CN117837388A - 一种风冷式半封闭电动脱粒滚筒 - Google Patents

Abstract

一种风冷式半封闭电动脱粒滚筒，包括喂料段、脱粒段、分离段和动力机构，动力机构包括支撑轴和轮毂电机，喂料段由锥筒和螺旋叶片组成，脱粒段由滚筒和第一脱粒元件组成，分离段由筒形框架和第二脱粒元件组成，锥筒、滚筒、筒形框架依次连接，轮毂电机套装在支撑轴上并与锥筒固定连接，脱粒滚筒还包括套筒、送风叶片和排风叶片，套筒同轴套入筒形框架内，在套筒在外围圆周分布有多片固定在筒形框架外径上的排风叶片，排风叶片为具有弧度的长条形板，在套筒的内壁上固定有通过轴承套设在支撑轴上的送风叶片。对脱粒滚筒结构进行改进从而可以对滚筒内部轮毂电机进行及时散热，利用热风再对秸秆风干，减少稻麦收获时的籽粒损失率，节能减排。

Description

一种风冷式半封闭电动脱粒滚筒

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，具体说的是一种风冷式半封闭电动脱粒滚筒。

背景技术

谷物联合收获机的发展对于全面实现农业机械化和智能化具有重要意义，有助于提高农业生产效率、减少成本、保障粮食安全和推动农业可持续发展。脱粒装置作为谷物联合收获机的核心装置之一，其功耗约占整机作业功耗的40%或以上。因此，实现脱粒滚筒的绿色化作业是推进农机节能减排的重要举措，可以预见，电驱动脱粒滚筒或将成为未来发展新趋势，从而进一步降低作业能耗和减少排放。

目前，关于电驱动脱粒装置已有相关研究成果。例如国家知识产权局授权的实用新型专利：“一种带有轮毂电机的脱粒机”，专利申请号为201820273530.7。按照该专利所述，轮毂电机安装在脱粒滚筒或螺旋轮内部。由于轮毂电机安装环境的封闭性，故轮毂电机工作过程中不能很好的冷却。考虑到脱粒滚筒的长时间持续高功耗作业，如不能及时对轮毂电机进行散热将会对电机安全性能和稳定性能造成严重威胁，同时影响作业的稳定性，进而影响整机作业效率。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种风冷式半封闭电动脱粒滚筒，对脱粒滚筒结构进行改进从而可以对滚筒内部轮毂电机进行及时散热，利用热风再对秸秆风干，减少稻麦收获时的籽粒损失率，使得后续碎草作业更加充分，从而缓解了后续碎草装置的作业压力并减少了碎草装置的功耗，进而达到了节能减排的目的。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种风冷式半封闭电动脱粒滚筒，包括喂料段、脱粒段、分离段和动力机构，动力机构包括支撑轴和轮毂电机，喂料段由表面无开口的锥筒和固定在锥筒上的螺旋叶片组成，脱粒段由表面无开口的滚筒和周向分布在滚筒表面的第一脱粒元件组成，分离段由筒形框架和周向固定在筒形框架上的第二脱粒元件组成，锥筒的一端与滚筒的一端无缝连接，滚筒的另一端和筒形框架连接，支撑轴的两端通过轴承搭接在锥筒和筒形框架上，轮毂电机通过轴承套装在支撑轴上并与锥筒固定连接，带动锥筒、滚筒和筒形框架以支撑轴为轴心进行轴向转动，脱粒滚筒还包括套筒、送风叶片和排风叶片，套筒同轴固定套入筒形框架内，在套筒外围圆周分布有多片固定在筒形框架外径上的排风叶片，排风叶片的轴线与支撑轴的轴线相平行，排风叶片为具有弧度的长条形板，排风叶片的凸面为背风面、凹面为迎风面，在套筒的内壁上固定有通过轴承套设在支撑轴上的送风叶片。

进一步，套筒的轴向长度大于筒形框架的轴向长度，套筒的前端伸入至滚筒内。

进一步，送风叶片设有一个，其固定在套筒的后端上。

进一步，送风叶片设有两个，分别固定在套筒的前端与后端。

进一步，支撑轴为两端开口的空心轴。

本发明有益效果是：

1、脱粒滚筒可以对安装在滚筒内部的轮毂电机进行及时风冷散热，并利用电机冷却排出的热风吹向脱粒室内。一方面排出的热风可以吹散缠绕堆积的秸秆，避免籽粒夹杂在秸秆夹层中，从而促进秸秆和籽粒的分离，在一定程度上可以减少损失率。另一方面，通过排出的热风在一定程度上对秸秆进行了风干，使得后续碎草作业更加充分，从而缓解了后续碎草装置的作业压力并减少了碎草装置的功耗，进而达到了节能减排的目的。

2、套筒伸入至滚筒内，因筒形框架与滚筒的连接面（辐板）为隔断式连通的结构，再配合伸入的套筒，以防止杂物掉入滚筒内，

3、将送风叶片固定在套筒的两端，即可以起到稳定作用，又可以减少旋转过程中的形变，使套筒能更均衡的受力，减少噪声和振动，并且起到加强筋的作用。

4、转动部件在运行中会产生热量，并且在空心轴的内部形成空气流动，空气流动可以带走一部分热量，起到冷却作用。

附图说明

图1为风冷式半封闭电动脱粒滚筒的主视图；

图2为风冷式半封闭电动脱粒滚筒的整体结构布置图；

图3为风冷式半封闭电动脱粒滚筒的剖视图；

图4为风冷式半封闭电动脱粒滚筒的三维结构示意图；

图5为风冷式半封闭电动脱粒滚筒的侧视图；

图6为图5的D处放大示意图；

图7为送风叶片示意图；

图8为排风叶片示意图；

图9为排风叶片横截面剖视图；

图中：1、支撑轴，2、轴承座，3、轮毂电机，4、螺旋叶片，5、滚筒，6、第一脱粒元件，7、套筒，8、第二脱粒元件，9、排风叶片，10、送风叶片，11、喂料段，12、脱粒段，13、分离段，14、锥筒，15、筒形框架，16、凸面，17、凹面。

具体实施方式

下面结合附图给出发明的较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。这里，将给出相应附图对本发明进行详细说明。需要特别说明的是，这里所描述的优选实施例子仅用于说明和解释本发明，并不用于限制或限定本发明。

在本实施方式的描述中，术语“内”、“外”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区别类似的对象，而不能理解为特定的顺序或先后次序，应该理解这样的使用在适当情况下可以互换。

本发明通过对脱粒滚筒结构进行创新性改进，脱粒滚筒在作业时可以产生轴向冷却风用于冷却脱粒滚筒内部的轮毂电机，再利用脱粒滚筒后端的特殊结构改变冷却后变为热风排出的流向，使其吹向分离段的脱粒室。既达到了持续冷却轮毂电机的目的，在一定程度上还可以有效减少稻麦收获时的籽粒损失率，提高收获机电驱动脱离装置的效率，进而实现节能减排。

如图1所示，一种风冷式半封闭电动脱粒滚筒，包括喂料段11、脱粒段12、分离段13和动力机构，动力机构包括支撑轴1和轮毂电机3，喂料段11、脱粒段12、分离段13通过动力机构实现轴向旋转，与外部的壳体相结构实现喂料、脱粒与分离，外部壳体结构为现有技术，不再赘述，喂料段11用于喂入待脱粒的谷物，脱粒段12属于一级脱粒机构，进行初步的脱料，分离段13进行进一步的脱粒，将秸秆与谷粒进行分离。

如图2所示，喂料段11由表面无开口的锥筒14和固定在锥筒14上的螺旋叶片4组成，脱粒段12由表面无开口的滚筒5和周向分布在滚筒5表面的第一脱粒元件6组成，第一脱粒元件6可选用柔性短纹杆、纹杆块、柔性杆齿、板齿或钉齿中的一种，分离段13由筒形框架15和周向固定在筒形框架15上的第二脱粒元件8组成，筒形框架15由两端的辐板以及圆周布置的连接杆组成，连接杆的两端通过螺栓固定辐板，在连接杆上设置在第二脱粒元件8，第二脱粒元件8采用刚性杆齿或钉齿，沿连接杆的轴向布置。锥筒14、滚筒5、筒形框架15和支撑轴1同轴心。

如图1、图2所示，锥筒14的小端（左端）密封，右端开口，锥筒14的另一端（右端）与滚筒5的一端（左端）无缝焊接，滚筒为一个两端开口的圆筒，连通形成表面不漏风的闭式滚筒，滚筒5的右侧为开口，滚筒5的另一端（右端）和筒形框架15连接，支撑轴1的两端通过轴承搭接在锥筒14和筒形框架15上，锥筒14和筒形框架15上设置有轴承座2用于安装轴承，轮毂电机3通过轴承套装在支撑轴1上并与锥筒14固定连接，轮毂电机3的左端面与锥筒14的内壁固定在一起，由轮毂电机3带动锥筒14、滚筒5和筒形框架15以支撑轴1为轴心进行轴向转动，支撑轴1不转动，脱粒滚筒还包括套筒7、送风叶片10和排风叶片9，套筒7为两端开口的圆筒，套筒7同轴固定套入筒形框架15内，套筒7和筒形框架15同轴心，套筒7的左端与滚筒相连通，右端为开口，套筒7可通过螺栓固定在辐板上，套筒7在外围圆周分布有多片固定在筒形框架15外径上的排风叶片9，排风叶片9的轴线与支撑轴1的轴线相平行，第二脱粒元件8布置在多片排风叶片9之间，第二脱粒元件8高出排出叶片的外边缘，用于脱粒，又可利用下方排风叶片9排出的风进行加热风干，多片排风叶片9与成行排列的第二脱粒元件8按圆周方向排布，排风叶片9为具有弧度的长条形板，排风叶片9的凸面16为背风面、凹面17为迎风面，在套筒7的内壁上固定有通过轴承套设在支撑轴1上的送风叶片10。

如图5、图6所示，脱粒滚筒顺时针旋转，排风叶片9弯曲的朝向（逆时针）与脱粒滚筒旋转方向相反，即为凸面16为背风面、凹面17为迎风面，即排风叶片9的截面上下两端顶点的连线与上顶点和支撑轴轴心的连线具有夹角，夹角可设置为0°-18°，具有排风效果，若脱粒滚筒逆时针旋转，排风叶片9按图6所示按上顶点和支撑轴轴心的连线镜像布置，弯曲的朝向变为顺时针。整个脱粒滚筒是顺时针旋转的（从图5来看），排风叶片9装好之后旋转过程中需要凹面17作为受力面，相当于凹面17推着风走达到排风的目的。推动空气流动，从而产生风压，达到排风的目的。

如图3所示，实际工作过程中，当轮毂电机3驱动相互连接的滚筒高速旋转时，套筒7也同速同向旋转，与套筒7同心连接的送风叶片10由于自身旋转会产生吹向轮毂电机3的轴向风，以对轮毂电机3进行持续冷却，冷却后变为热风贴着锥筒14、滚筒5内壁沿轴向向外排出，当热风流经滚筒5与筒形框架15交界处时，在排风叶片9的作用下会被改变风的流向，将热风向开式筒形框架15外围吹。排出的热风具有两方面作用。首先，热风可以将缠绕堆积的秸秆吹散开来，避免籽粒夹杂在秸秆夹层中，从而促进秸秆和籽粒的有效分离，在一定程度上减少了损失率。其次，通过排出的热风在一定程度上对秸秆进行了风干，使得后续碎草更加充分，从而减轻了后续碎草装置的作业压力和降低了碎草装置的功耗，进而实现了节能减排的目的。

套筒7的轴向长度大于筒形框架15的轴向长度，套筒7的前端伸入至滚筒5内，筒形框架15与滚筒5连接处并不是全部连通的，筒形框架15和滚筒5通过辐板用螺栓固定，辐板开有若干通风孔。辐板一是起到支承连接作用，二是辐板本身就起到避免杂物进入的作用，通过增加套筒7的长度，可进一步防止一些短茎杆、颖壳、灰尘等杂物进入滚筒5内，影响轮毂电机工作的平衡运行，再加上热风的作用下更能极大限度的避免杂物进入滚筒5内。

送风叶片设有一个，其固定在套筒的后端（进风的一端）上，在于同样风量风压下，功率相对于两个叶轮更小，结构上更易于实现。

送风叶片10设有两个，分别固定在套筒7的前端与后端上，套筒7的前端指的是对准滚筒5的一端，相反的一端（进风的一端）为后端，即所有部件的结构方向如图1所示，左侧端为前端，右侧端为后端。支承辐板做成了叶片式（即送风叶片），两个的目的是分别位于套筒两端用于支承套筒围绕空心轴旋转。增强结构刚性和稳定性：两端都设置支撑辐板有助于增加整个结构的稳定性和刚性，减少在旋转过程中可能发生的形变。改善平衡：两端布置支撑可以让套筒更均衡地受力，有利于改善套筒的动平衡，减少在旋转时产生的振动和噪音。提高强度：当支撑辐板布置在两端时，它们可以有效地承载套筒所受的载荷，提高结构强度，防止因载荷过大导致的结构损坏。简化装配：两端支撑的设计可以简化装配和定位的难度，确保套筒与轴线精确对齐。便于维护与检查：在两端设置支撑辐板使得检查和维护辐板和套筒接触部分更为方便，有助于快速发现问题并进行维护。采用两个已经可以实现目的，如果采用三个一是成本增加，二是装配精度不能够保证，满足同轴度的装配要求比较困难。

支撑轴1为两端开口的空心轴，转动部件在运行中会产生热量，并且在空心轴的内部形成空气流动，空气流动可以带走一部分热量，起到冷却作用。

以上仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制或限定本发明。对于本领域的研究或技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明所声明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种风冷式半封闭电动脱粒滚筒，包括喂料段（11）、脱粒段（12）、分离段（13）和动力机构，动力机构包括支撑轴（1）和轮毂电机（3），其特征在于：喂料段（11）由表面无开口的锥筒（14）和固定在锥筒（14）上的螺旋叶片（4）组成，脱粒段（12）由表面无开口的滚筒（5）和周向分布在滚筒（5）表面的第一脱粒元件（6）组成，分离段（13）由筒形框架（15）和周向固定在筒形框架（15）上的第二脱粒元件（8）组成，锥筒（14）的一端与滚筒（5）的一端无缝连接，滚筒（5）的另一端和筒形框架（15）连接，支撑轴（1）的两端通过轴承搭接在锥筒（14）和筒形框架（15）上，轮毂电机（3）通过轴承套装在支撑轴（1）上并与锥筒（14）固定连接，带动锥筒（14）、滚筒（5）和筒形框架（15）以支撑轴（1）为轴心进行轴向转动，脱粒滚筒还包括套筒（7）、送风叶片（10）和排风叶片（9），套筒（7）同轴固定套入筒形框架（15）内，在套筒（7）外围圆周分布有多片固定在筒形框架（15）外径上的排风叶片（9），排风叶片（9）的轴线与支撑轴（1）的轴线相平行，排风叶片（9）为具有弧度的长条形板，排风叶片（9）的凸面为背风面、凹面为迎风面，在套筒（7）的内壁上固定有通过轴承套设在支撑轴（1）上的送风叶片（10）。

2.如权利要求1所述的一种风冷式半封闭电动脱粒滚筒，其特征在于：套筒（7）的轴向长度大于筒形框架（15）的轴向长度，套筒（7）的前端伸入至滚筒（5）内。

3.如权利要求1所述的一种风冷式半封闭电动脱粒滚筒，其特征在于：送风叶片（10）设有一个，其固定在套筒（7）的后端上。

4.如权利要求1所述的一种风冷式半封闭电动脱粒滚筒，其特征在于：送风叶片（10）设有两个，分别固定在套筒（7）的前端与后端上。

5.如权利要求1所述的一种风冷式半封闭电动脱粒滚筒，其特征在于：支撑轴（1）为两端开口的空心轴。