1、擠搓式玉米脫粒機的設計摘要:為降低玉米種子脫粒過程中的損傷,借助玉米果穗與螺旋滾筒之間以及玉米果穗與錐形外殼之間的摩擦作用,在推動玉米果穗向前移動的同時完成脫粒。在機器尾部設有浮動齒,使擠搓更加充分。關鍵詞:玉米脫粒機;螺旋;擠搓;浮動齒;脫凈率引言目隨著社會的進步，生活中的每一個角落都有機器的參與。農業是我國的基礎經濟、是國家發展的根本，機械化的普及，不僅使農業加強了農業化生產，同時也減輕了農民的勞動強度。如今我國北方大部分地區基本上從種到收到入倉，實現了機械化作業，更值得慶幸的是每種機械的開發和利用都有相當可觀的市場，科技的創新更很好的開闊了市場。國內現有的中小型玉米脫粒機普遍采用打擊式脫

2、粒方法來脫粒。這種方法對玉米種子的破壞性較大，特別對于玉米脫粒和玉米種子的選育和儲藏運輸工作帶來了很大的麻煩。擠搓式玉米脫粒技術是一種新型脫粒技術，避免了直接對玉米種子進行打擊，降低了種子破損率。利于玉米的脫粒和種子的選育儲藏運輸工作。將來肯定會得到普遍推廣。本文設計了一種高脫凈率、低破損率，且方便移動的中小型新型擠搓式玉米脫粒機。1 現存問題的分析和選題意義1.1玉米機械化脫粒存在的高破損率問題玉米是全世界的主要糧食和飼料作物，具有單產量高，總產量穩定的特點被稱為“飼料之王”。我國是世界上玉米生產第二大國，僅次于美國。在我國，玉米是僅次于小麥的主要糧食作物，其種植面積和產量居秋糧作物之首，成

3、為農業主要的經濟作物之一。玉米種植面積一直處于穩步上升的狀態。玉米已經發展成為糧食、飼料、經濟兼用作物，新世紀興起了以玉米為原料的乙醇燃料工業， 玉米在國際貿易中占有越來越重要的地位。隨著高新技術應用和機械作業進程，穩定面積、增加單產，中國玉米生產還會有大發展。再看我國的玉米機器收割情況，隨著科技的發展玉米收獲機械的種類越來越多也越來越先進，聯合收割機技術的成熟和易地作業范圍的不斷擴大,玉米棒的收獲工作已經變得十分容易，目前我國生產的玉米聯合收獲機大部分只具有摘穗、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來完成。另外我過農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

4、自行風干不適合一次性脫粒作業。所以玉米的脫粒工作玉米仍靠手工和脫粒機械進行脫粒加工。但是現在玉米脫粒的脫粒質量問題還沒有得到充分的解決，傳統的玉米脫粒機容易擠壓玉米種子使其破損，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。所以就目前而言，需要一種能有效降低玉米種子破損率、提高生產效率的機器，來滿足市場需求，解決此類問題。推動農業機械化的進程。1.2所選題目的意義根據上面所述 ,現在急需一款新型玉米脫粒機械實現機器自動脫粒，使其具有高脫凈率、低破損率的特點保證玉米種子的質量，以減少人工勞動力消耗，適合普通農業生產作業。來滿足廣大用戶的需求。為了滿

5、足廣大用戶對玉米粒質量的高要求，本文通過種子對加工工藝以及相關實驗研究影響種子破損率的相關因素，結合對現有的玉米脫粒機械進行研究現結合所學機械結構設計、優化設計、可靠性設計等知識研發出一種安全、便捷，高效并能以流水線方式高效生產的全自動玉米脫粒機。它采用擠搓式螺旋板齒脫粒裝置和排芯口變剛度壓板裝置的玉米脫粒機的設計方法使凸輪平穩的進給提供玉米脫粒的軸向力，以刀具旋轉對玉米產生的切向力使玉米粒快速、完整脫落，結構簡單、便捷省力、效率高。既可用于農村家庭式、小型企業的定量生產，又可適用于中大型企業的批量生產，擺脫傳統手搓和整體打碎的方式對玉米進行脫粒，減小勞動強度，提高勞動效率，既適合普通玉米脫粒

6、、也適合種子玉米脫粒。促進農業機械化的發展進程。2 螺旋擠搓式玉米脫粒機的結構和工藝流程機器外殼呈錐形,其結構如圖1所示。前上方有入料口(1),下方有收粒斗(11),尾部有排心口(9)。圓柱形螺旋滾筒表面布滿呈鈍角錐形齒,在滾筒尾部表面裝有由專用彈簧和彈簧固定圈構成的浮動齒3-6。玉米果穗由進料口(1)喂入。電機帶動帶輪(12)轉動,進而使軸(13)和螺旋滾筒(3)轉動。在脫粒區內,由于玉米果穗與滾筒之間以及玉米果穗與錐形壁(2, 8前部組合構成錐形壁)之間的摩擦和玉米果穗之間充分擠搓,使玉米粒脫落。在螺旋滾筒的作用下,玉米果穗將圍繞滾筒做滾動,同時沿軸線方向移動至排芯區。考慮玉米芯上會殘留玉

7、米粒,為使脫粒更充分,滾筒尾部裝有由專用彈簧(5)和彈簧固定圈(6)構成的浮動齒(4)幫助充分脫粒。在機蓋后方設有排芯口,脫掉的玉米粒通過收粒斗(11)排出主機 1.入料口2.錐形上外殼3.螺旋滾齒滾筒4.浮動齒頭5.專用彈簧6.彈簧固定圈7.齒籠8.錐形下外殼9.排芯斗10.支架11.收粒斗12.帶輪13.軸圖1結構圖3螺旋擠搓式玉米脫粒機的工作原理螺旋擠搓式玉米脫粒機是利用擠搓原理脫粒的,由錐齒、低轉速螺旋滾筒、尾部浮動齒和錐形外殼等主要部分組成,可達到脫凈率高和破碎率低的目的。該螺旋擠搓式玉米脫粒機仿效人工擠搓原理脫粒。螺旋滾筒上安裝有板齒,滾筒的作用是帶動板齒轉動,板齒推動玉米果穗做螺

8、旋運動。玉米果穗進入螺旋軌道后,在螺旋板齒的作用下前進。由于脫粒機外殼采用錐形結構,故空間越來越小,摩擦力越來越大。玉米果穗與螺旋滾齒滾筒上均布的錐形齒之間及玉米果穗與外殼之間進行擠搓,在錐齒的撥動下,玉米果穗旋轉進行脫粒;同時,在螺旋板的作用下,玉米芯向排芯口移動并排出。螺旋滾筒上的錐齒可以處處進行撥削脫粒;同時螺旋滾筒尾端的錐齒為浮動齒。這些浮動齒在底部彈簧的作用下,隨著玉米的大小和移動,空間大小會自動調整,使玉米尖部脫凈,確保脫凈率,降低了玉米粒的破損率。4 主體結構設計及計算4. 1螺旋滾筒螺旋滾齒滾筒的結構如圖2所示。滾筒上安裝有板齒。滾筒的作用是帶動板齒轉動,板齒推動玉米果穗做螺旋

9、運動,同時螺旋板齒對玉米施加一個沿軸線方向的力,使玉米與錐形外壁充分接觸增大摩擦力,提高脫凈率。 滾筒是完成玉米脫粒的關鍵部分,在其表面均布有脫粒滾齒。玉米果穗在齒力的作用下旋轉,摩擦剝削進行脫粒,滾齒如圖3所示。玉米脫粒機工作時主要是齒的頂端與根部受力,參照變節面的柱體受力,齒根部直徑設計為10mm,能滿足受力要求。頂端采用圓弧過渡,以防頂部對玉米粒的劃傷或破碎,并減少應力集中現象。齒的高度取13mm,沿徑向相鄰兩齒之間的夾角取為12°,以保證玉米果穗不落入兩齒之間的空隙。沿軸向齒距取15mm,若齒距大于15mm,較小玉米可能會出現打橫等問題,則產生卡死或整根玉米破碎現象;若小于1

10、5mm,則玉米果穗很難沿齒間落下而順利分離,可能出現玉米粒夾在相鄰兩齒之間的現象7。 螺旋滾齒滾筒長度選取也很重要。過短會影響脫凈率;過長會使脫粒干凈的玉米芯被打碎,進入清選機構的雜質增多,增大功率消耗,同時增加制造成本8。滾筒上安裝有板齒,滾筒的作用是帶動板齒轉動,板齒推動玉米果穗做螺旋運動,且沿軸線向尾端移動9。滾筒轉速由滾筒外緣線速度決定。滾筒外緣線速度是以保證不傷害玉米粒為前提條件的,通常滾筒外緣線速度應小于4m /s,但滾筒外緣線速度不能過低,否則會影響生產率10。4. 2浮動齒在螺旋滾筒尾端裝有浮動齒,其結構如圖4所示。浮動齒的主要功能是脫掉玉米尖部和玉米芯上殘留的玉米顆粒。由于越

11、接近機械尾端,空間越小,玉米受力越大,所以玉米顆粒容易擠破。浮動齒下端的彈簧可隨玉米大小而自動伸縮,故可以避免玉米顆粒破碎,保證了脫凈率和玉米粒及玉米芯的完整。浮動齒固定在齒籠上,其下端用彈簧和彈簧固定圈與軸連接。浮動齒的浮動由下面的彈簧控制。彈簧直徑的計算公式為d1.6Fmaxkc(1)式中Fmax彈簧所受最大力,經實驗得Fmax=50N;C旋繞比,取c=5;k曲度系數,按k4c-14c-4+0.615c,計算得k=1·310 5。通過查資料5 ,取鋼絲直徑為2. 0mm的專用彈簧。此彈簧兩端螺距小,中間螺距大,便于固定連接。將其螺距密集端套入彈簧固定圈表面棒狀約束,上端與浮動齒棒

12、狀約束配合。彈簧固定圈起固定彈簧的作用。彈簧下端套在固定圈表面凸起的圓柱上,每個圓柱之間的夾角為15°。角度過小,齒籠約束承載能力降低;角度過大,玉米可能落在兩齒之間的空隙,不能實現完全脫粒。在脫粒過程中,彈簧固定圈主要承受彈簧施加的壓力,凸起圓柱只起約束作用,不承受任何力。4.3齒籠齒籠主要用來定位和束縛浮動齒頭。齒籠上均布長方形孔,且每相鄰兩孔沿半徑方向的夾角為15°,與彈簧固定圈上的凸起圓柱對應。此外方孔與方孔之間間距不宜過大或過小,以保證兩孔之間的隔板強度。齒籠沿軸向可自由移動,且在一端有4個直徑為2mm、長度為20mm的圓柱,保證與前部的螺旋滾筒連接并傳遞運動。這

13、些圓柱在工作中主要承受剪切應力。5上下箱蓋上下箱蓋與螺旋滾筒之間形成一個封閉的脫粒空間,果穗在其中做復合運動(即繞自身軸線回轉),同時沿軸線方向移動。脫粒空間增大,可增加喂入量,但同時會降低脫粒效果;脫粒空間減小,降低了喂入量,卻提高了脫粒效果。上下箱蓋外形均設計成錐形。在長度不變的情況下,錐度過大,可能造成玉米芯不易排出以及整個玉米擠碎,或玉米粒破碎率高和玉米芯碎渣增加等不良后果;錐度過小,則對玉米施加的壓力不夠,玉米脫凈率下降,玉米在螺旋板作用下很容易排出,較小的玉米可能沒有脫粒就被排出。通過計算,錐度取4°,尾端采用圓柱形,由斜線到直線過渡,可保證順利排出玉米芯。下箱蓋與上箱蓋

14、相配合,故錐度與上箱蓋的一致,在其底部有均布的直徑為10mm、間隔為5mm的圓孔,以便玉米粒出料。6 結論（1)該螺旋擠搓式玉米脫粒機利用擠搓原理,借助玉米果穗與螺旋滾筒之間、玉米果穗與錐形外殼之間的摩擦作用以及尾部的浮動齒,使擠搓更加充分,且保證玉米棒尖部脫粒,提高了脫凈率。（2)與同類機型相比,該機具有生產效率高、玉米芯完整和脫粒質量好等優點。（3)若將機器改裝成螺旋齒結構,還可適合高粱和大豆等農作物脫粒,對農業機械的改進具有很大推動作用。(4)該機器結構緊湊,既適合北方平原,又適應南方丘陵地帶,具有廣闊的市場前景.參考文獻:1李心平.差速式玉米種子脫粒機的設計 J.農業機械學報, 200

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