張學(xué)軍

（山西省農(nóng)業(yè)機械發(fā)展中心，山西 太原 030002）

小米是山西最具特色的農(nóng)產(chǎn)品，特殊的土壤環(huán)境和氣候條件，非常適合谷子的生長，孕育出許多著名的小米品牌，為“山西小米”領(lǐng)先全國、為鄉(xiāng)村振興做出了貢獻。

“好小米是種出來的，也是加工出來的”。加工裝備的好壞，加工工藝的創(chuàng)新對小米的質(zhì)量和外觀品相影響很大，傳統(tǒng)碾米機在碾米過程中，物料喂入靠重力作用自然喂入，一旦遇到碾米室壓力增加，就會影響到喂入量。同時，在碾制過程中，存在著升溫較快，排糠較差的問題，導(dǎo)致米溫升高、米中含糠量較多，影響生產(chǎn)效率。為了解決以上問題，需要對傳統(tǒng)設(shè)備進行技術(shù)改造，研制出一種能夠解決以上問題的改進型碾米設(shè)備，為“山西小米”品牌建設(shè)作出貢獻。

1 6NZF-33碾米機主要結(jié)構(gòu)及改進部分

1.1 主要結(jié)構(gòu)

改進后的新型碾米機為立式分離式碾米機，其結(jié)構(gòu)及組成見圖1。

圖1 6NZF-33碾米機Fig.1 The 6NZF-33 rice mill

1.2 主要改進部分

1.2.1 碾米砂輥的改進

傳統(tǒng)碾米機錐形砂輥圖形見圖2。它是一個外沿為實體的梯形圓錐體，通過連接件與主軸相連。

圖2 傳統(tǒng)碾米機錐形砂輥 Fig.2 The conical sand roller of traditional rice mill

改進后碾米機的錐形砂輥圖形見圖3，在錐形圓柱體上均勻分布了24個圓孔，直徑為22 mm。其作用一是將外置鼓風(fēng)機送來的風(fēng)，通過這些圓孔吹入碾米室，將碾米室內(nèi)的米糠通過米篩吹到的排糠通道內(nèi)，然后排到糠房。另外一個作用是通過強制送風(fēng)降低碾米室內(nèi)溫度，保證碾米過程快速降低溫度，目的是提升米的品質(zhì)。

圖3 改進后碾米機錐形砂輥Fig.3 The conical sand rollerof improved rice mill

1.2.2 新增螺旋式推進頭

螺旋式推進頭圖形見圖4。該螺旋推進頭安裝在主軸上，壓在錐形砂輥上端的凹槽上連成一體。主要是起強制喂料作用，使物料喂入過程中，通過主軸轉(zhuǎn)動產(chǎn)生螺旋推動力，強制將物料送入碾米室，起到提升小時生產(chǎn)率，提高產(chǎn)量的作用。

圖4 螺旋式推進頭Fig.4 The spiral propulsion head

2 工作原理

物料倒入送料斗后，由安裝在主軸上的螺旋輸送頭，見圖4，在主軸轉(zhuǎn)動產(chǎn)生螺旋推動力的作用下將物料強制輸送到碾米室內(nèi)，進行碾米作業(yè)，由于出米口壓力門的阻力作用使物料與物料之間、物料與砂輥之間、物料與米篩之間相互碾磨，摩擦掉谷殼（或米皮）。碾米時產(chǎn)生的米糠落入碾米室的，由外置鼓風(fēng)機通過砂輥上的24個圓孔，將糠、米混合物吹向米篩。米篩由耐磨鋼材料制成，上邊有0.7 mm的長方形孔，具有排糠堵米的作用。然后，將絕大多數(shù)的米糠從米篩長方形孔中吹出，米糠被吹到排糠管道中，最后送入糠房。同時，米篩阻擋碾制后成品米粒不被隨米糠吹跑而造成浪廢。碾制好的成品米落到接料底盤上，然后通過撥桿送到出米口處流出。同時，通過圓孔的吹風(fēng)作用也可以降低碾米過程中溫度的升高，達到提高米的質(zhì)量的目的。

3 主要改進部件的技術(shù)特點

碾米溫度是評價小米好壞的一個重要指標。谷子在碾米過程中的加工溫度越低，米的品質(zhì)越好。碾米過程產(chǎn)生的熱量是由于砂輥、谷子和米篩之間相互摩擦而產(chǎn)生的。為了解決碾米過程中的溫度升高問題，提出了在小米碾制過程中，向碾米室內(nèi)通風(fēng)降溫的思路：在原傳統(tǒng)砂輥的結(jié)構(gòu)上，按一定排列順序分布一定數(shù)量的通氣孔見圖3，同時在殼體與料斗連接處的支架上，安裝鼓風(fēng)機和進風(fēng)管見圖1。

3.1 砂輥開孔

3.1.1 強制排糠

傳統(tǒng)碾米機的排糠是由安裝在碾米機主軸底部的吹風(fēng)旋轉(zhuǎn)葉片完成的，通過主軸旋帶動葉片轉(zhuǎn)動產(chǎn)生風(fēng)力將米糠從米篩長孔中吹出。由于主軸轉(zhuǎn)速相對較慢，且受到碾米室結(jié)構(gòu)影響吹風(fēng)葉片安裝位置較低，這樣產(chǎn)生的風(fēng)力較小，米糠被吹到米篩處，常常附著在米篩表面，又因風(fēng)力較小，米糠排出困難。所以米中殘留米糠較多，影響了米的品相和質(zhì)量。用手抓小米時，由于米中含糠量較多，在手上粘附一層米糠。改進后的碾米機，由于增加了鼓風(fēng)機，通過外置吹風(fēng)機向碾米室強制吹風(fēng)，可將碾米后的米糠快速地吹到米篩處，通過米篩排出。使碾出的小米表面含糠量很少，小米顏色自然光亮，品相很好。

3.1.2 降溫提質(zhì)

碾米過程中由于摩擦作用，會使米的溫度升高，碾米溫度越高，米的加工質(zhì)量越差，所以碾米過程中降溫環(huán)節(jié)也是非常重要的。通過外置吹風(fēng)機的作用，向碾米室內(nèi)吹風(fēng)，風(fēng)將熱量吹走，降低了碾米室的溫度，對提升米的質(zhì)量有一定的幫助。

3.2 螺旋輸送頭

在碾米機的主軸上，增加螺旋輸送頭，將料斗內(nèi)的物料強制推入碾米室，進行碾米作業(yè)，提升了輸入效率，增加了碾米時的摩擦力，對提高碾凈率和加工生產(chǎn)率都有較大幫助。

4 錐形砂輥圓孔的確定

根據(jù)多次試驗，針對33型砂輥圓孔的數(shù)量以22～24個為好，排列順序為三層。圖5為24孔三層等分均布圖。這樣既可以保證砂輥具有足夠的碾米面積，確保碾米效率和碾凈率，也可以起到較好的排糠降溫的效果?？椎闹睆皆讦?8～22 mm為好，孔徑過大，有效碾米面積減少，生產(chǎn)效率下降，碾凈率降低，孔徑過小，送風(fēng)能力變差，影響排糠和降溫的效果。

圖5 錐形砂輥24孔三層等分均布圖Fig.5 The equal distribution of 24 holes in three layers of conical sand roller

5 試驗數(shù)據(jù)分析

5.1 測定結(jié)果

為傳統(tǒng)碾米機工作時數(shù)據(jù)測定結(jié)果，見表1。

表1 傳統(tǒng)立式碾米機工作數(shù)據(jù)Tab.1 The data of traditional vertical rice mills

改進型后6NZF-33型碾米機工作數(shù)據(jù)測定結(jié)果，見表2。

表2 改進型6NZF-33型立式碾米機工作數(shù)據(jù)Tab.2 The data of improved 6nzf-33 vertical rice mill

5.2 數(shù)據(jù)分析

從試驗結(jié)果看，改進后機型由于增加了強制吹風(fēng)裝置，使碾米溫度降低了3℃，如果連續(xù)加工作業(yè)，時間越長，改進后機型的降溫效果將更好。米中含糠量明顯減少，米的外觀品相提升，小時生產(chǎn)率也有了很大的提高。若對改進機型進行大力推廣，對加快山西省小米初加工裝備的更新?lián)Q代和提檔升級，對整體提升“山西小米”區(qū)域品牌形象，提高農(nóng)民收益，具有積極的促進作用。

6 存在的問題及對策

6.1 問題

由于增加了螺旋輸送功能、外置鼓風(fēng)機以及砂輥開孔，使得碾米機的體積增大、制造成本提高。提高了購買成本，增加了資金投入，投資回收期延長。

使用成本增加，由于增加了螺旋輸送和強制吹風(fēng)功能，使得電機功率增大，能耗也相應(yīng)增大，電費增加。

6.2 對策

建議將這款新型碾米機盡快納入農(nóng)機購置補貼目錄，使農(nóng)民在購買時，得到國家補貼，減少農(nóng)民投入，減輕農(nóng)民負擔(dān)，盡快大力推廣。