◎ 宋雨楊，肖彥民，王 強

（中糧工科迎春農(nóng)牧機械（山東）有限公司，山東 東營 257000）

目前，在人力資源和土地資源日趨緊張的情況下，原糧等糧食多被置于立式糧食筒倉中進行儲存。雖然糧食筒倉具備容量大、占地面積小、機械化程度高、運營成本低等特點，但其在應用過程中也存在一些問題。特別是糧食在最后的入倉環(huán)節(jié)，由于多數(shù)筒倉進糧方式為倉頂中心進糧，倉頂進料口距底面的高差很大，會造成嚴重的糧食破碎和分級現(xiàn)象，對糧食的長期儲存帶來很多不利因素，嚴重影響儲糧品質(zhì)[1]。

基于此，本文集成了機械設計、結構分析、模擬分析、土建設計等領域的研究設計，結合多年糧食筒倉使用經(jīng)驗，研究出一種疊樓梯式防破碎及傘形防分級布料綜合系統(tǒng)。經(jīng)現(xiàn)場應用，此系統(tǒng)不僅能有效降低入倉糧食的破碎率，而且能有效防止糧食自動分級。

1 糧食破碎和自動分級的原因及危害

采用糧食筒倉儲糧時，糧食經(jīng)過接收、清理、提升輸送等流程，在最后的入倉環(huán)節(jié)，由于倉頂進料口距底面的高差大，糧食落地速度快、沖擊大，易造成糧食出現(xiàn)不同程度的破碎。此外，由于糧食顆粒大小、飽滿度、含水量、雜質(zhì)等都不盡相同，在進入筒倉跌落過程中，受碰撞力、重力和空氣阻力的綜合因素影響，引起各類物質(zhì)的重新分布，形成自然分級。多數(shù)筒倉進糧方式為倉頂中心單一進口入倉，形成以筒倉軸線為中心到倉壁由不同的顆粒組成的同心圓，灰塵、雜質(zhì)和破碎糧的小顆粒形成的雜質(zhì)區(qū)處于筒倉的中心部位[2]。

有研究發(fā)現(xiàn)，灰塵、雜質(zhì)和破碎糧的小顆粒形成的雜質(zhì)區(qū)，由于孔隙度小、帶菌量大、吸濕性強，容易造成此部位滋生蟲霉，發(fā)熱霉變，嚴重時會危及整個筒倉的糧食[3]。由此可見，糧食破碎率高及自動分級現(xiàn)象會嚴重影響儲糧品質(zhì)，降低儲糧安全和穩(wěn)定性。

2 防破碎及傘形防分級布料綜合系統(tǒng)的研究應用

2.1 工作原理

此綜合系統(tǒng)主要用于降低糧食入倉的破碎率，緩解糧食入倉自動分級。糧食進入筒倉后，經(jīng)傘形布料器進入斜溜管，然后通過特制轉(zhuǎn)向彎頭進入側壁跌落豎管。

傘形布料器設暫存分流斗，根據(jù)入倉產(chǎn)量及糧食品種設多個布料點（一般為偶數(shù)4～8 個），通過多點進倉結合暫存分流斗及轉(zhuǎn)向彎頭，使糧食顆粒不斷折返變向，促使糧食不同粒度的顆粒充分混合，以達到防止糧食自動分級的效果。

糧食進入側壁跌落豎管，豎管內(nèi)設置若干回轉(zhuǎn)折返傾斜擋板，對糧食下落進行緩沖，實現(xiàn)改變糧食流向、降低糧食入倉落地速度和沖擊力，從而實現(xiàn)降低糧食破碎率的目的[4]。

2.2 綜合系統(tǒng)的結構

以某萬噸糧食筒倉（直徑27.5 m）倉儲工程為例進行分析，綜合系統(tǒng)包括暫存分流斗、斜溜管、轉(zhuǎn)向彎頭、跌落豎管等。整體圖樣見圖1，現(xiàn)場應用案例見圖2。

圖1 綜合系統(tǒng)的整體圖

圖2 綜合系統(tǒng)的應用案例圖

2.2.1 暫存分流斗

此系統(tǒng)設計Φ1 500 mm的暫存分斗體（按800 t·h-1產(chǎn)量計算）。為保證分流斗體內(nèi)無糧食殘留，內(nèi)部設置倒三圓錐體和倒三角棱體，每個圓錐體或棱體設計角度在30°～40°，以保證斗體內(nèi)的糧食全部分流完成，無殘留。

為保證斗體內(nèi)糧食及時均勻地分流到倉內(nèi)，防止發(fā)生流料堵塞，斗體出口設計6 個出料口（設計尺寸：400 mm×400 mm）。由于6 個出料口均勻布置于斗體的圓周方向，極大地消除了大型儲糧筒倉儲糧時的偏倉現(xiàn)象，提高了筒倉的利用率和安全性能。分流斗的立面圖示和平面圖示分別見圖3、圖4。

圖3 分流斗的立面主視圖

圖4 分流斗的俯視圖

2.2.2 斜溜管

暫存斗體每一個分流口對應一根斜溜管，設計尺寸為方口400 mm×400 mm，根據(jù)實際使用效果，此尺寸既滿足了糧食的及時分流，又保證了糧層高度不超過斜溜管內(nèi)高的2/3。

根據(jù)不同糧食的自流角度，調(diào)整斜溜管的角度（通過調(diào)節(jié)構件“緊線器”進行調(diào)整），可保證糧食在自流的狀態(tài)下，實現(xiàn)糧食的層級流動，減小糧食的流動速度，降低糧食對溜管的摩擦損壞[5]。緊線器的立體圖示和截面圖示分別見圖5、圖6。

圖5 緊線器的立體圖

圖6 緊線器的截面圖

2.2.3 跌落豎管

跌落豎管由頂節(jié)跌落豎管、中間節(jié)跌落豎管、底節(jié)跌落豎管和固定鋼帶組成。為減緩跌落豎管內(nèi)糧食的流速，降低糧食的破碎率和分級，在跌落豎管內(nèi)，每隔大約300 mm 交錯布置傾斜跌落板，形成疊梯形式。根據(jù)糧食流動特性的不同，傾斜角度大約控制在36°～45°，并在跌落板上配置減磨板，以提高跌落豎管整體的使用壽命。

每條跌落豎管上，間隔1.0～1.5 m，開設300～400 mm 的孔洞，糧食從豎管開設的孔洞中不斷流出，在筒倉底部逐層堆積。糧食從側孔流出，流速較慢，可以達到降速降破碎的目的。

固定鋼帶與筒倉倉體之間采用螺栓裝配固定，通過固定鋼帶和緊線器的聯(lián)合作用，以有效調(diào)節(jié)斜溜管的角度，并將跌落豎管固定于筒倉倉壁上，實現(xiàn)整個跌落系統(tǒng)的穩(wěn)定，防止跌落系統(tǒng)管道出現(xiàn)折彎、拉脫、傾倒的情況。跌落豎管的立體圖示見圖7。

圖7 跌落豎管的立體圖

2.3 實施效果分析

2.3.1 降低破碎率

疊樓梯式跌落豎管利用運動學原理，模擬了糧食從進入到跌落的全過程（如圖8）。糧食顆粒從斜溜管進入豎直管，此時，初始速度v0，接觸傾斜跌落板后，進行速度分解降速為v1，然后經(jīng)過重力加速為v2，再次接觸傾斜跌落板后，進行速度分解降速為v3，然后，經(jīng)過重復性減速—加速—減速—加速……直至流入筒倉底面。在此過程中，可以清晰地捕捉到斜溜管的糧食滑落達到速度高峰，瞬時減速之后，經(jīng)過側壁跌落豎管若干折返減速、加速，繼而以一個相對穩(wěn)定的低速平穩(wěn)落地。從模擬分析可以得出，疊樓梯式豎直跌落管的使用，對于降低破碎率會起到明顯的效果。

圖8 糧食顆粒運動速度模擬分析圖

2.3.2 防止自動分級

傘形布料器利用仿真模擬技術，對中心口直接落料和傘形布料扶壁落料，分別進行了糧食從進入到跌落的全過程堆積模擬，通過對比可以清晰直觀地觀測到糧食堆積分布和平整度的不同，詳見圖9。

圖9 糧食堆積模擬圖

3 結語

本文設計了疊樓梯式防破碎及傘形防分級布料綜合系統(tǒng)，從工作原理、結構分析、模擬分析等幾個方面驗證了其實用性。結果表明，該綜合系統(tǒng)能有效解決糧食下降產(chǎn)生的巨大沖擊力對糧食本身造成的破壞，降低入倉糧食的破碎，有效防止糧食自動分級。

因此，防破碎及傘形防分級布料綜合系統(tǒng)可廣泛應用于糧食加工企業(yè)，如玉米深加工、飼料加工、植物油加工等。該綜合系統(tǒng)與行業(yè)同類產(chǎn)品相比，具有較好的通用性及安裝便捷性，整套裝置無任何機械機構執(zhí)行，可靠性高。

綜上所述，防破碎及傘形防分級布料綜合系統(tǒng)能較好地緩解糧食筒倉傳統(tǒng)入倉的問題，且具有較高的經(jīng)濟效益和可靠性，是易破碎糧食品種儲存?zhèn)}的入倉推薦產(chǎn)品。