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打瓜收獲機(jī)破皮取籽機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 摘 要 針對(duì)我國(guó)西部籽瓜加工勞動(dòng)強(qiáng)度大 機(jī)械化程度低的現(xiàn)狀 設(shè)計(jì)了籽瓜破皮取籽 機(jī) 該分離機(jī)的設(shè)計(jì)思路為 將籽瓜初步粉碎 用輥輪將籽瓜完全壓碎 使瓜瓤和瓜皮分 離 排出瓜皮 用離心法將瓜瓤和瓜籽分離 最后收集瓜籽 本機(jī)的主要裝置有破碎齒 壓碎輥輪 大滾筒輥刀 小滾筒 小滾筒輥刀 本機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊 裝載攜帶方便 能夠 大幅提高籽瓜的加工效率 適合于廣大籽瓜種植農(nóng)戶推廣使用 關(guān)鍵詞 籽瓜 破碎 分離機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì) 引言 籽瓜是生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)重要的經(jīng)濟(jì)作物 在建設(shè)兵團(tuán)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中占有重 要地位 隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整 籽瓜的種植規(guī)模越來(lái)越大 人力投入 生產(chǎn)成本的消耗 等問(wèn)題日益突出 因此 籽瓜產(chǎn)業(yè)的全程機(jī)械化亟需解決 目前 在籽瓜的收獲環(huán)節(jié) 采 取人工采摘 人工輔助集條機(jī)集條集堆 機(jī)械取籽配合作業(yè) 使得勞動(dòng)強(qiáng)度大 勞動(dòng)成本 高 同時(shí)籽瓜成熟后因其特性不宜在田間放置過(guò)久 如逢秋雨霜凍 極易腐爛 另外籽瓜 成熟時(shí)正是棉花 玉米 甜菜等大宗作物收獲農(nóng)忙之際 勞動(dòng)力奇缺 給籽瓜人工收獲帶 來(lái)很大困難 因此 有必要對(duì)籽瓜收獲取籽環(huán)節(jié)機(jī)具及配套設(shè)備進(jìn)行研究以解決籽瓜機(jī)械化收獲問(wèn) 題 分析了目前在兵團(tuán)廣泛使用的幾種籽瓜收獲機(jī)械的基本結(jié)構(gòu)及功能 并依據(jù)不同的工 作機(jī)理 介紹了籽瓜撿拾裝置 輸送裝置 取籽裝置的基本類型和技術(shù)特點(diǎn) 針對(duì)我國(guó)西部籽瓜加工勞動(dòng)強(qiáng)度大 機(jī)械化程度低的現(xiàn)狀 設(shè)計(jì)了籽瓜籽汁分離機(jī) 該分離機(jī)的設(shè)計(jì)思路為 將籽瓜初步粉碎 用輥輪將籽瓜完全壓碎 使瓜瓤和瓜皮分離 排出瓜皮 用離心法將汁和瓜籽分離 最后收集瓜籽 本機(jī)的主要裝置有破碎齒壓碎輥輪 大滾筒棍刀 小滾筒 小滾筒輥刀和瓜籽的收集裝置 本機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊 裝載攜帶方便 能夠大幅提高籽瓜的加工效率 適合于廣大籽瓜種植農(nóng)戶推廣使用 1 籽瓜籽汁分離機(jī)的總體設(shè)計(jì) 1 1 籽瓜破皮取籽機(jī)的結(jié)構(gòu)組成 如圖 1 所示 打瓜破碎取籽機(jī)主要部分組成 1 2 打瓜破皮取籽機(jī)的工作原理 通過(guò)小四輪通過(guò)萬(wàn)向節(jié)傳輸動(dòng)力帶動(dòng)鏈輪進(jìn)行工作 籽瓜從進(jìn)料口進(jìn)入到破碎裝置進(jìn) 行初步的破碎 破碎的籽瓜進(jìn)入壓碎裝置 壓碎裝置進(jìn)行第二次破碎處理通過(guò)碾壓輪對(duì)初 步破碎的籽瓜進(jìn)行瓜皮與瓜瓤的分離 分離的瓜皮與瓜瓤落入瓜皮分離裝置通過(guò)排皮軸的 作用將瓜皮排出體外 其瓜籽與瓜瓤將通過(guò)篩體的篩眼將其瓜籽與瓜瓤落入儲(chǔ)存箱箱內(nèi)有 個(gè)螺旋軸起作用就是把瓜籽與瓜瓤輸送到瓜籽和瓜汁分離裝置 其裝置外殼是個(gè)圓桶篩體 其小篩孔將瓜汁和瓜瓤排出體外剩余的就是瓜籽和少量的雜質(zhì) 1 進(jìn)料口 2 籽瓜破碎裝置 3 籽瓜壓碎裝置 4 瓜皮分離裝置 5 水平螺旋輸送器 6 瓜籽和瓜汁 分離裝置 7 廢料排出口 8 支架 9 瓜籽收集口 圖 1 打瓜破皮取籽機(jī)的結(jié)構(gòu)組成 2 打瓜破皮取籽機(jī)的主要部件結(jié)構(gòu) 2 1 破碎齒 圖 2 籽瓜破碎齒 籽瓜破碎齒位于在籽瓜喂入裝置下部 由安裝在軸上的九個(gè)形狀大小相同的圓柱形彎 齒組成 在軸的高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中能夠完成籽瓜的初步破碎 2 2壓碎輥 圖 3 壓碎輥 壓碎輥有圓柱及安裝在圓輥上的 8 個(gè)棱角組成 通過(guò)壓碎輥的進(jìn)一步壓碎 可以將經(jīng) 過(guò)破碎齒初步打碎的籽瓜中 還未完全分離的瓤和籽以及鑲嵌在瓜皮里的瓜籽經(jīng)過(guò)擠壓徹 底分離 2 3 輥刀軸的校核 籽皮分離裝置中心軸如圖 4 1 所示 圖 4 1 籽皮分離裝置中心轉(zhuǎn)軸 2 3 1 軸直徑的選擇 在工作過(guò)程中 主動(dòng)分離中心軸承受的力有自重和破碎打瓜在分離過(guò)程中對(duì)軸反作用 力 現(xiàn)在 計(jì)算主動(dòng)分離中心的最小直徑 經(jīng)過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)可得知計(jì)算軸的最小直徑的公 式 軸的最下直徑 為 d 4 1 6339 5102pcn 式中 主動(dòng)滾筒最小直徑 m 軸的許用扭切應(yīng)力 MPa 傳遞的功率 pkW 軸的轉(zhuǎn)速 nr in 軸的材料和承載情況確定的常數(shù)c 由產(chǎn)生的功率經(jīng)過(guò)一系列的損耗 最終傳到了主動(dòng)分離中心軸上 在這傳遞的過(guò)程中 經(jīng)過(guò)了一個(gè)一個(gè)鏈輪 經(jīng)過(guò)計(jì)算和查閱相關(guān)文獻(xiàn)可得 c 10p28 3k42r min 將數(shù)據(jù)代入公式 4 1 得 3 d5042 所以主動(dòng)分離裝置中心軸最小處的直徑為 50 此軸所選取的材料為 45 號(hào)鋼 抗 拉強(qiáng)度 屈服強(qiáng)度 因此此軸滿足受力要求 能夠正常的工作 60MPa3Pa 籽皮分離裝置中心軸在工作時(shí) 除受到車輛的重力外 還受到轉(zhuǎn)向時(shí)的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 軸 上的鍵所起到了固定齒輪的作用 鍵側(cè)面受力還是比較大的 故對(duì)以上所述的進(jìn)行校核 2 3 2 軸校核 根據(jù)所傳動(dòng)最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)速以及傳動(dòng)軸長(zhǎng)度 兩端自由支撐 材料均勻的等截面 傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速 為 min rc 4 2 LDc2810 式中 D 傳動(dòng)軸的直徑最細(xì)端 取軸端面直徑 mm L 傳動(dòng)軸的支撐長(zhǎng)度 取整個(gè)軸的長(zhǎng)度 mm 將 D 50mm L 1700 代入 4 2 可以得出 1038 r min nc 實(shí)際上傳動(dòng)軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速最大為 342 r min 由于傳動(dòng)軸動(dòng)平衡的誤差的影響 實(shí) 際臨界轉(zhuǎn)速要低于計(jì)算的 值 所以要引進(jìn)安全系數(shù) nc 2 1 K 帶入數(shù)值 所以合格 234108max K 2 3 3 軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的校核 傳動(dòng)軸除了應(yīng)滿足臨界轉(zhuǎn)速的要求外 還應(yīng)保證有足夠的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度 對(duì)于傳動(dòng)軸的最 大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 按 4 2 式計(jì)算 18 MP 4 3 164dDT 式中 T 傳動(dòng)軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩 NnP950m D d 軸的最大徑和最小徑 mm 將 D 60mm d 50mm 代入 4 3 得 kW1 2 pN i 342nrN 一般軸的許用應(yīng)力 由于MPa4 15 MPa125 故以上狀態(tài)能滿足工況使用要求 19 Pa4 152 2 3 4 傳動(dòng)軸健側(cè)擠壓應(yīng)力的校核 根據(jù)資料查詢對(duì)傳動(dòng)軸健齒側(cè)擠壓應(yīng)力進(jìn)行校核利用公式 4 3 計(jì)算 18 4 4 nLdDKTohhhy 2 4 1 式中 計(jì)算轉(zhuǎn)矩 T1 mN 鍵轉(zhuǎn)矩分布不均勻系數(shù) 取 1 3K 鍵外徑 mmDh 鍵內(nèi)徑 mm d 鍵的有效工作長(zhǎng)度 mmLn 鍵數(shù)量 這里取 1o 將 代入式N371 T3 mDh60dh50 mLn301 o 4 4 得 MPa5 y 當(dāng)鍵面硬度為 35HRC 時(shí) 許用擠壓應(yīng)力為 MPa 2y 則 鍵擠壓強(qiáng)度 y 3 主要技術(shù)參數(shù) 表 2 1 主要技術(shù)參數(shù) 參數(shù)項(xiàng)目 數(shù)據(jù) 外形尺寸 長(zhǎng) 寬 高 mm 1500 2000 1800 主動(dòng)輪鏈輪速 r min 270 籽瓜破碎率 1 0 瓜籽損失率 3 0 瓜籽潔凈率 80 作業(yè)速度 Km h 2 3 動(dòng)力額定轉(zhuǎn)速 r min 540 4 打瓜破皮取籽機(jī)的配套動(dòng)力 表 2 2 配套動(dòng)力要求 參數(shù)項(xiàng)目 數(shù)據(jù) 最小要求功率 千瓦馬力 22 18 最大允許功率 千瓦馬力 48 65 動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速 r min 540 液壓輸出 有 掛接裝置 1 類三點(diǎn)懸掛 5 結(jié)論 此打瓜破皮取籽機(jī)的使用 改變了以前人工勞動(dòng)強(qiáng)度大 效率低的缺點(diǎn) 同時(shí)也解決 了以往打瓜收獲的困難 生產(chǎn)效率低的缺點(diǎn) 此打瓜破皮取籽機(jī)的研制滿足了大部分的需 要 由于該機(jī)取籽率高 損失率低 可以作為以打瓜籽為原材料進(jìn)行深加工的工廠的后盾 同時(shí)也解放了勞動(dòng)力 可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化破皮取籽的全過(guò)程 當(dāng)然此機(jī)器也存在不足的地方 其中有一個(gè)就是打瓜碎皮容易在進(jìn)料口處跳出來(lái) 雖然可以調(diào)節(jié)進(jìn)料口的大小 但是不能 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 因此可以在進(jìn)料斗設(shè)置成半封閉狀態(tài) 這樣可以提高該機(jī)器的生產(chǎn)率 參考文獻(xiàn) 1 王學(xué)農(nóng) 打瓜揀拾脫籽聯(lián)合作業(yè)機(jī) J 農(nóng)機(jī)化 2007 6 60 2 王學(xué)農(nóng) 牛長(zhǎng)河 陳發(fā) 蔣永新 張佳喜 王慶惠 劉旋峰 郭兆峰 新型籽瓜撿拾脫籽聯(lián)合作業(yè) 機(jī)研制 J 農(nóng)機(jī)化 2008 03 25 26 3 佐劍波 聯(lián)合打瓜收獲脫籽機(jī) P CN2691233 2005 04 13 4 佐劍波 改進(jìn)的聯(lián)合打瓜收獲脫籽機(jī) P CN2802936 2006 08 09 5 王世勤 聯(lián)合打瓜脫籽機(jī) P CN2857445 2007 01 17 6 劉雙玲 楊東明 高士其 周玲 打瓜機(jī)械化收獲技術(shù)在阿勒泰地區(qū)的引進(jìn)示范 J 農(nóng)機(jī)化 2008 06 38 39 7 高銀鋒 牽引式打瓜聯(lián)合收獲機(jī) P CN102550206A 2012 07 11 8 趙永滿 王維新 國(guó)外農(nóng)業(yè)機(jī)械化的現(xiàn)狀及發(fā)展態(tài)勢(shì) J 農(nóng)機(jī)化研究 2005 04 10 12 9 楊悅乾 龔振平 紀(jì)文義 馬春梅 趙淑紅 趙艷忠 保護(hù)性耕作體系及配套機(jī)械系統(tǒng)的研究 J 農(nóng)機(jī)化研究 2006 01 61 62 10 李金玉 張延河 翟英臨 楊來(lái)盛 孫曉偉 籽瓜生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展對(duì)策 J 西北園藝 藝 1995 01 2 3 11 趙多勇 李應(yīng)彪 翟金蘭 姚洪波 籽瓜系列產(chǎn)品的開發(fā)現(xiàn)狀與存在問(wèn)題 J 北方園 藝 2008 04 100 102 12 王亞鴿 王維新 兵團(tuán)籽瓜機(jī)械化收獲技術(shù)現(xiàn)狀分析 J 農(nóng)機(jī)化 2011 03 33 35 13 馬春生 6GC 300 型打瓜取籽機(jī) J 中小企業(yè)科技信息 1994 06 15 14 塔城地區(qū)農(nóng)機(jī)化研究所 1 王天書 多功能籽瓜分離機(jī) 專利號(hào) CN2261881 中國(guó)專利 數(shù)據(jù)庫(kù) 15 唐寶興 整瓜分離機(jī) 專利號(hào) CN2682858 P 中國(guó)專利數(shù)據(jù)庫(kù) 16 張奮儒 籽瓜脫粒機(jī) 專利號(hào) CN2042286 P 中國(guó)專利數(shù)據(jù)庫(kù) 17 吳勇 陳恒 米谷倉(cāng) 康介鳴 籽瓜脫粒機(jī) 專利號(hào) CN2390398 中國(guó)專利數(shù)據(jù)庫(kù) 5TZ 300 型 籽瓜脫粒機(jī) 項(xiàng)目年度編號(hào) 90202363 中國(guó)專利數(shù)據(jù)庫(kù)