畚斗式拋糧機的設(shè)計

王少英，王明旭,b，李永祥，翟中陽

(河南工業(yè)大學(xué) a.機電工程學(xué)院;b.小麥和玉米深加工國家工程實驗室,鄭州 450007)

?

畚斗式拋糧機的設(shè)計

王少英a，王明旭a,b，李永祥a，翟中陽a

(河南工業(yè)大學(xué) a.機電工程學(xué)院;b.小麥和玉米深加工國家工程實驗室,鄭州 450007)

針對目前散糧進出倉設(shè)備—帶式輸送機、埋刮板輸送機、斗式提升機、螺旋輸送機及振動輸送機存在柔性差、自動化程度低及糧食破碎率高的問題，結(jié)合目前國內(nèi)外倉型對進出倉設(shè)備的要求，設(shè)計了畚斗式拋糧機。該拋糧機主要由機架、拋糧罩、拋送電機及葉輪等部分組成，其結(jié)構(gòu)簡單、拋糧軌跡穩(wěn)定、能實現(xiàn)工作半徑內(nèi)360°方向的散糧輸送。該拋糧機的研發(fā)將對提高我國糧食物流自動化水平具有一定的意義。

散糧；輸送設(shè)備；進出倉；畚斗式拋糧機

0 引言

散糧輸送設(shè)備是糧食物流、糧食處理、糧食加工等過程的重要設(shè)備，是糧食加工過程實現(xiàn)持續(xù)性的必要保證。輸送設(shè)備自身的自動化、可靠穩(wěn)定性程度不僅是降低操作人員勞動強度、改善勞動強度的前提條件，也是降低勞動成本、提高勞動效率的重要因素[1]。隨著“四散技術(shù)”在糧食行業(yè)的不斷推進和發(fā)展，國內(nèi)糧食輸送機械在傳統(tǒng)帶式輸送機、埋刮板輸送機、斗式提升機、螺旋輸送機、振動輸送機及拋糧機等機械基礎(chǔ)上，發(fā)展了氣墊輸送機、管狀輸送機，輸送產(chǎn)量在不斷增加，輸送距離不斷加大。有不少專家對糧食輸送機械有比較深入的研究，如河南工業(yè)大學(xué)的阮競蘭教授[2-3]曾對普通帶式輸送機皮帶跑偏和輸送物料過程中撒料、回料等問題進行了相應(yīng)研究。管榮根等[4]曾對刮板輸送機輸送特點及影響其輸送效果的因素進行過研究，并對刮板輸送機在空載時功率大、掉鏈、跳鏈進行了深入分析，提出了相應(yīng)對策。郭吉坦等[5]結(jié)合糧食倉儲系統(tǒng)自身特點，對糧食倉儲系統(tǒng)中各級輸送設(shè)備功率匹配問題進行了研究，并取得了一定的成果。內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)的烏蘭圖雅等對螺旋輸送裝置的理論分析、設(shè)計制造及仿真研究進行了綜述，并分析了目前螺旋輸送裝置存在的主要問題及今后的對策[6]。國內(nèi)專家[7-9]對螺旋輸送機生產(chǎn)效率、輸送特點、螺旋輸送機內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)、功率匹配以及輸送機葉片加工制造、葉片耐磨性方面做了大量研究，為螺旋輸送機在各領(lǐng)域的應(yīng)用提供了支撐。另外，實用新型專利CN203529308U提供的遠程輸送拋糧機，在使用時，糧袋由上輸送帶送至頂端下落至拋糧輸送帶上，再由高速旋轉(zhuǎn)的拋糧帶運載快速運行，在慣性的作用下，將糧袋拋向前上方；但其輸送距離受本身長度的限制，體積大、質(zhì)量大，所占空間比較大。現(xiàn)有的普通拋糧機，如實用新型專利CN2726289Y所公開的拋糧機，是拋送電機與拋送驅(qū)動輥輪之間通過皮帶傳動連接，糧食由拋送膠帶拋出；但這種拋糧機噪聲大，拋糧軌跡不穩(wěn)定。

綜上所述，本文主要針對目前散糧進出倉設(shè)備—帶式輸送機、埋刮板輸送機、斗式提升機、螺旋輸送機、振動輸送機及氣墊機普遍存在柔性差、自動化程度低、糧食破碎率高等問題，在結(jié)合目前國內(nèi)外倉型對進出倉設(shè)備要求的基礎(chǔ)上，設(shè)計了畚斗式拋糧機。該拋糧機主要由機架、拋糧罩、拋送電機及葉輪等部分組成；設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、拋糧軌跡穩(wěn)定，能實現(xiàn)工作半徑內(nèi)360°方向的散糧輸送。該拋糧機的研發(fā)對提高我國糧食物流自動化水平具有一定的意義。

1 畚斗式拋糧機結(jié)構(gòu)及組成

1.1 主體結(jié)構(gòu)

針對目前常用的拋糧機存在體積大、噪聲大、拋糧軌跡不穩(wěn)定等問題，設(shè)計了一種畚斗式拋糧機。畚斗式拋糧機主要由機架、拋糧罩、拋送電機及葉輪等組成，如圖1所示。

(a)

(b)

圖1中：機架的上部架有拋糧罩，葉輪置于拋糧罩內(nèi)，葉輪兩端的軸承座分別立于機架上，葉輪的中心軸通過聯(lián)軸器與拋送電機的輸出軸相連，葉輪中心軸、聯(lián)軸器、電機輸出軸三者同軸；拋糧罩設(shè)有進料口和出料口，葉輪的葉片為“V”字形彎板。拋糧罩包括下拋糧罩和上拋糧罩，上、下拋糧罩都固定于機架上，上拋糧罩扣于下拋糧罩的上方，上拋糧罩的前后兩端開設(shè)有開口，分別形成進料口與出料口；拋糧罩內(nèi)部的葉輪最低端貼近下拋糧罩內(nèi)的最低點。

1.2 畚斗式葉輪

畚斗式葉輪主要包括葉片、左擋板、右擋板、葉片間擋板及中心軸，如圖2所示。

葉輪設(shè)有導(dǎo)料板，導(dǎo)料板包括左擋板、右擋板及葉片間擋板。左擋板和右擋板設(shè)置于葉輪的兩端，與葉輪中心軸垂直，并與所有葉片固定起來。葉片間擋板傾斜設(shè)置于相鄰兩葉片之間，與相鄰兩葉片固定起來，葉片間擋板與相鄰前后兩葉片、左擋板和右擋板共同圍城一個可盛放糧食的畚斗式空間。

1.左擋板 2.中心軸 3.右擋板 4.葉片間擋板 5.葉片

2 工作原理與主要部件作用

2.1 設(shè)計原理

畚斗式拋糧機主要通過電機的高速旋轉(zhuǎn)帶動畚斗葉輪轉(zhuǎn)動將拋糧機內(nèi)的糧食以弧線的軌跡高速拋出。

2.2 拋糧罩

拋糧罩的作用：一是用于盛放糧食，進入到拋糧機內(nèi)部的糧食可以存儲在下拋糧罩內(nèi)；二是起到阻擋糧食飛濺的作用。葉輪轉(zhuǎn)動，處于葉片間的糧食隨著葉輪轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生離心力，沒有拋糧罩的阻擋，糧食會隨葉輪轉(zhuǎn)動而飛濺出去。

2.3 畚斗式葉輪

2.3.1 葉片

一般拋糧機內(nèi)部葉輪的葉片采用水平刮板式，不能使糧食聚集，并有效整體拋出去，也就是說糧食拋落軌跡不固定，導(dǎo)致糧食撒落范圍大，需要增加人力資源處理，消耗人力與時間，效率大大降低。而采用本發(fā)明設(shè)計“V”形彎板，進一步根據(jù)經(jīng)驗選擇“V”形板的夾角角度定為120°～150°，可拋送的糧食量大。“V”形板至少為兩片，最優(yōu)選擇為6片。這樣就可有效將糧食聚集起來，集中朝一個方向拋糧食，糧食撒落范圍小，即大大減輕人力工作，工作效率有效提高。

2.3.2 導(dǎo)料板

為了能有效控制糧食進入相鄰葉片間的進料量，進一步固定糧食的拋落軌跡，在畚斗式拋糧機的葉輪上還設(shè)有導(dǎo)料板。導(dǎo)料板包括左擋板和右擋板，左擋板和右擋板設(shè)置于葉輪的兩端，與葉輪中心軸垂直設(shè)置，并與所有葉片固定連接。該導(dǎo)料板的作用：一是可調(diào)節(jié)糧食拋出角度，確定糧食的最佳拋出角度，進一步保證糧食拋出的高度和距離；二是導(dǎo)料板同時也起擋料作用，防止糧食散落。為了能將前后葉片與左右擋板間的糧食全拋出去，盡量不留糧食，導(dǎo)料板還設(shè)置了葉片間擋板，葉片間擋板傾斜固定設(shè)置于相鄰兩葉片之間，這樣前后葉片與左右擋板還有葉片間擋板就形成一個可盛放糧食的畚斗形狀的空間。葉片間擋板傾斜的角度可根據(jù)輸送要求進行具體設(shè)置，本設(shè)計中，葉片間擋板與前葉片頂部的距離為70mm左右，與后葉片頂部的距離約為110mm，葉片間擋板的長度為約210mm。此外，葉片間擋板的作用還有：①控制每次拋出糧食的量；②防止糧食進入葉片底部；③加強葉片的強度，能有效防止拋糧機拋糧工作過程，葉片彎曲變形。

2.3.3 調(diào)節(jié)桿與萬向輪

拋糧機拋出糧食的高度與最終拋糧距離，與出料口到地面的距離成正比關(guān)系。為了方便調(diào)節(jié)拋出糧食的距離，可在機架下端設(shè)有高度調(diào)節(jié)裝置，將機架置于高度調(diào)節(jié)裝置上。如圖1中所示：高度調(diào)節(jié)裝置包括支撐板和與支撐板底面連接的高度可伸縮支撐桿。該高度調(diào)節(jié)裝置，一方面用于調(diào)節(jié)機架的高度，另一方面用于支撐機架。該高度可伸縮支撐桿，通過螺桿設(shè)置來實現(xiàn)。此外，畚斗式拋糧機通過導(dǎo)料板可以實現(xiàn)隨意調(diào)節(jié)畚斗式拋糧機進出料的高度，也可以調(diào)節(jié)拋糧的高度，并可自由移動畚斗式拋糧機。該設(shè)備體積小，不用占很大空間就可實現(xiàn)拋送糧食的目的，拋送糧食的能力能達到100～200t/h，拋糧高度可達7m以上，拋糧距離可達15m。

針對糧食堆放位置的不同，需要移動拋糧機。為了方便移動拋糧機， 在機架下端設(shè)有可移動裝置，包括多個滑輪，可實現(xiàn)輕松移動拋糧機。

2.4 其他部件

畚斗式拋糧機的拋送電機優(yōu)選為無極變速電機，可有效地解決噪音問題和實現(xiàn)不同速度下的工作要求。為了安裝、拆卸、維修及檢修的方便，葉輪與軸的鍵連接選用圓頭平鍵連接，聯(lián)軸器與軸的鍵連接，可選用圓頭平鍵連接。

為了進一步優(yōu)化拋糧機的安裝、使用、維修及性能，軸承選用滾動軸承，最優(yōu)選擇6008深溝球軸承；聯(lián)軸器優(yōu)選凸緣聯(lián)軸器，其構(gòu)造簡單、成本低，可傳動較大轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速低、無沖擊，軸的剛性大，對中性較好。由于畚斗式拋糧機主要靠畚斗式葉輪拋送糧食，工作近似只受到徑向力，忽略軸向力的影響，滾動軸承可優(yōu)選深溝球軸承。該類軸承摩擦因數(shù)小，極限轉(zhuǎn)速高，堅實耐用，通用性強及低噪音運行，可在高速下運轉(zhuǎn)和易于安裝。

3 特點

1)采用“V”字形畚斗式葉片，可有效將糧食聚集起來，集中朝一個方向拋糧食，糧食撒落范圍小，拋糧軌跡穩(wěn)定。

2)采用可調(diào)式導(dǎo)料板，不僅可以調(diào)節(jié)糧食拋出的高度和距離，還可以起到擋料作用，防止糧食散落。

3)采用無級變速電機，可以有效地解決噪音問題和滿足不同速度下的工作要求。

4 結(jié)論

在分析了現(xiàn)有拋糧機和輸送設(shè)備的基礎(chǔ)上，總結(jié)了現(xiàn)有拋糧機的問題和缺陷，在現(xiàn)有的理論基礎(chǔ)上設(shè)計了一款體積小、拋糧軌跡穩(wěn)定及噪音小的畚斗式拋糧機。該設(shè)備不僅可以單獨使用，也可和其他輸送設(shè)備結(jié)合使用，可很大程度提高對糧食的輸送效率。

[1] 商明錦.淺議幾種主要糧食輸送機械的操作維護和保養(yǎng)[J].制粉工業(yè),2008(6):18-19.

[2] 阮競蘭,伍維維.糧食加工機械的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].糧食加工，2013,38(1):7-9.

[3] 徐遠.淺談糧食的輸送機械[J].黑龍江糧油科技,2003(2):33.

[4] 管榮根,顧玲,張瑞宏.鏈板式連續(xù)輸送機械的輸送條件及其影響因素[J].起重運輸機械,2005(3):51-54.

[5] 郭吉坦,劉曉兵.糧食倉儲系統(tǒng)各級輸送設(shè)備功率匹配問題的研究[J].大連鐵道學(xué)院學(xué)報,2004(1):25-28.

[6] 烏蘭圖雅,王春光.螺旋輸送裝置的研究現(xiàn)狀和未來發(fā)展[J].農(nóng)機化研究,2014，36(11):244-248.

[7] 宋祁群.水平螺旋輸送機輸送機理的究[J].武漢水運工程學(xué)院學(xué)報,1993(3):375-382.

[8] 黃石茂.螺旋輸送機輸送機理及其主要參數(shù)的確定[J].廣東造紙，1998(3): 27-31.

[9] 胡勇克,戴莉莉,皮亞楠.螺旋輸送器的原理與設(shè)計[J].南昌大學(xué)學(xué)報：工科版,2000(4):29-33.

Design of the Bucket-type Grain Polishing Machine

Wang Shaoyinga, Wang Mingxua,b, Li Yongxianga, Zhai Zhongyanga

(a.School of Mechanic & Electrical Engineering; b.National Engineering Laboratory for Wheat & Corn Further Processing, Henan University of Technology, Zhengzhou 450007,China)

Aimed at the problems existing of poor flexibility,poor automation,and high grain crushing rate in current bulk grain import and export equipment including belt conveyor,buried scraper conveyor,bucket elevator,screw conveyor,and vibrating conveyor.On the basis of import and export equipment requirements,this paper combined with the current domestic and foreign warehouse type designed a bucket-type grain polishing machine.This polishing machine with small volume, throwing grain trajectory stability, low noise characteristics mainly is composed of a machine frame, throwing food cover, throwing motor, impeller and other parts.The practice shows that the polishing machine can work stably, and the bulk grain can be achieve different positions of throwing;Reasonable structure design to improve the level of China's grain logistics automation has a certain significance.

bulk grain; conveyer equipment; import and export warehouse; bucket-type grain polishing machine

2015-12-30

小麥和玉米深加工國家工程實驗室開放課題(001249)；河南省科技廳重點科技攻關(guān)項目(152102110071)；河南省教育廳重點科技攻關(guān)項目(14A460006)

王少英(1991-),男，河南鞏義人，碩士研究生，(E-mail) 13700881694@163.com。

王明旭(1980-)，男，河南葉縣人，講師，博士，(E-mail)wmx20032002@163.com。

S226.5

A

1003-188X(2017)05-0163-04