5TX_40型稻麦脱粒机的研究设计_邓跃明

n
链= V
链×60×1000 Z 主×t
≈89r/min
因为链轮与蜗轮是固定在同一根轴上， 所以链轮 的转速与蜗轮的转数相吻合， 即能实现链条的速度。 3.6 清选气流风量和风速的确定
气流清选主要利用籽粒和混和物的空气动力特 性差异而进行清选。 当气流速度大于杂质的临界速 度时， 杂质就被气流带走； 若小于籽粒的临界速度， 籽粒就下落， 实现清选。 据有关资料介绍， 小麦的 临界速度为 8.9~11.5m/s， 水稻的临界速度为 10.1m/s， 谷 壳 及 短 小 稻 麦 穗 杆 的 临 界 速 度 为 3.5m/s 左 右 ， 本 设计吸尘管口的最大气流速 度 为 V1=12.26m/s， 吸 尘 管口的宽度随脱下谷粒混合物的分布宽度和集料斗 位置关系而确定， 设 计 管 口 宽 度 为 B=360mm。 吸 尘 风 扇 口 的 直 径 为 Φ150mm， 最 大 气 流 速 度 为 V2 = 17.55m/s， 在吸尘管上设计调节风门， 视脱粒机工作 情况， 将吸尘管口的风速调到稻麦临界速度与杂质 临界速度之间的最佳风速， 达到清选目的。 则清选 气流的流量 Q：
油机 (170F 柴油机)， 标定转速 n=2600r/min。 设计滚
筒直径 Dp 为：
Dp＞
360L πα
= 360×400 3.14×120
=380mm
式中： L— ——作物喂入深度， 取 L＝400mm；
α— ——L 所包围滚筒的允许包角， 取 α=120°。
根据脱粒机滚筒直径标准， 本设计取 Dp=400mm。
0 引言
稻麦脱粒作业是农业生产过程的重要环节， 人工 脱粒劳动强度大、 效率低。 随着农村家庭承包责任制 的发展， 出现了农民外出务工多， 农村劳力紧张的状 况， 农村对 “双抡” 致富的好帮手— ——脱粒机的需求 更为迫切。 当前， 小型稻麦脱粒机大多打谷机和简易 脱粒机为主， 性能单一， 仅能脱稻， 脱麦效果很差， 设有清选机构的， 清选效果很不理想， 且都是采用手 动喂入， 人员劳动强度大。 四川省大部分地区农作物 为水稻和小麦两季种植， 为此， 内江市农业机械技术 推广所研究了一种即能脱粒水稻， 又能脱粒小麦， 并 具有机械喂入机构、 清选机构， 结构简单、 体积小、 重量轻、 脱粒和清选全自动的小型半喂稻麦脱粒机， 以满足广大农民朋友的要求。
3 主要参数的确定和零部件的设计
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3.1 滚筒直径和长度的设计
脱粒滚筒是脱粒机的核心部件， 其结构参数直接
影响脱粒性能。 滚筒直径过小， 容易被茎秆缠绕， 造
成堵塞， 功率消耗大， 工作不稳定； 而滚筒直径过
大， 则会使事个机器体积增大， 重量增加。
这 种 稻 麦 脱 粒 机 配 套 动 力 2.2~3kW， 如 3kW 柴
1.2 主要技术指标 型号： 5TX―40 型 机重 (kg)： 115 左右 配套动力 (kW)： 2.2~3 生产率 (kg/h)： 500~900 (脱稻)； 300~600 (脱麦) 破碎率 (%)： ≤0.5 含杂率 (%)： ≤1.2 总损失率 (%)： ≤2.0 (脱稻)； ≤3.0 (脱麦)
脱麦时脱粒主要依靠弓齿与筛板对麦穗的搓揉、 挤压和冲击作用， 弓齿与筛板之间的间隙直接影响到 脱麦的脱净率， 根据资料， 滚筒与筛网脱粒间隙为 3~6mm， 本机选取间隙为 6mm。 3.5 链条速度的确定和链条、 链轮、 蜗轮箱的设计
为了达到主要技术经济指标， 根据试验和理论计
第2期
邓跃明: 5TX―40 型稻麦脱粒机的研究设计
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中国农机化学报
2013 年
图 2 整机外观图 Fig. 2 The appearance figure of the machine
该机由夹持式喂入装置、 脱粒装置、 排稿轮装 置、 清选装置、 传动机械与机架等组成， 整机结构简 单， 布置合理， 稻麦脱粒清选自动完成， 确保脱粒、 清选作业各环节的连续和流畅， 提高生产率， 提高脱 粒、 清选质量。 2.2 清选装置设计
Q＝ βm ＝ 0．12×1 ≈0.31m3/s μP 0．3×1．293
式中： m— ——机器喂入量， 取 m=1kg/s； β— ——清 除 杂 质 占 机 器 喂 入 量 的 比 例 ， 取 β= 12%=0.12；
p— ——空气密度， 取 p=1.293g/m3； μ— ——携带杂质气流的混合浓度比， 取 μ=0.3。 吸尘管口的高度 H： H= Q = 0.31 ≈0.07m=70mm BV1 0.36×12.26
邓跃明
(内江市农业机械技术推广所， 四川内江， 641000)
摘要： 针对现有小型稻麦脱粒机存在功能单一、 手动喂入， 且没有清选装置和生产效率低等问题， 本文探讨如何在小型 脱粒机上实现半喂入稻麦脱粒和清选等功能， 研制了一种具有机械喂入机构和清选机构、 且结构简单、 体积小、 重量轻 的小型稻麦脱粒机， 以满足广大农民朋友的需求。 关键词： 稻麦脱粒； 喂入机构； 清选机构； 参数确定 中图分类号： S226.1 文献标识码： A 文章编号: 2095-5553 （2013） 02-0077-04
本 文 论 述 了 5TX―40 型 半 喂 入 稻 麦 脱 粒 机 研 究 设计主要技术指标， 总体配置方案， 主要参数的设计 和确定， 机器主要特点等。
1 功能要求和主要技术指标
1.1 功能要求 本设计稻麦脱粒机是脱粒和清选全自动新型半喂入
稻麦脱粒机， 具有机械喂入机构、 新型风选机构， 提高 脱粒清选质量； 整体结构简化， 体积小， 重量轻， 转场 方便， 消耗功率小； 既能脱粒水稻， 又能脱粒小麦。
蜗轮转速 n 蜗：
n
蜗= n
滚×Z1 Z2
=
797×3 27
≈99r/min
链 条 采 用 套 筒 滚 子 输 送 链 条 ， 节 距 为 t=33mm，
滚子直径 d=10mm， 链轮采用铸造链轮， 主动链轮齿
数为 Z 主=7， 分度圆直径为 Φ86mm， 链条中心线与滚
筒中心线的距离为 45mm。 则链轮转速 n 链：
第 34 卷 第 2 期 2013 年3 月
中国农机化学报 Journal of Chinese Agricultural Mechanization
DOI: 10.3969/j.issn.2095-5553.2013.02.021
Vol.34 No.2 Mar. 2013
5TX―40 型稻麦脱粒机的研究设计
式中： Q— ——清选气流流量， 取 Q=0.31m3/s；
B— ——吸尘管口的宽度， B=360mm；
V1— ——吸尘管口的气流速度， V1=12.26m/s。
3.7 吸尘风扇的设计
吸尘风扇采用农用型风扇设计， 叶片数为 4 片，
外径为 Φ240mm， 宽度为 100mm， 风机皮带轮计算直
当 夹 持 链 速 度 为 0.255~0.35mm/s 和 工 作 量 1kg/s
的 情 况 下 ， 滚 筒 长 度 常 取 400~500mm， 本 设 计 取 滚
筒长度为 400mm。
3.2 滚筒线速度的确定和滚筒的设计
脱粒机的滚筒线速度对功率消耗和脱净率及籽
粒破碎率影响很大。 滚筒的线速度太小时， 弓齿对
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算， 设计了滚筒主轴与夹持链链轮轴的传动比为 9:1，
滚 筒 线 速 度 与 夹 持 链 链 条 线 速 度 之 比 为 18.09:0.37，
即 49:1。
链条速度的大小直接影响稻麦喂入的多少和稻
麦在滚筒内脱粒的时间， 从而影响稻麦脱粒质量、
生产率等。 夹持链速度快， 禾穗被滚筒弓齿梳脱的
次数减少， 脱净率会下降， 夹带损失就会增大， 而
n1=
n1×D2 D1
=
846×250 83
≈2602r/min
与 170F 柴油机标定转数 n=2600r/min 相吻合。 3.3 脱粒弓齿
滚筒型式设计为锥端封闭弓齿式， 脱粒弓齿的高 度大于夹持禾层厚度， 采用脱粒机标准五种齿， 即： 第一梳整齿， 高度 54mm； 第二梳整齿， 高度 57mm； 第 三 梳 整 齿 ， 高 度 62mm； 加 强 齿 ， 高 度 65mm； 脱 粒 齿 ， 高 度 68mm。 脱 粒 齿 36 齿 ， 其 余 齿 各 4 齿 ， 共 52 齿， 采用 4 头螺旋线 12 行疏密排列， 齿迹距为 25~38mm。 3.4 脱粒间隙
收稿日期：2012 年 4 月 18 日 修回日期：2012 年 6 月 7 日 作 者 简 介 ： 邓 跃 明 ， 男 ，1960 年 生 ， 四 川 内 江 人 ， 高 级 工 程 师 ； 研 究 方 向 为 农 机 产 品 研 究 设 计 、 农 机 产 品 检 测 试 验 和 推 广 工 作 。
了， 籽粒与壳更紧密， 所需脱粒力增大了， 籽粒破
碎也不那么容易了。 因此， 通过试验和计算， 本设
计是稻麦兼用型， 适当提高滚筒线速度， 取空转时
滚筒线速度为 V 滚 1=18.09m/s， 实测载荷时线速度为
V 滚 2=16.68m/s。 则滚筒空转时转速 n 滚 1：
n
滚
1＝
V
滚
1×60×100 πDp
稻穗的冲击力减弱， 从而延长脱粒时间而降低生产
率； 滚筒的线速度过大时， 籽粒的破碎率和碎秸秆
增多， 功率消耗增大。 据有关参考文献资料介绍，
滚筒的线速度， 脱小麦已提高到 15.8m/s， 脱稻已 提
高 到 13.5m/s， 且 现 在 的 稻 麦 都 已 是 优 良 品 种 ， 稻
穗、 麦穗以及其籽粒的情况与从前的老品种不一样
2 主要结构和总体配置
2.1 整机结构设计 本设计的半喂入稻麦脱粒机的整机结构见图 1。
整机外观见图 2。
图 1 整机结构示意图 Fig. 1 The structural schematic of the machine 1.出尘管 2.集料斗 3.吸尘管 4.风扇 5.上盖 6.输送链条 7.滚筒 8.筛网 9.出粮口 10.机架
采用天圆地矩吸尘新型清选装置， 精简了清选装 置， 设计独特呈斜长形的集料斗、 呈天圆地矩形的吸 尘风管， 采用一个吸尘风扇就能完成清选作业， 矩形 截面面积是圆 形 截 面 面 积 的 1.43 倍 ， 使 吸 尘 管 口 的 风 压 、 风 速 是 吸 尘 风 扇 口 的 风 压 、 风 速 的 1.43 倍 ， 使吸尘管口的风压、 风速小于吸尘风扇口的风压、 风 速， 天圆地矩的吸尘管道， 吸尘管风道与水平成 48°， 吸尘管风速逐渐增加， 使从筛孔中漏下的籽粒和短小 禾屑、 杂物等经集料斗向下滑落， 在吸尘管口前后处 于疏散、 均匀分布状态， 尽早分离， 减少籽粒被吹出 所造成的损失， 确保清选质量。 这种清选装置不同于 现有同类机型较复杂的清选机构的设计， 改变了以前 用吹出风扇和吸尘风扇共同清选才能达到清选质量要 求的设计。 去掉颗粒推进器、 扬谷器、 吹出风扇等结 构部件， 大大减轻整机重量。
＝ 18．09×60×100 3．14×400
=864r/min
则滚筒载荷时转速 n 滚 2：
n
滚
2＝
V
滚
2×60×100 πDp
＝
16.68×60×100 3．14×400
=797r/min
设计滚筒主轴大皮带轮计算直径 D2=250mm， 柴
油机皮带轮 D1=83mm， 则要求柴油机标定转数 n1：
邓跃明. 5TX―40 型稻麦脱粒机的研究设计 [J] . 中国农机化学报, 2013, 34 (2) : 77~80 Deng Yueming. Research and design of 5TX-40 rice-wheat thresher [J] . Journal of Chinese Agricultural Mechanization, 2013, 34 (2) : 77~80
滚筒的转速又受脱粒质量所限制。 据有关资料介绍，
链条输送速度一般为 0.23~0.35m/s， 近年来有的机型
已提高到 0.5m/s。 通过试验和计算， 取 V 链=0.34m/s，
保证稻麦在滚筒室内接受弓齿作用的持续时间不少
于1~1.2s， 并可增加工作量和减少单位工作量的功率
消耗 。 设 计 蜗 轮 箱 的 蜗 杆 头 数 为 Z1=3， 蜗 轮 Z2=27， 模数 m=3。