5XYF-6.0型圓筒分級機(jī)及機(jī)組的研制

楊國寶，張官明，賈 峻，付秋峰，曹光喜

（酒泉奧凱種子機(jī)械股份有限公司，甘肅 酒泉 735000）

隨著種子行業(yè)競爭日益激烈，種子行業(yè)對種子的各種要求不斷提高，尤其對種子的大小均勻程度要求較高。通過分級使種子分成不同等級，從而提高了種子的利用率和種子在市場上的競爭力。根據(jù)我國種子公司及大型種子加工生產(chǎn)線的需要，酒泉奧凱公司研制出適用于玉米種子清選分級用的5XYF-6.0型圓筒分級機(jī)及機(jī)組。

1 5XYF-6.0型圓筒分級機(jī)工作原理及影響分級的因素

1.1 工作原理

種子由暫存箱進(jìn)入給料箱再通過進(jìn)料管（一）、進(jìn)料管（二）、進(jìn)料管（三）進(jìn)入滾筒，種子隨著滾筒的轉(zhuǎn)動并且向前輸送，同時小于滾筒孔直徑的小粒種子隨著滾筒的轉(zhuǎn)動由滾筒甩出進(jìn)入震動出料槽送出；個別的種子由于大小的原因而夾在滾筒孔中甩不出去從而影響分級效果，此時清篩輥隨著滾筒的轉(zhuǎn)動向其相反的方向轉(zhuǎn)動從而把夾在滾筒孔的種子打入滾筒中；其余種子隨著滾筒的轉(zhuǎn)動從滾筒的左端送出，進(jìn)入大籽粒出料口送出機(jī)體外。

種子的分級質(zhì)量，主要取決于清篩輥的清篩能力與滾筒的加工質(zhì)量，由于清篩輥是特殊制作，滾筒質(zhì)量嚴(yán)格按設(shè)計要求制作和標(biāo)準(zhǔn)檢測，完全能夠達(dá)到設(shè)計要求，因此該機(jī)性能穩(wěn)定。

種子有3個尺寸，即長度、寬度和厚度。其中規(guī)定長度比寬度大，寬度比厚度大。同一作物的種子，它的長、寬和厚度尺寸是不相等的，而是在某一范圍內(nèi)變化。夾雜在種子中的混雜物（如雜草種子）也有相應(yīng)的尺寸及變化范圍。按統(tǒng)計方法可將谷粒尺寸變化規(guī)律繪制成曲線，即種子尺寸變化曲線。

在清選的主要作物種子中，包含有雜草種子以及其它各種混雜物，根據(jù)分離尺寸來看，可將其分為5種類型（見圖1）：

圖1 主要作物種子和混雜物尺寸的分布

I混雜物的尺寸小于主要作物種子的最小尺寸Lmin。

Ⅱ混雜物的尺寸大于主要作物種子的最大尺寸見Lmax。

Ⅲ混雜物的最大尺寸L'max大于主要作物種子的最小尺寸見Lmin。

IV混雜物的最小尺寸L'min小于主要作物種子的最大尺寸Lmax。

Ⅴ混雜物和主要作物種子尺寸分布全部重疊。

屬于Ⅰ、Ⅱ兩種情況可以比較滿意地將兩者分離開，屬于V的情況很難分離，在Ⅲ、Ⅳ兩種情況下，視情況可以部分地分離[1]。

1.2 影響設(shè)備分級的主要因素

1.2.1轉(zhuǎn)速

對一般圓筒篩而言，其轉(zhuǎn)速有一定的限制，若轉(zhuǎn)速過高，種子在離心力的作用下，將緊壓在圓筒篩的內(nèi)壁上，與篩面之間無相對滑動，減少種子穿過篩孔的機(jī)會。若轉(zhuǎn)速太低，種子的翻動不徹底，從而影響分級效果。因此應(yīng)保證種子重力大于離心力，即：

式中：R為圓筒篩半徑,m；ω為圓筒篩角速度:ω=2πn/60；mg為種子重力,N。

由上式可推導(dǎo)出圓筒篩的轉(zhuǎn)速n應(yīng)為[2]：

目前采用的轉(zhuǎn)速在30～55 r／min。由于清選物料的表面特性不一，圓筒篩的轉(zhuǎn)速最好在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。線速度在0.8～1.5 m/s范圍內(nèi)。

1.2.2傾角

為了保證種子在分級過程中軸向移動，通常圓筒篩有一傾斜度，入口端較高。傾角的大小影響種子在篩筒內(nèi)的軸向移動速度。傾角太大，軸向移動速度提高，生產(chǎn)率也相應(yīng)增加，但分級質(zhì)量會下降。傾角太小，種子軸向速度降低，能提高分選質(zhì)量，但生產(chǎn)率下降。因此在圓筒篩長度一定時，傾角的大小必需選取合理，通常為1～3°。

1.2.3篩面負(fù)荷

單位面積的負(fù)荷一般取值范圍為500～1 000kg/m2（按小麥計），滾筒直徑小時取小值。圓筒篩直徑一般為?300、400、500、600、700和800 mm，筒長與直徑之比L/D=2～5。直徑大，種子與篩面接觸面積大，分選效率高，但尺寸過大，造價高。應(yīng)根據(jù)加工要求，合理選用，在滿足加工要求的前提下，使結(jié)構(gòu)尺寸盡可能小。合理設(shè)計篩孔形狀，有利于提高篩面負(fù)荷能力。目前大多采用波紋形長孔篩和凹窩形圓孔篩，能使種子直立起來，較順利地通過篩孔，分選質(zhì)量好，工作效率高[1]。

2 該設(shè)備的創(chuàng)新點

5XYF-6.0型圓筒分級機(jī)及機(jī)組，創(chuàng)新設(shè)計的圓筒沉孔篩氣動間斷性清篩的裝置，包括清篩輥組合（1）、滑道組合（2）、凸輪組合（3）、清篩輥組合支撐（4）、清篩連桿組合（5）、氣缸（6）、圓筒沉孔篩（7）和箱體（8），如圖2所示。

圖2 5XYF-6.0型圓筒分級機(jī)及機(jī)組裝置

其中主要的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)是氣動式間斷性清篩機(jī)構(gòu)和圓筒沉孔篩兩大機(jī)構(gòu)；氣動式清篩機(jī)構(gòu)中由氣缸帶動清篩連桿等組合聯(lián)動，凸輪組合擠壓清篩輥向下運動與篩筒接觸并隨著篩筒轉(zhuǎn)動達(dá)到清篩的目的，經(jīng)過一段時間氣缸拉動清篩連桿，清篩連桿拉動轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸帶動凸輪組合轉(zhuǎn)動，凸輪組合向上運動，清篩輥上的彈簧回彈使清篩輥向上運動脫離篩筒完成一次清篩。這套機(jī)構(gòu)使清篩效果提高，分級質(zhì)量提高，操作簡便；清篩輥與篩筒的間斷性接觸使清篩輥壽命增長。

圓筒分級機(jī)中的圓筒沉孔篩可根據(jù)物料品種的不同，變化圓筒篩孔徑的規(guī)格，使其應(yīng)用更廣泛，適用性更強(qiáng)。

3 5XYF-6.0型圓筒分級機(jī)及機(jī)組的技術(shù)指標(biāo)

5XYF-6.0型圓筒分級機(jī)及機(jī)組適用于玉米種子的清選分級，單機(jī)每小時分級玉米種子6 t。該機(jī)及機(jī)組可按種子的寬度、厚度進(jìn)行分級，既可以單機(jī)使用，也可以多臺單機(jī)組合成機(jī)組使用，能夠?qū)⒎N子分成2級、3級、4級等。該機(jī)及機(jī)組通過控制振動給料裝置、皮帶輸送裝置及進(jìn)料裝置等，使種子分級過程全程保持良好的作業(yè)狀態(tài)，不會出現(xiàn)篩筒內(nèi)和進(jìn)出料通道擁堵。該機(jī)組的研制主要解決舊分級機(jī)沉孔圓筒篩制作工藝不完善、旋轉(zhuǎn)方向不易控制、淸篩滾壽命不長等問題。

圓筒分級機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 主要技術(shù)指標(biāo)

4 設(shè)備的制作工藝要求

4.1 工藝設(shè)計要求

（1）工藝設(shè)計合理、機(jī)械布置緊湊、各設(shè)備間產(chǎn)能匹配。

（2）提升及輸送過程中種子破碎率低、避免種子再次損傷。

（3）清機(jī)方便、無死角，修理、保養(yǎng)無阻礙。

（4）操作作業(yè)方便、安全。

（5）該機(jī)可配用于種子加工成套設(shè)備，對種子分級后再通過其它清選設(shè)備進(jìn)行清選，這樣就可以形成連續(xù)性作業(yè)。

4.2 圓筒分級機(jī)及機(jī)組要求

（1）加工件、焊接件必須嚴(yán)格按現(xiàn)行版本圖紙進(jìn)行生產(chǎn)，保證所用材料、加工尺寸精度均符合圖紙規(guī)定要求。

（2）所有加工面和受力部位，不得有砂眼、氣孔等影響強(qiáng)度和安裝質(zhì)量的缺陷，其他表面允許有密集的凹陷在25 mm2內(nèi)、直徑≤2 mm、深度≤3 mm的孔應(yīng)少于3個。

（3）標(biāo)注公差的精度等級，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級規(guī)定。

（4）形狀和位置未注公差的應(yīng)符合GB/T 1184—1996《形狀和位置公差 未注公差值》標(biāo)準(zhǔn)中D級的規(guī)定。

4.3 主要零部件的技術(shù)要求

所有機(jī)型主要零部件的技術(shù)要求，分別應(yīng)符合現(xiàn)行版本圖紙中所有蓋有《質(zhì)量控制點》的零部件所提出的具體要求。

（1）裝配質(zhì)量要求見表2。

表2 裝配質(zhì)量要求

（2）涂漆與質(zhì)量要求見表3。

表3 涂漆與質(zhì)量要求

5 設(shè)備的優(yōu)勢及市場前景

（1）圓筒分級機(jī)及機(jī)組能對種子進(jìn)行均勻分級，它在玉米種子分級中必不可少，該設(shè)備與傳統(tǒng)分級設(shè)備相比，分級效果及清篩效果好，分級更精細(xì)，提高制種效率，提高了制種企業(yè)種子資源利用率和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

（2）該機(jī)有效提高了種子分級均勻度，有助于實現(xiàn)農(nóng)業(yè)種植精密單粒播種。就現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)發(fā)展情況，實現(xiàn)單粒播種可節(jié)約種子原料50%以上。

（3）5XYF-6.0圓筒分級機(jī)及機(jī)組的推廣應(yīng)用，促進(jìn)國內(nèi)種子行業(yè)向集約化大規(guī)模生產(chǎn)轉(zhuǎn)變，增強(qiáng)其參與國際市場競爭的能力，對促進(jìn)種業(yè)發(fā)展、發(fā)展高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效農(nóng)業(yè)、保障糧食安全具有重要的作用。

（4）產(chǎn)品的推廣應(yīng)用能有效提高我國種子加工技術(shù)設(shè)備的水準(zhǔn)和質(zhì)量。