立式玉米剝皮機(jī)的設(shè)計(jì)

藺吉順，包玉成

(內(nèi)蒙古民族大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 通遼 028000)

0 引言

玉米是中國(guó)最重要的糧食作物之一，是重要的戰(zhàn)略性作物。玉米在國(guó)內(nèi)外貿(mào)易、國(guó)庫(kù)存糧中均占有較大份額，是調(diào)節(jié)糧食供需平衡、保證食物安全、維護(hù)社會(huì)安定的調(diào)節(jié)器[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)玉米年種植面積為2 446.67萬hm2,約占全國(guó)糧食作物種植面積的25%；年總產(chǎn)量達(dá)1.27億t左右，約占全國(guó)糧食總產(chǎn)量的27%[2-3]。因此，對(duì)于各種玉米所用的農(nóng)業(yè)機(jī)械的研發(fā)迫在眉睫。目前，玉米生產(chǎn)過程中的播種等機(jī)械已基本解決，而在收獲季節(jié)時(shí)，由于玉米穗外面有多層包皮，在玉米脫粒之前，先要去掉包皮，若不及時(shí)處理，由于水分較大，其苞葉吸濕性很強(qiáng)，籽粒不能及時(shí)通風(fēng)干燥，會(huì)很快霉?fàn)€變質(zhì)[4-6]。過去，去除玉米包皮都是靠手工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度很大。近年來，市場(chǎng)上推出多種玉米剝皮機(jī)，減輕了人的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)[7];但現(xiàn)有玉米剝皮機(jī)的性能還很不穩(wěn)定， 玉米皮的除凈率低于80%，限制了玉米剝皮機(jī)的應(yīng)用。研究表明：玉米皮脫不凈的原因主要是現(xiàn)有設(shè)備的結(jié)構(gòu)不完善[8-10]?，F(xiàn)有玉米剝皮機(jī)的剝皮部件是多對(duì)平置的摩擦輥，每對(duì)摩擦輥均有一個(gè)主動(dòng)輥，一個(gè)隨動(dòng)輥，主動(dòng)輥表面有多個(gè)凸齒，帶動(dòng)隨動(dòng)輥相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；玉米穗在一對(duì)摩擦輥之間隨摩擦輥的轉(zhuǎn)動(dòng)而平移到另一端[11-13]，由于玉米穗僅靠自重與摩擦輥相摩擦，壓力較小，因而造成包皮撕扯不徹底。如果增加對(duì)玉米穗的壓力，則玉米穗移動(dòng)困難，會(huì)出現(xiàn)堵塞。此外，由于摩擦輥的振動(dòng)，玉米穗多向中部集中，兩側(cè)的摩擦輥空轉(zhuǎn)率較高，影響工作效率[14-15]。玉米穗在中部堆積，相互阻礙，接觸摩擦輥的機(jī)會(huì)減少，也是降低包皮除凈率的原因。再有，玉米穗在剝皮的過程中也會(huì)碰掉一些玉米粒，玉米粒與脫下的玉米皮一同向下排出，不易分離，會(huì)造成糧食損失。

發(fā)明專利：立式玉米扒皮機(jī)(201310247800.9)

1 設(shè)計(jì)思路

本設(shè)計(jì)的目的是提供一種新型玉米剝皮機(jī)。這種玉米剝皮機(jī)工作時(shí)，玉米穗與摩擦輥之間摩擦力較大，玉米穗分布均勻，且移動(dòng)順暢，剝皮效果好，工作效率高，脫落的玉米粒與玉米皮排出方向不同，便于分別收集。

上述目的是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：研制一種立式玉米剝皮機(jī)，包括機(jī)架和多對(duì)摩擦輥，特點(diǎn)是：機(jī)架是一種豎立的筒狀框架，機(jī)架內(nèi)周安裝多對(duì)豎立的摩擦輥；機(jī)架中間有一個(gè)豎立轉(zhuǎn)筒，轉(zhuǎn)筒上端有錐狀筒蓋，筒蓋上面均布多條斷面為角形的導(dǎo)向槽；轉(zhuǎn)筒外周安裝多片沿切向延伸豎立的彈簧片，彈簧片與摩擦輥相抵觸。工作時(shí)，玉米穗從上方落到轉(zhuǎn)筒的上方，且沿凹槽下滑，在彈簧片的疏導(dǎo)和壓迫下，從各對(duì)摩擦輥之間通過，包皮即被去除。

剝皮機(jī)的機(jī)架是一個(gè)豎立的圓筒，上下邊緣通過向內(nèi)的折邊安裝摩擦輥，每對(duì)摩擦輥均有一支主動(dòng)輥和一支從動(dòng)輥，主動(dòng)輥外表面設(shè)有多個(gè)凸齒；主動(dòng)輥與從動(dòng)輥錯(cuò)開排列，即軸線分布在不同的半徑上，主動(dòng)輥在動(dòng)力機(jī)帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)；轉(zhuǎn)筒位于各對(duì)摩擦輥圍成的圓周之內(nèi)，轉(zhuǎn)筒的下端通過立軸與機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)連接，立軸上設(shè)有傳動(dòng)輪與動(dòng)力機(jī)相傳動(dòng)；摩擦輥上的凸齒沿螺旋線排列，轉(zhuǎn)筒的筒蓋上面設(shè)有毛刷，毛刷的刷柄固定在機(jī)架上，刷毛與筒蓋相對(duì)。

2 設(shè)計(jì)基本方法和步驟

本設(shè)計(jì)總的構(gòu)思是提供一種剝皮效果好、工作效率高的玉米剝皮機(jī)，下面圍繞這一構(gòu)思介紹兩種實(shí)施例：

1)第1種實(shí)施例。圖1為第一種實(shí)施例立式玉米剝皮機(jī)的工作示意圖所示。

1.機(jī)架 2.摩擦輥 3.轉(zhuǎn)筒 4.筒蓋 5.導(dǎo)向槽 6.立軸 7.傳動(dòng)輪 8.玉米穗 9.彈簧片 10.主動(dòng)輥 11.被動(dòng)輥 12.鏈條 圖1 第1種實(shí)施例立式玉米剝皮機(jī)的工作示意圖Fig.1 The operation schematic diagram of the vertical corn husker in the first implementation

這種玉米剝皮機(jī)的機(jī)架是一種豎立的筒狀框架，機(jī)架內(nèi)周安裝多對(duì)豎立的摩擦輥。結(jié)合圖2主動(dòng)摩擦輥的主視圖和圖3從動(dòng)摩擦輥的主視圖可見：機(jī)架上下邊緣通過向內(nèi)的折邊安裝摩擦輥，每對(duì)摩擦輥均有一支主動(dòng)輥和一支從動(dòng)輥，主動(dòng)輥外表面設(shè)有多個(gè)凸齒，凸齒最好沿螺旋線排列；主動(dòng)輥與從動(dòng)輥錯(cuò)開排列，即以圓筒的圓心作半徑，主動(dòng)輥和被動(dòng)輥的軸線分別在不同的半徑上；各個(gè)主動(dòng)輥之間在鏈條傳動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，其中至少有一個(gè)主動(dòng)輥是在動(dòng)力機(jī)帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)；機(jī)架中間有一個(gè)豎立轉(zhuǎn)筒，轉(zhuǎn)筒下端通過立軸與機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)連接，立軸上設(shè)有與動(dòng)力機(jī)相傳動(dòng)的傳動(dòng)輪；轉(zhuǎn)筒上端設(shè)有尖端向上的錐狀筒蓋。結(jié)合圖4筒蓋的斷面圖可見：筒蓋上面均布多條斷面為角形的導(dǎo)向槽，轉(zhuǎn)筒外周安裝多片沿切向延伸豎立的彈簧片，彈簧片與摩擦輥相抵觸。

圖2 主動(dòng)摩擦輥的主視圖Fig.2 Front view of the active friction roller

圖3 從動(dòng)摩擦輥的主視圖Fig.3 Front view of the subordinate friction roller

圖4 筒蓋的斷面圖Fig.4 Cross-section diagram of the cover

工作時(shí)，玉米穗從上方落到轉(zhuǎn)筒的錐形筒蓋上面，由于筒蓋在轉(zhuǎn)動(dòng)，玉米穗受到振動(dòng)而均勻地分散到各個(gè)導(dǎo)向槽內(nèi)，且沿導(dǎo)向槽下滑，在彈簧片的疏導(dǎo)和壓迫之下，進(jìn)入各對(duì)摩擦輥之間，且隨摩擦輥的轉(zhuǎn)動(dòng)而向下移動(dòng)；當(dāng)玉米穗通過摩擦輥時(shí)，包皮即被去除。可見，這種機(jī)構(gòu)可以保證玉米穗均勻分配，玉米穗能夠準(zhǔn)確有序地進(jìn)入各個(gè)摩擦輥之間，因而各個(gè)摩擦輥的空轉(zhuǎn)率很低。玉米穗與摩擦輥之間的壓力主要來自彈簧片，控制彈簧片的參數(shù)和摩擦輥的粗糙度及長(zhǎng)度，即可把壓力控制在合理的范圍，確保玉米穗獲得足夠的摩擦，又能夠順暢下行，且完全脫凈包皮。

該立式玉米剝皮機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 立式玉米剝皮機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)Table 1 Main technical parameter of the Vertical Corn Husker

2)第2種實(shí)施例。圖5為第2種實(shí)例的立式玉米剝皮機(jī)的主視圖。這種玉米剝皮機(jī)與前一實(shí)施例基本相同，所不同的是，在轉(zhuǎn)筒的筒蓋上方設(shè)有多支毛刷，毛刷的刷柄固定在機(jī)架的壁上，刷毛與筒蓋相對(duì)。這種毛刷的作用是限制玉米穗的堆積高度，使玉米穗都進(jìn)入導(dǎo)向槽，并且依次有序地進(jìn)入摩擦輥，剝皮效果更好。

1.導(dǎo)向槽 2.立軸 3.傳動(dòng)輪 4.機(jī)架 5.摩擦輥 6.轉(zhuǎn)筒 7.筒蓋 8.毛刷 圖5 第2種實(shí)施例的立式玉米剝皮機(jī)的主視圖Fig.5 Front view of the vertical corn husker in the second implementation

3 立式玉米機(jī)故障原因及排除方法

立式玉米剝皮機(jī)在使用過程中難免會(huì)出現(xiàn)某些故障，表2對(duì)其一般故障原因及排除方法做了詳細(xì)的分析和處理。

表2 立式玉米剝皮機(jī)的常見故障及排除方法Table 2 Common malfunctions and troubleshooting of the Vertical Corn Husker

4 結(jié)論

1)此玉米剝皮機(jī)的機(jī)架是一種豎立的筒狀框架，且內(nèi)部周圍安裝多對(duì)豎立的摩擦輥，中間有一個(gè)豎立轉(zhuǎn)筒，轉(zhuǎn)筒上端有錐狀筒蓋，筒蓋上面均布多條斷面為角形的導(dǎo)向槽，轉(zhuǎn)筒外周安裝多片沿切向延伸豎立的彈簧片，彈簧片與摩擦輥相抵觸。

2)機(jī)架的上下邊緣通過向內(nèi)的折邊安裝摩擦輥，每對(duì)摩擦輥均有一個(gè)主動(dòng)輥和一個(gè)從動(dòng)輥。主動(dòng)輥外表面設(shè)有多個(gè)凸齒，主動(dòng)輥與從動(dòng)輥錯(cuò)開排列，即軸線分布在不同的半徑上，主動(dòng)輥在動(dòng)力機(jī)帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)來進(jìn)行作業(yè)。

3)轉(zhuǎn)筒位于各對(duì)摩擦輥圍成的圓周之內(nèi)，轉(zhuǎn)筒的下端通過立軸與機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)連接，立軸上設(shè)有傳動(dòng)輪與動(dòng)力機(jī)相連。

4) 摩擦輥上的凸齒沿螺旋線排列，轉(zhuǎn)筒的筒蓋上面設(shè)有毛刷，毛刷的刷柄固定在機(jī)架上，毛刷的刷毛與筒蓋相對(duì)。工作時(shí)，玉米穗能夠均勻分配到各對(duì)摩擦輥內(nèi)，且在彈簧片的壓力下與摩擦輥保持足夠的壓力，靠摩擦輥的螺旋和重力下行，移動(dòng)順暢，工作效率顯著提高，包皮脫凈率較高，具有良好的應(yīng)用前景。

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