河南农业大学 丁丽 吕顺可 吴亚文 张昱翀

负吸式太阳能聚粮机的结构设计和工作原理

河南农业大学 丁丽 吕顺可 吴亚文 张昱翀

我国是农业大国，地大物博，幅员辽阔，粮食的生产条件和地理位置各不相同，粮食的生产量非常大，然而对于小型农户的粮食收集问题，受场地和产量的限制，一直没有得到很好的解决。粮食的晾晒和收集是粮食储藏的重要环节，也是在农村最繁重的环节，在粮食的收集过程中利用太阳进行晾晒是进行粮食储藏过程中的普遍方式。为了解决上述问题，需要设计一种小型的，能够满足个体农户工作需求的聚粮机，这个针对小型农户的机械，还要能够集中完成聚粮、吸粮、收集等多项工艺过程，在过程中完成粮食的清洁处理。

一、整体结构及工作原理

本设计的小型负吸式太阳能聚粮机主要由支架、毛刷、吸料管、带轮、电动机、太阳能电池板以及零部件组成。如图1、图2、图3所示整体结构包括聚拢装置，吸料装置，收集装置和除尘装置以及总体框架设计。

工作原理：聚拢装置能够通过毛刷上的小型电动机的带动，利用毛刷的旋转把地面上晾晒好的粮食聚拢到吸粮装置的吸嘴处，吸粮装置在电动机的带动下，通过皮带传动的作用下，使负压装置产生负压，通过输料管将吸嘴处的粮食提升到一定的高度进入负压装置内，然后在粮食自重和弯管处的惯性作用下使粮食从出料口经由漏斗进入粮食滑道中，在下方用口袋将粮食收集装袋。动力装置采用太阳能电池板给电动机提供动力，并且在粮食从出料口落入漏斗的过程中，利用风扇吹走杂物，对粮食进行除尘处理，保证粮食收集的清洁度。

二、系统主要结构设计

（一）聚拢装置的设计

聚拢装置的位置在聚粮机的最前端，由支架固定在车身支架上，通过毛刷上的两个小型的电动机带动两个毛刷的反向转动，聚拢前方750 mm的范围内的粮食，把要收集的粮食聚拢到吸嘴处。在毛刷的两侧设置有挡板，是为了避免粮食被毛刷弄散。

1.聚拢装置 2.吸料装置 3.太阳能电池4.负压真空装置 5.负压电机 6.扶手7.支架 8.出料口 9.除尘装置

图2 吸料装置结构

图3 除尘收集装置结构

（二）收集装置的设计

通过输料管收集起来的粮食物料，在负压腔内由下方的出料口进入除尘筒内，除尘筒的一侧设置有电风扇，能够在收集的过程中，对要收集的物料进行除尘操作，经过除尘之后的粮食颗粒会经过漏斗通过下方的粮食滑道，最终被收集到袋子中。

（三） 光伏容量的设计

本设计要满足的工作状况为360 W的负载的用电，ZW1418ZX型号的电机。所以，该系统光伏容量的配置要求要能满足所选电机的工作要求。对太阳能电池板的功率进行确定，最终得到满足工作条件的太阳能的功率为180 W。

三、结论

（一）小型的聚粮机，通过人推动的方式进行移动，简单方便，适合小面积的粮食收集，集吸料系统，收集系统的试验装置。

（二）在小型农户进行粮食的收集过程中，可以大大提高作业时的效率，解决大型机械无法达成预定目标的缺陷，也避免了刮板式聚粮机对粮食的损坏程度。

（三）聚粮机工作时采用太阳能作为清洁能源，既满足工作条件的要求，又符合经济性的需要。整个机械装置结构紧凑，制造的成本低，工作效率高。

河南省高等学校重点科研项目（17B416001，16A460035），河南省科技攻关项目（162102210271，172102310355），河南省基础与前沿技术研究项目（142300410294），国家级大学生创新创业训练计划项目（201610466014）】