【《玉米脱粒机的脱粒滚筒设计计算案例概述》2600字】

玉米脱粒机的脱粒滚筒设计计算案例概述目录TOC\o"1-3"\h\u8363玉米脱粒机的脱粒滚筒设计计算案例概述 1243081脱粒主轴作用 118242阶梯轴设计 1287943脱粒滚筒设计 4117774阶梯轴的校核 51脱粒主轴作用脱粒主轴是在玉米脱谷机进行脱谷作业时，支撑弯曲力矩、扭矩、扭矩、脱粒鼓正常动作的旋转部件。脱粒主轴的设计十分关键，当玉米脱粒机脱粒时，瞬间冲击非常大，冲击次数频繁。脱粒主轴有①脱粒机脱粒作业所需的各种力量的传递。②安装在支承轴上的板牙、螺旋叶片等脱谷部件应位于固定的工作位置。根据轴的形状，可以将轴分成曲柄、直轴、软轴等。虽然直轴一般是实心的，但是根据机械的构造要求，可以将轴设计成空心的，可以减轻整体的质量。这个设计，根据板牙玉米脱谷机的工作强度，工作环境，选择直轴作为脱粒主轴。根据外形，直轴分为光轴和楼梯轴。光轴形状简单，易于加工，直径相同，应力集中源少，但光轴定位轴部件却不容易。楼梯轴是各轴段的直径不同，容易安装到轴上的部件。这个设计根据牙龈玉米脱谷机的结构特征选择阶梯轴形状的直轴。为了提高玉米脱谷机的工作质量而脱谷时，滚轮和玉米穗可以充分接触，脱谷主轴由两端刚性轴的楼梯轴和脱谷罩的焊接组成，这样减轻主轴质量增加脱粒辊的直径。2阶梯轴设计皮带驱动的效率是：脱粒轴上功率为：KW玉米脱粒轴转速：r/min脱粒主轴转矩：N·mm(1.16)由已知公式：，通过扭转强度来初步确定阶梯轴的最小直径。式中：A0翻看《机械设计》书，研究表8-3，由推导出值；P代表的是轴上的功率，它的规定单位为KW；N是指旋转的速度，单位为r/min。选择45号钢，先进性调整处理然后进行工艺处理，如调质。查阅《机械设计》书，根据表8-3，由45号钢的得出：=118。因此，轴的最小直径为：mm输出轴上的最小直径一般为安装带轮那段阶梯轴部位的直径。该段轴需要开有键槽才可以保证与带轮周向定位。因此需要增加5%～7%的轴径。所以，该段轴的直径为：mm输出轴的最小直径一般是安装带轮那段轴的直径，这段轴的直径必须大于37.24。为了更好的与带轮相互配合并且保证轴的强度，定该段直径为75mm。因为带轮的厚度为80，从动带轮中心突起部位长度为110mm。为了便于轴端定位，需要加装轴端挡圈，因此阶梯轴该段轴长为108mm。选定轴承代号为61021轴承，因此阶梯轴该段直径为105mm。设计轴承端盖直径为91mm，因此阶梯轴该段直径为90mm。设计的凹板直径为250mm，脱粒滚筒需要比凹板小90～100mm，因此脱粒滚筒外径设计为150mm，脱粒滚筒套内径为120mm。因此该段阶梯轴直径为120mm。滚筒的脱粒段的长度决定了玉米脱粒机的脱粒质量。如果滚筒太短就会影响脱净率，然而也不能为了保证脱净率将滚筒设计得过长，这会增加制造成本以及功率消耗。玉米籽粒含水率越高则越难脱粒。根据查阅文献[30]后得出，使用20%左右含水率玉米进行脱粒时，脱粒段长度应为凹板直径的1.5倍左右。因此脱粒段长度为：mm，因此设计脱粒滚筒脱粒区段的长度为880mm。综上所述，阶梯轴如图3-5，所示。（a）阶梯轴的二维设计（b）阶梯轴的三维设计图3-5阶梯轴的设计脱粒主轴由阶梯轴外焊接上脱粒套构成，这样可以减轻主轴的质量，增大脱粒滚筒直径，如图3-6所示。图3-6脱粒主轴的设计3脱粒滚筒设计脱粒滚筒是玉米脱粒机完成脱粒工作的重要组成部件。脱粒滚筒可分为三个区段，分别是入料区、脱粒区段、排芯区段。入料区段上脱粒滚筒安装有两片螺旋叶片，其作用是推动从入料斗进入的果穗有序的进入脱粒区。脱粒区段上脱粒滚筒安装有多个板齿，其不仅对玉米果穗进行脱粒，还推动玉米果穗向排芯区运动。排芯区段脱粒滚筒安装有两快直板齿，其作用是脱粒未脱干净的玉米果穗。在脱粒区段，为了使玉米果穗既受到板齿的脱粒作用，又被其推入排芯区，脱粒区段的板齿与中心轴需要有一定的角度。当此角度选择较小（3°～6°）时，板齿容易玉米籽粒的表皮。当此角度选取较大（12°～30°）时，板齿容易刮擦与挤压玉米穗产生水心。当此角度选择适中（6°～12°）时，效果最好。因此本设计将此角度设定为9°。脱粒区段的板齿一共16个，分为两组。为了模仿人工用竹签先挤掉玉米果穗上的局部籽粒这一动作，前一组的板齿设计成如图3-7所示的带冠板齿。带冠板齿先将局部籽粒挤掉，方便后续的脱粒。后一部分板齿为平板齿如图3-8所示。因为在脱粒机工作时板齿与玉米果穗频繁接触，需要保证板齿硬度、强度、疲劳强度、耐磨性以及韧性等，故将平板齿以及带冠板齿的顶部进行淬火处理。平板齿、带冠板齿、排芯区直板齿、螺旋叶片都焊接在脱粒滚筒上。脱粒滚筒焊接在中心轴上，在带轮的带动下匀速转动，如图3-9所示。脱粒滚筒直径为150毫米，长度为1400毫米。图3-7带冠板齿的设计图3-8平板齿的设计（a）脱粒滚筒二维设计（b）脱粒滚筒三维设计图3-9脱粒滚筒的设计4阶梯轴的校核（1）通过弯扭合成强度校核阶梯轴轴承A与轴承B间的距离：1400+20+20+10+10=1460mm轴承A到V带轮中心距离：20+30+110÷2=105mm根据阶梯轴的结构，绘制阶梯轴的受力简图，如图3-10所示通过受力平衡，计算轴所受力：得：计算弯矩：画出弯矩图，如图3-10所示。对称变化的转矩，轴承A处的单量弯矩：轴承A处承受最大弯矩以及转矩，因此校核A处的强度。(1.17)查阅《机械设计》书，表8-1，45号钢直径为105mm时，需用应力为：因为，所以轴的强度符合要求。图3-10轴受力图及计算图（2）通过疲劳强度校核阶梯轴危险界面一般在弯矩、转矩比较大的地方以及截面面积较小的应力集中的地方。本阶梯轴在轴承A处的轴段以及为了减轻重量中间的直径为100毫米的轴肩处。①轴承A处截面疲劳强度校核抗弯截面系数：抗扭截面系数：合成弯矩：N·mm转矩：N·mm弯曲应力幅：MPa(1.19)弯曲平均应力：MPa扭转减应力幅：MPa(1.20)扭转平均应力：MPa通过：查阅《机械设计》书，表8-1，MPa查阅《机械设计》书，附图1b，2b：查阅《机械设计》书，附图5：查阅《机械设计》书，附图8：综合系数影响值：(1.21)查阅《机械设计》书，表8-1，弯曲疲劳极限：MPa查阅《机械设计》书，表8-1，剪切疲劳极限：MPa考虑弯矩作用的安全系数：考虑转矩作用的安全系数：安全系数：(1.22)取因为，所以轴承A处阶梯轴截面安全。②为了减轻重量中间的直径为100毫米的轴肩处截面疲劳强度校核抗弯截面系数：抗扭截面系数：合成弯矩：N·mm转矩：N·mm弯曲应力幅：MPa弯曲平均应力：MPa扭转减应力幅：MPa扭转平均应力：MPa通过：查阅《机械设计》书，表8-1，MPa查阅《机械设计》书，附图1b，2b：