常玉燕

【摘? 要】 谷物在進谷物干燥機烘干前，拋撒在進倉傳輸帶上的谷物由于存在拋撒厚度不均勻、拋灑流動阻礙等問題，從而造成谷物干燥不均勻。為解決谷物拋撒不均勻現(xiàn)象，以提高谷物干燥均勻性。文章根據(jù)谷物流動性分析，基于creo3D建模軟件設(shè)計了一款能夠均勻拋撒谷物的分糧機構(gòu)，該機構(gòu)除了均勻拋撒功能之外，還可減少谷物干燥后的破損率，同時結(jié)構(gòu)簡單，制造加工成本低，性能可靠，能夠連續(xù)工作，并且可以達到良好的清雜效果。

【關(guān)鍵詞】 谷物干燥；分糧機構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計；破碎率

一、研究背景

我國是人口大國，是糧食生產(chǎn)與需求大國，據(jù)報道2019年我國糧食產(chǎn)量為6.64萬萬噸，比2018年增長0.99，2020年我國糧食產(chǎn)量為6.69萬萬噸，2021年我國糧食產(chǎn)量達6.83萬萬噸，2022年我國糧食產(chǎn)量達6.87萬萬噸。

皖北地區(qū)位于黃河以南、淮河以北是全國玉米產(chǎn)量最大的集中產(chǎn)區(qū)，地處溫帶季風(fēng)氣候帶。夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥。氣候濕潤，陽光充足，地處平原地區(qū)，澆灌便利。每年的冬季于11 月初左右到來年的4月中旬左右，大約5個月，冬季受蒙古冷高壓控制，氣候寒冷干旱少雨，農(nóng)作物的種植多以小麥為主；夏季受極地海洋氣團或變性熱帶海洋氣團影響，高溫多雨。自5月份開始，到 9 月上旬結(jié)束，大約4個月的時間盛行夏季風(fēng)，氣候濕潤多雨；而春、秋兩季時間很短。皖北地區(qū)地處平原人口眾多，人均耕地面積較少。皖北地區(qū)的農(nóng)田種植一般為一年兩茬模式，即冬季一般以種植小麥為主，而到了小麥成熟之后農(nóng)田種植玉米或大豆，再次秋收后農(nóng)田種植小麥。這樣，農(nóng)田上的農(nóng)作物種植兩次成熟兩次收獲兩次，夏季空氣濕度大，梅雨季節(jié)時間長等因素。我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，大量具有勞動能力的青壯年走出農(nóng)村，進入城市或務(wù)工或經(jīng)商。大多數(shù)婦女、兒童及老人留守在農(nóng)村，夏忙秋收時，留守農(nóng)村的婦女和老人就成為主要勞動力，他們在糧食晾曬的時候，凸顯力不從心。

我國糧食在收割后，因勞動力不足，連續(xù)多日的陰雨天氣谷物晾曬不及時，造成谷物的損失高達18%，其中因為糧食干燥效果不達標(biāo)造成谷物霉變及發(fā)芽等引起的損失高達５％，谷物在豐收之后的干燥、儲存等問題仍是影響我國糧食的主要因素之一。由此看來，谷物降低含水量并達到長期儲存含水率，做到顆粒歸倉是至關(guān)重要的。

我國對谷物干燥機的研究逐漸發(fā)展，技術(shù)不斷地完善成熟，在實際谷物烘干作業(yè)時還有諸多地方需要進行改進提高，針對我國現(xiàn)如今的常見谷物特點，要求該類谷物干燥機必須具有干燥品質(zhì)高，干燥損耗低的功能特點。

谷物干燥機進糧通常采用螺旋輸送機構(gòu)，利用螺旋葉片的旋轉(zhuǎn)運動將谷物推送到谷物干燥機的傳輸帶中，傳輸帶的運動帶動谷物運動將谷物輸送到入料口，進入干燥機烘干倉。氣流與物料錯流流動，傳輸帶前移的過程中，谷物通過不斷與干燥機烘干倉中不同高度不同溫度的熱空氣接觸來實現(xiàn)干燥－舒緩－干燥這一低溫烘干環(huán)節(jié)將其烘干。谷物在傳輸帶上整個干燥的過程中保持進倉的原態(tài)，傳輸帶上谷物堆積厚度是進烘干倉時分糧機構(gòu)鋪撒谷物在傳輸帶上的谷物在傳輸帶的厚度均勻度直接影響谷物的干燥品質(zhì)。通過分析市場現(xiàn)廣泛應(yīng)用的干燥機機型優(yōu)化設(shè)計一款谷物干燥機中的分糧機構(gòu)，利用谷物的自身特性，實現(xiàn)谷物拋撒均勻、谷物拋撒后平鋪在傳輸帶上的厚度均勻，拋撒過程中減少谷物破損。在分糧機構(gòu)在拋撒分糧的過程中也是對谷物進行一次清雜，降低谷物的含雜量?；赾reo3D建模軟件設(shè)計加工出樣件，組裝分糧機構(gòu)在室內(nèi)進行試驗，室內(nèi)試驗條件是在無不利因素的理想狀態(tài)下進行的試驗，根據(jù)試驗取樣谷物干燥后的效果、含雜率、破碎率等數(shù)據(jù)對谷物干燥機的分糧機構(gòu)進行分析改進。

二、分糧機構(gòu)設(shè)計

（一）工作原理

干燥機分糧機構(gòu)的重要機構(gòu)有輔助桿、分糧盤、驅(qū)動電機、固定支架傳動機構(gòu)等幾部分組成。分糧機構(gòu)設(shè)置在谷物入倉塔下方，谷物傳輸帶的上方，由傳動機構(gòu)帶動分糧機構(gòu)旋轉(zhuǎn)運動，根據(jù)不同谷物特性選擇相應(yīng)的運動速度，完成谷物拋撒滿足拋撒在傳輸帶上鋪撒厚度均勻，達到均鋪效果。

（二）分糧機構(gòu)主要部件分糧盤優(yōu)化設(shè)計

根據(jù)谷物的相關(guān)特性，從谷物落入分糧盤內(nèi)到拋撒到傳輸帶這一過程摩擦降低。分糧盤表面要求光滑，表面與谷物之間具有不粘連性，并且為完成分糧盤應(yīng)在連續(xù)長時間作業(yè)，要求分糧盤材料具有抗沖擊性、耐磨性、耐腐性能好的材料。設(shè)計優(yōu)化出分糧盤的角度，合理利用谷物顆粒和斜板間的摩擦力，提高拋撒質(zhì)量達到厚度均勻。

分糧盤的傾斜角度和尺寸結(jié)合傳輸帶橫截面積尺寸布置而定，兩者之間位置相對應(yīng)，分糧機構(gòu)安裝傳輸帶前端改變谷物的運動方向。分量機構(gòu)斜板可以改變谷物的運動方向。合理的角度設(shè)計減小了對谷物流動阻礙的影響，同時考慮到谷物堆積高度，會造成谷物與傾斜面之間產(chǎn)生較大摩擦力，傾斜角度可選大一些。

（三）分糧機構(gòu)設(shè)計實驗試驗

1. 分糧機構(gòu)的參數(shù)設(shè)計以安徽省宿州市飛松機械有限公司中的一款5H-30T低溫循環(huán)谷物干燥機為例，具體參數(shù)見表1。干燥對象選取皖北地區(qū)主要玉米品種，其規(guī)格為長10mm，寬8mm，厚4mm。

2. 為分糧機構(gòu)工作效能的評價主要性能指標(biāo)為除雜率和破碎率兩項。測試后評價分糧機構(gòu)的性能指標(biāo)主要選擇除雜率以及破碎率兩項指標(biāo)作為評價依據(jù)，為測試結(jié)果更準(zhǔn)確，樣本分析主要針對連續(xù)五日的實驗數(shù)據(jù)，對五日采集的數(shù)據(jù)進行樣本分析測算，測算結(jié)果為五日采集數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值。測試主要針對烘干前后的玉米樣本的含雜率α和破碎率β兩個數(shù)值。

計算公式為：

α= ×100%

β=（1-）×100%

其中：Z為樣品中雜質(zhì)的質(zhì)量；

N為樣品中完整顆粒的質(zhì)量；

M為樣品的總質(zhì)量。

采樣選擇玉米樣品的重量為0.5千克，利用標(biāo)準(zhǔn)采用烘相法，溫度選取105℃。實驗測試針對谷物在干燥前和干燥后的含水率x和破碎率y進行計算。

計算公式為：

ω=×100%

x=1-×100%

y=β1-β0

不同批次試驗取樣玉米干燥過程的新增破碎率變化表2所示。

對不同批次玉米試驗得出平均破碎增率基本上低于0.15%。這樣玉米在干燥過程中因降水幅度造成的破碎倍增不在明顯突變，國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了破碎率為0.2%，本機試驗數(shù)據(jù)顯示，整體玉米的破碎增率明顯低于規(guī)定值。

收割后的玉米主要雜質(zhì)為玉米葉、玉米須以及小片玉米芯等。玉米須和玉米葉含水量在干燥過程中去水分不明顯。對整體含水率影響可以忽略不計。自然成熟后，玉米芯含水率一般在30%以內(nèi)，干燥過程去水現(xiàn)象明顯。該次試驗玉米雜質(zhì)含水率均為30%，玉米想長期儲存含水率需要控制在5%。通過五次取樣試驗得出玉米雜物、脫水整體效果良好。

分糧機構(gòu)室內(nèi)試驗是在無不利因素的理想狀態(tài)下進行的試驗，雖然室內(nèi)試驗對任何機械在設(shè)計過程中都起重要作用，但是不能完全體現(xiàn)出分糧機構(gòu)的性能。分糧機構(gòu)工作環(huán)境下試驗時在谷物干燥作業(yè)時對天氣環(huán)境因素是不可控制，干燥環(huán)境復(fù)雜而且多變的工作環(huán)境下進行谷物干燥機分糧機構(gòu)使用性能和機械性能試驗，所獲得結(jié)果就更加真實科學(xué)可靠，也就更加具有指導(dǎo)意義和說服力。實時記錄獲得大量數(shù)據(jù)，進一步分析數(shù)據(jù)對樣機進行改進。通過試驗結(jié)果表明本次設(shè)計的分糧機構(gòu)可以完成對干燥前谷物的均勻拋撒，大幅改善了因分撒不均勻造成的干燥不均勻現(xiàn)象，也很大程度地降低了因干燥不均勻而引起的谷物破碎程度，也有效地改善了分糧過程中出現(xiàn)的分糧阻礙現(xiàn)象，即使在分糧過程中出現(xiàn)不暢的現(xiàn)象時也可以迅速進行調(diào)整，分糧工作可以很快得到恢復(fù)。

分糧不暢的主要原因有含水率高和雜物多兩種。玉米含水率較高如未能及時進行干燥處理，堆放時間超過2周以上，若遇到陰雨天氣，玉米的含水率將會進一步增加，因為含水率的增大，會造成部分玉米顆粒的表皮結(jié)構(gòu)因出現(xiàn)霉變、腐壞遭到破壞，從而引起玉米顆粒之間的黏附力以及顆粒之間的摩擦增加，造成谷物分糧不暢，利用分糧機構(gòu)的離心力進一步降低了分糧不暢的現(xiàn)象。對分撒機構(gòu)進行拋撒試驗的過程中，玉米谷物樣本中摻雜著玉米穗、玉米碎片以及玉米葉碎片等雜物，機器中設(shè)置的分糧機構(gòu)的分糧板和干燥機的側(cè)壁中間形成的間隙可有效地將玉米谷物中摻雜的雜物清除到烘干倉外，有效的驗證了設(shè)計的分糧機構(gòu)具備良好的清雜功能。

通過試驗數(shù)據(jù)得出，優(yōu)化設(shè)計的分糧機構(gòu)在很大程度上改善了干燥機在分糧過程中出現(xiàn)的不均勻以及不暢現(xiàn)象，而且具備了因特殊原因造成分糧不暢時可以很快得到恢復(fù)，使谷物干燥順利進行，有效地提升了干燥機的除雜功能和降低谷物破碎率的功效。

三、結(jié)語

解決現(xiàn)有谷物干燥機在干燥作業(yè)時分糧不均勻、分糧不暢現(xiàn)象，結(jié)合糧食特性的相關(guān)理論，對安徽省宿州市飛松機械有限公司中的一款5H-30T低溫循環(huán)谷物干燥機中的分糧機構(gòu)進行了優(yōu)化設(shè)計。試驗結(jié)果表明：該分糧機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用降低了烘干破碎增率，除雜率效果明顯，各項性能均滿足要求，干燥機的性能得到一定程度的提升，也為后期谷物干燥機的優(yōu)化設(shè)計提供了一定的參考價值。

參考文獻：

［1］ 潘九君，李杰，尹曉慧. 對烘干機多輪排糧裝置的分析和探討［J］. 糧食流通技術(shù)，2005（05）：21-22.

［2］ 張儉明，王革，解軍，等. 控制烘后糧水分不均勻的裝置：振動式多斗排糧機的研究設(shè)計［J］. 糧食儲藏，1995（Z1）：185.

［3］ 王繼煥. 振動式排糧裝置的工作原理與設(shè)計［J］. 糧油倉儲科技通訊，2001（03）：40-42.

［4］ 師建芳，劉進，謝奇珍，等. 塔式糧食干燥機脈沖氣動排糧機構(gòu)的設(shè)計［J］. 糧油食品科技，2006（05）：12-13.

［5］ 謝飛亞. 筒倉卸糧成拱試驗及模擬研究［D］. 鄭州：河南工業(yè)大學(xué)，2018.

［6］ 黃燦軍. 輕質(zhì)顆粒物料防架橋進料器的設(shè)計［J］. 食品與機械，2013，29（01）：161-163.

［7］ 李萌. 基于糧食摩擦力效應(yīng)的筒倉卸糧成拱機理研究［D］. 鄭州：河南工業(yè)大學(xué)，2019.