储粮吸粮机改造

刘沐欣1，王一凡2，唐海斌3，刘佳鑫3，管越3，黄利彬3

1. 中央储备粮辽东湾直属库有限公司
2. 中国爱地集团有限公司驻盘锦库区
3. 中央储备粮辽东湾直属库有限公司

摘要：储粮安全状态受多种环境因素的影响，主要的影响因素是粮堆内微生物和储粮害虫活动引起的粮温粮湿的增高，又由于粮食会发生自动分级情况，因此发现部分储粮的发热症状是由于其区域杂质过大导致的。因为仓与高大平房仓粮堆体积大，粮堆深度大。出现粮情的粮食对于整仓来说是局部性的，所以多采用单管风机局部机械通风处理。因为单管风机重量较大搬运困难，且作用范围小，使用后无法直观看到作用效果，所以拟改造吸粮机，使其增加除杂功能，对小范围内的粮食进行除杂处理。在降低了危害风险的同时又节省了人力财力的消耗。

关键词：浅圆仓 高大平房仓 吸粮机改造

2015年3月23日，国家发展改革委员会，国家粮食和物资储备局，财政部联文下发的关于印发《粮食收储供应保障工程建设规划（2015-2020）》的通知中明确指出要求：“科技支撑，创新驱动。坚持高标准、高起点,注重用高新技术改造传统粮食行业，用信息化引导带动粮食流通现代化。实施科技兴粮和创新驱动发展战略，健全技术创新市场导向机制，加快粮食科技支撑新突破，进一步推进产学研用相结合，大力提高粮食行业的科技含量”。国有粮食仓储企业是国家实施粮食宏观调控、保障粮食安全的重要载体。为了更好地做好浅圆仓和高大平房仓的储粮工作，就必需了解和掌握浅圆仓和高大平房仓大粮堆的储粮性能及不利影响因素的处理，以确保浅圆仓和高大平房仓的储粮安全。其中浅圆仓目前为国内新仓建设的主流仓型，其仓体孔洞少、机械化程度高、用人少，整个仓体的防水（渗、潮、漏）、隔热气密、通风和密闭等性能好于传统的平房仓[1]。但浅圆仓在入仓时，在重力、浮力、气流等因素的作用下，杂质会在粮堆形成分级点：在落粮点处形成柱状的重型杂质区。同时粮食在储藏过程中由于受到季节交替、温度变化大、季节温度高等外界条件和粮食自动分级等内在因素的共同影响，常常会出现局部或大面积粮温升高的情况。经过实际的储粮经验总结，现对吸粮机改造进行阐述。

1结构概述及工作原理

1.1结构概述

   本改造采用吸粮机和圆筒筛结合的方法改造吸粮机，从而达到减少杂质的效果。吸粮机的结构包括发动机和变速器。圆筒筛主要由固定件，外筛网，通轴，内筛网，电机等组成。圆筒筛体积较大不能方便仓内作业，现根据使用场景对其进行缩小体积，达到进出仓便携的效果。该改造圆筒筛各项参数技术要求如表

表1圆筒筛各项参数

		长度(mm)	直径(mm)	筛孔(mm)	材料
外筛		1000	500	4	钢
内筛		1500	250	108	钢

1.2工作原理

吸粮机绞龙主要依赖于电动机驱动螺旋轴的旋转。物料通过进料口进入机器，螺旋轴的旋转推动粮食物料向上提升，并在螺距的作用下向前推进圆筒筛，圆筒筛运转时，电机转动，带动联轴器传动动力， 使圆筒筛装置开始转动 。将待清理粮食顺吸粮机出口进入圆筒筛入口，圆筒筛会带动粮食做回转运动 。 当粮食与筛网之间发生相对运动时，粮食与秸秆，石子等 其他杂质也产生了相对运动，因为体积和比重的不同，杂质会自动分离在不同筛层。 为提高筛分除杂率，可设置多层筛网，达到精细化清选 。 内筛网使用较大孔径的筛孔，筛选较大杂质；外筛网采用较小孔径的筛孔，筛选小杂质[2] 。

2运动分析

2.1 绞龙的受力分析

对象为位于最外半径R处并与螺旋叶片和管壁相接触的部位受力分析如下：

物料颗粒所受的作用力有：

①重力力mg

②物料的离心力Ft摩擦力Ftμs

③螺旋对物料的作用力及摩擦力(合力Fs)

(Fs分解为Fsz、Fsy两方向上)

临界转速n

当ns=nk时，物料贴紧管壁，同步旋转，不能上升。

物料颗粒所受力为重力mg; 螺旋叶片作用于物料的法向反作用

力FS（与法线方向偏∝）:管内壁作用于物料的法向反作用Ft,摩深力和摩擦

力的合力FtUt。

将物料颗较所在的螺旋线展开，在临界转速下，物料没有上开运动，管壁作

用于物料的摩擦力必定是水平方向的。

μt→0，nk→∞

管壁愈光滑，输送效率愈低。因此，管壁应有足够的粗糙度。

吸粮机绞龙输送量计算公式：Q = 47 D2ntΦpC

因为本设计为便携式改造，取D为0.1m ,n为转速取15r/min, t为螺距一般螺距取直径的2/3到3/2.本设计取0.12m，Φ对于流动的几乎没有磨损的物料取0.45，p对于玉米取720g/升一等玉米容重0.72t/m3，c为倾角系数对于20度倾角取0.65.

数据带入上式Q=0.18t/min.

2.2 圆筒筛的受力分析

机器运转时，电机带动传动轴使圆筒筛转动；当小麦进入圆筒时，圆筒倾斜一定角度旋转，因为本设计物料为玉米，所以取倾角可以较大取6度。且角度增大可以提高圆筒筛的筛分效率。筛分时，小麦通过筛孔自行分离，落入外筛筒，体积较大的茎杆和杂质物料被运送出去；小麦在外筛筒筛

面上做滑动或跳动的运动状态，进一步精细化筛分。

(1) 小麦随圆筒筛上做圆周转动时，会受到自身的重力、转动过程中的向心力和圆筒中其他杂质间的作用力。为使小麦一直贴着筒壁进行物料筛选，需保持一定的转速，使小麦的重力克服离心力。

对圆筒中的小麦作为质点进行受力分析，它处在如图所示角度时，受重力G和离心力Fc 作用，小麦在圆筒筛上产生的摩擦力f; 当小麦沿圆筒切线方向的重力分力Gsinβ时小麦与圆筒筛一起向上运动；当Gsinβ≥f时，即开始向下滑动，此时亦为小麦位于圆筒内表面的最高点。因此当Gsinβ=f时，小麦处于有效筛分的最高点。

f=f0(Gcosβ+Fc) Fc = = v = 2πRn 60 f=tanφ

因物料玉米颗粒垂直于水平面时，只有离心力提供摩擦力，现已知材料为钢材，摩擦系数为0.15。可以求出最低转速要求，因本设计希望缩小圆筒筛体积，所以只能提高转速来提高摩擦力。即极限位置方程为G=f0MV2/R.玉米百粒重大约为30g，取一粒为0.3g。

取圆筒筛直径为0.25m，代入上式得出转速为220r/min。

因圆筒筛空间内物料占体积10%以下时才能有效筛分物料。所以据此需要控制物料在圆筒筛中的流速，圆筒筛体积为ΠR2=0.074M3体积分数的10%为0.0074M3.因吸粮机的输送量为0.18t/min,得出圆筒筛中物料运行速度必须大于0.40m/s。

按以上数据将两设备安装在一起进行下述实际实验。

3实验所需材料

3.1仓房条件

中储粮辽东湾直属库有限公司8号仓，仓型为浅圆仓，内径30m，储粮高度22m。中国爱地集团驻盘锦库点（中国物流辽宁有限公司）10-1号仓，仓型为高大平房仓，长度72.32m，宽度36.06m，储量高度5.19m。

3.2材料与仪器

10-1号仓玉米等级为一等，所使用玉米产地为美国，于2023年8月入库。本次实验时间为2023年12月19日至12月23日。

实验仪器吸粮机3kw功率。

3.3试验方法

2023年12月19日至2023年12月21日对10号仓进行扦样检测杂质含量，22日至23日使用改造后吸粮机进行除杂处理再进行杂质检测，对比改造后吸粮机除杂的效果。

4具体操作

本次实验是以最简便达到预期效果来操作的，使用粮食深层扦样器，将多个仓内测试点进行多段深度扦样，将每个检测点扦样出的样品进行后混合后进行杂质含量检测。在扦样完毕后使用改造的吸粮机对仓内测试点进行吸粮除杂，同时收集除杂后的粮食，对单个测试点抽出并除杂后的样品混合后进行杂质含量检测。对比检测结果，得出除杂效果。

5结果与分析

10号仓多个标记点粮食杂质含量情况表

标记点位编号	杂质含量
1	0.7
2	0.6
3	0.6
4	0.5

10号仓使用改造后吸粮机除杂后多个标记点粮食杂质含量情况表

标记点位编号	杂质含量
1	0.4
2	0.3
3	0.4
4	0.3

从数据来看，改造后吸粮机具备一定的除杂效果，相比人工筛理除杂效果欠佳单但达到预定效果。从实验的过程来看机械效率为人工筛理的5倍，但是由于本实验使用的改造后吸粮机筛网型号固定不可改变，从而并未实验其对其他种粮食的除杂效果。综合来看，改造吸粮机是具有可行性的。实现了人工劳动强度的降低和保粮工作环境的改善，同时兼顾了经济性。

参考文献：

[1]张来林.储粮机械通风技术[M].郑州大学出版社,2014.

[2]胡天亮，胡靖明，毕阳等．基于 EDEM 数值模拟的沙棘滚筒筛设计[J] . 中国农机化学报，2021 , 42(09) :122-129 .

作者简介：刘沐欣，大学本科，中央储备粮辽东湾直属库有限公司，研究方向为粮食储备。