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轴流式脱扬机传动及输送部分设计
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3902 轴流式脱扬机传动及输送部分设计,3902,轴流式脱扬机传动及输送部分设计,轴流,式脱扬机,传动,输送,部分,设计
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。 J UNIVERSITY本 科 毕 业 论 文（设 计）题目： 轴流式脱扬机传动及输送部分设计 学 院： 姓 名： 学 号： 专 业： 机械设计制造及其自动化 年 级： 指导教师： 老师 职 称：教授 二一二 年 五 月摘要本设计是关于轴流式脱扬机的总体设计，主要对轴流式脱扬机的传动装置的总体进行计算和分析设计。脱扬机分全喂入式和半喂入式两种，对本设计采用全喂入式滚筒脱扬机，计算分析为在水稻的喂入量为1kg/s时计算出滚筒，螺旋输送器，扬场机的功率确定电动机的功率再由工作部件的要求的线速度确定传动比。2对传动装置输送各部分零件的设计 分析尺寸和确定要求的材料 3对轴流式轴键进行校核。最终完成本次设计关键词： 脱扬机 传动装置 螺旋输送器 生产率 扬场机 AbstractThe design is the overall design of axial flow de Young overall axial flow de-Yang machine gear calculation and analysis of design.De-Yang machine of a full feed type and two semi-feeding, full feed roller off Yang machine used in this design, calculation and analysis of 1kg / s, calculate the feed rate of the rice roller, screw conveyor, Young farm machine power to determine the motor power by the working parts of the required line speed to determine the transmission ratio. The gear transmission of the various parts of the design dimensions and determine the requirements of the material Axial shaft key check. Final completion of the design撤消修改Key words：De-Yang machine Gearing Young farm machine 目录摘要2Abstract3目录41.绪论61.1设计的目的与意义61.2国内外发展现状62 轴流式脱扬机的总体方案设计及工作原理72.1 总体方案的选择72.2 总体结构72.3 工作原理83脱粒滚筒的功率耗用计算93.1滚筒的空转消耗93.2 脱粒机的有效功率94 螺旋输送器的设计94.1 螺旋输送器的特点94.2 螺旋输送器的结构类型94.3 螺旋输送器的工作原理104.4.螺旋直径的D104.5螺距S104.6螺旋轴径114.7螺旋轴的长度L114.8 螺旋转数的确定114.9螺旋输送器叶片的螺旋角114.10 螺旋输送器的是功率计算125扬场器的设计125.1 扬场器的原理125.2 扬场器的传动布置形式125.3扬场器的结构设计125.4 扬长器的功率计算136 电动机的选择136.1 电动机类型和结构136.2选择电动机的容量136.3电动机型号选择147带传动的设计与计算147.1 V1带传动的设计计算147.2 V2带传动的设计计算177.3 平带设计197.4带轮的结构设计207.4.1电动机带轮的设计207.4.2滚筒大带轮的设计207.4.3 联动皮带轮和被动联动皮带轮的设计217.5 带轮的材料选择228 滚筒主轴的强度校核228.1. 对轴进行受力分析并简化轴的受力228.2 键连接的强度校核249 轴承座、端盖的结构设计259.1 轴承座的选材259.2 轴承座的固定方式259.3 轴承座的结构设计259.4 轴承座端盖选材、结构设计25参考文献26致谢271.绪论1.1设计的目的与意义随着我国农业的不断发展，我国对农村的问题越来越关注，农业是国民经济的基础, 这是不以人们意志为转移的客观经济规律。农业生产力发展的水平和农业劳动生产率的高低, 决定了农业为其他部门提供剩余产品和劳动力的数量, 进而制约着这些部门的发展规模和速度。只有农业发展了, 国民经济其他部门才能得以进一步的发展。而农业机械化是农业现代化的中心环节, 它凝聚着现代科学技术的最新成果, 并配合农业生物等农业技术, 成为发挥增产作用的基本手段和提高劳动生产率、减轻繁重体力劳动的必要条件和根本途径, 从而带来生产力的质的飞跃，面对我过十几亿的人口压力，发展农业的机械化显得尤其重要，由机械化代替人力畜力作业不只是我国农业的未来发展趋势，也是整个世界农业的发展趋势。我国是一个以农业生产为主的发展中大国，20世纪后半期我国用占世界7 %的耕地, 确通过采用现代化农业工程和机械技术，适应自然环境，为植物生产收获提供相对更为有利条件，从而在一定程度上摆脱对自然环境的依赖而进行有效生产的农业，它是在人们生活需求不断增长的同时发展起来的，是在人为可控设施下得农业生产，具有高投入、高技术含量、高品质、高产量和高效益等特点，是最具活力的现代新农业。近期生产收获作业机具发展重点是:开发全喂入式轴流式脱扬机，合理选择配套动力，要求体积的质量小、动力足，操作舒适，符合人机工程学的设计原理，减轻作业者劳动强度，尽量减少发动机对设施环境的污染。我国是农业大国，农村市场巨大，要发展农村经济，就需要转移农村劳动力，提高劳动土地面积，可以预料，在未来的一段时间里，中国将成为世界上最大的脱扬机市场之一。1.2国内外发展现状1949 年, 全国农业机械化装备总动力只有8101 万千瓦, 农用拖拉机只有117 台, 一些大型农业机械如联合收割机、农用载重汽车基本上是空白。经过半个多世纪的发展, 农业机械拥有量增长了上千倍, 有的品种甚至数万倍，截至2003 年底,全国农业机械总动力达到6 亿kW以上,农机原值达3 362 亿美元。农用拖拉机保有量达1494 万台, 拖拉机配套农机具2292 万部, 联合收获机械36 万台，农田作业机械化水平显著提高,机械耕地、播种、收获水平分别达到46.8 %、26.7 %、19 %；2004 年小麦机收比1995 年提高了47 %，农业机构服务领域由原来的农田作业, 逐步向产前和产后延伸, 向其他领域扩展。一大批设施农业设备、农副产品加工机械、畜牧业机械、林业机械、植保机械、运输机械、农田基本建设机械等迅速增长。温室面积达到69 亿平方米, 田园管理机达到4 万台。近年来, 国际上不少大型农机企业看准中国巨大的农机市场, 与中国有关部门和企业合作,在中国开拓事业, 取得了双赢的佳绩。国内一些大型企业, 不断学习国外的先进经验和技术, 加大技术改造和升级换代力度, 推进了国产农业机械化产品质量的提高。为鼓励大型农业机械的进口, 国家还制定了优惠进口税收政策。在中国举办类似于今天的展览会, 也是农机界加强国际交流与合作的重要形式, 我们积极支持这类活动在中国开展。国外轴流式脱扬机的发展，基本上分为欧美和日本两大类型，欧美国家以旱地为主，地块大，各类作物以小麦为主；日本以水田为主，田块小，以水稻为主。因此，前者用的脱扬机是大型的，大功率的，而后者用的机型都是小型的或中型的。2 轴流式脱扬机的总体方案设计及工作原理2.1 总体方案的选择 本轴流式脱扬机适于脱粒稻、麦及豆类、油菜、高粱、小米等多种农作物的全喂入式轴流式脱扬机，属于一种农机设备。 总体方案确定的依据：1 完成农作物的脱粒，保证脱净率99%以上； 2） 要求农作物破碎率不得大于0.5%； 3 要求生产率高，机构简单，体积小，易制造、维修，工作可靠，少出故障； 4） 打碎的杂物尽量少；2.2 总体结构 该轴流式脱扬机主要由脱粒机、扬场机、传动变速装置、滚筒盖板、凹板筛、螺旋输送器、电动机、皮带轮及机架等组成（见图21、22）；1它具有结构紧凑，适应性强，一次完成脱粒和清洗两道工序等优点。图21图221 机架 2 底板 3 喂入口 4 导向板 5 盖板 6 钉齿式滚筒 7 排草口 8 凹板筛 9 螺旋推进器 10 扬场机 11 主动驱动皮带轮 12 联动皮带轮 13 物料出口2.3 工作原理工作时，作物由作物喂入口均匀地喂入机内，高速运转的滚筒钉齿将作物随之抓入脱粒室内，在钉齿和盖板螺旋导向板的作用下，作物一边作圆周运动，一边作轴向推移运动，而栅格式凹板筛对运动的作物有产生一定的阻力，使作物不断在滚筒的打击下和栅格式凹板筛的梳刷搓揉下，实现籽粒的脱离，被脱离的籽粒经过栅格式凹板筛的筛孔落入螺旋输送器工作区域，籽粒在旋转螺旋叶片的推动下，作轴向运动，向一端集运过去，然后由物料口送入扬场机的皮带上，通过扬场机的抛洒作用，使籽粒与碎叶杆等其它杂物相分离从而完成脱粒和清选的任务。3脱粒滚筒的功率耗用计算3.1滚筒的空转消耗 滚筒的空转消耗包括轴承内的摩擦和空气对滚筒旋转的阻力的消耗 与滚筒转数的关系如下A为轴承摩擦形成的力矩 与轴承的种类、传动方式和重量有关，一般取值1.96-1.98N/mB与滚筒转动时的迎风面的大小有关 ，一般的取值为（4.8-6.66）xN.m.s据测定，一般空转的是功率约占滚筒功率的5%到7%由滚筒设计中n=1020r/min 取A的值为1.96N/m B取4.8 求得空耗功率为0.05933.2 脱粒机的有效功率 它是直接消耗在脱粒工作件上的功率 ，有效功率的计算公式如下 f值的选用实验的结果为f=0.2-0.85 可见其变化范围很广 ，实验数据得当喂入量为1kg/s时取的f值为0.35 可以得到脱粒机的有效功率为3.18kw 以上计算可以得到滚筒的在1kg/s的喂入量时所消耗的功率，滚筒的功率消耗与很多的因素有关，如结构型式的、谷物的性状吧。工作的速度、凹版的间隙 。包角和喂入的均匀性他们的搓擦，本次设计考虑到一些其他损耗的功率故滚筒的功率取值为3.2kw4 螺旋输送器的设计 4.1 螺旋输送器的特点 1承载能力大、安全可靠2. 适应性强、安装维修方便、寿命长。3. 整机体积小、转速高、确保快速均匀输送。4.2 螺旋输送器的结构类型 搅龙的结构型式有整片式，环带式和桨叶式三种，由于整片式螺旋输送器适用于输送松散和小块的物料，也用于输送干草和未脱粒的谷物以及根块等，根据实际工作的需要故选择整片式，其结构简单，如图所示： 图514.3 螺旋输送器的工作原理 工作时，进入螺旋输送器内的物品，在旋转叶片的推动下，沿着外壳向着一端集运出去 输送物能沿着螺旋输送器的轴向运动而不是不和螺旋输送器的叶片一起转动，主要是由于有输送物本身的重力和与外壳的摩擦力的作用，此外，输送物由于受到叶片的带动也产生离心力，因而向外抛扔紧贴外壳在螺旋叶片的作用下做轴向运动4.4.螺旋直径的D D （61）物料综合特性系数，查农业物料学谷物取0.0490Q螺旋输送量th，取3.6t/h；由脱扬机的喂入量确定物料的单位容积质量，查农业物料学0.68 0.77，取0.7；C倾斜输送系数，取1；充满系数，查农业物料学0.3 0.4，取0.4得： D0.0490 115.2mm螺旋的标准直径100，125，160，200，250，315，400， 130250mm,对谷粒输送螺旋输送器常取D=100200毫米 本设计选择螺旋直径为125毫米4.5螺距S水平放置S0.81D=100mm4.6螺旋轴径 d0.20.35D2035mm 为了配合脱离主轴的工作，将直径增加3%7%取d25mm 4.7螺旋轴的长度Ld0.020.03L25mm L450750mm由于此段螺旋输送器只是短距离输送，根据机身长选择螺旋轴的长度为750mm4.8 螺旋转数的确定 在实际的计算中，螺旋的最大许用的转数可以由下面的实验公式确定： Nmax=式中 A-表示的是物料的综合特性系数 A=50 D-表示的是螺旋直径（m) 在保证生产率的条件下转数越低越好因为转数高不仅机器的振动大，消耗，而且容易造成谷粒的破碎和飞散。对普通的谷粒输送螺旋输送器取n=100到600转/分 取转数为300r/min4.9螺旋输送器叶片的螺旋角 螺旋角的计算公式 Vf=R Vz= Vfcos（+ ）= R cos（+ ）Vf-输送物绝对对速度 Vz-沿Z轴的分速度 -水稻对铁皮摩擦角， -Vn与Z轴的夹角Vz= R cos（+ ） 对Vz求导数，并令=0，可得=-。 水稻对铁皮的摩擦角=1730。 螺旋角=-时，具有最大的轴向速度。所以螺旋叶片平均半径处的螺旋角=2330。4.10 螺旋输送器的是功率计算 螺旋输送器的阻力包括了料对料槽的摩擦阻力 螺旋所需要的功率 式中 G-为螺旋输送机得生产能力，t/h 取 3.6t/h -为物料的阻力系数 查农业物料学 =1.2 L-为螺旋输送机的水平投影长度，m L=750mm 考虑到功率的损耗=0.1kw5扬场器的设计5.1 扬场器的原理 利用粮粒以及杂质以一定的倾角向上被抛后其运动的轨迹和落点的不同而实现分离一般抛出的初速度约为15米每秒，其主要的作用是用于粮食和油料作物收获后的初步清理和翻仓 本设计采用的是带式扬场器主要的部件有主动滚筒、压紧滚筒、环形橡胶带机架和电动机 。工作时粮食从喂料口的出口流到橡胶皮带上随着橡胶皮带通过压紧滚筒倾斜上抛出，重籽粒由于其惯性大被抛的很远，病虫害粒以及杂质会因为惯性小而空气的阻力大而被抛的近5.2 扬场器的传动布置形式 挠性传动的布置形式有开口、交叉、半交叉三种形式，由于抛扬器辊筒轴向与滚筒轴向平行，而抛扬器辊筒与滚筒的转向相反，故本设计采用交叉传动。5.3扬场器的结构设计扬场器的主要部件为主动滚筒、压紧滚筒和环形橡胶带其结构图如下详细尺寸见cad图纸 5.4 扬长器的功率计算扬长器的功率计算的两个主要参数是落入橡胶传送带的谷物的质量 和谷物被抛出的速度由螺旋输送器的传送量，谷物被抛出的速度v=15m/s可得到扬长器的功率为9kw6 电动机的选择6.1 电动机类型和结构电动机类型和结构型式要根据电源（交流或直流），工作条件（温度、空间、尺寸等）和载荷特点（性质大小、启动性能和过载情况）、转速来选择。由于本设计没有特殊的要求，以及设计本身的要求，本设计的电动机均由Y系列电动机中选出，Y系列电动机适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体的场合。最终本设计选用Y系列三相异步电动机。6.2选择电动机的容量 标准电动机的容量由额定功率表示，所选用电动机的额定功率应稍大于工作要求的功率。若容量小于工作要求，则不能保证工作机正常工作，或使电动机长期过载，极易损坏；容量过大则增加成本从而造成浪费。电动机的容量主要由运行时发热条件限定，在不变或变化很小的载荷下长期连续运行的机械，只要其电动机的负载不超过额定值，通常不必校验发热和启动力矩。所需功率为： 式中： 工作机实际工作需需要的电动机输出功率； 工作所需输入功率； 电动机至工作机之间传动装置的总效率；工作机所需的功率应由机器工作阻力和运动参数计算求得， 或 式中： 工作机的阻力；N 工作机的线速度；m/s 工作机的阻力矩；N*m 工作机的转速；r/min 工作机的效率；根据滚筒的设计要求滚筒的转数为1020r/min 其工作功率为3.2kw螺旋输出器的功率为0.1kw 扬场机的功率为9kw而且传动效率也在97.5%以上，所以可得工作所需输入功率：=12.3 可以得到电动机的容量 取13kw 6.3电动机型号选择电动机和传动装置的尺寸、重量、价格以及传动比的特点及大小，查阅实用机械手册选用Y112M-2型号电动机，额定功率13Kw，同步转速3000r/min,满载时功率因数为0.88。转数2890r/min7带传动的设计与计算 7.1 V1带传动的设计计算 选用普通V1带传动，该传动是电动机与滚筒之间的传动设定工作条件动力机位Y系列三相异步电动机，功率P=13kw，转n=2890r/min，V带的中心距范围2（D1+D2）a0.55（D1+D2）+h。 计算项目 计算内容 计算结果 定V带型号和带轮直径工作情况系数 =1.2计算功率 选带型号 spz型小带轮直径 取大带轮直径 选 (为滑动率，取=2%)大带轮转速 以上所选参数合理 计算带长求 求 = =90mm初取中心距 a=550mm带长 L=+2a+=190+2550+ L=1712.8mm基准长度 =1800mm 求中心距和包角中心距 = a= 594.89mm 600mm小轮包角 = 求带根数带速 v=15.12m/s传动比 i= i=2.82带根数 选择v带为 =3.9kw；0.95 ；1.09； ； Z= = =3.31 取z=4根 求轴上载荷张紧力 =500+q 500+0.10 =152.35N（由表 q=0.10kg/m）轴上载荷 =2z =600.84N7.2 V2带传动的设计计算 带传动，由滚筒轴上的联动皮带轮带动输出功率为0.12kw 计算项目 计算内容 计算结果 定V带型号和带轮直径工作情况系数 由表 =1.2计算功率 选带型号 A型 小带轮直径 取 大带轮直径 选 为滑动率，取=2%大带轮转速 项目 计算内容 计算结果 5% 以上所选参数合理 计算带长求 =182.5mm求 = =47.5初取中心距 a=350mm带长 L=+2a+=132.5+2350+ L=1122.496mm基准长度 =1250mm 求中心距和包角中心距 =+ a=248.3375mm 400mm小轮包角 =157 120 求带根数计算项目 计算内容 计算结果带速 v=4.54m/s传动比 i= i=3.3带根数 由表 =0.79kw；0.95；0.94； Z = = 取z=1根 求轴上载荷张紧力 =550+q = 550（）+0.10 =27.92N（由表 q=0.10kg/m）轴上载荷 =2z =2124.92 =49.84N7.3 平带设计由于扬场机的回转方向应与滚筒转动的方向相反实现谷物向人的对面抛扬 故皮带的设计采用的是皮带交叉传动以实现该目的平带传动的计算公式带轮直径 mm（按表11.3取标准值） 或 mm（最适合的带速v=10 m/s20 m/s) D1=180mm mm i= 取标准值 D2=90mm 中心距 ，通常取 =500mm 带长 L=+2a+（粘接接头需加接头长度200400 mm) L= 1460.35mm包角 ， = 190.8 曲挠次数 （带轮数） y=带厚 =6.mm 带截面面积 A=91.2/1.050.028 = 367.34 带宽 mm 61.224 mm轴上载荷 N =72.5N7.4带轮的结构设计7.4.1电动机带轮的设计 电动机带轮的设计采用的是实心，如下图所示 详细尺寸见cad图纸.图31 7.4.2滚筒大带轮的设计 滚筒大带轮的设计采用的是轮辐式 ，如下图所示 ，详细尺寸见cad图纸.图32 7.4.3 联动皮带轮和被动联动皮带轮的设计 联动皮带轮和被动联动皮带轮，如下图所示， 详细尺寸见cad图纸 图337.5 带轮的材料选择 因为带轮的转速4.53ms15ms，转速较低，故材料可选用灰铸铁，牌号为HT2008 滚筒主轴的强度校核8.1. 对轴进行受力分析并简化轴的受力将滚筒上的受力简化为集中力通过键作用于轴上，轴承对轴的支点反力也简化为集中力通过轴承载荷作用与轴上。通过对轴上零件的作用力分析，轴受到的作用力有:轴承的支点反力（即轴的径向力）、对滚筒的作用力、电机的转矩，如下图所示： 2. 计算水平面上的剪切力和弯矩，画出水平弯矩图，并找出危险截面。 剪切力: =992N =1984NF点弯矩： =500mm=5.456Nmm剪切图及弯矩图如下：3. 计算垂直面上的剪切力和弯矩，画出水平弯矩图，并找出危险截面。剪切力： =1732N =3464NF点弯矩： =550mm=9.526Nmm剪切图及弯矩图如下： 4. 计算转矩 N 对滚筒主轴的强度用第四强度理论校核，则有： 校核结果： 46.38 所以受到最大力的截面安全；轴的强度安全，满足使用要求。8.2 键连接的强度校核 键连接就是用键把轴和轴上的零件联接起来的一种结构形式，这种联接具有结构简单，工作可靠、装拆方便等优点；根
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