玉米脫粒機(jī)的脫粒滾筒設(shè)計(jì)計(jì)算案例概述目錄TOC\o"1-3"\h\u8363玉米脫粒機(jī)的脫粒滾筒設(shè)計(jì)計(jì)算案例概述 1243081脫粒主軸作用 118242階梯軸設(shè)計(jì) 1287943脫粒滾筒設(shè)計(jì) 4117774階梯軸的校核 51脫粒主軸作用脫粒主軸是在玉米脫谷機(jī)進(jìn)行脫谷作業(yè)時(shí)，支撐彎曲力矩、扭矩、扭矩、脫粒鼓正常動作的旋轉(zhuǎn)部件。脫粒主軸的設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵，當(dāng)玉米脫粒機(jī)脫粒時(shí)，瞬間沖擊非常大，沖擊次數(shù)頻繁。脫粒主軸有①脫粒機(jī)脫粒作業(yè)所需的各種力量的傳遞。②安裝在支承軸上的板牙、螺旋葉片等脫谷部件應(yīng)位于固定的工作位置。根據(jù)軸的形狀，可以將軸分成曲柄、直軸、軟軸等。雖然直軸一般是實(shí)心的，但是根據(jù)機(jī)械的構(gòu)造要求，可以將軸設(shè)計(jì)成空心的，可以減輕整體的質(zhì)量。這個(gè)設(shè)計(jì)，根據(jù)板牙玉米脫谷機(jī)的工作強(qiáng)度，工作環(huán)境，選擇直軸作為脫粒主軸。根據(jù)外形，直軸分為光軸和樓梯軸。光軸形狀簡單，易于加工，直徑相同，應(yīng)力集中源少，但光軸定位軸部件卻不容易。樓梯軸是各軸段的直徑不同，容易安裝到軸上的部件。這個(gè)設(shè)計(jì)根據(jù)牙齦玉米脫谷機(jī)的結(jié)構(gòu)特征選擇階梯軸形狀的直軸。為了提高玉米脫谷機(jī)的工作質(zhì)量而脫谷時(shí)，滾輪和玉米穗可以充分接觸，脫谷主軸由兩端剛性軸的樓梯軸和脫谷罩的焊接組成，這樣減輕主軸質(zhì)量增加脫粒輥的直徑。2階梯軸設(shè)計(jì)皮帶驅(qū)動的效率是：脫粒軸上功率為：KW玉米脫粒軸轉(zhuǎn)速：r/min脫粒主軸轉(zhuǎn)矩：N·mm(1.16)由已知公式：，通過扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度來初步確定階梯軸的最小直徑。式中：A0翻看《機(jī)械設(shè)計(jì)》書，研究表8-3，由推導(dǎo)出值；P代表的是軸上的功率，它的規(guī)定單位為KW；N是指旋轉(zhuǎn)的速度，單位為r/min。選擇45號鋼，先進(jìn)性調(diào)整處理然后進(jìn)行工藝處理，如調(diào)質(zhì)。查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》書，根據(jù)表8-3，由45號鋼的得出：=118。因此，軸的最小直徑為：mm輸出軸上的最小直徑一般為安裝帶輪那段階梯軸部位的直徑。該段軸需要開有鍵槽才可以保證與帶輪周向定位。因此需要增加5%～7%的軸徑。所以，該段軸的直徑為：mm輸出軸的最小直徑一般是安裝帶輪那段軸的直徑，這段軸的直徑必須大于37.24。為了更好的與帶輪相互配合并且保證軸的強(qiáng)度，定該段直徑為75mm。因?yàn)閹л喌暮穸葹?0，從動帶輪中心突起部位長度為110mm。為了便于軸端定位，需要加裝軸端擋圈，因此階梯軸該段軸長為108mm。選定軸承代號為61021軸承，因此階梯軸該段直徑為105mm。設(shè)計(jì)軸承端蓋直徑為91mm，因此階梯軸該段直徑為90mm。設(shè)計(jì)的凹板直徑為250mm，脫粒滾筒需要比凹板小90～100mm，因此脫粒滾筒外徑設(shè)計(jì)為150mm，脫粒滾筒套內(nèi)徑為120mm。因此該段階梯軸直徑為120mm。滾筒的脫粒段的長度決定了玉米脫粒機(jī)的脫粒質(zhì)量。如果滾筒太短就會影響脫凈率，然而也不能為了保證脫凈率將滾筒設(shè)計(jì)得過長，這會增加制造成本以及功率消耗。玉米籽粒含水率越高則越難脫粒。根據(jù)查閱文獻(xiàn)[30]后得出，使用20%左右含水率玉米進(jìn)行脫粒時(shí)，脫粒段長度應(yīng)為凹板直徑的1.5倍左右。因此脫粒段長度為：mm，因此設(shè)計(jì)脫粒滾筒脫粒區(qū)段的長度為880mm。綜上所述，階梯軸如圖3-5，所示。（a）階梯軸的二維設(shè)計(jì)（b）階梯軸的三維設(shè)計(jì)圖3-5階梯軸的設(shè)計(jì)脫粒主軸由階梯軸外焊接上脫粒套構(gòu)成，這樣可以減輕主軸的質(zhì)量，增大脫粒滾筒直徑，如圖3-6所示。圖3-6脫粒主軸的設(shè)計(jì)3脫粒滾筒設(shè)計(jì)脫粒滾筒是玉米脫粒機(jī)完成脫粒工作的重要組成部件。脫粒滾筒可分為三個(gè)區(qū)段，分別是入料區(qū)、脫粒區(qū)段、排芯區(qū)段。入料區(qū)段上脫粒滾筒安裝有兩片螺旋葉片，其作用是推動從入料斗進(jìn)入的果穗有序的進(jìn)入脫粒區(qū)。脫粒區(qū)段上脫粒滾筒安裝有多個(gè)板齒，其不僅對玉米果穗進(jìn)行脫粒，還推動玉米果穗向排芯區(qū)運(yùn)動。排芯區(qū)段脫粒滾筒安裝有兩快直板齒，其作用是脫粒未脫干凈的玉米果穗。在脫粒區(qū)段，為了使玉米果穗既受到板齒的脫粒作用，又被其推入排芯區(qū)，脫粒區(qū)段的板齒與中心軸需要有一定的角度。當(dāng)此角度選擇較?。?°～6°）時(shí)，板齒容易玉米籽粒的表皮。當(dāng)此角度選取較大（12°～30°）時(shí)，板齒容易刮擦與擠壓玉米穗產(chǎn)生水心。當(dāng)此角度選擇適中（6°～12°）時(shí)，效果最好。因此本設(shè)計(jì)將此角度設(shè)定為9°。脫粒區(qū)段的板齒一共16個(gè)，分為兩組。為了模仿人工用竹簽先擠掉玉米果穗上的局部籽粒這一動作，前一組的板齒設(shè)計(jì)成如圖3-7所示的帶冠板齒。帶冠板齒先將局部籽粒擠掉，方便后續(xù)的脫粒。后一部分板齒為平板齒如圖3-8所示。因?yàn)樵诿摿C(jī)工作時(shí)板齒與玉米果穗頻繁接觸，需要保證板齒硬度、強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、耐磨性以及韌性等，故將平板齒以及帶冠板齒的頂部進(jìn)行淬火處理。平板齒、帶冠板齒、排芯區(qū)直板齒、螺旋葉片都焊接在脫粒滾筒上。脫粒滾筒焊接在中心軸上，在帶輪的帶動下勻速轉(zhuǎn)動，如圖3-9所示。脫粒滾筒直徑為150毫米，長度為1400毫米。圖3-7帶冠板齒的設(shè)計(jì)圖3-8平板齒的設(shè)計(jì)（a）脫粒滾筒二維設(shè)計(jì)（b）脫粒滾筒三維設(shè)計(jì)圖3-9脫粒滾筒的設(shè)計(jì)4階梯軸的校核（1）通過彎扭合成強(qiáng)度校核階梯軸軸承A與軸承B間的距離：1400+20+20+10+10=1460mm軸承A到V帶輪中心距離：20+30+110÷2=105mm根據(jù)階梯軸的結(jié)構(gòu)，繪制階梯軸的受力簡圖，如圖3-10所示通過受力平衡，計(jì)算軸所受力：得：計(jì)算彎矩：畫出彎矩圖，如圖3-10所示。對稱變化的轉(zhuǎn)矩，軸承A處的單量彎矩：軸承A處承受最大彎矩以及轉(zhuǎn)矩，因此校核A處的強(qiáng)度。(1.17)查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》書，表8-1，45號鋼直徑為105mm時(shí)，需用應(yīng)力為：因?yàn)?，所以軸的強(qiáng)度符合要求。圖3-10軸受力圖及計(jì)算圖（2）通過疲勞強(qiáng)度校核階梯軸危險(xiǎn)界面一般在彎矩、轉(zhuǎn)矩比較大的地方以及截面面積較小的應(yīng)力集中的地方。本階梯軸在軸承A處的軸段以及為了減輕重量中間的直徑為100毫米的軸肩處。①軸承A處截面疲勞強(qiáng)度校核抗彎截面系數(shù)：抗扭截面系數(shù)：合成彎矩：N·mm轉(zhuǎn)矩：N·mm彎曲應(yīng)力幅：MPa(1.19)彎曲平均應(yīng)力：MPa扭轉(zhuǎn)減應(yīng)力幅：MPa(1.20)扭轉(zhuǎn)平均應(yīng)力：MPa通過：查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》書，表8-1，MPa查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》書，附圖1b，2b：查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》書，附圖5：查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》書，附圖8：綜合系數(shù)影響值：(1.21)查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》書，表8-1，彎曲疲勞極限：MPa查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》書，表8-1，剪切疲勞極限：MPa考慮彎矩作用的安全系數(shù)：考慮轉(zhuǎn)矩作用的安全系數(shù)：安全系數(shù)：(1.22)取因?yàn)?，所以軸承A處階梯軸截面安全。②為了減輕重量中間的直徑為100毫米的軸肩處截面疲勞強(qiáng)度校核抗彎截面系數(shù)：抗扭截面系數(shù)：合成彎矩：N·mm轉(zhuǎn)矩：N·mm彎曲應(yīng)力幅：MPa彎曲平均應(yīng)力：MPa扭轉(zhuǎn)減應(yīng)力幅：MPa扭轉(zhuǎn)平均應(yīng)力：MPa通過：查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》書，表8-1，MPa查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》書，附圖1b，2b：