玉米脱粒机的设计

目录

1.引言........................................................................................................................................ 1 2.玉米脱粒机总体结构 (1)

2.1入料部分 ..................................................................................................................... 1 2.2脱粒部分 ..................................................................................................................... 1 2.3筛选部分 ..................................................................................................................... 2 2.4风选部分 ..................................................................................................................... 2 2.5机架部分 ..................................................................................................................... 2 3.玉米脱粒机的设计 . (3)

3.1电动机的选择 ............................................................................................................. 3 3.2钉齿条上的钉齿转速 ................................................................................................. 4 3.3钉齿滚筒的转速 ......................................................................................................... 4 3.4电动机的功率 ............................................................................................................. 4 3.5电动机的转速 ............................................................................................................. 5 4.辊子带及带轮的设计 (7)

4.1传动带的设计 (7)

4.1.1确定计算功率 .................................................................................................. 7 4.1.2选择V 带的型号 ............................................................................................. 7 4.1.3确定带轮的基准直径 ...................................................................................... 8 4.1.4确定传动中心距和带长 .................................................................................. 8 4.1.5验算主动轮上的包角 ...................................................................................... 9 4.1.6确定V 带的根数 ............................................................................................. 9 4.1.7计算单根V 带的初拉力的最小值min 0)(F . (10)

4.1.8计算压轴力

p

F (10)

4.2 V 带带轮的设计 ....................................................................................................... 10 5.辊子传动轴的设计 .. (12)

5.1根据轴的扭转强度来初步计算确定其最小直径 ................................................... 12 5.2根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 (13)

5.3确定输出轴上的圆角半径r 值 ............................................................................... 14 5.4按弯扭合成条件校核轴的强度 . (14)

5.4.1作轴的简图 .................................................................................................... 14 5.4.2求输出轴上的所受作用力的大小 ................................................................ 14 5.4.3钉齿条上的合力 ............................................................................................ 15 5.4.4轴上水平面内所受支反力如图 .................................................................... 15 5.4.5轴在垂直面内所受的支反力 ........................................................................ 15 5.4.5作弯矩图 ........................................................................................................ 16 5.4.6作弯矩图 ........................................................................................................ 17 5.4.7作当量弯矩图（弯矩、扭矩合成图） ........................................................ 17 5.5校核轴的强度 ........................................................................................................... 17 6.钉齿条的设计 ...................................................................................................................... 18 7.凹板的设计 .......................................................................................................................... 19 8.入料口及脱粒机上盖的设计 .............................................................................................. 20 9.风扇带及带轮的设计 . (21)

9.1传动带的设计 (21)

9.1.1确定计算功率 ................................................................................................ 21 9.1.2选择V 带的型号 ........................................................................................... 22 9.1.3确定带轮的基准直径 .................................................................................... 22 9.1.4确定传动中心距和带长 ................................................................................ 22 9.1.5验算主动轮上的包角 .................................................................................... 23 9.1.6计算单根V 带的初拉力的最小值min 0)(F .. (23)

9.1.7计算压轴力

p

F (24)

9.2结构设计 ................................................................................................................... 24 10.风机传动轴设计 . (25)

10.1根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 ................................................. 26 10.2初步选择输出轴系 ................................................................................................. 26 10.3确定输出轴上的圆角半径r 值 ............................................................................. 27 10.4按弯扭合成条件校核轴的强度 .. (27)

10.4.1求输出轴上的所受作用力的大小 (27)

10.4.2钉齿条上的合力 (27)

10.5校核轴的强度 (28)

11.风扇叶及风扇盖设计 (28)

12.机架的设计 (29)

13.轴承座的选用 (30)

14.螺栓的选用 (30)

15.玉米脱粒机的安全操作 (31)

15.1超速运转,机械“爆炸” (31)

15.2禁止过疲劳或酒后操作 (31)

15.3应用合理 (31)

15.4安全规则 (32)

16.玉米脱粒机的维护 (32)

16.1玉米脱粒机的技术保养 (33)

16.2玉米脱粒机的保管 (33)

致谢 (34)

参考文献 (35)

1.引言

玉米是世界三大粮食作物之一，种植面积仅次于水稻和小麦，位居第三。玉米即是粮食优势畜禽饲料中的主要成分，还是化工、医药、视频、能源等多种产品的重要原料，在各国的粮食安全和国民经济发展中占有重要地位。20世纪90代以来，世界各国对玉米的需求量和利用率均呈上升趋势。

玉米脱粒机是玉米脱皮后，经过一段时间的风干，然后将玉米利用脱粒机使玉米和玉米芯分开，这种机械就是玉米脱粒机。在玉米脱粒机技术发展初期，两种玉米脱粒装置的发明具有重要意义：1785年苏格兰人安朱·梅克发明了第一台回转滚筒式玉米脱粒装置，从而开创了机械脱粒的先河。1812年美国人发明了世界上第一台手动盘式玉米脱粒装置。随着玉米脱离技术的发展，玉米脱粒装置收到国内外农机工作者的极大关注。

它的工作原理是：玉米脱粒机利用钉齿滚筒回转运动的钉齿与圆孔式凹板之间的间隙相配合，在钉齿滚筒和圆孔式凹板之间的揉搓作用下，将玉米粒脱离玉米芯，并借助其他的机械机构将玉米粒和玉米芯分别从两个不同的出口排出机体之外，循环脱粒。同时，风筛装置将杂质排出。循环不断的进行入料、脱粒、排出机体。

2.玉米脱粒机总体结构

玉米脱粒机主要组成部分：入料口、钉齿脱粒滚筒轴、圆孔式凹板、风机和机架等部分组成。整体组成如图1所示：

2.1入料部分

入料口与玉米脱粒机的上盖部分相连，它是利用2mm厚的冷轧钢板制成。将已剥皮的玉米从入料口进入，下滑到脱粒部位，即钉齿滚筒和圆孔式凹板之间，进行脱粒。

2.2脱粒部分

脱粒部分主要是由圆孔式凹板、钉齿滚筒、半圆型上盖组成。由钉齿打击玉米穗，使玉米籽粒产生振动和惯性力而破坏它与穗轴之间的连接，在钉齿滚筒

的转动下齿侧面间和钉齿顶部与凹板弧面间产生搓擦，实现脱粒。

2.3筛选部分

筛选部分主要是由圆孔式凹板完成。凹板的圆孔与快速旋转的钉齿滚筒将将玉米强行脱粒。无论是工作时还是安装时，圆孔式凹板是固定不动的。玉米脱粒之后，再将玉米粒经过圆孔式凹板，从凹板的圆孔漏出，顺着斜滑板滑出机体之外，目的是将玉米粒和玉米芯分开。玉米芯借助于滚筒上的螺旋排列的钉齿的螺旋推力和螺旋导向作用，由入料口的另一端（即出料口）排出机体之外。

2.4风选部分

风选部分由出糠口、风扇等组成。玉米粒经凹板滑下，通过风扇的风力，将籽粒中轻质杂质由出糠口吹出机外。

2.5机架部分

机架是由左机架、右机架、出料口、下滑板及稳定结实的主机梁组成。机架的各部分要各自稳定，而且相对固定，以便做到机械在运转过程中不会产生晃动、歪斜，造成人身危险，因此为了机架的坚固，此玉米脱粒机的设计采用三毫米厚的角铁制成。

3.玉米脱粒机的设计

根据《脱粒机》一书的介绍，有关玉米脱粒机TY —4。5型的相关设计的参考数据：脱粒机主轴为750～850min r

，圆孔式凹板的直径为320mm ，其凹板的长度为900在主轴上设有四条钉齿条，每条钉齿条上均匀分布着十个钉齿，总共40个钉齿呈螺旋均匀安装，以便玉米芯随螺旋钉齿的螺旋作用排出机体之外，钉齿滚筒的直径为220mm ，滚筒上的钉齿长度为45mm 。

3.1电动机的选择

根据实践测量得知每个钉齿的均匀受力为N 40，当玉米脱粒机正常工作时钉齿滚筒上的钉齿条快速旋转，其中均有两条钉齿条受玉米所给的切向力，而另外两个钉齿条是空行程，因此，

N NMZ F 94021340=??==，

即玉米脱粒机正常工作时，受到的切向力为N 800。 其中：N —钉齿所受的力

M —参与工作的钉齿个数 Z —参与工作的钉齿条数 3.2钉齿条上的钉齿转速

当玉米脱粒机的钉齿滚筒快速转动时，其上钉齿条的钉齿同样有一定的转速，这个转速原于主轴的转速和钉齿的半径，即：

s m D

N V 8.63

100060220

75014.31000

60=???=

?**=

轴π，

其中：V —钉齿的转速

轴

N —脱粒机主轴的转速

D —钉齿距轴心的距离 3.3钉齿滚筒的转速

玉米脱粒机所需功率为

W P ，应由脱粒机的工作阻力和运转参数求定，即：

1000FV

P W =

，计算求得： W

p W 7.22k 10008.63

940≈?=

。

3.4电动机的功率 电动机功率由公式

W

P P a

W

d k η=

计算，脱粒机传动装置的总效率a η，应由组成传动装置的各个部分运动副

的效率只积，即

321ηηηη**=a ，其中1η、2η、3η 分别为每一个转动副的效

率，选取传动副的效率值如下：

滚动轴承 球轴承(稀油润滑) 1η=0。99 V 带传动 2η=0。96

滚筒转动 （因为钉齿条固定于滚筒上） 即取 3η=1 则 96.0196.099.0321=??=**=ηηηηa

由此可得电动机的功率：W

FV P a d 9.5k 96.010008.63

9401000=??=*=

η

3.5电动机的转速

根据资料《脱粒机》一书可查得主轴的转速在 750～850min r

，按《机械设计指导书》中表一所推荐的传动比合理取值范围，取V 带的传动比=i 2～4，即可满足电动机的转速与主轴的转速相匹配，故电动机转速范围可选为：

2（==in n d ～15007504=?）～3000min r

。

根据工作环境要求,按《现代机械设计手册》选用Y 系列(IP44)封闭式三相异步电动机。符合电动机转速范围的三相异步电动机转速的有720min r

，

1440min r

，2900min r

，根据容量和相关转速，由《机械设计通用手册》查出三

种适宜的电动机型号，因此有三种不同的传动比方案，如表1：

表1 电动机的型号和技术参数及传动比

方案

电动机型号

额定

功

率

电动机转速 基本参数

P/kW

同步转速

min r

额定转速

min r

效率（%） 电动机重

量（KG ） 功率因数

?cos 1 Y160S2-2 7.5

3000 2900

86.2

72

0.88

2 Y132M-4 7.5 1500 1440 87.0 79 0.85

3 Y160SM-6 7.5 1000 970 86.0 119 0.78

4 Y160L-8 7.5

750

715

72.0

145

0.75

综台考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动的传动比，可知方案2比较适合。因此选定电动机型号为Y132M-4。所选电动机的额定功率d P ＝7。5kw ，

额定转速m n =1440min r

，总传动比适中，传动装置结构较紧凑。如表2：

表2 其主要参数如下表 型 号

额定功率 KW

满 载 时

堵转电流

堵转转矩

最大转矩

转速min r

电流（380V ） 效 率 % 功率因数

Y132M-4

7.5 1440

15

87.0 0.85 7 2.2 2.3

表３ 电动机尺寸列表 单位mm 中心高

H

外形尺寸

AB )2(??+?HD AD AC L

底脚安装尺

寸 B A ?

地

脚

螺栓孔直径

K

轴伸尺寸

E D ?

装键部位尺寸 G F ?

电动

机的输出轴尺寸

G

132 2703452102275047??+?）（

140216? 12 8038? 3010? 83