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我國東北三省地區(qū)的農業(yè)生產主要是以玉米、大豆、高粱、稻谷等糧食為主，隨著農業(yè)科學的逐步發(fā)展，糧食總產量逐年提高，糧食交易市場日益火爆。在交易過程中糧食的質量和包裝精度是至關重要的。每一個用戶除了要求玉米的品種質量以外，還要求包裝的重量精度，封口的嚴密性以及外觀。日前， 我國農業(yè)科技正在迅猛地發(fā)展，相對應的農業(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、貿易等單位，手工包裝已經遠遠不及市場的需求。那么，糧食自動包裝機應允而生。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、準確地稱重。東北糧食的收獲期是在10 月以后，周轉期一般要在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。那么，在東北的寒冷時節(jié)，包裝設備和元器件就會失靈， 滿足不了現(xiàn)場的生產使用。同時，給包裝機的生產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。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 東北三省糧食產量結構分析

眾所周知，我國東北地區(qū)是糧食的主要生產基地。主產區(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,才能生產出適應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 2009 年東北糧食產量報表數(shù)據(jù)表明：黑龍江2009 年糧食總產量中，玉米當年產量為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量，但依然以玉米為主。吉林2009 年糧食總產量中，玉米當年產量為 1 700 萬噸，大豆為 80 多萬噸，小麥為7 萬多噸，稻谷500 萬噸?？梢娂置黠@以玉米為主要產量門類。遼寧 2009 年糧食總產量中，玉米當年產量為 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占全國糧食生產一個很大的比例。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

經調查, 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為主要模式。“氣壓傳動與控制技術簡稱氣動技術，是以壓縮空氣為工作介質來進行能量與信號傳遞，實現(xiàn)各種生產過程自動控制的一門技術[2]。”主要是使用氣流恒定控制器、氣壓表、電磁換向閥、先導閥、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”驅動的原理： 首先使用空氣壓縮機生產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；使用節(jié)流閥控制氣源到氣缸的氣體流量；使用氣缸驅動以下連桿機構實現(xiàn)開啟、加料、放料、夾袋等動作。

使用“氣動”驅動動力系統(tǒng)，有經濟、簡便、速度快、動作準確等優(yōu)點。但其缺點就是在生產使用過程中，部件適應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 系列減壓閥技術規(guī)格

（濟南華能氣動元器件公司）：適用介質和溫度空氣為-5～60 ℃[3]。”“395 系列減壓閥技術規(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 系列二位二通先導截止式電磁換向閥技術規(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

二位二通先導截止式電磁電控閥與氣控閥技術規(guī)格

（廣東肇慶方大氣動有限公司），使用介質環(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. 使用電動元器件驅動機械連桿機構。既可以省去“氣動”部分的介質元器件，并且，能達到速度快、準確率高、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,電氣當絕緣性良好時,對溫度變化不敏感[5]。”
3. 使用電動元器件驅動還可以大大提高包裝機的技術含量，電力驅動糧食自動包裝機，見圖2。

 

圖2 電力驅動糧食自動包裝機

Fig.2 Electric automatic food packaging machine

 

 

通過以上調查分析表明：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。得出結論：要想設計出成功高效的產品，必須要敢于開發(fā)，并結合當?shù)伢w驗，把兩者較好地結合起來，才能 設計出屬于自己的，適用于社會，適用于使用條件的高科技、高質量、經久、耐用的產品。以用戶的要求為奮斗的能源，服務人類，服務社會。為創(chuàng)造優(yōu)質的產品，為提供優(yōu)質滿意的服務。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.氣動設備使用與維修技術[M].北京：中國出版社， 2009.
3. 機械設計實用手冊編委會.機械設計實用手冊[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)代機械設計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2011.

 

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