专利名称：碾搓式谷子脱粒装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及农业机械领域，具体为一种适合于谷子等小杂粮作物脱粒的碾 搓式谷子脱粒装置。
背景技术：
目前，公知的作物脱粒装置主要靠冲击、揉搓、梳刷等原理，实现谷粒与 谷穗的分离，主要结构形式包括纹杆滚筒式、钉齿滚筒式、轴流滚筒式、双滚 筒式、弓齿滚筒式等脱粒装置， 一般由转动滚筒和固定不动的栅格状凹板组成， 通过调节滚筒转速和滚筒与凹板之间的入口和出口间隙的大小，满足不同作物 脱粒和分离的要求。根据作物流向的不同，又分为切流式、轴流式等不同方式。
传统的脱粒装置，脱离速度较高，可达到14 17m/s，固定栅格式凹板栅格尺寸 较大，难以适应粒径小于2.5mm的谷子、黍子等小籽粒作物的脱粒要求，主要 表现在
(1) 破碎率高，甚至会造成谷子的"碾米"现象；
(2) 损失率高，由于谷子籽粒粒径较小，传统脱粒装置的密封条件不适合谷 子脱粒的要求，造成较大的脱粒损失；
(3) 脱净率低，由于谷子的生物生理特性特殊，谷子与谷码的连接力强，而 谷码与谷穗之间的连接力小，因此谷码极易与谷穗分离，但谷子与谷码的分离 较困难，传统方法脱粒时，需要大量地进行二次脱粒，难以保证脱净率。进行 谷子脱粒装置的创新与设计，对满足生产急需和提高此类作物的农业机械化水 平具有重要意义。
发明内容
本发明为了解决现有谷物脱粒装置存在破碎率高、损失率高以及脱净率低、
操作繁琐等问题，提供一种结构形式新颖的碾搓式谷子脱粒装置， 一次性完成
谷子与谷码、谷码与谷穗的分离，而且能避免谷子"碾米"现象，提高脱净率、 降低损失率和破碎率。
本发明是采用如下技术方案实现的碾搓式谷子脱粒装置，包括密封机架 以及贯穿设置在机架内并由驱动机构控制的主轴，机架上方固定有喂料斗，喂 料斗下方设置装在主轴上的喂入装置；喂入装置下方且位于主轴上固接有连接 架，连接架上设置由滚动轴承支承、轴端与连接架固定的锥形碾压辊；碾压辊 下方设有与机架固定、整体呈锥形的磨纹式栅格板；喂入装置的物料出口位于 碾压辊和磨纹式栅格板的物料入口间隙之间。本发明是根据人工场上碾压脱粒 和传统石磨的工作原理而设计的，具体结构形式是碾压辊绕自身轴线作滚动的 同时，绕主轴作公转运动，与位于其下部的磨纹式栅格板配合，对处于其间的 谷物进行反复碾压，逐步向四周输送，碾压辊兼有滚动和滑动两种运动状态， 实现对谷子的碾压和搓擦，脱下的谷粒通过磨纹式栅格板落入后续的清选装置， 残余的谷穗及谷码从四周排出机外，实现脱粒。工作时物料由主轴中心的喂入 装置强制均匀进入。上述过程中，转动的碾压辊和固定的磨纹式栅格板均为锥 形结构，这样有可避免对谷子的损伤。
所述碾压辊外表面设有呈螺旋式分布的凸起，凸起高度为1.3-1.6mm，便于 碾压脱粒过程中物料由入口向出口处输送。
为了避免脱粒过程中造成挤压而影响碾压辊的正常滚动，同时保证碾压效 果，碾压辊的工作长度L至少为400mm，小端半径r/为30mm，小端公转半 径n为147mm，大端公转半径r2为521mm，碾压辊与磨纹式栅格板的物料入口间隙S,为28-32mm，出口间隙S2为3-5mm，碾压辊轴线与主轴轴线的夹角a 为70-75。。
如果"较大，谷穗容易自由下滑，难以保证碾压脱粒时间；如果"较小，
碾压辊有可能处于纯滚动状态，不具备物料输送的力学条件，很难处理连续进
入装置内的物料，所以为了使碾压辊避开纯滚动角度，工作中兼有碾压和搓擦
作用，所述碾压辊与磨纹式栅格板的最佳物料入口间隙为30mm，最佳出口间
隙为4mm，碾压辊轴线与主轴轴线的最佳夹角a为72°。这是申请人经过多次
试验及经验总结而得来的。上述最佳结构确定后，可根据受力分析及公知理论
基础计算出碾压辊的其它结构尺寸，具体如下
碾压辊的锥角r = arctan^Z& = arctanH = 3.72。
丄 400
由此确定碾压辊大端半径
r2' = 。 '+丄.tan y = 30 + 400 x tan 3.72 = 56(ww)。
所述的磨纹式栅格板是由磨纹状加强辐板与钢丝相互穿接而构成，为了使 谷穗在碾压过程中能够顺利地从入口运动到出口，磨纹的曲率半径为 350-360mm，最佳为357mm，磨纹式栅格板的锥顶角为140-150°,最佳为144°, 否则谷穗易发生自锁而不能向外移动。
所述磨纹式栅格板通过调整垫片与机架连接，便于调节碾压辊与栅格板之 间的间隙，以满足不同品种、不同生长状态谷子脱粒的需要。
为了进一步优化脱粒装置的结构，完善其功能，所述脱粒装置还包括谷物 清选装置，该清选装置包括设置在磨纹式栅格板下方的导料板以及位于碾压辊 和磨纹式栅格板物料出口间隙下方的钉齿式复脱装置，钉齿式复脱装置通过支 撑架与主轴固定；钉齿式复脱装置下方设置残穗抛送装置及残穗排出口；导料 板及残穗抛送装置正下方设置与主轴活动连接的旋转筛，旋转筛下方分布有风扇，旋转筛外周圈设有杂余输送装置及杂余排出口，杂余输送装置内圈设有谷 粒输送装置及谷粒排出口 。通过清选装置可进一步实现谷粒与残余谷穗及谷码、 杂余的分离。所述钉齿式复脱装置、残穗抛送装置均为现有公知结构，比如钉 齿式复脱装置可为现有玉米或小麦脱粒机上的钉齿式结构，而残穗抛送装置可 为利用风机原理进行残穗分离的一些结构。
与现有技术相比，本发明所述的脱粒装置采用独特的结构设计，以适合谷 子脱粒的特殊要求(谷码与谷穗易分离，谷子与谷码难分离)，利用碾压辊和栅 格板的相互配合，对处于其间的谷物进行反复碾压，逐步向四周输送，碾压辊 兼有滚动和滑动两种运动状态，实现对谷子的碾压和搓擦，同时通过后续的清 选装置， 一次性地完成谷子与谷码、谷码与谷穗的分离过程，避免了谷子脱粒 中"碾米"和谷穗含水量较高时的"绕辫子"等不良现象，提高了脱净率、降 低了损失率和破碎率，大大提高了脱粒质量，对满足生产急需和提高此类作物 的农业机械化水平具有重要意义。
图1为本发明的结构示意图
图2为图1中碾压辊的结构示意图
图3为图1中磨纹式栅格板的结构示意图
图4为本发明所述脱粒装置的脱粒原理示意图
图5为碾压辊的工作原理图
图中l-机架，2-主轴，3-喂料斗，4-喂入装置，5-连接架，6-滚动轴承， 7-碾压辊，8-磨纹式栅格板，9-物料入口间隙，10-物料出口间隙，11-加强辐板， 12-调整垫片，13-导料板，14-钉齿式复脱装置，15-支撑架，16-残穗抛送装置， 17-残穗排出口， 18-旋转筛，19-风扇，20-杂余输送装置，21-谷粒输送装置，22-谷粒排出口， 23-杂余排出口。
具体实施例方式
碾搓式谷子脱粒装置，如图1所示，包括密封机架1以及贯穿设置在机架 内并由驱动机构控制的主轴2，机架1上方固定有喂料斗3，喂料斗3下方设置 装在主轴2上的喂入装置4，采用螺旋式结构，具体可为焊接式螺旋板，外径 为240mm;喂入装置4下方且位于主轴2上固接有连接架5，连接架5上设置 由滚动轴承支承6、轴端与连接架5通过螺栓固定的锥形碾压辊7;碾压辊7下 方设有与机架1固定、整体呈锥形的磨纹式栅格板8;喂入装置4的物料出口 位于碾压辊7和磨纹式栅格板8的物料入口间隙9之间。
上述结构中，如图2、 5所示，碾压辊采用厚度为1.5mm的钢板组成焊接 式锥形结构，由滚动轴承支承，轴端通过螺栓连接方式固定在与主轴固接的碾 压辊连接架上，随主轴作公转运动，同时靠物料的摩擦作用，绕自身轴线自由 滚动。碾压辊的工作长度L至少为400mm，小端半径r/为30mm，小端公转 半径r,为147mm，大端公转半径r2为521mm，碾压辊轴线与主轴2轴线的夹 角a最佳为72°，碾压辊7外表面设有呈螺旋式分布的凸起，凸起高度为 U-1.6mm，便于碾压脱粒过程中物料由入口向出口处输送。
如图3所示，磨纹式栅格板采用直径为2.5mm的钢丝与厚度为3mm的磨 纹状加强辐板等组成焊接式结构，钢丝穿入各辐板孔内，环状布置，形成的栅 格的通过尺寸为5mm，磨纹曲率半径为350-360mm ，整体呈锥形结构，锥顶 角为140-150°，通过调整垫片与机架连接，碾压辊与磨纹式栅格板之间物料入 口间隙最佳为30mm，物料出口间隙最佳为4mm。
为了进一步优化该装置的结构，方便拆卸、安装机架内的部件，机架的盖 板为活动式，均采用40X40X5mm的角钢及厚度为lmm的钢板组成焊接式结构。
考虑到工作时碾压力较大，主轴采用锥形轴承支承，其工作转速为
200r/min。
为了进一步完善该脱粒装置的功能，还包括谷物清选装置，该清选装置包 括设置在磨纹式栅格板8下方的导料板13以及位于碾压辊和磨纹式栅格板物料 出口间隙S210下方的钉齿式复脱装置14，钉齿式复脱装置通过支撑架15与主 轴2固定；钉齿式复脱装置14下方设置残穗抛送装置16及残穗排出口 17;导 料板13及残穗抛送装置16正下方设置与主轴2活动连接的旋转筛18，旋转筛 下方分布有风扇19，旋转筛外周圈设有杂余输送装置20及杂余排出口 23，杂 余输送装置20内圈设有谷粒输送装置21及谷粒排出口22。谷粒排出口、杂余 排出口、残穗排出口等均采用厚度为lmm的钢板制作。谷粒输送装置、杂余输 送装置均为环形刮板式结构，为了避免对物料的损伤，采用橡胶刮板。
如图4所示，反映了脱粒装置的工作原理，如图中箭头所示，切去茎秆的 谷穗，由喂料斗3进入螺旋喂入装置4，通过该装置的推送作用，使茎秆强制 地进入脱粒装置喂入口。由碾压辊7与磨纹式栅格板8配合，对进入其间的谷 穗进行碾压和搓擦作用，从谷穗和谷码中分离出来的谷粒，通过磨纹式栅格板 8后经导料板13进入谷物清选装置，残余的谷穗及谷码被逐步推送到四周出口 而进入钉齿式复脱装置14，经过该装置的进一步脱粒，残穗由残穗抛送装置16 排出机外。进入清选装置的脱出物在旋转筛18和风扇19的作用下进行清选， 并分别由谷粒输送装置21、杂余输送装置20经谷粒排出口 22、杂余排出口 23 输送到机外，完成脱粒过程。所有工作部件均连接在主轴2上，可由电机驱动 旋转，其工作转速为200r/min。
权利要求
1、一种碾搓式谷子脱粒装置，包括密封机架(1)以及贯穿设置在机架内并由驱动机构控制的主轴(2)，其特征是机架(1)上方固定有喂料斗(3)，喂料斗(3)下方设置装在主轴(2)上的喂入装置(4)；喂入装置(4)下方且位于主轴(2)上固接有连接架(5)，连接架(5)上设置由滚动轴承(6)支承、轴端与连接架(5)固定的锥形碾压辊(7)；碾压辊(7)下方设有与机架(1)固定、整体呈锥形的磨纹式栅格板(8)；喂入装置(4)的物料出口位于碾压辊(7)和磨纹式栅格板(8)的物料入口间隙(9)之间。
2、 根据权利要求1所述的碾搓式谷子脱粒装置，其特征是碾压辊(7)外 表面设有呈螺旋式分布的凸起，凸起高度为1.3-1.6mm。
3、 根据权利要求1或2所述的碾搓式谷子脱粒装置，其特征是碾压辊(7) 的工作长度L至少为400mm，小端半径'为30mm，小端公转半径n为147mm， 大端公转半径r2为521mm，碾压辊(7)与磨纹式栅格板(8)的物料入口间隙 & (9)为28-32mm，物料出口间隙52 (10)为3-5mm，碾压辊轴线与主轴(2) 轴线的夹角a为70-75。。
4、 根据权利要求1或2所述的碾搓式谷子脱粒装置，其特征是所述的磨纹 式栅格板(8)是由磨纹状加强辐板(11)与钢丝相互穿接而构成，磨纹的曲率 半径为350-360mm，磨纹式栅格板(8)的锥顶角为140-150°。
5、 根据权利要求1或2所述的碾搓式谷子脱粒装置，其特征是磨纹式栅格 板(8)通过调整垫片(12)与机架(1)连接。
6、 根据权利要求1或2所述的碾搓式谷子脱粒装置，其特征是该脱粒装置 还包括谷物清选装置，该清选装置包括设置在磨纹式栅格板(8)下方的导料板(13)以及位于碾压辊和磨纹式栅格板物料出口间隙S2 (10)下方的钉齿式复 脱装置(14)，钉齿式复脱装置通过支撑架(15)与主轴(2)固定；钉齿式复 脱装置(14)下方设置残穗抛送装置(16)及残穗排出口 (17);导料板(13) 及残穗抛送装置(16)正下方设置与主轴(2)活动连接的旋转筛(18)，旋转 筛下方分布有风扇(19)，旋转筛外周圈设有杂余输送装置(20)及杂余排出口(23)，杂余输送装置(20)内圈设有谷粒输送装置(21)及谷粒排出口 (22)。
7、 根据权利要求6所述的碾搓式谷子脱粒装置，其特征是谷粒输送装置 (21)及杂余输送装置(20)均为环形橡胶刮板式结构。
8、 根据权利要求1或2所述的碾搓式谷子脱粒装置，其特征是所述的喂入 装置(4)采用螺旋式结构。
全文摘要
本发明涉及农业机械领域，具体为一种碾搓式谷子脱粒装置，解决现有谷物脱粒装置存在破碎率高、损失率高以及脱净率低、操作繁琐等问题，包括机架以及主轴，机架上方固定有喂料斗，喂料斗下方设置喂入装置；喂入装置下方锥形碾压辊；碾压辊下方设有与主轴固定的锥形磨纹式栅格板；喂入装置的物料出口位于碾压辊和磨纹式栅格板的物料入口间隙之间。利用碾压辊和栅格板的相互配合，对处于其间的谷物进行碾压，逐步向四周输送，实现对谷子的碾压和搓擦，同时通过清选装置，一次性地完成谷子与谷码、谷码与谷穗的分离过程，避免谷子脱粒中“碾米”和谷穗含水量高时的“绕辫子”等不良现象，提高了脱净率、降低了损失率和破碎率，提高了脱粒质量。
文档编号A01F12/18GK101411271SQ20081007967
公开日2009年4月22日 申请日期2008年10月27日 优先权日2008年10月27日
发明者崔清亮, 王彦松, 邱高伟, 郑德聪, 郭玉明 申请人:山西农业大学