玉米脱粒机设计完整版Word格式.docx
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1引言………………………………………………………………………………………1
2玉米脱粒机机体方案的设计……………………………………………………………….4
2.1玉米脱粒机的种类、功能…………………………………………………………………4
2.2脱粒装置的种类和特点………………………………………………………………4
3喂入口和排出口的设计.………………………………………………………………..…6
4脱粒装置的设计.………………………………………………………………………….7
4.1滚筒类型的设计……………………………………………………………………..……7
4.2滚筒的直径、转速和长度的设计………………………………………………………7
4.3钉齿的形状和尺寸的设计………………………………………………………………8
4.4钉齿的排列………………………………………………………………………………8
4.5凹板的主要参数设计……………………………………………………………………10
4.6滚筒与凹板的工作间隙………………………………………………………………10
4.7滚筒末端的穗轴排出口………………………………………………………………10
5清选装置的设计………………………………………………………………………….11
5.1清选装置的功用…………………………………………………………………………11
5.2风机的选择……………………………………………………………………………11
6传动部分的设计…………………………………………………………………………13
6.1带轮传动……………………………………………………………………………….13
6.2带轮的材料……………………………………………………………………………13
6.3滚筒轴的设计计算………………………………………………………………………14
7电动机的选择………………………………………………………………………….17
8轴承的选择与校核………………………………………………………………………19
8.1轴承选型……………………………………………………………………………….19
8.2轴承的校核…………………………………………………………………………….19
9玉米脱粒机的使用和维护………………………………………………………………22
9.1玉米脱粒机使用的注意事项……………………………………………………………22
9.2玉米脱粒机的维修保养………………………………………………………………22结论………………………………………………………………………………………….23
致谢………………………………………………………………………………………….24
参考文献……………………………………………………………………………………25
1引言
玉米脱粒机是我国粮食收获的重要农业机械之一。
尽管近年来小麦联合收割机的迅速发展对玉米脱粒机市场形成一定的冲击。
据调查,目前脱粒机在我国农村仍然被广泛使用于对水稻、小麦和玉米等作物的脱粒作业,全国约有60%以上的水稻是用动力或人力脱粒机进行脱粒,小麦有近30%是靠脱粒机脱粒。
另外,由于我国地域广阔,各地的地理、气候、农艺要求和经济状况等差异都较大,在丘陵、半山区的间作套种地区以及杂粮、水稻种植区,玉米脱粒机的使用仍十分广泛。
所以随着农业的发展,玉米脱粒机仍有十分广阔的市场前景。
目前,杂粮类玉米脱粒机也不很多,仅东北、华北和西北等地一些企业生产玉米、高粱或大豆玉米脱粒机。
从生产玉米脱粒机的企业情况看,目前经济规模大都为中小型企业。
但各企业间由于生产条件、产品规格和产量存在差异,产品质量也明显不同,大致可划分为四类:
一是生产玉米脱粒机时间较长,原属行业的定点和骨干企业,其专业化生产程度高,检测设备齐全,人员素质较高,能及时进行产品的结构调整和新产品开发,产品质量较好。
但由于效益、体制问题等原因,这些生产企业在行业中所占比例以及年生产量正在逐年减少,产品种类也从玉米脱粒机转向了其它农机产品或者其它行业的产品品种上;
二是一些能够适应市场变化、注重技术改造的企业,产品的产量和质量在逐年大幅度提高,产品在市场上的占有率也很大,挤入玉米脱粒机行业排头兵;
三是有相当多数量的小型企业,特别是一些新上马的乡镇、个体企业,由于生产条件、人员素质和内部管理都较差,原材料和零部件质量不过关,产品质量得不到保证。
这些企业虽产量不大,但企业数量多,对玉米脱粒机市场有较大影响。
四是部分老企业和骨干企业由于市场、资本和产品调整等原因,或把脱粒机作为附属产品,或处于停产半停产状态,造成资源和人才上的浪费。
从产品的总体情况看,由于玉米脱粒机是一种季节性很强的产品,受地理、气候等条件影响,一般企业都是根据当地和传统销售领域的农艺要求进行单一品种的生产。
目前市场上主要有以下两种机型:
1、简式机型简式机型目前市场占有率较大,并且出现了一批生产条件和工艺水平都相当优秀的企业。
如河北邱县机械厂年产量已达3万台,生产工艺形成了专业化,创出了名牌。
且在简式机型基础上,一些企业相继开出以拖拉机为动力,以田间地头为作业场所,移动灵活,方便地头的新机型,适应了山区半山区、丘陵地区脱粒机发展的需求。
2、复式、半复式和半喂入机型这类机具虽然市场占有率不大,但其质量相对较好。
其生产企业大都注重调整产品结构、加强质量管理,有的产品还打入了国际市场。
我国玉米脱粒机产品质量不容乐观1992年以来,国家技术监督局对玉米脱粒机的产品质量进行了多次抽查,从总的发展趋势看,产品的抽样合格率逐年提高,自1992年到1998年抽样合格率分别为50%、66.7%、71.4%、77.8%、66.7%和76.5%。
但从整体来看,玉米脱粒机质量不容乐观,抽样合格率在低水平徘徊,国家场上作业机械及机制小农具质检中心主任卫克勤指出,玉米脱粒机产品存在的主要问题有两方面:
一、产品不安全隐患较多玉米脱粒机是高速旋转机械,其传动部分位于机体外侧,工作条件又十分恶劣,所以对玉米脱粒机产品中的安全防护装置,安全喂入装置、安全警告装置、使用说明书中的安全要求,以及脱粒滚筒所用螺栓件的强度等安全质量,在强标和有关标准中均有明确要求。
从今年二季度玉米脱粒机安全质量国家监督抽查的情况和市场调查的情况看,这方面的安全隐患比较严重。
主要表为:
一是不少企业出厂时不配带防护装置,有的企业为应付检查,只生产几台配带防护装置的样机,但流入市场大部分都不带防护装置。
二是相当一部分企业的产品的危险部位无警告标志或警告标志不规范;
三是在使用说明书编写方面,有些企业的说明书中根本无安全操作、安全防护、安全维修保养等方面的内容。
有的既使有这方面的阐述,但内容也不够完善,难以指导农民进行安全作业。
四是对于安全喂入装置,虽然大部分企业的产品都配有装置,但不符合标准要求的较多。
由于上述问题的存在,给农民使用者的安全生产带来很大隐患,事故也屡有发生。
例如,1997年由河北某厂生产的玉米脱粒机由于没有配制防护装置,销售到山西阳城县一村民手中使用时,该农民右手不慎触及到裸露的传动机构上时,当即中指和无名指被切掉一半,这一事故的发生不仅给家庭带来灾难,而且给用户和企业均造成重大经济损失。
所以安全防护和喂入装置不合格的玉米脱粒机产品一旦流入市场后,很容易成为伤害农民的“切机手”或“切臂机”。
五是对于滚筒所用螺栓,有关标准中规定一律要采用8.8级高强度螺栓,但有的企业为降低成本,不采用高强度螺栓,而采用普通螺栓,从而造成螺栓脱落打坏玉米脱粒机或者滚筒飞出打烂机壳导致人身伤亡的事故时有发生。
二、一些地方无证生产和假冒伪劣产品冲击、扰乱市场正常竞争的现象比较严重玉米脱粒机是实施生产许可证的农机产品之一。
有些生产设备简陋,检验手段全无,技术力量十分薄弱甚至根本没有技术人员的私人小作坊无视国家有关法规规定,在根本不具备批量生产条件的情况下,未领取生产许可证,但却在偷偷摸摸地生产,他们生产的产品多为仿造品,不仅偷工减料,而且加工不规范,产品质量很差,但由于价格很低,所以在市场上仍有一定的竞争力。
更令人担忧的是在有的地方的假冒伪劣产品严重冲击、扰乱了市场的正常竞争,使农民和优质产品的生产企业深受其害。
河北邱县机械厂生产的华勤牌45型玉米脱粒机质量较好,在国内市场上十分畅销,而河南滑县上官镇乡中山峰村和西山峰村一些造假窝点模仿生产该厂的产品在市场上销售。
这些假冒产品从机型和外观上,以及各种标志甚至包括防伪标志在内,几乎和原厂的产品完全一致,但产品性能和可靠性质量十分低劣,导致农民不知道什么是真货,什么是假货,这些问题的存在不仅损害了农民利益,扰乱了市场秩序,而且对邱县机械厂也造成了重大经济损失。
专家谈造成玉米脱粒机质量不高的原因国家场上作业机械及机制小农具质检中心主任卫克勤指出,造成目前我国脱粒机产品质量不高的主要原因有以下两方面:
1、由于市场竞争激烈,一些不法分子为获取暴利,制假、售假,以低廉价格争夺市场。
另外,有一些企业在经济利益的驱使下,不从如何提高质量方面考虑去占领市场,而是走牺牲质量、降低成本的捷径占领市场,我们算过这样一笔账:
一般情况下,一台简式玉米脱粒机如不装防护装置可以降低成本30元左右,复式和半复式玉米脱粒机可降低成本200元左右。
一台玉米脱粒机滚筒,若用普通螺栓,比用高强度螺件每台可节省成本20-25元左右。
若不加防护装置和不用高强度螺栓,一台简式机型可省50元左右,复式半复式机型可省200多元。
这就是一些企业不加防护装置和滚筒采用普通螺栓的根本原因所在,殊不知这种急功近利的做法却给安全质量带来了很大的隐患。
从长远看,一旦事故发生,不仅失去了市场,给农民家庭带来灾难,而且还给企业带来沉重的经济赔偿负担。
此外,也有一些农民由于缺乏安全作业的知识,加之资金短缺,购买玉米脱粒机产品时,为节省支出,往往不要防护装置,他们不知这些错误行为,会给日后进行脱粒作业埋下了严重的不安全隐患。
2、一些企业领导不重视标准的实施。
从抽查中发现,国家颁布的10395、10396强标已颁布近10年,但有些小企业至今仍不知道,何谈贯彻执行。
我国玉米玉米脱粒机行业对策业内专家认为,从长远看,玉米脱粒机行业发展要采取谨慎态度,不宜再盲目上马和扩大产量。
要从以下几个方面考虑玉米脱粒机的发展方向:
1从设计制造等方面入手进一步减轻操作者的劳动强度和提高操作者的使用安全。
2进一步解放玉米脱粒机的适应性问题。
达到作物干、湿都能适应;
不同作物的种类能适应尤其是适应水稻作物的脱粒）;
配套动力不能同时适应;
半喂入和全喂入能适应。
3努力实现玉米脱粒机的“三化”（通用化、标准化和系列化）问题。
4加大对新机具、新部件的研制开发。
如风扇型简式玉米脱粒机存在的破碎率高等问题。
5积极开发玉米脱粒机市场。
今后的玉米脱粒机产品市场重点在山区半山区、丘陵地区、间作套种地区以及经济基础较薄弱的地区。
有关管理部门和生产领域的企业要从玉米脱粒机行业的健康发展出发,做好如下工作:
1加强产品质量的法律、法规宣传,加强强制性国家标准的贯彻落实。
尤其是要加强安全方面的宣传和贯彻。
2加强对无证产品和劣质产品的监督打击力度。
监督抽查的方式要以生产领域和流通领域相结合进行监督抽查,谁家生产谁家负责,谁家销售谁家负责。
让无证产品和劣质产品既无生产环境,也无销售环境。
同时积极扶持名优产品。
3政府部门要加大像玉米脱粒机这样重要农业生产资料的资金注入,鼓励企业和科研部门研究开发新产品,开展产品标准化工作和技术攻关工作。
2玉米脱粒机机体方案的设计
2.1脱粒机的种类和特点
表1玉米脱粒机的种类
类型功能生产率kg/h动力
全喂入简式脱粒;
脱下的谷粒、颖壳、碎茎或茎杆混在一起。
400-10003-5
半复式脱粒、分离、和清选;
得到较干净的谷粒,但还是需要清选。
500-12007-11
复式脱粒、分离、清选、复脱、复清选;
得到干净的谷粒。
2000以上15-22
半喂入脱粒、清选;
机器无分离机构、体积小、功耗少、成本低。
2.2脱粒装置的种类和特点
表2脱粒装置的种类
类型特点
全喂入纹杆式结构简单,适应多种作物,脱粒和分离性能好,秸杆断碎较少,喂入不均匀和作物湿度对脱粒质量影响较大,应用最广泛。
但水稻较少使用。
钉齿式脱粒能力强,对大豆、水稻及潮湿作物的适应性较好,秸杆断碎多,能耗大,增加分离难度。
双滚筒式由第一滚筒（钉齿式）和第二滚筒（纹杆式）组成。
脱粒干净,分离性能好,谷粒破碎较少,生产率高,但结构复杂,能耗大,秸杆断碎多,清选负荷较大。
轴流式谷物轴向流动,脱粒时间长。
谷粒破碎少分离性能好,可脱多种作物,尤其是子粒易碎的作物,秸杆断碎多,功耗大,清选负荷大。
半喂入式只有穗头进入脱粒滚筒,谷粒破碎和脱壳少,脱粒后秸杆基本完整,功耗底,有分离能力。
要求秸杆整齐,穗部集中,主要用来脱水稻,生产率不能太高
根据设计的要求生产率4500kg/h选择玉米脱粒机的类型和脱离装置的类型为全喂入轴流式玉米脱粒机,全机有入料斗、脱粒、风选、筛选、机架等五个重要部分。
脱粒部分由钉齿滚筒、凹板、螺旋板组成。
凹板下方有流斗。
风选部分有风扇和出糠口。
筛选部分有筛子和偏心滚轮振动器,筛子由偏心滚轮振动器带动做往复运动,将玉米芯中夹带的子粒筛出,由筛孔漏下。
其加工流程如下:
玉米穗通过料斗进入滚筒,在高速回转滚筒的冲击和玉米穗、滚筒、凹板的相互作用下被脱粒。
脱下的子粒大部分通过凹板孔,由子粒滑板滑出机外。
夹带在穗轴中的部分子粒经过筛孔漏下。
如下图2-1:
图2-1玉米脱粒机加工流程图
3喂入口和排出口的设计
为保证玉米穗顺利喂入而不堵塞滚筒,料斗底板应有一定的斜度;
进入滚筒的入口应偏向滚筒向下回转的一侧。
轴流式滚筒式脱粒装置的喂入口和排出口设置在径向位置时,其设计原理与切流式脱离装置基本相同。
根据需要也可配置喂入轮和逐稿轮。
在现有的一些脱粒机上,喂入口宽约400-500mm,排出口宽约300mm。
有的脱粒装置上的排出口宽度可以调节,用来改变作物的脱粒时间,以适应不同作物需要。
穗轴排出口与子粒排出口的配置应保持一定的距离,以免穗轴于子粒混杂。
轴流式滚筒上方的顶盖与凹板镶接组成圆筒行的脱粒室。
圆柱形轴流滚筒的顶盖内壁应有螺旋线导向板,用以控制作物轴向移动的速度。
导向板的螺旋升角约为20度到50度,升角过大导向板起不到轴向导送的作用,作物易滞留、积聚、使秸草破碎严重。
导向板高度一般为50-70mm.喂入量大、作物层厚、导向板高度取最大值。
导向板与滚筒间隙大多为10-15mm,间隙过大,作物轴向流动不畅,使生产率降低,甚至可能发生堵塞。
间隙太小,碎秸草多,功率消耗大,作物湿度较大时还易引起堵塞。
因作物层沿轴向逐渐变薄,滚筒与导向板的间隙也可沿轴方向由大变小,以提高脱粒分离的效果。
在径向喂入作物的轴流滚筒式脱粒装置上,喂入口段内的导向板必须将喂入的作物导送到喂入口宽度以外,避免使作物回带到喂入口前,使喂入口不均匀或产生滚筒堵塞。
径向排草的轴流滚筒上,最后一块导向板的位置应使脱粒过的喂草能导送至排出口位置,或伸入排出口段内100-150mm,以免排草不畅。
相临的导向板应前后重叠配置,重叠量约50mm。
这里参考TY-4.5型玉米脱粒机的入料斗设计该机为带皮或不带皮的玉米专用玉米脱粒机。
脱粒时,通过筛选、风选可将粒、芯、糠皮及轻杂物分送到三个方向出口处排出机外。
4脱粒装置的设计
4.1滚筒类型的设计
轴流式脱粒装置主要由滚筒、凹板（包括分离筛）、导板和盖（或罩）等部分组成。
工作时,作物由滚筒的一端喂入（顺着滚筒轴向或径向喂入）,随着滚筒的旋转,作物贴着凹板与盖（或罩）组成的圆筒内弧面作螺旋运动。
沿着滚筒轴线方向流过脱粒装置。
谷粒、颍壳、碎秸、碎叶等谷粒混合物在滚筒离心力的作用下同时由凹板筛孔（或分离筛孔）落下,秸草则由滚筒的另一端（轴向或径向）排出。
大部分生长成熟、饱满的谷粒在滚筒前半段脱下分离,一些生长不好和不太成熟的谷粒到后半段才被脱下,后半段滚筒还把其余混在碎秸里的谷粒分离出来。
因作物在脱粒装置内的时间长（约2-3秒）,能充分的进行分离,故比传统使用的切流式脱粒装置脱净率高,而且有可能把脱粒调整的柔和些。
使受损伤的的谷粒减少。
但碎秸杆多,脱粒消耗的功率也相应较大。
轴流式滚筒脱粒装置可以不再设置其他专用的分离机构即可满足作物脱粒后的分离的技术要求。
因此在同样等级的联合收割机上以通过能力计,比传统的脱粒装置加键式逐稿器要高。
轴流式滚筒脱粒装置配无机变速驱动装置可以适应脱水稻、玉米、小麦、大豆等多种作物。
常用的滚筒形式有圆柱形和圆锥形钉齿滚筒。
杆纹滚筒也可用于玉米脱粒,但脱净率较低,破碎率较高。
圆柱形滚筒可以连同钉齿整体铸造,也可以在铸造滚筒上安装钉齿。
它的结构简单,成本低,脱粒质量好,因而应用较多。
圆锥形滚筒一般是由齿板座、齿板和钉齿等组合而成,制造成本较高。
所以在设计时选择圆柱形滚筒。
在滚筒轴上安装由键连接的左右幅盘,中间幅盘空套在轴上,幅盘上固定齿板,为便于滚筒的平衡,齿板一般取偶数。
钉齿固定在钉齿板上,各排齿板上的钉齿按螺旋线均匀排列。
齿与齿间横向尺寸要求精确。
4.2滚筒的直径、转速和长度的设计
常用的圆柱形钉齿滚筒的齿顶圆直径为200-300mm。
这里取224mm。
轴流滚筒式脱粒装置对作物的脱粒时间比较长,故滚筒的脱粒速度可比切流滚筒式的稍底些,脱粒间隙可以大些,而不同的作物所要求的脱粒速度与脱粒间隙在调节范围内变化不时影响不大。
圆柱形轴流滚筒常用的脱粒速度见下表:
表4-1脱粒速度与滚筒类型
滚筒类型
作物种类杆齿式（m/s）叶片式（m/s）纹杆式（m/s）
麦类20-2616-2220-26
水稻18-2813-19
大豆、玉米、高粱6-1010-13
脱粒间隙随作物种类和脱粒分离质量来调节。
现有的脱粒机上脱稻、麦的间隙一般为20-30mm,脱大豆、玉米、高粱等为60-70mm。
喂入口与排出口布置在径向位置的轴流滚筒脱粒装置上,脱粒间隙在凹板入口处最大,出口处次大,凹板底部最小,一般比入口出口处小10mm左右。
对纹杆式轴流滚筒入口处的间隙不宜超过30mm,以免降低抓取能力。
沿轴线方向的脱粒间隙可设计成由大（喂入口处）逐渐减小（排出口处）,以提高脱粒和分离能力。
圆柱形滚筒的齿顶线速度允许范围为6-10m/s,相应的滚筒转速为600-900r/min。
这里转速预设为850r/min。
根据线速度公式v∏d*n3014*0.224*8509.9m/s。
在允许的范围内
滚筒的长度一般为700-900mm。
这里取710mm。
4.3钉齿的形状和尺寸的设计
圆柱形钉齿滚筒所用的钉齿有铸造钉齿和加工球顶方根钉齿两种。
前者对玉米子粒的破碎率较高。
铸造方钉齿应有2-3mm厚的白口层;
球顶方根钉齿的表面渗碳,渗碳层深度大于2.5mm;
热处理硬度HRC50-55。
这里选取加工球顶方根钉齿。
钉齿的工作长度在30mm以下的短钉齿用于脱已拨皮的玉米穗;
工作长度大于30mm的长钉齿用于脱未剥皮的玉米穗。
根据设计要求和工作情况这里选取长度为30mm.如下图:
图4-1钉齿结构图
4.4钉齿的排列
钉齿的种类及其在滚筒上的排列:
常用的钉齿有刀齿和楔齿。
刀齿一般薄而长,抓取作物和梳刷脱粒性能强,对喂入不均匀的厚作物层适应性较好。
刀齿的式样较多,常用的有板刀齿和斜面刀齿。
板刀齿一般厚为6mm左右,斜刀齿齿底部约厚10-20mm,顶部厚约4-10mm左右,齿侧面斜度四度左右,齿工作高度45-75mm左右齿宽25-30mm。
楔齿短而宽,齿侧带有很大斜度,脱粒间隙调整范围较大。
为防止缠草,其端部向后弯曲,后倾角10度-20度,大的可达30度,后倾角大脱草容易
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