專利名稱：玉米剝粒機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種剝粒機械，更為具體地說涉及一種玉米剝粒機。
背景技術：
傳統的靠擊打和擠搓的手工剝粒，很大程度上磨損了玉米顆粒的表面，使得玉米 顆粒在儲藏的過程中容易遭手微生物的腐蝕，不易長久儲藏。而現有的大型的玉米剝顆粒 機也存在著不同程度的破損，破損率比較高。玉米穗剝粒機主軸的轉速，玉米受到的變形力 及玉米含水率及玉米成熟程度是影響籽粒損失率、籽粒破損率的主要因素。而且現有的玉 米剝顆粒機結構復雜，成本較高，不便于操作和維修，不適用于普通家庭的使用。
如圖1所示，現有技術的擠搓式脫粒機主要由喂料、脫粒和排芯等部分組成。電動 機轉速經皮帶輪3減速后帶動脫粒機主軸，主軸上有若干葉片，推動喂入的玉米穗，玉米果 穗進入進料箱4，帶輪帶動滾筒1轉動，滾筒1對應進料箱的一段為一對短螺旋片2，螺旋片 2轉動將果穗送入脫粒區；在脫粒區內，果穗沿柵格凹板6做螺旋滾動與滑動至排芯區，在 此過程中果穗之間、果穗與柵格凹板6之間進行充分擠搓，籽粒被擠搓下來；脫掉的籽粒穿 過柵格凹板6排出主機，送入預清機；全部脫掉籽粒的玉米芯被推送到排芯區，排芯區充滿 后在撥輪7的作用下將排芯口壓板8頂開，玉米芯排出機外，即完成整個脫粒過程。
上述的擠搓式剝顆粒機，利用玉米進入帶有螺旋片2和柵格凹板6的脫離滾筒， 此時玉米做和滾筒均做旋轉運動，柵格凹板6不打擊玉米子粒，只起推動作用，通過柵格凹 板6與玉米顆粒的擠搓作用，使玉米顆粒錯位和剝落，達到將玉米顆粒剝下的效果。盡管在 規定滾筒轉速范圍內運行可以減少打擊破碎的可能性，但磕碎的現象依然存在，機型越小 (凹板直徑越小)，磕碎的機會越多。經試驗觀察分析，磕碎情況分兩種， 一種情況是玉米果 穗進入機內時是呈縱橫無規律狀況，其中果穗軸與脫粒滾筒軸空間垂直或近似垂直俗稱橫 著進入)，若玉米穗較長，則易被板齒磕斷，同時斷開處附近的籽粒容易被磕碎，第二種情況 是果穗在脫粒運動過程中被隔板(用作支撐柵格圓鋼的鋼板)所磕，將籽粒磕碎(這也是 國外樣機存在的弊端。第一種情況最好的解決辦法是選用一種送料裝置，這種送料裝置能 使玉米穗有規律的、順著脫粒滾筒軸送進脫粒機，但目前還沒有這種裝置。針對第二種情 況，可以相應采取一些措施以減輕破碎程度，對于柵格凹板，圓鋼與隔板的聯接設計成圓鋼 嵌入隔板半圓，使機器工作時玉米穗接觸不到隔板下半部分棱角，另外將玉米穗可能接觸 到的隔板上半部分、以及其他零件有棱角的部位打磨成圓角。但是在其擠搓過程中不免會 使玉米顆粒與硬質地柵格凹板進行摩擦和劃傷，會是玉米的破損率較高。這類玉米剝顆粒 機只能適合在玉米食品初級生產中，即剝下的顆粒立即投入食品的加工而不進行長期的儲 存。且由于玉米果實的大小和直徑不同，現有技術的玉米顆粒機滾筒柵格尺寸固定，小的玉 米的有些部位的玉米顆粒不能被剝下。
發明內容
要解決的技術問題為了解決如上所述的現有技術中存在的問題，本發明的目的
3在于提供一種利用旋轉切削原理的玉米剝粒機。 技術方案為了達到上述發明目的，本發明所采用的技術方案為
本發明中的一種玉米剝粒機，主要由機座、空心滾筒、端蓋、玉米輸送裝置組成，其 特征在于所述的空心滾筒分為階梯段、羅紋段和切削段，三段固定連在一起，空心滾筒切 削段的入口作為切削刀口 ，安裝有板齒，空心滾筒帶動板齒轉動，板齒推動玉米果穗作螺旋 運動，階梯段與機座上的軸承相配合，并通過兩端軸承端蓋固定，空心滾筒的出口處為羅紋 段用銷釘與皮帶輪連接，通過皮帶輪帶動空心滾筒旋轉；空心滾筒的切削刀口外固定安裝 有玉米輸送裝置，玉米輸送裝置由座體、轉輪和V型壓料板構成，座體與機座固定相連，座 體的立板上設有四個孔用于安裝螺紋桿以及與螺紋桿相連的橡膠輥子組成，橡膠輥子在螺 紋桿上可以自由轉動，壓料板通過活動連桿及彈簧與座體相連接，壓料板通過彈簧的自動 調節來夾緊將要剝的不同大小直徑的玉米。剝粒時用手將玉米推向空心滾筒的切削刀口 處，通過旋轉的切削刀口將玉米顆粒剝掉，而玉米棒則通過空心滾筒的另一頭出口處分離 出來。 上述的玉米剝粒機，其特征在于前述空心滾筒的階梯段較羅紋段和切削段直徑 大。 上述的玉米剝粒機，其特征在于上述機座下部為支撐部分，上部為筒狀的機架， 內部用軸承與空心滾筒相連接，兩端由軸承端蓋固定。 本發明的有益效果是根據本發明的玉米剝粒機通過電動機帶動的旋轉的滾筒口 處作為切削刀口，并通過輸入玉米裝置的彈性裝置來滿足不同大小的玉米剝顆粒，適合不 同大小的玉米的剝粒，高效且玉米粒破損少，本發明操作簡單安全，穩定可靠，老少皆宜，產 品價格低廉，實用性強。
圖1是現有技術擠搓式玉米剝粒機結構的示意2是本發明整體結構示意圖；圖3是空心滾筒主視圖；圖4是空心滾筒左視圖；圖5是機座結構主視圖；圖6是機座結構左視圖；圖7是軸承端蓋主視圖；圖8是軸承端蓋左視圖；圖9是壓料板和座體結構主視圖；圖10是壓料板和座體結構左視具體實施例方式
下面，將參照附圖，對本發明的玉米剝粒機進行更為詳細的說明。
如圖2所示，本發明的玉米剝粒機由電動機11、機座12、空心滾筒13、端蓋14、玉 米輸送裝置15組成，空心滾筒13分為階梯段31、羅紋段32和切削段33，三段固定連在一 起，空心滾筒13切削段33的入口作為切削刀口 ，安裝有板齒22，空心滾筒13帶動板齒22轉動，板齒22推動玉米果穗作螺旋運動，階梯段31與機座12上的軸承相配合，并通過兩端 軸承端蓋14固定，空心滾筒13的出口處為羅紋段32用銷釘與皮帶輪36連接，通過皮帶輪 36帶動空心滾筒13旋轉；空心滾筒13的切削刀口外固定安裝有玉米輸送裝置15，玉米輸 送裝置15由座體16、轉輪17和V型壓料板18構成，座體16與機座12固定相連，座體16 的立板上設有四個孔用于安裝螺紋桿19以及通過螺紋與螺紋桿19相連接的橡膠輥子20 組成，橡膠輥子20在螺紋桿19上可以自由轉動，壓料板18通過活動連桿及彈簧21與座體 16相連接，壓料板18通過彈簧21的自動調節來夾緊將要剝的不同大小直徑的玉米。剝粒 時用手將玉米推向空心滾筒13的切削刀口處，通過旋轉的切削刀口將玉米顆粒剝掉，而玉 米棒則通過空心滾筒13的另一頭出口處分離出來。 電動機11的選擇根據脫顆粒的需要來定，即根據空心滾筒13的轉速來確定。空 心滾筒13轉速由空心滾筒13外緣(板齒22頂部)線速度決定，空心滾筒13外緣線速度 是以保證不傷害玉米籽粒為前提條件，由試驗數據獲得的。用籽粒含水率為13% (因籽粒 含水率較低，相對比較容易破碎)左右的玉米穗做試驗，將其做自由落體試驗，相當于玉米 穗撞擊堅硬的、質量很大的物體。經多次試驗測得，超過0. 8m高落下就有可能產生破碎籽 粒， 一般低于0. 8m高落下則基本不會產生破碎籽粒。可根據此試驗數據計算空心滾筒13 外緣線速度。
根據公式
<formula>formula see original document page 5</formula> 式中S——試驗物料距地面高度，m ;g——重力加速度，9. 8m/s2 ;t——下落時間， s ;v——下落至地面時的瞬時速度，m/s。 當S = 0. 8時，由公式(1) ， (2)得出v = 4m/s。則空心滾筒13外緣線速度應 《4m/s。但空心滾筒13外緣線速度不能過低，否則會影響生產率。根據試驗數據，確認線 速度值在3. 2 3. 9m/s之間最佳。因此該類機型空心滾筒13轉速相對較低，比如DSY型 電動機11就可以滿足要求，其轉速為300r/min-500r/min，功率為30w-120w。選定轉速為 100r/min，功率為60w其輸出轉矩可以由公式計算
<formula>formula see original document page 5</formula>
轉矩為T = 0. 955Nm。 由上可知，確定了空心滾筒13的直徑，就能大致確定整個機構的尺寸。從滾筒允 許通過的最大的玉米棒的最大尺寸入手入手，計算尺寸。空心滾筒13用于切削玉米顆粒并 且分離玉米棒，階梯段31用于定位， 一段的羅紋孔用于固定皮帶輪36。由普通玉米棒芯的 最大直徑確定空心滾筒13的尺寸，確定其內徑為50mm，外徑為55mm。并確定階梯段31為 60mm，另外兩段軸長為79mm和52. 5mm，總長為188. 5mm。 機座主體設計為一筒狀的杯狀結構。下部為支撐部分，上部為筒狀的機架，內部 用軸承與空心滾筒13相連接，兩端由軸承端蓋14固定，作為剝顆粒機的主體部分。高為155mm，長度為lllmm，筒狀結構外圓直徑為120mm，筒狀端面內徑為108mm，內部階梯軸段內 徑為90mm，厚度為2. 5mm。端面上有8個外徑為4mm的螺釘孔。 軸承端蓋14結構主要是用來固定空心滾筒13和機座的。根據空心滾筒13和機座 確定其尺寸，外圈直徑為120mm，各個羅紋孔的分布圓直徑為108mm，伸出端的外徑為95mm， 內徑為85mm，中心孔直徑為57mm其端面上優個階梯螺紋孔，階梯孔直徑為10mm，螺紋孔直 徑為6mm。端蓋14內有密封圈槽。 壓料板18和橡膠輥子20為整個機構中的關鍵部件。將玉米擠到彈性板和橡膠輥 子20之間，壓料板18可以通過彈簧21來自動夾緊玉米，只需施加推力玉米便可以完成剝 粒。壓料板18的主體是長為115mm，寬為90mm，高為140mm的椅狀座體16。座體16的立板 上有四個直徑為10mm的孔徑，通過長的螺紋桿19通過螺紋連接將橡膠輥子20與桿連接起 來，并使橡膠輥子20可以自由轉動。而壓料板18則通過活動連桿及彈簧21與座體16相 連接。因為在剝顆粒的過程中需要可以剝不同直徑大小的玉米。 由于在玉米的剝粒過程中，空心滾筒13的切削刀口相當于旋轉的剝顆粒的刀具， 因此需要有一定的耐磨性。可采用高碳鋼。在切削過程中會產生震動，為了減少震動和降 低成本，因此機座和壓料板18采用HT200，灰鑄鐵具有良好的減震吸振功能，且容易鑄造成 型。而橡膠輥子20在夾緊玉米的過程中需要有一定的彈性，因此用硬度較大的塑料或橡膠 輥子20，可以減輕產品的重量和成本。皮帶則選用V型帶，皮帶輪36采用鑄鐵鑄造后再機 加工成型。軸承選用標準的6210深溝球軸承，銷釘和螺栓，螺母，彈簧21均選用標準件。
空心滾筒13能承受的最大壓力Fl
查表取屈服強度o S = 23MPa ;
查表取許用屈服安全系數ns = 2. 3 ;
則許用應力<formula>formula see original document page 6</formula> 因為 <formula>formula see original document page 6</formula> 所以 <formula>formula see original document page 6</formula> 滿足強度要求 銷釘的校核，知電機的功率為P = 0. 6kw，銷釘的直徑為5，
則銷釘所受力矩為
<formula>formula see original document page 6</formula> <formula>formula see original document page 6</formula>
銷釘受到的剪切力為
/ = 2;= 47.6kN 對桿進行靜載荷剪切校核分析。4x47600 F ， r = ^^=…n2 =947鄉<[小12鄉 ;rrf43.14x0細2 ^ l J ^ 所以固壓桿必能滿足強度要求。 當工作時，人的手動操作的力是變的，假設當人的手的最大工作力為800N時，玉 米給刀的力也是300N，連接螺栓所受的力為受拉螺栓，每個連接螺栓受到的軸向力為
800
=——JV^8(W 8 。
因此連接是的工作力是變的，則取預緊力 F' = 0. 8F = 0. 8X80N = 64N， 查表的相對剛度
C1 =0.8
Cl + C2 由公式
C12
F' = F"+m xF得受的總拉力為F承二 128N Cl + C2
Cl + C2且 查 表 得 [OT7]:^J，[Sp]:l'8，O^:300A^", 得
則校核螺栓動載荷強度
4xl.3F*
則螺栓的動載荷強度安全。
已知最大壓力為=128N最小壓力為Fmin = 64N，
<formula>formula see original document page 7</formula>
許用應力幅1°""] = ~^" = ^" = 29.24^戶則Fmax螺栓的拉力變幅為
F" =-x-= 25.6妳aiV < feral = 29.24鄉
<formula>formula see original document page 7</formula>
所以連接螺栓的應力幅滿足強度要求。
彈簧21力的計算如下
<formula>formula see original document page 7</formula>
式中P1、P2分別為彈簧21的安裝載荷和最大載荷；t max、 t min分別為材料內部的
最小和最大循環剪應力；d為鋼絲直徑；D為彈簧21中徑；K為剛度系數。 由實驗知，夾緊玉米不脫離的最小載荷Pmin二 28N，所以在設計彈簧21時要求P =
28-32N為宜。而彈性壓料板18距橡膠輥子20的距離為30-80mm之間，而玉米的最小直徑
設50mm，則最小變形量為30mm，由胡克定律 F = kx (3) K為胡克系數；x為變形量。 貝UA: = ^ = ^ = 0.933iV/w 30 因此要選用K為0. 933N/m的彈簧21 。 上述實施例不以任何形式限制本發明，本發明也并不限于上述實施例。本技術領 域的技術人員，在發明的實質范圍內，作出的添加、替換和改型等，凡采取等同替換或等效 變換的方式所獲得的技術方案，均落在本發明的保護范圍內。
權利要求
一種玉米剝粒機，主要由機座、空心滾筒、端蓋、玉米輸送裝置組成，其特征在于所述的空心滾筒分為階梯段、羅紋段和切削段，三段固定連在一起，空心滾筒切削段的入口作為切削刀口，安裝有板齒，空心滾筒帶動板齒轉動，板齒推動玉米果穗作螺旋運動，階梯段與機座上的軸承相配合，并通過兩端軸承端蓋固定，空心滾筒的出口處為羅紋段用銷釘與皮帶輪連接，通過皮帶輪帶動空心滾筒旋轉；空心滾筒的切削刀口外固定安裝有玉米輸送裝置，玉米輸送裝置由座體、轉輪和V型壓料板構成，座體與機座固定相連，座體的立板上設有四個孔用于安裝螺紋桿以及與螺紋桿相連的橡膠輥子組成，橡膠輥子在螺紋桿上可以自由轉動，壓料板通過活動連桿及彈簧與座體相連接，壓料板通過彈簧的調節來夾緊將要剝的不同大小直徑的玉米。
2. 根據權利要求1所述的玉米剝粒機，其特征在于上述空心滾筒的階梯段較羅紋段 和切削段直徑大。
3. 根據權利要求1所述的玉米剝粒機，其特征在于上述機座下部為支撐部分，上部為 筒狀的機架，內部用軸承與空心滾筒相連接，兩端由軸承端蓋固定。
全文摘要
本發明的一種玉米剝粒機，主要由機座、空心滾筒、端蓋、玉米輸送裝置組成，空心滾筒分為階梯段、羅紋段和切削段，三段固定連在一起，切削段的入口為切削刀口，安裝有板齒，并帶動板齒轉動，板齒推動玉米果穗作螺旋運動，階梯段與機座的軸承相配合，并通過兩端軸承端蓋固定，羅紋段為出口處用銷釘與皮帶輪連接，通過皮帶輪帶動空心滾筒旋轉；切削刀口外固定安裝有玉米輸送裝置，由座體、轉輪和V型壓料板構成，座體與機座固定相連，座體的立板上設有四個孔用于安裝螺紋桿以及與其相連接的橡膠輥子組成，橡膠輥子在螺紋桿上可以自由轉動，壓料板通過活動連桿及彈簧與座體相連接，通過彈簧的調節來夾緊將要剝的不同大小直徑的玉米。
文檔編號A01F11/06GK101720602SQ20081015521
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月28日 優先權日2008年10月28日
發明者楊井華 申請人:楊井華