3046_课程设计-玉米脱粒机的总体设计(喂入量5kg.s)

目 录
课程设计任务书 (1)
一、设计要求 (2)
1.1 适应性 (2)
1.2 脱粒质量要求 (2)
1.3 生产效率指标 (2)
二、结构设计 (2)
2.1 滚筒的选择与工作原理 (2)
2.2 凹板的主要参数 (4)
2.3 脱粒速度 (4)
2.4 需用功率 (4)
三、清选装置 (4)
3.1 清选类型 (4)
3.2 清选装置结构设计 (4)
参考文献 (7)
玉米脱粒机的总体设计
1、 设计要求
1.1 适应性
根据玉米籽粒与玉米芯的联接特点，以及由于籽粒在玉米芯头部和根部联接力相差很 大，脱粒难易程度相差也较大，因此采用轴流钉齿式脱粒机，滚筒对玉米穗的冲击作 用及玉米穗之间，玉米穗与滚筒，凹板之间的搓擦作用而脱粒。

1.2 脱粒质量要求
该脱粒机工作时，作物由脱离滚筒一端径向切向喂入，随滚筒呈螺旋形沿滚筒轴线方 向流动，玉米穗不断受到冲击揉搓，同时不断被分离，玉米粒自凹板筛孔漏下，玉米 芯由滚筒末端排出，优点是不必设置分离装置即可实现分离，简化了机器结构，且脱 净率较高，还设置清选装置，以提高机械化程度。

1.3 生产效率指标
喂入量 5kg/s
2、结构设计
2.1 滚筒的选择与工作原理
常用滚筒型式有圆柱形和圆锥形钉齿滚筒，滚筒圈有闭式也有开式：考虑结构简单， 成本低且脱粒质量要求，选择圆柱形滚筒连同钉齿整体铸造。

钉齿滚筒式脱粒装置主要有钉齿滚筒和钉齿凹板组成，输向脱粒装置的玉米穗被钉齿 滚筒抓入，并受高速旋转 滚筒离心力的作用，随着凹板弧面拖过钉齿凹板在钉齿的冲击 和齿侧、齿顶间的搓擦、梳刷作用下脱粒。

钉齿凹板带筛孔时，部分玉米粒可分离出来。

2.1.1 滚筒上的钉齿
（1） 钉齿材料选用45号钢， 表面热处理硬度50HRC 。

钉齿按螺旋线均匀配置在各齿扳上。

这样可以使每个钉齿都能起到脱粒的作用，脱粒干净，谷粒秸柑碎断相对较少，滚筒 负荷均匀和功率消耗小。

（2）滚筒上的钉齿数（Z ）的确定 ( ) d
q q z 6 . 0 1 b
- ³
式中： q‐‐‐‐‐‐脱粒装置的喂入量 （kg/s ）
b ‐‐‐‐‐‐喂入作物中谷粒所占重量比率，玉米脱粒机取 65
. 0 = b d q ‐‐‐‐‐‐当b =0.4时每钉齿脱粒能力（kg/s ）此处取 d q =0.025（kg/s ）
将 d q 、b 、q 值代入上式得
10.65 5 107.6923 0.60.025
z -´ ³= ´ （ ） 取Z=108 （3）齿迹距a ：常用值为25‐50mm 此处选 42mm
（4）螺旋头数K ：螺旋头数等于每个齿迹上通过的钉齿数目，此值越大，脱粒能力越强。

目前一般钉齿滚筒上螺旋头数大多为2‐5，取K=4
（5）齿板数M 与齿板间距S 、齿距L 为减少茎秆断碎应使
2 ³ K
M ，目前常用 6‐12，取 M=8，齿距一般为 50‐100mm ，距 离太小，茎秆容易被折断，脱粒消耗功率多，此处应选 L=60mm 齿板之间距 S 主要 由滚筒上相邻两齿杆易于抓取作物的间隔时间确定，时间太短不易抓取作物，又易 堵塞滚筒。

现有一些钉齿滚筒上 S 值大多为 120‐200m ，S 值太小，装卸钉齿困难， 取S=180mm （6）钉齿边长和工作长度
方钉齿边长为22mm ，设计脱光穗玉米，故工作长度应小于30mm ，此处取25mm
2.1.2 滚筒长度和齿顶圆直径 D
（1）滚筒长度
由式 L= l K
z a D + - 2 ) 1 ( 确定 式中
l D ‐‐‐‐‐‐‐边齿到齿板距离，一般为15‐20mm ，此处为15mm L= l K z a D + - 2 ) 1 ( = 108 42(1)215 4
´-+´ =1122(mm) 目前脱粒机上常用钉齿滚筒长度大致为500‐1000mm ，选L=1000mm
（2） 滚筒齿顶圆直径
由式 D=
h MS
2 + p 确定 式中 S‐‐‐‐‐‐‐‐齿板间距 取180mm
h‐‐‐‐‐‐‐‐钉齿工作高度 取h=20mm
D= h MS 2 + p = 8180 220 3.14
´ +´ =422.1656(mm) 常用钉齿滚筒直径为400‐600；直径太小易缠草，将上式计算D 值得圆整，取 D=430mm 。

2.2 凹板的主要参数
此玉米脱粒机选用钢板冲孔式凹板，冲孔直径为15‐17mm ，取16mm 。

孔的总面积 约占凹板带孔部分总面积的32%左右。

凹板带孔部分包围滚筒的包角一般为120° －180°，取180°，工作间隙为50‐80mm ，取70mm
2.3 脱粒速度
查《农业机械设计》手册，表9.6‐3，玉米脱粒装置滚筒速度v=10‐16m/s
取v=12m/s
2.4 需用功率
查《农业机械设计》手册 表9.6‐4，脱粒装置钉齿轴流滚筒单位喂入量需用功率为9 －10.5KW/(kg ·s)，取10KW/(kg ·s)，又知，喂入量为5kg/s ，故设计的滚筒所需要 功率为30Kw 。

3、清选装置
清选装置的功用是将谷粒混杂物中的杂质清除干净，经清选的谷粒清洁率一般不低于 98.5%，清选损失不超过0.5%。

3.1 清选类型
查《农业机械学》（下）表 10—1 知，玉米漂浮速度 12.5—14.0（m/s）,玉米芯 及碎包叶漂浮速度为6.0—8.0（m/s）,利用玉米粒与碎玉米芯及碎包叶空气动力特性 的较大差异采用吹出式风扇清选。

当混合物由凹板孔落入气流场中，由于其漂浮速度 不同而被风扇吹出的气流分开。

风扇式清选装置由风扇和构成气流通过的风道组成，吹出型的风道位于风扇出风 口的前面，工作时谷粒混合物在出风口前落下，轻杂质沿气流通道被吹走，谷粒则由 重力穿过气流场落下，进入集谷装置。

3.2 清选装置结构设计
3.2.1 风扇
清选装置中主要采用农用型离心风扇和通用型离心风扇两种，吹出型清选装置
的风扇大多为农用型。

农用型风扇都为双面进风，其叶轮上的叶片长度一般与脱粒 滚筒长度相当。

为使风扇全部宽度内风速均匀，通常将叶片两端内部削去一角，以 减弱两端气流速度。

在吹出型风扇清选装置上采用的农用型风扇尺寸一般由叶轮外径 2 D 决定， 2 D 大多在300—500mm，取 2 D =480mm，转速n 为600—1200r/min，取n=800r/min。

农用型风扇尺寸 名称
尺寸 实际尺寸 叶轮外径 2
D 480 480 叶轮内径 1
D 0.35—0.5 2 D 200 叶片数
3-4 3 叶片后倾角 2
1 a a ， o o 30 20 - ， o 10 左右 o o 10 25 ， 外壳宽度 k
B ≤1.5 2 D 600 进风口直径 0
D (0.68—0.8) 2 D 300 出风口高度S
(0.35—0.45) 2 D 180 圆筒形外壳 k
D (1.05—1.12) 2 D 490 叶轮端面与壳体间距离f
≈0.03 2 D 14.4 出风口扩散角 ≤ o 10 o
8
R 100 R 240
农用型风扇
3.2.2 风道
为满足风扇清选的要求，风道各段截面积应是变化的，较小截面积的高风速区 保证所要求的清洁率。

截面积较大的低风速区保证所希望的吹出损失。

为提高风选 质量，风道设计应避免产生涡流。

吹出型清选装置气流多为倾斜向上吹送，选吹选 方向角为 25 度，便于将杂质和谷粒吹开排出机体外；风道的配置尺寸除保证杂质 吹出畅通外，并应能截留被气流带走的少量谷粒以减少吹出损失。

气流通道截面一 般比出风口大很多，因而使气流通过时能扩散减速。

一般风扇出口处气流速度约为 7-10m/s,风道末端排出口处气流速度约为4-6m/s。

此外构成气流通道的谷粒下滑板 倾角还应保证谷粒下滑顺利。

通常与水平面夹角为40-50度。

3.2.3 风量与风速
风选气流的风量 V（即单位时间气流量）根据脱出物中应清除的杂质量确定。

V= ） （ s m Q / 3 mr
b 式中： Q—机器喂入量，取Q=5kg/s
β—清除杂质占机器喂入量的比例，β=5%
ρ—空气密度，ρ=1.29kg/m
μ—携带杂质气流的混合浓度比约0.2—0.3，取μ=0.25
将数据代入上式得，
V= 3 5% 5 0.77/ 0.25 1.29
m s ´ = ´
出风口宽度随脱下谷粒混合物的分布宽度确定，因出口宽度稍窄于滚筒长度 1000mm，故选 B=900mm，而高度 H 则应满足清选气流量和气流速度的需要，它们之 间的关系为：
H≈ ）
（m
Bv
V
式中:V—清选气流量，V=0.31 3 /
m s
B—出风口宽度，B=0.78m
V—出风口气流速度，v=9m/s
所以H≈
0.31
0.04444
0.789
m mm
==
´
（ ） （ ）
轴流钉齿玉米脱粒机
参考文献：
1.张伟主编 <<农业机械学 >> 东北林业大学出板社
2.中国农业机械化科学研究院 <<农业机械设计手册>> 机械工业出板社
3.蒋耀 <<八十年代国内外农机化新技术 >>农村读物出板社。