丘陵地区小型联合收获机脱离装置设计

1、西南大学本科毕业论文（设计）目 录摘要2Abstract30文献综述40.1 脱粒机的分类40.2 脱粒原理40.3常用脱粒装置的几种类型50.4 脱粒装置的研究方向71 引言82 脱离装置总体方案的确定921 水稻的脱粒特性922 总体结构及其工作原理92.3关键零部件的设计112.3.1弓齿滚筒的设计112.3.2滚筒上弓齿数目的确定112.3.3滚筒直径的确定122.3.4滚筒长度的确定132.3.5弓齿在滚筒上的排列方法1324脱粒滚筒的功率消耗与运转稳定性15241脱粒滚筒的功率消耗15242脱粒滚筒的运转稳定性1725关于滚筒中心轴的设计1826凹板筛的设计1927 顶盖的设计21

2、3结论22参考文献23致谢24丘陵山区小型稻麦收获机脱离装置设计孔令辉西南大学工程技术学院，重庆 400716摘要：详细论述了一种丘陵山区小型稻麦收割机横轴流滚筒脱粒分离装置的总体结构、脱粒滚筒与凹板的设计方案，脱粒滚筒采用弓齿加结构，配合上编织筛的凹板。由于该收割机的切割装置是采用双层割刀，只是把作物的穗部割下，进入脱粒装置的只是作物的穗部，对于谷物脱粒后的分离有很好的帮助。关键词：收获机；脱离装置；脱粒滚筒；凹板筛Small hills and mountains from wheat harvest machine equipment designKONG LinhuiCollege o

3、f Engineering and Technology, Southwest University, Chongqing 400716, ChinaAbstract: a detailed discussion of hills and mountains rice-wheat harvester the horizontal axis of flow small drum the general structure of the separation device of threshing with concave board threshing roller drum design, t

4、hreshing by bow, cooperate with the tooth structure of the concave board weave screen because the harvester cutting device is the double of the crops, but air cut panicle, into threshingKeywords: harvest machine; from device; threshing roller; concave board sieve0文献综述脱粒是收获过程中最重要的作业项目之一，脱粒装置的功用是将谷粒从谷

5、穗上脱下，并且在脱粒的同时尽量多地从脱出物（由谷粒、碎茎杆、颖壳和杂物等组成的混合物）中将谷粒分离出来。它是脱粒机和联合收获机的核心工作部分，在很大程度上决定的机器的工作质量和生产率。对脱粒装置的要求是：脱粒干净；谷粒损失小；分离性能好，对轴流式脱粒装置要求分离损失小；谷粒破碎、暗伤尽可能少；通用性好，适应多种作物及工作条件的变化；功率耗用低；能满足不同地区的不同要求。我国的脱粒机械有人力简易式、动力半复式以及大中型复式。其中有以脱水稻为主兼脱小麦，也有以脱小麦为主兼脱其他作物，也有以脱杂粮为主等多种型式。国外随着联合收获机的数量不断增加，脱粒机就相应减少。但是在我国农业机械化逐步发展的过程中

6、，脱粒机仍占重要地位，并在品种、质量上积极发展。、0.1 脱粒机的分类脱粒机的分类的方法不同有不同的分类。1 按完成作业的项目可分为：复式脱粒机、半复式脱粒机、简易脱粒机。2 按作物的喂入方式可分为：全喂入脱粒机、半喂入脱粒机、半切喂入式脱粒机。3 按作物的脱粒流向可分为：轴流式和切流式脱粒机。4 按滚筒轴位置可分为：立式和卧式脱粒机。5 按脱粒元件可分为：钉齿式、纹杆式、弓齿式脱粒机。0.2 脱粒原理1 碾压脱粒：靠脱粒元件对谷穗施加压力而使谷粒脱粒，作用在谷粒上的力主要沿谷粒表面的法向，这个力使谷粒与穗轴间形成剪切破坏。同时也存在沿谷粒表面的切向力，这个力也起脱粒作用。如将谷物放在禾场上，

7、用牲畜在上面踩踏，或用畜力（或拖拉机）拖拉一石辊不断绕圈行走。2 梳刷脱粒：将谷穗通过排列较密的脱粒元件的缝隙，靠脱粒元件对谷粒施加的拉力将其脱粒。由于谷穗相对脱粒元件有一定的脱粒速度，所以脱粒元件对谷粒也有一定的冲击作用。如弓齿滚筒脱粒。、3 冲击脱粒（打击脱粒）：靠脱粒元件与谷物穗头之间的相互冲击使谷物脱粒。冲击的速度越高，脱粒能力越强，冲击速度越小，需要冲击多次才能脱粒干净。如水稻拌桶脱粒、连枷脱粒和钉齿滚筒脱粒等。4 搓擦脱粒：靠脱粒元件与谷物间的摩擦力而使谷物脱粒，搓擦脱粒时，脱粒元件对谷物压紧，在谷物表面滑动，相互间存在摩擦力，这个摩擦力使谷物层移，使谷粒受到沿谷粒表面切向方向的力

8、。如用纹杆脱粒滚筒脱粒。0.3常用脱粒装置的几种类型1 切流式纹杆滚筒脱粒装置切流式纹杆滚筒脱粒装置在国内外谷物联合收获机和脱粒机上应用最为广泛。它具有结构简单，对作物品种适应性广，有良好的脱粒和分离性能，茎杆断碎较少等特点。但是喂入不均匀及作物潮湿对脱粒质量有很大的影响。 切流式纹杆滚筒脱粒装置由纹杆滚筒和栅格式凹板组成，作物进入脱粒间隙之初受到纹杆的多次打击，这时就脱下了大部分谷粒。随后因靠近凹板表面的谷物运动较慢、靠近纹杆的谷物运动较快而产生揉搓作用，纹杆速度比谷物运动速度大，它在谷物表面刮过，使得后者像爬虫一样蠕动，从而产生谷物的径向的震动。同时当谷层在间隙中以波浪式移动时，其波涌向出

9、口处逐渐变小。总的来说在脱粒过程的前半部分以打击为主要作用，后半部分以揉搓为主。2 切流式钉齿滚筒脱粒装置切流式钉齿滚筒脱粒装置的特点是：抓取作物的能力以及脱粒的能力很强：对潮湿作物以及水稻、大豆等作物的适应性好：对喂入不均匀能很好的适应。但是由于其配的钉齿凹板比较短使得凹板的分离率较低；也由于钉齿滚筒主要以较强的打击力来事作物脱粒很使得作物茎杆破碎和谷物损伤明显高于纹杆滚筒；另外钉齿滚筒装置的结构复杂，制造装配工艺要求很高。钉齿滚筒的功率消耗也大于纹杆滚筒。切流式钉齿脱粒滚筒由钉齿滚筒好人钉齿凹板组成。工作时，在喂入口的钉齿插入作物层，并将作物拖入脱粒间隙，在滚筒钉齿正面的冲击、滚筒钉齿和凹

10、板钉齿侧面冲击以及滚筒钉齿顶部与凹板弧面的搓擦作用下进行脱粒。钉齿滚筒的脱粒大多在凹板第二排钉齿处已经完成，在脱粒易破碎的作物时，可根据情况将凹板钉齿拆下一部分或者全部。3 弓齿滚筒式脱粒装置弓齿滚筒式脱粒装置一般由弓齿滚筒，凹板级夹持运输装置组成。滚筒上分布的弓齿可分三种：梳整齿、加强齿、脱粒齿。梳整齿装于滚筒体得喂入端用于梳整、推送谷物并进行脱粒。加强齿好人脱粒齿装于滚筒的圆柱体上，具有很强的脱粒能力。弓齿滚筒式脱粒装置可配置编织筛式凹板和栅格式凹板，其中编织筛凹板常用于脱粒机上，而栅格式凹板常被用于联合收获机上。弓齿滚筒式脱粒装置属于半喂入式脱粒装置，适用于脱粒水稻，也可以兼脱小麦。工作

11、时，谷物根部由夹持输送装置夹紧，沿滚筒轴向移动，仅使谷物穗头部分进入脱粒间隙。这种脱粒装置由于仅有穗头进入滚筒，脱粒后能保证茎杆完整；凹板筛分离物含杂率小有利于后续的清选；脱下来的谷粒绝大部分能够由凹板筛分离出来，从而在联合收获机上可以省去分离装置（逐稿器）；对谷粒的破碎和损伤很少，功率消耗也较小。但是由于这种结构只能适应脱粒梢部接穗的作物，不适应矮杆作物，对作物的适应性差。喂入的作物要求整齐且穗部集中，因此生产率受到一定的限制。4轴流式脱粒装置轴流式脱粒装置由脱粒滚筒、凹板筛和顶盖等组成。凹板筛和顶盖形成了一个圆筒，把滚筒包围起来。工作时，谷物从喂入口喂入，随着滚筒的旋转，在螺旋导板的作用下

12、，谷物在滚筒内做螺旋运动，但总的趋势是沿着滚筒轴向运动。在滚筒的配合凹板的打击和搓擦作用下，谷物被脱粒。脱下的谷粒从凹板筛分离出来，茎杆由排出口排出。这种脱粒装置由于谷物在滚筒中作螺旋线运动，脱粒时间长，具有以下特点：a) 脱粒能力强，通用性较好，适应脱小麦、水稻、玉米、大豆和高粱等多种作物。b) 凹板分离面积大，脱出物得分离时间长，几乎全部籽粒都可以通过凹板筛分离出来，所以在联合收获机上可以省去分离机构，从而简化机器的结构。c) 对喂入量的适应性较好，即喂入量增加时，谷粒的损失并没有明显增加。d) 由于谷物沿滚筒轴向运动的速度比较低，脱粒的时间较长，使茎叶破碎严重，凹板筛分离物中含的杂物较多

13、，使得清选比较难。e) 功率消耗比切流式滚筒有明显的增加，对潮湿、长茎杆作物，容易使茎杆搓成辫子，工作质量变坏。5其它类型的脱粒装置随着农业机械的发展脱粒装置也出现了其它类型的脱粒装置，有一种小型多功能脱粒机其脱粒滚筒采用的是封闭式板齿滚筒，凹板筛为编织筛。然后在滚筒的内侧有一个背梳。滚筒上板齿的分布是按螺旋线分布，在滚筒旋转时，每次只有一个板齿与背梳接触，这样使得脱粒装置的功耗比较小。双滚筒脱粒装置也是一种常用的脱粒装置，其采用两个结构和运动参数均不相同的滚筒，前滚筒为脱粒滚筒，作用是将饱满、成熟、易脱粒的谷粒脱下，通常用的是低的滚筒转速和比较大的脱粒间隙，其凹板使用脱粒性能强的栅格式凹板。

14、后滚筒称为分离滚筒，作用是使稻杆上面剩下的较为难脱的谷粒被脱下，使已脱下的稻谷尽快从凹板中分离出去，通常使用较高转速、较小的脱粒间隙。0.4 脱粒装置的研究方向轴流脱粒滚筒具有结构简单、工作时谷物流作螺旋运动，脱粒柔和且时间长，脱粒和分离比较充分，因而在脱净率、破碎率、分离率等多项指标方面都优于切流式脱粒装置，他的分离能力足以取代庞大的逐稿器而缩小机器的尺寸，是很有前途的脱粒装置。目前国内外的学者对脱粒分离装置已展开了众多前沿性的研究，取得了较大进展，但是其理论研究都是针对于不同机型的研究，没有普遍性。现有的谷物脱粒装置还存在许多技术关键问题，如收获损失率较高，籽粒的破损率较高，脱出的茎杆较碎

15、，功耗较大等问题，仍然是目前难以解决的问题，也是今后的研究方向。（1） 通过实践可知脱粒间隙、凹板形式、顶盖中的导向板、排列及其螺旋角等是影响脱粒性能的重要因素，一方面应当从机理的研究入手，找出问题的本质，另一方面应当通过试验寻找脱粒间隙、凹板型式、顶盖中的导向板、排列及其螺旋角的最佳参数值，建立新型儿童类分离装置来保证其良好的性能。（2） 对影响收获损失率的主要工作部件进行更为深入的研究，以减少脱粒损失、降低脱粒损伤和降低能耗为目标，利用先进的技术如高速摄像、原子示踪技术等有效手段对其脱粒分离过程进行跟踪观察和分析，找出在脱粒与分离过程中损失的主要原因是今后的主要发展方向。（3） 利用新材料

16、和先进制造技术来降低作物脱粒时籽粒的损伤。机械化收获中的脱粒损伤是谷物机械损伤最主要的源头之一，直接影响到后续的输送、储藏、加工等环节。谷物的脱粒损伤包括外部损伤和内部损伤。外部损伤是指谷物的破碎、破损、裂缝等，一般用肉眼容易识别，内部损伤主要为应力裂纹，识别需要一定的辅助手段和方法，近年来对谷物脱粒损伤的研究得到了国内外研究者的重视。因此，设计合适的水稻脱粒与分离的柔性脱粒机构是研究分离制造的主体技术，该技术可以有效的避免谷物在脱粒过程中由于直接打击而出现的过度损伤，最大限度的保证了谷物的完整性，有利于谷物作为种子再次利用，提高了谷物的保存期限和质量，有广泛的推广前景。（4） 滚筒转速与喂入

17、量是影响谷物脱粒分离过程中功耗的主要因素，对于不同的作物应具有不同的脱粒速度，对于某一特定的作物，脱粒滚筒转速与喂入量之间应有良好的匹配关系。为了减少功耗，应当根据喂入量的变化及实际转速相当于设定的转速的偏差，通过液压系统和无机变速器控制滚筒转速向节能方向发展。1 引言我国中、小型履带式全喂入水稻联合收获机脱粒装置大都采用横切流钉齿滚筒加上栅格式凹板结构，但是由于水稻品种的不断改良和种植技术的日益进步，水稻的产量有了大幅的提高，尤其是超级杂交水稻的大面积种植，原有的脱粒装置正常作业速度收获时未脱净率、夹带损失很大已经不能很好的满足收获的要求。本次毕业设计中的丘陵地区小型联合收获机使用的为双层割

18、刀，只将作物的穗部割下喂入脱粒装置，故在脱净率和损失率方面都要优于传统收获机。本次设计主要完成收获机的脱离装置部分。脱离装置包括脱粒滚筒、凹板、还有导流板的设计。2 脱离装置总体方案的确定21 水稻的脱粒特性为了实现高效脱粒，需要对水稻的脱粒特性进行相关的研究。水稻脱粒的难易程度与谷穗的连接强度有关，而水稻的连接强度与水稻的品种、成熟度和湿度有关。脱粒的难易程度常用脱下一颗谷粒所需要的力或者功的大小来表示，所用的测定方法有：用弹簧秤测量脱下单个谷粒所需要的力的大小；也可用离心力方法测量脱下单个谷粒所需要的力的大小；测定脱粒所需要的功，可将谷粒放在容器中，从不同的高度落下进行冲击脱粒；另一种测量

19、脱粒功的方法是将谷穗夹在转臂上，以一定的速度打击砧面，谷粒脱粒所需要的功可用仪器测出。通过实验可以知道脱粒功与脱粒百分比之间的关系呈正态分布，同一作物易脱粒和难脱粒的均占少数，中等脱粒难度的占大多数。因此在设计脱粒装置时既要考虑籽粒与谷穗之间的分离，又要避免谷粒表皮的破碎。22 总体结构及其工作原理脱粒装置的总体结构由喂入口、轴流式弓齿脱粒滚筒、编织筛凹板、还有机架、和上面的顶盖等组成。下图1为轴流式弓齿脱粒装置的示意图：图1 轴流式弓齿脱粒装置的示意图Fig.1 Axial flow threshing device of bow tooth1- 顶盖；2-导流板；3-弓齿脱粒滚筒；4-编织

20、筛凹板喂入口：在谷穗经过链耙式输送机构输送后由喂入口进入脱粒装置，由于脱粒时滚筒在以一定的速度转动，滚筒会将进入喂入口得谷穗卷入脱粒间隙从而进行脱粒。轴流式弓齿脱粒滚筒：根据水稻的结构特点最适合水稻的脱粒方式是采用梳刷的脱粒原理，故在脱粒元件的选择上选择了弓齿。弓齿在工作时主要以梳刷作用为主。对谷粒的打击力较小能减少谷粒表面的破损。采用轴流式弓齿脱粒滚筒，工作时，谷物从喂入口进入，随着滚筒的旋转，在螺旋导板的作用下，谷穗在滚筒内作螺旋运动，但是总的趋势是沿滚筒轴向移动。在滚筒配合凹板的配合作用下，谷穗被脱粒。这种脱粒滚筒由于作物在滚筒中作螺旋线运动，脱粒时间较长，所以具有以下特点：（1） 脱粒

21、能力强，通用性较好。（2） 凹板分离面积大，脱出物的分离时间长，几乎全部籽粒都可以从凹板筛分离出来，所以在联合收获机上可以省去分离机构，能够在很大的程度上简化机器的结构。（3） 由于滚筒为轴流式加上为开式滚筒，该脱粒装置对喂入的不均匀性有很强的适应性。（4） 由于只有水稻的穗头喂入，该脱粒装置不会出现传统全喂入脱粒装置会有的使茎杆搓成辫子的情况。 编织筛凹板：凹板的选择一般是根据所使用的滚筒而定的。一般原则是：钉齿滚筒与钉齿凹板配合使用；弓齿滚筒与编织筛凹板配合使用；纹杆滚筒与栅格式凹板配合。这里由于使用弓齿滚筒所以选择了编织筛凹板。顶盖：顶盖与凹板镶接形成圆筒形的脱粒室。为了使作物沿滚筒轴顺

22、利移动，在顶盖上装有螺旋导向板，导向板的长度由滚筒长度决定。工作原理双层割刀将水稻的穗头割下后经伸缩搅龙送到链耙式输送机构，并由链耙式输送机构送到脱粒机构，穗头在弓齿滚筒的旋转和编织筛凹板的配合作用下脱粒。脱粒下的籽粒通过凹板筛上的孔落下。脱剩的部分沿着滚筒轴向运动，最后从排出口排出收获机。2.3关键零部件的设计2.3.1弓齿滚筒的设计弓齿脱粒滚筒的设计主要是设计弓齿的数目及其排列方法、齿迹距、滚筒的长度、以及滚筒的直径和齿板数。2.3.2滚筒上弓齿数目的确定脱粒装置的生产率是由滚筒上的弓齿的数目来决定的，弓齿的数目Z可用下列公式计算： 式中 Z脱粒滚筒弓齿数； q脱粒装置的喂入量（kg/s）

23、 单个弓齿的脱粒能力（kg/s）在计算出弓齿的大致数目后，考虑到要使脱粒滚筒的动平衡性能好，弓齿的数目一般取为螺旋头数的整数倍，这样可以使弓齿在排列的过程中为对称分布，滚筒在转动时能更加稳定。2.3.3滚筒直径的确定国外的研究表明在滚筒转速相同时，小直径滚筒凹板入口处得茎杆平均速度比大直径的滚筒要低，因此在凹板入口处小直径滚筒对作物的脱粒作用更强。当凹板长度固定不变时，脱粒装置的未脱净率是随着滚筒的直径增加而增加的，在相同的滚筒转速下，小直径的滚筒作用于作物上的离心力比大直径的滚筒的要大，从而更利于作物脱粒后的分离。滚筒的直径D的决定根据是不缠草原则即喂入的作物长度应小于直径其计算公式如下：

24、式中 作物茎杆的长度滚筒直径一般为400 600mm（按齿顶计算），齿根处直径一般不小于300mm。由于本次设计中的联合收获机是使用双层割刀只是将作物的穗头部分割下，因此进入脱粒装置的只是作物的穗头部分，故不用担心茎杆缠绕的问题可以取滚筒齿根直径为300mm。 齿板数的确定齿板数由滚筒直径和齿板之间的距离来确定。滚筒直径由上面已经决定。相邻齿板的距离一般为105135mm，齿板边缘间的距离一般为7090mm。如果这个距离太小，在安装弓齿时会不方便。齿板数可由下面的公式计算： 式中 M齿板数； D滚筒直径（mm）； h弓齿的高度（mm）； s相邻齿板的距离（mm）。为了使得滚筒在运转时稳定性更好

25、，齿板数一般为双数且齿板数一般为612。本次设计中齿板数取6。螺旋线头数K螺旋头数K等于每一个齿迹上通过的工程数目，此值越大，脱粒能力越强。如螺旋线头数和齿板数相等， 齿迹距与齿距也相等。这样易使茎杆折断，要减少茎杆折断，应该使。弓齿式滚筒螺旋线头数为2、3、4。因为本次设计的脱粒装置中进入的只是作物的穗头部分，没有茎杆进入，不用考虑作物茎杆折断问题故本次设计中取K的值为2。2.3.4滚筒长度的确定轴流式滚筒的长度主要取决于分离效果。要使脱粒的作物能够充分地分离，滚筒长度用过具有足够的长度，在轴流式脱粒装置中，轴流滚筒相当于一个分离转筒，凹板筛起着分离筛的作用，它的作用不仅仅是脱粒还有着分离的

26、作用。当滚筒的直径确定时，滚筒的长度越大则作物脱粒后的通过能力也越大，但是茎杆的破碎率和功率消耗增加也很多。由于本次设计没有茎杆进入脱粒装置，故在保证功率的情况下可以适当的加大滚筒的长度以达到更好的分离效果。滚筒长度可由下式计算： 式中 L滚筒的长度（mm）； a齿迹距（mm）； K螺旋线头数； 边齿到齿板端部的距离，=1030mm。2.3.5弓齿在滚筒上的排列方法滚筒的生产效率取决于滚筒上面弓齿的数量，但是弓齿在滚筒上面的排列方法对脱粒的性能有着很大的影响，如果弓齿的数量是一定的，而一个弓齿的运动轨迹内只有一个弓齿通过，则不仅使得生产效率很低，而且使得滚筒必须足够的长。因此，在设计的时候总是

27、让若干个弓齿在同一齿迹线上回转。为了弓齿工作的时候滚筒运转稳定和载荷分布均匀，这些弓齿在同一齿迹线上均匀分布而且弓齿的分布应该按螺旋线排布。弓齿在滚筒上的排列方式如下图2所示。 图2 弓齿的排列展开图 Fig.2 The developing figure of bow tooth由上图可以看出在同一个齿迹线上有2个弓齿对称分布在上面即该滚筒的螺旋线头数为2。上图中的斜线为弓齿在滚筒上的螺旋分布线。图中标示的30为两齿迹线的齿迹距，90为齿距。 图3弓齿的配置图 Fig.3 Bow tooth configuration diagram上图3为弓齿在齿板上面的配置图结合弓齿排列展开图就何以确定

28、弓齿在滚筒上的排列的方法了。24脱粒滚筒的功率消耗与运转稳定性脱粒滚筒的功率消耗占一般脱粒机所用功率消耗的70%，即使是在联合收获机上也占了全部工作部件功率消耗的40%以上。而且脱粒滚筒运转是否稳定直接决定了脱粒和分离的质量。241脱粒滚筒的功率消耗脱粒滚筒稳定运转时，发动机供给脱粒滚筒的功率为用于克服滚筒空转阻力所消耗的功率和克服脱粒过程中有用总阻力所消耗的功率之和，可用下面的式子进行表示。 N=+ (kW)式中 N发动机供给脱粒装置的功率(kW)； 克服滚筒空转阻力所消耗的功率(kW)； 克服脱粒过程中有用总阻力所消耗的功率(kW)。空转功率，用于克服与脱粒过程无直接关系的阻力，如轴承及传

29、动的摩擦阻力。空转功率可以用下面的式子表示： （kW)式中 滚筒的角速度（弧度/s）； A系数，与轴承的种类、传动方式和滚筒的重量有关。根据前苏联的实验资料，弓齿滚筒的系数 (kWs) ； B系数，反应滚筒鼓风作用的系数，与滚筒转动时的迎风面积有关，根据前苏联的实验资料，弓齿滚筒的系数 。根据测定，空转功耗大约占滚筒功耗的5%7%。滚筒用于脱粒过程的功耗，用于克服与脱粒过程有直接关系的阻力，即滚筒在喂入口处对谷物的冲击力以及在凹板中对谷物的冲击和搓擦阻力。为了对脱粒弓齿中所小哦哈的功率进行分析，假设谷物是连续均匀地喂入脱粒滚筒；忽略作物的弹性，把滚筒对作物的冲击看作是非弹性碰撞，即作物与滚筒接

30、触后立即以滚筒的速度运动；而谷物向滚筒的喂入速度，因为与滚筒转动速度相比较很小，计算的时候可以看作零。如果在喂入口滚筒对谷物的冲击时间为。在的时间间隔内喂入的谷物量为，根据动量定理，则有： 式中 单位时间内喂入作物的质量（kg/s）； 滚筒对谷物的冲击力（N）； V谷物受滚筒冲击后的运动速度（m/s）。在凹板间隙中，滚筒对谷物冲击和梳刷，将作物拖动随滚筒一起运动所需的圆周力。为了简化计算，假设该力与总的滚筒圆周阻力P成正比，即：式中 圆周力（N）； P总的滚筒圆周阻力（N）； 谷物通过凹板时的摩擦系数，与滚筒的圆周速度、凹板的间隙、喂入量、谷物的湿度有关。根据实验研究结果，弓齿滚筒取0.70.

31、8。综合上面的式子可以得出总的滚筒圆周阻力为即 滚筒用于脱粒过程的功耗为： 将 代入上式可得： 脱粒滚筒的总功率消耗为： N=+又 所以 需要说明的是，目前关于滚筒功率消耗的分析还不是非常的成熟，上面的公式是建立在一定的假设的基础上面而得出的。在实际的脱粒过程中，谷物的运动速度并不等于滚筒的圆周速度。实际实验研究得到的冲击功率为： 式中 速度系数，约为0.40.5。242脱粒滚筒的运转稳定性脱粒滚筒在工作的过程中，由于谷物的产量、含草量得变化，谷物的喂入不均匀性，使得无论是脱粒机还是联合收获机在工作的时候脱粒滚筒工作负荷不断的变化；另外对于地面地形、土壤含水量及承载能力等的变化，使得行走装置的

32、行走阻力也是不断在变化的，所以由发动机供给脱粒装置的功率也是在不断的变化。因为这两个原因，使脱粒滚筒的运转不平稳。由前面功耗分析可得，发动机供给滚筒直径用于脱粒的功率及脱粒所需要的功率分别为： 其中为： 所以 当发动机供给脱粒滚筒的功率N与空转功率以及脱粒所需要的功率不平衡，滚筒会产生加速度。根据功率方程，则有： 式中 滚筒的转动惯量（）。上式左边表示滚筒输入功率与输出功率之差，即为滚筒消耗于加速度的功率，用来表示。设滚筒的平均角速度为，则滚筒的转动不均匀度为： 又由 所以 由上面的公式可以得出以下结论：1. 要使脱粒滚筒稳定运转，滚筒应该具有足够和适当的转动惯量、2. 滚筒依靠自身运转系统贮

33、存和释放能量，使得滚筒的转速不会应为载荷的变化而发生很大的波动。3. 发动机要具有足够的功率储备。25关于滚筒中心轴的设计滚筒的中心轴在工作的时候其受到来自发动机输入的扭矩和在作物喂入的时通过候作用在齿板上的力在经过辐盘作用在中心轴上的力矩。由于工作时作物作用在中心轴上的力矩相对发动机输入的扭矩来说小很多。所以在设计中心轴的时候就以发动机输入的扭矩来计算中心轴的直径。在查了轴的常用材料及其主要力学性能后，选择中心轴的材料为45钢。因为碳钢比合金钢廉价，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨和抗疲劳强度。由于只考虑中心轴受到发动机输入的扭矩来计算轴的强度，在设计轴

34、时可用下式进行计算： 式中 扭转切应力（）； T轴所受的扭矩（）； 轴的抗扭截面系数（）； n轴的转速（r/min）； P轴传递的功率（kW）； d计算截面处轴的直径（mm）。上式中的P传递功率可以查得，在农业机械设计手册上可以查得圆柱形轴流式滚筒的脱粒速度为1826m/s。因为本次设计为小型收获机所以取18m/s。将其换算为转速即可代入计算。的取值为2545MPa，取30来进行计算。从而可以计算出设计所需要的轴的直径。26凹板筛的设计凹板筛的设计主要包含凹板包角的设计和筛孔率的设计，脱粒间隙的确定也可以在设计凹板的时候加以考虑。凹板筛的主要作用是配合脱粒滚筒对喂入的作物进行脱粒，同时当作物的

35、籽粒被脱下的时候从凹板筛分离出来，尤其是在轴流式的脱粒装置中作物在脱粒装置中脱粒的时间较长使得脱粒后的籽粒有了更加充分的时间从凹板筛的小孔中掉落下去，所以在轴流式的脱粒装置中凹板筛也起着很重要的分离作用。轴流式的脱粒装置的凹板选择一般为栅格式凹板和编织筛凹板，下表1为编织筛凹板和栅格式凹板的比较。 表1 编织筛式与栅格式凹板的对比 Tab knitting sieve type and grid type concave board contrast凹板类型筛孔尺寸（mm）优点缺点编织筛凹板钢丝直径2.5处理断穗能力很强，断穗、带柄率少结构简单、容易制造容易变形湿脱性能差、易堵塞易磨损栅格式凹

36、板筛孔宽12-15筛孔长20-30刚性好分离能力强夹带损失小湿脱适应性好结构和制造工艺复杂分离出来的碎草比较多断穗、带柄较多用材多重量大本次设计的脱粒装置用于小型联合收获机其功耗不会太大，且喂入脱粒装置的只是作物的穗头部分，脱粒的时候穗头对凹板筛的作用力不会太强，所以编织筛凹板受力变形的问题得以弱化，同时只有穗头的喂入而没有长的茎杆喂入使得对凹板筛的分离负担不会那么的重编织筛凹板足以胜任。再考虑到栅格式凹板结构复杂制造比较困难，会使得制造成本增加不少。综合上面的情况本次设计选择使用编织筛式凹板。下面的图4表示了凹板包角和脱粒间隙 图4 凹板包角示意图 Fig.4 the sketch map

37、of concave wrap angle图中凹板筛2端与滚筒轴心所形成的夹角即为脱粒装置的凹板包角。当脱粒滚筒的直径一定时，凹板的包角越大则凹板筛的面积越大从而凹板的分离能力也越强。但是实验表明，上凹板的分离作用非常的小，所以几乎不会将凹板做成360°。凹板的包角一般取为150°240°。本次设计取凹板包角为180°。在本设计中采用的是弓齿脱粒滚筒配合编织筛凹板。所以该脱粒装置的脱粒间隙为弓齿的齿顶到凹板筛的距离。脱粒间隙的大小对脱粒装置的脱粒能力有着一定的影响脱粒间隙减小，未脱净率减小，谷粒的分离率也提高，但是谷粒的破损率也会相应的增大。本次设计中取

38、脱粒间隙为20mm。凹板的筛孔率直接影响着凹板的分离能力，其可以用下面的式子表示：式中 凹板筛的筛孔率（%）; 筛孔的面积（）； 凹板筛的总面积（）。凹板筛的筛孔率越大则凹板筛的分离能力也越强，凹板筛的筛孔率越小则分离能力越弱。但是筛孔率越大则会使得凹板筛的强度变小，同时作物的脱出物中含杂率也会相应的增大。本次设计中只有穗头进入脱粒滚筒所以增大筛孔率不会使得含杂率有很明显的增加，只需要考虑到凹板筛的强度就行了。27 顶盖的设计顶盖与凹板镶接组成圆筒形的脱粒室。为了使作物能沿滚筒轴向顺利的移动，在顶盖上装有螺旋导向板，导向板得数目是根据滚筒的长度决定的，在长度为1.21.8的圆柱形脱粒滚筒上，一

39、般装有35块导向板；在圆锥滚筒上，由于它本身对作物有轴向的引导作用，所以一般只装有2块导向板。导向板的螺旋升角（导向板和顶盖的圆周方向的夹角）一般为20°45°，螺旋升角过小时，螺距很小，作物的轴向运动速度很低，会降低滚筒的生产效率；如果螺旋升角过大，由于导向板和作物间摩擦力增加，不能发挥出导向的作用，要使得导向板起作用，必须满足下列条件： 式中 螺旋升角； 导向板和作物的摩擦角。导向板的高度多为3060mm，喂入量大，作物层厚的时候，导向板得高度取大值，反之则取小值。导向板和滚筒的间隙大多为1015mm，且沿滚筒轴向，从喂入口熬排出口逐渐变小，间隙过大，作物轴向流动不畅；

40、间隙太小，茎杆破碎增多，功率消耗也会增大，喂入量大时甚至会造成堵塞。导向板的在顶盖上的安装原则是：在喂入口处用一条导向板横跨整个喂入口的全宽（如下图5所示），以免在喂入口处产生回草得现象，最后一条导向板应该安装到排草口宽度三分之一的地方，不然会出现排草困难的现象。其余的导向板在安装的时候应该有一定的重合量，使得谷物能够沿着滚筒轴向连续运动。 图5 导向板得安装位置 Fig.5 Position of guide plate3结论此次毕业设计不仅仅是我们大学本科四年的最后一个教学实践环节，而是作为培养我们将来成为一名合格的技术人员的综合性教学实践环节，对大家四年来在理论学习与实践中的收获做一次综

41、合性的考核。“丘陵山区小型稻麦收获机脱离装置设计”属于机械设计类的课题，对于我们农业机械化及其自动化专业的学生来说是非常适合的课题，是一个综合实践的课题，也是一个极具挑战性的课题。通过对脱粒装置的主要构成部分进行充分的分析计算，和在设计过程中不断的查阅资料，不仅使我们以前学的知识得以综合，还提高了我们解决实际问题、开拓创新的能力。历时三个多月，本次毕业设计得以顺利完成。在这次设计中我得到了以下几点体会：（1） 作为科技工作者和工程技术人员必须培养求真、务实和严谨的科学态度，必须培养理论联系实际、专研创新与实事求是相结合的工作作风。（2） 必须培养独立工作与团队协作的能力与意识，使个人能力在整个团队中充分的发挥出来 （3） 必须重视基础理论和基础知识的学习，只有在牢固的基础上才能有不断的创新和发展。在这次设计中，由于个人水