CN107124966B - 一种玉米碎芯脱粒方法 - Google Patents

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    • A01F11/00Threshing apparatus specially adapted for maize; Threshing apparatus specially adapted for particular crops other than cereals
    • A01F11/06Threshing apparatus specially adapted for maize; Threshing apparatus specially adapted for particular crops other than cereals for maize, e.g. removing kernels from cobs

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辊继续向下夹持输送,在下弹性定位器、下夹持输送辊、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分离筛的间隙,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33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41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辊122继续向下夹持输送,在下弹性定位器132、下夹持输送辊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221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224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224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分离筛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(33)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(41)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辊(122)继续向下夹持输送,在下弹性定位器(132)、下夹持输送辊(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(221)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、芯部残渣小块物料通过大凹板(224)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(224)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分离筛(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。
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