CN107124966A - 一种玉米碎芯脱粒方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种玉米碎芯脱粒方法，包括以下步骤：前方输送装置将玉米棒喂入入料斗中；夹持输送辊对玉米棒进行夹持输送，弹性定位器将玉米棒定位到预定位置，使之被夹紧并向下强制输送；碎芯钻将玉米芯部钻碎成条状、块状的籽粒‑芯部结合物；揉搓初脱机构对碎芯后的籽粒‑芯部结合物进行低速揉搓；柔性脱粒分离机构对物料进行高速柔性打击，使绝大部分玉米脱粒；清选总成对脱粒后的物料进行振动和风力的清选；输送总成将脱净后的玉米籽粒输送到收集装置、未脱净的籽粒输送到所述柔性脱粒分离机构。本发明可以大大提高脱粒机械对玉米含水率的适应性，适用于含水率40%以下的玉米脱粒过程，实现高含水率玉米籽粒直接收获，脱净率高、损伤率低。

Description

一种玉米碎芯脱粒方法

技术领域

本发明涉及农业机械，尤其是涉及一种玉米碎芯脱粒方法，主要适用于玉米的碎芯、脱粒、清选、复脱过程，是针对含水率低于40%的玉米进行籽粒直接收获的关键方法。

技术背景

玉米是我国主要的粮食作物，也是重要的饲料和工业原料，玉米的人工收获过程劳动强度大、效率低，随着城镇化程度的不断加深、农村劳动力不断减少，人工收获玉米方式的局限性显而易见。机械化收获玉米不仅省时省力，而且能够有效的降低收获过程中的损失，是提高玉米生产效率、节约生产成本、提高玉米产量的捷径。

脱粒是玉米机械化收获的重要工序，传统玉米脱粒采用外脱粒方式，即用硬质脱粒元件对玉米表面施加揉搓、冲击和碾压等作用，由外向内施力迫使籽粒与芯部脱离，该脱粒方法法只适用于含水率较低的玉米，而我国大部分地区种植的玉米在收获时含水率为25%~35%甚至更高，该含水率下的玉米芯部韧性高、籽粒之间间隙小，直接使用传统外脱方式脱净率低、损伤率高。因此，亟需一种能够对我国高含水率玉米进行籽粒直脱收获、脱净率高、损伤率低的玉米脱粒方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决在我国玉米收获时，含水率过高，芯部韧性高、籽粒之间间隙小，不能在收获时直接使用传统外脱的方式进行籽粒直脱收获，现行“收获玉米棒—晾晒—脱粒”的分段收获模式浪费人力物力，收获效率低，玉米霉变和脱粒损伤造成巨大损失的问题，提供能针对我国高含水率玉米进行籽粒直接收获的，碎芯、脱粒、清选效果好，脱净率高，损伤率低的玉米碎芯脱粒方法。

本发明解决技术问题所采取的技术方案是：

一种玉米碎芯脱粒方法，该方法利用玉米碎芯脱粒装置实现，玉米碎芯脱粒装置包括碎芯总成、差速柔性脱粒总成、清选总成、输送总成、齿轮箱、粮箱和机架；碎芯总成位于整机前端的上部的机架上，差速柔性脱粒总成位于碎芯总成下端，清选总成位于差速柔性脱粒总成下部，输送总成安装在整机下端的机架上，齿轮箱位于机架外部，粮箱与机架并排，安装在机架一侧。碎芯总成包括入料斗、上夹持输送辊、下夹持输送辊、上弹性定位器、下弹性定位器、碎芯钻和安装架；入料斗安装在碎芯总成上部，上夹持输送辊和下夹持输送辊安装在入料斗下方的转轴上，上夹持输送辊、下夹持输送辊为中部半径减小的回转体，上弹性定位器安装在上夹持输送辊下方、下夹持输送辊上方的机架上，由三个弹性定位器在同一平面相错约120°组成，下弹性定位器安装在下夹持输送辊下方的机架上，与上弹性定位器结构相同，两者相错约60°安装，弹性定位器由底座、外壳、弹簧和滚轮伸缩臂组成，通过螺钉安装在机架上，入料斗上夹持输送辊、上弹性定位器、下夹持输送辊、下弹性定位器通过构成直径逐渐减小的玉米通道，安装架通过螺栓安装在机架上，碎芯钻安装在安装架正中，碎芯钻中心为钻头，外圈为锯齿形刀刃，刀刃高度低于螺旋钻头高度。清选总成包括摆臂、上筛板、下筛板、偏心轮、风扇、导流板、框架、清选导向板；摆臂一侧固定在框架上，一侧通过转轴安装在机架上，偏心轮一侧固定在框架的尾端，另一侧通过转轴安装在机架上，上筛板和下筛板固定在框架上，上筛板位于下筛板上方，由输送筛、分离筛、逐料筛组成，输送筛位于上筛板前端，分离筛位于上筛板中部，由多个分离条安装在框架上构成，逐料筛安装在框架后部，下筛板表面钻有圆孔，清选导向板安装在下筛板下方的机架上，风扇安装在下筛板下方的导流板内部，导流板安装在机架上，将风扇包络并将气流导向分离筛所在位置。差速柔性脱粒总成包括揉搓初脱机构、柔性脱粒分离机构、脱粒导向板、排杂板、上盖板和转轴；所述揉搓初脱机构包括斜纹杆、小幅板、小滚筒和小凹板，小幅板固定在转轴上，小滚筒为闭式滚筒，固定在2块或2块以上的小幅板上，斜纹杆以4头螺旋的形式固定在小滚筒上，为揉搓初脱机构的脱粒元件，小凹板是工作表面具有凸起的无孔凹板，位于小滚筒的下方，两者中心线重合，柔性脱粒分离机构包括柔性板齿、大滚筒、大幅板和大凹板，大幅板固定在转轴上，大滚筒为开式滚筒，固定在2块或2块以上的大幅板上，柔性板齿的材料为橡胶或聚氨酯，为柔性脱粒分离机构的脱粒元件，其工作表面为齿形，呈4头螺旋的排列形式安装在大滚筒上，大凹板为栅格式凹板，其中心线与大滚筒重合，小滚筒与大滚筒通过圆台状回转体过渡；输送总成包括籽粒输送器和复脱输送器，籽粒输送器安装在整机下方的中部，与粮箱的入料口连通，复脱输送器安装在整机下端的后部，与差速柔性脱粒总成的复脱口连通；齿轮箱位于机架前端的外部，外壳、动力输入轴和动力输出轴；粮箱与机架并排，前端的上部开有入料口，与主机通过籽粒输送器连通。该方法包括以下步骤：

（1）启动装置：动力输入轴、上夹持输送辊、下夹持输送辊、碎芯钻、动力输出轴、心轴、风扇、籽粒输送器、复脱输送器、偏心轮转动；

（2）喂料：前方输送装置将玉米棒喂入入料斗中；

（3）夹持输送和弹性定位：上夹持输送辊对向转动，将玉米棒向下夹持输送，经上弹性定位器初步定位，玉米棒被下夹持输送机构继续向下夹持输送，在下弹性定位器、下夹持输送机构、上弹性定位器的作用下完成最终定位，并强制向下强制输送；

（4）碎芯：碎芯钻将输送过来的玉米棒芯部钻碎，使玉米棒破碎成条状、块状的籽粒-芯部结合物；

（5）低速揉搓初脱：斜纹杆低线速度转动，配合小凹板使籽粒-芯部结合物在大脱粒间隙下将上容易脱粒的籽粒脱下，将玉米芯部进一步破碎，同时将物料向后螺旋输送；

（6）高速柔性打击：物料受到高速转动的柔性板齿的离心力和弹力打击，同时与大凹板发生碰撞，产生受迫振动和自激振动，强度最低的籽粒-芯部连接处发生断裂；

（7）初步分离：籽粒、小块未脱净物料、芯部残渣等小块物料通过大凹板的间隙，不能通过所述间隙的大块芯部配合排杂板从后方出料口排出；

（8）风力和振动清选：所述能通过大凹板间隙的籽粒、未脱净籽粒和芯部残渣在风扇风力和偏心轮振动的作用下，密度大、尺寸小的籽粒和带有小块芯部的未脱净籽粒通过离筛的间隙，落到下筛板上，经前方直径较小的圆孔落下，带有小块芯部的籽粒从下筛板后端较大的圆孔落下，密度小、尺寸大的芯部在风扇和振动的作用下经逐料筛从机尾排出，实现籽粒和杂余的最终分离、清选；

（9）物料输送：所述脱净籽粒经过下筛板前方的直径较小的筛孔，配合清选导向板落入籽粒输送器，在籽粒输送器的输送下进入粮箱，未脱净籽粒经过下筛板后方的直径较大的筛孔，配合清选导向板落入复脱输送器；

（10）复脱：未脱净籽粒由复脱口进入差速柔性脱粒总成进行复脱；

（11）出料：脱净籽粒由籽粒输送器送入收集装置中。

本发明的有益效果：可以大大提高脱粒机械对玉米含水率的适应性，适用于含水率40%以下的玉米脱粒过程，实现高含水率玉米籽粒直接收获，脱净率高、损伤率低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是玉米碎芯脱粒装置的轴测示意图；

图2是碎芯总成轴侧示意图；

图3是碎芯总成的弹簧定位器剖视图；

图4是差速柔性脱粒总成的剖视图；

图5是清选总成和输送总成的轴侧示意图；

图6是本发明玉米碎芯脱粒方法的流程图；

图中，碎芯总成1、差速柔性脱粒总成2、清选总成3、输送总成4、齿轮箱5、粮箱6、机架7、入料斗11、上夹持输送辊121、下夹持输送辊122、上弹性定位器131、下弹性定位器132、碎芯钻14、安装架15、底座133、外壳134、弹簧135、滚轮伸缩臂136、摆臂31、上筛板32、下筛板33、偏心轮34、风扇35、导流板37、框架36、清选导向板38、输送筛321、分离筛322、逐料筛323、揉搓初脱机构21、柔性脱粒分离机构22、脱粒导向板23、排杂板24、上盖板25、心轴26、斜纹杆211、小幅板212、小滚筒213、小凹板214、柔性板齿221、大滚筒222、大幅板223、大凹板224、籽粒输送器41、复脱输送器42、外壳501、动力输入轴503、动力输出轴502。

具体实施方式

下面将结合附图和实例对本发明进一步说明。

如图1-5所示，一种内脱式玉米脱粒清选装置，包括碎芯总成1、差速柔性脱粒总成2、清选总成3、输送总成4、齿轮箱5、粮箱6和机架7；碎芯总成1位于整机前端的上部的机架7上，差速柔性脱粒总成2位于碎芯总成1下端，清选总成3位于差速柔性脱粒总成2下部，输送总成4安装在整机下端的机架7上，齿轮箱位于机架7外部，粮箱6与机架7并排，安装在机架7一侧。碎芯总成1包括入料斗11、上夹持输送辊121、下夹持输送辊122、上弹性定位器131、下弹性定位器132、碎芯钻14和安装架15，入料斗11安装在碎芯总成1上部，上夹持输送辊121和下夹持输送辊122安装在入料斗下方的转轴上，上夹持输送辊121、下夹持输送辊122为中部半径减小的回转体，上弹性定位器131安装在上夹持输送辊121下方、下夹持输送辊122上方的机架7上，由三个弹性定位器13在同一平面相错约120°组成，下弹性定位器132安装在下夹持输送辊122下方的机架7上，与上弹性定位器131结构相同，两者相错约60°安装，弹性定位器13由底座133、外壳134、弹簧135和滚轮伸缩臂136组成，通过螺钉安装在机架7上，入料斗11上夹持输送辊121、上弹性定位器131、下夹持输送辊122、下弹性定位器132通过构成尺寸逐渐减小的玉米通道，入料斗11安装架15通过螺栓安装在机架7上，碎心钻14安装在安装架15正中，碎芯钻14中心为螺旋钻头，外圈为锯齿形刀刃，刀刃高度低于螺旋钻头高度；碎芯总成2将玉米棒进行有效的夹持、输送、定位和碎芯，使之成为失去籽粒支撑的条状、块状籽粒-芯部结合物。所述差速柔性脱粒总成2包括揉搓初脱机构21、柔性脱粒分离机构22、脱粒导向板23、排杂板24、上盖板25和转轴26，所述揉搓初脱机构21包括斜纹杆211、小幅板212、小滚筒213和小凹板214，小幅板212固定在转轴26上，小滚筒213为闭式滚筒，固定在2块或2块以上的小幅板212上，斜纹杆211以4头螺旋的形式固定在小滚筒213上，为揉搓初脱机构21的脱粒元件，小凹板214是工作表面具有凸起的无孔凹板，位于小滚筒213的下方，两者中心线重合，柔性脱粒分离机构22包括柔性板齿221、大滚筒222、大幅板223和大凹板224，大幅板223固定在转轴26上，大滚筒222为开式滚筒，固定在2块或2块以上的大幅板223上，柔性板齿221的材料为橡胶或聚氨酯，为柔性脱粒分离机构22的脱粒元件，其工作表面为齿形，呈4头螺旋的排列形式安装在大滚筒222上，大凹板224为栅格式凹板，小滚筒213与大滚筒222通过圆台状回转体过渡；将前方输送过来的玉米籽粒-芯部结合物通过低速揉搓、高速柔性打击，完成脱粒工序，同时料分为大块芯部和小块物料两部分。清选总成3包括摆臂31、上筛板32、下筛板33、偏心轮34、风扇35、导流板37、框架36和清选导向板38；摆臂31一侧固定在框架36上，一侧通过转轴安装在机架7上，偏心轮34一侧固定在框架36的尾端，另一侧通过转轴安装在机架7上，上筛板32和下筛板33固定在框架36上，上筛板32位于下筛板33上方，由输送筛321、分离筛322、逐料筛323组成，输送筛321位于上筛板32前端，分离筛322位于上筛板32中部，由多个分离条安装在框架36上构成，逐料筛323安装在框架36后部，下筛板33钻有圆孔，分为前后两部分，清选导向板38安装在下筛板32下方的机架7上，风扇35安装在下筛板33下方的导流板37内部，导流板37安装在机架7上，将风扇35包络并将气流导向分离筛322所在位置，将通过大凹板224的小块籽粒、芯部根据密度和尺寸的不同，在逐渐向后输送的过程中配合风扇35进行振动、风力清选，使脱净籽粒、未脱净籽粒和杂余碎芯通过既定位置排出；输送总成4包括籽粒输送器41和复脱输送器42，籽粒输送器42安装在整机下方的中部，与粮箱6的入料口连通，复脱输送器42安装在整机下端的后部，与差速柔性脱粒总成2的复脱口253连通，复脱输送器42将未脱净籽粒输送到柔性脱粒分离机构22中进行复脱，籽粒输送器41将脱净籽粒输送到粮箱6。齿轮箱5位于机架7前端的外部，外壳501、动力输入轴503和动力输出轴502，将外部动力引入内脱式玉米脱粒清选装置中，使各运动部件运动。粮箱6与机架7并排，前端的上部开有入料口，与主机通过籽粒输送器41连通，收集脱粒完成的籽粒。

如图6所示，该方法包括如下步骤：

（1）启动装置：使各运动部件运动，为S1；

（2）喂料：前方输送装置将玉米棒喂入入料斗11中，为S2；

（3）夹持输送和弹性定位：上夹持输送辊121对向转动，将玉米棒向下夹持输送，经上弹性定位器131初步定位，玉米棒被下夹持输送机构132继续向下夹持输送，在下弹性定位器132、下夹持输送机构122、上弹性定位器131的作用下完成最终定位，并强制向下强制输送，为S3；

（4）碎芯：碎芯钻14将输送过来的玉米棒芯部钻碎，使玉米棒破碎成条状、块状的籽粒-芯部结合物，为S4；

（5）低速揉搓初脱：斜纹杆211低线速度转动，配合小凹板214使籽粒-芯部结合物在大脱粒间隙下将上容易脱粒的籽粒脱下，将玉米芯部进一步破碎，同时将物料向后螺旋输送，为S5；

（6）高速柔性打击：物料受到高速转动的柔性板齿211的离心力和弹力打击，同时与大凹板224发生碰撞，产生受迫振动和自激振动，强度最低的籽粒-芯部连接处发生断裂，为S6；

（7）初步分离：籽粒、小块未脱净物料、芯部残渣等小块物料通过大凹板231的间隙，不能通过所述间隙的大块芯部配合排杂板24从后方出料口排出，为S7；

（8）风力和振动清选：所述能通过大凹板231间隙的籽粒、未脱净籽粒和芯部残渣在风扇35风力和偏心轮34振动的作用下，密度大、尺寸小的籽粒和带有小块芯部的未脱净籽粒通过离筛322的间隙，落到下筛板33上，经前方直径较小的圆孔落下，带有小块芯部的籽粒从下筛板33后端较大的圆孔落下，密度小、尺寸大的芯部在风扇35和振动的作用下经逐料筛323从机尾排出，实现籽粒和杂余的最终分离、清选，为S8；

（9）物料输送：所述脱净籽粒经过下筛板前方的直径较小的筛孔，配合清选导向板38落入籽粒输送器41，在籽粒输送器41的输送下进入粮箱6，未脱净籽粒经过下筛板后方的直径较大的筛孔，配合清选导向板38落入复脱输送器42，为S9；

（10）复脱：未脱净籽粒由复脱口253进入差速柔性脱粒总成2进行复脱，为S10；

（11）出料：脱净籽粒由籽粒输送器41送入粮箱6中，为S11。

本发明可以应用于含水率在40%以下的玉米的碎芯、脱粒、清选、复脱过程，解决高含水率玉米籽粒直收难题，工作可靠、损伤小、效率高。

Claims (1)

1.一种玉米碎芯脱粒方法，其特征在于：该方法利用玉米碎芯脱粒装置实现，所述玉米碎芯脱粒装置包括碎芯总成（1）、差速柔性脱粒总成（2）、清选总成（3）、输送总成（4）、齿轮箱（5）、粮箱（6）和机架（7）；碎芯总成（1）位于整机前端的上部的机架（7）上，差速柔性脱粒总成（2）位于碎芯总成（1）下端，清选总成（3）位于差速柔性脱粒总成（2）下部，输送总成（4）安装在整机下端的机架（7）上，齿轮箱位于机架（7）外部，粮箱（6）与机架（7）并排，安装在机架（7）一侧；

所述碎芯总成（1）包括入料斗（11）、上夹持输送辊（121）、下夹持输送辊（122）、上弹性定位器（131）、下弹性定位器（132）、碎芯钻（14）和安装架（15）；

所述清选总成（3）包括摆臂（31）、上筛板（32）、下筛板（33）、偏心轮（34）、风扇（35）、框架（36）、导流板（37）、清选导向板（38），摆臂（31）一侧固定在框架（36）上，一侧通过转轴安装在机架（7）上，偏心轮（34）一侧固定在框架（36）的尾端，另一侧通过转轴安装在机架（7）上，上筛板（32）和下筛板（33）固定在框架（36）上，上筛板（32）位于下筛板（33）上方，由输送筛（321）、分离筛（322）、逐料筛（323）组成，输送筛（321）位于上筛板（32）前端，分离筛（322）位于上筛板（32）中部，由多个分离条安装在框架（36）上构成，逐料筛（323）安装在框架（36）后部，下筛板（33）表面钻有圆孔，分为前后两部分，清选导向板（38）安装在下筛板（32）下方的机架（7）上，风扇（35）安装在下筛板（33）下方的导流板（37）内部，导流板（37）安装在机架（7）上，将风扇（35）包络并将气流导向分离筛（322）所在位置；

所述差速柔性脱粒总成（2）包括揉搓初脱机构（21）、柔性脱粒分离机构（22）、脱粒导向板（23）、排杂板（24）、上盖板（25）和心轴（26），所述揉搓初脱机构（21）包括斜纹杆（211）、小幅板（212）、小滚筒（213）和小凹板（214），小幅板（212）固定在心轴（26）上，小滚筒（213）为闭式滚筒，固定在2块或2块以上的小幅板（212）上，斜纹杆（211）以4头螺旋的形式固定在小滚筒（213）上，小凹板（214）是工作表面具有凸起的无孔凹板，位于小滚筒（213）的下方，两者中心线重合，柔性脱粒分离机构（22）包括柔性板齿（221）、大滚筒（222）、大幅板（223）和大凹板（224），大幅板（223）固定在心轴（26）上，大滚筒（222）为开式滚筒，固定在2块或2块以上的大幅板（223）上，柔性板齿（221）的材料为橡胶或聚氨酯，为柔性脱粒分离机构（22）的脱粒元件，工作表面为齿形，呈4头螺旋的排列形式安装在大滚筒（222）上，大凹板（224）为栅格式凹板，其中心线与大滚筒（222）重合，小滚筒（213）与大滚筒（222）通过圆台状回转体过渡；

所述输送总成（4）包括籽粒输送器（41）和复脱输送器（42），籽粒输送器（42）安装在整机下方的中部，与粮箱（6）的入料口连通，复脱输送器（42）安装在整机下端的后部，与差速柔性脱粒总成（2）的复脱口（253）连通；所述齿轮箱（5）位于机架（7）前端的外部，包括外壳（501）、动力输入轴（503）和动力输出轴（502）；所述粮箱（6）与机架（7）并排，前端的上部开有入料口，与主机通过籽粒输送器（41）连通；

该方法包括以下步骤：

（1）启动装置：动力输入轴（503）、上夹持输送辊（121）、下夹持输送辊（122）、碎芯钻（14）、动力输出轴（502）、心轴（26）、风扇（35）、籽粒输送器（41）、复脱输送器（42）、偏心轮（34）转动；

（2）喂料：前方输送装置将玉米棒喂入入料斗（11）中；

（3）夹持输送和弹性定位：上夹持输送辊（121）对向转动，将玉米棒向下夹持输送，经上弹性定位器（131）初步定位，玉米棒被下夹持输送机构（132）继续向下夹持输送，在下弹性定位器（132）、下夹持输送机构（122）、上弹性定位器（131）的作用下完成最终定位，并强制向下强制输送；

（4）碎芯：碎芯钻（14）将输送过来的玉米棒芯部钻碎，使玉米棒破碎成条状、块状的籽粒-芯部结合物；

（5）低速揉搓初脱：斜纹杆（211）低线速度转动，配合小凹板（214）使籽粒-芯部结合物在大脱粒间隙下将上容易脱粒的籽粒脱下，将玉米芯部进一步破碎，同时将物料向后螺旋输送；

（6）高速柔性打击：物料受到高速转动的柔性板齿（211）的离心力和弹力打击，同时与大凹板（224）发生碰撞，产生受迫振动和自激振动，强度最低的籽粒-芯部连接处发生断裂；

（7）初步分离：籽粒、小块未脱净物料、芯部残渣等小块物料通过大凹板（231）的间隙，不能通过所述间隙的大块芯部配合排杂板（24）从后方出料口排出；

（8）风力和振动清选：所述能通过大凹板（231）间隙的籽粒、未脱净籽粒和芯部残渣在风扇（35）风力和偏心轮（34）振动的作用下，密度大、尺寸小的籽粒和带有小块芯部的未脱净籽粒通过离筛（322）的间隙，落到下筛板（33）上，经前方直径较小的圆孔落下，带有小块芯部的籽粒从下筛板（33）后端较大的圆孔落下，密度小、尺寸大的芯部在风扇（35）和振动的作用下经逐料筛（323）从机尾排出，实现籽粒和杂余的最终分离、清选；

（9）物料输送：所述脱净籽粒经过下筛板（33）前方的直径较小的筛孔，配合清选导向板（38）落入籽粒输送器（41），在籽粒输送器（41）的输送下进入粮箱（6），未脱净籽粒经过下筛板（33）后方的直径较大的筛孔，配合清选导向板（38）落入复脱输送器（42）；

（10）复脱：未脱净籽粒由复脱口（253）进入差速柔性脱粒总成（2）进行复脱；

（11）出料：脱净籽粒由籽粒输送器（41）送入粮箱（6）中。