本发明属于种子加工领域，具体涉及了一种玉米种子脱粒机。
背景技术：
玉米种子加工包括脱粒、精选分级、干燥、包衣以及包装五道工序，其中，脱粒是指将玉米粒从玉米芯上剥离下来。现有技术的玉米脱粒通常使用脱粒机来完成，脱粒机通常包括脱粒辊以及焊接在脱粒辊上的冠状平板齿，主要依靠脱粒辊的高速旋转带动冠状平板齿对玉米果穗进行搅动和撞击,完成脱粒作业。上述脱粒机存在以下问题，种子脱粒时的撞击，容易损伤籽粒及胚芽，影响了种子的质量，导致其发芽率和出苗率降低。此外，在玉米脱粒过程中的杂物如破碎的玉米芯、玉米絮等杂质经常混入在玉米粒中，影响到后续的加工。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种玉米种子脱粒机，以解决脱粒过程中存在杂质混入玉米粒中影响后续加工的问题。
为达到上述目的，本发明的基础方案为：玉米种子脱粒机，包括机架，机架上从左至右依次设有送料台、工作台以及放置台，工作台上设有夹持部以及位于夹持部右侧的切刀，机架上还设有收集部；送料台靠近工作台的一端向下倾斜，放置台靠近工作台的一端向上倾斜；切刀下端和工作台之间连接有第一弹簧；夹持部包括支撑杆以及转动连接在机架上的转轴，转轴中部设有通孔，支撑杆靠近转轴的一端插入通孔内且和通孔滑动连接，支撑杆包括花键段以及位于花键段右侧的螺纹段，花键段花键连接有花键套，花键套上固定连接有从动齿轮，机架上转动连接有与从动齿轮啮合的主动齿轮，螺纹段螺纹连接有螺母，螺母上设有第一凸块，工作台上设有供第一凸块卡入的第一卡槽；支撑杆远离花键段的一端端部横截面呈三角形；机架上还设有用于驱动主动齿轮转动的第一电机以及用于驱动转轴转动的第二电机；收集部包括位于切刀下方的玉米粒收集箱以及位于靠近放置台低端一侧的玉米芯收集箱，机架上还固定连接有活塞桶，活塞桶内滑动连接有活塞，活塞左侧固定连接有活塞杆，支撑杆上固定连接有用于推动活塞杆的推板，工作台上设有供推板滑动的横向的条形孔，活塞桶右端设有出气孔和进气孔，进气孔内设有进气单向阀，出气孔内设有出气单向阀，出气孔处固定连接有出气管，出气管包括从左至右依次设置的第一段、第二段以及第三段，第一段和第三段的内径均大于第二段，出气管右端贯穿玉米粒收集箱，第二段位于玉米粒收集箱内，第二段的侧壁上设有进料口。
本基础方案的工作原理在于：
第二电机驱动转轴正转，带动支撑杆向靠近送料台方向转动，待脱粒的玉米在送料台上向送料台低端滑动，玉米滑动重力势能转化为动能，使得玉米插到支撑杆上，支撑杆的端部横截面呈三角形，方便玉米插入。
第二电机驱动转轴反转，带动支撑杆向靠近工作台方向转动，主动齿轮和从动齿轮啮合，第一电机驱动主动齿轮正转，主动齿轮正转带动从动齿轮反转，实现花键套的转动，支撑杆随花键套转动，第一凸块卡入第一卡槽内，实现螺母的固定。螺纹段和螺母组成丝杠副，根据丝杠副的运动特性，支撑杆转动的同时向靠近切刀方向运动。玉米随支撑杆转动的同时向靠近切刀方向运动。
玉米移动至切刀处时，玉米相对切刀转动，切刀的剪切力将玉米粒剥离，同时玉米相对切刀轴向移动，使得切刀和整个玉米上的玉米粒都可以接触，脱粒更彻底。玉米粒被剥离后受离心力作用向下落入玉米粒收集箱内。
由于玉米的形状具有锥度，玉米的小径端和切刀接触时，对切刀向下的压力较小，而玉米的大径端的切刀接触时，对切刀向下的压力使得第一弹簧向下收缩，当玉米轴向移动通过切刀后，第一弹簧的复位作用带动切刀复位，切刀卡住玉米芯的大径端，使得玉米芯无法随支撑杆复位，玉米芯落到放置台上并沿放置台向放置台低端滚动，滚进玉米芯收集箱内。第一电机驱动主动齿轮反转，主动齿轮反转带动从动齿轮正转，根据丝杠副的运动特性，支撑杆正转的同时向靠近送料台方向运动，实现复位。
支撑杆向靠近放置台方向运动时，推板推动活塞杆向靠近放置台方向运动，活塞随活塞杆运动，活塞和活塞桶组成活塞结构，活塞向靠近放置台方向运动，活塞桶内的气体经过出气管排出。气体从第一段流向第二段时，根据伯努利原理，流速变快，使得第二段内呈负压状态，吸附落下的玉米粒中的杂质，由于杂质的质量较小，下落速度慢，容易漂浮在玉米粒收集箱的上部，因此容易被第二段吸附，实现杂质和玉米粒的分离。
本基础方案的有益效果在于：
1、支撑杆带动玉米转动的同时向靠近切刀方向运动，玉米相对切刀转动，切刀的剪切力将玉米粒剥离，同时玉米相对切刀轴向移动，使得切刀和整个玉米上的玉米粒都可以接触，脱粒更彻底。
2、切刀和工作台之间固定连接有第一弹簧，一方面适应玉米的锥度，切刀的上端始终和玉米芯的表面相抵；另一方面玉米运动通过切刀后，切刀第一弹簧的复位作用向上运动复位，支撑杆向靠近送料台方向运动复位时，切刀的端部卡住玉米芯，使得玉米芯无法随支撑杆向靠近送料台方向运动，玉米芯和支撑杆脱离。
3、出气管的设置，利用伯努利原理，在第二段产生负压吸附杂质，由于杂质的质量较小，下落速度慢，容易漂浮在玉米粒收集箱的上部，因此容易被第二段吸附，实现杂质和玉米粒的分离。且利用活塞结构实现出气，活塞的运动依靠支撑杆的运动，即支撑杆带动玉米脱粒的同时，可以带动活塞桶出气实现杂质吸附，实现即时分离。
4、设置转轴，转轴带动支撑杆向靠近送料台方向转动时，利用玉米在送料台上滑动时的重力势能转化为的动能，使得玉米插到支撑杆上；支撑杆从玉米芯内部对玉米进行夹持，不会影响脱粒工作的进行，同时也不会对玉米粒造成破损。
进一步，送料台相对工作台的倾斜角度大于60°且小于90°，送料台的倾斜角度越高，则送料台高端距工作台的竖直高度越高，则玉米下落的重力势能越大，转化为的动能也就越大，可以保证玉米利用动能插到支撑杆上。
进一步，切刀上设有斜刃。减少对玉米粒的剪切力，减少对玉米粒的损坏。
进一步，支撑杆上位于转轴和花键套之间设有限位块。避免支撑杆轴向移动时划出花键套。
进一步，螺母上还设有第二凸块，送料台上设有供第二凸块卡入的第二卡槽。第二凸块卡入第二卡槽内，实现螺母在送料台上的固定，避免玉米下滑时动能过大使得支撑杆在送料台上偏转，保证玉米芯可以插到支撑杆上。
附图说明
图1为本发明实施例的示意图；
图2为玉米插到支撑杆上时的状态示意图；
图3为图1中切刀的右视图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：送料台1、工作台2、放置台3、玉米4、支撑杆5、转轴6、螺母7、花键套8、从动齿轮9、推板10、第一卡槽11、主动齿轮12、活塞桶13、切刀14、第一段15、第二段16、第三段17、玉米粒收集箱18、玉米芯收集箱19、活塞杆20。
如图1所示，玉米种子脱粒机，包括机架，机架上从左至右依次固定连接有右端向下倾斜的送料台1、横向放置的工作台2以及右端向下倾斜的放置台3。送料台1相对工作台2的倾斜角度为60°。工作台2上左端设有用于夹持待脱粒的玉米4的夹持部，工作台2右端设有切刀14，切刀14上端设有斜刃，如图3所示，斜刃为设置在切刀14上端的斜面，斜面左低右高，可以减小对玉米4粒的剪切力。切刀14下端固定连接有第一弹簧，第一弹簧的下端固定连接在工作台2上，由于玉米4的形状具有锥度，玉米4的小径端和切刀14接触时，对切刀14向下的压力较小，而玉米4的大径端与切刀14接触时，对切刀14向下的压力使得第一弹簧向下收缩。
夹持部包括支撑杆5以及转动连接在机架上的转轴6，转轴6中部设有通孔，支撑杆5左端插入通孔内，且和通孔滑动连接，支撑杆5右端端部横截面呈三角形，方便玉米4插入。支撑杆5包括花键段以及位于花键段右方的螺纹段，支撑杆5上位于花键段左侧固定连接有限位块，支撑杆5上位于螺纹段右侧固定连接有推板10，工作台2上设有横向的条形孔，推板10的自由端可以穿过条形孔并延伸至工作台2下方。花键段上花键连接有花键套8，花键套8上固定连接有从动齿轮9，机架上转动连接有与从动齿轮9啮合的主动齿轮12，主动齿轮12上端穿过工作台2，机架上固定连接有第一电机，第一电机的输出轴和主动齿轮12固定连接，第一电机用于驱动主动齿轮12正、反转。
螺母7下端固定连接有第一凸块，螺母7上端固定连接有第二凸块，工作台2上设有供第一凸块卡入的第一卡槽11，第一凸块卡入第一卡槽11内时，对螺母7在工作台2上进行限位，可以实现螺母7在工作台2上的固定。螺纹段上螺纹连接有螺母7，螺纹段和螺母7组成丝杠副，根据丝杠副的运动特性，使得支撑杆5在转动的同时做轴向运动。送料台1上设有供第二凸块卡入的第二卡槽，第二凸块卡入第二卡槽内时，对螺母7在送料台1上进行限位，实现螺母7在送料台1上的固定。机架上还固定连接有第二电机，第二电机的输出轴和转轴6固定连接，第二电机用于驱动转轴6正、反转。第一电机和第二电机均为伺服电机。
机架上还设有收集部，收集部包括固定在切刀14下方的玉米粒收集箱18以及固定在放置台3右端下方的玉米芯收集箱19。机架上位于玉米粒收集箱18左侧固定连接有活塞桶13，活塞桶13内滑动连接有活塞，活塞左侧固定连接有活塞杆20，活塞右侧固定连接有第二弹簧，第二弹簧右端固定在活塞桶13右端，支撑杆5向右运动时，推板10随支撑杆5在条形孔内向右运动，可以推动活塞杆20向右运动，活塞杆20失去推板10的推力后，可依据第二弹簧的复位作用向左运动复位。活塞桶13右端设有出气孔和进气孔，进气孔内设有进气单向阀，当活塞桶13内的气压低于外界气压时，外界空气通过进气单向阀补充入活塞桶13内，出气孔内固定连接有出气单向阀，当活塞桶13内的气压高于外界气压时，活塞桶13内的空气通过出气单向阀排出，出气孔处固定连接有出气管，出气管右端贯穿玉米粒收集箱18的上部并延伸至玉米粒收集箱18外。出气管包括从左至右依次设置的第一段15、第二段16和第三段17，第一段15、第三段17的内径均大于第二段16的内径，第二段16位于玉米粒收集箱18内。第二段16的侧壁上设有进料口。
具体工作时，将待脱粒的玉米4放置在送料台1上，其中，玉米4的大径端朝向右，玉米4向送料台1右端滑动，如图2所示，夹持部的初始状态为第二凸块卡在第二卡槽内，玉米4滑动过程中，玉米4的重力势能转化为动能，使得玉米4插入到支撑杆5上。
如图1所示，启动第二电机，第二电机驱动转轴6顺时针旋转，此时支撑杆5左端插在通孔内，支撑杆5随转轴6顺时针旋转，第二凸块和第二卡槽脱离，第一凸块卡入第一卡槽11内，主动齿轮12和从动齿轮9啮合，启动第一电机，第一电机驱动主动齿轮12正转，主动齿轮12正转带动与之啮合的从动齿轮9反转，花键套8随从动齿轮9反转，支撑杆5随花键套8反转，螺纹段和螺母7组成丝杠副，支撑杆5反转的同时向右轴向移动，玉米4随支撑杆5反转的同时向右轴向移动。
支撑杆5向右移动过程中，支撑杆5的左端和通孔脱离，推板10和活塞杆20左端相抵，支撑杆5继续向右运动，推杆推动活塞杆20向右运动，活塞随活塞杆20向右运动，活塞和活塞桶13组成活塞结构，活塞向右运动使得活塞桶13右端出气，气体经过出气管排出，气体经过第一段15流向第二段16时，根据伯努利原理，气体流速增快，第二段16内呈负压状态，气体从第三段17排出。
玉米4随支撑杆5向右移动至切刀14处时，玉米4的小径端先和切刀14接触，玉米4的小径端对切刀14向下的压力较小，随着玉米4向右运动，玉米4的大径端和切刀14接触，玉米4的大径端对切刀14向下的压力使得第一弹簧收缩，切刀14始终和玉米芯的表面相抵。玉米粒剥离过程中受离心力作用下落到玉米粒收集箱18内，由于杂质质量较小，下落速度较为缓慢，漂浮在玉米粒收集箱18上部，被第二段16吸附至出气管内。
玉米4继续向右移动直至完全脱离切刀14，切刀14失去压力并受第一弹簧的复位作用实现复位。第一电机反转，主动齿轮12反转，支撑杆5向左运动，切刀14的右端卡住玉米芯，玉米芯无法向左运动，玉米芯和支撑杆5脱离，玉米芯落到放置台3上并沿放置台3向右滚动，滚进玉米芯收集箱19内。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。