波紋板裝配式圓筒倉存儲玉米種子防破碎的研究

宋宇泰 吳龍民

（甘肅酒泉奧凱種子機械股份有限公司/國家種子加工裝備工程技術研究中心，酒泉 735000）

隨著國家種子產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，對種子的存儲要求越來越高，波紋板裝配式圓筒倉所具有的優(yōu)越性，即單位面積儲存容積大，節(jié)約倉儲用地；機械自動化程度高，管理趨于科學化、合理化、網(wǎng)絡化；能有效降低運行成本，而且局部可拆卸更換，操作方便；密閉性能好、抗震性能好、易于病蟲害管理等特點，不斷被越來越多的種子生產(chǎn)加工存儲所運用。儲存玉米種子作為波紋板裝配式圓筒倉所體現(xiàn)的主要功能，在種子入倉過程中產(chǎn)生的破碎是多數(shù)種子加工企業(yè)所需面對的重要問題。不同品種的玉米種子，在同等條件下，入倉破碎率也不相同。粉質(zhì)玉米顆粒較軟，呈馬齒形，淀粉含量較膠質(zhì)玉米高，粉質(zhì)胚乳細胞大，淀粉粒多為圓形，直鏈淀粉比重高，蛋白質(zhì)含量較低，與淀粉粒結合不緊密，結構疏松，呈不透明狀，較易破碎；膠質(zhì)玉米顆粒較硬、光澤好，半馬齒狀，淀粉含量相對較低，且支鏈淀粉比重高，其膠質(zhì)胚乳細胞小，淀粉粒小而呈多角形，淀粉粒間充滿蛋白質(zhì)，因而組織致密，呈半透明狀；粗蛋白質(zhì)含量比粉質(zhì)玉米高，但多為角蛋白，膠質(zhì)玉米粒大飽滿，較難破碎。破碎率直接影響種子的品質(zhì)和損耗，對種子加工企業(yè)影響很大，很有必要進行研究與探討。

1 玉米種子破碎產(chǎn)生的原因

1.1 玉米品種的影響 玉米可分為膠質(zhì)和粉質(zhì)兩種，粉質(zhì)玉米比膠質(zhì)玉米更容易破碎。在我國的各大糧食產(chǎn)區(qū)，東北產(chǎn)區(qū)主要是粉質(zhì)玉米品種，西北產(chǎn)區(qū)以膠質(zhì)玉米為主。

1.2 干燥過程中水分大小造成的影響 西北玉米收獲時種子含水量一般在32%～40%之間，而東北玉米含水量一般在25%～35%之間，高含水量玉米必須經(jīng)過烘干降水處理后才能入倉儲存。自然通風干燥后的玉米破碎率較低，采用真空方式干燥的玉米在同等條件下破碎率相對熱風干燥來說更低。以上3種干燥方式中，按破碎敏感度從高到低排列為：熱風干燥＞真空低溫干燥＞自然涼曬。后兩種產(chǎn)生的應力裂紋較少，對玉米的傷害也就較小。

1.3 輸送設備的影響 在玉米進倉的流動過程中，提升、輸送、入倉、倒倉、出倉的各個過程都是產(chǎn)生破碎的因素。玉米在入倉前會經(jīng)過多級輸送和提升，而在當前條件下，為追求運輸效率，斗式提升機、皮帶輸送機等設備不斷被運用到玉米進倉過程中，加快輸送速度的同時，也成為了破碎率增加的一大因素。

1.4 入倉時玉米跌落過程的影響 我國當前的玉米儲存方式主要是圓筒鋼板倉，這種儲存工具高度一般在10～35m之間，筒倉采用倉頂中心進料的方式，所以玉米的跌落差較大，為了最大限度地降低這種落差帶來的破碎程度，筒倉一般采用倉壁安裝跌落裝置的方式來降低玉米的加速度，防止因高速跌落發(fā)生碰撞而產(chǎn)生的破碎。下面以實例說明這種方式。

所選波紋板裝配式圓筒倉直徑5.5m，倉頂錐度30°，倉底錐度45°，倉筒直段由7層標準倉板組成，倉筒有效高度7895mm，進料口距離出料口12176mm。筒倉儲料為清選后的華農(nóng)866，凈度99.2%。

試驗選擇的物料種子不含有玉米芯等其他雜質(zhì)，只包含清選、輸送過程造成的破碎粒。玉米種子在進倉垂直下落后，經(jīng)過40°分料槽，通過彎頭進入緩沖輸糧管道內(nèi)，輸糧管道內(nèi)安裝有塑料緩沖板，玉米種子最后落到倉錐上（圖1）。

圖1 波紋板裝配式圓筒倉示意圖

玉米種子在倉內(nèi)的運動軌跡分為2種：垂直下落和沿40°方向斜面下落。玉米種子在垂直下落過程中，運動狀態(tài)取決于空氣動力學性質(zhì)，由牛頓第二定律對玉米種子在入倉垂直下落時進行受力分析。玉米種子受到自身的重力為G，空氣阻力為P，垂直向下的下落速度為V。

根據(jù)受力結果得到運動方程：G-P=m·dv/dt

空氣阻力P：是玉米種子進倉后排出的空氣體積產(chǎn)生的對運動物體的阻礙能力。

式中k為空氣阻力系數(shù)，ρ為空氣密度，s為玉米迎風面積，v為相對速度。

根據(jù)上述公式得出結論，當糧食自然下落時，東北產(chǎn)區(qū)的粉質(zhì)玉米超過8m的高度，中原以及西北晾曬的膠質(zhì)玉米超過20m的高度下落，其破碎率會達到2.25%。

2 倉儲設備中防破碎減壓跌落裝備的運用

2.1 作用原理 這種裝置專門運用在筒倉上的進料裝置，垂直安裝在倉壁的兩側，其主要作用有以下幾點：（1）防止和減小物料在進倉時由于落差較大而產(chǎn)生的破碎；（2）能最大限度的保證物料在進倉過程中的均勻性，防止偏倉；（3）具有一定的減少種子自動分級的作用。

2.2 防破碎的功能 糧食立筒倉的總體高度都在10m以上，物料在進倉過程中，呈現(xiàn)自由落體運動下落，在物料跌落到達倉內(nèi)料堆表面時，物料的沖擊力很大，所以增加了緩沖設備，即交錯的緩沖擋板。物料在管道內(nèi)緩沖板的引導下，降低速度以后呈曲線狀線路下落，降低下落速度是減少破碎的重要保障，在保證凈度的情況下，緩沖擋板間距越小，物料的下落速度就越低。實踐表明，當緩沖擋板間距為500mm時，就能有效地防止破碎。

2.3 安裝方式 對稱安裝在筒倉的兩側倉壁上，頂部有分料斗與40°分料槽，分料斗懸掛在倉的頂部環(huán)形圈上，分料槽根據(jù)倉的大小，分布在料斗周圍，通過彎頭進入該緩沖系統(tǒng)，最下層出口地倉的底面為200mm。

3 總結

以上是通過實際生產(chǎn)安裝中得到的結果，波紋板裝配式圓筒倉在當前的倉儲設備中已被大范圍使用，但降低物料的破碎率還有很大的空間，還可以有更優(yōu)化的設計方案。

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