自动行进式新型玉米脱粒机设计

0引言

随着科技的发展,农业机械化水平不断提高,国内很多学者

参与农业机械化研究,成果众多,特别是玉米脱粒机领域,但是

其研究方向主要侧重于脱粒方式、脱粒过程的破碎率、脱净率等

研究[1-7],很少有人关注普通家用脱粒机劳动强度大的实际问题。例如,家用小型电动玉米脱粒机,如图1所示,具有工作效率低、

对于单个家庭劳动强度大、工作时间长的特点;商用大型玉米脱

粒机,如图2所示,配合拖拉机使用,其工作效率较高,脱粒效果

也较好,但是其体积庞大,不适用于山区或单个家庭使用,且其

结构复杂,成本高,很难像家用小型机器一样普及。

图1小型玉米脱粒机图2大型玉米脱粒机

通过整合前述玉米脱粒机的优缺点,提出一种家用小型自

动行进式新型玉米脱粒机的设计,其既能像小型玉米脱粒机一

样轻巧简便普适,又能像大型玉米脱粒机那样具有较高的自动

化水平,实现自动上料和脱粒,同时又增加了自动行进装置,通

过减速电机驱动四轮机构实现自动前进、自动后退与自动转向,

在提高自动化水平的前提下,有效降低了劳动强度。1自动行进式新型玉米脱粒机总体结构

自动行进式新型玉米脱粒机,主要由入料装置、玉米输送装置、脱粒装置、梗粒分离装置、风力清选装置、动力传动系统、电气控制系统以及机架等部分组成。其整机结构如图3所示。

1.入料装置;

2.玉米输送装置;

3.风力清选装置;

4.电动机;

5.脱粒装置;

6.万向轮;

7.籽粒出料装置;

8.电动轮子;

9.电气控制系统;10.机架;11.玉米芯棒分离装置;12.方向操纵杆;13.扶手。

图3新型玉米脱粒机整机结构简图

1.1入料装置

入料装置主要由入料斗,拨入棒,螺旋旋转曲面组成,如图4所示。通过链传动方式进行工作的。入料装置与输送装置是通过铰链连接,脱粒机不工作时,将入料装置抬离地面,挂到机架上,方便脱粒机在行走运动。

图4入料装置示意图

自动行进式新型玉米脱粒机设计*

孟凡召1,2,倪训训1,3

(1.山东华宇工学院机械工程学院,山东德州253034;2.德州亚太集团有限公司,山东德州253034;

3.苏州逸美德科技有限公司,江苏苏州215000)

摘要:针对当前使用的玉米脱粒机自动化水平低的问题,提出了一种新的自动化程度较高的玉米脱粒机。其主要创新点在于自动行进装置,该装置主要由电气控制电路、减速电机、电动轮子、方向操纵杆和机架等部分组成。新型玉米脱粒机由两套电机系统分别驱动,以实现脱粒机自动行走和脱粒两大功能。新型玉米脱粒机具有结构简单、自动化程度较高、标准化程度高、操作简便、适用范围广的特点,市场推广前景广阔。

关键词:玉米;脱粒机;自动行进;设计

中图分类号:S226.1文献标志码:A文章编号:1672-3872(2019)09-0017-03 The Design of the New Automatic Traveling Corn Thresher

Meng Fanzhao1,2,Ni Xunxun1,3

(1.School of Mechanical Engineering,Shandong Huayu University of Technology;Dezhou253034,China;2.Dezhou Yatai Group Co.,Ltd.; Dezhou253034,China;3.Suzhou Yimeide Automation Technology Co.,Ltd.;Suzhou215000,China)

Abstract:Aiming at the low level of automation of corn thresher currently used,a new highly automated corn thresher was proposed.The main innovation was that had the automatic travel device,which was mainly composed of electrical control circuit,geared motor,electric wheel,di⁃rectional lever and frame.The new corn thresher was driven by two sets of motor systems to realize the two functions of automatic traveling and threshing.The new corn thresher had the characteristics of simple structure,high degree of automation,high degree of standardization, simple operation and wide application range,and had certain market promotion prospects.

Key words:Corn;Thresher;Automatic travel;

Design

基金项目:第七届“调研德州”活动课题——

—《德州市智能农机装备应用与发展调查研究》(2019DYDZ-102)

作者简介:孟凡召(1985—),男,山东德州人,硕士研究生,工程师,研究方向:自动化机械设备及矿场机械设计。

(下转第26页)

1.2输送装置

输送装置主要由输送仓,输送带,传动带轮组成,如图5所示。通过带传动方式进行工作的。输送装置是脱粒机自动上料的关键部件,为保证其稳定工作,须优化结构限制上料速度和进脱粒仓的玉米棒数目,以免因上料速度过快,导致脱粒堵死。

图5传送装置示意图

1.3脱粒装置

脱粒装置主要由钉齿滚筒、圆孔式凹板、半圆形上盖组成,入料口与半圆形上盖和输送装置焊接,形成脱粒装置的主体。玉米棒在钉齿滚筒和圆孔式凹板之间进行脱粒,玉米粒从圆孔缝隙中漏下,然后通过籽粒导出斜板落到地面,玉米芯棒则通过另一端排芯口导出到地面。

1.4风选装置

风选装置主要由风选箱、收集箱、风扇、籽粒出料装置和隔离网组成,如图6所示。风选装置是玉米脱粒过程中保证玉米干净程度的重要一环,玉米的干净程度取决于风选的风力大小。收集箱与风选箱对称分布。

图6风选装置示意图

1.5梗粒分离排出装置

梗粒分离装置是在风选装置右边单独加的一个芯棒导出装置,它与籽粒出料装置共同组成梗粒分离排出系统。与传统梗粒分离装置相比,此种系统将玉米芯棒与籽粒尽可能的单独分开,方便人们对芯棒进行单独处理进而提高工作效率,同时也保证了脱粒的干净程度。

2玉米脱粒机自动行进装置

自动行进装置是自动行进式新型玉米脱粒机的关键部件[8],脱粒机的行进通过操作装设在玉米脱粒机机架上的方向操纵杆实现。通过控制方向操纵杆分别能实现玉米脱粒机的自动前进、自动后退、自动向左转弯、自动向右转弯,同时根据现场作业情况,将方向操纵杆置于原始位置实现指定区域内停止。玉米脱粒机机架上设有扶手,方便操作人员更好的控制机器,也有利于自动行进功能实现。

2.1主要结构

自动行进装置主要由两台同型号YL801-4的电动机,1个低压断路器,1个熔断器,4台交流接触器,1个十字摇杆开关(方向操纵杆),若干导线、扶手,2个电动轮,2个万向轮,2个锁定装置以及机架组成,其中低压断路器,熔断器,交流接触器均置于配电柜中,如图7所示。

1)万向轮。万向轮在自动行进装置中起转向的作用,本装置中万向轮设置在前轮,轮子的最大直径120mm ,轮宽60mm 。轮子的材质为实体橡胶。

2)电动轮。电动轮由专用电机控制,其与电动机减速器的伸出轴直接连接,为固定式一体结构,与减速器输出轴的转向、转速保持一致,有利于脱粒机整体运动。电动轮的最大直径180mm ,轮宽60mm ,轮子的材质为实体橡胶。因为自动行进装置是与地面保持一种滚动摩擦状态,摩擦力相对较小,故机器在停止行进动作进行原地工作时,机体可能会往后移动,导致降低工作效率,为消除此种情况的发生,而在电动轮的上方加装锁定装置,可以有效控制机器原地工作。锁定装置如图7中序4所示。

3)控制元件。本装置中的电气控制元件主要有低压断路器,熔断器,交流接触器以及十字摇杆开关。元件均采用电气标准元件,其中低压断路器型号为DZ472P ADB1—C32,熔断器型号为RT18—32X ,交流接触器型号为CJX1—9,十字摇杆开关为组装类型的,需要组装成一个方向上有两个常开触点类型的开关。

1.机架;

2.万向轮;

3.电动轮子;

4.锁定装置;

5.配电柜;

6.扶手;

7.方向操纵杆。

图7自动行进装置示意图

2.2电动机减速装置

电动机减速器是控制机器运行的必要装置之一,其在机器的稳定运行方面起着重要作用。限于安装尺寸,电动轮的尺寸较小,且电动轮与电动机减速器伸出轴直接连接,所以轮子前进的速度与减速器的转速直接相关。由于机器在行进中速度要保持低速状态,故要严格限制减速器输出轴的转速。由电机型号是YL801—4,其满载转速为1400r/min ,电动轮的最大直径为180mm ,所以按减速器总降速比为1︰35进行降速。经计算轮子最终转速为40r/min ,即机器整体前进速度为0.38m/s ,符合稳定性要求。

2.3控制原理

图8玉米脱粒机

自动

化控制电路图