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1、青岛农业大学毕 业 论 文（设计）题 目：半喂入花生联合收获机的设计 姓 名： * 学 院： 机电工程学院 专 业： 农业机械化及其自动化 班 级： * 学 号： * 指导教师： * 2010年6 月18日目 录摘 要IAbstractII1 绪论11.1设计的目的和意义11.2花生收获机的国内外发展现状21.3摘果及清选装置的研究现状41.4摘果及清选部件的主要研究内容及设计要求52 摘果及清选部件方案论证及原理72.1方案设计思路72.2 摘果清选装置最终方案的研究和确定113 摘果机构的设计133.1摘果滚筒长度的确定133.2摘果滚筒转速的计算133.3摘果滚筒直径计算143.4摘果滚
2、筒的功率计算154 刮板输送器的设计174.1刮板输送器升运量的计算174.2输送器功率计算184.3输送器链传动的设计计算195 风扇、筛子清选机构设计225.1振动筛的设计计算225.2逐稿器的设计计算235.3清选风机的设计选用236 螺旋输送器设计25主要参数的设计与计算257 总结27参考文献28致 谢30半喂入花生联合收获机摘果及清选部件的设计摘 要本文设计研究了半喂入式花生联合收获机的摘果及清选部分。本花生联合收获机的摘果及清选部件主要是由摘果滚筒、刮板输送带、清选风机、振动筛、螺旋输送器等组成。主要的工作过程是：花生通过夹持装置喂入摘果滚筒，摘果后花生果经过刮板输送带输送到振动
3、筛，在振动筛和清选风机的联合作用下对花生进行清选，经淸选的花生果落入螺旋输送器被输送到一侧，最后进入集果箱。本文的滚筒采用差相对辊组配式，清选采用风筛组合式。文中主要分析了各部件的工作原理，计算了每个零部件的结构尺寸、转速和功率，论述了其工作过程，并做出了相应的理论分析。关键词：半喂入；摘果；清选 Design of Half Feeding Peanut CombineStripping and Cleaning PartsAbstractThe stripping and cleaning parts of half feeding peanut combine have been des
4、igned and researched in the paper.The stripping and cleaning parts include picking cylinder,vibrated picker,air blower, crew conveyor and so on.The working process of the stripping and cleaning system is that :the unpicked peanut is conveyed to picking roller by holding device then the picked peanut
5、 is delivered to vibrated picker by paddle-type elevator,at last ,it is conveyed by crew conveyor with holes to classified box. In this paper the picking cylinder is back-roll type and the cleaning system is combined with vibrated picker and air blower. This paper mainly analyses the working princip
6、le of components,calculates the structure size ,speed and needed power of every parts,it also discusses the working process,and makes the corresponding theoretical analysis.Key words: Half-feed；Stripping；Cleaning1 绪论1.1 设计的目的和意义 花生生产主要分布在亚洲、非洲和美洲,其中亚洲的种植面积最大,约占60%1。我国的花生种植面积占世界总面积的20%,居世界第2位,预计2015年
7、花生种植面积将达到600万hm2以上2。我国花生生产的区域广泛，除西藏、青海、宁夏、香港等省区外都有种植。主要集中在北部华北平原、渤海湾沿岸地区和南部华南沿海地区及四川盆地等。以山东、河南、河北、广东、四川、江苏、安徽等7省为主，花生面积占全国72，总产占全国79。花生是一种高产作物，价格也高于水稻、小麦、大豆、油菜等，经济效益好。加入后，其它作物的经济效益进一步下降，花生的比较效益优势却更加明显2。发展花生种植及加工，提高花生产品的科技含量和附加值，是调整农业产业结构和增加农民收入的有效手段。目前, 我国大部分花生产区仍以人力和畜力作业方式为主, 由于长期以来花生被看作是经济作物，花生收获的
8、机械化只不过是区域性的问题花生收获的机械化没有得到足够的重视，使我国的花生机械化收获出现了一些突出的问题：第一，人工收获劳动强度大，效率低下。特别是近几年来随着农村剩余劳动力的转移，这一矛盾更加突出。据初步估算，整个花生生产过程中，花生的收获所用工时为整个过程的三分之一以上。这一阶段的作业成本为整个花生生产成本的二分之一以上。第二，生产成本高。目前的花生收获无论是人工还是畜力以及简易的机械，整个收获过程都不是一次性完成的，都要经过两道以上的工序，首先是将花生从土里挖掘，然后人工除土，这种生产方式的主要问题是造成荚果的较多损失，并且这种损失大部分情况下，荚果埋到地里，需要进行二次复收，不仅劳动强
9、度大，而且生产成本高。第三，耽误农时。花生的收获季节，正值“三秋”大忙之际，劳力紧张，如果能缩短花生的收获日期，会对小麦播种打下一个良好基础4。据某些研究者到农村的实地考察，在山东省莱阳市，一般的沙壤地收花生(只完成花生的挖掘和去土两道工序)，一个劳力每天工作8h，可收花生0.06hm2；借助畜力或者是简单的机力(用手扶拖拉机先耕出花生)每天可收花生面积也仅为0.130.2 hm2。因此，解决花生收获过程中的机械化问题，设计研制新型的符合中国国情的花生收获装置是提高中国花生生产机械化水平的关键，大力发展花生收获机械化，对推进农业产业结构调整，促进农业增效、农民增收和提高农产品的竞争力，支持农村
10、劳动力转移，实现农业现代化，全面建设小康社会都具有重要的意义。而且随着广大农民群众对生产效率的要求越来越高，农民对集挖掘、输送、分离泥土、摘果、分离清选和集果功能于一身的花生联合收获机的需求也越来越迫切。为此，本课题拟设计一种新型，高效，成本合理的花生联合收获机来满足农村对花生收获机械的实际需求。花生联合收获机具有挖掘、输送、分离泥土、摘果、分离清选和集果的复合功能，该种机型成熟后，机器适用于较大面积的地块作业，具有生产效率高、收获损失率低等特点。本课题为半喂入式花生联合收获机，整体采用侧向配置式，作业组件包括扶禾装置、挖掘装置、夹持输送装置、清土装置、摘果装置、清选系统和集果系统等。摘果及清
11、选部件是联合收获机的重要工作部件,直接影响收获后的花生质量。因此，摘果及清选部件的性能直接影响着整个联合收获机的性能。此次毕业设计希望能在导师的帮助下，利用自己的所学，通过了解国内外花生摘果及清选机械的现状与发展动态完成半喂入花生联合收获机摘果及清选部件的设计，满足摘净率、破损率、含杂率等方面的要求。希望能解决目前花生收获过程中的一些问题并为自己以后的学习打下良好的基础。1.2 花生收获机的国内外发展现状花生收获经历了撅刨、犁耕和机械收获等过程,收获作业包括挖掘花生、除土、铺条晾晒、捡拾、摘果和清选等作业。由于世界各地经济、生产力发展不平衡,发达国家和地区的花生收获已全部实现机械化作业,而欠发
12、达国家基本还是以人工和畜力为主3。发达国家在花生生产机械化方面的研究较早，与其它农业机械相比，几乎是同步发展的，机械制造与应用技术己比较先进、完善。美国、加拿大等发达国家已实现了花生生产全过程的机械化作业，在收获环节早已发展到联合收获水平，并且正依照本国的种植特点，向着大型化、机电一体化、智能化、高可靠、高安全的方向发展.一些发达国家还不断将高、精、尖技术应用到农业机械上来，农业机械正向智能化方向发展4。发达国家（地区）的机械化花生收获主要有两种技术模式，一种是以美国为代表的大型全程机械化分段收获技术集成模式，由挖掘机、捡拾机、摘果机和秧蔓处理等设备分别完成挖掘、清土、摘果和秧蔓处理等作业；另
13、一种是以日本和中国台湾省为代表的小型自走式联合收获技术模式，由一台设备一次性完成花生收获中的挖掘、清土、摘果和秧蔓处理等作业5。图1-1图1-3是发达国家（地区）两种技术模式下比较成熟的花生收获机机型： 图1-1 花生挖掘机 图1-2 花生捡拾机 图1-3花生联合收获机在中国，花生播种机械化技术已基本成熟，根据中国农业人口多、土地分散，而中小动力拖拉机保有量多的特点，该类机械以小四轮拖拉机为牵引动力，较好地解决了花生人工或畜力播种劳动量大和生产率低下的问题6。近几年，系列化的多功能花生覆膜播种机已在花生产区得到了大面积的推广应用。相比之下，中国花生收获的机械化水平仍然不高则极大地影响了花生产业
14、的发展。目前，我国的花生的收获基本还是靠人工、畜力完成，花生收获机械正处于发展期,目前以分段收获为主,部分地区采用的中小型花生收获(挖掘)机技术已经有了一定的突破，技术水平相对比较的成熟 ，例如：青岛农业大学等单位研制了4H2型花生收获机,该机突破了以往机型挖掘铲与分离链相配合的传统工作方式,创建摆动挖掘原理,将挖掘与除土分离两大机构融为一体;收获部件利用反平行四边形机构传动,实现了两工作部件的等角度、反方向摆动,使机架承受的侧向力相互平行,机组工作平稳;收获部件摆动前进,工作阻力小7。但是由于小型花生收获机的作业效率，收获损失率的控制有一定的发展空间，因此花生联合收获技术就成了现在花生收获主
15、要的研究方向。由于受到我国特有的农业生产方式的限制以及对花生联合收获机的研究起步比较晚,技术还有待于完善, 而从国外引进、消化吸收的机型则由于不符合中国国情或动力消耗大、作业效果较差等原因，没有形成较大的生产和使用规模，这就使中国的花生收获机械与装置与世界发达国家存在很大的差距3。基于上述的一些原因目前我国花生联合收获机的研究仍以中小型机械为主。到目前为止我国的花生联合收获机的研制已经取得了一定的成果，已经研制出了一些相对成熟的联合收获机机型。例如：农业部南京农业机械化研究所等研制的4LH2型半喂入自走式花生联合收获机，青岛农业大学等研制的4HQL-2型花生联合收获机，青岛弘盛汽车配件有限公司
16、设计的半喂入式花生联合收获机都能基本满足我国现有的农田作业要求。图1-4图1-7是上文中介绍的几种花生收获机机型： 图1-4 4H2型花生收获机 图1-5 4LH2型花生联合收获机 图1-6 4HQL-2型花生联合收获机 图1-7青岛弘盛半喂入花生联合收获机1.3 摘果及清选装置的研究现状西方发达国家花生的种植方式大都为大面积农场种植模式，花生植株的形态多为蔓生型，其摘果机械大都为大型高效的机械，一般采全喂入式摘果方式。其花生收获多采用分段收获法，即先采用花生挖掘机挖、铺条晾晒、用花生捡拾摘果机捡拾摘果，所以其花生捡拾摘果机较为先进，如美国利斯顿1580型花生拾摘果机。此机采用篦梳式摘果系统，
17、利用弹齿的篦梳与打击作用，花生果基本上被摘干净；此机采用弹簧齿，要求动齿与定齿间有较大的重叠。清选机构由振动筛和风扇组成，利用水平搅龙与气流管道衔接处产生的真空度，花生果粒地被输送至集果箱。待集果箱装满后，通过油缸将集果箱提升，翻转卸入拖车中。机械在结构上采用大量弹齿，这种齿强度高、有弹性，如遇到砖头等杂物进入机器时，会发生断裂和较大的变形。此外，该机设有独特的去梗器，提高了花生的清洁度8。我国是一个传统农业大国，由于历史的原因，对农业机械的研究起步较晚，花生摘果机械也是近几年才发展起来的，而且只是在一些发达地区才应用，大部分地区依然靠人工摘果。花生摘果机按喂入方式可分为全喂入式和半喂入式9-
18、10。分段收获下的花生摘果目前都采用全喂入方式，而半喂入方式一般用于花生联合收获机上。半喂入的花生摘果方式是在夹持过程中摘果，按花生夹持方向又可分为立式和卧式。半喂入花生摘果机消耗的动力小，摘果质量好，破碎率低，但结构和传动较复杂，制造成本较高，功效比全喂入式要低。目前，国内的花生清选机构多为风扇和筛子组合式的清选机构11。选用风机、振动筛作为清选机构，筛子的配置方式为倾斜式配置即筛面与水平面成一定的夹角，这样可以充分利用花生果粒在下落过程中的风选作用，提高了清选的效果，另外，在筛子的后端加设了逐稿器可以将风机吹出的杂余通过逐稿器与振动筛的振动排除机外。1.4 摘果及清选部件的主要研究内容及设
19、计要求1.4.1 研究内容主要是半喂入式花生收获机摘果及清选部件的研究，以实现花生联合收获过程中的摘果及清选为目标，通过对课题任务书的技术经济指标进行分析和国内外机型分析研究，设计初步方案，进行理论分析，确定方案，并对主要参数进行初步计算。对花生摘果及清选的过程进行合理的建模根据计算设计主要的零部件。针对摘果过程中破碎率高、摘果易堵塞等现实问题进行研究分析，进一步改善设计的摘果机构，以达到收获效率高，经济实惠的目的。1.4.2 技术路线1查询有关花生收获机械的相关资料，确定花生联合收获机摘果及清选部件设计的主要目的。2确定摘果及清选部件的总体设计方案以及创新思想。对摘果滚筒和风筛组合清选进行重
20、点设计研究。3对摘果及清选过程进行建模计算并对相关参数进行分析，确定最佳设计方案。4进行摘果机构进行尺寸的设计，使其满足摘果破碎率的要求。 5对清选机构进行优化设计，确定筛子的整体尺寸及筛孔的大小等主要参数，根据花生的物理特性计算清选所需的风量并设计合适的风机。6根据联合收获机的作业效率设计合理的集果机构，主要是横向输送搅龙和刮板输送器的设计。7对所有的机构进行结构与运动参数上的改进，以期能满足最高的设计要求。8绘制各个机构的装配图，并完成设计论文的撰写。1.4.3 设计要求1. 能够与联合收获机的前半部分很好的结合，保证夹持喂入的花生能够顺利的被摘净；2. 摘果过程中能够保证顺利摘果，保证不
21、堵塞，同时要保证摘果间隙可调，以保证摘果率、破碎率、生产率等达到最优结合要求；3.清选机构应保证果荚和混入的花生秧、叶等能顺利分离并逐出机体，花生果要保证清洁度高；4. 清洁后的花生能够顺利的进入集果箱进行暂时存储。2 摘果及清选部件方案论证及原理2.1 方案设计根据设计的要求花生的喂入方式为半喂入式，因此花生在摘果时需要沿着摘果滚筒的轴向进行运动，滚筒的选择范围确定在轴流式滚筒，另外花生的喂入式摘果是夹持过程中的摘果又可以分为卧式和立式，需要通过类比来最终确定摘果方式，并综合两方面的因素决定滚筒的形式。联合收获机的清选装置功用是将含杂混合物中的杂质清除干净，经清选的谷物的清洁率一般不低于98
22、%，清洁损失率不高于0.5%12。目前联合收获机械上常用的清选机构有风扇式、气流清选筒式和风扇和筛子组合式三种主要形式，每种方式都有各自的优点。此次设计通过对比各种形式的淸选机构结合国内外目前成熟机型上常用的清选装置，最终选择出一种清选效果较好的清选方案来作为联合收获机的清选机构。2.1.1 摘果方案设计方案一：图2-1 锥斜钉齿式轴流滚筒1.滚筒轴 2.钉齿3.钉齿板4.轮圈5.轮辐6.轮毂7.弹簧垫圈8.顶丝9.支撑轮1.工作原理：该滚筒结构是数个直径不同的支撑轮上固定着若干条齿板，上面依次排列着数个摘果钉齿按照一定的角度构成多头螺旋曲线。作业时，花生秧被旋转滚筒上的钉齿抓取后，在滚筒罩内
23、作切线运动的同时，还沿着轴向和径向运动，其合成运动轨迹为圆锥螺旋线，钉齿带引花生秧作圆周运动所产生的离心力冲打在凹板筛上摘果。2.方案分析：（1）此种摘果方式是通过锥形滚筒的离心作用和钉齿的打击梳理作用，将花生果从茎蔓上摘下，可适用于湿摘，但是其中的不足之处在于锥斜钉齿式摘果滚筒的摘净率偏低，不能很好的满足花生联合收获机关于摘净率的设计要求；（2）由于摘果滚筒前后两端的尺寸相差较大，虽然输出转速能够保持一致，但滚筒前后两端的线速度相差较大这样会对对花生果产生较大的损伤，造成花生的损伤率较高，无法满足花生联合收获机对摘果损伤率的设计要求；（3）锥形滚筒尾部粗大，导致整机体积庞大且易堵塞13；（4
24、）钉齿方式加工制造比较麻烦，不耐磨，如遇堵塞可导致钉齿弯曲，而且往往出现因焊接不牢而产生掉齿现象；（5）滚筒虽然是能够基本满足花生沿轴向喂入的要求，但是摘果时需要将整株的花生喂入滚筒内因此无法满足联合收获机半喂入的设计要求。方案二：图2-2 篦梳式摘果滚筒141.滚筒轴2.轴承座3.动齿杆4.动齿5.定齿杆6.固定齿7.滚筒上盖8.上物料导向板 9.下物料导向板10.滚筒上盖壳体11.滚筒法兰盘12.入料口板1.工作原理：花生蔓在通过滚筒时由滚筒体上的动齿带动沿轴向前进，前进过程中通过滚筒体上的动齿和滚筒凹板上的固定齿的作用，将花生茎蔓上的花生果梳摘下来，梳摘下来的花生果通过凹板筛上的孔中落入
25、下方的输送装置。2.方案分析：（1）此滚筒具有滚筒结构合理、体积小、花生蔓进出速度快，破碎率低，使用寿命长等优点。（2）由于在采用半喂入时花生需要在夹持机构的夹持下沿轴向喂入摘果滚筒，此时动齿就失去了作用，而且在摘果时固定齿容易将夹持的花生整株拽下造成摘果不净，故此种摘果滚筒不适合半喂入式花生联合收获机。而且根据现有的试验数据显示即使是采用全喂入蓖梳式的摘果原理的花生摘果机，都存在摘果不净，分离不清，消耗的功率大，收获损失过高的缺点。 方案三： 图2-3 差相对辊组配式摘果滚筒1.调整螺栓 2.上刮板 3.下刮板 4.钢管1.工作原理：花生蔓由夹持装置夹持，使花生植株沿滚筒的轴向运动。摘果滚筒
26、的转动方向是相向滚动的，两摘果滚筒之间需要安装定位，即相邻两滚筒刮板之间有一定的夹角。这样可以保证摘果的效率和减小花生果地损伤。被夹持住的花生蔓在经过摘果区间时被摘果滚筒上的刮板利用打击和梳刷作用将花生果摘下。被摘下的花生果落入下方的承接装置，最终被送入清选机构进行清选。2.方案分析：（1）此种摘果滚筒应用范围较广，对干、湿花生蔓都可使用；（2）消耗的动力小，摘果后的花生蔓整齐，便于储存及综合利用；（3）此摘果机构在摘湿果时的效果好，破碎率低，能基本满足联合收获机对效率和损失率的要求。（4）由于花生喂入方式的不同，此种摘果机构的结构和传动都较全喂入而言复杂的多，工作效率也比全喂入式花生摘果机要
27、低。综上所述，方案一和方案二的轴流滚筒虽然能够基本满足作业效率和损失率等要求但无论哪一种都不能很好的满足花生蔓半喂入的要求，方案三的差相对辊式摘果滚筒虽然结构和传动会较为的复杂但其他各方面都能很好的符合课题的设计要求，而且现有的4LH2型花生联合收获机样机上也采用了类似的摘果机构15，经过试验证明摘果的效果较好，故摘果滚筒的最终选取方案确定为差相对辊组配式摘果滚筒。2.1.4 清选装置设计方案一：风扇式淸选装置是通过气流清选原理利用谷粒和混合物空气动力特性的差异进行清选。当混合物落进清选装置的气流场中时，由于受到气流作用力不同而被分开。花生蔓经过摘果滚筒后，花生果和部分花生秧形成摘果后的混合物
28、，由于联合花生收获机摘的主要是湿花生，考虑到摘果后的杂余成分较为的复杂，难于确定合理的漂浮速度，故单纯的气流清选难以满足设计要求。方案二：气流清选筒式清选装置是利用风扇的吸气气流，使通过清选筒时产生速度变化，从而将混合物分开。此种原理的清选装置主要有两种方式：筒式气流清选筒式、复式气流清选筒式。气流清选筒式清选装置清选效果好，工作时尘土少，振动小，机器重量轻，但是整个装置的空间占有量大，生产率较低，适用于固定作业的清选，因此这种淸选装置虽然效果好但是不能选为花生联合收获机的清选机构。方案三：风扇筛子式清选装置主要是利用气流的吹浮作用并辅助以筛子的抖动作用将混合物中的杂质清除排走。风扇筛子式淸选
29、装置主要是由清选筛、输送装置、风扇和传动装置组成。工作时通过清选筛的往复振动，混合物被不断地沿筛面运动，装于清选筛下方的风机产生的风把混合物吹散，花生叶片等轻的杂物被气流带出机外，吹不走的花生果在筛面向后运动，在移动的过程中沙土从筛孔落下地面，花生果最后在筛面的后端通过较大的筛孔落入下方的输送装置，最终运送到集果箱。另外一些较大的花生秸秆则通过振动落入到清选筛后的逐稿器，随着逐稿器的运动逐出机外。此种清选装置是目前大型联合收获机上最常用的一种清选方式，清选效果比较的好，而且机构的设计思路较为的成熟。综上所述，淸选机构的选择最终确定为风扇筛子式淸选装置，清选筛的往复振动通过偏心机构带动的曲柄连杆
30、机构来实现，偏心距的实际大小根据清选的效率要求来确定。具体的筛孔尺寸等亦通过联合收获机的作业效率要求来设计确定。2.2 摘果清选装置最终方案的研究和确定通过对上述提出的拟定方案结合本次设计的主要目的，以及通过对目前国内常见花生联合收获机进行类比，最终确定摘果滚筒采用差相对辊组配式，清选装置采用风扇筛子式清选。最终方案为图2-4： 图2-4最终方案简图 1.机架 2.摘果滚筒 3.弹性挡板 4.刮板升运器 5.振动筛6.从动摆杆7.清选风机 8.输送搅龙 9.集果挡板 10.主动摆杆 11.吊杆 12.逐稿器工作时，链轮带动传动轴运转，在偏心轮的带动下主动摆杆的带动筛体和逐稿器以特定的频率振动。
31、花生通过夹持装置夹持，进入摘果滚筒上方，通过摘果滚筒的打击梳刷作用花生果被摘下。花生摘果后，其脱下物组成包括果荚、断茎、残茎、未成熟荚、土块等，这些混合物通过刮板输送带进入振动筛，振动筛后方连有逐稿器，振动筛体水平向下倾斜，逐稿器放置在筛体下端的上方，水平向上倾斜，振动筛末端的筛孔较大，能使筛面上花生果荚通过，落入下方的螺旋输送器。逐稿器通过锯齿面的作用及振动作用能够把残茎、断茎等向上抛送最后逐出机外。下方的螺旋输送器装有圆孔筛，能在输送过程中对花生果进行二次清选，在联合收获机的另一端进入升运器，最终进入集果箱。摘果后的花生蔓仍在夹持装置的夹持下继续向后运动，在末端被直接抛送到地面上。3 摘果
32、机构的设计摘果滚筒是摘果机构最主要的工作部件，此滚筒结构如图3-1所示，摘果滚筒由钢管周围均匀焊接6块尺寸相同的定刮板，六块动刮板通过螺栓分别与定刮板联接。摘果滚筒的直径可以通过动刮板的安装位置变动来改变。两摘果滚筒的方向互为反向，装配时需定位，彼此互相错开30o以增加摘果的效果及避免损伤果实。摘果滚筒的设计参数主要包括摘果滚筒的长度、滚筒的转速、滚筒的直径。 图3-1 摘果滚筒3.1 摘果滚筒长度的确定通过查阅相关的农业机械设计书籍，可知滚筒的长度满足： L=vt 公式（3-1）式中 v花生收获机的作业速度（m/s）；t花生摘果时间（s）。可见，滚筒的长度与作业的速度和摘果时间有关，摘果时间
33、越长，长度越长，花生果的漏摘率越少，根据夹持输送装置的设计计算，花生收获机的作业速度为0.5m/s，花生的摘果时间定为2s左右。所以，滚筒的长度为1m。3.2 摘果滚筒转速的计算花生摘果不仅与摘果时间有关系，而且与摘果速度有关系。为了提高摘果速度，显然需要提高滚筒的转速；但是滚筒转速过高，可能出现由于冲击过强而增加花生的破损，所以确定一个合适的转速显得非常重要。通过查阅相关论文17得滚筒速度： ；v= 公式（3-2）可得滚筒的转速为： n= 公式（3-3）式中： 花生果针在冲断时所吸收的功（Kw）;A花生果针的截面积（m2）；v滚筒冲击时的线速度（m/s）；n滚筒转速（r/min）；m摘果动刀
34、的质量（Kg）。 最终计算确定摘果滚筒的转速为300r/min3.3 摘果滚筒直径计算摘果滚筒直径的大小关系到两滚筒刮之间的间隙或重叠程度，直接影响到花摘果的摘净率和破碎率。根据中国花生生长状况的调查数据可知，中国花生结果的直径范围约为200mm以内16， 根据花生的结果范围绘制出图3-2，为了保证果荚能够被顺利摘下，在梳刷过程不出现果荚的松脱漏摘问题，所以要求滚筒初始接触果荚的位置在果荚最外端的A点所作的垂直线AH上；又为了提高果荚的摘果效率，使该装置可以将果荚梳刷下来，而且可以充分利 图3-2滚筒摘果示意图用其动能，将部分果荚以冲击的形式摘取下来，以减少梳刷的负荷，所以滚筒的中心点必须过果
35、荚外端与主茎的中心线EF上。从而有： AH= 公式（3-4）根据花生的生长情况取AG=100mm，GB=100mm。代入上述公式可得出AH=200mm即花生摘果滚筒的直径为200mm。为了保证不同品种花生摘果的需求，最终确定定刮板和动刮板可在180220mm内可调，两个摘果滚筒的轴距为180mm。定刮板和动刮板选用的钢板的尺寸为长宽10002mm，焊接钢板的钢管的尺寸为10005mm。3.4 摘果滚筒的功率计算摘果滚筒在梳刷和击打花生时，需要克服花生茎蔓、根蔓的拉力才能将花生果摘下。查阅花生茎蔓、根蔓抗拉与果结合处抗剪试验数据可知在刚开始成熟阶段，花生果与花生果柄之间断裂较容易，但随着花生的逐
36、渐成熟，花生果柄与花生根之间的拉伸力较小，在花生成熟后期，花生果与柄和柄与根部拉伸的力几乎一致，而且所用的力较稳定，一般在1015N左右18。因此，单个刮板对单株花生在摘果时消耗的功率为：P=Fv=F=12=37.68w 公式（3-5）花生挖掘后的夹持喂入速度为0.78m/s，花生蔓在夹持喂入时的株距在10mm左右，所以在摘果滚筒的1m的长度内大约会有10颗花生同时摘果。摘果滚筒在工作时的2s内滚筒转过10圈，即每个滚筒连续工作10次。所以，摘果滚筒消耗的总功率为：P=10P=3.768Kw4 刮板输送器的设计刮板式输送器用以输送谷粒、杂余和果穗，可以倾斜输送也可以垂直输送。刮板输送器由带有双
37、翼的套筒滚子链组成，其上安装橡胶刮板，在输送槽内运转。通常下边为工作边，即物料在输送槽的内表面刮运上升；但也有少数是上边为工作边，输送清净谷粒，此时即为“越顶”式输送，可缩短输送器的长度。当用下边作为工作边时，物料运升到顶部时就靠物料自身的重量从刮板上滑落下来卸出。卸粮开口的长度要保证物料能及时卸净。 图4-1 升运器结构形式 本设计选用的是下边为工作边的输送器，结构形式如图4-1。刮板输送器的设计主要确定其升运量、传送链型号及尺寸、卸粮开口的长度以及消耗的功率。4.1 刮板输送器升运量的计算查农业机械设计手册，常用的刮板升运器橡胶刮板尺寸为65mm85mm、65mm120mm、85mm120
38、mm和70mm140mm。输送器壳体由钢板制成，刮板与壳体之间留有28mm间隙，以防止挤塞。类比同种型号的花生联合收获机的工作效率选择刮板的尺寸为65mm120mm。刮板升运器的升运量Q可以按下式来确定：Q=Bhvk（kg/s） 公式（4-1）式中 B，h刮板的宽度和高度（m） v刮板升运速度，常用12m/s 输送物料单位容积的质量（kg/m3） 充满系数，当速度=0.5、1.0、1.5、2.0m/s时，相应为0.97、0.92、0.85、0.75 k倾斜系数（见下表） 表4-1 倾斜系数值k升运器倾角10203045607590k0.850.650.50.40.30.250.15查农业机械学
39、可知刮板输送速度一般为0.41.3m/s范围内取值。取v=1.0m/s，升运器倾角=30，刮板尺寸Bh=65mm120mm，将数值代入上式可得升运器的升运量：Q=4.4kg/s。4.2 输送器功率计算查农业机械设计手册，刮板输送器需用功率满足：N=Qg(LW+H)10-3 公式（4-2）=Q(LW+H)/102(kw)式中： Q刮板输送器每秒的升运量（kg） L输送器的水平投影长（m） H输送器的垂直高度（m） W运动阻力系数（见下表） 表4-2 运动阻力系数值链条类型 每秒升运量（kg）1.252.557.510套筒滚子链2.251.71.31.11.05钩形链4.23.02.251.91.
40、6升运器的长度为1m，倾斜角为30将数值代入上述公式中可得N=0.15kw。4.3 输送器链传动的设计计算4.3.1 链轮设计已知主动链轮转速为n1=200r/min，输送器传动比i=1.01、链轮齿数 链轮齿数 2、设计功率 公式（4-3）由机械设计手册表12-2-3查的 K=1.58=0.24kw3、选择链条型号和节距根据=0.24kw及n=200r/min查机械设计课本图9-11，可选08A。查表9-1，链条的节距为p=12.7mm。4、确定链条的链节数初定中心距=381635mm，取=508则链节数为：=99 公式（4-4）取节5.确定链条长度及中心距=1.2446 公式(4-5) =
41、330mm 公式(4-6)中心距减少量=0.661.32 公式 (4-7) 实际中心距=3296.演算链速 v=0.8m/s 与假设速度相符 公式(4-8) 表4-3 08A滚子链规格和主要参数 单位(mm)链号节 距 p滚子直径d1内节内宽b1销轴直径d2内链板厚度排距08A12.77.927.853.9812.0714.384.3.2 链轮轮廓计算链轮基本参数和主要尺寸1.基本参数连轮齿数：配用链条的节距：=12.7mm 配用链条的滚子外 mm2.分度圆直径 公式(4-9) 3.齿顶圆直径 =7.92mm 公式(4-10) 所以， 4.齿根圆直径 公式(4-11) mm5.分度圆弦齿高 公
42、式 (4-12)6.链轮材料及热处理材料 、 热处理:渗碳、淬火、回火7.连接键的选择d=30mm 选取b=8mm， h=7mm，L=20mm8.轴承选择主要承受径向力，选用深沟球轴承 简单受力计算P8KN所以F3.82D=60所以选用轴承型号为6205型其中D=62mmB=16mm4.4 卸粮开口的长度卸粮开口的长度主要是为了保证物料能及时卸净，查农业机械学可知卸粮开口长度满足 l 公式(4-13)式中： v刮板式输送器线速度，常用12m/s g重力加速度（9.81m/s） 输送器对水平面的倾斜角物料对刮板的摩擦角刮板的尺寸为65mm120mm，刮板线速度v=1m/s，花生对刮板的摩擦角为代入公式可得l=72mm。5 风机、筛子清选机构设计5.1 振动筛的设计计算花生要在振动筛的作用下，落入到螺旋输送器，所设计的振动筛下图所示，所设计的振动筛后半部分为较密的栅条，保证花生果上沾带的泥土能够落下，而前半部分栅条较疏花生可以通过此处落入到螺旋输送器。
