王少英，王明旭,b，李永祥，翟中陽(yáng)

(河南工業(yè)大學(xué) a.機(jī)電工程學(xué)院;b.小麥和玉米深加工國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室,鄭州 450007)

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畚斗式拋糧機(jī)的設(shè)計(jì)

王少英a，王明旭a,b，李永祥a，翟中陽(yáng)a

(河南工業(yè)大學(xué) a.機(jī)電工程學(xué)院;b.小麥和玉米深加工國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室,鄭州 450007)

針對(duì)目前散糧進(jìn)出倉(cāng)設(shè)備—帶式輸送機(jī)、埋刮板輸送機(jī)、斗式提升機(jī)、螺旋輸送機(jī)及振動(dòng)輸送機(jī)存在柔性差、自動(dòng)化程度低及糧食破碎率高的問(wèn)題，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外倉(cāng)型對(duì)進(jìn)出倉(cāng)設(shè)備的要求，設(shè)計(jì)了畚斗式拋糧機(jī)。該拋糧機(jī)主要由機(jī)架、拋糧罩、拋送電機(jī)及葉輪等部分組成，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、拋糧軌跡穩(wěn)定、能實(shí)現(xiàn)工作半徑內(nèi)360°方向的散糧輸送。該拋糧機(jī)的研發(fā)將對(duì)提高我國(guó)糧食物流自動(dòng)化水平具有一定的意義。

散糧；輸送設(shè)備；進(jìn)出倉(cāng)；畚斗式拋糧機(jī)

0 引言

散糧輸送設(shè)備是糧食物流、糧食處理、糧食加工等過(guò)程的重要設(shè)備，是糧食加工過(guò)程實(shí)現(xiàn)持續(xù)性的必要保證。輸送設(shè)備自身的自動(dòng)化、可靠穩(wěn)定性程度不僅是降低操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)強(qiáng)度的前提條件，也是降低勞動(dòng)成本、提高勞動(dòng)效率的重要因素[1]。隨著“四散技術(shù)”在糧食行業(yè)的不斷推進(jìn)和發(fā)展，國(guó)內(nèi)糧食輸送機(jī)械在傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)、埋刮板輸送機(jī)、斗式提升機(jī)、螺旋輸送機(jī)、振動(dòng)輸送機(jī)及拋糧機(jī)等機(jī)械基礎(chǔ)上，發(fā)展了氣墊輸送機(jī)、管狀輸送機(jī)，輸送產(chǎn)量在不斷增加，輸送距離不斷加大。有不少專家對(duì)糧食輸送機(jī)械有比較深入的研究，如河南工業(yè)大學(xué)的阮競(jìng)蘭教授[2-3]曾對(duì)普通帶式輸送機(jī)皮帶跑偏和輸送物料過(guò)程中撒料、回料等問(wèn)題進(jìn)行了相應(yīng)研究。管榮根等[4]曾對(duì)刮板輸送機(jī)輸送特點(diǎn)及影響其輸送效果的因素進(jìn)行過(guò)研究，并對(duì)刮板輸送機(jī)在空載時(shí)功率大、掉鏈、跳鏈進(jìn)行了深入分析，提出了相應(yīng)對(duì)策。郭吉坦等[5]結(jié)合糧食倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)自身特點(diǎn)，對(duì)糧食倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中各級(jí)輸送設(shè)備功率匹配問(wèn)題進(jìn)行了研究，并取得了一定的成果。內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)的烏蘭圖雅等對(duì)螺旋輸送裝置的理論分析、設(shè)計(jì)制造及仿真研究進(jìn)行了綜述，并分析了目前螺旋輸送裝置存在的主要問(wèn)題及今后的對(duì)策[6]。國(guó)內(nèi)專家[7-9]對(duì)螺旋輸送機(jī)生產(chǎn)效率、輸送特點(diǎn)、螺旋輸送機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)、功率匹配以及輸送機(jī)葉片加工制造、葉片耐磨性方面做了大量研究，為螺旋輸送機(jī)在各領(lǐng)域的應(yīng)用提供了支撐。另外，實(shí)用新型專利CN203529308U提供的遠(yuǎn)程輸送拋糧機(jī)，在使用時(shí)，糧袋由上輸送帶送至頂端下落至拋糧輸送帶上，再由高速旋轉(zhuǎn)的拋糧帶運(yùn)載快速運(yùn)行，在慣性的作用下，將糧袋拋向前上方；但其輸送距離受本身長(zhǎng)度的限制，體積大、質(zhì)量大，所占空間比較大?，F(xiàn)有的普通拋糧機(jī)，如實(shí)用新型專利CN2726289Y所公開的拋糧機(jī)，是拋送電機(jī)與拋送驅(qū)動(dòng)輥輪之間通過(guò)皮帶傳動(dòng)連接，糧食由拋送膠帶拋出；但這種拋糧機(jī)噪聲大，拋糧軌跡不穩(wěn)定。

綜上所述，本文主要針對(duì)目前散糧進(jìn)出倉(cāng)設(shè)備—帶式輸送機(jī)、埋刮板輸送機(jī)、斗式提升機(jī)、螺旋輸送機(jī)、振動(dòng)輸送機(jī)及氣墊機(jī)普遍存在柔性差、自動(dòng)化程度低、糧食破碎率高等問(wèn)題，在結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外倉(cāng)型對(duì)進(jìn)出倉(cāng)設(shè)備要求的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了畚斗式拋糧機(jī)。該拋糧機(jī)主要由機(jī)架、拋糧罩、拋送電機(jī)及葉輪等部分組成；設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、拋糧軌跡穩(wěn)定，能實(shí)現(xiàn)工作半徑內(nèi)360°方向的散糧輸送。該拋糧機(jī)的研發(fā)對(duì)提高我國(guó)糧食物流自動(dòng)化水平具有一定的意義。

1 畚斗式拋糧機(jī)結(jié)構(gòu)及組成

1.1 主體結(jié)構(gòu)

針對(duì)目前常用的拋糧機(jī)存在體積大、噪聲大、拋糧軌跡不穩(wěn)定等問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種畚斗式拋糧機(jī)。畚斗式拋糧機(jī)主要由機(jī)架、拋糧罩、拋送電機(jī)及葉輪等組成，如圖1所示。

(a)

(b)

圖1中：機(jī)架的上部架有拋糧罩，葉輪置于拋糧罩內(nèi)，葉輪兩端的軸承座分別立于機(jī)架上，葉輪的中心軸通過(guò)聯(lián)軸器與拋送電機(jī)的輸出軸相連，葉輪中心軸、聯(lián)軸器、電機(jī)輸出軸三者同軸；拋糧罩設(shè)有進(jìn)料口和出料口，葉輪的葉片為“V”字形彎板。拋糧罩包括下拋糧罩和上拋糧罩，上、下拋糧罩都固定于機(jī)架上，上拋糧罩扣于下拋糧罩的上方，上拋糧罩的前后兩端開設(shè)有開口，分別形成進(jìn)料口與出料口；拋糧罩內(nèi)部的葉輪最低端貼近下拋糧罩內(nèi)的最低點(diǎn)。

1.2 畚斗式葉輪

畚斗式葉輪主要包括葉片、左擋板、右擋板、葉片間擋板及中心軸，如圖2所示。

葉輪設(shè)有導(dǎo)料板，導(dǎo)料板包括左擋板、右擋板及葉片間擋板。左擋板和右擋板設(shè)置于葉輪的兩端，與葉輪中心軸垂直，并與所有葉片固定起來(lái)。葉片間擋板傾斜設(shè)置于相鄰兩葉片之間，與相鄰兩葉片固定起來(lái)，葉片間擋板與相鄰前后兩葉片、左擋板和右擋板共同圍城一個(gè)可盛放糧食的畚斗式空間。

1.左擋板 2.中心軸 3.右擋板 4.葉片間擋板 5.葉片

2 工作原理與主要部件作用

2.1 設(shè)計(jì)原理

畚斗式拋糧機(jī)主要通過(guò)電機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)畚斗葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)將拋糧機(jī)內(nèi)的糧食以弧線的軌跡高速拋出。

2.2 拋糧罩

拋糧罩的作用：一是用于盛放糧食，進(jìn)入到拋糧機(jī)內(nèi)部的糧食可以存儲(chǔ)在下拋糧罩內(nèi)；二是起到阻擋糧食飛濺的作用。葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，處于葉片間的糧食隨著葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生離心力，沒(méi)有拋糧罩的阻擋，糧食會(huì)隨葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)而飛濺出去。

2.3 畚斗式葉輪

2.3.1 葉片

一般拋糧機(jī)內(nèi)部葉輪的葉片采用水平刮板式，不能使糧食聚集，并有效整體拋出去，也就是說(shuō)糧食拋落軌跡不固定，導(dǎo)致糧食撒落范圍大，需要增加人力資源處理，消耗人力與時(shí)間，效率大大降低。而采用本發(fā)明設(shè)計(jì)“V”形彎板，進(jìn)一步根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇“V”形板的夾角角度定為120°～150°，可拋送的糧食量大。“V”形板至少為兩片，最優(yōu)選擇為6片。這樣就可有效將糧食聚集起來(lái)，集中朝一個(gè)方向拋糧食，糧食撒落范圍小，即大大減輕人力工作，工作效率有效提高。

2.3.2 導(dǎo)料板

為了能有效控制糧食進(jìn)入相鄰葉片間的進(jìn)料量，進(jìn)一步固定糧食的拋落軌跡，在畚斗式拋糧機(jī)的葉輪上還設(shè)有導(dǎo)料板。導(dǎo)料板包括左擋板和右擋板，左擋板和右擋板設(shè)置于葉輪的兩端，與葉輪中心軸垂直設(shè)置，并與所有葉片固定連接。該導(dǎo)料板的作用：一是可調(diào)節(jié)糧食拋出角度，確定糧食的最佳拋出角度，進(jìn)一步保證糧食拋出的高度和距離；二是導(dǎo)料板同時(shí)也起擋料作用，防止糧食散落。為了能將前后葉片與左右擋板間的糧食全拋出去，盡量不留糧食，導(dǎo)料板還設(shè)置了葉片間擋板，葉片間擋板傾斜固定設(shè)置于相鄰兩葉片之間，這樣前后葉片與左右擋板還有葉片間擋板就形成一個(gè)可盛放糧食的畚斗形狀的空間。葉片間擋板傾斜的角度可根據(jù)輸送要求進(jìn)行具體設(shè)置，本設(shè)計(jì)中，葉片間擋板與前葉片頂部的距離為70mm左右，與后葉片頂部的距離約為110mm，葉片間擋板的長(zhǎng)度為約210mm。此外，葉片間擋板的作用還有：①控制每次拋出糧食的量；②防止糧食進(jìn)入葉片底部；③加強(qiáng)葉片的強(qiáng)度，能有效防止拋糧機(jī)拋糧工作過(guò)程，葉片彎曲變形。

2.3.3 調(diào)節(jié)桿與萬(wàn)向輪

拋糧機(jī)拋出糧食的高度與最終拋糧距離，與出料口到地面的距離成正比關(guān)系。為了方便調(diào)節(jié)拋出糧食的距離，可在機(jī)架下端設(shè)有高度調(diào)節(jié)裝置，將機(jī)架置于高度調(diào)節(jié)裝置上。如圖1中所示：高度調(diào)節(jié)裝置包括支撐板和與支撐板底面連接的高度可伸縮支撐桿。該高度調(diào)節(jié)裝置，一方面用于調(diào)節(jié)機(jī)架的高度，另一方面用于支撐機(jī)架。該高度可伸縮支撐桿，通過(guò)螺桿設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，畚斗式拋糧機(jī)通過(guò)導(dǎo)料板可以實(shí)現(xiàn)隨意調(diào)節(jié)畚斗式拋糧機(jī)進(jìn)出料的高度，也可以調(diào)節(jié)拋糧的高度，并可自由移動(dòng)畚斗式拋糧機(jī)。該設(shè)備體積小，不用占很大空間就可實(shí)現(xiàn)拋送糧食的目的，拋送糧食的能力能達(dá)到100～200t/h，拋糧高度可達(dá)7m以上，拋糧距離可達(dá)15m。

針對(duì)糧食堆放位置的不同，需要移動(dòng)拋糧機(jī)。為了方便移動(dòng)拋糧機(jī)， 在機(jī)架下端設(shè)有可移動(dòng)裝置，包括多個(gè)滑輪，可實(shí)現(xiàn)輕松移動(dòng)拋糧機(jī)。

2.4 其他部件

畚斗式拋糧機(jī)的拋送電機(jī)優(yōu)選為無(wú)極變速電機(jī)，可有效地解決噪音問(wèn)題和實(shí)現(xiàn)不同速度下的工作要求。為了安裝、拆卸、維修及檢修的方便，葉輪與軸的鍵連接選用圓頭平鍵連接，聯(lián)軸器與軸的鍵連接，可選用圓頭平鍵連接。

為了進(jìn)一步優(yōu)化拋糧機(jī)的安裝、使用、維修及性能，軸承選用滾動(dòng)軸承，最優(yōu)選擇6008深溝球軸承；聯(lián)軸器優(yōu)選凸緣聯(lián)軸器，其構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本低，可傳動(dòng)較大轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速低、無(wú)沖擊，軸的剛性大，對(duì)中性較好。由于畚斗式拋糧機(jī)主要靠畚斗式葉輪拋送糧食，工作近似只受到徑向力，忽略軸向力的影響，滾動(dòng)軸承可優(yōu)選深溝球軸承。該類軸承摩擦因數(shù)小，極限轉(zhuǎn)速高，堅(jiān)實(shí)耐用，通用性強(qiáng)及低噪音運(yùn)行，可在高速下運(yùn)轉(zhuǎn)和易于安裝。

3 特點(diǎn)

1)采用“V”字形畚斗式葉片，可有效將糧食聚集起來(lái)，集中朝一個(gè)方向拋糧食，糧食撒落范圍小，拋糧軌跡穩(wěn)定。

2)采用可調(diào)式導(dǎo)料板，不僅可以調(diào)節(jié)糧食拋出的高度和距離，還可以起到擋料作用，防止糧食散落。

3)采用無(wú)級(jí)變速電機(jī)，可以有效地解決噪音問(wèn)題和滿足不同速度下的工作要求。

4 結(jié)論

在分析了現(xiàn)有拋糧機(jī)和輸送設(shè)備的基礎(chǔ)上，總結(jié)了現(xiàn)有拋糧機(jī)的問(wèn)題和缺陷，在現(xiàn)有的理論基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一款體積小、拋糧軌跡穩(wěn)定及噪音小的畚斗式拋糧機(jī)。該設(shè)備不僅可以單獨(dú)使用，也可和其他輸送設(shè)備結(jié)合使用，可很大程度提高對(duì)糧食的輸送效率。

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Design of the Bucket-type Grain Polishing Machine

Wang Shaoyinga, Wang Mingxua,b, Li Yongxianga, Zhai Zhongyanga

(a.School of Mechanic & Electrical Engineering; b.National Engineering Laboratory for Wheat & Corn Further Processing, Henan University of Technology, Zhengzhou 450007,China)

Aimed at the problems existing of poor flexibility,poor automation,and high grain crushing rate in current bulk grain import and export equipment including belt conveyor,buried scraper conveyor,bucket elevator,screw conveyor,and vibrating conveyor.On the basis of import and export equipment requirements,this paper combined with the current domestic and foreign warehouse type designed a bucket-type grain polishing machine.This polishing machine with small volume, throwing grain trajectory stability, low noise characteristics mainly is composed of a machine frame, throwing food cover, throwing motor, impeller and other parts.The practice shows that the polishing machine can work stably, and the bulk grain can be achieve different positions of throwing;Reasonable structure design to improve the level of China's grain logistics automation has a certain significance.

bulk grain; conveyer equipment; import and export warehouse; bucket-type grain polishing machine

2015-12-30

小麥和玉米深加工國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室開放課題(001249)；河南省科技廳重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目(152102110071)；河南省教育廳重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目(14A460006)

王少英(1991-),男，河南鞏義人，碩士研究生，(E-mail) 13700881694@163.com。

王明旭(1980-)，男，河南葉縣人，講師，博士，(E-mail)wmx20032002@163.com。

S226.5

A

1003-188X(2017)05-0163-04