王立恒 張峰 孟澤 李媛媛

摘 要：在向日葵生產(chǎn)過程中向日葵收獲是關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，而向日葵脫粒則是收獲的重要一環(huán)，它決定了向日葵花盤的破損程度和籽粒的含雜率。經(jīng)過充分的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的脫粒機(jī)存在著機(jī)型大，適應(yīng)性差等問題，無法適應(yīng)我國葵花種植在小塊地和山地等地勢(shì)現(xiàn)狀。因此設(shè)計(jì)了一款操作簡便、脫粒質(zhì)量高、效率高、破碎率≤1%的葵花脫粒機(jī)。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)效率，在滿足使用性能的前提下，力爭結(jié)構(gòu)簡單，使用操作方便，堅(jiān)固耐用，在農(nóng)村使用配套動(dòng)力來源廣泛。

關(guān)鍵詞：葵花脫粒機(jī)；向日葵脫粒；破碎率；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

引言

農(nóng)作物的脫粒是收獲中重要的環(huán)節(jié)，脫粒的效率關(guān)系著產(chǎn)品收獲時(shí)間，在秋收階段時(shí)間非常寶貴。脫粒的破碎率決定農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入。葵花籽的質(zhì)量將影響瓜子的貯藏和下一年葵花種子的發(fā)芽率。因此，在引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化提高葵花脫粒機(jī)的效率，使脫粒質(zhì)量高，破籽率低。同時(shí)降低機(jī)身重量，減少能量的消耗，增加機(jī)器壽命，減少生產(chǎn)價(jià)格對(duì)減輕農(nóng)戶的勞動(dòng)強(qiáng)度有重大意義。

1葵花脫粒機(jī)的總體設(shè)計(jì)

1.1 葵花脫粒和分離方式的選定

揉搓式脫粒是指葵盤進(jìn)入凹形柵板和表面帶螺旋紋理的橡膠材料制成的脫粒輥之間通過擠壓、摩擦等方法，使葵花粒從葵盤上脫落。揉搓式脫粒機(jī)的特點(diǎn)是：生產(chǎn)效率高，能量消耗低，勞動(dòng)強(qiáng)度低，操作安全方便等[2] 。揉搓式脫粒原理示意圖見圖1。

1-脫粒輥，2-凹柵網(wǎng)，3-葵花盤

篩分式是指脫落下來的葵花粒，通過篩子或者振動(dòng)篩網(wǎng)，將脫落的葵花粒與破碎的葵盤、花絮等雜質(zhì)分離開的方法。該方式的特征是效率高，分離率高，適應(yīng)性強(qiáng)等。

1.2 葵花脫粒機(jī)整體結(jié)構(gòu)與工作原理

葵花脫粒機(jī)主要由動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、脫粒裝置、篩分裝置、外殼、機(jī)架和進(jìn)料出料部件組成。篩分裝置是由篩網(wǎng)和葵花籽收集口等組成，通過振動(dòng)篩的振動(dòng)，葵花粒通過篩網(wǎng)分離，得到干凈的葵花粒，整體機(jī)構(gòu)圖見圖2。

1-機(jī)架，2-凹柵網(wǎng)，3-第二帶輪，4-第三帶輪，5-軸承及軸承支座，6-第一帶輪，7-第一篩搖桿，8-振動(dòng)篩，9-外殼，10-第二篩搖桿，11-彈簧調(diào)節(jié)裝置，12-第四帶輪，13-第五帶輪，14-葵花籽收集口，15-出料口，16-偏心輪，17-錐齒，18-脫粒輥，19-入料口，20-振動(dòng)篩搖桿

如圖2所示，拖拉機(jī)經(jīng)過帶傳動(dòng)方式將動(dòng)力傳遞給第一帶輪6，然后將動(dòng)力傳遞給第三帶輪4。若用電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，動(dòng)力可通過皮帶傳動(dòng)直接傳遞到第三帶輪4，第三帶輪4帶動(dòng)脫粒輥18旋轉(zhuǎn)，同時(shí)帶動(dòng)錐齒17轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過第四帶輪12和第五帶輪13帶轉(zhuǎn)動(dòng)降速后帶動(dòng)偏心輪16旋轉(zhuǎn)，最后通過振動(dòng)篩搖桿20運(yùn)行，帶動(dòng)振動(dòng)篩8做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

2 脫粒裝置的設(shè)計(jì)及確定

脫粒裝置的組成部分有彈簧調(diào)節(jié)裝置、凹柵網(wǎng)和脫粒輥等。其中，脫粒輥是由硬質(zhì)橡膠按照一定的排布順序安裝在輥軸上組成；凹柵網(wǎng)是有若干根圓鋼筋折彎成圓弧形排列而成；彈簧調(diào)節(jié)裝置是用來調(diào)節(jié)凹柵網(wǎng)和脫粒輥之間的間隙。

2.1 脫粒輥的選型

對(duì)于葵花脫粒機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部件而言，脫粒輥的結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀選定與設(shè)計(jì)較為重要，因?yàn)槊摿］伒慕Y(jié)構(gòu)直接影響到葵花脫粒機(jī)的脫粒效率、雜質(zhì)含量等。脫粒輥的結(jié)構(gòu)形狀圖見圖3。

圖3 脫粒輥的結(jié)構(gòu)形狀圖

（a）帶齒釘式脫粒輥；（b）紋桿開式脫粒輥；（c）螺旋型閉式脫粒輥

通過查閱相關(guān)資料和文獻(xiàn)，目前的脫粒輥的結(jié)構(gòu)形狀，有上圖所示幾種形式。其中c形式的輥，是b型脫粒輥?zhàn)隽烁倪M(jìn)之后而得到的，這種脫粒輥具有損傷率低，脫粒效率高，以脫粒輥旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)的輸送原理，葵花盤脫粒后能夠較好的將其排出，避免了葵花盤卡在脫粒滾筒中而不能排出的問題[4] 。

脫粒輥選用c形式輥，將圓形螺旋紋理的硬質(zhì)橡膠按照螺旋線形式等距排布安裝在輥軸上。

2.2 脫粒滾筒的設(shè)計(jì)

脫粒滾筒尺寸：脫粒輥的長度L應(yīng)該在1000mm～1500mm范圍內(nèi)，本設(shè)計(jì)選取脫粒輥的長度L=1200mm。

葵花葵盤的厚度一般在15～25mm的范圍內(nèi)，葵花盤上的葵籽要想完全被揉搓下來，就須保證葵花盤的厚度小于等于脫粒輥輥條的直徑大小，因此，選取20mm為脫粒輥輥條的直徑。

2.3 凹柵網(wǎng)和彈簧調(diào)節(jié)裝置的選型

通過查閱資料文獻(xiàn)，選取相關(guān)參數(shù)如下：用直徑10mm的鋼筋做為柵條材料；凹柵網(wǎng)和脫粒輥之間的間隙為30mm，即以R=205mm的弧長半徑進(jìn)行彎曲成型；柵條之間距離最佳的范圍是10mm-15mm之間，取柵條之間距離為10mm；通過焊接方式固定柵條；柵條的個(gè)數(shù)為60個(gè)。

3.篩分裝置的選型

篩分裝置主要包括篩網(wǎng)、振動(dòng)機(jī)構(gòu)和振動(dòng)篩懸掛機(jī)構(gòu)等。篩體由1mm厚的薄鋼板焊接而成的，篩網(wǎng)由相互交錯(cuò)的細(xì)鋼絲構(gòu)成，共有兩層，用來分離大小不一的雜質(zhì)，振動(dòng)機(jī)構(gòu)的搖桿一端與偏心輪連接，另一端與振動(dòng)篩連接。篩分裝置的結(jié)構(gòu)圖見圖4。

圖4 篩分裝置的結(jié)構(gòu)圖

4結(jié)語

論文主要圍繞葵花脫粒機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為中心撰寫，通過調(diào)研分析發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的脫粒機(jī)存在著機(jī)型大，成本高，農(nóng)戶無力購買，適應(yīng)性差等問題，無法適應(yīng)我國葵花種植在小塊地和山地等地勢(shì)現(xiàn)狀。因此，在現(xiàn)有葵花籽脫粒機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，選定方案后基于實(shí)用的原則，從滿足任務(wù)書中的需求出發(fā)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、尺寸設(shè)計(jì)，整體裝配設(shè)計(jì)。確定了葵花脫粒機(jī)的整體結(jié)構(gòu)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊英蕓，李春花.油葵脫粒分離機(jī)的設(shè)計(jì)[J].湖南農(nóng)機(jī)，2014，41（01）：55-56.

作者簡介：

王立恒，1998年4月，青島黃海學(xué)院 智能制造學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè) 本科在讀。

（作者單位：青島黃海學(xué)院 智能制造學(xué)院）