玉米脱粒机的设计

本科学位论文-文献综述论 文 题 目 复合式玉米脱粒机滚 筒的设计学 生 姓 名指 导 教 师所 在 学 院专 业年 级玉米脱粒机的设计【摘要】脱粒是种子玉米收获和加工的关键环节之一，其性能决定了种子玉米的破碎与损伤程度。种子玉米破损后活力降低，影响种子发芽和生长。因此，降低种子玉米脱粒损伤成为机械脱粒研究的主要问题。本文以种子玉米为研究对象，在进行种子玉米生物力学特性的术上，对种子玉米籽粒机械损伤机理进行了研究；以种子玉米生物力学特性为理论依据，进行了脱粒机结构参数和工作参数优化与整机性能试验研究。系统开展种子玉米脱粒损伤机理研究，以种子玉米生物力学特性作为脱粒原理设计的理论依据，研究新型脱粒技术对提高种子玉米脱粒质量、保证玉米生产质量和产量都具有重要意义。【关键词】种子玉米；机械损伤；脱粒装置；动力装置；【前言】玉米种子收获是整个农业生产过程中最重要的一环,而玉米种子脱粒则是收获工作的关键环节,决定了玉米种子的破损程度。破碎种子的存在降低了玉米的品质及经济价值,增加了病虫和霉菌侵袭的机会,缩短了储存期,同时也使种子活力和发芽率有不同程度的降低。为提高我国的种子玉米脱粒质量，提出复合式滚筒玉米脱粒装置的总体设计思路和关键结构的设计方案。 通过脱粒装置参数优化试验，得出各参数的最优组合。 试验证明，影响综合指标的因素主次顺序为主滚筒转速纹杆螺旋角度副滚筒转速。【正文】1.国、内外研究现状和发展动态我国自动玉米脱粒机的行业现状90 年代末我国能生产为农作物脱粒的机械就有两百家以上的企业领取生产许可权，可谓是遍布长江南北及 黑吉辽等地对我国粮食高产区做出了巨大的贡献。小麦水稻等常见的多季节种植的农作物脱 粒机械比较普遍，对于单一农作物生产地区是一个突破，在玉米高产区的黑龙江、河南、山 东、辽宁、内蒙等地的脱粒企业在着重的突破技术革新对玉米进行更为完善安全的脱粒作业。由于地质气候特征影响着我国的北方，其中以山东为主的地区农作物以玉米、豆类为主，相对应的长江两岸，山东地区的脱粒机占比重较高，当地也称之为棒槌脱粒机。自动上料玉米脱粒机的生产企业以企业类型划分为中小型企业为主，其中小型企业占据着较为大的比例，在中型企业中以国有为主，小型企业以集体企业为主及少量的乡镇个体。在中型自动上料玉米脱粒机中，该企业的主要产品不单一是自动上料玉米脱粒机。据不完全统计计显示，对生产自动上料玉米脱粒机的企业在企业类型上可以分为：A.在各方面软硬件都做到完善，有较强的知识水平支撑以及大型生产集装设备，在后盾在有企业领导的大力支持及与市场调研行业的合作及时了解市场最新动态，对自动上料玉米脱粒机进行及时革新以便满足市场需求。在产量上也是惊人的，如兴民机械厂的自动上料玉米脱粒机在完成每年预定计划的百分之百以上外，对总量的对于百分之 50 的客户预定计划也 在同年完成。该企业在自动上料玉米脱粒机项目上被视为骨干企业 B.再者就是与上诉相反的，在技术方面没有观察市场动态及时革新，管理较为松散、生产条件差，以老企业为主，在产品结构上表现出只能生产一些过气的玉米脱粒机，如半复式 脱粒机，但这样的产品在市场份额中的比例相对较少。可以说是在生产历史上虽是元老级产品了，占据着市场份额的百分数几。兴民机械利用收割机的原理与玉米脱粒机的完美结合生产出自动上料玉米脱粒机，在脱粒领域属于根据市场动态的革新（原因来自玉米脱粒机伤人事件） ，大受欢迎逐渐占据着脱粒机行业的市场份额。需要改进技术及管理来迎接新的挑战，反之，那么也就进入了企业生命周期中的衰退期。自动上料玉米脱粒机之所以在市场中迅速发展，因为其避开了人为的与玉米脱粒装置的直接接触，在安全上做到了有效的保障。利用动力带动及手摇式和半复式都在技术上徘徊，难以发展。近几年科研成果表示玉米可以提炼出机械动力石油成分，玉米的市场需求在慢慢的扩大，能更好更安全的对玉米进行脱粒作业是市场需求的关键。（2） 国外自动玉米脱粒机的行业现状从 1785 年苏格兰人安朱梅克( AndrewMeikle)发明第一个回转滚筒脱粒装置以来, 人们对种子玉米脱粒装置做了大量的试验和研究, 不断开发出新的种子玉米脱粒装置。1815 年, 美国开发出世界上第一台专用于玉米脱粒的手工操作玉米脱粒机。该机的脱粒部分主要由装有钉子的盘型脱粒装置构成, 通过手摇曲柄来转动一个安装有钉的盘片。脱粒时, 操作员一边摇动曲柄来旋转盘片, 一边使盘片紧压玉米穗, 这个盘片就从玉米芯上把籽粒脱下来。加拿大的 Agriculex公司研制了用于单穗种子玉米脱粒的 SCS-2 型种子玉米脱粒机, 它由 3 个包有橡胶的、并以相同方向不同速度旋转的辊子组成, 在三个差速旋转的辊子所产生的摩擦力作用下, 玉米籽粒被脱下。该机不伤胚芽、不断玉米芯, 具有破碎率低、未脱净率低及适应性强等特点。美国 AECgroup 公司生产的 HS-48 型挤搓式种子玉米脱粒机, 脱粒性能好、对不同类型种子玉米的适应性强、种子破碎率相对打击式种子玉米脱粒机小, 在欧洲及美国等发达国家应用普遍。该机生产率高( 10-12t/h), 破碎率 0. 8%左右, 但体积庞大, 价格昂贵。2.现阶段存在的问题及解决途径脱粒原理(l)打击原理：由工作部件(如冠状平板齿或纹杆)打击穗头(或反之由果穗碰击工作部件,如南方水稻的拌桶脱粒)使果穗产生振动和惯性力而破坏它与穗芯的连接,主要取决于打击速度和打击机会。(2)梳刷原理：当工作部件较窄,果穗通过时,就形成了梳刷脱粒,通常是茎秆不动或少量的纵向运动。(3)揉搓或搓擦原理：通常指谷层在挤压状态下在层内出现挫动而使谷粒脱落,发生在钉凿或纹杆滚筒的脱粒间隙中它取决于揉搓的松紧度(强度),也就是间隙的大小和谷层的疏密。(4)碾压原理：脱粒原件对谷穗的挤压造成脱粒,在碾压过程中会使谷粒和穗柄之间产生横向相对位移,而通常谷粒与穗轴的抗剪力是较弱的,上述相对位移就形成了剪切破坏其连结力因此,用辊子碾压铺在场院里的谷物层进行脱粒也是有效方法之一。一般来说,常见的组合有如下几种:一是用高的打击速度和紧搓,经较短的脱粒过程,如单滚筒脱料装置;二是用由低到高的打击速度,揉搓强度由小到大,用较长的脱粒过程,如双滚筒脱粒装置;三是用较低的打击速度和松搓,用长而又长的脱粒过程,如轴流滚筒脱粒装置。（1） 复式脱粒机工作原理复式双滚筒种子玉米脱粒机由机架、 主滚筒、副滚筒、清选装置、电机、传动机构等组成。 脱粒机工作时，玉米穗由进料斗通过导向板进入脱粒工作部分， 在纹杆滚筒螺旋分布的麻花钢纹杆、螺旋栅条凹板、锥形机盖和导向片的共同作用下，由纹杆滚筒靠近进料斗一侧运动到另一侧，实现挤搓顺序脱粒；脱粒后的玉米穗通过螺旋栅条凹板和平行栅条凹板间的导向桥进入钉齿滚筒，在钉齿滚筒和栅条凹板的作用下运动到钉齿滚筒排芯口， 并落入振动筛，从振动筛排芯口排出；玉米籽粒、较小碎芯及其他杂物顺着机壳溜板落入振动筛， 由籽粒出口排出；较小杂物沿振动筛排出，颖壳等细小杂物由负压风机排出。2 挤搓式玉米脱粒机的组成搓揉式玉米脱粒机主要包括喂料斗，脱粒仓，主轴，配铁，机架，料斗，导芯口，排芯口，皮带轮和电机等。挤搓式玉米脱粒机机体采用圆钢焊制的栅格(或筛网)结构,其间隙大于玉米籽粒的宽度,主轴采用推料螺旋与齿板组合结构;工作过程中脱粒机主轴经皮带轮减速,带动脱粒机主轴旋转,主轴上焊有若干个倾斜的叶片,工作时玉米被主轴上的叶片带动,既向前运动,又做上!下运动在运动的过程与两侧和底部(三个方向)的栅格(类似搓板)进行挤搓,依靠主轴上的进料螺旋和齿板推动果穗向前运动,使齿板与果穗之间!果穗与果穗之间!果穗与栅格之间产生揉搓力,将果穗上的籽粒脱掉,从而达到脱粒的目的这种方式不仅对果穗冲击力较小,脱粒过程比较柔和,而且对玉米籽粒的破损较低。1.滚筒 2.进料区螺旋片 3.皮带轮 4.进料箱 5.脱粒区板齿 6.栅格凹板 7.排芯区拨轮 8.排芯口压板机构3.轴流式玉米脱粒机脱粒机结构与板齿简图被脱作物通过脱离机械的喂入口进入由脱粒滚筒和凹板组成的脱离间隙进行打击和搓擦后，短脱出物通过栅格状凹板进入由清洗筛和风机组成的清粮装置进行清选。长脱出物则进入分离装置进行茎秆与籽粒的分离，长茎秆被排出机外而籽粒等短脱出物则通过分离装置上的筛孔进入下方的清粮装置进行清选。在风机和清选筛的联合作用下，谷壳等等细小轻杂物被吹出机外，干净的籽粒经由籽粒收集装置进入集粮装置。3.未来发展趋势其未来的发展趋势主要是向着大型化，自动化发展【总结】随着社会的进步，生活中的每一个角落都有机械的参与。农业是我国基础经济、是国家发展的根本，机械化的普及，不仅是农业加强了农业化生产，同时也减轻了农民的劳动强度。根据不完全统计，我国北方地区种植小麦、玉米等农作物约占我国农业经济的 45%以上，同年出口量北方地区占全国大 20%左右。如今我国北方大部分地区从种到收到入仓，实现了机械化作业，更值得庆幸的是，每种机械的开发和利用都有相当可观的市场，科技的创新更好的开国了市场。【参考文献】1 杨喜贵.5TY-10 玉米脱粒机Z.CSTAD.1989.2 何晓鹏.一种玉米脱粒机P.ZL 00 2 50725.0.北京:国家知识产权局,2001.3 5TYZ-17 型玉米脱粒机技术研究报告R.北京:农业部规划设计研究院,2002.4 何晓鹏,陈海军,刘春和等.玉米种子脱粒机械设备技术条件送审稿S.北京:农业部规划设计研究院,2002.5 王 长春 , 王 怀 宝 . 种子 加 工 原 理 与技 术 M. 北 京 : 科学 出 版社,1997.泰国脱粒机影响玉米脱离损失的操作因素1.农业工程系，工学部2.农业机械和采后技术研究中心，孔敬大学，曼，孔敬，泰国 400023.采后技术创新中心，高等教育，拉差里威，曼谷委员会，泰国 10400。摘要：本研究的目的是研究泰国脱粒机影响玉米脱离损失的操作因素，其中包括转子速度（RS） ，百叶窗倾角（LI),谷物含水率（MC） ，进给率（FR） ，和颗粒物质以外的粮食比（GM） 。泰国东北部的黎府对 2008 年雨季末的农作物随机抽样调查了 17 台泰国玉米脱粒机，2009 年雨季早期的农作物随机抽样了 10 台。这项研究的结果表明，Li 和 MC 影响脱壳损失而 RS，FR 和 GM 没有影响损失。增加 LI或减少 MC 有助于减少脱壳损失。在操作泰国玉米脱粒机时，如果脱壳损失必须保持低于 0.5%，水分含量不应超过 20%，WB 和百叶倾角不应小于 85 度。关键字：泰国脱粒机， 操作因素， 玉米脱壳1.引言玉米作为动物饲料对泰国畜牧业是非常重要的。目前，泰国大约有 1100000公顷的玉米种植园，总产量超过 4600000 吨或 800000000 美元（OAE，2010） 。玉米脱粒是一项重要的玉米生产过程，因为它缓解了在运输，制造，储存，和交易方面的压力。到目前为止，玉米脱粒机已开发并广泛的应用，但它们的使用仅限于玉米脱粒。目前，泰国轴流脱粒机，已开发和改进，变得更受欢迎。这些被称为泰国脱粒机，已被修改用于水稻脱粒和玉米脱粒（图 1） ，水稻脱粒机的使用也增加了。轴流式水稻脱粒机或其他植物脱壳 机的使用应调整或在某些部分改变（Tongsawatwong 等人。 ，2003） 。先前的研究调整并改造了水稻脱粒机为其他作物脱粒。pinitdanklang（2001）研究了凹凸棒间隙和转子速度对使用轴流脱粒机为向日葵脱粒的影响。结果表明，19 毫米的凹凸间隙和转子速度范围从 17.27到 20.42 米/秒，向日葵种子的损失将少于百分之 1，破损小于百分之 1，效率为百分之 99。Wongpichet（1991）改造轴流脱粒机脱粒古巴木棉种子发现脱粒装图 1. 泰国脱粒机在进行玉米脱粒置的长度不应小于 1.15 米，凹杆间隙应在 12 到 16 毫米之间，凹板间隙在 27.5 到52.5 毫米之间，转子速度的范围是 13 到 20 米/秒。Vejasit（1991）改造的水稻脱粒机脱粒大豆，发现转子的速度应该是从 10.7 到 14.7 米/秒。钉齿转子造成的破坏绝不比纹杆转子少。农业工程公司根据稻谷脱粒机的原理还开发了一个绿豆脱粒机。 （Imprasertsuk，1991） 。在改造的泰国脱粒机脱粒玉米方面，脱粒装置是影响脱粒机能力的最重要的组成部分。在调整泰国水稻脱粒机方面，农民在使用前主要改造脱粒装置来脱粒玉米。因此，本研究旨在研究玉米脱粒损失影响泰国脱粒机操作的因素。2.方法论本研究采用随机采样使用轴流脱粒机为玉米脱粒过程中的损失，观察得到颗粒破碎量和农作物清洁度。实验在黎府的浦卡东山区和 PhA Khaw 区农民实际工作的情况下进行。十七台水稻脱粒机在 2008 年雨季末的农作物中实验，10 台在2009 月雨季初的农作物中实验。2.1 数据收集在实验前，对粮食水分含量（MC）和颗粒物质以外的粮食比（GM）的数据收集一式三份， 对转子速度（RS） ，百叶窗倾角（LI） ，和进给率进行了测试。从颗粒出口处，秸秆出口处和谷壳出口处中收集样品，如图 2 所示。收集同时做一式三份。对颗粒出口中五公斤的种子也进行了收集来测试谷物的清洁度和粮食破损（GB） 。图 2. 泰国脱粒机中对玉米脱粒损失的样品收集样品取颗粒出口，秸秆出口和谷壳出口，一直筛选直到只剩下玉米。脱粒单位总损失（TL）和颗粒破碎是基于程序的玉米脱粒机评价计算（粮农组织，1994） 。2.2 泰国脱粒机影响玉米脱粒损失的操作因素分析根据脱粒机从五个研究参数和损失的影响进行采样，建立了如下的线性回归方程（公式 1） ，对线性回归方程进行分析，发现影响脱壳损失是因采用淘汰落后的工艺操作Y=A0+AiXi （1）这里 Y = 因变量Xi = 自变量A0, Ai= 常数i = 1, 2, 3, , k ; (因子)根据获得的参数，影响脱粒装置的损失金额计算被用来回归方程的构建。该方程应用于分析参数中基于对最优子集回归方法的损失量的影响，利用 SPSS 17版本来确定在确定的系数中每个参数的影响（R2） （德雷珀和史密斯，1998） ，编号：5068054。3. 结果与讨论泰国脱粒机的脱粒装置的操作因素对 2008 年雨季末玉米脱粒的影响的采样结果列于表 1。脱粒装置的采样长度分别为 1.5，1.8，2.1，和 2.4 米。每个长度单位数分别为 2，10，4 和 1 单位；转子的速度范围从 15.6 到 23.5 米/秒，平均 18 米/秒；百叶窗倾角为 82.689.2，平均 86.9 度；进给率的应用范围从 3.8到 15.8 吨/小时，平均 9.8 吨/小时；对玉米籽粒水分含量从 13.5 到 22.7%韦伯，平均 16.8%韦伯；粮食以外的材料的晶粒比分别为 3.5 和 5.7 之间，平均 4.5；脱粒损失从 0.007 到 0.779%，平均为 0.122%；破损的范围从 0.85 到 3.45%，平均 1.98%。表 1.泰国脱粒机的脱粒装置的操作因素对 2008 年雨季末玉米脱粒的影响No. Length of RS LI FR MC GM TLGBrotor(m) (m/s) (Degree) (T/h) (%wb) (%) (%)1 1.5 19.2 87.8 8.9 14.7 5.3 0.0261.152 1.5 23.5 88.0 9.2 16.1 5.0 0.0071.543 1.8 17.4 88.0 8.0 15.1 4.8 0.0351.004 1.8 17.5 87.0 8.2 16.8 3.7 0.135 2.305 1.8 15.7 85.8 3.8 15.6 3.6 0.205 2.266 1.8 15.6 89.2 8.0 22.7 3.5 0.023 2.357 1.8 16.4 86.4 11.3 17.7 3.6 0.148 1.548 1.8 19.4 82.6 10.3 13.5 4.6 0.779 1.519 1.8 17.1 88.0 8.9 16.9 5.4 0.058 2.3710 1.8 19.0 87.0 5.9 18.9 4.8 0.110 1.5311 1.8 18.3 87.0 11.1 16.2 4.3 0.124 3.4512 1.8 16.5 89.2 11.3 18.6 4.8 0.040 2.1213 2.1 17.0 86.5 11.6 15.3 4.5 0.069 2.5014 2.1 19.0 87.7 15.8 17.1 4.9 0.053 3.0715 2.1 18.9 84.7 11.7 21.7 3.5 0.192 2.7716 2.1 18.4 87.8 9.9 14.6 5.7 0.018 1.2817 2.4 16.9 84.6 12.1 14.5 5.1 0.060 0.85Average 18.0 86.9 9.8 16.8 4.5 0.122 12009 年早期的雨季作物，脱粒装置的采样长度分别为 1.5，1.8，2.1，和2.4 米。单位数的每一个长度分别为 1，6，2 和 1。转子的速度被应用在 17 到19.4 米/秒，平均 18.2 米/秒；百叶窗倾角 82.186.1 度，平均 84.5 度；进给速度范围从 9.6 到 16 吨/小时，平均 11.9 吨/小时；粮食水分含量为 18.745.8%韦伯，平均 28.8%韦伯；粮食以外的材料的晶粒比在 1.7 和 2.8 之间，平均为 2.2；脱粒损失从 0.227 到 1.216%，平均 0.635%；颗粒破碎在 0.79 和 1.91%之间，平均为 1.46%。如表 2 所示。表 2。泰国脱粒机的脱粒装置的操作因素对 2009 年早期的雨季作物的影响No. Length of RS LI FR MC GM TL GBrotor(m) (m/s) (Degree) (T/h) (%wb) (%) (%)1 1.5 19.4 82.8 12.5 30.0 2.0 1.155 1.642 1.8 17.5 85.8 16.0 31.6 1.9 0.466 0.833 1.8 17.6 82.1 9.6 27.8 2.7 1.216 1.104 1.8 19.2 86.1 10.4 45.8 1.7 0.227 1.645 1.8 18.2 84.2 10.2 18.7 2.1 0.555 1.9167891.81.82.12.117.618.018.519.086.184.484.584.210.013.315.210.723.624.626.520.92.82.62.62.00.1900.4530.6750.5451.581.651.761.9110 2.4 17.0 84.5 11.3 38.9 1.7 0.869 0.79Average 18.2 84.5 11.9 28.8 2.2 0.635 1.46根据表 1 和表 2，在 2009 年早期的雨季作物的脱粒损失（平均 0.635%）均高于 2008 年后期的雨季作物的损失（平均 0.122%） 。这是由于在早期的雨季作物具有比在后期的雨季作物更大的水分含量。水分是玉米脱粒的一大障碍，在脱粒装置中筛选时，导致高水分玉米比低水分玉米更大的损失，此外，颗粒破碎率高于 1%时，在两个雨季玉米脱粒时破碎数量会非常大。这表明，泰国脱粒机在进行玉米脱粒时相对损失较大。这两个季节之间的比较表明，在后期的雨季作物脱粒时比在早期的雨季作物脱粒时具有更高的颗粒破碎率，这是因为在雨季初的玉米作物（平均 28.8%韦伯）比在雨季末的玉米作物（平均 16.8%韦伯）具有更高的粮食水分含量。这是因为高水分粮食尚不完全成熟，谷物尚不坚固，并且当脱粒机击打时容易变形，因此，颗粒的破碎率低。低水分含量的颗粒越成熟越大，而其灵活性越低；因此，谷物被击打时更容易破损，特别是干燥的谷物或在谷物含水率低的情况下（Chuan-udom，Chinsuwan，2011） 。3.1 泰国脱粒机的操作因素对玉米脱粒损失的影响表 1 和表 2 的数据被用来建立回归方程，用反向消元法进行分析。结果表明，LI 和 MC 这两个参数影响脱粒损失，而 RS，FR，和 GM 一般的操作因素对损失没有任何影响。该方程表明以下那些项目明显是 0.05 的概率，如表 3 所示。表 3. 操作因素在玉米脱粒中影响脱粒装置造成的损失因素 概率 (%)LI 0.01MC 0.03表 3 中的参数使用 SPSS 进行了求解多元线性回归分析。回归方程确定了各操作参数在使用泰国脱粒机对玉米脱粒损失的影响如公式 2 所示的 R2 值等于0.79。TL = 12.22 0.141(LI) + 0.011(MC) (2)根据 SPSS 输出，LI 和 MC 在脱粒机上的损失的影响分别为 91.2%和 8.8%如表 4 所示表 4. 根 据 SPSS 百 叶 窗 的 倾 角 和 粮 食 水 分 含 量 对 玉 米 脱 粒 损 失的影响率因素 %LI 91.2MC 8.8可以看出，当泰国脱粒机用于玉米脱粒时，LI 大大影响了脱粒损失。MC 呈相对低的影响是由于收获季节的差异。早期的雨季作物比后期的雨季作物具有更高的籽粒水分含量。根据公式 2，绘制相关图，可显示出 LI 和 MC 对 TL 的影响（图 3） 。结果表明，随着 LI 的增加 TL 呈下降趋势。图表显示出农民已经试着调整百叶倾角直到它几乎垂直于脱粒装置的轴线。LI 的增加引起了玉米在脱粒装置中的轴向移动速度的降低。这会影响脱粒时长和对 TL 有直接影响的谷物分离过程。（Chuan-udom，Chinsuwan，2009a） 。农民为玉米脱粒调整的百叶窗倾角范围在82.1 到 89.2（表 1 和表 2） ，这个数据高于水稻脱粒时适当的百叶窗倾角，如 68度（Chuan-udom，chinsuwan，2009b） 。这表明，玉米脱壳并在脱粒装置中分离比水稻需要更多的时间。MC 增加的结果是 TL 有增加的趋势，因为更高水平的 MC导致脱粒和玉米在脱离装置中分离时更大的困难。根据公式 2 和图 3，如果 TL必须低于百分之 0.5，用泰国轴流脱粒机为玉米脱粒时颗粒水分含量应不超过20%韦伯，百叶倾角不小于 85 度。至于颗粒破碎，我们对五个参数的操作进行了统计分析，发现 RS，LI，MC，FR 和 GM 并不相关。由于样品取自谷物出口，更多的谷物可能由于使用螺旋输送机传送谷物至谷物出口时被碾碎。在这一部分的分析是不可能的。4. 结语使用泰国脱粒机进行玉米脱粒时损耗低，但是颗粒破碎量大。采收期籽粒含水率影响在使用泰国脱粒机时的脱粒损失和谷物破碎量。泰国脱粒机的两个参数即 LI 和 MC，从脱粒装置影响脱粒损失。RS，FR 和GM 对脱粒损失没有任何统计上显著的影响。增加 LI 或减少 MC 会降低脱粒损失。在操作泰国脱粒机时，脱壳损失（脱粒损失）保持应低于 0.5%，水分含量不应超过 20%韦伯，百叶倾角不应小于 85 度。致谢:作者希望感谢工程研究基金，工程学院，孔敬大学（博）的财政支持，与农业机械和采后技术研究中心，和采后技术创新中心，为本研究提供了支持。附录文件中使用的缩写列表RS 转子速度（米/秒）LI 百叶倾角（度）FR 进给率（T / H）MC 粮食水分含量（韦伯）GM 颗粒材料以外的其他谷物本 科 毕 业 设 计玉米 脱粒机 机的设 计学 生 姓 名指 导 教 师所 在 学 院专 业年 级1 引言. 351.1 国内外玉米脱粒装置研究现状 . 351.1.1 我国自动玉米脱粒机的行业现状. 351.1.2 国外自动玉米脱粒机的行业现状. 362 方案确定. 362.1 方案.原理 比较. 362.1 .1 脱粒原理. 362.2 设计方案. 392.3 玉米脱粒机总体结构. 392.3.1 入料部分.402.3.2 脱粒部分.402.3.3 筛选部分.402.3.4 机架部分.413 电动机的选择.413.1 电动机的功率. 413.2 电动机的转速. 413.3 传动装置的设计. 423.3.1 传动带的设计.433.3.2 V 带带轮的设计.453.4 传动轴的设计. 483.3.1 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度. 493.3.2 确定输出轴上的圆角半径 r 值. 493.3.3 校核轴的强度.503.5 脱粒转子的设计 . 513.6 入料口及脱粒机上盖的设计. 513.7 机架的设计. 533.8 轴承座的选用. 543.9 轴承的选用. 544 总结. 555 参考文献：. 566 设计心得. 577 致谢. 581 引言脱粒是种子玉米收获和加工的关键环节之一，其性能决定了种子玉米的破碎与损伤程度。种子玉米破损后活力降低，影响种子发芽和生长。因此，降低种子玉米脱粒损伤成为机械脱粒研究的主要问题。本文以种子玉米为研究对象，在进行种子玉米生物力学特性的术上，对种子玉米籽粒机械损伤机理进行了研究；以种子玉米生物力学特性为理论依据，进行了脱粒机结构参数和工作参数优化与整机性能试验研究。系统开展种子玉米脱粒损伤机理研究，以种子玉米生物力学特性作为脱粒原理设计的理论依据，研究新型脱粒技术对提高种子玉米脱粒质量、保证玉米生产质量和产量都具有重要意义。1.1 国内外玉米脱粒装置研究现状1.1.1 我国自动玉米脱粒机的行业现状90 年代末我国能生产为农作物脱粒的机械就有两百家以上的企业领取生产许可权，可谓是遍布长江南北及 黑吉辽等地对我国粮食高产区做出了巨大的贡献。小麦水稻等常见的多季节种植的农作物脱 粒机械比较普遍，对于单一农作物生产地区是一个突破，在玉米高产区的黑龙江、河南、山 东、辽宁、内蒙等地的脱粒企业在着重的突破技术革新对玉米进行更为完善安全的脱粒作业。由于地质气候特征影响着我国的北方，其中以山东为主的地区农作物以玉米、豆类为主，相对应的长江两岸，山东地区的脱粒机占比重较高，当地也称之为棒槌脱粒机。自动上料玉米脱粒机的生产企业以企业类型划分为中小型企业为主，其中小型企业占据着较为大的比例，在中型企业中以国有为主，小型企业以集体企业为主及少量的乡镇个体。在中型自动上料玉米脱粒机中，该企业的主要产品不单一是自动上料玉米脱粒机。据不完全统计计显示，对生产自动上料玉米脱粒机的企业在企业类型上可以分为：A.在各方面软硬件都做到完善，有较强的知识水平支撑以及大型生产集装设备，在后盾在有企业领导的大力支持及与市场调研行业的合作及时了解市场最新动态，对自动上料玉米脱粒机进行及时革新以便满足市场需求。在产量上也是惊人的，如兴民机械厂的自动上料玉米脱粒机在完成每年预定计划的百分之百以上外，对总量的对于百分之 50 的客户预定计划也 在同年完成。该企业在自动上料玉米脱粒机项目上被视为骨干企业 B.再者就是与上诉相反的，在技术方面没有观察市场动态及时革新，管理较为松散、生产条件差，以老企业为主，在产品结构上表现出只能生产一些过气的玉米脱粒机，如半复式 脱粒机，但这样的产品在市场份额中的比例相对较少。可以说是在生产历史上虽是元老级产品了，占据着市场份额的百分数几。兴民机械利用收割机的原理与玉米脱粒机的完美结合生产出自动上料玉米脱粒机，在脱粒领域属于根据市场动态的革新（原因来自玉米脱粒机伤人事件） ，大受欢迎逐渐占据着脱粒机行业的市场份额。需要改进技术及管理来迎接新的挑战，反之，那么也就进入了企业生命周期中的衰退期。自动上料玉米脱粒机之所以在市场中迅速发展，因为其避开了人为的与玉米脱粒装置的直接接触，在安全上做到了有效的保障。利用动力带动及手摇式和半复式都在技术上徘徊，难以发展。近几年科研成果表示玉米可以提炼出机械动力石油成分，玉米的市场需求在慢慢的扩大，能更好更安全的对玉米进行脱粒作业是市场需求的关键。1.1.2 国外自动玉米脱粒机的行业现状从 1785 年苏格兰人安朱梅克( AndrewMeikle)发明第一个回转滚筒脱粒装置以来, 人们对种子玉米脱粒装置做了大量的试验和研究, 不断开发出新的种子玉米脱粒装置。1815 年, 美国开发出世界上第一台专用于玉米脱粒的手工操作玉米脱粒机。该机的脱粒部分主要由装有钉子的盘型脱粒装置构成, 通过手摇曲柄来转动一个安装有钉的盘片。脱粒时, 操作员一边摇动曲柄来旋转盘片, 一边使盘片紧压玉米穗, 这个盘片就从玉米芯上把籽粒脱下来。加拿大的 Agriculex公司研制了用于单穗种子玉米脱粒的 SCS-2 型种子玉米脱粒机, 它由 3 个包有橡胶的、并以相同方向不同速度旋转的辊子组成, 在三个差速旋转的辊子所产生的摩擦力作用下, 玉米籽粒被脱下。该机不伤胚芽、不断玉米芯, 具有破碎率低、未脱净率低及适应性强等特点。美国 AECgroup 公司生产的 HS-48 型挤搓式种子玉米脱粒机, 脱粒性能好、对不同类型种子玉米的适应性强、种子破碎率相对打击式种子玉米脱粒机小, 在欧洲及美国等发达国家应用普遍。该机生产率高( 10-12t/h), 破碎率 0. 8%左右, 但体积庞大, 价格昂贵。2 方案确定2.1 方案.原理比较2.1.1 脱粒原理(l)打击原理：由工作部件(如冠状平板齿或纹杆)打击穗头(或反之由果穗碰击工作部件,如南方水稻的拌桶脱粒)使果穗产生振动和惯性力而破坏它与穗芯的连接,主要取决于打击速度和打击机会。(2)梳刷原理：当工作部件较窄,果穗通过时,就形成了梳刷脱粒,通常是茎秆不动或少量的纵向运动。(3)揉搓或搓擦原理：通常指谷层在挤压状态下在层内出现挫动而使谷粒脱落,发生在钉凿或纹杆滚筒的脱粒间隙中它取决于揉搓的松紧度(强度),也就是间隙的大小和谷层的疏密。(4)碾压原理：脱粒原件对谷穗的挤压造成脱粒,在碾压过程中会使谷粒和穗柄之间产生横向相对位移,而通常谷粒与穗轴的抗剪力是较弱的,上述相对位移就形成了剪切破坏其连结力因此,用辊子碾压铺在场院里的谷物层进行脱粒也是有效方法之一。一般来说,常见的组合有如下几种:一是用高的打击速度和紧搓,经较短的脱粒过程,如单滚筒脱料装置;二是用由低到高的打击速度,揉搓强度由小到大,用较长的脱粒过程,如双滚筒脱粒装置;三是用较低的打击速度和松搓,用长而又长的脱粒过程,如轴流滚筒脱粒装置。（1） 复式脱粒机工作原理复式双滚筒种子玉米脱粒机由机架、 主滚筒、副滚筒、清选装置、电机、传动机构等组成。 脱粒机工作时，玉米穗由进料斗通过导向板进入脱粒工作部分， 在纹杆滚筒螺旋分布的麻花钢纹杆、螺旋栅条凹板、锥形机盖和导向片的共同作用下，由纹杆滚筒靠近进料斗一侧运动到另一侧，实现挤搓顺序脱粒；脱粒后的玉米穗通过螺旋栅条凹板和平行栅条凹板间的导向桥进入钉齿滚筒，在钉齿滚筒和栅条凹板的作用下运动到钉齿滚筒排芯口， 并落入振动筛，从振动筛排芯口排出；玉米籽粒、较小碎芯及其他杂物顺着机壳溜板落入振动筛， 由籽粒出口排出；较小杂物沿振动筛排出，颖壳等细小杂物由负压风机排出。2 挤搓式玉米脱粒机的组成搓揉式玉米脱粒机主要包括喂料斗，脱粒仓，主轴，配铁，机架，料斗，导芯口，排芯口，皮带轮和电机等。挤搓式玉米脱粒机机体采用圆钢焊制的栅格(或筛网)结构,其间隙大于玉米籽粒的宽度,主轴采用推料螺旋与齿板组合结构;工作过程中脱粒机主轴经皮带轮减速,带动脱粒机主轴旋转,主轴上焊有若干个倾斜的叶片,工作时玉米被主轴上的叶片带动,既向前运动,又做上!下运动在运动的过程与两侧和底部(三个方向)的栅格(类似搓板)进行挤搓,依靠主轴上的进料螺旋和齿板推动果穗向前运动,使齿板与果穗之间!果穗与果穗之间!果穗与栅格之间产生揉搓力,将果穗上的籽粒脱掉,从而达到脱粒的目的这种方式不仅对果穗冲击力较小,脱粒过程比较柔和,而且对玉米籽粒的破损较低。1.滚筒 2.进料区螺旋片 3.皮带轮 4.进料箱 5.脱粒区板齿 6.栅格凹板 7.排芯区拨轮 8.排芯口压板机构3.轴流式玉米脱粒机脱粒机结构与板齿简图被脱作物通过脱离机械的喂入口进入由脱粒滚筒和凹板组成的脱离间隙进行打击和搓擦后，短脱出物通过栅格状凹板进入由清洗筛和风机组成的清粮装置进行清选。长脱出物则进入分离装置进行茎秆与籽粒的分离，长茎秆被排出机外而籽粒等短脱出物则通过分离装置上的筛孔进入下方的清粮装置进行清选。在风机和清选筛的联合作用下，谷壳等等细小轻杂物被吹出机外，干净的籽粒经由籽粒收集装置进入集粮装置。2.2 设计方案由于该设计主要的适用对象为中小型农户，所以要求设计的玉米脱粒机要有以下特点：（1）工作状态稳定，能持续工作较长时间，且工作期间故障较少。（2）工作效率较高，脱粒速度快，不易出现卡死等不正常工作状态。（3）在脱粒时，玉米上的玉米皮等杂物对脱粒效果的影响较小。因此该小型玉米脱粒机设计为撞击式玉米脱粒机2.3 玉米脱粒机总体结构玉米脱粒机主要组成部分：入料口、撞击式脱粒滚筒、凹板、机架等部分组成。其整体结构如图一所示：上端盖进料口出料口 凹板电机2.3.1 入料部分入料口与玉米脱粒机的上盖部分相连，它是利用五毫米厚的钢板制成，入料部位与滚筒的脱粒锤部位相切，将已拨皮的玉米从入料口进入，下滑到脱粒部位，进行脱粒。2.3.2 脱粒部分玉米脱粒机，工作时，玉米由进料口喂入，玉米在高速旋转的转子与滚筒内受到撞击，籽粒由筛孔分离出去，玉