大喂入量横轴流玉米脱粒机的研制

张占胜

(黑龙江省农业机械工程科学院 牡丹江分院,黑龙江 牡丹江 157011)

1 目的和意义

据最新统计，2021年黑龙江省玉米、大豆、水稻三大作物种植面积1 433.33万hm2，其中玉米600万hm2，大豆433.33万hm2，水稻400万hm2，是全国第一产粮大省。近年来，随着农民进城务工和土地的大量流转，留守家庭的种植面积也日益增加。特别是2020年玉米粮食价格的飞速上涨，激发了农户的种植热情，以家庭为单位的玉米种植面积明显提升，从而使得玉米的储存问题日益突出。种植户迫切需要一种喂入量大、作业效率高的玉米脱粒机。因此设计了一款大喂入量横轴流玉米脱粒机，以满足种植户可根据玉米价格变化，随脱随卖不用储存的需求，减少因玉米价格变化而带来损失。达到根据市场价格变化，随时脱粒并及时销售玉米的目的。

2 结构和工作原理

2.1 结构

大喂入量横轴流玉米脱粒机主要由装料斗、脱粒装置、清选振动筛、风选装置、籽粒提升机等部分组成，其结构如图1所示。

1.牵引架；2.机架；3.传动系统；4.风选装置；5.行走轮；6.清选振动筛；7.摆杆机构；8.脱粒装置；9.螺旋推运器；10.装料斗；11.滚笼筛；12.排杂口；13.单风道风机；14.双风道风机；15.籽粒提升机；16.籽粒出口图1 玉米脱粒机机结构图

2.2 工作原理

玉米脱粒机工作时，农户可将玉米穗装入铲车装料斗内，再将铲车装料斗内的玉米穗倒入脱粒机的装料斗内。随着装料斗内螺旋推运器的旋转，将玉米穗推向脱粒滚筒的一端，并径向喂入脱粒滚筒内，玉米穗随着脱粒滚筒的转动，在上下凹板筛组成的封闭圆筒内表面做螺旋运动，并沿着脱粒滚筒的轴向流动。玉米穗在脱粒元件(脱粒棒齿和纹杆块)和凹板筛的冲击、揉搓、梳刷和碾压的作用下，玉米籽粒从玉米芯上脱下；分离后的玉米籽粒、碎秸秆和碎小的混合物在脱粒滚筒离心力的作用下，由凹板筛的筛孔落下或经过滚笼筛滚动而被筛出。残余的长秸秆等较大混合物由脱粒滚筒的另一端通过排杂口排出。筛出的混合物掉落在清选振动筛再进一步筛选，轻杂被风机吸取而排出机外，重杂被清选振动筛抖出筛外，清选干净的籽粒则被送入籽粒提升机而装入粮箱。

3 研制与创新

3.1 增设大容量装料斗

大喂入量是指玉米脱粒机喂入量大，可达到6～9 kg·s-1，作业效率为21～32 t·h-1。仅仅依靠人工喂料无法满足机器高效率作业的要求，必须使用铲车喂料。因此在脱粒机上增设大容量装料斗，其容积为铲车喂料斗容积的1.5倍；并同时增设螺旋推运器，将玉米穗连续均匀推入脱粒装置内，其结构如图2所示。

1.装料斗；2.搅拌棒；3.间隔杆；4.螺旋推运器；5.轴承座；6.链轮图2 大容量装料斗结构简图

3.2 主要参数的确定

工作参数主要包括喂入量、脱粒滚筒转速、脱粒间隙和玉米混合物的含水率；结构参数包括脱粒滚筒的轴向和径向配置、脱粒部件、凹板包角和凹板的筛孔尺寸。为满足大喂入量、作业效率高这一要求，脱粒机的滚筒转速为650 r·min-1左右，脱粒间隙可按含水率、籽粒的清洁率和破损率，以5 cm间隙为基准进行适当的调大或调小。脱粒机的脱粒齿采用球头圆柱棒齿，其形状如图3所示。脱粒凹板筛采用上下两块凹板筛，安装后闭合成圆筒凹板筛。凹板筛孔尺寸采用直径为19 mm的圆孔，呈菱形布置。凹板筛和滚筒配置如图4所示，使其脱粒包角可达360°。

图3 脱粒棒齿外形图

1.上凹板筛；2.脱粒滚筒；3.脱粒棒齿；4.下凹板筛图4 凹板筛和滚筒配置图

3.3 增设大口径滚笼筛

滚笼筛位于滚筒中稍偏后部，直径68 cm、长58 cm，圆筒板均布直径2 cm的圆孔，围绕脱粒滚筒反向旋转。其作用是将脱粒后的玉米籽粒、碎秸秆和碎小的混合物，在滚筒离心力和滚笼筛离心力的相互作用下，强制从滚笼筛筛孔排出。以解决大喂入量带来的分离不彻底、夹带损失多和清选不干净等诸多问题。其结构如图5所示。

1.固定圆环；2.支撑圆筒；3.圆筒式滚笼筛；4.导穗板；5.齿圈图5 圆筒式滚笼筛结构简图

3.4 适当增加脱粒滚筒长度

适当增加脱粒滚筒长度可以有效地增加玉米穗脱粒时间和脱粒后混合物的分离时间，有效提高脱粒机作业性能指标，降低未脱净率、破碎率、含杂率和总损失率指标，其结构如图6所示。

3.5 增设大型籽粒提升机

增设大型籽粒提升机可以有效提升籽粒升运高度，出籽口高度可达4.2 m，可直接装载任何车型的车箱内。籽粒提升机主要由进料斗、导链输送轴、罩壳、主传动轴、固定架、出料斗、导链张紧轴和提料斗组成，其结构如图7所示。籽粒提升机的工作原理是将脱粒后的清洁籽粒先喂入进料斗内再装入提料斗内，通过链条导链转动带动提料斗提升到指定高度，再将提料斗内的籽粒倒入出料口。通过出料口的导向，就可以直接将籽粒装入运输车的车箱内。

1.皮带轮；2.轴承座总成；3.脱粒滚筒；4.圆柱棒齿；5.排杂风扇；6.单风道风机；7.双风道风机图6 脱粒滚筒结构简图

1.进料斗；2.导链输送轴；3.罩壳；4.张紧轮；5.主传动轴；6.固定架；7.出料斗；8.导链张紧轴；9.提料斗图7 籽粒提升机结构简图

4 应用前景

黑龙江省因其独特的地理环境，玉米在收获期因玉米穗含水量较高不能进行籽粒联合收获，只能进行机器摘穗或人工掰穗作业收获。收获后的玉米再通过晾晒降低玉米穗含水量，然后进行玉米穗脱粒。因此玉米脱粒是玉米种植户籽粒归仓必不可少的作业环节，玉米脱粒机的需求量较大。

受玉米期货市场价格和国外进口玉米粮食价格的影响，玉米在销售期间价格波动较大。种植户需要根据玉米价格变化，随脱随卖不用储存，减少因玉米价格变化而带来的损失，从而增加了对大喂入量玉米脱粒机的需求。

大喂入量玉米脱粒机，因其喂入量大、作业效率高、作业质量好，满足了玉米种植户的需求。随着玉米价格的不断提升和种植面积的扩大，必将带动玉米脱粒机的需求量，因而具有良好的社会效益和经济效益，发展前景可观。

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