低破碎玉米種子脫粒機的研制

甘肅畜牧工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 李寧 王子凡

1 脫粒機的工作原理及流程研究

目前，脫粒機的工作原理主要指的是利用仿人手模式對玉米種子進行剝離，通過機械中螺旋狀板齒和玉米之間的摩擦使玉米種子被自動剝離。一般情況下，工作人員將一定量的玉米放入脫粒機入口處，玉米隨著重力的作用向下運行，而后隨著螺旋軸的轉(zhuǎn)動進行橫向移動，在經(jīng)過螺旋狀板齒和平狀板齒的摩擦和剝離后，可以將玉米種子從玉米當(dāng)中剝離出來，經(jīng)過振蕩將玉米種子和玉米棒完全分離。隨后被剝離的玉米種子通過凹板被排至排芯口。凹板的快速轉(zhuǎn)動可以使完整脫粒的玉米種子進入排芯口。通過高速轉(zhuǎn)動使完整的玉米種子受到離心力的作用從而進入脫粒機的排芯口，流程如下：入口處→滾筒→凹板→排芯口。

脫粒機的工作流程主要是通過脫粒機的各種運行步驟來完成的。目前，我國低破碎玉米種子脫粒機需要對脫粒機內(nèi)部的螺旋狀板齒長度、寬度、間距進行試驗調(diào)節(jié)，這樣才能針對不同種類的玉米進行完整脫粒。螺旋狀板齒的調(diào)節(jié)、凹板速度的控制都會對脫粒機的脫粒成果產(chǎn)生影響。脫粒機的工作原理主要是通過摩擦和離心力來實現(xiàn)的，高強度的摩擦可以使玉米種子快速從玉米上脫落，高速離心可以使玉米種子和玉米進行分離。因此，脫粒機主要是通過物理作用對玉米進行脫粒。除了物理因素影響外，玉米本身的濕度對脫粒效果也會產(chǎn)生影響，濕度較大的玉米種子容易在脫粒機中碎掉，因此，需要將玉米中的水分保持在15%～20%，這樣才能保證玉米種子不發(fā)生高頻率的破碎。此外，濕潤度較大的玉米種子也可以通過烘干的方式進行干燥，只要濕度達標，脫粒機就可以實現(xiàn)低破碎玉米種子脫粒。由此可見，玉米種子的脫粒需要結(jié)合濕度、機械運轉(zhuǎn)速度、軸距等因素。

2 脫粒機的部件構(gòu)成分析

由于脫粒機的部件構(gòu)成直接決定了脫粒機的功能，如若想要提升玉米種子的脫粒率就必須從脫粒機的滾筒、凹板、排芯口等部件進行提升。以下從三個角度對脫粒機的部件構(gòu)成展開分析。

2.1 從滾筒角度分析

脫粒機的滾筒作用主要是將玉米投入到脫粒機后，調(diào)整滾筒的轉(zhuǎn)速，使?jié)L筒中的螺旋狀板齒和平狀板齒充分與玉米進行接觸，玉米通過與螺旋狀板齒進行摩擦使玉米種子與玉米分離。通常情況下，脫粒機滾筒的轉(zhuǎn)速決定著螺旋狀板齒與玉米之間的摩擦力，因此，要科學(xué)合理地調(diào)整轉(zhuǎn)速，使脫粒機實現(xiàn)功率最大化。脫粒機的滾筒轉(zhuǎn)速一般保持在3m/s，這種速度可以將玉米和滾筒之間進行充分摩擦進而使完整的玉米粒脫落。

滾筒是構(gòu)成脫粒機的重要組成部分，滾筒的轉(zhuǎn)速是由滾筒的中軸決定的，中軸可以帶動滾筒進行轉(zhuǎn)動。中軸上配備著很多螺旋狀板齒和平狀板齒，螺旋狀板齒和平狀板齒可以將玉米種子從玉米中脫粒下來。在玉米脫粒初期，玉米應(yīng)和螺旋狀板齒充分接觸進行種子脫落，在玉米脫粒后期，玉米應(yīng)和平狀板齒進行充分接觸使種子脫落。這樣可以保證玉米種子的完整程度，螺旋狀板齒可以快速與玉米發(fā)生摩擦，使玉米種子和玉米分離，而平狀板齒可以使已經(jīng)開始脫粒的玉米進行種子分離，如若長時間使用螺旋狀板齒就會發(fā)生玉米種子大面積破碎的情況。因此，應(yīng)把螺旋狀板齒安排在中軸的前段，平狀板齒安排在中軸的后段，這樣可以防止玉米種子出現(xiàn)大面積破碎。螺旋狀板齒的密度應(yīng)大于平狀板齒的密度，因為螺旋狀板齒可以使玉米松動，需要以強大的摩擦力作為外援。平狀板齒就是將殘缺的玉米進行下一步種子剝離，需要稀疏的板齒對其進行摩擦，否則就會因為摩擦力過大而導(dǎo)致玉米種子的破碎。

由此可見，滾筒是玉米進行玉米種子剝離的首道工序，需要工作人員根據(jù)玉米的種類、玉米的大小對滾筒內(nèi)的參數(shù)進行調(diào)節(jié)。合理的滾筒參數(shù)可以極大地減少玉米種子的破碎率。

2.2 從凹板角度分析

脫粒機的凹板主要指的是與滾筒相連接的，使玉米和玉米種子完全篩離的部分。凹板就是一個凹進去的槽，通常情況下，在玉米經(jīng)過滾筒后，玉米和玉米種子已經(jīng)處于分離狀態(tài)，但由于玉米芯和玉米種子還混合在一起，因此需要將玉米芯和玉米種子進行分離。凹板部件里面有一層漏網(wǎng)，這種漏網(wǎng)可以使玉米種子在旋轉(zhuǎn)的過程中將玉米種子透過網(wǎng)進行過濾。過濾后的玉米種子可以直接進行裝袋和其他用途。凹板的網(wǎng)孔大小是決定玉米種子是否能通過的關(guān)鍵因素，網(wǎng)孔過小會導(dǎo)致玉米種子無法透過濾網(wǎng)，無法實現(xiàn)玉米種子和玉米芯分離。凹板的網(wǎng)孔過大會導(dǎo)致脫落下來的完整玉米粒和破碎玉米粒同時通過網(wǎng)孔，這就增加了玉米種子篩選的后期難度。凹板的直徑一般為3cm，3cm的直徑可以降低夾帶損耗，由于玉米種子破碎會對夾帶造成損耗，而合適的凹板直徑可以避免此類問題的發(fā)生。

凹板的轉(zhuǎn)動速率會直接對玉米種子的生產(chǎn)率產(chǎn)生影響。凹板是直接與滾筒相連接的部件，滾筒的高速轉(zhuǎn)動無疑也需要帶動凹板進行高速轉(zhuǎn)動。凹板部件中有一個類似于儲存玉米種子的部位，通過這個部位可以將剝離的玉米種子和玉米芯進行收集。由此可見，凹板的轉(zhuǎn)動速率和凹板的內(nèi)徑是決定玉米種子是否能實現(xiàn)低破碎要求的重要指標。目前，我國低破碎玉米種子脫粒機的重難點一直卡在凹板部件中，長時間以來難以突破。如若想要實現(xiàn)真正意義上的低破碎玉米種子脫粒就要對凹板部件的運行速度和內(nèi)徑厚度進行深入分析，只有這樣才能克服凹板部件中最為核心的難點。

2.3 從排芯口角度分析

脫粒機的排芯口，顧名思義，就是將脫粒后的玉米芯直接排除的部件。玉米置入脫粒機后，經(jīng)過一系列的運作，玉米會與玉米種子分離，分離后玉米種子會經(jīng)過凹板排除脫粒機，但玉米芯會儲存在脫粒機內(nèi)部。為了解決玉米芯在脫粒機中的大量存儲問題，相關(guān)工作人員設(shè)計了排芯口，在脫粒機內(nèi)儲存一定量的玉米芯后，排芯口會快速打開，讓玉米芯排出脫粒機。脫粒機中排芯口的打開速度和開口程度是由玉米芯的大小和數(shù)量決定的。較大的玉米芯會使排芯口支撐的大些，較大的轉(zhuǎn)矩會使排芯口的動作大。較小的玉米芯會使排芯口的打開速度快且開放時間短，這也是為了避免玉米種子泄露而設(shè)定的。

排芯口的設(shè)計在某種程度上滿足了低破碎玉米種子的脫粒要求。目前，低破碎玉米種子脫粒機對排芯口部件的設(shè)計也較為重視，通常情況下，技術(shù)人員針對玉米的種類和濕潤程度進行劃分，不同程度的玉米設(shè)置不同類型的轉(zhuǎn)矩，這樣就能間接有效地控制排芯口的開合時間。合理的排芯口開合時間是玉米種子脫粒完整的保證，一般情況下，排芯口開合時間過短，會導(dǎo)致排芯口的玉米芯無法完全排出。排芯口開合時間過長，會導(dǎo)致脫粒后的玉米種子也飛濺出來。由此可見，脫粒機排芯口的設(shè)置是非常重要的，需要技術(shù)人員根據(jù)脫粒玉米情況的不同進行機械數(shù)據(jù)調(diào)整，只有這樣才能避免出現(xiàn)不必要的脫粒損失。目前，低破碎玉米種子脫粒機中也存在自動排芯口，這種排芯口與傳統(tǒng)的排芯口相比，具有比較先進的自動感應(yīng)技術(shù)，它不需要玉米芯自行進行置頂，而是通過感應(yīng)技術(shù)來決定排芯口開合的時間與高度。這樣可以大大降低排芯口的工作頻率。自動排芯口逐步占領(lǐng)低破碎玉米種子脫粒的市場，先進的科學(xué)技術(shù)為脫粒工程帶來了便利。因此，低破碎玉米種子脫粒智能化會成為機械化發(fā)展的主要方向。

3 脫粒機主要功能指標分析

目前，引入3TJYJ-12t/h 型號低破碎玉米種子脫粒機，將16%濕度的玉米種子放入此型號的機器中，將低破碎玉米種子脫粒機打開后，將滾筒的轉(zhuǎn)速設(shè)定在3m/s，將凹板的內(nèi)徑設(shè)置在350mm，將排芯口的轉(zhuǎn)矩設(shè)置為12，將3TJYJ-12t/h 型號的低破碎玉米種子脫粒機正常運轉(zhuǎn)30 分鐘后，觀察脫粒機的主要功能指標（如表1 所示）。

表1 脫粒機的主要功能指標分析

由表1 可以得出，3TJYJ-12t/h 型號低破碎玉米種子脫粒機對玉米種子的損耗非常低，并且其生產(chǎn)量也很高。通過以上數(shù)據(jù)可以表明，脫粒機如若想實現(xiàn)低破碎玉米種子的脫粒，就必須結(jié)合脫粒玉米的種類和玉米的濕度對脫粒機進行合理化調(diào)整，通常情況下，是對脫粒機滾筒和凹板的調(diào)整。滾筒和凹板是對玉米種子進行脫粒的主要環(huán)節(jié)，滾筒就是將玉米和玉米種子進行分離的環(huán)節(jié)，凹板就是將玉米芯和玉米種子進行分離的環(huán)節(jié)，這兩大環(huán)節(jié)在某種程度上代表著脫粒機的核心生產(chǎn)力。由此可見，我國低破碎玉米種子脫粒機的研制需要對脫粒機進行手動調(diào)整，這樣可以實現(xiàn)玉米種子脫粒最大化。雖然我國低破碎玉米種子脫粒機已發(fā)展至一定階段，但其中也存在不足，比如，必須在特定濕度下才能對玉米實現(xiàn)脫粒，并且，我國大部分脫粒機都沒有烘干部件，這也是我國脫粒機實現(xiàn)低破碎玉米種子脫粒的一大障礙。相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)將烘干部件與脫粒機進行整合，這樣可以避免因濕度不符合而導(dǎo)致的玉米剝落破碎的問題。對于烘干部件，可以采用電阻絲加熱的方式對脫粒機進行烘干，并且通過智能數(shù)據(jù)顯示對玉米烘干程度進行實時數(shù)據(jù)顯示。

低破碎玉米種子脫粒機的研制是糧食缺口需求的必然結(jié)果。對于低破碎玉米種子脫粒機中存在的問題，技術(shù)人員應(yīng)從濕度、轉(zhuǎn)速、功率等多個角度進行提升，這樣才能使低破碎玉米種子的脫粒精準實現(xiàn)。

4 小結(jié)

綜上所述，新型螺旋低破碎玉米種子脫粒機具有可調(diào)節(jié)的螺旋狀板齒和平頭板齒。可調(diào)節(jié)的螺旋板齒可以使機器與玉米充分接觸，可提升玉米種子的脫粒程度。因此，可調(diào)節(jié)的低破碎玉米種子脫粒機的研發(fā)是玉米種子脫粒的一大福音。