对一种小型粮食收集装置的初步探索

【摘要】多功能粮食收集装袋一体机属于小型机械类，用于普通农户粮食的高效收集，能够为广大农民群众减轻在粮食生产中的劳累。它主要包括收集装置、传送装置、前行装置和称重装置。至今普通农民收集粮食依然停留在简单农具的使用，而我们的作品可以实现一个人对多种粮食作物的高效收集，大大减轻了农民百姓的负担，节约了人力物力，它的出现弥补了目前农民在粮食装袋过程中机械化的空白，市场前景广阔。

【关键词】多种粮食作物；粮食装袋；高效收集

1.作品简介

此作品旨于解决广大农民在粮食收集时效率低、劳动强度大、耗时长的问题，它的出现顺应了农业机械小型化的趋势，此作品的推广更加减轻了农民的劳动强度，改善了农民的生产生活条件，有效地促进了农业生产力发展，有利于农业机械化水平的快速提高。此作品主要包括收集装置、传送装置、前行装置和称重装置。本作品以24v电机作为动力源带动收集装置前端的转动扫帚进行高效收集，将收集好粮食直接传给传送带再由传送带将粮食送入袋中。在袋子下方直接进行称重，方便人们实时了解装袋量。且此作品额外加有照明装置用于晚上工作和风扇装置用于热天人们在粮食装袋时的乘凉，更加人性化，使劳作环境更加舒适、方便。

2.研制背景及意义

随着时代的发展人们不仅对生活质量的提高有了更高的要求，人们对劳动环境是否舒适也有了更高的要求，现在的小户农民在粮食装袋的过程中往往是一人撑袋一人装袋，此过程不仅效率低、劳动强度大且还要两个人劳作，针对这一现状，我们的多功能粮食收集装袋一体机应运而生，它的出现打破了目前农民在粮食装袋过程中机械化的空白，与过去小户农民用简单农具的使用相比，它能实现单人对多种粮食作物定量的高效收集，既节约了时间又节约了大量的人力物力，且本作品的照明和风扇装置使劳作环境舒适符合广大农民对劳作的要求。目前农业机械趋于小型化，此作品的推广不仅减轻了农民的劳动强度，改善了农民的生产生活条件，更有效地促进了农业生产力发展，有利于农业机械化水平的快速提高。

3.主要功能和性能指标

3.1 收集功能

此功能是本作品的主要功能，本作品前端的转动扫帚通过链条与24v直流电机相连，通过电机的高速旋转带动转动扫帚将粮食带到传送带上，然后通过传送带将粮食送到高处粮食作物直接落入袋中进行装袋称重。此收集装置不仅可以通过更换转动扫帚实现对玉米、麦子、大豆等多种粮食作物的收集，满足了农民对多种粮食收集的要求。

3.2 称重装置

此称重装置有如下优点：

（1）高精度A/D转换，可读性达1/30000；

（2）调用内码显示方便，替代感量砝码观察及分析允差；

（3）特殊的软件技术，增强系统的抗振动能力；

（4）零位支持范围、置零（开机/手动）范围、可分别设置；

（5）数字元滤波的速度、幅度以及稳定的时间可设置；

（6）附带称重计数功能；（单件重量有断电保护）；

（7）多种背光模式可选择；

（8）可随机充电；具有欠压指示及保护装置；

（9）随机配置6V/4AH免维护蓄电池；

（10）选配RS-232通讯口，波特率可选，通讯方式可选；

（11）选配20mA电流环大屏幕通讯口。

4.理论设计计算

4.1 链条的传动设计与计算

链条传动适用于远距离传动，能很好地工作于恶劣环境。链传动的制造与安装精度要求较低，成本较低；在远距离传动时，其结构比齿轮传动轻便得多；对工作环境的要求较低。采用链条传动，它可以用来在空间的齿轮之间传递运动和动力，链条传动可以在两轴中心距较远的情况下传动，能在低速重载和高温条件下工作能够保持准确的传动比，传递功率比较大，并且作用在轴上的力比较小，传递效率高。

4.2 轮轴传动的运动分析

；

轮轴的平均线速度：

平均传动比为：

分度圆瞬时线速度：

链条的瞬时线速度沿AB方向，其大小为：

θ为相位角：

当时，轮轴速最大，。

当时，轮轴速最小，。

4.3 轮轴传动的受力分析

安装轮轴传动时，只需不大的张紧力，主要是使轮轴松边的垂直不致过大，否则会产生显著振动、跳动。若不考虑传动中的动载荷，作用在轮轴上的力有：圆周力（即有效效力）F、离心拉力FC和悬垂拉力Fy。链在传动中的主要作用力有：

（1）轴的紧边拉力为：F1=F+FC+Fy；

（2）轴的松边拉力为：F2=FC+Fy；

（3）围绕在轮轴上的链节在运动中产生的离心拉力为FC=qv2。

式中：q为轮轴每米长质量，kg/m，v为转速m/s。

（4）悬垂拉力，可利用求悬索拉力的方法近似求Fv=Kvqga。

式中：a为轮轴传动的中心距，g为重力加速度，g=9.81m/s2；Kv为下垂量y=0.02a时的垂度系数，与安装角有关。轮轴作用在轴上的压力FQ可近似地取为FQ=（1.2-1.3）F，有冲击和振动时取大值。

链在传动中的主要作用力有：

（1）轴的紧边拉力为：F1=F+FC+Fy；

（2）轴的松边拉力为：F2=FC+Fy；

围绕在轮轴上的运动。

5.产品功能特点

在平地可对大量粮食进行装袋提升效率。晚上时可以使用照明装置进行照明。使用24V低电压进行工作，耗电量少。体积适中，可拆卸，便于携带存放。轮子走在路上不会打滑，防震效果极佳。电机驱动，使用方便。遮阳伞可以进行遮阳遮雨，防暴晒，防雨淋。可以自动对粮食进行称重。

参考文献

[1]机械设计教材（第八版）[M].北京：高等教育出版社，2008： 145-168.

[2]席伟光，杨光，李波.机械设计课程设计[M].北京：高等教育出版社，200：35-48.

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[4]王玉增.论文套筒滚子链传动的计算机辅助设计[J].中国建材装备，1995（3）：7-8.

[5]杨铁牛.链传动的计算机辅助设计[J].机械设计与制造， 1999（2）：12-13.

[6]肖启敏，肖启莉.基于AutoCAD的滚子链传动计算机辅助设计系统[J].2006（12）：79-80.

基金项目：2013年高校国家级大学生创新创业训练计划项目（201310448021）。

作者简介：

曲帅帅（1993―），男，山东青岛人，大学本科，现就读于德州学院机电工程学院。

王志坤（1982―），男，山东德州人，硕士研究生，德州学院机电工程学院讲师，主要从事指导大学生科技文化创新实践教学的研究。