5XYF-6.0型圆筒分级机及机组的研制

杨国宝，张官明，贾 峻，付秋峰，曹光喜

（酒泉奥凯种子机械股份有限公司，甘肃 酒泉 735000）

随着种子行业竞争日益激烈，种子行业对种子的各种要求不断提高，尤其对种子的大小均匀程度要求较高。通过分级使种子分成不同等级，从而提高了种子的利用率和种子在市场上的竞争力。根据我国种子公司及大型种子加工生产线的需要，酒泉奥凯公司研制出适用于玉米种子清选分级用的5XYF-6.0型圆筒分级机及机组。

1 5XYF-6.0型圆筒分级机工作原理及影响分级的因素

1.1 工作原理

种子由暂存箱进入给料箱再通过进料管（一）、进料管（二）、进料管（三）进入滚筒，种子随着滚筒的转动并且向前输送，同时小于滚筒孔直径的小粒种子随着滚筒的转动由滚筒甩出进入震动出料槽送出；个别的种子由于大小的原因而夹在滚筒孔中甩不出去从而影响分级效果，此时清筛辊随着滚筒的转动向其相反的方向转动从而把夹在滚筒孔的种子打入滚筒中；其余种子随着滚筒的转动从滚筒的左端送出，进入大籽粒出料口送出机体外。

种子的分级质量，主要取决于清筛辊的清筛能力与滚筒的加工质量，由于清筛辊是特殊制作，滚筒质量严格按设计要求制作和标准检测，完全能够达到设计要求，因此该机性能稳定。

种子有3个尺寸，即长度、宽度和厚度。其中规定长度比宽度大，宽度比厚度大。同一作物的种子，它的长、宽和厚度尺寸是不相等的，而是在某一范围内变化。夹杂在种子中的混杂物（如杂草种子）也有相应的尺寸及变化范围。按统计方法可将谷粒尺寸变化规律绘制成曲线，即种子尺寸变化曲线。

在清选的主要作物种子中，包含有杂草种子以及其它各种混杂物，根据分离尺寸来看，可将其分为5种类型（见图1）：

图1 主要作物种子和混杂物尺寸的分布

I混杂物的尺寸小于主要作物种子的最小尺寸Lmin。

Ⅱ混杂物的尺寸大于主要作物种子的最大尺寸见Lmax。

Ⅲ混杂物的最大尺寸L'max大于主要作物种子的最小尺寸见Lmin。

IV混杂物的最小尺寸L'min小于主要作物种子的最大尺寸Lmax。

Ⅴ混杂物和主要作物种子尺寸分布全部重叠。

属于Ⅰ、Ⅱ两种情况可以比较满意地将两者分离开，属于V的情况很难分离，在Ⅲ、Ⅳ两种情况下，视情况可以部分地分离[1]。

1.2 影响设备分级的主要因素

1.2.1转速

对一般圆筒筛而言，其转速有一定的限制，若转速过高，种子在离心力的作用下，将紧压在圆筒筛的内壁上，与筛面之间无相对滑动，减少种子穿过筛孔的机会。若转速太低，种子的翻动不彻底，从而影响分级效果。因此应保证种子重力大于离心力，即：

式中：R为圆筒筛半径,m；ω为圆筒筛角速度:ω=2πn/60；mg为种子重力,N。

由上式可推导出圆筒筛的转速n应为[2]：

目前采用的转速在30～55 r／min。由于清选物料的表面特性不一，圆筒筛的转速最好在一定范围内调节。线速度在0.8～1.5 m/s范围内。

1.2.2倾角

为了保证种子在分级过程中轴向移动，通常圆筒筛有一倾斜度，入口端较高。倾角的大小影响种子在筛筒内的轴向移动速度。倾角太大，轴向移动速度提高，生产率也相应增加，但分级质量会下降。倾角太小，种子轴向速度降低，能提高分选质量，但生产率下降。因此在圆筒筛长度一定时，倾角的大小必需选取合理，通常为1～3°。

1.2.3筛面负荷

单位面积的负荷一般取值范围为500～1 000kg/m2（按小麦计），滚筒直径小时取小值。圆筒筛直径一般为ϕ300、400、500、600、700和800 mm，筒长与直径之比L/D=2～5。直径大，种子与筛面接触面积大，分选效率高，但尺寸过大，造价高。应根据加工要求，合理选用，在满足加工要求的前提下，使结构尺寸尽可能小。合理设计筛孔形状，有利于提高筛面负荷能力。目前大多采用波纹形长孔筛和凹窝形圆孔筛，能使种子直立起来，较顺利地通过筛孔，分选质量好，工作效率高[1]。

2 该设备的创新点

5XYF-6.0型圆筒分级机及机组，创新设计的圆筒沉孔筛气动间断性清筛的装置，包括清筛辊组合（1）、滑道组合（2）、凸轮组合（3）、清筛辊组合支撑（4）、清筛连杆组合（5）、气缸（6）、圆筒沉孔筛（7）和箱体（8），如图2所示。

图2 5XYF-6.0型圆筒分级机及机组装置

其中主要的创新结构是气动式间断性清筛机构和圆筒沉孔筛两大机构；气动式清筛机构中由气缸带动清筛连杆等组合联动，凸轮组合挤压清筛辊向下运动与筛筒接触并随着筛筒转动达到清筛的目的，经过一段时间气缸拉动清筛连杆，清筛连杆拉动转轴，转轴带动凸轮组合转动，凸轮组合向上运动，清筛辊上的弹簧回弹使清筛辊向上运动脱离筛筒完成一次清筛。这套机构使清筛效果提高，分级质量提高，操作简便；清筛辊与筛筒的间断性接触使清筛辊寿命增长。

圆筒分级机中的圆筒沉孔筛可根据物料品种的不同，变化圆筒筛孔径的规格，使其应用更广泛，适用性更强。

3 5XYF-6.0型圆筒分级机及机组的技术指标

5XYF-6.0型圆筒分级机及机组适用于玉米种子的清选分级，单机每小时分级玉米种子6 t。该机及机组可按种子的宽度、厚度进行分级，既可以单机使用，也可以多台单机组合成机组使用，能够将种子分成2级、3级、4级等。该机及机组通过控制振动给料装置、皮带输送装置及进料装置等，使种子分级过程全程保持良好的作业状态，不会出现筛筒内和进出料通道拥堵。该机组的研制主要解决旧分级机沉孔圆筒筛制作工艺不完善、旋转方向不易控制、淸筛滚寿命不长等问题。

圆筒分级机主要技术指标见表1。

表1 主要技术指标

4 设备的制作工艺要求

4.1 工艺设计要求

（1）工艺设计合理、机械布置紧凑、各设备间产能匹配。

（2）提升及输送过程中种子破碎率低、避免种子再次损伤。

（3）清机方便、无死角，修理、保养无阻碍。

（4）操作作业方便、安全。

（5）该机可配用于种子加工成套设备，对种子分级后再通过其它清选设备进行清选，这样就可以形成连续性作业。

4.2 圆筒分级机及机组要求

（1）加工件、焊接件必须严格按现行版本图纸进行生产，保证所用材料、加工尺寸精度均符合图纸规定要求。

（2）所有加工面和受力部位，不得有砂眼、气孔等影响强度和安装质量的缺陷，其他表面允许有密集的凹陷在25 mm2内、直径≤2 mm、深度≤3 mm的孔应少于3个。

（3）标注公差的精度等级，符合GB/T 1804—2000《一般公差 未注公差的特性和角度尺寸的公差》中14级规定。

（4）形状和位置未注公差的应符合GB/T 1184—1996《形状和位置公差 未注公差值》标准中D级的规定。

4.3 主要零部件的技术要求

所有机型主要零部件的技术要求，分别应符合现行版本图纸中所有盖有《质量控制点》的零部件所提出的具体要求。

（1）装配质量要求见表2。

表2 装配质量要求

（2）涂漆与质量要求见表3。

表3 涂漆与质量要求

5 设备的优势及市场前景

（1）圆筒分级机及机组能对种子进行均匀分级，它在玉米种子分级中必不可少，该设备与传统分级设备相比，分级效果及清筛效果好，分级更精细，提高制种效率，提高了制种企业种子资源利用率和企业经济效益。

（2）该机有效提高了种子分级均匀度，有助于实现农业种植精密单粒播种。就现阶段农业发展情况，实现单粒播种可节约种子原料50%以上。

（3）5XYF-6.0圆筒分级机及机组的推广应用，促进国内种子行业向集约化大规模生产转变，增强其参与国际市场竞争的能力，对促进种业发展、发展高产、优质、高效农业、保障粮食安全具有重要的作用。

（4）产品的推广应用能有效提高我国种子加工技术设备的水准和质量。