南于東北地區主要糧食品種——玉米的品質變化及烘干方式的改變，造成轉運系統玉米破碎率大量增加，嚴重影響了原糧質量及交易價格。造成破碎的主要原因是倉頂埋刮板機、斗提機及進倉落差等撞擊影響。對此倉頂卸料裝置應采用新型的輸送設備。
中儲糧烏蘭浩特直屬庫突泉分庫是東北最大的糧食集散地之一，近幾年來，每年儲運糧食為50~100萬t。為滿足糧食儲存與流通的需要，突泉分庫相繼建設一期及二期糧食儲運工程，筒倉總容量達到20萬t。在糧食儲運過程中，同樣存在玉米破碎率高等問題。對此，突泉分庫領導在全國各地進行了調研，實地考察，查閱資料，分析比選，最終決定在筒倉頂部采用全封閉氣墊托盤復合犁式多點卸料帶式輸送機，垂直輸送采用雙帶式提升機。
為了保證F程質量和預期的效果，解決糧食在儲運過程中破碎等問題，突泉分庫對一期5萬t筒倉倉頂進糧設備進行了公開招標，九江市糧油機械廠（有限公司）以先進的技術、卓越的品質及優質的服務一舉中標，為研究開發生產全封閉氣墊托盤復合犁式多點卸料帶式輸送機奠定了基礎。該r程共2條全封閉氣墊托盤復合犁式多點卸料帶式輸送機，共8個卸料點，一對二進料。每條輸送機額定輸送效率為100t/h(實例118t/h)，噸耗電0.005 kW -h，帶速2.5 m/s，帶寬0.65m。該輸送機于2010年6月開始設計和制造，12月底現場安裝和調試，一次空、重載試車成功，投產以來，共輸送糧食近3萬t，經實測，每個卸料點糧食破碎率均小于0.01%（實例0.0081%，降碎效果明顯，達到了用戶所提出的設計要求，得到了貨主的認可和稱贊。全封閉氣墊托盤復合犁式多點卸料帶式輸送機結構見圖1。
2、同類技術國內外概況及發展趨勢
犁式多點卸料帶式輸送機是一種高效連續輸送設備。它采用犁式卸料器多點卸料，具有破碎率低、運行平穩、耗能小、維修方便等優點，可廣泛應用于港口、礦山、化工、輕工及機械等行業，輸送各種散料。
由于犁式多點卸料帶式輸送機具有很多優點，國內外各行各業都在使用這種輸送設備，起初主要應用于輸送煤炭、水泥及沙礫等貨種單一及對物料卸凈要求不高的場合，且多為敞開型。近年來，由于倉頂卸料進倉設備需求，嘗試用犁式多點卸料帶式輸送機替代傳統的卸料小車、搭接皮帶機、埋刮板機及回拋式多點卸料輸送設備，取得了初步成功。2005年大連北良國家糧食儲備庫和2006年大連港散糧碼頭公司分別從美國BROCK公司引進了全封閉單犁式多點卸料帶式輸送機，用于倉頂糧食卸料進倉。經使用基本達到了設計要求，但還存在一些問題亟待改進和提高，主要表現在犁頭單薄易劃皮帶、單犁頭結構不合理卸料時破碎率高、犁頭定位不準有安全隱患等。針對上述存在的問題，九江市糧油機械廠（有限公司）進行了消化吸收改進，對犁式卸料器還做了一些理論分析和三維模擬，并試制了一臺帶寬1.4m，輸送效率1000t/h的全密封氣墊托盤復合犁式多點卸料帶式輸送機樣機安裝在廠內進行了試運行，效果很好，在國內引起很大反響，樣機見圖2。經測試研究，摸索到一些經驗規律和數據，為這次氣墊托盤復合犁式多點卸料帶式輸送機的設計和制造提供了理論和試驗上的支持。
雖然我國對全密封氣墊托盤復合犁式多點卸料帶式輸送機的研制起步較晚，但近年來發展較快。由于我國目前倉頂卸料進倉設備大多采用傳統的機械設備，存在破碎率高、耗能大、故障率高、維修不便等缺點，急待用一種新型的設備來取代，近幾年國內有一些廠家試制了回拋式多點卸料輸送設備，但使用效果還是不理想，破碎率仍然達不到貨主的要求，且耗能高，皮帶跑偏很難調正。這次九江市糧油機械廠（有限公司）依靠自身力量研制的全密封氣墊托盤復合犁式多點卸料帶式輸送機解決了這一難題并填補了國內外市場空白。
盡管全密封氣墊托盤復合犁式多點卸料帶式輸送機具有許多優點，但還有一些不足之處，需要進一步完善和提高。迄今為止，對犁頭與輸送帶之間的壓緊力自動調節及檢測、回程輸送帶的支承方式等的理論分析與研究還不夠深入，只是在常規設計和試驗的基礎上進行生產制造，許多參數之間的關系還沒能精確的確定。這就給產品的設計和制造帶來很大的盲目性。所以雖然九江市糧油機械廠（有限公司）研制出了新型可替代產品并獲得了國家專利，但今后要走的路還很長，還要下大力氣研究開發出適合于我國使用特點的犁式多點卸料帶式輸送機，同時也為該機型在糧庫等行業的應用趟出一條新路子。
近年來，隨著物流業的快速發展及需求擴大，糧食轉運量也在不斷增大，僅北方糧食轉運量每年高達約3 000萬t，為適應糧食等行業日新月異的快速發展，滿足轉運量快速增長的需要，必須不斷提高國產糧食機械的技術水平，發展民族工業，使國產糧食機械與國外先進產品抗衡并具備出口創匯的能力。今后犁式多點卸料帶式輸送機將逐步向著全封閉、低破碎率、大運量等方向發展。
3、開發目標、主要技術指標及整體方案
3.1 開發目標及主要技術指標
本產品的開發目標是在消化吸收國外先進技術的基礎上，根據九江市糧油機械廠（有限公司）現有技術力量、創新能力及長期積累的豐富經驗，分析比較，自主研制開發適合于我國糧食儲備庫及港口散糧碼頭等行業使用的具有當代國際同類產品先進水平的全封閉氣墊托盤復合犁式多點卸料帶式輸送機，其主要技術指標如下：
適用貨種：散糧（小麥、大麥、稻谷、大豆、玉米等）；
輸送效率：100 t/h；
帶寬：650 mm;
帶速：2.5 m/s：
結構型式：全封閉氣墊托盤復合犁式。
3.2整體方案
依據在中儲糧烏蘭浩特直屬庫突泉分庫一期5萬t筒倉倉頂安裝的進倉設備總體布局為：1條全封閉氣墊托盤復合犁式多點卸料帶式輸送機L=73.3 m設置在筒倉上方的水平地面上，額定輸送效率100 t/h，帶寬650 mm，帶速2.5 m/s，電機15 kW l臺，5.5 kW 1臺，總裝機容量20.5 kW（見圖1）。根據工作環境場所，筒倉上方的設備要求防塵、防爆，設備本身要求防水、防風、防塵、防爆。因此全部氣墊托盤復合犁式多點卸料帶式輸送機做成全封閉防塵爆型的。該輸送機主要由輸送帶、驅動裝置、卸料器、傳動和改向滾筒、拉緊裝置、清掃器、導料槽、支架、密封罩、安全監測裝置、氣室及供氣裝置等組成。
4、主要研究內容
為了保證產品滿足用戶使用要求并達到國外同類產品先進水平，主要做了以下幾方面的研究工作。
4.1 復合犁式、雙定位、氣墊托盤卸料器裝置的研究
所謂復合犁式，就是在原單犁卸料器后面加一道副犁和一道清掃犁，變成雙犁卸料及一道犁清掃（見圖3）；所謂雙定位，就是在犁的后側及上方均設有限位，為雙保險，保證輸送帶與犁頭之間距離為一個定值。
其工作原理如下：
主犁板和副犁板是卸料犁。當主．副犁板和氣墊托盤均處于卸料工作位置時，主犁板可卸下99%以上輸送帶上的糧食，剩余的糧食由副犁板卸下。因主、副犁板不接觸輸送帶，所以輸送帶不會受到磨損、劃傷、更不會被切斷。萬一碰到糧食中帶有異雜物卡在輸送帶和犁板之間時，氣墊托盤能向下退讓，由輸送帶帶走異雜物品，以保護輸送帶和犁板的安全。
后犁板是清掃犁。后犁板采用邵氏硬度70的聚氨脂耐磨板直接與輸送帶接觸，可把輸送帶上的雜塵從輸送帶上卸下。樣機試驗表明，在試驗過程中未發現發燙、磨損等情況。由于后犁板的耐磨材料的硬度與輸送帶硬度(邵氏硬度60~ 70)幾乎相同，對輸送帶損傷小，總體運行效果理想。
所謂氣墊托盤，即卸料支撐平臺由箱體氣室構成。在氣室的表面及輸送帶之間形成一層氣膜，由輸送帶與支撐平臺面間的干摩擦變為輸送帶與氣墊托盤面間的氣體摩擦，極大的減少了其間的摩擦阻力，降低了輸送機功率損耗及皮帶的磨損（見圖4）。
氣墊托盤復合犁式卸料器能夠100%的卸凈輸送帶上的糧食及其雜塵。同時不會對輸送帶發生磨損、劃傷、切斷等事故，確保輸送帶運行的安全。卸料器卸料完全是在封閉空間中進行的，可以有效的控制粉塵，保證良好的操作環境。并且能夠方便、迅速的切換進倉位置。且設備整體結構簡單、重量輕、尺寸小。
氣墊托盤復合犁式卸料器徹底解決了目前使用的埋刮板機等卸料設備存在的糧食破碎問題，其破碎率比埋刮板機降低95%以上(刮板機破碎率大于8%)。
由于卸料時，卸料器內氣墊托盤僅升高140mm，且為氣墊支撐，所以氣墊托盤復合犁式多點卸料帶式輸送機運行耗能低，據測試對比其電耗比埋刮板機節省功率65%（同樣設備刮板機要55 kW）。
每個復合犁式、雙定位卸料器裝置部件重量只有61 Kg，靠人力即可實現水平及垂直移動，安全可靠，由于部件少，維護保養工作量少。并且所有的結構件采用的是鍍鋅螺栓連接，便于設備的維修保養。
4.2氣墊托盤處承載帶及回程帶氣墊支承設計理
論模型的研究
目前從國外引進的及國內制造的全封閉犁式多點卸料帶式輸送機卸料段承載帶由支撐平臺支承，回程帶由高分子量耐磨襯板支承，經使用其耐磨襯板易損壞，更換費用高，輸送帶易跑偏，運行不穩。若用托輥替代，回程積灰很難解決。對此我們研究用氣墊來支承回程帶，解決了上述問題。
托盤和回程氣墊，就是從氣室盤槽板上氣孔流出的氣體在輸送帶與盤槽板面間形成氣墊來支承輸送帶在盤槽板上滑行。據國內外資料介紹，當具有一定壓力的空氣從氣室盤槽板上的氣孔流出后，總是要以最短的路徑，亦即沿輸送方向的橫向以V橫速度從輸送帶與盤槽板面之間逸人大氣。由于輸送帶沿盤槽縱向運行，必然會以V縱的速度帶動氣墊層的氣流運動。依據速度合成原理，氣流將大體上沿V橫與V縱合成曲線V橫+縱方向流動，從而形成V橫與V橫+縱覆蓋的扇形氣墊層。如果每個扇形面積大致相等，并按一定規律重疊的很好，則氣墊便均勻，氣墊壓力較穩定，輸送帶運行就好。
但我們在設計計算時發現，從盤槽板上氣孔中噴出的氣流速度高達30~ 40 m/s．比帶速3.15 m/s高很多，所以只考慮氣流橫向和縱向兩種速度，不考慮氣流高速噴出后受到輸送帶的正面阻擋向四周迅速擴散的運動狀態，是不全面的。實際上，后者是氣流運動的主要方面。對此我們經過反復分析和研究，提出了平行平板間的徑向流動理論，作為氣墊設計理論的依據，在這次回程氣墊的設計中應用這一理論取得了很好的效果。根據流體力學原理，盤槽板面與輸送帶之間的氣墊層可近似視為平行園板間隙徑向層流。由于氣孔孔徑很小，只有2mm~ 5mm，當具有一定壓力的空氣從氣孔高速噴出時，氣體分子具有很大的動能，加上氣體分子的多方異向自由運動十分活躍的特性，受到輸送帶正面阻擋后，必然會向周圍迅速擴散，與此同時，還將受到周圍氣孔噴出氣體迅速擴散氣波的影響，產生相互重疊，形成干涉或渦流，從而形成氣墊層。
根據平行板徑向流動理論，來確定風量、風壓、氣墊厚度等相互之間的關系，從而可導出氣孔直徑與孔距和排距之間的關系，作為布孔方式的依據。工作時氣體由平行平板的間隙沿徑向向外流動，兩平板之間的距離為8，平板內孔半徑為Rl，其外緣半徑為R2，在內孔處氣體壓力為pl，在外緣處氣體壓力為p2。我們在半徑為r處取一微小寬度dr的環形流道，建立氣體流量、氣體壓力及氣墊厚度之間的關系式。
根據其關系式，即可確定氣孑L直徑及孔距和排距，從而得出氣孔布置的原則是：縱向孔間距相等較好，橫向孔徑不等為佳，橫向孔排距可以相等，也可以不相等，但～般小于孔間距。氣孔排數應為奇數，由中心兩側呈對稱布置，孔徑由中心向兩旁逐漸減小。氣孔布置還應考慮運行速度、工作環境等因素的影響。這次回程帶氣室最終布孔方式為奇數排、等孔間距、等孔排距、不等孔徑、菱形布置法。
氣墊托盤復合犁式多點卸料帶式輸送機安裝后進行了空、重載運行試驗，目測托盤及回程帶氣墊形成穩定均勻，用手推拉輸送帶邊緣，輸送帶橫向來、回晃動自如。說明能形成氣墊，氣孔布置合適，能滿足使用要求。九江市糧油機械廠（有限公司）又進行了測試，氣墊托盤平均氣墊厚度為1.8 mm，平均氣墊壓力1 250 Pa；回程平均氣墊厚度2.6 mm，平均氣墊壓力600 Pa；其測試結果與設計計算基本一致。據現場人員介紹，輸送機運行平穩，使用正常，輸送能力足夠，用手感覺到氣體從輸送帶兩側均勻逸出，輸送帶無“波動”、“擦邊”、“飄帶”等現象。通過實際使用并經測試，說明建立的氣墊支承設計理論模型是貼近實際的。
4.3通風機主參數的計算機優化設計
由于托盤處承載帶及回程帶用氣墊支承，即用氣室盤槽代替高分子量耐磨襯板或托輥，輸送帶的摩擦阻力降低，使得驅動裝置的電機功率減少，但需增加通風機功率。由此可見，輸送機是否節能，以及節能的效果如何，關鍵在于通風機功率的大小，而通風機的功率與其流量和出口處的風壓有關。因此，如何計算通風機的流量和風壓是輸送機節能的關鍵所在。我們對通風機的流量和氣室的壓力（通風機的壓力是由氣室壓力求得的）進行了計算機優化求解，求出通風機流量和氣室壓力的最小值。由于通風機的流量與氣室壓力相互聯系，所以屬于二維優化求解。
4.4優選回程盤槽結構型式
由于盤槽結構型式直接影響到回程帶的運行平穩性，因此，槽形的選用以及其結構型式十分重要。
氣室的盤槽結構形式多種多樣，就目前常見的有園弧形槽、梯形槽、直邊園弧形槽、拋物線形槽、橢園弧形槽。①園弧形盤槽。園弧形盤槽它結構簡單，制作方便，能保證很高的生產率。在荷蘭、美國、俄羅斯和英國等國家主要是采用這種形狀。②梯形盤槽。梯形盤槽其結構是最簡單的。但由于它在折角處受輸送帶橫向剛度影響，形成較大的縱向通道，空氣流量損失較大，故應用不很廣泛。③直邊園弧形槽。直邊園弧形槽，其結構也較簡單，它是荷蘭首先提出的，是一種很有前途的盤槽結構形式。④拋物線形槽。拋物線形槽，由于其成形模的制造較困難，目前研究很少，只有前蘇聯提到過。⑤橢園弧形槽。橢園弧形槽只有前蘇聯對此進行了研究，但由于它的成形模制造較困難，成形的檢驗也有不便，故目前使用很少。
通過上述比較分析，這次我們優選了直邊園弧形盤槽結構型式（見圖5）。
4.5采用全封閉型結構，解決粉塵外逸問題。
以前使用的犁式多點卸料帶式輸送機多為敞開型或半封閉型，雖然結構較簡單，滿足基本使用功能，但密封不嚴，粉塵外逸大，對輸送糧食的工作環境帶來極大的安全隱患。中儲糧烏蘭浩特直屬庫突泉分庫屬于粉塵爆炸及火災高危區域。因此對輸送機的密封性提出更高要求，防止供料、落料及運行過程中產生的粉塵外逸引起爆炸。按設計規范要求，筒倉頂部粉塵濃度應≤10 mg／m3。
為了滿足使用要求，我們將輸送機做成全封閉型結構（見圖2），在輸送機上設置上密封罩，側密封罩及頭、尾密封罩，將所有運動部件封閉在罩內，但支撐軸承設置在密封罩外側。密封罩既拆裝方便密封性又好。卸料器裝置也做成全密封的。為了防止密封罩內氣壓過大引起粉塵外逸，我們在密封罩上設置除塵吸口，將帶有一定正壓的含塵氣體經風管導出。
由于輸送機設置在露天高架棧橋上，還要考慮防雨。因此在密封罩的結構上做了特殊處理。匕密封罩2頭帶翻邊，加上壓蓋，雨水進不去，起到防雨作用（見圖6）。
該輸送機投產以來，運行正常，防塵、防雨效果好，經測量，粉塵濃度僅為6 mg/m3。
4.6研制新型導料槽，解決輸送機跑偏問題。
由于上游糧流與輸送機導料槽之間高差和偏角都很大，下落的物料對輸送機造成很大沖擊，導致輸送帶跑偏。因此導料槽的設計應充分考慮到物料的下落偏角和沖擊高度，在結構上做了一些特殊設計，既保證導料槽的通過能力，又保證導料槽在給輸送機供料時物料能集中到輸送帶的中部，使輸送帶能穩定運行，不致跑偏。我們在導料槽內加設了底板、后立板、斜板、前導料板，導料槽的底邊寬為2/3帶寬，做成喇叭形（見圖7）。經現場實際使用，導料槽結構比較合理，在各種工況下都能滿足使用要求，效果很好。
4.7設置隔聲和減振裝置，解決風機噪聲問題
輸送機的通風機采用4 - 72型離心通風機，經測量，噪聲達到90dB (A)，超過了國家頒發的《工業企業噪聲標準》中的規定。我們在設計中，在通風機出口處加設了軟連接，在通風機底座上加設了減振墊，在通風機上又加設了隔聲罩(見圖8)，收到了明顯效果，設置隔聲和減振裝置后，經測量，通風機的噪聲為67.6dB (A)，大大低于國標規定的85dB (A)。
5、研制的過程
由于初次研制開發這種全密封氣墊托盤復合犁式多點卸料帶式輸送機，且直接應用于生產實際，有很大的技術難度和風險，因此我們自始至終采取比較謹慎的步驟。
首先我們到了大連北良港、大連港散糧碼頭公司等地進行調研，實地考察了犁式多點卸料帶式輸送機的使用情況。在大連北良港和大連港散糧碼頭公司，我們看到了美國BROCK公司最新生產的帶寬1.2 m，輸送效率1 000 t/h全封閉單雙犁式多點卸料帶式輸送機，它的卸料器采用單犁式，承載帶支承采用雙錐槽形托輥，托輥軸承為外置式，回程帶支承采用高分子量耐磨襯板，采用重力張緊。從而對國外犁式多點卸料帶式輸送機的制造和使用情況有了大致了解。同時我們查閱了國內外有關雜志刊登的犁式多點卸料帶式輸送機文獻資料，對其輸送機的理論計算、結構形式進行了深入的探討和研究，經反復論證和優選，建立了自己的設計理論模型，確立了合理的卸料器及氣室盤槽結構形式，然后才進行方案設計，經業主有關部門審查通過后，再進行初步設計和施工圖設計。
為了穩妥起見，在氣墊托盤復合犁式多點卸料帶式輸送機正式開工制作之前，我們已經制作了一臺1 000 t/h大型樣機在廠內進行了試驗，經運行并測試有關數據后才進行了車間制作。尤其對新研制的樣機進行了反復試驗。經測試糧食破碎率低，能全部卸凈輸送帶上的糧食，對輸送帶磨損小，達到了預期效果。
為了保證質量，我們制作了專用胎具，所有盤槽用胎具成型和鉆孔。龍骨架用折彎機成型，以保證形狀和尺寸的準確。所有的支承板及密封板采用沖孔。在制造期間，嚴把質量關，嚴格執行圖紙設計要求和工藝標準，專人負責質檢，發現不合格產品重新返工，及時糾正不合理的制作T序。
在安裝過程中，保證各卸料器定位準確，氣室盤槽連接處高差順輸送帶方向不超過0.5 mm；逆輸送帶方向不超過0.2 mm，在全長上高差不得大于5 mm。氣室盤槽中心線與安裝基準線的重合度在任意長度內不大于3 mm，全部長度內不大于5 mm。保證氣室段間的連接牢固，不得松動出現漏氣現象。
氣墊托盤復合犁式多點卸料帶式輸送機安裝完畢，我們進行了空載和滿載試驗，測量數據如下：①氣墊托盤空載試驗測得：氣室平均壓力630 Pa，氣膜平均厚度2.00 mm。②氣墊托盤滿載試驗測得：氣室平均壓力1 250 Pa，氣膜平均厚度1.80 mm。③回程氣室空載試驗測得：氣室平均壓力600 Pa，氣膜平均厚度2.60 mm。④回程氣室滿載試驗測得：氣室平均壓力600 Pa，氣膜平均厚度2.60 mm。滿足使用要求。
6研究成果的先進性
通過實際使用和測試，研究開發的全封閉氣墊托盤復合犁式多點卸料帶式輸送機具有以下優點：①研究開發了復合犁式、雙定位、氣墊托盤卸料器。該卸料器徹底解決了卸料時糧食破碎率高、輸送帶上有余料及輸送帶易磨損等難題，同時提高了輸送機的使用性、安全可靠性及維修性。②建立了氣墊托盤及回程帶氣墊支承設計理論模型，即平行平板間徑向流動理論。該理論較全面地考慮了影響氣墊形成的諸多因素，客觀地反映了氣墊形成的機理，為耗氣量、風量、風壓等主參數的確定建立了新的理論基礎，為氣孔的合理布置提供了新方法。③對通風機的主參數進行了計算機優化設計。通過對通風機的流量和氣室壓力計算機優化求解，求出最小值。從測試數據中可以看出，用這種方法計算出的通風機功率是最低的。④優選盤槽結構型式。通過優選，選出了既保證輸送帶運行平穩又制作容易的直邊圓弧盤槽結構。⑤采用全封閉型結構，解決了粉塵外逸問題。在輸送機上設置上密封罩，側密封罩及頭、尾密封罩，密封罩既拆裝方便密封性又好。卸料器裝置也做成全密封的。為了防止密封罩內氣壓過大在輸送機密封罩上設置了除塵吸口，解決了粉塵外逸問題。⑥研制新型導料槽，解決輸送帶跑偏問題。將導料槽做成特殊結構，既保證物料通過能力又能對中。經試驗，在各種工況下都能保證供料對中，輸送帶不跑偏。⑦設置隔聲和減振裝置，解決了風機噪聲問題。在通風機上設置了軟連接，減振墊，隔聲罩等裝置，消聲效果明顯。經測量，其噪聲僅為67.6 dB (A)，遠低于國家規定的標準85 dB (A)。⑧通過實際使用和測量，我們研究開發的全封閉氣墊托盤復合犁式多點卸料帶式輸送機其技術先進，結構合理，使用性能好，過載能力強，維護方便，安全可靠。整機性能指標達到甚至優于國外同類產品。
7、結論
通過對市場的調查和國內外設備的比較，開發的全封閉氣墊托盤復合犁式多點卸料帶式輸送機具有獨創性和先進性，為增加利稅和工作崗位開辟了一個新的增加點，該設備已經使用到內蒙古突泉國儲庫、江西省糧油集團金佳谷物有限公司市場前景看好，應該大力推廣使用。
