吳 巖, 王劍文, 劉道奇, 劉 龍, 常有山, 王思明
(1.河南省農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定站,河南 鄭州 450008; 2.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院長(zhǎng)垣分院,河南 長(zhǎng)垣 453400; 3.河南省花生耕種收加工智能設(shè)備工程研究中心,河南 長(zhǎng)垣 453400; 4.河南瑞鋒機(jī)械有限公司,河南 新鄉(xiāng) 453800)
JB/T 5688.1-2007《花生剝殼機(jī) 技術(shù)條件》(以下簡(jiǎn)稱《技術(shù)條件》)和JB/T 5688.2-2007《花生剝殼機(jī) 試驗(yàn)方法》(以下簡(jiǎn)稱《試驗(yàn)方法》)修訂于2007 年,是對(duì)1991 年版的替代,內(nèi)容上的變化主要有3 方面。一是增加了術(shù)語和定義;二是增加了安全要求;三是部分性能指標(biāo)按單滾筒、多滾筒和自動(dòng)上料花生剝殼機(jī)分別做出規(guī)定等,符合當(dāng)時(shí)花生剝殼機(jī)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)主要機(jī)型的生產(chǎn)現(xiàn)狀。
隨著市場(chǎng)需求不斷變化,目前的花生剝殼機(jī)普遍采用多滾筒、自動(dòng)上料并帶有去雜系統(tǒng),電機(jī)功率大、滾筒多、生產(chǎn)效率高且清選干凈,《技術(shù)條件》和《試驗(yàn)方法》中的部分指標(biāo)已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)在機(jī)型的現(xiàn)狀。為了適應(yīng)產(chǎn)品發(fā)展及市場(chǎng)變化,提出對(duì)這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)術(shù)語和定義、噪聲和噸料耗電方面的內(nèi)容進(jìn)行修訂的建議。
2007 年版《技術(shù)條件》和《試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布時(shí),國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的花生剝殼機(jī)主要有4 類,其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下,典型機(jī)型如圖1 所示[1-4]。
(1)單滾筒花生剝殼機(jī)。該類花生剝殼機(jī)結(jié)構(gòu)由一個(gè)剝殼滾筒配一個(gè)風(fēng)扇吹風(fēng)機(jī)組成,屬于小型機(jī),配套動(dòng)力1.5~3.0 kW,生產(chǎn)率150~250 kg/h。工作時(shí),根據(jù)花生果大小選配適用的凹板進(jìn)行剝殼,剝出的花生仁需人工用簸箕清選出未剝開的花生小果與殼皮,未剝開的小果待更換合適的凹板后再次剝殼。該類機(jī)型屬于開放型作業(yè)模式,即在露天場(chǎng)地作業(yè),花生殼就地外排,主要生產(chǎn)企業(yè)分布在山東省、遼寧省和河北省等,主要機(jī)型有6BH-400 型單滾筒花生剝殼機(jī)(圖1a)等。
(2)雙滾筒花生剝殼機(jī)。該類機(jī)型(圖1b)結(jié)構(gòu)有兩個(gè)剝殼滾筒,配裝完善的清選裝置,使用風(fēng)扇式風(fēng)機(jī)初選和單鳳魚鱗分選篩清選,屬于開放型作業(yè)模式,節(jié)省電力,但作業(yè)環(huán)境粉塵較大。生產(chǎn)企業(yè)主要分布在河南省和山東省,主要機(jī)型有3 種。①6BH-800型花生剝殼機(jī),配套動(dòng)力4 kW,生產(chǎn)率800 kg/h[5]。②6BH-1500C 型花生剝殼機(jī),配套動(dòng)力7.5 kW,生產(chǎn)率1 500 kg/h[6]。③6BH-3000C 型花生剝殼機(jī),配套動(dòng)力11 kW,生產(chǎn)率3 000 kg/h[7]。
(3)自動(dòng)上料花生剝殼機(jī)。該類機(jī)型(圖1c)結(jié)構(gòu)在多滾筒(兩個(gè)滾筒)剝殼機(jī)的基礎(chǔ)上配有自動(dòng)上料裝置,主要生產(chǎn)企業(yè)分布在河南省和山東省[8]。主要機(jī)型有6BH-3000C 型花生剝殼機(jī),該機(jī)配套動(dòng)力11 kW,增設(shè)風(fēng)機(jī)輸送或機(jī)械輸送裝置,將花生果提升輸運(yùn)到剝殼機(jī)料箱內(nèi)作業(yè),其中風(fēng)機(jī)提升輸送增加配套動(dòng)力4 kW,總動(dòng)力15 kW,機(jī)械提升輸送配套動(dòng)力增加3 kW,總動(dòng)力14 kW,生產(chǎn)率均是3 000 kg/h。該機(jī)型屬于開放型作業(yè)模式,作業(yè)環(huán)境粉塵大[9]。
圖1 2008 年以前典型機(jī)型Fig.1 Typical models before 2008
(4)環(huán)保型花生剝殼機(jī)。2008 年9 月,湖北省研發(fā)出6BH-2500 型花生剝殼機(jī),結(jié)構(gòu)由兩個(gè)剝殼滾筒和吸風(fēng)式篩網(wǎng)分選篩組成,配套動(dòng)力15 kW,增加自動(dòng)上料裝置(配套動(dòng)力4 kW),配套總動(dòng)力19 kW,生產(chǎn)率2 500 kg/h;另外,河南省研發(fā)出6BH-3000D 型花生剝殼機(jī),結(jié)構(gòu)由兩個(gè)剝殼滾筒和吸風(fēng)式篩網(wǎng)分選篩組成,配套動(dòng)力15 kW,增設(shè)自動(dòng)上料裝置(配套動(dòng)力5.5 kW),配套總動(dòng)力20.5 kW,生產(chǎn)率3 000 kg/h[10]。這兩種機(jī)型都能將花生殼、粉塵集中吸取后輸送到儲(chǔ)殼室中,屬于環(huán)保型機(jī)具,但是在生產(chǎn)量相同的情況下,與開放式花生剝殼機(jī)相比,至少要多配套4 kW 動(dòng)力,而且花生仁中的重雜物依然需要人工挑選。
2008 年以前生產(chǎn)的雙滾筒花生剝殼機(jī)是吹風(fēng)式風(fēng)機(jī)和單鳳魚鱗分選篩進(jìn)行清選,屬于開放式作業(yè)機(jī)具,花生果由人工直接投入到剝殼機(jī)喂料箱進(jìn)行作業(yè),風(fēng)扇式風(fēng)機(jī)清選吹殼,花生仁中含有石塊、土塊、玻璃等重雜物,需要人工挑選。
2008 年以后,花生剝殼機(jī)由小型機(jī)具向大型機(jī)具、開放式機(jī)具向環(huán)保型機(jī)具、單一剝殼系統(tǒng)向帶有去雜裝置的聯(lián)機(jī)組合方向發(fā)展,特別是2014 年以后農(nóng)業(yè)機(jī)械化的快速發(fā)展,花生收獲挖掘機(jī)基本上替代了人工收獲,機(jī)收的花生果中含土塊等重雜物量大,影響花生剝殼機(jī)的作業(yè)質(zhì)量,迫使花生剝殼機(jī)由單一的剝殼系統(tǒng)向帶有去雜裝置的聯(lián)機(jī)組合發(fā)展。如6BHZF-3500型花生去雜剝殼機(jī),由去雜系統(tǒng)、剝殼系統(tǒng)組成,去雜系統(tǒng)動(dòng)力7 kW,剝殼系統(tǒng)(3 個(gè)剝殼滾筒)動(dòng)力22 kW, 配 套 總 動(dòng) 力29 kW, 生 產(chǎn) 率3 500 kg/h[11]。6BHZF-6000 型花生去雜(風(fēng)機(jī)提升輸送)剝殼機(jī),去雜系統(tǒng)動(dòng)力11 kW,剝殼系統(tǒng)(4 個(gè)剝殼滾筒)動(dòng)力35.5 kW,配套總動(dòng)力46.5 kW,去雜后的花生果由風(fēng)機(jī)輸送到剝殼系統(tǒng)料箱內(nèi)進(jìn)行剝殼,破碎率低,花生仁中含雜少,生產(chǎn)率6 000 kg/h[12]。6BHZD-6000 型花生去雜(機(jī)械提升輸送)剝殼機(jī),去雜系統(tǒng)動(dòng)力7.7 kW,剝殼系統(tǒng)動(dòng)力35.5 kW,配套總動(dòng)力43.2 kW,去雜后的花生果由機(jī)械提升輸送到剝殼系統(tǒng)料箱內(nèi)進(jìn)行剝殼,破碎率低,花生仁中含雜少,生產(chǎn)率6 000 kg/h[13]。2008 年以后典型機(jī)型如圖2 所示。
圖2 2008 年以后典型機(jī)型Fig.2 Typical models after 2008
具有去雜裝置的花生剝殼機(jī)與單一的剝殼機(jī)相比,增加了去雜系統(tǒng),相應(yīng)也增加了配套動(dòng)力。作業(yè)時(shí),去雜系統(tǒng)先清除出土塊、石塊、玻璃、鐵器等重雜物和葉子、粉屑、土塵等輕雜物,花生果再由風(fēng)機(jī)或機(jī)械輸送到剝殼機(jī)料箱內(nèi)進(jìn)行剝殼、清選等,花生殼、粉塵集中收集后由管道輸送到儲(chǔ)殼室內(nèi),抑制了作業(yè)環(huán)境的空氣污染,深受用戶歡迎。但是,該類機(jī)型配套動(dòng)力增大,配置的兩個(gè)離心式清選吸風(fēng)機(jī)和兩個(gè)輸送物料風(fēng)機(jī),導(dǎo)致噪聲增大、噸料耗電增加。在新的市場(chǎng)形勢(shì)下,2007 年版《技術(shù)條件》和《試驗(yàn)方法》中的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)要求,無法適應(yīng)新機(jī)型的發(fā)展,急需對(duì)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂。
《技術(shù)條件》中對(duì)花生剝殼機(jī)、單滾筒花生剝殼機(jī)、多滾筒花生剝殼機(jī)、自動(dòng)上料花生剝殼機(jī)等進(jìn)行了定義,代表了當(dāng)時(shí)花生剝殼機(jī)的生產(chǎn)現(xiàn)狀,國(guó)內(nèi)還沒有出現(xiàn)帶有去雜裝置的花生剝殼機(jī)。而現(xiàn)在國(guó)內(nèi)使用的基本都是帶去雜裝置的花生剝殼機(jī),因此建議增加“花生去雜裝置”術(shù)語和定義,將其定義為“去除花生果中石塊、土塊、玻璃和塵土等的裝置”。
2008 年以來,花生剝殼機(jī)由單滾筒、多滾筒(最多2 個(gè)剝殼滾筒),發(fā)展為去雜系統(tǒng)和剝殼系統(tǒng)(3~4 個(gè)剝殼滾筒)聯(lián)機(jī)組合,配套動(dòng)力1.5~3.0 kW、生產(chǎn)率150~250 kg/h,發(fā)展到配套動(dòng)力50 kW 以上、生產(chǎn)率8 000 kg/h,相應(yīng)的,這些大型剝殼機(jī)的噪聲也有所增加。對(duì)目前常用的幾款花生剝殼機(jī)的作業(yè)噪聲進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定,檢測(cè)結(jié)果如下。
(1)煙臺(tái)令元花生機(jī)械有限公司生產(chǎn)的LY-20000型花生去雜剝殼機(jī),去雜系統(tǒng)動(dòng)力11 kW、剝殼系統(tǒng)動(dòng)力32.5 kW,配套總動(dòng)力43.5 kW。噪聲檢測(cè):機(jī)器前側(cè)外沿中心向外1 m 處/高度1.5 m 處噪聲94.3 dB(A);機(jī)器左側(cè)外沿中心向外1 m 處/高度1.5 m 處噪聲95.1 dB(A);機(jī)器右側(cè)外沿中心向外1 m 處/高度1.5 m 處 噪 聲 94.9 dB( A) ; 空 載 噪 聲 平 均 值94.76 dB(A)。
(2)山東偉義機(jī)械有限公司生產(chǎn)的6BH-20000 型花生去雜脫殼機(jī),去雜系統(tǒng)動(dòng)力11 kW、剝殼系統(tǒng)動(dòng)力27.5 kW,配套總動(dòng)力38.5 kW。噪聲檢測(cè):機(jī)器前側(cè)外沿中心向外1 m 處/高度1.5 m 處噪聲 94.8 dB(A);機(jī)器左側(cè)外沿中心向外1 m 處/高度1.5 m 處噪聲95.2 dB(A);機(jī)器右側(cè)外沿中心向外1 m 處/高度1.5 m 處噪聲93.4 dB(A);空載噪聲平均值94.47 dB(A)。
(3)河南省獲嘉縣中興機(jī)械有限公司生產(chǎn)的6BH-20000A 型花生去雜脫殼機(jī),去雜系統(tǒng)動(dòng)力11 kW、剝殼系統(tǒng)動(dòng)力27.5 kW,配套總動(dòng)力38.5 kW。噪聲檢測(cè):機(jī)器前側(cè)外沿中心向外1 m 處/高度1.5 m 處噪聲95.3 dB(A);機(jī)器左側(cè)外沿中心向外1 m 處/高度1.5 m 處噪聲95.7 dB(A);機(jī)器右側(cè)外沿中心向外1 m 處/高度1.5 m 處噪聲96.8 dB(A);空載噪聲平均值95.93 dB(A)。
(4)河南省獲嘉縣中興機(jī)械有限公司生產(chǎn)的6BH-20000B 型花生去雜脫殼機(jī),去雜系統(tǒng)動(dòng)力7.7 kW、剝殼系統(tǒng)動(dòng)力35.5 kW,配套總動(dòng)力43.2 kW。噪聲檢測(cè):機(jī)器前側(cè)外沿中心向外1 m 處/高度1.5 m 處噪聲97.4 dB(A);機(jī)器左側(cè)外沿中心向外1 m 處/高度1.5 m 處噪聲99.1 dB(A);機(jī)器右側(cè)外沿中心向外1 m 處/高度1.5 m 處噪聲96.5 dB(A);空載噪聲平均值97.66 dB(A)。
(5)河南瑞鋒機(jī)械有限公司生產(chǎn)的6BHZF-6000型花生去雜剝殼機(jī),去雜系統(tǒng)動(dòng)力11 kW、剝殼系統(tǒng)動(dòng)力35.5 kW,配套總動(dòng)力46.5 kW。噪聲檢測(cè):機(jī)器前側(cè)外沿中心向外1 m 處/高度1.5 m 處噪聲93.4 dB(A);機(jī)器左側(cè)外沿中心向外1 m 處/高度1.5 m 處噪聲96.4 dB(A);機(jī)器右側(cè)外沿中心向外1 m 處/高度1.5 m 處噪聲91.3 dB(A);空載噪聲平均值93.7 dB(A)。
《技術(shù)條件》中根據(jù)單滾筒和雙滾筒對(duì)花生剝殼機(jī)的噪聲指標(biāo)進(jìn)行了限制要求,同時(shí)又按喂入方式(機(jī)械提升輸送和風(fēng)機(jī)提升輸送)進(jìn)行了細(xì)化,這在2008年以前是符合當(dāng)時(shí)產(chǎn)品現(xiàn)狀的。但隨著市場(chǎng)的發(fā)展,目前的花生剝殼機(jī)結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化,噪聲限值應(yīng)該進(jìn)行調(diào)整,建議調(diào)整為如表1 所示指標(biāo)值,以適應(yīng)現(xiàn)在機(jī)具的發(fā)展要求。
表1 花生剝殼機(jī)建議噪聲限值Tab.1 Recommended noise limit for peanut sheller
2008 年以前,我國(guó)生產(chǎn)的花生剝殼機(jī)主要機(jī)型有單滾筒和雙滾筒,單滾筒機(jī)型配套動(dòng)力1.5~3.0 kW,雙滾筒機(jī)型配套動(dòng)力4~11 kW,當(dāng)時(shí)的機(jī)具噸果耗電符合《技術(shù)條件》中的要求。2008 年以后,花生剝殼機(jī)向大型化、復(fù)合化方向發(fā)展,噸果耗電指標(biāo)也隨之增加。對(duì)市場(chǎng)上常見的2 種帶去雜裝置的花生剝殼機(jī)進(jìn)行了性能作業(yè)試驗(yàn),噸果耗電指標(biāo)檢測(cè)數(shù)據(jù)如下。
(1)山東偉義機(jī)械有限公司生產(chǎn)的6BH-20000 型花生脫殼機(jī),配套動(dòng)力42.5 kW,風(fēng)機(jī)提升輸送,帶去雜裝置,花生果質(zhì)量1 314 kg,工作時(shí)間0.35 h,耗電8.817 kW·h,噸果耗電6.7 kW·h。按照《技術(shù)條件》中的要求,風(fēng)機(jī)提升輸送的多滾筒花生脫殼機(jī)噸果耗電指標(biāo)≤6.5 kW·h,達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求。
(2)河南瑞峰機(jī)械有限公司生產(chǎn)的6BHZD-8000型花生去雜剝殼機(jī),配套動(dòng)力63.2 kW,機(jī)械提升輸送,帶去雜裝置,花生果質(zhì)量7 720 kg,工作時(shí)間0.6 h,耗電47.1 kW·h,噸果耗電6.1 kW·h。按照《技術(shù)條件》中的要求,機(jī)械提升輸送的多滾筒花生脫殼機(jī)噸果耗電指標(biāo)≤5.5 kW·h,達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求。
近年來花生剝殼機(jī)已發(fā)展成為組合機(jī)型,現(xiàn)有《技術(shù)條件》中的噸果耗電性能指標(biāo)已不適用現(xiàn)有機(jī)型,因此建議將噸果耗電限值按照現(xiàn)在的實(shí)際機(jī)型進(jìn)行分類,修訂為表2 所示指標(biāo)值。
表2 花生剝殼機(jī)建議噸果耗電限值Tab.2 Recommended power consumption per ton of peanut limit for peanut sheller
花生剝殼機(jī)試驗(yàn)方法有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)修訂主要針對(duì)噪聲測(cè)定方法提出建議。《試驗(yàn)方法》中規(guī)定,在性能試驗(yàn)的同時(shí)進(jìn)行噪聲測(cè)定。查閱相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),目前噪聲的測(cè)定方法有3 種。
(1)脫粒機(jī)。GB/T 5982-2017《脫粒機(jī) 試驗(yàn)方法》中規(guī)定,脫粒機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)正常后,進(jìn)行空載運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲測(cè)定,測(cè)定方法按GB/T 3768 的規(guī)定進(jìn)行,測(cè)點(diǎn)位于距機(jī)器表面1 m、距地面高度1.5 m 的前、后、左、右4 點(diǎn),取其平均值為噪聲值[14]。
(2)花生摘果機(jī)。DG/T 121-2019《花生摘果機(jī)》中規(guī)定,在樣機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài),將聲級(jí)計(jì)置于水平位置,傳聲器指向噪聲源,距離地面高度1.5 m、距離樣機(jī)1 m(按基準(zhǔn)體表面計(jì)),用A 計(jì)權(quán)慢擋進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量點(diǎn)數(shù)為5 點(diǎn),沿樣機(jī)周圍測(cè)量表面矩形每一邊的中點(diǎn)(4 個(gè)點(diǎn))和表面矩形路徑測(cè)得的最大噪聲點(diǎn)(1 個(gè)點(diǎn)),每點(diǎn)測(cè)1 次,取平均值[15]。
(3)飼料粉碎機(jī)。DG/T 023-2019《飼料粉碎機(jī)》中規(guī)定,飼料粉碎機(jī)噪聲測(cè)量與作業(yè)性能試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行,配套動(dòng)力≥22 kW 的粉碎機(jī)測(cè)空載噪聲,其他粉碎機(jī)測(cè)負(fù)載噪聲,結(jié)果取兩次試驗(yàn)的平均值。測(cè)量時(shí),粉碎機(jī)周圍不應(yīng)放置障礙物,并且與墻壁的距離>2 m,將測(cè)量?jī)x器置于水平位置,傳聲器面向噪聲源,傳聲器距離地面高度1.5 m,與粉碎機(jī)表面距離1 m(按基準(zhǔn)體表面計(jì)),用慢擋測(cè)量A 計(jì)權(quán)聲壓級(jí)[16]。
通過參考上述產(chǎn)品噪聲測(cè)定方法,并結(jié)合當(dāng)前國(guó)內(nèi)花生剝殼機(jī)產(chǎn)品類型,對(duì)噪聲測(cè)定方法進(jìn)行分析。目前國(guó)內(nèi)花生剝殼機(jī)主要有單滾筒和多滾筒兩種,單滾筒花生剝殼機(jī)配套電機(jī)功率基本都在20 kW 以下,噪聲值控制在88 dB(A)以下,不會(huì)對(duì)人體造成傷害。多滾筒花生剝殼機(jī)基本都有去雜裝置和自動(dòng)上料裝置,工作時(shí)物料通過自動(dòng)上料裝置進(jìn)行輸送,操作人員接觸時(shí)間較短,噪聲對(duì)人體傷害風(fēng)險(xiǎn)低,因此建議將花生剝殼機(jī)的噪聲測(cè)定方法修改為在樣機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下測(cè)定。
JB/T 5688.1-2007《花生剝殼機(jī) 技術(shù)條件》和JB/T 5688.2-2007《花生剝殼機(jī) 試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布時(shí),國(guó)內(nèi)的花生剝殼加工作業(yè)以家庭為主,機(jī)型小、生產(chǎn)效率低,相關(guān)性能指標(biāo)能夠達(dá)到當(dāng)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的要求。經(jīng)過10 多年的發(fā)展,現(xiàn)在的花生剝殼作業(yè)向集中化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,市場(chǎng)需求的機(jī)型是大型化、組合化,花生剝殼機(jī)除了剝殼系統(tǒng)外,現(xiàn)在普遍配備自動(dòng)上料系統(tǒng)(風(fēng)機(jī)提升輸送或機(jī)械提升輸送)和花生去雜裝置,配套動(dòng)力大、生產(chǎn)效率高、清選干凈、環(huán)保衛(wèi)生。相應(yīng)的,產(chǎn)品的一些性能指標(biāo)已經(jīng)不符合《技術(shù)條件》和《試驗(yàn)方法》中的要求,對(duì)這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂迫在眉睫,以便適應(yīng)現(xiàn)在機(jī)型的發(fā)展需求。詳細(xì)分析了花生剝殼機(jī)機(jī)型演變歷程及典型機(jī)型特點(diǎn),根據(jù)現(xiàn)有機(jī)型發(fā)展現(xiàn)狀及實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù),對(duì)《技術(shù)條件》中術(shù)語和定義、噪聲限值指標(biāo)、噸果耗電限值指標(biāo),以及《試驗(yàn)方法》中噪聲測(cè)定方法提出了修訂建議。