CN110972727B - 一种挤搓式玉米脱粒装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业机械装备领域，具体的说是一种挤搓式玉米脱粒装置。包括机架，在机架上设有用于将玉米果穗沿轴向挤压为条状碎穗的压碎机构以及用于通过擦搓作用使籽粒从条状碎穗上分离的脱粒机构；压碎机构包括固定在机架上的定压板和可相对于定压板往复滑动的动压板，定压板和动压板之间的间隙形成可容纳玉米果穗并可由动压板的往复移动将玉米果穗挤压为条状碎穗的挤压腔；本发明特别适用于高水分玉米脱粒，且效率高，脱离质量好。

Description

一种挤搓式玉米脱粒装置

技术领域

本发明涉及农业机械装备领域，具体的说是一种挤搓式玉米脱粒装置。

背景技术

玉米是国民日常生活不可缺少的粮食，也是我国的三大主要粮食之一。玉米含有较高蛋白质和脂肪，随着玉米深加工技术的提高，玉米附加值也会越来越高。玉米可以作为饲料，喂养牲畜。有些工业的原材料提取于玉米，促进工业发展。因此，玉米作为我国的一种重要的农作物，对我国粮食产业，畜牧业和工业都发挥重要的作用。近些年，玉米产量在不断提高，人们也希望能够实现玉米的机械化作业。而实现玉米机械化作业的重点在于对玉米收割过程中的摘穗，剥皮，脱粒等环节的不断改进和完善。当前市场的玉米收获机只具有摘穗，剥皮，秸秆 破碎等功能。玉米的后继脱粒工序还需要靠玉米脱粒机完成。

现有的玉米脱粒装置多为轴流滚筒式，也有垂直脱粒盘式。目前，轴流滚筒式玉米脱粒机是农民使用最多的，这种玉米脱粒机具有生产效率高、脱粒质量好，操作简便、结构简单、坚固耐用、工作可靠和使用维护方便等特点。但对高水分玉米脱粒的效果还不是很好，籽粒破碎率、损失率偏高。当前，国内外农机市场没有出现高水分玉米脱粒机（25%—35%）。

发明内容

本发明旨在提供一种挤搓式玉米脱粒装置，特别适用于高水分玉米脱粒，且效率高，脱粒质量好。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案为：一种挤搓式玉米脱粒装置，包括机架，在机架上设有用于将玉米果穗沿轴向挤压为条状碎穗的压碎机构以及用于通过擦搓作用使籽粒从条状碎穗上分离的脱粒机构；

压碎机构包括固定在机架上的定压板和可相对于定压板往复滑动的动压板，定压板和动压板之间的间隙形成可容纳玉米果穗并可由动压板的往复移动将玉米果穗挤压为条状碎穗的挤压腔；动压板滑动穿设在动轴和定轴上，动轴的轴端滑动配合于偏心轮的轮缘上，偏心轮通过设置在机架上的驱动机构驱动，并可在转动过程中带动动轴沿水平方向运动，在动轴上固定设有用于随动轴运动以将动压板朝向定压板方向推动的推块，在定轴上套设有用于将动压板紧压在推块上的第一复位弹簧；

脱粒机构包括上搓板和位于上搓板下方位置的下搓板，在脱粒机构和压碎机构之间设有供条状碎穗随重力作用滑至下搓板上的第一导流板，在上搓板和下搓板的相对面上分别设有搓擦凸起，搓擦凸起可随上搓板和下搓板的相对运动以将籽粒由条状碎穗上脱下，在下搓板上还设有供脱除后的籽粒落入位于下搓板下方位置的收集箱中的筛孔；下搓板远离第一导流板的端部铰连在机架上，靠近第一导流板的端部固定设有第一轴套，第一轴套内配合安装有第一转轴，第一转轴的端面上偏心设有第二转轴，第二转轴配合安装在固定于机架上的第二轴套内，第二转轴由设置在机架上的驱动机构驱动转动，并可在第二转轴转动过程中驱动下搓板以下搓板与机架的铰连点为中心往复摆动；上搓板的顶部固定设有多个滑柱，滑柱的上端滑动穿设在机架上，在滑柱上位于上搓板和机架之间的位置套设有第二复位弹簧；在机架上位于下搓板与机架的铰连点位置形成供脱去籽粒后的条状碎穗排出的大杂排出口，大杂通过下搓板往复摆动的输送作用由大杂排出口排出。

优选的，在动压板的中心位置开设有与动轴滑动配合的第一穿孔，在动压板上位于第一穿孔的上方位置开设有与定轴滑动配合的第二穿孔，在第一穿孔和第二穿孔连线的两侧分别设有第三穿孔，第三穿孔与固定在机架上的导向轴滑动配合。

优选的，在动轴的轴端位置设有与偏心轮的轮缘滚动配合的滚轮。

优选的，在机架上设有喂料斗以及用于将喂料斗中的玉米果穗输送至挤压腔中的输送机构；喂料斗的底部间隔设有多道横向凸棱，横向凸棱沿平行于挤压腔的方向分布并用于将玉米果穗的姿态自动矫正为与挤压腔平行；输送机构包括转动中心沿水平方向平行分布的多根输送辊，多根输送辊道的辊面高度由喂料斗向压碎机构方向倾斜降低。

优选的，在下搓板的下方位置倾斜设有供籽粒和轻杂滑落的第二导流板，在机架上位于第二导流板的下方设有用于吹除轻杂的风机。

优选的，搓擦凸起和筛孔在下搓板上呈列并间隔分布，搓擦凸起的直径为30mm，筛孔的直径为10mm。

有益效果

本发明的脱粒原理是先由压碎机构将玉米果穗压碎成一条条的玉米碎穗，再由上下搓板搓擦分离，然后通过离心风机分离籽粒和杂物，籽粒从下搓板的筛孔中落入收集箱中，从而得到干净的玉米籽粒。在压碎机构的往复运动作用及上下搓板搓擦分离下，玉米果穗在压碎机构内受到挤压的作用力，从而使玉米内部受力碎裂成玉米碎穗。由上下搓板搓擦分离，玉米籽粒和轻杂物由下搓板筛孔落入清选区域，玉米碎芯则由下搓板的摆动推送出机外，玉米籽粒和轻杂物由离心风机清选，使玉米籽粒和轻杂物分离，干净的玉米籽粒从出料口排出机外，轻杂物分被离心风机吹出机外。本发明不仅能够对高水分玉米脱粒，而且降低玉米籽粒的破碎率和损失率。

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为图1的俯视结构示意图；

图3为图1中的压碎机构部分的左视图；

图4为图3中的A-A向剖视图；

图5为图3的俯视图；

图6为图1中的脱粒机构部分的结构放大示意图；

图7为图6中的下搓板部分的左视图；

图8为图7的俯视图；

图9为玉米果穗在压碎机构中的受力分析图；

图中标记：1、喂料斗，101、横向凸棱，2、输送机构，3、压碎机构，301、导向轴，302、定轴，303、动轴，304、第一复位弹簧，305、定压板，306、挤压腔，307、动压板，308、推块，309、滚轮，310、偏心轮，4、第一导流板，5、脱粒机构，501、上搓板，502、滑柱，503、第二复位弹簧，504、第一轴套，505、第一转轴，506、第二转轴，507、第二轴套，508、下搓板，509、搓擦凸起，510、筛孔，6、大杂排出口，7、收集箱，8、第二导流板，9、风机，10、机架。

具体实施方式

如图1及图2所示，本发明的一种挤搓式玉米脱粒装置，包括机架10，在机架10上由左至右依次设有喂料斗1、输送机构2、压碎机构3、脱粒机构5以及大杂排出口6。玉米果穗由喂料斗1喂入后，通过输送机构2输送至压碎机构3中，由压碎机构3对玉米果穗施加轴向上的压力，使玉米碎裂为一条条的条状碎穗。条状碎穗通过倾斜设置在压碎机构3和脱粒机构5之间的第一导流板4进入脱粒机构5中后，由脱粒机构5中的上搓板501和下搓板508对条状碎穗进行往复搓擦，通过搓擦作用使籽粒从条状碎穗上分离。分离后的籽粒和小杂由下搓板508上的筛孔510落下后进入第二导流板8，在第二导流板8下方位置设有风机9，并通过风机9进行籽粒的风选。小杂被风机9吹走，籽粒落入位于风机9下方的收集箱7内。条状碎穗产生的大杂由下搓板508的往复摆动产生的输送作用进入大杂排出口6，并由大杂排出口6排出。

结合图3至图5所示，本发明的压碎机构3包括固定在机架10上的三块定压板305和设置在对应定压板305右侧的三块动压板307。动压板307可相对于对应的定压板305往复滑动，从而使定压板305和动压板307之间的间隙形成可容纳玉米果穗并可由动压板307的往复移动将玉米果穗挤压为条状碎穗的挤压腔306。为便于说明，本实施例中示出了三个挤压腔306，也可通过设置不同机架10的宽度来设置不同的挤压腔306数量。

动压板307的运动设置如下：动压板307滑动穿设在动轴303和定轴302上，动轴303和定轴302均沿水平方向且平行分布。动轴303的右端设有滚轮309，滚轮309的轮缘与转动设置在机架10上的偏心轮310的轮沿相触，以使偏心轮310在如图3所示状态下转动时，可推动动轴303沿水平方向向左运动。在动轴303上位于动压板307的右侧位置固定设有推块308，从而可由推块308推动动压板307同步向左移动。此时挤压腔306的长度变窄，动压板307和定压板305合力将玉米果穗压碎。定轴302固定在机架10上，在定轴302上套设有用于将动压板307紧压在推块308上的第一复位弹簧304。当动轴303在偏心轮310作用下达到左侧极限位置后，随着偏心轮310的持续转动，偏心轮310对于动轴303的压力消失，动轴303即在第一复位弹簧304的弹性势能作用下与动压板307一同向右移动。挤压腔306的长度恢复，为下一次挤压玉米果穗做好准备。当动轴303右移至极限位置后，再次在偏心轮310的作用下左移，如此往复持续，持续对进入挤压腔306中的玉米果穗进行压碎处理。

本实施例中，在动压板307的中心位置开设有与动轴303滑动配合的第一穿孔，在动压板307上位于第一穿孔的上方位置开设有与定轴302滑动配合的第二穿孔。在第一穿孔和第二穿孔连线的两侧分别设有第三穿孔，第三穿孔与固定在机架10上的导向轴301滑动配合。通过两根导向轴301保持了压碎机构3的稳定性，使动压板307在随推板和第一复位弹簧304作用下沿水平方向运动的过程中始终保持竖直状态，利于对玉米果穗进行挤压。

在压碎机构3中，如图9所示，通过对玉米果穗施加轴向外力，使玉米果穗轴向开始受力。外加压力F作用在玉米果穗上后分为指向玉米芯轴向的力F2和侧向力F1。F1顺着木质环形体传递到颖壳，并继续传递到籽粒。在初始阶段，压力一直由木质环形体承受，芯髓受到木质环形体的保护，随着压力的逐渐增加，木质环形体开始出现微弱变形，逐渐地由木质环形体传递的力环向作用于籽粒，木质环形体在环向分布的膨胀力合力F3作用下在玉米芯中部向籽粒方向膨胀，芯髓内部间的连接遭到破坏，芯髓中部开始出现裂纹，随着力的增大，裂纹缝隙变宽，向籽粒方向扩展。裂纹扩展接近木质环形体后，木质环形体与裂纹接触处最为脆弱，当压力超过木质环形体的破裂极限值时，木质环形体与裂纹接触的地方破裂，从而使裂纹从内部一直扩展到果穗外部，籽粒之间间隙增大，籽粒变得松散，并使玉米果穗碎裂为一条条的条状碎穗，利于后续搓擦脱粒。

结合图6所示，本发明中的脱粒机构5包括上搓板501和位于上搓板501下方位置的下搓板508，上搓板501和下搓板508之间的间距为30mm，并可根据不同批次不同品种玉米进行适应性调整。第一导流板4倾斜分布，并用于将由输送机构2或压碎机构3中落下的条状碎穗导入下搓板508的上板面上。如图7和图8所示，在上搓板501和下搓板508的相对面上分别设有搓擦凸起509，搓擦凸起509采用橡胶等柔性材料制作，可随上搓板501和下搓板508的相对运动以将籽粒由条状碎穗上脱下，在下搓板508上还设有供脱除后的籽粒落入位于下搓板508下方位置的收集箱7中的筛孔510。本实施例中的搓擦凸起509和筛孔510在下搓板508上呈列并间隔分布，搓擦凸起509的直径为30mm，筛孔510的直径为10mm。上搓板501下沿位置的搓擦凸起509同样成列分布，并与下搓板508上的搓擦凸起509相互交错。

图6中的下搓板508的右端铰连在机架10上，左端固定设有第一轴套504，第一轴套504中配合暗转供油外径较大的第一转轴505。第一转轴505的两端的端面上均偏心设有外径较小的第二转轴506。两根第二转轴506分别转动配合安装在固定于机架10上的第二轴套507内，并通过设置在机架10上的驱动机构驱动转动。从而在第二转轴506转动过程驱动第一转轴505偏心转动，进而控制下搓板508的左端以其右端为圆心高速往复摆动。

一方面，在下搓板508相对于上搓板501的摆动过程中不断改变二者的间隙，通过上搓板501和下搓板508上的搓擦凸起509对条状碎穗上的籽粒产生擦搓作用，将籽粒顺利脱除。另一方面，还可利用下搓板508的往复摆动对下搓板508上的物料产生向右的输送力，使得条状碎穗持续向右运动，并因上搓板501和下搓板508之间的间隙逐渐减小，二者的搓擦凸起509对于籽粒产生的搓擦力越大，使条状碎穗上的籽粒以搓擦力度逐渐增大的方式剥除，利于减小籽粒损伤，并提高籽粒的剥净率。最后，剥除籽粒的条状碎穗还能够在下搓板508摆动输送的作用下由大杂排出口6排出。

上搓板501的顶部固定设有多个滑柱502，滑柱502的上端滑动穿设在机架10上，在滑柱502上位于上搓板501和机架10之间的位置套设有第二复位弹簧503。第二复位弹簧503不仅使得上搓板501可以复位，而且在搓擦脱粒过程中赋予了上搓板501一定的韧性，进一步降低了本发明的籽粒破损。

在下搓板508的下方位置倾斜设有供籽粒和轻杂滑落的第二导流板8，由筛孔510中落下的籽粒和轻杂朝向收集箱7方向滑落。在机架10上位于第二导流板8的下方设有风机9。风机9的出风口与第二导流板8的下端相对应，当籽粒和轻杂由第二导流板8的下端落下后，即可通过风力将轻杂吹出，仅籽粒落入收集箱7中，完成玉米籽粒的初选。

如图2所示，本实施例中的喂料斗1的底部间隔设有多道横向凸棱101。输送机构2包括转动中心沿水平方向平行分布的多根输送辊，多根输送辊道的辊面高度由喂料斗1向压碎机构3方向倾斜降低。横向凸棱101沿平行于挤压腔306的方向分布并用于将玉米果穗的姿态自动矫正为与挤压腔306平行。玉米果穗在由喂料斗1进入输送机构2后，自然落入相邻两根输送辊之间的上部凹陷间隙，并在输送辊持续转动过程中将玉米果穗保持横向姿态进入挤压腔306中进行挤压操作。

本实施例中，偏心轮310的轮轴上设有皮带轮，皮带轮由固定在机架10上的一个电机驱动转动。剩余的输送辊的转轴、风机9的转轴以及第二转轴506均由皮带进行串联并由设置在机架10上的另一个电机驱动。在实际应用过程中，也可根据需要对驱动电机的数量和设置位置进行调整。

Claims (6)

1.一种挤搓式玉米脱粒装置，其特征在于：包括机架（10），在机架（10）上设有用于将玉米果穗沿轴向挤压为条状碎穗的压碎机构（3）以及用于通过往复擦搓作用使籽粒从条状碎穗上分离的脱粒机构（5）；

压碎机构（3）包括固定在机架（10）上的定压板（305）和可相对于定压板（305）往复滑动的动压板（307），定压板（305）和动压板（307）之间的间隙形成可容纳玉米果穗并可由动压板（307）的往复移动将玉米果穗挤压为条状碎穗的挤压腔（306）；动压板（307）滑动穿设在动轴（303）和定轴（302）上，动轴（303）的轴端滑动配合于偏心轮（310）的轮缘上，偏心轮（310）通过设置在机架（10）上的驱动机构驱动，并可在转动过程中带动动轴（303）沿水平方向运动，在动轴（303）上固定设有用于随动轴（303）运动以将动压板（307）朝向定压板（305）方向推动的推块（308），在定轴（302）上套设有用于将动压板（307）紧压在推块（308）上的第一复位弹簧（304）；

脱粒机构（5）包括上搓板（501）和位于上搓板（501）下方位置的下搓板（508），在脱粒机构（5）和压碎机构（3）之间设有供条状碎穗随重力作用滑至下搓板（508）上的第一导流板（4），在上搓板（501）和下搓板（508）的相对面上分别设有搓擦凸起（509），搓擦凸起（509）可随上搓板（501）和下搓板（508）的相对运动以将籽粒由条状碎穗上脱下，在下搓板（508）上还设有供脱除后的籽粒落入位于下搓板（508）下方位置的收集箱（7）中的筛孔（510）；下搓板（508）远离第一导流板（4）的端部铰连在机架（10）上，靠近第一导流板（4）的端部固定设有第一轴套（504），第一轴套（504）内配合安装有第一转轴（505），第一转轴（505）的端面上偏心设有第二转轴（506），第二转轴（506）配合安装在固定于机架（10）上的第二轴套（507）内，第二转轴（506）由设置在机架（10）上的驱动机构驱动转动，并可在第二转轴（506）转动过程中驱动下搓板（508）以下搓板（508）与机架（10）的铰连点为中心往复摆动；上搓板（501）的顶部固定设有多个滑柱（502），滑柱（502）的上端滑动穿设在机架（10）上，在滑柱（502）上位于上搓板（501）和机架（10）之间的位置套设有第二复位弹簧（503）；在机架（10）上位于下搓板（508）与机架（10）的铰连点位置形成供脱去籽粒后的条状碎穗排出的大杂排出口（6），大杂通过下搓板（508）往复摆动的输送作用由大杂排出口（6）排出。

2.根据权利要求1所述的一种挤搓式玉米脱粒装置，其特征在于：在动压板（307）的中心位置开设有与动轴（303）滑动配合的第一穿孔，在动压板（307）上位于第一穿孔的上方位置开设有与定轴（302）滑动配合的第二穿孔，在第一穿孔和第二穿孔连线的两侧分别设有第三穿孔，第三穿孔与固定在机架（10）上的导向轴（301）滑动配合。

3.根据权利要求1所述的一种挤搓式玉米脱粒装置，其特征在于：在动轴（303）的轴端位置设有与偏心轮（310）的轮缘滚动配合的滚轮（309）。

4.根据权利要求1所述的一种挤搓式玉米脱粒装置，其特征在于：在机架（10）上设有喂料斗（1）以及用于将喂料斗（1）中的玉米果穗输送至挤压腔（306）中的输送机构（2）；喂料斗（1）的底部间隔设有多道横向凸棱（101），横向凸棱（101）沿平行于挤压腔（306）的方向分布并用于将玉米果穗的姿态自动矫正为与挤压腔（306）平行；输送机构（2）包括转动中心沿水平方向平行分布的多根输送辊，多根输送辊道的辊面高度由喂料斗（1）向压碎机构（3）方向倾斜降低。

5.根据权利要求1所述的一种挤搓式玉米脱粒装置，其特征在于：在下搓板（508）的下方位置倾斜设有供籽粒和轻杂滑落的第二导流板（8），在机架（10）上位于第二导流板（8）的下方设有用于吹除轻杂的风机（9）。

6.根据权利要求1所述的一种挤搓式玉米脱粒装置，其特征在于：搓擦凸起（509）和筛孔（510）在下搓板（508）上呈列并间隔分布，搓擦凸起（509）的直径为30mm，筛孔（510）的直径为10mm。

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