第3章 板齿玉米脱粒机脱粒元件设计
3.1 板齿设计
3.1.1 板齿作用
板齿是脱粒机脱粒时的主要脱粒部件。板齿设计的好坏直接关系到玉米脱粒机的脱粒质量。在脱粒机工作时，脱粒滚筒上的板齿匀速转动，对玉米果穗做挤搓作用，并且带动玉米果穗向排芯区运动。 3.1.2 板齿样式及尺寸
本设计板齿分为两种，分别为带冠板齿以及平板齿。为了模仿人工用竹签先挤掉玉米果穗上的局部籽粒这一动作，前一组的板齿设计成带冠板齿。带冠板齿先将局部籽粒挤掉，方便后续的脱粒。后一部分板齿为平板齿。因为在脱粒机工作时板齿与玉米果穗频繁接触，需要保证板齿硬度、强度、疲劳强度、耐磨性以及韧性等，故将平板齿以及带冠板齿的顶部进行淬火处理。在主轴上安装有十六个板齿，其中前八个为带冠板齿，后八个为平板齿，十六个板齿均匀的安装在脱粒滚筒的脱粒区段，板齿高40毫米，宽10毫米，长100毫米，如图3-1、图3-2所示。
图3-1 带冠板齿的设计
图3-2 平板齿的设计
3.2 电动机设计
3.2.1 板齿玉米脱粒机所需功率
板齿玉米脱粒机的主要工作部件是脱粒滚筒。滚筒上安装有板齿，板齿由滚筒带动并推动玉米果穗做螺旋运动。滚筒转速是由滚筒上安装着的板齿的顶部的线速度所决定的。滚筒转速必须保证不能伤害玉米籽粒。玉米籽粒含水率较低进行脱粒时，相对容易破碎。由文献[27]可知，13%左右含水率的玉米果穗从低于0.8米高处落下不会导致籽粒破碎。玉米籽粒从高处落下撞击地面相当于高速与板尺接触。因此可以计算出滚筒外缘的最大线速度。
根据公式：t?
2S
和 v?gt g
式中：S为实验物料距离地面高度，单位为m；g为重力加速度，值为9.8m/s2；t为下落时间，单位为s；v为下落至地面时的瞬时速度，单位为m/s。
当S=0.8时，由上式可得v?4m/s。
因此脱粒滚筒外缘即板尺顶部的线速度不得大于4m/s。若滚筒线速度太小会影响脱粒效率。其线速度在3.0m/s到3.9m/s之间最好。还需考虑凹板的曲率对玉米脱粒机脱粒效果的影响。当脱粒机较大时选取较高值，脱粒机较小时选取较小值。本设计为设计一台小型的板齿玉米脱粒机，因此设计线速度v=3.13m/s。
根据资料[xlv]，平均每个板齿受到156N的力。因此16个板齿的总受力为：
F?F平均?n板齿?156?16?2496N。因此当玉米脱粒机进行脱粒时，受到2496N的切向力。
式中：F平均为平均每个板齿所受到的力；n板齿为脱粒时参与脱粒板齿的个数。
当板齿玉米脱粒机工作时，脱粒滚筒上的板齿快速的转动，这时滚筒转速为：
V齿顶?60?10003.13?60?1000N轴???260r/min
??D顶3.14?(150?40?40)式中：V齿顶为板齿齿顶线速度；N轴为脱粒机主轴的转速；D顶为板齿齿顶距
离滚筒轴心的距离。
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