小型電動玉米脫粒機設(shè)計及性能的分析

楊茂林 焦 巍 王俊偉

在經(jīng)濟作物種類中，玉米屬于較為常見的一種，其種植效率相對較高，同時收獲產(chǎn)量豐富。因此，玉米在我國逐漸成為主要糧食作物。隨著相關(guān)應(yīng)用技術(shù)不斷發(fā)展，玉米的種植收獲流程也開始向完善化與科學(xué)化轉(zhuǎn)變。為進一步提高其脫離處理效果，可以應(yīng)用小型電動脫粒裝置，使玉米收獲環(huán)節(jié)中最為繁瑣的部分得到有效簡化，進一步提高整體經(jīng)濟效益。通過對常見脫粒方式與小型電動玉米脫離裝置的結(jié)構(gòu)、設(shè)計、性能實現(xiàn)等部分進行分析，能夠有效明確其未來應(yīng)用趨勢，具有正面影響意義。

一、常見的玉米脫粒方式

我國地大物博，自然資源與農(nóng)業(yè)資源較為豐富，能夠為農(nóng)作物提供優(yōu)良的生產(chǎn)環(huán)境，因此種植產(chǎn)量普遍處于世界前列。在農(nóng)作物種植類型中，玉米屬于我國常見經(jīng)濟作物之一，種植面積上億畝，總體產(chǎn)量每年過億噸[1]。雖然玉米種植經(jīng)濟性良好，但由于其作物基礎(chǔ)特征限制，收獲后處理需要花費大量的人力物力，容易影響實際上市時間，不利于進一步提高收獲效益。例如，玉米需要經(jīng)過脫粒處理才能夠形成后續(xù)經(jīng)濟產(chǎn)品，這一環(huán)節(jié)所應(yīng)用的主要方式具有多樣化特征，包括傳統(tǒng)處理類型、中大型裝置處理類型等。傳統(tǒng)玉米脫粒處理方式包括竹片、膠鞋、玉米棒互搓、螺絲刀、手搖脫粒裝置等，這些處理方法對成本需求較低，應(yīng)用門檻簡單，因此得到了廣泛應(yīng)用。但是，傳統(tǒng)處理方式普遍存在人力成本較高的問題，不僅需要人員進行參與，同時還必須通過技巧處理方式，確保脫粒效果能夠達到理想標準。因此這些措施普遍經(jīng)濟性不足，不適用于未來進一步擴大產(chǎn)量與銷售處理的背景條件。

而中大型脫粒處理裝置雖然可以有效提高整體工作效率，并降低對人力資源的需求，但其容易導(dǎo)致脫粒質(zhì)量受到負面影響，不利于后續(xù)作為高質(zhì)量產(chǎn)品進行銷售。同時，一部分機械裝置由于內(nèi)部構(gòu)造或設(shè)置原因，可能會將玉米粒或玉米棒擊碎，導(dǎo)致其進入處理產(chǎn)品內(nèi)部，嚴重降低整體脫粒質(zhì)量。此外，由于脫粒處理裝置本身存在的限制因素，其有可能會產(chǎn)生脫粒不完全的問題，需要再次進行人工處理。這些不良條件降低了中大型設(shè)備的使用價值，不利于玉米種植行業(yè)的未來發(fā)展。為解決傳統(tǒng)脫粒方式存在的負面問題，需要重視小型電動玉米脫粒裝置的研究。此類裝置可以有效擺脫傳統(tǒng)體系存在的弊端，能夠以較高的效率與質(zhì)量完成玉米脫粒工作，同時成本較低，無需消耗大量能源，具有正面應(yīng)用價值。

二、小型電動玉米脫粒機的工作原理

小型電動玉米脫粒裝置屬于技術(shù)革新的產(chǎn)物，其能夠有效解決傳統(tǒng)處理體系中存在的弊端問題，實現(xiàn)高效率、高質(zhì)量、低成本的脫粒操作目標。此類脫粒機的結(jié)構(gòu)相對簡單，同時制造門檻低、應(yīng)用方便，具有良好的應(yīng)用效果。該機械裝置的工作原理分為多個基礎(chǔ)模塊，設(shè)計應(yīng)用電壓通常為220V，能夠在小型種植戶環(huán)境內(nèi)進行應(yīng)用[2]。裝置需要采用小體積直流異步電機裝置進行供能，此類電機基礎(chǔ)轉(zhuǎn)速通常為1,200r/min，在進入脫粒工況后，電機產(chǎn)生的動力會通過主動輪與從動輪傳輸至核心軸體位置。核心軸體在動力的影響下會驅(qū)動旋轉(zhuǎn)式刀片，使其能夠進入自旋狀態(tài)。在這一階段，將玉米作物放入旋轉(zhuǎn)刀片內(nèi)部即可達到分離玉米粒與玉米棒芯的效果。在該裝置正常工作的階段，玉米主體會與處于高速旋轉(zhuǎn)的脫離裝置釘齒產(chǎn)生一些碰撞，使表面的玉米粒能夠產(chǎn)生松動或脫離。在脫離流程結(jié)束后，玉米粒會直接落入下方的出料口。出料口本身為凹型，表面裝有內(nèi)篩模塊。這一模塊能夠?qū)⒂衩琢臋C械裝置內(nèi)篩除，避免出現(xiàn)棒芯碎片混入成品的負面問題，實現(xiàn)初步過濾效果。在完成初步過濾后，出料口后段還存在振動篩模塊與二次脫離模塊[3]。這些模塊可以完成徹底脫粒操作，使玉米作物得到全面處理，實現(xiàn)理想脫粒目標。

三、小型電動玉米脫粒機的設(shè)計及性能實現(xiàn)

(一)小型電動玉米脫粒機的結(jié)構(gòu)。通常情況下，小型電動玉米脫離裝置的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)包括七個主要部分，即核心支撐架構(gòu)、進料口模塊、出料口模塊、小體積電動機、傳動皮帶模塊、旋轉(zhuǎn)式脫粒模塊、鎖緊螺絲。核心支撐架構(gòu)可以對裝置本身進行支撐，能夠穩(wěn)定內(nèi)部機械裝置位置，避免出現(xiàn)嚴重位移或震顫等情況，提高機械應(yīng)用可靠性。同時，該架構(gòu)的重量在整體機械中占比較高，屬于關(guān)鍵模塊之一。在運行階段，為保證支撐架構(gòu)處于牢固狀態(tài)，需要采用鎖緊螺絲進行處理，使其能夠有效固定各個部件，避免產(chǎn)生脫落問題。進料口模塊在玉米脫粒過程中具有重要應(yīng)用價值，其傳輸位置與速度較高的旋轉(zhuǎn)脫粒滾筒存在一定程度的距離。距離設(shè)置的主要功能是為避免人員受到意外傷害，屬于安全性設(shè)置技巧。出料口模塊需要在玉米完成脫粒處理操作后對玉米粒與玉米芯進行篩選分離，確保其能夠為后續(xù)打包流程提供基礎(chǔ)條件[4]。小體積電動機屬于脫粒裝置的核心部分，其能夠為整體結(jié)構(gòu)提供必要動力，屬于動力構(gòu)成模塊。其運行效果會直接影響脫粒裝置的處理質(zhì)量，因此需要確保其內(nèi)部結(jié)構(gòu)能夠符合應(yīng)用需求。

小型電動玉米脫粒裝置的電動機僅需要提供220V電壓即可正常運轉(zhuǎn)，因此適用性相對較廣，可以被小型種植戶所應(yīng)用。傳動皮帶模塊需要在動力供應(yīng)下才能夠正常運轉(zhuǎn)，通過帶動深溝球軸承，可以使裝置本身開始進入工作狀態(tài)，達到玉米脫粒目標。旋轉(zhuǎn)脫粒裝置屬于處理玉米的核心部分，其內(nèi)部存在規(guī)則化排列的釘齒結(jié)構(gòu)，利用釘齒對玉米進行全面處理。在實際應(yīng)用階段，玉米能夠與釘齒產(chǎn)生快速、反復(fù)的碰撞。這些碰撞會使玉米表面的玉米粒出現(xiàn)松動、脫落，最終達到脫粒處理目標。常見小型電動式脫粒裝置的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)較為簡單，主要利用定位銷與螺栓完成支架、底座模塊的固定。在兩個支架表面存在深溝球軸承，通過利用定位銷實現(xiàn)維持支架軸承同軸度的目標。內(nèi)部電機結(jié)構(gòu)同樣利用螺栓進行固定，其主要配置在主軸支架區(qū)域。主軸屬于空心類型的圓柱體，其內(nèi)控數(shù)據(jù)通常為Φ40×3mm，在正常運行與工作的過程中可以通過棒芯體積為Φ40mm的玉米。同時，該主軸區(qū)域的頭部位置存在旋轉(zhuǎn)式刀片或釘齒，能夠有效實現(xiàn)脫粒處理目標[5]。通過分析其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，小型電動式脫粒裝置結(jié)構(gòu)較為簡單，對應(yīng)用的需求低，能夠在各種環(huán)境條件下進行應(yīng)用。同時，其驅(qū)動電力門檻低，可以被中小型種植戶所應(yīng)用，脫粒處理效果較好，因此具有重要的應(yīng)用價值。在后續(xù)分析過程中，還應(yīng)當(dāng)明確其性能實現(xiàn)，確保裝置能夠得到科學(xué)利用，避免出現(xiàn)效率問題或質(zhì)量問題。

(二)小型電動玉米脫粒機的性能實現(xiàn)。在小體積電動玉米脫粒機進行應(yīng)用的過程中，其性能實現(xiàn)主要分為六點。第一，脫粒機結(jié)構(gòu)需要保證操作的簡易性與便利性，確保其能夠利用最少的零部件數(shù)量完成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計，避免在后續(xù)應(yīng)用階段出現(xiàn)維護困難或穩(wěn)定性問題。小體積脫粒裝置設(shè)計之初便應(yīng)當(dāng)明確其主要面向群體，即中小型種植戶。通過利用此類裝置，可以有效降低中小型種植戶的玉米處理成本，使家庭單位應(yīng)用經(jīng)濟性能夠得到顯著提升。第二，此裝置應(yīng)用傳動鏈需要注重穩(wěn)定性需求，盡可能設(shè)計為較短的狀態(tài)。短傳動鏈可以充分利用電機提供的動力，使齒輪數(shù)存在差異的結(jié)構(gòu)能夠有效帶動主軸旋轉(zhuǎn)，達到脫粒處理目標。同時，短傳動鏈可以保證基礎(chǔ)穩(wěn)定性，能夠有效提高應(yīng)用安全級別，具有正面實現(xiàn)意義。第三，脫粒裝置的操作應(yīng)當(dāng)盡可能簡便，并保證電源設(shè)計需求為220V，使其能夠在日常應(yīng)用環(huán)境中運轉(zhuǎn)。操作簡便可以為種植戶提供便利，同時也可以降低誤操作的可能性。220V電壓屬于日常家用電壓，整體安全性良好同時消耗相對較少，屬于優(yōu)秀性能實現(xiàn)特征之一。第四，脫粒裝置的基礎(chǔ)應(yīng)用效率應(yīng)當(dāng)達到標準，并確保產(chǎn)出質(zhì)量合格，避免混入玉米芯碎塊等異物。通常情況下，脫粒裝置需要在1分鐘內(nèi)處理23根以上玉米作物，并達到1小時內(nèi)脫粒250～300kg玉米粒的目標[6]。完成脫粒處理的玉米粒與玉米芯需要保持基礎(chǔ)完整性，并確保單一脫粒處理即可結(jié)束流程的效果，避免需要進行二次返工的問題出現(xiàn)。在實現(xiàn)性能設(shè)計的過程中，必須注重平衡效率與質(zhì)量。可以通過調(diào)整內(nèi)部脫粒機構(gòu)的方式，使整體工作平衡性得到顯著提升，為后續(xù)進一步應(yīng)用打下堅實基礎(chǔ)。第五，小型脫粒裝置通常情況下應(yīng)當(dāng)保證性能設(shè)計不需要區(qū)分玉米大小與干濕情況，確保其適用性能夠得到有效增強。在實際設(shè)計階段，可以按照玉米芯極限直徑狀態(tài)進行設(shè)計，確保體積存在差異的玉米能夠得到有效脫粒處理。但是，在實踐規(guī)劃階段應(yīng)當(dāng)注重小體積玉米棒的處理，確保其能夠以正常傾斜角度進入脫粒模塊內(nèi)部，避免產(chǎn)生意外情況。在設(shè)計過程中應(yīng)用根部脫粒操作原理，可以使裝置有效處理干玉米與濕玉米兩種類型，同時還能夠強化脫粒完整性，具有正面規(guī)劃價值。第六，小型電動玉米脫粒裝置應(yīng)當(dāng)注重功耗性能設(shè)計符合需求。若功耗過高，可能會導(dǎo)致內(nèi)部過熱并增加運行成本，不利于中小型種植戶進一步開展脫粒操作。同時，裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)需要利用金屬材料進行制造，使其硬度與耐磨性可以符合需求。玉米材料硬度相對較高，若采用其它種類材料進行制作可能會導(dǎo)致內(nèi)部磨損嚴重，最終引發(fā)故障或安全性問題。在實際性能設(shè)計階段，可以針對表面噴涂抗氧化材料，使金屬應(yīng)用壽命得到延長，防止出現(xiàn)短時間內(nèi)生銹的不良問題。小型電動式玉米脫粒裝置的應(yīng)用相對較為簡單，同時內(nèi)部性能設(shè)計充分考慮了中小型種植戶的需求，在實際應(yīng)用中具有顯著經(jīng)濟性價值。因此，在性能設(shè)計與實現(xiàn)階段，應(yīng)當(dāng)重點發(fā)揮小型電動脫粒裝置的主要優(yōu)勢，確保其能夠在應(yīng)用階段發(fā)揮基礎(chǔ)功能，對玉米材料進行全面、高效率、高質(zhì)量的脫粒處理，提高玉米作物的生產(chǎn)效率，為后續(xù)進一步提高中小型種植戶的經(jīng)濟效益提供理想條件。

四、結(jié)語

綜上所述，小型電動式玉米脫粒裝置在實際應(yīng)用過程中具有顯著優(yōu)勢。通過對其設(shè)計與性能實現(xiàn)進行探討與分析，可以明確其主要運行原理，能夠為后續(xù)進一步應(yīng)用相關(guān)裝置打下堅實基礎(chǔ)，具有正面影響意義。