单行悬挂式玉米收获机换向箱的研究设计2

1、六、悬挂式单行玉米收获机的设计1 总体方案的确定1.1整机结构配置设计本玉米收获机采用飞象牌单缸卧式拖拉机右侧悬挂配置的方式，其总体结构如图1所示。1.果穗箱 2.机架 3.传动系统 4.主换向箱 5. 摘穗装置 6.拖拉机 7.升运器图1 悬挂式玉米收获机简图1.2玉米收获工艺流程和工作原理1.2.1工艺过程茎秆拉断摘穗果穗升运果穗收集果穗堆放1.2.2工作原理 玉米收获机顺垄作业时，左，右分禾器将倒伏的玉米茎秆扶起并导入左，右拨禾链中，左，右拨禾链以适当的线速度将每一株茎秆垂直地导入一对拉茎辊之间。当茎秆被拉茎辊抓取时，茎秆被急速拉向辊的下方，这时果穗也随茎秆移动。当遇到设在拉茎辊上方的摘

2、穗板时，在冲出力和拉茎力的综合作用下，完成摘穗工作；同时，拨禾链将果穗拨到果穗输送器中，果穗被输送到果穗箱中，而茎秆继续被拉茎辊拉向下方，果穗箱内堆集一定数量果穗后，将果穗堆放在地上。拉茎辊工作原理如图2所示。图2 摘穗板式拉茎棍工作原理2 传动系统设计 悬挂式玉米收获机的传动路线为；拖拉机飞轮输出动力轴皮带传动传动轴链轮传动换向箱。3 主体结构参数和运动参数的设计3.1 摘穗板组合式摘穗装置主要由一对卧式拉茎辊、摘穗板及带拨齿的喂入链等组成。摘穗板位于拉茎辊上方，拉茎辊轴线与水平面成25°角，摘穗板上平面装有一对带拨齿的拨禾喂入链，其作用是为了保持玉米茎秆直立状态喂入，并将摘落的果

3、穗输送至果穗升运器。玉米摘穗台简图如图3所示。3.1.1 拨禾喂入链结构参数的确定 喂入链选用农业机械用输送滚子链，链号38V、节距p=38mm，拨尺长L=50mm，拨齿间距300mm。3.1.2拨禾喂入链运动参数的确定 喂入链运动分析如图3所示。为了保持玉米茎秆直立状态喂入，则 式中：机器前进速度，=1.28m/s； 喂入链线速度，m/s； 喂入链水平方向分速度； 拉茎棍水平方向倾角，=25°。即 1.41m/s 取链轮直径D=111mm，转速为270r/min,确定喂入链线速度为1.57m/s。313 拉茎辊结构参数的确定（1）拉茎辊直径及倾角的确定。拉茎辊由前后两段组成，前段为

4、带螺旋的锥体，主要引导和辅助喂入作用；后段为拉茎 ，形状为锥形六叶辊。大端直径=90mm，小端直径为=81mm，拉茎辊水平倾角为25 。1.喂入链 2.摘穗板 3.拉茎棍 4.清草刀图3 玉米摘穗台（2）拉茎辊有效工作长度的确定。拉茎辊最小工作长度应能保证摘穗部位最高的和最低的玉米穗，如图4所示。值按下式计算 式中： - 拉茎辊水平倾角，25°；-最高结构和最低结穗部位的高度差，一般=400600mm取1000，=1000°=423mm。一般拉茎辊工作长度范围是4801100mm，多数为600900mm。考虑到结构和重量因素，取540mm，这时=1183mm。图4 拉茎棍的

5、工作长度3.1.4拉茎辊圆周速度的确定 拉茎辊圆周速度与玉米收获机作业速度、被拉引的茎秆长度有关，一般要求取4.55.1m/s。由经验公式得 式中：n拉茎辊转速，r/min；h拉茎辊作用的茎秆长度，h=1.7m；拉茎辊平均直径，=0.085m； 取拉茎棍转速为n=830r/min，则拉茎辊平均圆周速度为/60=4.71m/s 此结果满足设计要求。3.2果穗升运器3.2.1果穗升运器结构参数的确定 根据整机总体配置设计及玉米果穗物理特征尺寸，确定升运器为链条刮板结构形式，其宽度为300m，水平倾角为25°。3.2.2 果穗升运器运动参数的确定 果穗升运器的刮板线速度必须适应割台输送果穗

6、的喂入链速度n。已知：输送链轮分度圆直径 D=103mm；输送链轮转速年n=240r/min。则 =1.3m/s3.3果穗箱设计3.3.1果穗箱容积计算决定果穗容积的因素：一是拖拉机允许的悬挂质量：二是收获作业时整流机质量约为500kg， 悬挂式玉米收获机整机质350kg，作业时悬挂质量储备取20%，这是允许的作业最大悬挂质量为400kg。果穗收集果穗最大质量为 kg实测果穗质量为0.39kg/穗，50kg果穗容积为0.14m³，果穗箱容积储备系数为1.3，这时果穗容积为V=0.18m³。3.3.2果穗箱结构参数的确定 果穗箱设计为长方体形结构，外形尺寸（长×宽&

7、#215;高）800×500×450 。安装在整机的后侧，与右侧割台达到质量平衡果穗底部安装重量平衡鄱板，配重铁约30kg，卸果穗翻角45°。4. 拖拉机的选择及其传动功率的分配根据机具和实地考察的综合考虑，选取总功率为18.38KW的飞象牌拖拉机，该拖拉机的柴油机型号为JD28王，通过查阅资料，得到各动力装置所需要的功率分配如下：传动系统1.2KW，摘穗辊4.2KW，升运器2 KW，牵引行走5.6KW，拨禾链4KW，合计17KW。功率利用率为92.5%，储备功率为7.5%。选用JD28王单缸柴油机，其主要优点是动力特性及通用性好，结构简单，维护方便，价格低廉，经

8、济性好。额定转速为2400r/min。5 总传动方案设计1. 皮带轮 2.拖拉机柴油机 3.链轮 4.换向箱 5.轴 6.轴 7.轴图 5 总传动图首先，根据摘穗棍轴的转速830r/min，拨禾链轴的转速270r/min，由于换向箱的动力输入轴，摘穗棍轴，拨禾链轴三轴互相垂直，故换向箱选择锥齿轮，查手册得锥齿轮的传动比一般小于3，综合考虑取轴的转速为430r/min，使得与、与传动比分别为1.93、1.59，都符合要求。柴油机的额定转速为2400r/min，取皮带轮的传动比为3，链轮的传动比为1.86。最终得到轴的转速为430r/min。6 换向箱的设计6.1 运动参数及动力参数计算6.1.1

9、 各轴转速 430r/min； 830r/min； 270r/min；6.1.2 各轴功率 10.35 Kw=10.35 Kw=10.15 Kw；由上述确定的功率分配，摘穗辊4.2KW，拨禾链4KW，可得， 2.1 Kw； 2 Kw；6.1.3 各轴转矩95509550=225.4；95509550=46.6；95509550=44.4；6.2 摘穗棍齿轮传动的设计计算6.2.1选择齿轮材料及精度等级 （1）考虑减速器传递功率不大，主轴转速不大，传动尺寸无严格限制，选常用材料并进行热处理，选取8级精度；（2）小齿轮：40Cr（调质），齿面硬度为280HBS。大齿轮选用45钢（调质），齿面硬度2

10、40HBS；（3）选择大齿轮齿数,小齿轮齿数/1.93=23.32，可取23（传动比误差=（23.32-23）/23.320.75%可用）。 6.2.2按齿面接触疲劳强度设计 由由上式确定有关参数如下：（1） 查表取载荷系数K=1.3；（2） 转矩4.66；（3）查的弹性系数189.8；（4）按齿面硬度查取接触疲劳极限：大齿轮HlimZ1=580Mpa 小齿轮HlimZ2=720Mpa；（5）计算应力循环次数N；查得接触疲劳寿命系数：大齿轮,小齿轮（6）计算解除疲劳许用应力 取接触疲劳强度安全系数， （7）选取齿宽系数。6.2.3 计算设计参数试算大齿轮分度圆直径，代入中较小的值mm； 取标准模数m=2mm； 大齿