大喂入量橫軸流玉米脫粒機的研制

張占勝

(黑龍江省農(nóng)業(yè)機械工程科學院 牡丹江分院,黑龍江 牡丹江 157011)

1 目的和意義

據(jù)最新統(tǒng)計，2021年黑龍江省玉米、大豆、水稻三大作物種植面積1 433.33萬hm2，其中玉米600萬hm2，大豆433.33萬hm2，水稻400萬hm2，是全國第一產(chǎn)糧大省。近年來，隨著農(nóng)民進城務工和土地的大量流轉(zhuǎn)，留守家庭的種植面積也日益增加。特別是2020年玉米糧食價格的飛速上漲，激發(fā)了農(nóng)戶的種植熱情，以家庭為單位的玉米種植面積明顯提升，從而使得玉米的儲存問題日益突出。種植戶迫切需要一種喂入量大、作業(yè)效率高的玉米脫粒機。因此設計了一款大喂入量橫軸流玉米脫粒機，以滿足種植戶可根據(jù)玉米價格變化，隨脫隨賣不用儲存的需求，減少因玉米價格變化而帶來損失。達到根據(jù)市場價格變化，隨時脫粒并及時銷售玉米的目的。

2 結(jié)構(gòu)和工作原理

2.1 結(jié)構(gòu)

大喂入量橫軸流玉米脫粒機主要由裝料斗、脫粒裝置、清選振動篩、風選裝置、籽粒提升機等部分組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.牽引架；2.機架；3.傳動系統(tǒng)；4.風選裝置；5.行走輪；6.清選振動篩；7.擺桿機構(gòu)；8.脫粒裝置；9.螺旋推運器；10.裝料斗；11.滾籠篩；12.排雜口；13.單風道風機；14.雙風道風機；15.籽粒提升機；16.籽粒出口圖1 玉米脫粒機機結(jié)構(gòu)圖

2.2 工作原理

玉米脫粒機工作時，農(nóng)戶可將玉米穗裝入鏟車裝料斗內(nèi)，再將鏟車裝料斗內(nèi)的玉米穗倒入脫粒機的裝料斗內(nèi)。隨著裝料斗內(nèi)螺旋推運器的旋轉(zhuǎn)，將玉米穗推向脫粒滾筒的一端，并徑向喂入脫粒滾筒內(nèi)，玉米穗隨著脫粒滾筒的轉(zhuǎn)動，在上下凹板篩組成的封閉圓筒內(nèi)表面做螺旋運動，并沿著脫粒滾筒的軸向流動。玉米穗在脫粒元件(脫粒棒齒和紋桿塊)和凹板篩的沖擊、揉搓、梳刷和碾壓的作用下，玉米籽粒從玉米芯上脫下；分離后的玉米籽粒、碎秸稈和碎小的混合物在脫粒滾筒離心力的作用下，由凹板篩的篩孔落下或經(jīng)過滾籠篩滾動而被篩出。殘余的長秸稈等較大混合物由脫粒滾筒的另一端通過排雜口排出。篩出的混合物掉落在清選振動篩再進一步篩選，輕雜被風機吸取而排出機外，重雜被清選振動篩抖出篩外，清選干凈的籽粒則被送入籽粒提升機而裝入糧箱。

3 研制與創(chuàng)新

3.1 增設大容量裝料斗

大喂入量是指玉米脫粒機喂入量大，可達到6～9 kg·s-1，作業(yè)效率為21～32 t·h-1。僅僅依靠人工喂料無法滿足機器高效率作業(yè)的要求，必須使用鏟車喂料。因此在脫粒機上增設大容量裝料斗，其容積為鏟車喂料斗容積的1.5倍；并同時增設螺旋推運器，將玉米穗連續(xù)均勻推入脫粒裝置內(nèi)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1.裝料斗；2.攪拌棒；3.間隔桿；4.螺旋推運器；5.軸承座；6.鏈輪圖2 大容量裝料斗結(jié)構(gòu)簡圖

3.2 主要參數(shù)的確定

工作參數(shù)主要包括喂入量、脫粒滾筒轉(zhuǎn)速、脫粒間隙和玉米混合物的含水率；結(jié)構(gòu)參數(shù)包括脫粒滾筒的軸向和徑向配置、脫粒部件、凹板包角和凹板的篩孔尺寸。為滿足大喂入量、作業(yè)效率高這一要求，脫粒機的滾筒轉(zhuǎn)速為650 r·min-1左右，脫粒間隙可按含水率、籽粒的清潔率和破損率，以5 cm間隙為基準進行適當?shù)恼{(diào)大或調(diào)小。脫粒機的脫粒齒采用球頭圓柱棒齒，其形狀如圖3所示。脫粒凹板篩采用上下兩塊凹板篩，安裝后閉合成圓筒凹板篩。凹板篩孔尺寸采用直徑為19 mm的圓孔，呈菱形布置。凹板篩和滾筒配置如圖4所示，使其脫粒包角可達360°。

圖3 脫粒棒齒外形圖

1.上凹板篩；2.脫粒滾筒；3.脫粒棒齒；4.下凹板篩圖4 凹板篩和滾筒配置圖

3.3 增設大口徑滾籠篩

滾籠篩位于滾筒中稍偏后部，直徑68 cm、長58 cm，圓筒板均布直徑2 cm的圓孔，圍繞脫粒滾筒反向旋轉(zhuǎn)。其作用是將脫粒后的玉米籽粒、碎秸稈和碎小的混合物，在滾筒離心力和滾籠篩離心力的相互作用下，強制從滾籠篩篩孔排出。以解決大喂入量帶來的分離不徹底、夾帶損失多和清選不干凈等諸多問題。其結(jié)構(gòu)如圖5所示。

1.固定圓環(huán)；2.支撐圓筒；3.圓筒式滾籠篩；4.導穗板；5.齒圈圖5 圓筒式滾籠篩結(jié)構(gòu)簡圖

3.4 適當增加脫粒滾筒長度

適當增加脫粒滾筒長度可以有效地增加玉米穗脫粒時間和脫粒后混合物的分離時間，有效提高脫粒機作業(yè)性能指標，降低未脫凈率、破碎率、含雜率和總損失率指標，其結(jié)構(gòu)如圖6所示。

3.5 增設大型籽粒提升機

增設大型籽粒提升機可以有效提升籽粒升運高度，出籽口高度可達4.2 m，可直接裝載任何車型的車箱內(nèi)。籽粒提升機主要由進料斗、導鏈輸送軸、罩殼、主傳動軸、固定架、出料斗、導鏈張緊軸和提料斗組成，其結(jié)構(gòu)如圖7所示。籽粒提升機的工作原理是將脫粒后的清潔籽粒先喂入進料斗內(nèi)再裝入提料斗內(nèi)，通過鏈條導鏈轉(zhuǎn)動帶動提料斗提升到指定高度，再將提料斗內(nèi)的籽粒倒入出料口。通過出料口的導向，就可以直接將籽粒裝入運輸車的車箱內(nèi)。

1.皮帶輪；2.軸承座總成；3.脫粒滾筒；4.圓柱棒齒；5.排雜風扇；6.單風道風機；7.雙風道風機圖6 脫粒滾筒結(jié)構(gòu)簡圖

1.進料斗；2.導鏈輸送軸；3.罩殼；4.張緊輪；5.主傳動軸；6.固定架；7.出料斗；8.導鏈張緊軸；9.提料斗圖7 籽粒提升機結(jié)構(gòu)簡圖

4 應用前景

黑龍江省因其獨特的地理環(huán)境，玉米在收獲期因玉米穗含水量較高不能進行籽粒聯(lián)合收獲，只能進行機器摘穗或人工掰穗作業(yè)收獲。收獲后的玉米再通過晾曬降低玉米穗含水量，然后進行玉米穗脫粒。因此玉米脫粒是玉米種植戶籽粒歸倉必不可少的作業(yè)環(huán)節(jié)，玉米脫粒機的需求量較大。

受玉米期貨市場價格和國外進口玉米糧食價格的影響，玉米在銷售期間價格波動較大。種植戶需要根據(jù)玉米價格變化，隨脫隨賣不用儲存，減少因玉米價格變化而帶來的損失，從而增加了對大喂入量玉米脫粒機的需求。

大喂入量玉米脫粒機，因其喂入量大、作業(yè)效率高、作業(yè)質(zhì)量好，滿足了玉米種植戶的需求。隨著玉米價格的不斷提升和種植面積的擴大，必將帶動玉米脫粒機的需求量，因而具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益，發(fā)展前景可觀。

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