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我國(guó)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(chǎng)日益火爆。在交易過(guò)程中糧食的質(zhì)量和包裝精度是至關(guān)重要的。每一個(gè)用戶(hù)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(guó)農(nóng)業(yè)科技正在迅猛地發(fā)展，相對(duì)應(yīng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械也在闊步向前。為了迎合糧食交易市場(chǎng)的需求，各個(gè)糧食儲(chǔ)備、貿(mào)易等單位，手工包裝已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及市場(chǎng)的需求。那么，糧食自動(dòng)包裝機(jī)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(dòng)性比較強(qiáng)， 基本實(shí)現(xiàn)了快速、準(zhǔn)確地稱(chēng)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(kāi)始。就我國(guó)東北的自然氣候，冬季的氣溫在-5～-30 ℃，個(gè)別地區(qū)要到-40 ℃。目前，已上市的自動(dòng)糧食包裝機(jī)，基本都是以壓縮空氣作為動(dòng)力源；氣動(dòng)元件作為動(dòng)力機(jī)構(gòu)。那么，在東北的寒冷時(shí)節(jié)，包裝設(shè)備和元器件就會(huì)失靈， 滿(mǎn)足不了現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)使用。同時(shí)，給包裝機(jī)的生產(chǎn)廠(chǎng)家也提出新的課題。就此問(wèn)題，筆者與北京永爾軼包裝機(jī)械有限公司總經(jīng)理徐茂永展開(kāi)了討論。怎樣才能制造出適合我國(guó)東北地區(qū)的糧食自動(dòng)包裝機(jī)做了研究。以此提出使用電力、電器元件做執(zhí)行動(dòng)力系統(tǒng)。取代壓縮空氣作為動(dòng)力源；氣動(dòng)元件作為動(dòng)力機(jī)構(gòu)。加強(qiáng)完善糧食自動(dòng)包裝機(jī)的性能，來(lái)滿(mǎn)足我國(guó)東北寒冷地區(qū)糧食生產(chǎn)廠(chǎng)家的使用。滿(mǎn)足糧食自動(dòng)包裝機(jī)市場(chǎng)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(guó)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(lèi)，并針對(duì)該類(lèi)糧食物理特性進(jìn)行透徹分析,才能生產(chǎn)出適應(yīng)糧食特性的糧食自動(dòng)機(jī)包裝機(jī)，從而滿(mǎn)足東北地區(qū)糧食自動(dòng)包裝機(jī)市場(chǎng)的巨大需求。

據(jù)中華糧網(wǎng) 2009 年?yáng)|北糧食產(chǎn)量報(bào)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(wàn)噸，大豆為580 萬(wàn)噸，小麥為90 萬(wàn)噸，稻谷1 500 萬(wàn)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(wàn)噸，大豆為 80 多萬(wàn)噸，小麥為7 萬(wàn)多噸，稻谷500 萬(wàn)噸?？梢?jiàn)吉林明顯以玉米為主要產(chǎn)量門(mén)類(lèi)。遼寧 2009 年糧食總產(chǎn)量中，玉米當(dāng)年產(chǎn)量為 1 000 萬(wàn)噸，大豆為 30 多萬(wàn)噸，小麥為 8 萬(wàn)噸左右，稻谷500 多萬(wàn)噸。由此可見(jiàn)東北三省糧食生產(chǎn)占全國(guó)糧食生產(chǎn)一個(gè)很大的比例。對(duì)糧食自動(dòng)包裝機(jī)的市場(chǎng)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(dòng)，受環(huán)境濕度影響不大，適用于流動(dòng)性包裝；比重變化不大，適用于凈重計(jì)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(dòng)，受環(huán)境濕度影響不大，適用于流動(dòng)性包裝；比重變化不大，適用于凈重計(jì)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(dòng)，受環(huán)境濕度影響不大，適用于流動(dòng)性包裝；比重變化不大，適用于凈重計(jì)量。

根據(jù)以上的分析，一般來(lái)講，糧食作物基本都適用自流式凈重計(jì)量自動(dòng)包裝機(jī)，見(jiàn)圖1。

2. 糧食自動(dòng)包裝機(jī)市場(chǎng)分析

經(jīng)調(diào)查, 目前包裝機(jī)械市場(chǎng)上的糧食自動(dòng)包裝機(jī)，動(dòng)力系統(tǒng)中 98%以上都是以氣動(dòng)技術(shù)為主要模式。“氣壓傳動(dòng)與控制技術(shù)簡(jiǎn)稱(chēng)氣動(dòng)技術(shù)，是以壓縮空氣為工作介質(zhì)來(lái)進(jìn)行能量與信號(hào)傳遞，實(shí)現(xiàn)各種生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制的一門(mén)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(dòng)元器件。

糧食自動(dòng)包裝機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)中“氣動(dòng)”驅(qū)動(dòng)的原理： 首先使用空氣壓縮機(jī)生產(chǎn)出一定恒壓的壓縮空氣作動(dòng)力源（簡(jiǎn)稱(chēng)：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(kāi)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(dòng)以下連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)開(kāi)啟、加料、放料、夾袋等動(dòng)作。

使用“氣動(dòng)”驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)，有經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便、速度快、動(dòng)作準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。但其缺點(diǎn)就是在生產(chǎn)使用過(guò)程中，部件適應(yīng)溫度有一定的局限性。以下列舉幾個(gè)氣動(dòng)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(jì)南華能氣動(dòng)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(wú)錫市華通氣動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(tái)未來(lái)自動(dòng)裝備有限公司），工作溫度空氣為-5～60 ℃[3]。”

5 使用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的分析

 

在糧食包裝機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)中:

1. 使用電動(dòng)元器件驅(qū)動(dòng)機(jī)械連桿機(jī)構(gòu)。既可以省去“氣動(dòng)”部分的介質(zhì)元器件，并且，能達(dá)到速度快、準(zhǔn)確率高、靈敏度強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
2. 部分電動(dòng)元器件。（如：伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)器、PLC 可編程器、減速機(jī)、電子傳感器等）的環(huán)境溫度使用參數(shù)，基本能滿(mǎn)足我國(guó)東北地區(qū)的溫度條件。“電氣與氣動(dòng)相比,電氣當(dāng)絕緣性良好時(shí),對(duì)溫度變化不敏感[5]。”
3. 使用電動(dòng)元器件驅(qū)動(dòng)還可以大大提高包裝機(jī)的技術(shù)含量，電力驅(qū)動(dòng)糧食自動(dòng)包裝機(jī)，見(jiàn)圖2。

 

圖2 電力驅(qū)動(dòng)糧食自動(dòng)包裝機(jī)

Fig.2 Electric automatic food packaging machine

 

 

通過(guò)以上調(diào)查分析表明：電動(dòng)系統(tǒng)必然要在東北地區(qū)糧食自動(dòng)包裝機(jī)中取代氣動(dòng)系統(tǒng)成為必然。本文對(duì)我國(guó)糧食自動(dòng)包裝設(shè)計(jì)存在的一些問(wèn)題進(jìn)行了陳述,對(duì)其存在的主觀和客觀原因進(jìn)行分析, 并對(duì)其使用性能進(jìn)行拆讀。得出結(jié)論：要想設(shè)計(jì)出成功高效的產(chǎn)品，必須要敢于開(kāi)發(fā)，并結(jié)合當(dāng)?shù)伢w驗(yàn)，把兩者較好地結(jié)合起來(lái)，才能 設(shè)計(jì)出屬于自己的，適用于社會(huì)，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(hù)的要求為奮斗的能源，服務(wù)人類(lèi)，服務(wù)社會(huì)。為創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，為提供優(yōu)質(zhì)滿(mǎn)意的服務(wù)。與社會(huì)攜手同行，共創(chuàng)未來(lái)。

 

參考文獻(xiàn)：

1. 劉燕輝.中華氣象年鑒·2010[M].長(zhǎng)沙：氣象出版社，2010.
2. 黃志堅(jiān).氣動(dòng)設(shè)備使用與維修技術(shù)[M].北京：中國(guó)出版社， 2009.
3. 機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009 .
4. 機(jī)械手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本（氣壓傳動(dòng)與控制） [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007 .
5. 秦大同，謝里陽(yáng).現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

 

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