全喂入背负式水稻联合收割机输送装置设计（机械CAD图纸）

1、本科机械毕业设计论文CAD图纸 QQ 401339828 摘要该水稻联合收割机可一次性完成收割、脱粒、分离和装袋作业。该机体积小、重量轻，操作灵活，通过性与适应性好，较好地解决了大、中型收割机在丘陵、山区和水田难以收割的难题，在南方双季稻区、泥脚深度不大于厘米的稻田中均能正常收割水稻。该机采用全喂入、轴流式滚筒脱粒机构收割，确保脱粒干净、破碎率低，分离性能好。关键词 ： 收割 脱粒 分离ABSTRACT This rice harvest machine can reap, thresh ,screen,separate and feed one time .It is small,light

2、,and it can be operated flexibly.Also it can be used widly.It can solve the problem that it is difficult to work in mountain area in paddy for the large harvest machine or middle large harvest machine.The machine can work very well in paddy that its depth is not more than twenty inches in south area

3、 where the rice can be planted two times in one year.It can be feed wholly.The machine works with axle-flow-roller thresh machine,and it can thresh and separate wholly.Its crack rate is low. Key word ： reap thresh separate 29目 录1 绪 论2 1.1 课题背景21.2 我国联合收割机的现状和发展前景21.2.1我国联合收割机的现状21.2.2我国联合收割机的发展前景31.

4、3 设计的主要内容42中间输送装置的设计52.1输送槽的结构52.2输送槽参数的确定63螺旋输送器（搅龙）83.1 搅龙的构造及应用83.2 搅龙的工作原理93.3 搅龙输送器的主要参数93.3.1 搅龙的内径d93.3.2 搅龙的外径D93.3.3 搅龙的螺距S103.3.5 搅龙叶片的螺旋角103.4 搅龙的轴向移动速度113.5 谷粒输送搅龙的生产率Q133.6 搅龙所需要的功率144扬谷器144.1 扬谷器轮叶的速度154.2 扬谷轮输送器的主要参数164.2.1 轮叶的内径、外径与宽度164.2.2 轮叶数174.2.3 轮叶转速174.3 扬谷器的生产率184.4 叶轮与壳体的间隙

5、195 机架的设计195.1断面形状和尺寸选择195.2机架的结构206 主轴的设计和校核216.1 选择轴的材料216.2 初步确定轴的直径216.3 主轴的结构设计227 轴承的选用23参考文献24谢辞251 绪 论 1.1 课题背景我国是农业大国，水稻是我国最重要的粮食作物之一，水稻种植面积约4.5亿亩。全国水稻种植面积约占粮食作物面积的30，产量接近粮食总产量的一半，2009年我国粮食总产量达到10616亿斤，再创历史新高，连续6年增产。我国南方有很大一部分地区为丘陵地带，这些地方收割机的使用仍不多，大部分仍使用人力，一个人一天收割水稻大约一亩地，生产效率低，而且早稻收获时节恰好赶上夏

6、天最热的时候，收割机具有收割效率高的特点，每天能收割水稻几十亩甚至上百亩，如能使用联合收割机收割水稻，可以大大减轻劳动力，提高生产率。因此，能制造出适用于丘陵地区的中小型收割机具有很好的市场前景。在我国南方地区，从农村劳动力结构来看，年青力壮的劳力很多外出务工，给联合收割机的应用提供了机会，同时机收价格的降低使很多农民容易接受收割机的作业，最简单的情况就是在中国水稻产区很多农民都乐意接受利用机器来进行收割服务。因此，稻麦收割机的应用将越来越普遍。近年，国务院作出了加大粮食直补、农资综合直补、购买农机具补贴、良种补贴力度，大幅度提高粮食最低收购价的决定。在农机补贴政策的强力推动下，2009年来我

7、国联合收割机市场发展势头强劲。国家统计局统计显示，截至8月末，国内累计生产各种型号收获机械42万余台，同比增长48.34%，创我国收获机械年度产销历史之最。 1.2 我国联合收割机的现状和发展前景1.2.1我国联合收割机的现状我国水稻收割机的发展很不平衡，除了江、浙、沪等发达地区机收率比较高以外，其它水稻主产区机收率较低，受当地经济条件的限制，受地埋环境的影响，收割机的推广与应用仍有一定阻力。然而在我国的皖、湘地区，生产厂家和当地农机部门也为此做了较大的努力，并收到了明显的效果。无论怎样都需要农机推广部门及有关厂家作出艰苦的努力。1.2.2我国联合收割机的发展前景目前水稻产区机收率仍然较低，随

8、着农村经济的不断发展和收割机的普及推广，预计在今后五、六年内履带水稻收割机具有广阔的市场前景。我国联合收割机市场结构也在悄然发生变化，联合收割机在收获机械总量中的比重逐年加大。2009年前8个月，联合收割机占收获机械总量的比重为19.78%。国家统计局统计显示，2009年1-8月份，我国主要制造企业累计生产各种型号的联合收割机8.31万台，同比增长32.44%。      农业庄园化、产业化、农村推广土地大面积承包，没有收割机械不行。市场亦即农民配置小型联合收割机的出发点是为了省工、省时、减轻劳动、提高效益 减少浪费， 以商业性服务盈利为目的而趵置的，

9、其最终也是使被服务者达到上述的目的市场对小型联合收割机的期望值如下： 价格低，售价或使用价低到符合农民目前的承受能力，对赔买者或使用者都是如此；故障少，使用中保证可靠性； 操作使用符合现在农村的技术素质能力；在谷物种类上，在适用地域上有较大的变通； 不能粗笨，外观有一定的型式美； 维修和配件应比较方便。 收割机的发展方向将是向高科技化方向发展，制造出适用性强的收割机很有发展市场，对不同地区开发出不同的收割机是很有发展前途的。由此，相应的制造出高性能的联合收割机是适应收割机发展的趋势。1.3 设计的主要内容本次设计在调查南方丘陵地区的稻田情况和水稻生长周期之后，在市场上认真比较了几种稻麦两用收割

10、机的优缺点之后，做出的优化方案。适用于收割水稻，操作方便，维修方便，适用于平原，丘陵，梯田，三角地等大小块及烂泥田。 在综合考察实际情况后，选用全喂机型联合收割机，有效割幅1.6米，总损失量小于等于1.5%，破碎率小于等于2%，含杂率小于等于2%。采用全喂式机型的过程是：茎杆稻头全部进入脱粒机，经过脱粒机粉碎，谷粒脱下，茎秆与谷粒经凹版筛分离。茎杆排除出机器，谷粒从凹板筛孔落下到底壳，并由集谷搅龙推运到一侧，再由扬谷器扬升出收割机并装袋。 采用全喂式机器的优点是： （1）半喂入收割机从结构原理比全喂入收割机较复杂，一旦出现故障难于排除修理，零部件贵，拆装修理较困难等问题存在。而全喂入收割机结构

11、简单，很多零件看得见摸得着，发生故障易于修理排除，适合农民机手应用，修理费少等优点，农民愿意采用全喂入收割机作业。 （2）经济效益分析，如一台洋马Ce_2M型半喂入与一台浙江三联4LZ_1.8型全喂入收割机对比验收，同一片稻田，统一时间，每台机收割2亩面积，洋马机18分42秒收割完，浙江三联19分31秒也收割完毕，三联机比洋马机相差40秒时间，可能关系到操作手技术熟练程度的问题存在。三联收割机的总损失率小于3.5%，而洋马收割机的总损失率经常大于3.5%，因为该机具利用链条传动送禾稻装置，在机械传动链条的作用力之下，就出现损失率较大。所以，农民对半喂入收割机有不同的看法。全喂入收割机，在收割速

12、度与拨禾轮的配合，将禾稻拨入搅龙槽，保证稻谷棵粒归全，损失少。 （3）南方有部分农民还有耕牛，所以，半喂入收割机在收割作业时，稻杆全身不经过脱粒机滚压过，稻杆硬和老叶有泥灰，耕牛不喜欢吃，农民晚造不愿意请半喂入收割机作业，而全喂入收割机早、晚造均适用。2中间输送装置的设计 中间输送装置是指割台和脱粒机之间的倾斜输送器，通常称为过桥或输送槽，它的功用是连接割台和脱粒装置，将割台上的作物均匀、连续地输送到脱粒机中。 中间输送装置有链耙式、带耙式、和转轮式三种，链耙式和转轮式一般用于中间输送器较短的联合收割机中，带耙式一般用于中间输送器较长的联合收割机中。悬挂式全喂入联合收割机由于中间输送器较长，因

13、此选用带耙式输送槽。带耙式输送槽具有结构简单、造价低。2.1输送槽的结构 输送槽为一整体式结构，主要由壳体、主动滚轮、从动滚轮和固定有耙齿板的输送皮带等组成，如图3.1所示。根据传动路线的设计，输送槽主滚动轮与从动滚轮之间设置一中间滚轮。为适应作物层厚度的变化，从动滚轮设计成浮动式，防止割台作物喂入过多而造成堵塞。此浮动为自动式的，当割台喂入过大时在作物的挤压下，从动滚轮向上翘起，加大作物的输送，同时压下弹簧，当作物喂入减小时，在滚筒自重和弹簧的作用下，从动滚筒复位，弹簧的作用除了使滚筒复位外，主要是使滚筒浮动轻慢，防止碰撞。同时从动滚轮轴设计成可前后调节，当输送带被拉长时可调节冲动滚轮，使输

14、送带张紧。从动滚筒张紧的调节，是通过旋转浮动臂上的两定位螺母使其张紧。图3.1 输送槽（拆去侧板和一上盖板）2.2输送槽参数的确定1、输送槽耙齿速度的确定 输送槽耙齿的速度一般为35m/s，不宜过大，太大会使输送带震动，太小满足不了输送能力。同时输送槽耙齿速度不能小于割台拨子尖的速度，由割台设计者算出割台拨子尖速度为3.9m/s。由以上要求，取输送槽耙齿速度为4m/s。2、 输送槽耙齿高度的确定 高度一般为4050mm3、输送槽耙齿尖与输送槽底板之间距离的确定间距一般为1520mm，取间距为18mm。4、 输送槽宽度的确定 宽度由以下公式确定 式中 B输送槽宽 q联合收割机喂入量 q=2.27

15、kg/s h输送槽耙齿尖与底板间距 h=0.018m V输送槽耙齿速度 V=4m/s 作物容重 水稻容重为110Kg/m3代入数值得 B=2.37/（0.0184110）=0.28m为使输送槽不堵塞，适当加大输送槽宽度，取宽为0.32m，即320mm。5、 输送槽滚轮直径的确定 输送槽滚轮直径无特别要求，根据已有联合收割机的输送槽直径，取直径为160mm。6、 输送槽主动滚筒转速的确定 输送槽耙齿的速度V=4m/s，耙齿绕轴旋转的直径为滚筒直径加两倍耙齿高，D=160+402=200mm。主动滚轮转速 n=60V/（D）=604/（3.140.2）=382r/min7、 输送槽耙齿间距的确定

16、输送槽耙齿间距一般为250350mm，根据联合收割机总体布置图可知输送槽主动滚轮轴心与输送槽从动滚轮轴心距离为2326mm，再加上滚筒直径D=160mm，可算得皮带全长为5154 mm。取耙齿数为18个，算得齿间距为286.36mm，此数值满足条件。 3螺旋输送器（搅龙） 搅龙在农、牧、副业加工机械上应用最为广泛，除了单独用于输送外，还可以在输送的同时对输送物进行混合、压缩、揉搓和洗涤等。谷物联合收割机上的搅龙，主要用来输送割台割下的谷物和输送脱粒后的谷粒等。搅龙输送的特点是：适应性广、可以水平输送，也可以倾斜或垂直输送；输送物可以是长、短茎杆，也可以是粒状、块状、粉状和糊状的物料。此外它还有

17、结构简单，坚固耐用，使用安全可靠，工作不受自然条件影响，且转速可以在很大的范围内变化等的优点。其缺点是：易于使输送物损伤和破碎，消耗的功率也比其它类型输送机构的大，通常大，并且要求喂入均匀。3.1 搅龙的构造及应用 搅龙构造简单，它由焊在轴上的螺旋叶片、外壳和传动装置等组成。根据螺旋叶片圆周速度的不同，搅龙可分为低速的（叶片圆周速度<2.8m/s)和高速的（叶片圆周速度>2.8m/s)两种。前者适于水平或倾斜度不大的情况下输送，后者则适应于倾斜度较大或垂直状态下输送。因在高速搅龙中，被输送物主要受离心力作用，物料颗粒被抛向输送管壁形成一密集层。并搅动着向前移动，一般最适宜的圆周速度

18、是2.86米/秒，这时单位消耗功最少。当圆周速度<0.8m/s时，槽壳的上部可以是敞开的，这时输送器的倾角一般不大于，速度>0.8m/s时，槽壳应封闭，以免物料在离心力的作用下被抛出。 农业机械上常用的螺旋结构形式有整片式、环带式和叶浆式等三种。 整片式螺旋适用于输送松散的和小块的物料，也用于输送干草和未脱粒的谷物以及块根等。 环带式螺旋适用于输送大块的根茎和其它大块物料，同时也适用于作搅拌用。 桨叶片螺旋适用于搅拌和输送粘稠物料。 综上所述，本次螺旋式输送器的选择未低速、水平输送，整片式螺旋输送器。所以叶片的圆周速度<2.8m/s。 如下图所示3.2 搅龙的工作原理 工作时

19、，进入搅龙内的物品，在旋转螺旋叶片的推动下，沿着外壳向着一端集运出去。输送物能沿搅龙的轴向运动而不和搅龙叶片一转动，主要是由于有输送物本身的重力和与外壳摩擦力的作用，此外，输送物由于受到叶片的带动也产生离心力，因而向外抛扔紧贴外壳在螺旋叶片的作用下作轴向运动。 3.3 搅龙输送器的主要参数3.3.1 搅龙的内径d 对谷粒输送搅龙，搅龙的内径就是轴的直径，工作时，因负荷小，所以很少有扭断的现象，但往往因为其细而长容易出现刚度不够而变形，故设计时常按必须保证搅龙轴有一定的刚度来考虑其内径的大小，常按下面经验式选取。即 式中 L-搅龙的长度。根据脱粒滚筒的长度，确定,所以 （1）3.3.2 搅龙的外

20、径D 对谷粒输送搅龙，常取mm，视机的大小而异，小机的取小些，大、中型机的取大些。本机选取mm，查实用设计手册经验公式 所以，综合上述（1），在查询实用设计手册取3.3.3 搅龙的螺距S常按如下经验式选取： 一般说螺距大，生产率高，但工作费力，所以不管是谷粒搅龙或割台搅龙，设计时S/D的比值通常都选用接近下限值。所以，取。 3.3.4 搅龙的转速n 在保证得到相应的生产率的条件下，转速越低越好，因转速高时不仅机器振动大，消耗功率多，而且易造成谷粒的破碎和飞散。对普通谷粒输送搅龙，取，对于带有扬谷器的谷粒输送搅龙，取。本搅龙带有扬谷器，所以取。3.3.5 搅龙叶片的螺旋角 在选取搅龙叶片的螺旋角

21、时，应满足以下条件： ，亦即 但螺旋叶片上各点的螺旋角是不等的，半径最小处角最大，而半径最大处角最小，如下图所示 所以设计时应使靠搅龙轴处（内径）的螺旋角满足上式要求。由于水稻对铁皮的摩擦角。所以内径处螺旋角应满足 。由公式 得所以搅龙内径处的螺旋角，搅龙外径处的螺旋角，满足条件。3.4 搅龙的轴向移动速度搅龙以绕轴转动时，在半径为r(任意)的O点处有一输送物质点，绝对速度在不考虑摩擦时由（切向速度）和沿螺旋面的滑移速度（沿该点处切线方向）合成，与轴向成角，沿该点的法线方向，可由以下的图解得到证明（法线与轴向交角为），或用方向余弦证明。 当考虑摩擦，则偏离法线角为方向。 为螺旋线形成的运动速度

22、，可见小于此值。 由前面的数据可得到 叶片圆周速度最大值为，所以符合条件。 对求导数，并令 ，可以得到 螺旋角时，具有最大的轴向速度。设计时应使螺旋叶片平均半径处的螺旋角近于此值。 3.5 谷粒输送搅龙的生产率Q用积分法计算，理论上是和横截面的乘积，由于同一断面上各点半径不同，故又不同，也不相等，所以用积分法。 ， （） 叶片外径； 叶片内径； 输送物容重，； 充满系数，一般为； 倾斜安装时生产率降低系数； 与、成正比，则；查实用设计手册的一些谷物的容重，水稻籽粒容重，小麦籽粒容重，谷子（籽粒）的容重所以取；则谷粒输送搅龙的生产率为3.6 搅龙所需要的功率 当搅龙与水平的夹角小于时，可按下式计

23、算功率： ； ； ； ； 。所以。4扬谷器在水稻联合收割机和稻麦两用自动脱粒机上，多采用扬谷轮式输送器来输送籽粒和杂余。扬谷轮式输送器主要由扬谷轮、传动轴及输送管道所组成，具有结构简单、重量轻、消耗功率少等优点。扬谷器是利用高速旋转的风扇式叶片抛送物料，而叶片旋转产生强烈的气流则起着辅助输送及排除轻杂物的作用。为了减少输送过程中的能量损失，扬谷器的管道接近垂直或稍有倾斜（与水平夹角不应小于）。管道的截面最好采用等截面的圆形管或方形管，管道出口处的转角应做成圆弧形。扬谷器的结构有扬谷器轴、叶片、外壳、排尖筒。管道升运高度不大于（）。4.1 扬谷器轮叶的速度 扬谷器工作时，设质量为的物料，被扬谷器

24、叶片以初速抛扔出去，则该物料从叶片处获得的动能为，根据扬谷器工作的要求，即不但要将物料抛送到一定的高度H，而且物料在升到高度为H时离出口还应有一定的末速度，以便将输送物抛出管外。通常末速度应为。 根据能量守恒定律得垂直输送时的方程： 得物料初速度 式中考虑到物料在升运过程中与管壁的摩擦损失，物料互相碰撞损失及管道内空气的阻力的能量损失系数，常取。 考虑轮叶在打击谷粒时有速度损失，所以轮叶所需的圆周速度为： 式中轮叶的圆周速度与输送物料的初速度之间的差异损失系数，常取。取 ，所以 4.2 扬谷轮输送器的主要参数4.2.1 轮叶的内径、外径与宽度 轮叶的外径大，达到相同杨程时的转速可降低，从而可以

25、减少功率消耗及减少磨损。但过大结构增大，给总体配置带来困难。 通常输送杂余，输送谷物，轮叶的内径由轮叶的径向尺寸值决定，值小，轮叶内、外径抛起角的差值小，谷粒能成束抛起；但值过小，生产率下降过多，一般。所以取，。 叶轮宽度大，可提高生产率，从下图可知，过大螺旋输送器输送来的输送物不能达到外侧，叶面不能充分利用，并且结构庞大，一般，取。 4.2.2 轮叶数 适当地增多轮叶数，可以提高生产率，但过多，不但使轮叶的取量不足，不能提高生产率，并且过多搅动会损失谷粒，一般输送杂余，输送谷粒，所以本扬谷器选择。4.2.3 轮叶转速 轮叶的转速必须保证输送物有足够大的初速度，以便将输送物送至所需的高度。垂直

26、输送时： 式中应以轮叶内径代入，使初速度最低的输送物亦能上抛输送。所以，合格。4.3 扬谷器的生产率 因为谷物被抛起时，叶片与水平之夹角较小，可认为是在水平的位置抛起。每一片叶片 刮起的物料体积为： 叶片的径向高度； 叶片的宽度； 物料自然休止角，水稻为，小麦为。 ；轮叶数；输送物的容重（公斤/）；轮叶的转速（转/分）；效率，受下列因素影响： （1）叶片上的物料没达到理论体积量，即搯取不足及叶片抖落， （2）部分输送物料离开叶片后输送不出而返回，所以 4.4 叶轮与壳体的间隙谷粒的破碎与扬谷轮叶片和壳体的间隙有密切的关系。试验证明，当间隙小于谷粒的最小厚度时（谷粒不易进入间隙），或大于谷粒的最

27、大宽度时（谷粒能通过间隙），所造成的破碎率最低；当间隙介于谷粒的最小厚度与最大宽度之间时，谷粒最易被卡入而挤碎。一般小麦和水稻籽粒的最小厚度为1.5毫米，最大宽度为4.5毫米，所以间隙应取： 。 ， 。所以取， 5 机架的设计5.1断面形状和尺寸选择机架的抗拉和抗压刚度，一般仅与其断面面积的大小有关，与断面的形状无关。但在承受弯曲力矩与扭转力矩时，则机架的抗弯刚度与抗扭刚度不仅与其截面面积的大小有关，且与断面形状有很大的关系，即与其断面惯性矩成正比：1） 圆形空心截面的抗弯刚度及抗扭刚度都比较好。如采用正方形空心断面，抗弯刚度提高较多，抗扭刚度提高较少。总的来说，圆形断面抗扭刚度好于方形断面，

28、而抗弯刚度不如方形断面。 2）长方形空心断面对提高长边方向的抗弯刚度十分显著，但抗扭强度较差。 3）同样断面形状和同样大小的面积，外形尺寸大而壁薄的断面比外形尺寸小而壁厚的断面的抗弯刚度和抗扭刚度都高，空心结构的刚度比实心结构的刚度大，但厚度很小时要考虑稳定性问题。 4）工字形断面在高度方向上抗弯刚度最大，但抗扭刚度较差，只宜用于承受单一方向弯矩的地方。5）不封闭的断面的抗扭刚度极差。因此，基于小型水稻联合收割机脱谷集谷部分的抗扭刚度不必太高，而要有足够的抗压抗弯刚度，机架断面选择矩形空心截面，可采用角钢。本设计选用热轧等边角钢，2型。5.2机架的结构当脱粒装置工作时，机架不宜过高，否则容易触

29、及地面影响工作；机架主要作用是当脱粒装置不工作的时候，需要从拖拉机上拆除下来，放置的时候需要机架支撑。此外，机架固定下壳，便于安装两个轴6 主轴的设计和校核6.1 选择轴的材料轴的材料主要是碳素钢和合金钢，根据传动的功率和一些参数选择材料，最常用的材料是45#钢，经过调质处理，得到的组织具有良好的综合力学性能，即有较好的强度，同时具有良好的塑性和韧性，因无特殊要求，选用45#钢，调质处理；查机械设计手册表11.1查得毛坯直径200毫米，硬度217255HBS，抗拉强度极限=640Mpa，屈服强度极限=355 Mpa，弯曲疲劳极限=275 Mpa剪切疲劳极限=155 Mpa。 6.2 初步确定轴

30、的直径 轴是机械传动的中的重要零件，设计时应满足合理的结构，足够的强度，必要的强度和振动稳定性，以及良好的工艺性等，轴的设计就是根据轴上零件的定位和固定要求，以及加工和装配要求，合理定出轴的结构外形和全部尺寸过程。 设计轴时必需要先对轴的直径进行必要的估算，由于本实用型的全喂入轴流脱谷机构的主轴主要承受扭矩作用，所以只需按轴所受的转矩来进行计算。扭矩强度条件为: = = 式中： 轴的扭转切应力，Mpa T轴所受到的扭矩，N.mm n轴的转速，r/min P轴所传递的功率，Kw 轴的许用扭转切应力，Mpa 轴的抗扭截面模量，对实心圆轴，=/16，可得轴的直径： = 式中C为取决于轴材料的许用扭转

31、切应力的系数，当弯矩相对转矩很小时，C取较小值，取大值，反之，C取较大值，取较小值。几种轴材料的和C值：轴的材料1354540 21312201225203030404052C16013514812513511811810710798根据选择的轴材料为45#钢，按照上述方法，对轴的直径进行估算=25毫米，因此所设计的主轴直径取为30米。6.3 主轴的结构设计主要承受扭矩的零件，从强度方面考虑，则以圆截面最好，空心矩形的次之，本次设计中主轴采用实心阶梯轴。如图8-1所示图8-17 轴承的选用轴承的作用是支撑轴及轴上的零件，保持轴的旋转精度，减少转轴与支撑之间的摩擦和磨损。 因为滚动轴承已经标准化，所以我们只需要选型就可以了。 滚动轴承的类型应根据所受的载荷大小、性质、方向、转速及工作要求来选择。由于本设计的轴基本上只承受径向载荷且