棉桃破殼機的設(shè)計含SW三維及10張CAD圖

棉桃破殼機的設(shè)計含SW三維及10張CAD圖,棉桃,破殼機,設(shè)計,sw,三維,10,cad 棉桃破殼機的設(shè)計 XX （XXX機械電氣化工程學院， 阿拉爾 843300） 摘 要：本文介紹了一種棉桃破殼機，主要由擠壓破殼裝置和輸送裝置等部分組成，它將未吐絮的棉桃機器采摘后進行破殼，然后將混合破碎的棉桃收集起來或通過輸送帶送往棉桃分離機，獲得品質(zhì)良好的籽棉，該機具有結(jié)構(gòu)簡單和使用方便等特點，能夠滿足棉桃破殼的工藝要求。 關(guān)鍵詞：棉桃；破殼機 中圖分類號： 文獻標識碼：A 文章編號： 0 引言 作為中國最重要的商品棉生產(chǎn)基地和優(yōu)質(zhì)棉花產(chǎn)區(qū)，棉花年產(chǎn)量約占全國六分之一，出口量占到一半為了提高棉花品質(zhì)，降低生產(chǎn)成本，南疆地區(qū)研究了一種“新概念”棉花種植模式，它可以延長棉桃生長期，抑制棉花吐絮期，也就是使棉花成熟而不吐絮，從而大幅度降低了機械采收棉花的難度，從根本上解決拾花難的問題。同時，完全避免了采收過程中造成棉花品質(zhì)降低問題，而且大量青綠的棉稈、棉葉和棉桃殼經(jīng)過發(fā)酵可以作為很好的飼料，大力發(fā)展農(nóng)區(qū)畜牧業(yè)，使農(nóng)場將來既是農(nóng)場又是牧場，大幅提高植棉效益。 由于光熱資源不穩(wěn)定及棉花個體生物特性的差異，現(xiàn)種植模式下部分棉桃未能吐絮，且大多放棄不收。據(jù)調(diào)查分析，棉花棉桃破殼機的推廣應(yīng)用前景十分廣闊。除此之外本機可用于機采棉作業(yè)前，需對地頭的棉珠棉桃采摘，采摘后也可用本機進行破殼處理，同時，棉桃可以解決兵團部分地區(qū)畜牧業(yè)養(yǎng)殖的飼料問題，也為響應(yīng)政府部門制定的關(guān)于擴大畜牧養(yǎng)殖的方針政策做了鋪墊，牧民養(yǎng)殖戶也可以大大降低飼料的部分成本，經(jīng)濟效益十分明顯。利用機器采摘半吐絮或未吐絮的棉桃后、需要破殼機收獲籽棉，利用人工破殼機收獲勞動量大。為此，研制了一種棉桃破殼機，可以很大程度上提高棉桃棉籽的收獲效率，農(nóng)業(yè)機械為棉花的從種植到收獲起到了巨大的作用，已達到增產(chǎn)增收的目的，我國從20世紀80年代開始著手破殼機具的研究和開發(fā)，但由于存在一些技術(shù)難點至今此類機具沒有得到大范圍的推廣和應(yīng)用。因此，對破殼機主要技術(shù)問題做深入的研究具有重要的意義。 利用機器采摘半吐絮或未吐絮的棉桃后，需要破殼收獲籽棉，利用人工破殼收獲勞動量很大。為此，研制了一種棉桃破殼機，可以在很大程度上提高未吐絮棉桃籽棉的收獲效率。 1 棉桃破殼機設(shè)計原理 1.1設(shè)計要求 根據(jù)未吐絮棉桃形狀，利用搓絲原理對棉桃進行擠壓破殼。定搓板固定不動，動搓輥繞軸旋轉(zhuǎn)，定搓板和動搓輥上設(shè)計三角形牙型，定搓板的牙型設(shè)計得小，動搓輥牙型要比頂搓輥的大，這樣才能錯開搓桃。棉桃從進料斗進入定搓板和動搓輥之間，在搓壓力的作用下，棉桃被擠壓破裂，然后通過滑板進入收集箱或者輸送 帶。 1.2總體結(jié)構(gòu) 棉桃破殼機由機架搓輥動搓輥輸送裝置以及傳動裝置等部分組成，如圖l所示。棉桃破殼機的動力由電動機提供。 1進料斗2.機架3.搓輥4.軸承座支架5.擋板 6.動搓輥 7.彈簧 8.電機 圖1 棉桃破殼機的結(jié)構(gòu)示意圖 2 棉桃破殼機的設(shè)計 2.1進料斗的設(shè)計 經(jīng)查閱資料，普通輸送帶的寬度是300mm，400mm，500mm，為了使棉桃在輸送進進料斗的過程中不側(cè)漏，漏斗設(shè)計的長度寬500mm，保持均勻喂料，是機器安全穩(wěn)定運行。 2.2搓輥 搓輥長度為500mm，與進料斗長度保持一致，，搓板的搓牙形為等邊三角形，高度為5mm，一般為鑄造生產(chǎn)，如下圖2所示 圖2 搓輥 2.3動搓輥 根據(jù)破殼要求，動搓輥設(shè)計直徑為300mm，長度為500mm。根據(jù)搓桃試驗，在動搓輥上加工三角形牙型，動搓輥搓牙形為等邊三角形?？紤]棉桃上受力的均勻分布，并且和定搓板的配合情況，動搓輥搓牙高度為10mm，80個搓牙，一般為鑄造生產(chǎn)，采用空心，厚度為25mm.如下圖3所示 圖3 動搓輥 2.4功率的確定 經(jīng)查閱資料，對棉桃進行搓破試驗，測得棉桃水分粘度阻力，棉殼的硬度和棉花棉桃破殼機的功率可確定為P =2kW，選擇2kW 電動機，。根據(jù)《機械設(shè)計手冊》，可查出滾子鏈傳動的效率為0.96，軸承座中軸承的效率為0.94。最終功率P=2×0.96×0.94×0.94 =1.73kW。 2.5鏈輪及鏈條的設(shè)計 由于鏈節(jié)數(shù)常是偶數(shù)，為了使鏈輪磨損均勻，鏈輪齒數(shù)一般應(yīng)取與鏈節(jié)數(shù)互為質(zhì)數(shù)的奇數(shù)。根據(jù)實際工作中的鏈速，查機械設(shè)計資料，取y=0.6～3m/s時，小鏈輪的齒數(shù)應(yīng)為z1=17。根據(jù)資料，限制鏈輪的傳動比i≤6，推薦的傳動比i=2～3．5，選取鏈輪的傳動比i=2，則根據(jù)公式z2=i×z2=2×2l=38。 2.6鏈傳動節(jié)距 由《機械設(shè)計》中的功率與小鏈輪轉(zhuǎn)速對照圖，初步確定鏈條為16A的型號，則節(jié)距p=25.40mm。 2.7鏈傳動的中心距和鏈節(jié)數(shù) 當中心距變小，鏈速不變時，單位時間內(nèi)鏈條 繞轉(zhuǎn)次數(shù)增多，鏈條曲伸次數(shù)和應(yīng)力循環(huán)次數(shù)增多，因而加劇了鏈的磨損和疲勞。根據(jù)機架的設(shè)計及計算取中心距為762mm。 2.8三角彈簧與彈簧底座 未吐絮的棉桃經(jīng)過輸送帶進入錯板與動搓輥之間，由于棉桃直徑不一，在對棉桃搓擦破殼的過程中棉桃對搓板的力也不盡相同，在搓板下設(shè)置彈簧可以有效的保證棉桃破殼。不工作時定錯滾與搓板的最小間隙約為20mm，機器工做過程中，直徑大的棉桃在破殼時對于搓板有一個較大的力，經(jīng)搓板施加給彈簧，彈簧壓縮，反施加給搓板彈力使其破殼，類似的，對于直徑小的棉桃在破殼過程中，彈簧的反彈力較小，亦可達到破殼的目的，底座配合錐型圓柱固定彈簧，設(shè)計彈簧如下圖4所示 圖4 彈簧 2.9 工作部件的裝配關(guān)系 定搓板和動搓輥之間的間隙大小決定了破殼效 果。由于棉桃的大小不同，最大的直徑達到40mm，最小的直徑為25mm，由于搓輥設(shè)計為可動式的，因此搓輥和動搓輥之間的間隙暫定在18mm。 3 結(jié)論 從開始選題到現(xiàn)在，回顧這幾個月忙碌生活，有過為思考問題而頭疼的煩惱，也有過為設(shè)計合理可行而感到喜悅，此機器能夠完成棉桃破殼的基本要求，為凈棉工作做好了前提準備，成功解決了棉桃收獲后籽殼無法快速分離的問題，為新型的棉花采收方式提供了新的方式。 此設(shè)計主要運用了搓板與動搓輥的相對運動，根據(jù)未吐絮棉桃形狀，利用搓擦原理對棉桃進行擠壓破殼，另外，保持喂料量均勻的，是機器安全穩(wěn)定運行此設(shè)計主要運用了搓輥與動搓輥的相對運動，根據(jù)未吐絮棉桃形狀，利用搓擦原理對棉桃進行擠壓破殼，另外，保持喂料量均勻的，是機器安全穩(wěn)定運行. 參考文獻： [1] 梅健,張德云,黃志東,等.CK0—24棉桃收獲機的試 驗研究[J].糧油加工與食品機械,1997， 23(6)：28—29． [2] 王旭峰，梁建龍，張宏，等．MT一1800型棉桃收獲機設(shè)計[J]．農(nóng)業(yè)機械，2008(9)：64—65． [3] 肖遠金.4列一8型摘棉桃機和5MJB—15型剝桃凈棉機[J]．農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)，2003，26(4)：22—23 [4] 袁越錦，徐英英，黨新安，等．板栗脫殼技術(shù)與破殼機理研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]．食品工業(yè)科學，2008，29(10): 30l一304 [5] 洪翎，曹成茂，畢如俊，等．手剝山核桃破殼機的設(shè)計與試驗[J]．包裝與食品機，2009，27(6)：3l一34． [6] 楊德勇，王博．小型杏核破殼機的試驗研究[J]．中國農(nóng)業(yè)大學學報，1997(2)：55—59 [7] 趙銘星．研制成功剝桃凈棉機[J]．農(nóng)村百事通，200l(21)：14—15．. [8] 張新昌，田學艷，葉云霞，等．摘輥式摘棉桃機的研制[J]．石河子大學學報(自然科學版)，2000，15(4)：22—23 [9] 濮良貴．機械設(shè)計[M]．北京：高等教育出版社，1989：139一141． ． Design of cotton boll shell breaking machine Li Zonghe (mechanical and electrical engineering college, Tarim University, Xinjiang 843300) Abstract: This paper introduces a kind of cotton boll shell breaking machine, mainly by the extrusion shell breaking device and a conveying device and other parts, it will not open bolls machine after picking were broken shell, then the mixed broken cotton collected or through the conveyor belt to obtain seed cotton bolls separator, quality good, the machine has the characteristics of simple structure and convenient use, can meet the requirements of the boll shell breaking process. Keywords: Cotton Boll shell breaking machine （XX）任務(wù)書 學院 班級 學生姓名 學號 課題名稱 棉桃破殼機的設(shè)計 起止時間 20XX年 12月01日—— 20XX年5月27日（共 周） 指導(dǎo)教師 職稱 課題內(nèi)容 針對采摘下來的棉桃，進行破殼處理，并進行簡單的分選，要求機具結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，操作方便。 擬定工作進度（以周為單位） 2012年12月1日-12月20日，查閱相關(guān)資料、文獻，撰寫開題報告。 2012年12月12日-1月20日，完成實驗臺草圖的設(shè)計。 2013年1月21日-4月17日，繪制試驗臺各零件草圖。 2013年4月18日，中期檢查。 2013年4月19日-5月9日，完成裝配圖，撰寫設(shè)計說明書。 2013年5月10日，審閱畢業(yè)設(shè)計相關(guān)資料。 2013年5月11日-5月26日，修改設(shè)計，準備答辯。 主要參考文獻 [1] 王旭峰,梁建龍,張宏,等.MT-1800型棉桃收獲機設(shè)計[J].農(nóng)業(yè)械,2008(9):64-65. [2] 肖遠金.4列-8型摘棉桃機和5MJB-15型剝桃凈棉機[J].農(nóng)業(yè)裝備技術(shù),2003,26(4):22-23. [3] 楊德勇,王博.小型杏核破殼機的試驗研究[J].中國農(nóng)業(yè)大學學報,1997(2):55-59. [4] 趙銘星.研制成功剝桃凈棉機[J].農(nóng)村百事通.200l(21):14-15. [5] 濮良貴.機械設(shè)計[M].北京:高等教育出版社,1989:139-141. [6] 中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究所.農(nóng)機機械設(shè)計手冊[K].北京:機械工業(yè)出版社,1990:203-209. 任務(wù)下達人（簽字） 年 月 日 任務(wù)接受人意見 任務(wù)接受人簽名 年 月 日 注：1、此任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，任務(wù)下達人為指導(dǎo)教師。 2、此任務(wù)書須在學生畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)開始前一周下達給學生本人。 3、此任務(wù)書一式三份，一份留學院存檔，一份學生本人留存，一份指導(dǎo)教師留存。 棉花破殼機的設(shè)計 一.本課題研究的意義及可行性分析 是中國產(chǎn)棉大區(qū),多年來棉花種植面積占到全國的三分之一，作為中國最重要的商品棉生產(chǎn)基地和優(yōu)質(zhì)棉花產(chǎn)區(qū)，棉花年產(chǎn)量約占全國六分之一，出口量占到一半，由于光熱資源不穩(wěn)定及棉花個體生物特性的差異，現(xiàn)種植模式下部分棉桃未能吐絮，且大多放棄不收。據(jù)調(diào)查，棉花收獲完后，平均每株棉花上留棉桃0.8個，若將其全部收獲，除去不可利用的棉桃，約收105kg/hm2皮棉。據(jù)調(diào)查分析，棉花棉桃破殼機的推廣應(yīng)用前景十分廣闊。該機具除可新增工業(yè)產(chǎn)值和農(nóng)民收入外，還可形成棉桃機械生產(chǎn)的新領(lǐng)域。同時，棉桃可以解決兵團部分地區(qū)畜牧業(yè)養(yǎng)殖的飼料問題，也為響應(yīng)政府部門制定的關(guān)于擴大畜牧養(yǎng)殖的方針政策做了鋪墊，牧民養(yǎng)殖戶也可以大大降低飼料的部分成本，經(jīng)濟效益十分明顯。利用機器采摘半吐絮或未吐絮的棉桃后、需要破殼機收獲籽棉，利用人工破殼機收獲勞動量大。為此，研制了一種棉桃破殼機，可以很大程度上提高棉桃棉籽的收獲效率，農(nóng)業(yè)機械為棉花的從種植到收獲起到了巨大的作用，機械化不但可以提高棉田管理水平，滿足適時精耕細作要求，而且可大幅度提高勞動生產(chǎn)率，增加規(guī)模效益，已達到增產(chǎn)增收的目的，我國從20世紀80年代開始著手破殼機具的研究和開發(fā)，但由于存在一些技術(shù)難點至今此類機具沒有得到大范圍的推廣和應(yīng)用。因此，對破殼機主要技術(shù)問題做深入的研究具有重要的意義。本文主要通過對現(xiàn)在主要的堅果類的破殼方法入手，設(shè)計了棉花破殼機，提高了棉花的生產(chǎn)效率。 二．現(xiàn)狀及分析 2.1我國棉花機械的發(fā)展趨勢 目前，我國在消化吸收國外經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，乃至了采棉機及機采棉成套加工設(shè)備，但是一些主要部件仍需要進口，所以設(shè)備的成本較高。在相當長的一段時間內(nèi)，僅一些大型農(nóng)場才有經(jīng)濟實力實現(xiàn)部分機械化采棉。今后我國應(yīng)：（1）加快機采棉成套加工設(shè)備，完全實現(xiàn)國產(chǎn)化。在主要產(chǎn)棉區(qū)，建立系列棉花加工中心，每座棉花加工中心生產(chǎn)周期為三個月左右。（2）研制本機械化，半自動化的低成本的棉花采摘機，輔助人力，減輕勞動強度，提高功效，這類機械最合適我國國情，應(yīng)用前景廣闊。 2.2國內(nèi)棉桃破殼機械的發(fā)展狀況及存在的問題 我國在傳統(tǒng)脫殼設(shè)備的基礎(chǔ)上,盡管正在積極研制和開發(fā)各種類型脫殼機械,但其發(fā)展相當緩慢,同時成熟的機型及進行批量生產(chǎn)的不多,遠遠落后于農(nóng)產(chǎn)品深加工的需求。在技術(shù)上還存在如下問題: 機具性能不穩(wěn)定,適應(yīng)性差; 作業(yè)成本偏高:我國脫殼機械尚未形成規(guī)模和系列,多數(shù)是單機制造,制造的工藝水平較低,故制造成本偏高。 有些產(chǎn)品僅進行了樣機試制或少量試生產(chǎn),未進行大量生產(chǎn)性考核和示范應(yīng)用,作業(yè)性能、可靠性、耐久性及商品性等方面還存在不少問題。 2.3棉桃破殼機械未來展望 機械化是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要組成部分,是農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展的重要保證,近年來,棉桃破殼機械裝備總量不斷穩(wěn)步增長,作業(yè)水平進一步提高,社會化服務(wù)規(guī)模不斷擴大,雖然目前棉桃破殼機械化水平較高,但是多應(yīng)用于經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)與示范推廣區(qū),并且小型機械多、大型機械少,低檔機械多、高性能機械少。 進入21世紀,我國棉桃破殼機械開始了新的發(fā)展階段,農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整發(fā)生了新的變化,也對棉桃破殼機械的發(fā)展產(chǎn)生了積極而深遠的影響,不僅拉動了新的有效需求,而且構(gòu)筑了適合棉桃破殼生產(chǎn)機械化發(fā)展的新舞臺,為棉桃破殼機械化真正成為農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的推動器提供了廣闊的市場發(fā)展條件。在一些地區(qū)推進棉桃破殼機械化的過程中,相繼出臺了鼓勵和扶持農(nóng)民購棉桃破殼機械、開展棉桃破殼機械作業(yè)服務(wù)的優(yōu)惠政策和措施,調(diào)動了農(nóng)民購買堅果機械的積極性,形成了新的市場需求。在堅果的破殼設(shè)備中，更多的為機械擠壓設(shè)備，與傳統(tǒng)手工法相比，機械法省工、省力、高效、環(huán)保，提高勞動生產(chǎn)率 三.機械結(jié)構(gòu)及設(shè)計要求 3.1破殼機械主要由進料斗 機架 分離箱 風機 電動機 出料口 支撐座 搓牙 齒輪組成 3.2設(shè)計要求 為了獲得良好的棉花品質(zhì)，提高生產(chǎn)率 破殼率 棉籽與面殼的分離率，本機器要求棉籽的破殼率達到95%以上。棉籽的面殼的分離率達到95%以上，且造價在一萬元以下，操作人員一名即可 四.破殼的原理 根據(jù)未吐絮棉桃形狀，利用搓死原理對棉桃進行擠壓破殼，固定兩齒輪，一齒輪由電動機帶動通過擠壓搓開棉桃，棉桃從進料斗進入兩齒輪之間，在擠壓力的作用下，棉桃被擠壓破裂，然后進入分離箱 五.棉籽越面殼分離的原理 在經(jīng)過破殼以后，棉籽也破碎的面殼一起落進分離箱，通過風機的吹送，將棉籽與棉籽與破碎的面殼通過分離箱吹出，由于比重不同，在分離箱出口處進行分離 六.工作條件及解決方法 塔里木大學位于南疆中心位置，校內(nèi)環(huán)境優(yōu)美，占地面積大，具有專門的實驗基地，為項目開展提供了便利的原材料基地。這是本項目順利實施應(yīng)具備的良好外部科研環(huán)境。塔里木大學機械電氣化工程學院擁有先進的實驗室和加工設(shè)備，校內(nèi)擁有優(yōu)良的硬件環(huán)境和雄厚的師資力量，這些都為課題的實施提供了保障。 七.工作方案及進度 2012年12月1號-12月20號 查閱相關(guān)文獻，撰寫開題報告。 2012年12月21號-2013年20號 完成試驗臺草圖的設(shè)計 2013年4月18號 中期檢查 2013年4月19號-5月9號 完成零件圖裝配圖，制作試驗臺，撰寫完成設(shè)計說明書。 2013年5月10號，審閱畢業(yè)設(shè)計相關(guān)資料 2013年5月11號-5月26號，修改設(shè)計，準備答辯 八.主要參考文獻 1.農(nóng)業(yè)機械設(shè)計手冊 中國農(nóng)業(yè)科學技術(shù)出版社 2.農(nóng)業(yè)機械學 中國農(nóng)業(yè)出版社 3.機械設(shè)計手冊 機械工業(yè)出版社 4.肖遠金 4ZJ-8型摘棉桃機和5MJB-1.5型剝桃凈棉機[j].農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)，2003.26（4）：22-23 5.袁越棉，張興等，4ZT*8型摘棉桃機[J]農(nóng)業(yè)化，2000.13（2）：49-51 6.楊德勇，王博 小型核桃破殼機的實驗研究[J].中國農(nóng)業(yè)大學學報，1997（2）：55-59 7.趙銘星 田學艷，等。摘錕式摘棉桃機的研制[J]。石河子大學學報，2000.15 （4）：22-23 8.王旭峰，梁建龍，等 MT-1800型棉桃收獲機設(shè)計[J].農(nóng)業(yè)機械，2008（9）：64-65 棉桃破殼機的設(shè)計 前 言 棉產(chǎn)業(yè)作為重要的支柱產(chǎn)業(yè)，棉花產(chǎn)量約占全國的三分之一，可是許多年來棉花的采集方式依舊是人工或機械對已開放的棉朵進行采集，這種采集方式有許多的制約條件，并且使用了大量的勞動力，對不同的區(qū)域而言，此種采集方式也會造成大量的浪費，許多為開棉桃因不能及時收回造成丟棄，浪費，導(dǎo)致棉花減產(chǎn)，造成承包戶收入下降。對未開放的棉桃進行回收，破殼，已達到從棉桃收獲到籽棉分離的新型收獲方式已成為增加棉花產(chǎn)量的又一手段，能夠更好地減輕勞動力要求，降低成本。 本文介紹了一種棉桃破殼機，主要由擠壓破殼裝置、和輸送裝置等部分組成。它將未吐絮的棉桃機器采摘后進行破殼，獲得品質(zhì)良好的籽棉。機具具有工作可靠、破殼率高、結(jié)構(gòu)簡單和使用方便等特點，能夠滿足棉桃破殼的工藝要求，達到良好的破殼效果。 關(guān)鍵字：棉桃;破殼機;破殼率 目 錄 1概況 1 1.1本課題研究的意義 1 1.2棉桃破殼機械現(xiàn)狀及分析 1 1.3對課題所涉及的任務(wù)要求及實現(xiàn)預(yù)期目標的可行性分析 2 1.3.1任務(wù)要求 2 1.3.2實現(xiàn)預(yù)期目標的可行性分析 2 2 棉桃破殼機設(shè)計的原理 2 2.1 設(shè)計要求 2 2.2總體結(jié)構(gòu) 2 2.3工作原理 3 3 棉桃破殼機的設(shè)計 3 3.1傳動部分 3 3.1.1功率的確定 3 3.1.2鏈輪及鏈條的設(shè)計 3 3.2 進料斗 6 3.3 錯輥 6 3.4 動搓輥 6 3.5 動搓輥側(cè)板 6 3.6 動搓輥軸 7 3.7 軸的校核 7 3.8工作部件之間的關(guān)系 8 3.9 三角彈簧與彈簧底座 8 3.10 軸承座支架 8 3.11 側(cè)板 9 3.12滑板 9 4 電動機的選擇 10 5 機器的使用與保養(yǎng) 10 總 結(jié) 10 致 謝 11 參考文獻 12 1概況 1.1本課題研究的意義 是中國產(chǎn)棉大區(qū),多年來棉花種植面積占到全國的三分之一，作為中國最重要的商品棉生產(chǎn)基地和優(yōu)質(zhì)棉花產(chǎn)區(qū)，棉花年產(chǎn)量約占全國六分之一，出口量占到一半，為了提高棉花品質(zhì)，降低生產(chǎn)成本，南疆地區(qū)研究了一種新的棉花種植模式，它可以延長棉桃生長期，抑制棉花吐絮期，也就是使棉花成熟而不吐絮，從而大幅度降低了機械采收棉花的難度，從根本上解決拾花難的問題。同時，完全避免了采收過程中造成棉花品質(zhì)降低問題，而且大量青綠的棉稈、棉葉和棉桃殼經(jīng)過發(fā)酵可以作為很好的飼料，大力發(fā)展農(nóng)區(qū)畜牧業(yè)，使農(nóng)場將來既是農(nóng)場又是牧場，大幅提高植棉效益。 由于光熱資源不穩(wěn)定及棉花個體生物特性的差異，現(xiàn)種植模式下部分棉桃未能吐絮，且大多放棄不收。據(jù)調(diào)查，棉花收獲完后，平均每株棉花上留棉桃0.8個，若將其全部收獲，除去不可利用的棉桃，約收105kg/hm2皮棉。據(jù)調(diào)查分析，棉花棉桃破殼機的推廣應(yīng)用前景十分廣闊。除此之外本機可用于機采棉作業(yè)前，需對地頭的棉珠棉桃采摘，采摘后也可用本機進行破殼處理，同時，棉桃可以解決兵團部分地區(qū)畜牧業(yè)養(yǎng)殖的飼料問題，也為響應(yīng)政府部門制定的關(guān)于擴大畜牧養(yǎng)殖的方針政策做了鋪墊，牧民養(yǎng)殖戶也可以大大降低飼料的部分成本，經(jīng)濟效益十分明顯。利用機器采摘半吐絮或未吐絮的棉桃后、需要破殼機收獲籽棉，利用人工破殼機收獲勞動量大。為此，研制了一種棉桃破殼機，可以很大程度上提高棉桃棉籽的收獲效率，農(nóng)業(yè)機械為棉花的從種植到收獲起到了巨大的作用，機械化不但可以提高棉田管理水平，滿足適時精耕細作要求，而且可大幅度提高勞動生產(chǎn)率，增加規(guī)模效益，已達到增產(chǎn)增收的目的，我國從20世紀80年代開始著手破殼機具的研究和開發(fā)，但由于存在一些技術(shù)難點至今此類機具沒有得到大范圍的推廣和應(yīng)用。因此，對破殼機主要技術(shù)問題做深入的研究具有重要的意義[1]。 本文主要通過對現(xiàn)在主要的堅果類的破殼方法入手，設(shè)計了棉花破殼機，提高了棉花的生產(chǎn)效率。 1.2棉桃破殼機械現(xiàn)狀及分析 經(jīng)查閱文獻，暫無棉套破殼機的報道，屬于新機型，市面上主要是堅果破殼機械。目前開發(fā)出的絕大部分設(shè)備都是采用機械方式來脫殼。常見的機械脫殼方法如下: (1)撞擊法脫殼是物料籽粒高速運動時突然受阻而受到?jīng)_擊力,使外殼破碎而實現(xiàn)脫殼。物料由高速回轉(zhuǎn)甩料盤使籽粒產(chǎn)生一個較大的離心力撞擊壁面,只要撞擊力足夠大,籽粒外殼就會產(chǎn)生較大的變形,進而形成裂縫。當籽粒離開壁面時,由于外殼和粒仁具有不同的彈性變形而產(chǎn)生不同的運動速度,籽仁受到的彈性力較小,運動速度也不如外殼,阻止了外殼迅速向外移動而使其在裂縫處裂開,從而實現(xiàn)籽粒的脫殼。撞擊脫殼法適合于仁殼間結(jié)合力小,仁殼間隙較大且外殼較脆的籽粒。 (2)碾搓法脫殼是利用物料籽粒在固定磨片和運動著的磨片間受到強烈的碾搓作用,使籽料的外殼被撕裂而實現(xiàn)脫殼。籽粒經(jīng)進料口進入定磨片和動磨的間隙中,動磨片轉(zhuǎn)動的離心力使籽粒沿徑向向外運動,也使籽粒與定磨間產(chǎn)生方向相反的摩擦力;同時,磨片上的牙齒不斷對外殼進行切裂,在摩擦力與剪切力的共同作用下使外殼產(chǎn)生裂紋直至破裂,并與籽仁脫離,達到脫殼的目的。 (3)剪切法脫殼是籽粒在固定刀架和轉(zhuǎn)鼓之間受到相對運動刀板的剪切力作用,外殼被切裂并破開,實現(xiàn)外殼與籽仁的分離。刀板轉(zhuǎn)鼓和刀板座為主要工作部件,在刀板轉(zhuǎn)鼓和刀板座上均裝有刀板,刀板座呈凹形且?guī)в姓{(diào)節(jié)機構(gòu),可根據(jù)籽粒堅果的大小調(diào)節(jié)刀板座與刀板轉(zhuǎn)鼓之間的間隙。當?shù)栋遛D(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)時,與刀板之間產(chǎn)生剪切作用,使物料外殼破裂和脫落。 (4)擠壓法脫殼是擠壓法脫殼是靠一對直徑相同轉(zhuǎn)動方向相反,轉(zhuǎn)速相等的圓柱輥,調(diào)整到適當間隙,使籽粒通過間隙時受到輥的擠壓而破殼。在破殼的過程中籽粒能否順利地進入兩擠壓輥的間隙,取決于擠壓輥及與籽粒接觸的情況。要使籽粒在兩擠壓輥間被擠壓破殼,籽粒首先必須被夾住,然后被卷入兩輥間隙被擠壓破殼。兩擠壓輥間的間隙大小是影響籽粒破碎率和脫殼率高低的重要因素。 (5)搓撕法脫殼是搓撕法脫殼是利用相對轉(zhuǎn)動的橡膠輥筒對籽粒進行搓撕作用而進行脫殼。兩膠輥水平放置,分別以不同轉(zhuǎn)速相對轉(zhuǎn)動,輥面之間存在一定的線速差,橡膠輥具有一定的彈性,其摩擦系數(shù)較大。籽粒進入膠輥工作區(qū)時,與兩輥面相接觸,如果此時籽粒符合被輥子嚙入的條件,即嚙入角小于摩擦角,就能順利進入兩輥間。此時籽粒在被拉入輥間的同時,受到兩個不同方向的摩擦力的撕搓作用;另外,籽粒又受到兩輥面的法向擠壓力的作用,當籽粒到達輥子中心連線附近時法向擠壓力最大, 籽粒受壓產(chǎn)生彈性——塑性變形,此時籽粒的外殼也將在擠壓作用下破裂,在上述相反方向撕搓力的作用下完成脫殼過程[2]。 綜上所述，堅果破殼機械，包括擠壓法、撞擊法、剪切法，搓撕法和碾搓法，本機的設(shè)計與堅果類的碾搓法的原理類似，都是物料籽粒在固定磨片和運動著的磨片間受到強烈的碾搓作用,使籽料的外殼被撕裂而實現(xiàn)脫殼。籽粒經(jīng)進料口進入定磨片和動磨的間隙中,動磨片轉(zhuǎn)動的離心力使籽粒沿徑向向外運動,也使籽粒與定磨間產(chǎn)生方向相反的摩擦力,同時,磨片上的牙齒不斷對外殼進行切裂,在摩擦力與剪切力的共同作用下使外殼產(chǎn)生裂紋直至破裂,并與籽仁進行脫離,達到脫殼的目的[4]。 1.3對課題所涉及的任務(wù)要求及實現(xiàn)預(yù)期目標的可行性分析 1.3.1任務(wù)要求 本課題主要研究設(shè)計一種棉桃破殼機械，用于棉桃采摘后的破殼，主要有機架、搓板、動搓輥、傳動裝置組成，要求破殼率高，穩(wěn)定性好，且具有較高的生產(chǎn)效率。 1.3.2實現(xiàn)預(yù)期目標的可行性分析 本課題設(shè)計的棉套破殼機，主要研究如何高效率的破殼，且保證籽棉與面殼分離，設(shè)計破殼機械，棉桃在搓板和運動著的搓輥間受到強烈的碾搓作用,使棉桃的外殼被撕裂而實現(xiàn)脫殼。 2 棉桃破殼機設(shè)計的原理 2.1 設(shè)計要求 本機設(shè)計為了獲得良好的棉花品質(zhì)，提高生產(chǎn)率、破殼率，要求每臺造價不超過1 萬元，操作人員1 名，動力為380V 電動機。 2.2總體結(jié)構(gòu) 棉桃破殼機由進料斗、機架、搓板、動搓輥以及傳動裝置等部分組成，如下圖2-1和圖2-2所示，棉桃破殼機的動力由電動機提供。 圖2-1 總體結(jié)構(gòu)圖 1. 1、進料斗 2、機架 3、搓板 4、軸承座支架 5、擋板 6、動搓輥 7、彈簧 8、電動機 圖2-2 棉桃破殼機結(jié)構(gòu)示意圖 2.3工作原理 根據(jù)未吐絮棉桃形狀，利用搓擦原理對棉桃進行擠壓破殼。搓輥不動，動搓輥由電動機帶動繞軸旋轉(zhuǎn)，搓輥和動搓輥上設(shè)計三角形牙型，搓板的牙型設(shè)計得小，動搓輥牙型要比頂搓搓輥的大，這樣才能錯開搓桃。棉桃從進料斗進入搓輥和動搓輥之間，在搓壓力的作用下，棉桃被擠壓破裂。 3 棉桃破殼機的設(shè)計 3.1傳動部分 3.1.1功率的確定 經(jīng)查閱資料，對棉桃進行搓破試驗，測得棉桃水分粘度阻力，棉殼的硬度和棉花棉桃破殼機的功率可確定為P =2kW，選擇2kW 電動機。根據(jù)《機械設(shè)計手冊》可查出滾子鏈傳動的效率為0.96，軸承座中軸承的效率為0.94。最終功率P=2×0.96×0.94×0.94 =1.73kW。 3.1.2鏈輪及鏈條的設(shè)計 鏈條長度以鏈節(jié)數(shù)表示，鏈節(jié)最好取偶數(shù)，以便鏈條連成環(huán)形時正好是外鏈板與內(nèi)鏈板相接，接口處課用開口銷或彈簧夾鎖緊。為了使鏈輪磨損均勻，鏈輪齒數(shù)一般應(yīng)取與鏈節(jié)數(shù)互為質(zhì)數(shù)的奇數(shù)。 (1) 小鏈輪齒數(shù)z1及傳功比i 根據(jù)實際工作中的鏈速，查機械設(shè)計資料，取V =0.6～3m/s時，小鏈輪的齒數(shù)應(yīng)為z1=17。根據(jù) 資料，限制鏈輪的傳動比i≤6，推薦的傳動比i = 12，選取鏈輪的傳動比i = 2。 (2) 大鏈輪齒數(shù)z2 z2=iz1=217=38 (3-1) (3) 鏈節(jié)距p 根據(jù)《機械設(shè)計》中功率與與小鏈輪轉(zhuǎn)速對照圖，確定鏈條的型號為16A，節(jié)距為p=25.40mm，滾子外徑為d=15.88mm.當中心距變小，鏈速不變時，單位時間內(nèi)鏈條繞轉(zhuǎn)次數(shù)增多，鏈條曲伸次數(shù)和應(yīng)力循環(huán)次數(shù)增多，因而加劇了鏈的磨損和疲勞。 (4) 中心距 為優(yōu)，在實際工作過程中，考慮到機器的工作效率及材料的問題，初步確定0=30p=3025.4=762mm。 (5) 確定鏈條節(jié)數(shù) (3-2) 87.7 取=88 (6) 鏈條長度 (3-3) (7) 鏈輪的幾何尺寸 滾子直徑d1=15.88mm, p=25.4mm ①分度圓直徑 (3-4) 小鏈輪，大鏈輪 ②齒頂圓 小鏈輪齒頂圓=149.5mm (3-5) 取整150mm 大鏈輪齒頂圓=320.2mm 取整320mm ③齒根圓直徑 小鏈輪齒根圓直徑= 138.23-15.88=122.35mm，取整122mm 大鏈輪齒根圓直徑= 307.58-15.88=291.7mm，取整291 mm ④節(jié)距多變形以上的齒高=0.27×25.4=6.858mm ⑤最大齒根距 小鏈輪 =122.33mm (3-6) 大鏈輪 =291.43mm ⑥齒側(cè)半徑 rx=30mm ⑦倒角寬 ，取3.3mm (3-7) 倒角深h=0.5p=0.5×25.4=12.7mm 齒側(cè)凸緣圓角半徑=1.016mm ⑧齒寬 單排 單排 b=0.95×15.75=14.9mm (3-8) 小鏈輪計如下圖3-1所示，大鏈輪設(shè)計過程中考慮到與動搓輥軸的配合，設(shè)計如下圖所示3-2所示。 圖3-1 小鏈輪 圖3-2 大鏈輪 、 鏈條如下圖3-3所示。 圖3-3 鏈條 3.2 進料斗 未吐絮的棉桃經(jīng)過輸送帶進入錯輥與動搓輥之間，使喂料量均勻，保持機器正常運行，進料斗設(shè)計如下圖3-4所示。 圖3-4 進料斗 3.3 錯輥 經(jīng)查閱資料，對破殼效果和生產(chǎn)效率進行綜合考慮，初步確定搓輥長度為500mm，搓輥的搓牙牙形為等邊三角形，高度為5mm，115個搓牙，一般為鑄造生產(chǎn)，在搓輥一端焊接一銷鍵與支架配合，形成可調(diào)式搓板，如下圖3-5所示。 圖3-5 搓板 3.4 動搓輥 經(jīng)查閱資料，棉桃破殼機的動搓輥轉(zhuǎn)速在350r/min，在此轉(zhuǎn)速下破殼效果頗佳。 根據(jù)破殼要求，動搓輥設(shè)計直徑為300mm，長度為500mm。根據(jù)搓桃試驗，在動搓輥上加工三角形牙型，動搓輥搓牙形為等邊三角形。考慮棉桃上受力的均勻分布，并且和定搓板的配合情況，動搓輥搓牙高度為10mm，80個搓牙，一般為鑄造生產(chǎn)，采用空心，厚度為25mm，如下圖3-6所示。 圖3-6 動搓輥 3.5 動搓輥側(cè)板 動搓輥側(cè)板與動搓輥焊接，設(shè)計如下圖3-7所示。 圖3-7 動搓輥側(cè)板 3.6 動搓輥軸 動搓輥軸由從動輪帶動轉(zhuǎn)動，使動搓輥齒與搓板相互作用，產(chǎn)生一定的搓擦力，當棉桃落入時在搓擦力的作用下，使棉桃破殼，在此設(shè)計過程中，根據(jù)滾動軸承的選擇，軸的直徑初步確定為116mm。由于45號鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼結(jié)構(gòu)用鋼采用硬度不高且易切削加工，所以采用45鋼，硬度為40~50HB,如下圖3-8所示。 圖3-8 軸 3.7 軸的校核 3.7.1軸的剛度校核 軸是主要的支承件，常用碳素鋼與合金鋼等機械性能比較好的材料，由于碳素鋼具有很高的強度和耐久性，鋼的含量高且能抵抗磨損。同時也可以用熱處理或化學熱處理的辦法提高其耐磨性設(shè)計采用45號剛作為軸的材料。 3.7.2電動機輸出轉(zhuǎn)矩： T==30014Nmm (3-9) 式中：—電動機額定功率; —電動機轉(zhuǎn)速; 根據(jù)要求，軸要滿足下列條軸的強度條件： (3-10) 式中：—軸的切應(yīng)力,MPa; T—轉(zhuǎn)矩，N.mm; —抗扭截面系數(shù)，; —許用扭切應(yīng)力，MPa. （查的機械設(shè)計手冊Y110L-6轉(zhuǎn)矩為474.5 N.mm） 表3-1為常用材料的值和C值 軸的材料 Q235,20 35 45 40Cr，35SiMn 12-20 20-30 30-40 40-52 C 160-135 135-118 118-107 107-98 該軸的材料為45號鋼，則滿足強度條件，軸是安全的。 軸的剛度計算 (3-11) 式中：T—轉(zhuǎn)矩； —受轉(zhuǎn)矩作用的長度，mm; G—材料的切變模量，MPa; d—軸徑，mm; 為軸截面的極慣性距。 ,，故軸是安全的。 3.8工作部件之間的關(guān)系 由于棉桃的大小不同,最大的直徑達到40mm,最小的直徑為25mm,搓板和動搓輥之間的間隙大小決定了破殼效果,過大會造成小棉桃不能破碎,達不到搓擦的效果,降低了棉套破殼率,間隙過小會加打機器的工作量,有可能造成棉桃堆積,導(dǎo)致定錯輥轉(zhuǎn)速降低,損壞電動機,綜合考慮選擇合適的間隙,暫定為20mm,為提高破殼率,搓板下設(shè)置三角彈簧。 3.9 三角彈簧與彈簧底座 未吐絮的棉桃經(jīng)過輸送帶進入錯板與動搓輥之間,由于棉桃直徑不一,在對棉桃搓擦破殼的過程中棉桃對搓板的力也不盡相同,在搓板下設(shè)置彈簧可以有效的保證棉桃破殼,不工作時定錯滾與搓板的最小間隙約為20mm,機器工做過程中,直徑大的棉桃在破殼時對于搓板有一個較大的力,經(jīng)搓板施加給彈簧,彈簧壓縮,反施加給搓板彈力使其破殼,類似的,對于直徑小的棉桃在破殼過程中,彈簧的反彈力較小,亦可達到破殼的目的,底座配合錐型圓柱固定彈簧,設(shè)計彈簧,彈簧底座如下圖3-9和圖3-10所示。 圖3-9 彈簧底座 圖3-10 彈簧 3.10 軸承座支架 軸承座支架及機架起支撐的作用,承受較大的力,也具有定位作用,使零件之間保持正確的位置,根據(jù)軸承座的尺寸,設(shè)計軸承座支架與機架如下圖3-11和圖3-12所示。 圖3-11 軸承座支架 圖3-12 機架 3.11 側(cè)板 未吐絮的棉桃在破殼過程中,由于力的作用,破碎的棉桃殼亂濺,側(cè)面加一擋板,有助于使破碎的棉桃殼不亂濺,飛出機器外,是機器正常運行,厚均為2mm,使用Q235型號鐵皮設(shè)計如下圖3-13和3-14所示。 圖3-13 擋板1 圖3-14 擋板2 3.12滑板 棉桃在動搓輥與搓板的搓擦力作用下破殼，周圍的擋板保證破碎的棉桃不亂濺，通過滑板被破碎的棉桃滑落到收集箱或者輸送帶，Q235的鐵皮設(shè)計如下圖3-15所示。 圖3-15 滑板 4 電動機的選擇 Y系列電動機是按照攻擊電動委員會標準設(shè)計的,具有國際互換性的特點,而且效率高,節(jié)能堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高,噪聲低,震動小,運行安全可靠,Y系列制動電動機的直流圓盤制動器安裝在電機非軸伸端的端蓋上.當制動電動機接入電源，制動器也同時工作。由于電磁吸力作用，電磁鐵吸引銜鐵并壓縮彈簧，制動盤于銜鐵端蓋脫開，電動機開始運轉(zhuǎn)。當切斷電源時，制動器電磁鐵失去磁吸力，彈簧推動銜鐵壓緊制動盤，在摩擦力矩作用下，電動機立即停止，保證機器安全工作。 經(jīng)查閱資料并加以分析，初步確定電動機的動力為380V，動搓輥的轉(zhuǎn)速為350r/min,根據(jù)鏈傳動比，可得電動機轉(zhuǎn)速為700r/min。 參考根據(jù)Y系列電動機功率與型號關(guān)系對應(yīng)表 表4-1電動機功率與型號關(guān)系對應(yīng)表 型號TYPE 功率 電流 轉(zhuǎn)速 功率因素 Y90L-6 Y100L-6 Y112M-6 Y132S-8 1.1 1.5 2.2 2.2 1.5 2 3 3 910 940 940 750 0.7 0.74 0.74 0.72 初步選擇點擊Y132S-8轉(zhuǎn)速710轉(zhuǎn)/分，功率2.2kW。 表4-2電動機主要外形尺寸 中心高 外形尺寸 地腳安裝尺寸 地腳螺栓孔直徑 軸伸尺寸 裝鍵部位尺寸 110 40×275×180 180×130 10 24×50 6 5 機器的使用與保養(yǎng) (1) 使用前需檢查機器各部件是否良好，如有問題及時報告專業(yè)人員。 (2) 機器在使用過程中操作人員隨時注意注意各儀器儀表的工作情況，及各部位有無異常的聲響，運行中注意安全部件是否正常。 (3) 保持下料量均勻，在下料過程中如果棉桃堆積在進料斗，用棍子捅下去即可。 (4) 使用后應(yīng)清理機器，保持機器的潔凈。 (5) 使用前需檢查機器各部件是否良好，如有問題及時報告專業(yè)人員。 (6) 定期檢查及時維修。 總 結(jié) 從開始選題到現(xiàn)在，回顧這幾個月忙碌生活，有過為思考問題而頭疼的煩惱，也有過為設(shè)計合理可行而感到喜悅，此機器能夠完成棉桃破殼的基本要求，為凈棉工作做好了前提準備，成功解決了棉桃收獲后籽殼無法快速分離的問題，為新型的棉花采收方式提供了新的方式。 此設(shè)計主要運用了搓板與動搓輥的相對運動，根據(jù)未吐絮棉桃形狀，利用搓擦原理對棉桃進行擠壓破殼，另外，保持喂料量均勻的，是機器安全穩(wěn)定運行。 一分耕耘，一分收獲。通過這種開放式課程設(shè)計，學到的不僅僅是知識，更重要的是學會了一種新的學習方法，學會了如何利用現(xiàn)有的資源（圖書館資料和網(wǎng)絡(luò)資源），特別是solidworks和AutoCAD的熟練操作，為我終身的繼續(xù)學習，創(chuàng)造了條件和基礎(chǔ)，雖然這次學習時間并不長，但是對自主學習的要求提高了，通過這樣的學習形式，提高了我的學習能力。 總之，這次設(shè)計讓我懂得了，自己還有許多的不足，各方面仍需要加強，在今后的學習中，我將把學到的知識和自己的同班的知識融合，并靈活的運用到學習、工作和生活當中。 致 謝 在設(shè)計完成之際，我首先向關(guān)心幫助和指導(dǎo)我的指導(dǎo)老師--XX老師表示衷心的感謝并致以崇高的敬意！ 在學校的學習生活即將結(jié)束，回顧四年來的學習經(jīng)歷，面對現(xiàn)在的收獲，我感到無限欣慰。為此，我向熱心幫助過我的所有老師和同學表示由衷的感謝!在設(shè)計過程中，遇到了許許多多這樣那樣的問題，有的是專業(yè)上的問題，有的是設(shè)計說明書格式上的問題，一直得到馬老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)，使我的畢業(yè)設(shè)計可以又快又好的完成，馬老師以其淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、求實的工作作風和他敏捷的思維給我留下了深刻的印象，我將終生難忘馬老師對我的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)，再一次向他表示衷心的感謝，感謝他為學生營造的濃郁學術(shù)氛圍，以及學習、生活上的無私幫助! 值此設(shè)計完成之際，謹向馬老師致以最崇高的謝意! 歲月如梭，我四年的大學時光也即將敲響結(jié)束的鐘聲。離別在即，站在人生的又一個轉(zhuǎn)折點上，心中難免思緒萬千，一種感恩之情油然而生。生我者父母。感謝生我養(yǎng)我，含辛茹苦的父母。是你們，為我的學習創(chuàng)造了條件；是你們，一如既往的站在我的身后默默的支持著我。沒有你們就不會有我的今天。謝謝你們，我的父親母親！ 最后，衷心地感謝在百忙之中評閱設(shè)計說明書的各位老師。 參考文獻 [1] 王旭峰,梁建龍,張宏,等.MT-1800型棉桃收獲機設(shè)計[J].農(nóng)業(yè)機械,2008(9):64-65. 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