玉米剝皮機的結構設計【全套含CAD圖紙】

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Key words: Corn；Peeling machine；Spiral roller；Rubber roller；Agricultural machinery III 目 錄 摘 要 . ABSTRACT . 第 1 章 緒 論 .1 1.1 選題的背景、目的及意義 .1 1.2 國內外玉米剝皮機的概況 .1 1.2.1 國內發(fā)展狀況 .1 1.2.2 國外發(fā)展狀況 .2 1.3 剝皮機的設計要求及結構簡介 .3 1.3.1 剝皮機的設計要求 .3 1.3.2 玉米剝皮機結構簡介 .3 第 2 章 總體方案設計 .4 2.1 總機的結構形式 .4 2.2 總統(tǒng)設計思想 .5 2.3 機架的配置 .5 2.4 傳動系統(tǒng)配置 .5 2.5 動力參數及動力源配置的確定 .6 2.6 本章小結 .6 第 3 章 剝皮裝置的確定 .7 3.1 剝皮輥確定 .7 3.1.1 剝皮輥長度、直徑的確定 .7 3.1.2 剝皮輥結構 .7 3.2 剝皮輥生產能力的確定 .8 3.3 剝皮部件的配置 .8 3.4 本章小結 .9 第 4 章 執(zhí)行部件及機架設計 .10 IV 4.1 果穗料斗的設計 .10 4.2 其他執(zhí)行部件的配置 .10 4.3 輔助執(zhí)行機構設計配置 .11 4.4 機架、聯接架的設計 .12 4.5 本章小結 .12 第 5 章 傳動部分設計 .13 5.1 玉米果穗在剝皮輥間的受力分析 .13 5.2 皮帶傳動的設計計算及校核 .14 5.3 齒輪的設計和校核 .16 5.4 軸的強度設計計算與校核 .19 5.5 鍵的選擇和校核 .21 5.6 軸承的選擇和校核 .21 5.7 鏈輪的設計 .22 5.8 電動機的選擇 .25 5.9 本章小結 .26 第 6 章 微型玉米剝皮機的保養(yǎng)、使用、調整及修復 .27 6.1 每日技術保養(yǎng) .27 6.2 傳動裝置的使用和調整 .27 6.3 機器的保管 .27 6.4 工作部件損壞 的修復和調整 .28 6.5 本章小結 .28 結 論 .29 參考文獻 .30 致 謝 .32 1 第 1 章 緒 論 近年來，隨著農業(yè)機械化生產要求的越來越明顯，玉米種植在世界農業(yè)種 植科目中一直占有很大的比例，面對其收獲過程的復雜程度，為滿足其生產發(fā) 展需要世界各國都進行了相關技術的科研。 1.1 選題的背景、目的及意義 設計微型玉米剝皮機，它可以替代傳統(tǒng)人工剝皮的緊張勞動，減輕人們的 勞動強度，提高勞動效率，有效地防止因剝皮不及時而造成的玉米霉爛的損失， 從而給農民帶來了一定的經濟效益。但是，現有的剝皮機一直存在剝凈率偏低， 破損率偏高的問題，且目前尚無性能優(yōu)越性的產品，尤其缺乏適于玉米的中小 加工企業(yè)及家庭用的的小型玉米剝皮機具。 因此研究設計實用性微型玉米剝皮機具有一定的現實意義。同時，玉米剝 皮機不但能解決農民的當務之急，而且具有廣泛的市場，又極易推廣。家庭用 的小型玉米剝皮機占地空間小，運輸、使用較為便易，成本較低，有較好的實 用性和經濟性。 1.2 國內外玉米剝皮機的概況 1.2.1 國內發(fā)展狀況 我國從 60 年代開始研制玉米剝皮裝置，60、70 年代是仿制階段，80 年代 進行關鍵部件的攻關，90 年代以后有了較大的進展，到現在，玉米剝皮機的發(fā) 展已經達到了一定的水平。目前玉米剝皮裝置有兩大類型：一類是在玉米聯合 收割機上加裝玉米剝皮裝置，另一類是單獨的玉米剝皮機。如由黑龍江省趙光 機械廠生產的 4YB-4 型自走式玉米聯合收割機一次完成四行玉米果穗的摘取、 剝皮、儲糧及莖稈的切碎還田等田間作業(yè)，苞葉的剝凈率85%，總損失3%。中 國收獲機械總公司藁城聯合收割機廠開發(fā)的成功富路牌玉米剝皮機，配備磁動 力為 3KW 的電機，剝凈率大于 90%，破損率和損失率小于 1%。吉林省白城市農 機研究所，研制出全橡膠花瓣型玉米剝皮機，主動軸兩端的軸承座不在同一水 平面上。由于主動軸上設有螺旋條和橡膠釘，傳動軸上裝有多個橡膠輪，主動 軸和傳動軸相互配合，剝皮裝置能夠均勻地把已進入機內的果穗，分配到兩對 相對旋轉的剝皮軸之間，并在果穗自身旋轉的情況下，順利向前推進，在行進 2 中，被剝皮爪撕開苞葉，并在瞬間被旋轉軸輾壓住苞葉向下拉，而完成剝離之 目的。同時該機與 3kw 三相電機或小四輪拖拉機配套，剝凈率達到 95%左右。 吉林省農機研究所與四平農機工程機械制造有限公司聯合研制玉米剝皮機，于 1997 年設計出了 6YBJ-2 型玉米剝皮機，經過不斷發(fā)展于 2007 年研制出的 6YBJ-4B 型玉米剝皮機，采用的螺旋凸棱全橡膠剝皮輥，以獲得國家實用性專 利。 目前，由黑龍江省畜牧機械化研究所研制開發(fā)了 5BY-7.0 型玉米剝皮機、 四平農民樂機械制造有限公司生產的新型玉米剝片機、四川順風農機具生產的 2011 款玉米剝皮機和吉林農業(yè)工程職業(yè)技術學院設計出了 6YBJ-2 型高效風清 玉米剝皮機都取得較好的經濟效益?，F在針對玉米加工生產的特點，結合國內 外一些剝皮機與脫粒機的研究成果，進行摩擦式玉米剝皮機的設計研究，達到 了一定預期的目標。于此同時，隨著國民經濟的發(fā)展，農業(yè)向產業(yè)化，集約化， 訂單化農業(yè)方向發(fā)展是必然走勢，發(fā)展玉米剝皮機已經成為玉米收獲機械化發(fā) 展的有效途徑之一。 1.2.2 國外發(fā)展狀況 國外玉米剝皮機的研究與生產技術已經成熟，目前美國、德國、烏克蘭、 俄羅斯等西方國家，玉米的剝皮（包括籽粒和秸稈青貯）已基本實現了全部機 械化作業(yè)。由于其種植方式多為一年一季種植，剝皮時玉米籽粒的含水率很低， 大多數國家均采用玉米摘穗并直接剝皮的剝皮方式。 美國的 John Deere 公司、Case 公司、德國的 Mengle 公司、道依茨公司等 的玉米聯合剝皮機，絕大部分是在小麥聯合剝皮機上換裝玉米割臺，并通過調 節(jié)剝皮滾筒的轉速和剝皮間隙進行玉米的聯合剝皮。如美國 Case 公司的聯合剝 皮機換裝玉米割臺，一次作業(yè)可完成玉米摘穗、剝皮的作業(yè)，剝凈率大于95%， 破損率和損失率小于1%。美國的 John Deere 公司設計生產的玉米剝皮機采用 單相交流電動機作動力，剝皮裝置中剝皮輥一般有螺旋鐵棍和橡膠輥組成，鐵 棍對籽粒有嚴重損傷，所以本機采用全橡膠輥。在主要剝皮裝置采用全橡膠的 玉米剝皮輥的同時，并且兩輥高低設置，且可以根據玉米棒的大小不同調節(jié)兩 輥間的距離，可以滿足剝凈率達到95%以上。 德國的道依茨公司生產的聯合玉 米剝皮機，在行進中，被特制的剝皮爪撕開苞葉，并在瞬間被旋轉軸輾壓住苞 葉向下拉，而完成剝離之目的。工效0.851.25萬個/h，剝凈率85%95%，破 碎率低于1%，損失率低于2%。能夠很好地完成玉米剝皮作業(yè)，替代手工操作， 提高工作效率。烏克蘭赫爾松康拜因聯合剝皮機制造公司的 KCKY-6型玉米剝皮 機，可以進行摘穗果穗剝皮青貯聯合作業(yè)，適合大部分地區(qū)的農藝要求。 3 1.3 剝皮機的設計要求及結構簡介 1.3.1 剝皮機的設計要求 根據設計任務書的要求，微型玉米剝皮機是一種剝去玉米表皮的專用機械。 這種機械主要針對農村的廣大的農民用戶使用，所以此機械必須具備如下的特 點： 1.操作簡單，便于廣大農村用戶的使用，零部件盡量采用標準件，便于安 裝和維修。 2.整機安裝，結構簡單，成本低而且動力的選擇要符合農村的實際情況。 本機還應有較高的生產效率，較低的籽粒破損率，較高的剝凈率。 3.性能指標要求：苞葉剝凈率要求達到底 93%以上，而在剝皮過程中脫粒 率1.5%，并盡量減少籽粒脫落。 4.經濟指標：盡是降低成本，增大工作時生產效率。每對剝皮輥的生產率 為 1500KG/h,同時根據不同用戶的需要有兩對輥、四對輥、八對輥等不同 機型。 1.3.2 玉米剝皮機結構簡介 玉米剝皮機主要由剝皮機構、壓送器和果穗分布裝置等組成。 （1）剝皮機構主要部件為剝皮輥，其作用是清除莖葉混合物和剝掉果穗苞 皮。其原理是相對旋轉的一對輥子抓取并剝掉在其上運動的果穗的苞皮，同時 把苞皮和莖葉混合物拽到輥下，剝掉苞皮。剝皮輥間隙是由壓縮彈簧來保證的， 不用經常調整 （2）壓送器對改善果穗剝皮質量，提高剝皮裝置生產率是極其重要的，它 把果穗壓向剝皮輥表面，從而增大剝皮輥對果穗的磨擦力，并促使苞皮蓬松和 使剝皮輥更好地抓取苞皮，而后周期性地放松壓向剝皮輥上的果穗，以使其能 繞軸轉動，從而使果穗四周的苞皮與剝皮輥接觸，促使果穗在剝皮時翹起來， 這樣有利于避免果穗端部掉粒。因本機采用全橡膠剝皮輥，輥面帶有螺旋凸棱， 左右輥互相嚙合，成對使用，由于橡膠磨擦系數較大，因此不必另加壓制器。 （3）分布裝置的作用是把果穗沿剝皮機構均勻分布，并使果穗軸線沿著溝 槽，本機采用的手動送料裝置，其進料斗的滑板具有分布裝置的功能。另外設 計美觀實用的機架和機體，通過合理的配套，組裝，和改良就可設計出經濟實 用的玉米剝皮機。 該機結構簡單，調整方便，性能可靠，生產效率高。此種機械的研制成功， 大大減輕了農民的勞動負擔，為廣大的農民節(jié)省了大量的時間，降低了勞動強 4 度，成為農民致富的途徑之一。 5 第 2 章 總體方案設計 2.1 總機的結構形式 采用人工上料，人工喂入，機械剝皮，最終使果穗和表皮分離。在這過程 中之所以采用人工上料和人工喂入主要是如果采用自動喂入會使機器的成本和 造價會大大地提高而農民對這種機械由于價格的增設而使購買力下降。配套動 力源采用 Y 系列三相電動機，主要工作部件選用鑄鐵-橡膠的玉米剝皮輥，傳動 部分使用鏈輪傳動和直齒輪傳動。 在設計過程中也曾考慮過采用自動喂入，但這種機械雖然在效率上有所提 高，但同時它也將提高機器的成本，從而使購買力下降。而采用人工喂入雖然 不如自動喂入效率高，但也比手工剝皮有很大的提高，而且適合大多數農民的 經濟能力。之所以采用 Y 系列電動機，是因為 Y 系列電動機是目前最常使用的， 而且價格合理。剝皮部件采用全橡膠的剝皮輥，不但不影響剝凈率而且由于橡 膠比較有彈性不會損傷籽粒。傳動部分由于該機構比較簡單所以選用直齒輪即 可。 剝皮機主要核心部件是剝皮裝置，傳統(tǒng)式剝皮裝置采用全鑄鐵螺旋齒輥，兩對 輥的中心距 a=66.75mm,且兩對輥形成一個槽形，一般采用二對或四對輥，為增 加玉米穗與輥子的壓力，在剝皮輥的上方配有二組或三組壓制器，多年來的實 踐證明，這種輥型的剝凈率最高能達到 85%，籽粒破碎率高達 2%，這是玉米剝 皮機不能推廣的主要原因。 94 年通過實驗研究，設計出一種采用一支鑄鐵螺旋齒輥和一個橡膠螺旋剝 皮輥配對使用，橡膠輥采用橡膠制成，輥面帶有螺旋凸棱，左右輥互相嚙合， 成對使用，由于橡膠磨擦系數較大，因此不必另加壓制器，且橡膠面有彈性， 不損傷籽粒，并在軸線方向上布置有螺距為 2m 的螺旋線，果穗能沿向下滑，再 加上與支架本身的傾角，使果穗能自動進入下料斗，生產率較高，該裝置已獲 得國家實用型專利（專利號：942250133）新產品，2003 年通過試驗再次改良 了剝皮輥的結構，在輥體的凹陷部設有剛性的剝皮抓丁，抓丁的端部高于輥的 外表面，在剝皮過程中，由剝皮抓釘首先將果穗的苞葉撕開，相對旋轉的兩對 輥將苞葉撕開輾住，靠兩輥的旋轉力拉開苞葉，使之與果穗分離，從而達到剝 皮的目的，更有效的提高了剝凈率，該裝置也已 2006 年獲取國家實用新型專利 6 （專利號：0520082352.2）直接利用剝皮裝置專利技術，配以傳動系統(tǒng)、機架、 動力源及上下料斗等部件組成。 2.2 總統(tǒng)設計思想 （1）機架的配置； （2）傳動系統(tǒng)的配置； （3）剝皮裝置的確定（剝皮輥長度的確定，剝皮輥生產能力的確定，剝皮部 件的確定） ； （4）執(zhí)行部件的確定（喂入斗，壓送器，導向板） ； （5）傳動部件的設計（玉米果穗的受力分析，皮帶輪的設計，齒輪的設計， 鏈輪的設計，軸強度設計） ； （6）其他輔助部件的選擇（篩子，風機） ； （7）電機的選擇。 總體設計草圖，如圖 2.1。 圖 2.1 總體設計草圖 2.3 機架的配置 總體配置就是合理安排各部件位置和聯接關系，確定動力的傳動路線，與 電動機的聯接關系，使整個機器工藝路線流暢合理，并且便于使用調整和維修， 同時機器外觀造型要給人以美感。 機架采用角鋼焊接而成，在滿足要求的前提下具有一定的抗壓能力即可， 主要的目的是便于組織生產，提高通用程度。 2.4 傳動系統(tǒng)配置 利用電動機作為動力源時，只需二級鏈輪傳動完成降速過程，最后再由鏈 7 輪和齒輪傳動到主動軸上。通過主軸的旋轉完成其剝皮過程和把剝完皮的玉米 果穗送往出料口，此傳動系統(tǒng)不但結構簡單，對各零件的加工沒有特殊的要求， 同時為保證用戶使用的安全性，本機器還增加設置了往復式篩子和離心式風機， 可以把玉米外皮快速安全的送到機器外部，整機生產都比較方便可行，適合各 種生產廠家的大規(guī)模生產，經濟可靠。 2.5 動力參數及動力源配置的確定 通過查詢農業(yè)機械設計手冊和其他相關資料，各主要部件消耗功率如下： 1.剝皮輥，玉米剝皮機的功率消耗可按 1kw/h 的功率可剝皮 600700kg 玉 米穗扒皮輥需要 380-420r/mim 或按每對剝皮輥需要 0.70.8kw 計算。 2.往復篩，由于往復篩由曲柄連桿機構，和擺臂機構組成，實際工作中四 個擺臂與曲柄連桿機構的同軸度很難保證，所以消耗的功率遠遠大于各自計算 功率，故通過咨詢農機專家，得到多次試驗的合理消耗功率為 0.5kw。 3.風機，風機消耗功率為 2kw。 按最低計算得電機理論功率值為：0.83+0.5+2=4.9kw，但考慮到剝皮機 工作工程中玉米葉及其他物體對剝皮輥產生的纏繞堵塞等不可知因素，故將電 機暫定為 7.5kw，型號為 Y160M-6。 2.6 本章小結 本章通過對國內外新型玉米剝皮機進行分析，對微型玉米剝皮機進行了總 體設計?？傮w設計采用人工上料，人工喂入，機械剝皮，最終使果穗和表皮分 離，并考慮農民的購買能力，動力源采用 Y 系列三相電動機，傳動部分使用鏈 輪傳動和直齒輪傳動，有效的提高了使用價值和經濟效益。同時剝皮輥采用鑄 鐵和橡膠組合輥，可以有效提高生產效率降低破損率，滿足任務要求。 8 第 3 章 剝皮裝置的確定 3.1 剝皮輥確定 圖 3.1 剝皮輥簡裝圖 3.1.1 剝皮輥長度、直徑的確定 傳統(tǒng)式玉米剝皮輥長度為 1070mm,美國甜玉米剝皮機輥長為 1500mm,根據 實驗得出玉米在剝皮輥上的剝凈率在開始 400mm 內剝凈率為 85%,在 800mm 內 剝凈率 95%,因此輥長定為 1100mm 可使苞葉的剝凈率在 95%以上，剝皮輥的長 度是影響剝凈率的主要參數,為保證剝凈苞葉,剝皮輥應有足夠長度,但過長會引 起籽粒脫落和破碎,剝皮輥的直徑應不使最小直徑的果穗受擠壓和被抓取為準。 參考農機設計手冊設計，剝皮設計如下表。 表 3.1 剝皮輥設計參數 長度 L（mm ） 直徑 D（mm） 圓周速度 V（m/s） 設計值 1100 70 1 參考范圍 800mmL1150mm 60mmD80mm 0.9m/sV 且方向相反，因此果穗在剝皮過程中產生轉動，可加速剝皮過1F2 程，為加速果穗下移速度，剝皮輥還要有一定傾角，傾角小，下滑速度慢，生 產率低，傾角大，剝凈率低，本機通過部件試驗，確定剝皮輥傾角為 12。果 穗通過間隙，根據實測果穗直徑最大不超過 65mm，為防止過大的果穗卡滯 現象通過 70mm，可使果穗繞自身軸線自由轉動，為防止在剝皮過程中產生果 穗直立造成脫粒，在剝皮輥上方設有壓穗板，壓穗板通過間隙為 70mm。 3.4 本章小結 剝皮裝置是由一對相向轉動的剝皮輥抓取和剝除玉米穗的苞葉.剝皮輥與苞 葉間的磨擦力必須大于苞葉與穗輥間的聯接力。為了使苞葉剝凈,在玉米穗沿剝 皮輥下滑的同時,自身應能轉動.在剝皮輥的上方設有壓送器,使果穗對剝輥穩(wěn)定 地接觸而避免跳動。 11 第 4 章 執(zhí)行部件及機架設計 4.1 果穗料斗的設計 果穗料斗不但要有暫存果穗的能力，而且還要能夠使果穗沿剝皮輥的軸向方向上 進入兩輥所形成的槽形中，在配置上與剝皮輥 的傾角相同，均與水平面成 12角， 在長度上按展開 1000mm 設計，因為考慮到玉米進入到剝皮輥時的方向性，所以將出 口處的滑板設計成與剝皮輥組數相等的槽形，盡可能保證每次只能通一穗玉米。 進料斗是送入玉米的裝置，由于本機采用兩對剝皮輥工作，所以進料斗必需設計 成雙出口的結構。玉米需自動滑到剝皮輥的方向上進入兩輥形成的槽形中進行剝皮， 這就要求料斗具有一定的傾斜度，經參考實驗數據選傾斜度為 12。為保證玉米滑 向剝皮輥時每次只通過一穗玉米，可將出口設計成與剝皮輥組數相同的槽形，如圖 4.1。同時為保證玉米在剝奪皮過程中受切向力的擠壓導致彈出，在剝皮輥上方增輥 兩個壓穗板，以防止果穗彈出。下料斗是在玉米剝皮結束后，果穗滑出的裝置，它可 以設計成任何方便的形狀，如圖 4.2。 圖 6圖 5 圖 4.1 出料斗 圖 4.2 進料斗 同時，本裝置采用的熱軋 Q235 板材折彎成長度為 500mm，寬度為 930mm，高度為 200mm 槽型斗作為喂入斗，使用時其與地平面約 30并可以調節(jié)。 4.2 其他執(zhí)行部件的配置 1.導向板配置 導向板也叫分穗板，把高度 150mm 的熱軋 Q235 板材折彎成 ，折彎高度為170 12 120mm 作為分穗板。將出口處的滑板設計成剝皮輥組數相同的槽型，盡可能保證每 次只能通過一個玉米，由于本機采用三對剝皮輥工作，所以進料斗設計成三出口的結 構且料斗具有一定的傾斜程度，經參考實驗數據傾斜角度為 。12 2.壓送器配置 壓送器也叫壓穗板，把邊長為 300mm 的熱軋 Q235 板材折彎成 后底邊倒角30 作為壓送玉米的壓送板，同時使用時配上彈簧調節(jié)，主要為保證玉米在剝皮的過程中 受切向力的擠壓而導致的彈出，在剝皮輥上方增加了 3 對壓穗板以防止果穗彈出，同 時增大摩擦，提高效率，如圖 4.3。 圖 4.3 壓送板結構 4.3 輔助執(zhí)行機構設計配置 1.篩子系統(tǒng)的配置 采用曲柄連桿機構和擺臂機構配合構成，篩子寬度 1100mm，長度 1000mm，厚 度 350mm，運動角度為 如圖 4.4。69 圖 4.4 篩子結構圖 2.風機系統(tǒng)配置 采用標準離心式風機（直徑為 320mm） 。 13 4.4 機架、聯接架的設計 機架的連接架均由角鋼焊接而成，兩種機型結構相同，僅寬度不同。在滿足要求 的前提下具有一定的抗壓能力即可，主要目的是便于組織生產，提高通用程度，因此 無特別要求。但必須使其要滿足經濟要求。 初步定尺寸為： 1203140 4.5 本章小結 執(zhí)行部件是本設計除剝皮輥之外重要的組成部分，該部分有效的保障玉米可以快 速、高效的完成整個的剝皮過程，是提高生產效率和保障安全生產的關鍵部分。本設 計在滿足設計要求的前提下，充分考慮節(jié)約成本，經濟高效的思想，對于喂入斗、壓 送板、導向板、風機、篩子和機架等部件進行的設計。 14 第 5 章 傳動部分設計 5.1 玉米果穗在剝皮輥間的受力分析 如圖 5.1 所示：玉米在兩輥間由于受到兩輥磨擦力 而使玉米可以發(fā)生自轉，1F2 在自轉的過程中使苞葉進入兩輥互相嚙合的凹槽中，使得苞葉被撕開。 圖 5.1 受力分析簡圖 兩對輥對玉米產生的兩個磨擦力 、 分別為：aFb （5.1）Nf （5.2）asincosincos00 ibbaaabFFXY 2.53HRm0.943r.54 90r182180 15 通過力學分析及計算，各個角度可知，如表 5.1。 表 5.1 玉米在兩輥之間各個角度值 角度名稱 r 角度值 56.9452.319.513.813.59 （5.3）sin0.86aNQ （5.4）257ib （5.5）.4.5aFf QN （5.6）080169bN12.5N237.Ff30129.FN58kwNV3.4.76總 66 59.510/9.10./20.1mTpn 其中: .撕破苞葉的抓取力，由實驗可知 20.05 kg.F 在自轉過程中撕扯力2 扯斷苞葉所需力，根據實驗可知3 3102FN 每對剝皮輥消耗的功率N 三對輥消耗的總功率總 每對齒輪所需扭矩T 5.2 皮帶傳動的設計計算及校核 已知：篩子的功率 P=0.4kw （通過農機設計手冊可知:篩子功率 P=0.35-0.4kw） 16 1、確定計算功率 :cap 由參考文獻1表 8-9 可查得工作情況系數 =1.2,故：ak1.204.8wcap 2、選取窄 V 帶帶型：根據 =0.48kw、 =340r/min 由參考文獻1 圖 8-12 確定選用n A 型帶。 3、確定帶輪的基準直徑： 由參考文獻1表 8-4 取主動輪直徑 100mm.1d 根據參考文獻1式 8-18 得：212340d/ m.n（ -） （ .2） =6. 根據參考文獻1表 8-4，取 27md 驗算帶的速度： 1/601034/610.8/sVn 帶的速度合適。 4、確定窄 V 帶的基準長度和傳動中心距： 根據： .121200.7()(), 420mdda初 步 定 中 心 距 a 計算帶所需的基準長度： 22 21d010() (17)L()4()168m40a 由參考文獻1表 8-3 選 A 型帶的基準長度 1400mm.dL 計算實際中心距 a： .0()/240(1268)/4dL 5、驗算主動輪上的包角 1 由參考文獻1式 8-21 得：21180()/57.380(170)/4257.3102da 主動輪上的包角合適。 6、計算窄 V 帶的根數 Z: 17 由參考文獻1式 8-31 得： 0()calPzk 由 ，查參考文獻1表 8-6211 1d17340r/min,0, .3ndi（ -） （ .） 和 8-7 得： 0.4kwP 查參考文獻1表 8-8 得 ，表 8-3 得 ，所以：.98ak.96L4/(.74)801z 取 Z=1 根 7、計算預緊力 :0F 由參考文獻1式 8-32 得 V 帶初拉力： 20.51caPFqvzvk1.g/m,q查 參 考 文 獻 1表 8-2得 ： 故 20482.55(1).08109N 0 8、計算作用在軸上的壓軸力 ：pF012sin(/)210sin(7/2)419pza 9、帶輪結構設計 帶輪的材料選為鑄鐵選 HT200。 結構選擇：大小帶輪都選用實心式的帶輪。 10、皮帶采用張緊輪裝置。 5.3 齒輪的設計和校核 對于 d=84mm 的齒輪分別進行計算和校核 a.選定齒輪類型、精度、材料及齒數 （1）按傳動方案，選用直齒輪傳動。 18 （2）剝皮機為一般的農用機械，速度不高，故參考參考文獻1表 5-4 選用 8 級精度 傳動。 （3）材料選擇,考慮此齒輪振動沖擊較大選大小齒輪材料為 40Cr(調質)硬度為 240HBS，表面淬火，齒形變形不大，不需磨削。 （4）選齒數 21z=8 b.按齒面接觸疲勞強度設計： 根據參考文獻1式(5-24)： 2t13tdH2kTu mEZ （1）確定公式內的各計算數值 根據工作條件，選取載荷系數： (1.1k1.8)tk=.4 算每個齒輪傳達遞扭距： 6651 0.8T=9.50P/N9.51.120Nm 由參考文獻1表 5-8 選取齒輪寬系數 ： d.4 由參考文獻1表 5-7 可查得材料的彈性影響系數： 89.MpaEz 由參考文獻1圖 5-8 查得齒輪接觸疲勞極限: Hlim1li2=70 由參考文獻1圖 5-26 查得疲勞壽命系數： 1Nk0. 應力循環(huán)次數： 91hN=60njL42(835)=1.80 計算接觸疲勞許用應力 取失效概率 1%，安全系數 S=111HN limk/s=0.97Mpa （2）計算 試計算小齒輪分度圓直徑 ，代入 中較小的值1tdH2 25t1331tdH2kTu.40182.189.=37.6m0EZ 模數： 19 t1m=d/z37.26/8=1.3m 由參考文獻1表 5-1 取 m=1.5 計算尺寬 b： b= d1t=0.437261.90 取 b=15mm 計算圓周速度 V： 1tn420=.9m/s60 （分度圓 d： d=mz=1.528=42mm b= d=0.442=16.8mm）d c.按齒根彎曲疲勞強度校核： 彎曲強度的設計公式為： （5.7）tFaskYBm （1）確定公式內的各計算數值 由參考文獻1表 5-6 查齒形系數和應力修正系數： 2.5Fa1.6saY 由參考文獻1表 5-25 查彎曲疲勞壽命系數 0.8Nk 由參考文獻1圖 5-27 查得齒輪的彎曲疲勞強度極限 7MpaFE 計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安合系數 S=1.4 由參考文獻1式（5-15）得： 0.87245.pa1FNkS 計算圓周力 5t 2.=86.7d4TN （2）校核計算： 1.86.7251.9.pa452.MpatFaskYBm 所以，齒根強度足夠。 d.齒輪幾何尺寸計算： 其中，分度圓直徑：d=84mm 齒數：Z=28 齒寬：b=15mm 可知， 20 模數： 8432dmz 中心距： 12()maZ（ ） = 齒輪中心孔的選?。?齒輪中心孔選取主要取決于與之能配套的軸的直徑，因此必須在選擇軸的 d 后才 能選擇孔徑。 5.4 軸的強度設計計算與校核 1.選擇軸的材料和熱處理方式及直徑的確定： 軸無特殊要求，選擇軸的材料為 45 鋼，經調質處理, 其機械性能由參考文獻1 表 11-1 和表 11-4 查得： 1650Mpa60pab 初算軸的最小軸徑 由參考文獻1表 11-3 選取 C=110（103C126） ，則軸的最小直徑為： 332.4181.8mn0PdC 軸的最小直徑顯然是安裝齒輪和鏈輪處軸的直徑，需開兩個鍵槽，故將最小軸徑 增加 7%。 d（ 1+7%） =2.81.07=23.4 取標準直徑 25mm。 2.軸的結構設計 (1)擬定軸上零件的裝配方案 (2)軸上零件的軸向定位 (3)確定軸的各段直徑 各段長度 圖 5.1 軸 2 21 1 軸： 125mL=8d（ 選 擇 調 心 球 軸 承 1205） 2 軸： 21 2250.89m308dhd取 3 軸： 360mL=1()d玉 米 剝 皮 輥 的 長 度 6 軸： 66 28m 2(3)5014d1+.2=取 取 L=105 5 軸： 56823L=20mdh（ 選 擇 調 心 球 軸 承 26） 4 軸： 45 4=320.83.md3528dh?。?與 箱 體 有 關 ） 軸的總長： 12345618202810529LLL (4) 軸上零件的周向定位 齒輪、半聯軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯接。 (5)確定軸上圓角和倒角尺寸。 取軸端倒角為 245。 軸的強度校核 如圖 6.1 所示，軸 2 所需扭距最大，因為它作為主動軸來帶動其余三個軸所以只 需校核 2 軸，只要 2 軸的強度夠用。其余三個軸就不用校核了自然符合設計要求。 軸承的傳動的功率：P 800w ，軸的轉速：n=420r/min 軸傳遞的扭矩： 50.182mTN 22 由于本機所能承受的彎力較小，故彎距進行校核無必要，只需用進行必要的扭距校核。 根據式： ，所以：maxaxnM5axax330.1824.9Mpa(22-30) 87bh2L50(1890)L 鍵的選擇： GB/T1096-2003 鍵 （齒輪）2 GB/T1096-2003 鍵 （鏈輪）8750 2.鍵的校核： 根據參考文獻1式(10-14) 并取 k=h/2 L=l-b=22-8=14mmTdkl 則，工作表面擠壓應力： 520.1829.72Mpa34kl 由參考文獻1 表 10-6 可知 許用擠壓應力 ，所以：15029.7pa2pa 即鍵的強度符合要求。 5.6 軸承的選擇和校核 1.軸承的選擇： 根據前面一系列的計算結果，剝皮選定軸承的類型為帶密封圈的單列向心球軸承 （GB279-67）軸承型號分別選為 2205 和 2206。 這種軸承主要承受徑向載荷，當轉速較高，軸向載荷不大時可以代替推力球軸承 承受純軸向載荷，密封圈能較嚴密地防止污物從一面侵入軸承，因為另一面設計加了 23 軸承嵌蓋，可通過油潤滑及脂潤滑降低磨擦阻力，減小接觸應力、吸收振動、防止銹 蝕、散熱等，此類軸承主要用在密封要求較高的部件中。 2.軸承的校核： 根據參考文獻1式（12-3 ） 610()ThfcLnP 由前面的計算可知： n=420r/min =1 Tfr =3F12r.5kN,15.kCC 齒輪： tan86.7tan03.NrF。 鏈輪： 1523.8NaF 則，軸承的壽命為： 66310102.510()()96h2.548ThfcLnP 年 所有，滿足強度要求。 5.7 鏈輪的設計 (與剝皮輥相連接的鏈輪的設計) 1.選擇鏈輪齒數 z1 、z 2、 z3 和傳動比 i： ， （傳動比 i=1 且齒數盡量用奇數）1237,z 2.確定計算功率和選擇鏈： 計算功率 Pca 是根據傳遞的功率 P，并考慮到載荷性質和原動機的種類而確定，即 12.47kw089AcaZMK 其中，由參考文獻1表 8-14 查得： ，表 8-15 查得：.0A ， 1.081.08Z 表 8-16 查得 ， 。1MK2.4kwP 按雙排鏈計算： 24 1.7.274.59kwcacaP .選擇鏈的型號 根據 與 由參考文獻2表 4-11 選擇 10A （節(jié)距：p=15.875mm）caP1n 計算鏈條節(jié) ：pL 當鏈輪齒數相等： 初定中心距：02paz04ap 3.計算鏈節(jié)數： 024178097papLz （取整，最好取偶數）98pL取 4.驗算鏈速： 1420175.81.9m/s66nzpv (0.6m/s3/)符 合 要 求 。 5.初選中心距 ： 0a098175.642.9m2pLZ 6.計算壓軸力 ： QF1.8153.NfF 其中， 02469.8.Pv有 效 圓 周 力 ： 7.鏈傳動的潤滑和防護： 對于 10A 鏈，鏈速度 v=1.89m/s 在參考文獻1圖 8-22 選擇方式低油潤滑。 鏈輪的結構設計和尺寸。 8.小鏈輪的直徑 15.876.28m1800sinsinpdZ。 。 實心式結構，內孔直徑與軸的設計有關 D=28mm. 25 (與傳動系統(tǒng)連接的鏈輪的設計) 1.選擇鏈輪齒數 z1 、z 2 和傳動比 i： ， （齒數盡量用奇數）13,2.8zi 取236.4Z237Z 其中， 112970r/min,904r/min 2.確定計算功率和選擇鏈： 計算功率 Pca 是根據傳遞的功率 P，并考慮到載荷性質和原動機的種類而確定，即 12.4053.26kw89AcaZMK（ ） 其中，由參考文獻1表 8-14 查得： ，表 8-15 查得：. ，表 8-16 查得 ， 。 1.081.08799ZK 1.4P .選擇鏈的型號 根據 與 由參考文獻1表 8-21 選擇 12A （節(jié)距：caP1n p=19.05mm） 3.計算鏈條節(jié)數 ：pL 2 20121041371. .05.3624pazzppa （取整，最好取偶數）6pL取 4.驗算鏈速： 134019.5.4m/snzv(0.6m/s3/)符 合 要 求 。 5.確定中心距 ： 由參考文獻1表 8-17 得：0a12063.875pLZ當4.28f4120()0.4819.5(06(137)6.82mPafpLZ 6.計算壓軸力 ： QF1 2.9. 45.NPfv 26 7.鏈傳動的潤滑和防護： 對于 12A 鏈，鏈速度 v=1.4m/s 在參考文獻1圖 8-22 選擇方式低油潤滑。 8.鏈輪的結構設計和尺寸。 小鏈輪的直徑 19.0579.60m1808sinsin3pdZ。 。 實心式結構，內孔直徑與軸的設計有關 D=30mm。 大鏈輪的分度圓直徑： 21379.602.5mnd 輪輻式結構，內孔直徑與軸的設計有關 D=35mm。 (與傳動系統(tǒng)連接和與剝皮傳動鏈輪相連接的鏈輪的設計) 112740r/min,340r/inZn由 ， ，可 知 ： 12721340Zn 分度圓直徑： 2186.58md 5.8 電動機的選擇 0.8kwP輥 324總 輥 .5.9kP總 總 輥 篩 子 風 機12340.95087總 6.4w.7Pk總電 動 機 總 其中， 每對剝皮輥消耗的功率輥 三對剝皮輥消耗的功率總 輥 27 篩子的消耗功率，P篩 子 0.5kwP篩 子 風機的消耗功率，風 機 2風 機 、 、 、 三角帶、直齒輪、滾動軸承、鏈傳遞效1234 率 、 總功率、效率P總 總 所需電動機功率電 動 機 表 5.2 功率參數表 單位：kw 篩子 風機 功率消耗參考范圍 0.35-0.4 0.8-1.2 表 5.3 效率參數表 電傳動 直齒輪傳遞 滾動軸承傳遞 鏈輪傳遞 效率 0.95 0.93 0.99 0.88 所以：選擇電動機功率為 7.5kw，而電動機的轉速要求應為 970r/min，且要考慮 農村現在情況，要選用單相交流電，而三相交流相對來說不方便，所以采用 Y160M- 6 型單相電動機，如表 6.4。 表 5.4 電機的選擇 電機型號 額定功率 P 滿載轉速 總尺寸 伸出尺寸 鍵槽尺寸 Y160M-6 7.5kw 970r/min 600350385 42110 12 5.9 本章小結 傳動系統(tǒng)是機械設計的重要部分，尤其對于農業(yè)機械，傳動系統(tǒng)是保證效率和節(jié) 約成本的關鍵部分。本章對三角帶輪，直齒輪，鏈輪及軸等主要傳動部件進行設計、 計算和校核，此外，還對軸承、鍵和電機等進行了選擇和校核。經過一系列的計算， 各部分零部件滿足設計要求。 28 第 6 章 微型玉米剝皮機的保養(yǎng)、使用、調整及修復 6.1 每日技術保養(yǎng) 1每日工作前必須徹底清理剝皮輥子上纏繞的雜物。 2、檢查傳動軸上所有軸承擋圈是否牢固。 3、按照規(guī)定進行潤滑，在注油前擦凈油嘴頭。 4、經常檢查軸承的密封狀態(tài)，發(fā)現漏油時，要縮短潤滑間隔時間。 5、開式傳動齒輪要經常澆機油。 6.2 傳動裝置的使用和調整 1、在使用中必須注意保持三角帶的正常緊度，帶過松或過緊都會縮短三角帶的 使用壽命。帶過松會使三角帶在帶輪上打滑；帶過緊，會使軸承加速磨損，使 軸彎曲，甚至可能折斷。三角帶的正常緊度，是以 15 千克的負荷加到兩帶輪間 的帶上，按帶所產生的撓度檢查帶緊度的正確性。 2、必須防止傳動零部件沾油，因為傳動零部件沾油不僅對本身有破壞作用，而 且?guī)Т蚧?；有油落到零部件上時，必須用沾有少量汽油的抹存擦掉，然后用干 凈抹布將膠帶擦干。 3、要防止帶、鏈條等的機械損傷。帶、鏈條等往往由于碰壞和劃傷而很快報廢， 所以，掛上或取下時，必須先將張緊機構松開，嚴禁用帶尖棱的鋼棍掛上或取 下。 4、必須注意齒輪的正常嚙合、磨損。 6.3 機器的保管 1.微型玉米剝皮機收獲作業(yè)結束之后，一定要對機器進行妥善的保管，保管好 機器可以延長其使用壽命。 2.放松各部傳動膠帶及彈簧，最好是卸下三角帶等入庫存放。 3.卸下各部齒輪，清洗后經