風(fēng)選式種子篩選加工裝置*

隋洪亮，張恭民，劉瑞歌，李 君，張清博

（濱州學(xué)院機(jī)電工程系，山東濱州 256600）

風(fēng)選式種子篩選加工裝置*

隋洪亮，張恭民，劉瑞歌，李 君，張清博

（濱州學(xué)院機(jī)電工程系，山東濱州 256600）

設(shè)計開發(fā)的風(fēng)選式種子篩選機(jī)適應(yīng)于小麥、玉米、豆類等糧食的篩選操作，對篩選槽體的清選能力和運動特性方面做了詳細(xì)的計算，確定了主要的結(jié)構(gòu)部件和性能參數(shù)。該機(jī)的研發(fā)成功，提高了經(jīng)濟(jì)效益，降低了種子加工的成本，對保證糧食穩(wěn)定增產(chǎn)有重要的意義。

風(fēng)選式；種子篩選機(jī)；結(jié)構(gòu)部件；性能參數(shù)

0 引言

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展，各種機(jī)械設(shè)備被運用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中去以提高效率，種子篩選機(jī)的設(shè)計就是這樣的一種新型設(shè)備。由于糧食種子收獲后，其中有許多不需要的夾雜物，如雜草種子、秸稈、石子和其他作物子粒以及未成熟的、退化的、病害損失和機(jī)械損傷的種子，導(dǎo)致無法獲得高質(zhì)量的種子。種子篩選機(jī)可以根據(jù)種子的長、寬、厚3個尺寸和比重以及其他物理特性進(jìn)行精選，將種子分選為若干等級。新型種子篩選機(jī)是一款集種子篩選分離、收集、稱重于一體的自動化裝置，本裝置的設(shè)計以機(jī)械結(jié)構(gòu)為核心，AVR單片機(jī)及各傳感器件組成控制部分，獨特的機(jī)械結(jié)構(gòu)由進(jìn)料模塊、篩選分離模塊和稱重模塊等組成[1]。電氣控制部分則由AVR單片機(jī)作為控制中樞，運用光電開關(guān)、壓力傳感器等傳感器件，并與電機(jī)、舵機(jī)和12864液晶顯示屏完美配合，實現(xiàn)人機(jī)交互、實時顯示等不同功能。機(jī)械結(jié)構(gòu)與電氣控制部分交互配合，智能高效，簡便易操作，且成本低、效率高，經(jīng)性能測試與生產(chǎn)試驗證明，本篩選機(jī)符合設(shè)計要求，對種子中的碎半種子，蟲蝕嚴(yán)重粒清選效果極佳，一次清選凈度可達(dá)99%，且傳動平穩(wěn)，低噪音，性能穩(wěn)定。為清選機(jī)械的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

1 結(jié)構(gòu)及性能特點

1.1 主要結(jié)構(gòu)

如圖1、2所示，風(fēng)選式種子篩選加工裝置由機(jī)架、漏料槽、鼓風(fēng)機(jī)、篩選槽體、拌藥系統(tǒng)以及稱重模塊組成。該機(jī)適應(yīng)性廣，主要利用種子與雜物的幾何尺寸和懸浮速度差異進(jìn)行篩選和風(fēng)選，通過更換適合規(guī)格的篩網(wǎng)和調(diào)節(jié)不同的風(fēng)速，在篩選槽體往復(fù)運動下達(dá)到分離的目的，適應(yīng)于小麥、玉米、大豆、水稻等糧食產(chǎn)物的預(yù)選，精選階段，具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，機(jī)動靈活等特點。

1.2 技術(shù)性能

風(fēng)選式種子篩選加工裝置是將風(fēng)選和篩選組合在一起的風(fēng)-篩類種子加工裝置，篩選槽體上下雙層篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)，下層篩網(wǎng)為楞面篩網(wǎng)，其中楞面篩網(wǎng)的篩選效率是普通篩網(wǎng)的2～3倍[2]。為了滿足清選不同類別種子的需求，風(fēng)選的風(fēng)量調(diào)節(jié)要廣，篩網(wǎng)的規(guī)格要多，其目的就是清除混雜在種子中的雜質(zhì)物，例如：碎莖葉、泥土砂石等，同時清除不滿足需求規(guī)格尺寸以及較輕質(zhì)量的種子，并且對種子進(jìn)行分級?？梢允辜庸ず蟮姆N子子粒均勻飽滿容重、千粒質(zhì)量、凈度和發(fā)芽率都有極大的提高，而且節(jié)約種子，有利于種子的運輸和儲藏，增強(qiáng)市場競爭力，對糧食的增產(chǎn)具有重要的意義。

圖1 整體結(jié)構(gòu)正視圖

圖2 整體結(jié)構(gòu)側(cè)視圖

裝置總體性能指標(biāo)如表1所示。

表1 性能指標(biāo)

2 工作原理及工作流程

2.1 工作原理

風(fēng)選式分離方案是利用輕雜及病變種子在重量上明顯輕，且尺寸大小與好種子有明顯差別的特點，將不同等級的種子進(jìn)行分離。其原理是利用在振動篩的振動作用下，不同等級種子的振動幅度不同，經(jīng)過風(fēng)機(jī)的吹風(fēng)作用，不同等級的種子逐漸分離開[3]。經(jīng)過篩選分離后，種子凈度已明顯提高，且粒度比較均勻。該方案控制簡單，成本較低，分離效果明顯，在農(nóng)業(yè)機(jī)械方面應(yīng)用廣泛。篩選分離模塊通過雙層篩網(wǎng)分隔為三層，上層篩面為平面篩，下層篩面為棱面篩，棱面篩的效率要比平面篩效率提高2～3倍。整個模塊的振動依靠電機(jī)帶動6曲柄連桿的搖動，使其作有規(guī)律的往復(fù)運動，從而實現(xiàn)整個篩選分離模塊的振動[4]。在進(jìn)料口下部裝有風(fēng)選裝置，由鼓風(fēng)機(jī)等部分構(gòu)成，PWM調(diào)速可以調(diào)節(jié)風(fēng)速，可以吹走質(zhì)量較輕和干癟的種子。 篩選分離部分的振動與風(fēng)選裝置配合工作，能夠?qū)⒉煌燃壍姆N子分離開，粒徑大的種子通過振動作用經(jīng)過上層平面篩網(wǎng)過濾掉，從一號出口流出，粒徑小的從二號出口流出，質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)的種子從三號出口流出，從而完成種子的篩選分離。

圖3 風(fēng)選原理圖

2.2 工作流程

工作流程示意圖如圖4所示，打開電源開始工作，首先是稱重托盤右移及拌藥桶底部的出料閥門閉合，完成機(jī)械裝置的初始化；然后進(jìn)料部分的出料口閉合，等待放料，待放料完成后，電機(jī)帶動絲桿轉(zhuǎn)動控制出料口的開閉幅度，以控制種子的流速大?。环N子進(jìn)入篩選分離模塊后，振動電機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)同時工作，進(jìn)行篩選分離，不同質(zhì)量等級的種子分別從三個對應(yīng)出口流出。

篩選出的質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)的種子進(jìn)入到拌藥桶，當(dāng)光電傳感器檢測到拌藥桶內(nèi)種子達(dá)到一定高度時，進(jìn)料部分的出料口閉合，篩選分離模塊和鼓風(fēng)機(jī)均停止工作，攪拌電機(jī)開始正反交替旋轉(zhuǎn)，同時噴藥裝置對種子進(jìn)行噴藥。

拌藥工作完成后，拌藥桶底部開口閥打開，稱重托盤上的壓力傳感模塊開始工作，待收集到的種子重量達(dá)到預(yù)設(shè)值時，托盤向左移動將種子移出，同時蜂鳴器報警提示取袋，此次工作流程完成。

3 理論計算

（1）要求篩子的前部風(fēng)速達(dá)到7～8 m/s，中部達(dá)5～6 m/s，后部達(dá)1～2 m/s，風(fēng)扇出風(fēng)口的平均風(fēng)速需4～5 m/s[5]。

抓好書香靖江建設(shè)。全面構(gòu)建閱讀網(wǎng)絡(luò)。加強(qiáng)圖書館現(xiàn)代化、數(shù)字化建設(shè)，打造集閱讀、展示、教育、交流為一體的服務(wù)平臺，不斷加強(qiáng)圖書館總分館建設(shè)，全面構(gòu)建“圖書館+”全民閱讀陣地。強(qiáng)化閱讀文化培育。加強(qiáng)對馬洲書院、顯華樓等閱讀文化遺存的保護(hù)、開發(fā)和利用，弘揚本地優(yōu)秀文化，傳承靖江書香文脈。強(qiáng)化“淮風(fēng)吳韻”閱讀文化培育、完善“牧城櫞香”閱讀分眾服務(wù)、培樹“馬洲之星”閱讀示范典型，全面提升市民文化素養(yǎng)。壯大閱讀推廣隊伍。掛牌成立“靖江市顯華書友會”，積極調(diào)動領(lǐng)導(dǎo)干部、專家學(xué)者、文化工作者、社區(qū)工作者、大中專學(xué)生和社會各界人士參與閱讀志愿服務(wù)的積極性。

（2）篩子面積可由進(jìn)入篩選裝置的種子Qs確定篩的寬度B，在傳統(tǒng)型聯(lián)合收割機(jī)上一般為逐稿器寬度的0.9～0.95，取B逐=2.4 m，則篩子長度

Q——機(jī)器進(jìn)料量（kg/s）；

Qs——進(jìn)入篩選裝置的種子(kg/s)；

B——篩子的寬度(mm)。

(kg/(s·m2))——篩子單位面積可以承擔(dān)的種子進(jìn)料量 (kg/(s·m2))，對編織篩約為1.5～2.5 kg/(s·m2)，取qs=1.5 kg/(s·m2)。

取 B=0.95×2.4=2.28 m，選取B=2 400 mm，其中Qs=Q×60%=12×60%=7.2。

圖4 工作流程示意圖

Np——單位生產(chǎn)率清選篩所需功率kW/(kg·s-1)，取0.4～0.55；

4 使用方法

（1）機(jī)器最好安裝在室內(nèi)使用，停放地點最好選在平坦堅實的地方，停放地點應(yīng)該考慮喂入、排出以及排塵的方便。

（2）工作時應(yīng)該檢查各部件是否牢固，檢查電機(jī)工作是否異常。

（3）在更換種子品種和篩網(wǎng)時候，要先讓機(jī)器停止工作，再將篩選槽體的種子清除干凈或者更換篩網(wǎng)，然后開機(jī)讓篩選槽體工作5～10分鐘。

（4）每次工作前要先將機(jī)器各潤滑點加注潤滑油，工作結(jié)束后，應(yīng)進(jìn)行清掃，檢查和保養(yǎng)，并及時排除機(jī)械故障及隱患。

5 結(jié)論

智能種子篩選機(jī)由12864液晶顯示屏、漏料槽、篩選槽拌藥系統(tǒng)和稱重系統(tǒng)組成，設(shè)計依靠AVR單片機(jī)與各傳感器間的信息傳遞，實現(xiàn)智能控制。流速控制功能，保證篩選過程中進(jìn)料的均勻性，從而保證篩選質(zhì)量。雙層篩網(wǎng)過濾，上篩面為平面篩，下篩面為棱面篩的設(shè)計，更換方便，篩選效果明顯。在攪拌桶內(nèi)有攪拌扇葉，桶的上部裝有智能化噴頭，能夠控制進(jìn)藥量，能夠?qū)Y選出的質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)的種子進(jìn)行拌藥，效率高，攪拌更均勻。稱重托盤底部裝有壓力傳感器，可以對裝袋重量實時監(jiān)測，達(dá)到預(yù)設(shè)重量時自動報警。智能種子篩選機(jī)適合家庭生產(chǎn)活動，滿足篩選不同種類種子的需求，擁有廣闊的市場前景。

［1］徐益民，范紅剛，蘇鳳武.零基礎(chǔ)學(xué)AVR單片機(jī)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

［2］鄒必昌，彭三河，湯小凝.谷物清選機(jī)構(gòu)主要參數(shù)優(yōu)化設(shè)計實驗研究［J］.湖北農(nóng)學(xué)院學(xué)報，2003，23（2）：108-112.

［3］徐錦康.機(jī)械設(shè)計［M］.北京：高等教育出版社，2004.

［4］宗華光，楊洋，唐伯雁.機(jī)器人控制電子學(xué)［M］.北京：科學(xué)出版社，2004.

［5］劉鴻文.材料力學(xué)［M］.北京：高等教育出版社，2004.

Winnowing Seed Screening Processing Device

SUI Hong-liang，ZHANG Gong-min，LIU Rui-ge，LI Jun，ZHANG Qing-bo
（Department of Mechanical and Electrical Engineering，Binzhou University，Binzhou256600，China）

The filtering operation winnowing seed screening machine is designed and developed to adapt to the wheat，corn，beans and other food，for the screening of tank cleaning ability and motion characteristics of a detailed calculation，the main structural elements and determine the performance parameters.Research and development of the machine's success，improve economic efficiency，reduce the cost of seed processing，to ensure a stable increase in grain production has important significance.

winnowing；seed screening machine；structure；performance parameter

S226

B

1009－9492(2015)10－0023－04

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.10.006

隋洪亮，男，1993年生，山東高密人，大學(xué)本科。研究領(lǐng)域：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化。

(編輯：阮 毅)

*濱州學(xué)院國家級大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目（編號：201410449039）

2015－04－07