棉花破壳机的设计【全套含CAD图纸和三维模型】

棉花破壳机的设计【全套含CAD图纸和三维模型】,全套含CAD图纸和三维模型,棉花,破壳机,设计,全套,cad,图纸,以及,三维,模型 毕业论文（设计）任务书学院机械电气化工程学院班级学生姓名 学号课题名称 棉桃破壳机的设计起止时间2012年 12月01日 2013年5月27日（共 周）指导教师 职称 课题内容 针对采摘下来的棉桃，进行破壳处理，并进行简单的分选，要求机具结构简单，工作可靠，操作方便。拟定工作进度（以周为单位）2012年12月1日-12月20日，查阅相关资料、文献，撰写开题报告。2012年12月12日-1月20日，完成实验台草图的设计。2013年1月21日-4月17日，绘制试验台各零件草图。2013年4月18日，中期检查。2013年4月19日-5月9日，完成装配图，撰写设计说明书。2013年5月10日，审阅毕业设计相关资料。2013年5月11日-5月26日，修改设计，准备答辩。主要参考文献 1 王旭峰,梁建龙,张宏,等.MT-1800型棉桃收获机设计J.农业械,2008(9):64-65.2 肖远金.4列-8型摘棉桃机和5MJB-15型剥桃净棉机J.农业装备技术,2003,26(4):22-23.3 杨德勇,王博.小型杏核破壳机的试验研究J.中国农业大学学报,1997(2):55-59.4 赵铭星.研制成功剥桃净棉机J.农村百事通.200l(21):14-15.5 濮良贵.机械设计M.北京:高等教育出版社,1989:139-141.6 中国农业机械化科学研究所.农机机械设计手册K.北京:机械工业出版社,1990:203-209.任务下达人（签字） 年 月 日任务接受人意见任务接受人签名 年 月 日注：1、此任务书由指导教师填写，任务下达人为指导教师。2、此任务书须在学生毕业实践环节开始前一周下达给学生本人。3、此任务书一式三份，一份留学院存档，一份学生本人留存，一份指导教师留存。200 年 月 第 期 棉桃破壳机的设计 摘 要：本文介绍了一种棉桃破壳机，主要由挤压破壳装置和输送装置等部分组成，它将未吐絮的棉桃机器采摘后进行破壳，然后将混合破碎的棉桃收集起来或通过输送带送往棉桃分离机，获得品质良好的籽棉，该机具有结构简单和使用方便等特点，能够满足棉桃破壳的工艺要求。关键词：棉桃；破壳机中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：0 引言作为中国最重要的商品棉生产基地和优质棉花产区，棉花年产量约占全国六分之一，出口量占到一半为了提高棉花品质，降低生产成本，南疆地区研究了一种“新概念”棉花种植模式，它可以延长棉桃生长期，抑制棉花吐絮期，也就是使棉花成熟而不吐絮，从而大幅度降低了机械采收棉花的难度，从根本上解决拾花难的问题。同时，完全避免了采收过程中造成棉花品质降低问题，而且大量青绿的棉秆、棉叶和棉桃壳经过发酵可以作为很好的饲料，大力发展农区畜牧业，使农场将来既是农场又是牧场，大幅提高植棉效益。由于光热资源不稳定及棉花个体生物特性的差异，现种植模式下部分棉桃未能吐絮，且大多放弃不收。据调查分析，棉花棉桃破壳机的推广应用前景十分广阔。除此之外本机可用于机采棉作业前，需对地头的棉珠棉桃采摘，采摘后也可用本机进行破壳处理，同时，棉桃可以解决兵团部分地区畜牧业养殖的饲料问题，也为响应政府部门制定的关于扩大畜牧养殖的方针政策做了铺垫，牧民养殖户也可以大大降低饲料的部分成本，经济效益十分明显。利用机器采摘半吐絮或未吐絮的棉桃后、需要破壳机收获籽棉，利用人工破壳机收获劳动量大。为此，研制了一种棉桃破壳机，可以很大程度上提高棉桃棉籽的收获效率，农业机械为棉花的从种植到收获起到了巨大的作用，已达到增产增收的目的，我国从20世纪80年代开始着手破壳机具的研究和开发，但由于存在一些技术难点至今此类机具没有得到大范围的推广和应用。因此，对破壳机主要技术问题做深入的研究具有重要的意义。利用机器采摘半吐絮或未吐絮的棉桃后，需要破壳收获籽棉，利用人工破壳收获劳动量很大。为此，研制了一种棉桃破壳机，可以在很大程度上提高未吐絮棉桃籽棉的收获效率。1 棉桃破壳机设计原理1.1设计要求 根据未吐絮棉桃形状，利用搓丝原理对棉桃进行挤压破壳。定搓板固定不动，动搓辊绕轴旋转，定搓板和动搓辊上设计三角形牙型，定搓板的牙型设计得小，动搓辊牙型要比顶搓辊的大，这样才能错开搓桃。棉桃从进料斗进入定搓板和动搓辊之间，在搓压力的作用下，棉桃被挤压破裂，然后通过滑板进入收集箱或者输送带。1.2总体结构 棉桃破壳机由机架搓辊动搓辊输送装置以及传动装置等部分组成，如图l所示。棉桃破壳机的动力由电动机提供。 1进料斗2.机架3.搓辊4.轴承座支架5.挡板 6.动搓辊 7.弹簧 8.电机 图1 棉桃破壳机的结构示意图2 棉桃破壳机的设计2.1进料斗的设计 经查阅资料，普通输送带的宽度是300mm，400mm，500mm，为了使棉桃在输送进进料斗的过程中不侧漏，漏斗设计的长度宽500mm，保持均匀喂料，是机器安全稳定运行。2.2搓辊搓辊长度为500mm，与进料斗长度保持一致，搓板的搓牙形为等边三角形，高度为5mm，一般为铸造生产，如下图2所示 图2 搓辊2.3动搓辊 根据破壳要求，动搓辊设计直径为300mm，长度为500mm。根据搓桃试验，在动搓辊上加工三角形牙型，动搓辊搓牙形为等边三角形。考虑棉桃上受力的均匀分布，并且和定搓板的配合情况，动搓辊搓牙高度为10mm，80个搓牙，一般为铸造生产，采用空心，厚度为25mm.如下图3所示 图3 动搓辊2.4功率的确定 经查阅资料，对棉桃进行搓破试验，测得棉桃水分粘度阻力，棉壳的硬度和棉花棉桃破壳机的功率可确定为P =2kW，选择2kW 电动机，。根据机械设计手册，可查出滚子链传动的效率为0.96，轴承座中轴承的效率为0.94。最终功率P=20.960.940.94 =1.73kW。2.5链轮及链条的设计由于链节数常是偶数，为了使链轮磨损均匀，链轮齿数一般应取与链节数互为质数的奇数。根据实际工作中的链速，查机械设计资料，取y=0.63m/s时，小链轮的齿数应为z1=17。根据资料，限制链轮的传动比i6，推荐的传动比i=235，选取链轮的传动比i=2，则根据公式z2=iz2=22l=38。2.6链传动节距 由机械设计中的功率与小链轮转速对照图，初步确定链条为16A的型号，则节距p=25.40mm。2.7链传动的中心距和链节数 当中心距变小，链速不变时，单位时间内链条绕转次数增多，链条曲伸次数和应力循环次数增多，因而加剧了链的磨损和疲劳。根据机架的设计及计算取中心距为762mm。 2.8三角弹簧与弹簧底座 未吐絮的棉桃经过输送带进入错板与动搓辊之间，由于棉桃直径不一，在对棉桃搓擦破壳的过程中棉桃对搓板的力也不尽相同，在搓板下设置弹簧可以有效的保证棉桃破壳。不工作时定错滚与搓板的最小间隙约为20mm，机器工做过程中，直径大的棉桃在破壳时对于搓板有一个较大的力，经搓板施加给弹簧，弹簧压缩，反施加给搓板弹力使其破壳，类似的，对于直径小的棉桃在破壳过程中，弹簧的反弹力较小，亦可达到破壳的目的，底座配合锥型圆柱固定弹簧，设计弹簧如下图4所示 图4 弹簧 2.9 工作部件的装配关系 定搓板和动搓辊之间的间隙大小决定了破壳效果。由于棉桃的大小不同，最大的直径达到40mm，最小的直径为25mm，由于搓辊设计为可动式的，因此搓辊和动搓辊之间的间隙暂定在18mm。3 结论 从开始选题到现在，回顾这几个月忙碌生活，有过为思考问题而头疼的烦恼，也有过为设计合理可行而感到喜悦，此机器能够完成棉桃破壳的基本要求，为净棉工作做好了前提准备，成功解决了棉桃收获后籽壳无法快速分离的问题，为新型的棉花采收方式提供了新的方式。 此设计主要运用了搓板与动搓辊的相对运动，根据未吐絮棉桃形状，利用搓擦原理对棉桃进行挤压破壳，另外，保持喂料量均匀的，是机器安全稳定运行此设计主要运用了搓辊与动搓辊的相对运动，根据未吐絮棉桃形状，利用搓擦原理对棉桃进行挤压破壳，另外，保持喂料量均匀的，是机器安全稳定运行.参考文献：1 梅健,张德云,黄志东,等.CK024棉桃收获机的试 验研究J.粮油加工与食品机械,1997， 23(6)：28292 王旭峰，梁建龙，张宏，等MT一1800型棉桃收获机设计J农业机械，2008(9)：64653 肖远金.4列一8型摘棉桃机和5MJB15型剥桃净棉机J农业装备技术，2003，26(4)：22234 袁越锦，徐英英，党新安，等板栗脱壳技术与破壳机理研究现状及发展趋势J食品工业科学，2008，29(10): 30l一3045 洪翎，曹成茂，毕如俊，等手剥山核桃破壳机的设计与试验J包装与食品机，2009，27(6)：3l一346 杨德勇，王博小型杏核破壳机的试验研究J中国农业大学学报，1997(2)：55597 赵铭星研制成功剥桃净棉机J农村百事通，200l(21)：1415.8 张新昌，田学艳，叶云霞，等摘辊式摘棉桃机的研制J石河子大学学报(自然科学版)，2000，15(4)：22239 濮良贵机械设计M北京：高等教育出版社，1989：139一141 Design of cotton boll shell breaking machineLi Zonghe(mechanical and electrical engineering college, Tarim University, Xinjiang 843300)Abstract: This paper introduces a kind of cotton boll shell breaking machine, mainly by the extrusion shell breaking device and a conveying device and other parts, it will not open bolls machine after picking were broken shell, then the mixed broken cotton collected or through the conveyor belt to obtain seed cotton bolls separator, quality good, the machine has the characteristics of simple structure and convenient use, can meet the requirements of the boll shell breaking process.Keywords: Cotton Boll shell breaking machine棉花破壳机的设计一.本课题研究的意义及可行性分析是中国产棉大区,多年来棉花种植面积占到全国的三分之一，作为中国最重要的商品棉生产基地和优质棉花产区，棉花年产量约占全国六分之一，出口量占到一半，由于光热资源不稳定及棉花个体生物特性的差异，现种植模式下部分棉桃未能吐絮，且大多放弃不收。据调查，棉花收获完后，平均每株棉花上留棉桃0.8个，若将其全部收获，除去不可利用的棉桃，约收105kg/hm2皮棉。据调查分析，棉花棉桃破壳机的推广应用前景十分广阔。该机具除可新增工业产值和农民收入外，还可形成棉桃机械生产的新领域。同时，棉桃可以解决兵团部分地区畜牧业养殖的饲料问题，也为响应政府部门制定的关于扩大畜牧养殖的方针政策做了铺垫，牧民养殖户也可以大大降低饲料的部分成本，经济效益十分明显。利用机器采摘半吐絮或未吐絮的棉桃后、需要破壳机收获籽棉，利用人工破壳机收获劳动量大。为此，研制了一种棉桃破壳机，可以很大程度上提高棉桃棉籽的收获效率，农业机械为棉花的从种植到收获起到了巨大的作用，机械化不但可以提高棉田管理水平，满足适时精耕细作要求，而且可大幅度提高劳动生产率，增加规模效益，已达到增产增收的目的，我国从20世纪80年代开始着手破壳机具的研究和开发，但由于存在一些技术难点至今此类机具没有得到大范围的推广和应用。因此，对破壳机主要技术问题做深入的研究具有重要的意义。本文主要通过对现在主要的坚果类的破壳方法入手，设计了棉花破壳机，提高了棉花的生产效率。二现状及分析2.1我国棉花机械的发展趋势目前，我国在消化吸收国外经验的基础上，乃至了采棉机及机采棉成套加工设备，但是一些主要部件仍需要进口，所以设备的成本较高。在相当长的一段时间内，仅一些大型农场才有经济实力实现部分机械化采棉。今后我国应：（1）加快机采棉成套加工设备，完全实现国产化。在主要产棉区，建立系列棉花加工中心，每座棉花加工中心生产周期为三个月左右。（2）研制本机械化，半自动化的低成本的棉花采摘机，辅助人力，减轻劳动强度，提高功效，这类机械最合适我国国情，应用前景广阔。2.2国内棉桃破壳机械的发展状况及存在的问题我国在传统脱壳设备的基础上,尽管正在积极研制和开发各种类型脱壳机械,但其发展相当缓慢,同时成熟的机型及进行批量生产的不多,远远落后于农产品深加工的需求。在技术上还存在如下问题:机具性能不稳定,适应性差;作业成本偏高:我国脱壳机械尚未形成规模和系列,多数是单机制造,制造的工艺水平较低,故制造成本偏高。有些产品仅进行了样机试制或少量试生产,未进行大量生产性考核和示范应用,作业性能、可靠性、耐久性及商品性等方面还存在不少问题。2.3棉桃破壳机械未来展望机械化是农业现代化的重要组成部分,是农业和农村经济持续快速发展的重要保证,近年来,棉桃破壳机械装备总量不断稳步增长,作业水平进一步提高,社会化服务规模不断扩大,虽然目前棉桃破壳机械化水平较高,但是多应用于经济发达地区与示范推广区,并且小型机械多、大型机械少,低档机械多、高性能机械少。进入21世纪,我国棉桃破壳机械开始了新的发展阶段,农业结构调整发生了新的变化,也对棉桃破壳机械的发展产生了积极而深远的影响,不仅拉动了新的有效需求,而且构筑了适合棉桃破壳生产机械化发展的新舞台,为棉桃破壳机械化真正成为农村经济发展的推动器提供了广阔的市场发展条件。在一些地区推进棉桃破壳机械化的过程中,相继出台了鼓励和扶持农民购棉桃破壳机械、开展棉桃破壳机械作业服务的优惠政策和措施,调动了农民购买坚果机械的积极性,形成了新的市场需求。在坚果的破壳设备中，更多的为机械挤压设备，与传统手工法相比，机械法省工、省力、高效、环保，提高劳动生产率三.机械结构及设计要求3.1破壳机械主要由进料斗 机架 分离箱 风机 电动机 出料口 支撑座 搓牙 齿轮组成3.2设计要求为了获得良好的棉花品质，提高生产率 破壳率 棉籽与面壳的分离率，本机器要求棉籽的破壳率达到95%以上。棉籽的面壳的分离率达到95%以上，且造价在一万元以下，操作人员一名即可四.破壳的原理根据未吐絮棉桃形状，利用搓死原理对棉桃进行挤压破壳，固定两齿轮，一齿轮由电动机带动通过挤压搓开棉桃，棉桃从进料斗进入两齿轮之间，在挤压力的作用下，棉桃被挤压破裂，然后进入分离箱五.棉籽越面壳分离的原理在经过破壳以后，棉籽也破碎的面壳一起落进分离箱，通过风机的吹送，将棉籽与棉籽与破碎的面壳通过分离箱吹出，由于比重不同，在分离箱出口处进行分离六.工作条件及解决方法塔里木大学位于南疆中心位置，校内环境优美，占地面积大，具有专门的实验基地，为项目开展提供了便利的原材料基地。这是本项目顺利实施应具备的良好外部科研环境。塔里木大学机械电气化工程学院拥有先进的实验室和加工设备，校内拥有优良的硬件环境和雄厚的师资力量，这些都为课题的实施提供了保障。七.工作方案及进度2012年12月1号-12月20号 查阅相关文献，撰写开题报告。2012年12月21号-2013年20号 完成试验台草图的设计2013年4月18号 中期检查2013年4月19号-5月9号 完成零件图装配图，制作试验台，撰写完成设计说明书。2013年5月10号，审阅毕业设计相关资料2013年5月11号-5月26号，修改设计，准备答辩八.主要参考文献1.农业机械设计手册 中国农业科学技术出版社2.农业机械学 中国农业出版社3.机械设计手册 机械工业出版社4.肖远金 4ZJ-8型摘棉桃机和5MJB-1.5型剥桃净棉机j.农业装备技术，2003.26（4）：22-235.袁越棉，张兴等，4ZT*8型摘棉桃机J农业化，2000.13（2）：49-516.杨德勇，王博 小型核桃破壳机的实验研究J.中国农业大学学报，1997（2）：55-597.赵铭星 田学艳，等。摘锟式摘棉桃机的研制J。石河子大学学报，2000.15（4）：22-238.王旭峰，梁建龙，等 MT-1800型棉桃收获机设计J.农业机械，2008（9）：64-65 届毕业设计 棉桃破壳机的设计 学生姓名 学 号 所属学院 专 业 班 级 指导老师 日 期 机械电气化工程学院制前 言棉产业作为重要的支柱产业，棉花产量约占全国的三分之一，可是许多年来棉花的采集方式依旧是人工或机械对已开放的棉朵进行采集，这种采集方式有许多的制约条件，并且使用了大量的劳动力，对不同的区域而言，此种采集方式也会造成大量的浪费，许多为开棉桃因不能及时收回造成丢弃，浪费，导致棉花减产，造成承包户收入下降。对未开放的棉桃进行回收，破壳，已达到从棉桃收获到籽棉分离的新型收获方式已成为增加棉花产量的又一手段，能够更好地减轻劳动力要求，降低成本。本文介绍了一种棉桃破壳机，主要由挤压破壳装置、和输送装置等部分组成。它将未吐絮的棉桃机器采摘后进行破壳，获得品质良好的籽棉。机具具有工作可靠、破壳率高、结构简单和使用方便等特点，能够满足棉桃破壳的工艺要求，达到良好的破壳效果。关键字：棉桃;破壳机;破壳率 目 录1概况11.1本课题研究的意义11.2棉桃破壳机械现状及分析11.3对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析2 1.3.1任务要求2 1.3.2实现预期目标的可行性分析22 棉桃破壳机设计的原理22.1 设计要求22.2总体结构22.3工作原理33 棉桃破壳机的设计33.1传动部分3 3.1.1功率的确定3 3.1.2链轮及链条的设计33.2 进料斗63.3 错辊63.4 动搓辊63.5 动搓辊侧板63.6 动搓辊轴73.7 轴的校核73.8工作部件之间的关系83.9 三角弹簧与弹簧底座83.10 轴承座支架83.11 侧板93.12滑板94 电动机的选择105 机器的使用与保养10总 结10致 谢11参考文献12 塔里木大学毕业设计 1概况1.1本课题研究的意义是中国产棉大区,多年来棉花种植面积占到全国的三分之一，作为中国最重要的商品棉生产基地和优质棉花产区，棉花年产量约占全国六分之一，出口量占到一半，为了提高棉花品质，降低生产成本，南疆地区研究了一种新的棉花种植模式，它可以延长棉桃生长期，抑制棉花吐絮期，也就是使棉花成熟而不吐絮，从而大幅度降低了机械采收棉花的难度，从根本上解决拾花难的问题。同时，完全避免了采收过程中造成棉花品质降低问题，而且大量青绿的棉秆、棉叶和棉桃壳经过发酵可以作为很好的饲料，大力发展农区畜牧业，使农场将来既是农场又是牧场，大幅提高植棉效益。由于光热资源不稳定及棉花个体生物特性的差异，现种植模式下部分棉桃未能吐絮，且大多放弃不收。据调查，棉花收获完后，平均每株棉花上留棉桃0.8个，若将其全部收获，除去不可利用的棉桃，约收105kg/hm2皮棉。据调查分析，棉花棉桃破壳机的推广应用前景十分广阔。除此之外本机可用于机采棉作业前，需对地头的棉珠棉桃采摘，采摘后也可用本机进行破壳处理，同时，棉桃可以解决兵团部分地区畜牧业养殖的饲料问题，也为响应政府部门制定的关于扩大畜牧养殖的方针政策做了铺垫，牧民养殖户也可以大大降低饲料的部分成本，经济效益十分明显。利用机器采摘半吐絮或未吐絮的棉桃后、需要破壳机收获籽棉，利用人工破壳机收获劳动量大。为此，研制了一种棉桃破壳机，可以很大程度上提高棉桃棉籽的收获效率，农业机械为棉花的从种植到收获起到了巨大的作用，机械化不但可以提高棉田管理水平，满足适时精耕细作要求，而且可大幅度提高劳动生产率，增加规模效益，已达到增产增收的目的，我国从20世纪80年代开始着手破壳机具的研究和开发，但由于存在一些技术难点至今此类机具没有得到大范围的推广和应用。因此，对破壳机主要技术问题做深入的研究具有重要的意义1。 本文主要通过对现在主要的坚果类的破壳方法入手，设计了棉花破壳机，提高了棉花的生产效率。1.2棉桃破壳机械现状及分析经查阅文献，暂无棉套破壳机的报道，属于新机型，市面上主要是坚果破壳机械。目前开发出的绝大部分设备都是采用机械方式来脱壳。常见的机械脱壳方法如下: (1)撞击法脱壳是物料籽粒高速运动时突然受阻而受到冲击力,使外壳破碎而实现脱壳。物料由高速回转甩料盘使籽粒产生一个较大的离心力撞击壁面,只要撞击力足够大,籽粒外壳就会产生较大的变形,进而形成裂缝。当籽粒离开壁面时,由于外壳和粒仁具有不同的弹性变形而产生不同的运动速度,籽仁受到的弹性力较小,运动速度也不如外壳,阻止了外壳迅速向外移动而使其在裂缝处裂开,从而实现籽粒的脱壳。撞击脱壳法适合于仁壳间结合力小,仁壳间隙较大且外壳较脆的籽粒。 (2)碾搓法脱壳是利用物料籽粒在固定磨片和运动着的磨片间受到强烈的碾搓作用,使籽料的外壳被撕裂而实现脱壳。籽粒经进料口进入定磨片和动磨的间隙中,动磨片转动的离心力使籽粒沿径向向外运动,也使籽粒与定磨间产生方向相反的摩擦力;同时,磨片上的牙齿不断对外壳进行切裂,在摩擦力与剪切力的共同作用下使外壳产生裂纹直至破裂,并与籽仁脱离,达到脱壳的目的。(3)剪切法脱壳是籽粒在固定刀架和转鼓之间受到相对运动刀板的剪切力作用,外壳被切裂并破开,实现外壳与籽仁的分离。刀板转鼓和刀板座为主要工作部件,在刀板转鼓和刀板座上均装有刀板,刀板座呈凹形且带有调节机构,可根据籽粒坚果的大小调节刀板座与刀板转鼓之间的间隙。当刀板转鼓旋转时,与刀板之间产生剪切作用,使物料外壳破裂和脱落。(4)挤压法脱壳是挤压法脱壳是靠一对直径相同转动方向相反,转速相等的圆柱辊,调整到适当间隙,使籽粒通过间隙时受到辊的挤压而破壳。在破壳的过程中籽粒能否顺利地进入两挤压辊的间隙,取决于挤压辊及与籽粒接触的情况。要使籽粒在两挤压辊间被挤压破壳,籽粒首先必须被夹住,然后被卷入两辊间隙被挤压破壳。两挤压辊间的间隙大小是影响籽粒破碎率和脱壳率高低的重要因素。(5)搓撕法脱壳是搓撕法脱壳是利用相对转动的橡胶辊筒对籽粒进行搓撕作用而进行脱壳。两胶辊水平放置,分别以不同转速相对转动,辊面之间存在一定的线速差,橡胶辊具有一定的弹性,其摩擦系数较大。籽粒进入胶辊工作区时,与两辊面相接触,如果此时籽粒符合被辊子啮入的条件,即啮入角小于摩擦角,就能顺利进入两辊间。此时籽粒在被拉入辊间的同时,受到两个不同方向的摩擦力的撕搓作用;另外,籽粒又受到两辊面的法向挤压力的作用,当籽粒到达辊子中心连线附近时法向挤压力最大, 籽粒受压产生弹性塑性变形,此时籽粒的外壳也将在挤压作用下破裂,在上述相反方向撕搓力的作用下完成脱壳过程2。综上所述，坚果破壳机械，包括挤压法、撞击法、剪切法，搓撕法和碾搓法，本机的设计与坚果类的碾搓法的原理类似，都是物料籽粒在固定磨片和运动着的磨片间受到强烈的碾搓作用,使籽料的外壳被撕裂而实现脱壳。籽粒经进料口进入定磨片和动磨的间隙中,动磨片转动的离心力使籽粒沿径向向外运动,也使籽粒与定磨间产生方向相反的摩擦力,同时,磨片上的牙齿不断对外壳进行切裂,在摩擦力与剪切力的共同作用下使外壳产生裂纹直至破裂,并与籽仁进行脱离,达到脱壳的目的4。1.3对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析1.3.1任务要求本课题主要研究设计一种棉桃破壳机械，用于棉桃采摘后的破壳，主要有机架、搓板、动搓辊、传动装置组成，要求破壳率高，稳定性好，且具有较高的生产效率。1.3.2实现预期目标的可行性分析本课题设计的棉套破壳机，主要研究如何高效率的破壳，且保证籽棉与面壳分离，设计破壳机械，棉桃在搓板和运动着的搓辊间受到强烈的碾搓作用,使棉桃的外壳被撕裂而实现脱壳。2 棉桃破壳机设计的原理2.1 设计要求本机设计为了获得良好的棉花品质，提高生产率、破壳率，要求每台造价不超过1 万元，操作人员1 名，动力为380V 电动机。2.2总体结构棉桃破壳机由进料斗、机架、搓板、动搓辊以及传动装置等部分组成，如下图2-1和图2-2所示，棉桃破壳机的动力由电动机提供。 图2-1 总体结构图1. 1、进料斗 2、机架 3、搓板 4、轴承座支架 5、挡板 6、动搓辊7、弹簧 8、电动机 图2-2 棉桃破壳机结构示意图 2.3工作原理根据未吐絮棉桃形状，利用搓擦原理对棉桃进行挤压破壳。搓辊不动，动搓辊由电动机带动绕轴旋转，搓辊和动搓辊上设计三角形牙型，搓板的牙型设计得小，动搓辊牙型要比顶搓搓辊的大，这样才能错开搓桃。棉桃从进料斗进入搓辊和动搓辊之间，在搓压力的作用下，棉桃被挤压破裂。3 棉桃破壳机的设计3.1传动部分3.1.1功率的确定经查阅资料，对棉桃进行搓破试验，测得棉桃水分粘度阻力，棉壳的硬度和棉花棉桃破壳机的功率可确定为P =2kW，选择2kW 电动机。根据机械设计手册可查出滚子链传动的效率为0.96，轴承座中轴承的效率为0.94。最终功率P=20.960.940.94 =1.73kW。3.1.2链轮及链条的设计链条长度以链节数表示，链节最好取偶数，以便链条连成环形时正好是外链板与内链板相接，接口处课用开口销或弹簧夹锁紧。为了使链轮磨损均匀，链轮齿数一般应取与链节数互为质数的奇数。 (1) 小链轮齿数z1及传功比i 根据实际工作中的链速，查机械设计资料，取V =0.63m/s时，小链轮的齿数应为z1=17。根据 资料，限制链轮的传动比i6，推荐的传动比i = 12，选取链轮的传动比i = 2。 (2) 大链轮齿数z2z2=iz1=217=38 (3-1) (3) 链节距p 根据机械设计中功率与与小链轮转速对照图，确定链条的型号为16A，节距为p=25.40mm，滚子外径为d=15.88mm.当中心距变小，链速不变时，单位时间内链条绕转次数增多，链条曲伸次数和应力循环次数增多，因而加剧了链的磨损和疲劳。 (4) 中心距 为优，在实际工作过程中，考虑到机器的工作效率及材料的问题，初步确定0=30p=3025.4=762mm。 (5) 确定链条节数 (3-2) 87.7 取=88 (6) 链条长度 (3-3) (7) 链轮的几何尺寸滚子直径d1=15.88mm, p=25.4mm 分度圆直径 (3-4) 小链轮，大链轮 齿顶圆 小链轮齿顶圆=149.5mm (3-5)取整150mm 大链轮齿顶圆=320.2mm取整320mm齿根圆直径 小链轮齿根圆直径= 138.23-15.88=122.35mm，取整122mm 大链轮齿根圆直径= 307.58-15.88=291.7mm，取整291 mm 节距多变形以上的齿高=0.2725.4=6.858mm 最大齿根距 小链轮 =122.33mm (3-6) 大链轮 =291.43mm 齿侧半径rx=30mm 倒角宽 ，取3.3mm (3-7) 倒角深h=0.5p=0.525.4=12.7mm齿侧凸缘圆角半径=1.016mm 齿宽 单排 单排 b=0.9515.75=14.9mm (3-8)小链轮计如下图3-1所示，大链轮设计过程中考虑到与动搓辊轴的配合，设计如下图所示3-2所示。 图3-1 小链轮 图3-2 大链轮 、链条如下图3-3所示。 图3-3 链条 3.2 进料斗 未吐絮的棉桃经过输送带进入错辊与动搓辊之间，使喂料量均匀，保持机器正常运行，进料斗设计如下图3-4所示。 图3-4 进料斗 3.3 错辊经查阅资料，对破壳效果和生产效率进行综合考虑，初步确定搓辊长度为500mm，搓辊的搓牙牙形为等边三角形，高度为5mm，115个搓牙，一般为铸造生产，在搓辊一端焊接一销键与支架配合，形成可调式搓板，如下图3-5所示。 图3-5 搓板3.4 动搓辊经查阅资料，棉桃破壳机的动搓辊转速在350r/min，在此转速下破壳效果颇佳。 根据破壳要求，动搓辊设计直径为300mm，长度为500mm。根据搓桃试验，在动搓辊上加工三角形牙型，动搓辊搓牙形为等边三角形。考虑棉桃上受力的均匀分布，并且和定搓板的配合情况，动搓辊搓牙高度为10mm，80个搓牙，一般为铸造生产，采用空心，厚度为25mm，如下图3-6所示。 图3-6 动搓辊3.5 动搓辊侧板动搓辊侧板与动搓辊焊接，设计如下图3-7所示。 图3-7 动搓辊侧板3.6 动搓辊轴动搓辊轴由从动轮带动转动，使动搓辊齿与搓板相互作用，产生一定的搓擦力，当棉桃落入时在搓擦力的作用下，使棉桃破壳，在此设计过程中，根据滚动轴承的选择，轴的直径初步确定为116mm。由于45号钢优质碳素钢结构用钢采用硬度不高且易切削加工，所以采用45钢，硬度为4050HB,如下图3-8所示。图3-8 轴 3.7 轴的校核3.7.1轴的刚度校核轴是主要的支承件，常用碳素钢与合金钢等机械性能比较好的材料，由于碳素钢具有很高的强度和耐久性，钢的含量高且能抵抗磨损。同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性设计采用45号刚作为轴的材料。3.7.2电动机输出转矩： T=30014Nmm (3-9) 式中：电动机额定功率; 电动机转速; 根据要求，轴要满足下列条轴的强度条件： (3-10) 式中：轴的切应力,MPa; T转矩，N.mm; 抗扭截面系数，; 许用扭切应力，MPa.（查的机械设计手册Y110L-6转矩为474.5 N.mm）表3-1为常用材料的值和C值轴的材料Q235,20354540Cr，35SiMn12-2020-3030-4040-52C160-135135-118118-107107-98该轴的材料为45号钢，则满足强度条件，轴是安全的。轴的刚度计算 (3-11)式中：T转矩； 受转矩作用的长度，mm; G材料的切变模量，MPa; d轴径，mm; 为轴截面的极惯性距。 ,，故轴是安全的。3.8工作部件之间的关系由于棉桃的大小不同,最大的直径达到40mm,最小的直径为25mm,搓板和动搓辊之间的间隙大小决定了破壳效果,过大会造成小棉桃不能破碎,达不到搓擦的效果,降低了棉套破壳率,间隙过小会加打机器的工作量,有可能造成棉桃堆积,导致定错辊转速降低,损坏电动机,综合考虑选择合适的间隙,暂定为20mm,为提高破壳率,搓板下设置三角弹簧。3.9 三角弹簧与弹簧底座 未吐絮的棉桃经过输送带进入错板与动搓辊之间,由于棉桃直径不一,在对棉桃搓擦破壳的过程中棉桃对搓板的力也不尽相同,在搓板下设置弹簧可以有效的保证棉桃破壳,不工作时定错滚与搓板的最小间隙约为20mm,机器工做过程中,直径大的棉桃在破壳时对于搓板有一个较大的力,经搓板施加给弹簧,弹簧压缩,反施加给搓板弹力使其破壳,类似的,对于直径小的棉桃在破壳过程中,弹簧的反弹力较小,亦可达到破壳的目的,底座配合锥型圆柱固定弹簧,设计弹簧,弹簧底座如下图3-9和图3-10所示。 图3-9 弹簧底座 图3-10 弹簧3.10 轴承座支架轴承座支架及机架起支撑的作用,承受较大的力,也具有定位作用,使零件之间保持正确的位置,根据轴承座的尺寸,设计轴承座支架与机架如下图3-11和图3-12所示。 图3-11 轴承座支架 图3-12 机架3.11 侧板未吐絮的棉桃在破壳过程中,由于力的作用,破碎的棉桃壳乱溅,侧面加一挡板,有助于使破碎的棉桃壳不乱溅,飞出机器外,是机器正常运行,厚均为2mm,使用Q235型号铁皮设计如下图3-13和3-14所示。 图3-13 挡板1 图3-14 挡板2 3.12滑板棉桃在动搓辊与搓板的搓擦力作用下破壳，周围的挡板保证破碎的棉桃不乱溅，通过滑板被破碎的棉桃滑落到收集箱或者输送带，Q235的铁皮设计如下图3-15所示。 图3-15 滑板4 电动机的选择Y系列电动机是按照攻击电动委员会标准设计的,具有国际互换性的特点,而且效率高,节能堵转转矩高,噪声低,震动小,运行安全可靠,Y系列制动电动机的直流圆盘制动器安装在电机非轴伸端的端盖上.当制动电动机接入电源，制动器也同时工作。由于电磁吸力作用，电磁铁吸引衔铁并压缩弹簧，制动盘于衔铁端盖脱开，电动机开始运转。当切断电源时，制动器电磁铁失去磁吸力，弹簧推动衔铁压紧制动盘，在摩擦力矩作用下，电动机立即停止，保证机器安全工作。经查阅资料并加以分析，初步确定电动机的动力为380V，动搓辊的转速为350r/min,根据链传动比，可得电动机转速为700r/min。参考根据Y系列电动机功率与型号关系对应表表4-1电动机功率与型号关系对应表型号TYPE 功率 电流 转速 功率因素Y90L-6Y100L-6Y112M-6Y132S-81.11.52.22.21.52339109409407500.70.740.740.72初步选择点击Y132S-8转速710转/分，功率2.2kW。表4-2电动机主要外形尺寸中心高外形尺寸地脚安装尺寸地脚螺栓孔直径轴伸尺寸装键部位尺寸1104027518018013010245065 机器的使用与保养 (1) 使用前需检查机器各部件是否良好，如有问题及时报告专业人员。 (2) 机器在使用过程中操作人员随时注意注意各仪器仪表的工作情况，及各部位有无异常的声响，运行中注意安全部件是否正常。 (3) 保持下料量均匀，在下料过程中如果棉桃堆积在进料斗，用棍子捅下去即可。 (4) 使用后应清理机器，保持机器的洁净。 (5) 使用前需检查机器各部件是否良好，如有问题及时报告专业人员。 (6) 定期检查及时维修。 总 结 从开始选题到现在，回顾这几个月忙碌生活，有过为思考问题而头疼的烦恼，也有过为设计合理可行而感到喜悦，此机器能够完成棉桃破壳的基本要求，为净棉工作做好了前提准备，成功解决了棉桃收获后籽壳无法快速分离的问题，为新型的棉花采收方式提供了新的方式。此设计主要运用了搓板与动搓辊的相对运动，根据未吐絮棉桃形状，利用搓擦原理对棉桃进行挤压破壳，另外，保持喂料量均匀的，是机器安全稳定运行。一分耕耘，一分收获。通过这种开放式课程设计，学到的不仅仅是知识，更重要的是学会了一种新的学习方法，学会了如何利用现有的资源（图书馆资料和网络资源），特别是solidworks和AutoCAD的熟练操作，为我终身的继续学习，创造了条件和基础，虽然这次学习时间并不长，但是对自主学习的要求提高了，通过这样的学习形式，提高了我的学习能力。总之，这次设计让我懂得了，自己还有许多的不足，各方面仍需要加强，在今后的学习中，我将把学到的知识和自己的同班的知识融合，并灵活的运用到学习、工作和生活当中。致 谢在设计完成之际，我首先向关心帮助和指导我的指导老师-马少辉老师表示衷心的感谢并致以崇高的敬意！ 在学校的学习生活即将结束，回顾四年来的学习经历，面对现在的收获，我感到无限欣慰。为此，我向热心帮助过我的所有老师和同学表示由衷的感谢!在设计过程中，遇到了许许多多这样那样的问题，有的是专业上的问题，有的是设计说明书格式上的问题，一直得到马老师的亲切关怀和悉心指导，使我的毕业设计可以又快又好的完成，马老师以其渊博的学识、严谨的治学态度、求实的工作作风和他敏捷的思维给我留下了深刻的印象，我将终生难忘马老师对我的亲切关怀和悉心指导，再一次向他表示衷心的感谢，感谢他为学生营造的浓郁学术氛围，以及学习、生活上的无私帮助! 值此设计完成之际，谨向马老师致以最崇高的谢意! 岁月如梭，我四年的大学时光也即将敲响结束的钟声。离别在即，站在人生的又一个转折点上，心中难免思绪万千，一种感恩之情油然而生。生我者父母。感谢生我养我，含辛茹苦的父母。是你们，为我的学习创造了条件；是你们，一如既往的站在我的身后默默的支持着我。没有你们就不会有我的今天。谢谢你们，我的父亲母亲！ 最后，衷心地感谢在百忙之中评阅设计说明书的各位老师。参考文献1 王旭峰,梁建龙,张宏,等.MT-1800型棉桃收获机设计J.农业机械,2008(9):64-65.2 梅健,张德云,黄志东,等.CK0-24棉桃收获机的试验研究J.粮油加工与食品,1997, 23(6):28-29.3 肖远金.4列-8型摘棉桃机和5MJB-15型剥桃净棉机J.农业装备技术,2003,26(4):22-23.4 洪翎,曹成茂,毕如俊,等.手剥山核桃破壳机的设计与试验J.包装与食品机,200927(6):31-34.5 杨德勇,王博.小型杏核破壳机的试验研究J.中国农业大学学报,1997(2):55-59.6 赵铭星.研制成功剥桃净棉机J.农村百事通,200l(21):14-15.7 张新昌,田学艳,叶云霞,等.摘辊式摘棉桃机的研制J.石河子大学学报(自然科版),2000:15(4):22 -23.8 濮良贵.机械设计M.北京:高等教育出版社,1989:139-141.9 中国农业机械化科学研究所.农机机械设计手册K.北京:机械工业出版社,1990:203-209.13