挤搓式玉米脱粒机的设计

挤搓式玉米脱粒机的设计挤搓式玉米脱粒机的设计 摘摘 要要 为降低玉米种子脱粒过程中的损伤 借助玉米果穗与螺旋滚 筒之间以及玉米果穗与锥形外壳之间的摩擦作用 在推动玉米果穗向 前移动的同时完成脱粒 在机器尾部设有浮动齿 使挤搓更加充分 关键词关键词 玉米脱粒机 螺旋 挤搓 浮动齿 脱净率 引言引言 目随着社会的进步 生活中的每一个角落都有机器的参与 农业是我国的基 础经济 是国家发展的根本 机械化的普及 不仅使农业加强了农业化生产 同时也减轻了农民的劳动强度 如今我国北方大部分地区基本上从种到收到入 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 科技的创新更很好的开阔了市场 国内现有的中小型玉米脱粒机普遍 采用打击式脱粒方法来脱粒 这种方法对玉米种子的破坏性较大 特别对于玉 米脱粒和玉米种子的选育和储藏运输工作带来了很大的麻烦 挤搓式玉米脱粒 技术是一种新型脱粒技术 避免了直接对玉米种子进行打击 降低了种子破损 率 利于玉米的脱粒和种子的选育储藏运输工作 将来肯定会得到普遍推广 本文设计了一种高脱净率 低破损率 且方便移动的中小型新型挤搓式玉米脱 粒机 1 现存问题的分析和选题意义 1 1 玉米机械化脱粒存在的高破损率问题 玉米是全世界的主要粮食和饲料作物 具有单产量高 总产量稳定的特点 被称为 饲料之王 我国是世界上玉米生产第二大国 仅次于美国 在我国 玉米是仅次于小麦的主要粮食作物 其种植面积和产量居秋粮作物之首 成为 农业主要的经济作物之一 玉米种植面积一直处于稳步上升的状态 玉米已经 发展成为粮食 饲料 经济兼用作物 新世纪兴起了以玉米为原料的乙醇燃料 工业 玉米在国际贸易中占有越来越重要的地位 随着高新技术应用和机械作 业进程 稳定面积 增加单产 中国玉米生产还会有大发展 再看我国的玉米 机器收割情况 随着科技的发展玉米收获机械的种类越来越多也越来越先进 联合收割机技术的成熟和易地作业范围的不断扩大 玉米棒的收获工作已经变得 十分容易 目前我国生产的玉米联合收获机大部分只具有摘穗 剥皮和秸秆粉 碎等功能 玉米籽粒的脱粒还主要依靠脱粒机来完成 另外我过农民的种植方 式和秋播时间要求也不能给玉米棒留出充分的时间来自行风干不适合一次性脱 粒作业 所以玉米的脱粒工作玉米仍靠手工和脱粒机械进行脱粒加工 但是现 在玉米脱粒的脱粒质量问题还没有得到充分的解决 传统的玉米脱粒机容易挤 压玉米种子使其破损 普遍存在破损率高 种子损失率高 效率低的缺点 这 样不利于玉米种子的选育 收获以及储藏运输工作 所以就目前而言 需要一 种能有效降低玉米种子破损率 提高生产效率的机器 来满足市场需求 解决 此类问题 推动农业机械化的进程 1 2 所选题目的意义 根据上面所述 现在急需一款新型玉米脱粒机械实现机器自动脱粒 使其 具有高脱净率 低破损率的特点保证玉米种子的质量 以减少人工劳动力消耗 适合普通农业生产作业 来满足广大用户的需求 为了满足广大用户对玉米粒质量的高要求 本文通过种子对加工工艺以及 相关实验研究影响种子破损率的相关因素 结合对现有的玉米脱粒机械进行研 究现结合所学机械结构设计 优化设计 可靠性设计等知识研发出一种安全 便捷 高效并能以流水线方式高效生产的全自动玉米脱粒机 它采用挤搓式螺 旋板齿脱粒装置和排芯口变刚度压板装置的玉米脱粒机的设计方法使凸轮平稳 的进给提供玉米脱粒的轴向力 以刀具旋转对玉米产生的切向力使玉米粒快速 完整脱落 结构简单 便捷省力 效率高 既可用于农村家庭式 小型企业的 定量生产 又可适用于中大型企业的批量生产 摆脱传统手搓和整体打碎的方 式对玉米进行脱粒 减小劳动强度 提高劳动效率 既适合普通玉米脱粒 也 适合种子玉米脱粒 促进农业机械化的发展进程 2 螺旋挤搓式玉米脱粒机的结构和工艺流程 机器外壳呈锥形 其结构如图 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 圆柱形螺旋滚筒表面布满呈钝角锥形齿 在滚筒尾部表 面装有由专用弹簧和弹簧固定圈构成的浮动齿 3 6 玉米果穗由进料口 1 喂 入 电机带动带轮 12 转动 进而使轴 13 和螺旋滚筒 3 转动 在脱粒区内 由 于玉米果穗与滚筒之间以及玉米果穗与锥形壁 2 8 前部组合构成锥形壁 之间 的摩擦和玉米果穗之间充分挤搓 使玉米粒脱落 在螺旋滚筒的作用下 玉米果 穗将围绕滚筒做滚动 同时沿轴线方向移动至排芯区 考虑玉米芯上会残留玉米 粒 为使脱粒更充分 滚筒尾部装有由专用弹簧 5 和弹簧固定圈 6 构成的浮动 齿 4 帮助充分脱粒 在机盖后方设有排芯口 脱掉的玉米粒通过收粒斗 11 排 出主机 1 入料口 2 锥形上外壳 3 螺旋滚齿滚筒 4 浮动齿头 5 专用弹簧 6 弹簧固定圈 7 齿笼 8 锥形下外壳 9 排芯斗 10 支架 11 收粒斗 12 带轮 13 轴 图 1 结构图 3 螺旋挤搓式玉米脱粒机的工作原理 螺旋挤搓式玉米脱粒机是利用挤搓原理脱粒的 由锥齿 低转速螺旋滚筒 尾部浮动齿和锥形外壳等主要部分组成 可达到脱净率高和破碎率低的目的 该 螺旋挤搓式玉米脱粒机仿效人工挤搓原理脱粒 螺旋滚筒上安装有板齿 滚筒的 作用是带动板齿转动 板齿推动玉米果穗做螺旋运动 玉米果穗进入螺旋轨道后 在 螺旋板齿的作用下前进 由于脱粒机外壳采用锥形结构 故空间越来越小 摩擦 力越来越大 玉米果穗与螺旋滚齿滚筒上均布的锥形齿之间及玉米果穗与外壳 之间进行挤搓 在锥齿的拨动下 玉米果穗旋转进行脱粒 同时 在螺旋板的作用 下 玉米芯向排芯口移动并排出 螺旋滚筒上的锥齿可以处处进行拨削脱粒 同 时螺旋滚筒尾端的锥齿为浮动齿 这些浮动齿在底部弹簧的作用下 随着玉米的 大小和移动 空间大小会自动调整 使玉米尖部脱净 确保脱净率 降低了玉米粒 的破损率 4 主体结构设计及计算 4 1 螺旋滚筒 螺旋滚齿滚筒的结构如图 2 所示 滚筒上安装有板齿 滚筒的作用是带动板 齿转动 板齿推动玉米果穗做螺旋运动 同时螺旋板齿对玉米施加一个沿轴线方 向的力 使玉米与锥形外壁充分接触增大摩擦力 提高脱净率 滚筒是完成玉米脱粒的关键部分 在其表面均布有脱粒滚齿 玉米果穗在齿力的 作用下旋转 摩擦剥削进行脱粒 滚齿如图 3 所示 玉米脱粒机工作时主要是齿 的顶端与根部受力 参照变节面的柱体受力 齿根部直径设计为 10mm 能满足受 力要求 顶端采用圆弧过渡 以防顶部对玉米粒的划伤或破碎 并减少应力集中 现象 齿的高度取 13mm 沿径向相邻两齿之间的夹角取为 12 以保证玉米果穗 不落入两齿之间的空隙 沿轴向齿距取 15mm 若齿距大于 15mm 较小玉米可能会 出现打横等问题 则产生卡死或整根玉米破碎现象 若小于 15mm 则玉米果穗很 难 沿齿间落下而顺利分离 可能出现玉米粒夹在相邻两齿之间的现象 7 螺旋滚齿滚筒长度选取也很重要 过短会影响脱净率 过长会使脱粒干净的 玉米芯被打碎 进入清选机构的杂质增多 增大功率消耗 同时增加制造成本 8 滚筒上安装有板齿 滚筒的作用是带动板齿转动 板齿推动玉米果穗做螺旋 运动 且沿轴线向尾端移动 9 滚筒转速由滚筒外缘线速度决定 滚筒外缘线速度是以保证不伤害玉米粒 为前提条件的 通常滚筒外缘线速度应小于 4m s 但滚筒外缘线速度不能过低 否则会影响生产率 10 4 2 浮动齿 在螺旋滚筒尾端装有浮动齿 其结构如图 4 所示 浮动齿的主要功能是脱掉 玉米尖部和玉米芯上残留的玉米颗粒 由于越接近机械尾端 空间越小 玉米受 力越大 所以玉米颗粒容易挤破 浮动齿下端的弹簧可随玉米大小而自动伸缩 故可以避免玉米颗粒破碎 保证了脱净率和玉米粒及玉米芯的完整 浮动齿固定在齿笼上 其下端用弹簧和弹簧固定圈与轴连接 浮动齿的浮动 由下面的弹簧控制 弹簧直径的计算公式为 d 1 6Fmaxkc 1 式中 Fmax 弹簧所受最大力 经实验得 Fmax 50N C 旋绕比 取 c 5 k 曲度系数 按 k 4c 14c 4 0 615c 计算得 k 1 310 5 通过查资料 5 取钢丝直径为 2 0mm 的专用弹簧 此弹簧两端螺距小 中间螺距大 便于固定连接 将其螺距密 集端套入弹簧固定圈表面棒状约束 上端与浮动齿棒状约束配合 弹簧固定圈起固定弹簧的作用 弹簧下端套在固定圈表面凸起的圆柱上 每 个圆柱之间的夹角为 15 角度过小 齿笼约束承载能力降低 角度过大 玉米 可能落在两齿之间的空隙 不能实现完全脱粒 在脱粒过程中 弹簧固定圈主要 承受弹簧施加的压力 凸起圆柱只起约束作用 不承受任何力 4 3 齿笼 齿笼主要用来定位和束缚浮动齿头 齿笼上均布长方形孔 且每相邻两孔沿 半径方向的夹角为 15 与弹簧固定圈上的凸起圆柱对应 此外方孔与方孔之 间间距不宜过大或过小 以保证两孔之间的隔板强度 齿笼沿轴向可自由移动 且在一端有 4 个直径为 2mm 长度为 20mm 的圆柱 保证与前部的螺旋滚筒连接 并传递运动 这些圆柱在工作中主要承受剪切应力 5 上下箱盖 上下箱盖与螺旋滚筒之间形成一个封闭的脱粒空间 果穗在其中做复合运动 即绕自身轴线回转 同时沿轴线方向移动 脱粒空间增大 可增加喂入量 但同 时会降低脱粒效果 脱粒空间减小 降低了喂入量 却提高了脱粒效果 上下箱盖 外形均设计成锥形 在长度不变的情况下 锥度过大 可能造成玉米芯不易排出 以及整个玉米挤碎 或玉米粒破碎率高和玉米芯碎渣增加等不良后果 锥度过小 则对玉米施加的压力不够 玉米脱净率下降 玉米在螺旋板作用下很容易排出 较 小的玉米可能没有脱粒就被排出 通过计算 锥度取 4 尾端采用圆柱形 由斜 线到直线过渡 可保证顺利排出玉米芯 下箱盖与上箱盖相配合 故锥度与上箱 盖的一致 在其底部有均布的直径为 10mm 间隔为 5mm 的圆孔 以便玉米粒出料 6 结论 1 该螺旋挤搓式玉米脱粒机利用挤搓原理 借助玉米果穗与螺旋滚筒之间 玉 米果穗与锥形外壳之间的摩擦作用以及尾部的浮动齿 使挤搓更加充分 且保证 玉米棒尖部脱粒 提高了脱净率 2 与同类机型相比 该机具有生产效率高 玉米芯完整和脱粒质量好等优点 3 若将机器改装成螺旋齿结构 还可适合高粱和大豆等农作物脱粒 对农业机 械的改进具有很大推动作用 4 该机器结构紧凑 既适合北方平原 又适应南方丘陵地带 具有广阔的市场前 景 参考文献 1 李心平 差速式玉米种子脱粒机的设计 J 农业机械学报 2008 8 192 195 2 吴多峰 板齿式与钉齿式玉米脱粒机的性能比较 J 农机化研究 2006 10 78 80 3 柳建安 李伟杰 一种玉米脱粒机 中国 ZL 2 6 P 2007 01 31 4 濮良贵 机械设计 M 北京 高等教育出版社 2006 5 吴宗泽 机械设计课程设计手册 K 北京 高等教育出版社 2006 6 中国农业机械化科学研究院 农业机械设计手册 K 北京 机械工业出版社 1988 7 何晓鹏 挤搓式玉米脱粒机的研制 J 农业工程学报 2003 19 3 105 108 8 金奇志 ADAMS 在 YT3 5 型玉米脱粒机设计中的应用 J 农机化研究 2008 11 188 190 9 刘海英 PYT2600A 型滚筒式玉米脱粒机的改