小型箱式組裝谷物烘干機設計

李浩田，司立眾

（金陵科技學院 機電工程學院，江蘇 南京　211100）

小型箱式組裝谷物烘干機設計

李浩田，司立眾

（金陵科技學院 機電工程學院，江蘇 南京211100）

目前，國內谷物烘干機大部分為大型機械設備，占地面積大、成本高、難以移動，市場上缺少滿足于中小型農戶實際需求的烘干機。因此設計了一種可組裝、熱風余熱再利用、循環干燥的小型谷物烘干機。該機采用箱式干燥機的結構、逆流循環干燥方法以及間歇式谷物干燥的工作方式，使用220V及380V交流電。創新設計的斗、錐狀減速擋板，將烘干倉中的谷物均勻分散開來，提高烘干機烘干效率。烘干機具有移動、運輸、存放方便，節能環保，自動排糧等特點。

糧食烘干；組裝結構；循環；余熱利用

近年來我國經濟和科技的飛速發展，農業生產也取得了很大的進步。北方地區多以大型農場為單位生產谷物，谷物烘干采用工廠化集中處理，已存在許多大型谷物烘干機滿足其需求。大型烘干設備機械化程度高、占地面積大、成本高、難以移動，不符合中小型農戶的實際需求，而農民急需的中小型烘干機在農機市場上卻很難買到。原始的晾曬方法，不僅效率低下，而且一旦遭遇連續陰雨天氣，谷物無法曬干，將導致谷物發霉、發芽，造成經濟損失。

對于烘干處理糧食較少的農戶來說，設備的成本要嚴格控制，設備動力要方便可尋，烘干效益要明顯可觀，烘干操作要簡單方便。設計的烘干機體積較小，制造成本低廉，面向廣大農戶；設備動力為220V及380V電力，方便可尋，清潔環保；烘干系統采用余熱利用的逆流干燥，節約烘干成本，熱能利用率高；烘干箱內設有創新設計的斗錐狀擋板，谷物充分接觸熱源，烘干效率提高。該機能滿足農戶需求，效益可觀，文章對該機型的結構原理和設計等問題是進行了分析介紹。

1　箱式組裝烘干機的結構及原理

（1）結構。所設計的烘干機主要有烘干倉殼體、機架、谷物儲存倉、提升桿、熱風機、通風機、斗狀擋板、錐狀擋板等部件組成，如圖1所示。

圖1　烘干機結構示意圖

殼體由1mm厚的鍍鋅鋼板加工而成，烘干倉殼體附著在由30mm×30mm的鋁型材構建的機架上，機架為烘干機沉重結構。通風機固定在烘干倉殼體的頂部一側，通風機一側與烘干倉殼體的孔相連，通風機另一側有排風口伸出。烘干倉殼體下方一側有谷物儲存倉，存放烘干谷物。烘干倉殼體一側、谷物儲存倉正上方有提升桿，提升桿上端有一開口，開口插入烘干倉殼體，提升桿的一側有攪龍電機，傳動帶套裝在攪龍電機的轉軸和提升桿攪龍轉軸的上端，攪龍電機通過傳動帶帶動提升桿的攪龍葉片轉動，可將儲存倉中的谷物提升到烘干倉殼體上方。熱風機在烘干倉殼體下方另一側，烘干倉殼體的頂部和下方一側有連接孔，熱風機的兩個接口分別通過送風管道與烘干倉殼體頂部和下方一側的連接孔相連，熱風機中產生熱風，向烘干倉下面輸送熱風。烘干倉內有若干個烘干模塊和一個滑料板。每個烘干模塊包括一個斗狀擋板和一個錐狀擋板，斗狀擋板底部的漏孔對應錐狀擋板頂部的尖部相對應，錐狀擋板的外側邊與烘干倉殼體之間形成4個落料槽，斗狀擋板和錐狀擋板上的谷物流，在重力作用下，從上端流向下端。滑料板在烘干倉內最下方，滑料板沿烘干倉殼體下方一側的開口伸出，谷物最終流經滑料板，落入谷物儲存倉內。烘干倉殼體下方有氣泵，谷物儲存倉底部有一排料口，排料口上方蓋有排料板，排料板與排料氣缸伸縮桿相連，氣泵通過連接管與排料氣缸相連，排料板收縮可進行排料。

（2）工作原理。使用本烘干機時，首先確保排料板關閉，再向谷物儲存倉中倒入谷物。完成準備工作后，啟動烘干，熱風機工作，從烘干倉底部向上吹拂熱空氣。攪龍電機帶動攪龍葉片將儲存倉中的谷物提升至烘干倉上部，從提升桿上部開口落入烘干倉。烘干倉內設有多層斗錐狀結構，谷物在經過斗狀擋板的聚集和錐狀擋板的分散后，單次循環在烘干倉中的烘干時間大大提高，谷物也能充分分散開來。處于均勻撒落狀態的谷物受到熱風的吹拂，使谷物中的水分蒸發出來。谷物最終經滑料板再次落入谷物儲存倉，等待下一次烘干。熱空氣進入烘干倉頂部的管道，經過熱風機二次加熱，再次進入烘干倉。當烘干倉內濕度過大時，通風機工作，將烘干倉內濕氣排出。經過多次循環，最終完成烘干。排料時，氣泵向氣缸供氣，氣缸帶動排料板收縮，谷物儲存倉底部排料口打開，谷物從排料口落下。

2　箱式組裝烘干機的設計

（1）機架及殼體。為了方便運輸，降低運輸成本，以及解決農閑時烘干機占用空間等問題，將烘干機設計成可組裝形式。烘干機機架由25根鋁型材（30mm×30mm）拼接而成，作為烘干機的框架結構，其結構如圖2所示，各類型材長度及數量如表1所示。烘干機的正面要求懸掛提升桿及攪龍電機，故在機架正面增加2根沉重橫梁。

表1　機架型材清單

烘干機6根立柱上各安裝一個帶剎車的萬向輪，方便烘干機的移動與固定。型材打上穿孔，通過螺栓與螺母即可完成拼接與固定。在運輸及需存放時，可將型材拆散開來，可極大減小烘干機體積。

烘干倉殼體及谷物儲存倉殼體均由1mm厚的鍍鋅板切割而成，共計11塊。每塊板材上打有半徑3mm的圓孔，圓心距對應板材邊緣為15mm，使用M3螺栓穿過圓孔，配合T型螺母，可將板材固定于型材上，此時圓孔中心恰好與型材正中相對。故本烘干機殼體也可以自由拆卸，極大方便了運輸與存放。保養與維修方面，也因組裝式的機構，更加簡便。

型材與板材所構成的谷物儲存倉，長600mm，寬400mm，高300mm，谷物存儲倉有效體積為0.072m3。玉米的容重為750～850kg/m3，小麥的容重為700～850kg/m3，取容重的平均值為800kg/m3，令儲存倉中谷物的容積占儲存倉總容積的90%，則所設計的烘干機一次可干燥約50kg玉米或小麥。

圖2　機架

（2）斗、錐狀減速擋板。所設計的烘干機為循環烘干，為了提高整體烘干效率，需提高單次烘干效率，故采用斗、錐狀減速擋板，其結構如圖3所示。斗、錐狀減速擋板具有20°的坡度，谷物沿擋板減速下滑，與熱空氣更長時間接觸。若在烘干機內部放置帶網孔的減速裝置，也能起到減速作用，如果網孔過大，降速效果不明顯，如果網孔太小，網孔容易堵塞。若采用具有20°坡度的斜板，雖然其減速效果與斗、錐狀減速擋板完全相同，但單塊斗狀減速擋板或錐狀減速擋板的面積是單塊斜板的2倍，相同空間內斗、錐狀減速擋板處理的谷物量更大，故采用該結構。

圖3　烘干機結構示意圖

斗、錐狀擋板由1mm厚的鍍鋅板制成。斗狀擋板通過邊緣的飛邊直接固定在烘干倉殼體內壁，錐狀擋板四個角各有2個固定耳，通過固定耳與型材連接固定。谷物落下過程中，通過斗狀擋板的聚集和錐狀擋板的分散，在擋板上形成一層2粒寬的均勻谷物層，表層與熱空氣接觸，里層與溫度較高的擋板接觸，烘干效率有效提高。

（3）熱風機與排風扇。所設計的谷物烘干機采用逆流干燥工藝。熱風機向烘干倉底部輸送熱風，烘干倉頂端濕度大、而溫度度低的谷物與濕度大而溫度低的熱風相接觸；烘干倉下端濕度小而溫度高的谷物與濕度小而溫度高的熱風相接觸，形成均勻的烘干梯度。其優點是熱效率高，干后谷物水分和溫度比較均勻；缺點是熱風溫度不宜過高，故控制熱風溫度在60℃以下，配以循環烘干，使得烘干谷物品相好、破損率低。

谷物烘干過程是能耗很高的收后處理過程，降低烘干機的能耗是降低烘干成本的最重要的環節。熱風帶入干燥機的熱量一部分用于谷物水分升溫的汽化，一部分用于升高糧食溫度，另一部分則被廢氣帶走。通過計算發現，廢氣帶走的可循環利用的熱量占總熱量的20%～30%，這個數量是相當可觀的。

烘干機的廢氣沒有立刻排出，而是通過管道，將廢氣引回熱風機進風口，經過二次加熱，再次進入烘干倉內部，從而有效利用廢氣余熱，節約能源。但由于烘干過程中，谷物水分不斷蒸發出來，烘干倉內部濕度增加，積聚到一定程度則不利于烘干，故設計了通風機，可有效控制烘干濕度，保證烘干效率。所選取的熱風機和通風機，其參數如表2和表3所示。熱風機和通風機使用220V交流電源，清潔環保，方便可尋。

表2　熱風機參數

表3　通風機參數

（4）提升桿與攪龍電機。選用長1400mm，直徑140mm提升桿，套配型號Y90L-4，額定功率1.5kW，轉速1400r/min的三相電機。在烘干過程中，可持續將谷物儲存倉中的谷物提升至烘干倉上方。

（5）排糧機構。烘干完成后采用氣動裝置進行自動排料，排糧機構如圖4及圖5所示。烘干過程中，排料板關閉，谷物無法從排料口落下；啟動排料，排料板在氣缸的帶動下，沿導軌收縮，谷物自動從排料口落下。

圖4　排料機構仰視圖

圖5　排料機構結構圖

3　結論

（1）烘干機采用組裝結構，降低運輸成本，方便存放，結構簡單，維修方便。

（2）熱風余熱循環再利用，節能環保。

（3）創新設計的斗、錐狀擋板，提高了烘干效率，配合逆流干燥技術，烘干谷物品相好、破損率低。

（4）采用220V及380V交流電源供電，動力方便可尋，為用戶提供了方便，且環保清潔。

（5）烘干機底部裝有萬向輪，移動方便。

［1］候建華.小型滾筒式谷物烘干機的研制［J］.農機化研究，2010，32 （10）：101-104.

［2］趙學偉，周兵.我國糧食干燥技術現狀及發展方向［J］.糧食與飼料工業，2010，（2）：15-17.

［3］江菊元，崔明賢，田禾.螺旋提升循環式谷物烘干機的研制［J］.應用科技，2004，31（7）：62-63.

［4］吳瑞成，樓妙良，成新潮，等.循環式谷物烘干機的設計研究［J］.金華職業技術學院學報，2001，1（4）：7-9.

［5］王士軍，毛志懷，石懷志.糧食干燥工藝分析與探討［J］.農機化研究，2009，31（1）：66-70.

［6］衣淑娟，馮澤泉，張鳳霞.5GSH系列谷物烘干機的研制與開發［J］.農機化研究，2002，（2）：93-94.

［7］潘九君，尹曉慧.谷物干燥機單位耗熱量與處理量折算規則的研究［J］.干燥技術與設備，2008，6（2）：65-70.

［8］劉立意，柴玉華.谷物烘干機干燥溫度和速度的控制［J］.農機化研，2003，（2）：81-82.

［9］鐘之堂，盧青.糧食烘干機市場前景分析［J］.江蘇農機化，2015，（1）：46-48.

［10］丁立威.中小型糧食烘干機有市場［J］.湖南農業，2004，（9）：5.

Design of Small Box-type assembled Grain Dryer

LI Hao-tian，SI Li-zhong
（College of Mechanical and Electrical Engineering，Jinling Institute of Science and Technology，Nanjing，Jiangsu 211100，China）

At present，most grain dryers in China are large equipment，which cover large area，cost much，are difficult to move. However，there is a lack of dryers meeting the actual demand of small-scale farmers.Luckily，a new dryer，which can be assembled freely，recycle waste heat，dry circularly，has been designed.This dryer adopts the box-type structure，the technique of circular counter-flow drying that the grain-flow is in the opposite direction of hot airflow，the working mode of intermittent drying，and the electric energy of 220V and 380V alternating current.The innovative design of the bucket and pyramid baffle，through which the grain-flow disperses，increase drying efficiency.The dryer is convenient for moving，transport and storage，does good to energy saving and environmental protection，discharge automatically，etc.

Grain drying；assembled structure；circulating；waste heat utilization

S226.6

A

2095-980X（2016）07-0054-03

2016-06-15

李浩田（1995-），男，江蘇宿遷人，大學本科。