畢 業(yè) 論 文 設(shè)計(jì) 題 目 分段式花生聯(lián)合收獲機(jī)摘果和清選 部分的設(shè)計(jì) 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 1 緒 論 1 1 1 設(shè)計(jì)的目的和意義 1 1 2 花生收獲機(jī)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 2 1 3 國內(nèi)外摘果及清選裝置的研究現(xiàn)狀 4 1 4 摘果及清選部件的主要研究內(nèi)容及設(shè)計(jì)要求 6 2 方案選擇 9 2 1 摘果裝置方案設(shè)計(jì) 9 2 2 清選裝置設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì) 14 3 摘果裝置的設(shè)計(jì) 17 3 1 摘果裝置的性能分析 17 3 2 摘果滾筒長度的確定 19 3 3 摘果滾筒轉(zhuǎn)速的確定 19 3 4 摘果滾筒直徑計(jì)算 21 3 5 摘果滾筒攪龍及其上爪齒的設(shè)計(jì) 22 3 6 凹板篩尺寸的確定 23 3 7 摘果滾筒的功率計(jì)算 24 4 清選裝置的設(shè)計(jì) 27 4 1 清選裝置性能和工作原理分析 27 4 2 逐稿器的設(shè)計(jì)計(jì)算 28 4 3 清選風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)及選用 30 4 4 振動(dòng)篩的設(shè)計(jì)計(jì)算 35 4 5 螺旋輸送器設(shè)計(jì) 36 5 總 結(jié) 40 參考文獻(xiàn) 41 致 謝 42 分段式花生聯(lián)合收獲機(jī)摘果與清選部分的設(shè)計(jì) 摘 要 本文設(shè)計(jì)了分段式花生聯(lián)合收獲機(jī)的摘果及清選部分 該部分主要由螺旋輸送器 逐稿器 凹板 篩 摘果滾筒 振動(dòng)篩 清選風(fēng)機(jī)等零部件組成 它主要的工作過程是 花生通過輸送裝置喂入到高 速轉(zhuǎn)動(dòng)的摘果滾筒進(jìn)行摘果作業(yè) 經(jīng)摘果后花生莢果經(jīng)凹板篩落入到逐稿器 在清選風(fēng)機(jī) 振動(dòng)篩和 逐稿器的聯(lián)合作用下對(duì)花生進(jìn)行清選 經(jīng)過清選的花生莢果落入到螺旋輸送器被輸送到機(jī)體的一側(cè) 最后進(jìn)入集果箱 文中主要分析了摘果及清選裝置的工作原理 計(jì)算了部分零部件的結(jié)構(gòu)尺寸 并且 確定了他們的轉(zhuǎn)速和功率 論述了其工作過程 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 摘果裝置 清選裝置 聯(lián)合收獲機(jī) Design of the Segmented Peanuts United Harvest Machine Stripping and Cleaning Parts Abstract This paper has designed and researched the stripping and cleaning parts of the segmented peanuts united harvest machine The stripping and cleaning equipment are consist of picking roll escapegrid rack air blower vibratory screen crew conveyor and so on Its mainly working process is that the unpicked peanuts are conveyed to the picking roller which is highly running up through transport equipment and then are delivered to the rock through the holes of the escape grid the picked peanuts are classified by the united work of rack vibratory screen and air blower The peanuts which are classified are conveyed to the gather equipment by the running of crew conveyor The working principle and structure of the stripping and cleaning parts have been analyzed in this paper and it also calculates the structure size speed and needed power of some important parts and the stripping and cleaning parts mainly working process and the corresponding theoretical analyses also can be read in this paper Key words Stripping equipment Cleaning equipment United harvest machine 1 緒 論 1 1 設(shè)計(jì)的目的和意義 花生主要生長在北緯三十五度到北緯四十度的范圍內(nèi) 在世界范圍內(nèi)廣泛種植 是 我國與國際的農(nóng)產(chǎn)品交易中的重要?jiǎng)?chuàng)匯作物 在我國的種植區(qū)主要集中在華南沿海 華 北平原以及渤海地區(qū) 1 統(tǒng)計(jì)顯示 我國花生種植面積連續(xù)12年超過四百萬公頃 并且呈 逐年增長的趨勢(shì) 2008 年我國花生種植面積居世界第二 總產(chǎn)量居世界第一 據(jù)專家推 測(cè)到二十一世紀(jì)中頁我國花生種植面積將達(dá)到六百萬公頃以上 2 隨著我國農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào) 整 以及在市場經(jīng)濟(jì)的調(diào)節(jié)作用下 我國的花生種植面積還將進(jìn)一步增加 尤其是在西 部半干旱地區(qū) 隨著中國加入WTO 我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)開始與世界接軌 花生收獲機(jī)械的研發(fā)與推廣 也逐漸受到人們的注意 由于我國長期以來科學(xué)技術(shù)落后尤其在農(nóng)業(yè)方面 沒有自主研 發(fā)的核心技術(shù)體系 國內(nèi)部分地區(qū)的花生收獲機(jī)械的通用比較性差 無法滿足我國幅員 遼闊區(qū)域復(fù)雜環(huán)境的收獲作業(yè)要求 以及一些品種的機(jī)械化收獲需求 由于種種原因 使得我國的花生機(jī)械化作業(yè)出現(xiàn)了一些突出的問題 第一 農(nóng)民的收獲勞動(dòng)強(qiáng)度大 收 獲效率比較低 但是生產(chǎn)成本卻比較高 目前 國內(nèi)大部分花生種植區(qū)的花生的收獲作 業(yè)基本是全部或大部分依靠人力 畜力 只有少部分地區(qū)采用機(jī)械或是半機(jī)械化作業(yè) 而且整個(gè)收獲過程都要經(jīng)過多道工序 第一道工序?yàn)榛ㄉ耐诰?部分地區(qū)采用人工刨 掘或犁耕的作業(yè)方法 然后由人工進(jìn)行除土和晾曬作業(yè) 晾干后由人工撿拾然后進(jìn)行 運(yùn)輸 最后才能進(jìn)行人工或機(jī)械化摘果 3 據(jù)考察 在一般的沙壤地內(nèi)收獲花生 一個(gè)勞 力每天工作時(shí)間按8h計(jì) 每人每天可以收獲花生0 06公頃 借助畜力或者是簡單的機(jī)力作 業(yè) 單個(gè)勞動(dòng)力每天可以收獲花生面積也僅為0 13 0 2 公頃 這種生產(chǎn)方式造成的較大 的莢果損失 有時(shí)農(nóng)民為了減少收獲損失 而進(jìn)行復(fù)收 這樣會(huì)大大加強(qiáng)勞動(dòng)強(qiáng)度和勞 動(dòng)的時(shí)間消耗 進(jìn)而導(dǎo)致生產(chǎn)成本的增高 但是如果采用機(jī)械化進(jìn)行收獲 它的生產(chǎn)效 率是人工的25倍左右 并且它可以每公頃減少九十公斤的收獲損失 所以每公頃可節(jié)約 費(fèi)用二百元左右 增加了農(nóng)民的收入 第二 耽誤農(nóng)時(shí) 花生的收獲季節(jié) 正值農(nóng)歷8月 下旬到9月中旬 大豆 玉米都需要收獲 另外還要種植小麥 所以這個(gè)階段的勞動(dòng)力緊 張 進(jìn)入21世紀(jì) 我國的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生了新的變革 逐步生態(tài)農(nóng)業(yè)方向發(fā)展 自然花生 收獲機(jī)械的發(fā)展也深受影響 隨著花生種植面積的不斷擴(kuò)大 實(shí)現(xiàn)花生的全程機(jī)械化作 業(yè)成時(shí)代的必然選擇 作為花生聯(lián)合收獲機(jī)核心的摘果與清選部件在提高收獲的生產(chǎn)率 減輕了農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度 減少收獲損失方面顯得尤為重要 4 摘果及清選裝置在很大程度 上決定花生聯(lián)合收獲機(jī)的生產(chǎn)率等多種重要指標(biāo) 本文通過對(duì)我國花生機(jī)械化收獲的現(xiàn) 狀 設(shè)計(jì)了與上海紐荷蘭SNH500型拖拉機(jī)配套的分段式花生聯(lián)合收獲機(jī)的摘果及清選部 分 重點(diǎn)為摘果與清選部分參數(shù)的確定以及部分機(jī)構(gòu)的優(yōu)化創(chuàng)新 摘果和清選裝置直接影響花生的收獲質(zhì)量以及收獲后花生的質(zhì)量和生理活性 所以 這部分的性能的好壞將直接影響整臺(tái)花生聯(lián)合收獲機(jī)的性能 本設(shè)計(jì)希望能夠在導(dǎo)師的 幫助下 在利用自己的專業(yè)知識(shí) 在了解國內(nèi)外花生摘果及清選裝置的現(xiàn)狀與發(fā)展動(dòng)態(tài) 的基礎(chǔ)上 完成一種新型分段式花生聯(lián)合收獲機(jī)摘果及清選部分的設(shè)計(jì) 以期滿足國內(nèi) 關(guān)于花生收獲機(jī)械的設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)實(shí)需要 并且希望能夠在此過程中培養(yǎng)自己各方面的 能力 促進(jìn)自己的全面發(fā)展 為以后的工作 學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 1 2 花生收獲機(jī)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 考閱國內(nèi)花生種植的發(fā)展史 我國傳統(tǒng)收獲作業(yè)過程為 1 人力或畜力挖掘 2 人工除土 3 鋪條晾曬 中途人工翻曬 4 人工撿拾和運(yùn)輸 5 摘果和清選 但是 由于各個(gè)國家和地區(qū)的經(jīng)濟(jì)水平和生產(chǎn)力水平的發(fā)展極為不平衡 發(fā)達(dá)國家 花生收獲已全部或大部分已實(shí)現(xiàn)機(jī)械化 而第三世界國家基本還是以人工和畜力或者是 半機(jī)械化收獲為主 5 1 2 1 花生收獲機(jī)的國外發(fā)展現(xiàn)狀 發(fā)達(dá)國家在上個(gè)世紀(jì)四五十年代已經(jīng)開始對(duì)花生收獲機(jī)械進(jìn)行研究和分析 他們?cè)?這方面相對(duì)比較成熟 他們的機(jī)械化收獲方式主要有兩種模式 第一種模式是以美國為 代表的大型分段式機(jī)械化收獲集成模式 他們的花生收獲采用分段式 首先采用機(jī)械挖 掘并且實(shí)現(xiàn)有序的鋪條晾曬 然后用花生撿拾機(jī)進(jìn)行撿拾摘果和清選作業(yè) 由于在這方 面應(yīng)用的比較多 因此他們的花生撿拾摘果裝置相對(duì)比較先進(jìn) 如美國利斯頓1580 型花 生撿拾摘果機(jī) 現(xiàn)有最先進(jìn)的兩段式花生聯(lián)合收獲機(jī)械2002新型花生聯(lián)合收獲機(jī) 3 另外一種模式是以日本為代表的小型自走式聯(lián)合收獲模式 他們的收獲機(jī)械一次性 完成挖掘 除土 摘果 清選 收集和秧蔓處理等復(fù)雜作業(yè) 他們的收獲大都采用半喂 入方式 由于在功能和原理上多采用集成化 協(xié)調(diào)化構(gòu)成 因此這些機(jī)型相對(duì)比較復(fù)雜 另外由于這些國家的自然條件以及種植模式的需要 這些國家的花生收獲機(jī)型多為小型 機(jī)械 相對(duì)比較接近于我國的種植情況 1 2 2 花生收獲機(jī)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 我國是一個(gè)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大國 由于歷史的原因 對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的研究起步較晚 花生收 獲機(jī)械也是近幾年才發(fā)展起來的 目前國內(nèi)的花生的收獲作業(yè)基本還是以人工 畜力為 主 只有很少一部分地區(qū)實(shí)現(xiàn)半機(jī)械化作業(yè) 但是在國家宏觀調(diào)控的指引下 以及市場 經(jīng)濟(jì)的引導(dǎo)下 國內(nèi)的花生收獲機(jī)械正處于快速發(fā)展階段 部分地區(qū)的中小型花生收獲 機(jī)技術(shù)已經(jīng)有了一定的突破 例如 4H 2 花生收獲機(jī) 4HQL 2 型聯(lián)合收獲機(jī) 半喂入 式花生聯(lián)合收獲機(jī)等 這些機(jī)型已經(jīng)得到農(nóng)民的認(rèn)可 在農(nóng)村受到歡迎 但是由于小型 花生收獲機(jī)的作業(yè)效率 收獲損失率等方面還不能很好的適應(yīng)我們理想的狀況 所以我 們可以在這些機(jī)型的基礎(chǔ)上 在適合我國現(xiàn)實(shí)情況的條件下 開發(fā)研制新的機(jī)型 以適 應(yīng)我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的要求 1 3 摘果及清選裝置國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 1 3 1 國外花生摘果裝置及清選裝置的研究現(xiàn)狀 第一世界國家在上世紀(jì)四五十年代已經(jīng)開始對(duì)花生收獲機(jī)械進(jìn)行研究 以美國為代 表的大農(nóng)場種植模式 其摘果機(jī)械大都為大型高效的摘果機(jī)械 且一般采用全喂入式摘 果方式 其花生收獲多采用分段收獲法 因而他們的花生撿拾摘果清選裝置較為先進(jìn) 如美國利斯頓1580型花生撿拾摘果機(jī) 此機(jī)采用篦梳式摘果系統(tǒng) 利用彈齒的篦梳與打 擊作用 花生莢果基本上能夠被摘干凈 該機(jī)型是目前的花生分段收獲方式下的較為先 進(jìn)的聯(lián)合收獲機(jī)械 5 由于 我國與西方發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的經(jīng)濟(jì)條件以及種植模式的明顯不同 我國大部 分地區(qū)以一家一戶分散種植為主 面積一般是幾分地到十幾畝 經(jīng)營規(guī)模小 而國外機(jī) 花生收獲機(jī)械的摘果與清選部件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜 機(jī)型比較大 所以造價(jià)成本比較高 與我 國當(dāng)前的種植模式和種植范圍不相適應(yīng) 但是國外的這些機(jī)器的摘果與清選部件在我國 進(jìn)行田間試驗(yàn) 基本能達(dá)到花生機(jī)械化聯(lián)合收獲的質(zhì)量要求 因此在很多方面有許多值 得借鑒的地方 我們可以在這些現(xiàn)有機(jī)型的基礎(chǔ)上 加以吸收和消化 設(shè)計(jì)并制造出適 合我國條件的機(jī)器 而以日本為代表的種植制度 他們氣候條件和種植的規(guī)模與我國的情況較為接近 他們的花生聯(lián)合收獲機(jī)械對(duì)我國具有重要的借鑒和效仿意義 它們的收獲方式多為小型 自走式聯(lián)合收獲技術(shù) 他們的花生聯(lián)合收獲機(jī)大都采用半喂入的收獲方式 但他們的結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜 尤其是他們的核心部件 摘果與清選部件的造價(jià)高 6 不適應(yīng)我國的 現(xiàn)有國情 不過 我們可以在他們的基礎(chǔ)上加以創(chuàng)新 尤其是一些構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理 運(yùn)動(dòng)關(guān)系 以促進(jìn)我國花生收獲機(jī)械的發(fā)展 1 3 2 國內(nèi)花生摘果及清選裝置的研究現(xiàn)狀 我國是一個(gè)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)國家 由于近代科技的落后 是我國經(jīng)濟(jì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)地落在其他國家 后面 進(jìn)而導(dǎo)致我國農(nóng)業(yè)機(jī)械的研究起步較晚 花生摘果與清選裝置也是近幾年才發(fā)展 起來的 而且只是在個(gè)別地區(qū)使用 國內(nèi)大部分地區(qū)依然靠人力進(jìn)行摘果和清選作業(yè) 分段式收獲條件下的花生摘果方式目前都采用全喂入方式 目前國內(nèi)比較成熟的花生聯(lián) 合收獲機(jī)機(jī)型 TBH 3252 4HBL 2花生聯(lián)合收獲機(jī) 都采用半喂入摘果裝置 其清選機(jī) 構(gòu)多為風(fēng)扇和篩子組合式的清選機(jī)構(gòu) 國內(nèi)對(duì)全喂入式花生聯(lián)合收獲機(jī)的研究還處于起 步狀態(tài) 目前全喂入是摘果機(jī)型還沒有成型 國內(nèi)主要機(jī)型有 4HQL 120型 4HQL 2 型花生聯(lián)合收獲機(jī)等機(jī)型 4 全喂入式花生聯(lián)合收獲機(jī)的清選部分 一般采用逐稿器 振動(dòng)篩和風(fēng)機(jī)相結(jié)合的方 式 逐稿器在上 振動(dòng)篩在下 風(fēng)機(jī)處于中間 逐稿器向上傾斜一個(gè)角度 一般為 8o 10o 振動(dòng)篩向下偏移一個(gè)角度 一般為 8 這樣可以使從摘果裝置內(nèi)凹板篩 0 6 0 孔中掉落下來的經(jīng)過摘果裝置摘果的花生莢果順利的落到逐稿器上運(yùn)動(dòng) 花生莢果經(jīng)逐 稿器上的孔掉落到振動(dòng)篩上 而一些體積比較大的的雜余在逐稿器上做拋揚(yáng)運(yùn)動(dòng) 最終 被逐稿器排出機(jī)體的外部 而一些細(xì)小的花生秧蔓則隨花生莢果進(jìn)入逐稿器下方的清流 區(qū) 由于花生莢果與細(xì)小秧蔓的空氣動(dòng)力學(xué)特性不同 在氣流的作用下 花生最終隨篩 面進(jìn)入螺旋輸送器 進(jìn)入集果裝置 而細(xì)小的雜余則被風(fēng)機(jī)吹出機(jī)體的外部 這樣可以 很好的達(dá)到清選的效果 1 4 摘果及清選部件的主要研究內(nèi)容及設(shè)計(jì)要求 1 4 1 研究內(nèi)容 本設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)一種新型分段式花生聯(lián)合收獲機(jī) 該機(jī)與上海紐荷蘭 SNH500 型拖拉機(jī)配套 有撿拾裝置 輸送裝置 摘果裝置 分離裝置和收集裝置組成 一次性 完成對(duì)花生的撿拾 輸送 摘果 分離和收集等作業(yè) 要求工作幅寬 1 8m 機(jī)組前進(jìn)速 度采用拖拉機(jī) II 檔作業(yè) 我主要負(fù)責(zé)完成分段式花生聯(lián)合收獲的摘果部分的設(shè)計(jì)和清選 部分的設(shè)計(jì) 重點(diǎn)為摘果與清選部分主要參數(shù)的確定及一些運(yùn)動(dòng)原理的分析 根據(jù)國內(nèi)外花生收獲機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 并調(diào)研我國對(duì)花生聯(lián)合收獲的需求方向 本設(shè) 計(jì)主要研究一種新型分段式花生聯(lián)合收獲機(jī)的摘果及清選裝置 使其在分段式花生聯(lián)合 收獲機(jī)上配置緊湊協(xié)調(diào) 作業(yè)順暢可靠 同時(shí)保證花生摘果和清選等性能指標(biāo)達(dá)到收獲 標(biāo)準(zhǔn)的要求 本設(shè)計(jì)主要針對(duì)全喂入式花生收獲機(jī)摘果及清選部件的研究 以實(shí)現(xiàn)花生 分段式聯(lián)合收獲過程中的摘果及清選的目標(biāo) 通過對(duì)課題任務(wù)書進(jìn)行分析和國內(nèi)外機(jī)型 分析研究 設(shè)計(jì)初步方案 進(jìn)行理論分析 確定方案 并對(duì)主要的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行初步的 分析和計(jì)算 對(duì)花生摘果及清選的過程進(jìn)行合理的建模 根據(jù)計(jì)算設(shè)計(jì)主要的零部件 4 針對(duì)摘果過程中破碎率高 摘果易堵塞 收獲損失大等現(xiàn)實(shí)問題進(jìn)行研究分析 進(jìn)一步 改善摘果機(jī)構(gòu)和清選機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 以期達(dá)到收獲效率高 經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的 1 4 2 技術(shù)路線 1 以實(shí)現(xiàn)以分段式花生聯(lián)合收獲為目標(biāo) 通過對(duì)課題任務(wù)書進(jìn)行分析和國內(nèi)外機(jī)型調(diào) 查研究 明確花生聯(lián)合收獲機(jī)摘果及清選部件設(shè)計(jì)的目的和意義 2 通過理論分析和研究對(duì)比 確定摘果及清選部件的總體設(shè)計(jì)方案以及創(chuàng)新思想 對(duì) 摘果滾筒和清選風(fēng)機(jī) 逐稿器和振動(dòng)篩的機(jī)構(gòu) 以及他們之間的動(dòng)力組合和相互運(yùn)動(dòng)進(jìn) 行重點(diǎn)設(shè)計(jì)研究 另外應(yīng)用solidworks三維繪圖軟件對(duì)摘果及清選過程進(jìn)行建模處理 并 進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的分析 確定最佳設(shè)計(jì)方案 3 對(duì)全喂入式花生摘果機(jī)構(gòu)進(jìn)行尺寸的設(shè)計(jì)和計(jì)算 使其滿足摘果破碎率等指標(biāo)的要 求 并應(yīng)用solidworks軟件繪制三維零件圖 4 對(duì)全喂入式花生清選裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì) 確定逐稿器 篩子的整體尺寸及篩孔的大 小等主要參數(shù) 根據(jù)花生的物理特性 空氣動(dòng)力學(xué)特性 計(jì)算清選所需的風(fēng)量并設(shè)計(jì)合 適的風(fēng)機(jī) 并應(yīng)用solidworks軟件繪制該部分的零件圖 5 根據(jù)分段式花生聯(lián)合收獲機(jī)的作業(yè)效率的要求設(shè)計(jì)合理的集果和輸送裝置 主要是 橫向和縱向輸送攪龍的設(shè)計(jì) 6 對(duì)所有的機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的改進(jìn) 能夠與輸送裝置配合良好 盡量使各部的運(yùn)動(dòng)協(xié) 調(diào)一致 結(jié)構(gòu)合理 以期能滿足最高的使用要求 7 繪制各個(gè)機(jī)構(gòu)的零件圖 裝配圖 并完成設(shè)計(jì)論文的撰寫 1 4 3 設(shè)計(jì)要求 1 能夠與本設(shè)計(jì)任務(wù)書所要求的新型分段式花生聯(lián)合收獲機(jī)的撿拾與輸送裝置很好 的配合作業(yè) 保證輸送裝置輸送來的花生能夠順利的落入到摘果滾筒內(nèi)部 2 摘果過程中能夠保證順利摘果 不產(chǎn)生堵塞等問題 同時(shí)保證摘果效率 破碎率 生產(chǎn)率指標(biāo)等達(dá)到農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)規(guī)范的要求 3 清選裝置應(yīng)該保證花生莢果和混入其中的花生秧蔓 莖葉等能順利分離 并把它 們逐出機(jī)體 另外還要滿足在清選的過程中 不出現(xiàn)或者少出現(xiàn)清選損失 4 經(jīng)過摘果和清選的清潔的花生莢果能夠順利的進(jìn)入到集果箱 以便于能夠順利的 收集起來 進(jìn)行后續(xù)的加工處理工作 5 花生收獲機(jī)的摘果與清選部件整體要求盡量結(jié)構(gòu)簡單 功率損耗小 夠滿足我國 現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)條件和種植規(guī)模與模式的要求 1 4 4 研究方法 根據(jù)花生的生長機(jī)理 生長特性 以及花生本身的生長狀況 通過綜合當(dāng)前花生聯(lián)合 收獲機(jī)摘果與清選零部件的調(diào)查研究 重點(diǎn)為分段式花生收獲機(jī)的摘果與清選部分的設(shè) 計(jì) 分析摘果與清選部分的主要零部件的工作過程 工作原理 運(yùn)用我們?cè)韺W(xué)過的機(jī) 械原理 機(jī)械設(shè)計(jì) 農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)規(guī)范 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)等專業(yè)書籍中的知識(shí) 綜合比較 各種設(shè)計(jì)方案并選擇最優(yōu)的方案 設(shè)計(jì)合理的機(jī)構(gòu) 其中需要應(yīng)用 CAD 二維繪圖軟件及 solidworks 三維繪圖軟件 2 方案選擇 本論文所設(shè)計(jì)的新型分段式花生聯(lián)合收獲機(jī)一次性完成對(duì)花生的撿拾 輸送 摘果 分離和收集等作業(yè) 半喂入式花生摘果方式 要求花生秧蔓整齊的排放在一起 最后由 夾持裝置莢持住 喂入到摘果滾筒 在分段式花生聯(lián)合收獲方面很難實(shí)現(xiàn)這方面的要求 以為在目前國內(nèi)的收獲條件下 大都采用人工挖掘和鋪條晾曬 只有少部分機(jī)器能夠?qū)?現(xiàn)有序鋪放 但在 3 4 天的晾曬過程中 為了晾曬徹底 需要人為的翻曬 這樣會(huì)大大 打亂原有的有序鋪放 所以 本設(shè)計(jì)采用全喂入式的摘果方式 目前花生收獲機(jī)械上常 用的清選裝置主要有風(fēng)扇式 氣流清選筒式和風(fēng)扇 篩子組合式等三種清選形式 本設(shè) 計(jì)通過對(duì)比各種形式的摘果與淸選裝置 并結(jié)合國內(nèi)外比較成熟機(jī)型 選用摘果效率高 摘果損失小的比較優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方案 5 2 1 摘果裝置方案設(shè)計(jì) 全喂入的摘果方式的摘果裝置主要的零部件為摘果滾筒 凹板篩 摘果滾筒的上殼 下殼 以及相應(yīng)的傳動(dòng)裝置等零部件 其中摘果滾筒為其核心零部件 他的類型 轉(zhuǎn)速 摘果間隙等因素對(duì)摘果率 破碎率有較大的影響 2 1 1 方案擬定 1 工作原理 該類型的摘果滾筒的主要結(jié)構(gòu)是數(shù)個(gè) 主要根據(jù)摘果滾筒的尺寸進(jìn)行選擇支撐輪和 釘齒板的數(shù)目和配置方式 不同直徑的支撐輪上固定著若干條釘齒板 上面依次排列著 數(shù)個(gè)摘果齒 這些齒按照一定的角度配置 構(gòu)成多條螺旋曲線的形狀 一般為 4 條 作業(yè)時(shí) 花生秧蔓被高速旋轉(zhuǎn)的摘果滾筒上的釘齒抓取后 隨摘果釘齒在滾筒內(nèi)做圓周 離心運(yùn)動(dòng) 同時(shí)還沿著軸向運(yùn)動(dòng) 主要是由于釘齒的螺旋配置以及該類型滾筒的外形所 確定 在釘齒的帶動(dòng)下 花生秧蔓作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生離心力 使質(zhì)量相對(duì)比較大的花 生莢果摔在滾筒的外部并擊打在凹板篩上 在擊打的過程中 花生莢果的果柄與花生莢 果分離 最終完成摘果作業(yè) 5 2 方案分析 這種摘果方式是通過高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力的作用和釘齒及凹板篩的打擊與梳理 作用 外部力促使花生莖蔓上的果柄與花生莢果強(qiáng)制分離 從而把花生莢果從莖蔓上摘 下來 這種機(jī)構(gòu)在摘果的過程中會(huì)對(duì)花生莢果產(chǎn)生很大的損傷 造成花生莢果的損傷率 較高 甚至把花生擊碎破壞她的生理特性 不再適用于作為種子 1 錐形滾筒尾緞粗大 前段較小 從而造成前后的線速度形成較大差別 使花生秧蔓 在滾筒內(nèi)部前后速度不一致 易產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象 2 該機(jī)夠的釘齒焊接在釘齒板上 加工制造比較麻煩 而且還有不耐磨 易脫焊等缺 點(diǎn) 如果遇到堵塞的情況 由于壓力作用可能導(dǎo)致釘齒塑性變形 3 滾筒雖然是能夠基本滿足花生沿軸向喂入的要求 但是很難滿足作業(yè)的徑向喂入的 要求 1 工作原理 這種摘果滾筒作業(yè)時(shí) 花生莖蔓進(jìn)入摘果滾筒時(shí) 在動(dòng)齒的作用下把花生挑撥起來 使花生莖蔓隨滾筒軸作徑向作離心運(yùn)動(dòng) 由于物料導(dǎo)板的導(dǎo)向作用 花生莖蔓又可以作 徑向運(yùn)動(dòng) 通過定齒桿上的固定齒和動(dòng)齒桿上的動(dòng)齒的相互作用 將花生莖蔓上的花生 莢果梳摘下來 5 2 方案分析 1 該種滾筒具有合理的結(jié)構(gòu) 相對(duì)來說比較小的體積 花生莖蔓進(jìn)出摘果滾筒的 速度比較快 莢果在摘果的過程中的破碎率比較低 整個(gè)機(jī)構(gòu)的使用壽命相對(duì)比較長 2 但是有時(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示 該類摘果形式應(yīng)用在分段式花生聯(lián)合收獲機(jī)上 采用 全喂入蓖梳式的摘果原理進(jìn)行花生摘果 由于采用動(dòng)齒與定齒相互作用 使花生的莖蔓 粉碎率比較大 有的還會(huì)出現(xiàn)花生秧蔓插在尺上的現(xiàn)象 很容易造成堵塞 進(jìn)而會(huì)出現(xiàn) 漏摘 莖蔓和莢果分離不清 機(jī)器的功率消耗加大等缺點(diǎn) 因此這個(gè)方案也不太適合我 們所研究的新型分段式花生聯(lián)合收獲機(jī) 我們不采用這種方案 1 工作原理 花生莖蔓經(jīng)輸送裝置被輸送到摘果滾筒的喂入口 有的裝置設(shè)有喂入輪 為了保證喂 入的可靠性 往往把喂入輪設(shè)在摘果滾筒的偏下方 而一般的高處喂入的裝置 部設(shè)有 為喂入輪 進(jìn)而被喂入到高速旋轉(zhuǎn)的摘果滾筒內(nèi)部 在摘果攪龍上摘果齒的挑撥作用 下 花生莖蔓隨摘果攪龍做高速旋轉(zhuǎn) 由于離心作用 并且花生莢果的質(zhì)量和密度相對(duì) 比較大 所以花生莢果大部分都集中在摘果攪龍的外部 高速旋轉(zhuǎn)的花生莢果在螺旋攪 龍上摘果齒和凹板篩的相互運(yùn)動(dòng)下 他們之間設(shè)有70mm的摘果間隙 花生莢果在甩捋 作用下與花生莢果的果柄分離 完成摘果作業(yè) 被摘下的花生果經(jīng)凹板篩和逐稿器落入 到振動(dòng)篩上 另外 為了是花生在摘果的過程中有一個(gè)軸向的運(yùn)動(dòng)不至于全都堵塞在摘 果滾筒內(nèi)部 摘果齒的外形是向前有一個(gè)傾角 并且與摘果攪龍軸也有一定的夾角 這 樣可以使花生在機(jī)構(gòu)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)時(shí)受到一個(gè)軸向的推力 從而保證了花生莖蔓在摘果過程 中的軸向運(yùn)動(dòng) 避免了花生秧蔓堵塞摘果滾筒而造成機(jī)構(gòu)的損壞 從而使整個(gè)機(jī)構(gòu)有效 地工作 2 方案分析 1 與其他形式的摘果裝置相比 采用甩捋式的摘果滾筒進(jìn)行花生摘果作業(yè) 具有摘凈 率高 破碎率小等特點(diǎn) 特別適合摘鮮和干的花生莖蔓上的莢果 所以適合應(yīng)用于我們 設(shè)計(jì)的新型分段式收獲和聯(lián)合收獲機(jī) 2 此類型的摘果滾筒相對(duì)于釘齒式摘果滾筒和篦梳式摘果滾筒 消耗的動(dòng)力小 摘果 后的花生莖蔓被打碎排除機(jī)外 可以進(jìn)行秸稈還田等現(xiàn)代農(nóng)業(yè)耕作 3 此摘果機(jī)構(gòu)在摘干花生蔓莢果時(shí)的效果好 能夠很好的把花生莖蔓在機(jī)體內(nèi)破碎 而且不會(huì)影響莢果的生物學(xué)特性 4 但是這種摘果滾筒對(duì)一些摘果參數(shù)要求比較高 例如摘果間隙 滾筒轉(zhuǎn)速等 如果 調(diào)整不合理的話 還會(huì)影響到摘果效率 莢果破碎率等技術(shù)要求 另外該類型的摘果滾 筒 加工比較麻煩 在堵塞的情況下很容易造成摘果攪龍的彎曲變形 2 1 2 摘果裝置最終方案的確定 綜上所述 方案一和方案二的軸流滾筒雖然能夠基本滿足作業(yè)效率和損失率等要求 但無論哪一種都不能很好的滿足分段式花生聯(lián)合收獲機(jī)的作業(yè)要求 方案三的甩捋式摘 果滾筒雖然結(jié)構(gòu)和所要求的技術(shù)參數(shù)會(huì)較為的復(fù)雜和嚴(yán)格 但其他各方面都能很好的符 合課題的設(shè)計(jì)要求 并且這種摘果方式在國內(nèi)的一些機(jī)型上已有相當(dāng)好的應(yīng)用歷程 經(jīng) 過試驗(yàn)對(duì)比證明 這種摘果滾筒的摘果效果較好 故本設(shè)計(jì)方案的摘果裝置采用甩捋式 摘果滾筒 本設(shè)計(jì)將在現(xiàn)有機(jī)型的基礎(chǔ)上 增加機(jī)器的部分結(jié)構(gòu)的改進(jìn) 通過對(duì)摘果裝置內(nèi)部 一些結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化 完善現(xiàn)有機(jī)型的摘果不凈 分離不清的缺點(diǎn) 設(shè)計(jì)出適合我國農(nóng) 村需求的經(jīng)濟(jì)實(shí)用的分段式花生聯(lián)合收獲機(jī)的摘果裝置 為我國農(nóng)業(yè) 農(nóng)村 農(nóng)民的發(fā) 展做出自己應(yīng)有的貢獻(xiàn) 2 2 清選裝置設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì) 2 2 1 方案擬定 1 工 作原理 風(fēng)扇式清選裝置工作原理如下 利用花生莢果和混合物空氣動(dòng)力特性 漂浮特性的 差異進(jìn)行清選的 當(dāng)花生莢果和莖蔓的混合物落進(jìn)清選裝置的氣流場中時(shí) 由于受到相 同的氣流作用力而被分開 花生莖蔓由于其漂浮速度小而被吹出機(jī)體的外部 花生落入 到輸送裝置 9 2 方案分析 花生莖蔓經(jīng)過摘果滾筒的作用以后 花生莢果和部分花生秧蔓形成的混合物 由于 分段式花生聯(lián)合收獲機(jī)的工作對(duì)象主要是半干或者干的花生 考慮到摘果后的雜余的成 分較為的復(fù)雜 難于確定合理的漂浮速度 因此 很難做出符合尺寸的接料斗 另外這 種開放式的清選系統(tǒng) 很容易受到外界系統(tǒng)的干擾 造成分理不清或者是分離損失過大 的現(xiàn)象 故這種單純的風(fēng)扇式氣流清選機(jī)構(gòu)很難滿足我們?cè)O(shè)計(jì)的要求 所以不會(huì)采用這 種設(shè)計(jì)方案 方案二 氣流清選筒式清選裝置 1 功作原理 氣流清選筒式清選裝置是利用風(fēng)機(jī)的吸氣氣流的作用 使經(jīng)過摘果裝置作用后的花 生莖蔓與花生莢果混合物通過清選筒時(shí)產(chǎn)生相對(duì)速度變化 由于花生莖蔓的空氣動(dòng)力學(xué) 特性較小 漂浮速度小 所以很容易被從混合物中分離出來 從而將花生莢果從混合物 分開 經(jīng)分離的花生莢果落入到莢果輸送裝置 繼而達(dá)到分離的效果 9 2 方案分析 氣流清選筒式清選裝置清選效果好 工作時(shí)塵土少 振動(dòng)小 機(jī)器重量輕 但是整 個(gè)裝置的空間占有量比較大 生產(chǎn)效率較低 適用于固定作業(yè)的清選 而我們所設(shè)計(jì)的 新型分段式花生聯(lián)合收獲 要求結(jié)果比較緊湊 各部件的結(jié)構(gòu)盡量合理而且配合密切 因此這種淸選裝置不能被選為本設(shè)計(jì)要求的新型分段式花生聯(lián)合收獲機(jī)的清選機(jī)構(gòu) 方案三 風(fēng)扇篩子式清選裝置 1 工作原理 風(fēng)扇篩子式清選裝置主要是利用逐稿器運(yùn)動(dòng)而帶動(dòng)其上的混合物作拋揚(yáng)的原理來進(jìn) 行工作的 并且以風(fēng)機(jī)氣流的吹浮作用和篩子的抖動(dòng)作用作為輔助 將混合物中的雜質(zhì) 清除排走 他的整個(gè)工作過程為 花生莖蔓經(jīng)摘果裝置摘果后 花生莖蔓與花生莢果分 離后 從凹板孔中落入到逐稿器 在逐稿器的抖動(dòng)下 混合物在逐稿器上作拋揚(yáng)運(yùn)動(dòng) 因?yàn)樗麄兊目諝鈩?dòng)力學(xué)特性不同 花生莢果從逐稿器上落下 而大部分花生蔓被排除機(jī) 體外部 少部分細(xì)碎的花生莖蔓和全部的花生莢果向下落 在振動(dòng)篩和逐稿器之間 由 于他們之間的空氣動(dòng)力學(xué)特性不同 風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的氣流把混合物吹散 花生莢果落入到振 動(dòng)篩 并隨振動(dòng)篩進(jìn)入到輸送攪龍 在移動(dòng)的過程中沙土從篩孔落下地面 花生莢果最 后到達(dá)集果裝置 而花生蔓隨氣流吹到機(jī)體外部 2 方案分析 風(fēng)扇篩子式清選裝置主要是由逐稿器 振動(dòng)篩 風(fēng)機(jī)以及他們之間的反響傳動(dòng)裝置 組成 此種清選裝置是目前大型聯(lián)合收獲機(jī)上最常用的一種清選方式 清選效果比較的 好 而且機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路較為的成熟 2 2 2 清選裝置最終方案的確定 綜上所述 淸選裝置的選擇最終確定為風(fēng)扇篩子式淸選裝置 清選篩的往復(fù)振動(dòng)通 過偏心機(jī)構(gòu)帶動(dòng) 偏心距的實(shí)際大小根據(jù)清選的效率要求來確定 具體的篩孔尺寸等亦 通過聯(lián)合收獲機(jī)的作業(yè)效率要求來設(shè)計(jì)確定 而其他兩種方案 很難在工作過程當(dāng)中很 好的達(dá)到我們所設(shè)計(jì)的分段式花生聯(lián)合收獲機(jī)地作業(yè)要求 風(fēng)扇是清選裝置 首先是它 的作業(yè)的穩(wěn)定新 在復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境下 很難保證花生的清選效率 清選的清潔度 還 有請(qǐng)選的損失率 另外在零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面 需要很大程度上的反復(fù)試驗(yàn) 來最終確 ?；ㄉ恼?qǐng)選效果 而對(duì)于氣流清選筒式的清選裝置 在很大方面需要大的工作空間 這樣使整個(gè)機(jī)器的所占空間大大加大 增加花生收獲機(jī)的功率消耗 這種清選裝置適合 于清選糧食和雜余的空氣動(dòng)力學(xué)特性相差比較大的糧食的清選 以為相差較大的的空氣 動(dòng)力學(xué)特性 可以在很大程度促使在大的風(fēng)機(jī)氣流作用下完成作物的清選 而花生莢果 尤其是我們所設(shè)計(jì)的新型分段式花生聯(lián)合收獲機(jī) 一般用于收獲那些已干或者半干的花 生 這時(shí)花生莢果與莖蔓的空氣動(dòng)力學(xué)特性相差更小 這樣跟容易造成收獲損失 所以 我們最終放棄這種方案 而選擇第三種方案 風(fēng)扇篩子式清選裝置 這種方案應(yīng)用廣泛 結(jié)構(gòu)已經(jīng)相對(duì)比較成熟 我又在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改造 是整個(gè)結(jié)構(gòu)更趨于合理 11 3 摘果裝置的設(shè)計(jì) 3 1 摘果裝置的性能分析 摘果裝置是花生聯(lián)合收獲機(jī)尤其是分段式花生聯(lián)合收獲機(jī)的核心部分 其性能的好 壞直接影響到我所設(shè)計(jì)的新型分段式花生聯(lián)合收獲機(jī)的摘果率 破碎率等重要指標(biāo) 根 據(jù) 花生機(jī)械化作業(yè)技術(shù)規(guī)范 規(guī)定的聯(lián)合收獲作業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)摘果率 99 破碎率 3 的規(guī)定 并參閱一些現(xiàn)有的機(jī)型 參考文獻(xiàn) 以及他們的一些田間試驗(yàn)數(shù)據(jù)和從用戶那 里獲得的一寫具體信息 我們可以很有把握的說 甩捋式摘果滾筒可以很好的達(dá)到應(yīng)用 的要求 并且受到用戶的一直好評(píng) 甩捋式摘果滾筒主要工作零部件為 摘果滾筒 摘 果滾筒下殼 滾筒帶輪 花生秧喂入口 摘果攪龍 摘果滾筒頂蓋 凹板篩 排秧板 排秧口 支架和固定螺栓 摘果裝置的核心部件為摘果螺旋攪龍 凹板篩 10 因此在設(shè) 計(jì)摘果裝置的過程時(shí) 我們把工作的核心放在摘果螺旋攪龍 以下簡稱摘果蛟龍 和凹 板篩的具體結(jié)構(gòu)和尺寸的設(shè)計(jì)上 影響甩捋式摘果滾筒摘果效率的主要因素有摘果間隙 摘果釘齒與凹板篩的間隙 摘果滾筒的轉(zhuǎn)速 花生的喂入速度 12 本設(shè)計(jì)把以上三個(gè)方面為主要考慮因素 主要把 摘果攪龍和凹板篩的設(shè)計(jì)作為摘果裝置設(shè)計(jì)的核心 在原有機(jī)型的基礎(chǔ)上進(jìn)行參數(shù)改良 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 以期達(dá)到最好的摘果水平 最低的破碎率 1 摘果滾筒的轉(zhuǎn)速 摘果滾筒轉(zhuǎn)速 即摘果攪龍的轉(zhuǎn)速 由摘果滾筒皮帶輪半徑的大小和與它的配合的 帶輪的大小及轉(zhuǎn)速?zèng)Q定 摘果滾筒轉(zhuǎn)速的高低直接影響摘果的質(zhì)量 摘果攪龍的轉(zhuǎn)速越 高 摘果的效率也會(huì)越高 在相反的一方面 它的破碎率也會(huì)越高 相反 摘果攪龍的 轉(zhuǎn)速越低 摘果效率也會(huì)越低 破損率也會(huì)越低 所以要我們要找摘果率和破損率都合 適的最佳轉(zhuǎn)速 而我們現(xiàn)在沒有條件進(jìn)行試驗(yàn) 所以只能參考現(xiàn)有機(jī)型和發(fā)表的一些論 文及其它文獻(xiàn)資料 在他們實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 喂入速度 喂入速度反映了分段式花生聯(lián)合收獲機(jī)的行進(jìn)速度或者說是我們所采用的上海紐荷 蘭 SNH500 型拖拉機(jī)的 II 檔行進(jìn)速度 因?yàn)槲覀冊(cè)O(shè)計(jì)的新型分段式花生聯(lián)合收獲機(jī)要與 上海紐荷蘭 SNH500 型拖拉機(jī)配套使用 影響花生摘果的摘凈率和生產(chǎn)率 其速度可以 通過拖拉機(jī)駕駛室的動(dòng)力控制裝置來改變和駕駛員的操作來控制 我們的動(dòng)力裝備已經(jīng) 確定 所以我們要在結(jié)構(gòu)上調(diào)整 以滿足上海紐荷蘭 SNH500 型拖拉機(jī)的 II 檔行進(jìn)速度 并且達(dá)到好的摘果效率和水平 3 摘果間隙 摘果間隙即 摘果攪龍上焊接的摘果齒與凹板篩的間隙 摘果釘齒與凹板篩的間隙 也是影響摘果質(zhì)量的主要因素之一 所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候 要參閱以往花生收獲機(jī)設(shè)計(jì)前 輩的工作經(jīng)驗(yàn)和他們的足夠多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 我們要在采用足夠的參考依據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行 設(shè)計(jì) 以保證該摘果間隙能夠很好的滿足我們?cè)O(shè)計(jì)的分段式花生聯(lián)合收獲機(jī)摘果裝置的 摘果要求 并且 能夠很好的應(yīng)用到我們?cè)O(shè)計(jì)的新型分段式花生聯(lián)合收獲機(jī)上 以期達(dá) 到最好的設(shè)計(jì)要求 12 3 2 摘果滾筒長度的確定 通過查閱相關(guān)的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)書籍 可知滾筒的長度滿足以下公式 11 L vt 公式 3 1 式中 v 花生收獲機(jī)的作業(yè)速度 m s t 花生摘果時(shí)間 s 可見 摘果滾筒的長度與作業(yè)的速度和摘果的時(shí)間有關(guān) 摘果時(shí)間越長 滾筒長度 越長 花生果的漏摘率就會(huì)越少 但是摘果時(shí)間也不可以過長 因?yàn)檫@樣會(huì)造成整個(gè)裝 置的功率的浪費(fèi) 影響整個(gè)機(jī)器的工作效率 根據(jù)我們?cè)O(shè)計(jì)的新型分段式花生聯(lián)合收獲 機(jī)前半部分的輸送裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 花生收獲機(jī) 上海紐荷蘭 SNH500 型拖拉機(jī)的 II 檔 行進(jìn)速度 2 2 8km h 的作業(yè)速度為 0 72 s 在參閱相關(guān)資料的基礎(chǔ)上 我們?cè)诔浞挚紤] 工作效率和摘凈率兩者矛盾的基礎(chǔ)上 確定摘果時(shí)間為 t 2s 所以 摘果滾筒的長度為 L vt 2 0 72 1 44m 1440mm 3 3 摘果滾筒轉(zhuǎn)速的確定 摘果裝置摘凈率和破碎率是一對(duì)相互矛盾的統(tǒng)一體 轉(zhuǎn)速越高 摘果率越高 但破 碎率也會(huì)上升 相反 轉(zhuǎn)速較低時(shí) 摘果不凈 而它的破碎率會(huì)大大下降 而這種矛盾 似很難完全去除不理的一方面 所以我們現(xiàn)有的花生摘果裝置大都存在摘凈率與破碎率 的矛盾問題 為此我們?cè)诔浞盅芯苛宋覀兡感Ｑ兄频?4HQL 2 花生聯(lián)合收獲機(jī) 最終采 用了最新研制的甩捋式摘果方式 通過查閱相關(guān)論文 孫同珍 花生聯(lián)合收獲機(jī)摘果及清 選部件的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究 碩士學(xué)位論文 青島 青島農(nóng)業(yè)大學(xué) 2009 其滾筒的轉(zhuǎn)速 確定如下 摘取花生果所需的力為 F 公式 3 2 A mv A W 2 2 公式 3 3 n r v 30 所以有 公式 3 4 m F n 2 30 式中W 摘果齒所做的功 也就是摘取花生果所需的功 kw v 摘果齒甩捋時(shí)的線速度 m s m 摘果齒的質(zhì)量 kg F 摘取花生所需的力 N A 花生果針的截面積 m2 n 摘果滾筒轉(zhuǎn)速 r min 由于我們?cè)O(shè)計(jì)的分段式花生聯(lián)合收獲機(jī) 采用分段式收獲 花生經(jīng)機(jī)械或者人工挖 掘后經(jīng)鋪條晾曬后 花生果柄不會(huì)發(fā)生腐爛 并且此時(shí)的花生莖蔓上大部分葉子已經(jīng)落 掉 花生莢果與果柄以及果柄與花生秧的根部拉伸的力幾乎一致 而且所需的拉斷力或 者是極限應(yīng)力較為穩(wěn)定 參照表3 1 花生莖蔓 根蔓抗拉與果結(jié)合處抗剪一般在10 15N 左右 此時(shí)摘果所需要的力較為穩(wěn)定 可以減少全喂入花生摘果機(jī)的功率損耗 同 時(shí)有利于逐稿器和振動(dòng)篩的清選工作 經(jīng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料和理論計(jì)算 最終確定摘果 滾筒的轉(zhuǎn)速為450 550r min 最后參閱 孫同珍 花生聯(lián)合收獲機(jī)摘果及清選部件的設(shè)計(jì)與 試驗(yàn)研究 碩士學(xué)位論文 青島 青島農(nóng)業(yè)大學(xué) 2009 4 他經(jīng)過田間正交試驗(yàn) 和 最后采用較為合理科學(xué)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了細(xì)致分析 最終把轉(zhuǎn)速定 為500r min 所以 雖然我們現(xiàn)在沒有條件進(jìn)行細(xì)致深刻的現(xiàn)場試驗(yàn) 不能親自動(dòng)手獲得 第一手實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 但我們可以借鑒孫同珍學(xué)長的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 我們最終也把我們?cè)O(shè)計(jì)的新 型分段式花生聯(lián)合收獲機(jī)的摘果裝置的摘果滾筒多大的轉(zhuǎn)速定為 V 500r min 公式 3 5 3 4 摘果滾筒直徑的確定 摘果滾筒直徑的大小關(guān)系到摘果攪龍上摘果齒與凹板篩之間的間隙即摘果間隙或重 疊程度的大小 進(jìn)而影響到摘果裝置的摘凈率和破碎率 根據(jù)中國花生生長狀況的調(diào)查 數(shù)據(jù)可知 一般花生的植株生長情況調(diào)查結(jié)果如下 4 以花生品種為花育22為例 單株花生莖蔓的重量為一百一十七克 莢果的重量為一百三十六克 平均高度四百八十 六毫米 為了保證花生莢果能夠被順利摘下 在摘果的過程不出現(xiàn)漏摘等問題 另外還 要求花生的莖蔓不至于纏繞在摘果滾筒上面而造成堵塞 最終確定摘果滾筒直徑為七百 毫米 花生摘果滾筒的周長為 公式 3 6 dS 式中d 摘果滾筒的直徑 mm S 為摘果滾筒的周長 mm 代入數(shù)據(jù) 所以摘果滾筒的周長為 mm 219870014 3 S 所以 摘果滾筒的周長大于四倍的平均花生植株的長度 這樣可以在很大程度上避 免花生植株尤其是鮮的花生植株纏繞在摘果攪龍上 而造成摘果滾筒的堵塞 進(jìn)一步避 免了花生聯(lián)合收獲機(jī)內(nèi)部零件因阻塞而造成的損壞 參閱以往的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 本設(shè)計(jì)所采用的內(nèi)部數(shù)據(jù)參數(shù) 可以很好的滿足摘果質(zhì)量的 要求 達(dá)到好的摘果質(zhì)量 高的摘凈率 高的摘果效率 低的破損率 15 3 5 摘果攪龍及摘果齒的設(shè)計(jì) 由上面的計(jì)算可得摘果滾筒長度為 1480mm 為了使摘果滾筒有好的摘果效率 參閱 現(xiàn)有的機(jī)型 并考察他們的摘果效率 并根據(jù)我們?cè)O(shè)計(jì)的分段式花生聯(lián)合收獲機(jī)的喂入 量等多方面的要求 我們最終確定我們所設(shè)計(jì)的摘果滾筒的排秧口長度為 250mm 花生 的摘果時(shí)間大約 即在摘果滾筒內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)時(shí)間 為 2s 左右 摘果攪龍的直徑 凹板篩 面積和滾筒的長度共同影響摘果滾筒的生產(chǎn)率 摘果滾筒的直徑和長度越大 生產(chǎn)率也 就越大 由于 我們?cè)O(shè)計(jì)任務(wù)書的要求為的 我們的工作幅寬為 1 8m 按照我國現(xiàn)有的 花生種植制度 以山東鄆城李集鄉(xiāng)的代表性地塊為例 花生的生長情況為 植株平均高 度為 484 mm 行距為 300mm 株距為 150 mm 土壤類型為壤土 所以在 1 8m 的工作幅 寬內(nèi) 共有 6 行 4 列花生被收集起來 以每棵花生 干燥的花生 的重量按 200g 計(jì)算 所以其工作幅寬內(nèi)單位時(shí)間內(nèi)花生喂入量 理想條件下 kg s 公式 3 7 MNmq 公式 3 8 rlqoq 式中M 工作幅寬內(nèi)的行數(shù) N 工作幅寬內(nèi)的列數(shù) m 單株干花生的質(zhì)量 g 注 這里取得為上限 q 單位時(shí)間內(nèi)的喂入量 kg s l 摘果滾筒長度 m r 摘果滾筒半徑 m 單位凹板篩面積能承擔(dān)的喂入量 kg qo 2 m 所以 單位時(shí)間的喂入量為 8 4 480020064kggq 結(jié)合上文對(duì)摘果滾筒的直徑的尺寸的確定以及花生植株生長情況和喂入量的影響 最終 確定攪龍直徑為450mm 同時(shí)本設(shè)計(jì)所采用的甩捋式全喂入摘果裝置 摘果攪龍上焊接 帶有爪齒的摘果齒 4根旋轉(zhuǎn)攪龍均勻的分布在攪龍板上 攪龍的螺距為1655mm 長度 1440mm 為了保證整個(gè)摘果攪龍?jiān)谡^程中的剛度 在攪龍軸上 每隔140mm在圓周 方向均勻焊接有4根支撐圓鋼 圓鋼的一側(cè)焊接在摘果攪龍軸上 另一側(cè)焊接在所選的螺 旋攪龍上 這樣可以能夠使摘果攪龍?jiān)诠ぷ鬟^程中 不至于因?yàn)楣ぷ髟?例如意外情 況造成摘果滾筒堵塞等情況 而使攪龍變形 為了保證從輸送裝置喂入的花生秧能順利 的在由4根螺旋攪龍組成的空間內(nèi)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 在攪龍上每隔80 75mm焊有摘果齒 其爪 齒高度為60mm 中部彎角為110o 并且與摘果攪龍軸的軸向有45o的夾角 因?yàn)檫@些摘果 齒可以在摘果滾筒內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)過程當(dāng)中 一方面抓取或者是勾取花生秧蔓 有利于喂入 并 使花生在摘果滾筒內(nèi)作高速的離心運(yùn)動(dòng) 使花生莢果在離心力的作用下甩向摘果攪龍的 外側(cè) 這樣可以在凹板篩的配合下把花生莢果從花生秧蔓上甩捋下來 完成摘果 另一 方面 摘果齒可以在轉(zhuǎn)動(dòng)的過程當(dāng)中 給花生秧蔓一個(gè)軸向的反推力 促使花生秧蔓有 一定的軸向運(yùn)動(dòng) 這樣確保了花生秧的軸向運(yùn)動(dòng) 可以保證花生秧蔓能夠在整個(gè)摘果滾 筒內(nèi)作合成運(yùn)動(dòng) 避免產(chǎn)生堵塞 攪龍的出口端焊有排秧板 以便及時(shí)的把大的 沒有 及時(shí)打碎的花生秧排出摘果機(jī)構(gòu) 為了配合摘果滾筒的排出口的長度 另外考慮到整臺(tái) 機(jī)器的喂入量等多方面的因素 以及參閱一些相關(guān)的參考文獻(xiàn)資料 我們確定排秧板的 長度為250mm 3 6 凹板篩尺寸的確定 為保證摘果質(zhì)量 除了有較好的摘果滾筒和摘果攪龍外 還要有與其配合較好的凹 板篩 凹板篩的尺寸以及與摘果攪龍的配合關(guān)系 還有凹板篩距離摘果滾筒下殼的距離 關(guān)系到摘果間隙以及摘凈率和莢果與破碎的花生秧蔓的下落情況 另外還有影響到已摘 落的花生的下落情況 關(guān)系到整個(gè)摘果機(jī)構(gòu)的摘果效率與水平 為了確?；ㄉ斋@機(jī)的 摘果效率 盡量減小摘果破碎率和損失率 通過參閱資料 文獻(xiàn) 查閱相關(guān)機(jī)型 最后 獲得摘果釘齒與凹板篩的間隙即摘果間隙為70mm 凹板篩與摘果滾筒下殼的間隙為 55mm 因?yàn)檫@樣保證在滿足設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上 充分考慮到喂入量對(duì)排秧口的技術(shù)要求 為了保證摘果過程的正確進(jìn)行 并保證正常的摘果時(shí)間 采用凹板篩的包角為 200o 在正常情況下力求包角比較大 這樣可以充分保證摘果的效率 直徑為602mm 凹板篩采用焊接結(jié)構(gòu) 使用直徑為12mm的圓鋼 軸向間隔為100mm 圓周向間隔為13o 因?yàn)榛ㄉv果的尺寸一般小于30mm 可以使莢果順利落下進(jìn)入到逐稿器 另外可以在很 大程度上使被擊打的花生莖蔓及時(shí)經(jīng)過凹板篩孔落到逐稿器上然后被逐出機(jī)外 此外還 可以確保與摘果攪龍的配合 很好的完成摘果工作 凹板篩具體尺寸見零件圖 3 7 摘果滾筒的功率計(jì)算 摘果滾筒在進(jìn)行摘果作業(yè)時(shí) 需要對(duì)花生進(jìn)行甩捋和擊打 因而需要克服花生莖蔓 根蔓的拉力才能將花生果從花生莖蔓上摘下 查閱花生莖蔓 根蔓的抗拉力以及與花生 莢果結(jié)合處抗剪試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知 在剛開始成熟階段 花生果與花生果柄之間斷裂較容易 但隨著花生的逐漸成熟 花生果柄與花生根之間的拉伸力較小 在花生成熟后期 花生 果與果柄以及果柄與根部拉伸的力幾乎一致 而且所用的力較穩(wěn)定 一般在 10 15N 左右 而我們所設(shè)計(jì)的新型分段式花生聯(lián)合收獲機(jī)的作業(yè)對(duì)象 經(jīng)過鋪條晾曬的花生 其進(jìn) 行摘果所用的力更加趨于穩(wěn)定 所以我們?nèi)≈虚g值為 12N 因此 摘果攪龍?jiān)诠ぷ鞯倪^程中對(duì)單株花生在摘果時(shí)消耗的功率為 16 w 公式 3 9 30 1 rn FFvp 式中 單株花生在摘果時(shí)消耗的功率 w 1 p n 摘果滾筒 主要是指摘果攪龍 在工作過程中的轉(zhuǎn)速 r min r 摘果蛟龍的半徑 m 所以代入數(shù)據(jù)計(jì)算可知單株花生在摘果時(shí)消耗的功率為 wp4 188 30 3 014 3500 12 1 分段式花生聯(lián)合收獲機(jī)撿拾的速度為 0 72m s 花生莖蔓經(jīng)輸送裝置喂入摘果滾筒后 隨摘果滾筒轉(zhuǎn)動(dòng) 在摘果滾筒內(nèi)大約做功 2s 所以在單位時(shí)間內(nèi) 1 8m 的工作幅寬內(nèi)有 24 棵花生 因此摘果滾筒所需的功率為 公式 3 10 tmpp 1 式中 p 摘果滾筒所需的功率 w 單株花生在摘果時(shí)消耗的功率 w 1 p t 摘果時(shí)間 s m 工作幅寬內(nèi)的花生數(shù)目 代入數(shù)據(jù)計(jì)算可知 kwwp0432 9 2 90432 4 18824 所以 摘果部分的主要零部件我們已經(jīng)確定完全 另外其他的一些零部件 例如摘果滾筒的上 下殼 我門采用鈑金件 厚度為 3mm 其外形如下圖所示 其他的一些零部件 例如螺栓 帶輪 軸承等 均采用標(biāo)準(zhǔn)件 至此 我們已經(jīng)完 成了花生收獲機(jī)的摘果部分零部件的設(shè)計(jì)任務(wù) 而且我用 solidworks 軟件完成三維零部件 的零件圖 并加以組裝 4 清選裝置的設(shè)計(jì) 4 1 清選裝置性能和工作原理分析 通過對(duì)上述提出的擬定方案的理論分析 并結(jié)合本次設(shè)計(jì)的主要目的 以及通過對(duì) 目前國內(nèi)常見花生聯(lián)合收獲機(jī)進(jìn)行類比 清選裝置采用風(fēng)扇篩子組合式 最終方案如下圖所示 工作時(shí) 鏈輪帶動(dòng)風(fēng)機(jī)傳動(dòng)軸高速運(yùn)轉(zhuǎn) 產(chǎn)生高速氣流 動(dòng)力從拖拉機(jī) 上海紐荷蘭 SNH500拖拉機(jī) 經(jīng)風(fēng)機(jī)上的風(fēng)機(jī)軸和帶輪 傳送到摘果滾筒 花生通過分段式花生聯(lián)合 收獲機(jī)前部分的輸送裝置 由程鋒銳負(fù)責(zé)設(shè)計(jì) 進(jìn)入摘果滾筒的上方 在重力作用下 落入到摘果滾筒內(nèi)部 并隨摘果滾筒高速轉(zhuǎn)動(dòng) 在離心力的作用下 花生莢果都朝向凹 板篩 再適合的摘果間隙內(nèi) 通過摘果滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng) 使花生莢果沖擊在凹板篩上 進(jìn)而 把花生莢果摘落下來 而且大部分花生莖蔓被沖擊甩捋而破碎 花生經(jīng)摘果后 其脫下 物組成 包括果莢 斷莖 殘莖 未成熟的莢果 土塊等 這些混合物中個(gè)體較小的通 過逐稿器上的孔 進(jìn)入到振動(dòng)篩和逐稿器間的氣流區(qū) 由于花生莢果與其他雜物的空氣 動(dòng)力學(xué)特性不同 進(jìn)而在氣流的作用下被吹散分離 花生落入到振動(dòng)篩上 莖蔓被氣流 吹出機(jī)體外部 而個(gè)體比較大的未被沖擊碎的花生秧 一部分經(jīng)排秧板排除摘果裝置的 外部 另一部分留在逐稿器的上面 在偏心輪的帶動(dòng)下振動(dòng)篩和逐稿器以特定的頻率振 動(dòng) 逐稿器放置在篩體上部 水平向上傾斜 振動(dòng)篩末端的篩孔較大 能使篩面上花生 果莢通過 落入下方的螺旋輸送器 逐稿器通過鋸齒面的作用及振動(dòng)作用能夠把殘莖 斷莖等向上拋送最后逐出機(jī)外 下方的螺旋輸送器把從振動(dòng)篩末端落下的花生輸送到聯(lián) 合收獲機(jī)的另一端 最終進(jìn)入到集果箱 完成整個(gè)的摘果與清選過程 被拋出的花生莖 蔓可以作為秸稈還田 順應(yīng)現(xiàn)在提倡的生態(tài)農(nóng)業(yè)的趨勢(shì) 總的來說我們?cè)O(shè)計(jì)的分段式花 生聯(lián)合收獲機(jī)的作業(yè)流程為 花生撿拾 從前端輸送過來的花生植株經(jīng)輸送裝置到達(dá)摘 果滾筒喂入口 喂入摘果滾