籽瓜籽汁分離機的設(shè)計-打瓜收獲機破皮取籽機構(gòu)設(shè)計（含三維圖SW及CAD圖紙）
籽瓜籽汁分離機的設(shè)計-打瓜收獲機破皮取籽機構(gòu)設(shè)計（含三維圖SW及CAD圖紙）,瓜籽,分離,設(shè)計,收獲,機破皮取籽,機構(gòu),三維,SW,CAD,圖紙
打瓜收獲機破皮取籽機構(gòu)的設(shè)計
李建國
（新疆塔里木大學(xué)）
摘 要：針對我國西部籽瓜加工勞動強度大、機械化程度低的現(xiàn)狀，設(shè)計了籽瓜破皮取籽機。該分離機的設(shè)計思路為：將籽瓜初步粉碎、用輥輪將籽瓜完全壓碎、使瓜瓤和瓜皮分離、排出瓜皮、用離心法將瓜瓤和瓜籽分離、最后收集瓜籽。本機的主要裝置有破碎齒、壓碎輥輪、大滾筒輥刀、小滾筒、小滾筒輥刀。本機結(jié)構(gòu)簡單緊湊，裝載攜帶方便，能夠大幅提高籽瓜的加工效率，適合于廣大籽瓜種植農(nóng)戶推廣使用。
關(guān)鍵詞：籽瓜；破碎；分離機構(gòu)；設(shè)計
引言
籽瓜是新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團重要的經(jīng)濟作物，在建設(shè)兵團的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中占有重要地位。隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，籽瓜的種植規(guī)模越來越大，人力投入，生產(chǎn)成本的消耗等問題日益突出，因此，籽瓜產(chǎn)業(yè)的全程機械化亟需解決。目前，在籽瓜的收獲環(huán)節(jié)：采取人工采摘、人工輔助集條機集條集堆、機械取籽配合作業(yè)，使得勞動強度大，勞動成本高。同時籽瓜成熟后因其特性不宜在田間放置過久，如逢秋雨霜凍，極易腐爛，另外籽瓜成熟時正是棉花、玉米、甜菜等大宗作物收獲農(nóng)忙之際，勞動力奇缺，給籽瓜人工收獲帶來很大困難
因此，有必要對籽瓜收獲取籽環(huán)節(jié)機具及配套設(shè)備進行研究以解決籽瓜機械化收獲問題。分析了目前在兵團廣泛使用的幾種籽瓜收獲機械的基本結(jié)構(gòu)及功能；并依據(jù)不同的工作機理，介紹了籽瓜撿拾裝置、輸送裝置、取籽裝置的基本類型和技術(shù)特點。
針對我國西部籽瓜加工勞動強度大、機械化程度低的現(xiàn)狀，設(shè)計了籽瓜籽汁分離機。該分離機的設(shè)計思路為：將籽瓜初步粉碎、用輥輪將籽瓜完全壓碎、使瓜瓤和瓜皮分離、排出瓜皮、用離心法將汁和瓜籽分離、最后收集瓜籽。本機的主要裝置有破碎齒壓碎輥輪、大滾筒棍刀、小滾筒、小滾筒輥刀和瓜籽的收集裝置。本機結(jié)構(gòu)簡單緊湊，裝載攜帶方便，能夠大幅提高籽瓜的加工效率，適合于廣大籽瓜種植農(nóng)戶推廣使用。
1 籽瓜籽汁分離機的總體設(shè)計
1.1籽瓜破皮取籽機的結(jié)構(gòu)組成
如圖1所示，打瓜破碎取籽機主要部分組成。
1.2打瓜破皮取籽機的工作原理
通過小四輪通過萬向節(jié)傳輸動力帶動鏈輪進行工作，籽瓜從進料口進入到破碎裝置進行初步的破碎，破碎的籽瓜進入壓碎裝置，壓碎裝置進行第二次破碎處理通過碾壓輪對初步破碎的籽瓜進行瓜皮與瓜瓤的分離，分離的瓜皮與瓜瓤落入瓜皮分離裝置通過排皮軸的作用將瓜皮排出體外，其瓜籽與瓜瓤將通過篩體的篩眼將其瓜籽與瓜瓤落入儲存箱箱內(nèi)有個螺旋軸起作用就是把瓜籽與瓜瓤輸送到瓜籽和瓜汁分離裝置，其裝置外殼是個圓桶篩體其小篩孔將瓜汁和瓜瓤排出體外剩余的就是瓜籽和少量的雜質(zhì)。
1進料口2籽瓜破碎裝置3籽瓜壓碎裝置4瓜皮分離裝置5水平螺旋輸送器6瓜籽和瓜汁分離裝置 7廢料排出口8.支架9瓜籽收集口
圖1打瓜破皮取籽機的結(jié)構(gòu)組成
2打瓜破皮取籽機的主要部件結(jié)構(gòu)
2.1破碎齒
圖2 籽瓜破碎齒
籽瓜破碎齒位于在籽瓜喂入裝置下部，由安裝在軸上的九個形狀大小相同的圓柱形彎齒組成，在軸的高速旋轉(zhuǎn)過程中能夠完成籽瓜的初步破碎。
2.2壓碎輥
圖3 壓碎輥
壓碎輥有圓柱及安裝在圓輥上的8個棱角組成，通過壓碎輥的進一步壓碎，可以將經(jīng)過破碎齒初步打碎的籽瓜中，還未完全分離的瓤和籽以及鑲嵌在瓜皮里的瓜籽經(jīng)過擠壓徹底分離。
2.3輥刀軸的校核
籽皮分離裝置中心軸如圖4-1所示。
圖4-1 籽皮分離裝置中心轉(zhuǎn)軸
2.3.1軸直徑的選擇
在工作過程中，主動分離中心軸承受的力有自重和破碎打瓜在分離過程中對軸反作用力。現(xiàn)在 計算主動分離中心的最小直徑。經(jīng)過查閱相關(guān)文獻可得知計算軸的最小直徑的公式。軸的最下直徑為：
（4-1）
式中：——主動滾筒最小直徑（）
——軸的許用扭切應(yīng)力（）
——傳遞的功率（）
——軸的轉(zhuǎn)速（）
——軸的材料和承載情況確定的常數(shù)
由產(chǎn)生的功率經(jīng)過一系列的損耗，最終傳到了主動分離中心軸上。在這傳遞的過程中經(jīng)過了一個一個鏈輪。
經(jīng)過計算和查閱相關(guān)文獻可得：
將數(shù)據(jù)代入公式（4-1）得：
所以主動分離裝置中心軸最小處的直徑為50。此軸所選取的材料為45號鋼，抗拉強度屈服強度。因此此軸滿足受力要求，能夠正常的工作。
籽皮分離裝置中心軸在工作時，除受到車輛的重力外，還受到轉(zhuǎn)向時的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，軸上的鍵所起到了固定齒輪的作用，鍵側(cè)面受力還是比較大的，故對以上所述的進行校核。
2.3.2軸校核
根據(jù)所傳動最大轉(zhuǎn)矩，額定轉(zhuǎn)速以及傳動軸長度，兩端自由支撐，材料均勻的等截面?zhèn)鲃虞S的臨界轉(zhuǎn)速，為：
(4-2)
式中：D—傳動軸的直徑最細(xì)端（取軸端面直徑）mm；
L—傳動軸的支撐長度（取整個軸的長度）mm；
將D=50mm，L=1700代入（4-2）可以得出：=1038（r/min）。
實際上傳動軸的實際轉(zhuǎn)速最大為342（r/min），由于傳動軸動平衡的誤差的影響，實際臨界轉(zhuǎn)速要低于計算的值，所以要引進安全系數(shù)。
帶入數(shù)值：，所以合格。
2.3.3軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的校核
傳動軸除了應(yīng)滿足臨界轉(zhuǎn)速的要求外，還應(yīng)保證有足夠的扭轉(zhuǎn)強度，對于傳動軸的最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力按（4-2）式計算[18]：
（4-3）
式中：T—傳動軸計算轉(zhuǎn)矩，
D、d—軸的最大徑和最小徑 mm
將、、D=60mm、d=50mm代入（4-3）得：
，一般軸的許用應(yīng)力，由于故以上狀態(tài)能滿足工況使用要求[19]。
2.3.4傳動軸健側(cè)擠壓應(yīng)力的校核
根據(jù)資料查詢對傳動軸健齒側(cè)擠壓應(yīng)力進行校核利用公式（4-3）計算[18]：
（4-4）
式中：—計算轉(zhuǎn)矩
—鍵轉(zhuǎn)矩分布不均勻系數(shù)，取1.3
—鍵外徑 mm
—鍵內(nèi)徑 mm
—鍵的有效工作長度 mm
—鍵數(shù)量，這里取1
將、、、、、代入式（4-4）得：
當(dāng)鍵面硬度為35HRC時，許用擠壓應(yīng)力為
則，鍵擠壓強度。
3主要技術(shù)參數(shù)
表2-1 主要技術(shù)參數(shù)
參數(shù)項目
數(shù)據(jù)
外形尺寸（長×寬×高）（mm）
1500×2000×1800
主動輪鏈輪速（r/min）
270
籽瓜破碎率（%）
1.0
瓜籽損失率（%）
3.0
瓜籽潔凈率（%）
80
作業(yè)速度（Km/h）
2-3
動力額定轉(zhuǎn)速（r/min）
540
4打瓜破皮取籽機的配套動力
表2-2 配套動力要求
參數(shù)項目
數(shù)據(jù)
最小要求功率，千瓦馬力
22（18）
最大允許功率，千瓦馬力
48（65）
動力輸出軸轉(zhuǎn)速（r/min）
540
液壓輸出
有
掛接裝置
1類三點懸掛
5結(jié)論
此打瓜破皮取籽機的使用，改變了以前人工勞動強度大、效率低的缺點。同時也解決了以往打瓜收獲的困難、生產(chǎn)效率低的缺點。此打瓜破皮取籽機的研制滿足了大部分的需要。由于該機取籽率高，損失率低，可以作為以打瓜籽為原材料進行深加工的工廠的后盾，同時也解放了勞動力，可實現(xiàn)自動化破皮取籽的全過程。當(dāng)然此機器也存在不足的地方，其中有一個就是打瓜碎皮容易在進料口處跳出來，雖然可以調(diào)節(jié)進料口的大小，但是不能實現(xiàn)自動化。因此可以在進料斗設(shè)置成半封閉狀態(tài)，這樣可以提高該機器的生產(chǎn)率。
參考文獻：
[1] 王學(xué)農(nóng).打瓜揀拾脫籽聯(lián)合作業(yè)機[J].新疆農(nóng)機化,2007,6:60．
[2] 王學(xué)農(nóng),牛長河,陳發(fā),蔣永新,張佳喜,王慶惠,劉旋峰,郭兆峰.新型籽瓜撿拾脫籽聯(lián)合作業(yè) 機研制[J].新疆農(nóng)機化,2008,03:25-26.
[3] 佐劍波.聯(lián)合打瓜收獲脫籽機[P].新疆:CN2691233,2005-04-13.
[4] 佐劍波.改進的聯(lián)合打瓜收獲脫籽機[P].新疆:CN2802936,2006-08-09.
[5] 王世勤.聯(lián)合打瓜脫籽機[P].新疆:CN2857445,2007-01-17.
[6] 劉雙玲,楊東明,高士其,周玲.打瓜機械化收獲技術(shù)在阿勒泰地區(qū)的引進示范[J]. 新疆
農(nóng)機化,2008,06:38-39.
[7] 高銀鋒.牽引式打瓜聯(lián)合收獲機[P].新疆:CN102550206A,2012-07-11.
[8] 趙永滿,王維新.國外農(nóng)業(yè)機械化的現(xiàn)狀及發(fā)展態(tài)勢[J].農(nóng)機化研究,2005,04:10-12.
[9] 楊悅乾,龔振平,紀(jì)文義,馬春梅,趙淑紅,趙艷忠.保護性耕作體系及配套機械系統(tǒng)的研究[J].
農(nóng)機化研究,2006,01:61-62.
[10] 李金玉,張延河,翟英臨,楊來盛,孫曉偉.籽瓜生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展對策[J].西北園藝
藝,1995,01:2-3.
[11] 趙多勇,李應(yīng)彪,翟金蘭,姚洪波.籽瓜系列產(chǎn)品的開發(fā)現(xiàn)狀與存在問題[J].北方園
藝,2008,04:100-102.
[12] 王亞鴿,王維新.兵團籽瓜機械化收獲技術(shù)現(xiàn)狀分析[J].新疆農(nóng)機化,2011,03:33-35.
[13] 馬春生. 6GC—300型打瓜取籽機[J]. 中小企業(yè)科技信息,1994,06:15.
[14] 塔城地區(qū)農(nóng)機化研究所[1] 王天書.多功能籽瓜分離機.專利號:CN2261881,中國專利
數(shù)據(jù)庫.
[15] 唐寶興.整瓜分離機.專利號:CN2682858,[P].中國專利數(shù)據(jù)庫.
[16] 張奮儒.籽瓜脫粒機.專利號:CN2042286,[P].中國專利數(shù)據(jù)庫.
[17] 吳勇,陳恒,米谷倉,康介鳴.籽瓜脫粒機.專利號:CN2390398,中國專利數(shù)據(jù)庫5TZ-300型籽瓜脫粒機.項目年度編號:90202363,中國專利數(shù)據(jù)庫.
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