湖工大机设大作业玉米脱粒机设计

玉米脱粒机机构设计一．设计任务1.1设计目的玉米脱粒机是我国粮食收获的重要农业机械之一。目前脱粒机在我国农村仍然被广泛使用于对水稻、小麦和玉米等作物的脱粒作业，全国约有60%以上的水稻是用动力或人力脱粒机进行脱粒，小麦有近30%是靠脱粒机脱粒，但是现在玉米脱粒的脱粒质量问题还没有得到充分的解决，传统的玉米脱粒机容易挤压玉米种子使其破损，击碎玉米芯，普遍存在破损率高、种子损失率高、效率低的缺点，所以尝试设计一种能有效降低玉米种子破损率、提高生产效率和适用于山区丘陵的玉米脱离机器。1.2构思意图经过详细查阅有关资料，目前市场上有若干种玉米脱粒机，如5TY系列玉米脱粒机，自动或半自动脱粒机等。总的来说根据目前的技术条件，我构思设计的玉米脱粒机主要有两种脱离方案：1.采用击打式玉米脱离2.采用挤搓式玉米脱离，使用这两种不同原理方案进行设计，并对比优劣。1.3脱粒原理分析（1）打击原理：由工作部件(如冠状平板齿或纹杆)打击穗头(或反之由果穗碰击工作部件,如南方水稻的拌桶脱粒)使果穗产生振动和惯性力而破坏它与穗芯的连接,主要取决于打击速度和打击时机（2）揉搓或搓擦原理：通常指谷层在挤压状态下在层内出现挫动而使谷粒脱落,发生在钉凿或纹杆滚筒的脱粒间隙中，它取决于揉搓的松紧度(强度),也就是间隙的大小和谷层的疏密（3）碾压原理（打击）：脱粒原件对谷穗的挤压造成脱粒,在碾压过程中会使谷粒和穗柄之间产生横向相对位移,而通常谷粒与穗轴的抗剪力是较弱的,上述相对位移就形成了剪切破坏其连结力，因此,用辊子碾压铺在场院里的谷物层进行脱粒也是有效方法之一一般来说,常见的组合有如下几种：一．是用高的打击速度和紧搓，经较短的脱粒过程,如单滚筒脱料装置；二.是用由低到高的打击速度,揉搓强度由小到大,用较长的脱粒过程,如双滚筒脱粒装置；三是用较低的打击速度和松搓,用长而又长的脱粒过程,如轴流滚筒脱粒装置。1.4击打式和搓揉式脱粒饥对比分析螺旋挤搓板齿式玉米脱粒机工作原理：螺旋挤搓板齿式玉米脱粒机机体采用圆钢焊制的栅格(或筛网)结构，其间隙大于玉米籽粒的宽度，主轴采用推料螺旋与齿板组合结构，工作过程中脱粒机主轴经皮带轮减速,带动脱粒机主轴旋转，主轴上焊有若干个倾斜的叶片，工作时玉米被主轴上的叶片带动,既向前运动,又做上，下运动。在运动的过程与两侧和底部(三个方向)的栅格(类似搓板)进行挤搓,依靠主轴上的进料螺旋和齿板推动果穗向前运动，使齿板与果穗之间、果穗与果穗之间、果穗与栅格之间产生揉搓力，将果穗上的籽粒脱掉，从而达到脱粒的目的。这种方式不仅对果穗冲击力较小，脱粒过程比较柔和，而且对玉米籽粒的破损较低工作特点：板齿式脱粒机主要由板齿滚筒和栅格凹板组成。板齿宽而高，与滚筒轴向成一定的夹角，板齿有平板齿和冠状板齿两种，在滚筒上按一定方式排列，滚筒外缘线速度4m/s,凹板为栅格式圆钢,分布于左、右、下3个方向，包角为90度，既起搓板作用，又起筛板作用，板齿式脱粒机结构简图如图所示1.滚筒2.进料区螺旋3.进料斗4.脱粒板齿5.栅格凹板图1板齿式脱粒机结构简图传统钉齿击打式玉米脱粒机工作原理：通过钉齿打击玉米果穗，使玉米籽粒生振动和惯性力而破坏它与穗轴间的连接，在钉齿滚筒的转动下，齿侧面间和钉齿顶部与凹板弧面上的搓擦作用使玉米穗与穗间，穗与凹板间产生搓擦，从而实现脱粒。结构特点钉齿式脱粒机主要由钉齿滚筒和凹板组成。钉齿滚筒上的钉齿通常按螺旋线排列，成排地固定在滚筒上。钉齿形状有方形倾斜齿、圆柱形倾斜齿和球顶方根齿等几种。滚筒外缘线的速度一般为6~10m/s滚筒直径一般为200~500mm。凹板有冲孔式和栅格式两种，凹板包角一般为120~180度，通常在凹板上装有导向板。钉齿式脱粒机结构简图如图所示。图1钉齿式脱粒机结构简图1.5主要技术性能的设计和比较TY-10型钉齿式的滚筒转速由于钉齿式脱粒机需要采用打击来脱粒，因此５TY-10的滚筒转速设计为700~900r/min，其钉齿齿顶直径为210mm。v=πDn/60式中n—滚筒的转速(r/min)；v—齿顶线速度（m/s）；D—滚筒齿顶直径（m）。由此可知，n=700r/min时，v=7.3m/s；n=900r/min时，v=9.4m/s。TY-17型板齿式的滚筒转速为了减少破碎，TY-17型板齿式的滚筒转速设计为340r/min，板齿齿顶直径为190mm。根据公式v=πDn/60，计算得v=3.4m/s。对比结果分析1)由于钉齿式的滚筒线速度为7.3~9.4m/s，超过了4m/s这个限值，故产生的破碎率要高于揉搓式板齿式脱粒机的破碎率。2)当玉米含水率在13%～20%范围内时，两种机型的技术性能指标比较稳定；当玉米含水率高于20%时，钉齿式脱粒机的脱净率和破碎率指标明显下降，板齿式脱粒机的脱净率和破碎率稍有下降。3)板齿式脱粒机的单位功率生产率要高于钉齿式脱粒机。4)板齿式脱粒机由于具有高脱净率、低破碎率和低功耗等优点，将会被越来越多的种子企业所认可，其市场前景良好。同时，国内的传统玉米脱粒机也会逐渐被其替代。结论：通过对比分析，采用（板齿）搓揉式脱粒机方案进行设计。二．功能原理设计2.1总功能玉米脱粒机的总功能是将玉米棒脱粒2.2功能分解试用黑箱法对玉米脱粒机功能分析，结果如下对（搓揉式）玉米脱粒机分功能分析喂料机构——将己拨皮的玉米从入料口进入下落到脱粒仓脱粒机构——通过滚筒和栅格式凹板进行脱粒并漏出筛选机构——栅格式凹板将玉米和玉米芯分开出料机构——风机清除杂质和滚筒推出玉米粒通过功能分析得出（搓揉式）玉米脱粒机的运动有：喂料—滚筒脱粒—格栅凹板筛选—风机除杂—出料三．原理方案的实现及机械系统方案设计玉米脱粒机基本工艺路线玉米脱粒机基本工艺路线3.1商品化设计—外观入料口锥形上外壳螺旋板齿滚筒凹板锥形下外壳玉米芯挡板风扇排芯斗支架收粒斗带轮轴玉米棒入料口脱粒装置玉米粒（含少量杂物）玉米棒等杂物筛分机构（风扇）杂物杂物分离机构排粒口除杂口干净玉米粒脱粒后玉米棒杂物3.2玉米脱粒机的实用化设计搓揉式玉米脱粒机主要包括喂料斗、脱粒仓、主轴、配铁、机架、出料斗、导芯口、排芯口、皮带轮和电机等组成喂料部分设计入料斗与玉米脱粒机的上盖部分相连，它是采用2毫米的Q235钢板焊接制成。入料部位与滚筒上的部分冠壮齿相切，将己拨皮的玉米从入料口进入，下落到脱粒仓，经由滚筒上的进料螺旋将玉米果穗推入脱粒区进行挤搓脱粒。入料部分组成如图所示图入料部分框架图滚筒转速滚筒转速由滚筒外缘（板齿顶部）线速度决定，滚筒外缘线速度是以保证不伤害玉米籽粒为前提条件，试验数据表明，籽粒含水率为13%时，滚筒外缘（板齿顶部）线速度4m/s,脱粒时不会伤害玉米籽粒。但滚筒外缘线速度不能过低，否则会影响生产率。一般线速度值入料部分入料仓下面板入料口在3.2~3.9m/s之间。在脱粒过程中，籽粒会产生可视的机械损伤与隐形机械损伤（内部裂纹），考虑到脱粒对象为玉米种子，选取线速度值为3.0m/s。滚筒直径滚筒直径由凹板直径决定，并且应比凹板直径小90~100mm脱粒部分设计脱粒部分主要是由滚筒冠壮齿、螺旋板齿、栅格式凹板、上盖组成。玉米穗在滚筒和栅格式凹板之间进行脱粒，将已脱下的玉米粒从栅格式凹板的缝隙漏下，落到下滑板，由排料口排出机体之外，玉米芯借助于滚筒上的螺旋板齿的轴向力螺旋导向作用，由入料口的另一端（即除杂口）排出机体之外。脱粒部分框架图滚筒板齿采用螺旋冠状板齿和平板齿按照变节距排列安装到滚筒轴上，从主轴前段到后段，冠状齿排列节距增大，平板齿排列节距减小。板齿宽度：板齿应设计的比较宽，根据机器大小一般范围为60~120mm。板齿高度：板齿高度=（滚筒直径-滚筒轴径）。筛选部分设计筛选部分主要是由栅格式凹板完成，由一定数量的圆钢及两条主要梁和两条副梁组成，每两根圆钢之间的缝隙可以将玉米卡住，然后快速旋转的滚筒螺旋齿将玉米予圆钢强行揉搓脱粒，工作时时，栅格式凹板是固定不动的。玉米脱粒之后，再将玉米粒经过栅格式凹板，从凹板的缝隙漏出，顺着斜滑板滑出机体之外筛选部分框架图凹板参考国内外机型确定10t/h玉米种子脱粒机凹板直径为300mm。凹板结构为减少玉米碎芯脱粒部分滚筒冠壮齿前网板下网板螺旋板齿筛选部分风扇除杂板排芯口出料口夹带，降低对预清机的风选、筛选系统压力，设计带有筛网的U型复合式凹板。栅格经查阅资料确定，栅格间隙选为13.5mm。排芯口压板装置四．设计总结