智能化出倉機的研制*

張明友 譚達川 毛根武 邱佳志 陳惠欽

(1 中儲糧成都儲藏研究院有限公司 610091)(2 中央儲備糧漳州直屬庫有限公司 361005)

我國人口眾多，每年糧食需求量大，為此國家投資建設了大批糧食儲備庫。這些儲備庫主要以平房倉、立筒倉和淺圓倉為主，其中平房倉約占總倉容的86.9%[1]。立筒倉由于下糧口相對固定，容易通過閘門放糧、螺旋清倉機[2]等設備實現自動化出倉。平房倉倉內作業面積大,跨度長21 m(最大可達72 m)[3]，且出糧口不固定，不適合建固定式出倉作業線。散糧出倉機由于可根據糧食位置在倉內移動作業，成為解決平房倉出倉作業的關鍵裝備。

1 出倉機發展現狀

市面上現有出倉機按結構可分為翼輪式、刮板式和螺旋式[4]，不同結構的出倉機產量差異較大。通過大量調查分析，翼輪式、鏈條刮板式出倉機產量30 t/h～50 t/h(無人輔助鏟糧，以小麥計算，下同)，單管螺旋式出倉機產量20 t/h～35 t/h，水平螺旋+刮板式出倉機產量60 t/h～120 t/h。絕大部分出倉機尚處在半人工半機械化狀態，且抑塵防塵效果均不理想。

國內出倉機生產廠家多為小規模企業，研發投入少，創新能力薄弱，普遍存在產量小、智能化程度低、工人勞動強度大、粉塵污染重等問題。隨著人口老齡化不斷加劇和國家對環境保護越來越重視，這類出倉機已經不符合現階段行業需求和國家發展方向，研制一款產量大、智能、環保的出倉機勢在必行。

2 總體結構和工作原理

設備由扒糧系統、行走系統、輸送系統、智能控制系統和抑塵系統5部分組成，如圖1所示。

圖1 智能化出倉機總體結構圖

扒糧系統固定在輸送系統前端，輸送系統末端通過鉸鏈與行走系統后置支座相連，前端底部通過液壓缸連接在行走系統上，由液壓缸的伸縮實現俯仰功能。在智能控制系統的統一調配下，行走系統、扒糧系統、輸送系統有機聯動，實現大產量出倉作業。出倉作業過程中，扒糧系統將糧食從地面扒起并迅速傳送到輸送系統中，糧食沿輸送系統到達設備出料口，通過密閉式的出料斗落入裝車設備。整個扒糧、輸送過程均是在微負壓的抑塵系統中進行，具有很好的環保效果。

2.1 扒糧系統結構

扒糧系統由殼體、水平絞龍、驅動電機3部分組成，結構如圖2所示。殼體由錳鋼板激光下料焊接而成，強度高，耐磨性好。水平絞龍由芯軸、螺旋葉片和輔助花輪組成，通過一側的減速電機驅動。兩側螺旋葉片旋向相反，運行時將兩側糧食推往中間，由輔助花輪將糧食收攏并及時傳送到后續輸送系統上，提高扒糧效率。

圖2 扒頭結構圖

2.2 行走系統

行走系統采用成熟工業橡膠履帶作為底盤，相關尺寸按圖紙定做。履帶采用大間距花紋橡膠材料，噪聲低、牽引性好、質量輕、對地面壓強小[5]，行走中能有效減少糧食破碎。底盤由大扭矩液壓馬達驅動，通過遙控指令或預設程序控制，可前進、后退、轉彎和原地回轉，操作方便，機動靈活。

2.3 輸送系統

輸送系統主體結構為800 mm帶寬的帶式輸送機，通過減速電機驅動，設計帶速2.5 m/s。當輸送品種為小麥，滿載荷輸送時其橫截面S=77600 mm2，如圖3所示。計算最大輸送產量為Q=S×V×3600=523 t/h。

2.4 智能控制系統

智能控制系統包括智能控制箱、手持操作器和傳感器三部分，這三部分交互作用，可實現智能化出倉作業。扒頭前方集成兩組金屬傳感器，用于探測扒頭埋藏在糧堆中的金屬地上籠。左右兩側集成超聲波傳感器，可檢測設備前方和兩側墻體、人或其他障礙物的距離。當被檢測物距離小于預設保護距離時，設備自動停止運行，并通過聲光進行報警，提示操作人員前來處理，保障設備、設施安全。設備集成了視頻系統和遙控系統，操作人員只需在倉外就可以實時操控和監視設備作業。智能控制系統內置編程接口，可通過程序代碼設置扒糧路徑，讓出倉機按照預設路徑進行自動扒糧作業，實現出倉智能化。智能控制器原理框圖如圖4所示。

2.5 抑塵系統

設備采用“密閉為主、吸風為輔”抑塵方式[6]，扒頭中央內置負壓風道，輸送系統采用整體式密閉抑塵[7]，輸送機身設置一體式上蓋，側面輔助膠皮進行密封，出料口設置密閉出料斗和柔性密閉罩，抑塵效果良好。

3 測試情況

本設備扒頭殼體呈錐鏟型，自身具有很好的散糧導向功能，加上內部螺旋葉片和花輪的收攏傳遞作用，可輕松實現玉米、小麥、稻谷及大豆等顆粒狀糧食的扒糧出倉功能。為驗證設備效果，選擇休止角最大、流動性最差的稻谷[8]作為測試樣品。通過稻谷實倉作業測試，設備產量、扒糧能耗、噪聲、粉塵濃度數據如表1。

表1 智能化出倉機稻谷測試結果

由表1可知，所研制的智能化出倉機稻谷作業產量140.4 t/h，遠大于設計目標70 t/h；能耗0.05 kW·h/t，粉塵濃度8.87 mg/m3，噪聲72.4 dB(A)，均小于預期目標。

4 結論

4.1 智能化出倉機采用橡膠履帶底盤為動力，水平絞龍+輔助花輪為扒糧結構，產量大、噪聲低。

4.2 設備可遙控和按編程路徑作業，能自動識別金屬地上籠和其他障礙物功能，智能化程度和安全性較高。

4.3 設備采用“密閉為主、吸風為輔”抑塵方式，環保優勢明顯。

4.4 設備可廣泛用于糧食倉儲、加工、飼料、散糧中轉站等場合，市場應用前景廣闊。同時也能對我國出倉設備的研發起到參考作用。