山东理工大学农业机械学课程设计

农业机械学课程设计 谷物联合收获机分离装置工作部件的设计 Design of grain combine harvester working parts separation device 学    院：农业工程与食品科学学院 专    业：  农业机械化及自动化  姓    名：                  学    号：       1111034000        指导教师：      耿端阳         摘要 谷物联合收割机和复式脱粒机上，一般都装有分离装置。分离装置是分离脱出物，即将谷粒从长短茎稿、颖壳及杂余中分离出来，主要是长茎秆，颖壳和短茎稿可由清粮装置除去。键式逐稿器是目前联合收获机中应用最广的一种分离装置，其特点是对脱出物料抖动能力很强，适用于分离负荷较大的机型中。 目录 摘要    1 第一章    逐稿器的选择    3 第二章    设计目的    3 第三章    构造与工作原理    3 第四章    结构尺寸的设计    4 4.1    键面的长度，总宽度和键数    4 4.2    键轴的联线倾角和键阶面倾角    4 4.3    键面筛孔尺寸    5 4.4    曲轴配置    5 第五章    生产和功率消耗    6 第六章    逐稿器的主要技术参数    6 第七章    课程设计    7 参考文献    7 第1章 逐稿器的选择 逐稿器分三种，分别是回转式逐稿器，平台式逐稿器，键式逐稿器。 键式逐稿器是目前联合收割机中应用最广的一种分离装置（部分脱粒机在亦有采用）。其特点是对脱出物抖松能力强，适用于分离负荷较大的机型中。本机型喂入量6kg/s，属中型收割机，所以采用键式逐稿器。 第2章 设计目的 通过参观谷物联合收获机的实体，查阅相关籍以及农业机械学设计手册，设计出谷物联合收获机分离装置的机构，以满足将脱粒装置排出的桔草所夹带的谷粒及断穗等从长秸秆中分离出来，并将秸草送往机后。 第3章 构造与工作原理 键式逐稿器由3~6个狭长型箱体的键并列组成，由曲柄传动。这些键依次铰接在驱动曲轴的曲柄上，各键面不在同一平面上，当曲轴转动时，相邻的键此上彼下地抖动。进到键面上的滚筒脱出物由键面筛孔漏下，秸草则沿键面排往后。键式逐稿器有双轴式和单轴式两种不同方式。 （图1）键式逐稿器 （a）单轴式  （b）双轴式 单轴键式逐稿器由一组键，一根曲轴和数个摆杆组成。键与曲轴在键的中部相铰接，相邻的摆杆则交替分别在键的前端后端铰接，曲柄与摆杆构成曲柄摆杆机构，曲轴旋转时，键面各点的运动轨迹不同（一端为立体椭圆，一端为卧椭圆曲轴处为圆），键面各段具有不同的抖动和抛送能力。立椭圆运动上下抖动作用强，卧椭圆运动段水平输送能力大。由于相邻键式逐稿器结构比较复杂，目前应用渐少。 双轴式逐稿器由一组键，两根曲柄半径相等的曲轴组成（其中一根曲轴为主动轴）。键和两个曲柄形成平行四杆机构。曲轴转动时，键面各点均作相同的圆周运动，前后的抖动抛送能力相同。淫相邻键处于不同转动相位角，键面上的秸草脱出物中夹带的谷粒与断穗穿过秸草层，从键面筛漏下，秸草则沿键面往后排走，通常绝大部分谷粒在前部1/3~1/2段处分离出来。为了加强分离作用，常在键的上方（中部和前部）吊装1~2块挡帘，以阻挡秸草脱出物后移，增加键面对秸草的抖动次数，延长往后输送的时间，同时挡帘还可以防止谷粒被脱粒装置抛出机外。双轴键式逐稿器结构简单，工作性能好，目前应用最广。 键式逐稿器键面分平键面与阶面键两种。平面键结构简单。阶面键常见的有2-5个阶梯。阶面多，落差大，对秸草抖松和分离能力强，阶面长度多为500-800mm,落差高度150mm左右 键式逐稿器技术参数 第4章 结构尺寸的设计 4.1 键面的长度，总宽度和键数 键面总宽度直接影响脱粒装置排出秸草混合物在键面上的厚度。为了提高键面分离能力，其厚度适当且均匀，键面总宽度Bf随脱粒滚筒长度Lt而定，一般 =（1    -1.4）Lt进入逐稿器上的脱出物量为6（kg/s）。键面总宽度可按下式估算： = = =1.86（m）                                  （4-1） -进入逐稿器上的脱出物量（kg/s）； K-空气阻力系数，取0.7； H-秸草层厚度（m），一般取为0.12-2.2m； -秸草脱出物的理论平均速度，一般为0.4m/s； -秸草单位体积质量（kg/ ）一般取20-25 kg/ 。 由于键面的总面积由进入式逐稿器的滚筒脱出物重量确定，因而逐稿器的长度Lf可由下式估算： Lf= = =4.61(m)                                            （4-2） -进入逐稿器上的脱出物量（kg/s）； -键面总宽度（m）； -分离装置单位面积适宜承担的分离量，当脱粒装置的谷粒分离率是为75-80%时 可取0.7-0.8kg/(s );若配合高分离率（约95%）的双滚脱粒装置工作时， 可达1.2 kg/(s ); -有效利用系数，对脱粒机约0.4-0.5；对联合收割机中直流型取1，T型取0.6-0.7。 4.2 键轴的联线倾角和键阶面倾角 键式逐稿器键面常与水平位置成一角度（键面倾角），使逐稿器呈前低后高倾斜，此角度也可以是键的曲轴中心联线对水平面的倾角（当键面对键轴心联线平行时）。键面倾角过大，脱出物输送速度低，甚至会倒退，键面角过小，输送速度过快，使分离损失增大。一般平面键的倾角为3 -12 .各阶面倾角不相等，通常第一，二阶面倾角较大，阶面较短，以便阻止高速抛出的脱出物和提高分离效果，但要保证输送顺利，防止堵塞。末段阶面倾角较其他各阶均小，便于秸草较快地排走。现有结构中阶面倾角多在8 -30 范围以内。 4.3 键面筛孔尺寸 筛孔总面积与键面总面积之比为筛孔率（键面通过率）。筛孔率的大小影响分离损失和细小脱出物进入清选装置的数量，通常在保证不堵塞的前提下，以筛孔率大为好，一般筛孔率为30%-70%。目前键面筛孔尺寸大多宽15-20mm,长40-60mm.所以可选键面筛孔尺寸宽20mm，长42mm。 4.4 曲轴配置 曲轴的曲柄数与键数相等。曲柄的配置要保持相邻键不在同一相位角，这样可具有较强的抖动分离能力，同时还应尽量使键体运动时惯性平衡。常用的曲柄配置形式见下图 （图2）曲柄配置形式 （a）三键    （b）四键    （c）五键      (d)六键 三四键的曲柄互成120 与90 ，各键独自成一组。五键的曲柄配置互成180 ，所有键分两组，一组有三个曲柄相位角相同的键，另一组有两个曲柄相位角相同的键；亦有曲柄配置互成120 配置的。六键的曲柄有两种，曲柄互成120 的键分三组运动和互成60 的键各自为一组运动。 曲轴半径与转速 曲轴的半径与转速相应为逐稿器运动的半振幅与频率。实验证明，要获得最好的工作质量，对一定值的曲轴半径要有一个与之相配合的最佳转速。有实验数据可知大的曲轴半径要配以低转速。反之，小的半径要配较高转速。 生产和功率消耗 键式逐稿器的生产率 （即进入逐稿器上的脱出物量）和键面面积有直接关系，当键长和总宽度确定后，即可下式计算 = / = =3.33(KW)                                              （5-1） 式中      -进入逐稿器上的脱出物量（kg/s）； -单位脱出物量分离所需功率，一般为0.38-0.6kw/ (kg/s)； -系数，取0.9 第5章 逐稿器的主要技术参数 逐稿器主要技术参数 机型 形式 键面总宽度（mm） 键长（mm） 总面积（ ） 键数 阶数 键面倾角 曲轴半径 曲轴转速 联 合 收 割 机 HQ-3 双轴 700 3250 2.28 3 4 ;19 ;12 ;7 50 220 JD-7700 双轴 1395 3300 4.6 5 5 ;23 ;23 ;23 76.2 157 MF-760 双轴 1800 3630 6.53 6 1   50.8 195 MF-510 双轴 1395 2884 4.02 6 2 ;8 50.8 195 E-512 双轴 1278 4000 5.11 4 5 ;22 ;22 ;11 60 220 E-516 双轴 1580 4860 7.7 5 7   60 200 GK-5 双轴 1177 3618 4.25 4 4     203                       （表1） 本机分离装置参考已有机型E-516 第6章 课程设计总结 一周的农业机械学课程设计结束了，通过本课程的学习，不仅让我复习了书本上的，也让我提高了绘图能力，掌握了主要农业机械的基本理论、知识和技能,在本次设计中不仅让我掌握了农业机械学的相关知识，并且熟练了查询手册、上网所及资料对于繁杂的信息进行筛选处理的能力。在这个过程中我也丰富了一些计算机的使用，这样为我们毕业更好的就业做了准备，总之，这次课程设计在我们即将毕业的学生来说更是一次难得的锻炼机会，希望在毕业前还能得到更多的锻炼。 参考文献 [1] 李宝筏，农业机械学，北京：中国农业出版社，2003,8 [2] 耿端阳 张道林 主编 新编农业机械学 国防工业出版社2011年12月 [3] 濮良贵，纪名刚. 机械设计.八版. 高等教育出版社，2006. [4] 毛谦德 李振清 主编：袖珍机械设计师手册第二版 机械工业出版社,2002年5月 [5] 胡家秀  主编： 简明机械零件设计使用手册  机械工业出版社，1999，310-320页