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我國東北三省地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要是以玉米、大豆、高粱、稻谷等糧食為主，隨著農(nóng)業(yè)科學(xué)的逐步發(fā)展，糧食總產(chǎn)量逐年提高，糧食交易市場日益火爆。在交易過程中糧食的質(zhì)量和包裝精度是至關(guān)重要的。每一個用戶除了要求玉米的品種質(zhì)量以外，還要求包裝的重量精度，封口的嚴(yán)密性以及外觀。日前， 我國農(nóng)業(yè)科技正在迅猛地發(fā)展，相對應(yīng)的農(nóng)業(yè)機械也在闊步向前。為了迎合糧食交易市場的需求，各個糧食儲備、貿(mào)易等單位，手工包裝已經(jīng)遠遠不及市場的需求。那么，糧食自動包裝機應(yīng)允而生。根據(jù)玉米、大豆、稻谷等糧食的物理特性，它們的流動性比較強， 基本實現(xiàn)了快速、準(zhǔn)確地稱重。東北糧食的收獲期是在10 月以后，周轉(zhuǎn)期一般要在11 月開始。就我國東北的自然氣候，冬季的氣溫在-5～-30 ℃，個別地區(qū)要到-40 ℃。目前，已上市的自動糧食包裝機，基本都是以壓縮空氣作為動力源；氣動元件作為動力機構(gòu)。那么，在東北的寒冷時節(jié)，包裝設(shè)備和元器件就會失靈， 滿足不了現(xiàn)場的生產(chǎn)使用。同時，給包裝機的生產(chǎn)廠家也提出新的課題。就此問題，筆者與北京永爾軼包裝機械有限公司總經(jīng)理徐茂永展開了討論。怎樣才能制造出適合我國東北地區(qū)的糧食自動包裝機做了研究。以此提出使用電力、電器元件做執(zhí)行動力系統(tǒng)。取代壓縮空氣作為動力源；氣動元件作為動力機構(gòu)。加強完善糧食自動包裝機的性能，來滿足我國東北寒冷地區(qū)糧食生產(chǎn)廠家的使用。滿足糧食自動包裝機市場的需求。

1 東北三省糧食產(chǎn)量結(jié)構(gòu)分析

眾所周知，我國東北地區(qū)是糧食的主要生產(chǎn)基地。主產(chǎn)區(qū)的主要糧食作物是哪類，并針對該類糧食物理特性進行透徹分析,才能生產(chǎn)出適應(yīng)糧食特性的糧食自動機包裝機，從而滿足東北地區(qū)糧食自動包裝機市場的巨大需求。

據(jù)中華糧網(wǎng) 2009 年東北糧食產(chǎn)量報表數(shù)據(jù)表明：黑龍江2009 年糧食總產(chǎn)量中，玉米當(dāng)年產(chǎn)量為600 萬噸，大豆為580 萬噸，小麥為90 萬噸，稻谷1 500 萬噸。在東北三省只有黑龍江省稻谷接近玉米產(chǎn)量，但依然以玉米為主。吉林2009 年糧食總產(chǎn)量中，玉米當(dāng)年產(chǎn)量為 1 700 萬噸，大豆為 80 多萬噸，小麥為7 萬多噸，稻谷500 萬噸。可見吉林明顯以玉米為主要產(chǎn)量門類。遼寧 2009 年糧食總產(chǎn)量中，玉米當(dāng)年產(chǎn)量為 1 000 萬噸，大豆為 30 多萬噸，小麥為 8 萬噸左右，稻谷500 多萬噸。由此可見東北三省糧食生產(chǎn)占全國糧食生產(chǎn)一個很大的比例。對糧食自動包裝機的市場需求之龐大。

2.主產(chǎn)糧食物理特性分析

1.玉米的物理特性

玉米的物理形狀屬大中顆粒狀，相互之間分散， 中輕重體，便于流動，受環(huán)境濕度影響不大，適用于流動性包裝；比重變化不大，適用于凈重計量。

2.稻谷的物理特性

稻谷的物理形狀屬中顆粒狀，相互之間分散，輕重體，便于流動，受環(huán)境濕度影響不大，適用于流動性包裝；比重變化不大，適用于凈重計量。

???????3.大豆的物理特性

大豆的物理形狀屬大中顆粒狀，相互之間分散， 中輕重體，便于流動，受環(huán)境濕度影響不大，適用于流動性包裝；比重變化不大，適用于凈重計量。

根據(jù)以上的分析，一般來講，糧食作物基本都適用自流式凈重計量自動包裝機，見圖1。

2. 糧食自動包裝機市場分析

經(jīng)調(diào)查, 目前包裝機械市場上的糧食自動包裝機，動力系統(tǒng)中 98%以上都是以氣動技術(shù)為主要模式。“氣壓傳動與控制技術(shù)簡稱氣動技術(shù)，是以壓縮空氣為工作介質(zhì)來進行能量與信號傳遞，實現(xiàn)各種生產(chǎn)過程自動控制的一門技術(shù)[2]。”主要是使用氣流恒定控制器、氣壓表、電磁換向閥、先導(dǎo)閥、節(jié)流閥、氣缸等氣動元器件。

糧食自動包裝機動力系統(tǒng)中“氣動”驅(qū)動的原理： 首先使用空氣壓縮機生產(chǎn)出一定恒壓的壓縮空氣作動力源（簡稱：氣源）。然后，使用氣流恒定控制器使氣源凈化、油霧化并且控制一定的壓力和流量；使用電磁換向閥作氣源的通斷開關(guān)；使用節(jié)流閥控制氣源到氣缸的氣體流量；使用氣缸驅(qū)動以下連桿機構(gòu)實現(xiàn)開啟、加料、放料、夾袋等動作。

使用“氣動”驅(qū)動動力系統(tǒng)，有經(jīng)濟、簡便、速度快、動作準(zhǔn)確等優(yōu)點。但其缺點就是在生產(chǎn)使用過程中，部件適應(yīng)溫度有一定的局限性。以下列舉幾個氣動元件的使用參數(shù)：

1. 壓力控制閥元件。“QP 系列減壓閥技術(shù)規(guī)格

（濟南華能氣動元器件公司）：適用介質(zhì)和溫度空氣為-5～60 ℃[3]。”“395 系列減壓閥技術(shù)規(guī)格（無錫市華通氣動制造有限公司），工作溫度為-10～60 ℃。”

2. 方向控制閥元件。“Q22D 系列二位二通先導(dǎo)截止式電磁換向閥技術(shù)規(guī)格（廣東肇慶方大氣動有限公司），使用溫度空氣為-5～50 ℃”；“K23JD，K23JK 系列

二位二通先導(dǎo)截止式電磁電控閥與氣控閥技術(shù)規(guī)格

（廣東肇慶方大氣動有限公司），使用介質(zhì)環(huán)境溫度空為-5～50 ℃[4]。”

3. 流量控制閥元件。“KLP，KIPX 系列排氣節(jié)流閥與排氣消聲節(jié)流閥技術(shù)規(guī)格（煙臺未來自動裝備有限公司），工作溫度空氣為-5～60 ℃[3]。”

5 使用電動驅(qū)動的分析

 

在糧食包裝機動力系統(tǒng)中:

1. 使用電動元器件驅(qū)動機械連桿機構(gòu)。既可以省去“氣動”部分的介質(zhì)元器件，并且，能達到速度快、準(zhǔn)確率高、靈敏度強等優(yōu)點。
2. 部分電動元器件。（如：伺服電機、伺服驅(qū)動器、PLC 可編程器、減速機、電子傳感器等）的環(huán)境溫度使用參數(shù)，基本能滿足我國東北地區(qū)的溫度條件。“電氣與氣動相比,電氣當(dāng)絕緣性良好時,對溫度變化不敏感[5]。”
3. 使用電動元器件驅(qū)動還可以大大提高包裝機的技術(shù)含量，電力驅(qū)動糧食自動包裝機，見圖2。

 

圖2 電力驅(qū)動糧食自動包裝機

Fig.2 Electric automatic food packaging machine

 

 

通過以上調(diào)查分析表明：電動系統(tǒng)必然要在東北地區(qū)糧食自動包裝機中取代氣動系統(tǒng)成為必然。本文對我國糧食自動包裝設(shè)計存在的一些問題進行了陳述,對其存在的主觀和客觀原因進行分析, 并對其使用性能進行拆讀。得出結(jié)論：要想設(shè)計出成功高效的產(chǎn)品，必須要敢于開發(fā)，并結(jié)合當(dāng)?shù)伢w驗，把兩者較好地結(jié)合起來，才能 設(shè)計出屬于自己的，適用于社會，適用于使用條件的高科技、高質(zhì)量、經(jīng)久、耐用的產(chǎn)品。以用戶的要求為奮斗的能源，服務(wù)人類，服務(wù)社會。為創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，為提供優(yōu)質(zhì)滿意的服務(wù)。與社會攜手同行，共創(chuàng)未來。

 

參考文獻：

1. 劉燕輝.中華氣象年鑒·2010[M].長沙：氣象出版社，2010.
2. 黃志堅.氣動設(shè)備使用與維修技術(shù)[M].北京：中國出版社， 2009.
3. 機械設(shè)計實用手冊編委會.機械設(shè)計實用手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009 .
4. 機械手冊編委會.機械設(shè)計手冊單行本（氣壓傳動與控制） [M].北京：機械工業(yè)出版社，2007 .
5. 秦大同，謝里陽.現(xiàn)代機械設(shè)計手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

 

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