玉米脱粒机的传动装置和机架设计
加工厂，全国农业技术推广服务中心承担的“948”项目，安装在山西省定襄县天元种子公司加工中心 1.2.2 国内研究现状分析
上个世纪70年代初期，我国自行研制的冲击式原理玉米脱粒机得到了普及应用，当时以大中型脱粒机为主。进入80年代后，农村开始实行家庭联产承包责任制，我国又相继研发了冲击式原理的一系列中、小型玉米脱粒机，以适应农户的生产需要。
80年代初期，我国开始推行实现种子生产专业化、种子加工机械化、种子质量标准化、品种布局区域化和以县为单位同意供种“四化一供”的种子体系，政府拨款从国外引进一批种子加工成套设备。1996年重庆市农机研究所陈宫西开发采用搓擦式原理5TY-0.2型玉米脱粒机。2001年农业部规划设计研究院何晓鹏在消化吸收美国引进设备基础上进行自主研发新型挤搓式玉米脱粒机，由北京西达农业工程科技发展中心、甘肃酒泉奥凯种子机械有限公司和北京市丰田种子机械厂在进一步改进的基础上生产出了各种系列挤搓式玉米脱粒机。2007年沈阳农业大学李心平研制出了差速式玉米脱粒机。 1.3 本课题研究内容
综合以上所述，本课题采用钉齿滚筒式脱粒装置。它的工作原理是：玉米脱粒机在进行玉米脱粒时，利用钉齿滚筒回转运动的钉齿与栅格式凹版之间的间隙相配合，使玉米粒脱下（钉齿滚筒和栅格式凹版之间的揉搓作用，将玉米粒脱离玉米芯，并借助其他的机械机构将玉米粒和玉米芯分别从两个不同的出口排出机体之外，循环脱粒，不断的进行填入—脱粒—排出机体）。本课题主要对以下内容进行设计：
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玉米脱粒机的传动装置和机架设计
（1） 玉米脱粒机整体机构的设计；
（2） 玉米脱粒机入料口、栅格式凹板、钉齿脱粒滚筒等主要部件的设计； （3） 玉米脱粒机传动轴、带轮等传动部分的设计。 2玉米脱粒机总体结构
玉米脱粒机主要组成部分：入料口、钉齿脱粒滚筒轴、栅格式凹板、机架等部分组成。整体组成如图1所示： 2.1入料部分
入料口与玉米脱粒机的上盖部分相连，它是利用一厘米厚的铁板制成，入料部位与钉齿滚筒的钉齿部位相切，将已拨皮的玉米从入料口进入，下滑到脱粒部位，即钉齿滚筒和栅格式凹板之间，进行脱粒。 2.2脱粒部分
脱粒部分主要是由钉齿滚筒、栅格式凹板、半圆型上盖组成。玉米穗在钉齿滚筒和栅格式凹板之间进行脱粒，将已脱下的玉米粒从栅格式凹板的缝隙漏下，落到下滑板，由仓口排出机体之外，玉米芯借助于滚筒上的螺旋排列的钉齿的螺旋推力和螺旋导向作用，由入料口的另一端（即出料口）排出机体之外。 2.3筛选部分
筛选部分主要是由栅格式凹板完成，它是由一定数量的铁条及两条主要梁和两条副梁组成，每两根铁条之间的缝隙可以将玉米卡住，然后快速旋转的钉齿滚筒将被卡死的玉米强行脱粒，当然，无论是工作时还是安装时，栅格式凹板是固定不动的。玉米脱粒之后，再将玉米粒经过栅格式凹板，从凹板的缝隙漏出，顺着斜滑板滑出机体之外，目的是将玉米和玉米芯分开。 2.4机架部分
机架是由左机架、右机架、出料口、下滑板及稳定结实的主机梁组成，机架是玉米脱粒机的主要支撑，他承担着脱粒机的主要重量和动力、负载和力矩，因此它的设计是许强不弱的部分。机架的两部分要各自稳定，而且相对固定，以便做到机械在运转过程中不会产生晃动、歪斜，造成人身危险，因此为了机架的坚固，此玉米脱粒机的设计采用三毫米厚的角铁制成。
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玉米脱粒机的传动装置和机架设计
2.5玉米脱粒机的总体设计
为了更优化玉米脱离机的机型和结构设计，此玉米脱粒机采用电力拖动，而且电动机也同样采取节能式，电动机安装在玉米脱粒机的下部，与脱粒机的机架的下机梁固定连接，这样可以节省电动机所占用的空间。玉米脱粒机的从入料到脱粒到分离玉米粒和玉米芯，最后将玉米粒和玉米芯排出机体之外，是玉米脱粒机一体完成的，它最大的优点是在短时间内可以完成几个人的劳动强度，从而提高了工作效率，节省了劳动时间。此玉米脱粒机有这些优点之外，还有安全性能高、效率高、坚固耐用、结构简单便于维修和保管。
图1总体结构
3 玉米脱粒机的设计
根据《脱粒机》一书的介绍，有关玉米脱粒机TY—4.5型的相关设计的参考数据：脱粒机主轴为750～850rmin，栅格式凹板的直径为320mm，其凹板的
长度为710mm，在主轴上设有四条钉齿条，每条钉齿条上均匀分布着七个钉齿，总共28个钉齿呈螺旋均匀安装，以便玉米芯随螺旋钉齿的螺旋作用排出机体之外，钉齿滚筒的直径为，滚筒上的钉齿长度为33.5mm。 3.1 电动机的选择
根据实践测量得知每个钉齿的均匀受力为40N，当玉米脱粒机正常工作时钉齿滚筒上的钉齿条快速旋转，其中均有两条钉齿条受玉米所给的切向力，而另外两个钉齿条是空行程，因此，F?N*M*Z?40?7?2?560N，即玉米脱
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玉米脱粒机的传动装置和机架设计
粒机正常工作时，受到的切向力为560N。
其中：N—钉齿所受的力
M—参与工作的钉齿个数 Z—参与工作的钉齿条数 3.2 钉齿条上的钉齿转速
当玉米脱粒机的钉齿滚筒快速转动时，其上钉齿条的钉齿同样有一定的转速，这个转速原于主轴的转速和钉齿的半径即：
V???N轴?D60?1000?3.14?750?（200?2?20）?9.42m，
s60?1000 其中：V—钉齿的转速 N轴—脱粒机主轴的转速 D—钉齿距轴心的距离
3.3 钉齿滚筒的转速
玉米脱粒机所需功率为PW，应由脱粒机的工作阻力和运转参数求定，即：
F?V，计算求得： 1000560?9.42pW??5.2752?5.28KW。
10003.4 电动机的功率 PW?电动机功率由公式Pd?Pw?aKW来计算，脱粒机传动装置的总效率?a，应由
组成传动装置的各个部分运动副的效率只积，即?a??1??2??3 ，其中?1、?2、
?3 分别为每一个转动副的效率，选取传动副的效率值如下：
滚动轴承（每对）0.98～0.995 即取 ?1=0.99 V带传动 0.94～0.97 即取 ?2=0.97
滚筒转动 （因为钉齿条固定于滚筒上） 即取 ?3=1
则 ?a??1??2??3?0.99?0.96?1?0.96 由此可得电动机的功率：Pd?F?V560?9.42??5.495?5.5KW
1000??a1000?0.96 9
玉米脱粒机的传动装置和机架设计
3.5 电动机的转速
根据资料《脱粒机》一书可查得主轴的转速在 750～850rmin，按《机械
设计指导书》中表一所推荐的传动比合理取值范围，取V带的传动比i?2～4，即可满足电动机的转速与主轴的转速相匹配，故电动机转速范围可选为：
?750?1500～3000r。 nd?i?n?（2～4）min 符合这一范围的同步电动机转速的有720rmin，1440rmin，2900rmin，
根据容量和相关转速，由《机械设计通用手册》查出三种适宜的电动机型号，因此有三种不同的传动比方案，如表1：
表1 电动机的型号和技术参数及传动比
额定 功率 P/kW 5.5 5.5 5.5 电动机转速 同步 转速 750 1500 3000 满载 转速 720 1440 2900 效率（%） 85 85.5 85.5 基本参数 电动机功率因重量数 （KG） 119 68 64 0.74 0.84 0.88 方案 电动机型号 Y160M2-8 Y132S2-4 Y132S1-2 1 2 3 综台考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动的传动比，可知方案3比较适合。因此选定电动机型号为Y132S1-2。所选电动机的额定功率Pd＝5.5kw，满载转速nm=2900r／min，总传动比适中，传动装置结构较紧凑。如表2：
表2 其主要参数如下表
型 号
满 载 时 额定功额 定 电 额 定 转 最 大 转 率 转速r电流效 功率流 矩 矩
／min （380率因数 KW
V）
%
5.5 1440 185.5 0.87 2.0 2.2
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表３ 电动机尺寸列表
单
Y132S2-4
位mm
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