Y215玉米收割機割臺的設(shè)計

Y215玉米收割機割臺的設(shè)計,Y215玉米收割機割臺的設(shè)計,y215,玉米,收割機,設(shè)計 摘 要 玉米是我國三大糧食作物之一，各地方都有種植，無論是對于提高糧食綜合玉米生產(chǎn)能力、確保糧食安全，還是對于滿足日益增長的飼料需求，都具有舉足輕重的地位。為了促進農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化，必須實行糧食生產(chǎn)的機械化，尤其應(yīng)加快實現(xiàn)收獲環(huán)節(jié)的機械化。但我國目前玉米收獲程度還不到百分之十。已成為玉米機械化生產(chǎn)的瓶頸。為此，各級政府和越來越多的農(nóng)機制造企業(yè)正在加大投入，積極開展玉米收獲機械技術(shù)的研究和新型裝備的設(shè)計與開發(fā)。 割臺是玉米收獲機的核心部分，本次對割臺的主要部件進行了系統(tǒng)的理論分析和設(shè)計，為玉米收獲機的制造提供了依據(jù)。割臺部分包括分禾器、拉莖棍、夾持輸送鏈。摘棍是玉米收獲機摘穗裝置的關(guān)鍵部件，因此，研究玉米莖稈在摘棍間的運動狀態(tài)與摘穗各結(jié)構(gòu)、運動參數(shù)之間的關(guān)系十分重要。 關(guān)鍵詞：玉米收獲； 收集裝置； 摘穗裝置； 分禾器 Abstract Corn is one of the three major grain crops in our country, and has planted throughout here and there. planting corn has an important position in increasing the comprehensive productivity of grain, ensuring food safety as well as meeting the demand of feedstuff.. in order to promote agricultural modernization, we must implement the mechanization of grain production, especially should accelerate the realization of mechanized harvesting, however, our corn harvest mechanization level is very slow , it is less than 10 percent , it become the weak link of the grain planting and production. Header is at the heart of corn harvester parts of the system analysis and design, provides a basis for corn harvester manufacturing. Header includes guide/pulling the stem rod, clamp conveyor chain. Pick roller corn harvester pick key parts of the ear device. therefore the property resrarch of the corn picker is poor and instability. Keywords corn pick, collection devices, pick device, Virtual Design 摘 要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 課題的提出和意義 1 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 1.2.1 國內(nèi)玉米收獲機的研制狀況 2 1.2.2 國外玉米收獲機的研制趨勢 3 1.3 課題研究的主要內(nèi)容 5 1.3.1 主要內(nèi)容 5 1.3.2 擬解決的關(guān)鍵問題 5 第2章 總體方案的設(shè)計 6 2.1 結(jié)構(gòu)功能要求 6 2.2 機構(gòu)方案設(shè)計 6 2.3 摘穗裝置設(shè)計與分析 7 第3章 關(guān)鍵部件設(shè)計 10 3.1 分禾器分析與設(shè)計 10 3.2 摘穗裝置的計算 11 3.2.1 撥禾鏈線速度與拉莖棍線速度分析 11 3.2.2 鏈輪和鏈條選擇 14 3.3 絞龍部分分析與設(shè)計 15 第4章 主要零部件強度校核 21 4.1 軸的校核 21 4.3 鍵的強度校核 26 結(jié) 論 28 致 謝 29 參考文獻 30 Content Abstract ………………………………………………………………………Ⅰ Chapter1 Introduction………………………………………………………… ...1 1.1 Topics raised and significance…………………………………..........1 1.2 Domestic and foreign research and development status and trends ....2 1.2.1 The development of the domestic corn harvester..…………….2 1.2.2 The development trend of foreign corn harvester..……………..3 1.3 Research content …..………………………………………………….5 1.3.1 The main contents….…………………………………………..5 1.3.2 Intends to solve the key issues……………………………5 Chapter 2 Chapter of the overall program design……..…………………….6 2.1 The structure and function requires………………………………........6 2.2 Institutional design………………………………………………….…..6 2.3 Snapping the device design and analysis………………………………7 Chapter 3 Chapter of the key components of design…………………………10 3.1 Sub-Wo-device analysis and design ………………………………..10 3.2 Abstract ear device computing………………………………………..11 3.2.1 Reel chain line speed and pull the stem stick line velocity analysis ...……………………………………………………11 3.2.2 Sprockets and chains to choose………………………………14 3.3 Auger part of the analysis and design……………….......…………..15 Chapter4 The main components of strength check………………………..21 4.1 Axis design and checking ..…………………………………………..21 4.2 Bearing design checking……………………………………………..26 4.3 Key strength check…………………………………………………...27 Conclusions………………………………………………………………………28 Acknowledgements…………………………………………………………… . .29 References………………………………………………………………………..30 31 第1章 緒論 1.1 課題的提出和意義 我國玉米種植面積和總產(chǎn)量僅次于美國居世界第二位。在我國玉米是僅次于小麥的主要糧食作物。全國玉米種植面積0.24 億公頃(約3.6 億畝)，約占全國總面積的21.1%。玉米年產(chǎn)量達11409 萬噸，按莖桿和產(chǎn)糧比為1.8 計算將產(chǎn)生20536.2 萬噸的玉米莖桿。玉米在我國分布很廣，南自海南島，北至黑龍江省的黑河以北，東起沿海省份，西到及青藏高原，都有種植。由于氣候差異和歷史傳統(tǒng)種植模式的影響，在我國玉米栽培模式千差萬別，如有春玉米一年一作、春玉米一年兩作和兩年三作、夏玉米一年兩作以及小麥、玉米套種、一家一戶小規(guī)模種植等多種模式玉米植株的產(chǎn)量、高度等生長特點也差異較大。這些模式都是基于傳統(tǒng)的手工作業(yè)基礎(chǔ)上發(fā)展和沿襲下來，較少地考慮到機械化作業(yè)方式的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械化水平的提高和農(nóng)業(yè)科學技術(shù)、機械技術(shù)的發(fā)展，在玉米生產(chǎn)中廣泛采用機械化生產(chǎn)方式明顯地受到玉米農(nóng)藝栽培技術(shù)的相互制約，還沒有一套系統(tǒng)的玉米機械化生產(chǎn)技術(shù)體系指導和應(yīng)用到玉米生產(chǎn)中。因此機械化技術(shù)的應(yīng)用和玉米栽培制度的改革成為缺少規(guī)范性的玉米機械化收獲技術(shù)體系這個矛盾中的兩個主要方面。由此農(nóng)民在生產(chǎn)中存在著機具有了怎么應(yīng)用的問題（即適應(yīng)玉米種植模式），以及如何種植玉米來適應(yīng)機械化收獲的問題，而不造成減產(chǎn)、減少收入等方面的問題。 為了適應(yīng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的要求，玉米收獲機械化水平需要進一步提高。玉米收獲是玉米種植中最繁重的體力勞動，約占整個玉米種植投入勞動量的55%，在玉米生產(chǎn)全過程中機械化占據(jù)舉足輕重的地位。利用機械收獲，不僅把農(nóng)民從繁重的體力勞動中解放出來，還為農(nóng)民節(jié)省了費用，更能節(jié)省時間，用于外出打工，增加收入。因此，機械收獲是減輕農(nóng)民“三秋”勞動強度、為農(nóng)民增效、增收的有效途徑之一。農(nóng)業(yè)部2004 年最新統(tǒng)計我國小麥機收率達82%比去年提高了10 個百分點，而玉米的收獲機械化水平不到2%玉米機械化收獲問題，已經(jīng)成為我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的瓶頸，引起了各級政府和有關(guān)專家的高度重視，玉米收獲機械化被農(nóng)業(yè)部定為“十五”期間我國重點推廣的十大農(nóng)業(yè)機械化新技術(shù)之一，加大了科研和推廣的支持力度。山東、河南、河北、遼寧、吉林等主要玉米產(chǎn)區(qū)都把玉米機收列為重點發(fā)展方向。初步預測，若要實現(xiàn)玉米收獲機械化，全國共需玉米收獲機30 萬臺，工業(yè)產(chǎn)值可達240 多億元。隨著人民生活水平的不斷提高城鄉(xiāng)人民的飲食結(jié)構(gòu)也在不斷變化，人均的食用口糧逐年下降，飼料糧的需求逐年增多，而飼料糧中首選的作物是玉米。玉米不僅是優(yōu)質(zhì)的飼料，而且是制藥、化工、食品等行業(yè)不可缺少的原料。在玉米產(chǎn)量不斷提高的同時，也產(chǎn)生了大量的莖桿。由于一直以來沒有合理的莖桿處理技術(shù)和機具，華北地區(qū)的玉米莖桿焚燒現(xiàn)象十分嚴重，每到秋收種麥季節(jié)，濃煙四起，60%~66%以上的莖桿被焚燒掉，只有14.7~20.1%的玉米莖桿經(jīng)機械粉碎還田，用于青貯的也只有20%~22%。這樣一來，大量的莖桿被付之一炬，不僅是巨大的浪費，而且也造成了嚴重的空氣污染，還導致了諸如飛機不能起降、高速公路事故頻發(fā)等社會公害事件的發(fā)生。怎樣有效地處理這些莖桿已經(jīng)成為政府關(guān)注的問題。 在實現(xiàn)小康向更加富裕邁進的新時期􀊿隨著人民生活水平的提高食物營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的改善，農(nóng)牧業(yè)結(jié)構(gòu)將進一步優(yōu)化調(diào)整，畜牧業(yè)比重將進一步增大，農(nóng)牧業(yè)良性循環(huán)的發(fā)展將增大對飼料作物的需求。但由于我國草原資源有限，過渡的濫墾及放牧造成的草原退化、沙塵暴劇增等，使得生態(tài)環(huán)境急劇惡化，牲畜飼草需求的矛盾更加突出。因此大力開發(fā)莖桿資源，發(fā)展以莖桿為主要飼料的農(nóng)區(qū)畜牧業(yè)，是我國畜牧業(yè)發(fā)展的重要途徑。畜牧業(yè)的發(fā)展將加大玉米生產(chǎn)的發(fā)展，玉米生產(chǎn)的發(fā)展又將增大對玉米生產(chǎn)機械化的需求，針對我國玉米收獲的現(xiàn)狀，研制適宜中國國情的穗莖兼收型玉米聯(lián)合收獲機具具有重要的現(xiàn)實意義。 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1.2.1 國內(nèi)玉米收獲機的研制狀況 我國玉米收獲機械研制起步晚，水平低，玉米機械化收經(jīng)歷了從引進國外樣機試用、仿制、改進到消化吸收、自行設(shè)計兩個階段，并取得了很好的成果。到目前為止，我國從事玉米收獲機研制生產(chǎn)的單位有60多家，已開發(fā)研制出的機型有60多個產(chǎn)品。從整體情況看，目前生產(chǎn)玉米聯(lián)合收獲機除懸掛式(背負式)外，大都處于樣機研制或試驗階段。各種機型仍需不斷改進和完善，到大規(guī)模投入生產(chǎn)應(yīng)用尚需一段時間。我國生產(chǎn)的玉米聯(lián)合收獲機按收獲工藝可分為兩種：摘穗—剝皮—果穗收集—莖稈粉碎還田(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型有牽引式、懸掛式(背負式)、自走式和玉米割臺等四種機型。國內(nèi)可實現(xiàn)果穗收獲、莖稈切碎一體化的技術(shù)已申報專利有很多，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割臺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，通過動定刀配合、動動刀配合等方式實現(xiàn)玉米收獲、秸稈粉碎一體化技術(shù)兩種技術(shù)類型。但總體說來國內(nèi)的果穗收獲、莖稈切碎一體化的技術(shù)尚未成熟。我國玉米收獲機械化仍然存在著許多問題。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的研制開發(fā)，從而造成眾多機型在收獲工藝和機構(gòu)參數(shù)上大同小異、重復制造。其次是產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性差，機器故障頻繁，從而造成玉米籽粒破碎率、果穗損失率、高等問題。 我國目前從事玉米聯(lián)合收獲機研究和制造的單位有30多家，約20個產(chǎn)品，分為自走式、懸掛式、牽引式和谷物聯(lián)合收獲機配玉米割臺等四種形式，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具的適應(yīng)性題、農(nóng)民的購買力和玉米收獲機的關(guān)鍵部件的可靠性等問題。因此必須加快對玉米聯(lián)合收獲機械化關(guān)鍵技術(shù)與裝備的研究，以加速玉米收獲機械化的進程。在自動化程度方面，由于國產(chǎn)玉米收獲機以實用為主，主要考慮降低制造成本，對自動化要求不高，因此明顯落后于國外產(chǎn)品。目前，在已研制的機型中還有可靠性差、效率低、對作物的不同行距適應(yīng)能力不強等問題，個別機型的損失率和破碎率還有待進一步降低。 國內(nèi)近期玉米收獲機械仍以價格較低的懸掛式機型為主，適應(yīng)多種行距的玉米收獲機具將會隨著技術(shù)的不斷完善迅速占領(lǐng)市場。穗莖兼收型玉米聯(lián)合收獲機，可以實現(xiàn)莖稈資源的回收利用，將是玉米聯(lián)合收獲機近期研究、開發(fā)的重點，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)，這種機型有較好的發(fā)展前景，預計未來幾年將會出現(xiàn)比較實用的暢銷機型。 1.2.2 國外玉米收獲機的研制趨勢 目前國外玉米收獲機的研究與生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟，目前在美國、德國、烏克蘭、俄羅斯等西方國家的玉米收獲(包括籽粒和秸稈青貯)已基本實現(xiàn)了全部機械化作業(yè)。國外多采用一年一作的種植方式，玉米收獲時含水率低，主要采用玉米摘穗直接脫粒的收獲工藝。如美國的Johndeere公司、Case公司、德國的Mengle公司、道依茨公司生產(chǎn)的玉米聯(lián)合收獲機，絕大部分是在小麥聯(lián)合收獲機上換裝玉米割臺，并通過調(diào)節(jié)脫粒滾筒的轉(zhuǎn)速和脫粒間隙進行玉米的收獲。主要表現(xiàn)在以下幾個特點： 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)動機的功率最大到243千瓦，正在研發(fā)的有276千瓦；割臺最大割幅已超過9米，配谷物聯(lián)合收割機的玉米割臺由收割4~6行發(fā)展到收割8行，發(fā)動機功率為19千瓦，最高作業(yè)速度超過3.6千米／小時?！　? 2．向擴大機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（大豆、玉米、向日葵、水稻或捋穗型割臺）外，同一臺機器還可配不同割幅的割臺以適應(yīng)不同作物和不同單產(chǎn)的需要；改進機體結(jié)構(gòu)（如收割臺的仿型機構(gòu)、清糧室的自動調(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，是現(xiàn)代玉米聯(lián)合收割機最主要的發(fā)展趨勢。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)合收割機機架、割臺體加大壁厚或加強骨架、用大直徑薄壁鋼管作軸，紋桿進行表面硬化處理、各種聯(lián)合收割機在易堵塞的部件上設(shè)置各種快速切離的安全裝置、傳動膠帶采用新的結(jié)構(gòu)和材料、切割裝置都進行8小時以上磨合試驗和升溫運轉(zhuǎn)試驗、重要工作部件裝機前的磨合試驗或試運轉(zhuǎn)，嚴格保證體系。 5．廣泛應(yīng)用機電一體化和自動化技術(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)動部件轉(zhuǎn)速、收割機切割高度、谷物損失量、糧箱填充量、排草堵塞等配有信息顯示；自控裝置包括自動對行、割茬高度自動調(diào)節(jié)，自動控制車速，自動停車等；安全生產(chǎn)的警報輸出和互鎖補償系統(tǒng)有故障警報、信號報警或語音報警、啟動耳鎖、單柄操作互鎖、運輸與收獲互鎖等功能。 6．向智能化收獲機發(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"精準農(nóng)業(yè)"技術(shù)在智能化玉米收割機上的應(yīng)用是當今收獲機械化最新、最重要的技術(shù)發(fā)展。通過以上的比較不難發(fā)現(xiàn)，我國的玉米聯(lián)合收獲機械的現(xiàn)狀跟國外一些先進技術(shù)相比還有相當大的差距，我國的科研人員在機器的制造質(zhì)量和可靠性、發(fā)展模式及如何使農(nóng)藝和農(nóng)機相結(jié)合等科研課題上，應(yīng)該有很大的發(fā)展空間。 1.3 課題研究的主要內(nèi)容 1.3.1 主要內(nèi)容 在課題中主要研究的是Y215玉米收割機割臺的整體結(jié)構(gòu)研究，Y215玉米收割機主要應(yīng)用于南方及高原地區(qū)，其作業(yè)強度較北方地區(qū)更為強而工作環(huán)境更為惡劣，這就對收割機的要求更高，而割臺作為整個收割機最為關(guān)鍵機構(gòu)之一，應(yīng)具有較強的強度和可靠性，因此本課題主要設(shè)計內(nèi)容為:結(jié)構(gòu)簡單，安全性高的與玉米收割機割臺。 1.3.2 擬解決的關(guān)鍵問題 在本課題中主要解決的關(guān)鍵問題有以下幾個方面： 1．各個機構(gòu)的空間布局，其主要影響割臺的重量和生產(chǎn)成本，良好的布局可以使機構(gòu)簡化，傳動應(yīng)平穩(wěn)，大大的提高了收割效率等。針對該問題我查閱了有關(guān)的資料并向老師和技術(shù)人員請教，最終確定摘穗板式收割機割臺，其空間布局合理，使割臺的體積最小化并有較高的安全可靠性。 2．傳動方案的選擇問題，對于傳動方案可以說是本課題最為關(guān)鍵部分之一，傳動方案的好與壞直接影響到整臺玉米收割機的工作效率，對于玉米收割機收割時應(yīng)保持割臺的各個機構(gòu)的轉(zhuǎn)速相對穩(wěn)定，以及固定的傳動比，因此選用了鏈傳動的方式，其具有良好的傳動平穩(wěn)性，保證了割臺各機構(gòu)的速度穩(wěn)定性。 3．架體的強度問題，割臺的主架體的耐用性是直接影響割臺使用壽命的最關(guān)鍵問題，因工作環(huán)境和工作強度的影響，割臺的架體就要求相對的高，而割臺的架體和側(cè)板等零件大部分是通過焊接連接的，所以選擇了Q275碳素結(jié)構(gòu)鋼材作為主架體和側(cè)板等零件。 第2章 總體方案的設(shè)計 2.1 結(jié)構(gòu)功能要求 玉米割臺結(jié)構(gòu)體分為分禾器、玉米輸送鏈、拉莖輥、絞龍等部分組成。這些部分相互配合完成對玉米秸稈進行收攏、夾持輸送、摘穗、導入過橋等步驟。 1．玉米秸桿對行收攏： 由于玉米種植行距差異較大，有機播、人工播和半機械化播種等多種情況，行距株距，甚至不成行等均不同，給玉米生產(chǎn)機械化作業(yè)帶來困難，為保證能將玉米秸桿切割同時夾持輸送，而不致將玉米植株碰倒漏收，設(shè)計了收獲分禾器。 2．玉米秸桿輸送： 玉米莖桿較粗而且?guī)霠顟B(tài)時重量較重，夾持機構(gòu)采用鏈條輸送，并帶浮動漲緊，以適應(yīng)不同直徑粗細的秸桿，不漏夾滑掉和不夾斷，且動力消耗少。 3．摘穗： 玉米植株由夾持輸送機構(gòu)夾持的同時，在摘輥反向旋轉(zhuǎn)作用下將玉米穗摘下。 4．絞龍： 作物的收集動力由輸送裝置傳遞到絞龍，通過絞龍的轉(zhuǎn)動傳遞到過橋。 2.2 機構(gòu)方案設(shè)計 其工作原理是玉米進入分禾器后由夾持鏈夾持輸送，同時在拉莖輥和摘穗板的作用下將果穗摘掉；果穗被摘掉后，經(jīng)輸送鏈條的傳遞，最后進入絞龍。玉米被摘穗后，其莖桿經(jīng)拉莖輥的作用進入切碎器，將莖稈打碎還田。 常用的玉米機割臺機構(gòu)大體可以分為四種： 方案一：立式割臺、臥式滾刀方案，設(shè)計思路是，往復刀切斷植株→夾持鏈夾持輸送→立式摘輥摘穗→喂入輥組輸送→臥式滾刀切碎并拋送莖稈。是成熟的立式摘輥技術(shù)和青貯收獲機的滾刀秸稈切碎技術(shù)的組合，立式摘穗輥及夾持鏈成擴張形式，利于不同行距的配置。 缺點是從拉莖輥到滾刀，由三行變一束喂入滾刀，需加多對喂入導向輥，結(jié)構(gòu)復雜。工作可靠性難以保證。 方案二：輥刀切斷植株→臥式摘輥摘穗→螺旋輸送器匯集秸稈→喂入組輥喂入→臥式滾刀將莖稈切碎拋送的設(shè)計方案，本方案是借鑒烏克蘭生產(chǎn)的KCKY--7AC玉米收獲機技術(shù)。調(diào)查資料表明，技術(shù)成熟，玉米植株切斷采用滾刀，轉(zhuǎn)速高制造困難；各行秸稈需經(jīng)螺旋輸送匯集至切碎滾刀喂入輥，秸稈易錯亂影響切碎長度合格率。 方案三：往復刀切斷植株→夾持鏈夾持輸送→立式摘輥摘穗→立式滾刀切碎莖稈并拋送→拋送器將切碎莖稈拋送的設(shè)計方案，設(shè)計思路，立式割臺的立式摘輥配置立式滾刀的機構(gòu)屬創(chuàng)新性設(shè)計，經(jīng)查新和查詢有關(guān)資料未見國內(nèi)外報導，其特點立式摘穗輥拉莖棍兼作滾刀的喂入輥結(jié)構(gòu)簡單緊湊，問題是秸稈喂入與滾刀軸線的垂直性如何，需進行試驗驗證；優(yōu)點是秸稈在切碎后輸送相對容易。 方案四：臥式摘穗板摘穗→撥禾鏈完成撥送植株穗→ 攪龍輸送 摘穗?yún)^(qū)內(nèi)工作機構(gòu)由三個工作層面聯(lián)動完成三個作業(yè)動作，一方面撥禾鏈撥齒繼續(xù)向后撥送玉米植株，與此同時導入錐將植株引入一對拉莖輥之間，植株在一對拉莖輥的作用下強制向下拉動植株，在向下拉動的同時玉米果穗被一對摘穗板擋住，玉米果穗與莖桿之間產(chǎn)生了分離應(yīng)力，果穗從莖桿上摘下，并被向后運動的撥齒帶入攪龍輸送器，摘穗后的植株被拉莖輥拉回地面 本課題選擇方案四，摘穗部分工作 圖2-1摘穗機構(gòu)工作原理圖 2.3 摘穗裝置設(shè)計與分析 玉米收獲機的研究起始于20世紀初，玉米的摘穗裝置先后經(jīng)歷了多種形式的演變，最后定型為臥式摘穗輥式、臥式摘穗板式和立式摘穗輥式三種形式。 1 臥式摘穗輥式：主要由一對相對回轉(zhuǎn)的摘輥組成，摘輥配置前低后高，縱向傾斜，軸線與水平線成35度～40度夾角，兩輥的軸線基本平行，兩輥具有約35mm的高度差。摘輥分前、中、后三段，前段為帶螺紋的錐體，主要起引導莖稈和有利于莖稈進入摘輥間隙的作用；中段帶有螺旋凸棱的圓柱體，起摘穗作用，兩對摘穗輥的螺旋旋向相反，并相互交錯配置，在螺紋上相隔90度設(shè)有摘穗鉤：后段稱為強拉段，表面具有較高大的凸棱和溝槽，將摘完穗或已拉斷的莖稈快速輸送，以防堵塞。結(jié)構(gòu)原理如圖所示2-2。 臥式摘穗輥的特點是割臺結(jié)構(gòu)簡單，實用可靠，堵塞情況比立輥式玉米收獲機明顯減少，但是摘下的果穗與摘輥接觸的時間較長，摘輥對果穗反復沖擊、擠壓和揉搓，造成了果穗籽粒損傷和落粒，加大了整機籽粒的損失率，從另一角度來說摘輥可以將許多果穗苞葉剝下，在一定程度上起到剝苞葉的作用，雖然如此，由于臥輥下面及后面的空間較少，較難配置莖稈切碎裝置，目前使用臥輥配置莖稈切碎裝置的機型很少。 2 臥式摘穗板式：由一對縱向斜置式拉莖輥和兩個摘穗板組成。拉莖輥分為前后兩段，前段為帶螺紋的錐體，主要起引導和輔助喂入作用；后段為拉莖段，表面設(shè)有提高抓取能力的凸棱或葉片，其水平傾角與臥式摘輥相近。摘穗板位于拉莖輥上方，工作寬度與拉莖輥工作長度相同，為減少對果穗的擠傷，邊緣制成圓弧形。結(jié)構(gòu)原理如圖2-3 圖2-2 臥式摘穗輥摘穗機構(gòu) 圖2-3 摘穗板式摘穗機構(gòu) 臥式摘穗板的特點是工作可靠，果穗咬傷率小，籽粒破碎率低。此種摘穗裝置已經(jīng)實現(xiàn)了穗莖兼收，但是莖稈夾持輸送結(jié)構(gòu)復雜，且果穗上帶有的的苞葉較多，容易拉斷莖稈，功率消耗較大。 3．立式摘穗輥式。由一對傾斜(與垂直線成25。夾角)配置的摘輥和擋禾板組成。每個摘輥分上、下兩段，上段為主要部分，起摘穗作用，為了增加摘輥對莖稈的抓取能力和對果穗的擠落能力，該段的斷面為花瓣形；下段為輔助部分，起拉莖作用，該段的斷面或與上段相同或采用4～6個棱形。 立式摘穗輥的特點是其配置沿前進方向稍微向前傾斜，摘下的果穗迅速離開摘輥，果穗與摘輥接觸的時間較短，減少了果穗籽粒的損傷和落粒，減少了整機的籽粒損失。另外莖稈通過摘輥后，莖稈已有較大的傾斜，并且莖稈與地面較高，易于布置莖稈切碎裝置和回收裝置。較低的割茬易于滅茬，但是立式玉米收獲機夾持輸送可靠性差，鏈條易損，割刀開始切割莖稈和夾持鏈開始夾持莖稈的的最佳時差難以掌握，立式玉米收獲機結(jié)構(gòu)復雜，割臺部分質(zhì)量較大，對整機質(zhì)量和重心位置有一定影響，根據(jù)綜合考慮本課題決定選用臥式摘穗板式摘穗裝置。 第3章 關(guān)鍵部件設(shè)計 3.1 分禾器分析與設(shè)計 分禾器雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是對整機性能影響較大。一方面，玉米收獲機大都是對行作業(yè)。但往往由于氣候條件、病蟲害、風災(zāi)以及植株過高過密等原因，導致部分莖稈倒伏或折斷。分禾器能夠起到將倒伏的莖稈挑起，導入夾持輸送裝置，以減少落粒損失的作用。另一方面，分禾器可以將2b范圍內(nèi)的玉米植株跟2b范圍外的分開，并將范圍內(nèi)的玉米植株全部攏到夾持輸送裝置，從而莖稈被割斷和輸送。 圖3-1分禾器示意圖 分禾器前傾角、分開角及其尖端與地面的垂直高度，都直接影響到植株的空間位置。由于分禾器的作用，植株接觸夾持輸送鏈時植株的傾斜度不同，夾持植株的部位不同，夾持的植株不均勻，容易導致夾持輸送鏈堵塞，影響機器的正常工作。還由于植株含水率、植株直徑及重心位置等特性的不同，在分禾器的作用下有時致使植株在切斷之前就折斷，不能被導入夾持輸送鏈，從而果穗被漏摘，增加了果穗損失率。在外力的作用下，玉米植株發(fā)生彎曲變形，在即將折斷的瞬間，植株與地面法線的夾角稱為玉米植株折斷臨界角，其大小影響分禾器的寬度和與地面的垂直距離。在玉米折斷這個臨界狀態(tài)下，為了保證將植株全部導入夾持輸送鏈而不會被遺漏，對植株的折斷臨界角進行試驗研究是非常有必要的。通過對植株高度、果穗高度、植株重心位置與莖稈含水量對臨界角影響 Y=0.9825x+20.1849 （植株直徑） Y=-0.053x+34.089 （自然高度） Y=-0.0639x+27.979 （接穗高度） Y=-0.0404x+25.415 （植株重心） Y=-0.1176x+31.864 （莖稈含水量） 因此植株直徑對臨界角影響程度最大 其次是莖稈含水率、結(jié)穗高度、植株自然高度，影響程度最小的是植株重心位置。 由試驗結(jié)果可知，植株的折斷臨界角一般分布在20度～30度之間。玉米植株折斷臨界角與分禾器張開寬度l及高度h之間的關(guān)系 （3-1） h—分禾器尖端距地面的垂直距離； l—分禾器張開寬度； a—玉米植株折斷臨界角。 植株折斷臨界角一般在20度～30度之間。當結(jié)穗高度小于60cm時，從理論上推出分禾器張開寬度小于22cm就會避免由于植株被折斷而漏摘。實際上，為了適應(yīng)不對行收獲，應(yīng)加大分禾器的分開角度，同時加大撥禾鏈的運行角度，而且減小分禾器尖角，試驗表明40～83cm寬的行距照樣可以進行生產(chǎn)作業(yè)，適應(yīng)不同行距的需求。由理論分析知分禾器前傾角存在一臨界角(45度～50度)，當前傾角小于臨界角時，相對于分禾器莖桿均勻速向后滑，前傾角大于臨界角時，莖桿均滑向分禾器尖端。當前傾角小于臨界角時，機器前進速度一定時，前傾角小，莖桿后移的速度越大，通常在10度～15度。 3.2 摘穗裝置的計算 3.2.1 撥禾鏈線速度與拉莖棍線速度分析 當收獲機以速度向前行駛時，玉米植株相對于機器向相反方向以速度移動，此時植株是穩(wěn)定的沒有傾倒的作用力，也就是說撥禾齒在平行于機器行進方向的線速度等于機器行進速度時能夠最好地保持作物的穩(wěn)定性。 對此要保持作業(yè)時植株受到的沖擊力最小，就必需達到撥禾鏈在平行于機器行進方向的速度等于機器的行進速度。由此得出撥禾鏈的最佳線速度 （3-2） 為機器行進方向與導入部分撥禾鏈運動方向的夾角，該夾角一般為20度到25度，也就是說如果機器在vj速度下作業(yè)，那么撥禾鏈的線速度應(yīng)為。 一般情況下玉米收獲時的常用作業(yè)速度為快二檔中油門，這時的作業(yè)行走速度在6.7千米每時左右，我們這時選擇了1.1千米每時，最終得出撥禾鏈的撥禾線速度為； （3-3） 式中：——拔禾鏈的最佳線速度 ——收割機前進速度 那么拉莖線速度與拉莖輥有效長度、撥禾鏈速度以及玉米植株通過拉莖輥的長度有關(guān)，它們之間的關(guān)系為； （3-4） 式中:Hvb——玉米植株通過拉莖輥的長度（通過抽樣測定一般玉米植株高度為2.0—2.5 m、割臺作業(yè)是離地高度一般為0.3-0.5 m） L——拉莖輥有效長度（根據(jù)綜合性能測試一般取650-800 mm）。 拉莖輥直徑:根據(jù)抓取莖稈而不抓取果穗兩條件來確定。 根據(jù)拉莖輥對莖稈抓取的條件， 如圖3-2 （3-5） 所以， 即 式中，α—拉莖輥對莖稈的抓取角， —拉莖輥與莖桿的摩擦系數(shù)。 摘穗時拉莖輥不抓取果穗的條件： （3-6） 式中，α—摘輥對莖稈的抓取角，—摘輥對莖稈的抓取系數(shù)， 圖3-2 拉莖輥對莖稈抓取示意圖 摘輥主要參數(shù) （3-7） 要抓取莖稈 則帶入上式得 摘輥不抓取果穗的條件為 所以拉莖輥直徑滿足條件 式中，dg--果穗直徑，di--莖稈直徑，h—摘輥間隙，fg ，fi—摘輥對果穗和莖稈的抓取系數(shù)（鑄鐵輥），則 fg ，fi ≈0.7～１ 通過理論計算和試驗得出：D=80～95 mm， 取D=95 mm。 兩拉莖輥之間的間隙 5～15 mm可調(diào)節(jié)，以適應(yīng)玉米莖桿直徑不同的碾壓。功率消耗Nz=5.05 kw，功率消耗較小，滿足整機對功率分配需要。 3.2.2 鏈輪和鏈條選擇 實際傳動比i=1 根據(jù)n1=530 r/min查表取p=37.75 mm， 設(shè)計功率Pd （3-8） 根據(jù)工作環(huán)境及結(jié)構(gòu)，載荷為中等沖擊，查表工作情況系數(shù)KA=1.4 根據(jù)Z1=8，查表，取KZ=1.34 取P0=0.53 kw 鏈寬 查表，選取C6型長節(jié)距滾子鏈條:節(jié)距：37.75；滾子直徑：16;內(nèi)鏈板寬：22;銷軸直徑9； 分度圓直徑D分 （3-9） 齒頂圓直徑D頂 （3-10） 齒根圓直徑D根 （3-11） 選用鏈輪齒廓半徑R=20;齒厚S=12；齒根半徑r=8；齒寬b=18見表 夾持輸送所需功率:消耗功率由鏈條夾持克服磨擦力，玉米莖桿垂直升高和水平輸送三部分消耗功率組成。 （3-12） 其中：Pz—夾持力；f—摩擦系數(shù)；Q—生產(chǎn)率；H—莖桿垂直升高；q0—鏈條每米重量 ；lo—鏈全長；q—每米長鏈條上玉米重量； K —阻力系數(shù)；l —夾持鏈上莖桿長度。 計算后Nj=2.0 kw。本設(shè)計功率消耗小，達到理想效果 3.3 絞龍部分分析與設(shè)計 絞龍又稱螺旋輸送機，廣泛應(yīng)用在各個部門，螺旋輸送機對輸送物料的要求，粉狀、粒狀和小塊狀物料，如：水泥、煤粉、糧食等，他有以下特點1. 承載能力大、安全可靠。2. 適應(yīng)性強、安裝維修方便、壽命長。3. 整機體積小、轉(zhuǎn)速高、確?？焖倬鶆蜉斔?。 絞龍的工作原理：物料從進料口加入，當轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，物料受到螺旋葉片法向推力的作用。該推力的徑向分力和葉片對物料的摩擦力，有可能帶著物料繞軸轉(zhuǎn)動，但由于物料本身的重力和料槽對物料的摩擦力的緣故，才不與螺旋葉片一起旋轉(zhuǎn)，而在葉片法向推力的軸向分力作用下，沿著料槽軸向移動。 計算輸送量： （3-13） 式中: Q—輸送量 t/h ψ—物料填充系數(shù), β0—傾斜系數(shù), K—螺距與直徑比例系數(shù),由選定規(guī)格的螺旋輸送機計算求值 r—物料容重 t/m3 n—轉(zhuǎn)速 r/min D—螺旋直徑m 螺旋軸的葉片大部分都由厚4~8mm的薄鋼板沖壓而成，然后焊接到軸上，并在相互間加以焊接，其厚度的選取，可參考表3－1。對輸送磨損性大和粘性大的物料，螺旋面用扁鋼軋成或用鑄鐵鑄成。 螺旋的葉片一般那是做成標準形式的，即螺旋面的母線是一垂直于螺旋軸線的直線。從圖3-4可看出，當螺距h一定時，由于螺旋外徑D遠大于其內(nèi)徑d，因而在同一螺旋面上各點的螺旋角顯然是不同的。因為 （3-14） D>d 所以 表3－1 螺旋面厚度 輸送物料 δ(mm) 谷物 2~4 煤、建筑材料、 礦石等 D=200~300mm 4~5 D=500~600mm 7~8 圖3-4 全葉式螺旋絞龍 全葉式葉片下料鋼板圓周的大小，可用如下方法確定。 （m） （3-15） （m） （3-16） 由于螺旋線L和l在平面上是圓心角相同的兩條同心圓弧，若此兩圓弧的直徑為DL和dl,則 (3-17) 由于DL=2b+dl,代人式(3-17)則有： 根據(jù)DL和dl的大小，可以對鋼板圓周進行下料，然后再根據(jù)圓心角α切開，沖壓單個的葉片，α的大小為： (3-18) 輸送機的螺旋可以是右旋(普通的形式)或左旋的，單線、雙線或三線的。實際上一般都是做成單線的，很少用雙線和三線，后者只在卸車機中采用。根據(jù)披運物料的種類，螺旋選用下列結(jié)構(gòu)的一種：當輸送流動性好的干燥小顆粒物料或粉狀物料時，宜于采用全葉式葉片的螺旋(圖3－5a)，當輸送塊狀的或粘滯性的物料時，宜用帶式螺旋(圖3－5b)，當輸送有壓縮性的物料時，則用葉片式的(圖3－5c)或齒形(圖3－5d)螺旋。 a全葉式；b帶式；c葉片式；d齒形 圖3-5螺旋葉片形狀 螺旋軸可以是實心的或管形的，管形軸在強度相同情況下的重量要小得多，并且相互間的連接更為方便。 根據(jù)連續(xù)輸送機生產(chǎn)率的公式； t/h (3-19) 式中： F——被輸送物料層的橫斷面積[m2]； ρ——被輸送物料的堆積密度[kg/m3]； ν——被輸送物材的軸向輸送速度[m/s]。 料層橫斷面面為： m2 (3-20) 式中：D——螺旋直徑m； ψ——充填系數(shù)，其值與物材的特性有關(guān)， c——傾斜修正系數(shù)，見表 在料槽中，物料的充填系數(shù)影響輸送過程和能量的消耗。當充填系數(shù)較小(即ψ=5%)時，物料堆積的高度低矮且大部分物料靠近槽壁并且具有較低的圓周速度，運動的滑移面幾乎平行于輸送方向(圖3-6a)。物料顆粒沿軸向的運動要較圓周方向顯著得多。所以，這時垂直于輸送方向的附加物料流不嚴重，單位能量消耗也較小。但是，當充填系數(shù)提高(即ψ=13%或40%)時，則物料運動的滑移面將變陡(圖3-6b、c)。此時，在圓周方向的運動將比輸送方向的運動強，導致輸送速度的降低和附加能量的消耗。因而，對于水平螺旋輸送機來說，物料的充填系數(shù)并非越大越好，相反取小值有利，一般取ψ＜50%。各種微粒物料的充填系數(shù)ψ值可參考表13-57。 物料的軸向輸送速度ν按下式計算： m/s (3-21) 式中：h---螺旋節(jié)距m； ns---螺旋轉(zhuǎn)速r/min； 螺距h通常為： h1=k1D m (3-22) 式中： k1---螺旋節(jié)距與螺旋直徑的比值，與物料性質(zhì)有關(guān)，通常取k1=0.7~1，對于摩擦系數(shù)大的物料，取小值（k1=0.7~0.8）；對于流動性較好，易流散的物料，可取k1=1。 表3-2螺旋輸送機傾斜修正系數(shù)c 傾斜角β 0° ≤5° ≤10° ≤15° ≤20° c 1.00 0.90 0.80 0.70 0.65 （a） （b） （c） 圖3-6不同充填系數(shù)時物料層堆積情況及其滑移面 將上式結(jié)合起來，則有： t/h (3-23) 即： (3-24) 1．螺旋直徑 設(shè)計的玉米螺旋輸送機的=100m3/h,取ψ=0.25,取k1=0.8,c=1,ns=110r/min. 代入式(3-24)得： 100=47×0.3×1×0.8×D3×110 求得： D=368 mm 因為螺旋輸送機的螺旋直徑應(yīng)根據(jù)下列的標注系列進行圓整： D=150；200；250；300；400；500；600 mm 取D=400 mm 所以螺旋直徑為400 mm。 2．螺距 h1=D h1=400 mm 所以螺距為400 mm。 3．軸徑 d=(0.4~0.65)D 取 d=0.425D =170 mm 所以軸徑為170 mm。 4．功率消耗 （3-25） 取：升運高度H=0，輸送器水平投影長度LS=2240 mm ，阻力系數(shù)ω0=1.2，生產(chǎn)率Qj=23925 kg/h（23.925T/h）。則：Nl=1.2馬力=0.86 KW 第4章 主要零部件強度校核 4.1 軸的校核 軸是保證割臺正常工作的重要部件，軸連接了鏈輪輸送帶，是傳遞扭矩的零件，它的強度直接影響整個割臺的工作壽命，以下對本課題所設(shè)計的軸中受力最大的軸——主傳動軸進行計算校核。 根據(jù)計算可知大鏈輪處的軸徑和小鏈輪處的軸徑均為36 mm。 大鏈輪處軸上的力 （4-1） （4-2） 為工作情況系數(shù)，取=1.2 =253.4N 小鏈輪處軸上的力 =1.2 為工作情況系數(shù)，取=1.2 =316.8 N 畫出軸的受力圖 見圖4-1 圖4-1 軸的受力圖 計算支撐反力 水平面反力 (223+223+54)- 446-223=0 （4-3） =125.7N =189.1 N 垂直面反力 -=0 （4-3） ==0 水平面（x,y）受力圖，見圖4-2 圖4-2 水平面受力圖 垂直面（x,z）受力圖，見圖4-3 圖4-3 垂直面受力圖 畫軸彎矩圖 水平面彎矩圖，見圖 4-4 圖4-4 水平彎矩圖 垂直面彎矩圖，垂直面彎矩為0 合成彎矩圖，見圖4-5。合成彎矩M= （4-4） 圖4-5 合成彎矩圖 畫軸轉(zhuǎn)矩圖 軸受轉(zhuǎn)矩： T=9.55×10 =19709 N.mm 轉(zhuǎn)矩圖，見圖4-6 圖4-6 轉(zhuǎn)矩圖 許用應(yīng)力： 許用應(yīng)力值，用查表法得：[] =95 Mpa [] =55 Mpa 應(yīng)力校正系數(shù) （4-5） α=0.58 畫當量彎矩圖 當量轉(zhuǎn)矩：=0.58×19709 =11431 N.mm 當量彎矩，在左軸徑中間截面處 M= （4-6） =17830N.mm 在被動鏈輪中間截面處 M= =43683N.mm 當量彎矩圖，見圖4-7 圖4-7 當量彎矩圖 校核軸徑 軸徑 = （4-7） =14.8<30mm =20<36mm 所以：軸符合要求。安全 4.2 軸承的校核 / 軸承不受軸向載荷 0 所以：軸承符合要求，安全 4.3 鍵的強度校核 機構(gòu)中鍵連接都是鏈輪與軸的連接。下面對主傳動軸上鏈輪連接處的鍵進行強度校核。校核鍵的強度應(yīng)滿足下列條件： ＝ （4-10） （4-11） 其中，——鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力 ；表3-3-3。 ——鍵聯(lián)接的許用剪應(yīng)力 ； 表3-3-3。 ——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； ——鍵的工作長度 mm ， 對于A型鍵，； ——鍵與輪轂的接觸高度 mm，對于平鍵，； 在小鏈輪處，鍵的尺寸為：d=36 mm, b=10mm, h=8 mm, L=12 mm； 則 =<=40 <=90 大鏈輪處軸徑與小鏈輪相同 所以：鍵的強度足夠 結(jié) 論 在三個月的時間里我通過查閱資料和請教老師，我完成了Y215玉米收割機割臺的設(shè)計，該割臺具有良好的適用性，廣泛的應(yīng)用于南方及一些偏遠地區(qū)，真正的符合了農(nóng)業(yè)機械化得發(fā)展要求，從性能上來說，該玉米收割機割臺具有良好的空間結(jié)構(gòu)，配套在自走式玉米收割機上通過與其他裝置相結(jié)合實現(xiàn)了玉米的直接青儲，大大的提高了勞動生產(chǎn)率，而良好的實用強度增加了它的實用壽命，低功率的消耗更節(jié)約了成本，使農(nóng)民獲益更多，更能增加該玉米收獲機的推廣，是生產(chǎn)廠家獲益增多。從而加快了農(nóng)業(yè)機械化得進程。 本次設(shè)計中參考了其他玉米收割機割臺，采用了摘穗板式摘穗機構(gòu)，用運輸鏈來達到傳送的目的，而拉莖輥的設(shè)計大大的減少了功率的消耗，而在轉(zhuǎn)動部分采用的是鏈傳動，保證了傳動的功力及轉(zhuǎn)速，使運動更為的平穩(wěn)，動力從后端傳到前端齒輪箱在通過雙排鏈輪在傳到絞龍使空間的布局更加的合理、穩(wěn)定。 摘穗機構(gòu)作為整個割臺的核心部件，我著重的設(shè)計了該部分，從動力的傳遞到鏈輪鏈條的選擇再到整個機構(gòu)的裝配過程都經(jīng)過了嚴格的計算和校核，爭取達到了機構(gòu)的最優(yōu)化。三個月的時間里我完成了對整個割臺的結(jié)構(gòu)分析繪制了割臺的裝配圖及摘穗機構(gòu)裝配圖，對各個零部件的計算等。 致 謝 設(shè)計已接近尾聲了，在近兩個月的畢業(yè)設(shè)計的過程中，經(jīng)歷了反復重做、改正的痛苦，也經(jīng)歷了解決問題后的喜悅和振奮；出現(xiàn)了很多問題和挫折，同時也學到了很多的東西。通過設(shè)計我對知識的理解更加深了一步。如果沒有耿老師的悉心指導，就不會順利完成設(shè)計，所以，在此我要感謝耿老師給予的幫助和指導。 老師自己工作雖然很忙，但每次我們遇到困難老師都耐心的幫我們解決，而且還嚴格要求我們，在老師的治學嚴謹，精益求精的工作作風的影響下，我們不但知識有了很大提高，而且這種治學的態(tài)度將對我以后的工作生活和學習大有裨益。 “師者傳道授業(yè)解惑者也”。誠如所言，每個人在他成長和成才的道路上都離不開老師的諄諄教導和辛勤栽培。耿老師對我的細心指導和嚴格要求，為我創(chuàng)造了優(yōu)越的學習和工作環(huán)境; 他嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、高尚的敬業(yè)精神、忘我的工作作風和淵博的學識，給我留下了深刻的印象，對我產(chǎn)生了巨大的影響。在此，我向?qū)煿⒗妆硎境绺叩木匆夂蜕钌畹闹x意。 回顧這短