带振动筛板脱粒机的设计与试验

带振动筛板脱粒机的设计与试验

脱粒机是农业生产中收获机械最重要的机器之一。联合收获机因体积大、质量高、价格高、农田竞争性差、损失大等问题而被纳入农业发展。据湖南省农业机械局统计，2000年湖南省使用联合收获机2049台，种植面积约占全省总收获面积的1%，其余99%使用分离装置完成收获。因此，留在过去的机器仍然有很大的空间。为了提高脱粒机的设计，脱粒机的成本低、操作可靠、性能优良，时代需要尽可能多地完成多个任务。1全球计划和工作原则总体方案确定的依据为:1)完成谷物的脱粒,保证脱粒率98%以上;2)完成谷物的清选,保证含杂率不超过5%.1.1发展优势等组成该机主要由机架、脱粒滚筒、曲柄摇杆机构、挡板、筛板、柴油机、皮带轮轴等组成(图1).主要技术经济指标为:配用动力为3.5kW柴油机,转速为1400r/min,总损失率小于2.5%.整机外形尺寸:1800mm×860mm×920mm整机质量(不含柴油机)40kg.1.2到皮带轮轴柴油机将动力传到脱粒滚筒,后经皮带轮轴Ⅱ上皮带轮将动力传到皮带轮轴Ⅰ,由皮带轮轴Ⅰ上曲柄摇杆机构带动筛板运动,同时稻穗由脱粒滚筒脱粒后落到筛板上,随筛板的运动将谷物分离,谷粒经筛板孔落入料斗,杂物则沿向下倾斜的筛板排出机体.2曲柄摇杆曲柄长度的确定采用人工半喂入式送料.弓齿滚筒式脱粒装置脱粒,滚筒直径d为300mm,滚筒长度为700mm,滚筒上弓齿按不等齿迹螺旋排列,螺旋头数K1=4,以保证结构简单,工作可靠.谷粒的尺寸一般以长度、宽度和厚度表示,根据这些尺寸的大小,在谷粒清选机构中,分别用不同的方法将谷粒从细小脱出物中分离出来.由于设计过程中靠筛板振动清选籽粒,因而选用长方形孔清选谷粒比较适宜.设计时,应使筛板的传动机构具有较高的生产率和良好的分离性能.因此要求筛板具有一定的水平位移X和竖直位移Y.为了将脱出物有效地进行分离,应保证振幅较大.同时在清粮过程中为了使混杂物能沿筛板逐渐向后移动,机构的配置应保证当筛板的向前行程终了时,筛面处于其最高位置.依据上述要求,振动筛传动机构采用曲柄摇杆机构进行运动传递,如图2示.任取一点B0,过B0作△B1B2B0,使:B1B0=15mm,B0B2=65mm,作B1B2的垂直平分线,交B1B0连线于O1点,连接O1B2,则:O1点为摇杆铰接点位置,B1,B2分别为摇杆两极限位置,过O1以O1O为半径画圆弧,又以B1作为圆心,以l-r为半径画圆弧,两圆弧的交点即为曲柄的铰支座点O.由于曲柄摇杆机构转动角速度ω=99r/min,依据参考文献,要使脱粒物得到较好地清选应使加速度比Κ=ω2rg=2.2∼3.0K=ω2rg=2.2∼3.0.现取K=2.5,则:r=2.5g/ω2=2.5×10-3m,其中r为曲柄长度。因未设置风机,故将筛板向后倾斜α,设α=2°,故要使分离物抛离筛面必须满足Κ=ω3rg＞cosαsin(ε+α)=Κ2.K=ω3rg＞cosαsin(ε+α)=K2.而振动方位角ε可由水平振幅及垂直振幅Y确定,tanε=YX=1565tanε=YX=1565,得,ε=13°.所以:Κ2=cosαsin(ε+α)=cosα°sin15°=1.03＜Κ=2.5.K2=cosαsin(ε+α)=cosα°sin15°=1.03＜K=2.5.据文献,程速比系数K3=1.5,故极位夹角:θ=180°⋅Κ3-1Κ3+1=36°.θ=180°⋅K3−1K3+1=36°.根据已知条件及其几何关系有:竖直振幅|B0B1|=15mm,水平振幅|B0B2|=65mm,极位夹角θ=36°,|OB1|=l-r,|OB2|=l+r.摇杆长R=|O1B1|=|O1B2|,|B1B2|=|B0B1|sinε=15sin13.0=66.7≈67|B1B2|=|B0B1|sinε=15sin13.0=66.7≈67mm,|Ο1B1|=R=|B1B2|2/sin13.0°=148.9≈149mm,sinθ1=|B0B2B1B2|=6567=0.9701‚θ1=76°.又在△B1OB2中:|OB1|=l-r=l-25,|OB2|=l+r=l+25,|B1B2|=67mm,θ=36°.由余弦定理有:|B1B2|2=|OB2|2+|OB1|2-2|OB1||OB2|cosθ可得l=76mm.由正弦定理得:sinθ2=|B1B2|sinθ|ΟB1|=67149×sin36°=0.4222‚θ2=8.9°,取θ2=9°.在△OB2O1中:θ=θ1-θ2=76°-9°=67°.OB2=l+r=101mm,O1B2=149mm.由余弦定理得:OO1=68.5mm,取OO1=69mm.3未带筛板动力脱粒机与传统机性能比较为检验脱粒机配置筛板后的工作性能,在常德东山峰农场随机2次抽取0.5hm2水田进行分组测试,其中旱田、深泥脚田各占50%.在脱粒过程中,机组运转正常,性能稳定.与同机型未带筛板的脱粒机比较,脱粒效果优于传统机型,脱粒率达98%以上,含杂率小于5%,水田中的下陷深度明显浅于传统的动力脱粒机约5mm;完成工作仅用时8h,而未带筛板清选需耗工时10h左右,节省工时25%;耗油量同传统脱粒机几乎持平.同类机