小型電動玉米脫粒機設(shè)計及性能的分析

楊茂林 焦 巍 王俊偉

在經(jīng)濟(jì)作物種類中，玉米屬于較為常見的一種，其種植效率相對較高，同時收獲產(chǎn)量豐富。因此，玉米在我國逐漸成為主要糧食作物。隨著相關(guān)應(yīng)用技術(shù)不斷發(fā)展，玉米的種植收獲流程也開始向完善化與科學(xué)化轉(zhuǎn)變。為進(jìn)一步提高其脫離處理效果，可以應(yīng)用小型電動脫粒裝置，使玉米收獲環(huán)節(jié)中最為繁瑣的部分得到有效簡化，進(jìn)一步提高整體經(jīng)濟(jì)效益。通過對常見脫粒方式與小型電動玉米脫離裝置的結(jié)構(gòu)、設(shè)計、性能實現(xiàn)等部分進(jìn)行分析，能夠有效明確其未來應(yīng)用趨勢，具有正面影響意義。

一、常見的玉米脫粒方式

我國地大物博，自然資源與農(nóng)業(yè)資源較為豐富，能夠為農(nóng)作物提供優(yōu)良的生產(chǎn)環(huán)境，因此種植產(chǎn)量普遍處于世界前列。在農(nóng)作物種植類型中，玉米屬于我國常見經(jīng)濟(jì)作物之一，種植面積上億畝，總體產(chǎn)量每年過億噸[1]。雖然玉米種植經(jīng)濟(jì)性良好，但由于其作物基礎(chǔ)特征限制，收獲后處理需要花費大量的人力物力，容易影響實際上市時間，不利于進(jìn)一步提高收獲效益。例如，玉米需要經(jīng)過脫粒處理才能夠形成后續(xù)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品，這一環(huán)節(jié)所應(yīng)用的主要方式具有多樣化特征，包括傳統(tǒng)處理類型、中大型裝置處理類型等。傳統(tǒng)玉米脫粒處理方式包括竹片、膠鞋、玉米棒互搓、螺絲刀、手搖脫粒裝置等，這些處理方法對成本需求較低，應(yīng)用門檻簡單，因此得到了廣泛應(yīng)用。但是，傳統(tǒng)處理方式普遍存在人力成本較高的問題，不僅需要人員進(jìn)行參與，同時還必須通過技巧處理方式，確保脫粒效果能夠達(dá)到理想標(biāo)準(zhǔn)。因此這些措施普遍經(jīng)濟(jì)性不足，不適用于未來進(jìn)一步擴大產(chǎn)量與銷售處理的背景條件。

而中大型脫粒處理裝置雖然可以有效提高整體工作效率，并降低對人力資源的需求，但其容易導(dǎo)致脫粒質(zhì)量受到負(fù)面影響，不利于后續(xù)作為高質(zhì)量產(chǎn)品進(jìn)行銷售。同時，一部分機械裝置由于內(nèi)部構(gòu)造或設(shè)置原因，可能會將玉米?；蛴衩装魮羲椋瑢?dǎo)致其進(jìn)入處理產(chǎn)品內(nèi)部，嚴(yán)重降低整體脫粒質(zhì)量。此外，由于脫粒處理裝置本身存在的限制因素，其有可能會產(chǎn)生脫粒不完全的問題，需要再次進(jìn)行人工處理。這些不良條件降低了中大型設(shè)備的使用價值，不利于玉米種植行業(yè)的未來發(fā)展。為解決傳統(tǒng)脫粒方式存在的負(fù)面問題，需要重視小型電動玉米脫粒裝置的研究。此類裝置可以有效擺脫傳統(tǒng)體系存在的弊端，能夠以較高的效率與質(zhì)量完成玉米脫粒工作，同時成本較低，無需消耗大量能源，具有正面應(yīng)用價值。

二、小型電動玉米脫粒機的工作原理

小型電動玉米脫粒裝置屬于技術(shù)革新的產(chǎn)物，其能夠有效解決傳統(tǒng)處理體系中存在的弊端問題，實現(xiàn)高效率、高質(zhì)量、低成本的脫粒操作目標(biāo)。此類脫粒機的結(jié)構(gòu)相對簡單，同時制造門檻低、應(yīng)用方便，具有良好的應(yīng)用效果。該機械裝置的工作原理分為多個基礎(chǔ)模塊，設(shè)計應(yīng)用電壓通常為220V，能夠在小型種植戶環(huán)境內(nèi)進(jìn)行應(yīng)用[2]。裝置需要采用小體積直流異步電機裝置進(jìn)行供能，此類電機基礎(chǔ)轉(zhuǎn)速通常為1,200r/min，在進(jìn)入脫粒工況后，電機產(chǎn)生的動力會通過主動輪與從動輪傳輸至核心軸體位置。核心軸體在動力的影響下會驅(qū)動旋轉(zhuǎn)式刀片，使其能夠進(jìn)入自旋狀態(tài)。在這一階段，將玉米作物放入旋轉(zhuǎn)刀片內(nèi)部即可達(dá)到分離玉米粒與玉米棒芯的效果。在該裝置正常工作的階段，玉米主體會與處于高速旋轉(zhuǎn)的脫離裝置釘齒產(chǎn)生一些碰撞，使表面的玉米粒能夠產(chǎn)生松動或脫離。在脫離流程結(jié)束后，玉米粒會直接落入下方的出料口。出料口本身為凹型，表面裝有內(nèi)篩模塊。這一模塊能夠?qū)⒂衩琢臋C械裝置內(nèi)篩除，避免出現(xiàn)棒芯碎片混入成品的負(fù)面問題，實現(xiàn)初步過濾效果。在完成初步過濾后，出料口后段還存在振動篩模塊與二次脫離模塊[3]。這些模塊可以完成徹底脫粒操作，使玉米作物得到全面處理，實現(xiàn)理想脫粒目標(biāo)。

三、小型電動玉米脫粒機的設(shè)計及性能實現(xiàn)

(一)小型電動玉米脫粒機的結(jié)構(gòu)。通常情況下，小型電動玉米脫離裝置的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)包括七個主要部分，即核心支撐架構(gòu)、進(jìn)料口模塊、出料口模塊、小體積電動機、傳動皮帶模塊、旋轉(zhuǎn)式脫粒模塊、鎖緊螺絲。核心支撐架構(gòu)可以對裝置本身進(jìn)行支撐，能夠穩(wěn)定內(nèi)部機械裝置位置，避免出現(xiàn)嚴(yán)重位移或震顫等情況，提高機械應(yīng)用可靠性。同時，該架構(gòu)的重量在整體機械中占比較高，屬于關(guān)鍵模塊之一。在運行階段，為保證支撐架構(gòu)處于牢固狀態(tài)，需要采用鎖緊螺絲進(jìn)行處理，使其能夠有效固定各個部件，避免產(chǎn)生脫落問題。進(jìn)料口模塊在玉米脫粒過程中具有重要應(yīng)用價值，其傳輸位置與速度較高的旋轉(zhuǎn)脫粒滾筒存在一定程度的距離。距離設(shè)置的主要功能是為避免人員受到意外傷害，屬于安全性設(shè)置技巧。出料口模塊需要在玉米完成脫粒處理操作后對玉米粒與玉米芯進(jìn)行篩選分離，確保其能夠為后續(xù)打包流程提供基礎(chǔ)條件[4]。小體積電動機屬于脫粒裝置的核心部分，其能夠為整體結(jié)構(gòu)提供必要動力，屬于動力構(gòu)成模塊。其運行效果會直接影響脫粒裝置的處理質(zhì)量，因此需要確保其內(nèi)部結(jié)構(gòu)能夠符合應(yīng)用需求。

小型電動玉米脫粒裝置的電動機僅需要提供220V電壓即可正常運轉(zhuǎn)，因此適用性相對較廣，可以被小型種植戶所應(yīng)用。傳動皮帶模塊需要在動力供應(yīng)下才能夠正常運轉(zhuǎn)，通過帶動深溝球軸承，可以使裝置本身開始進(jìn)入工作狀態(tài)，達(dá)到玉米脫粒目標(biāo)。旋轉(zhuǎn)脫粒裝置屬于處理玉米的核心部分，其內(nèi)部存在規(guī)則化排列的釘齒結(jié)構(gòu)，利用釘齒對玉米進(jìn)行全面處理。在實際應(yīng)用階段，玉米能夠與釘齒產(chǎn)生快速、反復(fù)的碰撞。這些碰撞會使玉米表面的玉米粒出現(xiàn)松動、脫落，最終達(dá)到脫粒處理目標(biāo)。常見小型電動式脫粒裝置的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)較為簡單，主要利用定位銷與螺栓完成支架、底座模塊的固定。在兩個支架表面存在深溝球軸承，通過利用定位銷實現(xiàn)維持支架軸承同軸度的目標(biāo)。內(nèi)部電機結(jié)構(gòu)同樣利用螺栓進(jìn)行固定，其主要配置在主軸支架區(qū)域。主軸屬于空心類型的圓柱體，其內(nèi)控數(shù)據(jù)通常為Φ40×3mm，在正常運行與工作的過程中可以通過棒芯體積為Φ40mm的玉米。同時，該主軸區(qū)域的頭部位置存在旋轉(zhuǎn)式刀片或釘齒，能夠有效實現(xiàn)脫粒處理目標(biāo)[5]。通過分析其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，小型電動式脫粒裝置結(jié)構(gòu)較為簡單，對應(yīng)用的需求低，能夠在各種環(huán)境條件下進(jìn)行應(yīng)用。同時，其驅(qū)動電力門檻低，可以被中小型種植戶所應(yīng)用，脫粒處理效果較好，因此具有重要的應(yīng)用價值。在后續(xù)分析過程中，還應(yīng)當(dāng)明確其性能實現(xiàn)，確保裝置能夠得到科學(xué)利用，避免出現(xiàn)效率問題或質(zhì)量問題。

(二)小型電動玉米脫粒機的性能實現(xiàn)。在小體積電動玉米脫粒機進(jìn)行應(yīng)用的過程中，其性能實現(xiàn)主要分為六點。第一，脫粒機結(jié)構(gòu)需要保證操作的簡易性與便利性，確保其能夠利用最少的零部件數(shù)量完成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計，避免在后續(xù)應(yīng)用階段出現(xiàn)維護(hù)困難或穩(wěn)定性問題。小體積脫粒裝置設(shè)計之初便應(yīng)當(dāng)明確其主要面向群體，即中小型種植戶。通過利用此類裝置，可以有效降低中小型種植戶的玉米處理成本，使家庭單位應(yīng)用經(jīng)濟(jì)性能夠得到顯著提升。第二，此裝置應(yīng)用傳動鏈需要注重穩(wěn)定性需求，盡可能設(shè)計為較短的狀態(tài)。短傳動鏈可以充分利用電機提供的動力，使齒輪數(shù)存在差異的結(jié)構(gòu)能夠有效帶動主軸旋轉(zhuǎn)，達(dá)到脫粒處理目標(biāo)。同時，短傳動鏈可以保證基礎(chǔ)穩(wěn)定性，能夠有效提高應(yīng)用安全級別，具有正面實現(xiàn)意義。第三，脫粒裝置的操作應(yīng)當(dāng)盡可能簡便，并保證電源設(shè)計需求為220V，使其能夠在日常應(yīng)用環(huán)境中運轉(zhuǎn)。操作簡便可以為種植戶提供便利，同時也可以降低誤操作的可能性。220V電壓屬于日常家用電壓，整體安全性良好同時消耗相對較少，屬于優(yōu)秀性能實現(xiàn)特征之一。第四，脫粒裝置的基礎(chǔ)應(yīng)用效率應(yīng)當(dāng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，并確保產(chǎn)出質(zhì)量合格，避免混入玉米芯碎塊等異物。通常情況下，脫粒裝置需要在1分鐘內(nèi)處理23根以上玉米作物，并達(dá)到1小時內(nèi)脫粒250～300kg玉米粒的目標(biāo)[6]。完成脫粒處理的玉米粒與玉米芯需要保持基礎(chǔ)完整性，并確保單一脫粒處理即可結(jié)束流程的效果，避免需要進(jìn)行二次返工的問題出現(xiàn)。在實現(xiàn)性能設(shè)計的過程中，必須注重平衡效率與質(zhì)量?？梢酝ㄟ^調(diào)整內(nèi)部脫粒機構(gòu)的方式，使整體工作平衡性得到顯著提升，為后續(xù)進(jìn)一步應(yīng)用打下堅實基礎(chǔ)。第五，小型脫粒裝置通常情況下應(yīng)當(dāng)保證性能設(shè)計不需要區(qū)分玉米大小與干濕情況，確保其適用性能夠得到有效增強。在實際設(shè)計階段，可以按照玉米芯極限直徑狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計，確保體積存在差異的玉米能夠得到有效脫粒處理。但是，在實踐規(guī)劃階段應(yīng)當(dāng)注重小體積玉米棒的處理，確保其能夠以正常傾斜角度進(jìn)入脫粒模塊內(nèi)部，避免產(chǎn)生意外情況。在設(shè)計過程中應(yīng)用根部脫粒操作原理，可以使裝置有效處理干玉米與濕玉米兩種類型，同時還能夠強化脫粒完整性，具有正面規(guī)劃價值。第六，小型電動玉米脫粒裝置應(yīng)當(dāng)注重功耗性能設(shè)計符合需求。若功耗過高，可能會導(dǎo)致內(nèi)部過熱并增加運行成本，不利于中小型種植戶進(jìn)一步開展脫粒操作。同時，裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)需要利用金屬材料進(jìn)行制造，使其硬度與耐磨性可以符合需求。玉米材料硬度相對較高，若采用其它種類材料進(jìn)行制作可能會導(dǎo)致內(nèi)部磨損嚴(yán)重，最終引發(fā)故障或安全性問題。在實際性能設(shè)計階段，可以針對表面噴涂抗氧化材料，使金屬應(yīng)用壽命得到延長，防止出現(xiàn)短時間內(nèi)生銹的不良問題。小型電動式玉米脫粒裝置的應(yīng)用相對較為簡單，同時內(nèi)部性能設(shè)計充分考慮了中小型種植戶的需求，在實際應(yīng)用中具有顯著經(jīng)濟(jì)性價值。因此，在性能設(shè)計與實現(xiàn)階段，應(yīng)當(dāng)重點發(fā)揮小型電動脫粒裝置的主要優(yōu)勢，確保其能夠在應(yīng)用階段發(fā)揮基礎(chǔ)功能，對玉米材料進(jìn)行全面、高效率、高質(zhì)量的脫粒處理，提高玉米作物的生產(chǎn)效率，為后續(xù)進(jìn)一步提高中小型種植戶的經(jīng)濟(jì)效益提供理想條件。

四、結(jié)語

綜上所述，小型電動式玉米脫粒裝置在實際應(yīng)用過程中具有顯著優(yōu)勢。通過對其設(shè)計與性能實現(xiàn)進(jìn)行探討與分析，可以明確其主要運行原理，能夠為后續(xù)進(jìn)一步應(yīng)用相關(guān)裝置打下堅實基礎(chǔ)，具有正面影響意義。