of to to a of a on its of In of of in is in of to is in is to of of of 买后包含有 纸和论文 ,咨询 1 前言 我国是一个农业大国 ,目前主要以传统农业为主 ,仍存在着生产结构不合理、生产规模小、技术落后等特点 ,因此农产品无论从价格上还是从品质上相对发达国家还存在着很大的差距。 农业是我国的基础经济、是国家发展的根本，机械化的普及，不仅使农业加强了农业化生产，同时也减轻了农民的劳动强度。 农业产业 而且 是国民经济的基础性产业 ,其他产业发展在 很大程度上依赖于农业的发展。因此 ,农业 机械的飞速发展 将对人民生活、国民经济发展和社会稳定产生 巨大 的影响 ，其必要性不言而喻。 就玉米利用而言，大体经历了作为人类口粮、牲畜饲料和工业生产原料的三个阶段玉米口粮消费占玉米总消费的比重大约在 5%左右，但是随着时代的发展，这个比例有逐步降低的趋势。玉米是三大 粮食 品种之一，为解决人类的温饱问题起到很大作用。时至今日，玉米仍然是全世界各国人民餐桌上不可或缺的食品：在 “ 玉米的故乡 ” 墨西哥， “ 国菜 ” 玉米饼的年消耗量达到 1200万吨之多，人们无论贫富贵贱都非常喜欢食用；在发达国 家和地区，玉米也被作为补充人体所必需的铁、镁等矿物质的来源为人们广泛食用；在某些贫困国家和地区，玉米依然是人们廉价的裹腹之物。 从 2011年度玉米产业技术发展报告 2 看出， 虽然近几年国家采取限制深加工企业产能扩张以及控制深加工企业消费玉米数量等调控措施，但玉米深加工下游产品需求旺盛， 2011年工业消费玉米数量继续增加，达到 5600万吨，比 2010年增加 300万吨。受猪肉价格持续上涨的影响，养殖业效益改善，生猪存栏数从 2011年 2月持续增长，玉米饲用需求明显增长， 2011年全年饲用玉米总量为 2011年由于国内玉米市场供给稳定，国家对玉米市场的调控力度不大。 2011 年通过竞价销售和跨省移库向市场投放国家玉米储备约 400 万吨，大大低于 2010 年 2744 万吨的水平。截止 2011年 11 月，我国累计进口玉米 吨，预计 2011 年的总进口为 140 万吨左右，略低于 2010 年 吨的进口水平。 2011 年 12 月，我国政府启动了对新玉米的临时储备收购政策，并提高了玉米收购价格，这将对未来国内玉米价格形成重要支持。 在如此高涨的玉米产业形势下 ，不管是和 玉米相关的生产商还是农民，都对这个行业产生前所未有的热情，都渴望从中分一杯羹。而 06年 1月 ，温家宝同志在总公司呈送的工作报告上批示 3 ：要居安思危，思则有备，有备无患。储粮于田，储粮于库，都是为了维护农民利益，维护粮食市场稳定，维护国家粮食安全。从长远和大局来看，中央储备粮工作，把确保数量真实、质量良好，调得动、用得上放在重要位置，具有现实和深远意义。 这一切将粮食产业中的玉米产业推上了发展的巅峰，而如何保证优质而高效的玉米生产成为玉米产业中急需解决的难题。 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 针对我国 脱粒现状 4 ，通过验学国外先进技术，改进设计了采用挤搓原理的板齿脱粒机，玉米被滚筒抓取后，随滚筒作切线回转运动，同时还沿轴向和径向运动，其合运动的轨迹线为圆锥螺旋线，脱粒后茎秆可轴向或切向流出。其脱净率高，分离效果好，破碎率低，为一种优秀，高效的玉米脱粒机。 2 玉米脱粒机的总体构造 脱粒机构 根据作物在脱粒装置中的运动情况，基本可以将脱粒装置分为三种 5 ：切线型，轴流 径向型，轴流切线型。切线型：玉米被滚 筒抓取后垂直于滚筒轴，沿滚筒切线方向运动而不发生轴向运动，脱粒后的玉米芯也沿切线方向流出，但存在籽粒与果穗分离问题。轴流 径向型：玉米被滚筒抓取后，随滚筒做切线回转运动，同时沿轴向和径向运动，其合成运动的轨迹线为圆锥螺旋线，玉米芯可切向或轴向流出，但存在脱离时间长，结构复杂，茎秆破碎严重等缺点。而第三种轴流切线型，同样在作切线回转运动的同时沿轴向运动，运动轨迹线为螺旋线而并不需要锥形滚筒，其很好的结合了前两种脱粒的优点，结构简单，脱净率高而破碎率低 通过前面的分析，选取第三种脱粒方式，即轴流切 线型脱粒装置。它由脱粒滚筒，栅格式凹板和顶盖等组成。凹板和顶盖形成一个圆筒，把滚筒包围起来。脱离时，玉米从滚筒的入料口喂入，随着滚筒旋转，在螺旋导板的作用下，玉米在脱粒装置内做螺旋运动。在滚筒和凹板的打击和搓擦作用下，玉米粒被脱下，并通过栅格状凹板分离出来，而玉米芯则从滚筒的轴向一侧排出。 图 1 脱粒滚筒 筛选机构 采用滚筒脱粒其凹板有栅格式，冲孔式等类型。由于采取轴流切线式脱粒，脱粒主要为挤搓作用，其中栅格式凹板脱粒能力与分离能力都能达到要 求，所有本设计选用栅格式凹板。它是由一定数量的钢条及两条主要梁和两条副梁组成，快速旋转的板购买后包含有 纸和论文 ,咨询 齿滚筒将被卡死的玉米挤搓脱粒，无论是工作时还是安装时，栅格式凹板是固定不动的，因此对于钢条的强度有一定的要求。玉米脱粒之后，再将玉米粒经过栅格式凹板，从凹板的缝隙漏出，顺着斜滑板滑出机体之外，目的是将玉米和玉米芯分开 。 图 2 栅格式凹板 清选机构 清选机构主要实现脱粒后籽粒与杂质杂物之间的分离。 6 常见的 请选原理可以分为两类：一类是按照籽粒的空气动力特性进行请选，另一类是利用气流进行请选。其中后者最为常用，结构简单，分离效率高。本设计采用气流请选的方式，其中气流由风机提供。 图 3 风机 机架 机架在脱粒机中用于容纳和支承各种零部件。本设计采用 5三角钢。由于整机工作过程中会出现比较大的抖动，对机架的强度要求比较大，所以对焊接的要求比较大，本机架采用角焊。焊缝高度值指教三角形的直角点到斜边的距离，这个距离已购买后包含有 纸和论文 ,咨询 经比较格式用于整机震动比较大的部件上。其壳体为覆盖件，对设计的 强度要求不大，也采用 5个零部件的衔接主要采用焊接和螺栓紧固。3 玉米脱粒机的设计 电动机的选择 查阅相关的资料 7 ， 板齿滚筒转速设计为 340r/齿齿顶直径为190格式凹板的直径为 270凹板的长度为 600主轴上螺旋均布着板齿，以便玉米芯随螺旋板齿的螺旋作用排出机体之外。 据公式 v= 0, （ 1） 计算得 v=s 式中 n=滚筒的转速 (r/V=齿顶线速度（ m/s） D=滚筒齿顶直径（ m） 本设计采用交流电机为动力来源 8 ，通过 V 带传动实现脱粒滚筒的转动以及风机的转动。 而 v 带传动，传动比过大时会减小带轮的包角。当带轮的包角减小到一定程度时，带传动就会打滑，从而无法传递规定的功率。因此，带传动比一般取 i 7，推荐值为2则电动机的转速范围为： （ 2） 2340=680 现在选用工业广泛应用的 考机械设计简明手册 9 表 1 电机的参数表 of 方案 电动机型号 额定 功率 电动机转速 基本参数 P/步 转速 满载 转速 效率（ %） 电动机重量（ 功率 因数 1 80 710 82 79 00 940 3 380 1430 5 虑到玉米脱粒机的整体设计的质量问题与脱粒强度问题，选用 3 号方案，选定电机购买后包含有 纸和论文 ,咨询 型号为 动机尺寸列表 表 2 电机的尺寸表 of 位 中心高 H 外形尺寸 )2( 底脚安装尺寸 地脚螺栓孔直径 K 轴伸尺寸 键部位尺寸 )( 电动机的输出轴尺寸 G 112 265305400 140190 12 6028 48 28 定传动装置的传动比 总传动比 （ 3） 式中 r/由上式得 i=940/340 合要求 定计算功率 查机械设计 10 表 8A= （ 4） 择 根据 1n 查机械设计 用 带 定带 轮的基准直径 v 初选小带轮的基准直径 1d 械设计表 8表 8小带轮的基准直径1d =106验算带速 v 1 （ 5） 因为 5m/s v 30m/s,在规定的范围内，故带速合适。 计算大带轮的基准直径 2d 1=106机械设计表 8圆整为 2d =315买后包含有 纸和论文 ,咨询 定 定中心距 取 )(2)(121 （ 6） 即： )315106(2)315106( 4 40 取中心距0a=500计算初选带所需的基准长度 0212210 4)()(22 （ 7） 即：5 0 04 )1 0 63 1 5()3 1 51 0 6( 022d= 机械设计 表 8到的 1600据相近，所以取 600计算实际中心距 a a0a+2 0（ 500+2 16811600 ） 460 （ 8） 算小带轮上的包角 1a 01201 0 a 即： 001 0 1 063 151 80 求得 ： 001 120154 a 满足 V 带传动的包角要求。 算带的根数 z 计算单根 r 由 0640r/机械 设计表 80=据 1n =940r/i= 表 8 8械设计表得 8L= L=（ （ 9） 计算 Z= 3根 （ 10） 算单根 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 查表得 m,所以 20 ) 0 0 pF （ 11） 即 2m i ) F 157N 应使带的实际初拉力(算压轴力 轴力的最小值为 p 2154s i i n)(2)( 01m i i n =943N （ 12）带轮的设计 带轮材料 因为带轮的转速 ，即 5 ，转速比较低，所以材料选定为灰铸铁，硬度为 15011 。 主动带轮的设计 带轮的结构设计主要是根据带轮的基准直径，选择带轮的结构形式，根据带的型号来确定带论轮槽的尺寸，设计如下： 主动带轮的结构选择 因为根据主动带轮的基准直径尺寸 061 ，而与主动带轮配合的电动机轴的直径是 81 ，因此根据经验公式 300以主动带轮采用腹板式。 带轮参数的选择： 通过查机械设计一书，可以确定主动带轮的结构参数，结构参数如下表，其他的相关尺寸可以根据相应的经验公式计算求得 12 。 表 3 带轮的结构参数表 of 位（ 槽型 间距 一槽对称面到端面距离 =32 =34 =36 =38 A 11 5 9 - 118 - 118 主动带轮的厚度可以由计算公式： 2)1( （ 13） 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 求得 39215)14( 图 4 主动带轮 从动带轮的设计 从动带轮的结果选择 因为根据主动带轮的基准直径和传动比来确定，即 152 ，002 ，所以从动带轮采用轮辐式。 从动带轮的厚度可以由计算公式： 2)1( 求得 即 ： 89215)13( 图 5 从动带轮 轴的结构尺寸设计 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 0 传动轴的选择 传动轴是玉米脱粒机的 重要设计部件之一， 13 他在玉米脱粒机正常工作过程时，承担主要转矩、扭矩、弯矩和支撑传动轴上的回转零件，玉米脱粒时的瞬时冲击很大，而且冲击次数非常频繁，因此传动轴的设计是一个至关重要的一个步骤。它的主要公用是：一是在径向上支撑所安装的回转零件，使其有确定的工作位置；二是传递轴上的运动和动力，使其正常工作。根据轴流切向式板齿玉米脱粒机的结构特点和组成形状及工作强度和环境的要求，玉米脱粒机的主轴选用直轴阶梯轴。此轴的设计如下： 根据轴的扭转强度来初步计算确定其最小直径 ，可利用经验公式： 30 （ 14） 其中：0A3 常用的几种材料的 T 的0p 主轴上的功率 n 主轴上的转速 轴上的材料应选取应用最为广泛的 45 号钢 14 ，并进行调制处理，其抗拉强度40 ，查表得 45 号钢 值范围为 112 取值范围为 120 A，于是有 ： 2340 m 确定轴的各段直径和长度 输出轴上的最小直径显然是安装带轮的内孔， 15 必在轴上开有键槽，而且有两个键槽，因此，为了开键槽又不消耗输出轴的强度，可以使周的直径增加 15%以上，这样增加输出轴的尺寸，因而可以提高轴的工作强度。即： 20%)151( 主输出轴的最小直径是安装带轮处的直径，为了使所选的轴直径与带轮相配合，故使输出轴端的轴径选为 24 查表可以得知带轮的厚度 8 ，则取输出轴的次段轴径为 4 ，其长度为 为了满足带轮的轴向定位要求，轴段右端需要制出一个轴肩，轴肩大小为 取 2 段的轴直径 62 ，轴肩处圆角 c 查表为 1，轴肩段长度取 30 输出轴的径向定位由普通平键来完成，选用键的型号为普通平键 为 3278 。键的购买后包含有 纸和论文 ,咨询 1 型号可以通过查机械设计课程设计手册一书取得。 而与滚筒连接采用两个键连接， 为 70812 轴上载荷计算 作轴的简图 16 图 6 轴的简图 of 求输出轴上扭矩的大小 根据公式： 9550000（ 15） 其中： p 电动机的额定功率 n 主轴的转速 即： 61794340 板齿上的合力 根据公式：求得 （ 16） 其中 ： d 输出轴的轴心到板齿外圆的距离 即 ： 5 019 061 7942 根据公式： %80其中： 80% 径向力占圆周力的百分数 即 ： NF r 5 2 0%806 5 0 根据公式： 求得 （ 17） 由于玉米脱粒机的主轴轴向基本不受力。 则取 0轴向力购买后包含有 纸和论文 ,咨询 2 表 4 轴的受力分析表 of 荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 60N 1 2=325N 弯矩 M 16120N/20150N/弯矩 22 2 0 1 5 01 6 1 2 0 M = 258 4 扭矩 T 61794340 轴上 水平面内所受支反力如图 根据公式： 60252021 轴在垂直面内所受的支反力 2521 图 7 轴的受力分析图 of 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，即危险截面的强度。购买后包含有 纸和论文 ,咨询 3 观察表中与弯矩图中的数据，以及轴单项旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取折合系数 a=的计算应力 M P )6120)( 3 22232 （ 18） 前面以及选定轴的材料为 45号钢，调质处理，查表得 1 。因此 1 ，故安全。 轴承的选用 由脱粒机的结构和相关尺寸可知所设计的轴上装有带轮和板齿滚筒，其上的板齿承螺旋排列，其轴向受力较小。又根据 62 ，初步选取支撑的轴承为深沟球轴承，取其内径为 30查表得深沟球轴承的型号为 6006，它的结构尺寸 为135530 . 取安装板齿的轴 4段的直径为 0 ， 17 轴承与轴肩用轴端挡圈固定，左、右两端采用的轴承用轴承座固定轴承，配合为67 虑板齿滚筒工作强度问题，其上采用两个平键连接板齿滚筒，键的尺寸为 12 8 70已知板齿滚筒长为 两个轴承其径向载荷为 325N 对于深沟轴承，其径向基本额定载荷 1)60( （ 19） 式中 表得， 载荷当量系数，查表得， 1 P 当量动 载荷， N 温度系数，查表为 1 基本额定寿命，本机预设寿命 000h N 轴承转速， r/ 寿命指数，对球轴承取 3 将以上数据代入上式，得 316 )8 0 0 0103 4 060(11 3 2 0 0 P 解得 P=2414N 而在规定的条件下， 6006 轴承可承受最大径向载荷为 8300N，远大于轴承实际承购买后包含有 纸和论文 ,咨询 4 受的径向载荷 2414N。故所选轴承合格。 键的选择与计算 键的选择 统一选取最为常见实用的 带轮连接的 平键 为 3278 。 与滚筒连接的平键 为 70812 ，电动机平键为 8736，风机轴键为 6612 键强度的验算 查表得需用挤压应力 0 而普通平键连接的强度条件为 102 3 pp （ 20） 式中： T 传递的转矩（ T=）， N/M K 键 轮毂键槽的接触高度， k=处 键的工作长度， 头平键 l= 上述公式，代入数据得 小键p1=46键p2=11小于许用挤压应力 60键能安全工作 风机的选用 风速 的计算 风压 、就是垂直于气流方向的平面所受到的风的压力 18 。根据伯努利方程得出的风压关系。 风的动压为 .5rov （ 21） 其中 kN/m， kg/m， m/s。 由于空气密度 (重度 (r)的关系为 r=rog, 因此有 ro=r/g。在 (1)中使用这一关系，得到 .5rv/g 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 5 此式为标准风压 公式。在标准状态下 (气压为 1013 温度为 15C), 空气重度 r=kN/纬度为 45 处的重力加速度 g=9.8m/s, 我们得到 wp=v/1600 此式为用风速估计风压的通用公式。应当指出的是，空气重度和重力加速度随纬度和海拔高度而变。一般来说， r/g 在高原上要比在平原地区小，也就是说同样的风速在相同的温度下，其产生的风压在高原上比在平原地区小。 设计玉米粒从凹板筛出来后进入出料板，出料斜坡设计为 30 度，由下图分析可知风 机对杂质和玉米粒进行分离时，只有当 F 才有可能将玉米粒误从出糠口吹出。 计算风机风力最大值，取其与 设玉米粒的最大截面积为 1 2玉米粒的重量为 1g，则作用在单颗玉米上力 F=1211010 3 =5 310 N 则临界值的风压 /1600 解得临界速度 V s 图 8 玉米粒受力分析 of 风机设计取风速 8m/s 即可满足要求， 19 设计出糠口高度为 160筒风机的直径为 120度为 280扇页高度为 40以上数据算得：当风速为8m/s 时，风机转速约为 200r/算后得与电机传动比为 1:风机带轮 d 为购买后包含有 纸和论文 ,咨询 6 180 4 结论 与同类机器相比，本机采用新的脱粒原理 20 避免了以前用直接打击式脱粒方法对玉米种子的损伤具 有生产效率高、脱净率高、并且保证了玉米芯的完整。保证了较低的破损率。操作简单，无需专门培训，就能很好的使用。结构简单，便捷省力，可维护性强，无需专门的修理机构。既可用于农村家庭式、小型企业的定量生产，又可适用于中大型企业的批量生产，摆脱传统手搓和整体打碎的方式对玉米进行脱粒，减小劳动强度，提高劳动效率并降低了破损率，既适合普通玉米脱粒、也适合种子玉米脱粒。促进农业机械化的发展进程。既适合北方平原 , 又适应南方丘陵地带 ,具有广阔的市场前景。 参考文献 1李宝筏 M2009,6(3):522011年度玉米产业技术发展报告 J农产品加
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