农业机械学

农业机械学课程设计
学院工程学院
专业农业机械设计制造及其自动化姓名李亮
学号20054021013
指导教师胡军车刚
中国·大庆
2008 年 6 月
目录
课程设计(论文)任务书 (I)
设计步骤： (1)
1.设计目的： (1)
2.构造与工作原理： (1)
3.结构设计 (1)
3.1阶状抖动板的设计 (1)
3.2清选筛的设计 (2)
3.2.1筛子的选择 (2)
3.2.2筛架的设计 (3)
3.2.3筛子的尺寸 (3)
3.2.4筛子传动机构的设计 (3)
3.4风扇的结构和参数 (3)
4.结论 (5)
参考文献: (6)
课程设计(论文)任务书
题目：谷物联合收获机清选工作部件的设计
一、已知条件：谷物联合收获机的喂入量 6 kg/s ，
工作部件类型传统联合收获机清选装置。

二、设计要求：
1、系统地了解谷物收获机的构造和工作原理及相关的实验设备。

2、要求准确掌握收获机的各个工作部件及工作原理。

3、学会数学建模的方法分析实际收获机的各个工作部件。

4、独立完成谷物联合收获机工作部件的设计与计算。

5、应符合课程设计报告的基本要求，独立完成你的论文。

三、撰写论文要求：
1、论文内容包括中文封皮、目录、综述、正文（设计与计算）、参考文献、附录（设计图0号）、
等主要部分组成。

2、论文开本要求：A4；左边距：25mm，右边距：20mm，上边距：20mm，下边距：25mm，页
眉边距：14mm，页脚边距：18mm；正文行间距：五号字自然排版。

3、标题四号黑体。

标明参考文献的出处。

4、素材收集真实有效，论述图文并茂。

四、相关参考书目：（自行检索）。

五、本课程论文答疑人（注明各答疑人答疑的部分）：李亮。

六、时间分配比例（供参考）
6月17日至6月21日根据论文的基本条件进行资料查阅。

6月22日至6月23日确定方案，初步编辑。

6月24日至6月28日计算、画图、编辑撰写与修改。

6月28日至6月29日论文装订、答辩。

设计步骤：
1.设计目的：
本次设计一个清选装置，其喂入量为6kg/s 。

在设计清选装置的过程中，要适用大小麦、水稻、釉粳、大豆、高粱、玉米和谷子等多种作物，我们要对抖动板和筛板作出合理的构思，细致的分析，公益性的考虑，并且进行零件的设计和计算，作出清选装置的装配图，树立正确的设计思想，明确设计丝路，掌握设计方法。

初步掌握结构分析、设计和计算的能力
2.构造与工作原理：
风扇筛子式清选装置主要由清选筛、输送谷粒混合物的抖动板、风扇和传动机构等组成。

工作时，清选筛和抖动板往复运动，谷粒混合物不断地由抖动板送往筛面，装于清选筛前下方的风扇产生的风把谷粒混合物吹散，颖壳、细碎秸草等轻混合物被气流带出机外，吹不走的谷粒、长的碎秸杆和残穗等留在筛面向后移动。

谷粒在移动过程中自筛孔漏下，碎秸杆由筛后排出，残穗则在筛尾处落入杂余输送器送去复脱或重新分离。

3.结构设计
3.1阶状抖动板的设计
由下向上输送谷粒混合物，采用阶梯板抖动器阶梯面与水平面之间的夹角多在
3~10 之间。

阶梯抖动板的夹角比较大时，阶梯易于破碎秸草、颖壳、尘土等堵塞，失去输送能力，所以应选较小的角度-2°。

抖动板的尾部装有指杆筛，且高出筛面一定距离约mm 100，本机选区为100mm 。

3.2清选筛的设计
为了能有较良好的清选效果采用二层筛子，即上筛和下筛二层，前后错开，上筛伸到下筛的约1／3处，下筛又伸到上筛的约1／3处。

上筛主要把碎秸杆、残穗等分离出来，起粗筛选作用。

下筛主要选出干净谷粒，而把细碎杂余排走，起精筛选作用。

通过下筛的干净谷粒都落至谷粒螺旋输送器，送往粮箱，筛面的杂余在筛尾下落，进入杂余螺旋输送器，送去再处理。

清选筛由曲柄连杆——摇杆机构驱动作往复运动。

3．2．1筛子的选择
（1）上筛采用鱼鳞筛，鱼鳞筛的各个鳞片转轴是联动的，可同时改变开度。

鱼鳞筛的通用性好，引导气流吹除轻杂质和排送大杂质的性能好、筛面不易堵塞、生产率高，故用做上筛。

（2）下筛采用冲孔筛。

筛孔比较准确。

可以得到较清洁的谷粒。

3.2.2筛架的设计
筛架的设计选用双筛架形式驱动方式采用曲柄连杆——摇杆机构。

上下筛作相对运动，有利于防止二筛之间的堵塞，亦可平衡部分惯性力。

3.2.3筛子的尺寸
筛子的尺寸主要取决于进入清粮室的细小脱出物的数量和成分。

为了避免筛子上的脱出物过厚，影响清选质量，随着单位时间内进入清粮室的脱出物的增多，应将筛子加宽。

对于广泛应用的鱼鳞筛来说，当杂草不太多和作物太潮湿时，每米宽筛子所允许的负荷为s m kg q ∙-=/7..15.10。

但在该设计中，
考虑到谷物收获作业环境和谷物性状，选取s m kg q ∙=/5.30。

所以，筛子的宽度：
1
q B =
q （1） 1q —为每秒进入清粮室的脱出物的重量，可用下式表示。

1q =Q(1—λK) kg/s. （2）
式中 Q —机器喂入量 （kg/s ）.
λ—茎秆部分占整个谷物重量的百分比 本机器取 7.5%. K —考虑茎秆破碎情况的系数 本机器取 0.7. 则筛子宽度 B =
)(62.15
.37.0%5.716m =⨯-⨯）
（ 本机器取B=1.7m.
筛子的长度要保证对脱出物有足够的清选时间，以减少谷粒损失。

筛子面积可由进入清选装置的谷粒混合物s Q 和筛的宽度B 确定，,则筛子长度
s
s
Bq Q L =
， Q ——机器喂入量（kg/s ）
s Q ——进入清选装置的谷粒混合物)/(s kg B ——筛子的宽度(mm)
其中)/(6.3%606%60s kg Q Q s =⨯=⨯= 则：)(10.10
.262.1 3.6
m L =⨯=
取L 为1200mm 。

3.2.4筛子传动机构的设计 1．传动机构的设计
筛架由曲柄连杆—摇杆机构驱动，为避免运动时扭转，采用双边驱动。

曲柄半径mm 30~23，连杆长度L ≥5r 。

为了增长清选时间，筛子安装时与水平成一不大的角α=-5°，筛子的摆动方向x-x 不是
水平的，而与水平线成一夹角ε=15°。

取摩擦角ϕ=30°.
连杆与筛架支吊杆的联接需互相接近垂直。

2．清选筛的工作条件：
（1）物料要有下移，且要有上移 （2）物料下移量大于上移量
（3）物料不能被抛起 则确定其条件s x p K K r K >>>2
ω 按下图进行计算
筛子摆幅近似为2r ，上筛架mm r 80602-=，取mm 70 下筛架mm r 40302-=，取35mm
r 2ω的值上筛为(2-5)g ，取g r 22=ω；r 2ω的值下筛为（1-1.5）g ，取g r 12=ω
曲柄半径r 为25-30mm ，取r=30mm ； 转速n 为200-350r/min ，取n=240r/min=4r/s; 其中)cos()sin(ϕαεϕα+++=g
K s ;)cos()sin(ϕαεαϕ-+-=g K x ;)
cos(cos αεα
+=g K p ;
筛子的倾角α为
1010--，上筛筛面负荷大α取正值，下筛取负值，摆动方向与筛面的夹角αε+;其中上筛为
155-,下筛为
43-；
对于本机α取
5-，αε+取
10，可得：
55.0)3010cos()305sin(=++-= g K s 61.0)3010cos()
530sin(=-+=
g K x 73.510sin 5cos ==
g K p
则满足条件s x p K K r K >>>2
ω，说明该设计合理。

3.3 风扇的选择与结构参数
现代联合收割机的脱离.分离清选装置的宽度都趋向不断加宽，影响了风扇横向气流的均匀性，因而有的机型上采用两个并联的离心风扇。

尤其是当叶片长度大于2-3倍叶轮直径时，叶轮左右两端有明显的吸风现象，常采用两个风扇并联的结构。

两个风扇中间隔开100mm 左右，出风口的风速均匀性就得到改善。

因此，本机采用两段式风机（直叶片）。

3.3.1风扇结构
清选风扇结构见图如下图所示.
其尺寸要求：叶轮外径2D 大多在mm 550~350，选定叶轮mm 100采用直叶片式。

为了配合筛长的需要，风扇壳出口高度一般为叶轮外径的6.0~4.0倍，取0.5倍
农用型风扇尺寸表一：
名称 尺寸
本机尺寸
叶轮外径2D mm 500 mm 500 叶轮内径1D 26.0~5.0D
mm 300
叶片数
4~3
4
叶片的后倾角2
1
αα
左右
1030~20
12
25
外壳宽度k B 25.1D ≤ mm 450 进风口直径0D 28.0~65.0D mm 350 出风口高S 245.0~35.0D mm 200 圆筒形外壳k D 212.1~05.1D mm 550 螺线蜗壳形外壳扩展尺寸A 22.0~1.0D mm 70 叶轮端面与壳体间距离f
203.0D
mm 15
3.3.2风量V 的计算
要求筛子的前部风速达到下s m /87-，中部达s m /65-，后部达s m /21-，风扇出风口的平均风速需s m /108-。

则风量 μρ
BQ
V =
Q ——机器喂入量（kg/s ）
B ——清除杂质占机器喂入量的比例，对全喂入机型，小麦取15～20%，水稻取10～15%，对半喂入机型，小麦取10～15%，水稻取8～12%
ρ——空气密度)/(3m kg
μ——携带杂质气流的混合浓度比，约0.2～0.3，取μ=0.2 则 s m V /40.329
.12.06
%153=⨯⨯=
静压取为Pa 250200-，本机取200Pa
吹风筛子的气流与筛面夹角，可获得较大的吹风面积。

气流与筛面的夹角δ，一般为
3025-，取
30=δ。

4.结论：
通过研究分析选择风扇筛子式清选装置，气流与筛面的夹角30δ=︒，清选筛的长度为0.56L m =,上筛采用鱼鳞筛, 下筛采用冲孔筛，筛架采用曲柄连杆机构双边驱动。

风扇采用农用型离心式。

筛子的倾角α=15°，摆动方向与筛面的夹角αε+=10°。

参考文献:
[1].张伟. 农业机械学东北林业大学出版社，2000，77～84页
[2].王万钧. 农业机械设计手册机械工业出版社，1984，934～962页。