畚斗式抛粮机的设计

王少英，王明旭,b，李永祥，翟中阳

(河南工业大学 a.机电工程学院;b.小麦和玉米深加工国家工程实验室,郑州 450007)



畚斗式抛粮机的设计

王少英a，王明旭a,b，李永祥a，翟中阳a

(河南工业大学 a.机电工程学院;b.小麦和玉米深加工国家工程实验室,郑州 450007)

针对目前散粮进出仓设备—带式输送机、埋刮板输送机、斗式提升机、螺旋输送机及振动输送机存在柔性差、自动化程度低及粮食破碎率高的问题，结合目前国内外仓型对进出仓设备的要求，设计了畚斗式抛粮机。该抛粮机主要由机架、抛粮罩、抛送电机及叶轮等部分组成，其结构简单、抛粮轨迹稳定、能实现工作半径内360°方向的散粮输送。该抛粮机的研发将对提高我国粮食物流自动化水平具有一定的意义。

散粮；输送设备；进出仓；畚斗式抛粮机

0 引言

散粮输送设备是粮食物流、粮食处理、粮食加工等过程的重要设备，是粮食加工过程实现持续性的必要保证。输送设备自身的自动化、可靠稳定性程度不仅是降低操作人员劳动强度、改善劳动强度的前提条件，也是降低劳动成本、提高劳动效率的重要因素[1]。随着“四散技术”在粮食行业的不断推进和发展，国内粮食输送机械在传统带式输送机、埋刮板输送机、斗式提升机、螺旋输送机、振动输送机及抛粮机等机械基础上，发展了气垫输送机、管状输送机，输送产量在不断增加，输送距离不断加大。有不少专家对粮食输送机械有比较深入的研究，如河南工业大学的阮竞兰教授[2-3]曾对普通带式输送机皮带跑偏和输送物料过程中撒料、回料等问题进行了相应研究。管荣根等[4]曾对刮板输送机输送特点及影响其输送效果的因素进行过研究，并对刮板输送机在空载时功率大、掉链、跳链进行了深入分析，提出了相应对策。郭吉坦等[5]结合粮食仓储系统自身特点，对粮食仓储系统中各级输送设备功率匹配问题进行了研究，并取得了一定的成果。内蒙古农业大学的乌兰图雅等对螺旋输送装置的理论分析、设计制造及仿真研究进行了综述，并分析了目前螺旋输送装置存在的主要问题及今后的对策[6]。国内专家[7-9]对螺旋输送机生产效率、输送特点、螺旋输送机内部结构参数、功率匹配以及输送机叶片加工制造、叶片耐磨性方面做了大量研究，为螺旋输送机在各领域的应用提供了支撑。另外，实用新型专利CN203529308U提供的远程输送抛粮机，在使用时，粮袋由上输送带送至顶端下落至抛粮输送带上，再由高速旋转的抛粮带运载快速运行，在惯性的作用下，将粮袋抛向前上方；但其输送距离受本身长度的限制，体积大、质量大，所占空间比较大。现有的普通抛粮机，如实用新型专利CN2726289Y所公开的抛粮机，是抛送电机与抛送驱动辊轮之间通过皮带传动连接，粮食由抛送胶带抛出；但这种抛粮机噪声大，抛粮轨迹不稳定。

综上所述，本文主要针对目前散粮进出仓设备—带式输送机、埋刮板输送机、斗式提升机、螺旋输送机、振动输送机及气垫机普遍存在柔性差、自动化程度低、粮食破碎率高等问题，在结合目前国内外仓型对进出仓设备要求的基础上，设计了畚斗式抛粮机。该抛粮机主要由机架、抛粮罩、抛送电机及叶轮等部分组成；设备结构简单、抛粮轨迹稳定，能实现工作半径内360°方向的散粮输送。该抛粮机的研发对提高我国粮食物流自动化水平具有一定的意义。

1 畚斗式抛粮机结构及组成

1.1 主体结构

针对目前常用的抛粮机存在体积大、噪声大、抛粮轨迹不稳定等问题，设计了一种畚斗式抛粮机。畚斗式抛粮机主要由机架、抛粮罩、抛送电机及叶轮等组成，如图1所示。

(a)

(b)

图1中：机架的上部架有抛粮罩，叶轮置于抛粮罩内，叶轮两端的轴承座分别立于机架上，叶轮的中心轴通过联轴器与抛送电机的输出轴相连，叶轮中心轴、联轴器、电机输出轴三者同轴；抛粮罩设有进料口和出料口，叶轮的叶片为“V”字形弯板。抛粮罩包括下抛粮罩和上抛粮罩，上、下抛粮罩都固定于机架上，上抛粮罩扣于下抛粮罩的上方，上抛粮罩的前后两端开设有开口，分别形成进料口与出料口；抛粮罩内部的叶轮最低端贴近下抛粮罩内的最低点。

1.2 畚斗式叶轮

畚斗式叶轮主要包括叶片、左挡板、右挡板、叶片间挡板及中心轴，如图2所示。

叶轮设有导料板，导料板包括左挡板、右挡板及叶片间挡板。左挡板和右挡板设置于叶轮的两端，与叶轮中心轴垂直，并与所有叶片固定起来。叶片间挡板倾斜设置于相邻两叶片之间，与相邻两叶片固定起来，叶片间挡板与相邻前后两叶片、左挡板和右挡板共同围城一个可盛放粮食的畚斗式空间。

1.左挡板 2.中心轴 3.右挡板 4.叶片间挡板 5.叶片

2 工作原理与主要部件作用

2.1 设计原理

畚斗式抛粮机主要通过电机的高速旋转带动畚斗叶轮转动将抛粮机内的粮食以弧线的轨迹高速抛出。

2.2 抛粮罩

抛粮罩的作用：一是用于盛放粮食，进入到抛粮机内部的粮食可以存储在下抛粮罩内；二是起到阻挡粮食飞溅的作用。叶轮转动，处于叶片间的粮食随着叶轮转动，产生离心力，没有抛粮罩的阻挡，粮食会随叶轮转动而飞溅出去。

2.3 畚斗式叶轮

2.3.1 叶片

一般抛粮机内部叶轮的叶片采用水平刮板式，不能使粮食聚集，并有效整体抛出去，也就是说粮食抛落轨迹不固定，导致粮食撒落范围大，需要增加人力资源处理，消耗人力与时间，效率大大降低。而采用本发明设计“V”形弯板，进一步根据经验选择“V”形板的夹角角度定为120°～150°，可抛送的粮食量大。“V”形板至少为两片，最优选择为6片。这样就可有效将粮食聚集起来，集中朝一个方向抛粮食，粮食撒落范围小，即大大减轻人力工作，工作效率有效提高。

2.3.2 导料板

为了能有效控制粮食进入相邻叶片间的进料量，进一步固定粮食的抛落轨迹，在畚斗式抛粮机的叶轮上还设有导料板。导料板包括左挡板和右挡板，左挡板和右挡板设置于叶轮的两端，与叶轮中心轴垂直设置，并与所有叶片固定连接。该导料板的作用：一是可调节粮食抛出角度，确定粮食的最佳抛出角度，进一步保证粮食抛出的高度和距离；二是导料板同时也起挡料作用，防止粮食散落。为了能将前后叶片与左右挡板间的粮食全抛出去，尽量不留粮食，导料板还设置了叶片间挡板，叶片间挡板倾斜固定设置于相邻两叶片之间，这样前后叶片与左右挡板还有叶片间挡板就形成一个可盛放粮食的畚斗形状的空间。叶片间挡板倾斜的角度可根据输送要求进行具体设置，本设计中，叶片间挡板与前叶片顶部的距离为70mm左右，与后叶片顶部的距离约为110mm，叶片间挡板的长度为约210mm。此外，叶片间挡板的作用还有：①控制每次抛出粮食的量；②防止粮食进入叶片底部；③加强叶片的强度，能有效防止抛粮机抛粮工作过程，叶片弯曲变形。

2.3.3 调节杆与万向轮

抛粮机抛出粮食的高度与最终抛粮距离，与出料口到地面的距离成正比关系。为了方便调节抛出粮食的距离，可在机架下端设有高度调节装置，将机架置于高度调节装置上。如图1中所示：高度调节装置包括支撑板和与支撑板底面连接的高度可伸缩支撑杆。该高度调节装置，一方面用于调节机架的高度，另一方面用于支撑机架。该高度可伸缩支撑杆，通过螺杆设置来实现。此外，畚斗式抛粮机通过导料板可以实现随意调节畚斗式抛粮机进出料的高度，也可以调节抛粮的高度，并可自由移动畚斗式抛粮机。该设备体积小，不用占很大空间就可实现抛送粮食的目的，抛送粮食的能力能达到100～200t/h，抛粮高度可达7m以上，抛粮距离可达15m。

针对粮食堆放位置的不同，需要移动抛粮机。为了方便移动抛粮机， 在机架下端设有可移动装置，包括多个滑轮，可实现轻松移动抛粮机。

2.4 其他部件

畚斗式抛粮机的抛送电机优选为无极变速电机，可有效地解决噪音问题和实现不同速度下的工作要求。为了安装、拆卸、维修及检修的方便，叶轮与轴的键连接选用圆头平键连接，联轴器与轴的键连接，可选用圆头平键连接。

为了进一步优化抛粮机的安装、使用、维修及性能，轴承选用滚动轴承，最优选择6008深沟球轴承；联轴器优选凸缘联轴器，其构造简单、成本低，可传动较大转矩，转速低、无冲击，轴的刚性大，对中性较好。由于畚斗式抛粮机主要靠畚斗式叶轮抛送粮食，工作近似只受到径向力，忽略轴向力的影响，滚动轴承可优选深沟球轴承。该类轴承摩擦因数小，极限转速高，坚实耐用，通用性强及低噪音运行，可在高速下运转和易于安装。

3 特点

1)采用“V”字形畚斗式叶片，可有效将粮食聚集起来，集中朝一个方向抛粮食，粮食撒落范围小，抛粮轨迹稳定。

2)采用可调式导料板，不仅可以调节粮食抛出的高度和距离，还可以起到挡料作用，防止粮食散落。

3)采用无级变速电机，可以有效地解决噪音问题和满足不同速度下的工作要求。

4 结论

在分析了现有抛粮机和输送设备的基础上，总结了现有抛粮机的问题和缺陷，在现有的理论基础上设计了一款体积小、抛粮轨迹稳定及噪音小的畚斗式抛粮机。该设备不仅可以单独使用，也可和其他输送设备结合使用，可很大程度提高对粮食的输送效率。

[1] 商明锦.浅议几种主要粮食输送机械的操作维护和保养[J].制粉工业,2008(6):18-19.

[2] 阮竞兰,伍维维.粮食加工机械的现状与发展[J].粮食加工，2013,38(1):7-9.

[3] 徐远.浅谈粮食的输送机械[J].黑龙江粮油科技,2003(2):33.

[4] 管荣根,顾玲,张瑞宏.链板式连续输送机械的输送条件及其影响因素[J].起重运输机械,2005(3):51-54.

[5] 郭吉坦,刘晓兵.粮食仓储系统各级输送设备功率匹配问题的研究[J].大连铁道学院学报,2004(1):25-28.

[6] 乌兰图雅,王春光.螺旋输送装置的研究现状和未来发展[J].农机化研究,2014，36(11):244-248.

[7] 宋祁群.水平螺旋输送机输送机理的究[J].武汉水运工程学院学报,1993(3):375-382.

[8] 黄石茂.螺旋输送机输送机理及其主要参数的确定[J].广东造纸，1998(3): 27-31.

[9] 胡勇克,戴莉莉,皮亚楠.螺旋输送器的原理与设计[J].南昌大学学报：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

小麦和玉米深加工国家工程实验室开放课题(001249)；河南省科技厅重点科技攻关项目(152102110071)；河南省教育厅重点科技攻关项目(14A460006)

王少英(1991-),男，河南巩义人，硕士研究生，(E-mail) 13700881694@163.com。

王明旭(1980-)，男，河南叶县人，讲师，博士，(E-mail)wmx20032002@163.com。

S226.5

A

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