专利名称：玉米剥粒机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种剥粒机械，更为具体地说涉及一种玉米剥粒机。
背景技术：
传统的靠击打和挤搓的手工剥粒，很大程度上磨损了玉米颗粒的表面，使得玉米 颗粒在储藏的过程中容易遭手微生物的腐蚀，不易长久储藏。而现有的大型的玉米剥颗粒 机也存在着不同程度的破损，破损率比较高。玉米穗剥粒机主轴的转速，玉米受到的变形力 及玉米含水率及玉米成熟程度是影响籽粒损失率、籽粒破损率的主要因素。而且现有的玉 米剥颗粒机结构复杂，成本较高，不便于操作和维修，不适用于普通家庭的使用。
如图1所示，现有技术的挤搓式脱粒机主要由喂料、脱粒和排芯等部分组成。电动 机转速经皮带轮3减速后带动脱粒机主轴，主轴上有若干叶片，推动喂入的玉米穗，玉米果 穗进入进料箱4，带轮带动滚筒1转动，滚筒1对应进料箱的一段为一对短螺旋片2，螺旋片 2转动将果穗送入脱粒区；在脱粒区内，果穗沿栅格凹板6做螺旋滚动与滑动至排芯区，在 此过程中果穗之间、果穗与栅格凹板6之间进行充分挤搓，籽粒被挤搓下来；脱掉的籽粒穿 过栅格凹板6排出主机，送入预清机；全部脱掉籽粒的玉米芯被推送到排芯区，排芯区充满 后在拨轮7的作用下将排芯口压板8顶开，玉米芯排出机外，即完成整个脱粒过程。
上述的挤搓式剥颗粒机，利用玉米进入带有螺旋片2和栅格凹板6的脱离滚筒， 此时玉米做和滚筒均做旋转运动，栅格凹板6不打击玉米子粒，只起推动作用，通过栅格凹 板6与玉米颗粒的挤搓作用，使玉米颗粒错位和剥落，达到将玉米颗粒剥下的效果。尽管在 规定滚筒转速范围内运行可以减少打击破碎的可能性，但磕碎的现象依然存在，机型越小 (凹板直径越小)，磕碎的机会越多。经试验观察分析，磕碎情况分两种， 一种情况是玉米果 穗进入机内时是呈纵横无规律状况，其中果穗轴与脱粒滚筒轴空间垂直或近似垂直俗称横 着进入)，若玉米穗较长，则易被板齿磕断，同时断开处附近的籽粒容易被磕碎，第二种情况 是果穗在脱粒运动过程中被隔板(用作支撑栅格圆钢的钢板)所磕，将籽粒磕碎(这也是 国外样机存在的弊端。第一种情况最好的解决办法是选用一种送料装置，这种送料装置能 使玉米穗有规律的、顺着脱粒滚筒轴送进脱粒机，但目前还没有这种装置。针对第二种情 况，可以相应采取一些措施以减轻破碎程度，对于栅格凹板，圆钢与隔板的联接设计成圆钢 嵌入隔板半圆，使机器工作时玉米穗接触不到隔板下半部分棱角，另外将玉米穗可能接触 到的隔板上半部分、以及其他零件有棱角的部位打磨成圆角。但是在其挤搓过程中不免会 使玉米颗粒与硬质地栅格凹板进行摩擦和划伤，会是玉米的破损率较高。这类玉米剥颗粒 机只能适合在玉米食品初级生产中，即剥下的颗粒立即投入食品的加工而不进行长期的储 存。且由于玉米果实的大小和直径不同，现有技术的玉米颗粒机滚筒栅格尺寸固定，小的玉 米的有些部位的玉米颗粒不能被剥下。
发明内容
要解决的技术问题为了解决如上所述的现有技术中存在的问题，本发明的目的
3在于提供一种利用旋转切削原理的玉米剥粒机。 技术方案为了达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为
本发明中的一种玉米剥粒机，主要由机座、空心滚筒、端盖、玉米输送装置组成，其 特征在于所述的空心滚筒分为阶梯段、罗纹段和切削段，三段固定连在一起，空心滚筒切 削段的入口作为切削刀口 ，安装有板齿，空心滚筒带动板齿转动，板齿推动玉米果穗作螺旋 运动，阶梯段与机座上的轴承相配合，并通过两端轴承端盖固定，空心滚筒的出口处为罗纹 段用销钉与皮带轮连接，通过皮带轮带动空心滚筒旋转；空心滚筒的切削刀口外固定安装 有玉米输送装置，玉米输送装置由座体、转轮和V型压料板构成，座体与机座固定相连，座 体的立板上设有四个孔用于安装螺纹杆以及与螺纹杆相连的橡胶辊子组成，橡胶辊子在螺 纹杆上可以自由转动，压料板通过活动连杆及弹簧与座体相连接，压料板通过弹簧的自动 调节来夹紧将要剥的不同大小直径的玉米。剥粒时用手将玉米推向空心滚筒的切削刀口 处，通过旋转的切削刀口将玉米颗粒剥掉，而玉米棒则通过空心滚筒的另一头出口处分离 出来。 上述的玉米剥粒机，其特征在于前述空心滚筒的阶梯段较罗纹段和切削段直径 大。 上述的玉米剥粒机，其特征在于上述机座下部为支撑部分，上部为筒状的机架， 内部用轴承与空心滚筒相连接，两端由轴承端盖固定。 本发明的有益效果是根据本发明的玉米剥粒机通过电动机带动的旋转的滚筒口 处作为切削刀口，并通过输入玉米装置的弹性装置来满足不同大小的玉米剥颗粒，适合不 同大小的玉米的剥粒，高效且玉米粒破损少，本发明操作简单安全，稳定可靠，老少皆宜，产 品价格低廉，实用性强。
图1是现有技术挤搓式玉米剥粒机结构的示意2是本发明整体结构示意图；图3是空心滚筒主视图；图4是空心滚筒左视图；图5是机座结构主视图；图6是机座结构左视图；图7是轴承端盖主视图；图8是轴承端盖左视图；图9是压料板和座体结构主视图；图10是压料板和座体结构左视具体实施例方式
下面，将参照附图，对本发明的玉米剥粒机进行更为详细的说明。
如图2所示，本发明的玉米剥粒机由电动机11、机座12、空心滚筒13、端盖14、玉 米输送装置15组成，空心滚筒13分为阶梯段31、罗纹段32和切削段33，三段固定连在一 起，空心滚筒13切削段33的入口作为切削刀口 ，安装有板齿22，空心滚筒13带动板齿22转动，板齿22推动玉米果穗作螺旋运动，阶梯段31与机座12上的轴承相配合，并通过两端 轴承端盖14固定，空心滚筒13的出口处为罗纹段32用销钉与皮带轮36连接，通过皮带轮 36带动空心滚筒13旋转；空心滚筒13的切削刀口外固定安装有玉米输送装置15，玉米输 送装置15由座体16、转轮17和V型压料板18构成，座体16与机座12固定相连，座体16 的立板上设有四个孔用于安装螺纹杆19以及通过螺纹与螺纹杆19相连接的橡胶辊子20 组成，橡胶辊子20在螺纹杆19上可以自由转动，压料板18通过活动连杆及弹簧21与座体 16相连接，压料板18通过弹簧21的自动调节来夹紧将要剥的不同大小直径的玉米。剥粒 时用手将玉米推向空心滚筒13的切削刀口处，通过旋转的切削刀口将玉米颗粒剥掉，而玉 米棒则通过空心滚筒13的另一头出口处分离出来。 电动机11的选择根据脱颗粒的需要来定，即根据空心滚筒13的转速来确定。空 心滚筒13转速由空心滚筒13外缘(板齿22顶部)线速度决定，空心滚筒13外缘线速度 是以保证不伤害玉米籽粒为前提条件，由试验数据获得的。用籽粒含水率为13% (因籽粒 含水率较低，相对比较容易破碎)左右的玉米穗做试验，将其做自由落体试验，相当于玉米 穗撞击坚硬的、质量很大的物体。经多次试验测得，超过0. 8m高落下就有可能产生破碎籽 粒， 一般低于0. 8m高落下则基本不会产生破碎籽粒。可根据此试验数据计算空心滚筒13 外缘线速度。
根据公式
<formula>formula see original document page 5</formula> 式中S——试验物料距地面高度，m ;g——重力加速度，9. 8m/s2 ;t——下落时间， s ;v——下落至地面时的瞬时速度，m/s。 当S = 0. 8时，由公式(1) ， (2)得出v = 4m/s。则空心滚筒13外缘线速度应 《4m/s。但空心滚筒13外缘线速度不能过低，否则会影响生产率。根据试验数据，确认线 速度值在3. 2 3. 9m/s之间最佳。因此该类机型空心滚筒13转速相对较低，比如DSY型 电动机11就可以满足要求，其转速为300r/min-500r/min，功率为30w-120w。选定转速为 100r/min，功率为60w其输出转矩可以由公式计算
<formula>formula see original document page 5</formula>
转矩为T = 0. 955Nm。 由上可知，确定了空心滚筒13的直径，就能大致确定整个机构的尺寸。从滚筒允 许通过的最大的玉米棒的最大尺寸入手入手，计算尺寸。空心滚筒13用于切削玉米颗粒并 且分离玉米棒，阶梯段31用于定位， 一段的罗纹孔用于固定皮带轮36。由普通玉米棒芯的 最大直径确定空心滚筒13的尺寸，确定其内径为50mm，外径为55mm。并确定阶梯段31为 60mm，另外两段轴长为79mm和52. 5mm，总长为188. 5mm。 机座主体设计为一筒状的杯状结构。下部为支撑部分，上部为筒状的机架，内部 用轴承与空心滚筒13相连接，两端由轴承端盖14固定，作为剥颗粒机的主体部分。高为155mm，长度为lllmm，筒状结构外圆直径为120mm，筒状端面内径为108mm，内部阶梯轴段内 径为90mm，厚度为2. 5mm。端面上有8个外径为4mm的螺钉孔。 轴承端盖14结构主要是用来固定空心滚筒13和机座的。根据空心滚筒13和机座 确定其尺寸，外圈直径为120mm，各个罗纹孔的分布圆直径为108mm，伸出端的外径为95mm， 内径为85mm，中心孔直径为57mm其端面上优个阶梯螺纹孔，阶梯孔直径为10mm，螺纹孔直 径为6mm。端盖14内有密封圈槽。 压料板18和橡胶辊子20为整个机构中的关键部件。将玉米挤到弹性板和橡胶辊 子20之间，压料板18可以通过弹簧21来自动夹紧玉米，只需施加推力玉米便可以完成剥 粒。压料板18的主体是长为115mm，宽为90mm，高为140mm的椅状座体16。座体16的立板 上有四个直径为10mm的孔径，通过长的螺纹杆19通过螺纹连接将橡胶辊子20与杆连接起 来，并使橡胶辊子20可以自由转动。而压料板18则通过活动连杆及弹簧21与座体16相 连接。因为在剥颗粒的过程中需要可以剥不同直径大小的玉米。 由于在玉米的剥粒过程中，空心滚筒13的切削刀口相当于旋转的剥颗粒的刀具， 因此需要有一定的耐磨性。可采用高碳钢。在切削过程中会产生震动，为了减少震动和降 低成本，因此机座和压料板18采用HT200，灰铸铁具有良好的减震吸振功能，且容易铸造成 型。而橡胶辊子20在夹紧玉米的过程中需要有一定的弹性，因此用硬度较大的塑料或橡胶 辊子20，可以减轻产品的重量和成本。皮带则选用V型带，皮带轮36采用铸铁铸造后再机 加工成型。轴承选用标准的6210深沟球轴承，销钉和螺栓，螺母，弹簧21均选用标准件。
空心滚筒13能承受的最大压力Fl
查表取屈服强度o S = 23MPa ;
查表取许用屈服安全系数ns = 2. 3 ;
则许用应力<formula>formula see original document page 6</formula> 因为 <formula>formula see original document page 6</formula> 所以 <formula>formula see original document page 6</formula> 满足强度要求 销钉的校核，知电机的功率为P = 0. 6kw，销钉的直径为5，
则销钉所受力矩为
<formula>formula see original document page 6</formula> <formula>formula see original document page 6</formula>
销钉受到的剪切力为
/ = 2;= 47.6kN 对杆进行静载荷剪切校核分析。4x47600 F ， r = ^^=…n2 =947鄉<[小12鄉 ;rrf43.14x0細2 ^ l J ^ 所以固压杆必能满足强度要求。 当工作时，人的手动操作的力是变的，假设当人的手的最大工作力为800N时，玉 米给刀的力也是300N，连接螺栓所受的力为受拉螺栓，每个连接螺栓受到的轴向力为
800
=——JV^8(W 8 。
因此连接是的工作力是变的，则取预紧力 F' = 0. 8F = 0. 8X80N = 64N， 查表的相对刚度
C1 =0.8
Cl + C2 由公式
C12
F' = F"+m xF得受的总拉力为F承二 128N Cl + C2
Cl + C2且 查 表 得 [OT7]:^J，[Sp]:l'8，O^:300A^", 得
则校核螺栓动载荷强度
4xl.3F*
则螺栓的动载荷强度安全。
已知最大压力为=128N最小压力为Fmin = 64N，
<formula>formula see original document page 7</formula>
许用应力幅1°""] = ~^" = ^" = 29.24^戶则Fmax螺栓的拉力变幅为
F" =-x-= 25.6妳aiV < feral = 29.24鄉
<formula>formula see original document page 7</formula>
所以连接螺栓的应力幅满足强度要求。
弹簧21力的计算如下
<formula>formula see original document page 7</formula>
式中P1、P2分别为弹簧21的安装载荷和最大载荷；t max、 t min分别为材料内部的
最小和最大循环剪应力；d为钢丝直径；D为弹簧21中径；K为刚度系数。 由实验知，夹紧玉米不脱离的最小载荷Pmin二 28N，所以在设计弹簧21时要求P =
28-32N为宜。而弹性压料板18距橡胶辊子20的距离为30-80mm之间，而玉米的最小直径
设50mm，则最小变形量为30mm，由胡克定律 F = kx (3) K为胡克系数；x为变形量。 贝UA: = ^ = ^ = 0.933iV/w 30 因此要选用K为0. 933N/m的弹簧21 。 上述实施例不以任何形式限制本发明，本发明也并不限于上述实施例。本技术领 域的技术人员，在发明的实质范围内，作出的添加、替换和改型等，凡采取等同替换或等效 变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
权利要求
一种玉米剥粒机，主要由机座、空心滚筒、端盖、玉米输送装置组成，其特征在于所述的空心滚筒分为阶梯段、罗纹段和切削段，三段固定连在一起，空心滚筒切削段的入口作为切削刀口，安装有板齿，空心滚筒带动板齿转动，板齿推动玉米果穗作螺旋运动，阶梯段与机座上的轴承相配合，并通过两端轴承端盖固定，空心滚筒的出口处为罗纹段用销钉与皮带轮连接，通过皮带轮带动空心滚筒旋转；空心滚筒的切削刀口外固定安装有玉米输送装置，玉米输送装置由座体、转轮和V型压料板构成，座体与机座固定相连，座体的立板上设有四个孔用于安装螺纹杆以及与螺纹杆相连的橡胶辊子组成，橡胶辊子在螺纹杆上可以自由转动，压料板通过活动连杆及弹簧与座体相连接，压料板通过弹簧的调节来夹紧将要剥的不同大小直径的玉米。
2. 根据权利要求1所述的玉米剥粒机，其特征在于上述空心滚筒的阶梯段较罗纹段 和切削段直径大。
3. 根据权利要求1所述的玉米剥粒机，其特征在于上述机座下部为支撑部分，上部为 筒状的机架，内部用轴承与空心滚筒相连接，两端由轴承端盖固定。
全文摘要
本发明的一种玉米剥粒机，主要由机座、空心滚筒、端盖、玉米输送装置组成，空心滚筒分为阶梯段、罗纹段和切削段，三段固定连在一起，切削段的入口为切削刀口，安装有板齿，并带动板齿转动，板齿推动玉米果穗作螺旋运动，阶梯段与机座的轴承相配合，并通过两端轴承端盖固定，罗纹段为出口处用销钉与皮带轮连接，通过皮带轮带动空心滚筒旋转；切削刀口外固定安装有玉米输送装置，由座体、转轮和V型压料板构成，座体与机座固定相连，座体的立板上设有四个孔用于安装螺纹杆以及与其相连接的橡胶辊子组成，橡胶辊子在螺纹杆上可以自由转动，压料板通过活动连杆及弹簧与座体相连接，通过弹簧的调节来夹紧将要剥的不同大小直径的玉米。
文档编号A01F11/06GK101720602SQ20081015521
公开日2010年6月9日 申请日期2008年10月28日 优先权日2008年10月28日
发明者杨井华 申请人:杨井华