花生摘果机设计.doc

目 录摘要1关键词11前言11.1研究的目的和意义11.2国内外花生摘果机械的发展现状21.3本设计主要研究内容和研究方法31.3.1研究内容31.3.2研究方法32花生摘果的主要方式及摘果滚筒类型.32.1轴流式钉齿滚筒 .42.2蓖梳式圆柱形轴流滚筒.52.3差动式摘果滚筒.53.花生摘果机的结构设计.63.1基本要求.63.2总体结构.63.3工作原理.74摘果装置传动系统的设计.84.1电动机的选择和传动参数的设计.94.2各轴的计算.104.2.1各轴的转速计算.104.2.2各轴输入功率计算104.2.3各轴输入转矩计算104.3v带传动的设计104.3.1电机与风机v带传动的设计计算114.3.2风机与滚筒v带传动的设计计算134.3.3滚筒与筛子v带传动的设计计算165主要部件设计195.1摘果滚筒设计计算195.1.1确定滚筒类型195.1.2滚筒的直径205.1.3滚筒的长度205.1.4滚筒的线速度v215.2滚筒轴装置的设计215.2.1根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度225.2.2求轴上的载荷225.2.3按弯扭合成应力校核轴的强度245.2.4轴承的校核255.2.5轴上键连接的选择及校核265.3轴承座、端盖的结构设计265.4滚筒钉齿的设计265.4.1滚筒钉齿的形状的选择265.4.2滚筒钉齿的排列275.5凹板筛的设计分析285.6风机的设计296结论29参考文献31致谢32附录32花生摘果机设计摘 要：本文通过对我国花生生产现状，摘果方式的调查研究，研制出全喂入式花生摘果机，满足了现阶段花生产区的要求。论文主要内容如下：对全喂入式花生摘果机的结构和工作原理进行了简要分析，总结了该摘果机的主要性能特点重点研究了花生摘果机的喂入，摘果，分选等装置，探索新的工作原理和新的结构设计。 关键词：全喂入式；花生摘果机；摘果；带轮；电机 the design of peanut pickerabstract：this article through to our country peanut production present situation, picks the fruit way the investigation and study, develops all feeds into the type peanut to pick the fruit machine, has satisfied the present stage peanut production area request.the paper primary coverage is as follows: to all fed into the type peanut to pick the fruit machine structure and the principle of work has carried on the brief analysis, summarized should pick the fruit machine main performance characteristic to study the peanut to pick the fruit machine with emphasis to feed into, picked the fruit, installments and so on separation, explored the new principle of work and the new structural design.key word:all the feeding type ;peanut picking machine ;pick the fruit;pulley;the motor 1 前言1.1 研究的目的和意义花生的种植历史悠久，地域广阔，是世界上广泛栽培的主要油料和经济作物，同时也是主要的创汇农产品之一。花生以它独有的优势，在世界油料生产和国际贸易中仅次于大豆而居第二位，在亚洲、非洲、澳洲及南北美洲的绝大多数国家和地区均有花生的种植和生产，其中，中国是世界上主要的花生生产国和花生消费国，同时也是最大的花生出口国。就目前我国的总体生产状况来看，花生摘果作业仍然主要靠人工完成，劳动力耗费大，损失率高。效率低。再者，花生的收获正值“三秋”大忙之际，劳力紧张，如果使用高效的花生摘果机械将比人工作业提高40倍以上，大大缩短了花生的摘果日期，为后继作物的播种作业打下了坚实的基础。然而，我国的花生收获机械化与稻麦联合收获机械等传统农业机械相比，存在着起步晚、投入少、发展慢、水平低等问题，严重制约了花生产业的发展。由于花生收获期正值农村“三秋“生产的大忙季节 ，劳动力不足，加之花生收获 的投工量大，劳动强度高，如果不能及时收获晒干，特别在南方多雨地区，花生很容易霉烂变质。造成严重损失。我国南方有些地区甚至已经出现了丰产不丰收 、种而不收的严峻现象，因此加快发展花生收获机械十分急迫。 花生摘果机是近几年才刚刚发展起来的一种花生分段收获设备 ，尚处在发展初期 。还有不少技术问题需要研究和攻克。1.2 国内外花生摘果机械的发展现状由于在花生植株形态，种植方式，种植面积等方面的不同，我国同西方国家在摘果装置的研究上也不同。在西方国家大都为大面积的农场种植模式，花生植株的形态多为蔓生型，所以其摘果机械大都为大型高效的机械，且一般采用全喂入式摘果方式。而在我国大都为小面积的种植模式，花生大都为直生型和半蔓生型植株，所以大都为小型的分段收获机械，而且不同地区采用不同的摘果方式。但近几年来随着对农业机械化水平的重视，发展小型高效的花生联合收获机成为花生机械的一个研究重点，所以研究用于花生联合收获机上的摘果装置显的尤为重要。在中国，花生播种机械化技术已基本成熟，根据中国农业人口多、土地分散，而中小动力拖拉机保有量多的特点，该类机械以小四轮拖拉机为牵引动力，较好地解决了花生人工或畜力播种劳动量大和生产率低下的问题。近几年，系列化的多功能花生覆膜播种机已在花生产区得到了大面积的推广应用。相比之下，中国花生摘果的机械化水平低下则极大地影响了花生产业的发展传统的花生摘果方法是用手工摘果，效率低、用工多，严重影响经济效益。而从国外引进、消化吸收的机型则由于不符合中国国情或动力消耗大、作业效果较差等原因，没有形成较大的生产和使用规模，这就使中国的花生摘果机械与装置多年来一直徘徊不前，与世界发达国家存在很大的差距。近几年随着种植花生面积的加大及花生产量的提高，花生摘果机的应用逐渐增多，成为代替手工操作的便利机械目前在广大农村应用较多的花生摘果机主要有烟台市农业机械科学研究所开发设计的篦梳式圆柱型轴流滚筒摘果机，此摘果机适合花生湿摘。该机主要由机架、排草轮、摘果滚筒、凹板筛、清选风扇输送搅龙、风扇调节板等主要部件组成。该机械装有行走轮，适合移动作业。工作时，飞速转动的摘果滚筒上的弹簧齿与露出凹板筛的固定弹簧齿形成梳篦和击打，将花生荚果从花生蔓上摘下来。总之，国内外花生摘果机具种类很多，各有特色并且也得到了不同程度的推广应用。但就中国现有的状况来看，现有的花生摘果机械还不成熟，引进或经消化吸收以后模仿制造出来的花生摘果机械存在一定的缺陷，不适应中国花生的种植方式和花生收获的实际情况，不能被广大花生种植户接受。因此，以中国花生生产的实际情况为基础，研制出适合中国国情的新型花生摘果装置，能够应用于分段收获的机械或花生联合收获机械，以满足国内现阶段广大花生种植用户及市场的迫切需求，推动农民增收、农业增效，就成为中国花生摘果机械化一个亟待解决的课题。1.3 本设计主要研究内容和研究方法1.3.1 研究内容（1）传动系统的设计：电机与风机v带传动的设计计算、风机与滚筒v带传动的设计计算、滚筒与筛子v带传动的设计等内容。（2）主要部件设计包括：滚筒的设计、钉齿的设计等内容。 （3） 凹板筛、风机的设计。1.3.2 研究方法（1）收集资料，进行归纳分析。（2）按任务书内容在指导老师的帮助下完成设计任务。2 花生摘果的主要方式及摘果滚筒类型花生摘果机具是将花生荚果从花生蔓 (秧 )上摘下并进行分离和清选的花生生产机械。按花生喂入方式的不同，花生摘果机分为全喂入式花生摘果机和半喂入式花生摘果机两种机型，如图 1和图2所示 。全喂入式花生摘果机一般采用蓖梳式摘果原理，主要用于北方从晾干后的花生蔓上摘果，如4hz-680型花生摘果机， 5hz-500型花生摘果机，4hz-50b型花生摘果机等 ，其作业效率是人工作业效率的40倍以上，可以满足花生摘果的生产需要。半喂入式花生摘果机消耗的动力小，摘果后的花生蔓整齐，便于储存机综合利用，摘湿果1.顶盖 2.滚筒 3.蔓叶排出口 4.凹板筛 5.杂余出口 6.后滑板 7.机架 8.集果箱9.螺旋输送器 10.风扇 11.前滑板 12.喂入口图1 全喂入式花生摘果机工作过程1.roof 2.drum 3.stem leaves outlet 4.concave plate screen 5.miscellaneous over export 6.after the board 7.rack 8.set fruit box 9.screw conveyor 10.the fan 11.slide 12. the feeding hopper fig.1 the whole working process of the feeding type peanut picker的质量好，破碎率低，并可与手扶拖拉机配套在田间进行作业。但是它的结构和传动系统比较复杂，制造成本较高，工效比全喂入式要低，这种摘果方式在我国南方有少量应用。 2.1 轴流式钉齿滚筒 现有钉齿式滚筒包括三头螺旋钉齿式径流滚筒，圆柱形钉齿式轴流滚筒。三头螺旋钉齿式径流滚筒其摘果形式为径流式，主要用于花生干蔓摘果作业，摘完后茎蔓被打碎，不适于目前和今后花生湿摘果的要求。轴流式钉齿滚筒是通过锥形滚筒的离心作用和钉齿的打击梳理作用，将花生从茎蔓上摘下，可适用于湿摘，其缺点是摘净率偏低，虽然转速一致，但滚筒前后两端的线速度相差较大，因而对花生果的损伤较大，且易堵塞，又因锥形滚筒尾部粗大，导致整机体积庞大。此滚筒结构是数个直径不同的支撑上固定着若干条齿板，上面依次排列着数个摘果钉齿按照一定的角度构成多头螺旋曲线。作业时，花生秧被旋转滚筒1.夹持输送带 2.摘果滚筒3.机架4.风扇5.风量调节板6.刮板输送器7.滑板8、9.振动筛10.挡果板图2 半喂入式花生摘果机工作过程1. clamping belt 2. picking fruit drum 3.racks 4.fan 5. air volume adjustment plate 6. scraper conveyor 7. skateboard 8、9. vibrating screen 10. fruit plate fig.2 the working process of the half feeding type peanut picker上的钉齿抓取后，在滚筒罩内作切线运动同时，还沿着轴向和颈项运动，其合成运动轨迹为圆锥螺旋线，钉齿带引花生秧作圆周运动所产生的离心力冲打在凹板筛上摘果，以上两种钉齿式滚筒所用的钉齿均焊接在钉齿杆上，这种钉齿方式加工制造比较麻烦，不耐磨，如遇阻塞可导致钉齿弯曲，而且往往出现因焊接不牢而产生掉齿现象。2.2 蓖梳式圆柱形轴流滚筒 此摘果滚筒特别适用于湿摘花生果，且摘果速度快，质量好，使用寿命长。湿花生蔓通过滚筒时，由滚筒体上的动齿带动沿轴向前进，前进过程中，通过滚筒上的动齿和滚筒凹板上的固定齿的作用，将花生茎蔓上的花生梳摘下来，梳摘下来的花生果从凹板筛上的孔中落下。此滚筒具有滚筒结构合理，体积小，花生蔓进出速度快，破碎率低，使用寿命长等优点。但采用全喂入蓖梳式的摘果原理的花生摘果机，都存在摘果不净，分离不清，消耗的功率大，收获损失过高的缺点，不适合农村的生产形式。2.3 差动式摘果滚筒 摘果部件首次通过传动装置实现了差动式的花生摘果方式，使花生摘果滚筒与花生输送搅拢反方向转动，花生果在这种运动中，垂到滚筒的下面，通过固定的弹性摘果杆将花生摘下，此种形式摘果滚筒摘果破碎率较低，摘果效率较高，但其作业环境差，清洁率机摘净率较差。摘果过程中花生蔓被打碎，易产生堵塞等故障，且不易于花生蔓的储存及综合利用。3 花生摘果机的结构设计 此处省略nnnnnnnnnnnn字。如需要完整说明书和设计图纸等.请联系扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套机械毕业设计下载！该论文已经通过答辩3.3 工作原理将带果花生秧由喂入斗（见图3中1）处喂入，在滚筒（见图3中2）推动下从进1.喂入斗 2.滚筒 3.凹板筛 4.集料板 5.电机 6.风机 7.摇杆 8.机架 9.筛子图3 摘果机装配简图1. the feeding hopper 2. the drum 3. the concave plate screen 4. aggregate board 5. motor 6. fan 7. rocker 8. rack 9. a sievefig.3 the figure of the assembly口向出口端运动,在滚筒和网格式凹板（见图3中3）之间形成物料流,对带果花生秧进行梳篦击打,使花生果脱离茎秆下落,同时滚筒上动齿和网格式凹板内侧安装的定齿相对运动进行剪切,将较长的花生秧切断 花生秧不易结团,不易裹挟花生果,提高了凹板的分离效果。较长的花生蔓叶通过蔓叶排出口排出，不断分离出的花生果和较短的秧秆,尘土杂物等通过网格式凹板的网格方孔跌落，这些物料通过集料板（见图3中4）的收集流送至风选区进行风选，较轻的花生秧，尘土杂物在风机（见图3中6）作用下远离机器。通过调节风机两端的调风板可以调节风量和风压大小来控制分选效果。花生果和一些较重的秧秆，杂物落入分选筛（见图3中9）中进行筛选。分选筛分3层，上层分离出较长的秧秆，秧秆在分选筛的往复摆动和风机风力的共同作用下从分选筛后部排出中层分离出花生果，集中有序排出；从中层栅条缝隙分离出来的尘土杂物，经下层排出。4 摘果装置传动系统的设计传动部件的结构电机1带动风机转动，风机进而带动摘果滚筒转动，滚筒通过带1.电动机 2 、4 、6 v带传动 3.风扇 5滚筒 7小凸轮图4 传动方案图1. motor 2.4.6 v belt transmission. 3.the fan 4.roller 5.small camfig.4 transmission program figure带传动凸轮机构，在凸轮机构的带动下，筛选机构作摆动，对花生进行筛选。此方式，结构简单，避免复杂结构，节省了空间，且运行可靠，经济性好，符合设计要求。根据花生摘果机的具体传动要求，可选电机与主轴之间用v带和带轮的传动方式传动，应为摘果机在摘果工作过程中，传动件v带是一个挠性件，它赋有弹性，能缓冲和冲击，吸收震动，因而使花生摘果机减少震动，噪音小等优点。虽然在传动过程中v带与带轮之间存在一些摩擦，导致两者的相对滑动，使传动比不精确但不会影响摘果机的传动，因为花生摘果机不需要精确的传动，只要传动比比较精确就可以满足需求，而且v带的弹性滑动对摘果机的一些重要部件是一种过载保护，不会造成机体部件的严重损坏，还有v带及带轮的结构简单、制造成本低、容易维修和保养、便于安装，所以,在电机和摘果机的传送带之间选用v带轮的传动配合是很合理的。本设计中有三处可以用到v带的传动，输入系统和电机之间，摘果滚筒和电机之间，风机与滚筒之间，我们来确定输入系统和电机之间的带传动。4.1 电动机的选择和传动参数的设计给定摘果机的工作条件：滚筒工作功率p=1.2kw，直径d=350mm，稍有震动，在室温下连续运转，工作环境多尘杂，电源为三相交流，电压为380v。风扇的额定功率为1.2kw。筛子功率取1kw。（1）选择电动机类型和结构形式。系统无特殊需求，一般选用y系列三相交流异步电动机。选用全封闭自扇冷式笼型，电压380v。（2）选择电动机容量p= （1） 为电动机的功率，为工作功率，为传动装置的总效率 = （2） 为滑动轴承的效率，查表取0.97（一对） 为带传动的效率，查表取0.96求解得： = =0.867滚筒功率p =1.384kw 同理 风扇功率p=1.262kw 筛子功率p=1.238kw=p+p+p （3）=3.884kw 查电动机参数表选取电动机额定功率 p=4kw.（3）选择电动机根据条件，电机的转速选择常用的两种同步转速：1500r/min和3000r/min。选用1500r/min。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，由机械设计课程设计手册所选电动机为y系列三相异步电动机y112m-4，额定功率p=4kw，满载转速n=1440 r/min，机座中心高为112mm传动装置结构较紧凑。4.2 各轴的计算 根据常用传动机构的主要特征及适用范围，由机械设计取v1带传动的传动比为0.96；那么v2带传动的传动比为2.8 ；v3带传动的传动比为1.6。4.2.1 各轴的转速计算电机轴转速 （4）风扇轴转速 滚筒轴转速 凸轮轴转速 4.2.2 各轴输入功率计算电机轴输入功率 （5） 风扇轴输入功率 滚筒轴输入功率 凸轮轴输入功率 4.2.3 各轴输入扭矩计算电机轴输入扭矩 （6）风扇轴输入扭矩 滚筒轴输入扭矩 凸轮轴输入扭矩 4.3 v带传动的设计根据花生摘果机的具体传动要求，可选取电动机和主轴之间用v带和带轮的传动方式传动，因为在脱粒机的工作过程中，传动件v带是一个挠性件，它赋有弹性，能缓和冲击，吸收震动，因而使花生摘果机工作平稳，噪音小等优点。虽然在传动过程中v带与带轮之间存在着一些摩擦，导致两者的相对滑动，使传动比不精确但不会影响花生摘果机的传动，因为摘果机不需要精确的传动比，只要传动比比较准确就可以满足要求，而且v带的弹性滑动对摘果机的一些重要部件是一种过载保护，不会造成机体部件的严重损坏，还有v带及带伦的结构简单、制造成本底、容易维修和保养、便于安装，所以，在电动机与摘果机机之间选用v带与带轮的传动配合是很合理的。选择v带和带轮因当从它的传动参数入手，来确定v带的型号、长度和根数，再来确定导轮的材料、结构和尺寸（轮宽、直径、槽数及槽的尺寸等），传动中心距（安装尺寸），带轮作用在轴的压力。4.3.1 电机与风机v带传动的设计计算选用普通v带传动，动力选用y系列三相异步电动机y112m-4，功率p=4kw，转n=1440 r/min，中心距为112mm。（1）确定计算功率由于机器工作环境恶劣，工作时间不超过11个小时，估计算功率 （7） 其中: 工作情况系数 电动机的功率 查机械设计书中的表87可知：=1.2 摘果电机=1.24=4.8(kw)（2）选择v带的型号 根据计算得知的功率和电动机上的带轮转速,查机械设计一书，可以选择v带的型号为a型。（3）确定带轮的基准直径初选电动机的带轮基准直径：根据机械设计一书，选取75mm，取小带轮直径=125mm。（4）计算v带的速度v （8）v=9.42m/s（5）计算从动轮的直径 （9） = 117.6mm为滑动率，取=2%由机械设计，取=120mm（6）确定传动中心距和带长 取0.7x（+）a2 x（+） 滚筒v带轮 即171.5mma490mm 取 =450mm求 =122.5求 = =2.5滚筒v带长 =+2+=122.5+2450+ （10） 得 1318.01mm 按机械设计，取=1400mm。 实际中心距可按下列公式经验公式求得： （11） 求得: 滚筒v带 491mm（7）验算主动轮上的包角 （12） 求得滚筒v带包角 满足v带传动的包角要求（8）确定v带的根数v带的根数由下列公式确定： （13） 其中：单根普通v带的许用功率值 （kw） 考虑包角不同大的影响系数，简称包角系数 计入传动比的影响时，单根普通v带所能传递的功率增量 长度系数，查表可知 查表取滚筒v带相关值：=0.99 =0.99 =2.89kw =0.08kw 滚筒v带根数z=1.61 所以取z=2根（9）计算带的最小初拉力查机械设计a型带的单位长度质量q=0.1 kg/m单根v带适当的初拉力由下列公式求得 +q （14）= 500（）+0.10=191.8n其中： q传动带单位长度的质量，kg/m（10）计算压轴力 为了设计安装带轮轴和轴承，必须确定v带作用在轴上的压力，它等于v带两边的初拉力之和，忽略v带两边的拉力差，则值可以近似由下式算出: 即: =2z （15） =22191.01求得滚筒v带压轴力：=764n因为带速v=9.42m/s,远远小于30m/s，所以材料选定为灰铸铁，硬度为ht150。小带轮采用整体式结构，大带轮采用整体式结构。综上整理带传动参数如表1：表1 电机与风机带传动参数table 1 motor and fan belt transmission parameters小带轮直径大带轮直径传动比i带基准长度ld根数z中心距a120mm125mm0.961400mm2491mm4.3.2 风机与滚筒v带传动的设计计算选用普通v带传动，由风机带动滚筒，风扇功率p=1.262kw，转速n=1500r/min。（1）确定计算功率由于机器工作环境恶劣，工作时间不超过11个小时，估计算功率 （16） 其中: 工作情况系数 所需传递的额定功率 查机械设计书中的表87可知：=1.2 风扇功率=1.21.262=1.514(kw)（2）选择v带的型号 根据计算得知的功率和风扇上的带轮转速,查机械设计一书，可以选择v带的型号为a型。（3）确定带轮的基准直径初选风扇的带轮基准直径：根据机械设计一书，选取75mm，取小带轮直径=140mm。（4）计算v带的速度v （17）v=10.99m/s（5）计算从动轮的直径 （18） = 383.9mm为滑动率，取=2%由机械设计，取=392mm（6）确定传动中心距和带长 取0.7x（+）a2 x（+） 风扇v带轮 即372.4mma1064mm 取 =700mm求 =266求 = =126风扇v带长 =+2+=3.14266+2+ （19） 得 2257.68mm 按机械设计，取=2400mm。 实际中心距可按下列公式经验公式求得： （20） 求得: 风扇v带 771mm（7）验算主动轮上的包角 （21）求得风扇v带包角 满足v带传动的包角要求（8）确定v带的根数v带的根数由下列公式确定： （22） 其中：单根普通v带的许用功率值 （kw） 考虑包角不同大的影响系数，简称包角系数 计入传动比的影响时，单根普通v带所能传递的功率增量 长度系数，查表可知 查表取风扇v带相关值：=0.95 =1.06 =1.32kw =0.10kw 风扇v带根数z=1.16 所以取z=2根（9）计算带的最小初拉力查机械设计a型带的单位长度质量q=0.1 kg/m单根v带适当的初拉力由下列公式求得 +q （23）= 500（）+0.10 =51.7 n 其中： q传动带单位长度的质量，kg/m（10）计算压轴力 为了设计安装带轮轴和轴承，必须确定v带作用在轴上的压力，它等于v带两边的初拉力之和，忽略v带两边的拉力差，则值可以近似由下式算出: 即: =2z （24） =2251.7求得滚筒v带压轴力：=203.6n因为带速v=10.99m/s,远远小于30m/s，所以材料选定为灰铸铁，硬度为ht150。小带轮采用整体式结构，大带轮采用轮辐式结构，且d500mm，轮辐数目取为4。综上整理带传动参数如表2：表2 风机与滚筒带传动参数table 2 fan and roller belt transmission parameters小带轮直径大带轮直径传动比i带基准长度ld根数z中心距a140mm392mm2.8 2400mm2771mm4.3.3滚筒与筛子v带传动的设计计算选用普通v带传动，由滚筒带动筛子摆动，滚筒功率p=1.38kw，转速n=536r/min。（1）确定计算功率由于机器工作环境恶劣，工作时间不超过11个小时，估计算功率 （25） 其中: 工作情况系数 所需传递的额定功率 查机械设计书中的表87可知：=1.2 滚筒功率=1.21.384=1.66(kw)（2）选择v带的型号 根据计算得知的功率和滚筒上的带轮转速,查机械设计一书，可以选择v带的型号为a型。（3）确定带轮的基准直径初选滚筒的带轮基准直径：根据机械设计一书，选取75mm，取小带轮直径=100mm。（4）计算v带的速度v （26）v=2.8m/s（5）计算从动轮的直径 （27） = 156.8mm为滑动率，取=2%由机械设计，取=160mm（6）确定传动中心距和带长 取0.7x（+）a2 x（+） 滚筒v带轮 即182mma520mm 取 =500mm求 =130求 = =30滚筒v带长 =+2+ （28）=3.14130+2500+ 得 1410mm 按机械设计，取=1600mm。 实际中心距可按下列公式经验公式求得： （29） 求得: 滚筒v带 595mm（7）验算主动轮上的包角 （30）求得滚筒v带包角 满足v带传动的包角要求（8）确定v带的根数v带的根数由下列公式确定： （31） 其中：单根普通v带的许用功率值 （kw） 考虑包角不同大的影响系数，简称包角系数 计入传动比的影响时，单根普通v带所能传递的功率增量 长度系数，查表可知 查表取滚筒v带相关值：=0.99 =1.00 =1.44kw =0.20kw 滚筒v带根数z=1 所以取z=1根（9）计算带的最小初拉力查机械设计a型带的单位长度质量q=0.1 kg/m单根v带适当的初拉力由下列公式求得 +q （32）= 500（）+0.10 =444.6 n 其中： q传动带单位长度的质量，kg/m（10）计算压轴力 为了设计安装带轮轴和轴承，必须确定v带作用在轴上的压力，它等于v带两边的初拉力之和，忽略v带两边的拉力差，则值可以近似由下式算出: 即: =2z （33） =21444.6求得滚筒v带压轴力：=889.2n因为带速v=2.8m/s,远远小于30m/s，所以材料选定为灰铸铁，硬度为ht150。小带轮采用整体式结构，大带轮采用整体式结构。综上整理带传动参数如表3：表3 滚筒与筛子带传动参数table3 drum and sieve belt transmission parameters小带轮直径大带轮直径传动比i带基准长度根数z中心距a100mm160mm1.61600mm1595mm5 主要部件设计5.1 摘果滚筒设计计算滚筒是花生摘果机的关键部件，其几何参数是否合理 、方案是否正确 ，直接影响着花生的摘果质量 、摘果效率以及花生摘果机的使用寿命。 5.1.1 确定滚筒类型 目前国内外的花生摘果机一般均采用滚筒式摘果部件 ，通过对国内外几种常见的摘果部件进行比较，进行了分类。按滚筒结构分，可分为闭式滚筒和开式滚筒。开式滚筒：所谓开式滚筒是指滚筒的齿根圆不是一个封闭的圆筒，而是齿根圆上等间隔的装上数条齿杆，钉齿就安装在齿杆上，如图5所示。 图5 开式钉齿轴流滚筒 fig.5 open spike-tooth drum of axial flow开式滚筒的优点是结构简单，重量轻，易于制造，维修方便，滚筒对花生的抓取能力也比较强，同时花生进入脱粒室有较好的膨松作用，有利于花生的脱落，对喂入花生的厚薄变化有较好的适应性，因此滚筒堵塞的现象较少，即使堵塞了也比较容易排除。它的缺点是对茎杆的打击作用大，所以断碎杆较多，齿杆对空气的搅动作用也大，所以消耗的功率比较大。闭式滚筒：与开式滚筒相反，闭式滚筒的齿根圆是薄钢板封闭起来的，整个滚筒成一个封闭的圆筒，钉齿等距离的分数排安装在封闭圆筒上。这种闭式滚筒适宜于半喂入机构使用，因进入脱粒室内的苗穗只受到钉齿的梳刷和打击，不受齿杆的打击，所以断枝和断杆少，即能较好的保持茎杆的完整性，同时这种滚筒对空气的搅动也比开式的小，所以消耗的功率也比较少。5.1.2 滚筒的直径滚筒的直径是一个很重要的设计参数，它对滚筒的工作性能有很大的影响。一般说，直径大，胃口大，消化能力也强，即喂入量大，脱离和分离能力也强。对全喂入式摘果机来说，直径大的滚筒，其喂入口的喂入长度也比较长，使夹持链送来的苗穗易于进入脱粒室内进入脱粒室的穗头部分弯曲也比较少，有利于花生的分离，茎杆的断碎也少，同时花生在脱粒室内轴向移动的阻力也小。但事物是相互联系的，看问题要从个方面去看，不能只从单方面看，直径过大时，机器外形尺寸大，重量大，也不好。直径过小时，又容易引起缠死和塞死滚筒，不能适应高产的要求，故也不用。通常，为了避免缠死，其最小齿根圆直径因保证齿根高的周长大于杆的杆长。即要求: error! no bookmark name given.error! no bookmark name given.式中d。 滚筒最小的齿根圆直径； l 花生苗的最高苗长。目前的齿根圆直径：大型机取d。460500毫米中型机取d。360450毫米小型机取d。300360毫米齿根圆直径选定后，再选择合适的钉齿高度h，然后按下式计算出滚筒的工作直径，亦即顶圆的直径d。 d d。+ 2h 钉齿不能太矮，否则影响其摘果能力，但也不能太高，否则易弯曲，应根据喂入量大小而异。在此选择的滚筒直径为350mm。5.1.3 滚筒的长度轴流型滚筒的长度也是一个重要的设计参数，长度大说明摘取时间长，花生在脱粒室内停留的时间长，这对花生的摘取是有好处的。小型机滚筒长度一般取500毫米。 对全喂入花生摘果机来说，因花生苗一进入脱粒室即已把绝大部分花生摘下，而且摘下的花生易于从穗枝中分离出来，所以滚筒的长度可比同类型全喂入机型的短。大型机的滚筒长度通常只有10001100毫米长即可，小型机的滚筒长度有500700毫米即可。对全喂入式花生摘果机，滚筒太长，不利于滚筒的充分利用，让非功率，太短，不利于喂入斗的设计，影响喂入量。因此必须合理选择滚筒的长度根据实际摘果情形和经验以及摘果机形状大小，将摘果滚筒长选为520mm。5.1.4 滚筒的线速度v滚筒的线速度对于滚筒的摘取能力，是不可忽视的外因条件。一个结构不合理的滚筒如没有适当的线速度，就不能有良好的摘取性能。 对全喂入轴流式滚筒，因其摘取流程长，为减少碎秆，通常比切流式的线速度取低些，常取v=2025米/秒。对全喂入式滚筒，因茎秆不进入脱粒室，所以为保持整秆，线速度可以低些，常取v=1316米/秒。因不同的场合，干式和湿式含水量不同，其摘取的难易也不同，所以设计时，最好滚筒是可以变速的，起码有两种速度，一种是摘干式的，一种是摘湿式的。 选好滚筒线速度后，即可按下式计算出应有的滚筒转速n： n = 式中 d 滚筒的直径。 估算滚筒的转速：取滚筒线速度为20m/s，则r/min。5.2 滚筒轴装置的设计传动轴是花生摘果机的主要设计部件之一，它在花生摘果机正常工作过程中，承担主要转矩、扭矩、弯矩，花生摘果工作过程中是很频繁的冲击，因此传动轴的设计是很关键的一个步骤。它的主要功用是传递轴上的运动和动力。轴按照轴线形状的不同，可以分为曲轴、直轴、软轴和挠形轴等，根据花生摘果机的结构特点和组成形状及工作强度和环境的要求，花生摘果机的主轴选用直轴形式传递。 根据轴的扭转强度来初步计算确定其最小直径，可利用经验公式： （34） 其中: 轴常用的几种材料的的值 p主轴上的功率 kw n主轴上的转速 r/min 轴上的材料由机械设计一书中可以查到，应选取调质处理的45号钢，=640mp,书中表152取=112，于是求得: d=14.98mm mm 取d=15mm输出轴上的最小直径显然是安装带轮的内孔，轴上两端开有键槽，因此，为了开键槽又不消耗输出轴的强度，可以使轴的直径增加10%以上，这样增加输出轴的尺寸，可以提高轴的工作强度。即 d= d (1+10%) 16mm主输出轴的最小直径是安装带轮处的直径，为了使所选的轴直径与带轮相配合，故使输出轴端的轴径选为d=16mm