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摘要：本文在对目前农业上玉米剥皮情况进行调查的基础上，设计出操作简单，结构合理的便携式手动玉米剥皮机。论文详尽分析了剥皮机的基本结构和工作原理，并对其创新点和应用前景进行了阐述，提出了目前玉米剥皮机存在的问题及其解决方案。试验证明便携式手动玉米剥皮机可以提高劳动生产率，解除农民繁重的体力劳动，满足农业市场需求。
关键词：玉米剥皮，便携式，机械，设计，实验
0 引言
我国有9亿农民，占全国总人口的70%左右。而这9亿人口大多数都靠着种地为生。据了解，目前我国还有很多农民生活并不富裕，平时的劳动所得只能够满足一家人衣食住行的基本要求，所以没有足够的经济能力来购买昂贵的农业机械，只能够利用手工劳作，耗时耗力，浪费了大量的劳动力。因此研发新型玉米剥皮机具有很好的实用价值和市场应用前景。
根据市场调查分析，传统的玉米剥皮机体型笨重，价格昂贵，不利于农民家庭大量普及。而且结构复杂，操作、维修不方便。因此研发既经济又适合农民家庭使用的农用机械，对提高农民生活水平具有重要意义。
综上所述，我们设计了一种新型的玉米剥皮机（见图1）。该机械以切合广大农民需求为出发点，具有能耗低，小巧易携，成本低、适用性强以及操作简单等优点。
1 现状分析
我国是玉米生产和消费大国，玉米生产的良好发展是确保国家粮食安全的大事。虽然我国大部分地区均适合种植玉米，但玉米收获机械化水平却长期裹足不前。我国玉米年总产量约占全国粮食总产量的27%，但玉米机收率不到2% ，远远低于小麦70%和水稻20%的机收水平。
我国多数农户自行种植管理土地，由于管理不集中，农户购买能力有限，大型联合收割机在相当长的一段时间内还不能大面积推广应用。玉米剥皮工作量很大，而且大部分还是手工操作，耗时费力，浪费了大量的劳动力。我国两茬平作地区，收玉米、种冬小麦，农时要求非常紧，农忙时常常出现劳动力短缺的现象，而且有时也有天气因素的影响，不能及时对收获的玉米进行脱皮作业。玉米果穗收获时水分较大， 籽粒不能及时通风干燥，会很快引起霉烂，变质或发芽等现象，造成玉米的大量损失。因此解决玉米果穗剥皮问题已成为提高玉米产品质量、降低损失、解放农村劳动力的关键问题。
2 基本结构与工作原理
（1）剥皮机总体结构与剥皮过程
如图2所示，玉米剥皮机主要由底座、上挡板、支架、摇把、胶辊等主要部分组成。剥皮装置由2个剥皮辊组成，其中1个辊为颗粒辊，另1个为带螺旋状凸起齿的齿辊，辊面选用高苯乙烯橡胶材料。光辊与齿辊成对使用，每对辊间形成一个槽型。
（2）剥皮原理
剥皮机采用摩擦原理进行工作，揉搓剥皮。当带苞衣玉米果穗由进口进入时，在螺旋棍螺纹的作用下，使果穗沿纵向轴线方向进入两剥皮辊形成的槽中。进入槽型的果穗受到两辊外圆轴向推力作用而沿辊作轴向运动，同时，由于两辊旋转方向相同，果穗与两辊接触处受到两个方向切向力作用，形成旋转力矩，使果穗绕自身轴线旋转； 运动过程中，果穗在自身重力和齿辊转动产生抓取力和摩擦力作用下，使苞叶被剥下。
（3）果穗剥皮过程受力分析
果穗在剥皮辊上的运动为绕自身轴线转动， 同时沿平行于辊轴轴线方向的移动。
对其运动和受力分析，可建立直角坐标系如图3所示[1]。取果穗自转中心为坐标原点，以水平方向为x 轴，垂直方向为y 轴，果穗轴向移动方向为z 轴。图中，P1为果穗上某一点运动起点，P2为该点运动一段时间（ t） 后的位置。则P2点的坐标为：
3 主要工作部件设计与参数选择
试验表明，当剥皮辊的直径减小时，则其抓取能力减小，剥净率、果穗损伤率及脱粒率也随之减少；当剥皮辊直径增大时，同时与果穗苞叶摩擦的剥皮辊表面积大，摩擦力大，剥皮效果较好。但若剥皮辊直径过大，则导致籽粒损失和破碎增加，一般剥皮辊外圆直径为60 ～ 80 mm，本机胶辊直径均取72 mm，齿辊凸起齿高取5 mm。
（2）螺旋胶辊直径确定
为提高生产率，增加果穗的输送能力，胶辊上的凸起齿沿轴线方向上按螺旋布置。为保证果穗受力均匀，运动稳定，胶辊采用3 头螺旋线等距排列，螺旋升角为30°，取螺距为90 mm[2]。
（3）螺旋胶辊间距确定
为了确定两辊轴之间的距离，我们测量并计算了玉米的直径，并绘制了正态分布图如图4。直径测量方法：用绳绕未剥过皮的玉米一周，将玉米周长记录在表中，再将测得的周长值除以π求得各玉米得直径。并用取得的玉米直径数据绘制正态分布图如图4。经计算玉米直径的平均值为：5.45cm。直径方差：0.005。
4 结语
我国政府高度重视农用机械的发展，强调推进农业机械化是转变农业生产方式的迫切需求，也为振兴农业机械化提供了重要机遇。近年来，随着农村经济建设的加速和农村种植结构的调整，国内小型农用机械市场快速增长，产销量渐趋火爆，发展前景广阔。大型、笨重的农用机械已经不适用于当前农民家庭生产需要，而小型化、精细化的玉米剥皮机则更受他们的欢迎，更加适用于我国小户式的耕作模式。并且大型农用设备操作复杂，成本高，使用、维护不方便。而小型便携式手动玉米剥皮机体型小巧、结构简单、便于移动，使用者操作起来更加方便可靠，提高了操作安全系数；另一方面价格便宜，对于购买能力较低的农民群众更易于接受。同时还方便拆装进行清洁维护，提高了机器的使用寿命。由此可见，新型的玉米剥皮机将有广阔的市场前景。
参考文献：
[1]李心平，马福丽，高连兴.差速式玉米种子脱粒机的设计[J].农业机械学报，2008，39（8）：3-4，6.
[2]易克传，曾其良，陈守江.小型摩擦式鲜食玉米剥皮机的设计[J].安徽科技学院工学院，安徽 凤阳 233100.
关键词：玉米剥皮，便携式，机械，设计，实验
0 引言
我国有9亿农民，占全国总人口的70%左右。而这9亿人口大多数都靠着种地为生。据了解，目前我国还有很多农民生活并不富裕，平时的劳动所得只能够满足一家人衣食住行的基本要求，所以没有足够的经济能力来购买昂贵的农业机械，只能够利用手工劳作，耗时耗力，浪费了大量的劳动力。因此研发新型玉米剥皮机具有很好的实用价值和市场应用前景。
根据市场调查分析，传统的玉米剥皮机体型笨重，价格昂贵，不利于农民家庭大量普及。而且结构复杂，操作、维修不方便。因此研发既经济又适合农民家庭使用的农用机械，对提高农民生活水平具有重要意义。
综上所述，我们设计了一种新型的玉米剥皮机（见图1）。该机械以切合广大农民需求为出发点，具有能耗低，小巧易携，成本低、适用性强以及操作简单等优点。
1 现状分析
我国是玉米生产和消费大国，玉米生产的良好发展是确保国家粮食安全的大事。虽然我国大部分地区均适合种植玉米，但玉米收获机械化水平却长期裹足不前。我国玉米年总产量约占全国粮食总产量的27%，但玉米机收率不到2% ，远远低于小麦70%和水稻20%的机收水平。
我国多数农户自行种植管理土地，由于管理不集中，农户购买能力有限，大型联合收割机在相当长的一段时间内还不能大面积推广应用。玉米剥皮工作量很大，而且大部分还是手工操作，耗时费力，浪费了大量的劳动力。我国两茬平作地区，收玉米、种冬小麦，农时要求非常紧，农忙时常常出现劳动力短缺的现象，而且有时也有天气因素的影响，不能及时对收获的玉米进行脱皮作业。玉米果穗收获时水分较大， 籽粒不能及时通风干燥，会很快引起霉烂，变质或发芽等现象，造成玉米的大量损失。因此解决玉米果穗剥皮问题已成为提高玉米产品质量、降低损失、解放农村劳动力的关键问题。
2 基本结构与工作原理
（1）剥皮机总体结构与剥皮过程
如图2所示，玉米剥皮机主要由底座、上挡板、支架、摇把、胶辊等主要部分组成。剥皮装置由2个剥皮辊组成，其中1个辊为颗粒辊，另1个为带螺旋状凸起齿的齿辊，辊面选用高苯乙烯橡胶材料。光辊与齿辊成对使用，每对辊间形成一个槽型。
（2）剥皮原理
剥皮机采用摩擦原理进行工作，揉搓剥皮。当带苞衣玉米果穗由进口进入时，在螺旋棍螺纹的作用下，使果穗沿纵向轴线方向进入两剥皮辊形成的槽中。进入槽型的果穗受到两辊外圆轴向推力作用而沿辊作轴向运动，同时，由于两辊旋转方向相同，果穗与两辊接触处受到两个方向切向力作用，形成旋转力矩，使果穗绕自身轴线旋转； 运动过程中，果穗在自身重力和齿辊转动产生抓取力和摩擦力作用下，使苞叶被剥下。
（3）果穗剥皮过程受力分析
果穗在剥皮辊上的运动为绕自身轴线转动， 同时沿平行于辊轴轴线方向的移动。
对其运动和受力分析，可建立直角坐标系如图3所示[1]。取果穗自转中心为坐标原点，以水平方向为x 轴，垂直方向为y 轴，果穗轴向移动方向为z 轴。图中，P1为果穗上某一点运动起点，P2为该点运动一段时间（ t） 后的位置。则P2点的坐标为：
3 主要工作部件设计与参数选择
试验表明，当剥皮辊的直径减小时，则其抓取能力减小，剥净率、果穗损伤率及脱粒率也随之减少；当剥皮辊直径增大时，同时与果穗苞叶摩擦的剥皮辊表面积大，摩擦力大，剥皮效果较好。但若剥皮辊直径过大，则导致籽粒损失和破碎增加，一般剥皮辊外圆直径为60 ～ 80 mm，本机胶辊直径均取72 mm，齿辊凸起齿高取5 mm。
（2）螺旋胶辊直径确定
为提高生产率，增加果穗的输送能力，胶辊上的凸起齿沿轴线方向上按螺旋布置。为保证果穗受力均匀，运动稳定，胶辊采用3 头螺旋线等距排列，螺旋升角为30°，取螺距为90 mm[2]。
（3）螺旋胶辊间距确定
为了确定两辊轴之间的距离，我们测量并计算了玉米的直径，并绘制了正态分布图如图4。直径测量方法：用绳绕未剥过皮的玉米一周，将玉米周长记录在表中，再将测得的周长值除以π求得各玉米得直径。并用取得的玉米直径数据绘制正态分布图如图4。经计算玉米直径的平均值为：5.45cm。直径方差：0.005。
4 结语
我国政府高度重视农用机械的发展，强调推进农业机械化是转变农业生产方式的迫切需求，也为振兴农业机械化提供了重要机遇。近年来，随着农村经济建设的加速和农村种植结构的调整，国内小型农用机械市场快速增长，产销量渐趋火爆，发展前景广阔。大型、笨重的农用机械已经不适用于当前农民家庭生产需要，而小型化、精细化的玉米剥皮机则更受他们的欢迎，更加适用于我国小户式的耕作模式。并且大型农用设备操作复杂，成本高，使用、维护不方便。而小型便携式手动玉米剥皮机体型小巧、结构简单、便于移动，使用者操作起来更加方便可靠，提高了操作安全系数；另一方面价格便宜，对于购买能力较低的农民群众更易于接受。同时还方便拆装进行清洁维护，提高了机器的使用寿命。由此可见，新型的玉米剥皮机将有广阔的市场前景。
参考文献：
[1]李心平，马福丽，高连兴.差速式玉米种子脱粒机的设计[J].农业机械学报，2008，39（8）：3-4，6.
[2]易克传，曾其良，陈守江.小型摩擦式鲜食玉米剥皮机的设计[J].安徽科技学院工学院，安徽 凤阳 233100.