玉米脫粒機(jī)方案設(shè)計

玉米脫粒機(jī)方案的確定玉米脫粒機(jī)是我國糧食收獲的重要農(nóng)業(yè)機(jī)械之一。據(jù)調(diào)查，目前脫粒機(jī)在我國農(nóng)村仍然被廣泛使用于對水稻、小麥和玉米等作物的脫粒作業(yè)，全國約有60%以上的水稻是用動力或人力脫粒機(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)定的特點被稱為“飼料之王”。我國是世界上玉米生產(chǎn)第二大國，僅次于美國。在我國，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)，玉米在國際貿(mào)易中占有越來越重要的地位。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)，我國玉米生產(chǎn)還會有大發(fā)展。再看我國的玉米機(jī)器收割情況，隨著科技的發(fā)展玉米收獲機(jī)械的種類越來越多也越來越先進(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，目前我國生產(chǎn)的玉米聯(lián)合收獲機(jī)大部分只具有摘穗、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)來完成。另外我國農(nóng)民的種植方式和秋播時間要求也不能給玉米棒留出充分的時間來自行風(fēng)干，所以玉米的脫粒工作1/14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)量問題還沒有得到充分的解決，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，這樣不利于玉米種子的選育、收獲以及儲藏運輸工作。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，來滿足市場需求，解決此類問題，推動農(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)，其中不爛芯玉米脫粒機(jī)以不碎玉米芯的特點居于同類產(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)，全自動上料玉米脫粒機(jī)，半自動上料玉米脫粒機(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⑴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)生振動和慣性力而破壞它和穗芯的連接,主要取決于打擊速度和打擊時機(jī)。⑵梳刷原理：當(dāng)工作部件較窄,果穗通過時,就形成了梳刷脫粒,通常是莖稈不動或少量的縱向運動。⑶揉搓或搓擦原理：通常指谷層在擠壓狀態(tài)下在層內(nèi)出現(xiàn)挫動而使谷粒脫落，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）：脫粒原件對谷穗的擠壓造成脫粒，在碾壓過程中會2/14使谷粒和穗柄之間產(chǎn)生橫向相對位移，而通常谷粒和穗軸的抗剪力是較弱的,上述相對位移就形成了剪切破壞其連結(jié)力，因此,用輥子碾壓鋪在場院里的谷物層進(jìn)行脫粒也是有效方法之一。一般來說,常見的組合有如下幾種：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,用較長的脫粒過程,如雙滾筒脫粒裝置；三是用較低的打擊速度和松搓,用長而又長的脫粒過程,如軸流滾筒脫粒裝置。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，主軸采用推料螺旋和齒板組合結(jié)構(gòu)，工作過程中脫粒機(jī)主軸經(jīng)皮帶輪減速，帶動脫粒機(jī)主軸旋轉(zhuǎn)，主軸上焊有若干個傾斜的葉片，工作時玉米被主軸上的葉片帶動，既向前運動，又做上，下運動。在運動的過程和兩側(cè)和底部（三個方向）的柵格（類似搓板）進(jìn)行擠搓，依靠主軸上的進(jìn)料螺旋和齒板推動果穗向前運動，使齒板和果穗之間、果穗和果穗之間、果穗和柵格之間產(chǎn)生揉搓力，將果穗上的籽粒脫掉，從而達(dá)到脫粒的目的。這種方式不僅對果穗沖擊力較小，脫粒過程比較柔和，而且對玉米籽粒的破損較低。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作。在脫粒區(qū)內(nèi)，滾筒平板齒撥動果穗沿柵格凹板作圓周運動，由于平板齒和滾筒軸心成一定的夾角，所以同時也將果穗向排芯口推動，玉米果穗的運動軌跡是螺旋線。設(shè)計成頂部帶冠形狀，其作用如同人工用竹簽子（過去北3/14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，正常工作時物料始終充滿機(jī)器內(nèi)部，所以平板齒撥動果穗時具有一定的推力，即果穗是在受到推擠的情況下和柵格凹板接觸，和柵格凹板做相對運動，并且既滾動又滑動，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)所有果穗的任何部位都有充分的擠搓的機(jī)會，從而達(dá)到脫掉全部籽粒的目的。工作特點板齒式脫粒機(jī)主要由板齒滾筒和柵格凹板組成。板齒寬而高，和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)簡圖如圖1所示。構(gòu)簡圖如圖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)簡圖工作過程玉米果穗由喂入斗切向進(jìn)入，滾筒對應(yīng)進(jìn)料處的結(jié)構(gòu)為短螺旋攪龍，攪龍轉(zhuǎn)動將果穗送入脫粒區(qū)；在脫粒區(qū)內(nèi)，果穗沿軸向做螺旋滾動和滑動，4/14

在此過程中，板齒和果穗之間、果穗和果穗之間、果穗和柵格凹板之間進(jìn)行揉搓；被脫下的籽粒穿過柵格凹板排出，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釘齒打擊玉米果穗，使玉米籽粒生振動和慣性力而破壞它和穗軸間的連接，在釘齒滾筒的轉(zhuǎn)動下，齒側(cè)面間和釘齒頂部和凹板弧面上的搓釘齒式脫粒擦作用使玉米穗和穗間結(jié)構(gòu)特點OOOOQC筒上的釘齒通常按螺旋線排列，成排差擦，，從而實現(xiàn)脫粒。狀有方形傾斜齒、圓柱形傾斜釘齒式脫粒擦作用使玉米穗和穗間結(jié)構(gòu)特點OOOOQC筒上的釘齒通常按螺旋線排列，成排差擦，，從而實現(xiàn)脫粒。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6?10m/s 滾筒直徑一般為200?500mm。凹板有沖孔式和柵格式兩種，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)簡圖工作過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5/14擊、齒側(cè)面間和釘齒頂部和凹板間搓擦，實現(xiàn)脫粒。通過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玉米籽粒破碎最少為前提條件來設(shè)計的。根據(jù)試驗數(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，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)需要采用打擊來脫粒，因此5TY-10的滾筒轉(zhuǎn)速設(shè)計為700?900r/min,其釘齒齒頂直徑為210mm。v=nDn/60式中n一滾筒的轉(zhuǎn)速（r/min）；v一齒頂線速度（m/s）；D一滾筒齒頂直徑（m）。由此可知，n=700r/min時，v=7.3m/s；n=900r/min時，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)計為340r/min,板齒齒頂直徑為190mm。根據(jù)公式6/14

v=nDn/60,計算得v=3.4m/s。功率配備兩種機(jī)型的功率配備如表1所示。型號生產(chǎn)率/t?h-1功率/kW5TY-10型釘齒式1018.5TY-17型板齒式1015.0表1功率配備脫粒特性比較兩種機(jī)型的脫粒性比較如表2所示。型號脫粒方式脫凈率/%破碎率/%凹板結(jié)構(gòu)滾筒轉(zhuǎn)速/r?min-15TY-10型釘齒式釘齒打擊99.01.5沖孔孔板700~900TY-17型板齒式板齒擠搓99.80.8柵格鋼筋340表2脫粒特性比較兩種脫粒機(jī)的價格比較結(jié)論7/14

1）由于釘齒式的滾筒線速度為7.3?9.4m/s,超過了a/s這個限值，故產(chǎn)生的破碎率要高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，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，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，將會被越來越多的種子企業(yè)所認(rèn)可，其市場前景良好。同時，國內(nèi)的傳統(tǒng)玉米脫粒機(jī)也會逐漸被其替代。設(shè)計外觀叫升降日原叫升降日原8/14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玉米脫粒機(jī)功能分析如圖所示：輸入玉米棒Im輸出玉米和輸入玉米棒Im輸出玉米和顯示數(shù)據(jù)s’玉米芯顯示數(shù)據(jù)s’220V交流電源E220V交流電源E4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、主軸、配鐵、機(jī)架、出料斗、導(dǎo)芯□、排芯□、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)9/14出料部分電機(jī)篩選部分脫粒部分?入料部分機(jī)架圖2.2玉米脫粒機(jī)的組成玉米脫粒機(jī)工作過程玉米脫粒機(jī)基本工藝路線如圖所示：10/14圖玉米脫粒機(jī)基本工藝路線工作時，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出來，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，籽粒通過篩孔下部排出，再由風(fēng)扇將雜質(zhì)吹（抽）出。實現(xiàn)分離不爛芯的效果。首先玉米通過脫粒機(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)運動，同時，玉米穗上的玉米籽受到滾筒上螺旋板齒和格柵凹板的作用力，將卡在格柵凹板縫隙里的玉米籽擠脫落下來，玉米籽在重力的作用下通過凹板縫隙降落到脫粒機(jī)斜板即脫粒機(jī)出口處，此時玉米籽里的雜質(zhì)在風(fēng)機(jī)的作用下，通過除雜口清除。玉米穗脫完后會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)組成分析喂料部分設(shè)計它是采用2毫米的Q235它是采用2毫米的Q235鋼11/14板焊接制成。入料部位和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，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。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。圖14脫粒部分框架圖脫粒部分螺旋板齒滾筒冠壯齒圖14脫粒部分框架圖脫粒部分螺旋板齒滾筒冠壯齒喂料口是將玉米填入玉米脫粒機(jī)機(jī)體內(nèi)的一個途徑，它是玉米脫粒機(jī)上的一個部件，它的作用在于通過喂料口可以將玉米順利的填入機(jī)體內(nèi)，而且在填入的過程中或是填入后的工作過程中，脫粒機(jī)能安全的工作，而且不會將玉米?；蚴怯衩仔緩奈沽峡陲w濺出來，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，即關(guān)系到玉12/14米脫粒機(jī)的工作質(zhì)量（即脫粒不干凈或是不完全等）。因為在將玉米添入脫粒機(jī)時，電動機(jī)帶動主軸高速旋轉(zhuǎn)，如果喂料口的填料方式不利于主軸的工作，此時，這種填料方式對主軸、對機(jī)體都有很大的副作用，有可能瞬時加大主軸的承擔(dān)負(fù)載，即同時加大主軸的彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力等，同時也加大了冠狀平板齒條上的冠狀平板齒的磨損和老化等。如果喂料口的設(shè)計不當(dāng)，會造成主軸的瞬時被卡死，電動機(jī)悶車等現(xiàn)象發(fā)生，這些現(xiàn)象對電動機(jī)和玉米脫粒機(jī)的主軸有極大的破壞性。因此，在設(shè)計玉米脫粒機(jī)喂料口時應(yīng)當(dāng)考慮到設(shè)計不當(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。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，每兩根圓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，工作時時，柵格式凹板是固定不動的。玉米脫粒之后，再將玉米粒經(jīng)過柵格式凹板，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。圖篩選部分框架圖參考文獻(xiàn)[1]葛藟.種子機(jī)械加工技術(shù)問答[M].哈爾