玉米定向分選排序上料系統的自動化設計

張會萍 陳卓然 王志琰

摘? ?要：本文主要從玉米自動上料闡述玉米剝皮裝置。上料系統裝置中，我們設計了一種定向分選排序上料系統，上料裝置主要功能是將堆落在一起的玉米果穗平鋪傳送，傳送到單行傳輸裝置中進行單行傳輸，經過檢測裝置檢測是否與設定一致，根據檢測結果進行下一步的玉米果穗分選，一部分不合乎設定標準的玉米果穗進入回收系統不參與下一步的處理，或者進入反向單行輸送裝置，最終的目的是：除尺寸不合乎標準的玉米外，其余所有玉米果穗得到順序一定，并單行傳輸到下一個環節。我們對上料傳動裝置的傳動速度、傳送角度等進行討論、分析。

關鍵詞：自動上料? 玉米剝皮? 性能指標

中圖分類號：TP23? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）11（a）-0095-02

作為農業大國，我國一直以來都是玉米的種植和產量大國，穩居世界第二[1]。我國農業機械起步較晚，玉米聯合收割更沒有廣泛應用[2-4]，據統計，到2013年底，我國玉米機收率不到50%，截至2018年，我國玉米機收率也達不到90%，而發達國家推廣的大型聯合收割機，從摘穗到脫粒瞬間完成，這些歐洲國家20世紀末就基本完成了玉米收獲機械化。機械剝皮中，效率和剝凈率是衡量機械好壞的很重要的參數，如何提高效率、玉米剝凈率尤為重要。

1? 玉米上料裝置設計

1.1 設計思路

為了解決玉米剝皮機械上料系統的缺陷，本文采用切根的方法進行剝皮的預處理，我們可以采用人工方式使玉米方向性保持一致，但人工成本高，而且速度慢，效率低?；谝陨弦蛩氐目紤]，我們設計了自動化分選排序上料系統，如圖1所示。

自動化分選排序上料系統包括以下幾個部分：Ⅰ排序上料裝置、Ⅱ單行傳輸裝置、Ⅲ檢測裝置、Ⅳ定向分選裝置、Ⅴ玉米穗回收裝置、Ⅵ正向單行傳輸裝置、Ⅶ反向單行輸送裝置、Ⅷ計算機控制端排序上料裝置主要功能是將堆落在一起的玉米果穗平鋪傳送，傳送到單行傳輸裝置中進行單行傳輸，經過檢測裝置檢測是否與設定一致，根據檢測結果進行下一步的玉米果穗分選，一部分不合乎設定標準的玉米果穗進入回收系統不參與下一步處理，最終目的是：除尺寸不合乎標準的玉米外，其余所有玉米果穗順序一定，并單行傳輸到下一個環節。

整個玉米定向分選排序上料系統的流程為：鮮食玉米—上料—單層平鋪—單行輸送—尺寸形狀方向檢測—定向分選—切根—剝皮—深加工。

1.2 上料系統設計及工作原理

本文設計的自動化上料系統包括七個主要部分，分別是上料系統減速電機、上料系統傳動皮帶、上料系統送料滾筒、上料系統傳送帶、上料系統玉米穗箱、上料系統擋板、上料系統機架。

上料系統減速電機、送料滾筒、玉米穗箱、擋板焊接于機架上，機架通過自身重力可平穩地固定于地面，不需要額外的裝置固定。減速電機通過傳動皮帶與送料滾筒連接，塑料滾筒轉動從而帶動皮帶傳動，運輸玉米果穗。

上料傳動裝置主要包括電機、皮帶、滾筒、傳送帶，電機與滾筒通過皮帶相連接，電機與滾筒具有相同的角速度W，傳送帶的速度V=W·R，R為滾筒的半徑，決定傳送帶傳輸速度的因素有電機角速度（功率）、滾筒半徑。我們使用的電機為可調速的變頻電機，可以根據需要設置不同的速度。傳送帶的傾角要適宜，不宜過大。

對玉米穗受力分析，設傳送皮帶與地面傾角為α，玉米果穗的自身重力mg，與傳送帶間的最大靜摩擦力為f，玉米果穗對傳送帶的支持力為F，沿著斜面方向建立平面直角坐標系，不在坐標系上的重力分解成兩個力：沿著斜面的力mgsinα，垂直于斜面的力mgcosα，由于電機勻速轉動，所以傳送帶也勻速上移，玉米受力平衡，由平衡方程得：

F=mgcosα

f=mgsinα

當傾斜角α變大時，sinα的值變大，重力mg不變，則摩擦力f變大，當f的值增大到最大靜摩擦時，玉米穗就會沿著斜面下滑，不能達到傳送帶頂部。所以傾角的選取不能過大，經過試驗與分析，我們選取的角度為20°。

2? 玉米檢測裝置設計

玉米檢測裝置包括檢測系統機架、線激光器、ccd/cmos傳感器三個主要部分，玉米檢測系統由檢測系統機架、線激光器、cmos傳感器構成，線激光器與cmos傳感器成一定的角度固定在檢測系統的機架上。當玉米穗從單行傳輸裝置傳輸經過線激光器后，線激光器通過激光掃描，將掃描情況傳輸給cmos傳感器，傳感器將所得信號傳輸給計算機，計算機經過分析處理后得到玉米穗的形狀、尺寸、方向，之后計算機與事先預定的玉米穗特征相對比，判斷是否與設定一致，再做下一步指令。

3? 玉米分選裝置設計

本文設計的玉米分選裝置由分選系統機架、分選系統電機、分選系統皮帶、撥打輪組成，分選系統電機與撥打輪通過皮帶連接并固定在機架上。撥打輪按照一定的角度、位置、方向進行設置，當檢測系統檢測出單行傳輸系統傳輸過來的玉米穗不符合設定尺寸規格時，電腦指令控制撥打輪將該玉米穗撥打到回收裝置玉米箱中;當檢測系統檢測出單行傳輸系統傳輸過來的玉米穗與設定方向相反時，撥打輪將此玉米撥打入反向單行傳輸系統;當檢測系統檢測出單行傳輸系統傳輸過來的玉米穗與設定一致時，玉米果穗直接通過分選裝置，進入下一處理程序階段。

4? 結語

在玉米自動上料系統裝置中，我們設計了一種定向分選排序上料系統，上料裝置將堆落在一起的玉米果穗平鋪傳送，傳送到單行傳輸裝置中進行單行傳輸，經過檢測裝置后進行下一步的玉米果穗分選，不合乎設定標準的玉米果穗進入回收系統。文中對上料傳動裝置的傳動速度、傳送角度等進行討論、分析。

參考文獻

[1] 宋玉祥，師瑞娟.世界玉米生產與分布[J].地理教育，2007（1）：78.

[2] 董佑福.實現玉米機收新跨越[J].農機科技推廣， 2007（8）：19-21.

[3] 用機械化學術研討會論文集[C].沂州山西省農業機械學會，2003.

[4] 李明，李志杰.淺析玉米聯合收獲機械化發展與對策[J].農業機械，2006（2）：123.