风选式种子筛选加工装置*

隋洪亮，张恭民，刘瑞歌，李 君，张清博

（滨州学院机电工程系，山东滨州 256600）

风选式种子筛选加工装置*

隋洪亮，张恭民，刘瑞歌，李 君，张清博

（滨州学院机电工程系，山东滨州 256600）

设计开发的风选式种子筛选机适应于小麦、玉米、豆类等粮食的筛选操作，对筛选槽体的清选能力和运动特性方面做了详细的计算，确定了主要的结构部件和性能参数。该机的研发成功，提高了经济效益，降低了种子加工的成本，对保证粮食稳定增产有重要的意义。

风选式；种子筛选机；结构部件；性能参数

0 引言

随着现代农业机械化的发展，各种机械设备被运用到农业生产当中去以提高效率，种子筛选机的设计就是这样的一种新型设备。由于粮食种子收获后，其中有许多不需要的夹杂物，如杂草种子、秸秆、石子和其他作物子粒以及未成熟的、退化的、病害损失和机械损伤的种子，导致无法获得高质量的种子。种子筛选机可以根据种子的长、宽、厚3个尺寸和比重以及其他物理特性进行精选，将种子分选为若干等级。新型种子筛选机是一款集种子筛选分离、收集、称重于一体的自动化装置，本装置的设计以机械结构为核心，AVR单片机及各传感器件组成控制部分，独特的机械结构由进料模块、筛选分离模块和称重模块等组成[1]。电气控制部分则由AVR单片机作为控制中枢，运用光电开关、压力传感器等传感器件，并与电机、舵机和12864液晶显示屏完美配合，实现人机交互、实时显示等不同功能。机械结构与电气控制部分交互配合，智能高效，简便易操作，且成本低、效率高，经性能测试与生产试验证明，本筛选机符合设计要求，对种子中的碎半种子，虫蚀严重粒清选效果极佳，一次清选净度可达99%，且传动平稳，低噪音，性能稳定。为清选机械的产业化进程奠定了技术基础。

1 结构及性能特点

1.1 主要结构

如图1、2所示，风选式种子筛选加工装置由机架、漏料槽、鼓风机、筛选槽体、拌药系统以及称重模块组成。该机适应性广，主要利用种子与杂物的几何尺寸和悬浮速度差异进行筛选和风选，通过更换适合规格的筛网和调节不同的风速，在筛选槽体往复运动下达到分离的目的，适应于小麦、玉米、大豆、水稻等粮食产物的预选，精选阶段，具有结构紧凑，操作方便，机动灵活等特点。

1.2 技术性能

风选式种子筛选加工装置是将风选和筛选组合在一起的风-筛类种子加工装置，筛选槽体上下双层筛网结构，下层筛网为楞面筛网，其中楞面筛网的筛选效率是普通筛网的2～3倍[2]。为了满足清选不同类别种子的需求，风选的风量调节要广，筛网的规格要多，其目的就是清除混杂在种子中的杂质物，例如：碎茎叶、泥土砂石等，同时清除不满足需求规格尺寸以及较轻质量的种子，并且对种子进行分级。可以使加工后的种子子粒均匀饱满容重、千粒质量、净度和发芽率都有极大的提高，而且节约种子，有利于种子的运输和储藏，增强市场竞争力，对粮食的增产具有重要的意义。

图1 整体结构正视图

图2 整体结构侧视图

装置总体性能指标如表1所示。

表1 性能指标

2 工作原理及工作流程

2.1 工作原理

风选式分离方案是利用轻杂及病变种子在重量上明显轻，且尺寸大小与好种子有明显差别的特点，将不同等级的种子进行分离。其原理是利用在振动筛的振动作用下，不同等级种子的振动幅度不同，经过风机的吹风作用，不同等级的种子逐渐分离开[3]。经过筛选分离后，种子净度已明显提高，且粒度比较均匀。该方案控制简单，成本较低，分离效果明显，在农业机械方面应用广泛。筛选分离模块通过双层筛网分隔为三层，上层筛面为平面筛，下层筛面为棱面筛，棱面筛的效率要比平面筛效率提高2～3倍。整个模块的振动依靠电机带动6曲柄连杆的摇动，使其作有规律的往复运动，从而实现整个筛选分离模块的振动[4]。在进料口下部装有风选装置，由鼓风机等部分构成，PWM调速可以调节风速，可以吹走质量较轻和干瘪的种子。 筛选分离部分的振动与风选装置配合工作，能够将不同等级的种子分离开，粒径大的种子通过振动作用经过上层平面筛网过滤掉，从一号出口流出，粒径小的从二号出口流出，质量符合标准的种子从三号出口流出，从而完成种子的筛选分离。

图3 风选原理图

2.2 工作流程

工作流程示意图如图4所示，打开电源开始工作，首先是称重托盘右移及拌药桶底部的出料阀门闭合，完成机械装置的初始化；然后进料部分的出料口闭合，等待放料，待放料完成后，电机带动丝杆转动控制出料口的开闭幅度，以控制种子的流速大小；种子进入筛选分离模块后，振动电机和鼓风机同时工作，进行筛选分离，不同质量等级的种子分别从三个对应出口流出。

筛选出的质量符合标准的种子进入到拌药桶，当光电传感器检测到拌药桶内种子达到一定高度时，进料部分的出料口闭合，筛选分离模块和鼓风机均停止工作，搅拌电机开始正反交替旋转，同时喷药装置对种子进行喷药。

拌药工作完成后，拌药桶底部开口阀打开，称重托盘上的压力传感模块开始工作，待收集到的种子重量达到预设值时，托盘向左移动将种子移出，同时蜂鸣器报警提示取袋，此次工作流程完成。

3 理论计算

（1）要求筛子的前部风速达到7～8 m/s，中部达5～6 m/s，后部达1～2 m/s，风扇出风口的平均风速需4～5 m/s[5]。

抓好书香靖江建设。全面构建阅读网络。加强图书馆现代化、数字化建设，打造集阅读、展示、教育、交流为一体的服务平台，不断加强图书馆总分馆建设，全面构建“图书馆+”全民阅读阵地。强化阅读文化培育。加强对马洲书院、显华楼等阅读文化遗存的保护、开发和利用，弘扬本地优秀文化，传承靖江书香文脉。强化“淮风吴韵”阅读文化培育、完善“牧城橼香”阅读分众服务、培树“马洲之星”阅读示范典型，全面提升市民文化素养。壮大阅读推广队伍。挂牌成立“靖江市显华书友会”，积极调动领导干部、专家学者、文化工作者、社区工作者、大中专学生和社会各界人士参与阅读志愿服务的积极性。

（2）筛子面积可由进入筛选装置的种子Qs确定筛的宽度B，在传统型联合收割机上一般为逐稿器宽度的0.9～0.95，取B逐=2.4 m，则筛子长度

Q——机器进料量（kg/s）；

Qs——进入筛选装置的种子(kg/s)；

B——筛子的宽度(mm)。

(kg/(s·m2))——筛子单位面积可以承担的种子进料量 (kg/(s·m2))，对编织筛约为1.5～2.5 kg/(s·m2)，取qs=1.5 kg/(s·m2)。

取 B=0.95×2.4=2.28 m，选取B=2 400 mm，其中Qs=Q×60%=12×60%=7.2。

图4 工作流程示意图

Np——单位生产率清选筛所需功率kW/(kg·s-1)，取0.4～0.55；

4 使用方法

（1）机器最好安装在室内使用，停放地点最好选在平坦坚实的地方，停放地点应该考虑喂入、排出以及排尘的方便。

（2）工作时应该检查各部件是否牢固，检查电机工作是否异常。

（3）在更换种子品种和筛网时候，要先让机器停止工作，再将筛选槽体的种子清除干净或者更换筛网，然后开机让筛选槽体工作5～10分钟。

（4）每次工作前要先将机器各润滑点加注润滑油，工作结束后，应进行清扫，检查和保养，并及时排除机械故障及隐患。

5 结论

智能种子筛选机由12864液晶显示屏、漏料槽、筛选槽拌药系统和称重系统组成，设计依靠AVR单片机与各传感器间的信息传递，实现智能控制。流速控制功能，保证筛选过程中进料的均匀性，从而保证筛选质量。双层筛网过滤，上筛面为平面筛，下筛面为棱面筛的设计，更换方便，筛选效果明显。在搅拌桶内有搅拌扇叶，桶的上部装有智能化喷头，能够控制进药量，能够对筛选出的质量符合标准的种子进行拌药，效率高，搅拌更均匀。称重托盘底部装有压力传感器，可以对装袋重量实时监测，达到预设重量时自动报警。智能种子筛选机适合家庭生产活动，满足筛选不同种类种子的需求，拥有广阔的市场前景。

［1］徐益民，范红刚，苏凤武.零基础学AVR单片机［M］.北京：机械工业出版社，2011.

［2］邹必昌，彭三河，汤小凝.谷物清选机构主要参数优化设计实验研究［J］.湖北农学院学报，2003，23（2）：108-112.

［3］徐锦康.机械设计［M］.北京：高等教育出版社，2004.

［4］宗华光，杨洋，唐伯雁.机器人控制电子学［M］.北京：科学出版社，2004.

［5］刘鸿文.材料力学［M］.北京：高等教育出版社，2004.

Winnowing Seed Screening Processing Device

SUI Hong-liang，ZHANG Gong-min，LIU Rui-ge，LI Jun，ZHANG Qing-bo
（Department of Mechanical and Electrical Engineering，Binzhou University，Binzhou256600，China）

The filtering operation winnowing seed screening machine is designed and developed to adapt to the wheat，corn，beans and other food，for the screening of tank cleaning ability and motion characteristics of a detailed calculation，the main structural elements and determine the performance parameters.Research and development of the machine's success，improve economic efficiency，reduce the cost of seed processing，to ensure a stable increase in grain production has important significance.

winnowing；seed screening machine；structure；performance parameter

S226

B

1009－9492(2015)10－0023－04

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.10.006

隋洪亮，男，1993年生，山东高密人，大学本科。研究领域：机械设计制造及其自动化。

(编辑：阮 毅)

*滨州学院国家级大学生创新训练计划项目（编号：201410449039）

2015－04－07