新型钉齿式大豆脱粒机的设计

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蚵究与棵索新型钉齿式大豆脱粒机的设计

赵晶晶

(郑州工程技术学院机电与车辆工程学院河南郑州450000)

摘要:针对大豆收获时含水率高，收获过程中大豆脱粒破损率高、脱不净等问题，设计了一种新型钉齿式 大豆脱粒机。该机基于冲击脱粒的原理，采用低速螺旋排列的钉齿脱粒滚筒、冲孔式凹板结构。与传统的钉齿 式脱粒滚筒相比，能提高大豆的脱净率，降低破损率，减小加工损失，提高经济效益。

关键词：大豆脱粒机;钉齿滚筒;冲孔式凹板

中图分类号:S22文献标识码:A

大豆是人们日常生活中必不可少的粮食作物之

一。目前我国大豆脱粒机械主要为钉齿式，钉齿以

一定的速度对大豆进行冲击,从而实现脱粒。然而

当冲击作用超过一定的限度时，就会产生豆粒的破

坏与损伤，因此合适的钉齿冲击力非常重要。本文

基于钉齿式大豆脱粒机冲击脱粒的原理，通过探讨

钉齿的排列与安装方式，合理控制钉齿的冲击力，设

计了一种新型钉齿式大豆脱粒机。

1钉齿式大豆脱粒机整机结构与工作原理

1.1整机结构

钉齿式大豆脱粒机主要由入料、脱粒、筛选和机

架等4部分组成。其总体结构如图1所示。人料部

分与大豆脱粒机的上盖相连、与钉齿滚筒部分的钉

齿相切，是用10 m m厚的铁板制成。脱粒部分是由钉

齿滚筒、360°冲孔式凹板、半圆形上盖组成。筛选部

分主要由冲孔式凹板和溜板来完成，采用3 m m厚的 薄铁板制成。机架部分由底部机架及支撑、上盖部 分及人料口、溜板等组成。

1.2主要技术参数1.上盖;

2.轴承座;

3.主轴;

4.大带轮;

5.传动带;

6.电动机;

7.小带轮;

8.机架;

9.圆盘;10.钉齿条;11.钉齿;12.螺栓;13.溜板;14.人料口；15.出料口。

新型钉齿式大豆脱粒机的主要技术参数如表1所示。

作者简介:赵晶晶（1989—)，女，硕士，助教,研究方向:先进制造技术。jS f — 38 —FUJIAN

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表1整机技术参数

项目参数

长X宽X高

/(m m X nunXm m)

1300x600x1000

滚筒直径/m m270

滚筒长度/m m900

滚筒转速/(r/min)600

钉齿线速度/(m/s)9.734

脱粒间隙/m m15

电动机型号为Y100L2-4,主要技术参数如表2所示。

表2 Y100L2-4电动机的主要参数

参数数值

额定功率P/k W3

满载时转速r a/(r/min)1430

满载时电流//A6.82

满载时效率r?/(%)82.5

功率因数0.81

额定电流//A7

额定转矩7V(N_m) 2.2

最大转矩U N-m)2.3

1.3工作原理

大豆脱粒机在进行脱粒时，大豆从喂料口进人 后,到达钉齿滚筒的一端。然后利用钉齿滚筒与冲孔 式凹板之间的间隙相配合,在揉搓、挤压、摩擦力的作 用下使大豆粒脱下。大豆秸秆在螺旋排列的钉齿的 螺旋推力作用下，从滚筒的另一端排出机外。大豆籽 粒从凹板的孔眼落下至滑板。在风机的作用下，轻杂 被吹出。大豆籽粒沿滑板滑至出料口，排出机外。从 而实现对大豆的脱粒。

2关键部件设计

2.1钉齿脱粒滚筒的设计

2.1.1滚筒的功率

滚筒采用钉齿条、钉齿、圆盘组合而成。将钉齿 通过螺母固定在钉齿条上，再将钉齿条固定在圆盘 上，组成钉齿滚筒的骨架部分。最后,再将滚筒焊接 在输出轴上。

滚筒的功率尺为：

P.=P，Va(1)式中：P,—

—电动机的功率，kW;

v a——组成传动装置的各个部位传动效率的

乘积。

令7L=屮x%x%，其中，％表示主轴上轴承的 效率；7?2表示电动机到主轴的传动带的效率；7?3表 示钉齿滚筒的效率。取值如下：

滚动轴承（每对）取值范围：0.98 ~0.995, 取 ％= 0.99。

V带传动取值范围:0.94 ~0_97,取％ = 〇-97。

滚筒转动的效率，因为钉齿条固定于滚筒上，取 ”3= 1。

77〇= 77!X T72X773= 0.99 X0.97X1=0.96

则滚筒的功率：

P^Pdx V a^3.0 x0.96 = 2.88 kW

2.1.2钉齿的设计

钉齿是大豆脱粒机的主要工作部件，在设计钉齿时应当考虑到钉齿的工作强度和工作环境等问题。本设计大豆脱粒机选用圆柱形钉齿，材料采用45 钢。其尺寸选择如下:钉齿的直径为12 m m,总长度 为41 m m,工作长度为20 m m;钉齿固定部位的直径 为10 m m,且固定部位的光杆长度为6 m m,螺纹固定 段为 Ml〇xl5m m。

当主轴快速转动时，滚筒上的钉齿都具有一定的 转速。本设计大豆脱粒机钉齿转速F为：

v x N^x D

60x1000

= 9.734

式中：F~钉齿的转速,m/s;

⑵

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Nw ---脱粒机主轴的转速，r /m in ，

Nw = 600 r / m in ;

D ^

钉齿滚筒直径 ，m m ，Z >=270 m m 〇

钉齿上切向力

r _ 2r _ 2x 47750

__3l 〇~_308

式中:F ,—

钉齿上切向力，N ;

d 输出轴的轴心到钉齿的距离，m m ;T

输出轴所受的扭矩，N *m m 〇

钉齿上径向力

⑶

圆形孔眼。因为谷粒与混杂物都有长、宽、高这三个 基本尺寸，利用它们在这方面的差异就可以进行清 选。此处的凹板起到了分离和清选的双重作用。本 文所设计的凹板包角为360°，即环绕滚筒1周，凹板

直径为340 m m ，长度为1020 m m 。2.3传动系统的设计

新型钉齿式大豆脱粒机的传动系统由电机提供 动力，动力由电机皮带轮输出，经带传动传到主轴皮 带轮带动脱粒滚筒转动。传动带选用V 带，根数Z 为：

Fr = Ftxit = 308x 80% = 246

(4)

式中:八——

钉齿上径向力，N ;

k —

径向力占圆周力的百分数，取80%。

钉齿在滚筒上的!^例絲到|«^的脱净柳 破损率。本设计脱粒机滚筒上的钉齿呈三条螺旋线排 列。假设将滚筒展开则钉齿_咧如图2所示。

图2钉齿的撕

2.2冲孔式凹板的设计

凹板是与钉齿滚筒组合构成脱粒间隙的部件，常 用的凹板有栅格式和冲孔式两种。本设计大豆脱粒 机选用冲孔式凹板，在薄铁板上冲制孔眼而成，孔眼 直径为14 m m ，孔与孔之间的间隙为10 m m ，可以对 大豆进行快速、稳定的脱粒。

冲孔式凹板常用的孔眼有圆孔和长方孔两种，孔 眼尺寸一致，分离较精确，本设计的冲孔式凹板采用

式中：凡-

K -k r A p

Z

P e a

-单根普通V 带的许用功率值; -考

鎌

(5)

纖;

-考虑的材质情况系数，简称材质系数； 一计入传动比的影响时，单根普通V 带 所能传递的功率的增量。

经计算，选取A 型V 带传动带3根。

结语

本文根据冲击原理设计一种新型钉齿式滚筒奴 脱粒机。其特点是钉齿呈螺旋线排列，凹板全包围脱粒 滚筒。与传统的钉齿规粒滚筒相比，能提髙短的脱 净率，降低麵率，从赚小加工损失，提髙经

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