基于繪圖軟件的葵花脫粒機的設計

王立恒 張峰 孟澤 李媛媛

摘 要：在向日葵生產過程中向日葵收獲是關鍵的環節，而向日葵脫粒則是收獲的重要一環，它決定了向日葵花盤的破損程度和籽粒的含雜率。經過充分的調研發現，現有的脫粒機存在著機型大，適應性差等問題，無法適應我國葵花種植在小塊地和山地等地勢現狀。因此設計了一款操作簡便、脫粒質量高、效率高、破碎率≤1%的葵花脫粒機。結合實際生產效率，在滿足使用性能的前提下，力爭結構簡單，使用操作方便，堅固耐用，在農村使用配套動力來源廣泛。

關鍵詞：葵花脫粒機；向日葵脫粒；破碎率；結構設計

引言

農作物的脫粒是收獲中重要的環節，脫粒的效率關系著產品收獲時間，在秋收階段時間非常寶貴。脫粒的破碎率決定農民經濟收入。葵花籽的質量將影響瓜子的貯藏和下一年葵花種子的發芽率。因此，在引進國外先進技術的基礎上，優化提高葵花脫粒機的效率，使脫粒質量高，破籽率低。同時降低機身重量，減少能量的消耗，增加機器壽命，減少生產價格對減輕農戶的勞動強度有重大意義。

1葵花脫粒機的總體設計

1.1 葵花脫粒和分離方式的選定

揉搓式脫粒是指葵盤進入凹形柵板和表面帶螺旋紋理的橡膠材料制成的脫粒輥之間通過擠壓、摩擦等方法，使葵花粒從葵盤上脫落。揉搓式脫粒機的特點是：生產效率高，能量消耗低，勞動強度低，操作安全方便等[2] 。揉搓式脫粒原理示意圖見圖1。

1-脫粒輥，2-凹柵網，3-葵花盤

篩分式是指脫落下來的葵花粒，通過篩子或者振動篩網，將脫落的葵花粒與破碎的葵盤、花絮等雜質分離開的方法。該方式的特征是效率高，分離率高，適應性強等。

1.2 葵花脫粒機整體結構與工作原理

葵花脫粒機主要由動力傳動機構、脫粒裝置、篩分裝置、外殼、機架和進料出料部件組成。篩分裝置是由篩網和葵花籽收集口等組成，通過振動篩的振動，葵花粒通過篩網分離，得到干凈的葵花粒，整體機構圖見圖2。

1-機架，2-凹柵網，3-第二帶輪，4-第三帶輪，5-軸承及軸承支座，6-第一帶輪，7-第一篩搖桿，8-振動篩，9-外殼，10-第二篩搖桿，11-彈簧調節裝置，12-第四帶輪，13-第五帶輪，14-葵花籽收集口，15-出料口，16-偏心輪，17-錐齒，18-脫粒輥，19-入料口，20-振動篩搖桿

如圖2所示，拖拉機經過帶傳動方式將動力傳遞給第一帶輪6，然后將動力傳遞給第三帶輪4。若用電動機作為動力源，動力可通過皮帶傳動直接傳遞到第三帶輪4，第三帶輪4帶動脫粒輥18旋轉，同時帶動錐齒17轉動，經過第四帶輪12和第五帶輪13帶轉動降速后帶動偏心輪16旋轉，最后通過振動篩搖桿20運行，帶動振動篩8做往復運動。

2 脫粒裝置的設計及確定

脫粒裝置的組成部分有彈簧調節裝置、凹柵網和脫粒輥等。其中，脫粒輥是由硬質橡膠按照一定的排布順序安裝在輥軸上組成；凹柵網是有若干根圓鋼筋折彎成圓弧形排列而成；彈簧調節裝置是用來調節凹柵網和脫粒輥之間的間隙。

2.1 脫粒輥的選型

對于葵花脫粒機設計的關鍵部件而言，脫粒輥的結構現狀選定與設計較為重要，因為脫粒輥的結構直接影響到葵花脫粒機的脫粒效率、雜質含量等。脫粒輥的結構形狀圖見圖3。

圖3 脫粒輥的結構形狀圖

（a）帶齒釘式脫粒輥；（b）紋桿開式脫粒輥；（c）螺旋型閉式脫粒輥

通過查閱相關資料和文獻，目前的脫粒輥的結構形狀，有上圖所示幾種形式。其中c形式的輥，是b型脫粒輥做了改進之后而得到的，這種脫粒輥具有損傷率低，脫粒效率高，以脫粒輥旋轉傳動的輸送原理，葵花盤脫粒后能夠較好的將其排出，避免了葵花盤卡在脫粒滾筒中而不能排出的問題[4] 。

脫粒輥選用c形式輥，將圓形螺旋紋理的硬質橡膠按照螺旋線形式等距排布安裝在輥軸上。

2.2 脫粒滾筒的設計

脫粒滾筒尺寸：脫粒輥的長度L應該在1000mm～1500mm范圍內，本設計選取脫粒輥的長度L=1200mm。

葵花葵盤的厚度一般在15～25mm的范圍內，葵花盤上的葵籽要想完全被揉搓下來，就須保證葵花盤的厚度小于等于脫粒輥輥條的直徑大小，因此，選取20mm為脫粒輥輥條的直徑。

2.3 凹柵網和彈簧調節裝置的選型

通過查閱資料文獻，選取相關參數如下：用直徑10mm的鋼筋做為柵條材料；凹柵網和脫粒輥之間的間隙為30mm，即以R=205mm的弧長半徑進行彎曲成型；柵條之間距離最佳的范圍是10mm-15mm之間，取柵條之間距離為10mm；通過焊接方式固定柵條；柵條的個數為60個。

3.篩分裝置的選型

篩分裝置主要包括篩網、振動機構和振動篩懸掛機構等。篩體由1mm厚的薄鋼板焊接而成的，篩網由相互交錯的細鋼絲構成，共有兩層，用來分離大小不一的雜質，振動機構的搖桿一端與偏心輪連接，另一端與振動篩連接。篩分裝置的結構圖見圖4。

圖4 篩分裝置的結構圖

4結語

論文主要圍繞葵花脫粒機的結構設計為中心撰寫，通過調研分析發現現有的脫粒機存在著機型大，成本高，農戶無力購買，適應性差等問題，無法適應我國葵花種植在小塊地和山地等地勢現狀。因此，在現有葵花籽脫粒機的基礎上進行了機械結構優化設計，選定方案后基于實用的原則，從滿足任務書中的需求出發，進行結構設計、尺寸設計，整體裝配設計。確定了葵花脫粒機的整體結構。

參考文獻：

[1] 楊英蕓，李春花.油葵脫粒分離機的設計[J].湖南農機，2014，41（01）：55-56.

作者簡介：

王立恒，1998年4月，青島黃海學院 智能制造學院 機械設計制造及其自動化專業 本科在讀。

（作者單位：青島黃海學院 智能制造學院）