畢業設計-微型玉米剝皮機設計(已修改)

　

【正文】 塔里木大學畢業設計 1 1 緒論 在玉米分段收獲時，玉米剝皮工序勞動強度大，費工時和誤農時，且影響玉米的質量和完整性等問題，針對我國玉米收獲后剝皮這個重要環節，設計出場上玉米剝皮機，并對其結構及技術參數予以設計。微型玉米剝皮機是收獲玉米穗外表皮的一種機具，本機為 4輥機型，可滿足單戶、聯戶和種糧大戶使用。它代替了傳統人工剝皮的緊張勞動，減輕了人們的勞動強度，提高了勞動效率，有效地防止了因剝皮不及時而造成的玉米霉爛損失，該機結構簡單，調整方便性能可靠，生產效率高，可采用電動機、柴油機或三輪農用運輸車發動機作動力，本機采用單相交流電動機作 動力。剝皮裝置中剝皮輥一般有螺旋鐵棍和橡膠輥組成，達到 1500 kg/h，動力源 3 kW 的設計要求的前提下進行設計。為達到設計要求，主要剝皮裝置采用全橡膠的玉米剝皮輥，并且兩輥高低設置，且可以根據玉米棒的大小不同調節兩輥間的距離。這避免了傳統設計方法中采用鑄鐵輥對玉米籽粒的損壞，而且在結構上比傳統設計方法更為合理。經計算、校核，該機符合設計要求，并且在剝皮裝置與傳統方式上較傳統設計有所改進，更適于在廣大農村的推廣應用。 國內外玉米剝皮機的概況：（ 1）美國玉米剝皮機的概況美國玉米種植面積占全世界玉米種植面積的 37%，由于生產過程對機械化得迫切要求，在 1885 年就研制成功了場上作業的玉米剝皮機；1908 年又研制了田間摘穗剝皮機；現在已經向聯合自走的方向發展。（ 2）我國玉米剝皮機研制現狀從 20 世紀 50年代開始，我國進行玉米剝皮機的研制工作。如豐收 — 2臥、豐收 — 2立和 4YBJ—2型的田間玉米摘穗剝皮機。 60 年代，中國農機院與黑龍江農業機械化研究所協作設計了 YD— 3型玉米剝皮機。 70 年代，黑龍江省紅興隆國營農場管理局設計了場上玉米剝皮機。 1979 年，遼寧省農業機械化研究所研制的 4YB— 2型玉米收獲機及吉林農業機械化研究 所研制的 4QY— 2型玉米收獲機都配置了剝皮機構。 根據設計任務書的要求，小型玉米剝皮機是一種專玉米表皮的專用機械。這種機械主要針對農村的廣大農民用戶使用，所以此機械必須具有如下特點：（ 1）操作簡單，便于廣大農村用戶的使用，零部件盡量采用標準件，便于安裝和維修。（ 2）整機安裝，結構簡單，成本低而且動力的選擇要符合農村的實際情況，因此動力盡量安裝電動機或者柴油機。（ 3）本機還要有較高的生產率，較低的籽粒破碎率，較高剝凈率。因此，本機的設計根據農村不同用戶的使用要求，設計了不同的類型。此種機械的研制成功，大大減輕 了農民的勞動負擔，為了廣大農民節省大量時間，降低了勞動強度，也成為農民致富的途徑之一。 任務來源 根據農村當前的生產實際情況，農業機械的使用還沒有普遍推廣，尤其是在像東北這樣的產糧大區，農民收獲的糧食由于不能及時得到農業機械的支援，而只能用傳統的手工勞作，這樣使得農民在秋季可謂苦不堪言。特別是對于玉米這一高產穩產的作物，在東北地區特別是我省由于有大量的播種面積，而這種作物的本身又是一種勞動含量較高的作物，因此，對于各種玉米所用的農業機塔里木大學畢業設計 2 械已迫在眉睫，而玉米生產過程中的播種、耕管機械已基本解決， 而收獲機械卻仍是一個空白，農民收獲季節由于都是用傳統的手工勞動，所以強度特別高，特別是玉米的剝皮，不但時間長，且占用勞動力多，工作效率又不高，如不及時剝皮，還易使玉米發霉、變質。所以，玉米剝皮機不但具有廣泛市場，而且極易推廣，又能解決農民的當務之急，使農民在玉米的收獲季節不再為玉米剝皮而犯難了。 玉米剝皮機結構簡介 玉米剝皮機主要由剝皮機構、壓送器和果穗分布裝置等組成。（ 1）剝皮機構主要部件為剝皮輥，其作用是清除莖葉混合物和剝掉果穗表皮。其原理是相對旋轉的一對輥子抓取并剝掉在其上運動的果穗的 表皮，同時把表皮和莖葉混合物拽到輥下，剝掉表皮。剝皮輥間隙時由壓縮彈簧來保證的，不用經常調整。（ 2）壓送器對改善果穗剝皮質量，提高剝皮裝置生產率是極其重要的，它把果穗壓向剝皮輥表面，從而增大剝皮輥對果穗的摩擦力，并促使表皮蓬松和使剝皮輥更好地抓取表皮，而后周期性地放松壓向剝皮輥上的果穗，以使其性能繞自軸轉動，從而使果穗向四周的表皮與剝皮輥接觸，促使果穗在剝皮時翹起來，這樣有利于避免果穗端部掉粒。因本機采用全橡膠剝皮輥，輥面帶有螺旋凸棱，左右輥互相嚙合，成對使用，由于橡膠摩擦系數較大，因此不必另加壓制器。 2 總體方案的分析 采用人工上料，人工喂入，機械剝皮，最終使果穗和表皮分離。在這過程中之所以采用人工上料和人工喂入主要是如果采用自動喂入會使機器的成本和造價會大大地提高而農民對這種機械由于價格的增設而使購買力下降。配套動力源采用 Y系列三相電動機，主要工作部件選用全橡膠的玉米剝皮輥，傳動部分使用帶傳動和直齒輪傳動。 在設計過程中也曾考慮過采用自動喂入，但這種機械雖然在效率上有所提高，但同時它也將提高機器的成本，從而使購買力下降。而采用人工喂入雖然不如自動喂入 效率高，但也比手工大大的提高，而且適合大多數農民的經濟能力。之所以采用 Y系列電動機，是因為 Y系列電動機是目前最常使用的，而且價格合理。剝皮部件采用全橡膠的剝皮輥，不但不影響剝凈率而且由于橡膠比較有彈性不會損傷籽粒。傳動部分由于該機比較簡單所以選用直齒輪既可。 剝皮機主要核心部件是剝皮裝置，傳統式剝皮裝置采用一支鑄鐵螺旋齒輥和一個橡膠螺旋剝皮輥配對使用，兩對輥的中心距 a=，且兩對輥形成以個槽形，一般采用兩對或四對輥，為增加玉米穗與輥子的壓力，在剝皮輥的上方配有兩 組或三組壓制器，多年來的實踐證明，這種輥型的剝凈率最高能達到 85%，籽粒破碎率高達 2%，這是玉米剝皮機 推廣的主要原因。 塔里木大學畢業設計 3 94 年通過實驗研究，設計出一種全橡膠的玉米剝皮輥，這種輥采用橡膠制成，輥面帶有螺旋凸棱，左右輥互相嚙合，成對使用，由于橡膠摩擦系數較大，因此不必另加壓制器，且橡膠面有彈性布損傷籽粒，并在軸線方向上布置有螺距為 2m 的螺旋線，果穗能沿線向下滑，再加上與支架本身的傾角，使果穗能自動進入下料斗，身產率較高，該裝置已獲得國家實用型專利（專利號：942250133）新產品，直接利用剝皮裝置專 利技術，配以傳動系統、機架、動力源及上下料斗等部件組成。 3 總體配置的確定 總體配置就是合理安排各部件位置和聯接關系，確定動力的傳動路線，與電動機的聯接關系，使機器工藝路線合理，并且便于使用，調整和維修，同時機器外觀造型要給人以美感。 機架采用角鋼焊接而成，如圖 31所示： 圖 31機架 為了便于作業后的移動，在機架底部安裝有四個行走輪，且在前面的兩個行走輪需要能夠轉向，這樣使整機的移動更加方便，更便于生產中的使用 ，考慮到成本方面的因素，行走輪及轉向輪均可外購，因為它并沒什么特殊的要求，只要能達到行走及轉向要求即可，也可以本身自己制造。 塔里木大學畢業設計 4 M12345678910 11 121314151617 圖 32 總體結構圖 利用電動機作為動力源時，只需一級皮帶傳動，然后再由一級齒輪傳動成降速過程，最后再由齒輪傳動到主動軸上。根據實驗得出，剝皮輥的最佳轉速范圍在 n=300r/min～ 350r/min,這里我們取 n=,電動機的轉速為 1440r/min. 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。=1440/= 低端傳動比 .傳動系統分配 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 = 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 = 所以 總降速比 i= !未找到引用源。 = 所以 直軸的轉速為 n=錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 = 由于依實驗數據得出結論，剝皮輥最佳轉速范圍為 n=300— 350n/min所以這一轉數符合要求。這二級減速及傳動系統各部件的尺寸如下： 主動帶輪基準直徑： 錯誤 !未找到引用源。 從動帶輪基準直徑： 錯誤 !未找到引用源。 齒輪 1的分度圓直徑： 錯誤 !未找到引用源。 齒輪 2的分度圓直徑： 錯誤 !未找到引用源。 =144 mm 4 剝皮裝置的確定 剝皮裝置是由一對相向轉動的剝皮輥抓取和剝除玉米穗的苞葉。剝皮輥與苞葉間的摩擦力必塔里木大學畢業設計 5 須大于苞葉與穗輥間的鏈接力，為了使苞葉剝凈，在玉米穗沿剝皮輥下滑的同時，自身應能轉動。在剝皮輥的上方設有壓送器，使果穗對剝皮輥穩定地接觸而 避免跳動。 傳統式玉米剝皮輥長度為 ，美國甜玉米剝皮機滾長為 1500mm，根據實驗得出玉米在剝皮輥上的剝凈率在開始 400mm 內剝凈率為 85%，在 600mm 內剝凈率為 93%，因此輥長定為 950mm 可使苞葉的剝凈率在 93%以上。剝皮輥的長度是影響剝凈率的主要參數，為保證剝凈苞葉，剝皮輥應有足夠的長度，但過長會引起籽粒脫落和破碎，剝皮輥的直徑應不使最小直徑的果穗收擠壓和被抓取為準。 單對剝皮輥生產能力： 錯誤 !未找到引用源。 /h （ 41） 錯誤 !未找到引用源。 （ 42） 式中： q剝凈率果穗質量平均為 L果穗長度最大為 250mm 錯誤 !未找到引用源。 果穗沿剝皮輥移動速度 m/s S剝皮輥螺距 s=900mm N剝 皮輥轉速 r/min f滑動綜合系數試驗得 f= 錯誤 !未找到引用源。 50mm （ 2）帶入（ 1）： 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 =1066 kg/h 所以，兩對輥計算生產率為 2132 kg/h 設計要求為 1500kg/h,2132kg/h1500kg/h 符合設計要求。由于此機是由人手式喂入，故實際生產能力大約在每對輥的生產率 1500Kg/h左右，這是經過實驗后得出結論。 本機剝皮裝置直接利用《新型剝皮裝置》專利技術，其剝皮輥為高苯橡膠面，有數條螺旋相互嚙合，高低配置成對使用，每兩對輥組成一槽型，每個輥軸上有每節 250 mm 的四節膠輥串接而成螺旋首尾相接，局部磨損后便于更 換，下輥 4為固定輥，上輥 3可繞鉸接點轉動，既兩輥嚙合間隙時可調的。保證果柄可以通過，兩輥可以調節螺栓 6來調節，所以可以根據不同的品種來適當調節螺栓，使果穗順利通過。 玉米在兩輥所形成的槽型中，輥面的凸棱對苞葉有撕裂作用，由于兩輥的螺旋相互嚙合，使玉米苞葉在自轉過程中被嵌入凹槽中，此時由于兩輥的轉動使苞葉被扯掉，玉米的自轉主要由于兩輥對玉米摩擦力大小不同，雖然兩輥的材料不同，但卻由于兩輥與玉米之間的壓力角不同而產生不等塔里木大學畢業設計 6 的摩擦力 錯誤 !未找到引用源。 、 錯誤 !未找到引用源。 且 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 ，而使得玉米能夠產生自轉。兩輥中心距 a=，當果穗直徑為 60 mm 時果穗重力 N 與下輥壓力方向角 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 與上輥方向壓力角 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 ，其相應摩擦力： 錯誤 !未找到引用源。 由于 錯誤 !未找到引用源。 且方向相反，因此果穗在剝皮過程中產生 轉動，可加速剝皮過程，為加速果穗下移速度，剝皮輥還要有一定傾角，傾角小，下滑速度慢，生產率低傾角大，剝凈率低，本機通過部件試驗，確定剝皮輥傾角為 錯誤 !未找到引用源。 2 度。果穗通過間隙，根據實測果穗直徑最大不超過 錯誤 !未找到引用源。 5mm，為防止過 大的果穗卡滯現象通過 70 mm，可使果穗繞自身軸線自由轉動，為防止在剝皮過程中產生果穗治理造成脫粒，在剝皮輥上方設有壓穗板，壓穗板通過間隙為 70mm. 圖 41 剝皮輥裝置 1齒輪 2 皮帶 3帶輪 4墊片 5螺母 6帶輪軸 7短軸 8主動軸 膠片就是天然橡膠組成的片，安裝在軸上用于對玉米剝皮。當周選裝的同時膠片安裝在軸上會對玉米產生摩擦力，從而應用這個摩擦力進行對玉米剝皮。在此次設計中我們用到兩種膠片，這兩種膠片交叉安裝，產生參差不齊的效果，從而產生的摩擦力更大。 塔里木大學畢業設計 7 5 執行部件及機架 設計 ： 果穗料斗不但呀有暫存果穗的能力，而且嗬喲能夠使果穗沿剝皮輥的軸向方向上進入兩輥所形