CN105766237A - 一种波纹锥形玉米脱粒机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种波纹锥形玉米脱粒机，包括输送机构、脱粒机构、分离机构、传动机构和机架；脱粒机构包括锥形滚筒和用于驱动锥形滚筒转动的驱动装置，锥形滚筒竖直放置且其大口端与分料仓的出料端对应设置，锥形滚筒的小口端与排芯仓对应设置，在锥形滚筒的内表面交错分布有多排波纹脱粒带及离散齿，每排波纹脱粒带的设置方向和每排离散齿的设置方向均平行于锥形滚筒的中轴线；波纹脱粒带为一由下底边、两侧边以及与两侧边上端连接的圆弧围成的封闭状平面按S形轨迹延伸成的立体结构；离散齿为由底端面、侧曲面以及与侧曲面上端连接的球面围成的圆锥状立体结构。本发明能够减小玉米脱粒过程中的机械损伤，提高脱净率，且不会对玉米芯造成破碎。

Description

一种波纹锥形玉米脱粒机
技术领域
本发明涉及农业机械领域，具体地说是涉及一种波纹锥形玉米脱粒机。
背景技术
玉米是我国主要的农作物之一，并且是一种重要的经济作物，此外，玉米还作为重要的饲料和工业原料，对我国的粮食生产和畜牧业的发展起着至关重要的作用。近年来，玉米的产量逐渐提高，人们越来越重视玉米收割中的摘穗、剥皮、脱粒等环节，其中，玉米的脱粒则是收获工作中的关键环节，当前市场上出现的玉米收获机仅具有摘穗、剥皮、秸秆粉碎等功能，玉米脱粒工序还需单独靠脱粒机完成。
目前我国使用的玉米脱粒机大多采用打击原理设计的，这种玉米脱粒机具有籽粒破碎率偏高、脱粒不干净、含杂率高等缺陷，破碎率偏高会导致原料的巨大浪费，影响脱粒的效果同时会造成较大的经济损失，玉米籽粒的破损也会影响玉米短期、长期的储藏，低损伤脱粒尤其是对于种子玉米的脱粒更加重要，遭受破损的玉米种子发芽率低、易生霉菌、生虫、易破碎，不利于玉米种子的生产和农业的发展。因此降低玉米脱粒过程中的机械损伤成为玉米脱粒的主要问题，需要研究脱净率高、低损伤的新型玉米脱粒机，以适应现代农业生产满足市场需求。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种波纹锥形玉米脱粒机，该玉米脱粒机能够减小玉米脱粒过程中的机械损伤，提高脱净率，且不会对玉米芯造成破碎。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种波纹锥形玉米脱粒机，包括输送机构、脱粒机构、分离机构、传动机构和机架；
所述的输送机构包括喂料斗、输送带以及分料仓，输送带倾斜固设在机架上，喂料斗设置于输送带下端的上方，在输送带的顶端对应设有用于承接物料的分料仓，分料仓的出料端与脱粒机构的进料口对应设置，输送带下端连接有主动轴，该主动轴一端通过皮带连接电机Ⅰ输出端，电机Ⅰ水平设置在机架上；
所述的分离机构包括出料仓和呈弯曲状的排芯仓，排芯仓对应设于脱粒机构的排料口正下方，排芯仓的底面密布有若干用于筛选玉米籽粒的筛孔，出料仓位于排芯仓下方并将排芯仓的底面完全包裹；
所述的脱粒机构包括锥形滚筒和用于驱动锥形滚筒转动的驱动装置，锥形滚筒竖直放置且其大口端与分料仓的出料端对应设置，锥形滚筒的小口端与排芯仓对应设置，在锥形滚筒的内表面交错分布有多排波纹脱粒带及离散齿，每排波纹脱粒带的设置方向和每排离散齿的设置方向均平行于锥形滚筒的中轴线；
所述的波纹脱粒带为一由下底边、两侧边以及与两侧边上端连接的圆弧围成的封闭状平面按S形轨迹延伸成的立体结构；
所述的离散齿为由底端面、侧曲面以及与侧曲面上端连接的球面围成的圆锥状立体结构。
作为进一步地改进，所述锥形滚筒的上下两端的外筒壁上均对应套设有两个主锥齿轮，每个主锥齿轮四周均啮合有三个按120度夹角等角度排列的副锥齿轮，其中，每个副锥齿轮均对应装设于一竖直放置的支撑轴上，支撑轴的上下两端分别通过轴承设置在机架上，其中一个支撑轴上安装有皮带轮，并通过皮带连接至电机Ⅱ的输出端，电机Ⅱ固设在机架上。
作为进一步地改进，所述的波纹脱粒带包括若干段波纹脱粒单元，波纹脱粒单元的轮廓曲线方程是由f（x）=0.08275x3-1.112x2+4.203x-2.174在x取值范围为2.16~6.80内得出的曲线段。
作为进一步地改进，所述分料仓从其入口端至出口端逐渐变窄且其下端呈竖直状，以使输送来的玉米果穗分开并使玉米果穗逐个轴向滑至出口。
作为进一步地改进，所述的输送带与水平方向的夹角为50度。
作为进一步地改进，所述的波纹脱粒带和离散齿均采用橡胶材料制成。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明采用波纹脱粒的脱粒方法，是基于仿生思维下的脱粒创新，观察发现，玉米果穗上纵向两列籽粒之间的缝隙走向近似锯齿状，但锯齿的棱角会损伤籽粒，因此对玉米籽粒缝隙的实际锯齿状尺寸进行曲线拟合得到波纹的脱粒单元，该形状不会对籽粒造成损伤，由若干脱粒单元组成的脱粒带类似波纹，因此该脱粒方法称为波纹脱粒，波纹脱粒的原理是波纹脱粒单元能够插入两列籽粒间的缝隙中，与籽粒缝隙啮合的比较完整，籽粒的三角状侧面能够紧贴在波纹脱粒单元的侧曲面上，接触面积较大，籽粒所承受的强度较小，因此对籽粒的损伤极小，波纹脱粒单元通过转动对籽粒产生侧向压力，籽粒因此从果穗上脱下；
2、本发明采用先离散后脱粒的仿生原理，传统的手工脱粒玉米籽粒是先用锥子冲掉一列籽粒，然后再用手握住玉米果穗转动揉搓将籽粒脱下，将该脱粒总结为先离散后脱粒的原理，本发明中的离散齿能够离散脱下少量籽粒，将玉米籽粒间力的传递打断，便于波纹脱粒带的脱粒；
3、本发明的锥形脱粒滚筒是基于差速原理设计的，竖直进入滚筒的玉米果穗与高速旋转的滚筒之间形成明显的差速，脱粒带和离散齿分布于籽粒周围，波纹脱粒带与籽粒之间受到差速作用从而将籽粒脱下，滚筒的入口直径比完整的玉米果穗稍大，只能容纳单个玉米果穗竖直进入，这种全新的滚筒脱粒类似人手握住玉米果穗转动脱粒的过程，具有很好的低损伤脱粒效果，而出口直径要小于玉米果穗直径大于玉米芯的直径，这种设计能够保证只有脱净的玉米芯可以从出口出来，有效地保证了脱粒率；
4、本发明的锥形滚筒在运转机构上具有创新性，设计了齿轮啮合支撑式的无轴滚筒，通过主锥齿轮与副锥齿轮之间的相互啮合将滚筒固定起来，副锥齿轮起到了支撑和传动的作用，滚筒在锥齿轮的配合作用下可以稳定地旋转；
5、本发明能够为实现玉米的低损伤脱粒提供解决方案，该玉米脱粒机具有破损率极低、脱净率高、不断芯、原理新颖的优点，不仅适合普通玉米的脱粒也适合种子玉米的脱粒。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为脱粒机构的主视图。
图3为脱粒机构的俯视图。
图4为锥形滚筒的主视图。
图5为锥形滚筒的俯视图。
图6为滚筒内表面的结构示意图。
图7为波纹脱粒单元的结构示意图。
图8为封闭状平面的结构示意图。
图9为拟合曲线的结构示意图。
图10为离散齿的结构示意图。
图中标记：1、喂料斗，2、机架，3、输送带，4、挡板，5、分料仓，6、驱动装置，601、主锥齿轮，602、副锥齿轮，7、锥形滚筒，701、波纹脱粒带，7011、下底边，7012、两侧边，7013、圆弧，702、波纹脱粒单元，703、离散齿，7031、下底面，7032、侧曲面，7033、球面，8、支撑轴，9、皮带轮，10、排芯仓，11、底面，12、出料仓，13、电机Ⅰ。
具体实施方式
如图所示，一种波纹锥形玉米脱粒机，包括输送机构、脱粒机构、分离机构、传动机构和机架2；
所述的输送机构包括喂料斗1、输送带3以及分料仓5，输送带3倾斜固设在机架2上，同时输送带表面设有等距的挡板4，挡板4用于输送玉米果穗，喂料斗1设置于输送带3下端的上方，在输送带3的顶端对应设有用于承接物料的分料仓5，分料仓5的出料端与脱粒机构的进料口对应设置，输送带3下端连接有主动轴，该主动轴一端通过皮带连接电机Ⅰ13输出端，电机Ⅰ13水平设置在机架上；
所述的分离机构包括出料仓12和呈弯曲状的排芯仓10，排芯仓10对应设于脱粒机构的排料口正下方，排芯仓的底面11即是分离筛，分离筛上密布有若干用于筛选玉米籽粒的筛孔，出料仓12位于排芯仓10下方并将分离筛完全包裹。
所述的脱粒机构包括锥形滚筒7和用于驱动锥形滚筒7转动的驱动装置6，锥形滚筒7竖直放置且其大口端与分料仓5的出料端对应设置，锥形滚筒7的小口端与排芯仓10对应设置，在锥形滚筒7的内表面交错分布有多排波纹脱粒带701及离散齿703，每排波纹脱粒带的设置方向和每排离散齿的设置方向均平行于锥形滚筒7的中轴线；
所述的波纹脱粒带701为一由下底边7011、两侧边7012以及与两侧边7012上端连接的圆弧7013围成的封闭状平面按S形轨迹延伸成的立体结构；封闭状平面包括上底边为1mm、下底边为4mm、高为7.5mm的等腰梯形，等腰梯形的上底边连接一半径为0.51mm的圆弧；
所述的离散齿703为由下底面7031、侧曲面7032以及与侧曲面7032上端连接的球面7033围成的圆锥状立体结构，离散齿包括上底面半径为0.5mm、下底面半径为2mm、高为7.5mm的锥台，锥台的上底面连接一半径为0.51mm的圆球。
所述锥形滚筒7的上下两端的外筒壁上均对应套设有两个主锥齿轮601，每个主锥齿轮601四周均啮合有三个按120度夹角等角度排列的副锥齿轮602，其中，每个副锥齿轮602均对应装设于一竖直放置的支撑轴8上，支撑轴8的上下两端分别通过轴承设置在机架2上，其中一个支撑轴8上安装有皮带轮9，并通过皮带连接至电机Ⅱ的输出端，电机Ⅱ固设在机架上。
根据玉米果穗上籽粒排列的缝隙规律仿生得到波纹脱粒带701，玉米果穗上纵向两列籽粒之间的缝隙走向近似锯齿状，通过实际测量得出籽粒缝隙的锯齿状单元的尺寸，波纹脱粒带701包括若干段波纹脱粒单元702，如图9所示，选定波纹脱粒单元702的四个顶点a,b,c,d，对该四个顶点a,b,c,d进行曲线拟合，该拟合曲线是由fx=0.08275x3-1.112x2+4.203x-2.174在x取值范围为2.16~6.80内得出的曲线段。
所述分料仓5从其入口端至出口端逐渐变窄且其下端呈竖直状，能够将输送上来的玉米果穗分开并使其逐个轴向滑至出口，然后竖直进入锥形滚筒。
所述的输送带3与水平方向的夹角为50度。
所述的波纹脱粒带701和离散齿703均采用橡胶材料制成，进一步地减小对籽粒的损伤。
作为进一步地改进，所述锥形滚筒的上底面直径为70mm、下底面为直径110mm、高为600mm。
作为进一步地改进，所述的喂料斗设置为上端宽下端窄的三角漏斗状，便于入料以及料斗中的玉米果穗无残留地送入输送带。
其工作过程为：将大量玉米果穗倒入喂料斗，在挡板的作用下玉米果穗进入输送带并随输送带输送至顶端，然后玉米果穗落入分料仓，玉米果穗顺着分料仓内壁滑动，逐渐调整姿态为轴向，分别向着两个出口滑去，随后玉米果穗竖直落入锥形滚筒，进入了脱粒机构，锥形滚筒受到锥齿轮驱动快速转动，在离散齿和波纹脱粒带的作用下逐步脱粒，脱净的玉米芯和脱下的籽粒从锥形滚筒底端落出，进入排芯仓，籽粒和玉米芯顺着分离筛滑动，籽粒从筛孔落下进入出料仓，随后从出料口排出，玉米芯继续滑动从排芯口排出。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.一种波纹锥形玉米脱粒机，包括输送机构、脱粒机构、分离机构、传动机构和机架(2)；
所述的输送机构包括喂料斗（1）、输送带（3）以及分料仓（5），输送带（3）倾斜固设在机架（2）上，喂料斗（1）设置于输送带（3）下端的上方，在输送带（3）的顶端对应设有用于承接物料的分料仓（5），分料仓（5）的出料端与脱粒机构的进料口对应设置，输送带（3）下端连接有主动轴，该主动轴一端通过皮带连接电机Ⅰ（13）输出端，电机Ⅰ（13）水平设置在机架上；
所述的分离机构包括出料仓(12)和呈弯曲状的排芯仓(10)，排芯仓(10)对应设于脱粒机构的排料口正下方，排芯仓的底面(11)密布有若干用于筛选玉米籽粒的筛孔，出料仓(12)位于排芯仓(10)下方并将排芯仓(10)的底面完全包裹，其特征在于：
所述的脱粒机构包括锥形滚筒（7）和用于驱动锥形滚筒（7）转动的驱动装置（6），锥形滚筒（7）竖直放置且其大口端与分料仓（5）的出料端对应设置，锥形滚筒（7）的小口端与排芯仓(10)对应设置，在锥形滚筒(7)的内表面交错分布有多排波纹脱粒带(701)及离散齿(703)，每排波纹脱粒带的设置方向和每排离散齿的设置方向均平行于锥形滚筒（7）的中轴线；
所述的波纹脱粒带(701)为一由下底边(7011)、两侧边(7012)以及与两侧边(7012)上端连接的圆弧(7013)围成的封闭状平面按S形轨迹延伸成的立体结构；
所述的离散齿(703)为由底端面(7031)、侧曲面(7032)以及与侧曲面(7032)上端连接的球面（7033）围成的圆锥状立体结构。
2.根据权利要求1所述的一种波纹锥形玉米脱粒机，其特征在于：
所述锥形滚筒（7）的上下两端的外筒壁上均对应套设有两个主锥齿轮（601），每个主锥齿轮（601）四周均啮合有三个按120度夹角等角度排列的副锥齿轮（602），其中，每个副锥齿轮（602）均对应装设于一竖直放置的支撑轴（8）上，支撑轴（8）的上下两端分别通过轴承设置在机架（2）上，其中一个支撑轴（8）上安装有皮带轮（9），并通过皮带连接至电机Ⅱ的输出端，电机Ⅱ固设在机架上。
3.根据权利要求1或2所述的一种波纹锥形玉米脱粒机，其特征在于：所述的波纹脱粒带(701)包括若干段波纹脱粒单元(702)，波纹脱粒单元(702)的轮廓曲线方程是由f（x）=0.08275x3-1.112x2+4.203x-2.174在x取值范围为2.16~6.80内得出的曲线段。
4.根据权利要求3所述的一种波纹锥形玉米脱粒机，其特征在于：所述分料仓（5）从其入口端至出口端逐渐变窄且其下端呈竖直状，以使输送来的玉米果穗（14）分开并使玉米果穗逐个轴向滑至出口。
5.根据权利要求2或4所述的一种波纹锥形玉米脱粒机，其特征在于：所述的输送带(3)与水平方向的夹角为50度。
6.根据权利要求5所述的一种波纹锥形玉米脱粒机，其特征在于：所述的波纹脱粒带(701)和离散齿(703)均采用橡胶材料制成。
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