480 打瓜收获机械破皮取籽机构的设计(SW三维图)

打瓜收获机破皮取籽机构的设计

摘 要：针对我国西部籽瓜加工劳动强度大、机械化程度低的现状，设计了籽瓜破皮取籽机。 该分离机的设计思路为：将籽瓜初步粉碎、用辊轮将籽瓜完全压碎、使瓜瓤和瓜皮分离、排 出瓜皮、 用离心法将瓜瓤和瓜籽分离、最后收集瓜籽。 本机的主要装置有破碎齿、 压碎辊轮、 大滚筒辊刀、小滚筒、小滚筒辊刀。本机结构简单紧凑，装载携带方便，能够大幅提高籽瓜 的加工效率，适合于广大籽瓜种植农户推广使用。

关键词：籽瓜；破碎；分离机构；设计

引言

籽瓜是新疆生产建设兵团重要的经济作物， 在建设兵团的农业产业结构调整中占有重要 地位。随着农业产业结构调整，籽瓜的种植规模越来越大，人力投入，生产成本的消耗等问 题日益突出，因此，籽瓜产业的全程机械化亟需解决。目前，在籽瓜的收获环节：采取人工 采摘、人工辅助集条机集条集堆、机械取籽配合作业，使得劳动强度大，劳动成本高。同时 籽瓜成熟后因其特性不宜在田间放置过久，如逢秋雨霜冻，极易腐烂，另外籽瓜成熟时正是 棉花、玉米、甜菜等大宗作物收获农忙之际，劳动力奇缺，给籽瓜人工收获带来很大困难 因此，有必要对籽瓜收获取籽环节机具及配套设备进行研究以解决籽瓜机械化收获问 题。分析了目前在兵团广泛使用的几种籽瓜收获机械的基本结构及功能；并依据不同的工作 机理，介绍了籽瓜捡拾装置、输送装置、取籽装置的基本类型和技术特点。

针对我国西部籽瓜加工劳动强度大、机械化程度低的现状，设计了籽瓜籽汁分离机。该 分离机的设计思路为：将籽瓜初步粉碎、用辊轮将籽瓜完全压碎、使瓜瓤和瓜皮分离、排出 瓜皮、用离心法将汁和瓜籽分离、最后收集瓜籽。本机的主要装置有破碎齿压碎辊轮、大滚 筒棍刀、小滚筒、小滚筒辊刀和瓜籽的收集装置。本机结构简单紧凑，装载携带方便，能够 大幅提高籽瓜的加工效率，适合于广大籽瓜种植农户推广使用。

1 籽瓜籽汁分离机的总体设计

1.1 籽瓜破皮取籽机的结构组成

如图 1 所示，打瓜破碎取籽机主要部分组成。

1.2 打瓜破皮取籽机的工作原理

通过小四轮通过万向节传输动力带动链轮进行工作， 籽瓜从进料口进入到破碎装置进行 初步的破碎， 破碎的籽瓜进入压碎装置，压碎装置进行第二次破碎处理通过碾压轮对初步破 碎的籽瓜进行瓜皮与瓜瓤的分离， 分离的瓜皮与瓜瓤落入瓜皮分离装置通过排皮轴的作用将 瓜皮排出体外， 其瓜籽与瓜瓤将通过筛体的筛眼将其瓜籽与瓜瓤落入储存箱箱内有个螺旋轴 起作用就是把瓜籽与瓜瓤输送到瓜籽和瓜汁分离装置， 其装置外壳是个圆桶筛体其小筛孔将 瓜汁和瓜瓤排出体外剩余的就是瓜籽和少量的杂质。

1进料口2籽瓜破碎装置3籽瓜压碎装置4瓜皮分离装置5水平螺旋输送器6瓜籽和瓜汁分 离装置 7 废料排出口 8.支架9 瓜籽收集口

图 1 打瓜破皮取籽机的结构组成

2 打瓜破皮取籽机的主要部件结构

2.1 破碎齿

图 2 籽瓜破碎齿

籽瓜破碎齿位于在籽瓜喂入装置下部， 由安装在轴上的九个形状大小相同的圆柱形弯齿 组成，在轴的高速旋转过程中能够完成籽瓜的初步破碎。

2.2压碎辊

图 3 压碎辊

压碎辊有圆柱及安装在圆辊上的 8 个棱角组成，通过压碎辊的进一步压碎， 可以将经过 破碎齿初步打碎的籽瓜中， 还未完全分离的瓤和籽以及镶嵌在瓜皮里的瓜籽经过挤压彻底分 离。

2.3 辊刀轴的校核

籽皮分离装置中心轴如图 4­1 所示。

图 4­1 籽皮分离装置中心转轴

2.3.1轴直径的选择

在工作过程中，主动分离中心轴承受的力有自重和破碎打瓜在分离过程中对轴反作用 力。现在 计算主动分离中心的最小直径。经过查阅相关文献可得知计算轴的最小直径的公

式。轴的最下直径d 为：

[ ] 6

33

3 9.5510 0.2 p p d c n n

t ´ ³´³ （4­1）

式中：d ——主动滚筒最小直径（mm ）

t ——轴的许用扭切应力（MPa ）

p ——传递的功率（kW ）

n ——轴的转速（r/min ）

c ——轴的材料和承载情况确定的常数

由产生的功率经过一系列的损耗，最终传到了主动分离中心轴上。 在这传递的过程中经 过了一个一个链轮。

经过计算和查阅相关文献可得：

c=110 p=28.3W k 342r/min

n = 将数据代入公式（4­1）得：

3

28.3

d 11050mm 342

³´= 所以主动分离装置中心轴最小处的直径为 50mm 。此轴所选取的材料为 45 号钢，抗拉 强度 600MPa ³ 屈服强度 355MPa ³ 。因此此轴满足受力要求，能够正常的工作。

籽皮分离装置中心轴在工作时，除受到车辆的重力外，还受到转向时的扭转应力，轴上 的键所起到了固定齿轮的作用，键侧面受力还是比较大的，故对以上所述的进行校核。 2.3.2轴校核

根据所传动最大转矩，额定转速以及传动轴长度，两端自由支撑，材料均匀的等截面传 动轴的临界转速， min) / (r n c 为：

L

D n c

2

2

8

10 2 . 1 ´ = (4­2)

式中：D—传动轴的直径最细端（取轴端面直径）mm ；

L—传动轴的支撑长度（取整个轴的长度）mm ；

将 D=50mm ，L=1700 代入（4­2）可以得出：n c =1038（r/min ）。 实际上传动轴的实际转速最大为 342（r/min ），由于传动轴动平衡的误差的影响，实际 临界转速要低于计算的n c 值，所以要引进安全系数 2 ~ 2 . 1 = K 。

带入数值： 2 3 342 1038 max

> = = =

n n K c

，所以合格。 2.3.3轴的扭转应力的校核

传动轴除了应满足临界转速的要求外，还应保证有足够的扭转强度，对于传动轴的最大

扭转应力 ) MPa ( t 按（4­2）式计算 [18]

：

)

( 16 4

4

d D DT

- =

p t （4­3）

式中：T—传动轴计算转矩， N

N

n P T 9550

= mm N × D 、d—轴的最大径和最小径 mm

将 kW 1 . 12 = p N

、 min / 342 n r N = 、D=60mm 、d=50mm 代入（4­3）得：