智能模塊式農(nóng)作物干燥裝置的設計*

陳思羽，郭騏瑞，龍澤明

（佳木斯大學機械工程學院，黑龍江 佳木斯154007）

長期以來，農(nóng)作物的干燥與存儲是農(nóng)民感覺頭疼的問題[1]。農(nóng)作物正常自然干燥所需面積大，而我國的平均人居面積小，兩者構(gòu)成突出的矛盾，且在部分農(nóng)村，農(nóng)場的基礎設施中糧食的存儲方面投入較少，一旦糧食積壓，就會造成較大的損失[2-3]?，F(xiàn)有的農(nóng)作物烘干設備不僅占地面積大，能源利用效率較低且成本較高，而且不能存儲糧食，烘干后還需轉(zhuǎn)移至糧倉，增加了成本，不適用于小型農(nóng)戶使用，故農(nóng)作物干燥與儲藏微型化與智能化勢在必行[4-6]。

本設計研發(fā)了一種智能模塊式農(nóng)作物干燥裝置，解決目前糧食烘干設備占地面積大、整機不易維修等問題，為農(nóng)作物烘干儲藏提供有利保障。

1 總體設計

智能模塊式農(nóng)作物干燥裝置總體設計如圖1所示。主要包括：鼓風機、集風箱、多個密封管道、通風箱、支架、絲杠升降機構(gòu)。絲杠升降機構(gòu)包括絲杠和絲杠鎖緊機構(gòu)，絲杠鎖緊機構(gòu)固定安裝在通風板兩側(cè)，并且與絲杠相匹配設置，能夠相對絲杠滑動。每層通風板的升降通過絲杠升降機執(zhí)行，絲杠升降機可以將每層通風板準確的升到某一位置，與密封管道精密對接，從而保證了整個管道系統(tǒng)的嚴密性，自鎖結(jié)構(gòu)可以使每層通風板都穩(wěn)固地在相應位置，同時設計了雙保險，如果自鎖結(jié)構(gòu)失靈，可以用拖掛結(jié)構(gòu)與其它模塊穩(wěn)固連接。模塊化通風箱設計使其可靠性增強，并且模塊化設計可以因地制宜地組裝不同產(chǎn)能大小的智能農(nóng)作物干燥存儲機，既適用于農(nóng)民的小戶干燥存儲，也適用于大型倉庫的干燥與存儲。

圖1 干燥裝置結(jié)構(gòu)

工作過程中，風從鼓風機經(jīng)集風箱進入多個風道，再從各個進風口進入通風箱，通風箱上下為通風板結(jié)構(gòu)，通風板上設置多個旋轉(zhuǎn)盤，并且在旋轉(zhuǎn)盤上設置多個大小不同的通孔和滑塊。在通風管道的進風口處設置了調(diào)節(jié)閥，用于調(diào)節(jié)風量大小。

1.1 集風箱及通風管設計

通風管如圖2所示，空氣通過集風箱后進入密封管道，在密封管道的進風口處設置調(diào)節(jié)閥，其用于調(diào)節(jié)密封通道內(nèi)的通風量，調(diào)節(jié)閥可以通過接收來自通風箱和通風板內(nèi)傳感器的農(nóng)作物的相關信息，調(diào)節(jié)閥頂端有接收信號的裝置，接收到信號后，通過調(diào)節(jié)閥頂端的電機加上蝸桿齒輪的配合，來改變角度從而控制進入的風量，節(jié)約能源。

圖2 通風管

1.2 通風箱的設計

在設計中采用點陣式單塊通風箱結(jié)構(gòu)和模塊化通風板，這種結(jié)構(gòu)最大優(yōu)點是可以根據(jù)場地面積大小的組合成不同容積的干燥裝備，整體結(jié)構(gòu)和功能模塊化，拼接簡單。維修過程中，可以做到哪一塊不能正常工作直接換掉，操作簡單。

圖3所示為通風箱，干燥的強風通過密封通道后進入通風板下的通風箱，經(jīng)通風孔到達農(nóng)作物處，起到干燥農(nóng)作物的作用，通風箱是由多塊單體可拼接的通風板拼接而成，可根據(jù)實地場地的大小確定拼裝的塊數(shù)，此結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的模塊化處理。

圖3 通風箱

1.3 通風板的設計

通風板上設置多個旋轉(zhuǎn)盤，并且在旋轉(zhuǎn)盤上設置多個大小不同的通孔和滑塊，當使用滑塊旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)盤時，在通風板上能夠?qū)崿F(xiàn)通風孔大小的變化，通過可調(diào)節(jié)通風口的設計使得干燥存儲機可以干燥多種農(nóng)作物，比如通風孔直徑最大的時候可以干燥和儲藏木耳，最小的孔可以干燥和儲藏水稻、小麥籽粒等。農(nóng)戶在同一層干燥不同作物時，也可根據(jù)作物干燥需求調(diào)節(jié)通風孔改變同一層的通風量，可實現(xiàn)同一層不同處不同風量的供給。見圖4。

圖4 通風板

1.4 溫、濕度調(diào)控系統(tǒng)

智能模塊式農(nóng)作物干燥裝置安裝了多個傳感器包括：溫度傳感器，其安裝在支架和通風箱內(nèi)，用于監(jiān)測環(huán)境及作物的溫度；濕度傳感器，其安裝在支架和通風箱內(nèi)，用于監(jiān)測環(huán)境和作物的濕度；轉(zhuǎn)速傳感器，其用于監(jiān)測鼓風機轉(zhuǎn)速；多個重量傳感器，其分別安裝在通風板上，用于監(jiān)測通風口對應的通風板上待干燥農(nóng)作物質(zhì)量，間接測出農(nóng)作物水分。

在干燥或儲藏過程中，控制器同時監(jiān)控溫度傳感器、濕度傳感器、重量傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器；通過檢測系統(tǒng)檢測農(nóng)作物的溫度和濕度，單獨或整體調(diào)節(jié)各個通風箱的風量，保證農(nóng)作物品質(zhì)。

2 結(jié)語

智能農(nóng)作物干燥存儲機實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的模塊化拼裝，可以根據(jù)用戶的需要組裝不同大小的智能農(nóng)作物干燥儲藏裝置，合理利用了資源，避免了資源的浪費。采用自動化控制，使得烘干后糧食水分不均勻度縮小，儲藏過程中不會出現(xiàn)局部發(fā)熱；工藝流程縮短，破碎率降低，使干燥后農(nóng)作物的品質(zhì)得到保障。智能模塊式農(nóng)作物干燥裝置既可以干燥農(nóng)作物，也可以儲存農(nóng)作物，減少了稻谷干燥后轉(zhuǎn)移至糧倉的過程，降低了成本，也解決了現(xiàn)有的烘干設備只能烘干水稻、小麥、玉米等糧食作物，不能烘干其它農(nóng)作物的適應性問題，實現(xiàn)了一機多用。