一种异向锤切式玉米秸秆皮穰分离机的制作方法

本申请涉及农产品加工机械技术领域，尤其涉及一种异向锤切式玉米秸秆皮穰分离机。

背景技术：

玉米秸秆的综合利用中，饲料化利用以高利用率和高效益最为常见。但玉米秸秆皮中纤维素、半纤维素和木质素相互缠绕紧密结合，这些天然有机高分子化合物，结构很牢固，只能吸水润胀，不能被单胃动物的消化液和酶所分解。仅靠其盲肠微生物少量酵解，消化率很低粗纤维含量高，可利用养分少，适口性差，导致玉米秸秆皮在饲料分类学上归为粗饲料，利用效率较低。

另外，在原料化利用中，秸秆外皮的木质素、纤维素含量高，抗拉压等力学性能良好，适合作为板材等工业原料。而叶和瓤中糖份以及淀粉含量较高，如果不经化学预漫或机械磨浆等工艺处理很难达到板材要求强度，降低使用价值。可见，玉米秸秆整杆的利用会影响产品性能，亦或造成加工过程繁琐，成本增加。所以玉米秸秆皮穰分离技术是解决玉米秸秆综合利用的核心，对玉米秸秆高值化利用的推进意义重大。

为了将玉米秸秆的皮穰分离，现有技术公开一种高效玉米秸秆皮穰分离装置，包括箱体和支架，箱体的左侧设置有进料漏斗，进料漏斗下方为传送带，传送带两侧设置有挡板，箱体右侧内部设有去皮装置，去皮装置内部设置有去皮辊，去皮装置两侧分别设有风机和秸秆皮出口。实际应用中，玉米秸秆被横向放置到进料漏斗，经传送带输送至去皮装置的下方。去皮辊旋转与秸秆表面的秸秆皮进行摩擦，将秸秆皮去除。同时，风机将分离的秸秆皮从秸秆皮出口吹出，完成秸秆皮穰分离。

然而，现有的玉米秸秆皮穰分离机通过去皮辊的摩擦作用，使皮穰分离，分离效率很低。并且，现有分离装置仅仅适用于外皮与茎秆的分离，而对于内皮并不能实现有效的分离。此外，风机的使用限制了当前分离设备只适用于含水率较低的干秸秆，对于含水率较高或者青秆的分离效果也较差。

技术实现要素：

本申请提供了一种异向锤切式玉米秸秆皮穰分离机，以解决传统分离设备皮穰分离效果差的问题。

本申请提供一种异向锤切式玉米秸秆皮穰分离机，包括机架和动力装置，以及设置在所述机架上的碾压装置，还包括设置在所述机架上的传动机构和锤切机构，所述锤切机构通过所述传动机构连接所述动力装置；

所述锤切机构包括：圆弧刀片、旋转刀盘、抛送叶片以及排料导板；所述旋转刀盘的旋转主轴连接所述传动机构，以通过所述动力装置和传动机构驱动所述旋转刀盘转动；所述排料导板设置在远离所述碾压装置的机架边缘位置上；

所述圆弧刀片的刃口侧为基于阿基米德弧线的蛤刃结构；所述圆弧刀片的阿基米德蛤刃的刃线原点与所述旋转刀盘的旋转主轴中心点重合；

所述圆弧刀片与所述抛送叶片一一对应；多个所述圆弧刀片均匀设置在所述旋转刀盘上，远离所述排料导板的一侧；多个所述抛送叶片设置在所述旋转刀盘上，靠近所述排料导板的一侧。

可选的，所述圆弧刀片可拆卸地连接在所述旋转刀盘上，以便对所述圆弧刀片进行拆卸、更换以及安装定位。

可选的，所述锤切机构还包括刀片座，每一个所述圆弧刀片通过一个所述刀片座螺接在所述旋转刀盘上。

可选的，所述圆弧刀片的滑切角范围为36-46°，回转角范围为45-65°，蛤刃刃角范围为15-30°；以使所述圆弧刀片以恒定的推挤角及滑切角，对秸秆群进行锤击切割。

可选的，所述旋转刀盘的旋转主轴中心与所述碾压装置的碾压中心面共面，以使经过所述碾压装置碾压后的玉米秸秆群，受到锤切力。

可选的，所述抛送叶片上设有多个缺口，使所述抛送叶片的边缘具有梳齿状结构，以将已分离且切割成段的玉米秸秆刮抛至所述排料导板位置。

可选的，所述分离机还包括设置在所述锤切机构下方的锤切腔；所述锤切腔为固定在所述机架上的弧形槽结构；所述排料导板为蜗壳结构。

可选的，所述动力装置为设置在所述机架底部位置上的驱动电机；所述传动机构包括第一传动组、第二传动组、传动箱；

所述动力装置通过所述第一传动组连接所述碾压装置；所述传动箱的通过所述第二传动组连接所述旋转刀盘的旋转主轴。

可选的，所述传动箱设置在所述机架的底部；所述第一传动组和第二传动组的传动方式为带传动和/或链传动。

可选的，所述抛送叶片为沿所述旋转刀盘径向方向布置，且截面为u形的片状结构。

由以上技术方案可知，本申请提供一种异向锤切式玉米秸秆皮穰分离机，包括：机架、动力装置、碾压装置、传动机构和锤切机构。其中，所述锤切机构中的旋转刀盘通过动力装置和传动机构驱动下进行转动，进而带动圆弧刀片对经过碾压装置碾压后的玉米秸秆进行锤切。由于所述圆弧刀片的刃口侧为基于阿基米德弧线的蛤刃结构，并且圆弧刀片的刃线原点与旋转刀盘的旋转主轴中心点重合，因此可以使圆弧刀片以恒定的推挤角及滑切角对秸秆群进行锤击切割，且锤击切割方向中的其中一个分向与碾压方向相互垂直，这使得碾压后的秸秆皮穰分离更加充分。再通过抛送叶片将锤切后的秸秆物料刮抛至排料导板位置排出，从而提高皮穰分离效果，解决传统分离设备皮穰分离效果差的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一种异向锤切式玉米秸秆皮穰分离机的结构示意图；

图2为本申请所述分离机俯视结构示意图；

图3为本申请所述分离机正视结构示意图；

图4为本申请所述分离机侧视结构示意图；

图5为本申请锤切机构的正视结构示意图；

图6为本申请锤切机构的侧视结构示意图。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

参见图1，为一种异向锤切式玉米秸秆皮穰分离机的结构示意图。由图1可知，本申请提供的异向锤切式玉米秸秆皮穰分离机，包括：机架1、动力装置2、传动机构3、锤切机构4以及碾压装置5。其中，动力装置2、传动机构3、锤切机构4以及碾压装置5均设置在所述机架1上。因此，作为整个分离机的支撑和连接装置，机架1需要保证足够的稳定性和强度，机架1主体部分可以由角钢搭接而成，动力装置2、传动机构3、锤切机构4以及碾压装置5等可以通过螺栓或直接焊接安装在机架1上。

本申请提供的技术方案中，所述碾压装置5安装在玉米秸秆的喂入处，用于通过压辊将玉米秸秆进行碾压，使玉米秸秆皮穰初步分离。实际应用中，玉米秸秆可以从垂直于压辊的方向上进入碾压装置5内，并且随着压辊旋转使玉米秸秆在受到碾压后，继续向锤切机构4的方向运送，以对玉米秸秆实施锤切。在本申请提供的技术方案中，碾压装置5的动力来源，可以与锤切机构4相同，即来源于动力装置2，以便于保持碾压装置5和锤切机构4动作的同步性；也可以是独立于动力装置2的其他动力来源，如单独设立的电机等，以减轻动力装置2的负荷。

所述锤切机构4通过所述传动机构3连接所述动力装置2。本申请提供的技术方案中，传动机构3用于提供特定的传动比，使锤切机构4按照设定的频率和速度对玉米秸秆实施锤切。实际应用中，传动机构3的传动比应根据锤切要求和玉米秸秆的含水率进行设定，例如，对于要求切段长度较小，含水率较高的玉米秸秆，可以调整传动比使锤切机构4的转速增加，锤切频率升高，进而减小切段长度，并使含水率较高的玉米秸秆皮穰能够有效分离；而对于含水率较低或切段长度不要求较小时，可以调整传动比，使锤切机构4的锤切频率降低，以避免秸秆飞溅，获得更好的锤切效果。

如图1、图2所示，为了对玉米秸秆实施锤切，所述锤切机构4包括：圆弧刀片41、旋转刀盘42、抛送叶片43以及排料导板44。其中，所述旋转刀盘42的旋转主轴连接所述传动机构3，以通过所述动力装置2和传动机构3驱动所述旋转刀盘42转动。显然，为了使旋转刀盘42能够在预定的位置上旋转，旋转刀盘42的旋转主轴还应配合一个固定在机架1上的主轴架，旋转主轴可以在主轴架上旋转。所述排料导板44作为秸秆锤切后的出料装置，可设置在远离所述碾压装置5的机架1边缘位置上，即在实际应用中，通过碾压装置5喂入的玉米秸秆，经过碾压装置5碾压后，受压辊作用进入旋转刀盘42的下方，旋转刀盘42转动，带动其上的圆弧刀片41对秸秆进行锤切。经过锤切后的秸秆物料，在通过抛送叶片43输送至排料导板44位置排出，完成皮穰分离。

如图2、图5、图6所示，所述旋转刀盘42主体可以为圆盘结构，并且在每一个需要固定圆弧刀片41的位置上设置一个向外延伸的板状连接部，以便将圆弧刀片41安装在旋转刀盘42上。显然，根据不同的工艺要求，旋转刀盘42上固定的圆弧刀片41数量也不同，例如，旋转刀盘42上可以同时安装3-4个圆弧刀片41，以锤切玉米秸秆物料。另外，在本申请提供的技术方案中，圆弧刀片41可以与旋转刀盘42为一体结构，也可以通过螺栓等连接方式安装在旋转刀盘42上。

在本申请的部分实施例中，所述圆弧刀片41可拆卸地连接在所述旋转刀盘42上，以便对所述圆弧刀片41进行拆卸、更换以及安装定位。即在实际应用中，圆弧刀片41与旋转刀盘42相互独立加工制造，并进行装配。由于圆弧刀片41会在锤切过程中直接与秸秆物料接触，因此圆弧刀片41相对于旋转刀盘42更容易损坏，因此，通过圆弧刀片41可拆卸地连接旋转刀盘42，可以实现对旋转刀盘42上的圆弧刀片41进行更换。另外，通过可拆卸的连接，还能够对圆弧刀片41的安装位置(如角度，方位)进行调整，以使圆弧刀片41处于更好的安装位置，提高锤切效果。

进一步地，所述锤切机构4还包括刀片座45，每一个所述圆弧刀片41通过一个所述刀片座45螺接在所述旋转刀盘42上。通过刀片座45，可以对旋转刀盘42的结构进行扩展，从而降低旋转刀盘42的加工工艺要求。刀片座45还可以通过其连接作用，使其他形状的圆弧刀片41也可以安装在旋转刀盘42上。本实施例中，刀片座45可以为设有多个连接孔位的板状结构，也可以在刀片座45的侧边位置上设置限位部件，以更好的传递旋转力矩，保证圆弧刀片41的位置稳定。

本申请提供的技术方案中，为了实现能够通过锤切作用将玉米秸秆的皮穰分离，所述圆弧刀片41的刃口侧为基于阿基米德弧线的蛤刃结构。所述圆弧刀片41的阿基米德蛤刃的刃线原点与所述旋转刀盘42的旋转主轴中心点重合。即，在本申请中，圆弧刀片41的刃口整体结构呈现为阿基米德弧线分布，并且阿基米德弧线的起始原点与旋转刀盘42的中心重合。由于圆弧刀片41随着旋转刀盘42转动对玉米秸秆物料进行锤切，而阿基米德弧线形的刃口，可以在圆弧刀片41锤切过程中保证对玉米秸秆物料的推挤角及滑切角始终维持恒定；锤击切割方向中的其中一个分向与碾压方向相互垂直，可以在切割秸秆物料的同时，对物料进行锤击，迫使更多的秸秆皮穰间结合力下降或脱粘，因此，本申请使用的圆弧刀片41可以显著提高玉米秸秆的皮穰分离效果。

另外，如图5、图6所示，本申请中使用的蛤刃是指圆弧刀片41的刃口较厚，即钝刀片结构，蛤刃对于类似于玉米秸秆穰等质地较软的物质破坏力不足，但对类似于玉米秸秆皮等硬物质斩切效果明显。因此，不锋利的蛤刃与玉米秸秆接触之初，可对秸秆产生一定的锤击作用，有利于玉米秸秆皮穰间结合力下降或者脱粘。进一步地，为了获得更好的锤切效果，所述圆弧刀片41的滑切角范围为：36-46°，回转角范围为：45-65°，蛤刃刃角范围为：15-30°；以使所述圆弧刀片41以恒定的推挤角及滑切角，对秸秆群进行锤击切割。

在切割玉米秸秆皮穰交界处时，由于切割差异的存在，蛤刃会使玉米秸秆穰有部分压缩，使得皮穰结合强度降低或脱粘，而后切入玉米秸秆穰中完成一次切割。而蛤刃厚度较厚，抗冲击性能佳，不易出现崩口并且相对较耐磨；外凸的圆弧刃分散了应力，深入切割时所受阻力较小。本申请中，恒定的推挤角与滑切角还使得机构运行更加平稳，切割更加省力，耗能更少。而适宜的回转角保证了切割过程的平稳性，防止切割过程中应力骤升骤降现象的产生。

如图6所示，所述抛送叶片43为沿旋转刀盘42径向方向布置，且截面为u形的片状结构。即在实际应用中，抛送叶片43的u形片状结构上的侧壁固定在旋转刀盘42或者刀片座45上，形成多个设置在旋转刀盘42上的u形槽结构。u形槽结构可以在一次锤切过程中，将上一次锤切后的物料收集起来，再通过旋转刀盘42的转动，将收集的物料携带至排料导板44位置处，抛洒出u形槽。为了及时对锤切后的秸秆物料进行刮抛，本申请中圆弧刀片41与抛送叶片43一一对应；多个圆弧刀片41均匀设置在旋转刀盘42上，远离排料导板44的一侧；多个抛送叶片43设置在旋转刀盘42上，靠近排料导板44的一侧。

由以上技术方案可知，本申请提供的异向锤切式玉米秸秆皮穰分离机中，所述旋转刀盘42通过动力装置2和传动机构3驱动下进行转动，进而带动圆弧刀片41对经过碾压装置5碾压后的玉米秸秆进行锤切。由于所述圆弧刀片41的刃口侧为基于阿基米德弧线的蛤刃结构，并且圆弧刀片41的刃线原点与旋转刀盘42的旋转主轴中心点重合，因此可以使圆弧刀片41以恒定的推挤角及滑切角对秸秆群进行锤击切割，且锤击切割方向中的其中一个分向与碾压方向相互垂直，这使得碾压后的秸秆皮穰分离更加充分。再通过抛送叶片43将锤切后的秸秆物料刮抛至排料导板44位置排出，从而提高皮穰分离效果，解决传统分离设备皮穰分离效果差的问题。

为了进一步提高秸秆的皮穰分离效果，在本申请的部分实施例中，所述旋转刀盘42的旋转主轴中心与所述碾压装置5的碾压中心面共面，以使经过所述碾压装置5碾压后的玉米秸秆群，受到锤切力。实际应用中，为了提高秸秆的碾压效率，碾压装置5中的压辊需要具有足够的宽度，从而使压辊能够同时碾压多株玉米秸秆。因此，多株碾压后的秸秆输送的平面即为碾压中心面。而本实施例中，设置旋转主轴中心与碾压中心面共面，可以使旋转刀盘42的转动中心，与秸秆的输送平面处于相同的高度，这样的结构既能够使圆弧刀片41的横向锤切范围覆盖所有秸秆，又能够使圆弧刀片41的纵向锤切距离达到最大，即获得最好锤切效果。

在本申请的部分实施例中，所述抛送叶片43上设有多个缺口，使所述抛送叶片43的边缘具有梳齿状结构，以将已分离且切割成段的玉米秸秆刮抛至所述排料导板44位置。实际应用中，u形结构的抛送叶片43中，底板和侧板上均可设置有梳齿状结构，其中，设置在端部和远离连接位置的侧板上的梳齿状结构用于收拢锤切好的秸秆物料，而设置在靠近连接位置的侧板上的梳齿状结构，可以用于通过沉头螺栓等方式将抛送叶片43安装在旋转刀盘42上。本实施例中，梳齿状结构能够在刮抛秸秆过程中，携带更多的秸秆物料，避免秸秆物料过多地滑落，提高排料效果。

为了进一步提高排料效果，如图3所示，所述分离机还包括设置在所述锤切机构4下方的锤切腔6；所述锤切腔6为固定在所述机架1上的弧形槽结构。如图2所示，所述锤切腔6可以为半圆槽结构或者为方槽结合1/4圆槽结构，其中，圆槽部分的圆心位于旋转刀盘42的转动中心位置，从而在不影响旋转刀盘42转动的前提下，通过圆槽部分的配合，使更多锤切后的秸秆进入到抛送叶片43中，即便于形成对物料的刮抛。进入抛送叶片43中的秸秆物料随着旋转刀盘42的转动被携带至高处，并通过旋转的惯性抛下至排料导板44的位置，并从排料导板44的位置排出。因此，为了便于从排料导板44排出秸秆物料，所述排料导板44为蜗壳结构，以形成导向作用，便于物料汇集在一起。

在本申请的部分实施例中，如图2所示，所述动力装置2为设置在所述机架1底部位置上的驱动电机。实际应用中，驱动电机的功率选择应参考实际工况条件，例如，碾压装置5与锤切机构4为相同的动力来源，或者碾压装置5的宽度较大，同时锤切较多秸秆物料时，驱动电机的功率应选择较大的规格，以驱动整个系统运行；而碾压装置5与锤切机构4为不同的动力来源，或者碾压装置5的宽度较小时，选择功率减小规格的驱动电机，以节约能源。

实际应用中，如图3、图4所示，不同的动力传输形式对应不同的传动机构，本实施例，所述动力装置2为设置在所述机架1底部位置上的驱动电机；所述传动机构3包括第一传动组31、第二传动组32、传动箱33；所述动力装置2通过所述第一传动组31连接所述碾压装置5；所述传动箱33的通过所述第二传动组32连接所述旋转刀盘42的旋转主轴。进一步地，所述传动箱33设置在所述机架1的底部；所述第一传动组31和第二传动组32的传动方式为带传动和/或链传动。驱动电机设置在机架1底部位置，可以利用底部的稳定性，均衡驱动电机运行时的振动。

还可以通过动力装置2同时带动碾压装置5和锤切机构4。即在本实施例中，第一传动组31由传动带、带轮以及齿轮组成，并通过带传动将驱动力传递至碾压装置5。随着碾压装置5的转动，转动力矩被继续输出至第二传动组32，以及通过第二传动组32带动传动轴进行转动。传动轴再将转动力矩传动至第三传动组，以趋势旋转刀盘42产生转动，完成动力传递。本实施例中，通过第一传动组31、第二传动组32和第三传动组可以使机架1以及整个分离机的结构更加紧凑，从而减少空间占用。并且，通过带传动或链传动的方式，还能够在保证传动比精度的前提下，提高分离机的可靠性。

由以上技术方案可知，本申请提供的异向锤切式玉米秸秆皮穰分离机，具有以下有益效果：首先，本实用新型采用的异向锤切机构4，可以使压缩后的玉米秸秆在异向切割过程中受到锤击的作用，在切割过程中秸秆产生弹塑性形变，使秸秆皮穰间的结合力减弱甚至二者脱粘，便于后续分离；其次，阿基米德蛤刃圆弧刀片41经由刀片座45通过沉头螺栓固定于旋转刀盘42上，在锤切过程中保持恒定的滑切角和推挤角，在切割秸秆过程中更加省力。其刃为切割软硬物料时砍切能力差异性较大的蛤刃，使得切割刀位于皮穰交界处时加剧秸秆皮穰分离程度；最后，本实用新型的分离机理为，碾压后的秸秆进入异向锤切机构4时受到一个与碾压方向相互垂直的锤击作用力，使得碾压后还未完全皮穰分离的秸秆在切割成段过程中进一步脱粘，以提高玉米秸秆皮穰分离效率。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。