尹 強(qiáng)，周林升，張永林，余 忠，范吉軍，劉曉鵬

(1.武漢輕工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，湖北 武漢 430023；2.荊州市宇中糧食機(jī)械有限公司,湖北 荊州 434000)

我國作為一個糧食大國，倉儲規(guī)模越來越大，而在平房倉糧食入庫過程中采用的是利用移動式膠帶輸送機(jī)將糧食運(yùn)輸?shù)窖b倉機(jī)，裝倉機(jī)再將糧食分布到糧倉中。采用裝倉機(jī)的落糧方式會導(dǎo)致出現(xiàn)多個大小不一的糧食堆，而糧食堆的出現(xiàn)會造成局部糧食溫度升高和霉變，不利于對糧倉的通風(fēng)以及會對糧倉溫濕度檢測預(yù)警造成干擾[1]。并且糧食堆的出現(xiàn)對于后續(xù)平整糧面來說增加了工作量，還存在人平整糧面作業(yè)時陷入糧食堆的安全隱患[2]。在淺圓倉中糧食是通過倉頂中心進(jìn)糧，采用倉頂中心進(jìn)糧這種單一進(jìn)糧方式容易發(fā)生糧食自動分級現(xiàn)象。自動分級現(xiàn)象會造成中心區(qū)域雜質(zhì)和破碎粒的聚集，出現(xiàn)較大糧食堆，熱量和濕氣不易流動，從而霉蟲滋生。為了解決霉蟲問題需要進(jìn)行熏蒸，而中心區(qū)域透氣性差會使得熏蒸效果不理想，并且霉變情況嚴(yán)重時還需倒倉[3]。

為解決糧食堆積造成的影響，平整糧面是糧食入庫過程中所不能缺少的環(huán)節(jié)。在考慮到人工平整糧面效率低且存在安全隱患的背景下已經(jīng)有機(jī)械平糧裝置的提出，如復(fù)合式平糧機(jī)器人方案中利用桁架式機(jī)器人完成糧倉大范圍內(nèi)的粗平糧，移動式機(jī)器人完成角落平糧，消除糧食堆。除了在布糧作業(yè)結(jié)束后進(jìn)行平糧操作，目前也已經(jīng)考慮到在布糧階段消除糧食堆積現(xiàn)象的影響。平房倉中可以改變裝倉機(jī)落糧高度，通過在單一方向上來回布糧來避免落糧高度一步到位。更改落糧高度這種作業(yè)方式并沒有改變單點(diǎn)落糧，在減少糧食堆積上效果有限。相較于單點(diǎn)落糧，多點(diǎn)落糧能明顯降低糧食堆積的高度[4]。平房倉中多點(diǎn)落糧實現(xiàn)方式可以是在糧倉頂部中心位置布置傳送帶，在傳送帶兩側(cè)布置多條落糧管道，每個管道上沿管道路徑裝有多個可控開啟或關(guān)閉的孔洞。在淺圓倉中糧食堆出現(xiàn)的個數(shù)少于平房倉，且在淺圓倉中糧食堆的出現(xiàn)是自動分級現(xiàn)象造成的，為解決淺圓倉糧食自動分級現(xiàn)象，已采用的布糧裝置有多功能中心減壓管裝置、布糧器裝置、閥控式防分級裝置[5-6]。采用中心減壓管裝置可達(dá)到分離雜質(zhì)的效果，但去除雜質(zhì)操作繁瑣，采用布糧器裝置實現(xiàn)了多點(diǎn)落糧使得雜質(zhì)分布均勻但維修麻煩，采用閥控式防分級裝置實現(xiàn)了雜質(zhì)分布均勻并降低糧食堆積高度[7]。鑒于淺圓倉中布糧裝置已能較好降低糧食堆積高度，我們將對平房倉中布糧裝置進(jìn)行方案設(shè)計。

1 布糧裝置方案選擇

1.1 階梯式布糧裝置

(1)結(jié)構(gòu)組成

階梯式布糧裝置由導(dǎo)軌、固定傳糧機(jī)構(gòu)、活動布糧機(jī)構(gòu)組成。導(dǎo)軌布置于平房倉頂部且貼近糧倉側(cè)壁面，固定傳糧機(jī)構(gòu)與活動傳糧機(jī)構(gòu)呈垂直分布，活動布糧機(jī)構(gòu)的活動范圍需要滿足在平房倉各方向都能布糧。固定傳糧機(jī)構(gòu)由滾筒、傳送帶、擋板、電機(jī)組成，活動傳糧機(jī)構(gòu)由帶刮板傳送帶、落料斗、支撐架、滑軌、電機(jī)組成。

圖1 階梯式布糧裝置示意圖

(2)工作原理

糧食自漏斗落入固定傳糧機(jī)構(gòu)上的輸送帶上，輸送帶運(yùn)送糧食自右向左運(yùn)動，在左端電機(jī)驅(qū)動的刮板將糧食刮離輸送帶送入落料漏斗，進(jìn)入落料漏斗的糧食在重力作用下落到活動傳糧機(jī)構(gòu)上的輸送帶上，糧食在輸送帶上自前向后運(yùn)動，糧食在接近左右布置的刮板時，做往復(fù)運(yùn)動的刮板將糧食刮進(jìn)落料漏斗，落料漏斗將糧食分散到糧倉地面上。電機(jī)驅(qū)動滾輪沿前后方向在導(dǎo)軌上運(yùn)動，帶動左右布置的刮板在輸送帶上前后運(yùn)動，從而實現(xiàn)糧食在糧倉中前后布糧。同樣的，布置于前后方向的輸送帶下方也有滾輪，在電機(jī)驅(qū)動下滾輪帶動輸送帶在導(dǎo)軌上左右運(yùn)動，從而實現(xiàn)糧食在糧倉中左右布糧。

1.2 控速式布糧裝置

(1)結(jié)構(gòu)組成

控速式布糧裝置由上料機(jī)構(gòu)、輸送布料機(jī)構(gòu)、導(dǎo)料板、導(dǎo)軌組成。上料機(jī)構(gòu)包括支撐架、傳送帶、落糧漏斗。輸送布料機(jī)構(gòu)包括水平傳送帶、布料架、布料管，布料管內(nèi)部安裝有控速葉輪，在布料管底部開設(shè)有多個下料孔。支撐架放置于糧倉外，落糧漏斗設(shè)置于糧倉側(cè)壁中間位置。輸送布料機(jī)構(gòu)中水平傳送帶沿糧倉中心線布置，布料管沿傳送帶兩側(cè)傾斜布置，位于布料管底部的布料架架設(shè)于導(dǎo)軌上。

圖2 控速式布糧裝置

(2)工作原理

糧食經(jīng)上料機(jī)構(gòu)的傳送帶運(yùn)至落料漏斗中，糧食從落料漏斗掉落至輸料機(jī)構(gòu)上的水平傳送帶。在電機(jī)驅(qū)動下傳送帶將落料漏斗一端的糧食運(yùn)至糧倉側(cè)壁另一端，在這一過程中布置于傳送帶上方的導(dǎo)料板將糧食一分為二分流至布料管的集料腔。臨時存放于集料腔的糧食會在控速葉輪的轉(zhuǎn)動下流至布料管，通過齒輪齒條傳動的流量板會根據(jù)布糧速度要求改變流量板的相對位置從而實現(xiàn)下料孔不同程度的開啟，糧食經(jīng)由下料孔便落到糧倉底部。通過控速葉輪控制進(jìn)入布料管的糧食量和在流量板控制下不同程度下料孔的開啟，輸送布料機(jī)構(gòu)實現(xiàn)了在橫向上布糧的速度控制。借助滾輪可將輸送布料機(jī)構(gòu)沿縱向來回移動，實現(xiàn)在糧倉中整體布糧速度的可控性。

1.3 軌道式布糧裝置

(1)結(jié)構(gòu)組成

軌道式布糧裝置由橫向輸料機(jī)構(gòu)和縱向輸料機(jī)構(gòu)、兩組滑軌、張緊調(diào)節(jié)組件組成。一組導(dǎo)軌橫向布置于平房倉中，另一組以縱向布置，縱向輸料機(jī)構(gòu)與縱向?qū)к壷g通過滾輪連接。同樣的，橫向輸料機(jī)構(gòu)也是通過滾輪與橫向?qū)к夁B接，橫向輸料機(jī)構(gòu)位于縱向輸料機(jī)構(gòu)上方。輸料機(jī)構(gòu)由傳送帶、主動滾筒、輔助滾筒、驅(qū)動電機(jī)、落料口等組成。

圖3 軌道式布糧裝置示意圖

(2)工作原理

當(dāng)運(yùn)料車上的糧食通過斗式提升機(jī)運(yùn)送到橫向輸料機(jī)構(gòu)上方的落料筒時，在電機(jī)驅(qū)動下主動滾筒帶動傳送帶做往復(fù)運(yùn)動，當(dāng)傳送帶上的糧食到達(dá)端部時便順著出料筒落到縱向傳送帶上，縱向傳送帶同樣運(yùn)送糧食到出料筒，沿著出料筒落下的糧食分散于糧倉中。由于糧倉尺寸大，要想將糧食均勻分布于糧倉各個位置，縱向輸料機(jī)構(gòu)與橫向輸料機(jī)構(gòu)就需要移動。安裝于輸料機(jī)構(gòu)下方的鏈輪就是起這一作用。電機(jī)驅(qū)動鏈輪旋轉(zhuǎn)，與鏈輪共軸的滾輪從而能夠在滑軌上運(yùn)動，位于滾輪支撐架上的傳送帶便會跟著一起運(yùn)動，并且可以根據(jù)需要控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)傳送帶在一個方向上進(jìn)行往返運(yùn)動?？刂苽魉蛶н\(yùn)轉(zhuǎn)方向的電機(jī)同樣也能正反轉(zhuǎn)，這樣能確保在一個方向上傳送帶兩端出料筒落糧是一致的。

2 布糧裝置方案比較

階梯式布糧裝置需要在糧倉頂部沿前后左右四個方向布置導(dǎo)軌，借助電機(jī)驅(qū)動的滾輪帶動刮板和輸送帶運(yùn)動實現(xiàn)糧食在糧倉中各個方向的布糧，這種布糧方式可以實現(xiàn)在布糧過程中每一位置落糧量相同從而降低糧食堆積高度，為后續(xù)平糧減輕勞動強(qiáng)度。在階梯式布糧裝置中考慮到傳送帶在長期使用中逐漸老化會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，打滑現(xiàn)象對于傳動效率來說是不利的。通過加裝張緊調(diào)節(jié)組件來改變傳送帶的中心距可以避免打滑，采取張緊調(diào)節(jié)組件有效降低維修成本。階梯式布糧裝置的缺陷也很明顯，因糧倉有多種規(guī)格，針對不同規(guī)格的糧倉所需的導(dǎo)軌尺寸也有所不同，采用該種布糧裝置經(jīng)濟(jì)性不高。而且固定傳糧機(jī)構(gòu)和活動傳糧機(jī)構(gòu)均需在布糧過程中放置于糧倉內(nèi)，無論是放入還是取出固定傳糧機(jī)構(gòu)和活動傳糧機(jī)構(gòu)都會造成較大的工作量。

控速式布糧裝置通過在糧倉中軸線上布置傳送帶，縱向方向上設(shè)置滑軌使得糧食沿布料管落入糧倉中。在控速式布糧裝置中布料管的結(jié)構(gòu)設(shè)計尤為重要，葉輪的旋轉(zhuǎn)使得經(jīng)過分料板落入集料腔的糧食在進(jìn)入布料管前速度得到控制，下料孔不同程度的開啟使得從孔中落入糧倉中的糧食量得到控制。該種布糧裝置通過控制下落的糧食量來布糧在一定程度上能實現(xiàn)布糧的均勻性，降低糧食堆積高度?？厮偈讲技Z裝置的缺陷在于控速精度低，不易維修。控速機(jī)構(gòu)的增設(shè)在控制下落糧食量的同時造成將糧食布滿糧倉花費(fèi)時間增多，為提高布料效率可將下料孔尺寸增大，而布料機(jī)構(gòu)尺寸的增大會降低糧食量的控制精度。由于葉輪和流量板均位于布料管中，部分糧食在落到下料孔之前會處在葉輪以及流量板的間隙中，在間隙中堆積的糧食會影響葉輪和流量板的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。為保證布料機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)行需及時清掃間隙中的糧食，將布料管拆開的做法不僅維修難度大而且經(jīng)濟(jì)性不高。

軌道式布糧裝置通過在糧倉上方架設(shè)滑軌，滑軌上放置橫向和縱向輸料機(jī)構(gòu)，通過電機(jī)帶動輸料機(jī)構(gòu)的移動實現(xiàn)了在平房倉中各方向的布糧。該種布糧裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于安裝。采用該種布糧方案可以有效避免糧食自動分級以及降低糧食堆積的高度。受出料筒尺寸的影響，滾輪帶動傳送帶不可能抵達(dá)平房倉墻面位置，在靠近墻面位置所出現(xiàn)的糧食堆積情況將較糧倉中部更為明顯。由于糧倉尺寸規(guī)格不同，針對每一特定的糧倉都需要在糧倉頂部加裝適應(yīng)尺寸的滑軌，若要對所有糧倉增加滑軌將會是很大的工作量。除了需要考慮滑軌的實際長度，安裝在滑軌上的布料裝置在布糧完后需要撤出糧倉，在平房倉中架設(shè)橫向和縱向輸料機(jī)構(gòu)這種方案考慮到了布糧的簡單有效性，但在方便布糧裝置進(jìn)入和離開糧倉方面缺乏考慮。

通過上述分析，從布糧效率、經(jīng)濟(jì)成本、出入庫難易程度、可操作性對3種布糧方案進(jìn)行比較，見表1。

表1 布糧方式對比表

由表1可知，在平房倉中在倉頂架設(shè)導(dǎo)軌布糧裝置綜合性能好于階梯式布糧裝置和控速式布糧裝置。

3 總結(jié)

布糧裝置是糧食入庫過程中的關(guān)鍵裝置。我們在分析研究背景的基礎(chǔ)上，詳述了平房倉布糧裝置的結(jié)構(gòu)組成和工作原理，對3種布糧方案進(jìn)行了對比分析，選出平房倉中較優(yōu)的布糧方案。所采用的布糧裝置優(yōu)勢在于：

(1)實現(xiàn)了在糧倉各個方向上的均勻布糧，降低了布糧階段所造成的糧食堆積程度，減緩了糧食堆積造成的局部溫度過高和發(fā)霉，減輕了后續(xù)平糧工作量。

(2)借助布糧裝置的運(yùn)動避免了以往糧食順重力落下所造成的糧食自動分級情況，利于熏蒸殺蟲時藥劑的滲透，利于通風(fēng)降溫時空氣流動。

(3)所采用的布糧裝置機(jī)械原理簡單，搭建起來易于實現(xiàn)，所花費(fèi)成本少。

所采用的布糧裝置的劣勢在于：

(1)布糧裝置進(jìn)出庫比較困難，對于多種尺寸規(guī)格的糧倉來說適應(yīng)性較差。

(2)布糧裝置單一，未能實現(xiàn)與糧倉其它作業(yè)的有效銜接，如翻糧、扦樣等。