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1、农业机械学课程设计农业机械学课程设计 图纸加图纸加 153893706 学学 院院 工程学院 专专 业业 农业机械设计制造及其自动化 姓姓 名名 学学 号号 指导教师指导教师 中国大庆 2008 年 6 月 课程设计(论文)任务书 题目：谷物联合收获机 分离 工作部件的设计 一、已知条件 1、谷物联合收获机的喂入量 4kg/s 2、工作部件类型 键式逐稿器 二、设计要求 1、系统地了解谷物收获机的构造和工作原理及相关的实验设备。 2、要求准确掌握收获机的各个工作部件及工作原理。 3、学会数学建模的方法分析实际收获机的各个工作部件。 4、独立完成谷物联合收获机工作部件的设计与计算。 5、应符合课
2、程设计报告的基本要求，独立完成你的论文。 三、撰写论文要求 1.论文内容包括中文封皮、目录、综述、正文（设计与计算） 、参考文献、附录（设计图 0 号） 、 等主要部分组成。 2.论文开本要求：A4；左边距：25mm，右边距：20mm，上边距：20mm，下边距：25mm，页 眉边距：14mm，页脚边距：18mm；正文行间距：小四号字自然排版。 3.标题四号黑体。标明参考文献的出处。 4.素材收集真实有效，论述图文并茂。 四、相关参考书目（自行检索） 。 五、本课程论文答疑人（注明各答疑人答疑的部分）：。 六、时间分配比例（供参考） 6 月 20 日至 6 月 22 日 根据论文的基本条件进行资
3、料查阅。 6 月 23 日至 6 月 24 日 确定方案，初步编辑。 6 月 25 日至 6 月 27 日 计算、画图、编辑撰写与修改。 7 月 15 日至 7 月 19 日 论文装订 、答辩。 开 始 日 期 2008 年 6 月20 日。 完 成 日 期 2008 年6 月27日。 答 辨 日 期 2008 年7 月19 日。 设 计 班 级：农机 2005 人数： 50 目 录 1.1. 分离装置的选型分离装置的选型 .1 1 2.2. 键式分离装置键式分离装置 .1 1 2.1. 结构与类型 .1 2.2. 结构尺寸与运动参数 .1 2.2.1. 键面的长度、总宽度和键数.2 2.2.
4、2. 键轴的联线倾角和键阶面倾角.2 2.2.3. 键面筛孔尺寸.3 2.2.4. 曲柄配置.3 2.2.5. 曲柄半径与转速.4 3.3. 生产率和功率消耗生产率和功率消耗 .4 4 4.4. 辅助分离机构辅助分离机构 .5 5 参考文献参考文献 .6 6 谷物联合收割机和复式脱粒机上，一般都装有分离装置。分离装置的功用是将脱粒装置排出的秸 草所夹带的谷粒及断穗等从秸杆中分离出来，并将秸草送往机后。脱粒机和联合收割机上常用的分离 装置有键式和平台式两种，此外分离轮式和转筒式亦有采用。结构完善的分离装置要求其分离损失 （夹在秸秆里排走的谷粒损失）应在脱出谷粒总重量的 0.51.0%范围内。 1
5、. 分离装置的选型 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 4kg/s，属中型收割机，所以采用键 式逐稿器。 键式分离装置 键式逐稿器由 36 个呈狭长的箱体的键并列组成，由曲轴传动。这些键依次铰接在驱动轴的曲柄 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被 抖动抛送，谷粒与断穗等细小脱出物由键面筛孔漏下，秸草则沿键面排往机后。 2.1.结构与类型 键式逐稿器有双轴式和单轴式两种不同方式。 单轴键式逐稿器由一组键、一根曲轴和数个摆杆组成，结构
6、比较复杂，目前应用渐少。 双轴键式逐稿器由一组键、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 柄形成平行四连杆机构。结构简单，工作性能好，目前应用最广。本分离机械采用双轴键式逐稿器。 现在逐稿器上，每个键宽度约 200300mm，键的侧面高度应保证键上下运动时，相邻键的键面与 键底间有 2030mm 重叠量，以免漏落秸草。键的两侧有高出键面的锯齿状翅片，工作时可抖松秸草 脱出物，并把秸草由前向后推送，又可支托秸草，防止机械横向倾斜工作时被抖送聚集在逐稿器的一 侧。每个键的下面装有向前下方倾斜的槽形底，将分离出的谷粒混合物输向前部，落入清选装置，底 面与水平面的夹角一般不大
7、于 10 度。有的键无底槽，在逐稿器下方安装有作往复运动的整体式输送器， 用以向前输送谷粒混合物。有的机械在无底槽键盘下方安装一组平行的螺旋推运器底槽，用它不输送 分离的谷粒混合物，当机械遇到起伏不平的地面时，可保证谷粒混合物能稳定均匀地输送到清选装置 去。 键式逐稿器键面分平面键与阶面键两种。平面键结构简单。阶面键常见的有 25 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 500800mm（末段可较长） ，落差高度 150mm 左右。 键面上具有各种鳞片、折波和筋等凸起，以阻止脱出物向下滑移，并增强抛送能力。本分离装置选取 用阶面键。 2.2.结构尺寸与运动参数 由于逐稿
8、器的分离过程比较复杂，脱出物的性状如湿度、谷粒含量，长短茎秆的百分数等多变， 目前完全用计算方法来确定逐稿器的参数（尺寸、转数、曲柄半径、键数、曲柄的配置和倾面倾角等） 是比较困难的。所以设计时需要参考已有的样机与实验结果。 2.2.1.键面的长度、总宽度和键数 键面总宽度直接影响从脱粒装置排出的秸草混合物在键面上的厚度。为了提高键面分离能力，要 求厚度适当且分布均匀，键面总宽度随脱粒滚筒长度而定，一般。由于键面 f B f L ff LB)4 . 11 ( 总面积由进入键式逐稿器的滚筒脱出物的重量确定，因而逐稿器的和长度可由下式估算： f L )(m qB Q L ff f f 式中 进入逐
9、稿器上的脱出物量（4kg/s） ； f Q 键面总宽度(m) f B 分离装置单位面积适宜承担的分离量（取） f q 2 m0.8kg/s 有效利用系数（取 1） 根据实验，沿逐稿器长度上谷粒的分离率是指数曲线关系，逐稿器前段分离率高，随着键长增加， 分离率变化不大。因此，在现在结构上，键长和总宽的比值大多保持在 2.53.5 范围，过分增加键长是 不经济的。选取键面总宽度，则键长mmBf1278 f L mm qB Q L ff f f 3912 8 . 012781 4 键式逐稿器的键数 Z 可按下式确定： .2 取整得 Z=44 300 1278 b B Z f 2.2.2.键轴的联线倾
10、角和键阶面倾角 键式逐稿器键面常与水平面位置成一角度（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（当键面与键轴心联线平行时） 。键面倾角过大，脱出物输送速度 低，甚至会倒退，键面倾角过小，输送速度过快，使分离损失增大。一般平面键的倾角为 312 度。阶 面键各阶面倾角不相等，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 在结构中阶面倾角多在 830 度范围以内。 本机分离装置参考已有机型 E-512，选取各阶角度为：;11;22;22;22;
11、11 ooooo 2.2.3.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 进入汪选装置的数量，通常在保证不堵塞的前提下，以筛孔尺寸小，筛孔率大为好，一般筛孔率为 3070%。目前键面筛孔尺寸大多宽 1520mm,长 4060mm。所以选取键面筛孔尺寸宽 20mm，长 42mm。 图 1 键面结构和尺寸 2.2.4.曲柄配置 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。四键的曲柄配置互成 90 度，各键独自为一组。配置形 式如图 2 所示 图 2 四键曲
12、柄配置形式 2.2.5.曲柄半径与转速 曲轴的半径与转速相应为逐稿器运动的半振幅与频率。试验证明，要获得最好的工作质量，对一 定值的曲轴半径有一个与之相配合的最佳转速。从图 3 中可以看到振幅加大时，与之相配合的最佳频 率向小的数值方面变化，所以大的曲轴半径要配以低转速。反之，小的半径要配较高转速。选择最合 适振幅与最佳频率配合时，还需考虑必要的秸草输送速度。 常用曲轴半径 r 为 4075mm，转速 n 为 150250r/min，值为（22.2）g 时分离效果较好r 2 （g 为重力加速度） 。 逐稿器的运动特征值 k=r /g，因为 k 值越大,茎稿抛离越早，抛离后的运动轨迹越陡，着落于
13、键 2 面的相位角越大，分离质量好。 所以选取较大的半径与转速： ，。mmr60min/220rn 图 3 不同振幅、频率对分离损失的影响 改变曲轴转速，可以使联合收割机在纵向倾斜工作时的分离损失不致增大。当上坡时，可降低转 速以减慢秸草输送速度，当下坡时，可通过提高曲轴转速以加快秸草输送速度，这样可保持与机器在 平地工作时大致相同的输送情况，分离损失不会增大很多。 键式逐稿器主要技术参数见下表 表 2-1 键式逐稿器技术参数 形式 键面总宽 度 （mm） 键长 （mm） 总面积 () 2 m 键数阶数键面倾角 曲轴半 径 （mm） 曲轴转 速 (r/min) 双轴12783912545;11
14、;22;22;22;11 ooooo 60220 2. 生产率和功率消耗 键式逐稿器的生产率（即进入逐稿器上的脱出物量）键面面积有直接关系，当键长和总宽度 f Q 确定后，即可按公式计算。键式逐稿器工作时的功率消耗： f N )(2 . 2 9 . 0 5 . 04 0 kW NQ N f f 3. 辅助分离机构 由于键式逐稿器的总宽度和长度受到一定的限制，生产率不能提高很多，在不增加面积的前提下， 为了提高它的分离能力，有些联合收割机上增添了辅助分离机构。辅助分离机构大致有拨稿器、横向 抖草轮、秆式抖草器等形式。本分离机构采用拨稿器。 拨稿器由两组拨齿组成。拨齿一端铰接在摆杆上，拨齿中部铰接在曲轴曲柄上，它构成曲柄摆杆 机构。工作时，拨齿由曲柄带动，和逐稿器同步，其运动轨迹为一纵向长 550mm，高 220mm 的腰子 形。拨齿搅动秸草脱出物，可使逐稿器上秸草流的运动速度提高三倍，相应秸草的厚度减薄了四分之 三，有利于谷物分离。 图 4 拨稿器 1拨齿 2曲柄 3摆杆 参考文献 1农业机械设计手册中国农业机械化科学研究所主编. 农业机械设计手册.北京:机械工业出版社, 1988 年 2 月 2 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 3 张伟 徐树来 秦春兰 主编 农业机械学 东北林业大学出版社 2000 年