1、設計紋桿式脫粒裝置、喂入量q=6Kg/s圖紙加1538937061 設計目的通過喂入量為6kg/s的紋桿式脫粒裝置的結構設計，在設計紋桿式脫粒裝置結構方案過程中，得到設計構思、方案分析、結構工藝性、機械制圖、零件計算、編寫技術文件和查閱技術資料等方面的綜合訓練，具有初步的結構分析、結構設計和計算能力。2 脫粒裝置的選擇脫粒裝置是脫粒機與水稻聯合收割機的核心部分。它不僅在很大程度上決定了脫粒質量和生產率，而且對分離清選等也有很大影響。脫粒方式可分為紋桿式、釘齒式、雙滾筒和軸流式。根據表9.6-1采用紋桿滾筒式脫粒裝置。紋桿分為A型和D型，由于D型紋桿抓取作物能力強，裝卸方便，因此采用D型。滾筒采

2、用開式即滾筒圓周方向不封閉，作物的喂入方式為縱喂。3 結構設計滾筒的直徑和長度大小與脫粒，分離裝置的通過能力密切相關。作物進入脫離裝置呈薄層則得到的脫粒與分離效果最好，滾筒長度一定時，增加滾筒凹板的包角能提高分離率，小直徑滾筒采用大的凹板包角（加大弧長），相當與增加脫粒分離時間，并有利于提高稻粒分離率。因為對某種作物脫粒所需的速度是一定的，使稻粒分離的主要因素是運動中稻粒所受的離心力，而離心力與角速度的平方成正比，所以小直徑滾筒和高轉速有利于稻粒分離，且小直徑滾筒結構小，效率高，比較經濟。但隨著喂入量增大到一定值后，滾筒凹板間作物層變厚，工作質量將降低。直徑大的滾筒配同樣的凹板包角，可以有較大

3、的凹板分離面積，能提高其脫粒能力和生產率。采用大直徑滾筒使脫粒裝置體積和重量增大，從而使整機的外形尺寸加大。小直徑滾筒脫粒后的谷草比較碎，在同樣脫粒負荷下，小直徑的脫粒功率消耗一般比大直徑滾筒稍大，確定滾筒直徑D時，應首先從可以配用的最大凹板弧長來考慮。只有在凹板弧長因包角限制不能增大時候才選用較大的滾筒直徑。我國紋桿滾筒標準規定，滾筒直徑系列尺寸為400，450，550和600mm。在國外聯合收割機上有采用直徑達到800mm的紋桿滾筒脫粒裝置。紋桿滾筒長度L主要根據生產率決定。在縱喂的脫粒裝置上滾筒長度按下式計算； (1)式中脫粒裝置的喂入量（kg/s）-滾筒單位長度允許承擔的喂入量(kg/

4、s)，現有一般縱喂脫粒機取1.52.0，對T型和型聯合收割機34，對直流型的滾筒長度隨割幅而定。L/=6/3=2(m)取L=2000mm。因紋桿長度太長，需特制。在NJ10575標準中規定滾筒長度系列為500，700，900，1200，1350，1500mm，1100mm為保留系列，在新設計的機器中不采用。紋桿根數Z可按下列式計算 （2）式中 S是紋桿間距（mm），一般為180250mm，橫喂滾筒直徑較小，S的最小值150mm，為便于滾筒平衡，紋桿數一般都取偶數。在NJ10575標準中規定D400，450mm，Z=6;D=550,600mm,Z=8。取D600mm,Z=8。凹板除配合滾筒起脫粒

5、作用外，還應起分離脫出物作用。使脫下的大部分稻粒能很快地分離，可避免和減少稻粒破碎，同時也減輕了分離裝置的負擔，要提高凹板的通過性，必需盡可能地加大凹板的有效分離面積，也稱篩孔率。紋桿滾筒式脫粒裝置常用的凹板結構有柵格式與沖孔式凹板。鋼板沖孔式凹板的優點是制造工藝簡單，但篩孔率僅2530，分離率一般不超過50，而柵格式凹板的篩孔率為4070，凹板分離率可高達7590，故柵格式應用普遍。柵格式凹板由橫格板，側弧板，篩條等組成，一般為整體結構，包角超過的凹板分成兩段或三段制造。通過調節機構可改變凹板與滾筒的間隙。凹板上的柵格板與篩條構成分離篩孔，橫格板均布時格板間的孔長（b）約3040mm，非均布

6、為3050mm，篩條間孔寬為815mm。篩孔寬大時，稻粒破碎少而漏下的未脫凈穗與碎秸稈增多。橫格板應用棱角，頂面一般高出篩條，使旋轉滾筒對作物沖擊，振動充分發揮脫粒和分離作用，高度過大易使秸稈破碎增多。凹板面積A和凹板弧長l對脫粒裝置的脫粒和分離能力有顯著影響，因而也與喂入量有關，其關系式為： （3）式中B為凹板的寬度（m） L為凹板的弧長（m）為喂入作物中谷粒所占重量的比率；當時，單位凹板面積允許負擔的喂入量；對脫粒機取2.53，對聯合收割機取58。要求脫粒裝置具有較高的分離性能時取最小值，發動機功率較大可取最大值。凹板寬度B等于滾筒長度L，因此當滾筒長度確定后，即可求出凹板弧長l。弧長大脫

7、粒分離能力加強，允許的喂入量增大，生產率提高。但相應的秸稈增多，功率消耗也加大。滾筒直徑一定，加大凹板弧長等于增加包角，凹板包角過大時，易使秸稈纏繞滾筒。現有脫粒裝置上凹板包角多數采用，少數達左右。在工作質量滿意的前提下，凹板弧長取短些為好，一般弧長為350700mm。A=Bl（1-=(1-)×6/0.6× （4）B=m，=0.6（m）l=600mm （5）a=l×180°×0.3= 115° （6）表一：脫粒的結構選擇機型滾筒凹版E-516型式直徑*長度紋桿數轉速型式包角格條數面積開式縱喂600×20008530955柵格

8、式115°1612 脫粒間隙與速度滾筒凹板間組成的空隙稱脫粒間隙。為使脫粒裝置能適應不同品種和不同濕度的作物，脫粒間隙一般可調節。在通常情況下脫粒間隙按一定規律變化，在作物進口處的間隙大，出口處的間隙小，間隙比（入口間隙與出口間隙之比）為24。在作物能順利喂入的條件下入口間隙可盡量調小，有利于提高脫粒裝置的工作質量。常用的作物脫粒間隙范圍見下表：表2紋桿滾筒式脫粒裝置的脫粒速度與脫粒間隙作物種類滾筒速度（m/s）脫粒間隙小 大麥2732入口出口水稻2426162246大豆10141622410高粱12222030615玉米101635451222谷子2428152024脫粒速度是指滾

9、筒旋轉時紋桿頂端的圓周速度。脫粒速度大，對作物的打擊大，脫凈率與分離率會提高，谷粒的破碎和碎秸稈增多，功率消耗加大。反之則小。滾筒速度降到一定程度會影響作物的凈脫率。提高滾筒的脫粒速度與減小脫粒間隙有同樣改善脫粒分離性能的效果。但提高到接近脫粒臨界速度時，谷物的損傷破碎會迅速增加，而脫粒功率消耗也隨滾筒速度的升高比其它因子增加得快。因此當脫凈率與分離率能滿意時應選用較低的脫粒速度。各種作物常用的脫粒速度可參照上表。因此選用滾筒速度2428ms，入口間隙1520，出口間隙24。 凹板與滾筒的相對位置把喂入口布置在脫粒裝置的前部，凹板進口端設置在滾筒軸線以下，底部切線以上。作物喂入方向以位于D/4

10、為半徑的滾筒假想同心圓的切線處較易。脫出物排出口位置在凹板面積確定后大體上已定，但要求使秸草的拋出軌跡能適合脫粒工藝流程，避免排出的秸草返繞至滾筒前部。凹板包角的出口端通常在滾筒水平軸線以下。35喂入輪與導向裝置為了在脫粒時使作物均勻地喂入脫粒裝置，在滾筒前方可以配置喂入輪。有的聯合收割機在喂入輪下放還有集石槽，以適應在小石頭較多的田間作業。現有聯合收割機上喂入輪的直徑為150300mm,圓周速度為49，喂入輪的形式大多是三葉片和四葉片式。葉片的方向沿旋轉方向后傾一角度，有利于喂送作物，防止纏草，在許多聯合收割機上因中間輸送裝置離脫粒裝置喂入口近，且速度也比較高，不再設置喂入輪。作物經過脫粒后

11、，其脫出物被拋至分離裝置，為防止纏繞滾筒，并為谷物分離創造良好工作條件，使脫出物能正確的導向分離裝置。設計通過能力大的脫粒裝置時，還要使導向裝置也具備分離谷物的能力，以減輕分離工作部件的負荷。4 脫粒間隙調整機構脫粒間隙的調節采用移動凹板來實現。凹板采用出入口快速大幅度調節的聯動調節機構，以便遇滾筒堵塞時，可以迅速降落凹板，使堵塞作物順利通過。該機構由兩根等長吊桿和凹板側板組成一個固定的等腰三角形。在三角形各頂點側壁上開有大小相等、方向相同的長孔。扳動操作手柄，通過彎臂和拉桿使支承臂繞支點轉動，兩等長吊桿沿長孔作直線移動，從而改變滾筒和凹板的間隙。當調到需要的間隙時，操作手柄可固定在齒板上相應

12、的長孔內。若滾筒即將堵塞時，把操作手柄向右扳動至極限位置，間隙便迅速調到最大。凹板由可調節吊桿與支承臂相連，由拉桿和凹板聯接處側壁上的導向孔定位。扳動操作手柄，通過調節螺母拉動拉桿，使支承臂繞支承點上下擺動，可調節吊桿帶動凹板沿導向孔移動，改變滾筒和凹板的間隙。這種機構對凹板進行三種調節：（1）調節可調節吊桿長度，改變滾筒與凹板的相對位置。（2）擰動調節螺母改變拉桿長度，獲得不同的間隙。（3）提起操縱手柄，可快速將滾筒與凹板的間隙調大，以防止滾筒堵塞。5 生產率與所需功率紋桿滾筒式脫粒裝置的生產率習慣用喂入量表示，即每秒進入脫粒裝置的作物總量。生產率主要按各種脫粒機和聯合收割機脫粒裝置的試驗和

13、統計所得到的數據資料來進行計算。（1）按紋桿單位長度脫粒能力計算生產率q：q=ZnL60(kgs)=8×（530955）××60=2kg/s （7）式中 Z-紋桿根數； n-滾筒轉速r/min L-滾筒長度m /m。（2）按凹板單位面積允許負擔作物喂入量計算生產率p。根據已知凹板寬度和弧長，從式中求出p。紋桿滾筒式脫粒裝置總功率消耗N包括克服滾筒轉動時軸承的摩擦阻力和滾筒旋轉時的空氣阻力等空轉功率和脫粒滾筒在脫粒過程中功率消耗兩部分。取滾筒半徑為R=300mm，則W=VR=24/0.3=80m/s （8）N=N0+Nr=AW+BW3+qv2/1000(1-f)=0

14、.3×10-3××10-6×803+6×2421000×) KW （9）式中 -滾筒角速度;v-滾筒圓周速度m/sA- 系數，與軸承種類，傳動方式有關取（0.20.5）B-系數，與滾筒轉動時的迎風面積有關，取q-喂入量kg/sf-搓擦系數，與圓周速度，凹板間隙，喂入量，谷物濕度等有關。根據試驗取0.70.8。上式中的脫粒功率消耗，按滾筒對谷物的沖擊作為非彈性碰撞，即谷物被滾筒撞擊后即以滾筒的速度運動計算，因此計算出的功率一般供設計參考。正確的功率需實際試驗測定。根據試驗統計，一般情況下紋桿滾筒脫稻,麥時，每公斤喂入量消耗的平均功率為3-3.7kw。在實際脫粒時，由于喂入量不均勻，脫粒功率波動較大，設計時取最大功率為平均功率的1.52倍。實際消耗功率N=2=KW6 總結紋桿式滾筒采用D型紋桿，紋桿Z8