張芳薇，王志山，王曉玲，王鳳成，谷利軍

（1.河南工業(yè)大學(xué) 機(jī) 電工程學(xué)院，河南 鄭州 450001；2.河南工業(yè)大學(xué) 工程訓(xùn)練中心，河南 鄭州450001；3.河南工業(yè)大學(xué) 國 際食品合作中心，河南 鄭州 450001；4.國家糧食加工裝備工程技術(shù)研究中心，河南 開封 475201）

0 引言

世界糧食生產(chǎn)國都高度重視糧食流通業(yè)，伴隨著世界工業(yè)化進(jìn)程的加快，尤其是鐵路、公路的快速發(fā)展，糧食“四散化”流通技術(shù)得到大力推廣。為了適應(yīng)散糧流通的扦樣和檢測需求，能夠?qū)φ任锏馁|(zhì)量作出公平的、準(zhǔn)確的檢測，一批卡車自動扦樣設(shè)備被成功研制，在使用中起到了事半功倍的效果。

1 國內(nèi)外取樣機(jī)裝備現(xiàn)狀及性能比較分析

1.1 人工取樣裝置

目前我國在糧食、飼料等行業(yè)中，原糧樣品的取樣常采用人工扦樣，使用的手工扦樣器長度為1 m～6 m，用于中等深度的散糧取樣，但當(dāng)糧堆深度較大、樣品較多時(shí)，需較多的工人進(jìn)行操作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且工作條件惡劣，使取樣人員難以嚴(yán)格執(zhí)行取樣標(biāo)準(zhǔn)，所取樣品不能準(zhǔn)確代表糧食的實(shí)際質(zhì)量等級，常用的手工扦樣器如圖1所示。

卡車自動取樣機(jī)相比人工取樣，可用最少的時(shí)間實(shí)現(xiàn)深層均勻扦樣，可獲取最具代表性的樣品、節(jié)約勞動力；自動取樣機(jī)是機(jī)械自動化產(chǎn)品，操作過程公開透明，檢測結(jié)果具有較強(qiáng)的說服力，減少了因樣品代表性不全而引起的經(jīng)濟(jì)糾紛。

1.2 卡車自動取樣機(jī)

1.2.1 國內(nèi)卡車自動取樣機(jī)

我國雖是糧食大國，但糧食質(zhì)量扦樣檢測設(shè)備并不先進(jìn)，原商業(yè)部四川糧食儲藏研究所研制的吸式糧堆扦樣器［1］、陜 QY1.6×2000糧食扦樣器、QYX2.2－A型吸式扦樣器等均是1990年前研制的成果，并無針對車載糧食扦樣的機(jī)器。近年來卡車成為糧食流通的中堅(jiān)力量，一些新型車載糧食自動取樣機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，具有代表性的是安徽界首市云龍糧機(jī)配套工程有限公司生產(chǎn)的 YL－01型固定式糧食扦樣機(jī)（見圖2）［2］。

圖1 手持扦樣器

圖2 YL－01型固定式糧食扦樣機(jī)

YL－01型固定式糧食扦樣機(jī)可實(shí)現(xiàn)車載散裝糧食的自動扦樣，采用電力驅(qū)動，由扦樣桿、旋轉(zhuǎn)臂、扦樣小車等部分組成。扦樣桿端部開一側(cè)孔作為進(jìn)糧孔，并在側(cè)孔對面開3個(gè)小孔用來補(bǔ)充扦樣時(shí)所需空氣，其端部安裝有一錐形頭，用耐磨、硬度高的材料制成，便于插入糧堆，并在錐形頭上端也均勻分布3個(gè)小孔，用來補(bǔ)充空氣，減少扦樣桿發(fā)生堵塞的幾率。

1.2.2 國外卡車自動取樣機(jī)

國外卡車取樣機(jī)起步較早，從20世紀(jì)80年代開始，德國、英國等已經(jīng)投入生產(chǎn)。隨著卡車在糧食流通中的地位日益重要，卡車取樣機(jī)之間的競爭也愈發(fā)激烈，到21世紀(jì)國外著名生產(chǎn)廠家有法國肖邦技術(shù)公司（Chopin Technologies）、美國英特爾西斯坦公司（Intersystems）和美國佳美特制造公司（Gamet）。

1.2.2.1 法國肖邦技術(shù)公司產(chǎn)品

法國肖邦技術(shù)公司生產(chǎn)的卡車取樣機(jī)居世界領(lǐng)先地位，其中PICKUP3000自動谷物取樣系統(tǒng)能夠滿足多數(shù)卡車載糧的取樣要求。該系統(tǒng)采用電力驅(qū)動，取樣時(shí)樣品通過真空吸送，取樣頭安裝有自動檢測裝置，保證可以取到底部的樣品；取樣頭可采用單管探頭、雙壁探頭兩種探頭。該取樣機(jī)采用單管探頭（見圖3）時(shí)，端部為錐形設(shè)計(jì)，能輕易穿入各種材料，實(shí)現(xiàn)車載散糧的取樣檢測。樣品通過兩個(gè)75×20 mm的側(cè)孔獲取，可通過滑動探頭尖端的閘板套管調(diào)節(jié)開孔截面面積，使用隨帶的3個(gè)M5夾緊螺釘把閘板套筒緊固在所需高度，控制每次取樣數(shù)量。

圖3 單管探頭

PICKUP3000取樣機(jī)采用雙壁探頭時(shí)，如圖4所示。雙壁探頭是由內(nèi)、外兩管鑲套而成，通過中心管獲取樣品，輸送空氣通過內(nèi)、外管間隙進(jìn)入。取樣時(shí)可根據(jù)所需樣品量及物料物理特性的不同，通過調(diào)節(jié)接在雙壁探頭的滑動套筒來設(shè)置二次排氣口面積，控制二次氣流量。

圖4 法國肖邦技術(shù)公司的PICKUP3000取樣機(jī)（雙壁探頭）

取樣時(shí)，在探頭插入糧堆時(shí)探頭已具有一定的真空度，探頭僅獲取正前方材料，由于探頭從上到下穿入谷物的整個(gè)過程中始終保持真空狀態(tài)，因此獲取的樣品是長度等于谷堆全高的一個(gè)圓柱，避免探頭將管口附近的糧粒連同各種雜質(zhì)一并吸取，在最大程度上提高了吸取樣品的準(zhǔn)確性。

在首次對輸送空氣流量進(jìn)行設(shè)置時(shí)，可拿一張白紙湊到取樣頭端部，以白紙正好吸附在取樣頭端部為準(zhǔn)。

1.2.2.2 美國英特爾西斯坦公司產(chǎn)品

美國英特爾西斯坦公司生產(chǎn)的卡車取樣機(jī)如圖5所示。

圖5 美國英特爾西斯坦公司的卡車取樣機(jī)

該卡車取樣機(jī)采用液壓動力驅(qū)動，具有隔間式和芯式取樣管兩種類型取樣探頭。

隔間式取樣管有方管和圓管兩種形狀，兩者與人工套筒式取樣器工作原理相似，由內(nèi)外兩個(gè)開有槽孔的管子鑲套而成。當(dāng)插入糧堆到指定取樣位置時(shí)，通過旋轉(zhuǎn)內(nèi)管，使內(nèi)、外管槽孔位于同一條直線上，進(jìn)料端口打開，通過重力獲取樣品，取樣完成后，旋轉(zhuǎn)內(nèi)管關(guān)閉進(jìn)料口，在氣力輸送作用下，樣品進(jìn)入到收集槽中。

芯式取樣管與法國肖邦技術(shù)公司的雙壁探管結(jié)構(gòu)相似，當(dāng)取樣管插入到指定位置時(shí)，糧食進(jìn)入內(nèi)管，空氣從內(nèi)管頂部抽出，同時(shí)有相同流量空氣進(jìn)入外管，導(dǎo)入內(nèi)管底部帶著樣品上升，取代內(nèi)管中抽出的空氣。芯式取樣管是一個(gè)空氣平衡系統(tǒng)，在調(diào)節(jié)時(shí)先打開電機(jī)，在探管端部放置一張3平方英寸的白紙，以正好能吸附住白紙為準(zhǔn)。

1.2.2.3 美國佳美特制造公司產(chǎn)品

美國佳美特制造公司生產(chǎn)和出售的兩個(gè)最具代表性、性能最可靠的取樣機(jī)是Apollo和Ja Ham取樣機(jī)，兩者都采用液壓驅(qū)動，見圖6。

美國佳美特卡車取樣機(jī)有兩種取樣管：隔間式和芯式取樣管。兩種取樣管的工作原理及結(jié)構(gòu)同美國英特爾西斯坦卡車取樣機(jī)的取樣管相似，在使用芯式取樣管進(jìn)行空氣平衡設(shè)定時(shí)，可手拿輕麥殼，放在離取樣管端部約13 mm處，以麥殼既不從手中吹出也不吸進(jìn)取樣管為準(zhǔn)。

2 總結(jié)

由上可知國內(nèi)外卡車自動取樣機(jī)主要靠電力或液壓驅(qū)動，兩種驅(qū)動方式各有利弊，電力驅(qū)動工作可靠、精度高，對維護(hù)要求低，但輸出力小；液壓驅(qū)動輸出力大、運(yùn)動平穩(wěn)、易自動化控制，但系統(tǒng)成本高、可靠性差。取樣管主要有單壁和雙壁兩種，雙壁取樣管可以獲得最具代表性的樣品。

圖6 美國佳美特公司的Apollo和Ja Ham卡車取樣機(jī)

本文通過對糧食行業(yè)中現(xiàn)存卡車取樣機(jī)的深入探究，充分認(rèn)識到卡車取樣機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)和扦樣技術(shù)的發(fā)展需求。相關(guān)專業(yè)人士應(yīng)結(jié)合國內(nèi)外先進(jìn)的卡車取樣機(jī)，對國內(nèi)現(xiàn)有的卡車取樣機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，以打造出先進(jìn)的扦樣機(jī)和扦樣技術(shù)來適合我國國內(nèi)的需求，使我國的糧食流通技術(shù)水平提高到一個(gè)新臺階。

［1］ 四川省糧食局科學(xué)研究所.深層糧堆扦樣器試制成功［J］.四川糧油科技，1978（4）：76.

［2］ 邢勇.國內(nèi)糧食扦樣裝備現(xiàn)狀及研發(fā)方向探討［J］.糧食儲藏，2011（6）：53－56.

［3］ 孟彬，劉強(qiáng)，汪福友.固定式糧食自動扦樣機(jī)的研制和應(yīng)用［J］.糧食流通技術(shù)，2009（2）：18－20.

［4］ 曹全禮.固定式升降轉(zhuǎn)向糧食扦樣機(jī)：中國，ZL200920181180.2［P］.2010－08－25.

［5］ 顧堯臣.谷物取樣和取樣器（續(xù)前）［J］.糧食與飼料工業(yè)，2008（10）：44－48.

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