发布时间 : 星期四 文章玉米脱粒机工作过程分析及优化设计学士学位毕业设计更新完毕开始阅读804d836b3069a45177232f60ddccda38376be102
3.2 电动机设计
3.2.1 板齿玉米脱粒机所需功率
板齿玉米脱粒机的主要工作部件是脱粒滚筒。滚筒上安装有板齿，板齿由滚筒带动并推动玉米果穗做螺旋运动。滚筒转速是由滚筒上安装着的板齿的顶部的线速度所决定的。滚筒转速必须保证不能伤害玉米籽粒。玉米籽粒含水率较低进行脱粒时，相对容易破碎。由文献[27]可知，13%左右含水率的玉米果穗从低于0.8米高处落下不会导致籽粒破碎。玉米籽粒从高处落下撞击地面相当于高速与板尺接触。因此可以计算出滚筒外缘的最大线速度。
根据公式：和
式中：S为实验物料距离地面高度，单位为m；g为重力加速度，值为9.8ms2；t为下落时间，单位为s；v为下落至地面时的瞬时速度，单位为ms。
当S=0.8时，由上式可得ms。
因此脱粒滚筒外缘即板尺顶部的线速度不得大于4ms。若滚筒线速度太小会影响脱粒效率。其线速度在3.0ms到3.9ms之间最好。还需考虑凹板的曲率对玉米脱粒机脱粒效果的影响。当脱粒机较大时选取较高值，脱粒机较小时选取较小值。本设计为设计一台小型的板齿玉米脱粒机，因此设计线速度v=3.13ms。
根据资料[45]，平均每个板齿受到156N的力。因此16个板齿的总受力为：
F?F平均?n板齿?156?16?2496N。因此当玉米脱粒机进行脱粒时，受到2496N的切向力。
式中：为平均每个板齿所受到的力；为脱粒时参与脱粒板齿的个数。 当板齿玉米脱粒机工作时，脱粒滚筒上的板齿快速的转动，这时滚筒转速为：
N轴?V齿顶?60?10003.13?60?1000??260rmin
??D顶3.14?(150?40?40)式中：为板齿齿顶线速度；N轴为脱粒机主轴的转速；D顶为板齿齿顶距离滚筒轴心的距离。
玉米脱粒机在脱粒时所需的功率为：Pw?F?V齿顶2496?3.13??7.81KW 10001000
3.2.2 电机选择
由此可以计算出配套电动机的功率。配套电动机的功率：
为板齿玉米脱粒机的总传动效率。总传动效率与滚动轴承的传动效率和V带传动效率以及滚筒传动效率三者有关：
式中：为每对轴承的传动效率，0.98～0.995，取0.99；为V带传动效率，0.94～0.97，取0.97；为滚筒传动效率，因此每个板齿都是以焊接的方式固定在脱粒滚筒上，因此取1；
综上可得：?总??轴承??带??滚筒?0.99?0.97?1?0.96 P电动机?F?V齿顶2496?3.13??8.18KW
1000??总1000?0.96当主轴转速在260rmin时，查阅《机械设计手册》书中推荐的传动比，选取V带，其传动比为iV带=2～5，如此可以选出合适的电动机与脱粒滚筒配套。
由此可得电动机转速的最大值与最小值：
nd?iV带?N轴?(2~5)?260?520~1300rmin
因此选择Y160L-6电动机，其转速为970rmin，功率为11KW，电流为24.6A，输出轴直径为42毫米。
3.3 传动带的设计
3.3.1 传动带的选取
选取V带传动的方式。V带也可称为三角带，其断面是一个等边梯形。他的优点是：安装容易、传动效率高、噪音小、占地面积小、传动中心距大、传动平稳、具有弹性可以缓冲吸震、过载打滑防止零件损坏；其缺点为：不能准确的传递传动比。V带广泛应用与农业机械领域。因为板齿玉米脱粒机并不需要精确的传动比，因此选择V带进行传递是最合理的。 3.3.2 V带设计
首先确定计算功率：
式中：KA为工作情况系数，查阅《机械设计》书中表5-6可得KA=1.1；
P电动机为电动机的功率，8.18KW。 故： KW
查阅《机械设计》书中图5—7，当计算功率为8.998KW，主动带轮转速也就是电动机转速为970rmin时，选取B型V带。
初步选取主动V带轮的大致基准直径D1：查阅《机械设计》书中表5-7，当选取B型V带时，Dmin=125，推荐槽轮数为2～8，初选主动带轮D1=140mm。
计算V带的速度V：
v???D1?N160?1000?3.14?140?970?7.11ms
60?1000在5~25ms范围内，因此速度符合V带要求。 电动机与主轴传动比： 计算从动带V轮的直径D2：D2?n1970?D1??140?522mm n2260初选中心距：0.7?(D1?D2)?a?2?(D1?D2) 即：0.7?(140?522)?a0?2?(140?522) 得：463.4mm≤a0≤1324mm 取：a0=800mm 带长Ld?2?a0??2?(D1?D2)?(D2?D1) 4a0即：Ld'?2?800?3.14(522?140)(140?522)??2369.46mm 24?800查阅《机械设计》书，表5—3可得V带基准长度Ld=2500mm
Ld?Ld'2500?2369.46?800??865mm 22D?D1522?140?60??180???60??153.50? 验算主动带轮包角：a1?180??2a865根据经验公式：中心距a?a0? 因为153.50°比V带传动所要求的最小包角120°大，因此满足V带传动的要求。
V带根数公示如下：
式中：为每条普通V带的许用功率；为考虑不同大小包角的影响系数，即为包角系数；为考虑材料情况的系数，即为材料系数，对于棉线步和棉线绳结构
的胶带k=0.75，对于化学线绳结构的胶带，k=1.0；为计算传动比的影响时，单根普通V带传递的功率的增量，可通过下式计算：
；
式中：为单根普通V带所能传递的转矩修正值，，从《机械设计》书中查表可得；为主动轮的转速，单位rmin。
查阅《机械设计》书，表5-10： =970rmin时候 ， =0.3 查阅《机械设计》书，表5—9得， =0.93 查阅《机械设计》书，表5—3得， =1.03 查阅《机械设计》书，表5—5得， =2.08 综上可得：Z?Pca8.998??3.98
(P0??P0)?ka?kl(2.08?0.3)?0.93?1.03因此取V带根数为4根。 单根V带的初拉力由：
F0?500?Pca2.5?(?1)?qv2 v?Zka式中：q为传动带单位长度的质量，单位kgm，查阅《机械设计》书中表5-4，得q=0.17。
F0?500?Pca2.5500?8.9982.5?(?1)?qv2??(?1)?0.17?7.112?275.65N v?Zka7.11?40.93为了设计安装带轮轴和轴承，必需确定V带作用在轴上的压力Q，它等于v带两边的初拉力之和，忽略v带两边的拉力差，则Q值可以近似由下式算出：
Q?2?Z?F0?cos?2?2?Z?F0?sina1 2求得Q?2?4?275.65?sin153.50??2145.74N 23.4 带轮设计
3.4.1 带轮材料
由上文计算的出带轮的转速： ms。因为7.11ms＜25ms，转速相对较低，所以选择灰铸铁作为带轮的材料，其牌号为HT200。