玉米脫粒機工作過程分析及優(yōu)化設計畢業(yè)設計

1、<p>　　本科生畢業(yè)論文（設計）</p><p>　　中文題目 玉米脫粒機工作過程分析及優(yōu)化設計 </p><p>　　英文題目Analyse and Optimal Design of the Threshing </p><p>　　Process of the Corn Thresher

2、 </p><p>　　學生姓名 班級 學號 </p><p>　　學 院 </p><p>　　專 業(yè) </p

3、><p>　　指導教師 職稱 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章 緒

4、論1</b></p><p>　　1.1 研究背景與意義1</p><p>　　1.2 玉米脫粒機的種類及特點1</p><p>　　1.2.1 玉米脫粒機的表示方法1</p><p>　　1.2.2 各類玉米脫粒機的工作原理2</p><p>　　1.2.3 綜合比較各類玉米脫粒機4</

5、p><p>　　1.3 國外玉米脫粒機的發(fā)展4</p><p>　　1.4 國內玉米脫粒機的發(fā)展5</p><p>　　1.5 存在的問題6</p><p>　　1.6 本文主要研究內容7</p><p>　　第2章 板齒玉米脫粒機總體結構與工作原理8</p><p>　　2.1 板齒脫粒

6、機基本結構與工作過程8</p><p>　　2.2 板齒脫粒機工作原理8</p><p>　　2.3 本章小結9</p><p>　　第3章 板齒玉米脫粒機脫粒元件設計9</p><p>　　3.1 板齒設計10</p><p>　　3.1.1 板齒作用10</p><p>　　3.

7、1.2 板齒樣式及尺寸10</p><p>　　3.2 電動機設計10</p><p>　　3.2.1 板齒玉米脫粒機所需功率11</p><p>　　3.2.2 電機選擇12</p><p>　　3.3 傳動帶的設計12</p><p>　　3.3.1 傳動帶的選取12</p><p&

8、gt;　　3.3.2 V帶設計13</p><p>　　3.4 帶輪設計15</p><p>　　3.4.1 帶輪材料15</p><p>　　3.4.2 主動帶輪設計15</p><p>　　3.4.3 從動帶輪設計16</p><p>　　3.5 脫粒滾筒設計18</p><p>

9、;　　3.5.1 脫粒主軸作用18</p><p>　　3.5.2 階梯軸設計18</p><p>　　3.5.3 脫粒滾筒設計21</p><p>　　3.5.4 階梯軸的校核22</p><p>　　3.6 凹板設計27</p><p>　　3.6.1 凹板作用27</p><p&g

10、t;　　3.6.2 凹板類型27</p><p>　　3.6.3 凹板間隙27</p><p>　　3.6.4 凹板其他尺寸28</p><p>　　3.7 脫粒倉結構設計29</p><p>　　3.7.1 脫粒倉作用29</p><p>　　3.7.2 脫粒倉結構與尺寸30</p><

11、;p>　　3.8 本章小結30</p><p>　　第4章 板齒玉米脫粒機外部結構設計30</p><p>　　4.1 入料斗設計31</p><p>　　4.2 排芯斗設計31</p><p>　　4.3 出料斗設計32</p><p>　　4.4 排芯區(qū)壓板設計32</p><

12、p>　　4.4.1 排芯區(qū)壓板作用32</p><p>　　4.4.2 排芯區(qū)壓板材料以及結構33</p><p>　　4.5 上蓋設計33</p><p>　　4.5.1 上蓋作用33</p><p>　　4.5.2 上蓋材料與結構33</p><p>　　4.6 機架設計33</p>

13、<p>　　4.7 整體結構設計34</p><p>　　4.8 本章小結35</p><p>　　第5章 離散元法仿真分析35</p><p>　　5.1 離散元法基本原理36</p><p>　　5.2 板齒玉米脫粒機仿真模型的建立36</p><p>　　5.2.1 仿真模型的建立36&l

14、t;/p><p>　　5.2.2 仿真參數(shù)的設置37</p><p>　　5.3 板齒玉米脫粒機仿真優(yōu)化38</p><p>　　5.4 板齒玉米脫粒機仿真過程39</p><p>　　5.5 滾筒轉速對脫粒的影響40</p><p>　　5.6 喂入量對脫粒的影響43</p><p>　

15、　5.7 本章小結44</p><p>　　第6章 總結與展望45</p><p>　　6.1 工作總結46</p><p>　　6.2 工作展望46</p><p><b>　　致謝46</b></p><p><b>　　參考文獻47</b></p>

16、;<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　我國為玉米生產大國，種植面積超過0.27億公頃。玉米既可以作為食品以及飼料，也可以作為工業(yè)原料。傳統(tǒng)釘齒滾筒玉米脫粒機對玉米籽粒損傷大，在國外早已不用此類機型。設計新型的對玉米籽粒損傷小的脫粒機對農民的收入以及我國的可持續(xù)發(fā)展都有重要的意義。</p><p>　　本文首先對比了各類脫粒機的優(yōu)缺點。

17、釘齒打擊原理的玉米脫粒機雖然脫粒效率高，但是對籽粒損傷大，影響玉米收獲質量。碾壓原理玉米脫粒機的脫粒效率較低，并且容易造成籽粒擦傷。差速原理玉米脫粒機的效率較低，僅適用于脫粒單穗玉米。擠搓原理玉米脫粒機的脫粒過程柔和，對籽粒損傷小。因此本文設計擠搓原理的板齒式玉米脫粒機。</p><p>　　采用PRO/E軟件對設計的玉米脫粒機進行三維建模，并采用CAD軟件對所設計的玉米脫粒機進行二維工程圖設計。</p&g

18、t;<p>　　采用離散元法及課題組自主研發(fā)的AgriDEM軟件，利用離散元法對設計的板齒玉米脫粒機進行仿真。通過改變滾筒轉速以及喂入量等變量，探究所設計的脫粒機的脫粒情況并進行優(yōu)化。</p><p>　　關鍵詞：玉米脫粒機 結構設計 離散元法 仿真分析</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>

19、　　For corn production country in China，the planting area of corn more than 0.27 million hectares.Corn could act as both a food and feed，also can be used as industrial raw material.Traditional spike-tooth drum corn thresh

20、er of corn grain damage，had no such models in foreign countries. Design of a new type of maize grain damage small thresher of farmers' income and the sustainable development of our country has important meaning.</

21、p><p>　　This paper first compares the advantages and disadvantages of various kinds of thresher. Spike-tooth hit principle although corn thresher threshing efficiency is high，but the grain damage，affects the qu

22、ality of corn harvest. Rolling principle of the corn thresher threshing efficiency is low，and easy to cause the grain abrasion. Differential principle of corn thresher efficiency is low， only applies to single ear corn t

23、hreshing. Crowded rub principle of corn thresher threshing process soft，grain </p><p>　　Through the PRO/E software for three dimensional modeling design of corn thresher. Through the CAD software for the des

24、ign of the corn thresher two-dimensional engineering graphics design.</p><p>　　Developed by the tutor team with AgriDEM software，using the discrete element method to design the plate gear for the calculation

25、 of the corn thresher. Through change variables，such as roller speed investigation results： corn thresher threshing corn grain crushing rate，corn，corn grain to take off the net rate of grain in the thresher threshing dis

26、tribution curve，etc.explores the design of the thresher threshing，and the most suitable working parameters.</p><p>　　Keywords：corn sheller physical design discrete element simulation analysis</p>&

27、lt;p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1 研究背景與意義</p><p>　　玉米是一種很重要的糧食作物，既可以食用或者作為飼料，也是重要的工業(yè)原料之一[]。玉米種植面積增長十分迅猛，全球種植面積已超過1.3億公頃，主要分布于中國、美國、阿根廷和巴西[]。在我國玉米作為第二大農作物，其全國種植面積僅次于美國[]，約為0.27億公頃。

28、十五期間的數(shù)據(jù)表明我國玉米年消費增長率已經(jīng)突破2.7%。而十一五期間玉米的供求也得到了進一步的增長，玉米的產量由2003年1258億千克增長到2006年的1440億千克[]，此產量可以較好的滿足國內玉米的需求。</p><p>　　我國國土面積大，自然資源豐富，各農作物的產量皆位于世界前列，但大部分地方玉米脫粒仍然采用的是較落后的技術。雖然個別地方采用各種大中型的玉米脫粒機進行脫粒，但是這些機器生產不規(guī)范，容易造

29、成玉米籽粒的破碎，而且往往一次脫粒不干凈，需要重復脫粒幾次，嚴重的影響了玉米的生產質量與生產效率[]。人工手搖式玉米脫粒機生產率低，僅適用于小批量的玉米脫粒生產，費時費力。電動機械式玉米脫粒機脫凈率差，效率低，脫粒時破損玉米芯影響脫粒質量[]，并且結構較為復雜，制造成本較高。運用玉米脫粒裝置進行脫粒時產生的壓縮、沖擊和剪切等作用都會損傷玉米籽粒[]，玉米脫粒質量嚴重的影響著玉米產量。目前，在我國玉米脫粒機的普及率僅僅達到2%，主要都在北

30、京、天津、河北、山東等發(fā)達地區(qū)的一些大型農場。因此玉米脫粒環(huán)節(jié)是我國糧食作物機械化生產的一個瓶頸。</p><p>　　1.2 玉米脫粒機的種類及特點</p><p>　　1.2.1 玉米脫粒機的表示方法</p><p>　　玉米脫粒機的表示方法如下所示。</p><p>　　5 T Y — XX — XX</p

31、><p>　?、?② ③ ④ ⑤</p><p>　?、?5代表脫粒機械產品代號</p><p>　　② T代表脫粒機第一個字“脫”的第一個拼音字母</p><p>　?、?Y代表玉米第一個字“玉”的第一個拼音字母</p><p>　?、?滾筒的工作長度，單位為厘米</p>&l

32、t;p>　?、?滾筒的最大工作直徑，單位為厘米</p><p>　　1.2.2 各類玉米脫粒機的工作原理</p><p>　　打擊脫粒原理：通過釘齒或者紋桿打擊玉米果穗，以及玉米果穗相互撞擊后，破壞玉米籽粒與其穗軸之間的連接使其脫落。打擊式玉米脫粒機主要有兩類：釘齒滾筒式玉米脫粒機以及紋桿式玉米脫粒機[]，如圖1-1所示。當滾筒轉動時，凹板表面、釘齒上部、齒兩側都對玉米果穗產生打擊作

33、用，使玉米籽粒脫粒，完成脫粒過程。打擊的機會以及打擊的速度都影響著脫粒機的脫粒效率。打擊式玉米脫粒機雖然脫凈率與效率高但是對玉米籽粒的傷害較大。</p><p>　　圖1-1 打擊原理玉米脫粒機</p><p>　　碾壓脫粒原理：碾壓式玉米脫粒機在脫粒時，其碾壓滾筒與玉米果穗相互碾壓，在碾壓的過程中使玉米芯與玉米籽粒之間產生側移的趨勢。這個側移趨勢就形成了剪切作用破壞籽粒與玉米芯之間的連接

34、力。一般來說玉米芯與玉米籽粒之間的抗剪力比較小。這種碾壓式玉米脫粒機的脫粒效率較低，并且當喂入量過大時，容易堵塞滾筒造成籽粒擦傷。碾壓式玉米脫粒機如圖1-2所示。</p><p>　　1.脫粒主輥 2.脫粒定位棍 3.柵格凹板 4.凹板調節(jié)器</p><p>　　圖1-2 碾壓原理玉米脫粒機</p><p>　　（3）擠搓脫粒原理：擠搓式玉米脫粒機的主要構成元

35、件有入料斗、出料斗、脫粒板齒、凹板、帶輪、壓板等，如圖1-3所示。脫粒滾筒上有板尺、螺旋輸送板等結構，使得玉米果穗在脫粒倉內做螺旋前進的運動。擠搓式玉米脫粒機運用了仿生技術，模仿人工用手擠搓玉米時的動作，極大的降低了玉米籽粒的破損率。在脫粒的過程中，果穗與板尺以及凹板充分接觸，板尺與果穗以及果穗與果穗之間相互擠搓，使得果穗上的籽粒脫落，從而完成脫粒。擠搓脫粒原理的脫粒過程柔和，對果穗的沖擊不大，因此對玉米籽粒造成的損傷比傳統(tǒng)的脫粒方式低

36、。</p><p>　　1脫粒滾筒 2入料區(qū)螺旋葉片 3V帶輪 4入料斗 </p><p>　　5脫粒區(qū)板齒 6柵格凹板 7排芯區(qū)直板齒 8排芯區(qū)壓板機構</p><p>　　圖1-3 擠搓原理玉米脫粒機</p><p>　　(4)差速脫粒原理：差速式玉米脫粒機如圖1-4所示，兩輥在皮帶輪的帶動下以不同的轉速轉動，兩輥的轉動方向相同。在脫粒區(qū)

37、里，直滾筒與螺旋滾筒差速旋轉組成脫粒部件。玉米果穗一邊向著排芯口運動一邊脫粒，被脫下的玉米籽粒以及一部分破碎的玉米芯等雜物通過兩輥間的縫隙到排料區(qū)。雜物被排料區(qū)內的篩篩分出來排出出口，玉米籽粒則通過篩進入排料口。但是差速式玉米脫粒機的效率較低，僅適用于脫粒單穗玉米。</p><p>　　1.入料口 2.帶輪 3.清選調節(jié)裝置 4.出料斗 5.篩分裝置</p><p>　　6.排雜裝

38、置 7.排芯斗 8.籽粒收集裝置</p><p>　　圖1-4 差速原理玉米脫粒機</p><p>　?。?）除了上面的這些常用的脫粒原理外，還有并列籽粒成對脫粒法。這種脫粒方法是為了獲得連體成對并列的種子的。通過脫粒元件從玉米果穗內部打碎玉米棒[]，接著將玉米籽粒并列成對的取出。采用這種原理設計的脫粒機雖然破碎率較低，但是結構復雜且工作效率低，僅用于專用的雙珠栽培制種。</p&

39、gt;<p>　　1.2.3 綜合比較各類玉米脫粒機</p><p>　　釘齒打擊原理的玉米脫粒機雖然脫粒效率高，但是對籽粒損傷大，影響玉米收獲質量。碾壓原理玉米脫粒機的脫粒效率較低，并且容易造成籽粒擦傷。差速原理玉米脫粒機的效率較低，僅適用于脫粒單穗玉米。擠搓原理玉米脫粒機的脫粒過程柔和，對籽粒損傷小。因此本文設計擠搓原理的板齒式玉米脫粒機。</p><p>　　1.3 國

40、外玉米脫粒機的發(fā)展</p><p>　　早在200多年以前國外的學者就開始研究玉米脫粒機理。1975年，英國人Wiilam Winlaw[]發(fā)明出一臺利用水力作為動力的立式軸流錐形滾筒玉米脫粒機。</p><p>　　美國的第一臺手工操作的玉米脫粒機誕生于1815年，這臺機器極大的改善了農民的工作，減輕農民的負擔，但是這臺機器結構比較簡單，生產效率不高。</p><p&

41、gt;　　Zorer和Hall[]于1960年，對玉米籽粒的溫度、含水率、加載位置以及加載速度等因素對玉米籽粒所受的擠壓強度的影響做了分析研究。</p><p>　　Bilanski 等學者[]于1966年研究了玉米籽粒含水率對玉米籽粒脫粒時變形的影響。</p><p>　　Pau1sen等學者[]于1978年，對約翰迪爾公司以及萬國收獲機械公司的聯(lián)合收割機在收獲時的機械損傷做了一系列測試

42、研究。得出了含水率對機械損傷率以及綜合損失之間的關系。</p><p>　　Huynh等學者[]于1979年，研究并建立出凹板分離過程與脫落谷粒的數(shù)學模型。</p><p>　　Wrubleshi等學者[]于1980年，對比分析了傳統(tǒng)玉米脫粒機與雙軸流式玉米脫粒機，研究出玉米果穗喂入量與軸流脫粒分離損失之間的關系。</p><p>　　Trollope[]于1982

43、年，分析研究了玉米脫粒過程中谷物的受力狀況。</p><p>　　Pomeranz和Watson等學者[]于1986年分析比較了玉米籽粒破碎敏感性與玉米籽粒硬度之間的關系。</p><p>　　Henrich等學者[]于1999年，實驗分析了谷物脫粒過程，研究分析了分離率與谷物含水率之間的關系。</p><p>　　Kumara[]于2002年，研制出符合人體工程學

44、的玉米脫粒裝置。</p><p>　　Miu和Kutzbach[]于2008年，研究了紋桿玉米脫粒裝置，提出一系列數(shù)學模型。Petkevichius等學者[]研究了玉米果穗的喂入方式與籽粒含水率以及玉米品種對籽粒損失率之間的關系。</p><p>　　1.4 國內玉米脫粒機的發(fā)展</p><p>　　雖然對于脫粒機的研究在國內較晚起步，但是其發(fā)展速度十分快。葛永久、

45、王成芝等學者[]于1969 年，研究了軸流滾筒式脫粒裝置的工作原理后自主研制了大型軸流滾筒試驗臺。</p><p>　　邵維民等學者[]于1992年，研究了小型板齒式軸流玉米脫粒機，將軸流式玉米脫粒裝置與紋桿滾筒的脫粒裝置進行對比，研究雜質和谷物在軸向的分布規(guī)律。李保國等學者[]研究了軸流式玉米脫粒機的凹板脫落下的籽粒沿著滾筒長度方向上的分布規(guī)律。</p><p>　　陳樹人等學者[]于1

46、999年分析研究了聯(lián)合收割機，應用計算機仿真技術對摘脫滾桶梳刷作物的動作以及割臺上板尺的運動進行了研究。</p><p>　　張認成[]等學者于2000年，應用Matlab對釘齒式玉米脫粒裝置進行研究，建立出一系列的力學模型。</p><p>　　何曉鵬等學者[]于2003年，對玉米不同含水率下的破碎率進行研究，并發(fā)明出一臺擠搓式玉米脫粒裝置。</p><p>　　

47、周旭等學者[]于2005年，對比圓柱形滾筒與圓錐形滾筒，指出圓錐形滾筒的玉米脫粒機對玉米籽粒的損傷率低。李耀明等學者[]研究了軸流式玉米脫粒裝置內玉米芯以及籽粒在軸向的分布曲線。</p><p>　　吳多峰等學者[]于2006年，對比了釘齒式玉米脫粒機，指出了板齒式玉米脫粒機的各項優(yōu)點。</p><p>　　李心平等學者[]于2007年，發(fā)明了一種差速式玉米脫粒裝置，并對該脫粒裝置的籽粒破

48、碎率以及脫凈率進行了性能測試。張偉等學者[]應用Matlab軟件對軸流玉米脫粒機進行模擬仿真。</p><p>　　衣淑娟等學者[]于2008年發(fā)明了一臺軸流式玉米脫粒裝置，研究了稻谷脫出物在裝置內的分布規(guī)律，得到了稻谷脫出物沿著軸向分布的曲線方程。</p><p>　　鳳鳴農業(yè)機械制造有限公司唐昌兵等人[]于2010年發(fā)明出一臺組合式玉米脫粒裝置。這臺裝置分為兩個部分，第一部分為縱向脫粒

49、，第二部分為橫向脫粒。</p><p>　　張克新等人[]發(fā)明了一種橫式滾子玉米脫粒裝置。</p><p>　　張飛等學者[]于2011年發(fā)明了一種籽粒破稅率低，脫凈率高的脫粒機，這種脫粒機是一種軟脫式玉米脫粒機，它的外部由橡皮套組成。杜紅軍等學者[]研制出一臺五滾筒雙進穗的玉米脫粒裝置。宋清亮等學者[]研制出一臺雙筒脫粒裝置。</p><p>　　長沙齊行機電科技

50、有限公司的唐勇等人[]于2012年，設計發(fā)明了一臺玉米脫粒裝置，采用切向力進行脫粒，通過旋轉擠壓的方式使得脫粒后的玉米籽粒以及玉米芯可以保持完整。</p><p><b>　　1.5 存在的問題</b></p><p>　　我國對于玉米的加工方式流程和外國存在一些差異。玉米脫粒裝置主要使用于脫粒晾干后含水率較低的玉米果穗。在國外玉米果穗剛收獲時其水分一般為35%左右，

51、需要對果穗進行烘干使其水分達到12.5%左右再進行脫粒。然而在我國，玉米種子公司規(guī)模一般都不大，沒有建立玉米果穗的烘干室的資金，因此基本上都不對玉米果穗進行烘干。在我國種子公司一般將玉米果穗在場上晾干，降低其水分到18%左右，然后運用烘干塔對籽粒進行烘干，最終使玉米籽粒的水分可以降至13%[]。因此在我國對玉米果穗進行脫粒時，其水分比較高，導致玉米芯與玉米籽粒的連接強度較大，最終影響脫粒質量[]。普通玉米脫粒機在工作時，平均籽粒破碎率在

52、3%到5%之間，有時可能達到8%甚至更多[]，這將嚴重影響玉米產量。因此，需要結合我國玉米脫?，F(xiàn)狀，研制出適合我國市場需求并且破碎率低、脫凈率高的玉米脫粒機。</p><p>　　雖然玉米脫粒機的研究已經(jīng)取得了許多成果，但是仍舊存在一些不足。由于玉米脫粒過程的復雜性，迄今為止，國內外對玉米脫粒過程的研究大部分采用的是試驗方法、高速攝像技術、經(jīng)驗方法以及統(tǒng)計分析方法或者連續(xù)介質力學的分析方法[]。運用這些方法對脫粒

53、的機理進行研究并研制出脫粒機，大量耗費人力物力，只能對脫粒過程的宏觀層面進行分析，無法保證精度，并且作物與機械之間以及作物之間的相互作用考慮較少，取得的成果也不具有普遍意義。當脫粒機種類的不同、作物種類的不同時參數(shù)還需要進行重新安排實驗然后建立新的數(shù)學模型，增加了實驗的重復性，延長研發(fā)周期。</p><p>　　1.6 本文主要研究內容</p><p>　　我國市面上用的最多的脫粒機為釘齒

54、滾筒式脫粒機。這種脫粒機采用打擊式原理將玉米粒從玉米果穗上脫落。這種脫粒方式雖然脫粒效率以及脫凈率比較高，但是對玉米籽粒的損傷較大。擠搓原理的脫粒機如今在美國等的發(fā)達國家已經(jīng)得到廣泛的推廣應用并取代了打擊原理的脫粒機。擠搓原理脫粒機全面克服了釘齒式玉米脫粒機的缺點，不僅脫凈率高而且破碎率低，它的損失率比打擊式玉米脫粒機至少下降了0.5%[30]，適合種子玉米以及普通玉米的脫粒。因此本文主要設計一款運用擠搓原理的板齒式玉米脫粒機。<

55、/p><p>　　本文采用基于離散元法的數(shù)字化設計方法研究玉米脫粒機的脫粒過程。該方法首先建立脫粒機的數(shù)字化模型，并在計算機上進行物理仿真，根據(jù)仿真結果修改設計尺寸與結構，然后再對修改后的脫粒機模型進行仿真分析，直到得出符合要求的分析結果，從而實現(xiàn)對玉米脫粒機的優(yōu)化設計。本文首先繪制二維CAD草圖，建立PRO/E三維模型。然后通過課題組自主研制的AgriDEM軟件，采用離散元法對自行設計的板齒玉米脫粒機進行仿真。通過

56、改變滾筒轉速以及喂入量等變量，考察玉米脫粒機的脫粒效果：籽粒破碎率、果穗脫凈率、脫落籽粒沿滾筒軸向分布曲線等，以期對所設計的脫粒機的工作性能進行優(yōu)化。</p><p>　　第2章 板齒玉米脫粒機總體結構與工作原理</p><p>　　2.1 板齒脫粒機基本結構與工作過程</p><p>　　板齒玉米脫粒機的基本結構如圖2-1所示。玉米果穗由入料口進入脫粒機，V帶輪將

57、電機的功率傳動給脫粒滾筒使其轉動。入料口對應的滾筒段為入料區(qū)，入料區(qū)上的螺旋葉片將玉米果穗送入脫粒區(qū)。脫粒區(qū)的滾筒上安裝有16個板齒，滾筒外圍圍繞著柵格凹板。在脫粒區(qū)，玉米果穗在板齒的作用下順著柵格凹板做螺旋運動至排芯區(qū)。在脫粒區(qū)內玉米果穗與果穗之間以及玉米果穗與凹板間相互擠搓，致使籽粒脫落。脫掉玉米籽粒后的玉米芯被板齒推送到排芯區(qū)，當排芯區(qū)充滿玉米芯后，排芯區(qū)隔板將被頂開，脫粒機排出玉米芯。玉米籽粒在脫落后通過柵格凹板的間隙進入出料斗

58、排出脫粒機。擠搓式玉米脫粒機的脫粒過程相對柔和，對果穗的沖擊力相對小從而玉米籽粒的破碎率比較低。</p><p>　　1 機架 2出料口 3排芯口 4出料口壓板 5柵格凹板6入料口 7帶輪 8電機</p><p>　　圖2-1 板齒玉米脫粒機基本結構</p><p>　　2.2 板齒脫粒機工作原理</p><p>　　擠搓式板齒玉米脫粒機充分

59、應用了仿生技術[]，脫粒區(qū)的板齒對玉米果穗的運動模仿了人工用手搓玉米。玉米果穗于脫粒區(qū)中，在滾筒板齒的作用下沿著柵格凹板做圓周運動。板齒和滾筒軸具有一定的夾角，玉米果穗也同時被推向排芯區(qū)。因此玉米果穗在脫粒機內的運動軌跡為螺旋線。為了模仿人工用竹簽先擠掉玉米果穗上的局部籽粒這一動作，前一部分的板齒被設計成帶冠板齒。帶冠板齒先將局部籽粒擠掉，方便后續(xù)的脫粒。后一部分板齒為直板齒。排芯區(qū)隔板使玉米果穗充滿于脫粒倉內，脫粒區(qū)的板齒推動玉米果穗

60、時，果穗與凹板的相對運動為既滑動又滾動。從而達到擠搓玉米果穗使其脫下籽粒的效果。果穗與果穗之間也具有一定的壓力進行充分擠搓。因此可以脫掉所有的籽粒，保證脫凈率。</p><p><b>　　2.3 本章小結</b></p><p>　　本章詳細介紹了板齒式玉米脫粒機的基本結構。并根據(jù)板齒式玉米脫粒機的工作過程以及工作原理分析此類玉米脫粒機在脫凈率以及破碎率等方面的優(yōu)點

61、。</p><p>　　第3章 板齒玉米脫粒機脫粒元件設計</p><p><b>　　3.1 板齒設計</b></p><p>　　3.1.1 板齒作用</p><p>　　板齒是脫粒機脫粒時的主要脫粒部件。板齒設計的好壞直接關系到玉米脫粒機的脫粒質量。在脫粒機工作時，脫粒滾筒上的板齒勻速轉動，對玉米果穗做擠搓作用，并

62、且?guī)佑衩坠胂蚺判緟^(qū)運動。</p><p>　　3.1.2 板齒樣式及尺寸</p><p>　　本設計板齒分為兩種，分別為帶冠板齒以及平板齒。為了模仿人工用竹簽先擠掉玉米果穗上的局部籽粒這一動作，前一組的板齒設計成帶冠板齒。帶冠板齒先將局部籽粒擠掉，方便后續(xù)的脫粒。后一部分板齒為平板齒。因為在脫粒機工作時板齒與玉米果穗頻繁接觸，需要保證板齒硬度、強度、疲勞強度、耐磨性以及韌性等，故將平板

63、齒以及帶冠板齒的頂部進行淬火處理。在主軸上安裝有十六個板齒，其中前八個為帶冠板齒，后八個為平板齒，十六個板齒均勻的安裝在脫粒滾筒的脫粒區(qū)段，板齒高40毫米，寬10毫米，長100毫米，如圖3-1、圖3-2所示。</p><p>　　圖3-1 帶冠板齒的設計</p><p>　　圖3-2 平板齒的設計</p><p><b>　　3.2 電動機設計</b

64、></p><p>　　3.2.1 板齒玉米脫粒機所需功率</p><p>　　板齒玉米脫粒機的主要工作部件是脫粒滾筒。滾筒上安裝有板齒，板齒由滾筒帶動并推動玉米果穗做螺旋運動。滾筒轉速是由滾筒上安裝著的板齒的頂部的線速度所決定的。滾筒轉速必須保證不能傷害玉米籽粒。玉米籽粒含水率較低進行脫粒時，相對容易破碎。由文獻[30]可知，13%左右含水率的玉米果穗從低于0.8米高處落下不會導致

65、籽粒破碎。玉米籽粒從高處落下撞擊地面相當于高速與板尺接觸。因此可以計算出滾筒外緣的最大線速度。</p><p><b>　　根據(jù)公式：和 </b></p><p>　　式中：S為實驗物料距離地面高度，單位為m；g為重力加速度，值為9.8m/s2；t為下落時間，單位為s；v為下落至地面時的瞬時速度，單位為m/s。</p><p>　　當S=0.8

66、時，由上式可得m/s。</p><p>　　因此脫粒滾筒外緣即板尺頂部的線速度不得大于4m/s。若滾筒線速度太小會影響脫粒效率。其線速度在3.0m/s到3.9m/s之間最好。還需考慮凹板的曲率對玉米脫粒機脫粒效果的影響。當脫粒機較大時選取較高值，脫粒機較小時選取較小值。本設計為設計一臺小型的板齒玉米脫粒機，因此設計線速度v=3.13m/s。</p><p>　　根據(jù)資料[]，平均每個板齒受

67、到156N的力。因此16個板齒的總受力為：N。因此當玉米脫粒機進行脫粒時，受到2496N的切向力。</p><p>　　式中：為平均每個板齒所受到的力；為脫粒時參與脫粒板齒的個數(shù)。</p><p>　　當板齒玉米脫粒機工作時，脫粒滾筒上的板齒快速的轉動，這時滾筒轉速為：</p><p><b>　　r/min</b></p>&l