吳 巖, 王劍文, 劉道奇, 劉 龍, 常有山, 王思明
(1.河南省農業機械試驗鑒定站,河南 鄭州 450008; 2.河南省農業科學院長垣分院,河南 長垣 453400; 3.河南省花生耕種收加工智能設備工程研究中心,河南 長垣 453400; 4.河南瑞鋒機械有限公司,河南 新鄉 453800)
JB/T 5688.1-2007《花生剝殼機 技術條件》(以下簡稱《技術條件》)和JB/T 5688.2-2007《花生剝殼機 試驗方法》(以下簡稱《試驗方法》)修訂于2007 年,是對1991 年版的替代,內容上的變化主要有3 方面。一是增加了術語和定義;二是增加了安全要求;三是部分性能指標按單滾筒、多滾筒和自動上料花生剝殼機分別做出規定等,符合當時花生剝殼機國內市場主要機型的生產現狀。
隨著市場需求不斷變化,目前的花生剝殼機普遍采用多滾筒、自動上料并帶有去雜系統,電機功率大、滾筒多、生產效率高且清選干凈,《技術條件》和《試驗方法》中的部分指標已經不適應現在機型的現狀。為了適應產品發展及市場變化,提出對這兩個標準中有關術語和定義、噪聲和噸料耗電方面的內容進行修訂的建議。
2007 年版《技術條件》和《試驗方法》標準發布時,國內生產的花生剝殼機主要有4 類,其結構特點如下,典型機型如圖1 所示[1-4]。
(1)單滾筒花生剝殼機。該類花生剝殼機結構由一個剝殼滾筒配一個風扇吹風機組成,屬于小型機,配套動力1.5~3.0 kW,生產率150~250 kg/h。工作時,根據花生果大小選配適用的凹板進行剝殼,剝出的花生仁需人工用簸箕清選出未剝開的花生小果與殼皮,未剝開的小果待更換合適的凹板后再次剝殼。該類機型屬于開放型作業模式,即在露天場地作業,花生殼就地外排,主要生產企業分布在山東省、遼寧省和河北省等,主要機型有6BH-400 型單滾筒花生剝殼機(圖1a)等。
(2)雙滾筒花生剝殼機。該類機型(圖1b)結構有兩個剝殼滾筒,配裝完善的清選裝置,使用風扇式風機初選和單鳳魚鱗分選篩清選,屬于開放型作業模式,節省電力,但作業環境粉塵較大。生產企業主要分布在河南省和山東省,主要機型有3 種。①6BH-800型花生剝殼機,配套動力4 kW,生產率800 kg/h[5]。②6BH-1500C 型花生剝殼機,配套動力7.5 kW,生產率1 500 kg/h[6]。③6BH-3000C 型花生剝殼機,配套動力11 kW,生產率3 000 kg/h[7]。
(3)自動上料花生剝殼機。該類機型(圖1c)結構在多滾筒(兩個滾筒)剝殼機的基礎上配有自動上料裝置,主要生產企業分布在河南省和山東省[8]。主要機型有6BH-3000C 型花生剝殼機,該機配套動力11 kW,增設風機輸送或機械輸送裝置,將花生果提升輸運到剝殼機料箱內作業,其中風機提升輸送增加配套動力4 kW,總動力15 kW,機械提升輸送配套動力增加3 kW,總動力14 kW,生產率均是3 000 kg/h。該機型屬于開放型作業模式,作業環境粉塵大[9]。

圖1 2008 年以前典型機型Fig.1 Typical models before 2008
(4)環保型花生剝殼機。2008 年9 月,湖北省研發出6BH-2500 型花生剝殼機,結構由兩個剝殼滾筒和吸風式篩網分選篩組成,配套動力15 kW,增加自動上料裝置(配套動力4 kW),配套總動力19 kW,生產率2 500 kg/h;另外,河南省研發出6BH-3000D 型花生剝殼機,結構由兩個剝殼滾筒和吸風式篩網分選篩組成,配套動力15 kW,增設自動上料裝置(配套動力5.5 kW),配套總動力20.5 kW,生產率3 000 kg/h[10]。這兩種機型都能將花生殼、粉塵集中吸取后輸送到儲殼室中,屬于環保型機具,但是在生產量相同的情況下,與開放式花生剝殼機相比,至少要多配套4 kW 動力,而且花生仁中的重雜物依然需要人工挑選。
2008 年以前生產的雙滾筒花生剝殼機是吹風式風機和單鳳魚鱗分選篩進行清選,屬于開放式作業機具,花生果由人工直接投入到剝殼機喂料箱進行作業,風扇式風機清選吹殼,花生仁中含有石塊、土塊、玻璃等重雜物,需要人工挑選。
2008 年以后,花生剝殼機由小型機具向大型機具、開放式機具向環保型機具、單一剝殼系統向帶有去雜裝置的聯機組合方向發展,特別是2014 年以后農業機械化的快速發展,花生收獲挖掘機基本上替代了人工收獲,機收的花生果中含土塊等重雜物量大,影響花生剝殼機的作業質量,迫使花生剝殼機由單一的剝殼系統向帶有去雜裝置的聯機組合發展。如6BHZF-3500型花生去雜剝殼機,由去雜系統、剝殼系統組成,去雜系統動力7 kW,剝殼系統(3 個剝殼滾筒)動力22 kW, 配 套 總 動 力29 kW, 生 產 率3 500 kg/h[11]。6BHZF-6000 型花生去雜(風機提升輸送)剝殼機,去雜系統動力11 kW,剝殼系統(4 個剝殼滾筒)動力35.5 kW,配套總動力46.5 kW,去雜后的花生果由風機輸送到剝殼系統料箱內進行剝殼,破碎率低,花生仁中含雜少,生產率6 000 kg/h[12]。6BHZD-6000 型花生去雜(機械提升輸送)剝殼機,去雜系統動力7.7 kW,剝殼系統動力35.5 kW,配套總動力43.2 kW,去雜后的花生果由機械提升輸送到剝殼系統料箱內進行剝殼,破碎率低,花生仁中含雜少,生產率6 000 kg/h[13]。2008 年以后典型機型如圖2 所示。

圖2 2008 年以后典型機型Fig.2 Typical models after 2008
具有去雜裝置的花生剝殼機與單一的剝殼機相比,增加了去雜系統,相應也增加了配套動力。作業時,去雜系統先清除出土塊、石塊、玻璃、鐵器等重雜物和葉子、粉屑、土塵等輕雜物,花生果再由風機或機械輸送到剝殼機料箱內進行剝殼、清選等,花生殼、粉塵集中收集后由管道輸送到儲殼室內,抑制了作業環境的空氣污染,深受用戶歡迎。但是,該類機型配套動力增大,配置的兩個離心式清選吸風機和兩個輸送物料風機,導致噪聲增大、噸料耗電增加。在新的市場形勢下,2007 年版《技術條件》和《試驗方法》中的相關技術指標要求,無法適應新機型的發展,急需對兩個標準進行修訂。
《技術條件》中對花生剝殼機、單滾筒花生剝殼機、多滾筒花生剝殼機、自動上料花生剝殼機等進行了定義,代表了當時花生剝殼機的生產現狀,國內還沒有出現帶有去雜裝置的花生剝殼機。而現在國內使用的基本都是帶去雜裝置的花生剝殼機,因此建議增加“花生去雜裝置”術語和定義,將其定義為“去除花生果中石塊、土塊、玻璃和塵土等的裝置”。
2008 年以來,花生剝殼機由單滾筒、多滾筒(最多2 個剝殼滾筒),發展為去雜系統和剝殼系統(3~4 個剝殼滾筒)聯機組合,配套動力1.5~3.0 kW、生產率150~250 kg/h,發展到配套動力50 kW 以上、生產率8 000 kg/h,相應的,這些大型剝殼機的噪聲也有所增加。對目前常用的幾款花生剝殼機的作業噪聲進行了現場測定,檢測結果如下。
(1)煙臺令元花生機械有限公司生產的LY-20000型花生去雜剝殼機,去雜系統動力11 kW、剝殼系統動力32.5 kW,配套總動力43.5 kW。噪聲檢測:機器前側外沿中心向外1 m 處/高度1.5 m 處噪聲94.3 dB(A);機器左側外沿中心向外1 m 處/高度1.5 m 處噪聲95.1 dB(A);機器右側外沿中心向外1 m 處/高度1.5 m 處 噪 聲 94.9 dB( A) ; 空 載 噪 聲 平 均 值94.76 dB(A)。
(2)山東偉義機械有限公司生產的6BH-20000 型花生去雜脫殼機,去雜系統動力11 kW、剝殼系統動力27.5 kW,配套總動力38.5 kW。噪聲檢測:機器前側外沿中心向外1 m 處/高度1.5 m 處噪聲 94.8 dB(A);機器左側外沿中心向外1 m 處/高度1.5 m 處噪聲95.2 dB(A);機器右側外沿中心向外1 m 處/高度1.5 m 處噪聲93.4 dB(A);空載噪聲平均值94.47 dB(A)。
(3)河南省獲嘉縣中興機械有限公司生產的6BH-20000A 型花生去雜脫殼機,去雜系統動力11 kW、剝殼系統動力27.5 kW,配套總動力38.5 kW。噪聲檢測:機器前側外沿中心向外1 m 處/高度1.5 m 處噪聲95.3 dB(A);機器左側外沿中心向外1 m 處/高度1.5 m 處噪聲95.7 dB(A);機器右側外沿中心向外1 m 處/高度1.5 m 處噪聲96.8 dB(A);空載噪聲平均值95.93 dB(A)。
(4)河南省獲嘉縣中興機械有限公司生產的6BH-20000B 型花生去雜脫殼機,去雜系統動力7.7 kW、剝殼系統動力35.5 kW,配套總動力43.2 kW。噪聲檢測:機器前側外沿中心向外1 m 處/高度1.5 m 處噪聲97.4 dB(A);機器左側外沿中心向外1 m 處/高度1.5 m 處噪聲99.1 dB(A);機器右側外沿中心向外1 m 處/高度1.5 m 處噪聲96.5 dB(A);空載噪聲平均值97.66 dB(A)。
(5)河南瑞鋒機械有限公司生產的6BHZF-6000型花生去雜剝殼機,去雜系統動力11 kW、剝殼系統動力35.5 kW,配套總動力46.5 kW。噪聲檢測:機器前側外沿中心向外1 m 處/高度1.5 m 處噪聲93.4 dB(A);機器左側外沿中心向外1 m 處/高度1.5 m 處噪聲96.4 dB(A);機器右側外沿中心向外1 m 處/高度1.5 m 處噪聲91.3 dB(A);空載噪聲平均值93.7 dB(A)。
《技術條件》中根據單滾筒和雙滾筒對花生剝殼機的噪聲指標進行了限制要求,同時又按喂入方式(機械提升輸送和風機提升輸送)進行了細化,這在2008年以前是符合當時產品現狀的。但隨著市場的發展,目前的花生剝殼機結構發生了很大變化,噪聲限值應該進行調整,建議調整為如表1 所示指標值,以適應現在機具的發展要求。

表1 花生剝殼機建議噪聲限值Tab.1 Recommended noise limit for peanut sheller
2008 年以前,我國生產的花生剝殼機主要機型有單滾筒和雙滾筒,單滾筒機型配套動力1.5~3.0 kW,雙滾筒機型配套動力4~11 kW,當時的機具噸果耗電符合《技術條件》中的要求。2008 年以后,花生剝殼機向大型化、復合化方向發展,噸果耗電指標也隨之增加。對市場上常見的2 種帶去雜裝置的花生剝殼機進行了性能作業試驗,噸果耗電指標檢測數據如下。
(1)山東偉義機械有限公司生產的6BH-20000 型花生脫殼機,配套動力42.5 kW,風機提升輸送,帶去雜裝置,花生果質量1 314 kg,工作時間0.35 h,耗電8.817 kW·h,噸果耗電6.7 kW·h。按照《技術條件》中的要求,風機提升輸送的多滾筒花生脫殼機噸果耗電指標≤6.5 kW·h,達不到標準要求。
(2)河南瑞峰機械有限公司生產的6BHZD-8000型花生去雜剝殼機,配套動力63.2 kW,機械提升輸送,帶去雜裝置,花生果質量7 720 kg,工作時間0.6 h,耗電47.1 kW·h,噸果耗電6.1 kW·h。按照《技術條件》中的要求,機械提升輸送的多滾筒花生脫殼機噸果耗電指標≤5.5 kW·h,達不到標準要求。
近年來花生剝殼機已發展成為組合機型,現有《技術條件》中的噸果耗電性能指標已不適用現有機型,因此建議將噸果耗電限值按照現在的實際機型進行分類,修訂為表2 所示指標值。

表2 花生剝殼機建議噸果耗電限值Tab.2 Recommended power consumption per ton of peanut limit for peanut sheller
花生剝殼機試驗方法有關標準修訂主要針對噪聲測定方法提出建議。《試驗方法》中規定,在性能試驗的同時進行噪聲測定。查閱相關產品標準,目前噪聲的測定方法有3 種。
(1)脫粒機。GB/T 5982-2017《脫粒機 試驗方法》中規定,脫粒機空載運轉正常后,進行空載運轉噪聲測定,測定方法按GB/T 3768 的規定進行,測點位于距機器表面1 m、距地面高度1.5 m 的前、后、左、右4 點,取其平均值為噪聲值[14]。
(2)花生摘果機。DG/T 121-2019《花生摘果機》中規定,在樣機空載運轉狀態,將聲級計置于水平位置,傳聲器指向噪聲源,距離地面高度1.5 m、距離樣機1 m(按基準體表面計),用A 計權慢擋進行測量。測量點數為5 點,沿樣機周圍測量表面矩形每一邊的中點(4 個點)和表面矩形路徑測得的最大噪聲點(1 個點),每點測1 次,取平均值[15]。
(3)飼料粉碎機。DG/T 023-2019《飼料粉碎機》中規定,飼料粉碎機噪聲測量與作業性能試驗同時進行,配套動力≥22 kW 的粉碎機測空載噪聲,其他粉碎機測負載噪聲,結果取兩次試驗的平均值。測量時,粉碎機周圍不應放置障礙物,并且與墻壁的距離>2 m,將測量儀器置于水平位置,傳聲器面向噪聲源,傳聲器距離地面高度1.5 m,與粉碎機表面距離1 m(按基準體表面計),用慢擋測量A 計權聲壓級[16]。
通過參考上述產品噪聲測定方法,并結合當前國內花生剝殼機產品類型,對噪聲測定方法進行分析。目前國內花生剝殼機主要有單滾筒和多滾筒兩種,單滾筒花生剝殼機配套電機功率基本都在20 kW 以下,噪聲值控制在88 dB(A)以下,不會對人體造成傷害。多滾筒花生剝殼機基本都有去雜裝置和自動上料裝置,工作時物料通過自動上料裝置進行輸送,操作人員接觸時間較短,噪聲對人體傷害風險低,因此建議將花生剝殼機的噪聲測定方法修改為在樣機空載運轉狀態下測定。
JB/T 5688.1-2007《花生剝殼機 技術條件》和JB/T 5688.2-2007《花生剝殼機 試驗方法》標準發布時,國內的花生剝殼加工作業以家庭為主,機型小、生產效率低,相關性能指標能夠達到當時標準的要求。經過10 多年的發展,現在的花生剝殼作業向集中化、產業化發展,市場需求的機型是大型化、組合化,花生剝殼機除了剝殼系統外,現在普遍配備自動上料系統(風機提升輸送或機械提升輸送)和花生去雜裝置,配套動力大、生產效率高、清選干凈、環保衛生。相應的,產品的一些性能指標已經不符合《技術條件》和《試驗方法》中的要求,對這兩個標準進行修訂迫在眉睫,以便適應現在機型的發展需求。詳細分析了花生剝殼機機型演變歷程及典型機型特點,根據現有機型發展現狀及實際試驗數據,對《技術條件》中術語和定義、噪聲限值指標、噸果耗電限值指標,以及《試驗方法》中噪聲測定方法提出了修訂建議。