CN114616988A - 一种大豆柔性低损脱粒滚筒 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大豆柔性低损脱粒滚筒，属于农业机械技术领域。该滚筒包括通过中心轴支撑在机架上的滚筒主体，滚筒主体一端为螺旋喂入头构成的喂入段，另一端为在滚筒主体的外壳上装有分离装置的分离段；喂入段与分离段之间为在滚筒主体的外壳上周向均布至少六组脱粒件的脱粒段，每组脱粒件由轴向前密后疏间隔排布的多个弓齿组成；弓齿呈外套包胶层的V字形，两端沿滚筒主体周向间隔固定在滚筒主体的外壳上；周向相邻的两组脱粒件间距等于弓齿的两端间距，且周向相邻的两组脱粒件的弓齿轴向错开排布。本发明充分考虑了大豆籽粒难脱易碎特性，并采取各种试验手段，为减少大豆破碎损失和夹带损失，从脱粒元件结构、空间分布等各方面进行了合理的优化设计，因此妥善解决了难脱、易碎问题，可以切实保证大豆的收获品质。

Description

一种大豆柔性低损脱粒滚筒

技术领域

本发明涉及一种脱粒滚筒，尤其是一种大豆柔性低损脱粒滚筒，属于农业机械技术领域。

背景技术

脱粒滚筒是影响作物收获后脱粒质量的关键部件。目前，大豆收获后的脱粒面临两大难题：一是豆荚易炸裂，大豆籽粒含水率较低，因此受力易破碎；二是大豆植株含水率较高，脱粒分离过程大豆籽粒容易附着在植株茎秆内部，结果导致夹带损失大。究其原因，主要是因为大豆收获的脱粒滚筒一直沿用稻麦收获脱粒滚筒的结构，未能针对性地有效解决大豆收获时破碎大、损失大的问题。

例如，申请号201520897889.8的中国专利文件公开的脱粒滚筒由滚筒体、脱粒齿和排草板构成，滚筒体表面采用的是适于稻麦脱粒的钉齿式脱粒件，虽具有较好的强制脱粒性能，但用于大豆之类易碎作物脱粒时，由于对大豆籽粒的压强大，会造成大量大豆籽粒破碎、损伤，影响收获质量。此外，其脱粒分离段所配的排草板不仅结构尺寸较大，且对秸秆的强制排出性能较弱，在分离过程容易造成大豆秸秆在该处堆积堵塞。

实验表明201821438418 .0、202010810533 .1、202110231002 .1号中国专利公开的纹杆加钉齿、纹杆、锤头钉齿仍不同程度存在上述问题。尤其是，现有技术不仅未能针对大豆脱粒深入研究脱粒件的合适结构、更为对脱粒件在脱粒滚筒上的排布进行优化设计，因此难以获得理想的大豆脱粒质量。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，通过对脱粒件结构及排布优化设计，提出一种可以有效解决大豆收获时损失大以及破碎大问题的大豆柔性低损脱粒滚筒，从而切实保证大豆的收获品质。

为了达到以上目的，本发明大豆柔性低损脱粒滚筒的基本技术方案为：包括通过中心轴支撑在机架上的滚筒主体，所述滚筒主体一端为螺旋喂入头构成的喂入段，另一端为在滚筒主体的外壳上装有分离装置的分离段；所述喂入段与分离段之间为在滚筒主体的外壳上周向均布至少六组脱粒件的脱粒段，每组脱粒件由轴向前密后疏间隔排布的多个弓齿组成；

所述弓齿呈外套包胶层的V字形，两端沿滚筒主体周向间隔固定在滚筒主体的外壳上；周向相邻的两组脱粒件间距等于所述弓齿的两端间距，且周向相邻的两组脱粒件的弓齿轴向错开排布。

理论研究分析可知，大豆脱粒过程本质上是通过击打，使豆荚裂开，从而使大豆籽粒从豆荚中脱出。传统的钉齿在随脱粒滚筒运动过程中，由于其从脱粒滚筒表面径向延伸，因此击打作用力由线速度产生，基本上垂直碰撞豆荚表面，容易引起大豆籽粒损伤破碎；即使采用具有一定柔性的钉齿，其最外端瞬间碰撞豆荚表面时并不能在保证有效脱粒的同时即刻产生理想的缓冲作用，而且有可能导致二次击打，结果依然难以避免损伤。而本发明具有缓冲层的V字形弓齿结构不垂直于脱粒滚筒表面，在碰撞豆荚时，将不仅因存在径向分力而适当减小垂直于豆荚表面的击打力，而且径向分力可以及时将脱出的大豆籽粒排出脱粒滚筒，避免二次击打，因此有效减少了损伤。弓齿合理的排布以及包胶结构则在保证脱离效率的同时，减少了破碎几率。

本发明进一步的完善是，每组作为脱粒件的弓齿按下式确定排布轴向间距：

X₁=85^±5

X_n+1=X_n+78^±2+6n(n为大于0至N的自然数)

式中

X₁——为紧邻喂入段第1个弓齿与喂入段的轴向间距，单位mm；

Xn——为基准组第n个弓齿与喂入段的轴向间距，单位mm；

N为该组弓齿的总数。

采取在滚筒前、后段贴应力片，以及借助高速摄像进行的脱粒载荷统计试验表明，脱粒滚筒由前至后的脱粒负荷呈线性分布。在此基础上反复优化定量确定的弓齿前密后疏间隔排布规律，可使弓齿排布与滚筒前后实际需要的的工作负荷基本一致，不仅满足了脱粒需要，而且可以尽量避免非必要击打，减少损伤。

本发明更进一步的完善是，所述分离机构由通过销轴铰支于滚筒主体的外壳表面的分离钉齿构成，所述销轴平行于滚筒主体母线，所述分离钉齿垂直于销轴，且间隔分布在销轴长度方向上。当脱粒滚筒转动工作时，在离心力作用下，分离钉齿趋于沿滚筒径向伸开，当遇到阻力时将绕销轴摆动，从而对大豆秸秆产生不断搅动作用，将夹带在秸秆内部的些许大豆籽粒进一步分离出，完成大豆秸秆往滚筒尾部分离的工作，有效减少脱粒过程大豆籽粒夹带损失。

本发明再进一步的完善是，所述弓齿的V字形金属芯弯折处圆角过渡，两端分别以邻近端头的扩径环定位，沿滚筒主体周向间隔插装固定在滚筒主体的外壳上。

本发明还进一步的完善是，所述分离机构由固定在滚筒主体的外壳表面的弧形盖板、固定在所述弧形盖板上的支座，以及通过销轴铰支于所述支座的套管以及固连于套管两端的分离钉齿构成。

本发明仍进一步的完善是，所述销轴平行于所述滚筒主体的母线，所述分离钉齿垂直于所述销轴，且外端包覆橡胶球头。

本发明又进一步的完善是，所述螺旋喂入头的中央锥筒上固连双头锥螺旋叶片，各螺旋叶片上间隔固连三角筋板。

总之，本发明充分考虑了大豆籽粒难脱易碎特性，并采取各种试验手段，为减少大豆破碎损失和夹带损失，从脱粒元件结构、空间分布等各方面进行了合理的优化设计，因此妥善解决了难脱、易碎问题，可以切实保证大豆的收获品质。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明一个实施例的立体结构示意图。

图2是图1实施例的平面投影结构示意图。

图3是图1实施例的弓齿立体结构示意图。

图4是图1实施例的弓齿分布展开结构示意图。

图5是图1实施例的分离装置立体结构示意图。

图6是图1实施例的分离钉齿立体结构示意图。

图7是图1实施例的调修口立体结构示意图。

图8是图1实施例的螺旋喂入头立体结构示意图。

具体实施方式

实施例一

本实施例的大豆柔性低损脱粒滚筒基本构成如图1和图2所示，滚筒主体3通过中心轴1支撑在机架上，该滚筒主体3一端为螺旋喂入头2构成的喂入段L1，另一端为在中空的滚筒主体的外壳上装有分离装置6的分离段L3。喂入段L1与分离段L3之间为在滚筒主体的外壳上周向均布六组脱粒件的脱粒段L2。每组脱粒件由轴向前密后疏间隔排布的十二个弓齿5组成。滚筒主体的外壳设有多个调修口4。

作为脱粒件的弓齿5具体结构如图3所示，V字形金属芯5-1弯折处圆角过渡，两端分别以邻近端头的扩径环5-2定位，沿滚筒主体3周向间隔插装固定在滚筒主体的外壳上，外套为包胶层5-3，周向相邻的两组脱粒件间距D等于弓齿的两端间距d。

周向相邻的两组脱粒件的弓齿轴向错开排布。具体为，周向相邻的两组脱粒件中，最前端弓齿邻近喂入段的一组作为基准组，另一组作为错位组。

作为脱粒件的弓齿按如下经过反复试样优化得出的算式确定排布轴向间距（参见图4，图中圆圈表示弓齿中心位置）：

X_n+1=X_n+78+6n(n为1至12的自然数)

式中

Xn——为第n个弓齿与喂入段的轴向间距，单位mm。

基准组最前端的第1个弓齿与喂入段的轴向间距X₁=85mm；第2个弓齿与喂入段轴向间距X₂=X₁+78+6x1=85+78+6=169mm；第3个弓齿与喂入段轴向间距X₃=X₂+78+6x2=169+78+6x2=259mm；依此类推。

错位组最前端的弓齿与喂入段的轴向间距X₁+l=2x85=170mm，即错位组的最前端弓齿与基准组最前端弓齿轴向错开l=X₁的距离。

分离机构的具体结构如图5和图6所示，包括固定在滚筒主体的外壳表面的弧形盖板6-1、固定在弧形盖板6-1上的支座6-5，通过销轴6-2铰支于支座6-5的套管6-4，以及固连于套管6-4两端的分离钉齿6-3，销轴6-2平行于滚筒主体的母线，分离钉齿6-3垂直于销轴6-2，其外端包覆橡胶球头6-7。这种活动钉齿的分离机构当脱粒滚筒转动工作时，在离心力以及载荷作用下，分离钉齿绕销轴来回摆动，不断搅动大豆秸秆；橡胶球头一方面圆滑过渡钉齿的棱角不易缠草，另一方面对秸秆中夹带的大豆籽粒进一步分离出来，结果在将夹带在秸秆内部大豆籽粒二次分离的同时，对秸秆产生强制排出作用，可以有效避免滚筒内部秸秆堆积堵塞。

调修口4的结构如图7所示，可拆卸的弧形板4-1中部装有弓齿5，需要时拆开调修口4的弧形板4-1，即可方便对滚筒主体的外壳内部进行清理、检修，以及弓齿的安装调节、动平衡调节等。

螺旋喂入头2的具体结构如图8所示，其中央锥筒2-5上焊接固连双头锥螺旋叶片2-2和2-4，各螺旋叶片上间隔焊接固连的三角筋板2-3不仅可以增强螺旋叶片的强度和刚性，而且可以起到拨送作用，使大豆植株更容易喂入。

脱粒作业时，大豆植株随螺旋喂入头旋入脱粒段，在脱粒滚筒上旋转的弓齿击打作用下，不断被脱粒，并向分离段送进，在分离机构作用下，夹杂在秸秆中的大豆籽粒二次分离出，剩余秸秆则由分离段不断输出抛落。试验证明，采用本实施例不仅脱粒效率高、而且脱粒质量好，可以实现理想的高效低损脱粒。

试验数据表明，由于本实施例的脱粒件采用外加包胶结构的弓齿可以形成柔性切向和径向分力，在脱粒过程对大豆豆荚、籽粒的打击力适宜、压强低，因此大豆籽粒的损伤率比现有技术降低15%以上。借助先进试验分析手段、根据脱粒负荷分布变化，突破常规均匀排布后，弓齿从前往后逐渐稀疏以及周向相邻错位的轴向排布，因避免了有害的重复击打，通常可进一步使籽粒损伤率降低5%-8%。最终，当采用本实施例的优化设计确定弓齿的排布规律后，本实施例的大豆柔性低损脱粒滚筒可以在保证脱粒效率的情况下，降低损伤率达25%，效果十分显著。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种大豆柔性低损脱粒滚筒，包括通过中心轴支撑在机架上的滚筒主体，其特征在于：所述滚筒主体一端为螺旋喂入头构成的喂入段，另一端为在滚筒主体的外壳上装有分离装置的分离段；所述喂入段与分离段之间为在滚筒主体的外壳上周向均布至少六组脱粒件的脱粒段，每组脱粒件由轴向前密后疏间隔排布的多个弓齿组成；

所述弓齿呈外套包胶层的V字形，两端沿滚筒主体周向间隔固定在滚筒主体的外壳上；周向相邻的两组脱粒件间距等于所述弓齿的两端间距，且周向相邻的两组脱粒件的弓齿轴向错开排布。

2.根据权利要求1所述的大豆柔性低损脱粒滚筒，其特征在于：所述周向相邻的两组脱粒件中，最前端弓齿邻近喂入段的一组作为基准组，另一组作为错位组；

各组的弓齿按下式确定排布轴向间距：

X_n+1=X_n+78+6n(n为大于0至N的自然数)，式中Xn为第n个弓齿与喂入段的轴向间距，单位mm；

所述基准组的最前端弓齿与喂入段的轴向间距80-90mm；错位组的最前端与喂入段的轴向间距165-175mm。

3.根据权利要求2所述的大豆柔性低损脱粒滚筒，其特征在于：所述分离机构由通过销轴铰支于滚筒主体的外壳表面的分离钉齿构成，所述销轴平行于滚筒主体母线，所述分离钉齿垂直于销轴，且间隔分布在销轴长度方向上。

4.根据权利要求3所述的大豆柔性低损脱粒滚筒，其特征在于：所述弓齿的V字形金属芯弯折处圆角过渡，两端分别以邻近端头的扩径环定位，沿滚筒主体周向间隔插装固定在滚筒主体的外壳上。

5.根据权利要求4所述的大豆柔性低损脱粒滚筒，其特征在于：

所述分离机构由固定在滚筒主体的外壳表面的弧形盖板、固定在所述弧形盖板上的支座，以及通过销轴铰支于所述支座的套管以及固连于套管两端的分离钉齿构成。

6.根据权利要求5所述的大豆柔性低损脱粒滚筒，其特征在于：所述销轴平行于所述滚筒主体的母线，所述分离钉齿垂直于所述销轴，且外端包覆橡胶球头。

7.根据权利要求6所述的大豆柔性低损脱粒滚筒，其特征在于：所述螺旋喂入头的中央锥筒上固连双头锥螺旋叶片，各螺旋叶片上间隔固连三角筋板。

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