农业机械学课程
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
说明书.doc
学 院 工程学院
专 业 机械设计制造及其自动化 姓 名 姚池
学 号 20084024609 指导教师 车刚
中国?大庆
2011 年 11 月
目 录
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方案
气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载
比较与论证 .................................................................................................................... 1
1.1 谷物收获的农业技术要求 ........................................................................................... 1
1.2 割台
设计方案
关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案
.............................................................................................................. 1
1.3 方案比较与选择 .......................................................................................................... 2 2 拨禾器的设计 ........................................................................................................................ 2
2.1 拨禾器的选择 .............................................................................................................. 3
2.2 拨禾轮的结构设计 ....................................................................................................... 3
2.3 拨禾轮的工作原理 ....................................................................................................... 3
....................................................... 5 2.3 拨禾轮主要性能参数的确定 ................................
2.4 拨禾轮的工作过程分析 ............................................................................................... 8
2.5 拨禾轮弹齿的设计 ....................................................................................................... 9 3 割台螺旋推运器的设计....................................................................................................... 10
3.1 割台螺旋的设计 ........................................................................................................ 11
3.2 伸缩扒指的设计 ........................................................................................................ 12 4 传动系统的设计 .................................................................................................................. 14
4.1 传动类型的选择 ........................................................................................................ 14
4.2 链传动的设计 ............................................................................................................ 14
4.3 传动系统总体结构的设计.……………………………………………………………15
4.4 割台悬臂轴的设计 ..................................................................................................... 16 总 结 ................................................................................................................................. 20
参考文献 ................................................................................................................................. 21
致 谢 ................................................................................................................................. 22
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水稻联合收获机收割台的设计
1 方案比较与论证
1.1 谷物收获的农业技术要求
谷物收获的农业技术要求是谷物联合收获机使用和设计的依据。由于我国谷物种植面积很广,种类也很繁多,而且各地区自然条件有差异,栽培制度亦各不相同,所以对于谷物收获的农业技术要求也不一样,概括起来主要有以下几点:
(1) 适时收获,尽量减少收获损失
适时收获对于减少收获损失具有很大意义。为了防止自然落粒和收割时的振落损失,谷物一到黄熟中期便需及时收获,到黄熟末期收完,一般为5,15天。因此,为满足适时收获减少损失的要求,收获机械要有较高的生产率和工作可靠性。
(2) 保证收获质量
在收获过程中除了减少谷粒损失外,还要尽量减少破碎及减轻机械损伤,以免降低发芽率及影响贮存,所收获的谷粒应具有较高的清洁率。割茬高度应尽量低些,一般要求为5,10cm,只有两段收获法才保持茬高15,25cm。
(3) 禾条铺放整齐、秸秆集堆或粉碎
割下的谷物为了便于集束打捆,必须横向放铺,按茎基部排列整齐,穗头朝向一边;两段收获用割晒机割晒,其谷穗和茎基部须互相搭接成为连续的禾条,铺放在禾茬上,以便于通风晾晒及后熟,并防止积水及霉变;拣拾和直收时,秸秆应进行粉碎直接还田。
(4) 要有较大的适应性
我国各地的自然条件和栽培制度有很大差异,有平原、山地、梯田;有旱田、水田;有平作、垄作、间套作,此外,还有倒伏收获、雨季收获等。因此,收获机械应力求结构简单、重量轻,工作部件、行走装置等适应性强。
1.2 割台设计方案
水稻联合收获机的割台装置的设计需要满足谷物收获的农业技术要求,并且应该在保证其动力性要求的情况下,尽量减小其尺寸和重量,同时尽可能让装配好的水稻联合收获
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机的重心在其底盘面上的投影离运动中心近一些,以确保割收获机具有较好的动力学性能。
为满足以上要求,可以选择两种设计方案:
(1)割台台面的位置基本呈直立状态(常略有倾斜)即为立式割台。
(2)割台台面的位置基本呈于卧状(常略向前倾)即为卧式割台。
1.3 方案比较与选择
分别对两种方案类型(立式割台和卧式割台)的功能及特性做分析比较,选择较为合适的方案设计。
方案一:立式割台 当立式割台收割机工作时,将割断后的作物直立地进行输送并使之转向铺放。它具有结构简单,重量轻,与拖拉机配套机器前伸量小,地头转弯灵活,操作方便等优点,但它存在着一定缺点,在地头造成散穗损失,割幅不能增宽,只能割1.2米,效率低,收割倒伏作物性能差等问题。
方案二:卧式割台 采用偏心拨禾轮,拨板将作物拨向切割器切割,随后将已切割的作物拨到割台上,立式割台机型的扶禾器主要将倒伏的作物扶起,交给拨禾星轮或其它拨禾装置扶持着作物进行切割。其纵向尺寸较大,但工作可靠性较好。
综合两种设计方案各自的特点,结合我国当前实际水稻收获状况和工作生产条件,所以设计一种水稻联合收获机的卧式收割台有更深刻的意义。
2 拨禾器的设计
2.1 拨禾器的选择
在收割机和联合收获机上装有拨禾、扶禾装置,称为拨禾器,它所完成的功能是:把待割的作物茎秆向切割器的方向引导,对倒伏作物,要在引导的过程中将其扶正;在切割时扶持茎秆,以顺利切割;把割断的茎秆推向割台输送装置,以免茎秆堆积在割台上。因此,拨禾、扶禾装置能提高收割台的工作质量、减少损失、改善机器对倒伏作物的适应性。
比较两者,前者结构简单,适用于收获直立和一般倒伏的作物,普遍应用于卧式割台收割机和联合收获机上;后者用于立式割台联合收割机上,它能够比较好地将严重倒伏的作物扶起,并能较好地适应立式割台的工作。因此拨禾器应该选用拨禾轮装置进行设计。
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2.2 拨禾轮的结构设计
为了增强拨禾轮的扶禾能力强,适当调整弹齿倾角,对倒伏作物有较强的适应能力,且可以广泛应用于大中型联合收获机上,选择设计一种偏心拨禾轮。
它由带弹齿的管轴、主辐条(左、右两组)、辐盘、副辐条、偏心盘、偏心吊杆、支承滚轮和调节杆等组成。图2-1中M是固定拨禾轮轴上的辐盘,M是调节用的偏心圆环,1
图2-1 拨禾轮偏心机构示意图
A,A为管轴,其上固定弹齿AK,M的辐条与A,A铰接,在管轴A,A的一端伸出曲柄A,a,M的辐条与A,a铰接,M和M的两组辐条长度相等(AO,aO),偏心距OO1111(一般为50,80mm)和曲柄长度A,a相等,因此,整个偏心拨禾轮由5组平行四连杆机构OOaA组成。偏心圆环M可绕轴心O转动。当调整偏心圆环M的位置,即可改变OO1111与轴线OA的相对位置,曲柄Aa(包括和它成一体的管轴及弹齿AK)也随着改变其在空间的角度。调整好所需角度后,将OO的相对位置固定下来,于是在拨禾轮旋转时,不论1
转到哪个位置,Aa始终平行于OO,弹齿AK也始终保持调整好的倾角。 1
倾角调节范围为由竖直向下到向后或向前倾斜30?。当顺着和横着的倒伏作物的方向收割时,将弹齿调到向后倾斜15?—30?,并将拨禾轮降低和前移。收割高而密、向后倒伏的作物时,将弹齿调到前倾15?。收割直立作物时,弹齿调到与地面垂直。 2.3 拨禾轮的工作原理
2.3.1 拨板的运动分析
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拨禾轮工作时拨板的运动是一种复合运动,由拨板绕轴的回转运动和机器的前进运动复合而成,其运动轨迹可以由作图法求出(图2,2a)。拨禾板上AO点的运动轨迹,先将AO点回转的圆周作m等分,然后用下式求出在拨板每转一等分时间间隔内机器前进的距离:
60 SV,mmn
式中 V——机器前进速度(m/s) m
n——拨禾轮转速(r/min)
由点1沿机器前进方向量取长度为S的线段,线段的端点1′即为拨禾板上的点AO在转过一等分圆周时的绝对位置;同理,由点2、3……、m沿前进方向依次量取长度分别为2S、3S……、mS的线段, 2′、3′……m′即分别为点A转过2、3、……m等分圆周0
时的绝对位置。连接点1′、2′……m′就得到了拨禾轮上拨板上A点的运动轨迹。 0
设拨禾轮轴O在地面上的投影点O为坐标原点(图2-2b),X轴沿地面指向前进方向,0
Y轴垂直向上,拨禾板外缘上一点由水平位置A开始逆时针方向旋转,则其轨迹方程为: 0
XVtR,,cos, mt
YHRh,,,sin, t
式中R——拨禾轮半径
ω——拨禾轮角速度
H——拨禾轮轴离割刀的垂直安装高度
h——割刀离地高度
4 图2-2 拨禾轮的运动轨迹
a).作图法 b).解析法
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2.3.2 拨禾轮正常工作的条件
拨禾板运动轨迹的形状,决定于拨
禾轮的圆周速度V与机器前进速度y
V的比值λ称为拨禾速度比。 m
轨迹形状随λ值不同的变化规律
如图2-3所示。λ值从0变化到?时,
拨禾板的轨迹形状由直线(λ,0)变
化到短幅摆线(λ,1)、普通摆线(λ
=1)、长幅摆线(λ,1)直至圆(λ=图2-3 不同λ值时,拨禾板运动轨迹的形状 ?)。要使拨禾轮完成对茎秆的引导、1.λ,1 2.λ=1 3.λ,1 扶持和推送作用,就必须使拨禾板具有
向后的水平分速度。轨迹曲线上各点切线的方向,就是拨禾板在各种位置时的绝对速度方向。从图2-3分析可知,当λ?1时,在轨迹曲线上的任何一点,均不具有向后的水平分速度。只有当λ,1时,即轨迹形状为长幅摆线(常称余摆线)时,运动轨迹形成扣环,在扣环下部,即扣环最长横弦EE′(图2-3)的下方,拨禾板具有向后的水平分速度。
由此可知,拨禾轮正常工作的必要条件是:拨禾速度比λ,1。
2.4 拨禾轮主要性能参数的确定
2.4.1 拨禾轮的直径
拨禾轮直径的确定与它所要完成的功能有关,其确定应遵循以下两个原则:
1(拨板进入禾丛时其水平分速度为零;
2(拨禾轮拨板扶持切割时应作用在禾秆割取部分的1/3处(即重心稍上方)。
如图3-4所示,根据以上两个条件,可以确定
1 (2-1) ,,,,,,ROBRLhsin()213
式中:R——拨禾轮半径
L——作物自然高度
H——割茬高度
5 图2-4 拨禾板直径的确定
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,——入禾角 1
1此时 (2-2) ,,sin1,则有拨禾轮的半径为:
,()Lh,R, (2-3) 3(1),,式中:D——拨禾轮直径
λ——拨禾速度比
由实际收获作业状况,分别取λ=1.5 ,L=1000mm ,h=100mm,即有:
2()21.5(1000100),Lh,,,, Dmm,,,900 (2-4) 3(1)3(1.51),,,,
2.4.2 拨禾轮的转速
在选择拨禾轮的转速时,首先应确定拨禾速度比λ。
由前面分析可知,拨禾轮正常工作的必要条件为λ,1。加大拨禾速比λ,拨禾轮的作用范围和作用程度都会增加。但当机器速度V一定时,增加λ值,就要提高拨禾轮的m
圆周速度V,这将因拨禾板对作物穗部的冲击加大而使落粒损失剧烈增加。实践证明,拨y
板的圆周速度V一般不宜超过3m/s,对于水稻V一般不宜超过3m/s。因此,拨禾轮的拨yy
禾速比λ的提高受到最大圆周速度的限制。
λ值的选取,需根据拨禾轮拨板数、作业速度和收获时作物的成熟程度等条件来确定。
经试验测得适应不同的作业速度的λ值见表2-1。
表2-1 各种作业速度的λ值
作业速度(m/s) 拨禾轮圆周速度λ 值
(m/s)
1.05-1.20 1.57-1.88 0(34
1.52-1.67 1.53-1.72 0(97
1.67-1.82 1.28-1.40 1(30
1.96-2.01 1.17-1.20 1(68
2.20 1.16 1(90
选取λ=1.5 机器前进速度V=1.0m/s m
根据已确定的λ值和机器前进速度的要求,可以确定拨禾轮的转速n。计算:
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nD,? (2-5) ,vb60
vb,,又 (2-6) vm
60v,,,601.01.5m? (2-7) nr,,,32(min)D3.140.9,,
式中: n——拨禾轮的转速(r/min)
D——拨禾轮的直径(m)
V——机器作业速度(m/s) m
λ——拨禾速度比
2.4.3 割幅
割幅B按下式决定:
667q,667,5.0,0.8B,,,4.6(m) (2-8) Av580,1.0m
v查资料,分别取 q=5.0 β=0.8 A=580 =1.0 m
式中:q——设计喂入量(kg/s),根据生产需要,作物特性和机型及其大小而提出的,
为给定值为5.0kg/s。
β——割下作物的谷草比(谷粒重,割下物总重)
A——作物的平均产量(千克,亩)
V——联合收获机的平均作业速度(m/s) m
2.4.4 拨禾轮的功率消耗
拨禾轮在引导,推送茎秆过程中需克服茎秆弹性变形阻力,穗部重量,作物茎秆缠绕
阻力及空转阻力等,其功率消耗可按下式作近似计算:
(2-9) N,PB,40,4.84,1.5,290.4(W) Vb
式中 P——拨禾轮单位宽度上的切向阻力,取P,40N,m;
B——拨禾轮宽度(m)
V——拨禾轮圆周速度(m/s) b
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2.5 拨禾轮的工作过程分析
2.5.1 拨禾轮的农业技术要求
每块拨板从开始接触未割作物,直到将已割作
物向后推送并与之脱离接触,这是它完整的工作过
程。要使拨禾轮具有良好的工作质量,除了必须满
足λ,1的条件外,还应该满足工作过程中不同阶
段的要求:拨板在入禾时,其水平分速度应该为零,这样对穗部的冲击最小,可以减少落粒损失;切割
时,拨板应扶持作物茎秆,以配合进行切割,避免
切割器将茎秆向前推倒;茎秆切断后,拨板应继续
稳定地向后推送,以清扫割刀,并防止作物向前翻
图2-5 拨禾板的绝对速度 倒或被向上挑起,造成损失。
2.5.2 拨板的入禾角和拨禾轮安装高度分析
(1)拨板的入禾角
图2-6为拨禾轮的工作过程简图。图中,假设拨禾轮轴安装在切割器的正上方,作物
直立,作物高度为L。
图2-6 拨禾轮的工作过程简图
拨禾轮作业时为了减少拨板对谷物的碰击,拨板进入禾丛时,其水平分速度应为零,
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即
dX (2-10) ,,,,,,sin0vvRtXm1dt
则有:
v1m (2-11) ,,,sint1R,,
取λ=1.5 则拨板的入禾角ωt为 1
11, (2-12) w,,,arcsin()arcsin()t11.54,
(2)拨禾轮高度分析
由图2-6可以建立下列关系式:
L,Rsinωt,h,H (2-13) 1
而sinωt=1/λ 1
代入整理可得拨禾轮的安装高度H为:
H=L,R/λ,h (2-14)
式中 H——拨禾轮的安装高度
h——割刀离地高度
R——拨禾轮的半径
λ——拨禾速比
L——所收获作物的自然高度
分别取h=100mm,R=450mm,λ=1.5 ,L=1000mm ,得到拨禾轮的安装高度为:
H=L,R/λ,h=1000+450/1.5-100=1200mm (2-15)
2.6 拨禾轮弹齿的设计
设计一种收割机拨禾轮弹齿,包括通过后端与拨禾轮连接的弹齿齿体,弹齿齿体为采用弹簧钢丝制成的呈弧状的弹齿齿体,弹齿齿体通过后端设有的安装孔与收割机拨禾轮螺栓连接。
l设计拨禾轮弹齿两齿间的宽度为=118mm,长度为=215mm,分别安装在偏心拨禾b0
轮的5组平行四连杆机构上,每两个弹齿之间的中心间隔为a=260mm,
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所以每个连杆上应有弹齿:
B4800 (2-16) n,,,18a260
计算整个拨禾轮所需要弹齿的总数量为:N=5n=90
本实用具有较好的挠性,提高了对倒伏作物的收割能力,并且减轻了打击籽粒的力度,减少了籽粒损失,拓宽了收割机的适应性,从而大大提高用户的经济效益。
至此,已经完成拨禾轮主要部件的设计和计算,其他零部件的设计和选择可以根据实际工作情况和经验,适当选材和确定尺寸。
3 割台螺旋推运器的设计
割台螺旋推运器由螺旋和伸缩扒指两部分组成。螺旋将割下的谷物推向伸缩扒指,扒
图3-1 割台螺旋推运器
1.主动链轮 2.左调节杆 3.螺旋筒 4.螺旋叶片 5.附加叶片
6.伸缩扒指 7.检视盖 8.右调节杆 9.扒指调节手柄
0指将谷物流转过90纵向送入倾斜输送器,由输送链耙将谷物喂入滚筒。 3.1 割台螺旋的设计
割台螺旋的主要参数的确定。割台螺旋的主要参数有内径、外径、螺距和转速等。
(1)割台螺旋的内径的大小应使其周长略大于割下谷物茎秆长度,以免被茎秆缠绕。水稻收获时割下茎秆的长度约为900mm,所以割台螺旋的内径大小d应满足,即,d,900
900为。设计选取内径d=300mm d,3.14
(2)确定割台螺旋的外径时,注意到螺旋叶片的高度不宜过小,应该能够容纳割下的谷物(设计采用的叶片高度为100mm),因而螺旋外径为D=500mm。
(3)螺距的大小决定于螺旋叶片对作物的输送能力。利用螺旋来输送谷物,必须克
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服谷物对叶片的摩擦,才能使输送物前进。为此,螺旋推运器的螺距S值应为:
0500mm (3-1) Sd,,,,,,,,tan300tan20
式中 d——螺旋内径 α——内径的螺旋升角为20?
为了保证螺旋对谷物的输送和提高输送的均匀性,选择螺距值S=460mm
(4)螺旋转速 由于谷物只是占有螺旋叶片空间的一小部分,因此只能按经验数据确定。一般在150,200转,分范围内,即可满足输送要求。表3,1列出几种联收机割台螺旋推运器的技术数据。
表3-1 割台螺旋推运器参数
机 型 内径(毫米) 外径(毫米) 螺距(毫米) 转速(转,分)
300 500 460 150 东风ZKB,5
300 500 460 160 丰收,3.0
300 500 460 170 4LZ,2.5
4LQ-2.5 300 500 460 150,190
HQ-3 300 500 460 180
300 495 164 丰收,1 右380,左180
300 500 560 176 E512(东德)
408 610 545 JD7700(美) 150,121
330 550 480 151 MF,510(加拿
大)
JL1065JL1075 300 500 175,230
由收获机的实际传输动力和收割功率,确定螺旋的转速为n=178r/min
由于输送的谷物不是充满螺旋叶片空间,因此,从螺旋叶片到伸缩扒指的输送过程是非均匀连续的,而是一小批一小批地输送给伸缩扒指。如果伸缩扒指位于左右螺旋的中部,为了提高其喂入的均匀性,左旋叶片和右旋叶片与伸缩扒指相交接的两个端部,应相互错
0开180。有的还装有附加叶片,延伸到伸缩扒指之中,也是为了改善割台螺旋推运器的喂入均匀性。
3.2 伸缩扒指的设计
3.2.1 伸缩扒指结构的设计
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伸缩扒指安装在螺旋筒内,由若干个扒指并排铰接在一根固定的曲轴上(图3-2)。曲轴与固定轴固结在一起。曲轴中心0与螺旋筒中心O有一偏心距。扒指的外端穿过球铰连1
接于螺旋筒上。这样,当主动轮通过转轴使螺旋筒旋转时,它就带动扒指一起旋转。但由于两者不同心,扒指就相对于螺旋筒面作伸缩运动。由图可见,当螺旋筒上一点B绕其中1
0心0转动90到B时,带动扒指绕曲柄中心O转动,扒指向外伸出螺旋筒的长度增大。21
由B转到B和B时,扒指的伸出长度减小。 234
图3-2 伸缩扒指机构
1.主动轮 2.转轴 3.螺旋筒 4.球铰
5.扒指 6.曲轴 7.固定轴 8.调节手柄
工作时,要求扒指转到前下方时,具有较大的伸出长度,以便向后扒送谷物。当扒指转到后方时,应缩回螺旋筒内,以免回草,造成损失。
如果使曲轴中心O绕螺旋筒中心O相对转动一个角度,则可改变扒指最大伸出长度1
所在的位置,同时扒指外端与割台底板的间隙也随着改变。扒指外端与割台底板的间隙应保持在10mm左右。当谷物喂入量加大而需将割台螺旋向上调节时,扒指外端与底板的间隙也随着增大,此时应转动曲轴的调节手柄,使扒指外端与割台底板的间隙仍保持在10mm左右。在联收机的割台侧壁上装有调节手柄,用以改变曲轴中心O的位置。 1
3.2.2 伸缩扒指主要参数的确定
伸缩扒指的主要参数有扒指长度L和偏心距e
当扒指转到后方或后上方时,应缩回到螺旋筒内,但为防止扒指端部磨损掉入筒内,
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扒指在螺旋筒外应留有10mm余量。当扒指转到前方或前下方时,应从螺旋筒内伸出。为
达到一定的抓取能力,扒指应伸出螺旋叶片外40,50mm。
在图3-3中,D为螺旋外径,d为螺旋内径,即螺旋筒直径,L为扒指长度,e为偏心距。
确定结构尺寸:为了满足扒指在筒外露出最短,后上方外露量为10mm,(以防扒指掉入筒内),在伸出最长的位置,扒指应伸出螺旋叶片外40mm。(以满足抓取能力的要求)
由图上几何关系即可得出确定L和e的算式:
()Dd,偏心距: (3-2) e,,154
()Dd,长度: (3-3) L,,25图3-3 扒指长度及偏心距 4
dD由几何关系: (3-4) Lee,,,,,,104022
()Dd,由以上各式即得: (3-5) L,,254
又 D=500mm,d=300mm ?
?扒指长度L=225mm,偏心距e=75mm
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4 传动系统的设计
传动装置是大多数机器或机组的主要组成部分,在整台机器的质量和成本中占有很大的比例。机器的工作性能和运转费用也在很大程度上取决于传动装置的优劣。因此,不断提高传动装置的设计和制造水平就具有极其重大的意义。
4.1 传动类型的选择
选择传动类型是所根据的主要指标是:效率高,外廓尺寸小,质量小,运转性能良好及符合生产条件等。根据水稻收获机的实际工作条件和割台各部件之间的组合装配情况,要求传动装置必须工作可靠,且割台的动力输出轴与其他工作轴距离较远,工作是环境恶劣,低速重载,可以在高温和潮湿的环境中正常工作,综合以上要求,比较各种传动方式的优缺点和适用场合,我们选择采用链传动方式。
4.2 链传动的设计
现已知割台动力输入轴的功率P=1000w,转速n=662r/min,即为主动链轮的转速。传动比i=1.5,载荷平稳。
(1)选择链轮齿数
取小链轮齿数,大链轮的齿数为 z1,17ziz2,,,25
(2)确定计算功率
由表9-7查得,由图9-13查得,单排链,则计算功率为: KA,1.0Kz,1.52
=1.0×1.52×1000=1.52 kW (4-1) PKKPcaAZ,
(3)选择链条型号和节距
根据kW 及 r/min 查表9-11,可选10A-1。 查表9-1,链条节距为Pca,1.52n1,662
p=15.857mm
(4)计算链节数和中心距
初选中心距a0=(30~50)p=(30~50)×15.857mm=(475.71~792.85)mm 取a0=600mm。相应的链长节数为
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22azzzzp,,,,6001725251715.875,,,,01221 (4-2) poL,,,,,,,,,2268.2,,,,,,pa2215.87522600,,,,0
节。 取链长节数为L,68p
f,0.24958查表9-7得到中心距计算系数,则链传动的最大中心距为 1
,,afpLzz,,,,,,,,,,20.2495815.8752681725585,, mm (4-3) ,,,,112p,,,,
(5)计算链速,确定润滑方式 v
nzp1766215.875,,11 m/s (4-4) v,,,1.8601000601000,,
由m/s和链号10A-1,查图9-14可知应采用滴油润滑。 v,2.8
F(6)计算压轴力 p
P1 有效圆周力为: (5-5) FN,,,,10001000600ev1.8
KFp,1.15链轮水平布置时的压轴力系数 ,则压轴力为
FKFFp, == (5-6) 1.15600690,,Npe
以上为割台动力输入轴与割刀摆环主轴之间的链传动装置的设计,同样
方法
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,可以设计出搅龙转轴与中间轴及其拨禾轮转轴间的传动。
4.3传动系统总体结构的设计
经过上面分析,传动类型选择的链传动,由发动机输出的动力传递到割台动力输入轴,再由该轴提供给割刀摆环、搅龙和拨禾轮工作所需的动力。因此,需要合理安排各个工作部件的位置,以尽量提高传动效率,并且减小整机的总体尺寸。
若将所有的传动装置都连接在输入轴上,根据传递的功率和效率,明显看出所需的直径尺寸过大,导致割台整体尺寸太大,并且稳定性也没有保证。因此,需要将割台的总动力分配,进行间接的传动。由于拨禾轮与喂入搅龙间的距离偏大,直接用一条链进行传动有很大的不便,会导致传递效率下降,工作状态不稳定,因此,需要在两者之间添加一个中间轴来传递给拨禾轮所需的动力。
为了避免在链条的松边垂度过大是产生啮合不良和链条的振动现象,同时也为了增加链条与链轮的啮合包角,在该传动装置中设有张紧轮,来调节控制张紧程度。
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图4-1
1.割台动力输入轴 2.割刀摆环 3.喂入搅龙 4.割台悬臂轴 5.拨禾轮 4.4 割台悬臂轴的设计
轴是组成机器的主要零件之一。一切做回转运动的传动零件,都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传动。因此轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。 4.4.1 悬臂轴的传动
由割台装置的传动系统的设计方案,可以知道割台悬臂轴的运动和动力传递示意图4-2
图4-2 悬臂轴的传递示意图
1.小链轮 2.大链轮
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图中链轮1是小链轮,为动力输出链轮,链轮2是大链轮,为动力输入链轮。其动力及运动的传递情况是割台将动力先传递给大链轮2,带动悬臂轴和链轮1的运转,链轮1通过链条的传动,将动力最终传递给拨禾轮进行正常的工作。
4.4.2 轴的设计
(1)求出悬臂轴的功率P、转速n和转矩T
取链传动的传递效率η=0.92,则:
P134.4拨禾轮P,,,146w (4-7) ,0.92
转速n=66r/min,
P0.146于是转矩 T= (4-8) 95500009550000mm210100mm,,,,,NNn66
(2)初步确定轴的最小直径
A选取轴的材料为45钢,调制处理。根据表15-3,取=110,于是得 0
P0.14633dAmm,,,,11024.6 (4-9) min0n66
因为轴上开有两个键槽,其直径应增大10%~15%,然后将轴整圆为
标准
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直径。即取轴的直径暂取为28mm。
(3)轴的结构设计
在进行结构设计时,应该保证轴满足的条件如下:
?轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置;
?轴上的零件要便于装拆和调整;
?轴应该具有良好的制造工艺性。
(4)拟定轴上零件的装配方案
为了提高轴的承载能力,减小轴的尺寸和机器的质量,降低制造成本,采取以下的传动装配方案,如图4-3所示。
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图4-3 轴的结构与装配
为了保证链轮和轴配合有良好的对中性,故选择链轮轮毂与轴的配合为H7/h6。 (5)求轴上的载荷
首先根据轴的结构图做出轴的计算简图(4-4)。
图4-4 悬臂轴的计算简图
从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出,截面C是危险截面。现将计算出的截面
MMMC处的、及的值列于下表4-1。 HV
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表4-1 危险截面计算式
载荷 水平面H 垂直面V
支反力F FNFN,,3327,1675FNFN,,,1869,30 NHNH12NVNV12
弯矩M MNmMNm,,,,7.43,11.4MNmMNm,,,,20.04,24.1 HH12VV12
2222总弯矩 MNm,,,,7.4320.0421.7 MNm,,,,11.424.126.7 21
扭矩T TNm,,21.7
(6)按弯扭合成应力校核轴的强度
进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面C)的强度。根据校核公式和上表中的数据,以及轴单向旋转,扭转切应力为脉动循环变应力,取α=0.6,轴的计算应力
2222MT,,,,26.70.621.7,,,,2 ,,,18.6MPa (4-10) ,ca3W0.10.03,
,前面已经选定轴的材料是45钢,调制处理,查表得=60MPa。因此,<,故,,,,,,ca,1,1安全。
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总 结
联合收获机是将收割机和脱粒机用中间输送装置连接成为一体的机构。它能在田间一次完成切割、脱粒、分离和清选等项作业,以直接获得清洁的谷粒,因而生产率很高。在国外许多工业发达的国家,其谷物收获都是用联合收获机完成的。其中割台是其重要的组成部分,收割台的功用是切割作物,并将作物运向脱粒装置,它由拨禾轮、切割器、分禾器和输送器等组成。
本文设计的一种全喂入式水稻联合收获机的卧式收割台,拨禾轮将作物拨向切割器,切割器将作物割下后,由拨禾轮拨倒在割台上。割台螺旋推运器将割下的作物推集到割台中部,并由螺旋推运器上的伸缩扒指将作物转向送入倾斜输送器,然后由倾斜输送器的输送链耙把作物喂入滚筒进行脱粒。
本联合收割机的割台具有结构简单、成本低廉、使用方便的特点,缩小了联合收获机的体积并减轻机重,对多种作物均有较好的适应性。把更多的农民从艰苦的劳动条件下解放出来,大幅度提高劳动生产率,给农民带来了实惠。
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致 谢
本次农业机械学课程设计已经接近尾声,由于经验的匮乏,难免有许多考虑不周全的地方,如果没有老师的督促指导,以及一起工作的同学们的支持,想要完成这个设计是难以想象的。
从开始进入课题到论文的顺利完成,有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助,在这里请接受我诚挚的谢意~
在说明书写作过程中,得到了老师的亲切关怀和耐心的指导,他严肃的科学态度,严谨的治学精神,精益求精的工作作风,深深地感染和激励着我。在此谨向老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。
最后,衷心感谢所有老师对我的栽培、支持和鼓励,感谢所有朋友的关心和帮助。向在百忙中抽出时间对此设计说明书进行评审并提出宝贵意见的各位老师表示衷心地感谢~
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