玉米脫粒機(jī)方案設(shè)計(jì)

1、玉米脫粒機(jī)方案的確定玉米脫粒機(jī)是我國(guó)糧食收獲的重要農(nóng)業(yè)機(jī)械之一。據(jù)調(diào)查，目前脫粒機(jī)在我國(guó)農(nóng)村仍然被廣泛使用于對(duì)水稻、小麥和玉米等作物的脫粒作業(yè)，全國(guó)約有60%以上的水稻是用動(dòng)力或人力脫粒機(jī)進(jìn)行脫粒，小麥有近30%是靠脫粒機(jī)脫粒。另外，由于我國(guó)地域廣闊，各地的地理、氣候、農(nóng)藝要求和經(jīng)濟(jì)狀況等差異都較大，在丘陵、半山區(qū)的間作套種地區(qū)以及雜糧、水稻種植區(qū)，玉米脫粒機(jī)的使用仍十分廣泛。所以隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展，玉米脫粒機(jī)仍有十分廣闊的市場(chǎng)前景。目前,雜糧類玉米脫粒機(jī)也不十分廣泛，僅東北、華北和西北等地一些企業(yè)生產(chǎn)玉米、高粱或大豆玉米脫粒機(jī)。玉米是全世界的主要糧食和飼料作物，具有單產(chǎn)量高，總產(chǎn)量穩(wěn)定的特點(diǎn)被稱

2、為“飼料之王”。我國(guó)是世界上玉米生產(chǎn)第二大國(guó)，僅次于美國(guó)。在我國(guó)，玉米是僅次于水稻、小麥之后的主要糧食作物，其種植面積和產(chǎn)量居秋糧作物之首，成為農(nóng)業(yè)主要的經(jīng)濟(jì)作物之一。玉米種植面積一直處于穩(wěn)步上升的狀態(tài)。玉米已經(jīng)發(fā)展成為糧食、飼料、經(jīng)濟(jì)兼用作物，新世紀(jì)興起了以玉米為原料的乙醇燃料工業(yè)， 玉米在國(guó)際貿(mào)易中占有越來(lái)越重要的地位。隨著高新技術(shù)應(yīng)用和機(jī)械作業(yè)進(jìn)程，穩(wěn)定面積、增加單產(chǎn)，我國(guó)玉米生產(chǎn)還會(huì)有大發(fā)展。再看我國(guó)的玉米機(jī)器收割情況，隨著科技的發(fā)展玉米收獲機(jī)械的種類越來(lái)越多也越來(lái)越先進(jìn)，聯(lián)合收割機(jī)技術(shù)的成熟和易地作業(yè)范圍的不斷擴(kuò)大,玉米的收獲工作已經(jīng)變得十分容易，目前我國(guó)生產(chǎn)的玉米聯(lián)合收獲機(jī)大部分只

3、具有摘穗、剝皮和秸稈粉碎等功能 , 玉米籽粒的脫粒還主要依靠脫粒機(jī)來(lái)完成。另外我國(guó)農(nóng)民的種植方式和秋播時(shí)間要求也不能給玉米棒留出充分的時(shí)間來(lái)自行風(fēng)干，所以玉米的脫粒工作仍靠手工和脫粒機(jī)械進(jìn)行脫粒加工。但是現(xiàn)在玉米脫粒的脫粒質(zhì)量問(wèn)題還沒(méi)有得到充分的解決，傳統(tǒng)的玉米脫粒機(jī)容易擠壓玉米種子使其破損，擊碎玉米芯，普遍存在破損率高、種子損失率高、效率低的缺點(diǎn)，這樣不利于玉米種子的選育、收獲以及儲(chǔ)藏運(yùn)輸工作。就目前而言，需要一種能有效降低玉米種子破損率、提高生產(chǎn)效率和適用于山區(qū)丘陵的玉米脫離機(jī)器，來(lái)滿足市場(chǎng)需求，解決此類問(wèn)題，推動(dòng)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的進(jìn)程。按功能可分為爛芯玉米脫粒機(jī)，不爛芯玉米脫粒機(jī)，其中不爛芯玉

4、米脫粒機(jī)以不碎玉米芯的特點(diǎn)居于同類產(chǎn)品之首。按體積可分為單穗玉米脫粒機(jī)，立式玉米脫粒機(jī)，甩錘式玉米脫粒機(jī)，全自動(dòng)上料玉米脫粒機(jī)，半自動(dòng)上料玉米脫粒機(jī)、大型聯(lián)合玉米收割機(jī)、雙滾筒玉米脫粒機(jī)，多滾筒玉米脫粒機(jī)等多種產(chǎn)品，但是目前玉米脫粒機(jī)主要有兩種脫離方案：1、擊打式玉米脫離2、擠搓式玉米脫離脫粒原理(l)打擊原理：由工作部件(如冠狀平板齒或紋桿)打擊穗頭(或反之由果穗碰擊工作部件,如南方水稻的拌桶脫粒)使果穗產(chǎn)生振動(dòng)和慣性力而破壞它與穗芯的連接,主要取決于打擊速度和打擊時(shí)機(jī)。(2)梳刷原理：當(dāng)工作部件較窄,果穗通過(guò)時(shí),就形成了梳刷脫粒,通常是莖稈不動(dòng)或少量的縱向運(yùn)動(dòng)。(3)揉搓或搓擦原理：通常指

5、谷層在擠壓狀態(tài)下在層內(nèi)出現(xiàn)挫動(dòng)而使谷粒脫落,發(fā)生在釘鑿或紋桿滾筒的脫粒間隙中，它取決于揉搓的松緊度(強(qiáng)度),也就是間隙的大小和谷層的疏密。(4)碾壓原理（打擊）：脫粒原件對(duì)谷穗的擠壓造成脫粒,在碾壓過(guò)程中會(huì)使谷粒和穗柄之間產(chǎn)生橫向相對(duì)位移,而通常谷粒與穗軸的抗剪力是較弱的,上述相對(duì)位移就形成了剪切破壞其連結(jié)力，因此,用輥?zhàn)幽雺轰佋趫?chǎng)院里的谷物層進(jìn)行脫粒也是有效方法之一。一般來(lái)說(shuō),常見(jiàn)的組合有如下幾種：一是用高的打擊速度和緊搓,經(jīng)較短的脫粒過(guò)程,如單滾筒脫料裝置；二是用由低到高的打擊速度,揉搓強(qiáng)度由小到大,用較長(zhǎng)的脫粒過(guò)程,如雙滾筒脫粒裝置；三是用較低的打擊速度和松搓,用長(zhǎng)而又長(zhǎng)的脫粒過(guò)程,如軸

6、流滾筒脫粒裝置。螺旋擠搓板齒式玉米脫粒機(jī)的工作原理工作原理螺旋擠搓板齒式玉米脫粒機(jī)機(jī)體采用圓鋼焊制的柵格(或篩網(wǎng))結(jié)構(gòu)，其間隙大于玉米籽粒的寬度，主軸采用推料螺旋與齒板組合結(jié)構(gòu)，工作過(guò)程中脫粒機(jī)主軸經(jīng)皮帶輪減速,帶動(dòng)脫粒機(jī)主軸旋轉(zhuǎn)，主軸上焊有若干個(gè)傾斜的葉片，工作時(shí)玉米被主軸上的葉片帶動(dòng),既向前運(yùn)動(dòng),又做上，下運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程與兩側(cè)和底部(三個(gè)方向)的柵格(類似搓板)進(jìn)行擠搓,依靠主軸上的進(jìn)料螺旋和齒板推動(dòng)果穗向前運(yùn)動(dòng)，使齒板與果穗之間、果穗與果穗之間、果穗與柵格之間產(chǎn)生揉搓力，將果穗上的籽粒脫掉，從而達(dá)到脫粒的目的。這種方式不僅對(duì)果穗沖擊力較小，脫粒過(guò)程比較柔和，而且對(duì)玉米籽粒的破損較低。

7、該脫粒工藝是仿生技術(shù)的一種應(yīng)用，模仿人工用手搓玉米的動(dòng)作。在脫粒區(qū)內(nèi)，滾筒平板齒撥動(dòng)果穗沿柵格凹板作圓周運(yùn)動(dòng)，由于平板齒與滾筒軸心成一定的夾角，所以同時(shí)也將果穗向排芯口推動(dòng)，玉米果穗的運(yùn)動(dòng)軌跡是螺旋線。設(shè)計(jì)成頂部帶冠形狀，其作用如同人工用竹簽子(過(guò)去北方農(nóng)村用于人工脫玉米籽粒的工具)先將玉米果穗上的局部籽粒擠掉，以便后面擠搓順利。由于排芯口壓板的作用，正常工作時(shí)物料始終充滿機(jī)器內(nèi)部，所以平板齒撥動(dòng)果穗時(shí)具有一定的推力，即果穗是在受到推擠的情況下與柵格凹板接觸，與柵格凹板做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并且既滾動(dòng)又滑動(dòng)，以達(dá)到擠搓脫粒的效果。果穗相互之間也同樣是在受到一定壓力的作用下進(jìn)行充分?jǐn)D搓，并且機(jī)內(nèi)所有果穗的

8、任何部位都有充分的擠搓的機(jī)會(huì)，從而達(dá)到脫掉全部籽粒的目的。工作特點(diǎn)板 齒 式 脫 粒 機(jī) 主 要 由 板 齒 滾 筒 和 柵 格 凹 板 組成。板齒寬而高，與滾筒軸向成一定的夾角，板齒有平板齒和冠狀板齒兩種，在滾筒上按一定方式排列，滾筒外緣線速度<4m/s,凹板為柵格式圓鋼,分布于左 、右、下3個(gè)方向，包角為90度，既起搓板作用，又起篩板作用，板齒式脫粒機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如 圖1 所示。1.滾筒 2.進(jìn)料區(qū)螺旋 3.進(jìn)料斗 4.脫粒板齒 5.柵格凹板圖1 板齒式脫粒機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖工作過(guò)程玉米果穗由喂入斗切向進(jìn)入，滾筒對(duì)應(yīng)進(jìn)料處的結(jié)構(gòu)為短螺旋攪龍，攪龍轉(zhuǎn)動(dòng)將果穗送入脫粒區(qū)；在脫粒區(qū)內(nèi)，果穗沿軸向做螺旋

9、滾動(dòng)與滑動(dòng)，在此過(guò)程中，板齒與果穗之間、果穗與果穗之間、果穗與柵格凹板之間進(jìn)行揉搓；被脫下的籽粒穿過(guò)柵格凹板排出，玉米芯被推送到排芯區(qū)排出。傳統(tǒng)釘齒擊打式玉米脫粒機(jī)的工作原理工作原理通過(guò)釘齒打擊玉米果穗，使玉米籽粒生振動(dòng)和慣性力而破壞它與穗軸間的連接，在釘齒滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)下，齒側(cè)面間和釘齒頂部與凹板弧面上的搓擦作用使玉米穗與穗間，穗與凹板間產(chǎn)生搓擦，從而實(shí)現(xiàn)脫粒。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)釘齒式脫粒機(jī)主要由釘齒滾筒和凹板組成。釘齒滾筒上的釘齒通常按螺旋線排列，成排地固定在滾筒上。釘齒形狀有方形傾斜齒、圓柱形傾斜齒和球頂方根齒等幾種。滾筒外緣線的速度一般為 610m/s 滾筒直徑一般為 200500mm。凹板有沖孔式

10、和柵格式兩種，凹板包角一般為 120 180度，通常在凹板上裝有導(dǎo)向板。釘齒式脫粒機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示。1 .滾筒 2 .釘齒 3 .沖孔凹板 4 .喂入料斗圖1釘齒式脫粒機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖工作過(guò)程玉米穗由喂入斗切向進(jìn)入，被釘齒抓取進(jìn)入脫粒間隙，受到釘齒的打擊、齒側(cè)面間和釘齒頂部與凹板間搓擦，實(shí)現(xiàn)脫粒。通過(guò)凹板篩分離出玉米和小雜，玉米芯由軸向排出。主要技術(shù)性能指標(biāo)的比較資料顯示國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用的生產(chǎn)率為10t/h 的兩種機(jī)型（即5TY-10 型釘齒式和TY-17型板齒式玉米脫粒機(jī)）進(jìn)行了比較。滾筒轉(zhuǎn)速玉米脫粒機(jī)的滾筒轉(zhuǎn)速由滾筒外緣的齒頂線速度決定，滾筒外緣的線速度是以保證脫粒時(shí)玉米籽粒破碎最少為前提條件來(lái)

11、設(shè)計(jì)的。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，含水率為13%左右的玉米穗（此含水率的玉米最易破碎）在齒頂線速度小于4m/s 時(shí)，破碎率最低。5TY-10 型釘齒式的滾筒轉(zhuǎn)速由于釘齒式脫粒機(jī)需要采用打擊來(lái)脫粒，因此TY-10 的滾筒轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)為700900r/min，其釘齒齒頂直徑為210mm。v =Dn / 60式中 n 滾筒的轉(zhuǎn)速(r/min)；v 齒頂線速度（m/s）；D 滾筒齒頂直徑（m）。由此可知，n =700r/min 時(shí)，v =7.3m/s；n =900r/min 時(shí)， v =9.4m/s。TY-17 型板齒式的滾筒轉(zhuǎn)速為了減少破碎，TY-17 型板齒式的滾筒轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)為340r/min，板齒齒頂直徑為1

12、90mm。根據(jù)公式v =Dn / 60，計(jì)算得v =3.4m/s。功率配備兩種機(jī)型的功率配備如表1 所示。表1 功率配備型號(hào)生產(chǎn)率/t·h-1功率/kW5TY-10型釘齒式1018.5TY-17型板齒式 1015.0脫粒特性比較兩種機(jī)型的脫粒性比較如表2 所示。表2 脫粒特性比較型號(hào)脫粒方式脫凈率/%破碎率/%凹板結(jié)構(gòu)滾筒轉(zhuǎn)速/r·min-1TY-10 型釘齒式釘齒打擊99.01.5沖孔孔板700900TY-17 型板齒式板齒擠搓99.80.8柵格鋼筋340兩種脫粒機(jī)的價(jià)格比較結(jié)論1) 由于釘齒式的滾筒線速度為7.39.4m/s，超過(guò)了4m/s 這個(gè)限值，故產(chǎn)生的破碎率要高

13、于揉搓式板齒式脫粒機(jī)的破碎率。2) 當(dāng)玉米含水率在13%20%范圍內(nèi)時(shí)，兩種機(jī)型的技術(shù)性能指標(biāo)比較穩(wěn)定；當(dāng)玉米含水率高于20%時(shí)，釘齒式脫粒機(jī)的脫凈率和破碎率指標(biāo)明顯下降，板齒式脫粒機(jī)的脫凈率和破碎率稍有下降。3) 板齒式脫粒機(jī)的單位功率生產(chǎn)率要高于釘齒式脫粒機(jī)。4) 板齒式脫粒機(jī)由于具有高脫凈率、低破碎率和低功耗等優(yōu)點(diǎn)，將會(huì)被越來(lái)越多的種子企業(yè)所認(rèn)可，其市場(chǎng)前景良好。同時(shí)，國(guó)內(nèi)的傳統(tǒng)玉米脫粒機(jī)也會(huì)逐漸被其替代。設(shè)計(jì)外觀入料口錐形上外殼 螺旋板齒滾筒凹板錐形下外殼玉米芯擋板 風(fēng)扇 排芯斗 支架收粒斗帶輪軸玉米脫粒機(jī)整體功能采用黑箱法對(duì)玉米脫粒機(jī)功能分析如圖所示：揉搓式玉米脫粒機(jī) 輸入玉米棒M

14、輸出玉米和玉米芯M 操作指令S 顯示數(shù)據(jù)S 220V交流電源E 噪音、熱量E圖 玉米脫粒機(jī)黑箱玉米脫粒機(jī)的組成該新型搓揉式玉米脫粒機(jī)主要包括喂料斗、脫粒倉(cāng)、主軸、配鐵、機(jī)架、出料斗、導(dǎo)芯口、排芯口、皮帶輪和電機(jī)等組成。（如圖所示總裝配圖）：揉搓式玉米脫粒機(jī) 出料部分脫粒部分機(jī) 架入料部分篩選部分電 機(jī) 圖2.2 玉米脫粒機(jī)的組成玉米脫粒機(jī)工作過(guò)程玉米脫粒機(jī)基本工藝路線如圖所示：玉米棒入料口脫粒裝置玉米粒（含少量雜物）玉米棒等雜物篩分機(jī)構(gòu)（風(fēng)扇）雜物雜物分離機(jī)構(gòu)排粒口除雜口干凈玉米粒脫粒后玉米棒雜物圖 玉米脫粒機(jī)基本工藝路線工作時(shí)，玉米由進(jìn)料口喂入，玉米棒經(jīng)螺旋推進(jìn)軸旋轉(zhuǎn)揉搓，玉米籽粒由篩孔分離

15、出來(lái)，玉米芯從機(jī)器尾部排出，進(jìn)料口設(shè)在上蓋上部，玉米通過(guò)進(jìn)料口在滾筒內(nèi)的冠壯齒撞擊玉米脫落部分籽粒，然后通過(guò)螺旋板齒的旋轉(zhuǎn)揉擠玉米棒，從而完成玉米棒籽粒的脫凈，籽粒通過(guò)篩孔下部排出，再由風(fēng)扇將雜質(zhì)吹（抽）出。實(shí)現(xiàn)分離不爛芯的效果。首先玉米通過(guò)脫粒機(jī)入口進(jìn)入，玉米穗在滾筒的旋轉(zhuǎn)的作用下也進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，玉米穗上的玉米籽受到滾筒上螺旋板齒與格柵凹板的作用力，將卡在格柵凹板縫隙里的玉米籽擠脫落下來(lái)，玉米籽在重力的作用下通過(guò)凹板縫隙降落到脫粒機(jī)斜板即脫粒機(jī)出口處，此時(shí)玉米籽里的雜質(zhì)在風(fēng)機(jī)的作用下，通過(guò)除雜口清除。玉米穗脫完后會(huì)在滾筒的軸向力的作用，從排芯口掉離脫粒機(jī)。各組成部分機(jī)構(gòu)組成分析喂料部分

16、設(shè)計(jì)入料斗與玉米脫粒機(jī)的上蓋部分相連，它是采用2毫米的Q235鋼板焊接制成。入料部位與滾筒上的部分冠壯齒相切，將己撥皮的玉米從入料口進(jìn)入，下落到脫粒倉(cāng)，經(jīng)由滾筒上的進(jìn)料螺旋將玉米果穗推入脫粒區(qū)進(jìn)行擠搓脫粒。結(jié)構(gòu)尺寸如圖入料部分組成如圖所示。 入料部分入料倉(cāng)下面板入料口 圖 入料部分框架圖脫粒部分脫粒部分主要是由滾筒冠壯齒、螺旋板齒、柵格式凹板、上蓋組成。玉米穗在滾筒和柵格式凹板之間進(jìn)行脫粒，將已脫下的玉米粒從柵格式凹板的縫隙漏下，落到下滑板，由排料口排出機(jī)體之外，玉米芯借助于滾筒上的螺旋板齒的軸向力螺旋導(dǎo)向作用，由入料口的另一端（即除雜口）排出機(jī)體之外。脫粒部分滾筒冠壯齒前網(wǎng)板下網(wǎng)板螺旋板齒圖

17、14 脫粒部分框架圖喂料口是將玉米填入玉米脫粒機(jī)機(jī)體內(nèi)的一個(gè)途徑，它是玉米脫粒機(jī)上的一個(gè)部件，它的作用在于通過(guò)喂料口可以將玉米順利的填入機(jī)體內(nèi)，而且在填入的過(guò)程中或是填入后的工作過(guò)程中，脫粒機(jī)能安全的工作，而且不會(huì)將玉米粒或是玉米芯從喂料口飛濺出來(lái)，造成人員傷害等事故發(fā)生，因此，玉米脫粒機(jī)的入料口的設(shè)計(jì)，即關(guān)系到玉米脫粒機(jī)的工作質(zhì)量(即脫粒不干凈或是不完全等)。因?yàn)樵趯⒂衩滋砣朊摿C(jī)時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主軸高速旋轉(zhuǎn)，如果喂料口的填料方式不利于主軸的工作，此時(shí)，這種填料方式對(duì)主軸、對(duì)機(jī)體都有很大的副作用，有可能瞬時(shí)加大主軸的承擔(dān)負(fù)載，即同時(shí)加大主軸的彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力等，同時(shí)也加大了冠狀平板齒條上的冠

18、狀平板齒的磨損和老化等。如果喂料口的設(shè)計(jì)不當(dāng)，會(huì)造成主軸的瞬時(shí)被卡死，電動(dòng)機(jī)悶車等現(xiàn)象發(fā)生，這些現(xiàn)象對(duì)電動(dòng)機(jī)和玉米脫粒機(jī)的主軸有極大的破壞性。因此，在設(shè)計(jì)玉米脫粒機(jī)喂料口時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮到設(shè)計(jì)不當(dāng)可能發(fā)生的危害，精心分析其結(jié)構(gòu)的合理性。采用了進(jìn)料螺旋機(jī)構(gòu)順利將玉米果穗推入脫粒倉(cāng)。篩選部分篩選部分主要是由柵格式凹板完成，由一定數(shù)量的圓鋼及兩條主要梁和兩條副梁組成，每?jī)筛鶊A鋼之間的縫隙可以將玉米卡住，然后快速旋轉(zhuǎn)的滾筒螺旋齒將玉米予圓鋼強(qiáng)行揉搓脫粒，工作時(shí)時(shí)，柵格式凹板是固定不動(dòng)的。玉米脫粒之后，再將玉米粒經(jīng)過(guò)柵格式凹板，從凹板的縫隙漏出，順著斜滑板滑出機(jī)體之外，目的是將玉米和玉米芯分開(kāi)。篩選部分風(fēng)扇除雜板排芯口出料口圖 篩選部分框架圖參考文獻(xiàn)1 葛 藟.