CN109429748A - 玉米秸秆皮瓤叶分离装置 - Google Patents

Abstract

玉米秸秆皮瓤叶分离装置属于农业机械，主要包括机架(2)和设在机架上的动力机构(10)，所述机架(2)上由前向后依次设有喂入台(1)、与动力机构(10)传动连接的碾压喂入辊总成(3)、除叶盘总成(5)、碾压夹持辊总成(6)、划皮辊总成(7)、切割辊总成(8)和输出辊总成(9)；本发明专门针对玉米秸秆进行除叶、分离皮瓤作业，实现叶、皮、瓤彻底分离的功能，使玉米秸秆的叶、皮、瓤分别在各种领域高效的利用，而且本发明具有机构简单、可靠性高、除叶盘间隙可调、噪音和能耗小、经久耐用等优点。

Description

玉米秸秆皮瓤叶分离装置

技术领域

本发明涉及一种农作物秸秆深加工机械，具体涉及一种玉米秸秆皮瓤分离装置。

背景技术

我国是世界上玉米秸秆资源最丰富的国家之一，每年玉米秸秆的产量已超过2亿吨。随着我国经济和技术的不断发展以及资源的紧缺，玉米秸秆在各种行业得到越来越广泛的应用。长期以来，玉米秸秆主要被用作饲料、燃料、肥料，即整秆切碎或粉碎后使用。近些年来玉米秸秆也用于了成型燃料、制取乙醇、造纸、建筑材料等，但大部分利用针对的是整秆，由于玉米秸秆中皮、瓤、叶的成分含量以及一些物理性质相差较大，其皮瓤叶三者相互干扰，导致玉米秸秆整秆应用效果不佳，限制了其应用广度。因此，有效的玉米秸秆皮瓤叶分离技术，能促进玉米秸秆外皮、内瓤、叶片的各尽其用，对玉米秸秆资源的有效增值利用、稳定农业生态平衡、缓解能源危机、农业可持续发展、减轻环境压力都具有十分重要的意义。

为了实现玉米秸秆皮瓤叶的有效分离，需要研发相应的玉米秸秆皮瓤叶分离设备。但目前已研发的设备存在难以除去贴近茎秆的叶片，难以使皮瓤分离彻底以及分离机械能耗大、结构复杂、振动较大等问题。

发明内容

本发明创造的目的就是针对上述现有技术中存在的不足之处，设计提供了一种玉米秸秆的皮、瓤、叶分离彻底、效果好且振动、噪音与能耗小的玉米秸秆皮瓤叶分离装置。

本发明创造的目的是这样实现的：玉米秸秆皮瓤叶分离装置，主要包括机架和设在机架上的动力机构，所述机架由前向后依次设有喂入台、与动力机构传动连接的碾压喂入辊总成、除叶盘总成、碾压夹持辊总成、划皮辊总成、切割辊总成和输出辊总成。

本发明采用的喂入辊总成由上碾压喂入辊、与下碾压喂入辊组成，且上碾压喂入辊、与下碾压喂入辊表面均有螺旋凸起，在安装时上下碾压喂入辊表面螺旋凸起相互交错配合排列；除叶盘总成包括上除叶盘、下除叶盘、与上除叶盘相连的上除叶盘轴、与下除叶盘相连的下除叶盘轴，除叶盘前放置一组挡料板，上除叶盘轴与下除叶盘轴上分别有一对与机架相连接的圆锥滚子轴承，除叶盘摩擦面分别均匀设置6个矩形安装槽，每个安装槽中安装1个矩形摩擦板，摩擦板高出除叶盘表面约3mm且摩擦面有菱形摩擦纹；划皮辊总成包括平行设置的上划皮辊与下划皮辊，且上下划皮辊沿周向均匀设有6块划皮齿板，安装时上划皮辊上的一个划皮齿板与水平面垂直且处于下划皮辊的两个划皮齿板中间，与下划皮辊上相邻的两个划皮齿板之间分别呈30度夹角；切割辊总成包括平行设置的上切割轴和下切割轴，切割轴上设有切割辊，切割辊上均布设有4个刀架，每个刀架上分别安装长方形切割刀、割刀压板，切刀刃角50度。碾压夹持辊总成包括平行设置的上碾压转轴和下碾压转轴，上碾压转轴上设有上碾压齿辊，下碾压轴上设有与上碾压齿辊上下对应的下碾压齿辊，齿辊表面有沿圆周相间设置4mm宽的矩形凹槽与11mm宽凸起，凹槽的深度为3mm。

本发明专门针对玉米秸秆群进行除叶、皮瓤分离作业，采用一次碾压夹持喂入、摩擦除叶、二次碾压夹持、划切、切断的方式，实现叶、皮、瓤彻底分离的功能，使玉米秸秆的叶、皮、瓤可以分别有效利用，而且本发明具有机械振动、噪音、能耗小的优点，实用性强，市场前景好，值得推广使用。

附图说明

图1是一种玉米秸秆皮瓤叶分离装置示意图；

图2是碾压喂入辊总成示意图；

图3是除叶盘总成示意图；

图4是摩擦板示意图；

图5是碾压夹持辊总成示意图；

图6是划皮辊总成示意图；

图7是划皮齿板示意图

图8是切割辊总成示意图；

图9是输出辊总成示意图；

图中件号说明：

喂入台、2、机架、3、碾压喂入辊总成、4、挡料板、5、除叶盘总成、6、碾压夹持辊总成、7、划皮辊总成、8、切割辊总成、9、输出辊总成、10、动力机构、11、导向板、12、上碾压喂入轴、13、下碾压喂入轴、14、上碾压喂入辊、15、下碾压喂入辊、16、螺旋凸起、17、上除叶盘、18、下除叶盘、19、上除叶盘轴、20、圆锥滚子轴承、21、安装槽、22、下除叶盘轴、23、摩擦板、24、上碾压转轴、25、下碾压转轴、26、下碾压齿辊、27、上碾压齿辊、28、凹槽、29、凸起、30、上划皮辊转轴、31、下划皮辊转轴、32、上划皮辊、33、下划皮辊、34、划皮齿板、35、上切割轴、36、下切割轴、37、切割刀片、38、上切割辊、39、螺栓、40、弹簧垫片、41、割刀压板、42、刀架、43、下切割辊、44、前输送辊、45、传送带、46、后输送辊

具体实施方式

1.下面结合附图对本发明创造实施方案进行详细描述。玉米秸秆皮瓤叶分离装置，动力机构10为碾压喂入辊总成3、除叶盘总成5、碾压夹持辊总成6、划皮辊总成7、切割辊总成8和输出辊总成9提供动力，动力机构10采用三相交流电动机，各工序之间的传动主要由链传动、齿轮传动和带传动实现。

2.碾压喂入辊总成3包括平行设置的上碾压喂入轴12与下碾压喂入轴13，上碾压喂入轴12上设有上碾压喂入辊14，下碾压喂入轴13上设有与上碾压喂入辊14上下对应的下碾压喂入辊15，且上碾压喂入辊14与下碾压喂入辊15表面均有螺旋凸起16，其螺距为55mm、高度为5mm，安装时上下碾压喂入辊表面螺旋凸起相互交错配合排列，上下碾压喂入辊螺旋凸起16面之间的间距为15mm，玉米秸秆群根部向前水平摆放在喂入台1上铺成一层送入碾压喂入辊总成3，在喂入辊总成3中在一组相对旋转的喂入辊作用下对秸秆进行第一次碾压，上碾压喂入辊14和下碾压喂入辊15上相互交错的螺旋凸起16将整株秸秆压扁、茎秆与叶鞘的连接处也就是节位压裂，减小茎秆与叶鞘的结合力，同时螺旋凸起16还有夹持秸秆、增大喂入辊与秸秆间摩擦力防止秸秆打滑的作用，被压扁后叶片分布在秸秆群的上下表面，随后碾压喂入辊将秸秆夹持喂入到除叶盘总成5。

3.除叶盘总成5包括上除叶盘17、下除叶盘18、与上除叶盘17相连的上除叶盘轴19、与下除叶盘18相连的下除叶盘轴22，为了使上、下除叶盘保持水平转动，上除叶盘轴19与下除叶盘轴22上分别有一对与机架相连接的圆锥滚子轴承20，轴承之间的间距为20mm，上除叶盘轴19与下除叶盘轴22分别通过一对锥型齿轮改变转动方向，由垂直于除叶盘方向的转动变为与其他总成中的轴相同方向的转动，除叶盘前放置一组挡料板4，除叶盘为最大厚度25mm、半径240mm的圆盘，除叶盘与除叶盘轴均垂直安装，上除叶盘17与下除叶盘18摩擦面分别均匀设有6个矩形安装槽21，每个安装槽21中安装1个矩形摩擦板23，摩擦板23的摩擦面上有柱形沉孔，与除叶盘通过沉头螺钉固定，摩擦板23上部高出除叶盘表面约3mm且摩擦面有菱形摩擦纹，为防止摩擦板23的矩形棱边与秸秆接触时将秸秆折断，将矩形的棱边加工成圆角过渡，摩擦板的长度为140mm、宽30mm，材料为工作表面经过热处理的65Mn钢，除叶盘外圆周与摩擦板23外边缘均有50度倒角，有助于秸秆进入除叶盘总成，上除叶盘17与下除叶盘18工作表面加工成斜面，初始安装时两除叶盘间的工作间隙截面为等腰梯形，此时两除叶盘间最小间隙为20mm最大间隙为27mm，在工作过程中上下两盘间隙在20-27mm间不断变化，既有利于秸秆进入除叶盘又能不断摩擦秸秆，上除叶盘17、下除叶盘18在工作时等速反向旋转，上除叶盘17与下除叶盘18上的摩擦板23对秸秆以及叶片持续进行挤压搓擦、撕扯以及揉搓作用，从而实现茎叶分离。

4.碾压夹持辊总成6包括平行设置的上碾压转轴24和下碾压转轴25，上碾压转轴24上设有上碾压齿辊27，下碾压转轴25上设有与上碾压齿辊27上下对应的下碾压齿辊26，齿辊表面有沿圆周相间设置4mm宽的矩形凹槽28与11mm宽凸起29，凹槽的深度为3mm，碾压夹持辊凸起面之间的间距为10mm，使秸秆在喂入的过程中受到充分的碾压,除叶后的秸秆进入碾压夹持辊总成对秸秆进行二次碾压、夹持输送，第一次碾压和第二次碾压的主要作用为破坏玉米秸秆皮瓤之间的结合状态，由玉米秸秆皮与瓤的力学特性可知：秸秆经碾压后皮与瓤会发生弹塑性变形，由于其变形恢复系数不同会使秸秆皮与瓤之间出现裂纹，碾压越充分皮瓤分离效果越好。

5.划皮辊总成7包括平行设置的上划皮辊转轴30和下划皮辊转轴31，上划皮辊转轴30上设有上划皮辊32、下划皮辊轴31上设有与上划皮辊32上下对应的下划皮辊33，上下划皮辊沿圆周均匀设有6块划皮齿板34，安装时上划皮辊32上的一个划皮齿板34与水平面垂直且处于下划皮辊33的两个划皮齿板34中间，与下划皮辊33上相邻的两个划皮齿板34之间分别呈30度夹角，划皮齿板34上的齿为高10mm、顶角60度的三角形齿，相邻三角齿的底角间距为3mm，材料为工作表面经过热处理的65Mn钢，划皮辊辊面之间的间距为13mm，经碾压后的秸秆进入划皮辊总成7，受到上下划皮辊上划皮齿板34的划切作用,在工作过程中,划皮齿板34的尖齿进入秸秆,带动着秸秆向前运动,增大了喂入抓取力,将皮划成条状，减小皮与瓤的接触面积；由于划皮齿板34上的齿为三角形齿，三角形齿不断的进入秸秆内部将秸秆外皮划开同时，相邻的齿会对条状秸秆皮挤压、夹紧，当划皮辊转动时会起到揭开秸秆皮的作用，使秸秆皮与瓤发生一定的相对移动，进一步迫使秸秆皮与瓤的分离；上下划皮辊皆是顺着秸秆纤维方向划切，划切秸秆更加省力、减小功耗。在两次碾压与划皮辊的共同作用下,秸秆皮瓤的结合状态得到充分的破坏,使得后续秸秆皮瓤分离效果良好。

6.切割辊总成8包括平行设置的上切割轴35和下切割轴36，切割轴上设有切割辊，切割辊上均布设有4个刀架42，每个刀架上分别安装螺栓39、弹簧垫片40、割刀压板41、切割刀37，且切刀刃角50度，材料为工作表面经过热处理的65Mn钢，在切割总成前面设置导向板11。工作过程中上切割辊38与下切割辊43相对转动，当上切割辊38上的一个切割刀37运动到垂直于水平面秸秆相位时，下切割辊43上同样有一个切割刀37运动到与水平面秸秆垂直相位，此时两个切割刀刀刃相互配合对秸秆进行剪切，由于秸秆经过喂入辊总成3与碾压夹持辊总成6的碾压、除叶盘总成5的揉搓，根据皮与瓤物理特性此时皮与瓤的结合状态已经发生变化，皮与瓤之间产生间隙，经过划皮辊总成7划切、揭皮，不仅减小了皮与瓤的接触面积并使皮与瓤发生相对移动，此时经过切割辊总成8的剪切，实现玉米秸秆皮与瓤的分离。

7.输出辊总成9由前输送辊44、后输送辊46与安装在前输送辊44和后输送辊46上的传送带45组成，其中前输送辊44为主动辊，后输送辊46为从动辊，输出辊总成9将分离后的皮与瓤经过输出辊总成输送到分离装置后部，使用风机利用皮、瓤颗粒悬浮速度不同的原理，将秸秆皮与瓤分开，以利于其分别进行高效利用。

8.本发明对玉米秸秆的叶、瓤、皮分离工艺为：碾压喂入--玉米秸秆去除叶片--碾压夹持--茎秆划切与切断--皮瓤输出。具体步骤如下：玉米秸秆根部进入碾压喂入辊总成3进行第一次碾压，将玉米秸秆压扁、节位处压碎，减小玉米秸秆与叶鞘的连接力，随后秸秆进入除叶盘总成5，上下两个等速同向旋转的除叶盘对秸秆叶进行摩擦、撕扯，从而实现茎叶分离。除叶后的秸秆进入碾压夹持总成6对秸秆进行第二次碾压，破坏玉米秸秆皮与瓤的结合状态，同时将秸秆喂入到划皮辊总成7，秸秆在划皮辊总成7被划皮齿板将秸秆皮划成条状进一步加剧了皮瓤的分离，在切割辊的作用下对秸秆进行剪切，实现玉米秸秆皮与瓤的分离，最后将分离后的皮与瓤通过输出辊总成9输送到分离机后部，使用风机利用皮、瓤颗粒悬浮速度不同的原理，将秸秆皮与瓤分开，从而实现玉米秸秆的叶、瓤、皮分离，以利于其分别进行高效利用。

Claims (3)

1.玉米秸秆皮瓤叶分离装置，主要包括机架(2)和设在机架上的动力机构(10)，其特征在于所述机架(2)上由前向后依次设有喂入台(1)、与动力机构(10)传动连接的碾压喂入辊总成(3)、除叶盘总成(5)、碾压夹持辊总成(6)、划皮辊总成(7)、切割辊总成(8)和输出辊总成(9)；

所述碾压喂入辊总成(3)包括平行设置的上碾压喂入轴(12)与下碾压喂入轴(13)，上碾压喂入轴(12)上设有上碾压喂入辊(14)，下碾压喂入轴(13)上设有与上碾压喂入辊(14)上下对应的下碾压喂入辊(15)，且上碾压喂入辊(14)与下碾压喂入辊(15)表面均有螺旋凸起(16)，其螺距为55mm、高度为5mm，安装时上下碾压喂入辊表面螺旋凸起相互交错配合排列；

所述的除叶盘总成(5)包括上除叶盘(17)、下除叶盘(18)、与上除叶盘(17)相连的上除叶盘轴(19)、与下除叶盘(18)相连的下除叶盘轴(22)，除叶盘前放置一组挡料板(4)，除叶盘为最大厚度25mm、半径240mm的圆盘，上除叶盘轴(19)与下除叶盘轴(22)上分别有一对与机架相连接的圆锥滚子轴承(20)，轴承之间的间距为20mm，上除叶盘(17)与下除叶盘(18)工作表面加工成斜面，初始安装时两除叶盘面间的工作间隙截面为等腰梯形，此时两除叶盘面间最小间隙为21mm、最大间隙为27mm，工作时等速反向旋转，上除叶盘(17)与下除叶盘(18)工作面分别均匀设有6个矩形安装槽(21)，每个安装槽(21)中安装1个矩形摩擦板(23)，矩形摩擦板的棱边加工成圆角过渡，摩擦板(23)安装后高出除叶盘表面约3mm且摩擦面有菱形摩擦纹，除叶盘外圆周与摩擦板(23)外边缘均有50度倒角；

所述划皮辊总成(7)包括平行设置的上划皮辊转轴(30)和下划皮辊转轴(31)，上划皮辊转轴(30)上设有上划皮辊(32)、下划皮辊轴(31)上设有与上划皮辊(32)上下对应的下划皮辊(33)，上下划皮辊沿圆周均匀设有6块划皮齿板(34)，安装时上划皮辊(32)上的一个划皮齿板(34)与水平面垂直且处于下划皮辊(33)的两个划皮齿板(34)中间，与下划皮辊(33)上相邻的两个划皮齿板(34)之间分别呈30度夹角，划皮齿板上的齿为高15mm、顶角为60度的三角齿；

所述切割辊总成(8)包括平行设置的上切割轴(35)和下切割轴(36)，切割轴上设有切割辊，切割辊上均布设有4个刀架(42)，每个刀架上分别安装长方形切割刀(37)、割刀压板(41)，切刀刃角50度，在切割总成前面设置导向板(11)。

2.根据权利要求1所述的玉米秸秆皮瓤叶分离装置，其特征在于：所述碾压夹持辊总成(6)包括平行设置的上碾压转轴(24)和下碾压转轴(25)，上碾压转轴(24)上设有上碾压齿辊(27)，下碾压轴(25)上设有与上碾压齿辊(27)上下对应的下碾压齿辊(26)，齿辊表面有沿圆周相间设置4mm宽的矩形凹槽(28)与11mm宽凸起(29)，凹槽的深度为3mm。

3.根据权利要求1所述的玉米秸秆皮瓤叶分离装置，其特征在于：所述的输出辊总成(9)包括水平布置的前输送辊(44)与后输送辊(46)，以及安装在前输送辊(44)与后输送辊(46)上的传送带(45)。