種子包衣后干燥機(jī)的研究

田婧塬，王高，坎雜

(石河子大學(xué)，新疆石河子832000)

近幾年，我國(guó)工廠化藥劑處理的種子中，包衣種子約占90%，而且在今后的推廣應(yīng)用中仍將占據(jù)重要地位，目前種子包衣面積已達(dá)17%，種衣劑進(jìn)行良種包衣已由點(diǎn)到面、由試驗(yàn)示范到推廣應(yīng)用。種子包衣是以種子為載體，以包衣設(shè)備為手段，將含有農(nóng)藥、肥料、生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等有效成分的種衣劑(通常為膠懸液)按一定比例均勻有效地包敷到種子表面的加工處理技術(shù)［1］。種衣劑有效防治苗期病蟲害，提高發(fā)芽率，促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)，提高作物產(chǎn)量等［2］。

提高包衣質(zhì)量和自動(dòng)化水平是農(nóng)業(yè)機(jī)械研究專家最為關(guān)注的問題［3］。中國(guó)的包衣設(shè)備落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，自動(dòng)化程度不高是當(dāng)前的首要問題。其次，密封不嚴(yán)是國(guó)產(chǎn)種衣機(jī)普遍存在的問題，造成包衣藥劑損失，嚴(yán)重影響了包衣的效果，而且產(chǎn)生的大量藥劑粉塵以及其中的有毒物質(zhì)，對(duì)操作人員的身體健康造成威脅。再者，種子經(jīng)包衣處理后表面水分有所增加，如果不盡快脫去這部分水分，將給下一步的種子處理工作帶來很多麻煩，如種子計(jì)量不準(zhǔn)確、種子包裝后黏結(jié)等，而且還會(huì)影響種子發(fā)芽率及后期的儲(chǔ)存問題。

針對(duì)這些問題，由石河子開發(fā)區(qū)天佐種子有限責(zé)任公司，開發(fā)了一種新型的種子包衣后干燥機(jī)，采用精確控制，將各部件有序協(xié)調(diào)的工作，有效提高了種子包衣后的質(zhì)量，滿足了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)隊(duì)種子包衣質(zhì)量高標(biāo)準(zhǔn)的要求該種子包衣后干燥機(jī)即可用于種子包衣干燥機(jī)，也可獨(dú)立作為干燥設(shè)備進(jìn)行干燥物料設(shè)備［4］。

1 基本結(jié)構(gòu)及工作過程

1.1 基本結(jié)構(gòu)組成 該種子包衣后干燥機(jī)主要由傳動(dòng)系統(tǒng)、熱風(fēng)系統(tǒng)、進(jìn)料系統(tǒng)、出料系統(tǒng)、12棱邊滾筒和機(jī)架、控制系統(tǒng)等組成。種子被包衣等處理后，由進(jìn)料系統(tǒng)落入到該干燥機(jī)的核心部件12棱邊滾筒中，打開總電源，通過控制系統(tǒng)設(shè)定好傳動(dòng)系統(tǒng)合適轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)起來，再設(shè)定風(fēng)機(jī)的適宜風(fēng)速和加熱最佳溫度，熱風(fēng)系統(tǒng)通過滾筒中軸心總管道上的傾斜支流風(fēng)管道將熱風(fēng)吹到包衣后種子的表面，對(duì)其表面進(jìn)行加熱，通過調(diào)節(jié)連接上下機(jī)架的對(duì)稱調(diào)節(jié)絲桿，可微調(diào)滾筒傾斜角度使?jié)L筒達(dá)到合適傾斜角度，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)干燥作業(yè)，干燥完成后的種子經(jīng)出料系統(tǒng)排除滾筒，為滾筒后續(xù)工作捅出空間。

1.2 干燥機(jī)的特點(diǎn) 該干燥機(jī)有以下7個(gè)方面的特點(diǎn):

(1)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，干燥速度快，并可進(jìn)行低溫?zé)犸L(fēng)控制調(diào)節(jié)，干燥均勻、無破碎，粘結(jié)率低，可進(jìn)行連續(xù)干燥作業(yè)。

(2)種子包衣后干燥核心部件是滾筒，采用封閉式箱體設(shè)計(jì)，保證了種子包衣劑對(duì)加工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境污染小，減少包衣劑對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)工人身體的影響。

(3)該干燥機(jī)中的滾筒采用的是12棱邊滾筒，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的翻轉(zhuǎn)，使種子干燥均勻，而且可以有效減少因?yàn)榉D(zhuǎn)而導(dǎo)致的種衣劑的脫落或破碎，提高種子干燥效率。

(4)該干燥機(jī)采用電子數(shù)字式控溫，所述加熱管為電阻式熱合金介質(zhì)導(dǎo)熱升溫的熱風(fēng)烘干干燥裝置，在所述滾筒內(nèi)通過熱風(fēng)的沖擊與對(duì)流，實(shí)現(xiàn)對(duì)包衣種子的干燥。

(5)設(shè)置了檢視窗口，可以觀察和檢測(cè)種子包衣后干燥的過程，也可以打開檢視窗口，對(duì)滾筒內(nèi)殘留物進(jìn)行清理。

(6)根據(jù)包衣不同的種子后干燥可以調(diào)節(jié)干燥溫度、滾筒轉(zhuǎn)速和氣流沖擊速度，選擇不同種子的最佳干燥參數(shù)組合。

(7)該干燥機(jī)的進(jìn)料系統(tǒng)、滾筒和出料系統(tǒng)均由不銹鋼材質(zhì)組成，能夠接觸到包衣劑的部件不會(huì)被種子包衣劑腐蝕，更加經(jīng)久耐用。

1.3 主要的技術(shù)參數(shù)

生產(chǎn)率(烘干棉種):5 t/h

電加熱器功率:1.5 kW

風(fēng)機(jī)功率:2 kW

滾筒驅(qū)動(dòng)電機(jī):1.5 kW

風(fēng)機(jī)流量:4 000 m3/h

物料表面溫度:80℃

滾筒傾斜角度調(diào)節(jié)范圍:-5°～+5°

整機(jī)尺寸:3 440 mm×970 mm×2600 mm

2 關(guān)鍵工作部件

2.1 傳動(dòng)系統(tǒng) 傳動(dòng)系統(tǒng)為動(dòng)力機(jī)構(gòu)，調(diào)速電機(jī)通過皮帶輪驅(qū)動(dòng)12棱邊滾筒，為滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)提供動(dòng)力。調(diào)速電機(jī)由轉(zhuǎn)速可由控制系統(tǒng)進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。

傳動(dòng)系統(tǒng)由調(diào)速電機(jī)、大小皮帶輪、皮帶和拖輪裝置組成，通過調(diào)速電機(jī)機(jī)座與機(jī)殼機(jī)架相連;托輪裝置在滾筒的左右兩邊各設(shè)兩個(gè)，前后各一組，托輪裝置由支架、橡膠輪和輪軸組成，支架焊接在整體上機(jī)架上。小皮帶輪通過中間鍵固定在調(diào)速電機(jī)的輸出軸上，而大帶輪通過螺釘固定在滾筒外圍上。相比鏈條傳動(dòng)，皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高。此傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比是10∶1，調(diào)速電機(jī)的調(diào)速范圍125～1 250 r/min。

2.2 滾筒 該干燥機(jī)的核心部件干燥滾筒設(shè)計(jì)成12棱邊滾筒，相比圓形滾筒，不僅具有翻轉(zhuǎn)種子，使種子干燥更加均勻的功能，而且對(duì)比六棱邊滾筒，翻轉(zhuǎn)幅度較小，不會(huì)對(duì)種子表面的種衣劑造成脫落，降低了設(shè)備對(duì)種子的破損率。滾筒采用封閉式結(jié)構(gòu)，只在前后設(shè)有開口，在開口出通過耐磨橡膠帶保證滾筒與進(jìn)出料系統(tǒng)的封閉性。

滾筒通過托輪裝置支撐在上機(jī)架上，上機(jī)架與下機(jī)架在下料段通過銷釘連接，出料端通過調(diào)節(jié)絲桿連接。滾筒在工作狀態(tài)出料段略微向上傾斜，傾斜的角度可通過調(diào)節(jié)連接上下機(jī)架的對(duì)稱調(diào)節(jié)絲桿進(jìn)行微調(diào)。該干燥機(jī)可實(shí)現(xiàn)種子包衣后干燥連續(xù)作業(yè)，滾筒的長(zhǎng)度≥2 350 mm，生產(chǎn)效率高，滾筒內(nèi)經(jīng)≥390 mm。

2.3 熱風(fēng)系統(tǒng) 熱風(fēng)系統(tǒng)通過風(fēng)機(jī)將大量的風(fēng)吹出，流經(jīng)加熱室，對(duì)其進(jìn)行加熱達(dá)到一定溫度，再經(jīng)由進(jìn)氣管道導(dǎo)到軸心總管道，軸心管道將具有一定壓力和溫度氣流較均勻分配給其傾斜支流分管道，再直接沖擊包衣后的種子表面，對(duì)種子進(jìn)行干燥。干燥后的廢氣經(jīng)由排風(fēng)系統(tǒng)排除，在排除系統(tǒng)由風(fēng)機(jī)除塵器對(duì)廢氣進(jìn)行凈化處理，減小對(duì)環(huán)境的影響。

熱風(fēng)系統(tǒng)由風(fēng)機(jī)、進(jìn)氣管道、排風(fēng)系統(tǒng)、加熱室、電加熱管、軸心總管道及其上的傾斜支流分管道。排風(fēng)系統(tǒng)由排風(fēng)管道、風(fēng)機(jī)除塵器組成。風(fēng)機(jī)通過下支架固定在下機(jī)架上，而加熱室直接連在風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口上，加熱室中布置多個(gè)加熱管，保證對(duì)經(jīng)過氣流加熱到預(yù)定的溫度。進(jìn)氣管道兩端分別焊接在加熱室出口和軸心總管道上，進(jìn)氣管道末端穿過了出料系統(tǒng)。而軸心總管道兩端分別通過螺栓連接在進(jìn)料系統(tǒng)和出料系統(tǒng)殼體上。

2.4 控制系統(tǒng) 該干燥機(jī)控制參數(shù)主要包括滾筒的轉(zhuǎn)速，氣流溫度和氣流速度。通過控制柜設(shè)定好轉(zhuǎn)速［5］和速度，然后下指令給2個(gè)變頻器，變頻器通過調(diào)節(jié)交流電頻率進(jìn)而控制調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)速和風(fēng)機(jī)的氣流速度;控制柜下傳數(shù)據(jù)給溫控儀，由溫控儀控制電加熱管進(jìn)行加熱，溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)當(dāng)前溫度，便于查看和測(cè)控。

控制系統(tǒng)有溫度、風(fēng)速、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置，由溫度傳感器、溫控儀、變頻器、電器元件、控制柜、電纜等組成。控制柜安裝在機(jī)架的外側(cè)并且適合操作的地方，而溫度傳感器安在軸心總管道的支流分管道的出口處，但距離種子有一定的間隙。

3 包衣后干燥試驗(yàn)及結(jié)果

試驗(yàn)以棉種為原料，棉種種衣劑作為包衣劑，50∶1的藥種比，對(duì)包衣后的棉種進(jìn)行烘干試驗(yàn)，以生產(chǎn)效率、破損率、干燥均勻度等性能指標(biāo)。試驗(yàn)結(jié)果:(1)成功研制種子包衣后干燥機(jī)一臺(tái);(2)生產(chǎn)效率為5.3 t/h，種子破損率為0.5%，試驗(yàn)檢測(cè)的各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)標(biāo)，有些指標(biāo)甚至超過干燥機(jī)的指標(biāo)。

4 結(jié)論

(1)通過棉種包衣后干燥試驗(yàn)，得出棉種生產(chǎn)效率5.3 t/h，干燥過程破損率0.5%。試驗(yàn)檢測(cè)的各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)標(biāo)，有些指標(biāo)甚至遠(yuǎn)超過干燥機(jī)的指標(biāo)。

(2)該包衣后干燥機(jī)使種子包衣后無需晾曬可立即包裝，提高工作效率，縮短種子加工時(shí)間，節(jié)約勞動(dòng)生產(chǎn)成本;并且能有效解決天氣寒冷造成的種子包衣后凍結(jié)現(xiàn)象。使用可靠且維護(hù)方便，適用于大中型種子加工成套設(shè)備或單機(jī)使用。

［1］李明，姚東偉，萬麗，等.中國(guó)農(nóng)作物種子包衣機(jī)械應(yīng)用概況［J］.種子，2005(12):50-52.

［2］王少先，彭克勤，蕭浪濤，等.種子包衣及丸化技術(shù)研究進(jìn)展［J］.種子，2002(5):32-35.

［3］趙磊磊，聶立水，朱清科，等.種子包衣及其在中國(guó)的應(yīng)用研究［J］.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2009，25(23):126-131.

［4］彭寶良，謝煥雄，王海鷗，等.5BH-5型種子包衣后烘干機(jī)的研制［J］.西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2007，16(1):235-238.

［5］馬榮超，秦文.輕小型種子包衣機(jī)的研制及最佳滾筒轉(zhuǎn)速的研究［J］.中國(guó)農(nóng)機(jī)化，2003(4):25-27.