尹 強，劉 帥，張永林，余 忠，劉曉鵬，魏 昕

(1.武漢輕工大學機械工程學院，武漢430023；2.荊州市宇中糧食機械有限公司,湖北 荊州434000)

民以食為天， 任何時候糧食問題都是不可忽視的重要問題。隨著我國科學技術水平的不斷發(fā)展，農業(yè)科學技術的不斷優(yōu)化， 糧食產量得到了極大地提高，因此需要大型糧倉安全地儲存糧食[1-2]。近年來農村由于晾曬糧食的場地不足， 青壯年勞動力外流嚴重， 大量的新收獲高濕度糧食無法及時得到晾曬而入倉儲存。而若將高濕度糧食直接入倉，受通風不暢或溫差影響，遇季節(jié)轉換或氣溫驟變，在糧堆表層易形成結露層及造成結頂現(xiàn)象， 這會影響糧層的通風以及降溫散濕的效果。 糧食的水分過高容易滋生大量的微生物，若沒有及時處理這些問題，糧食就極有可能會發(fā)生霉變甚至最終喪失食用價值[3-5]。 糧庫為了減少這種現(xiàn)象， 通常在結露初期使用人工進行翻糧、挖溝等方式來排濕及散熱。但人工方式排濕散熱效果往往不理想，勞動強度大、工作環(huán)境較差及翻糧不均等。為了解決這些問題，在此設計了一種機械翻糧裝置，無需人工勞動，可達到良好的翻糧效果[6-10]。

1 翻糧裝置的結構

本文設計的翻糧裝置主要由絲杠絞龍翻糧平臺、預置式底倉翻糧裝置組成。通過預置式底倉翻糧裝置以及絲杠絞龍翻糧平臺的配合使用， 可以代替人工翻糧方式，降低糧倉工作人員的勞動強度，提高工作效率，很好地達到排熱散濕效果，保證了儲存糧食質量。 翻糧裝置如圖1 所示。

圖1 翻糧裝置結構總體示意圖

在糧食進倉前，將翻糧裝置在倉內預置好，當有需要時就可以選擇啟動預置式底倉翻糧裝置或絲杠絞龍翻糧平臺，或者兩種同時啟動。啟動預置式底倉翻糧裝置可以使中低層糧食按照提前設定好的循環(huán)路線進行翻糧，啟動絲杠絞龍翻糧平臺后，通過控制驅動裝置來使翻糧部件到達所要翻糧的位置和深度。根據(jù)實際情況選擇合理的組合方法，可極大地提高工作效率和降低勞動強度， 很好地減少儲糧安全隱患。

1.1 絲杠絞龍翻攪平臺的設計

絲杠絞龍翻糧平臺主要由基座、 升降機構和翻攪機構等組成，如圖2 所示。

圖2 絲杠絞龍翻糧平臺

對于糧倉內各糧層的糧食， 主要通過絲杠絞龍翻糧平臺來進行處理。 在水平驅動裝置和升降機構的控制下， 翻攪件能夠到達指定翻糧部位和翻糧深度，再由驅動電機帶動翻攪件進行翻糧操作。為了使翻糧動作能夠順利進行， 基座的安裝位置應該布置在所需翻糧部位的糧層最上方， 升降機構安裝在設備基座上， 控制機構對翻攪機構上下方向的高度嚴格控制。 在進行翻糧動作時，會產生粉塵雜質，這些因素可能會對裝置造成影響，降低使用壽命，因此選擇將絲杠絞龍翻糧平臺的安裝位置設定在離糧面有一定距離的位置，這樣達到提高該裝置使用壽命。

1.2 預置式底倉翻糧裝置的設計

預置式底倉翻糧裝置主要由安裝于糧倉的翻糧輥軸以及提供動力的驅動裝置組成，如圖3 所示。

圖3 預置式底倉翻糧裝置

在糧倉各個側壁上分別布置多個翻糧輥軸以及配對的驅動裝置， 為了使翻糧輥軸在翻糧過程中以固定方向輸送糧食的目的，在其上設置導向筋，導向筋沿翻糧輥軸軸線方向螺旋延伸具備導向功能。 導向筋在每個翻糧輥軸兩端形成糧食進口端和糧食出口端， 相鄰布置的翻糧輥軸就很容易形成一條翻糧路線，從一個翻糧輥軸的糧食出口端開始，到達另一個翻糧輥軸的糧食進口端。 在糧倉中設置多個翻糧輥軸即可設置多條翻糧路線并且具有循環(huán)翻糧功能，使糧食能夠循環(huán)翻糧，使糧食在此過程中的翻攪變得更加充分。

2 關鍵技術研究

2.1 升降機構的設計

在本翻糧裝置中， 絲杠絞龍翻糧平臺的定位主要是針對處于發(fā)熱糧層的糧食進行翻攪， 讓翻攪件到達指定位置及深度完成翻糧動作。 在這個過程中升降機構的作用毋庸置疑， 對此我們著重對升降機構做了設計，如圖4 所示。

圖4 翻糧機升降機構示意圖

升降機構包括基座、螺接桿、升降板、蝸輪蝸桿模塊、動力輸出軸、傳動軸及驅動電機等組成。 其中基座用來安裝翻攪件， 為了使翻糧機構能夠沿豎直方向進行升降動作， 采用四個螺接桿將升降板和基座連接起來，當螺接桿轉動時，通過螺接桿外壁上的螺紋帶動升降板完成上下運動， 螺接桿的轉動方向決定升降板向上運動還是向下運動， 螺接桿順時針轉動時，升降板向上運動，螺接桿逆時針轉動時，升降板向下運動。這種傳動方式的自鎖性能很優(yōu)秀，并且能夠使升降板更加精確的在上下方向上運動，也有很好的平穩(wěn)性，受力也變得更加均衡。整個升降機構的動力部分由驅動電機提供，在這個傳動系統(tǒng)中，動力輸出軸和第二傳動軸上設置蝸桿結構， 在第一傳動軸和螺接桿上設置有渦輪結構， 采用蝸輪蝸桿傳動將動力由驅動電機上依次從動力輸出軸、 第一傳動軸、第二傳動軸最終傳到螺接桿上，最終帶動升降板完成升降動作。 在其中的渦輪蝸桿模塊由五部分組成，分別是渦輪、蝸桿推力軸承、絲桿螺母、蝸桿、渦輪蝸桿安裝箱五部分。

2.2 預置式底倉翻糧裝置翻糧路線設計

在預置式底倉翻糧裝置中， 各個翻糧輥軸的連通關系可以形成各種循環(huán)路線， 通過設計各翻糧輥軸的糧食進口端和出口端位置， 即可完成預想的翻糧路線設計。 在本預置式底倉翻糧裝置中設計了如下幾種循環(huán)路線。

若無特殊情況， 在本預置式底倉翻糧裝置中翻糧循環(huán)路線如圖5 所示。設置有三個翻糧輥軸，分別是沿豎直方向布置的輥軸1、 沿水平方向布置的輥軸2 和輥軸3， 其中輥軸2 和輥軸3 自上而下隔有一定距離，但都位于輥軸1 的同一側，另外輥軸3 的外部設置有一個套筒用來減小壓力并使翻糧更加充分均勻，套筒之上開有一個喂料口。 A 循環(huán)路徑中，糧食從底部被輥軸1 帶動克服重力， 由輥軸1 底部的糧食進口端到達上方的糧食出口端；B 循環(huán)路徑中，位于輥軸2 糧食進口端周圍的糧食和由A 循環(huán)路線帶來的糧食通過輥軸2 螺旋導向筋到達輥軸2糧食出口端；C 循環(huán)路徑中，糧食依靠自身重力下落到輥軸3 的糧食進口端；D 循環(huán)路徑中，糧食通過套筒上的喂料口到達輥軸3 的糧食進口端， 再通過輥軸3 的螺旋導向筋輸送到輥軸3 的糧食出口端。

圖5 倉內翻糧循環(huán)路線示意圖

對于需求不同的糧倉，設置循環(huán)路線也不同，如圖6 所示，展示了另一種循環(huán)示意圖。在圖6 中所采用的翻糧裝置中設置了兩個翻糧輥軸， 第一翻糧輥軸位于糧倉靠近底部位置， 第二翻糧輥軸位于第一翻糧輥軸上方。第一翻糧輥軸采取水平布置，第二翻糧輥軸采取傾斜向上布置。 在翻糧流程中流程1 是將位于第一翻糧輥軸進口端的糧食在螺旋導向筋作用下運送至出口端； 流程2 則是將進入第二翻糧輥軸的糧食在螺旋導向筋作用下傾斜輸送至出口端；流程3 表示糧食在自重下下落到翻糧輥軸喂料口。

圖6 倉內翻糧三角形循環(huán)路線示意圖

3 結語

糧食翻攪是是糧倉在儲備糧食時必不可缺的一道工序， 翻糧機則是糧庫減少人力勞動和提高倉內翻糧效率的一種重要設備。 本文為解決當下糧倉人工翻糧勞動強度高、機械化程度低、現(xiàn)有翻糧機翻糧效率低下等問題，提出了一種新型翻糧裝置，重點介紹了其絲杠絞龍翻攪平臺和預置式底倉翻糧裝置的結構設計， 論述了其升降機構和預置式底倉翻糧裝置多種循環(huán)路線的工作原理。 該新型翻糧裝置工作狀態(tài)靈活、自動化程度高，彌補了許多現(xiàn)有翻糧裝置的不足，能夠完全實現(xiàn)機械化翻糧，極大程度提高了糧倉翻糧工作的效率與質量，其主要有以下優(yōu)點：

（1）本裝置通過預置式底倉翻糧裝置在糧倉內設置多個翻糧輥軸，能夠實現(xiàn)糧倉內糧食應翻盡翻，應攪盡攪。

（2）通過水平驅動裝置和升降機構帶動翻攪件可到達糧層任意指定位置進行翻攪， 故可以實現(xiàn)定點翻糧。

（3）循環(huán)路線的設定可使糧食保持流動狀態(tài)，使翻糧更加充分徹底，更加適應濕度較大的作業(yè)環(huán)境。