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水稻育秧制缽機(jī)的發(fā)展
南柳洙教授
全南國立大學(xué)部農(nóng)業(yè)工程，農(nóng)業(yè)科技研究所，
snyoo@chonnam.chonnam.ac.kr
永秀彩，副教授
全南國立大學(xué)部農(nóng)業(yè)工程，農(nóng)業(yè)科技研究所，
韓國光州，300 Youngbong y-choi@chonnam.chonnam.ac.kr
2001年農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)刊年度國際會(huì)議
由農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)刊贊助
薩克拉門托會(huì)議中心
薩克拉門托，加利福尼亞州，美國
7月30日，2001年8月1日
文摘:
實(shí)驗(yàn)水稻育秧制缽機(jī)批量生產(chǎn)水稻種子，根據(jù)種子的特點(diǎn)對(duì)機(jī)器做出設(shè)計(jì)，施工和性能評(píng)價(jià)?；旌系乃痉N子，土壤，和粘合劑的溶液作為顆粒材料和形成球形顆粒機(jī)。機(jī)器的能力，制粒比，種子土壤水稻種子的比例混合，攝食率和顆粒物質(zhì)損失進(jìn)行調(diào)查。尺寸，重量，每顆粒的種子數(shù)量，壓縮強(qiáng)度，發(fā)芽，建立和產(chǎn)量的種子顆粒進(jìn)行分析。結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的造粒機(jī)，可用于擴(kuò)大大規(guī)模生產(chǎn)的水稻種子顆粒和精密播種的水稻種子顆粒，使其有效地穩(wěn)定增長，改善生產(chǎn)力，在水稻種植期省時(shí)省力。
介紹
造粒技術(shù)已應(yīng)用于改變種子大小和微小形狀，提高機(jī)器播種率和表面粗糙不平的種子。造粒種子包括四個(gè)重要因素：種子，顆粒材料（重量和體積的增加，添加劑），結(jié)合劑和造粒機(jī)。造粒是許多蔬菜，如農(nóng)藝性狀和花卉種子：白菜，胡蘿卜，菊苣，草，生菜，洋蔥，甜菜，煙草，番茄等。石灰石、粉筆、砂、粘土、鹽,蒙脫石粘土、蛭石、膨潤土粘土、碳酸鈣、沸石、軟木、泥炭等顆粒材料和甲基纖維素、羧甲基纖維素、淀粉、聚氯乙烯等作為粘結(jié)劑已經(jīng)應(yīng)用。許多研究人員研究了發(fā)芽，出苗和早期生長的種子的影響（Bulan 1991;Dadiani在艾爾。1992;Estrade在艾爾。1993;Longden 1975;米勒在艾爾。1974;奧爾森1978;羅茲在艾爾。1979;舒特在艾爾。1978;1981年,羅賓遜Hlavacek在艾爾。1983;Konstantinov 1983;魯斯在艾爾。1979;高盛在艾爾。1981)。機(jī)器制缽方法分為沖壓或壓片,泥漿涂層、噴涂、和擠壓(Londen 1975;Naito 1963;米勒在艾爾。1967;閣樓在艾爾。1991年,1994;克拉克在al.1993;辛格1966)。
直接播種水稻種子代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水稻秧苗移栽有出現(xiàn)許多問題,例如住宿、不穩(wěn)定的幼苗,現(xiàn)場(chǎng)管理方面的困難,種子損失的鳥類和老鼠,種子移位和濃度的灌溉,，因此，為了節(jié)省勞力和費(fèi)用，傳統(tǒng)的鉆和廣播應(yīng)該轉(zhuǎn)向精密種植,提高生產(chǎn)力。精密種植有均勻、快速的特點(diǎn),并完成所需的種子萌發(fā)和建立按照今天的高度機(jī)械化植物栽培系統(tǒng)。以解決發(fā)生在直接播種水稻種子和種植的水稻種植建立精度,涂布或制粒處理水稻種子已經(jīng)嘗試過的研究者和種植者發(fā)生的問題。同時(shí)開發(fā)種子填裝技術(shù)、涂料或制缽配方，改進(jìn)的萌芽、產(chǎn)生和建立工廠的主要主題(用語在艾爾。1992;在艾爾·赫爾姆斯。1991;Yamacuchi在艾爾。1995;在al.1991 Hagiwara;Decker在艾爾。1990;Soytong在艾爾。1989年,李在艾爾。1996年,金正日2000年;回到艾爾。1999年,李在艾爾。1998年,1999年)。盡管這些試驗(yàn)顯示有用的結(jié)果,但這些都只是部分在實(shí)際應(yīng)用的成功事例。
一個(gè)球形狀的水稻種子顆粒,它是由黏土制成的土壤。播種3至5顆種子，并用結(jié)合劑可以解決大多數(shù)發(fā)生在水稻種子直接播種的問題，使精密機(jī)械種植水稻種植。但是，大規(guī)模生產(chǎn)，由造粒機(jī)生產(chǎn)統(tǒng)一的水稻種子顆粒，以發(fā)展穩(wěn)定的植物生長和精密播種水稻種子顆粒的實(shí)際應(yīng)用是必要的。因此，進(jìn)行設(shè)計(jì)，施工和性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)水稻種子造粒機(jī)，可用于大規(guī)模生產(chǎn)的水稻種子顆粒延長，對(duì)功能和特色種植的水稻種子顆粒也以證明其有效性。
結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)
攪拌器
如圖1所示的混合器的設(shè)計(jì)和建造準(zhǔn)備顆粒材料制成的水稻種子、土壤和綁定解決方案。主要的組件包括料斗、雙胞胎喂養(yǎng)的刀片,混合和揉鉆、真空元素來消除空氣中顆粒材料、駕駛汽車,電力傳輸和框架。由經(jīng)過三次40 rpm,混合均勻,得到了顆粒材料捏。
圖一：攪拌器的原理圖
制丸機(jī)
一個(gè)制粒機(jī)顯示功能部件的原理圖如圖2所示。機(jī)由料斗，喂養(yǎng)法網(wǎng)，喂食塊，放電別針，彈簧壓輥，驅(qū)動(dòng)電機(jī)，鏈條和齒輪傳動(dòng)的雙成形輥和框架。揉顆粒物料從料斗進(jìn)入雙進(jìn)料攪龍葉片。顆粒材料，然后送入成型輥的推進(jìn)器。旋轉(zhuǎn)成形輥形成球形顆粒，顆粒物料顆粒從孔中排出的針腳。
截面的觀點(diǎn)形成和放電形成卷顯示操作如圖3所示。每卷有三排35個(gè)半球外圍，一個(gè)穿孔洞的邊緣和直徑的孔是12毫米。兩輥軸拉伸彈簧收緊，共同消除軋輥之間的間隙（圖中未顯示）。固定偏心凸輪和壓縮彈簧針輥放電形成的種子顆粒。盈余沉淀分離材料成型輥被淘汰或刮傷。
①料斗 ②顆粒成型輥 ③刮欄 ④液壓千斤頂 ⑤螺旋輸送機(jī)
圖2制丸機(jī)示意圖
①輥身 ②齒輪 ③軸 ④偏心凸輪 ⑤軸承蓋 ⑥放電針 ⑦軸承 ⑧彈簧
①成形輥 ②溝 ③喂養(yǎng)塊 ④偏心凸輪 ⑤放電針 ⑥刮欄
圖3：成形輥截面圖
材料和方法
制粒材料
制粒粳稻品種東安適應(yīng)在韓國南部地區(qū)，干濕直播栽培的水稻品種材料準(zhǔn)備。種子咪鮮胺25％的消毒處理。系列壤土增加的重量和顆粒大小的土壤收集，并通過35目篩。下顆粒直徑500微米的細(xì)土。土壤的化學(xué)性質(zhì)如表1所示。結(jié)合劑被用來作為一個(gè)阿拉伯樹膠10％的解決方案。
表1 、土壤化學(xué)性質(zhì)
性能測(cè)試
土壤水稻種子顆粒材料的混合比例，攝食率和3次重復(fù)的顆粒材料進(jìn)行了性能測(cè)試和分析。顆粒材料，土壤水稻種子的混合比例是6:1，7:1和9:1（重量基地），被送入造粒機(jī)在喂養(yǎng)率0.5，1.0，1.5公斤/分鐘。制粒這表明水稻種子顆粒的重量比顆粒材料提供完美的比例，這表明受損的種子和種子的重量比種子損失率包括不完善的水稻種子顆粒顆粒提供的材料包括種子，和生產(chǎn)的能力進(jìn)行了分析。
顆粒特性
? 水稻種子顆粒質(zhì)量評(píng)估，尺寸，重量，每一個(gè)球的損壞和完美的種子，水分含量，干燥時(shí)間，壓縮強(qiáng)度隨機(jī)選取50個(gè)水稻種子顆粒，植物生長在該領(lǐng)域的特點(diǎn)進(jìn)行了分析。在實(shí)驗(yàn)中使用的一個(gè)烘干機(jī)是由漢城有限公司（o-D93，1800W）。壓縮強(qiáng)度測(cè)量機(jī)和在陰暗的房間干燥的顆粒紋理分析儀（穩(wěn)定的微系統(tǒng)，TA-XT2的）。探頭是在2毫米/秒的速度時(shí)，壓縮強(qiáng)度是指最大破斷力。
顆粒的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試
現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)包衣種子植物的生長和產(chǎn)量比較與傳統(tǒng)的種子在農(nóng)場(chǎng)全南農(nóng)業(yè)技術(shù)研究所。完成3次重復(fù)的隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn).包衣種子播種在0.5厘米以下的播種深度,種子間距為30×10在潮濕的土壤表面上鉆了濕地和常規(guī)種子行距為30厘米，播種量40公斤/公頃。水浸深度為0厘米和3厘米。2005年5月10日，進(jìn)行播種作業(yè)。發(fā)芽，出苗，7種建立特色，和對(duì)產(chǎn)量進(jìn)行了評(píng)估。發(fā)芽率評(píng)估和
AOSA方法。
結(jié)果和討論
制丸機(jī)的生產(chǎn)能力
生產(chǎn)能力與機(jī)器喂養(yǎng)率約成正比，約61.4公斤/小時(shí)的攝食率在1.5公斤/分鐘。和7:1的混合如圖4所示。但是，混合比例減少1.5公斤/分鐘的攝食率的能力下降。因?yàn)榘ǔ^6種種子的不完善顆粒的增加。
制丸率（kg/hr）
顆粒材料的攝食率(kg/min)
圖3:生產(chǎn)能力是根據(jù)混合率和攝食率的顆粒材料來計(jì)算
制粒率和種子損失率
如圖4所示的制粒比例分別為61％至71％的范圍內(nèi)。制粒比例的不同喂養(yǎng)率在0.5公斤/分鐘。 且有的是1.0公斤/分鐘，但攝食率在1.5公斤/分鐘。制粒比例明顯下降，由于增加了，這是不成立的不完善顆粒勻速球形狀。通常，制粒比低，因?yàn)樵黾又挡煌晟频念w粒和顆粒材料的損失。適合喂養(yǎng)機(jī)制的改進(jìn)成形和成形輥之間的間隙消除.這就需要增加造粒比。以6:1.7:1混合，和8:1的種子損失率,36％至48％，36％至44％，17％的邁28％,種子混合比例減少損失的范圍如圖5所示。
顆粒材料的攝食率(kg/min)
圖4：按比例混合制粒比顆粒材料和攝食率
種子損失百分比（％）
顆粒材料的攝食率(kg/min)
圖5：種子損失按比例混合和喂養(yǎng)率顆粒材料
沉淀的性質(zhì)
顆粒平均直徑為12.0毫米（SD = 0.1毫米），僅次于制造業(yè)和干燥后下降至11.2毫米（SD = 0.3毫米）。干燥后顆粒的平均體重為1.66克（ SD = 0.05克）下降到1.26克（SD = 0.04克）。顆粒的平均含水率為24.4％（SD = 1.8％）。約6小時(shí)，必須由烘干機(jī)，把它它完全干燥，溫度在43和48小時(shí)左右，需要在陰暗的房間達(dá)到平衡含水率，溫度范圍在18?20℃，相對(duì)濕度30~45％。
壓縮強(qiáng)度
由測(cè)量機(jī)和在陰暗的房間干燥的顆粒壓縮強(qiáng)度質(zhì)地分析儀。由壓縮強(qiáng)度的顆粒烘干機(jī)烘干，在118范圍內(nèi)列印嶘137 N和干燥陰暗的房間是在88列印嶘108 N.的范圍內(nèi)，沒有壓縮強(qiáng)度的混合比例的變化和攝食率的顯著性差異。但是，壓縮強(qiáng)度突然下降的顆粒，包括超過6種種子。
每顆受損的種子除根據(jù)混合比例和數(shù)量
攝食率如圖6所示。每個(gè)平均種子數(shù)的混合比例為6:1，7:1和8:1分別為4.1（SD=1.4），3.6（SD=1.2），3.1（SD=1.3），種子每顆粒增加混合比例下降，并不能作為不同改變攝食率。表2顯示了顆粒的分布，球團(tuán)的比例，包括3至5粒種子在混合比例為6:1，7:1和8:1分別為76％~80％，75％~79％，21％~65％，包括顆粒小于2的種子是由于損壞的種子增加了。為了提高球團(tuán)礦的比例，包括減少3至5種子，改善制丸機(jī)損壞的種子程度是必要的。
表2，根據(jù)每顆粒種子數(shù)顆粒的分布。
水稻種子數(shù)
顆粒材料的攝食率
圖6：每顆粒種子數(shù)量按比例混合，喂養(yǎng)率的顆粒
種植的特點(diǎn)
高度機(jī)械化的種植系統(tǒng)需要統(tǒng)一，快速，完整的萌發(fā)建立種子。表3，包衣種子的發(fā)芽率和建立高于那些傳統(tǒng)種子,兩個(gè)種子需要5天，為50％，這種包衣種子的轉(zhuǎn)移距離短,漂浮包衣種子幼苗的比率比那些種子低.如表4所示。這些結(jié)果是由于不同的種子重量和播種深度，并指出，包衣種子是穩(wěn)定有效的種植。表5顯示了包衣種子產(chǎn)量及其組成部分和種子。由于每穗粒數(shù)，成熟的結(jié)實(shí)率，除包衣種子每平方米是穗褐色糙米，大米配給顯示出更好的效果，比傳統(tǒng)種子包衣種子產(chǎn)量的影響略高。
田間試驗(yàn)結(jié)果表明，粒狀種子上解決問題，如可用于住宿，不穩(wěn)定的苗木，種子通過鳥類和老鼠的損失，種子轉(zhuǎn)移和集中灌溉，一經(jīng)播種，穩(wěn)定播種機(jī)精密,播種后植物快速生長，提高生產(chǎn)力，在水稻種植省力。
表3，種子萌發(fā)和建立
表4，建立特色
表5，產(chǎn)量及其構(gòu)成
結(jié)論
設(shè)計(jì)，施工和績效評(píng)估的一個(gè)實(shí)驗(yàn)性的水稻種子造粒大規(guī)模生產(chǎn)的水稻種子顆粒，和調(diào)查的特點(diǎn)和種植機(jī)種子顆粒機(jī)的特點(diǎn)進(jìn)行。容量的造粒機(jī)約61.4公斤/小時(shí)，它可以通過增加孔數(shù)延長大規(guī)模生產(chǎn)的種子顆粒成型輥上開槽。但是，制粒比和種子損失結(jié)果表明改善消除間隙對(duì)損壞的種子和顆粒材料的損失減少飼養(yǎng)的機(jī)制是必要的。微丸均勻，有完好的種子約3至4。壓縮種子顆粒強(qiáng)度范圍在88N~137N。田間試驗(yàn)結(jié)果表明，包衣種子比傳統(tǒng)育育苗種子有更好地種植性能。因此，精密播種包衣種子可有效地穩(wěn)定增長，提高生產(chǎn)力，在水稻種植方面做出貢獻(xiàn)。
致謝
作者要感謝韓國農(nóng)業(yè)研究與發(fā)展促進(jìn)會(huì)該項(xiàng)目的支持中心。
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湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）
中 期 檢 查 表
學(xué) 院： 工學(xué)院
學(xué)生姓名
吳明
學(xué) 號(hào)
200940614426
年級(jí)專業(yè)及班級(jí)
2009級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化(3)班
指導(dǎo)教師姓名
吳明亮
指導(dǎo)教師職稱
教授
論文（設(shè)計(jì)）題目
小型水稻脫粒機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作進(jìn)度
已完成的主要內(nèi)容
尚需解決的主要問題
脫粒機(jī)脫粒原理
脫粒機(jī)脫粒結(jié)構(gòu)
脫粒機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)方案、傳動(dòng)比
運(yùn)動(dòng)過程分析與計(jì)算
零部件的計(jì)算校核
機(jī)構(gòu)仿真圖
指導(dǎo)教師意見
簽名： 年 月 日
檢查小組意見
組長簽名： 年 月 日
注：1.此表可用黑色簽字筆填寫，也可打印，但意見欄必須相應(yīng)責(zé)任人親筆填寫。
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湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書
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學(xué)生姓名
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學(xué)??? 號(hào)
年級(jí)專業(yè)及班級(jí)
指導(dǎo)教師及職稱
?教授
學(xué)??? 院
工學(xué)院?
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20??? 年???? 月???? 日
填 寫 說 明
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一、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書是學(xué)校根據(jù)已經(jīng)確定的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目下達(dá)給學(xué)生的一種教學(xué)文件，是學(xué)生在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立從事畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作的依據(jù)。此表由指導(dǎo)教師填寫。
二、此任務(wù)書必需針對(duì)每一位學(xué)生，不能多人共用。
三、選題要恰當(dāng)，任務(wù)要明確，難度要適中，份量要合理，使每個(gè)學(xué)生在規(guī)定的時(shí)限內(nèi)，經(jīng)過自己的努力，可以完成任務(wù)書規(guī)定的設(shè)計(jì)研究內(nèi)容。
四、任務(wù)書一經(jīng)下達(dá)，不得隨意更改。
五、各欄填寫基本要求。
（一）畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）選題來源、選題性質(zhì)和完成形式：
請(qǐng)?jiān)诤线m的對(duì)應(yīng)選項(xiàng)前的“□”內(nèi)打“√”，科研課題請(qǐng)注明課題項(xiàng)目和名稱，項(xiàng)目指“國家青年基金”等。
（二）主要內(nèi)容和要求：
1．工程設(shè)計(jì)類選題
明確設(shè)計(jì)具體任務(wù)，設(shè)計(jì)原始條件及主要技術(shù)指標(biāo)；設(shè)計(jì)方案的形成（比較與論證）；該生的側(cè)重點(diǎn)；應(yīng)完成的工作量，如圖紙、譯文及計(jì)算機(jī)應(yīng)用等要求。
2．實(shí)驗(yàn)研究類選題
明確選題的來源，具體任務(wù)與目標(biāo)，國內(nèi)外相關(guān)的研究現(xiàn)狀及其評(píng)述；該生的研究重點(diǎn)，研究的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)方案；計(jì)算機(jī)應(yīng)用及工作量要求，如論文、文獻(xiàn)綜述報(bào)告、譯文等。
3．文法經(jīng)管類論文
明確選題的任務(wù)、方向、研究范圍和目標(biāo)；對(duì)相關(guān)的研究歷史和研究現(xiàn)狀簡要介紹，明確該生的研究重點(diǎn)；要求完成的工作量，如論文、文獻(xiàn)綜述報(bào)告、譯文等。
（三）主要中文參考資料與外文資料：
在確定了畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目和明確了要求后，指導(dǎo)教師應(yīng)給學(xué)生提供一些相關(guān)資料和相關(guān)信息，或劃定參考資料的范圍，指導(dǎo)學(xué)生收集反映當(dāng)前研究進(jìn)展的近1－3年參考資料和文獻(xiàn)。外文資料是指導(dǎo)老師根據(jù)選題情況明確學(xué)生需要閱讀或翻譯成中文的外文文獻(xiàn)。
（四）畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的進(jìn)度安排：
1．設(shè)計(jì)類、實(shí)驗(yàn)研究類課題
實(shí)習(xí)、調(diào)研、收集資料、方案制定約占總時(shí)間的20%；主體工作，包括設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪制圖紙、實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析等約占總時(shí)間的50%；撰寫初稿、修改、定稿約占總時(shí)間的30%。
2．文法經(jīng)管類論文
實(shí)習(xí)、調(diào)研、資料收集、歸檔整理、形成提綱約占總時(shí)間的60%；撰寫論文初稿，修改、定稿約占總時(shí)間的40%。
六、各欄填寫完整、字跡清楚。應(yīng)用黑色簽字筆填寫，也可使用打印稿，但簽名欄必須相應(yīng)責(zé)任人親筆簽名。
畢業(yè)論文
（設(shè)計(jì)）題目
微型水稻脫粒機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?
選題來源
□結(jié)合科研課題課題名稱：???????????????????????
□生產(chǎn)實(shí)際或社會(huì)實(shí)際?????????? ■其他???
選題性質(zhì)
□基礎(chǔ)研究????? ■應(yīng)用研究???? □其他
題目完成形式
□畢業(yè)論文????? ■畢業(yè)設(shè)計(jì)???? □提交作品，并撰寫論文
主要內(nèi)容和要求
主要內(nèi)容:
在我國南方，水稻是主要的作物，每年水稻收獲時(shí)脫粒的工作量相當(dāng)大，而且在南方地區(qū)多為丘陵，不便于大型收獲機(jī)作業(yè)，所以需要設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)合理，操作簡便的小型脫粒機(jī)。要求能夠長時(shí)間正常工作，水稻脫凈率高，籽粒破碎率低，籽粒清潔率高，脫粒滾筒內(nèi)不易存留雜物且便于清潔。方便攜帶，能適應(yīng)野外工作，結(jié)構(gòu)流暢，功耗低。
主要要求:
1、完成對(duì)微型水稻脫粒機(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，喂入量0.2kg/s。
2、計(jì)算得出微型水稻脫粒機(jī)的能耗、傳動(dòng)方案、傳動(dòng)比等。
3、做出整體的校核計(jì)算。
4、完成3張A0圖（折合），并要求利用計(jì)算機(jī)繪圖軟件繪出裝配原理圖及各零部件圖，正稿電子文檔各一份。
5、撰寫不少于10000字的設(shè)計(jì)說明書，提交草稿、正稿電子文檔各一份。要求計(jì)算合理、數(shù)據(jù)可靠，
6、設(shè)計(jì)說明書的內(nèi)容包括：①課題的目的和意義；②研究的主要內(nèi)容；③整體方案的確定；④主要零、部件的選擇和設(shè)計(jì)；⑤工作過程分析與計(jì)算；⑥重要零、部件的計(jì)算與校核；⑦參考文獻(xiàn)；⑧致謝。
注：此表如不夠填寫，可另加附頁。
主要中文參考資料與外文資料
[1]楊朝暉.雜交水稻制種田的測(cè)產(chǎn)方法[J].雜交水稻.2003.18(5):38.
[2]侯守印，陳海濤.立式軸流大豆育種脫粒機(jī)參數(shù)優(yōu)化[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2012，28(5)：19－25.
[3]張汝坤. 5TX-500型稻麥脫粒機(jī)的研究設(shè)計(jì)[J].農(nóng)機(jī)化研究.2001.(1):60-61
[4]衣淑娟,趙妍. 水稻軸流脫粒分離裝置的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào). 2010.22(1)：28～31
[5] 王顯仁,李耀明,徐立章.水稻脫粒破碎率與脫粒元件速度關(guān)系研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2007, 23( 8) : 16-19.
[6] 徐立章,李耀明,李洪昌.水稻谷粒脫粒損傷的影響因素分析[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2008,39(12):55-59
[7] 李耀明,李洪昌，徐立章.短紋桿-板齒與釘齒脫粒滾筒的脫粒對(duì)比試驗(yàn)研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2008，24(3):139－142．
[8] 李耀明,徐立章,陸林.油菜脫出物清選性能的試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2006,37(11):63-66.
[9] 謝方平,羅錫文,盧向陽.柔性桿齒滾筒脫粒機(jī)理[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2009,25(8):110—114．
[10] 陶桂香,衣淑娟.水稻軸流脫粒機(jī)理研究現(xiàn)狀分析[J].農(nóng)機(jī)化研究，2007(11):239-243.
工作進(jìn)度安排
起止日期
主要工作內(nèi)容
? 2012.11.12～2013.01.24
選題、了解課題內(nèi)容及要求
2013.01.25～2013.01.31
資料匯總、查閱參考文獻(xiàn)，完成開題報(bào)告
2013.02.01～2013.03.10
初步擬定設(shè)計(jì)方案，完成草圖設(shè)計(jì)
2013.03.11～2013.04.10
畫出三維模擬圖、完成裝配圖紙、撰寫計(jì)算說明書
2013.04.11～2013.04.15
中期檢查
2013.04.16～2013.04.30
提交畢業(yè)論文初稿
2013.05.01～2013.05.12
再次修改畢業(yè)論文初稿、提交正稿
2013.05.13～2013.05.20
整理畢業(yè)論文，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯
要求完成日期：20?? 年?? 月?? 日?????指導(dǎo)教師簽名：? ?????????
審查日期：20?? 年?? 月?? 日???????專業(yè)委員會(huì)主任簽名： ?? ?
批準(zhǔn)日期：20?? 年?? 月?? 日???????學(xué)院指導(dǎo)委員會(huì)簽名（公章）：? ??
接受任務(wù)日期：20?? 年?? 月?? 日? ??? 學(xué)生本人簽名：??????? ???
注：簽名欄必須由相應(yīng)責(zé)任人親筆簽名。此表可從教務(wù)處網(wǎng)站下載中心下載。
湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
年級(jí)專業(yè)及班級(jí)
2009級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化(3)班
指導(dǎo)教師及職稱
教授
學(xué) 院
工學(xué)院
2013 年 1 月 31日
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目
小型水稻脫粒機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
文獻(xiàn)綜述（選題研究意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、主要參考文獻(xiàn)等，不少于1000字）
選題研究意義：
水稻是我國的主要糧食作物之一，具有單產(chǎn)量最高，總產(chǎn)量最穩(wěn)定的特點(diǎn)。種植面積近2600萬hm2，產(chǎn)量近1.6億噸，約占世界水稻種植面積的21％，產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的34％。占全國谷物種植面積30%，產(chǎn)量占全國糧食產(chǎn)量40%，實(shí)現(xiàn)水稻生產(chǎn)機(jī)械化在我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化工作中的份量是不言而喻的。近些年水稻種植面積處于穩(wěn)步上升的狀態(tài)。盡管近幾年聯(lián)合收割機(jī)的發(fā)展迅猛 ,但由于我國地域遼闊 , 氣候和地理?xiàng)l件以及栽培品種、種植方式有較大的差異,加上經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡 , 有些聯(lián)合收獲機(jī)械的性能和部分關(guān)鍵技術(shù)尚不成熟 ,在今后一段時(shí)間內(nèi), 脫粒機(jī)在我國的糧食作物收獲作業(yè)中, 特別是在山區(qū)、丘陵小塊地、間作套種和雜糧種植地區(qū)仍是不可缺少的作業(yè)機(jī)具。在目前水稻收獲機(jī)械多種形式并存條件下，為了滿足廣大用戶莖桿需求量的不斷提高，在消化吸收國內(nèi)外同類機(jī)型的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種水稻半喂入脫粒機(jī)械，該機(jī)采用半喂入、弓齒滾輪脫粒、風(fēng)扇清選等機(jī)構(gòu)，使其具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、操作靈活、通過性與適應(yīng)性好、脫粒質(zhì)量好等特點(diǎn)。
國外研究現(xiàn)狀：
脫粒裝置對(duì)作物脫粒過程的物理現(xiàn)象是比較復(fù)雜的，往往是幾種作用力同時(shí) 作用，歸納起來，脫粒可以靠沖擊、揉搓、梳刷、碾壓、振動(dòng)等原理進(jìn)行。在國外，脫粒分離裝置工作原理得到了農(nóng)機(jī)工作者普遍重視，在生產(chǎn)中也得到了廣泛的應(yīng)用。從1785年蘇格蘭安?朱米克爾設(shè)計(jì)了在直徑為25cm圓筒上安裝4條齒板的、圓周速度為4-6m/s的紋桿滾筒，1835年美國人特納發(fā)計(jì)了釘齒滾筒開始，人們?cè)诓粩喔倪M(jìn)完善這兩種切流式脫粒分離裝置的過程中，逐漸深入詳細(xì)的分析研究。據(jù)資料記載,Kolganov (1965)研究了脫粒過程，根據(jù)他的研究，對(duì)一種谷物，籽粒從穗頭上脫下來的過程與滾筒圓周速度之間存在著一定的關(guān)系，Kolganov認(rèn)為，滾筒圓周速度和從穗頭上脫粒所需要的功的平方根有關(guān)。飽滿籽粒平均千粒重達(dá)40克，而不成熟籽粒的千粒重只有20克。相應(yīng)脫粒功為60-120克厘米，脫粒速度為17.34 米/秒，這個(gè)速度必須低于籽粒破碎臨界速度，以避免破碎。J.R.Trollopell （1982）在脫粒過程穩(wěn)定、脫?？臻g一致和被脫物同質(zhì)的假設(shè)條件下，分析了被脫 物在脫粒過程中的受力狀況，從力學(xué)角度出發(fā)，導(dǎo)出了可以決定整個(gè)脫粒分離過 程的六個(gè)微分方程，由于脫粒過程的復(fù)雜，即使在許多特定條件下，他仍只給出了上述微分方程組的近似解，他對(duì)這些近似解進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果表明，預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)與試驗(yàn)值吻合，由于微分方程的假設(shè)條件過多和脫粒過程的復(fù)雜，這些微分方程在實(shí)際中應(yīng)用起來很困難。通過理論分析，(1)在谷粒任何時(shí)間被脫粒的可能性相同，（2）給定半徑上的任何 谷粒任何時(shí)間具有相等的到達(dá)凹板的可能性，（3）任何谷粒在任何時(shí)間具有相等的通過凹板篩的可能性等三點(diǎn)假設(shè)之上，他們給出了谷粒被脫粒概率分布為對(duì)脫粒時(shí)間呈指數(shù)遞減分布。在此基礎(chǔ)上，他們?cè)囼?yàn)研究了喂入速度、凹板長度、滾 筒速度、滾筒直徑、凹板間隙等因素對(duì)脫粒性能的影響。除此之外，他們還試驗(yàn) 研究了脫粒功率以及脫粒損傷問題，他們認(rèn)為，谷粒在脫粒過程中的損傷與其再 被紋桿沖擊時(shí)吸收的能量有關(guān)，谷粒的損傷度隨沖擊次數(shù)及沖擊程度的增加而增加，并給出了谷粒在遭受一次沖擊時(shí)所吸收的能量計(jì)算式及谷粒損傷破碎度的計(jì)算式。李異揆，川村登（1986）對(duì)軸流滾筒內(nèi)谷物的受力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系進(jìn)行了分析研究，得到了脫粒室內(nèi)谷物的運(yùn)動(dòng)微分方程，在不同的脫粒參數(shù)下，通過計(jì)算機(jī)對(duì)微分方程進(jìn)行了求解，并與實(shí)驗(yàn)觀察數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比。梅田斡雄（1992）對(duì)日本聯(lián)合收割機(jī)的脫粒裝置進(jìn)行了分析與研究，分析了谷物在脫粒室中的運(yùn)動(dòng)，試驗(yàn)測(cè)量了谷物的抗撓剛度、質(zhì)量和振動(dòng)特性，結(jié)果是，稻谷的固有頻率小于脫粒元件的沖擊頻率，也分析了隨脫粒元件的運(yùn)動(dòng)枝梗的運(yùn)動(dòng)，結(jié)論是由于摩擦力作用，脫粒中穗頭沿垂直于脫粒滾筒軸線方向運(yùn)動(dòng)。梅田斡雄還分析脫粒元件和稻谷的撞擊過程后，在將稻谷和脫粒元件假設(shè)為兩個(gè)球的條件下，分析討論了稻谷和脫粒元件的撞擊過程，計(jì)算了撞擊力，給出了稻柄的數(shù)學(xué)模型，并通過試驗(yàn)驗(yàn)證了結(jié)論。梅田斡雄用可靠性工程方法，分析了脫粒過程，用二項(xiàng)分布描述了脫粒概率，用Weibull描述了凹板下谷粒的分布規(guī)律。運(yùn)用反饋理論描述了脫粒機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)。對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，使脫粒機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的預(yù)測(cè)成為可能。PetreI.Miu（2002-2008）對(duì)聯(lián)合收割機(jī)的切流脫粒分離裝置和縱軸流脫粒分離裝置進(jìn)行分析和研究，梅田斡雄對(duì)傳統(tǒng)聯(lián)合收割機(jī)軸流滾筒脫粒過程分析的基礎(chǔ)上，建立了傳統(tǒng)軸流滾筒的一個(gè)較為詳盡的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行了驗(yàn)證。其還對(duì)切流脫粒分離裝置和軸流脫粒分離裝置脫粒過程分析的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了兩種脫粒分離裝置的數(shù)學(xué)模型，該模型能對(duì)未脫凈率、谷粒的損失等進(jìn)行定量分析，模型經(jīng)過驗(yàn)證是有效的。
注：此表如不夠填寫，可另加頁。
研究方案（研究目的、內(nèi)容、方法、預(yù)期成果、條件保障等）
研究目的：
由于我國地域遼闊 , 氣候和地理?xiàng)l件以及栽培品種、種植方式有較大的差異,加上經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡 , 有些聯(lián)合收獲機(jī)械的性能和部分關(guān)鍵技術(shù)尚不成熟 ,在今后一段時(shí)間內(nèi), 脫粒機(jī)在我國的糧食作物收獲作業(yè)中, 特別是在山區(qū)、丘陵小塊地、間作套種和雜糧種植地區(qū)仍是不可缺少的作業(yè)機(jī)具。
研究內(nèi)容：
在我國南方，水稻是主要的作物，每年水稻收獲時(shí)脫粒的工作量相當(dāng)大，而且在南方地區(qū)多為丘陵，不便于大型收獲機(jī)作業(yè)，所以需要設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)合理，操作簡便的小型脫粒機(jī)。要求能夠長時(shí)間正常工作，水稻脫凈率高，籽粒破碎率低，籽粒清潔率高，脫粒滾筒內(nèi)不易存留雜物且便于清潔。方便攜帶，能適應(yīng)野外工作，結(jié)構(gòu)流暢，功耗低。
研究方法：
針對(duì)半喂入小型水稻脫粒結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),結(jié)合農(nóng)業(yè)機(jī)械實(shí)際工作情況,查閱相關(guān)文獻(xiàn),總結(jié)小型水稻脫粒結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路;以農(nóng)業(yè)機(jī)械的實(shí)際工作環(huán)境為背景,對(duì)小型水稻脫粒結(jié)構(gòu)以及關(guān)鍵機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、參數(shù)的確定等問題進(jìn)行了分析研究; 計(jì)算得出小型水稻脫粒機(jī)的能耗、傳動(dòng)方案、傳動(dòng)比等。
預(yù)期成果：
1 完成傳動(dòng)系統(tǒng)，操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2完成數(shù)據(jù)計(jì)算，主要零部件設(shè)計(jì)計(jì)算或校核
3完成主要零部件的技術(shù)設(shè)計(jì)，繪制零件圖和裝配圖
4完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明書
條件保障：
1學(xué)院有對(duì)這方面進(jìn)行過比較深入的老師
2學(xué)校有較齊全的硬件設(shè)備
3本人有一定專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)
4前人對(duì)縱軸流小型水稻脫粒結(jié)構(gòu)的研究對(duì)我有很大幫助
進(jìn)程計(jì)劃（各研究環(huán)節(jié)的時(shí)間安排、實(shí)施進(jìn)度、完成程度等）
2012.11.12～2013.01.24 選題、了解課題內(nèi)容及要求
2013.01.25～2013.01.31 資料匯總、查閱參考文獻(xiàn)，完成開題報(bào)告
2013.02.01～2013.03.10 初步擬定設(shè)計(jì)方案，完成草圖設(shè)計(jì)
2013.03.11～2013.04.10 畫出三維模擬圖、完成裝配圖紙、撰寫計(jì)算說明書
2013.04.11～2013.04.15 中期檢查
2013.04.16～2013.04.30 提交畢業(yè)論文初稿
2013.05.01～2013.05.12 再次修改畢業(yè)論文初稿、提交正稿
2013.05.13～2013.05.20 整理畢業(yè)論文，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯
論證小組意見
組長簽名：
20 年 月 日
專業(yè)委員會(huì)意見
?????????????????????????????
專業(yè)委員會(huì)主任簽名：
???????????????? 20 年 月 日
注：1.此表可用黑色簽字筆填寫，也可打印，但意見欄必須相應(yīng)責(zé)任人親筆填寫。
2.此表可從教務(wù)處網(wǎng)站下載中心下載。
湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）
開題論證記錄
學(xué) 院： 工學(xué)院 記錄人：
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
年級(jí)專業(yè)及班級(jí)
指導(dǎo)教師姓名
指導(dǎo)教師職稱
教授
論文（設(shè)計(jì)）題目
小型水稻脫粒機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
論證小組質(zhì)疑：
?1. 小型水稻脫粒機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論意義與實(shí)踐意義是什么？
2.對(duì)于小型水稻脫粒機(jī)的了解？
?3.什么是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)？
學(xué)生回答簡要記錄：
1. 小型水稻脫粒機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論意義與實(shí)踐意義是什么？
答：在我國，南方地區(qū)多為丘陵，不便于大型收獲機(jī)作業(yè)，所以需要一種結(jié)構(gòu)合理，操作簡便的小型脫粒機(jī)。它能夠長時(shí)間正常工作，水稻脫凈率高，籽粒破碎率低，籽粒清潔率高，并且方便攜帶，能適應(yīng)野外工作，功耗低。
2.對(duì)于小型水稻脫粒機(jī)的了解？
答：小型水稻脫粒機(jī)脫粒機(jī)是一種利用特定機(jī)械部件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或移動(dòng)將谷物從谷穗上脫下，并進(jìn)行雜質(zhì)分離的專用機(jī)器。其結(jié)構(gòu)一般可分為喂入方式、脫粒原理、分離排雜、清選輸送四個(gè)部分。
3.什么是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)？
? 答：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是針對(duì)產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)、機(jī)械部分的設(shè)計(jì)。一個(gè)好的產(chǎn)品首先要實(shí)用，因此，產(chǎn)品設(shè)計(jì)首先是功能，其次才是形狀。
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湖 南 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué)
全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
微型水稻脫粒機(jī)設(shè)計(jì)
DESIGN OF THE STRUCTURE FOR MICRO-RICE-THRESHER
學(xué)生姓名：
學(xué) 號(hào)：
年級(jí)專業(yè)及班級(jí)：
指導(dǎo)老師及職稱： 教授
學(xué) 院：工學(xué)院
湖南·長沙
提交日期：2013年5月
湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
誠 信 聲 明
本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名：
20 年 月 日
目 錄
摘要 1
關(guān)鍵詞 1
1前言 2
1.1研究現(xiàn)狀..........................................................2
1.2研究意義..........................................................4
1.3研究內(nèi)容 4
2脫粒機(jī)脫粒原理 5
2.1喂入方式 5
2.2脫粒原理 5
2.2.1沖擊原理 5
2.2.2梳刷原理 6
2.2.3揉搓或搓擦 6
2.2.4碾壓原理 6
2.3清選原理 8
3總體方案確定 8
3.1初步設(shè)計(jì)方案 8
3.2功能分解 9
3.3結(jié)構(gòu)及工作原理 10
3.3.1基本結(jié)構(gòu) 10
3.3.2工作原理 11
3.3.3傳動(dòng)系統(tǒng) 11
4設(shè)計(jì)目標(biāo)與主要技術(shù)參數(shù) 12
4．1主要技術(shù)參數(shù) 12
4.1.1設(shè)計(jì)目標(biāo) 12
4.2脫粒滾筒及主要參數(shù)選擇 12
4.2.1轉(zhuǎn)速 12
4.2.2滾筒直徑 13
4.2.3滾筒板齒 13
4.2.4滾筒脫粒段長度 13
4.3凹版篩 13
4.4風(fēng)機(jī) 13
4.5進(jìn)料斗 13
4.6機(jī)架 14
5主要零部件設(shè)計(jì) 14
5.1電機(jī)選擇 14
5.2帶輪設(shè)計(jì) 15
5.2.1帶輪設(shè)計(jì)要求 15
5.2.2帶輪材料 15
5.2.3帶輪設(shè)計(jì)計(jì)算 15
5.3帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 16
5.4脫粒軸 16
5.4.1計(jì)算各軸的最小直徑 16
5.4.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17
5.5滾動(dòng)軸承選擇及校核 17
6風(fēng)機(jī)與風(fēng)選篩的設(shè)計(jì) 18
6.1風(fēng)量Q的計(jì)算 18
6.2風(fēng)扇尺寸計(jì)算 18
7鍵的選擇及校核 19
8總結(jié) 19
參考文獻(xiàn) 19
致謝 20
小型水稻脫粒機(jī)設(shè)計(jì)
學(xué) 生：
指導(dǎo)老師：
(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，長沙 410128)
摘 要： 為了滿足山區(qū)農(nóng)村水稻脫粒生產(chǎn)的需要，設(shè)計(jì)一種針對(duì)山區(qū)的水稻脫粒機(jī)已迫在眉睫。本文設(shè)計(jì)了一種微型水稻脫粒機(jī)的結(jié)構(gòu)，該水稻脫粒機(jī)可一次性完成脫粒、篩選、分離作業(yè)。該機(jī)體積小、重量輕，操作靈活，通過性與適應(yīng)性好，較好地解決了丘陵、山區(qū)和水田水稻收獲的難題。該機(jī)采用半喂入、弓齒式滾筒脫粒機(jī)脫粒，確保脫粒干凈、破碎率低，分離性能好。
關(guān)鍵詞：微型；水稻；脫粒機(jī)；分離；設(shè)計(jì)
Design of the structure for Micro-rice-thresher
Student:
Tutor:
(College of Engineering, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)
Abstract:In order to meet the needs of the production of mountains rural rice threshing , the design of one kind of rice thresher for mountains is imminent. This paper designs the structure of a micro-rice –thresher,this kind of rice thresher can complete threshing, separation and screening operation. This machine has small volume, light weight, flexible operation, Passing ability and good adaptability to better solve the hills, mountains, and the problem of rice paddy harvest. The machine uses half- feeding, bow roller gear threshers threshing, ensure threshing clean, broken rate is low, good separation performance.
Key Words: The micro;Rice; Threshing machine;Separate;Design
1 前言
1.1 研究現(xiàn)狀
脫粒裝置對(duì)作物脫粒過程的物理現(xiàn)象是比較復(fù)雜的，往往是幾種作用力同時(shí)作用，歸納起來，脫?？梢钥繘_擊、揉搓、梳刷、碾壓、振動(dòng)等原理進(jìn)行。在國外，脫粒分離裝置工作原理得到了農(nóng)機(jī)工作者普遍重視，在生產(chǎn)中也得到了廣泛的應(yīng)用。從1785年蘇格蘭安?朱米克爾設(shè)計(jì)了在直徑為25cm圓筒上安裝4條齒板的、圓周速度為4-6m/s的紋桿滾筒，1835年美國人特納發(fā)計(jì)了釘齒滾筒開始，人們?cè)诓粩喔倪M(jìn)完善這兩種切流式脫粒分離裝置的過程中，逐漸深入詳細(xì)的分析研究[1]。據(jù)資料記載,Kolganov (1965)研究了脫粒過程，根據(jù)他的研究，對(duì)一種谷物，籽粒從穗頭上脫下來的過程與滾筒圓周速度之間存在著一定的關(guān)系，Kolganov認(rèn)為，滾筒圓周速度和從穗頭上脫粒所需要的功的平方根有關(guān)。飽滿籽粒平均千粒重達(dá)40克，而不成熟籽粒的千粒重只有20克。相應(yīng)脫粒功為60-120克厘米，脫粒速度為17.34 米/秒，這個(gè)速度必須低于籽粒破碎臨界速度，以避免破碎[2]。梅田斡雄（1992）對(duì)日本聯(lián)合收割機(jī)的脫粒裝置進(jìn)行了分析與研究，分析了谷物在脫粒室中的運(yùn)動(dòng)，試驗(yàn)測(cè)量了谷物的抗撓剛度、質(zhì)量和振動(dòng)特性，結(jié)果是，稻谷的固有頻率小于脫粒元件的沖擊頻率，也分析了隨脫粒元件的運(yùn)動(dòng)枝梗的運(yùn)動(dòng)，結(jié)論是由于摩擦力作用，脫粒中穗頭沿垂直于脫粒滾筒軸線方向運(yùn)動(dòng)[3]。PetreI.Miu（2002-2008）對(duì)聯(lián)合收割機(jī)的切流脫粒分離裝置和縱軸流脫粒分離裝置進(jìn)行分析和研究，對(duì)傳統(tǒng)聯(lián)合收割機(jī)軸流滾筒脫粒過程分析的基礎(chǔ)上，建立了傳統(tǒng)軸流滾筒的一個(gè)較為詳盡的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行了驗(yàn)證[4]。
國內(nèi)很多單位都對(duì)聯(lián)合收割機(jī)的脫粒分離裝置開展研究工作，并已取得很大成果。高元恩（1976）研究了單紋桿滾筒脫粒裝置和三種雙滾筒脫粒裝置，得出：秸草中夾帶籽粒損失是限制聯(lián)合收割機(jī)生產(chǎn)率提高的關(guān)鍵。提高脫粒裝置的分離能力，以減少進(jìn)入逐藁器的籽粒量是提高機(jī)器分離能力的有效措施之一許大興（1980）對(duì)縱向軸流滾筒的工作原理作了初步分析，提出喂入段與割臺(tái)螺旋推運(yùn)器相似，脫粒段為斜喂谷物作多次切流脫粒，分離段靠離心分離，谷粒沿滾筒外柱面作螺旋運(yùn)動(dòng)，并分析了谷粒的運(yùn)動(dòng)和受力狀態(tài)以及脫粒一分離規(guī)律，可作為縱軸滾筒數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)，最后討論了設(shè)計(jì)參數(shù)和功耗[5]。張金海、都麗萍（1994）也對(duì)脫粒部件的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了研究，他們也將脫粒分離過程分為脫粒和凹板分離兩個(gè)階段，在（1）作物在脫粒室內(nèi)脫粒的機(jī)會(huì)均等，且脫下的籽粒量與未脫籽粒量成 正比，（2）被脫籽粒在脫粒室內(nèi)的任何一處，被分離的可能性相等，且被分離的 籽粒量于脫粒室的自由籽粒量成正比，（3）試驗(yàn)物料的物理特性保持不變?nèi)齻€(gè)假設(shè)條件下，建立了脫粒和分離的數(shù)學(xué)模型，其建模方法是將凹板展開成平面結(jié)構(gòu)， 建立了某處脫粒、分離率與該處距入口間距離的函數(shù)關(guān)系，并應(yīng)用上述數(shù)學(xué)模型， 對(duì)一給定的脫粒部件的脫粒分離性能功能進(jìn)行了預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果比較接近[6]。王長寧、楊紅新（2002） 申請(qǐng)了名稱為“改進(jìn)的切流滾筒”（專利號(hào)：01234380.3）的專利，專利中提出一種由具有良好彈性的高分子彈性材料制成，且在其頂端設(shè)置有圓弧槽的矩形脫粒齒板，使用該脫粒齒板的切流滾筒可以在保證脫粒性能前提下，提高對(duì)物料的抓取能力，降低籽粒和莖稈的破碎率，從而減輕了清選的負(fù)荷[7]。衣淑娟（2006）利用自行研制的試驗(yàn)臺(tái)，對(duì)切向喂入的釘齒式雙滾筒軸流脫粒與分離裝置進(jìn)行多因素的性能試驗(yàn)，得出了滾筒線速度、導(dǎo)向板導(dǎo)角、喂入量同功耗、脫不凈率、莖稈破碎程度、夾帶 損失率、總損失等性能指標(biāo)的試驗(yàn)結(jié)果，明確了相互關(guān)系及影響，并分析了脫出 物沿軸向分布規(guī)律[8]。謝方平、羅錫文（2009）等設(shè)計(jì)了一種脫粒原理類似剛性 桿齒脫粒的柔性桿齒脫粒滾筒，對(duì)其脫粒力進(jìn)行了研究。分析表明在滾筒轉(zhuǎn)速一 定的情況下，采用柔性桿齒脫粒增加了與稻穗的接觸時(shí)間，減少了沖擊力，柔性桿 齒打擊力小于剛性桿齒。脫粒對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果表明，直徑小于剛性桿齒的柔性桿齒 脫粒滾筒能適應(yīng)水稻脫粒要求，脫粒指標(biāo)中破碎率顯著低于剛性桿齒滾筒，未脫凈 率、含雜率、脫粒率和斷穗率均與剛性桿齒脫粒滾筒相近[9]。
目前，全世界的可用耕地大約有32億公頃，已開發(fā)的有13.7億公頃，未達(dá)到可用耕地的一半。就總的耕地資源來說，在南美和澳洲以及亞洲的北部還有大量的耕地未開發(fā)。但是由于氣候等原因，真正可供開發(fā)的耕地并不多。大規(guī)模經(jīng)營的資本主義大農(nóng)牧場(chǎng)、大種植園主要生產(chǎn)供出口的經(jīng)濟(jì)作物和其他農(nóng)牧產(chǎn)品，專業(yè)化、機(jī)械化程度較高；同時(shí)并存數(shù)量龐大的個(gè)體農(nóng)戶，除部分以生產(chǎn)糧食作物為主的自給性農(nóng)業(yè)外，也為國內(nèi)市場(chǎng)提供大量的農(nóng)牧產(chǎn)品。因此，小型水稻脫粒機(jī)不能滿足生產(chǎn)作業(yè)的需要，所以大中型水稻脫粒機(jī)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。但是適合人均耕地面積少、缺乏先進(jìn)適用機(jī)具廣大的農(nóng)民的小型脫粒機(jī)。
21世紀(jì)的前20年，是中國全面建設(shè)小康社會(huì)，加快實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變的歷史新時(shí)期。農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化重要標(biāo)志之一，是用現(xiàn)代物質(zhì)條件裝備農(nóng)業(yè)大幅度提高農(nóng)業(yè)土地產(chǎn)生率、勞動(dòng)生產(chǎn)率和資源利用率，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的機(jī)械化與信息化。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)離不開農(nóng)業(yè)裝備，農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展又在很大程度上制約著優(yōu)質(zhì)、高效、安全農(nóng)業(yè)又好又快的發(fā)展進(jìn)程。而小型農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)械是大田作業(yè)機(jī)械化的一個(gè)重要補(bǔ)充?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)對(duì)發(fā)展小型農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)械裝備和更快的采用新技術(shù)提出了迫切的需求。發(fā)展小型農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)械，提高科學(xué)水平和振興我國小型農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)械裝備制造業(yè)，對(duì)加快促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)綜合機(jī)械化有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1.2 研究意義
水稻是我國第一大糧食作物，不到３０％的水稻種植面積，生產(chǎn)了約占世界總產(chǎn)量４０％左右的糧食。近些年水稻種植面積處于穩(wěn)步上升的轉(zhuǎn)狀態(tài)。在目前水稻收獲機(jī)械多種形式并存的條件下，為了滿足廣大用戶莖桿需求量的不斷提高，在消化吸收國內(nèi)外同類型機(jī)型的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種水稻半喂入式的脫粒機(jī)械，該機(jī)械采用夾持喂入、弓齒滾筒脫粒、風(fēng)扇清選等機(jī)構(gòu)，使其具有機(jī)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、脫粒質(zhì)量好等特點(diǎn)。
近幾年，隨著聯(lián)合收割機(jī)作業(yè)范圍的不斷擴(kuò)大，聯(lián)合收割機(jī)發(fā)展十分迅速，使脫粒機(jī)市場(chǎng)受到一定的沖擊。在這種形式下，聯(lián)合收割機(jī)、脫粒機(jī)和割曬機(jī)將如何發(fā)展，怎么發(fā)展，脫粒機(jī)還有沒有發(fā)展前途，這是脫粒機(jī)相關(guān)方面應(yīng)當(dāng)高度關(guān)注的問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國的種植面積為4.3億畝，此外還有1200萬hm2 的山區(qū)和丘陵小塊地的小麥?zhǔn)斋@全靠人工收割后，再由脫粒機(jī)械進(jìn)行脫粒。所以，脫粒機(jī)械對(duì)農(nóng)作物的收獲還占有很大的工作量。
我國的水稻、玉米、小麥等農(nóng)作物機(jī)械收割的狀況。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國水稻機(jī)械化收獲的作業(yè)面積僅僅只占總種植面積的7.3%，絕大多數(shù)的水稻脫粒仍然靠脫粒機(jī)進(jìn)行脫粒；玉米機(jī)械收獲面積僅占全國玉米種植面積的0.2%，而且，目前我國生產(chǎn)的玉米聯(lián)合收獲機(jī)大部分只具有摘穗、剝皮和秸稈粉碎等功能，籽粒的脫粒還要靠脫粒機(jī)來完成。就全國范圍來說，對(duì)于農(nóng)作物的收獲脫粒80%以上要靠脫粒機(jī)和人工來完成。
終上所述，盡管近年來聯(lián)合收割機(jī)的迅猛發(fā)展，但是由于我國幅員遼闊、氣候地理?xiàng)l件加上種植方式的差異，以及不同地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不平衡、聯(lián)合收割機(jī)械的廣泛應(yīng)用還有相當(dāng)長的路要走。因此，在今后的相當(dāng)長的的時(shí)間內(nèi)，脫粒機(jī)在我國農(nóng)作物的收獲中，尤其是邊遠(yuǎn)的山區(qū)、丘陵地帶，脫粒機(jī)仍然是主要的不可或缺的農(nóng)業(yè)收獲機(jī)械。本設(shè)計(jì)通過對(duì)水稻脫粒機(jī)械的分析和對(duì)存在的問題進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)一種半喂入式脫粒機(jī)，為進(jìn)一步改進(jìn)和提高水稻脫粒機(jī)械奠定基礎(chǔ)。
1.3 研究內(nèi)容
在我國南方，水稻是主要的作物，每年水稻收獲時(shí)脫粒的工作量相當(dāng)大，而且在南方地區(qū)多為丘陵，不便于大型收獲機(jī)作業(yè)，所以需要設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)合理，操作簡便的小型脫粒機(jī)。要求能夠長時(shí)間正常工作，水稻脫凈率高，籽粒破碎率低，籽粒清潔率高，脫粒滾筒內(nèi)不易存留雜物且便于清潔。方便攜帶，能適應(yīng)野外工作，結(jié)構(gòu)流暢，功耗低。
2 脫粒機(jī)的原理分析
脫粒機(jī)是一種利用特定機(jī)械部件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或移動(dòng)將谷物從谷穗上脫下，并進(jìn)行雜質(zhì)分離的專用機(jī)器。其結(jié)構(gòu)一般可分為喂入方式、脫粒原理、分離排雜、清選輸送四個(gè)部分。
2.1 喂入方式分析
?脫粒機(jī)的喂入方式一般有全喂入式和半喂入式兩大類。
全喂入式是將作物全部喂入脫粒裝置中，脫粒后作物莖稈被揉碎，動(dòng)力消耗較大。 在全喂入方式中以軸流滾筒式應(yīng)用最為廣泛。作業(yè)時(shí)，作物由脫粒裝置的一端喂入，在脫粒間隙內(nèi)做螺旋運(yùn)動(dòng)，脫下的谷粒同時(shí)從滾筒正下方的凹板柵格中分離出來，而莖稿則隨慣性力的作用由軸的另一端排出。但結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。一般應(yīng)用于大中型聯(lián)合收割機(jī)中。
半喂入式脫粒機(jī)在工作中，僅穗頭部分進(jìn)入脫粒裝置，作物莖稈的尾部被夾住不進(jìn)入脫粒裝置，動(dòng)力消耗較小，可保持較完整的作物莖稈。根據(jù)微型脫粒機(jī)的設(shè)計(jì)要求及應(yīng)用需要，在微型脫粒機(jī)喂入方式中的采用半喂入軸流式脫粒裝置。由于測(cè)產(chǎn)、估產(chǎn)及精細(xì)脫粒使用中，是把人工割下的麥穗（稻穗）投入脫粒機(jī)中進(jìn)行脫粒，可避免全喂入式中過大的動(dòng)力消耗，消除了全喂入方式能耗大的缺陷，同時(shí)也使整個(gè)機(jī)構(gòu)明顯簡單，體積減小、重量減輕。半喂入是一種較常見的喂入方式，在家庭式小型機(jī)中應(yīng)用廣泛。其特點(diǎn)是脫粒干凈，分離清潔率高，破碎或脫殼少，并且體積小，功耗少，成本低。
2.2 脫粒原理分析
谷物的脫粒主要是利用機(jī)械裝置，將谷物的籽粒與包裹及莖桿的結(jié)合破壞，以實(shí)現(xiàn)脫粒。脫粒機(jī)中具體的脫粒原理一般有沖擊、梳刷、揉搓或搓擦、碾壓等原理。
2.2.1 沖擊原理分析
脫粒機(jī)械的工作部件（如圖1所示釘齒或紋桿軸）高速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生慣性力打擊穗頭（或反過由穗頭碰擊后面，如南方水稻的拌桶脫粒）使谷物產(chǎn)生振動(dòng)和慣性力而破壞谷穗與穗軸的連接。該種方法主要取決于打擊速度和打擊機(jī)會(huì)以及沖擊力的大小。打擊的速度快，打擊的次數(shù)越多，產(chǎn)生的慣性力也就越大，穗與穗之間的撞擊次數(shù)就會(huì)增多，也就越容易脫粒干凈。沖擊力的大小與脫粒質(zhì)量和生產(chǎn)率有密切的關(guān)系。沖擊強(qiáng)度增加，可提高生產(chǎn)率和保證脫粒干凈，但易使谷物破碎，降低沖擊強(qiáng)度。但單一的擊打方式難以脫粒干凈，常和其它脫粒方式混合使用。
圖1 沖擊釘齒滾軸結(jié)構(gòu)圖
Figure 1 The roller structure of impact nails tooth
2.2.2 梳刷分析
脫粒機(jī)械的工作部件，當(dāng)工作部件在動(dòng)力部件的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)像梳子一樣，從谷穗之間通過，對(duì)谷物施加一定的拉力作用，使谷物脫離穗軸。梳刷式脫粒對(duì)谷稻的脫粒效果較好，但對(duì)小麥的脫粒效果較差，常和其它脫粒方法合起用來進(jìn)行水稻的脫粒。梳刷滾軸如圖2所示。
圖2 梳刷滾筒結(jié)構(gòu)
Figure 2 The roller structure of comb brush
2.2.3 揉搓或搓擦分析
脫粒機(jī)械用一個(gè)帶紋桿的滾筒與一帶間隙的紋板相互配合對(duì)谷物的穗部進(jìn)行搓擦作用，使籽粒脫離穗軸。這種機(jī)械主要利用谷層在板齒或紋桿滾筒的脫粒間隙內(nèi)，出現(xiàn)挫動(dòng)而使籽粒脫落。脫粒的干凈程度取決于揉搓的松緊度（強(qiáng)度），也就是間隙的大小和谷層的疏密程度。搓擦脫粒法對(duì)小麥的脫粒效果猶為突出，常在脫粒機(jī)中作為最終脫粒工序，只要松緊度合適經(jīng)清選可得到干凈的籽粒，但能量消耗較大，一般適用于小麥的脫粒，類似于沖擊脫粒。
2.2.4 碾壓原理分析
它是利用脫粒原件從谷物上壓過，在碾壓的過程中，會(huì)使谷粒和穗柄之間產(chǎn)生橫向或縱向的相對(duì)位移，相對(duì)位移就形成了一定的拉力，破壞其連接力。通常谷粒與穗軸的抗剪力是較弱的，上述相對(duì)位移就形成了剪切破壞其連接力。碾壓法脫粒結(jié)構(gòu)簡單，但較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。對(duì)小麥的脫粒效果最佳。因此，用輥?zhàn)幽雺轰佋趫?chǎng)院里的谷物層進(jìn)行脫粒也是有效的方法之一，現(xiàn)在仍為貧困農(nóng)村使用中。
圖3 碾壓滾輪結(jié)構(gòu)
Figure 3 The roller structure of Rolling wheel
上述四種原理既可單獨(dú)應(yīng)用也可組合應(yīng)用，均能達(dá)到脫粒的目的，但其效果有所不同，這是各原理的特點(diǎn)所決定的。如打擊脫粒要求工作部件與谷粒間必須有較大的相對(duì)速度，所以這種脫粒通常出現(xiàn)莖稈靜止（如半喂入式）或運(yùn)動(dòng)速度很低（如紋桿、板齒滾筒的喂入口處）的時(shí)候。而揉搓原理則不同，它發(fā)生在已經(jīng)獲得地、較大運(yùn)動(dòng)速度（如在脫粒間隙的后段）的谷層內(nèi)部，由于相對(duì)揉搓而脫粒。一般來說，常見的組合有如下幾種：一是用高的打擊速度各緊搓，經(jīng)較短的脫粒過程，如單滾筒脫料裝置；二是用由低到高的打擊速度，揉搓強(qiáng)度由小到大，用較長的脫粒過程，如雙滾筒脫粒裝置；三是用較低的打擊速度和松搓，用長而又長的脫粒過程，如軸流滾筒脫粒裝置。經(jīng)對(duì)上述四種原理的比較于分析，碾壓脫粒不能滿足微型化及結(jié)構(gòu)的簡單化的設(shè)計(jì)要求，所以在本裝置中不能采用該原理。由于前三種脫粒原理，不適合單獨(dú)使用，所以，在微型脫粒機(jī)中綜合前三種脫粒原理的優(yōu)點(diǎn)，兼顧破碎率低，生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)采用特殊設(shè)計(jì)的弓齒軸流式的脫粒裝置。脫粒時(shí)，運(yùn)用沖擊原理和梳刷原理；并且結(jié)構(gòu)簡單。脫粒弓齒如下圖4所示
圖4 脫粒滾筒結(jié)構(gòu)
Figure 4 The roller structure
2.3 清選原理分析
清選主要將脫粒裝置脫出的谷粒混合物在下落的過程中，利用鼓風(fēng)裝置進(jìn)行分離，并將純凈的谷粒輸送到出?？?。微型脫粒機(jī)在傳統(tǒng)清選方法的基礎(chǔ)上將工藝流程與設(shè)備綜合起來，將傳統(tǒng)清選裝置進(jìn)行改進(jìn)，把清選工序和谷粒輸送工序結(jié)合在一次完成，利用氣流對(duì)谷粒的作用力與谷粒在傾斜面上受重力作用有下滑的趨勢(shì)結(jié)合起來，根據(jù)通過滾筒篩的細(xì)小脫出物中各種成分飄浮速度的差別來完成清選,不但滿足使用要求，而且使體積較小，重量較輕。
3 總體方案的確定
3.1 初步設(shè)計(jì)方案
根據(jù)設(shè)計(jì)方案可知，微型脫粒機(jī)主要是用于水稻的脫粒。據(jù)此，抽象設(shè)計(jì)如圖5所示：
圖5 抽象設(shè)計(jì)圖
Figure 5 Abstract design
3.2 功能分解
為了完成谷穗與谷粒分離，該脫粒機(jī)械應(yīng)該能具備執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置，由電機(jī)輸入動(dòng)力，帶動(dòng)脫粒滾筒旋轉(zhuǎn)和風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。經(jīng)詳細(xì)分析，得到脫粒機(jī)的功能樹，如圖6所示：
圖6 功能分解圖
Figure 6 Functional decomposition diagram
3.3 結(jié)構(gòu)及工作原理
3.3.1 基本結(jié)構(gòu)
小型水稻脫粒機(jī)主要由進(jìn)料口、脫粒機(jī)構(gòu)、風(fēng)機(jī)、主軸、機(jī)架、 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及排料口等部分組成，總體結(jié)構(gòu)如圖7所示。
1入料口 2脫粒滾筒 3風(fēng)扇 4出雜口 5出料口 6電機(jī)
圖7 總體結(jié)構(gòu)
Figure7 Overall structure
3.3.2 工作原理
待脫粒的谷穗通過入料口喂入脫粒滾筒內(nèi)并在滾筒和頂蓋上倒板的作用下沿軸向做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)受到反復(fù)的沖擊和搓檫進(jìn)行脫粒。谷粒、穎殼和碎草等通過凹板篩孔分離出來后送至篩子的前端，由于風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流輕雜物沿風(fēng)道被吹走，谷?？恐亓Υ┻^氣流廠和篩孔流入出糧口。
3.3.3 傳動(dòng)系統(tǒng)
本方案中脫粒滾筒與風(fēng)機(jī)需要轉(zhuǎn)動(dòng)，而本機(jī)只采用一個(gè)電機(jī)提供動(dòng)力，因此采用V帶傳動(dòng)方式傳遞動(dòng)力 。電動(dòng)機(jī)傳遞出來的動(dòng)力傳遞給電機(jī)帶輪，電機(jī)帶輪通過帶傳動(dòng)將動(dòng)力傳遞給工作軸上的帶輪，實(shí)現(xiàn)脫粒滾筒和風(fēng)機(jī)傳動(dòng)。
4 設(shè)計(jì)目標(biāo)與主要技術(shù)參數(shù)
4．1 主要技術(shù)參數(shù)如表1
表1主要技術(shù)參數(shù)
Table 1 The main technical parameters
技術(shù)參數(shù) 要求
生產(chǎn)率 0.2kg/s
破碎率 小于0.2%
含雜率 小于1%
滾筒轉(zhuǎn)速 1300 r/min
風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速 1800r/min
4.1.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)
基于滾筒沖擊和梳刷原理設(shè)計(jì)一臺(tái)小型水稻脫粒機(jī)，使其將谷粒從谷穗上脫下，并從脫出物（由谷粒、碎殼和混雜物組成）中分離、清選出來，達(dá)到回收干凈谷粒的目的。
4.2 脫粒滾筒及主要參數(shù)的選擇
脫粒滾筒按作物沿滾筒的運(yùn)動(dòng)方向又可以分為切流式和軸流式。在切流式脫粒裝置中，作物喂入后沿滾筒切向流動(dòng)并排出，谷穗在通過凹板間隙的過程中被脫粒，脫粒時(shí)間很短，籽粒與谷穗分離不清，需在脫粒裝置后面加設(shè)分離裝置。在軸流式脫粒裝置中，作物由一端沿滾筒軸向后切向喂入，在滾筒和上導(dǎo)板的作用下沿軸向做螺旋運(yùn)動(dòng)，同時(shí)受到反復(fù)的沖擊及搓擦進(jìn)行脫粒，谷粒、穎殼和碎草等凹板篩孔分離。作物在脫粒裝置中運(yùn)行時(shí)間長，脫凈率高分離率可達(dá)99%，無需另設(shè)分離裝置。為了保證脫粒的脫凈率，本設(shè)計(jì)采用軸流滾筒式脫粒裝置。
根據(jù)滾筒的形式有圓柱形和圓錐形兩種軸流滾筒，圓錐形滾筒作物人滾筒作物從滾筒小端喂入，從大端正排出，滾筒圓周速度逐漸增大，但是所需功率較大且設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)要比圓柱形復(fù)雜，故選用圓柱形。
4.2.1 轉(zhuǎn)速
滾筒上安裝有弓形齒，滾筒的作用是帶動(dòng)弓形齒轉(zhuǎn)動(dòng)，齒推動(dòng)谷穗作螺旋運(yùn)動(dòng)。滾筒的轉(zhuǎn)速由滾筒外緣板齒頂部的線速度決定的，滾筒外緣線速度是以保證不損傷水稻粒籽為前提條件，但滾筒外緣線速度也不能過低，否則會(huì)影響其生產(chǎn)率，故取線速度為8m/s。
4.2.2 滾筒直徑
滾筒直徑由凹板直徑?jīng)Q定，并且保證脫滾筒外徑與凹板留有15~50mm（其中弓齒高15mm）的間隙,現(xiàn)取滾筒直徑為120mm, 滾筒長取200mm，滾筒設(shè)置根齒桿。其軸徑根據(jù)實(shí)際功率負(fù)荷計(jì)算扭矩確定。
4.2.3 滾筒弓齒
弓齒有規(guī)律地安裝在滾筒軸上，其作用是拔動(dòng)谷穗，也推動(dòng)谷穗移動(dòng)，鑒于作物形狀、體積、，喂入方式等采用10-15mm弓齒，外端較小尺寸的弓齒，其目的是使工作時(shí)與谷穗接觸面較小，避免大面積接觸式卡住。
4.2.4 滾筒脫粒段長度
滾筒脫粒段長度是決定脫粒質(zhì)量的主要參數(shù)，滾筒過短影響脫凈率，滾筒過長則會(huì)增加功率消耗及制造成本，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，用籽粒含水率為20%左右的谷穗，取脫粒段長度100mm。
4.3 凹版篩
凹板篩的包角一般取180°～240°之間，考慮整機(jī)結(jié)構(gòu)，取凹板篩包角為180°，脫粒主要利用物粒的撞擊與搓擦的作用力來實(shí)現(xiàn)的，因此蓋板與脫粒滾筒之間取50mm的間隙，以保證具有足夠的磨擦力和沖擊力，促使谷粒剝離，而凹板篩與弓齒之間的縫隙大小影響脫粒效果，縫隙較大籽粒通過性好，夾帶損失小，但影響籽粒凈度，縫隙較小，則夾帶損失大。故應(yīng)取10～40mm。含水率較高時(shí)，取較大值，含水率較低時(shí)，取最小值。凹板直徑是決定生產(chǎn)率的主要因素（在限制滾筒轉(zhuǎn)速的情況下，凹板直徑是決定身產(chǎn)率的唯一參數(shù)），凹板直徑與生產(chǎn)率成正比，但不是一次線性關(guān)系。根據(jù)凹板直徑與生產(chǎn)率的關(guān)系和實(shí)際生產(chǎn)情況，本設(shè)計(jì)現(xiàn)取凹板直徑為170mm。
4.4 風(fēng)機(jī)
清選機(jī)構(gòu)采用風(fēng)選，由于脫粒后的混合物含雜少，所以采用農(nóng)用型風(fēng)機(jī)吹送分離出夾在谷粒中的雜物，風(fēng)扇出口處的平均風(fēng)速為8—10m/s,風(fēng)機(jī)的參數(shù)與選擇見后面計(jì)算。
4.5 進(jìn)料斗
進(jìn)料斗是保證進(jìn)料順利，起定料作用，根據(jù)整機(jī)的特點(diǎn)，進(jìn)料斗設(shè)計(jì)成長方形形狀，進(jìn)料口的長為210mm寬120mm，能保證谷物進(jìn)入脫粒滾筒，保證生產(chǎn)效率0.2kg/s。
4.6 機(jī)架
根據(jù)零件的裝配和定位特點(diǎn)設(shè)計(jì)機(jī)架。機(jī)架要起到支承整機(jī)的功能，此設(shè)計(jì)采用一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，兩根垂直支架支撐風(fēng)機(jī)。整個(gè)機(jī)架的高度寬度由零件安裝的尺寸來決定。并合理安排零件安裝位置。
5 主要零部件選擇及校核
5.1 電機(jī)選擇
電動(dòng)機(jī)選擇包括選擇類型、結(jié)構(gòu)型式、容量（功率）和轉(zhuǎn)速，并確定型號(hào)
（1）選擇電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式
電動(dòng)機(jī)的選用，首先要了解電動(dòng)機(jī)的機(jī)械負(fù)載特性，根據(jù)機(jī)械負(fù)載的類型和特性來選擇電動(dòng)機(jī)的額定容量、額定轉(zhuǎn)速、額定電壓以及型式。
要為某一生產(chǎn)機(jī)械選配一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，首先要合理選擇電動(dòng)機(jī)的功率。通常根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載的需要來選擇電動(dòng)機(jī)的功率，同時(shí)，還要考慮負(fù)載的工作制問題，也就是說，所選的電動(dòng)機(jī)應(yīng)適應(yīng)機(jī)械負(fù)載的連續(xù)、短時(shí)或間斷周期工作性質(zhì)。功率選用時(shí)不能太大，也不能太小。選小了，保證不了電動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械的正常工作;選大了，雖然能保證正常運(yùn)行，但是不經(jīng)濟(jì)，電動(dòng)機(jī)容量不能被充分利用，而且電動(dòng)機(jī)經(jīng)常不能滿載運(yùn)行，使得效率和功率因數(shù)不高。
(2）選擇電動(dòng)機(jī)的容量
電動(dòng)機(jī)的容量（功率）選得合適與否，對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。容量小于工作要求，就不能保證工作機(jī)的正常工作，或使電動(dòng)機(jī)長期過載和功率因數(shù)都較低，增加電能消耗，造成很大浪費(fèi)。
已知脫粒速度為8m/s，滾筒直徑120mm。則脫粒滾筒轉(zhuǎn)速
r/min （1）
即滾軸的圓周速度約為1300r/min。
依據(jù)參考文獻(xiàn)[18]，弓齒滾軸擊打籽粒的理論阻力為80N，脫粒機(jī)的理論工作功率：
=FV=80×8=640w （2）
考慮到脫粒過程中風(fēng)機(jī)消耗，傳動(dòng)系統(tǒng)損耗等功率損耗，功率儲(chǔ)備系數(shù)為2-3，本文取2。由此可見，電機(jī)帶動(dòng)軸進(jìn)行脫粒所需的功率在1400w左右。
（3）確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速
容量相同的同類型電動(dòng)機(jī)，有幾種不同的轉(zhuǎn)速系列供使用者選擇。同步轉(zhuǎn)速由電源頻率與極對(duì)數(shù)而定的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)空載時(shí)才可能達(dá)到同步轉(zhuǎn)速，負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速都低于同步轉(zhuǎn)速。在設(shè)計(jì)中滾筒所需要的轉(zhuǎn)速nmax=1300r/min，對(duì)清糧裝置的風(fēng)扇，轉(zhuǎn)速n=1000~2000r/min，這里取n=1520r/min?？紤]到電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置的性能，尺寸、重量和價(jià)格等因素，最終選用小功率異步電動(dòng)機(jī)。所以綜合以上我們查表選電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為YL90L-4，參數(shù)如表2。
表2 YC8024型電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)
Table2 The main parameters of YC8024 model motor
型號(hào) 額定電壓 額定轉(zhuǎn)速 額定功率
YL90L-4 220V 1500r/min 1500W
5.2 帶輪的設(shè)計(jì)
5.2.1 帶輪設(shè)計(jì)的要求
設(shè)計(jì)V帶輪時(shí)應(yīng)滿足的要求有：質(zhì)量?。唤Y(jié)構(gòu)工藝性好；無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力；質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時(shí)要經(jīng)過動(dòng)平衡；輪槽工作面要精細(xì)加工，以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。
5.2.2 帶輪的材料
帶輪的材料主要采用鑄鐵，常用材料的牌號(hào)為HT150或HT200；轉(zhuǎn)速高時(shí)宜采用鑄鋼（或用鋼板沖壓后焊接而成）；小功率時(shí)可用鑄鋁或塑料。本設(shè)計(jì)取鑄鐵HT150。
5.2.3 帶輪設(shè)計(jì)計(jì)算
初選電動(dòng)機(jī)帶輪基準(zhǔn)直徑=71mm
則脫粒滾筒從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑
電動(dòng)機(jī)與脫粒滾筒的傳動(dòng)比為，則
（3）
得=80mm
電動(dòng)機(jī)與風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)比為，則
風(fēng)機(jī)從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑
得=63mm
5.3 V帶設(shè)計(jì)
確定計(jì)算功率
由工作條件，取工作情況系數(shù)=1.1，故
（4）
選取V帶帶型
由=748W，=1400r/min.可確定V帶帶型為Y型
電動(dòng)機(jī)帶輪與脫粒滾筒的中心距
根據(jù)，初步確定=300mm
計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長度
=622mm （5）
選帶的基準(zhǔn)長度=630mm
計(jì)算實(shí)際中心距a
=320mm
同理可得電動(dòng)機(jī)帶輪與風(fēng)機(jī)帶輪中心距330，脫粒滾筒帶輪與風(fēng)機(jī)帶輪之間中心距為250.驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角
（6）
主動(dòng)輪上的包角合適。同理可得風(fēng)機(jī)帶輪、脫粒滾筒帶輪包角合適。綜上所述，根據(jù)表11-2選取 V帶基準(zhǔn)長度為900mm。
計(jì)算V帶的根數(shù)z
（7）
由=1520mm、=75mm、=1.5，取=1.07kW、=0.13kW、=0.98、=0.96，則取z=1根。
計(jì)算預(yù)緊力
（9）
q=0.1kg/m，故=126.77N
計(jì)算作用在軸上的壓軸力
5.4 脫粒軸的計(jì)算
5.4.1 計(jì)算各軸的最小直徑
（10）
D1≥14.76mm
由此確定軸的最小直徑均為16 mm。
根據(jù)軸的受力分析和工作環(huán)境查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表15-1選擇45鋼，調(diào)質(zhì)處理
5.4.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。軸的機(jī)構(gòu)主要取決于以下因素：軸在機(jī)器中的安裝位置及形狀；軸上安裝的零件類型、尺寸、數(shù)量以及和軸聯(lián)接的方法；載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝等。根據(jù)整個(gè)脫粒機(jī)的結(jié)構(gòu)，和配合在軸端上零件應(yīng)采取標(biāo)準(zhǔn)直徑,確定長度和直徑。
圖9 軸的結(jié)構(gòu)示意圖
Fig9 The schematic diagram of cutter shaft
I段：該段安裝帶輪，取d1=20mm ，則帶輪寬度為18mm, 可取L1=45mm
II段：參照工作要求并根據(jù)d1=20mm，,初步選取標(biāo)準(zhǔn)精度等級(jí)的深溝球軸承6205，其內(nèi)徑為20mm，寬度為15mm。故20mm。為使套筒端面可靠地壓緊軸承，此軸段應(yīng)略長于軸承寬度L2=130mm。
III段：27mm,L3=5mm N.mm
Ⅳ段：跟II段一樣裝有軸承，25mm,L4=40mm
Ⅵ段，該段安裝脫粒滾筒，根據(jù)風(fēng)機(jī)安裝要求，取20mm,長L為180mm
至此，已初步確定了軸的各段直徑和距離。
5.4.3 軸的校核
由軸的結(jié)構(gòu)可以做出軸的計(jì)算簡圖，由于采用深溝球軸承，軸承支點(diǎn)在滾子中線位置，。從軸的結(jié)構(gòu)以及受彎矩和扭矩的情況來看，靠近帶輪的軸承截面是軸的危險(xiǎn)截面，軸的傳遞轉(zhuǎn)矩：
軸的受力示意圖如下：
險(xiǎn)截面數(shù)據(jù)列出，如下：
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面）的強(qiáng)度。根據(jù)以上數(shù)據(jù)及式
（11）
取
軸的計(jì)算應(yīng)力
（12）
由于前面選擇材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理
因此，故設(shè)計(jì)合理，安全。
5.5 滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算
根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命
16×365×10=48000小時(shí)
初選軸承為6205。
1）徑向力
2）軸向力
，
所以軸向力為，
3）當(dāng)量載荷
由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表16-11查得e=0.68，
由于，，
所以，，，。
由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當(dāng)量載荷為
（13）
4) 軸承壽命的校核
故該軸承合格。
6 風(fēng)機(jī)與篩子的設(shè)計(jì)
6.1 風(fēng)量V的計(jì)算
由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得
Q ——機(jī)器喂入量（kg/s）
B——清除雜質(zhì)占機(jī)器喂入量的比例，半喂入機(jī)型，一般取8%到15%
ρ——空氣密度
μ——攜帶雜質(zhì)氣流的混合濃度比，約0.2-0.3，取μ=0.2則
6.2 風(fēng)扇尺寸的計(jì)算
葉輪外徑
對(duì)清糧裝置的風(fēng)扇，壓力系數(shù)0.3~0.4，轉(zhuǎn)速n=1000~2000r/min。這里取壓力系數(shù)0.4，n=1800r/min
得出葉輪外徑=180mm,農(nóng)用型風(fēng)扇尺寸如表3
表3 風(fēng)扇尺寸表
Table 3 The size of fan
名稱 尺寸 本機(jī)尺寸
葉輪外徑D 140～200mm 180mm
葉片數(shù) 3～4mm 4
葉片寬度B 〈1.5D 180mm
出風(fēng)口高S 0.35～0.45D 65mm
圓筒形外殼R 1.05～1.12D 200mm
7 鍵的選擇及校核計(jì)算
鍵材料選擇常用的45號(hào)鋼。
軸槽及輪轂槽對(duì)輪轂軸線的對(duì)稱度公差選8級(jí)。
脫粒滾筒軸與帶輪連接處選A型普通平鍵
許用擠壓應(yīng)力
強(qiáng)度校核：
故滿足強(qiáng)度要求，安全。
同理求得：其他軸的鍵也相同。
8 總結(jié)
通過這次設(shè)計(jì)，使我學(xué)會(huì)了結(jié)合以前所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐的工作中，對(duì)所學(xué)的知識(shí)有了進(jìn)一步的鞏固，使知識(shí)進(jìn)一步得到系統(tǒng)性、條理性的加深，學(xué)會(huì)了怎么樣去高效的查詢自已所需資料，特別是對(duì)一些數(shù)據(jù)的選取和進(jìn)行運(yùn)算，使自已的分析問題解決問題的能力加強(qiáng)。
本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于脫粒機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和操縱性能較好，質(zhì)量輕，體積小，使用維修方便，易于掌握，且脫粒性能良好，清選性能好，雜物較少，減少了勞動(dòng)力的輸出。在設(shè)計(jì)中由于自己考慮問題不夠全面，設(shè)計(jì)知識(shí)不夠系統(tǒng)，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)少，一定存在著很多不足，只能通過更多的實(shí)驗(yàn)去發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。
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致 謝
本論文是在吳明亮老師的悉心指導(dǎo)和熱情關(guān)懷下完成的。吳明亮老師不僅在學(xué)業(yè)上的嚴(yán)格要求，而且在思想上及生活上的關(guān)懷和幫助。老師們治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、誠以待人、嚴(yán)于律己的態(tài)度與為人使我受益非淺。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，鞏固升華了大學(xué)所學(xué)，使我受益非淺，在以后生活中受益一生。在此，向幫助我的同學(xué)，學(xué)長和老師表示感謝，特別是吳明亮老師表示衷心的感謝。
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