專利名稱：碾搓式谷子脫粒裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及農業(yè)機械領域，具體為一種適合于谷子等小雜糧作物脫粒的碾搓式谷子脫粒裝置。
背景技術：
目前，公知的作物脫粒裝置主要靠沖擊、揉搓、梳刷等原理，實現谷粒與谷穗的分離，主要結構形式包括紋桿滾筒式、釘齒滾筒式、軸流滾筒式、雙滾筒式、弓齒滾筒式等脫粒裝置， 一般由轉動滾筒和固定不動的柵格狀凹板組成，通過調節(jié)滾筒轉速和滾筒與凹板之間的入口和出口間隙的大小，滿足不同作物脫粒和分離的要求。根據作物流向的不同，又分為切流式、軸流式等不同方式。
傳統(tǒng)的脫粒裝置，脫離速度較高，可達到14 17m/s，固定柵格式凹板柵格尺寸較大，難以適應粒徑小于2.5mm的谷子、黍子等小籽粒作物的脫粒要求，主要表現在
(1) 破碎率高，甚至會造成谷子的"碾米"現象；
(2) 損失率高，由于谷子籽粒粒徑較小，傳統(tǒng)脫粒裝置的密封條件不適合谷子脫粒的要求，造成較大的脫粒損失；
(3) 脫凈率低，由于谷子的生物生理特性特殊，谷子與谷碼的連接力強，而谷碼與谷穗之間的連接力小，因此谷碼極易與谷穗分離，但谷子與谷碼的分離較困難，傳統(tǒng)方法脫粒時，需要大量地進行二次脫粒，難以保證脫凈率。進行谷子脫粒裝置的創(chuàng)新與設計，對滿足生產急需和提高此類作物的農業(yè)機械化水平具有重要意義。發(fā)明內容
本實用新型為了解決現有谷物脫粒裝置存在破碎率高、損失率高以及脫凈率低、操作繁瑣等問題，提供一種結構形式新穎的碾搓式谷子脫粒裝置， 一次性完成谷子與谷碼、谷碼與谷穗的分離，而且能避免谷子"碾米"現象，提高脫凈率、降低損失率和破碎率。
本實用新型是采用如下技術方案實現的碾搓式谷子脫粒裝置，包括密封機架以及貫穿設置在機架內并由驅動機構控制的主軸，機架上方固定有喂料斗，喂料斗下方設置裝在主軸上的喂入裝置；喂入裝置下方且位于主軸上固接有連接架，連接架上設置由滾動軸承支承、軸端與連接架固定的錐形碾壓輥；碾壓輥下方設有與機架固定、整體呈錐形的磨紋式柵格板；喂入裝置的物料出口位于碾壓輥和磨紋式柵格板的物料入口間隙之間。本實用新型是根據人工場上碾壓脫粒和傳統(tǒng)石磨的工作原理而設計的，具體結構形式是碾壓輥繞自身軸線作滾動的同時，繞主軸作公轉運動，與位于其下部的磨紋式柵格板配合，對處于其間的谷物進行反復碾壓，逐步向四周輸送，碾壓輥兼有滾動和滑動兩種運動狀態(tài)，實現對谷子的碾壓和搓擦，脫下的谷粒通過磨紋式柵格板落入后續(xù)的清選裝置，殘余的谷穗及谷碼從四周排出機外，實現脫粒。工作時物料由主軸中心的喂入裝置強制均勻進入。上述過程中，轉動的碾壓輥和固定的磨紋式柵格板均為錐形結構，這樣有可避免對谷子的損傷。
所述碾壓輥外表面設有呈螺旋式分布的凸起，凸起高度為1.3-1.6mm，便于碾壓脫粒過程中物料由入口向出口處輸送。
為了避免脫粒過程中造成擠壓而影響碾壓輥的正常滾動，同時保證碾壓效果，碾壓輥的工作長度L至少為400mm，小端半徑r/為30mm，小端公轉半徑n為147mm，大端公轉半徑r2為521mm，碾壓輥與磨紋式柵格板的物料入口間隙&為28-32mm，出口間隙32為3-5mm,碾壓輥軸線與主軸軸線的夾角a為70-75。o
如果"較大，谷穗容易自由下滑，難以保證碾壓脫粒時間；如果"較小，
碾壓輥有可能處于純滾動狀態(tài)，不具備物料輸送的力學條件，很難處理連續(xù)進
入裝置內的物料，所以為了使碾壓輥避開純滾動角度，工作中兼有碾壓和搓擦
作用，所述碾壓輥與磨紋式柵格板的最佳物料入口間隙為30mm，最佳出口間
隙為4mm，碾壓輥軸線與主軸軸線的最佳夾角a為72°。這是申請人經過多次
試驗及經驗總結而得來的。上述最佳結構確定后，可根據受力分析及公知理論
基礎計算出碾壓輥的其它結構尺寸，具體如下
碾壓輥的錐角y = arctan^^ = arctan^^ = 3.72°
Z 400
由此確定碾壓輥大端半徑
r2' = ^ '+丄.tan ;k = 30 + 400 x tan3.72 = 56(ww)。
所述的磨紋式柵格板是由磨紋狀加強輻板與鋼絲相互穿接而構成，為了使谷穗在碾壓過程中能夠順利地從入口運動到出口 ，磨紋的曲率半徑為350-360mm，最佳為357mm，磨紋式柵格板的錐頂角為140-150°,最佳為144°，否則谷穗易發(fā)生自鎖而不能向外移動。
所述磨紋式柵格板通過調整墊片與機架連接，便于調節(jié)碾壓輥與柵格板之間的間隙，以滿足不同品種、不同生長狀態(tài)谷子脫粒的需要。
為了進一步優(yōu)化脫粒裝置的結構，完善其功能，所述脫粒裝置還包括谷物清選裝置，該清選裝置包括設置在磨紋式柵格板下方的導料板以及位于碾壓輥和磨紋式柵格板物料出口間隙下方的釘齒式復脫裝置，釘齒式復脫裝置通過支撐架與主軸固定；釘齒式復脫裝置下方設置殘穗拋送裝置及殘穗排出口；導料板及殘穗拋送裝置正下方設置與主軸活動連接的旋轉篩，旋轉篩下方分布有風扇，旋轉篩外周圈設有雜余輸送裝置及雜余排出口，雜余輸送裝置內圈設有谷粒輸送裝置及谷粒排出口 。通過清選裝置可進一步實現谷粒與殘余谷穗及谷碼、雜余的分離。所述釘齒式復脫裝置、殘穗拋送裝置均為現有公知結構，比如釘齒式復脫裝置可為現有玉米或小麥脫粒機上的釘齒式結構，而殘穗拋送裝置可為利用風機原理進行殘穗分離的一些結構。
與現有技術相比，本實用新型所述的脫粒裝置采用獨特的結構設計，以適合谷子脫粒的特殊要求(谷碼與谷穗易分離，谷子與谷碼難分離)，利用碾壓輥和柵格板的相互配合，對處于其間的谷物進行反復碾壓，逐步向四周輸送，碾壓輥兼有滾動和滑動兩種運動狀態(tài)，實現對谷子的碾壓和搓擦，同時通過后續(xù)的清選裝置， 一次性地完成谷子與谷碼、谷碼與谷穗的分離過程，避免了谷子脫粒中"碾米"和谷穗含水量較高時的"繞辮子"等不良現象，提高了脫凈率、降低了損失率和破碎率，大大提高了脫粒質量，對滿足生產急需和提高此類作物的農業(yè)機械化水平具有重要意義。

圖1為本實用新型的結構示意圖
圖2為圖1中碾壓輥的結構示意圖
圖3為圖1中磨紋式柵格板的結構示意圖
圖4為本實用新型所述脫粒裝置的脫粒原理示意圖
圖5為碾壓輥的工作原理圖
圖中l(wèi)-機架，2-主軸，3-喂料斗，4-喂入裝置，5-連接架，6-滾動軸承，7-碾壓輥，8-磨紋式柵格板，9-物料入口間隙，10-物料出口間隙，11-加強輻板，12-調整墊片，13-導料板，14-釘齒式復脫裝置，15-支撐架，16-殘穗拋送裝置，17-殘穗排出口， 18-旋轉篩，19-風扇，20-雜余輸送裝置，21-谷粒輸送裝置，22-谷粒排出口， 23-雜余排出口。
具體實施方式
碾搓式谷子脫粒裝置，如圖1所示，包括密封機架1以及貫穿設置在機架內并由驅動機構控制的主軸2，機架1上方固定有喂料斗3,喂料斗3下方設置裝在主軸2上的喂入裝置4，采用螺旋式結構，具體可為焊接式螺旋板，外徑為240mm;喂入裝置4下方且位于主軸2上固接有連接架5，連接架5上設置由滾動軸承支承6、軸端與連接架5通過螺栓固定的錐形碾壓輥7;碾壓輥7下方設有與機架1固定、整體呈錐形的磨紋式柵格板8;喂入裝置4的物料出口位于碾壓輥7和磨紋式柵格板8的物料入口間隙9之間。
上述結構中，如圖2、 5所示，碾壓輥采用厚度為1.5mm的鋼板組成焊接式錐形結構，由滾動軸承支承，軸端通過螺栓連接方式固定在與主軸固接的碾壓輥連接架上，隨主軸作公轉運動，同時靠物料的摩擦作用，繞自身軸線自由滾動。碾壓輥的工作長度L至少為400mm，小端半徑iV為30mm，小端公轉半徑r,為147mm，大端公轉半徑^為521mm，碾壓輥軸線與主軸2軸線的夾角a最佳為72°，碾壓輥7外表面設有呈螺旋式分布的凸起，凸起高度為1.3-1.6mm，便于碾壓脫粒過程中物料由入口向出口處輸送。
如圖3所示，磨紋式柵格板采用直徑為2.5mm的鋼絲與厚度為3mm的磨紋狀加強輻板等組成焊接式結構，鋼絲穿入各輻板孔內，環(huán)狀布置，形成的柵格的通過尺寸為5mm，磨紋曲率半徑為350-360mm ，整體呈錐形結構，錐頂角為140-150°，通過調整墊片與機架連接，碾壓輥與磨紋式柵格板之間物料入口間隙最佳為30mm，物料出口間隙最佳為4mm。
為了進一步優(yōu)化該裝置的結構，方便拆卸、安裝機架內的部件，機架的蓋板為活動式，均采用40X40X5mm的角鋼及厚度為lmm的鋼板組成焊接式結構。
考慮到工作時碾壓力較大，主軸采用錐形軸承支承，其工作轉速為
200r/min。
為了進一步完善該脫粒裝置的功能，還包括谷物清選裝置，該清選裝置包括設置在磨紋式柵格板8下方的導料板13以及位于碾壓輥和磨紋式柵格板物料出口間隙5210下方的釘齒式復脫裝置14，釘齒式復脫裝置通過支撐架15與主軸2固定；釘齒式復脫裝置14下方設置殘穗拋送裝置16及殘穗排出口 17;導料板13及殘穗拋送裝置16正下方設置與主軸2活動連接的旋轉篩18，旋轉篩下方分布有風扇19，旋轉篩外周圈設有雜余輸送裝置20及雜余排出口 23，雜余輸送裝置20內圈設有谷粒輸送裝置21及谷粒排出口 22。谷粒排出口、雜余排出口、殘穗排出口等均采用厚度為lmm的鋼板制作。谷粒輸送裝置、雜余輸送裝置均為環(huán)形刮板式結構，為了避免對物料的損傷，采用橡膠刮板。
如圖4所示，反映了脫粒裝置的工作原理，如圖中箭頭所示，切去莖稈的谷穗，由喂料斗3進入螺旋喂入裝置4，通過該裝置的推送作用，使莖稈強制地進入脫粒裝置喂入口。由碾壓輥7與磨紋式柵格板8配合，對進入其間的谷穗進行碾壓和搓擦作用，從谷穗和谷碼中分離出來的谷粒，通過磨紋式柵格板8后經導料板13進入谷物清選裝置，殘余的谷穗及谷碼被逐步推送到四周出口而進入釘齒式復脫裝置14，經過該裝置的進一步脫粒，殘穗由殘穗拋送裝置16排出機外。進入清選裝置的脫出物在旋轉篩18和風扇19的作用下進行清選，并分別由谷粒輸送裝置21、雜余輸送裝置20經谷粒排出口 22、雜余排出口 23輸送到機外，完成脫粒過程。所有工作部件均連接在主軸2上，可由電機驅動旋轉，其工作轉速為200r/min。
權利要求1、一種碾搓式谷子脫粒裝置，包括密封機架(1)以及貫穿設置在機架內并由驅動機構控制的主軸(2)，其特征是機架(1)上方固定有喂料斗(3)，喂料斗(3)下方設置裝在主軸(2)上的喂入裝置(4)；喂入裝置(4)下方且位于主軸(2)上固接有連接架(5)，連接架(5)上設置由滾動軸承(6)支承、軸端與連接架(5)固定的錐形碾壓輥(7)；碾壓輥(7)下方設有與機架(1)固定、整體呈錐形的磨紋式柵格板(8)；喂入裝置(4)的物料出口位于碾壓輥(7)和磨紋式柵格板(8)的物料入口間隙(9)之間。
2、 根據權利要求1所述的碾搓式谷子脫粒裝置，其特征是碾壓輥(7)外 表面設有呈螺旋式分布的凸起，凸起高度為1.3-1.6mm。
3、 根據權利要求1或2所述的碾搓式谷子脫粒裝置，其特征是碾壓輥(7) 的工作長度L至少為400mm，小端半徑n'為30mm，小端公轉半徑r,為147mm， 大端公轉半徑r2為521mm，碾壓輥(7)與磨紋式柵格板(8)的物料入口間隙 & (9)為28-32mm，物料出口間隙32 (10)為3-5mm，碾壓輥軸線與主軸(2) 軸線的夾角a為70-75、
4、 根據權利要求1或2所述的碾搓式谷子脫粒裝置，其特征是所述的磨紋 式柵格板(8)是由磨紋狀加強輻板(11)與鋼絲相互穿接而構成，磨紋的曲率 半徑為350-360mm，磨紋式柵格板(8)的錐頂角為140-150°。
5、 根據權利要求1或2所述的碾搓式谷子脫粒裝置，其特征是磨紋式柵格 板(8)通過調整墊片(12)與機架(1)連接。
6、 根據權利要求1或2所述的碾搓式谷子脫粒裝置，其特征是該脫粒裝置 還包括谷物清選裝置，該清選裝置包括設置在磨紋式柵格板(8)下方的導料板(13)以及位于碾壓輥和磨紋式柵格板物料出口間隙52 (10)下方的釘齒式復 脫裝置(14)，釘齒式復脫裝置通過支撐架(15)與主軸(2)固定；釘齒式復 脫裝置(14)下方設置殘穗拋送裝置(16)及殘穗排出口 (17);導料板(13) 及殘穗拋送裝置(16)正下方設置與主軸(2)活動連接的旋轉篩(18)，旋轉 篩下方分布有風扇(19)，旋轉篩外周圈設有雜余輸送裝置(20)及雜余排出口(23)，雜余輸送裝置(20)內圈設有谷粒輸送裝置(21)及谷粒排出口 (22)。
7、 根據權利要求6所述的碾搓式谷子脫粒裝置，其特征是谷粒輸送裝置 (21)及雜余輸送裝置(20)均為環(huán)形橡膠刮板式結構。
8、 根據權利要求1或2所述的碾搓式谷子脫粒裝置，其特征是所述的喂入 裝置(4)采用螺旋式結構。
專利摘要本實用新型涉及農業(yè)機械領域，具體為一種碾搓式谷子脫粒裝置，解決現有谷物脫粒裝置存在破碎率高、損失率高以及脫凈率低、操作繁瑣等問題，包括機架以及主軸，機架上方固定有喂料斗，喂料斗下方設置喂入裝置；喂入裝置下方錐形碾壓輥；碾壓輥下方設有與主軸固定的錐形磨紋式柵格板；喂入裝置的物料出口位于碾壓輥和磨紋式柵格板的物料入口間隙之間。利用碾壓輥和柵格板的相互配合，對處于其間的谷物進行碾壓，逐步向四周輸送，實現對谷子的碾壓和搓擦，同時通過清選裝置，一次性地完成谷子與谷碼、谷碼與谷穗的分離過程，避免谷子脫粒中“碾米”和谷穗含水量高時的“繞辮子”等不良現象，提高了脫凈率、降低了損失率和破碎率，提高了脫粒質量。
文檔編號A01F7/00GK201299011SQ20082010639
公開日2009年9月2日 申請日期2008年10月27日 優(yōu)先權日2008年10月27日
發(fā)明者崔清亮, 王彥松, 邱高偉, 鄭德聰, 郭玉明 申請人:山西農業(yè)大學