一种分段式玉米芯轴内部胀裂果穗离散预脱粒试验装置

技术领域

本发明属于农业机械玉米脱粒技术领域，更确切地说，本发明涉及一种分段式玉米芯轴内部胀裂果穗离散预脱粒试验装置。

背景技术

玉米脱粒是机械化收获的重要环节，直接影响玉米收获质量。破碎率是衡量玉米机械化收获的重要指标，关乎玉米籽粒后续的运输和储存。破碎或破损的玉米籽粒容易在后续存储过程中发生霉变，成为污染源，严重影响粮食安全。现有滚筒式玉米脱粒装置采用打击、搓擦和挤压等暴力方式，在玉米果穗上施加外力，一次性完成玉米籽粒的离散和剥落。然而，由于玉米果穗上籽粒特殊的紧密排列状态，籽粒之间相互支撑，在受到外力时会越压越紧，导致离散籽粒时需要的外力远大于玉米籽粒表面强度，难以避免籽粒破损。为减少籽粒损伤，需要将玉米脱粒分为籽粒离散和籽粒剥落两个过程。因此，针对籽粒离散作业，发明一种分段式玉米芯轴内部胀裂果穗离散预脱粒试验装置具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术存在的玉米机械化脱粒过程中籽粒损伤率难以在继续降低的问题，提供了一种分段式玉米芯轴内部胀裂果穗离散预脱粒试验装置。

一种分段式玉米芯轴内部胀裂果穗离散预脱粒试验装置，包括安装柜总成；推进胀裂总成；固定夹持总成。

所述的安装柜总成为分段式玉米芯轴内部胀裂果穗离散预脱粒试验装置的基体，推进胀裂总成和固定夹持总成均位于安装柜总成上部，通过螺栓和安装柜总成相固定；推进胀裂总成分为螺旋推进总成和胀裂总成两部分，两部分分置于安装柜总成上端面上左右两端；固定夹持总成固定于安装柜总成上端面上左右中间位置处，螺旋推进总成和固定胀裂总成两部分之间。

所述的安装柜总成包括玻璃罩、落料盒、安装板、扶手、柜体、4个万向轮和放置座；

所述的玻璃罩高400mm、宽500mm、长750mm，通过棱角处的玻璃安装架固定于安装板上方，螺旋推进总成端开有圆孔，螺杆从圆孔处伸出；

所述的落料盒为厚度为2mm、上端开口的矩形盒，高50mm、宽100mm、长300mm，固定于安装板上方，固定夹持总成前方；

所述的安装板为厚30mm、宽500mm、长750mm的矩形板，通过焊接固定于柜体顶部，其上分布有4组直径为12mm的螺纹孔，每组2个，分别用以通过螺栓固定胀裂头固定座、固定夹持总成和螺旋推进总成；

所述的扶手由外半径为13mm的圆柱形钢管经两次折弯而成，两端面焊接于柜体前端面上安装板下方位置处；

所述的柜体位于安装板下方，4个万向轮上方，为高540mm、宽400mm、长680mm的长方体盒，通体由厚度为2mm的钢板焊接而成，前端面上开有两开扇的柜门，垂直安装的各个柜壁内部中间位置处均焊接有加强筋；

所述的4个万向轮分置于柜体下方四角，通过螺栓和柜体相固定；

所述的放置座通过两个螺栓固定于柜体内部后侧下方，为高40mm、宽60mm、长280mm的长方体，其上端面上开有5个半径为15mm的等距圆柱形孔；用以放置闲置的胀裂头。

所述的推进胀裂总成通过螺栓固定于安装板上端面上，分置于固定夹持总成前后两侧，包括螺旋推进总成和胀裂总成两部分；

所述的螺旋推进总成安装于固定于安装板上端面上，固定夹持总成后侧，包括手轮、螺杆、推进总成固定座、螺纹扣堵头和顶头；

所述的手轮外围为圆截面圆环，圆心处为一外直径为30mm的螺纹扣，外围的圆环和圆心处的螺纹扣侧面通过三个角度为120°的支撑杆相连接；手轮中心处的螺纹扣通过螺杆末端的螺纹和螺杆相固定；

所述的螺杆总长380mm，中间螺纹段长280mm，前端12mm处直径变小，内部有内螺纹，用以固定胀裂头处的轴承；后端有外螺纹，用以固定手轮；

所述的推进总成固定座为厚度为50mm的不规则多边形，下部左右两侧开有直径为13mm的通孔，用以将推进总成固定座固定于固定于安装板上；上部在厚度方向开有一个直径为50mm的圆形通孔，用以安装螺纹扣堵头小径端，通孔四周均匀分布有4个直径为12mm的螺纹孔，用以通过螺栓固定安装螺纹扣堵头；

所述的螺纹扣堵头由一个螺纹扣和一个法兰盘焊接而成，螺纹扣外直径50mm，长50mm；法兰盘中心处通孔直径为直径50mm，厚度为10mm，通孔四周均匀分布有4个直径为12mm的螺纹孔，用以通过螺栓和推进总成固定座相固定；

所述的顶头通体为圆柱体和圆台的结合，尾部圆柱体外直径为45mm，内直径为40mm，头部圆台最小外直径为35mm，内部通过轴承、轴承垫片、螺栓、螺栓垫片和螺杆最前端相固定，螺栓和螺杆最前端内部的内螺纹相连接；顶头在轴承的作用下可以相对于螺杆转动；

所述的胀裂总成包括胀裂头固定座和胀裂头；

所述的胀裂头固定座为厚度为50mm的不规则多边形，下部左右两侧分别开有一个直径为13mm的通孔，用以通过螺栓和安装板相固定；上部在厚度方向开有一个直径为30mm的圆形通孔，用以通过后部的螺栓固定胀裂头；

所述的胀裂头由胀裂部分和固定部分两部分焊接而成，其中固定部分为外直径为30mm的圆柱体，圆柱体纵向中心处开有螺纹孔，用以和后部的螺栓相连接以将胀裂头固定于胀裂头固定座上；胀裂部分呈锥体状，通体长80mm，最大外截面直径40mm，有圆锥形、三棱锥形、四棱锥形、五棱锥形和六棱锥形五种形状。

所述的固定夹持总成通过螺栓固定于安装板上端面上，包括上半固定夹持器和下半固定夹持器，两者通过螺栓相固定；

所述的上半固定夹持器通过四角四个螺栓固定于下半固定夹持器上方，包括提手、2个过桥、上半瓦和4个定位孔；

所述的提手为直径20mm、长180mm的圆柱体，通过焊接固定于2个过桥最顶端，用以作为提起整个上半固定夹持器的把手；

所述的2个过桥分置于整个上半固定夹持器的前后两端，顶部焊接有提手，下部焊接有上半瓦；单个过桥前后厚度为50mm，整体为不规则形状，上部为不规则多边形，下部为半圆形凹槽，左右两侧均开有2个圆形通孔，最外围的两个圆孔为螺栓孔，直径为13mm，内侧两个圆孔为定位孔；

所述的上半瓦横截面为半圆形，外直径68mm、内直径55mm，长250mm，外部通过焊接和2个过桥下部的半圆形凹槽相固定；

所述的4个定位孔均是直径为13mm的通孔，2个一组分别分置于2个过桥左右两侧，通过和下半固定夹持器中的4个定位销相配合实现上半固定夹持器的定位；

所述的下半固定夹持器包括2个底座、下半瓦和4个定位销；

所述的2个底座分置于下半固定夹持器的前后两端，通过螺栓固定于安装板上端面上；单个底座前后方向上厚度为50mm，下部为不规则多边形，上部为半圆形凹槽，左右两侧上下两耳处分别开有1个圆形通孔，直径均为13mm，下方2个通孔，用以将底座固定于安装板上端面上；上方2个通孔均为螺纹孔，用以和整个上半固定夹持器通过螺栓相固定；

所述的下半瓦形状和大小与上半瓦相同，外围通过焊接固定在半固定夹持器上部半圆形凹槽处；

所述的4个定位销均为长50mm、直径为12mm的圆柱体，顶部倒有圆角；两个一组分置于2个下半固定夹持器左右两侧、螺栓孔内侧的上端面上，用以和上半固定夹持器上的定位孔相配合以实现两者的定位。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、试验装置上的玉米芯轴内部胀裂作业区域四周围有透明玻璃罩，可以防止玉米芯轴胀裂作业过程中籽粒飞溅，保护试验人员人身安全。

2、试验装置上胀裂总成和固定夹持总成之间留有空隙，可以通过该空隙观察玉米果穗在芯轴胀裂作业工程中的具体变化，试验装置外部还可以加装高速摄像机，将作业过程逐帧记录下来，为后续分析做准备。

3、螺旋推进总成由手轮带动螺杆最后带动顶头推动玉米果穗进行作业，采用手轮加螺杆的方式不仅可以将推动果穗向前的运动转化为手轮的旋转运动，还可以形成长力臂，大大减小顶头推动玉米果穗所需外力；另外采用螺旋推进的方式可以防止螺杆回退，可以停留在任何地方便于试验过程中进行观察。

4、顶头和螺杆之间通过轴承相连接，螺杆在旋转推进时可以保证顶头相对于玉米果穗不发生转动，以保证在芯轴胀裂试验过程中不会产生顶头相对于玉米果穗的旋转力或力矩。

5、胀裂头短而粗，可以对玉米果穗进行分段胀裂，后端通过螺栓固定在胀裂头固定座上，稳定、不易掉落；胀裂头有多种截面形状，包括圆截面、三角形截面、四五六边形截面，可以完成多种胀裂试验。

6、固定夹持总成中的上下固定夹持器比玉米果穗稍大，配合胀裂头可以在芯轴胀裂过程中分段“掰断”玉米果穗，实现分段胀裂。

7、固定夹持总成中的上下固定夹持器上分别有定位销和定位孔，可以在安装过程中对两者进行更好的定位，同时也可以抵抗芯轴胀裂试验过程中所产生的侧向力。

8、螺旋推进总成中采用螺纹扣堵头和推进总成固定座相结合的方式可以降低其加工作业的难度，且螺纹孔堵头中的内螺纹磨损后方便更换。

9、安装柜上安装有扶手和万向轮，有利于该试验装置移动、换位置。

10、固定夹持总成中的上固定夹持器顶端焊接有提手，方便上固定夹持器的打开和拆分。

附图说明

图1为本发明的整个试验装置的轴测图；

图2为本发明的整个试验装置的正视图；

图3为本发明的安装柜总成轴测图；

图4为本发明的推进胀裂总成轴测图；

图5为本发明的螺旋推进总成轴测图；

图6为本发明的胀裂总成轴测图；

图7为本发明的胀裂头轴测图；

图8为本发明的固定夹持总成轴测图。

图中：A、安装柜总成；B、推进胀裂总成；C、固定夹持总成；1、玻璃罩；2、落料盒；3、安装板；4、扶手；5、柜体；6、万向轮；7、放置座；8、螺旋推进总成；9、胀裂总成；10、手轮；11、螺杆；12、推进总成固定座；13、螺纹扣堵头；14、顶头；15、胀裂头固定座；16、胀裂头；17、上半固定夹持器；18、下半固定夹持器；19、提手；20、过桥；21、上半瓦；22、定位孔；23、底座；24、下半瓦；25、定位销。

具体实施方式

参阅图1至图2，一种分段式玉米芯轴内部胀裂果穗离散预脱粒试验装置，包括安装柜总成(A)；推进胀裂总成(B)；固定夹持总成(C)。

所述的安装柜总成(A)为分段式玉米芯轴内部胀裂果穗离散预脱粒试验装置的基体，推进胀裂总成(B)和固定夹持总成(C)均位于安装柜总成(A)上部，通过螺栓和安装柜总成(A)相固定；推进胀裂总成(B)分为螺旋推进总成(8)和胀裂总成(9)两部分，两部分分置于安装柜总成(A)上端面上左右两端；固定夹持总成(C)固定于安装柜总成(A)上端面上左右中间位置处，螺旋推进总成(8)和固定胀裂总成(9)两部分之间。

参阅图3，所述的安装柜总成(A)包括玻璃罩(1)、落料盒(2)、安装板(3)、扶手(4)、柜体(5)、4个万向轮(6)和放置座(7)；

所述的玻璃罩(1)高400mm、宽500mm、长750mm，通过棱角处的玻璃安装架固定于安装板(3)上方，螺旋推进总成(8)端开有圆孔，螺杆(11)从圆孔处伸出；

所述的落料盒(2)为厚度为2mm、上端开口的矩形盒，高50mm、宽100mm、长300mm，固定于安装板(3)上方，固定夹持总成(C)前方；

所述的安装板(3)为厚30mm、宽500mm、长750mm的矩形板，通过焊接固定于柜体(5)顶部，其上分布有4组直径为12mm的螺纹孔，每组2个，分别用以通过螺栓固定胀裂头固定座(15)、固定夹持总成(C)和螺旋推进总成(8)；

所述的扶手(4)由外半径为13mm的圆柱形钢管经两次折弯而成，两端面焊接于柜体(5)前端面上安装板(3)下方位置处；

所述的柜体(5)位于安装板(3)下方，4个万向轮(6)上方，为高540mm、宽400mm、长680mm的长方体盒，通体由厚度为2mm的钢板焊接而成，前端面上开有两开扇的柜门，垂直安装的各个柜壁内部中间位置处均焊接有加强筋；

所述的4个万向轮(6)分置于柜体(5)下方四角，通过螺栓和柜体(5)相固定；

所述的放置座(7)通过两个螺栓固定于柜体(5)内部后侧下方，为高40mm、宽60mm、长280mm的长方体，其上端面上开有5个半径为15mm的等距圆柱形孔；用以放置闲置的胀裂头(16)。

参阅图4，所述的推进胀裂总成(B)通过螺栓固定于安装板(3)上端面上，分置于固定夹持总成(C)前后两侧，包括螺旋推进总成(8)和胀裂总成(9)两部分；

所述的螺旋推进总成(8)安装于固定于安装板(3)上端面上，固定夹持总成(C)后侧，包括手轮(10)、螺杆(11)、推进总成固定座(12)、螺纹扣堵头(13)和顶头(14)；

所述的手轮(10)外围为圆截面圆环，圆心处为一外直径为30mm的螺纹扣，外围的圆环和圆心处的螺纹扣侧面通过三个角度为120°的支撑杆相连接；手轮(10)中心处的螺纹扣通过螺杆(11)末端的螺纹和螺杆(11)相固定；

所述的螺杆(11)总长380mm，中间螺纹段长280mm，前端12mm处直径变小，内部有内螺纹，用以固定胀裂头(16)处的轴承；后端有外螺纹，用以固定手轮(10)；

所述的推进总成固定座(12)为厚度为50mm的不规则多边形，下部左右两侧开有直径为13mm的通孔，用以将推进总成固定座(12)固定于固定于安装板(3)上；上部在厚度方向开有一个直径为50mm的圆形通孔，用以安装螺纹扣堵头(13)小径端，通孔四周均匀分布有4个直径为12mm的螺纹孔，用以通过螺栓固定安装螺纹扣堵头(13)；

所述的螺纹扣堵头(13)由一个螺纹扣和一个法兰盘焊接而成，螺纹扣外直径50mm，长50mm；法兰盘中心处通孔直径为直径50mm，厚度为10mm，通孔四周均匀分布有4个直径为12mm的螺纹孔，用以通过螺栓和推进总成固定座(12)相固定；

所述的顶头(14)通体为圆柱体和圆台的结合，尾部圆柱体外直径为45mm，内直径为40mm，头部圆台最小外直径为35mm，内部通过轴承、轴承垫片、螺栓、螺栓垫片和螺杆(11)最前端相固定，螺栓和螺杆(11)最前端内部的内螺纹相连接；顶头(14)在轴承的作用下可以相对于螺杆(11)转动；

参阅图4至图7，所述的胀裂总成(9)包括胀裂头固定座(15)和胀裂头(16)；

所述的胀裂头固定座(15)为厚度为50mm的不规则多边形，下部左右两侧分别开有一个直径为13mm的通孔，用以通过螺栓和安装板(3)相固定；上部在厚度方向开有一个直径为30mm的圆形通孔，用以通过后部的螺栓固定胀裂头(16)；

所述的胀裂头(16)由胀裂部分和固定部分两部分焊接而成，其中固定部分为外直径为30mm的圆柱体，圆柱体纵向中心处开有螺纹孔，用以和后部的螺栓相连接以将胀裂头(16)固定于胀裂头固定座(15)上；胀裂部分呈锥体状，通体长80mm，最大外截面直径40mm，有圆锥形、三棱锥形、四棱锥形、五棱锥形和六棱锥形五种形状。

参阅图8，所述的固定夹持总成(C)通过螺栓固定于安装板(3)上端面上，包括上半固定夹持器(17)和下半固定夹持器(18)，两者通过螺栓相固定；

所述的上半固定夹持器(17)通过四角四个螺栓固定于下半固定夹持器(18)上方，包括提手(19)、2个过桥(20)、上半瓦(21)和4个定位孔(22)；

所述的提手(19)为直径20mm、长180mm的圆柱体，通过焊接固定于2个过桥(20)最顶端，用以作为提起整个上半固定夹持器(17)的把手；

所述的2个过桥(20)分置于整个上半固定夹持器(17)的前后两端，顶部焊接有提手(19)，下部焊接有上半瓦(21)；单个过桥(20)前后厚度为50mm，整体为不规则形状，上部为不规则多边形，下部为半圆形凹槽，左右两侧均开有2个圆形通孔，最外围的两个圆孔为螺栓孔，直径为13mm，内侧两个圆孔为定位孔；

所述的上半瓦(21)横截面为半圆形，外直径68mm、内直径55mm，长250mm，外部通过焊接和2个过桥(20)下部的半圆形凹槽相固定；

所述的4个定位孔(22)均是直径为13mm的通孔，2个一组分别分置于2个过桥(20)左右两侧，通过和下半固定夹持器(18)中的4个定位销(25)相配合实现上半固定夹持器(17)的定位；

所述的下半固定夹持器(18)包括2个底座(23)、下半瓦(24)和4个定位销(25)；

所述的2个底座(23)分置于下半固定夹持器(18)的前后两端，通过螺栓固定于安装板(3)上端面上；单个底座(23)前后方向上厚度为50mm，下部为不规则多边形，上部为半圆形凹槽，左右两侧上下两耳处分别开有1个圆形通孔，直径均为13mm，下方2个通孔，用以将底座(23)固定于安装板(3)上端面上；上方2个通孔均为螺纹孔，用以和整个上半固定夹持器(17)通过螺栓相固定；

所述的下半瓦(24)形状和大小与上半瓦(21)相同，外围通过焊接固定在半固定夹持器(18)上部半圆形凹槽处；

所述的4个定位销(25)均为长50mm、直径为12mm的圆柱体，顶部倒有圆角；两个一组分置于2个下半固定夹持器(18)左右两侧、螺栓孔内侧的上端面上，用以和上半固定夹持器(17)上的定位孔(22)相配合以实现两者的定位；

本发明的工作原理：

参阅图1至图2，本发明的分段式玉米芯轴内部胀裂果穗离散预脱粒试验装置工作原理如下。首先将玉米果穗放入固定夹持总成(C)的上半瓦(21)和下半瓦(24)之内，玉米果穗头大头朝向安装有胀裂头(16)的胀裂头固定座(15)方向；然后试验操作人员双手转动手轮(10)使螺杆(11)带动顶头(14)推动玉米果穗大头端朝着安装好的胀裂头(16)方向移动，推动过程中玉米果穗和胀裂头(16)接触，开始胀裂作业，玉米果穗在胀裂头(16)和上半瓦(21)、下半瓦(24)的作用下开始胀裂和逐节断开，直至将整个玉米果穗全部胀裂，胀裂完成的碎玉米果穗大部分都会落入其正下方的落料盒(2)中完成收集。

参阅图3，本发明的安装柜总成(A)工作原理如下。安装柜总成(A)前端安装有扶手(4)，结合底部四个角安装的万向轮(6)可以推动整个试验装置进行运动或者挪换位置；安装柜总成(A)下部左侧开有两个开扇，内部安装有放置座(7)，可以将不用的胀裂头(16)放置在放置座(7)上的圆柱形孔洞中，避免丢失。此外开扇内部还可以防止工具和试验材料，方便换位置是一起进行迁移。

参阅图4至图7，本发明的推进胀裂总成(B)工作原理如下。胀裂试验过程中转动和螺杆(11)相固定的手轮(10)，带动螺杆(11)发生转动，在螺纹扣堵头(13)中内螺纹的作用下使螺杆(11)产生前后移动，螺杆(11)移动带动螺杆头部的顶头(14)前后移动，在试验过程中顶头(14)推动玉米果穗朝胀裂头(16)方向移动，实现芯轴内部胀裂；螺杆(11)和顶头(14)之间采用轴承连接，使顶头(14)在螺杆(11)转动过程中不会相对于玉米果穗产生相对转动从而不会产生扭矩或其他方向的力。胀裂头(16)通过螺栓固定在胀裂头固定座(15)上，当顶头(14)推动玉米果穗逐步靠近胀裂头(16)时从芯轴内部劈裂果穗，形成玉米果穗碎块。胀裂头(16)有不同的形状，可更胀裂头(16)换进行不同因素水平的试验。

参阅图8，本发明的固定夹持总成(C)工作原理如下。上半固定夹持器(17)和下半固定夹持器(18)通过四个定位销(25)和定位孔(22)的组合进行定位，通过四个角的螺栓进行固定，拆分时可卸掉四个螺栓后用手垂直上提提手(19)；试验过程中，将其拆分开，将玉米果穗从上端放入下半瓦(24)中后将上半固定夹持器(17)合上，并用螺栓固定，然后可以开始转动手轮(10)进行玉米果穗芯轴内部胀裂试验。