小型箱式组装谷物烘干机设计

李浩田，司立众

（金陵科技学院 机电工程学院，江苏 南京　211100）

小型箱式组装谷物烘干机设计

李浩田，司立众

（金陵科技学院 机电工程学院，江苏 南京211100）

目前，国内谷物烘干机大部分为大型机械设备，占地面积大、成本高、难以移动，市场上缺少满足于中小型农户实际需求的烘干机。因此设计了一种可组装、热风余热再利用、循环干燥的小型谷物烘干机。该机采用箱式干燥机的结构、逆流循环干燥方法以及间歇式谷物干燥的工作方式，使用220V及380V交流电。创新设计的斗、锥状减速挡板，将烘干仓中的谷物均匀分散开来，提高烘干机烘干效率。烘干机具有移动、运输、存放方便，节能环保，自动排粮等特点。

粮食烘干；组装结构；循环；余热利用

近年来我国经济和科技的飞速发展，农业生产也取得了很大的进步。北方地区多以大型农场为单位生产谷物，谷物烘干采用工厂化集中处理，已存在许多大型谷物烘干机满足其需求。大型烘干设备机械化程度高、占地面积大、成本高、难以移动，不符合中小型农户的实际需求，而农民急需的中小型烘干机在农机市场上却很难买到。原始的晾晒方法，不仅效率低下，而且一旦遭遇连续阴雨天气，谷物无法晒干，将导致谷物发霉、发芽，造成经济损失。

对于烘干处理粮食较少的农户来说，设备的成本要严格控制，设备动力要方便可寻，烘干效益要明显可观，烘干操作要简单方便。设计的烘干机体积较小，制造成本低廉，面向广大农户；设备动力为220V及380V电力，方便可寻，清洁环保；烘干系统采用余热利用的逆流干燥，节约烘干成本，热能利用率高；烘干箱内设有创新设计的斗锥状挡板，谷物充分接触热源，烘干效率提高。该机能满足农户需求，效益可观，文章对该机型的结构原理和设计等问题是进行了分析介绍。

1　箱式组装烘干机的结构及原理

（1）结构。所设计的烘干机主要有烘干仓壳体、机架、谷物储存仓、提升杆、热风机、通风机、斗状挡板、锥状挡板等部件组成，如图1所示。

图1　烘干机结构示意图

壳体由1mm厚的镀锌钢板加工而成，烘干仓壳体附着在由30mm×30mm的铝型材构建的机架上，机架为烘干机沉重结构。通风机固定在烘干仓壳体的顶部一侧，通风机一侧与烘干仓壳体的孔相连，通风机另一侧有排风口伸出。烘干仓壳体下方一侧有谷物储存仓，存放烘干谷物。烘干仓壳体一侧、谷物储存仓正上方有提升杆，提升杆上端有一开口，开口插入烘干仓壳体，提升杆的一侧有搅龙电机，传动带套装在搅龙电机的转轴和提升杆搅龙转轴的上端，搅龙电机通过传动带带动提升杆的搅龙叶片转动，可将储存仓中的谷物提升到烘干仓壳体上方。热风机在烘干仓壳体下方另一侧，烘干仓壳体的顶部和下方一侧有连接孔，热风机的两个接口分别通过送风管道与烘干仓壳体顶部和下方一侧的连接孔相连，热风机中产生热风，向烘干仓下面输送热风。烘干仓内有若干个烘干模块和一个滑料板。每个烘干模块包括一个斗状挡板和一个锥状挡板，斗状挡板底部的漏孔对应锥状挡板顶部的尖部相对应，锥状挡板的外侧边与烘干仓壳体之间形成4个落料槽，斗状挡板和锥状挡板上的谷物流，在重力作用下，从上端流向下端。滑料板在烘干仓内最下方，滑料板沿烘干仓壳体下方一侧的开口伸出，谷物最终流经滑料板，落入谷物储存仓内。烘干仓壳体下方有气泵，谷物储存仓底部有一排料口，排料口上方盖有排料板，排料板与排料气缸伸缩杆相连，气泵通过连接管与排料气缸相连，排料板收缩可进行排料。

（2）工作原理。使用本烘干机时，首先确保排料板关闭，再向谷物储存仓中倒入谷物。完成准备工作后，启动烘干，热风机工作，从烘干仓底部向上吹拂热空气。搅龙电机带动搅龙叶片将储存仓中的谷物提升至烘干仓上部，从提升杆上部开口落入烘干仓。烘干仓内设有多层斗锥状结构，谷物在经过斗状挡板的聚集和锥状挡板的分散后，单次循环在烘干仓中的烘干时间大大提高，谷物也能充分分散开来。处于均匀撒落状态的谷物受到热风的吹拂，使谷物中的水分蒸发出来。谷物最终经滑料板再次落入谷物储存仓，等待下一次烘干。热空气进入烘干仓顶部的管道，经过热风机二次加热，再次进入烘干仓。当烘干仓内湿度过大时，通风机工作，将烘干仓内湿气排出。经过多次循环，最终完成烘干。排料时，气泵向气缸供气，气缸带动排料板收缩，谷物储存仓底部排料口打开，谷物从排料口落下。

2　箱式组装烘干机的设计

（1）机架及壳体。为了方便运输，降低运输成本，以及解决农闲时烘干机占用空间等问题，将烘干机设计成可组装形式。烘干机机架由25根铝型材（30mm×30mm）拼接而成，作为烘干机的框架结构，其结构如图2所示，各类型材长度及数量如表1所示。烘干机的正面要求悬挂提升杆及搅龙电机，故在机架正面增加2根沉重横梁。

表1　机架型材清单

烘干机6根立柱上各安装一个带刹车的万向轮，方便烘干机的移动与固定。型材打上穿孔，通过螺栓与螺母即可完成拼接与固定。在运输及需存放时，可将型材拆散开来，可极大减小烘干机体积。

烘干仓壳体及谷物储存仓壳体均由1mm厚的镀锌板切割而成，共计11块。每块板材上打有半径3mm的圆孔，圆心距对应板材边缘为15mm，使用M3螺栓穿过圆孔，配合T型螺母，可将板材固定于型材上，此时圆孔中心恰好与型材正中相对。故本烘干机壳体也可以自由拆卸，极大方便了运输与存放。保养与维修方面，也因组装式的机构，更加简便。

型材与板材所构成的谷物储存仓，长600mm，宽400mm，高300mm，谷物存储仓有效体积为0.072m3。玉米的容重为750～850kg/m3，小麦的容重为700～850kg/m3，取容重的平均值为800kg/m3，令储存仓中谷物的容积占储存仓总容积的90%，则所设计的烘干机一次可干燥约50kg玉米或小麦。

图2　机架

（2）斗、锥状减速挡板。所设计的烘干机为循环烘干，为了提高整体烘干效率，需提高单次烘干效率，故采用斗、锥状减速挡板，其结构如图3所示。斗、锥状减速挡板具有20°的坡度，谷物沿挡板减速下滑，与热空气更长时间接触。若在烘干机内部放置带网孔的减速装置，也能起到减速作用，如果网孔过大，降速效果不明显，如果网孔太小，网孔容易堵塞。若采用具有20°坡度的斜板，虽然其减速效果与斗、锥状减速挡板完全相同，但单块斗状减速挡板或锥状减速挡板的面积是单块斜板的2倍，相同空间内斗、锥状减速挡板处理的谷物量更大，故采用该结构。

图3　烘干机结构示意图

斗、锥状挡板由1mm厚的镀锌板制成。斗状挡板通过边缘的飞边直接固定在烘干仓壳体内壁，锥状挡板四个角各有2个固定耳，通过固定耳与型材连接固定。谷物落下过程中，通过斗状挡板的聚集和锥状挡板的分散，在挡板上形成一层2粒宽的均匀谷物层，表层与热空气接触，里层与温度较高的挡板接触，烘干效率有效提高。

（3）热风机与排风扇。所设计的谷物烘干机采用逆流干燥工艺。热风机向烘干仓底部输送热风，烘干仓顶端湿度大、而温度度低的谷物与湿度大而温度低的热风相接触；烘干仓下端湿度小而温度高的谷物与湿度小而温度高的热风相接触，形成均匀的烘干梯度。其优点是热效率高，干后谷物水分和温度比较均匀；缺点是热风温度不宜过高，故控制热风温度在60℃以下，配以循环烘干，使得烘干谷物品相好、破损率低。

谷物烘干过程是能耗很高的收后处理过程，降低烘干机的能耗是降低烘干成本的最重要的环节。热风带入干燥机的热量一部分用于谷物水分升温的汽化，一部分用于升高粮食温度，另一部分则被废气带走。通过计算发现，废气带走的可循环利用的热量占总热量的20%～30%，这个数量是相当可观的。

烘干机的废气没有立刻排出，而是通过管道，将废气引回热风机进风口，经过二次加热，再次进入烘干仓内部，从而有效利用废气余热，节约能源。但由于烘干过程中，谷物水分不断蒸发出来，烘干仓内部湿度增加，积聚到一定程度则不利于烘干，故设计了通风机，可有效控制烘干湿度，保证烘干效率。所选取的热风机和通风机，其参数如表2和表3所示。热风机和通风机使用220V交流电源，清洁环保，方便可寻。

表2　热风机参数

表3　通风机参数

（4）提升杆与搅龙电机。选用长1400mm，直径140mm提升杆，套配型号Y90L-4，额定功率1.5kW，转速1400r/min的三相电机。在烘干过程中，可持续将谷物储存仓中的谷物提升至烘干仓上方。

（5）排粮机构。烘干完成后采用气动装置进行自动排料，排粮机构如图4及图5所示。烘干过程中，排料板关闭，谷物无法从排料口落下；启动排料，排料板在气缸的带动下，沿导轨收缩，谷物自动从排料口落下。

图4　排料机构仰视图

图5　排料机构结构图

3　结论

（1）烘干机采用组装结构，降低运输成本，方便存放，结构简单，维修方便。

（2）热风余热循环再利用，节能环保。

（3）创新设计的斗、锥状挡板，提高了烘干效率，配合逆流干燥技术，烘干谷物品相好、破损率低。

（4）采用220V及380V交流电源供电，动力方便可寻，为用户提供了方便，且环保清洁。

（5）烘干机底部装有万向轮，移动方便。

［1］候建华.小型滚筒式谷物烘干机的研制［J］.农机化研究，2010，32 （10）：101-104.

［2］赵学伟，周兵.我国粮食干燥技术现状及发展方向［J］.粮食与饲料工业，2010，（2）：15-17.

［3］江菊元，崔明贤，田禾.螺旋提升循环式谷物烘干机的研制［J］.应用科技，2004，31（7）：62-63.

［4］吴瑞成，楼妙良，成新潮，等.循环式谷物烘干机的设计研究［J］.金华职业技术学院学报，2001，1（4）：7-9.

［5］王士军，毛志怀，石怀志.粮食干燥工艺分析与探讨［J］.农机化研究，2009，31（1）：66-70.

［6］衣淑娟，冯泽泉，张凤霞.5GSH系列谷物烘干机的研制与开发［J］.农机化研究，2002，（2）：93-94.

［7］潘九君，尹晓慧.谷物干燥机单位耗热量与处理量折算规则的研究［J］.干燥技术与设备，2008，6（2）：65-70.

［8］刘立意，柴玉华.谷物烘干机干燥温度和速度的控制［J］.农机化研，2003，（2）：81-82.

［9］钟之堂，卢青.粮食烘干机市场前景分析［J］.江苏农机化，2015，（1）：46-48.

［10］丁立威.中小型粮食烘干机有市场［J］.湖南农业，2004，（9）：5.

Design of Small Box-type assembled Grain Dryer

LI Hao-tian，SI Li-zhong
（College of Mechanical and Electrical Engineering，Jinling Institute of Science and Technology，Nanjing，Jiangsu 211100，China）

At present，most grain dryers in China are large equipment，which cover large area，cost much，are difficult to move. However，there is a lack of dryers meeting the actual demand of small-scale farmers.Luckily，a new dryer，which can be assembled freely，recycle waste heat，dry circularly，has been designed.This dryer adopts the box-type structure，the technique of circular counter-flow drying that the grain-flow is in the opposite direction of hot airflow，the working mode of intermittent drying，and the electric energy of 220V and 380V alternating current.The innovative design of the bucket and pyramid baffle，through which the grain-flow disperses，increase drying efficiency.The dryer is convenient for moving，transport and storage，does good to energy saving and environmental protection，discharge automatically，etc.

Grain drying；assembled structure；circulating；waste heat utilization

S226.6

A

2095-980X（2016）07-0054-03

2016-06-15

李浩田（1995-），男，江苏宿迁人，大学本科。