集切割、粉碎于一體的香蕉秸稈粉碎機(jī)械研發(fā),農(nóng)業(yè)機(jī)械化論文

集切割、粉碎于一體的香蕉秸稈粉碎機(jī)械研發(fā),農(nóng)業(yè)機(jī)械化論文香蕉是全世界貿(mào)易量最大的水果之一，中國則是世界香蕉主產(chǎn)國之一，香蕉產(chǎn)業(yè)已成為我們國家熱帶南亞熱帶地區(qū)農(nóng)業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)之一。香蕉作為熱帶作物，具有生長周期短和生物量高的特點(diǎn)，每年盛產(chǎn)香蕉的同時(shí)都會(huì)產(chǎn)生等量的香蕉副產(chǎn)品。因而，怎樣正確有效地處理大量的香蕉秸稈已經(jīng)成為蕉農(nóng)的一大難題。長久以來，我們國家的香蕉種植業(yè)都是采用人工處理的方式安置香蕉秸稈，將收獲后的香蕉秸稈逐棵砍伐，或就近丟入臭水溝、搬運(yùn)到田邊集中堆放，最后任其腐爛，這是一件極其繁重的勞動(dòng)。然而，這種看似簡單的傳統(tǒng)處理方式卻帶來了很多弊端，對經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、人體都造成了很大的危害。其弊端主要有下面幾點(diǎn):①香蕉秸稈堆放到田邊或丟入臭水溝，會(huì)占用很大的場地，減少耕地的利用率，堵塞下水通道，污染環(huán)境。②工作效率會(huì)大大降低，勞動(dòng)強(qiáng)度增大，作業(yè)成本提高。③由于單單依靠人力難以及時(shí)處理香蕉秸稈，因而當(dāng)前大部分種植的香蕉都留有多年苗，品種逐步老化，進(jìn)而使香蕉品質(zhì)一年不如一年。④有機(jī)肥料的浪費(fèi)，香蕉秸稈中富含大量的有機(jī)質(zhì)、鉀、氮、磷和微量元素，是良好的有機(jī)肥料，假如能合理利用，可獲得最佳培肥地力的效果，實(shí)現(xiàn)保衛(wèi)性、循環(huán)性耕作。⑤香蕉秸稈在田邊或臭水溝廢棄后，有些帶病的香蕉秸稈(如香蕉枯萎病亦稱巴拿馬病、黃葉病等)病菌很容易隨水流擴(kuò)散，造成大面積染病，使疫情難以控制。這是海南香蕉種植地區(qū)香蕉林易患香蕉枯萎病的主要原因之一，在很大程度上制約了香蕉種植業(yè)的規(guī)模化發(fā)展。為此，主要介紹了一種集切割、粉碎于一體的香蕉秸稈粉碎機(jī)械。該系統(tǒng)通過壓力傳感器的檢測與步進(jìn)電機(jī)控制的有效結(jié)合，從喂料、切割、粉碎和出料進(jìn)行全經(jīng)過的自動(dòng)控制，大大提高了處理香蕉秸稈的工作效率。1粉碎方式方法及原理1．1粉碎方式方法當(dāng)前生產(chǎn)發(fā)明的破碎機(jī)種類相當(dāng)繁多，包括顎式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)、單齒輥破碎機(jī)、振動(dòng)式破碎機(jī)、立軸式破碎機(jī)、回轉(zhuǎn)式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)，以及不斷研制出的多功能破碎機(jī)，為工業(yè)生產(chǎn)帶來了極大的便利。這里主要介紹了一種集切割與粉碎一體的自動(dòng)香蕉秸稈粉碎機(jī)，該系統(tǒng)基于單片機(jī)進(jìn)行全程自動(dòng)控制，壓力傳感器與步進(jìn)電機(jī)合理配合實(shí)現(xiàn)各步驟運(yùn)動(dòng)，在香蕉秸稈的各種加工與處理中，主要進(jìn)行秸稈粉碎的處理。1．2粉碎原理粉碎機(jī)開場工作時(shí)，通過傳感器1的檢測向單片機(jī)發(fā)出信號，單片機(jī)接受信號之后發(fā)出脈沖步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng);步進(jìn)電機(jī)開場轉(zhuǎn)動(dòng)之后通過傳送帶運(yùn)送香蕉秸稈到達(dá)指定位置，傳感器4檢測到物體后斷電，步進(jìn)電機(jī)停轉(zhuǎn);此時(shí)，傳感器2發(fā)出信號，主電機(jī)帶動(dòng)帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使刀片旋轉(zhuǎn)，同時(shí)在配重平衡力的作用下，Z向電機(jī)驅(qū)動(dòng)渦輪運(yùn)動(dòng)進(jìn)而帶動(dòng)蝸桿運(yùn)動(dòng);渦輪帶動(dòng)搖臂上下擺動(dòng)，刀具實(shí)現(xiàn)切割香蕉秸稈運(yùn)動(dòng)，刀具回復(fù)初始位置時(shí)刻，傳感器3發(fā)出信號，步進(jìn)電機(jī)開場轉(zhuǎn)動(dòng)重復(fù)以上步驟，并且單獨(dú)設(shè)置步進(jìn)電機(jī)開關(guān)以便更好的操作。當(dāng)被切割的香蕉秸稈進(jìn)入到粉碎室后，傳感器5發(fā)出信號，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)滾筒切刀旋轉(zhuǎn)，動(dòng)刀片與定刀片將香蕉秸稈切碎，并利用滾筒刀片將切碎后的秸稈沿切線方向從出料口排出入收集箱中。2基本構(gòu)造及功能2．1基本構(gòu)造香蕉秸稈粉碎機(jī)的構(gòu)造簡圖如此圖1所示?！緢D1】2．2壓力傳感器傳感器1裝在初始傳送帶的位置，用來檢測有無秸稈，控制步進(jìn)電機(jī)的停轉(zhuǎn);傳感器2裝在刀具的上方，用來控制主電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)使刀具向下運(yùn)動(dòng);傳感器3裝在刀具下方，當(dāng)?shù)毒呋貜?fù)初始位置時(shí)刻，發(fā)出信號，步進(jìn)電機(jī)開場轉(zhuǎn)動(dòng)并重復(fù)切割運(yùn)動(dòng);傳感器4裝在末端傳送帶的位置，用來檢測秸稈能否到達(dá)指定位置，控制步進(jìn)電機(jī)的停轉(zhuǎn);傳感器5裝在粉碎室喂料口，用來檢測能否有秸稈進(jìn)入到粉碎室中，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)，由此構(gòu)成一個(gè)傳感器組。當(dāng)傳感器組沒有信號時(shí)，總電源斷電，粉碎機(jī)停止工作。3自動(dòng)粉碎經(jīng)過及控制系統(tǒng)3．1自動(dòng)粉碎工作經(jīng)過①主電機(jī)。Z向步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，工作回初始位置。②進(jìn)料。系統(tǒng)開場啟動(dòng)后，通過步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)將原料通過傳送帶運(yùn)送到指定位置，直至傳感器4發(fā)出脈沖信號使步進(jìn)電機(jī)停轉(zhuǎn)。③切割。傳感器2發(fā)出信號，主電機(jī)帶動(dòng)帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使刀片旋轉(zhuǎn)，同時(shí)在配重平衡力的作用下，Z向電機(jī)驅(qū)動(dòng)渦輪運(yùn)動(dòng)進(jìn)而帶動(dòng)蝸桿運(yùn)動(dòng)，渦輪又帶動(dòng)搖臂上下擺動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)秸稈的切割運(yùn)動(dòng)。④粉碎。當(dāng)傳感器5檢測到被切斷后的秸稈，電機(jī)帶動(dòng)滾筒切刀旋轉(zhuǎn)，動(dòng)刀片與定刀片將香蕉秸稈切碎，并利用滾筒刀片將切碎后的秸稈沿切線方向從出料口排出。⑤自動(dòng)卸載。當(dāng)?shù)毒咔懈詈蠡氐匠跏嘉恢茫竭M(jìn)電機(jī)開場運(yùn)轉(zhuǎn)。上述②至⑤步驟連續(xù)進(jìn)行，完成香蕉秸稈的自動(dòng)粉碎工作經(jīng)過。根據(jù)粉碎機(jī)的工作經(jīng)過，系統(tǒng)的程序流程圖如此圖2所示?！緢D2】3．2控制系統(tǒng)3．2．1步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榫€位移或者角位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的停止和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)位置只取決于脈沖信號的脈沖數(shù)和頻率，并不受負(fù)載的影響。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)新脈沖信號時(shí)，它將驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)過一個(gè)固定的角度，稱為是步距角。其通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，進(jìn)而能夠到達(dá)準(zhǔn)確定位的目的，可以以通過控制脈沖的頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的加速度和速度，進(jìn)而到達(dá)調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)控制部分電路如此圖3所示。3．2．2基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)單片機(jī)的控制電路AT89C2051芯片和THB6064H芯片的功能構(gòu)成的電路。在控制經(jīng)過中，傳感器是開關(guān)，單片機(jī)接受傳感器以及其他芯片發(fā)來的信號并對信號做出相應(yīng)的處理，能夠存儲(chǔ)和執(zhí)行指令，進(jìn)行邏輯運(yùn)算、定時(shí)、算數(shù)運(yùn)算和順序控制等操作，而得以完成秸稈粉碎機(jī)的運(yùn)算控制操作。為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)械的自動(dòng)控制，將由單片機(jī)組成的控制電路進(jìn)行全程控制。其I/O接線圖如此圖4、圖5所示。華而不實(shí)轉(zhuǎn)換條件分別表示如下:X0:啟動(dòng)開關(guān)，控制整個(gè)電路系統(tǒng)的電源;X1:光電傳感器1，用來檢測原料有無，控制步進(jìn)電機(jī)的停轉(zhuǎn);X2:光電傳感器2，用來控制主電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)使刀具向下運(yùn)動(dòng);X3:光電傳感器3，檢測刀具能否恢復(fù)初始位置;X4:光電傳感器4，用來檢測秸稈能否到達(dá)指定位置，控制步進(jìn)電機(jī)的停轉(zhuǎn);X5:光電傳感器5，用來檢測秸稈能否進(jìn)入帶粉碎室，制電機(jī)工作;X6:獨(dú)立步進(jìn)電機(jī)開關(guān);X10:停止開關(guān)?！緢D3-5略】4結(jié)束語基于單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、壓力傳感器等進(jìn)行了香蕉秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)，可有效提高工人勞動(dòng)舒適性、勞動(dòng)生產(chǎn)率及資源再回收利用率。同時(shí)，可增加果農(nóng)收益，提高生活水平，解決勞動(dòng)力缺乏，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，減輕廢物和廢氣對人體、環(huán)境的危害，合適低碳環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的要求。經(jīng)機(jī)器粉碎的香蕉秸稈可轉(zhuǎn)變?yōu)樾滦湍茉矗米黟B(yǎng)殖飼料喂養(yǎng)動(dòng)植物，作為生產(chǎn)食用菌的基料和工業(yè)原料，可促進(jìn)香蕉種植業(yè)的產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；蜕虡I(yè)化發(fā)展，提高經(jīng)濟(jì)效益。以下為參考文獻(xiàn):［1］曹衛(wèi)東，王斌斌，洪蘭華，等．1XHJ系列香蕉假莖還田機(jī)的研究［J］．當(dāng)代農(nóng)業(yè)裝備，2007(6):54－56．［2］楊華，許繼宏．香蕉副產(chǎn)品的凈化處理與綜合利用［J］．云南農(nóng)業(yè)科技，2006(4):62－64．［3］孫成林．破碎機(jī)的新發(fā)展(待續(xù))［J］．硫磷設(shè)計(jì)與粉體工程，2001(3):34－40．［4］孫成林．破碎機(jī)的新發(fā)展(續(xù)完)［J］．硫磷設(shè)計(jì)與粉體工程，2001(4):14－16．［5］張旭飛，張燕，梁棟．基于PLC