国内外卡车自动取样机结构及性能的对比与分析＊

张芳薇，王志山，王晓玲，王凤成，谷利军

（1.河南工业大学 机 电工程学院，河南 郑州 450001；2.河南工业大学 工程训练中心，河南 郑州450001；3.河南工业大学 国 际食品合作中心，河南 郑州 450001；4.国家粮食加工装备工程技术研究中心，河南 开封 475201）

0 引言

世界粮食生产国都高度重视粮食流通业，伴随着世界工业化进程的加快，尤其是铁路、公路的快速发展，粮食“四散化”流通技术得到大力推广。为了适应散粮流通的扦样和检测需求，能够对整批谷物的质量作出公平的、准确的检测，一批卡车自动扦样设备被成功研制，在使用中起到了事半功倍的效果。

1 国内外取样机装备现状及性能比较分析

1.1 人工取样装置

目前我国在粮食、饲料等行业中，原粮样品的取样常采用人工扦样，使用的手工扦样器长度为1 m～6 m，用于中等深度的散粮取样，但当粮堆深度较大、样品较多时，需较多的工人进行操作，费时费力，且工作条件恶劣，使取样人员难以严格执行取样标准，所取样品不能准确代表粮食的实际质量等级，常用的手工扦样器如图1所示。

卡车自动取样机相比人工取样，可用最少的时间实现深层均匀扦样，可获取最具代表性的样品、节约劳动力；自动取样机是机械自动化产品，操作过程公开透明，检测结果具有较强的说服力，减少了因样品代表性不全而引起的经济纠纷。

1.2 卡车自动取样机

1.2.1 国内卡车自动取样机

我国虽是粮食大国，但粮食质量扦样检测设备并不先进，原商业部四川粮食储藏研究所研制的吸式粮堆扦样器［1］、陕 QY1.6×2000粮食扦样器、QYX2.2－A型吸式扦样器等均是1990年前研制的成果，并无针对车载粮食扦样的机器。近年来卡车成为粮食流通的中坚力量，一些新型车载粮食自动取样机应运而生，具有代表性的是安徽界首市云龙粮机配套工程有限公司生产的 YL－01型固定式粮食扦样机（见图2）［2］。

图1 手持扦样器

图2 YL－01型固定式粮食扦样机

YL－01型固定式粮食扦样机可实现车载散装粮食的自动扦样，采用电力驱动，由扦样杆、旋转臂、扦样小车等部分组成。扦样杆端部开一侧孔作为进粮孔，并在侧孔对面开3个小孔用来补充扦样时所需空气，其端部安装有一锥形头，用耐磨、硬度高的材料制成，便于插入粮堆，并在锥形头上端也均匀分布3个小孔，用来补充空气，减少扦样杆发生堵塞的几率。

1.2.2 国外卡车自动取样机

国外卡车取样机起步较早，从20世纪80年代开始，德国、英国等已经投入生产。随着卡车在粮食流通中的地位日益重要，卡车取样机之间的竞争也愈发激烈，到21世纪国外著名生产厂家有法国肖邦技术公司（Chopin Technologies）、美国英特尔西斯坦公司（Intersystems）和美国佳美特制造公司（Gamet）。

1.2.2.1 法国肖邦技术公司产品

法国肖邦技术公司生产的卡车取样机居世界领先地位，其中PICKUP3000自动谷物取样系统能够满足多数卡车载粮的取样要求。该系统采用电力驱动，取样时样品通过真空吸送，取样头安装有自动检测装置，保证可以取到底部的样品；取样头可采用单管探头、双壁探头两种探头。该取样机采用单管探头（见图3）时，端部为锥形设计，能轻易穿入各种材料，实现车载散粮的取样检测。样品通过两个75×20 mm的侧孔获取，可通过滑动探头尖端的闸板套管调节开孔截面面积，使用随带的3个M5夹紧螺钉把闸板套筒紧固在所需高度，控制每次取样数量。

图3 单管探头

PICKUP3000取样机采用双壁探头时，如图4所示。双壁探头是由内、外两管镶套而成，通过中心管获取样品，输送空气通过内、外管间隙进入。取样时可根据所需样品量及物料物理特性的不同，通过调节接在双壁探头的滑动套筒来设置二次排气口面积，控制二次气流量。

图4 法国肖邦技术公司的PICKUP3000取样机（双壁探头）

取样时，在探头插入粮堆时探头已具有一定的真空度，探头仅获取正前方材料，由于探头从上到下穿入谷物的整个过程中始终保持真空状态，因此获取的样品是长度等于谷堆全高的一个圆柱，避免探头将管口附近的粮粒连同各种杂质一并吸取，在最大程度上提高了吸取样品的准确性。

在首次对输送空气流量进行设置时，可拿一张白纸凑到取样头端部，以白纸正好吸附在取样头端部为准。

1.2.2.2 美国英特尔西斯坦公司产品

美国英特尔西斯坦公司生产的卡车取样机如图5所示。

图5 美国英特尔西斯坦公司的卡车取样机

该卡车取样机采用液压动力驱动，具有隔间式和芯式取样管两种类型取样探头。

隔间式取样管有方管和圆管两种形状，两者与人工套筒式取样器工作原理相似，由内外两个开有槽孔的管子镶套而成。当插入粮堆到指定取样位置时，通过旋转内管，使内、外管槽孔位于同一条直线上，进料端口打开，通过重力获取样品，取样完成后，旋转内管关闭进料口，在气力输送作用下，样品进入到收集槽中。

芯式取样管与法国肖邦技术公司的双壁探管结构相似，当取样管插入到指定位置时，粮食进入内管，空气从内管顶部抽出，同时有相同流量空气进入外管，导入内管底部带着样品上升，取代内管中抽出的空气。芯式取样管是一个空气平衡系统，在调节时先打开电机，在探管端部放置一张3平方英寸的白纸，以正好能吸附住白纸为准。

1.2.2.3 美国佳美特制造公司产品

美国佳美特制造公司生产和出售的两个最具代表性、性能最可靠的取样机是Apollo和Ja Ham取样机，两者都采用液压驱动，见图6。

美国佳美特卡车取样机有两种取样管：隔间式和芯式取样管。两种取样管的工作原理及结构同美国英特尔西斯坦卡车取样机的取样管相似，在使用芯式取样管进行空气平衡设定时，可手拿轻麦壳，放在离取样管端部约13 mm处，以麦壳既不从手中吹出也不吸进取样管为准。

2 总结

由上可知国内外卡车自动取样机主要靠电力或液压驱动，两种驱动方式各有利弊，电力驱动工作可靠、精度高，对维护要求低，但输出力小；液压驱动输出力大、运动平稳、易自动化控制，但系统成本高、可靠性差。取样管主要有单壁和双壁两种，双壁取样管可以获得最具代表性的样品。

图6 美国佳美特公司的Apollo和Ja Ham卡车取样机

本文通过对粮食行业中现存卡车取样机的深入探究，充分认识到卡车取样机的优缺点和扦样技术的发展需求。相关专业人士应结合国内外先进的卡车取样机，对国内现有的卡车取样机进行改进，以打造出先进的扦样机和扦样技术来适合我国国内的需求，使我国的粮食流通技术水平提高到一个新台阶。

［1］ 四川省粮食局科学研究所.深层粮堆扦样器试制成功［J］.四川粮油科技，1978（4）：76.

［2］ 邢勇.国内粮食扦样装备现状及研发方向探讨［J］.粮食储藏，2011（6）：53－56.

［3］ 孟彬，刘强，汪福友.固定式粮食自动扦样机的研制和应用［J］.粮食流通技术，2009（2）：18－20.

［4］ 曹全礼.固定式升降转向粮食扦样机：中国，ZL200920181180.2［P］.2010－08－25.

［5］ 顾尧臣.谷物取样和取样器（续前）［J］.粮食与饲料工业，2008（10）：44－48.

［6］ Anon.International buyer’s guide，gamet samplers［J］.World Grain，2003（12）：137.

［7］ Kevin B Mason.Grain sampling systems［J］. World Grain，2007（4）：56－60.

［8］ Anon.Products and service，intersystems truck probe［J］.World Grain，1995（3）：51.

［9］ Kevin B Mason.Grain sampling systems［J］.World Grain，2007（5）：36－44.