小麥秸稈打捆機(jī)

小麥秸稈打捆機(jī)摘要在我們國家小麥聯(lián)合收割機(jī)已經(jīng)非常普及，農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平有了很大的提高，但是小麥?zhǔn)崭钪蠼斩掃z留在田地，對(duì)下一季種植耕作造成了嚴(yán)重干擾。農(nóng)民為了方便下一季的種植往往需人工將散落在田間的麥秸采拾并堆在另一塊空地上，這樣大大消耗了農(nóng)民的勞動(dòng)力，降低了效率，而且占用了其他耕地，降低了耕地的利用率。甚至有的農(nóng)民直接焚燒秸稈造成大氣污染，增加了環(huán)境負(fù)擔(dān)，不利于可持續(xù)發(fā)展，而且不利于農(nóng)田利用。現(xiàn)在設(shè)計(jì)一種秸稈打捆機(jī)將收割后的秸稈進(jìn)行撿拾打捆作業(yè)，這樣既減輕了農(nóng)民的勞動(dòng)又方便快捷，且方便存儲(chǔ)運(yùn)輸。本文將借鑒打捆機(jī)已有的成熟技術(shù)，吸收最新的先進(jìn)技術(shù)，設(shè)計(jì)符合需求的秸稈打捆機(jī)，并對(duì)之進(jìn)行驗(yàn)證和相關(guān)的數(shù)據(jù)分析論證。引言在我們國家秸稈資源十分豐富，尤以玉米小麥水稻秸稈為主，秸稈用途廣泛。現(xiàn)在主流方向是將秸稈處理液化為能源用于家居做飯，汽車燃用油等天然氣石油替代品，屬于新能源范疇，前景非常廣闊，還可加工成牲畜用于喂養(yǎng)牲畜。不過農(nóng)牧專家認(rèn)為秸稈過腹還其田是秸稈利用的最佳途徑，就是將秸稈打碎直接滯留在田地利用土壤微生物發(fā)酵將其作為土地的養(yǎng)料回饋于自然或者是通過將秸稈喂養(yǎng)于牲畜，將其糞便還田。此可代替化肥做養(yǎng)料，綠色無污染無危害，實(shí)現(xiàn)土地可持續(xù)利用。農(nóng)民對(duì)于秸稈的要求就是盡快將麥秸清理干凈以不至于影響下茬種植。但人工清理麥秸消耗了巨大的勞動(dòng)力而且效率非常低下，于是燃燒秸稈成為農(nóng)民最喜愛的選擇方式，但此方式污染環(huán)境也使秸稈資源得不到有效利用。所以秸稈打捆機(jī)成為解決此問題的一種有效途徑。1.1秸稈利用分析農(nóng)業(yè)大國是我國的基本國情，我國每年大約可產(chǎn)出6億多噸的秸稈資源，這是一筆巨大的生物資源，同時(shí)也是一種重要的能源儲(chǔ)備資源。秸稈作為一種前景廣闊的資源大致有以下用途作為一種新能源進(jìn)行開發(fā)，替代現(xiàn)有能源講秸稈粉碎處理用于加工牲畜飼料用作工業(yè)原料如造紙或一些食用菌的培養(yǎng)基料將秸稈還田，用作土地養(yǎng)料，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展西方國家秸稈打捆機(jī)技術(shù)相對(duì)我國而言發(fā)展起步早，技術(shù)先進(jìn)相對(duì)成熟，小麥，玉米等自然作物在美國等西方國家已實(shí)現(xiàn)全程機(jī)械化收獲，將秸稈粉碎還田成為這些國家首選的方式。但也因?yàn)槿绱耍麄冊(cè)诮斩捛謇砘厥盏穆?lián)合作業(yè)機(jī)械上的研發(fā)進(jìn)展緩慢。另有一部分國家為了發(fā)展新能源技術(shù)和提高能源利用率，在發(fā)電造紙等方面將秸稈打捆機(jī)取代木材，收獲了良好的效果。西方國家的秸稈打捆機(jī)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展長(zhǎng)達(dá)一個(gè)世紀(jì)之多，起初為簡(jiǎn)單的壓捆機(jī)，人工采拾，人工打捆。接著發(fā)展為撿拾打捆機(jī)，最后就是現(xiàn)在普遍的方形打捆和圓形自動(dòng)打捆機(jī)。國內(nèi)打捆機(jī)起步較晚，但是起點(diǎn)高。在吸收了國外先進(jìn)技術(shù)和自主研發(fā)的基礎(chǔ)上我國秸稈打捆機(jī)技術(shù)正在大力跟進(jìn)。和國外打捆機(jī)相比，我國秸稈打捆自動(dòng)化程度低，草捆密度小，成捆率低等。其中最為突出的是在核心技術(shù)秸稈打捆器上的理論不夠完善。1.2我國秸稈打捆機(jī)前景相對(duì)于國內(nèi)市場(chǎng)，國外進(jìn)口的秸稈打捆機(jī)造價(jià)及其昂貴，因此國內(nèi)秸稈打捆機(jī)擁有巨大的國內(nèi)潛在市場(chǎng)。要消化吸收引進(jìn)的先進(jìn)技術(shù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行再創(chuàng)新，降低生產(chǎn)成本。國家致力于提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平，農(nóng)機(jī)購機(jī)享有補(bǔ)貼，而且我國還有專門的機(jī)構(gòu)如農(nóng)機(jī)局來幫助農(nóng)民采購農(nóng)機(jī)。當(dāng)然現(xiàn)在我國秸稈打捆機(jī)也確實(shí)面臨一些困難。如油價(jià)持續(xù)走高，勞動(dòng)力工資提高等，這些讓使用秸稈打捆機(jī)成本提高，另一方面我國大部分耕田面積較小，限制了農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的提升，降低了效率。1.3秸稈打捆機(jī)推廣措施可加大農(nóng)機(jī)購機(jī)補(bǔ)貼力度，降低農(nóng)民的購機(jī)成本，提高農(nóng)民購買積極性，要使補(bǔ)貼真正落實(shí)到實(shí)處。還可降低農(nóng)業(yè)用油價(jià)格，保證農(nóng)耕時(shí)農(nóng)機(jī)用油充足穩(wěn)定?？晒膭?lì)大塊農(nóng)田生產(chǎn)，進(jìn)行規(guī)?；?jīng)營，有利于提高農(nóng)機(jī)化水平和資源利用率。要加大對(duì)農(nóng)民的培訓(xùn)，使農(nóng)民了解懂得掌握農(nóng)機(jī)技術(shù)，使農(nóng)機(jī)技術(shù)真正應(yīng)用于生產(chǎn)。2正文設(shè)計(jì)的此款秸稈打捆機(jī)主要由撿拾器，螺旋傳送器，打碎機(jī)，圓形壓縮打捆裝置組成?，F(xiàn)在市場(chǎng)上主流的秸稈打捆機(jī)分為兩種，一種是圓形打捆機(jī)，一種是方形秸稈打機(jī)。打捆機(jī)由撿拾裝置撿拾，其中大型復(fù)雜的可加裝割刀裝置如同聯(lián)合收割機(jī)的形式，然后由傳輸裝置傳入粉碎機(jī)，其中傳輸裝置有帶輪傳送裝置和螺旋傳送器，現(xiàn)在大多以螺旋傳送器為主，隨后經(jīng)切碎處理的秸稈被傳送到打捆室，其中圓形打捆機(jī)在多個(gè)旋轉(zhuǎn)棍輪的合力作用下將物料旋轉(zhuǎn)成草芯，后面源源不斷地秸稈進(jìn)入打捆室隨著旋轉(zhuǎn)輥旋轉(zhuǎn)，附著在原有的草芯上慢慢形成圓捆，最后由穿繩器穿繩打結(jié)器打結(jié)割斷推出艙外。方形秸稈機(jī)打捆器打捆室主要是壓縮式，秸稈經(jīng)傳送裝置運(yùn)輸?shù)酱蚶κ液螅诖蚶κ抑杏苫钊麛D壓不斷做往復(fù)式運(yùn)動(dòng)，秸稈長(zhǎng)度就會(huì)越來越長(zhǎng)，但到達(dá)規(guī)定的長(zhǎng)度時(shí)，進(jìn)行打結(jié)割繩推出艙外。兩者各有優(yōu)劣，前面原理基本相同，主要是打捆的打捆方式不同。本款打捆機(jī)在打捆方面將吸收兩種打捆機(jī)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)活塞壓縮打圓捆。撿拾器設(shè)計(jì)性能要求撿拾器的工作要求就是用來撿拾散落在農(nóng)田里的秸稈，通俗的講，就是將散落在田地的秸稈進(jìn)行收集排列整齊送入機(jī)器中。撿拾器的具體工作要求：首先要保證的就是將散落在農(nóng)田的秸稈撿拾干凈；要求秸稈不應(yīng)堵塞可通暢無阻的運(yùn)送至機(jī)器的下一個(gè)工作部件；撿拾器作業(yè)過程中，盡量減少地面硬物或留茬對(duì)撿拾器的沖擊；撿拾器簡(jiǎn)介撿拾器是秸稈打捆機(jī)的重要組成部件，其性能好壞直接決定著秸稈打捆機(jī)的整體質(zhì)量。撿拾器大體有升運(yùn)式和滾筒式，本文研究滾筒式?，F(xiàn)如今國內(nèi)秸稈打捆器存在著撿拾器滾筒較大，且彈齒間距大幅寬小的問題，尤其是彈齒直接焊接在滾筒上的現(xiàn)象導(dǎo)致彈齒一經(jīng)損壞折斷導(dǎo)致修理不便，這大大影響了秸稈打捆機(jī)的工作效率和使用壽命.針對(duì)以上問題，設(shè)計(jì)幅寬120mm,彈齒長(zhǎng)160mm的撿拾器，三組彈齒相互間隔120度均勻分布，彈齒間距80mm,彈齒具有相應(yīng)的彈性以抵御沖擊防止物料對(duì)撿拾器的破壞，尤為重要的是彈齒的彈性功能可使彈齒距地高度降低至30mm左右，這樣以來就可以撿拾厚度較為稀薄的秸稈捆和相對(duì)矮小的谷物品種降低漏檢率。設(shè)計(jì)改變了以往直接將彈齒焊于滾筒的設(shè)計(jì)，通過在滾筒表面鉆螺紋孔，彈齒前端的螺紋孔設(shè)計(jì)使彈齒滾筒通過螺紋副配合。這樣可將秸稈從地上撿拾干凈，生產(chǎn)撿拾器容易裝配，降低生產(chǎn)成本，由于彈齒和滾筒是螺紋副配合，一旦彈齒損壞，十分容易更換，大大提高了裝備的可靠性和機(jī)器工作效率。2.1.3工作原理撿拾器通過外力拖拉機(jī)的帶動(dòng)，沿著收割后自然排列堆放的秸稈方向前進(jìn)，由彈齒撿拾起置放于地面的秸稈，輸送到下一個(gè)工作裝置螺旋傳送器。當(dāng)秸稈打捆機(jī)工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)撿拾器主軸運(yùn)轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，彈齒和滾筒由螺紋副相連，彈齒隨螺紋副做圓周運(yùn)動(dòng)。隨著滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)，彈齒由上而下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)彈齒運(yùn)動(dòng)到與地面呈垂直狀態(tài)時(shí)，彈齒頂端開始與秸稈接觸，在主軸滾筒的帶動(dòng)下，彈齒將秸稈升舉，隨著滾筒旋轉(zhuǎn)，將秸稈推送后拋至螺旋傳送器，以此往復(fù)實(shí)現(xiàn)循環(huán)將秸稈進(jìn)料。2.1.4相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)分析滾筒旋轉(zhuǎn)速度滾筒的旋轉(zhuǎn)速度愈大，彈齒頂端的最大速度與加速度就愈大，因此秸稈和地面異物對(duì)彈齒的沖擊愈大，所以在滿足工作要求的前提下應(yīng)該盡可能降低滾筒的旋轉(zhuǎn)速度。滾筒旋轉(zhuǎn)速度受主軸控制，一般情況下秸稈打捆機(jī)正常工作時(shí)的速度要小于彈齒端點(diǎn)最大線速度，設(shè)其速度為v二HRnl/30±1.5m/s(1.5m/s為牽引動(dòng)力整體前進(jìn)速度)R彈齒端點(diǎn)最大旋轉(zhuǎn)半徑，選為190mmn1——撿拾器的滾筒旋轉(zhuǎn)速度，單位r/minnl=30v/(^R)=30*1.5/(3.14*0.190)=75r/mi上式計(jì)算結(jié)果僅為理想情況下的理論數(shù)據(jù)分析，但是秸稈打捆機(jī)在實(shí)際工作過程中會(huì)有凹凸不平的地面或地面突出異物對(duì)秸稈撿拾器的沖擊，加之秸稈與機(jī)器的摩擦等因素。為了使秸稈不堆積于地面，盡可能降低撿拾器堵塞的情況，結(jié)合實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)和大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為上式添加一個(gè)修正系數(shù)k,取k=2,則秸稈撿拾器的實(shí)際旋轉(zhuǎn)速度為n=n1k=75*2=150r/min.滾筒幅寬滾筒的寬度應(yīng)該大于堆放于地上的秸稈寬度，更是由于秸稈堆放不整齊，這就相當(dāng)于實(shí)際上延長(zhǎng)了秸稈的長(zhǎng)度，因此滾筒的幅寬應(yīng)適當(dāng)放大。通過查閱以往的相關(guān)文獻(xiàn)資料，各種秸稈打捆機(jī)，割草機(jī)的工作幅寬一般設(shè)置為1.2~1.6m，而且有的大型秸稈撿拾機(jī)滾筒幅寬可達(dá)2m左右。通過加大幅寬可降低秸稈漏拾率，但幅寬過大會(huì)導(dǎo)致機(jī)器笨重，靈活差，而且還會(huì)使成本上升，因此工作幅寬應(yīng)該控制在一個(gè)適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度。相關(guān)參數(shù)分析撿拾器的主要工作要求就是將秸稈撿拾干凈傳送到下一個(gè)位置，影響撿拾器工作的幾個(gè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)為：拖拉機(jī)前進(jìn)速度，彈齒長(zhǎng)度，滾筒直徑，滾筒幅寬，滾筒轉(zhuǎn)速，其中最為重要的兩個(gè)影響因素已在上文論。秸稈打捆機(jī)由拖拉機(jī)牽引提供前進(jìn)動(dòng)力，用以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)撿拾打捆。拖拉機(jī)前進(jìn)速度的快慢會(huì)影響到秸稈被彈齒帶入到機(jī)器的效果。拖拉機(jī)的行進(jìn)速度實(shí)際上等效于撿拾器相對(duì)于秸稈的速度是秸稈被撿拾器從地面撿起時(shí)的速度，離開撿拾器的速度是滾筒彈齒頂端的最大線速度。采拾的秸稈在滾筒彈齒的帶動(dòng)下，從地面向上繞著滾筒主軸做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)正上方時(shí)，秸稈脫離彈齒以垂直彈齒的速度v做平拋運(yùn)動(dòng)送入到螺旋傳送器。若平拋時(shí)的初速度大于拖拉機(jī)前進(jìn)時(shí)的速度，那么機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，采拾的秸稈將會(huì)持續(xù)順利送入螺旋傳送器，若平拋時(shí)初速度小于拖拉機(jī)前進(jìn)時(shí)的速度，當(dāng)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，秸稈將不能及時(shí)的運(yùn)動(dòng)到螺旋傳送器，秸稈在螺旋傳送器的底板上就會(huì)形成堆積，嚴(yán)重時(shí)會(huì)阻礙撿拾器的旋轉(zhuǎn)或使螺旋傳送器卡死，影響正常工作。為了使彈齒持續(xù)不斷的連續(xù)旋轉(zhuǎn)降低漏檢率；秸稈順利進(jìn)入螺旋傳送器不在螺旋傳送器前堆積；螺旋傳送器流暢的工作不致卡死，應(yīng)使平刨時(shí)的速度即彈齒最大圓周速度大于拖拉機(jī)自行前進(jìn)時(shí)的速度。在秸稈打捆機(jī)工作過程中，彈齒用來插入秸稈，并將秸稈升舉和后拋，因此為了應(yīng)對(duì)可能的沖擊，要求彈齒必須具有較好的彈性而且還要滿足相應(yīng)的強(qiáng)度要求。通過帶傳動(dòng)系統(tǒng)，滾筒軸將動(dòng)力傳給滾筒上的部件，因?yàn)槠湓诠ぷ鬟^程中既需承受彎矩和扭矩組合的復(fù)合力矩，所以對(duì)其工作可靠性提出了較高要求，這也直接影響著秸稈撿拾器的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。螺旋傳送器2.2.1螺旋傳送器簡(jiǎn)介螺旋傳送器俗名蛟龍，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械，食品，糧食，建工等行業(yè)。螺旋傳送器是通過不斷旋轉(zhuǎn)的螺旋片將被運(yùn)送的物品沿著固定路線推移進(jìn)行傳送。被運(yùn)送的物品與螺旋片的表面摩擦力和物品自身重力的合力使物品只能沿著底槽方向前進(jìn)。根據(jù)要運(yùn)送的物品性質(zhì)，螺旋傳送器可選用實(shí)體螺旋面葉片；葉片螺旋面葉片；帶式螺旋面葉片。螺旋葉片一般是通過焊接固定在螺旋傳送器主軸上。螺旋傳送器的主體由頭部尾部的軸承支承，其中尾部的軸承為止推軸承用于克服物品對(duì)螺旋傳送器的軸向反力。若軸身過長(zhǎng)