立式玉米剥皮机的设计

蔺吉顺，包玉成

(内蒙古民族大学 机械工程学院，内蒙古 通辽 028000)

0 引言

玉米是中国最重要的粮食作物之一，是重要的战略性作物。玉米在国内外贸易、国库存粮中均占有较大份额，是调节粮食供需平衡、保证食物安全、维护社会安定的调节器[1]。据统计，我国玉米年种植面积为2 446.67万hm2,约占全国粮食作物种植面积的25%；年总产量达1.27亿t左右，约占全国粮食总产量的27%[2-3]。因此，对于各种玉米所用的农业机械的研发迫在眉睫。目前，玉米生产过程中的播种等机械已基本解决，而在收获季节时，由于玉米穗外面有多层包皮，在玉米脱粒之前，先要去掉包皮，若不及时处理，由于水分较大，其苞叶吸湿性很强，籽粒不能及时通风干燥，会很快霉烂变质[4-6]。过去，去除玉米包皮都是靠手工操作，劳动强度很大。近年来，市场上推出多种玉米剥皮机，减轻了人的劳动负担[7];但现有玉米剥皮机的性能还很不稳定， 玉米皮的除净率低于80%，限制了玉米剥皮机的应用。研究表明：玉米皮脱不净的原因主要是现有设备的结构不完善[8-10]。现有玉米剥皮机的剥皮部件是多对平置的摩擦辊，每对摩擦辊均有一个主动辊，一个随动辊，主动辊表面有多个凸齿，带动随动辊相对转动；玉米穗在一对摩擦辊之间随摩擦辊的转动而平移到另一端[11-13]，由于玉米穗仅靠自重与摩擦辊相摩擦，压力较小，因而造成包皮撕扯不彻底。如果增加对玉米穗的压力，则玉米穗移动困难，会出现堵塞。此外，由于摩擦辊的振动，玉米穗多向中部集中，两侧的摩擦辊空转率较高，影响工作效率[14-15]。玉米穗在中部堆积，相互阻碍，接触摩擦辊的机会减少，也是降低包皮除净率的原因。再有，玉米穗在剥皮的过程中也会碰掉一些玉米粒，玉米粒与脱下的玉米皮一同向下排出，不易分离，会造成粮食损失。

发明专利：立式玉米扒皮机(201310247800.9)

1 设计思路

本设计的目的是提供一种新型玉米剥皮机。这种玉米剥皮机工作时，玉米穗与摩擦辊之间摩擦力较大，玉米穗分布均匀，且移动顺畅，剥皮效果好，工作效率高，脱落的玉米粒与玉米皮排出方向不同，便于分别收集。

上述目的是由以下技术方案实现的：研制一种立式玉米剥皮机，包括机架和多对摩擦辊，特点是：机架是一种竖立的筒状框架，机架内周安装多对竖立的摩擦辊；机架中间有一个竖立转筒，转筒上端有锥状筒盖，筒盖上面均布多条断面为角形的导向槽；转筒外周安装多片沿切向延伸竖立的弹簧片，弹簧片与摩擦辊相抵触。工作时，玉米穗从上方落到转筒的上方，且沿凹槽下滑，在弹簧片的疏导和压迫下，从各对摩擦辊之间通过，包皮即被去除。

剥皮机的机架是一个竖立的圆筒，上下边缘通过向内的折边安装摩擦辊，每对摩擦辊均有一支主动辊和一支从动辊，主动辊外表面设有多个凸齿；主动辊与从动辊错开排列，即轴线分布在不同的半径上，主动辊在动力机带动下转动；转筒位于各对摩擦辊围成的圆周之内，转筒的下端通过立轴与机架转动连接，立轴上设有传动轮与动力机相传动；摩擦辊上的凸齿沿螺旋线排列，转筒的筒盖上面设有毛刷，毛刷的刷柄固定在机架上，刷毛与筒盖相对。

2 设计基本方法和步骤

本设计总的构思是提供一种剥皮效果好、工作效率高的玉米剥皮机，下面围绕这一构思介绍两种实施例：

1)第1种实施例。图1为第一种实施例立式玉米剥皮机的工作示意图所示。

1.机架 2.摩擦辊 3.转筒 4.筒盖 5.导向槽 6.立轴 7.传动轮 8.玉米穗 9.弹簧片 10.主动辊 11.被动辊 12.链条 图1 第1种实施例立式玉米剥皮机的工作示意图Fig.1 The operation schematic diagram of the vertical corn husker in the first implementation

这种玉米剥皮机的机架是一种竖立的筒状框架，机架内周安装多对竖立的摩擦辊。结合图2主动摩擦辊的主视图和图3从动摩擦辊的主视图可见：机架上下边缘通过向内的折边安装摩擦辊，每对摩擦辊均有一支主动辊和一支从动辊，主动辊外表面设有多个凸齿，凸齿最好沿螺旋线排列；主动辊与从动辊错开排列，即以圆筒的圆心作半径，主动辊和被动辊的轴线分别在不同的半径上；各个主动辊之间在链条传动下转动，其中至少有一个主动辊是在动力机带动下转动；机架中间有一个竖立转筒，转筒下端通过立轴与机架转动连接，立轴上设有与动力机相传动的传动轮；转筒上端设有尖端向上的锥状筒盖。结合图4筒盖的断面图可见：筒盖上面均布多条断面为角形的导向槽，转筒外周安装多片沿切向延伸竖立的弹簧片，弹簧片与摩擦辊相抵触。

图2 主动摩擦辊的主视图Fig.2 Front view of the active friction roller

图3 从动摩擦辊的主视图Fig.3 Front view of the subordinate friction roller

图4 筒盖的断面图Fig.4 Cross-section diagram of the cover

工作时，玉米穗从上方落到转筒的锥形筒盖上面，由于筒盖在转动，玉米穗受到振动而均匀地分散到各个导向槽内，且沿导向槽下滑，在弹簧片的疏导和压迫之下，进入各对摩擦辊之间，且随摩擦辊的转动而向下移动；当玉米穗通过摩擦辊时，包皮即被去除。可见，这种机构可以保证玉米穗均匀分配，玉米穗能够准确有序地进入各个摩擦辊之间，因而各个摩擦辊的空转率很低。玉米穗与摩擦辊之间的压力主要来自弹簧片，控制弹簧片的参数和摩擦辊的粗糙度及长度，即可把压力控制在合理的范围，确保玉米穗获得足够的摩擦，又能够顺畅下行，且完全脱净包皮。

该立式玉米剥皮机的主要技术参数如表1所示。

表1 立式玉米剥皮机的主要技术参数Table 1 Main technical parameter of the Vertical Corn Husker

2)第2种实施例。图5为第2种实例的立式玉米剥皮机的主视图。这种玉米剥皮机与前一实施例基本相同，所不同的是，在转筒的筒盖上方设有多支毛刷，毛刷的刷柄固定在机架的壁上，刷毛与筒盖相对。这种毛刷的作用是限制玉米穗的堆积高度，使玉米穗都进入导向槽，并且依次有序地进入摩擦辊，剥皮效果更好。

1.导向槽 2.立轴 3.传动轮 4.机架 5.摩擦辊 6.转筒 7.筒盖 8.毛刷 图5 第2种实施例的立式玉米剥皮机的主视图Fig.5 Front view of the vertical corn husker in the second implementation

3 立式玉米机故障原因及排除方法

立式玉米剥皮机在使用过程中难免会出现某些故障，表2对其一般故障原因及排除方法做了详细的分析和处理。

表2 立式玉米剥皮机的常见故障及排除方法Table 2 Common malfunctions and troubleshooting of the Vertical Corn Husker

4 结论

1)此玉米剥皮机的机架是一种竖立的筒状框架，且内部周围安装多对竖立的摩擦辊，中间有一个竖立转筒，转筒上端有锥状筒盖，筒盖上面均布多条断面为角形的导向槽，转筒外周安装多片沿切向延伸竖立的弹簧片，弹簧片与摩擦辊相抵触。

2)机架的上下边缘通过向内的折边安装摩擦辊，每对摩擦辊均有一个主动辊和一个从动辊。主动辊外表面设有多个凸齿，主动辊与从动辊错开排列，即轴线分布在不同的半径上，主动辊在动力机带动下转动来进行作业。

3)转筒位于各对摩擦辊围成的圆周之内，转筒的下端通过立轴与机架转动连接，立轴上设有传动轮与动力机相连。

4) 摩擦辊上的凸齿沿螺旋线排列，转筒的筒盖上面设有毛刷，毛刷的刷柄固定在机架上，毛刷的刷毛与筒盖相对。工作时，玉米穗能够均匀分配到各对摩擦辊内，且在弹簧片的压力下与摩擦辊保持足够的压力，靠摩擦辊的螺旋和重力下行，移动顺畅，工作效率显著提高，包皮脱净率较高，具有良好的应用前景。

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