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13 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)
青貯飼料收獲機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名 代山林
學(xué) 號(hào) 8031209136
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化
班 級(jí) 13-1
指導(dǎo)教師 李傳峰
日 期 2013.05
塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院制
前 言
玉米秸稈具有很高的利用價(jià)值。近年來(lái)，隨著畜牧業(yè)的快速發(fā)展，動(dòng)物飼料短缺的問(wèn)題日益嚴(yán)重，在冬季尤為嚴(yán)重。在我國(guó)農(nóng)村，玉米秸稈作為動(dòng)物飼料有著悠久的歷史，但是玉米秸稈在進(jìn)行收獲時(shí)大多采用人工收獲，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；機(jī)器收獲則多是將秸稈粉碎還田。目前市場(chǎng)上出現(xiàn)了一種玉米收獲機(jī)，能夠?qū)⒔斩挿鬯榈耐瑫r(shí)送入集草車，這種方法固然便于收集，但運(yùn)貯作業(yè)費(fèi)工費(fèi)時(shí)。
本實(shí)用新型提供一種玉米收獲機(jī)的摘穗莖稈切碎復(fù)合裝置，包括摘穗棍，工作時(shí)，穗莖兼收割臺(tái)將果穗摘下并將莖稈收集、切碎，然后，果穗經(jīng)果穗升運(yùn)器進(jìn)入果穗箱，碎玉米莖稈在碎莖稈拋送器的作用下被拋送至集草箱。
關(guān)鍵詞：穗莖兼收；摘穗裝置；切碎裝置
目錄
1緒論 1
1.1課題研究的目的和意義 1
1.2國(guó)內(nèi)玉米收獲機(jī)的研制狀況 1
1.3 國(guó)外玉米收獲機(jī)的研制狀況及趨勢(shì) 2
1.4現(xiàn)有玉米秸稈青貯機(jī)械收獲的方法 3
1.5 課題研究的主要內(nèi)容 5
2. 總體方案的設(shè)計(jì) 5
2.1設(shè)計(jì)的基本原理 5
2.2樣機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理 5
3 關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì) 6
3.1設(shè)計(jì)指標(biāo) 6
3.2摘穗輥設(shè)計(jì) 6
3.3滾筒刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8
4主要部件的選擇及強(qiáng)度校核 10
4.1 軸的設(shè)計(jì)與校核 10
4.2鍵的強(qiáng)度校核 13
4.3螺旋輸送器的計(jì)算 13
4.4 V帶的選擇 15
結(jié) 論 16
致 謝 17
參 考 文 獻(xiàn) 18
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)
1緒論
1.1課題研究的目的和意義
玉米是我國(guó)三大糧食作物之一，是僅次于小麥的主要糧食作物，是優(yōu)質(zhì)飼料和重要的工業(yè)原料，同時(shí)秸稈還是畜牧業(yè)的重要飼料。搞好玉米的生產(chǎn)加工和秸稈的綜合利用對(duì)農(nóng)業(yè)、農(nóng)民、農(nóng)村乃至整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展都具有重要意義。我國(guó)21各省、市、自治區(qū)都有玉米種植。種植面積、總產(chǎn)量?jī)H次于美國(guó)，居世界第二位，玉米年產(chǎn)量達(dá)12029萬(wàn)噸，約占世界玉米總產(chǎn)量的18%。玉米生產(chǎn)對(duì)工農(nóng)業(yè)的發(fā)展起著舉足輕重的作用。目前，我國(guó)的小麥?zhǔn)斋@已基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，而玉米機(jī)收水平只有5%，成為玉米生產(chǎn)過(guò)程的瓶頸和難點(diǎn)。玉米生產(chǎn)機(jī)械化水平低嚴(yán)重影響了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化的整體水平，阻礙了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程。
造成玉米生產(chǎn)機(jī)械化水平低的主要原因，一是農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝不配套。采用一年兩作地區(qū)多采用套作種植，行距不相等，不便于機(jī)械作業(yè)；二是現(xiàn)有玉米生產(chǎn)機(jī)型少，供農(nóng)民選擇的余地小，功能單一不能很好滿足不同用戶的需求。有的用戶需要滅茬、有的需要秸稈兼收、有的需要青儲(chǔ)等等；三是玉米生產(chǎn)機(jī)械特別是收獲機(jī)械造價(jià)高，利用率低，農(nóng)民一次性投資大，投資回收期長(zhǎng)。此外，農(nóng)民焚燒秸稈問(wèn)題一個(gè)重要的原因是沒(méi)有合適的穗莖兼收型玉米收獲機(jī)，將玉米秸稈回收利用，用于畜牧飼料，減少對(duì)秸稈的焚燒造成的空氣污染。
玉米收獲機(jī)械化可以帶動(dòng)玉米的產(chǎn)業(yè)化種植，減輕農(nóng)民勞動(dòng)強(qiáng)度。而秸稈可以直接粉碎還田增加土壤的有機(jī)質(zhì)含量，或者秸稈回收用于飼料，為大力發(fā)展畜牧業(yè)提供豐富的飼料保障，有效地改善農(nóng)牧業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，使得畜牧業(yè)比重進(jìn)一步提高，農(nóng)牧業(yè)發(fā)展處于良性循環(huán)，從而增加了農(nóng)民收入。避免秸稈焚燒帶來(lái)的資源浪費(fèi)和大氣污染，嚴(yán)重影響道路交通和民航的正常運(yùn)營(yíng)。因此，結(jié)合我國(guó)國(guó)情和各種使用條件，研制一種新型穗莖兼收玉米聯(lián)合收獲機(jī)（即一次完成玉米果穗、莖稈的收獲）既適應(yīng)農(nóng)民傳統(tǒng)收獲玉米的習(xí)慣，又增加了莖稈青貯收獲，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益:把農(nóng)民和畜牧養(yǎng)殖戶從繁重的體力勞動(dòng)中解放出來(lái)，一臺(tái)機(jī)械收獲效率每天可代替60個(gè)手工勞動(dòng)者的作業(yè)效率，大大縮短了秋收秋種時(shí)間和養(yǎng)殖戶頭痛的飼料收集問(wèn)題，還可帶動(dòng)畜牧業(yè)的發(fā)展和第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
從根本上增加了農(nóng)民、機(jī)手和養(yǎng)殖專業(yè)戶的收入，解放了生產(chǎn)力，大大減輕了農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了廣大農(nóng)民的生存質(zhì)量，使農(nóng)民有更多的時(shí)間從事其它產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
環(huán)保效益，解決秸稈焚燒造成污染，確保高速公路、機(jī)場(chǎng)等公用設(shè)施的安全，利于保護(hù)環(huán)境。
1.2國(guó)內(nèi)玉米收獲機(jī)的研制狀況
我國(guó)玉米收獲機(jī)械研制起步晚，水平低，玉米機(jī)械化收經(jīng)歷了從引進(jìn)國(guó)外樣機(jī)試用、仿制、改進(jìn)到消化吸收、自行設(shè)計(jì)兩個(gè)階段，并取得了很好的成果。到目前為止，我國(guó)從事玉米收獲機(jī)研制生產(chǎn)的單位有60多家，已開(kāi)發(fā)研制出的機(jī)型有60多個(gè)產(chǎn)品。從整體情況看，目前生產(chǎn)玉米聯(lián)合收獲機(jī)除懸掛式(背負(fù)式)外，大都處于樣機(jī)研制或試驗(yàn)階段。各種機(jī)型仍需不斷改進(jìn)和完善，到大規(guī)模投入生產(chǎn)應(yīng)用尚需一段時(shí)間。我國(guó)生產(chǎn)的玉米聯(lián)合收獲機(jī)按收獲工藝可分為兩種:摘穗—?jiǎng)兤ぁ胧占o稈粉碎還田(或收集);摘穗—果穗收集—莖稈粉碎還田(或收集)。玉米收獲工藝研制的機(jī)型有牽引式、懸掛式(背負(fù)式)、自走式和玉米割臺(tái)等四種機(jī)型。
國(guó)內(nèi)可實(shí)現(xiàn)果穗收獲、莖稈切碎一體化的技術(shù)已申報(bào)專利有很多，代表性的有：立式摘穗莖桿切碎裝置；在普通臥式摘穗輥式收獲機(jī)割臺(tái)下方安裝與摘穗輥平行的刀軸，在刀軸上安裝不同形式的切刀，通過(guò)動(dòng)定刀配合、動(dòng)動(dòng)刀配合等方式實(shí)現(xiàn)玉米收獲、秸稈粉碎一體化技術(shù)兩種技術(shù)類型。但總體說(shuō)來(lái)國(guó)內(nèi)的果穗收獲、莖稈切碎一體化的技術(shù)尚未成熟。我國(guó)玉米收獲機(jī)械化仍然存在著許多問(wèn)題。首先表現(xiàn)在基礎(chǔ)部件研究不足，很多單位只是注重整機(jī)的研制開(kāi)發(fā)，從而造成眾多機(jī)型在收獲工藝和機(jī)構(gòu)參數(shù)上大同小異、重復(fù)制造。其次是產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性差，機(jī)器故障頻繁，從而造成玉米籽粒破碎率、果穗損失率高等問(wèn)題。
我國(guó)目前從事玉米聯(lián)合收獲機(jī)研究和制造的單位有30多家，約20個(gè)產(chǎn)品，分為自走式、懸掛式、牽引式和谷物聯(lián)合收獲機(jī)配玉米割臺(tái)等四種形式，又分單行和多行。但各廠家的產(chǎn)量都不大，其主要原因就是如上所提到的機(jī)具的適應(yīng)性題、農(nóng)民的購(gòu)買力和玉米收獲機(jī)的關(guān)鍵部件的可靠性等問(wèn)題。因此必須加快對(duì)玉米聯(lián)合收獲機(jī)械化關(guān)鍵技術(shù)與裝備的研究，以加速玉米收獲機(jī)械化的進(jìn)程。在自動(dòng)化程度方面，由于國(guó)產(chǎn)玉米收獲機(jī)以實(shí)用為主，主要考慮降低制造成本，對(duì)自動(dòng)化要求不高，因此明顯落后于國(guó)外產(chǎn)品。目前，在已研制的機(jī)型中還有可靠性差、效率低、對(duì)作物的不同行距適應(yīng)能力不強(qiáng)等問(wèn)題，個(gè)別機(jī)型的損失率和破碎率還有待進(jìn)一步降低。
國(guó)內(nèi)近期玉米收獲機(jī)械仍以價(jià)格較低的懸掛式機(jī)型為主，適應(yīng)多種行距的玉米收獲機(jī)具將會(huì)隨著技術(shù)的不斷完善迅速占領(lǐng)市場(chǎng)。穗莖兼收型玉米聯(lián)合收獲機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)莖稈資源的回收利用，將是玉米聯(lián)合收獲機(jī)近期研究、開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)，以適應(yīng)畜牧業(yè)發(fā)展的要求，在畜牧業(yè)發(fā)展就快的地區(qū)，這種機(jī)型有較好的發(fā)展前景，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年將會(huì)出現(xiàn)比較實(shí)用的暢銷機(jī)型。
1.3 國(guó)外玉米收獲機(jī)的研制狀況及趨勢(shì)
目前國(guó)外玉米收獲機(jī)的研究與生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟，目前在美國(guó)、德國(guó)、烏克蘭、俄羅斯等西方國(guó)家的玉米收獲(包括籽粒和秸稈青貯)已基本實(shí)現(xiàn)了全部機(jī)械化作業(yè)。國(guó)外多采用一年一作的種植方式，玉米收獲時(shí)含水率低，主要采用玉米摘穗直接脫粒的收獲工藝。如美國(guó)的Johndeere公司、Case公司、德國(guó)的Mengle公司、道依茨公司生產(chǎn)的玉米聯(lián)合收獲機(jī)，絕大部分是在小麥聯(lián)合收獲機(jī)上換裝玉米割臺(tái)，并通過(guò)調(diào)節(jié)脫粒滾筒的轉(zhuǎn)速和脫粒間隙進(jìn)行玉米的收獲。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)特點(diǎn)：
(1)在保證良好性能的前提下，向高效、大型、大功率、大割幅、大喂入量和高速發(fā)展。喂入量已由一般的5~6千克/秒發(fā)展到10~12千克/秒所配發(fā)動(dòng)機(jī)的功率最大到243千瓦，正在研發(fā)的有276千瓦；割臺(tái)最大割幅已超過(guò)9米。配谷物聯(lián)合收割機(jī)的玉米割臺(tái)由收割4~6行發(fā)展到收割8行。發(fā)動(dòng)機(jī)功率為19千瓦。最高作業(yè)速度超過(guò)3.6千米/小時(shí)?！ ?
(2)向擴(kuò)大機(jī)器的通用性和提高適應(yīng)性發(fā)展。除發(fā)展多種專用割臺(tái)（大豆、玉米、向日葵、水稻或捋穗型割臺(tái)）外，同一臺(tái)機(jī)器還可配不同割幅的割臺(tái)以適應(yīng)不同作物和不同單產(chǎn)的需要；改進(jìn)機(jī)體結(jié)構(gòu)（如收割臺(tái)的仿型機(jī)構(gòu)、清糧室的自動(dòng)調(diào)平裝置等），使其更好地適應(yīng)不同作物和傾斜地面；行走裝置配置多種寬度的輪胎、履帶，以提高工作的適應(yīng)能力。
(3)對(duì)保持收獲中低損失率、高清潔度的主要工作部件的研究更為深入新型脫粒分離裝置的研究，以提高生產(chǎn)率，減少谷粒損失為目標(biāo)，是現(xiàn)代玉米聯(lián)合收割機(jī)最主要的發(fā)展趨勢(shì)。在傳統(tǒng)的紋桿切流滾筒及鍵式逐鎬器的脫粒分離裝置之后，雙滾筒橫置的軸流式結(jié)構(gòu)廣為應(yīng)用，繼而又研制了單滾筒或雙滾筒縱置的軸流式脫粒分離結(jié)構(gòu)，大大提高了脫粒率。
(4)新材料和先進(jìn)制造技術(shù)的廣泛應(yīng)用使產(chǎn)品性能更好，可靠性更高將玉米聯(lián)合收割機(jī)機(jī)架、割臺(tái)體加大壁厚或加強(qiáng)骨架，用大直徑薄壁鋼管作軸，紋桿進(jìn)行表面硬化處理；各種聯(lián)合收割機(jī)在易堵塞的部件上設(shè)置各種快速切離的安全裝置，傳動(dòng)膠帶采用新的結(jié)構(gòu)和材料；切割裝置都進(jìn)行8小時(shí)以上磨合試驗(yàn)和升溫運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)；重要工作部件裝機(jī)前的磨合試驗(yàn)或試運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)格保證體系。
(5)廣泛應(yīng)用機(jī)電一體化和自動(dòng)化技術(shù)，向舒適性、使用安全性、操作方便性方向發(fā)展為改善駕駛員工作條件，普遍裝有現(xiàn)代化的密閉駕駛室以隔熱、隔噪音；轉(zhuǎn)動(dòng)部件轉(zhuǎn)速、收割機(jī)切割高度、谷物損失量、糧箱填充量、排草堵塞等配有信息顯示；自控裝置包括自動(dòng)對(duì)行、割茬高度自動(dòng)調(diào)節(jié)，自動(dòng)控制車速，自動(dòng)停車等；安全生產(chǎn)的警報(bào)輸出和互鎖補(bǔ)償系統(tǒng)有故障警報(bào)、信號(hào)報(bào)警或語(yǔ)音報(bào)警、啟動(dòng)耳鎖、單柄操作互鎖、運(yùn)輸與收獲互鎖等功能。
(6)向智能化收獲機(jī)發(fā)展集全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，地理信息系統(tǒng)和遙感系統(tǒng)于一身的"精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)"技術(shù)在智能化玉米收割機(jī)上的應(yīng)用是當(dāng)今收獲機(jī)械化最新、最重要的技術(shù)發(fā)展。通過(guò)以上的比較不難發(fā)現(xiàn)，我國(guó)的玉米聯(lián)合收獲機(jī)械的現(xiàn)狀跟國(guó)外一些先進(jìn)技術(shù)相比還有相當(dāng)大的差距，我國(guó)的科研人員在機(jī)器的制造質(zhì)量和可靠性、發(fā)展模式及如何使農(nóng)藝和農(nóng)機(jī)相結(jié)合等科研課題上，應(yīng)該有很大的發(fā)展空間。
1.4現(xiàn)有玉米秸稈青貯機(jī)械收獲的方法
現(xiàn)有玉米秸稈青貯機(jī)械收獲的方法有 5 種：
（1）整稈側(cè)后輸送鋪放。撥禾輪把秸稈撥向割臺(tái)扶持切割秸稈后，秸稈由輸送鏈輸送到機(jī)組一側(cè)或側(cè)后方鋪放。玉米果穗需要人工提前摘穗或者鋪放后摘穗，秸稈收集后利用鍘草機(jī)粉碎，然后進(jìn)行青貯或飼喂。
圖1-1 4G-2.2C 型玉米收獲機(jī) 圖1-2 4YZQ-4 自走式穗莖兼收玉米收獲機(jī)
（2）運(yùn)輸車伴行飼草收集。玉米果穗由聯(lián)合收獲機(jī)或人工收獲，秸稈分別由聯(lián)合收獲機(jī)的粉碎裝置和秸稈切碎回收機(jī)（青貯機(jī)）粉碎后拋送到伴行的運(yùn)輸車上。代表機(jī)型有山東海山集團(tuán)的 4YZQ-4 自走式莖穗兼收玉米收獲機(jī)（圖1.2）、石家莊中州機(jī)械制造有限公司的 4JQHSJ-170 型秸稈切碎回收機(jī)等。
圖1-3 MR-810 細(xì)斷型玉米青貯收獲機(jī) 圖1-4 穗莖兼收型玉米聯(lián)合收獲機(jī)
（3）穗莖兼收玉米聯(lián)合收獲。背負(fù)式或自走式玉米收獲機(jī)收獲玉米時(shí)，將秸稈切碎回收到集草箱，集滿后再卸到運(yùn)輸車上。代表機(jī)型有山東向農(nóng)公司生產(chǎn)的穗莖兼收玉米聯(lián)合收獲等。
圖1-5 XDNZ-2600 型自走式玉米青（黃）貯飼草料收獲機(jī)
（4）青（黃）貯飼草料收獲。采用仿形浮動(dòng)雙圓盤立式割臺(tái)，將玉米整株（果穗和秸稈）粉碎后拋送到運(yùn)輸車上。這種方法作業(yè)效率高，但收集的飼草料不易保存，整機(jī)價(jià)格昂貴。代表機(jī)型如現(xiàn)代農(nóng)裝北方（北京）農(nóng)業(yè)機(jī)械有限公司生產(chǎn)的 XDNZ-2600 型自走式玉米青貯飼料收割機(jī)。
圖1-6 4JQHSJ-170 型秸稈切碎回收機(jī)
（5）秸稈青貯打捆聯(lián)合收獲。玉米秸稈由青貯機(jī)收獲粉碎，然后拋送至后方的集草箱，集草箱下方有打捆裝置，將飼草打成圓捆后用塑網(wǎng)或麻繩捆扎。代表機(jī)型有日本 STAR 公司生產(chǎn)的 MR-810 細(xì)斷型玉米青貯收獲機(jī)。
1.5 課題研究的主要內(nèi)容
在我國(guó)小麥玉米一年兩熟地區(qū)，隨著工業(yè)燃料的發(fā)展，昔日作為農(nóng)村主要燃料的秸稈成了田間焚燒污染空氣的廢物，而迅速發(fā)展的畜牧業(yè)又需要大量的飼料。因此研制新型穗莖兼收型玉米收獲機(jī)具有重要的意義。
本實(shí)用新型提供一種玉米收獲機(jī)的摘穗莖稈切碎復(fù)合裝置，包括摘穗棍，工作時(shí)，穗莖兼收割臺(tái)將果穗摘下并將莖稈收集、切碎，然后，果穗經(jīng)果穗升運(yùn)器進(jìn)入果穗箱，碎玉米莖稈在碎莖稈拋送器的作用下被拋送至集草箱。
2總體方案的設(shè)計(jì)
2.1設(shè)計(jì)的基本原理
本設(shè)計(jì)以現(xiàn)有玉米收獲和飼草青貯機(jī)械化技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)各個(gè)工作單元進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)和優(yōu)化組合，在收獲玉米果穗的同時(shí)，可完成玉米莖桿的收集、切碎、拋送作業(yè)，實(shí)現(xiàn)功能集成和運(yùn)動(dòng)相位的準(zhǔn)確耦合。
2.2樣機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理
(1)樣機(jī)結(jié)構(gòu)
青貯玉米收獲機(jī)主要由穗莖兼收割臺(tái)、碎莖稈拋送器、喂料裝置等組成。其結(jié)構(gòu)圖（1-1）：
圖1-1
(2)工作原理
工作時(shí)，穗莖兼收割臺(tái)將果穗摘下并將莖桿收集、切碎。然后，果穗經(jīng)果穗升運(yùn)器進(jìn)入果穗箱，碎玉米莖桿在碎莖稈拋送器的作用下被拋送至集草箱。集草箱內(nèi)的穗莖稈由喂料裝置喂人打捆裝置成捆室，并在打捆裝置壓縮輥的作用下，將其卷壓成園捆，最后，由繞繩機(jī)構(gòu)對(duì)曹捆繞繩。
3關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)
3.1設(shè)計(jì)指標(biāo)
要求秸稈切碎長(zhǎng)度<3cm
3.2摘穗輥設(shè)計(jì)
（1)輥型的設(shè)計(jì)
摘穗輥分為立式和臥式兩種，臥室摘穗輥分為前中后三段，前端為導(dǎo)流錐，是帶有螺旋凸棱的錐體，作用是將秸稈引導(dǎo)進(jìn)入兩摘穗輥間的間隙，中段為摘穗段，摘穗段主要有兩種結(jié)構(gòu)，一種是在輥體上帶有螺旋狀凸棱，一種是單螺旋摘穗輥。摘穗輥的后段為強(qiáng)拉段，作用是將玉米秸稈的梢部和在摘穗過(guò)程成被拉斷的秸稈強(qiáng)行拉出摘穗輥，以防堵塞。帶有螺旋狀凸棱摘穗輥的簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖3-1。
圖3-1 多螺旋凸棱的摘穗輥
根據(jù)有關(guān)資料顯示圖3-1所示的多螺旋摘穗輥摘穗性能比單螺旋輥型好，因此本設(shè)計(jì)采用的是多螺旋臥式摘穗輥。
（2）摘穗輥性能參數(shù)的確定
摘穗輥式玉米割臺(tái)配置方式為縱向傾斜，前低后高，軸線與水平線夾35～40．兩輥的軸線基本平行。
為減小果穗損傷和損失，摘穗輥直徑應(yīng)較小，摘穗輥直徑一般為40mm~l00mm，因此采用50mm。同樣為了減少果穗的損傷和籽粒的損失，應(yīng)減少果穗在摘穗輥上停留的時(shí)間，因此兩個(gè)摘穗輥有一個(gè)高度差，外側(cè)摘穗輥要高于內(nèi)側(cè)摘穗輥，這個(gè)高度差一般為35mm。外側(cè)摘穗輥軸線高于內(nèi)側(cè)摘穗輥，一般摘穗輥?zhàn)畹忘c(diǎn)應(yīng)在一個(gè)水平面上，但實(shí)際作業(yè)中倒流錐的功能與長(zhǎng)度的關(guān)聯(lián)程度不大，因此兩摘穗輥總長(zhǎng)均取1100mm。摘穗輥線速度v是保證摘穗輥正常工作的重要因素。當(dāng)v小于2.5m／s時(shí)，由于摘穗輥與秸稈之問(wèn)產(chǎn)生打滑，容易造成堵塞。當(dāng)線速度過(guò)高時(shí)，將是果穗和摘穗輥?zhàn)矒袅υ龃?，果穗落粒加劇。臥式摘穗輥水平配置傾角為35～40時(shí)，其頂圓線速度為3.3m／s~3.8m／s，考慮到果穗損失采用3.5m／s。摘穗輥的轉(zhuǎn)速一般為600~820r／mi n，當(dāng)摘穗輥?lái)攬A線速度為3.5m／s時(shí)，摘穗輥的轉(zhuǎn)速為
（3-1）
可見(jiàn)轉(zhuǎn)速在許可范圍內(nèi)。摘穗輥之間的間隙也是影響摘穗性能的因素，兩摘穗輥之間的問(wèn)隙較秸稈直徑小，約為秸稈直徑的30％~50％。玉米秸稈平均直徑為25mm，間隙約為7.5mm~12.5mm，調(diào)節(jié)摘穗輥前端的軸承可以調(diào)節(jié)間隙。
（3）摘穗輥各部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
摘穗輥分為前后兩部分，前部為導(dǎo)流錐，后部是摘穗段和強(qiáng)拉段，在軸上裝有軸承，軸承安裝在軸承座上，軸承座安裝在機(jī)架上，并且可通過(guò)調(diào)節(jié)軸承座與機(jī)架的間距來(lái)改變兩個(gè)摘穗輥之間的間隙。后段為強(qiáng)拉段，主要作用是將秸稈的末梢和摘穗中拉斷的秸稈強(qiáng)行拉出以防堵塞。強(qiáng)拉段上是與軸線平行的凸棱，為了加強(qiáng)拉引和喂入效果，強(qiáng)拉段采用五棱式。
①導(dǎo)流錐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
內(nèi)外側(cè)摘穗管導(dǎo)流錐的長(zhǎng)度均取100mm，表面凸棱寬度為10mm，高度為5mm，螺距取42mm。導(dǎo)流錐如圖3-2所示。
圖3-2導(dǎo)流錐簡(jiǎn)圖
②摘穗輥中段的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
摘穗輥的中段為主要摘穗?yún)^(qū)域，其表面有螺旋狀凸棱，且兩個(gè)棍子的螺旋方向相反，并且交錯(cuò)配置。中段長(zhǎng)度一般為500mm~1000mm，螺距一般為160~170mm。為了保證摘穗質(zhì)量中段長(zhǎng)度取900mm。
③摘穗輥強(qiáng)拉段的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
強(qiáng)拉段長(zhǎng)度一般為120~320mm，強(qiáng)拉段表面有與軸線平行的凸棱，主要有雙長(zhǎng)六棱，雙短八棱式和單長(zhǎng)六棱式。因摘穗輥?zhàn)鳂I(yè)中同時(shí)也是切碎滾筒的喂入輥，因此為加強(qiáng)喂入效果，強(qiáng)拉段長(zhǎng)度取150mm。
④調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
兩摘穗輥之間的間隙應(yīng)可調(diào)，以適應(yīng)不同的玉米種植情況，并且摘穗輥前端需要支撐，同時(shí)摘穗輥工作中是高速旋轉(zhuǎn)的，在連接導(dǎo)流錐和摘穗輥后段的軸上安裝雙列軸承來(lái)支撐摘穗輥，因摘穗輥軸向力主要由變速箱內(nèi)圓錐輥?zhàn)虞S承承受，此處軸承主要受徑向力，因此此處采用雙列深溝球軸承安裝在軸承座上嗎，軸承座有凸臺(tái)，凸臺(tái)上有圓柱銷安裝孔，以便于軸承座安裝在機(jī)架上，通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)架上的螺母，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)摘穗輥間隙的調(diào)整。
3.3滾筒刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1)滾筒刀性能參數(shù)的確定
滾筒刀裝有3把動(dòng)刀，且有一定的滑切角。摘穗輥線速度為3.5m/s，秸稈切碎長(zhǎng)度叢3cm，刀的轉(zhuǎn)速為
（3-2）
經(jīng)計(jì)算得
根據(jù)實(shí)驗(yàn)資料統(tǒng)計(jì)，在無(wú)支撐狀態(tài)下完全切斷單根、兩根、三根玉米秸稈的切斷速度分別為10.3m/s、13.6m/s、15.8m/s，由于田間切割玉米秸稈有單根、兩根甚至三根，取刀的線速度為15.8m/s，采用滑切方法可以降低約4.34m/s，則滾筒刀頂圓線速度為11.5m/s。滾筒刀動(dòng)刀刃運(yùn)動(dòng)軌跡為圓柱形，則頂圓直徑為
（3-3）
（2）滾筒刀各部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
由于滾筒刀是進(jìn)行切碎的，所以是主要的裝置。其結(jié)構(gòu)設(shè)置如下
圖3-3 滾筒刀的簡(jiǎn)圖
3.4動(dòng)刀的設(shè)計(jì)
動(dòng)刀采用直刃平板刀，為了使動(dòng)刀的穩(wěn)定性更加可靠，動(dòng)刀安裝在動(dòng)刀托板上，動(dòng)刀托板安裝在動(dòng)刀盤上，以減小工作過(guò)程中動(dòng)刀的變形。動(dòng)刀安裝后應(yīng)保持平整所以兩者均采用螺釘連接，動(dòng)刀長(zhǎng)度經(jīng)計(jì)算得為420mm，厚度為10mm，切碎秸稈要求動(dòng)刀刃的運(yùn)動(dòng)軌跡必須為圓柱狀，因此動(dòng)刀安裝后應(yīng)進(jìn)行圓整。其簡(jiǎn)圖如圖3-4。
圖3-4動(dòng)刀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
3.5割斷刀的設(shè)計(jì)
割斷刀安裝在動(dòng)刀軸的最前端，作用是將玉米秸稈割斷，以利于后面秸稈的切碎。割斷刀分為刀片和刀架兩部分，在刀架上共裝有3把刀片，刀刃為扇葉狀，其圖如3-5。
圖3-5 割斷刀簡(jiǎn)圖
4主要部件的選擇及強(qiáng)度校核
4.1 軸的設(shè)計(jì)與校核
（1）動(dòng)刀軸的設(shè)計(jì)
動(dòng)刀軸由聯(lián)軸器傳入動(dòng)力,功率P=2.5kw,轉(zhuǎn)速為n=1000r/min,軸上安裝有軸承、動(dòng)刀盤、外殼和割斷刀。
①估算軸徑取C=112(假設(shè)材料為45鋼)
（3-4）
②各部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
軸前端安裝割斷刀,刀架左向定位用軸肩,軸肩高度取2.5mm,刀架內(nèi)徑為25mm,則左側(cè)軸徑為30mm。選用軸承的內(nèi)徑為30mm,定位為軸肩,軸肩高度取2.5mm,則兩軸承定位處軸徑為35mm。內(nèi)外側(cè)動(dòng)刀盤定位為軸肩,軸肩高度為2.5mm,則定位處軸徑為40mm。中間動(dòng)刀盤定位為緊定螺釘,螺釘型號(hào)為M8。動(dòng)刀軸與變速箱通過(guò)套筒聯(lián)軸器連接,連接段為方形,長(zhǎng)度為50mm。
③結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖所示
（2）動(dòng)刀軸的校核
軸的疲勞強(qiáng)度校核是在軸的結(jié)構(gòu)尺寸確定之后進(jìn)行的，目的是校驗(yàn)軸對(duì)疲勞損壞的抵抗能力，方法是校核危險(xiǎn)截面的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)S。軸的疲勞強(qiáng)度校核是根據(jù)作用在軸上的最大載荷來(lái)計(jì)算的。危險(xiǎn)截面的位置應(yīng)是受力較大、截面較小及應(yīng)力集中較嚴(yán)重即實(shí)際應(yīng)力較大的若干截面。其安全系數(shù)公式如下：
（4-1）
軸的材料為45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其。
左端接割斷刀出所受的力 （4-2）
（4-3）
為工作情況系數(shù)，取=1.2 =2751.59N
右端連接套筒聯(lián)軸器所受的力 =1.2 （4-4）
（4-5）
為工作情況系數(shù)，取=1.2 =859.87N
計(jì)算支撐反力
水平面反力 (794-19)- 173-633=0 （4-6）
=916.03N
-- +=0 （4-7）
=975.69N
垂直面反力 --=0 （4-8）
-=0 （4-9）
===713.56N
各個(gè)軸段的彎矩
軸前端==743.93N.m 如圖所示
軸后端==125.4 N.m
軸受轉(zhuǎn)矩 =9.55×10 =23875N.mm
許用應(yīng)力值 用查表法得：[]=95Mpa
[]=55Mpa
應(yīng)力校正系數(shù) = =0.58
當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 =0.58×23875 =13847.5 N.mm
當(dāng)量彎矩
= （4-10）
= =13867.47N.mm
= （4-11）
= =11247.64N.mm
校核軸徑
軸徑 = （4-12）
=16.23<35mm
= （4-13）
=17.14<35mm
結(jié)論：此軸是傳動(dòng)軸中受力最大的軸，其安全性能影響整個(gè)機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)，所以必須對(duì)其進(jìn)行校核，經(jīng)檢驗(yàn)其合格。
軸的受力圖
4.2鍵的強(qiáng)度校核
校核鍵的強(qiáng)度應(yīng)滿足下列條件：
＝ （4-14）
（4-15）
其中，——鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力 ；
——鍵聯(lián)接的許用剪應(yīng)力 ；
——鍵聯(lián)接的擠壓應(yīng)力 ；
——鍵聯(lián)接的剪應(yīng)力 ；
——轉(zhuǎn)矩N.mm；
——軸的直徑 mm；
——鍵的寬度 mm；
——鍵的高度 mm；
——鍵的工作長(zhǎng)度 mm ， 對(duì)于A型鍵，；
——鍵與輪轂的接觸高度 mm，對(duì)于平鍵，；
鍵的尺寸為：， ，，；
則＝；
；
結(jié)論：鍵的強(qiáng)度足夠
4.3螺旋輸送器的計(jì)算
本設(shè)計(jì)的輸送機(jī)構(gòu)采用螺旋桿機(jī)構(gòu)，螺旋桿輸送的優(yōu)點(diǎn)在于不會(huì)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。
取輸送器的轉(zhuǎn)速，輸送器需用功率
（4-16）
式中：—輸送器長(zhǎng)度，m
—秸稈阻力系數(shù)，
—傾斜安裝高度，
— 輸送效率，0.3
則：
初選螺旋直徑=150mm
螺旋線高度=210mm
螺距=380mm
根據(jù)設(shè)計(jì)需求螺旋桿的桿直徑為=50mm
= （4-17）
（4-18）
（4-19）
（4-20）
（4-21）
（4-22）
由螺旋桿的截面尺寸計(jì)算抗扭截面系數(shù)，
（4-23）
（4-24）
軸使用時(shí)的最大扭矩：（） （4-25）
軸的最大剪應(yīng)力為： （4-26）
max<, 所以軸滿足強(qiáng)度要求。
4.4 V帶的選擇
該帶是用來(lái)傳遞拖拉機(jī)動(dòng)力所輸出的功率。因此，其必須能夠有足夠的強(qiáng)度來(lái)承受傳授中的動(dòng)力。由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸傳到皮帶上的功率
（4-27）
式中： ——傳遞到皮帶上的功率()
——拖拉機(jī)的功率（）
——帶輪的傳遞效率
——軸承的傳遞效率
經(jīng)過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)和已知可得數(shù)據(jù)：
過(guò)計(jì)算得到從拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸傳遞出的功率到傳遞皮帶上功率為。由此可以選取合適的皮帶來(lái)完成動(dòng)力的傳遞。
查閱相關(guān)文獻(xiàn)，根據(jù)V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方法和步驟可知可以通過(guò)皮帶傳遞的功率和皮帶輪的轉(zhuǎn)速來(lái)確定皮帶。皮帶傳遞的功率為，皮帶輪轉(zhuǎn)速為800r/min，根據(jù)V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方法和步驟可以選出皮帶的型號(hào)，最終型號(hào)確定為普通V帶的A型帶。其參數(shù)如表4-1所示。
表4-1普通V帶A型帶參數(shù)
帶型
節(jié)寬
頂寬
高度
單位帶長(zhǎng)質(zhì)量
普通V帶A型帶
11.0
13.0
8.0
0.1
總 結(jié)
畢業(yè)論文是本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)該看到的問(wèn)題：
（1）該機(jī)以玉米為對(duì)象而設(shè)計(jì)的，所以其應(yīng)用范圍有局限性，需改進(jìn)。
（2）本設(shè)計(jì)采用拖拉機(jī)為源動(dòng)力，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，理論上達(dá)到了達(dá)到了摘穗并對(duì)穗桿進(jìn)行分節(jié)收獲，由于沒(méi)有實(shí)際檢驗(yàn)，實(shí)際的可行性程度還不能確定，有待改進(jìn)。
雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過(guò)程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。各種系統(tǒng)的適用條件，各種設(shè)備的選用標(biāo)準(zhǔn)，各種構(gòu)件的安裝方式，我都是隨著設(shè)計(jì)的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會(huì)應(yīng)用的。和老師的溝通交流更使我對(duì)設(shè)計(jì)有了新的認(rèn)識(shí)也對(duì)自己提出了新的要求。在設(shè)計(jì)過(guò)程中確實(shí)遇見(jiàn)一些問(wèn)題，通過(guò)老師的講解，自己翻閱了大量資料，都得到了解決。
致 謝
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠得以順利完成，并非我一人之功勞，是在所有指導(dǎo)過(guò)我的老師的教育下，同學(xué)的幫助下完成的。在這里，我要給他們表示我最真誠(chéng)的謝意，是他們不僅讓我完成了設(shè)計(jì)，還讓我學(xué)到了許多書本上都學(xué)不到的東西，同時(shí)也給我提供了充足完備的學(xué)習(xí)條件和寶貴的交流機(jī)會(huì)，真是受益匪淺。在這里，我最想把我的感謝獻(xiàn)給我尊敬的李傳峰老師，從課題的選定到設(shè)計(jì)的順利完成，都是由您熱情指導(dǎo)和點(diǎn)撥的，是您的潛移默化讓我對(duì)設(shè)計(jì)有了全新的認(rèn)識(shí)。可以說(shuō)沒(méi)有您的幫助，我的設(shè)計(jì)是沒(méi)有辦法很好完成的。您的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)對(duì)我產(chǎn)生了很大的影響，這對(duì)我是一種很好的熏陶，對(duì)我以后的學(xué)習(xí)和生活都有很大的幫助。
在這里我要感謝所有教授過(guò)我課程的老師們，沒(méi)有你們的悉心教導(dǎo)，沒(méi)有你們傳授給我的知識(shí)，還有你們的躬親示范，我也不會(huì)在大學(xué)中順利的成長(zhǎng)。
再次，我還要感謝我的同學(xué)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中我得到了他們無(wú)私的幫助，以及許多啟發(fā)性的指導(dǎo)和建議。在此向所有支持、關(guān)心、幫助我的人表示由衷的感謝!我們一起走過(guò)了大學(xué)這個(gè)人生最美好的季節(jié)，并建立了深厚的友誼，也許以后我們不會(huì)再見(jiàn)面，但我會(huì)永遠(yuǎn)記得你們，祝你們永遠(yuǎn)健康、幸福!
大學(xué)四年學(xué)習(xí)時(shí)光已經(jīng)接近尾聲，在此我還想對(duì)我的母校表達(dá)我由衷的謝意。感謝我的母校塔里木大學(xué)給了我在大學(xué)的本科四年深造機(jī)會(huì)，讓我能繼續(xù)學(xué)習(xí)和提高。塔里木大學(xué)四季如歌的校園，美麗如詩(shī)的風(fēng)景都深深的留在了我的記憶里。四年珍貴的學(xué)習(xí)期間，讓我的知識(shí)體系更加完善，思想觀念更加成熟，整體素質(zhì)得到了極大的鍛煉?！白詮?qiáng)不息，求真務(wù)實(shí)”的校訓(xùn)我將銘記于心，在未來(lái)的學(xué)習(xí)和工作中躬身踐行。
最后，祝愿各位老師身體健康，工作順利！
參 考 文 獻(xiàn)
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