多功能排种器试验台详解

（二）总体结构

试验台总体结构如图21所示，主要有台架， 种床带装置，排种器 安装架，驱动装 置 ,以 及5mm厚，长宽不一 的铁板。
图2-1 试验台总体结构简图
排种器 型带 机架 电动机 输送带 传动系统
三.主要工作部件参数的设计

（一）种床长度的确定 考虑到被排种器实验台采用视觉方法测 得粒距，有时希望还能从种床带上直观地 观察一小段排种实况，而种床带刹车后还 会运行一段距离，因此，把种床带有效长 度定为2.8m较合适，同时该种床带的类型 为普通橡胶输送带，胶布层数为三层，上 胶+下胶厚度为3.0+1.5mm周长为6.228m， 宽0.4m，每米长的质量为4.01kg/m。





3.初步确定轴的最小直径： 根据表13，选取C=122,C为取决于轴材料的许用 扭转应力[τt]的系数。 dmin=C* =112 =21.9072mm 4.轴的结构设计： （1）拟定轴上零件的装配方案 轴上零件的装配方案对轴的结构形式起着决定性 的作用。现拟出装配方案如下：
（二）轴的结构设计：

轴的结构主要取决于以下因素：轴在机器 中的安装位置及形式；轴上安装的零件的 类型.尺寸.数量以及和轴连接的方法；载荷 的性质.大小方向及分布情况；轴的加工工 艺等。
第一传动轴（电动机与输送装置相 连的轴）的设计：



1.选择轴的材料： 选择轴的材料为45钢，其机械性能由上表可查得 [σ- 1]b=60MPa,σb=640MPa,σ-1=275MPa,τ-1=155MPa. 2.求输入轴上的功率P2，转矩T2： 若取带传动的效率η1=0.96，则： P2=P0*η1 =0.96*1.5kw =1.44kw 转速n2=192r/min。 所以T2=9550000*P2/n2 =9550000*1.44/192 =71625N.Mm

5.电机的额定转矩M0为： M0=M1/i=15.92/2=7.96n.M 式中i——电机与滚筒传动比，i=2 6.在种床带最大前进速度下驱动电机的转数n： n=Nm*i=2*192=384r/min 7.由于采用专用变频电机，电机频率范围内大部分处于恒功率工作状态，则电机额定功率P0为： P0=M0*n/9550=(7.96*384)/9550=0.320067kw 8.播种机上排种器大都为地轮驱动，单个排种器的排种盘转动所需转矩最大约为12.75N.M排种器驱 动电机的额定转矩M1为： M1=M3/i2=12.75N.M 式中。M3——排种盘所需最大转矩，M3=12.75N.M ——电机与排种器轴传动比，i2=1 9.电机额定功率：P1=2*P*N，m*M'/60=0.272kw 式中，N，m——拍中盘最高转速，且为200r/min P=P0+P1=0.320067+0.272=0.592067KW 因此，选取JZy22-4型电磁调速电动机，电动机的功率为1.5kw，质量为100kg，调速范围为： 120~1200r/min,此系列电动机式一种交流无级变速电动机，它由笼式异步电动机，电磁转差离合器 所组成，与控制器配合后，可在规定的负载下和转速范围内能均匀地，连续地无级调速，并能输出 额定的转速。因此，适用于该排种器试验台使用。
由此设计出的大轮为下面图4-2：
五.各轴的设计




（一） 轴的材料：主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，有的则 直接用圆钢。 由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学 热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造轴尤为广泛，其中最常见 的是45钢。 合金钢比碳钢具有更高的机械性能和更好的淬火性能。因此，在传递大动力，并 要求减小尺寸与质量，提高轴颈的耐磨性，以及处于高温或低温条件下工作的轴，常 采用合金钢。 必须指出：在一般工作温度下（低于200℃），各种碳钢和合金钢的弹性模量均 相差不多。因此在选择钢的种类和决定钢的热处理方法时，所根据的是强度与耐磨性， 而不是轴的弯曲或扭曲刚度。但也应当注意，在既定条件下，有时也可选择强度较低 的钢材，而用适当增大轴的截面面积的办法来提高轴的刚度。 各种热处理（高频淬火.渗碳.氮化.氰化等）以及表现强化处理（如喷丸.滚压等）， 对提高轴的抗疲劳强度都有着显著的效果。 高强度铸铁和球墨铸铁容易做成复杂的形状，且具有价廉.良好的吸振性和耐磨 性，以及对应力集中的敏感性较低等优点，可用于制造外形复杂的轴。 下表5.1列出了轴的常用材料及其主要机械性能：
（四）种床带传送装置驱动电机功 率的确定

从结构上看，本排种器试验台的种床带传送装置是属于皮带输送机，并配有 张紧和托辊装置。工作时，种床带处于匀速滑动状态，因此可粗略计算驱动 种床带传送装置平移运动所做的功，来确定驱动电机功率。 1.运动中滚筒所需的驱动扭力F1为： F1=9.80665*G*f=9.80665*24.97428*0.65=159.2N 式中，G——种床带总质量，G=6.228*4.01=24.97428kg f——橡胶带与钢的动摩擦系数，f=0.65 2.滚筒的驱动转矩M1为： M1=F1*R=159.2*0.1=15.92N.M 式中 R——滚筒半径，R=0.1m 3.滚筒在种床最大前进速度下的转数Nm为： Nm=Vm/2PR=60Vm/3.14d=120/(3.14*0.2)=192r/min 式中。Vm——种床带最大前进速度Vm=7.2km/h 计算工作机功率： P=（M1*Nm）/9550=15.92*192、9550=0.320087kw



（5） 确定轴上圆角和倒角尺寸 参考表5-2 ，取轴端倒角为2*450 ，各轴肩 处的圆角半径见图5 。 （6）求轴上的载荷 首先根据轴的结构（图5-1）做出轴的计算简图 （5-2）。在确定轴承的支点位置时，应从手册中 查取a值 。因此，作为简支梁的轴的支撑跨距 ，根据轴的计算简图作出轴的弯矩图，扭矩图 和计算弯矩图， 从轴的结构图和计算弯矩图中可以看出截面3— —3处的计算弯矩最大，是轴的危险截面。截面 3——3处的各相关数据计算如下。
从结构上看，本排种器试验台的种床带传送装置是属于皮带输送机， 工作时，种床带处于匀速滑动状态，因此可粗略计算驱动种床带传送 装置平移运动所做的功，来确定驱动电机功率。 1.运动中滚筒所需的驱动扭力F1为： F1=9.80665*G*f=9.80665*24.97428*0.65=159.2N 式中，G——种床带总质量，G=6.228*4.01=24.97428kg f——橡胶带与钢的动摩擦系数，f=0.65 2.滚筒的驱动转矩M1为： M1=F1*R=159.2*0.1=15.92N.M 式中 R——滚筒半径，R=0.1m 3.滚筒在种床最大前进速度下的转数Nm为： Nm=Vm/2PR=60Vm/3.14d=120/(3.14*0.2)=192r/min 式中。Vm——种床带最大前进速度Vm=7.2km/h 计算工作机功率： P=（M1*Nm）/9550=15.92*192、9550=0.320087kw
四.设计传动系统
（一）一级皮带传动的设计： 由前已知该电机于滚筒的传动比为2 即i=n1 式n1电机的转速，且为384r/min。 n2—滚筒的转速，且为192r/min。
该皮带传动的简图为下图2：
轮1
轮2
9.带轮结构设计：




V带轮设计的主要要求是质量小.结构工艺性好；无过大的铸造内 应力；质量分布均匀，转速高时要经过动平衡；轮槽工作面粗糙度要 合适，以减少带的磨损；轮槽尺寸和槽面角应保持一定的精度，以使 载荷分布较为均匀等。 带轮的材料主要是铸铁，常用材料牌号为为HT150，HT200.铸 铁带轮允许的最大圆周速度为25m/s，速度更高时，可采用铸钢或钢 板冲压后焊接；小功率时可用铸造铝合金或工程塑料。 铸铁V带轮的典型结构有四种：实心式，腹板式，孔板式和轮辐 式。基准直径D《（2.5~3）d（d为轴的直径，mm）时，可采用实心 式；D《300mm时，可采用腹板式（当D1-d1》100mm时，可采用孔 板式）；D>300mm时，可采用轮辐式。 V带轮轮缘的截面及各部尺寸见表9。由于V带在带轮上弯曲时，截面 变形使其锲角变小。为保证胶带和带轮工作面的良好接触，一般应适 当减小轮槽槽角。
（二）种床带前进速度的确定

当前，国内外的当前，国内外的中耕作物 精播机作业速度一般都在5～8km/h左右， 部分先进的气力式播种机可达10～12km/h。 一般说来，速度超过10km/h，播种质量就 有明显下降的趋势且试验标准要求，播种 机试验前进速度为1.0～2m/s（3.6～ 7.2km/h）。排种器试验台的设计，除了满 足现有播种机的实际速度要求之外，还应 提高其测试范围，从而种床带前进速度确 定为1.5～7.5km/h。



（2） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和 长度 （3） 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向 力和轴向力的作用，故选用角接触球轴承，参照 工作要求并根据di=45mm，由轴承产品目录中初 步选取0基本游隙组，标准精度级的角接触球轴承 46209，右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。由 手册上查得46209型轴承的定位轴肩高度h=1.1， 所以I段轴的长度可初步设计为19mm。 至此，已初步确定了轴的各段直径和长度
（三）排种盘转速的调整范围

从现有国内外先进的中耕作物精播机的作 业速度来看，其前进速度在12km/h时，则 对应的排种盘转速一般在20～200r/min之间。 所以，本试验台排种盘转速调试范围为 15～200r/min。
（四）种床带传送装置驱动电机功 率的确定



多功能排种器试验台
指导老师：赵进辉 设计者：黄志锋
一.前言
多功能精量排种器能对油菜、谷子、芝麻、苜蓿、胡麻、小 麦、高粱、绿豆、番茄、玉米、大豆、棉花、油葵等小、 中、大粒作物进行精量和常量播种。排种精度高、结构简 单、性能可靠，便于在多种播种机上配套安装，提高播种 器的性能。是技术人员一直追求的目标。排种器是播种机 的核心部件之一。排种器排种质量的好坏直接关系到播种 质量的好坏。影响精密播种机播种质量的因素很多，但主 要取决于排种器的排种性能。因此国内外在如何提高排种 器的性能方面作了大量的研究工作并取得了较大进展。为 了了解和掌握现有精播排种器的技术性能，为我国进一步 研制推广精播机提供设计依据，必须加大对排种器试验台 的研究和开发，排种器实验台是播种机研发所使用的主要 手段，是快速产生新一代高） 轴上零件的周向定位 皮带轮，滚筒与轴的周向定位均采用平键联接。 按dIII-V由手册查得平键截面 b*h=16*10(GB1095——79)，键槽用键槽铣刀加工， 长为85mm（标准键长见GB1096——79），同时 为了保证滚筒与轴配合有良好的对中性，故选择 滚筒与轴的配合为H7/n6；同样，右端第一个带轮 与轴的联接，选用平键b*h*l=10*8*15,带轮与轴的 配合为H7/k6。第二个带轮与轴的联接，选用平键 b*h*l=10*8*45，带轮与轴的配合为H7/k6。滚动 轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此 处选轴的直径尺寸公差为m6。