小型玉米脱粒机的设计_毕业论文.doc
- 文档编号:30857451
- 上传时间:2024-04-02
- 格式:DOC
- 页数:35
- 大小:924KB
小型玉米脱粒机的设计_毕业论文.doc
《小型玉米脱粒机的设计_毕业论文.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《小型玉米脱粒机的设计_毕业论文.doc(35页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
编号:
毕业论文(设计)
题目小型玉米脱粒机的设计
指导教师门立山
学生姓名
学号
专业机械设计制造及其自动化
教学单位德州学院机电工程系(盖章)
二O一三年0一月十三日
德州学院毕业论文(设计)开题报告书
2013年01月13日
院(系)
机电工程系
专业
自动化
姓名
学号
论文(设计)题目
小型玉米脱粒机的设计
一、选题目的和意义
随着社会经济的不断发展,在农村,人们的生活水平得到了很大的提高,生活中的常用农业机具也都向机械化,自动化发展,玉米脱粒机就是其中一个很典型的实例,随着人们的玉米产量的不断增加,玉米脱粒就成为了一个摆在人们面前的一个问题,人工脱粒太慢,费时间,而且需要的人很多,很不方便,玉米脱粒机的出现,解决了一起问题,需要的人工少,而且主要是工作效率有大大的提高,3到4个人一上午就能完成4万斤玉米的脱粒。
所以玉米脱粒机是农家不可缺少的必备农机。
农业是我国基础经济、是国家发展的根本,机械化的普及,不仅是农业加强了农业化生产,同时也减轻了农民的劳动强度。
根据不完全统计,我国北方地区种植小麦、玉米等农作物约占我国农业经济的45%以上,同年出口量北方地区占全国大20%左右。
如今我国北方大部分地区从种到收到入仓,实现了机械化作业,更值得庆幸的是,每种机械的开发和利用都有相当可观的市场,科技的创新更好的开国了市场。
这里仅对一种玉米脱粒机的课题研究,玉米脱粒机是玉米脱皮后,经过一段时间的风干,然后将玉米利用玉米脱粒机使玉米和玉米芯分开,这种机械就是玉米脱粒机。
它的工作原理是:
玉米脱粒机在脱粒时,利用钉齿滚筒回转运动的钉齿与罗底之间的间隙配合,使玉米粒脱下。
选择这一课题,正好是对我大学知识的一个检验也是对大学所学知识的一个系统的总结与归纳,有利于对知识的掌握和学习,有利于对机械方面更进一步的学习和研讨。
二、本选题在国内外的研究现状和发展趋势
从历年来脱粒机产品国家监督抽查情况来看,从1992年开始,连续6年抽样合格率百分数分别为50、66.7、71.4、77.8、66.7、76.5。
从总的发展趋势看,通过监督抽查,促使企业产品抽样合格率有所提高。
一些企业,如河北邱县机械厂、山东高密农机厂、河南郑州嵩岳机电有限公司、河南临颖机械厂、河北高阳五金厂、望都农具制造厂等生产的脱粒机质量比较好,产品在市场有较强的竞争力,但从整体来说质量水平不高,抽样合格率在偏低水平徘徊。
造成产品质量不高和低水平徘徊的主要原因.
产品结构多年来没有明显变化,技术改造缓慢;有相当数量的乡镇和集体小型企业,缺乏必要的检验手段,检验把关不严,企业质量管理流于形式,导致重要零部件制造质量和装配质量不合格;是有的企业对标准不熟悉或安全意识不强,不按国家强制标准要求加防护装置和警告标志,或用普通螺栓代替高强度螺栓,导致产品抽查不合格。
国家监督抽查虽连年进行,但仅仅覆盖了大部分正规生产企业,还有一些既不领生产许可证和推广许可证又无生产设备和检验手段的个体生产者,盲目仿制正规企业的产品,偷工减料,粗制滥造,产品质量最差,这类企业由于无正规生产场地,监督抽查抽不到,但鉴于其产品价格较低,所在在市场上仍占有一定的份额。
三、课题设计方案
对玉米脱粒机进行设计,确定总体布局及结构方案。
对传动系统,机身结构,零件图绘制等。
玉米脱粒机主要组成部分:
入料口、钉齿脱粒滚筒轴、栅格式凹板、机架等部分组成。
使总体布局及结构更合理,更微型化,高效率化。
查阅相关书籍资料,关注相关报道,网上查阅资料及咨询相应的专业人士和指导老师。
四、计划进度安排
2013.1.13----2013.1.14确定设计(论文)题目及撰写开题报告。
2013.1.15----2013.3.30查询相关资料、进行课题研究,在已完成研究的基础上,撰写毕业设计(论文),完成设计(论文)初稿。
2013.4.1----2013.4.15提交期中检查表。
2013.4.16----2013.4.30根据指导教师的修改意见进行设计(论文)修改,并最终定稿。
2013.5.4----2013.5.10 将设计(论文)交于评阅教师进行评阅,根据评阅教师意见,进一步修改设计(论文),准备答辩。
五、主要参考文献
[1]刘长荣,郑玉才.机械设计基础上下册[M].北京:
中国农业科技出版社,2009.45-60.
[2]张成堂,商立今.脱粒机[M].北京:
中国农业机械出版社出版,1985.25-31.
[3]邱永兵,吴超机,张玉峰.5TG-200脱粒机的研制[M].湖南:
湘阅出版社,2006.89-93.
[4]董佑福.收获机械化现状与发展趋势[M].陕西:
收获机械论文集,2005.12-15.
[5]王泽正.新疆农机化[M],新疆:
新疆农业出版社,2010.37-40.
[6]常建国,李国民,[M].脱粒机的现状及发展,北京:
高等教育出版社,2013.46-47.
指导教师意见及建议:
签名:
年月日
教学单位领导小组审批意见:
组长签名:
年月日
德州学院毕业论文(设计)中期检查表
院(系):
机电工程系专业:
机械设计制造及其自动化2013年04月15日
毕业论文(设计)题目:
小型玉米脱粒机的设计
学生姓名
学号
指导教师
门立山
职称
副教授
计划完成时间:
2013年5月10日
毕业论文(设计)的进度计划:
2013.1.13----2013.1.14确定设计(论文)题目及撰写开题报告。
22013.1.15----2013.3.30查询相关资料、进行课题研究,在已完成研的基础上,撰写毕业设计(论文),完成设计(论文)初稿。
2013.4.1----2013.4.15提交期中检查表。
22013.4.16----2013.4.30根据指导教师的修改意见进行设计(论文)修改,并最终定稿。
22013.5.4----2013.5.10 将设计(论文)交于评阅教师进行评阅,根据评阅教师意见,进一步修改设计(论文),准备答辩。
完成情况:
到现在为止,我通过查阅资料知道了玉米脱粒机主要功能对玉米进行脱粒,对玉米粒的大小进行筛选,辅助功能为对刚脱粒下来的玉米粒进行除尘。
根据脱粒的需求,对玉米脱粒机进行设计,确定总体布局及结构方案。
对传动系统,机身结构,零件图绘制等。
已经基本完成初稿。
指导教师评议(指出优点和不足,如有其它建议,可另附页)
签名:
年月日
备注:
目录
1引言 1
2玉米脱粒机总体结构 2
2.1入料部分 2
2.2脱粒部分 3
2.3筛选部分 3
2.4机架部分 3
2.5玉米脱粒机的总体设计 3
3玉米脱粒机的设计 3
3.1电动机的选择 4
3.2传动装置的设计 5
3.3传动轴的设计 10
3.4钉齿条的设计 16
3.5栅格式凹板的设计 17
3.6入料口及脱粒机上盖的设计 18
3.7机架的设计 19
3.8轴承座的设计 19
4玉米脱粒机的注意事项 20
5玉米脱粒机的技术保养保管 20
6结论 20
致谢 24
德州学院机电工程系2013届机械设计制造及其自动化毕业设计(论文)
小型玉米脱粒机的设计
(德州学院机电系,山东德州253023)
摘要:
该文对电机选型、传动装置、主轴结构等各参数进行设计和选型,以电动机为动力源,动力由电动机输出轴输出,再通过传动带传递到钉齿脱粒滚筒上,钉齿脱粒滚筒配合栅格式凹板将玉米脱粒,玉米粒从栅格式凹板分离并排出机体外,而玉米芯从入料的另一端排出机体之外。
关键词:
玉米;脱粒机;结构;设计
1引言
我国现有的玉米脱粒机种类很多,脱粒机是用于玉米、高粱、大豆及其它杂粮等作物进行脱粒作业的重要收获机械,在我国广大农村使用十分广泛。
基本上都是二十世纪五、六十年代定型的产品,或者是在其基础上稍加改进的产品。
机型原理上存在着不足直至现在已显现出来,如:
滚筒转速高,钉齿打击玉米穗实现脱粒,造成籽粒破损严重,所以不能满足玉米脱粒的需要。
脱粒机生产在我国虽已有数十年历史,但不少企业仍延袭十几年以前的生产方式进行生产和管理,企业管理水平相对落后。
全国200多家企业中,至今只有1家企业进行了质量保证体系认证就足以说明这一问题。
质量合格的脱粒机,应该是坚固耐用的、故障少、使用保养方便、结构简单可靠。
就我国整个农机行业来说,玉米脱粒装备相对国外水平差距最大,玉米籽应当从玉米盘上脱下来,脱粒要干净。
脱下的玉米籽不要破碎、情洁、不混其它玉米盘、杂物等脱粒时应尽量减少玉米盘的损坏,以保证玉米籽的完整。
目前脱粒机生产企业产量最大的为3万多台,最少的仅几十台,不少企业的生产未能形成适度的规模。
这主要是因为脱粒机是季节性很强的产品,产品销售往往仅在十几天的时间,资金周转时间长,不少企业明知进行技术改造形成适度规模生产能降低成本,提高经济效益,但苦于流动资金不足或贷款困难,无力进行适度规模生产,再加上近几年脱粒机行业活动和信息交流不畅,不能根据市场变化及时调整生产结构、产品品种及生产数量,从而导致经济效益不理想[1]。
因此,迫切需要一种新型玉米脱粒机来取代老式机型。
在设计和制造中对主要部件又进行了改进完善,使其结构更加趋于合理,性能又得到进一步的提升。
现已初步掌握了该项技术的系列设计及确定基本技术参数的方法,目前正进行此项技术的完善、深入研究、系列化及推广工作。
该新型机具有破碎率低、对玉米籽粒损伤小、脱净率高、清机方便、使用方便,脱粒后的玉米芯可在此利用,破损率非常低。
使用结果表明,该机性能良好,适于在农村大量使用。
发展玉米收获机械化的意义:
(1)解决粮食自给,是加快种植玉米的一项国策。
我国有13亿人口,耕地每年减少,形势十分严峻。
(2)对玉米价值认识的不断提高,是推动玉米收获机械化发展的动力。
玉米是高产之王。
其增产潜力极大。
我国玉米产量居世界排名第二,但单产比美国低56%,是粮食增产希望之所在。
(3)发展玉米收获机械化是农业生产的必然,也是农机化发展的客观要求。
解决玉米收获的机械化问题是目前的迫切要求,是农业生产的急需,玉米生产机械化水平低已成为制约实现农业机械化的瓶颈。
玉米脱粒机是玉米脱皮后,经过一段时间的风干,然后将玉米利用脱粒机使玉米和玉米芯分开,这种机械就是玉米脱粒机。
它的工作原理是:
玉米脱粒机在进行玉米脱粒时,利用钉齿滚筒回转运动的钉齿与栅格式凹板之间的间隙相配合,使玉米粒拖下排出机体。
2玉米脱粒机总体结构
玉米脱粒机主要组成结构部分:
入料口、钉齿脱粒滚筒轴、栅格式凹板、机架等部分组成。
整体组成如图1所示:
图1总体结构
2.1入料部分
入料口与玉米脱粒机的上盖部分相连,它是利用一毫米厚的铁板制成,入料部位与钉齿滚筒的钉齿部位相切,将已拨皮的玉米从入料口进入,下滑到脱粒部位,即钉齿滚筒和栅格式凹板之间,进行脱粒工作。
2.2脱粒部分
脱粒部分主要是由钉齿滚筒、栅格式凹板、半圆型上盖组成。
玉米穗在钉齿滚筒和栅格式凹板之间进行脱粒,将已脱下的玉米粒从栅格式凹板的缝隙漏下,落到下滑板,由仓口排出机体之外,玉米芯借助于滚筒上的螺旋排列的钉齿的螺旋推力和螺旋导向作用,由入料口的另一端(即出料口)排出机体之外。
2.3筛选部分
筛选部分主要是由栅格式凹板完成,它是由一定数量的铁条及两条主要梁和两条副梁组成,每两根铁条之间的缝隙可以将玉米卡住,然后快速旋转的钉齿滚筒将被卡死的玉米强行脱粒,当然,无论是工作时还是安装时,栅格式凹板是固定不动的。
玉米脱粒之后,再将玉米粒经过栅格式凹板,从凹板的缝隙漏出,顺着斜滑板滑出机体之外,目的是将玉米和玉米芯分开。
2.4机架部分
机架是由左机架、右机架、出料口、下滑板及稳定结实的主机梁组成,机架是玉米脱粒机的主要支撑,他承担着脱粒机的主要重量和动力、负载和力矩,因此它的设计是许强不弱的部分。
机架的两部分要各自稳定,而且相对固定,以便做到机械在运转过程中不会产生晃动、歪斜,造成人身危险,因此为了机架的坚固,此玉米脱粒机的设计采用四毫米厚的角铁制成。
2.5玉米脱粒机的总体设计
为了更优化玉米脱离机的机型和结构设计,此玉米脱粒机采用电力拖动,而且电动机也同样采取节能式,电动机安装在玉米脱粒机的下部,与脱粒机的机架的下机梁固定连接,这样可以节省电动机所占用的空间。
玉米脱粒机的从入料到脱粒到分离玉米粒和玉米芯,最后将玉米粒和玉米芯排出机体之外,是玉米脱粒机一体完成的,它最大的优点是在短时间内可以完成几个人的劳动强度,从而提高了工作效率,节省了劳动时间。
此玉米脱粒机有这些优点之外,还有安全性能高、效率高、坚固耐用、结构简单便于维修和保管。
3玉米脱粒机的设计
根据玉米脱粒机TS—54型的设计参数:
脱粒机主轴为750到850,栅格式凹板直径为320,长度为735,在主轴上设有四条钉齿条,每条钉齿条上均匀分布着七个钉齿,总共28个钉齿呈螺旋均匀焊接安装,在滚筒外缘分布细轴,成180度分布,以便玉米芯随螺旋钉齿的螺旋作用排出脱粒机之外。
3.1电动机的选择
根据实践测量得知每个钉齿的均匀受力为40,当玉米脱粒机正常工作时钉齿滚筒上的钉齿条快速旋转,当玉米脱粒机正常工作时滚筒上细轴的快速旋转,其中只能有一根细轴受到玉米所给的切向力。
根据试验测得知在工作的时候细轴所受切向力为560N。
即玉米脱粒机正常工作时,受到的切向力为560[2]。
当玉米脱粒机的钉齿滚筒快速转动时,其上钉齿条的钉齿同样有一定的转速,这个转速原于主轴的转速和钉齿的半径,即:
其中:
—钉齿的转速
—脱粒机主轴的转速
—钉齿距轴心的距离
根据工作负载的大小速度等来选择电动机的类型、功率转速。
根据玉米脱粒机结构特点,传动装置的体积、因此确定电动机转速时要综合考虑,分析电动机及传动装置的性能,工作环境和工作载荷等因素。
通常选用同步电动机。
3.1.1电动机的功率
电机所需功率按式:
Pd=Pw/ηa(KW)、Pw=FV/1000(KW)所以Pd=FV/1000ηa(KW)由电动机至带轮的传动总效率为:
按设计要求可以知道从电动机到工作轴的传动总效率ηa=η1·η2·η3
其中:
η1—为带的传动效率、Pd-工作效率;
η2—为轴承的传动效率、Pw-有效功率;
η3—为带的传动效率。
根据机械设计手册查出η1=0.96,η2=0.98,η3=0.98。
所以可知ηa=η1·η2·η3=0.96×0.98×0.98=0.96。
由此可得电动机的功率:
3.1.2电动机的型号
主轴的转速在750~850,取V带的传动比i1′=2~4,即可满足电动机的转速与主轴的转速相匹配,根据推荐传动比的合理范围,取V带传动的传动比i1′=2-4;带轮传动的传动比i2′=3-4;则总传动比合理范围为ia′=6—16,故电动机转速的可选范围为nd′=ia′·n=(6--16)×200=1200—3200r/min。
符合这一范围的同步电动机转速的有720,1440,2900,根据容量和相关转速,由《机械设计通用手册》查出三种适宜的电动机型号,因此有三种不同的传动比方案,如表1:
表1电动机的型号和技术参数及传动比
方案
电动机型号
额定
功率
电动机转速
基本参数
P/kW
同步
转速
满载
转速
效率(%)
电动机重量(KG)
功率因数
1
Y160M2-8
5.5
750
720
85
119
0.74
2
Y132S2-4
5.5
1500
1440
85.5
68
0.84
3
Y132S1-2
5.5
3000
2900
85.5
64
0.88
综台考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动的传动比,可知方案3比较适合。
因此选定电动机型号为Y132S1-2[3]。
所选电动机的额定功率=5.5kw,满载转速=1440r/min,总传动比适中,传动装置结构较紧凑。
如表2:
表2电动机尺寸列表单位
中心高
H
外形尺寸
底脚安装尺寸A*B
地脚螺栓孔直径K
轴伸尺寸
D*E
装键部位尺寸F*GD
电动机的输出轴尺寸G
132
475X345X315
216X140
12
38X80
10X41
33
3.2传动装置的设计
根据玉米脱粒机的具体传动要求,可选取电动机和主轴之间用V带和带轮的传动方式传动,传动件V带是一个挠性件,它赋有弹性,能缓和冲击,因而使玉米脱粒机工作平稳,等优点。
虽然在传动过程中V带与带轮之间存在弹性滑动,使传动比不精确,因为玉米脱粒机不需要精确的传动比,只要传动比比较准确就可以满足要求,而且V带的弹性滑动是一种过载保护,不会造成机体部件的严重损坏,还有V带及带伦的结构简单、制造成本底、容易维修和保养、便于安装,所以,在电动机与玉米脱粒机之间选用V带与带轮的传动配合是很合理的。
3.2.1传动带的设计
(1)确定计算功率
其中:
—工作情况系数;
—电动机的功率。
查《机械设计》一书中的表8—7可知:
=1.0
(2)选择V带的型号
根据计算得知的功率和电动机上带轮的转速(与电动机一样的速度),查《机械设计》一书图8—11,可以选择V带的型号为A型。
(3)确定带轮的基准直径
①初选主动带轮的基准直径
根据《机械设计》一书,可选择V带的型号参考表8—6和8-8,选取。
②计算V带的速度V
V带在5~的范围内,速度V符合要求
电动机与主轴传动比的计算
③计算从动轮的直径
(4)确定传动中心距和带长
其中:
—为中心距;
—为相应带长。
按《机械设计基础》一书中查表8—2,选择相近的基本长度和相对应的公称长度(内周长)可查得:
。
实际的中心距也可用经验公式:
(5)验算主动轮上的包角
满足V带传动的包角要求。
(6)确定V带的根数
V带的根数由下列公式确定:
其中:
—单根普通V带的许用功率值;
—考虑包角不同大的影响系数,简称包角系数;
—考虑的材质情况系数,简称材质系数,对于棉帘布和棉线绳结构的胶带,取,对于化学线绳结构的胶带,取;
—计入传动比的影响时,单根普通V带所能传递的功率的增量。
查表取值:
由查得:
所以:
取根
(7)确定带的初拉力
单根V带适当的初拉力由下列公式求得
其中:
—传动带单位长度的质量,。
(8)求V带传动作用在轴上的压力
为了设计安装带轮轴和轴承,比需确定V带作用在轴上的压力,对于新安装的带楚拉应力为1.5,对于运转后的v带初拉应力应为1.3。
3.2.2V带带轮的设计
(1)带轮的材料选择
带轮是带传动中的重要零件,质量分布均匀;铸造和焊接时的内应力小;轮槽工作面要精细加工(表面粗糙度一般为Ra=3.2),以减轻带的磨损。
带轮材料主要采用铸铁,因为带轮的转速,即,转速比较低[4]。
常用材料为HT150或HT200;转速较高时宜采用铸钢或用钢板冲击后焊接而成;小功率时可用铸铝或塑料。
(2)结构参数设计
①主动带轮的设计
主动轮的结构见图2。
因为根据主动带轮的基准直径尺寸,而与主动带轮配合的电动机轴的直径是,因此根据经验公式,所以主动带轮采用实心式。
带轮参数的选择:
通过查《机械设计基础》一书,可以确定主动带轮的结构参数,结构参数如表3,其他的相关尺寸可以根据相应的经验公式计算求得。
表3 带轮的结构参数单位(mm)
带的型号
m
f
t
s
A
16
5
20
14
14
7.5
38
17.4
主动带轮的厚度可以由计算公式:
图2主动带轮的结构图
②从动带轮的设计
从动轮的结构见图3。
因为根据主动带轮的基准直径和传动比来确定,即,,所以从动带轮采用腹板式。
从动带轮的参数选择:
通过查《机械设计》一书,可查得带轮的结构参数表,其他一些相关尺寸可以根据相应的经验公式计算求得。
表4 带轮的结构参数单位(mm)
带的型号
m
f
t
s
B
16
5
20
14
14
7.5
38
17.5
从动带轮的厚度可以由计算公式:
图3从动带轮的结构图
3.3传动轴的设计
传动轴是玉米脱粒机的主要设计部件之一,他在玉米脱粒机正常工作过程中,承担传递转矩、扭矩、弯矩和支撑传动轴上的回转零件,
玉米脱粒瞬时冲击很大,且冲击次数很频繁,因此传动轴的设计是很关键的。
它的主要公用是:
一是支撑轴上所安装的回转零件,使其有确定的工作位置;二是传递轴上的运动和动力[5]。
根据玉米脱粒机的结构特点,玉米脱粒机的主轴选用直轴形式传递,而且选用直轴中的阶梯轴。
轴的材料主要采用碳钢和合金钢,也可采用球墨铸铁。
碳钢有足够的强度,对应力集中不太敏感,便于进行机械加工和热处理,价格低廉,应用广泛。
轴的材料应根据轴的工作状况、重要性和结构复杂程度、生产批量、材料供应情况、加工可能性以及经济性等因素,综合考虑、合理选取。
此轴的设计如下:
根据轴的扭转强度来初步计算确定其最小直径,可利用经验公式:
其中:
—轴常用的几种材料的的值;
—主轴上的功率,;
—主轴上的转速,。
轴上的材料由《机械设计基础》一书中表11—1可以查到,应选取调质处理的45号钢,,书中表11—2取,于是得:
输出轴上的最小直径显然是安装带轮的内孔,必
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 小型 玉米 脱粒机 设计 毕业论文