青饲料打捆机的设计
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9YYB12型青饲料打捆缠膜一体机落料回送总成的设计一、背景介绍饲料加工工业是农业生产的重要组成部分,青饲料是饲料加工的关键原料之一、为了方便储存、运输和使用,青饲料一般需要打捆处理。
而现代化生产中,采用青饲料打捆缠膜一体机可以提高效率、降低生产成本。
本文将针对9YYB12型青饲料打捆缠膜一体机的落料回送总成进行设计,以提高设备的生产效率和稳定性。
二、设备整体设计1.设备结构设计:9YYB12型青饲料打捆缠膜一体机的落料回送总成主要由落料装置、回送装置、控制系统等组成。
落料装置用于将青饲料打捆后从打捆机上落下,回送装置将打捆好的青饲料送回生产线继续加工,控制系统用于控制整个设备的运行。
2.设备工作流程:当青饲料打捆完成后,打捆机将打捆好的青饲料送到落料装置上,通过合理设计的传送带和滚筒实现青饲料的落料。
落料后,回送装置将青饲料送回生产线,进行下一步的加工处理。
3.设备优势:9YYB12型青饲料打捆缠膜一体机采用一体化设计,将打捆和缠膜两个工序合二为一,减少生产环节,提高生产效率。
落料回送总成采用自动化设计,降低人工成本,提高生产稳定性。
三、设备结构设计1.落料装置设计:落料装置主要包括输送带、滚筒、支撑架等部件。
输送带和滚筒的设计应符合青饲料的特性,避免青饲料在传输过程中产生结块或堵塞。
支撑架的设计应稳定可靠,能够承受青饲料的重量。
2.回送装置设计:回送装置主要包括输送带、导轨、传动装置等部件。
输送带应具有足够的承载能力和耐磨性,避免青饲料在回送过程中发生松散或掉落。
导轨的设计应保证青饲料能够平稳、快速地回送到生产线上进行下一步处理。
3.控制系统设计:控制系统应能够实现设备的自动化运行,包括启动、停止、速度调节等功能。
同时,应具有监控和报警功能,及时发现设备故障并采取相应措施。
四、设计考虑1.设备整体设计应尽量简洁、紧凑,以节省占地空间和减少物料运输距离。
2.设备结构设计应注重使用寿命和稳定性,选用高品质材料和先进工艺。
牧草打捆机制作方法
在农业生产中,牧草打捆机是一种非常重要的农机设备。
它可以将收割下来的牧草进行捆绑,方便储存和运输。
如果您想自己制作一台牧草打捆机,可以按照以下步骤进行:
1. 准备材料:需要准备的材料有:钢管、钢板、弹簧、木板、橡皮垫、螺丝等。
2. 制作机架:首先制作机架,将钢管按照设计要求进行切割、焊接,制作出机架的外形。
3. 制作控制系统:制作控制系统,包括刀片控制机构、刀片上下运动控制机构、牧草收集控制机构等。
4. 制作压紧系统:制作压紧系统,主要包括压紧机构和弹簧机构。
5. 制作捆绑系统:制作捆绑系统,包括捆绑机构和拉绳机构。
6. 装配和调试:将各个部件进行装配,进行调试,确保机器正常运转。
以上就是牧草打捆机制作的基本步骤。
如果您有相应的机械加工及焊接技能,可以尝试自己制作一台牧草打捆机,提高农作物的生产效率。
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青状玉米秸秆粉碎机的设计摘要饲料是发展畜牧业的物质基础,而饲料的生产加工水平决定着畜牧业发展的规模和速度,直接关系到农业和整个国民经济的发展。
要使畜牧业迅速发展,关键是解决饲料问题。
饲料来源是当前我国畜牧业生产中的一个突出问题,由于我国人均粮食占有水平低,不可能用大量的粮食作为饲料用粮。
从畜牧业对饲料的需求来看,远远还不能满足畜牧业的需求,因此,必须发挥我国情——粗饲料丰富的优势,充分合理利用我国的各种饲料资源。
我国作为农业大国,实现“农业机械化”一直是我国农业发展的主要目标之一,为此国家还出台了农业机械购置补贴政策,每年中央财政拨出数亿元的补贴专项资金,鼓励和支持农民使用先进适用的农业机械,推进农业机械化进程,提高农业综合生产能力,促进农业增产、增效。
研究新型玉米秸秆粉碎机械,解决在工作原理及性能、尺寸参数、材料等方面的问题,以达到对青状玉米秸秆类物料的加工利用,解决成本低与生产率高的矛盾,保证粉粒尺寸满足实际生产的需要,为我国农村,农业的发展提供技术支持。
玉米秸秆粉碎机(饲料粉碎机)可有力的促进农牧产业的发展,使农副产品变废为宝。
关键词:AbstractKeywords:第一章前言1.1青状玉米秸秆粉碎机设计的必要性由于我国人均粮食占有水平低,不可能用大量的粮食作为饲料用粮。
从畜牧业对饲料的需求来看,远远还不能满足畜牧业的需求,因此,必须发挥我国情——粗饲料丰富的优势,充分合理利用我国的各种饲料资源。
而玉米秸秆,在我国多个省份都十分丰富且得不到合理充分的利用,用来做饲料的原料十分合适。
所以,研究设计玉米秸秆粉碎机是市场的需求,是时代发展的产物。
1.2青状玉米秸秆粉碎机的发展现状20世纪80年代后期开始.北方地区开发研制了秸秆饲荜揉碎机。
这种机械是在锤片式饲料粉碎机基础上发展起来的.用齿板代替筛片,在高速旋转的锤片和齿板作用下,可将秸秆揉搓成细丝。
1989年.黑龙江省畜牧机械化研究所研制的9RC-40型粗饲料揉碎机通过了省级鉴定。
玉米收获机青贮打捆单元的设计李明利;王克恒;李汝莘【摘要】在已有背负式穗茎兼收型玉米联合收获机的基础上,增加青贮饲草打捆单元,组成玉米摘穗及茎秆青贮打捆联合作业机,可一次完成玉米收获、茎秆揉切、饲草收集打捆以及根茬破碎等多道工序,以满足秸秆回收青贮的需要.打捆单元与玉米收获机采用组合式联接方式,可以根据需要装配或拆卸,以提高机器的利用率.捆绳和饲草喂入分别由两个电磁离合器控制,整机只需一人操作.秸秆切碎等关键部件的工作参数可以调整,能够适应玉米秸秆青贮工艺的具体要求.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2009(031)009【总页数】4页(P102-104,107)【关键词】农业机械;玉米收获;秸秆青贮【作者】李明利;王克恒;李汝莘【作者单位】山东农业大学,机电学院,山东,泰安,271018;山东巨明,(集团),机械有限公司,山东,淄博,256407;山东农业大学,机电学院,山东,泰安,271018【正文语种】中文【中图分类】S817.11+7;S220.20 引言目前,麦秸或牧草捡拾打捆机不能直接用来回收玉米秸秆,采用传统的办法青贮玉米秸,需要占用许多劳力和时间。
近年来国内研制出玉米茎穗兼收联合收获机,收获玉米时将玉米秸秆粉碎抛送至集草箱,再运输出去青贮[1]。
由于作业环节比较多,这种方法仍未得到快速推广。
国内已有玉米饲草青贮圆捆机和玉米联合收获机的类型也比较多,将两者加以集成开发,形成玉米摘穗及秸秆青贮打捆联合作业机,在玉米收获的同时,对粉碎的秸秆(饲草)进行实时打捆,便于玉米秸秆的回收、搬运和储存。
这不仅解决了农忙季节劳动力紧张的问题,同时还增加了农民的收入,保护了生态环境,为玉米秸秆的综合利用提供了一条有效的途径。
1 总体设计方案青贮饲草打捆机总体结构如图1所示。
玉米摘穗及秸秆青贮打捆联合作业机主要由三行玉米割台、横向输送器、果穗升运器、秸秆抛送器、集穗箱、集草箱、打捆装置、灭茬机等组成。
创新技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald441 青贮圆捆机的基本工作原理青贮圆捆机的机械动力来源于拖拉机的输出轴转动。
液压泵驱动液压马达通过液压系统输出传动力。
牧草通过喂料装置或其他方式喂入进料仓,在喂料轮的带动下,进入传送带。
牧草在传送带的传动下进入卷辊,卷辊中的牧草卷成草捆。
当草捆压力达到要求值时,打捆机控制系统停止喂料轮转动,即停止牧草进入卷辊。
与此同时,打捆机开始对已成型的草捆缠网,当缠网达到要求圈数时,停止缠网。
随后,割网刀进行割网,将网割断。
割网工序完成后开启出捆仓门,草捆打捆完成。
2 青贮圆捆机的控制需求根据上述机械机构和液压系统,控制系统具体过程控制需求分析如下。
系统启动后,程序开始进行初化,确保进料仓处于低位,出捆仓门处于关闭状态。
初始化完毕后,喂料轮开始运动,同时进料仓上升。
为了配合牧草的喂入,进料仓在上升时间10 s到达最高点后停止,停止2 s后开始下降,回到原始位置停止10 s重新上升,如此反复运动。
草料在进料仓上升的过程中在草料自身重力和喂料轮的共同作用下,进入输送皮带位置。
草料经过皮带进入卷辊,在卷辊中逐渐卷积成圆柱形草捆。
此时张紧力传感器将不断检测草捆张紧力,当其达到打捆要求时,启动送网电机,开始送网。
与此同时,控制系统开始检测缠网圈数。
当缠网圈数到达打捆要求时,送网电机停止,同时割网刀执行器带动割网刀把网割断。
割网执行器在执行动作结束后自行归位。
网被割断后出捆仓门立即打开,草捆在重力作用下出仓。
延时2 s后出捆仓门关闭。
至此,打捆工作完成一个打捆工作循环。
对系统控制需求归纳可得。
在自动控制系统中:控制系统有输入信号11个、输出信号12个。
系统输入信号主要包括进料斗位置信号、出捆仓门位置信号、草捆张紧力信号、缠网圈数信号、切网刀位置信号、电机起始位置信号等,由对应的传感器和行程开关完成信号采集。
输出信号主要包括进料仓的升降信号、出捆仓门的升降信号、液压马达的启停信号、送网电机的启停信号、割网刀执行器转动信号、喂料轮的启停信号等,由对应执行器完成动作输出。
饲草打捆机结构设计研究论文[5篇]第一篇:饲草打捆机结构设计研究论文上料单元主要由六部分组成,即:料斗、输送装置、支腿、电机、行走轮和传感器。
切碎的饲草存放在料斗中,通过输送装置喂入到打捆单元,支腿的作用就是将输送装置支撑到指定高度后固定,便于输送装置将饲草喂入打捆单元,电机则是为传动链轮提供动力。
为了便于行进,料斗安装在行走轮上。
传感器的作用则是接收饲草捆成型信号,控制上料单元工作的启动和暂停。
1料斗料斗由中翼、前翼、后翼和底板等组成,如图1所示。
为了在打捆机到达工作地点之前的行进过程中或者闲置时能减小料斗占用空间,料斗应做成可折叠式,即料斗的各个侧板和前后翼都折叠放置在底板上,如图2所示。
考虑到料斗的稳定性,同时考虑在后翼扣放在底板上时能存放工具箱等物品,需要将料斗后翼做成整体。
料斗的前翼、中翼和底板之间采用合页连接固定,后翼则通过螺栓连接紧固在底板上,前翼和中翼、中翼和后翼之间则是用挂钩连接。
在闲置时,将料斗折叠放着在底板上,先将前翼和中翼连接的挂钩打开,折放前翼,然后将中翼和后翼之间的挂钩打开,折放中翼,最后将后翼连接螺栓松开,把整个后翼扣在底板上。
在使用时,需先将后翼安装牢固,然后展开中翼,用挂钩连接在后翼上,然后展开前翼,同样用挂钩与中翼连接。
2输送装置输送装置分为水平输送和倾斜输送两部分,由饲草输送板、传动链轮、传动链条、倾斜侧板、刮匀器等组成。
电机为传动链轮提供动力,传动链轮通过传动链条带动饲草输送板绕轨道运行,完成饲草输送工作。
刮匀器的作用是防止底板上的碎饲草成堆状前进,输送不均匀。
电机启动后,链轮传动带动饲草输送板工作。
绕料斗底板安装的饲草输送板将碎饲草由料斗后方向打捆单元方向输送,饲草到达倾斜输送装置时,由绕倾斜底板安装的饲草输送板将其向斜上方输送喂入到打捆单元中,完成输送任务的饲草输送板绕底板下方经过空行程回到工作行程中,如此循环,直至打捆单元饲草捆成型,在饲草捆捆扎过程中,输送装置暂停运行。
玉米青贮机滚筒式切碎装置设计目前,自走式青饲料收割机在农业生产中应用较少,但简易的牵引式收割机和粉碎机却较多。
青饲机的切碎性能主要取决于切碎器。
切碎器不外乎滚筒式、盘刀式和销钉式3种类型。
盘刀式切碎器传动复杂,结构不紧凑,圆盘刚度较差,且挤推角变化不理想,造成切割不均,刀刃磨损不匀,切割质量变坏。
销钉式切碎器性能受秸秆湿度影响很大,湿度提高时,能量比耗直线增加,生产率也急剧下降。
因此盘刀式和销钉式切碎器应用渐少。
滚刀式切碎器结构紧凑,滚筒上可安装较多的切刀,滚筒在较低转速时,仍可获得较短的切碎段。
滚筒上的动刀速度一致,切碎质量较好。
滚刀式切碎器还具有安装方便、易于刃磨等优点,因此,滚刀式切碎器被广泛应用。
滚筒式切碎器主要有螺旋刃口滚筒式和直刃斜装滚筒式之分。
直刃斜装滚筒式虽然制造简单,但是功耗较大且系统振动较大,现已很少使用。
螺旋式具有工作负荷均匀、切碎质量好、机器振动小的特点。
它缺点是刀片的制造精度高,磨刃和间隙调整较麻烦,不宜保证切割质量,故其使用也受到一定程度限制。
为了克服上述缺点,我们在设计中选用了椭圆刃口平板刀滚筒式切碎器。
对比而言,平板刀滚筒式切碎器的抛送能力较强,但是仍不理想,需要配置专门的抛送装置。
为了进一步提高滚筒式铡草机的工作质量,我们研制了一种新型滚筒式铡草机,对其结构设计、动定刀的配置关系、抛送装置、超负荷安全保护装置等进行了试验研究,以下对设计中的几个技术问题及试验结果进行分析。
1 滚筒式切碎装置的常规技术要求及总体结构、性能指标1.1 不推挤滑出饲草以保证切割为此应该保证X≤Φ1+Φ2式中:X——推挤角即动刀刃与定刀刃的夹角;Φ1——动刀对饲草的摩擦角;Φ2——定刀对饲草的摩擦角。
切割过程中X是变化的,故要求其最大挤推角X满足上式条件。
通常Φ1=32°,Φ2=18°,故X一般小于50°。
1.2 切割饲草时主要是滑切,以降低功耗试验表明,滑切比砍切省力。
青贮稻秆圆捆打捆机的设计与试验研究中国稻秆年产量超过两亿吨,经加工后可用于畜牧业、工业、新能源等领域。
随着人们生活水平的提高,对畜产品的需求量日益增大,将结构疏松、分布分散的稻秆进行打捆作业后作青贮饲料,不仅能减少其收获、储藏、运输过程的成本,而且对减少耕作区环境污染和资源浪费、保护牧区草原、提高畜产品的生产效率具有重要意义。
稻秆作青贮饲料的加工工艺中,含水率是一项重要的工艺要求。
而国产中小型钢辊式圆捆打捆机对含水率较高、相对湿滑、坚硬的稻秆进行打捆时,容易出现缠辊或堵塞的现象,尤其对完整稻秆的适应性更差。
为此本文进行了稻秆的摩擦特性研究、稻秆被导送过程力学分析、导送性能试验台的设计与试验、整机的设计加工与田间验证试验等工作,研制了一种集打捆、喷施液体菌剂为一体的青贮稻秆圆捆打捆机,以期为该机型的应用和优化设计提供新思路,具体内容和结论如下:(1)稻秆摩擦特性研究。
以稻秆含水率和不同辊面材料为试验因素进行了双因素试验。
针对导送类作业装置常用的材料:普通碳素钢、牛津纺棉帆布、PVC直纹输送胶带,以静摩擦因数为试验指标,采用自制的一种基于斜面仪并配套可视化界面的摩擦因数测试装置,通过对双因素重复试验结果的方差分析后,获得了含水率、材料类型及二者交互作用对稻秆与不同辊面材料间静摩擦因数的影响规律。
(2)卷捆机构中导送辊子导送稻秆的过程分析。
通过理论分析得到稻秆被导送过程中所受动力与阻力的作用情况;得到堵塞或缠辊问题产生的原因;提出将导送高度作为评价卷捆机构导送性能试验的评价指标;提出通过改变导送辊子表面材料、表面结构、减小导送辊子间隙的方式解决堵塞或缠辊问题的方案。
(3)设计并搭建了卷捆机构导送性能试验台,针对影响稻秆导送高度的关键因素实施了单因素试验、正交试验。
单因素试验结果证明,与稻秆间摩擦因数越大的材料制成的导送辊子的导送性能越好。
利用Design-Expert软件对正交试验结果分析后,获得了各因素对指标影响的贡献率,并分析其影响规律及原因,确定了较优组合方案,即卷捆机构中斜向上方导送稻秆的辊子类型:胶带材料、显棱贴合、间断布置,横向前方、纵向上方导送稻秆的辊子类型:帆布材料、无棱贴合、间断布置;导送辊子转速:210r/min;喂入速度:1.5m/s。
摘 要青贮技术是保证常年均衡供应青绿多汁饲料的有效措施, 青贮能有效地防止蛋白质和维生素等 营养成分流失。
青贮过程中,由于乳酸菌的作用,使菌体蛋白质含量增加 20%~30%,营养提高 30%~35%。
由于饲草青贮后变软,易于消化,增进食欲,提高了采食量,增加了饲草的适口性和 营养性,贮藏时间长( 可在野外堆放保存 1~2a) ,缓解了由于生产迅速发展带来的饲料供应紧张 等现状。
草捆需用专门青贮塑料拉伸薄膜包裹打包,这样将使其处于一个最佳的密封发酵环境。
经 2142d,最终完成自然无氧乳酸型发酵的生物化学过程。
打包贮藏时, 含水量的掌握要适宜, 有利于草捆的压实, 同时也有利于饲草渗出碳水化合物( 主 要是糖分) 变成乳酸为主的有机酸。
由于采用厌氧发酵技术, 所以包膜打包是过程中最关键的环节, 应尽量排除空气和创造适宜的温度。
圆草捆缠绕式青贮与其他青贮方法比较,由于塑料膜紧贴圆草捆上,内部残留空气更少,有利 于厌氧发酵 圆草捆包膜机的设计不但充分利用了自然资源,机械化程度高,加工速度快,草捆可 长时间贮存,而且便于移动或运输。
本设计将为圆草捆缠绕式青贮技术的应用与推广提供广阔的空 间, 与其相应的机械设备也将得到更好的开发和利用该机械的应用不仅简化了饲草青贮加工工艺和 操作技术,而且极大地降低了畜牧养殖成本,提高饲草使用的可靠性和利用率,对三贮一化技术的 推广应用以及畜牧业发展都有特别重要的意义。
关键词:青饲料;贮存工艺;草捆;打包机目 录1 绪论 (1)1.1 研究对象及内容 (1)1.2 研究目的 (1)1.3 可行性分析 (1)1.4 研究现状 (1)1.5 本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路 (1)2 饲草成捆打包机的结构及工作原理 (2)2.1 打包机的结构 (2)2.2 打包机的工作过程 (2)2.3 打包机的传动部分 (2)3 动力源的选择 (3)3.1 电机的选择 (3)3.2 各级传动比的确定 (3)3.3 运动参数及动力参数计算 (4)4 带传动的设计与计算 (4)4.1 设计功率 (5)4.2 选择带型 (5)4.3 确定大、小带轮的基准直径 (5)4.4 验算带速 (5)4.5 V带的基准长度和中心距 (5)4.7 V带根数 (5)4.8 作用在带轮轴上的压力 (5)4.9 带轮的结构设计 (6)5 齿轮传动的设计 (6)5.1 选择材料 (6)5.2 齿数选择 (7)5.3 受力分析 (7)6 链轮的设计 (8)6.1 链轮齿数 (8)6.3 计算功率 (8)6.4 链条节距 (8)6.5 实际中心距 (9)6.6 计算链速 (9)6.7 作用在轴上的压力 (9)7 轴 2的设计 (9)7.1 材料的选择 (9)7.2 轴上元件的定位 (10)7.3 轴的强度校核 (11)8 打捆机主要部分 (12)8.1 饲草包膜载体 (12)8.2 橡胶滚筒 (13)9 草捆的具体要求 (13)致 谢 (15)参考文献 (16)1 绪论1.1 研究对象及内容我国饲草资源丰富, 拥有广阔的草原和大量的农作物秸秆, 但由于传统饲草牧贮工艺十分落后, 在收获贮存过程中,饲草的营养成分( 粗蛋白) 损失高达 30%~50%。
4YZQK-4型青贮打捆玉米收获机的设计与试验李娜;周进;位国建;邸志峰;崔中凯;李涛【摘要】Based on the research of existing corn harvest technology and silage harvest technology, 4YZQK-4 combine harvester for corn silage was designed. The combine harvester mainly comprised of harvester header for corn and straw, baling unit and control system for baling unite. It could finish the operations of corn cobs harvesting and straws cutting, feeding, chopping, throwing and baling at one time. When the harvester header removed the cobs, it cut the plant from the root. After that, the straw layer was compressed by the feeding device,chopped by the chopping and rubbing device and baled by the baling unite. It provides the technical scheme and application example to solve the key technology of reaping both corn stalk and spike.The experiment shows, 4YZQK-4 combine harvester can satisfy the design require-ments and have a good performance in straw chopping and baling.%在分析研究现有玉米收获技术及青贮饲料收获技术的基础上,设计了4YZQK-4型青贮打捆玉米收获机.该机主要由穗茎兼收割台、打捆装置及打捆装置控制系统等组成,能够一次完成果穗收获及茎秆割断、喂入、切碎、抛送、打捆等作业.穗茎兼收割台在摘取果穗的同时,采用切断刀将植株从根部切断,秸秆层经喂入装置压实,切碎揉搓装置切碎破节,最后通过打捆装置打捆.该机具为解决玉米穗茎兼收关键技术提供了技术方案和应用实例.试验结果表明:4YZQK-4型青贮打捆玉米收获机满足设计要求,茎秆切碎和打捆效果良好.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2018(040)009【总页数】5页(P60-63,68)【关键词】玉米收获机;穗茎兼收割台;打捆装置;控制系统【作者】李娜;周进;位国建;邸志峰;崔中凯;李涛【作者单位】山东省农业机械科学研究院,济南 250100;山东省农业机械科学研究院,济南 250100;山东省农业机械科学研究院,济南 250100;山东省农业机械科学研究院,济南 250100;山东省农业机械科学研究院,济南 250100;山东省农业机械科学研究院,济南 250100【正文语种】中文【中图分类】S225.5+10 引言我国农业生产的出路在于机械化,玉米青贮收获是玉米全程机械化的重要环节,也是目前相对薄弱的环节[1,9,13]。
9YYB12型青饲料打捆缠膜一体机落料回送总成的设计张德学1ꎬ2ꎬ任冬梅1ꎬ2ꎬ秦喜田1ꎬ2ꎬ梁荣庆1ꎬ2ꎬ李青江1ꎬ2ꎬ刘学峰1ꎬ2ꎬ张琦峰1ꎬ2ꎬ周秋来1ꎬ2(1.山东省农业机械科学研究院ꎬ济南㊀250100ꎻ2.国家肉牛牦牛产业技术体系生产与环境控制研究室ꎬ济南㊀250100)摘㊀要:为了满足9YYB12型青饲料打捆缠膜一体机的设计要求ꎬ解决传统打捆缠膜过程中未成捆物料散落造成的浪费问题ꎬ设计了一种融合料捆输送㊁包膜驱动及落料回送功能于一体的落料回送总成ꎮ简述了9YYB型青饲料打捆缠膜一体机的结构原理和设计思路ꎬ利用三维软件SolidWorks对底盘进行了参数化建模ꎬ重点完成了对落料回送总成的设计㊁计算和建模分析ꎮ最后ꎬ完成了对落料回送总成的试验验证ꎬ为后续打捆缠膜一体机底盘和整机的优化设计奠定了基础ꎮ关键词:青饲料ꎻ打捆缠膜一体机ꎻ落料回送ꎻ绞龙中图分类号:S817.11+9㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:A文章编号:1003-188X(2019)06-0053-070㊀引言当前ꎬ收获完果穗的农作物的秸秆被堆积㊁焚烧的现象依然存在ꎬ不仅污染了大气的环境ꎬ还造成了营养物质和生物资源的大量浪费[1-3]ꎮ目前ꎬ通过将农作物秸秆进行收获㊁打捆㊁包膜㊁发酵等工序的青贮作业ꎬ可有效提高秸秆的利用率和生产效率ꎬ为秸秆青贮提供一种先进的储藏技术[4-6]ꎮ机械裹包青贮可以很好地保存饲料的营养ꎬ由于青贮发酵后的饲料口味芳香适口ꎬ能够增进牛羊等草食家畜的食欲ꎬ很好地解决了冬春季节饲草供应不足等问题[7-8]ꎮ然而ꎬ国内裹包青贮大多数还是采用收获㊁打捆㊁包膜分开作业模式ꎬ且主要以小型机械为主ꎬ机械化㊁智能化程度比较低ꎬ作业效果和效率都还不尽如人意[9-11]ꎮ因此ꎬ研究设计一种集青饲料的收集㊁运输㊁打捆和包膜功能等于一体的青贮机械势在必行ꎮ目前ꎬ市场上可以实现打捆缠膜的机械普遍还存在着未成捆物料散落于地造成物料浪费的弊端ꎮ针对此类问题ꎬ设计了一种集料捆输送㊁包膜驱动及落料回送功能于一体的散料回送总成ꎬ能够输送成捆的圆柱料捆且辅助料捆的包膜作业ꎬ并能将散落的物料及时收稿日期:2018-01-04基金项目:山东省重点研发计划项目(2016ZDJS10A04-3)ꎻ山东省农业科学院农业科技创新工程项目(CXGC2016B03)ꎻ山东省农机装备研发创新计划项目(2016YF037)ꎻ国家肉牛牦牛产业技术体系养殖设施设备团队岗位专家项目(CARS-37)作者简介:张德学(1986-)ꎬ男ꎬ山东章丘人ꎬ助理工程师ꎬ硕士研究生ꎬ(E-mail)469140127@qq.comꎮ通讯作者:李青江(1980-)ꎬ男ꎬ河南封丘人ꎬ高级工程师ꎬ(E-mail)qing1979@163.comꎮ回送到前料仓内ꎬ有效地提高了青贮物料的利用率ꎬ为9YYB12型打捆缠膜一体机底盘和整机的后续研发设计奠定了基础ꎮ1㊀整机总体结构和工作过程1.1㊀总体结构9YYB12型青饲料打捆缠膜一体机主要包括底盘总成㊁前料仓总成㊁输送装置总成㊁送网装置总成㊁打捆装置总成㊁包膜装置总成㊁侧盖板总成㊁传动系统总成㊁液压系统总成㊁电控系统总成和自动润滑系统总成等ꎬ如图1所示ꎮ1.前料仓总成㊀2.底盘总成㊀3.传动系统总成4.输送装置总成㊀5.送网装置总成㊀6.液压系统总成7.打捆装置总成㊀8.电控系统总成㊀9.包膜装置总成㊀图1㊀9YYB12型青饲料打捆缠膜一体机Fig.1㊀The9YYB12typebindingandpackagewrappingmachine1.2㊀工作过程本机的结构形式为牵引式ꎬ与50~60kW的拖拉机配套使用ꎬ拖拉机后输出轴为该机提供动力ꎬPTO输出转速540r/minꎮ其工作原理为:作物秸秆由青饲料收获机收获后ꎬ经抛送筒抛入前料仓总成内ꎬ料仓底部的链条刮板将物料间歇性地向后输送ꎻ在后方的输送装置总成的输送下ꎬ物料最终进入一个链板式半封闭的圆柱形成捆室内ꎻ物料在成捆室内经层层挤压ꎬ形成圆柱捆ꎬ待其挤压密度达到设定值时ꎬ前方的拨料辊和物料输送装置停止工作ꎬ配置于成捆室和前料仓之间的送网装置开始送网㊁缠网ꎻ当网缠到设定层数时ꎬ割刀自动将网割断ꎬ送网完成ꎬ成捆室后盖自动打开ꎬ圆捆卸出ꎬ打捆完成ꎻ缠网后圆捆滚入后方的包膜架上ꎬ由包膜固定辊固定其位置ꎬ包膜机自动开始工作ꎬ缠上可伸缩塑料膜完成对圆柱捆的高密度压实捆包ꎻ包好的捆将由包膜平台上的输送刮板将其推出平台ꎬ通过落草架滚到地面ꎻ成捆室内未被打捆而散落的物料则落到下方的落料托板上ꎬ由落料回送总成将物料回送到前料仓ꎬ同新进入料仓的物料一起再进行下一个打捆包膜作业ꎬ减少了物料的浪费ꎬ实现了物料的高效利用ꎮ2㊀底盘主要工作部件简介底盘总成是9YYB12型青饲料打捆缠膜一体机的重要组成部分ꎬ主要由牵引架装配㊁散料回送总成㊁轮胎装配和包膜台装配等组成ꎬ如图2所示ꎮ1.牵引架装配㊀2.落料回送总成㊀3.轮胎装配㊀4.包膜台装配图2㊀底盘总成Fig.2㊀Thechassisassembly2.1㊀牵引架装配牵引架装配主要包括拖钩架焊合㊁伸缩支腿㊁传动轮组合和拖架焊合等ꎬ如图3所示ꎮ1.拖钩架焊合㊀2.伸缩支腿㊀3.传动轮组合㊀4.拖架焊合图3㊀牵引架装配Fig.3㊀Tractionframeassembly拖钩架焊合上的托钩与拖拉机牵引拖挂装置相连接ꎬ通过上下调整拖拉机拖挂装置的高度位置ꎬ使机器的牵引杆处于水平状态ꎬ从而方便地调整到利于工作的位置ꎮ为了保证拖架的稳定性及强度㊁刚度的要求ꎬ设计拖架焊合主体框架由左右两根18号的槽钢和后面的一根130ˑ6的方管成三角形焊接而成ꎮ拖架焊合主体的前部支撑架和中部的支撑架用于托起和固定前料仓总成ꎻ托架焊合后方的支撑板与打捆装置总成固定连接ꎬ支撑打捆部装的正常工作ꎻ伸缩支腿装配主要由一根80ˑ7.5的钢管和一根65ˑ5的钢管套接而成ꎬ并可以通过手摇臂来实现支腿的上下伸缩ꎬ起到支撑作用ꎮ2.2㊀包膜台装配包膜台位于机架的后方ꎬ包括包膜台架㊁包膜装置固定管㊁橡胶固定辊㊁滚动钢辊㊁切膜部装及落草架等ꎮ它与上方的包膜机构配合ꎬ完成圆捆包膜工作ꎬ如图4所示ꎮ1.落草架焊合㊀2.滚动钢辊㊀3.切膜部装㊀4.橡胶辊5.包膜侧架㊀6.链条刮板㊀7.包膜总成支撑架㊀8.草捆导向板图4㊀包膜台总成Fig.4㊀Packagewrappedplatformassembly当圆捆打完捆后ꎬ经过圆捆导向板进入到后方的包膜平台ꎬ由包膜台架前方两个橡胶固定辊和后方的两个滚动钢辊将圆捆固定并辅助圆捆自传ꎬ开始包膜作业ꎻ待包膜层数达到设定值后ꎬ包膜臂回位ꎻ切膜部装工作ꎬ切断塑料膜ꎬ完成缠膜作业ꎻ接着后方的两个钢辊左右打开ꎬ由转动的链条刮板将圆捆通过后方的落草架运送到地上ꎬ完成包膜过程ꎮ2.3㊀轮胎装配轮胎装配也是底盘机架上较为重要的一个部装ꎮ轮胎装配主要由轮胎㊁轮胎架ꎬ轴承等组成ꎬ分布于机架的左右两侧ꎬ负责对整机起到支撑和行走的作用ꎬ如图5所示ꎮ轮胎是车辆部件中唯一接触地面的部件ꎬ整车的经济性㊁噪声㊁振动㊁稳定性和制动性能等都与轮胎有着密切的关系ꎮ因此ꎬ车架轮胎的选型需要考虑轮胎的负荷㊁行走速度㊁通过性㊁附着能力和稳定性等因素ꎮ轮胎设计时ꎬ主要考虑轮胎的负荷和稳定性的问题ꎮ由于整机设计的质量大约在3400kg左右ꎬ整机通过拖架连接在拖拉机的后面ꎬ所以说大部分的质量会集中在左右两侧的轮胎装配上ꎮ为了支撑整机质量ꎬ实现整机平稳工作ꎬ通过资料的查询和计算ꎬ选择轮胎的型号为295/60-15ꎮ1.轮胎㊀2.支撑轴㊀3.轮胎支架㊀4.轴承图5㊀轮胎装配图Fig.5㊀Tyreassembly2.4㊀落料回送总成物料打捆完成后ꎬ成捆室内还有些散料没有被打成捆ꎬ传统的打捆设备中圆捆从成捆室滚出来后会有不少的未成捆物料散落于地上ꎬ积少成多ꎬ造成了很大的浪费ꎬ不利于提高物料的有效利用ꎮ为了实现青饲料打捆㊁包膜的联合作业ꎬ本机在底盘上创新性地设计了一种融合了料捆输送㊁包膜驱动及落料回收等功能的落料回送总成ꎬ主要包括落料托板㊁链条刮板输送装置㊁横向绞龙输送总成㊁纵向绞龙输送总成等ꎬ如图6所示ꎮ1.前料仓㊀2.纵向绞龙输送总成㊀3.横向绞龙输送总成4.链条刮板输送装置㊀5.落料托板图6㊀落料回送总成Fig.6㊀Materialreclaimingandtransportingassembly落料回送总成工作过程图如图7所示ꎮ青饲料成捆后经导向板滚入链条刮板输送装置ꎬ并由链条刮板输送料捆至包膜的合适位置ꎬ开始包膜ꎮ在包膜的过程中ꎬ链条刮板输送装置与前后辊配合ꎬ辅助料捆自传ꎬ帮助其完成包膜作业ꎻ而未被打成捆的物料则落到下方的落料托板上ꎬ链条刮板如图顺时针方向旋转ꎬ由托板上方的链条刮板将散落物料往前料仓方向拨回ꎬ并拨入到横向绞龙内ꎮ在横向绞龙的输送作用下ꎬ散料进入到纵向绞龙输送总成的进料口ꎬ在纵向绞龙的提升作用下ꎬ落料最终被输送回前料仓内ꎬ与新进入料仓的物料共同参与下一个打捆缠膜作业ꎮ1.绞龙输送总成㊀2.落料托板㊀3.链条刮板㊀4.链轮图7㊀落料回送总成工作过程图Fig.7㊀Workingprocessfigureofmaterialreclaiming㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀andtransportingassembly3㊀落料回送总成的设计3.1㊀链条刮板输送装置的设计3.1.1㊀结构的设计链条刮板输送装置主要包括刮板ꎬ链轮㊁链条和链轮轴等ꎬ如图8所示ꎮ图8㊀链条刮板输送装置Fig.8㊀Chainscraperconveyorassembly设计两根链条以中心距A排布ꎬ将刮板沿链条转动方向均匀㊁等距(设计距离为两个链条节距)地焊接于两根链条中间ꎮ工作时ꎬ动力传递给主动链轮ꎬ主动链轮带动链条和刮板整体转动ꎬ在刮板下方固定有落料托板ꎬ散落物料在链条刮板的回拨作用下被刮到后方的横向绞龙输送总成中ꎬ实现散落物料的回送工作ꎮ考虑到落料的特性和链条的加工工艺与承载能力ꎬ设计链条为方框链ꎬ材料为铸钢ꎬ节距为P=60mmꎬ链条宽度为65mmꎻ根据圆捆尺寸Φ850~900ˑ850ꎬ设计两根链条中心距之间距离为1260mmꎻ为了既能托起并输送草捆ꎬ又能顺畅实现落料的回拨ꎬ设计刮板为中间有凹槽的长方体ꎬ材质20Mnꎬ长度为1195mmꎬ宽度为80mmꎬ厚度25mmꎬ且相邻两个刮板之间的中心距离设计为S=2P=120mmꎮ3.1.2㊀链条线速度的确定物料在输送过程中要保持其形状和大小适宜ꎬ若链条线速度过低ꎬ则不能及时地将散落物料运至绞龙内ꎬ浪费能源又达不到及时回料的目的ꎮ如果链条线速度过高ꎬ一方面将加大落料与落料托板之间的摩擦程度ꎬ不利于顺畅的刮送工作ꎬ也将破坏物料的流动稳定性ꎬ产生阻塞现象ꎻ另一方面因物料本身堆积不够紧实ꎬ在刮板推送物料运动的过程中ꎬ高速运动将加大刮板对落料的挤压ꎬ落料可能会在绞龙输送处挤压成团ꎬ极易形成堵塞ꎬ对后续横向和纵向绞龙的顺畅输送无益ꎮ经查阅资料ꎬ一般取转速0.1~0.3m/s为宜[12-13]ꎮ本设计中链条刮板输送装置与包膜总成配合使用ꎬ链条的转速计算还要考虑到包膜的作业需要ꎮ设定两个包膜臂进行包膜ꎬ每个包膜臂的转速为30r/minꎬ那么实际对于料捆的包膜转速应该为60r/minꎮ又知膜的宽度500mmꎬ包膜的重合率设计为50%ꎬ则可计算出链条的线速度为0.25m/sꎬ符合经验速度区间要求ꎮ3.2㊀绞龙输送总成的设计3.2.1㊀绞龙输送总成简介绞龙具有对输送物料适应性强㊁结构简单㊁体积小㊁密封性好和造价低等优点ꎬ所以其在粮油㊁饲料加工及其他的行业都能得到比较广泛的使用[14-15]ꎮ本文设计的绞龙结构图如图9所示ꎮ图9㊀绞龙结构示意图Fig.9㊀Schematicdiagramofscrewconveyor本设计中ꎬ绞龙同时应用于横向绞龙输送总成和纵向绞龙输送总成ꎮ工作时ꎬ物料先进入横向的绞龙输送装置ꎬ在横向绞龙叶片的输送作用下ꎬ物料进入到纵向的绞龙输送装置的进料入口ꎬ在纵向绞龙和管壁的双重作用下ꎬ物料被纵向提升输送ꎬ最终通过卸料口回到前方的料仓内ꎬ完成落料回送的工作ꎮ绞龙输送总成如图10所示ꎮ图10㊀绞龙输送总成Fig.10㊀Screwconveyorassembly3.2.2㊀绞龙的参数设计前文所述ꎬ绞龙主要应用于横向的绞龙输送总成和纵向的绞龙输送总成中ꎮ本文绞龙的设计仍以横向绞龙为例ꎬ纵向绞龙的计算方法与之相同ꎮ绞龙的设计主要包括绞龙螺旋叶片和绞龙轴的设计ꎮ其中ꎬ绞龙轴设计时主要确定其材质㊁轴径和转速等因素ꎻ绞龙叶片作为物料输送的主要部件ꎬ由于需要承受来自物料旋转㊁传输带来的反作用力ꎬ所以需要综合考虑其材料形状㊁联结的形式㊁叶片的厚度㊁直径和螺距等因素ꎮ1)叶片的材料确定ꎮ参考文献和资料可知ꎬ螺旋叶片一般采用不锈钢㊁40Cr和45钢等材料ꎬ三者均可以满足强度㊁刚度和耐磨性的要求ꎮ由于不锈钢的价格较高ꎬ本设计选择45钢作为其加工的材料ꎮ2)叶片的形状确定ꎮ绞龙叶片一般有全叶式㊁叶片式㊁带式和齿型式4种形状ꎻ旋向分为左旋和右旋ꎻ线数分为单线㊁双线和三线[16-17]ꎮ为了既保证绞龙有良好的传输能力和顺畅的输出效果ꎬ又不至于结构太复杂ꎬ耗费成本过高ꎬ设计其形状为全叶式㊁单线㊁左旋ꎮ3)叶片联结形式的确定ꎮ设计时ꎬ依据计算好的螺旋叶片展开图进行下料(计算见下文)ꎬ将下好的所有毛坯堆叠ꎬ按一定距离牵拉焊接于绞龙轴上ꎬ完成叶片与绞龙轴的联结ꎮ4)螺旋叶片直径的确定ꎮ螺旋叶片的直径是绞龙输送的重要参数ꎬ决定着其输送效率和输送能力ꎮ根据经验公式得Q=47K1AφλCD5/2(1)D=Q47K1AφλCæèçöø÷2/5(2)K=147K1Aæèçöø÷2/5(3)D=KQφλCæèçöø÷2/5(4)式中㊀D 螺旋叶片直径(m)ꎻ㊀K 反应物料综合特性的经验系数ꎻ㊀Q 物料的输送量(t/h)ꎻ㊀φ 水平输送物料的填充系数ꎻ㊀λ 物料的堆积密度(t/m3)ꎻ㊀C 倾斜输送系数ꎮ本机的设计作业效率30~40包/hꎬ单件捆包体积约为0.48~0.54m3ꎬ按设计要求落料率1%计算ꎬ可得需要输送的散料体积最大约为0.22m3/hꎮ根据落料的物料特性和所用绞龙的输送安全系数ꎬ为了既满足绞龙的输送能力ꎬ又尽量节约能源ꎬ设定绞龙的工作效率4m3/hꎬ则Qλ=4m3/h(5)经查阅资料ꎬ当倾斜角度为0ʎ时ꎬφ=0.5ꎬK=0.0558ꎬC=1ꎮ带入数据可得:D=0.13m=130mmꎮ按照螺旋叶片的规范标准系列D=120㊁150㊁200㊁250㊁300㊁400㊁500㊁600ꎬ将所得数据进行圆整ꎬ取D=150mmꎮ5)螺旋叶片螺距的确定ꎮ螺旋叶片的螺距影响着物料的输送过程ꎬ一方面其数值决定螺旋升角的大小ꎬ另一方面影响着物料运行的滑移面[18]ꎮ其计算公式为S=KlD(6)式中㊀S 螺旋叶片的节距(mm)ꎻ㊀D 螺旋叶片的直径(mm)ꎻ㊀Kl 螺旋节距与直径之比ꎬ其数值通常取0.7~1.0ꎬ本设计取1ꎮ所以ꎬS=KlD=150mm另外ꎬ根据底盘的设计要求ꎬ设计绞龙的输送宽度1550mmꎬ经计算叶片螺旋圈数为10.5圈ꎮ6)螺旋叶片的厚度确定ꎮ查阅资料可知ꎬ螺旋叶片一般是由薄钢板切割或者冲压制成ꎬ要求其具有一定的强度和耐磨性ꎬ取用的厚度一般为2~8mm[19]ꎮ本设计中ꎬ由于输送物料为青贮的秸秆饲料颗粒ꎬ所以取其值为δ=4mmꎬ材料选取Q345即可ꎮ7)绞龙轴的材料选择ꎮ绞龙的旋转轴材料根据使用场合的不同有不同的选择ꎬ常用的材料主要有碳素钢㊁合金钢㊁灰铸铁㊁不锈钢和高分子聚合物等ꎮ本设计中ꎬ综合使用的物料性质㊁材料的使用性能ꎬ考虑到使用性能和制造成本的平衡ꎬ螺旋轴采用Q235材质的空心结构管即可ꎬ管厚4mmꎻ两边的轴头采用45钢ꎮ8)绞龙轴直径的确定ꎮ螺旋轴径的大小与螺距是相关的ꎬ轴径和螺距共同决定螺旋升角ꎬ并影响着物料的滑移的速度和方向ꎮ查阅资料得知ꎬ一般轴径与螺距的关系为d=(0.2~0.3)D(7)本设计取d=0.3D=45mmꎮ9)绞龙轴转速的确定ꎮ绞龙轴的转速大小影响着输送量的多少ꎮ一般而言ꎬ绞龙轴转速增大ꎬ输送量增大ꎬ输送能力增强ꎻ转速减小ꎬ则输送量降低ꎮ但并不是绞龙轴的转速越快越好ꎬ因为物料在旋转时受到离心力和自身重力的作用ꎬ当其转速大于一定的转速n时ꎬ离心力会大大增加ꎬ使得物料向外抛出ꎬ从而达不到输送物料的目的ꎮ所以ꎬ对极限的转速n界定显得更加重要ꎮ根据经验公式ꎬ则nmax=AD(8)式中㊀nmax 极限最大转速(r/min)ꎻ㊀A 物料的综合特性系数ꎬ查表取A=46ꎻ㊀D 绞龙叶片旋转直径(mm)ꎮ带入数值ꎬ得到nmax=118r/minꎮ根据标准ꎬ取极限转速为120r/minꎬ即绞龙轴的转速不能高于120r/minꎮ10)螺旋叶片下料展开尺寸计算ꎮ根据上文计算已知ꎬ叶片直径D=150mmꎬ螺距S=150mmꎬ轴径d=45mmꎮ由下料展开图公式[20]ꎬ得l=(πd)2+S2㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀(9)L=(πD)2+S2㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀(10)b=D-d2㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀(11)ìîíïïïïïïR=LbL-l㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀(12)r=lbL-l㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀(13)α=2πR-L2πRˑ360㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀(14)c=2ˑ(r+b)sinα2㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀(15)ìîíïïïïïïïïïï式中㊀L 外螺旋线长度(mm)ꎻ㊀l 内螺旋线长度(mm)ꎻ㊀b 螺旋叶片的宽度(mm)ꎻ㊀R 展开外圆半径(mm)ꎻ㊀r 展开内圆半径(mm)ꎻ㊀α 切缺角(ʎ)ꎻ㊀c 切口弦长(mm)ꎮ带入数据得到:l=206mmꎬL=494mmꎬb=52.5mmꎬR=90mmꎬr=37.5mmꎬc=69mmꎬα=45.4ʎꎮ其下料展开图如图11所示ꎮ图11㊀下料展开图Fig.11㊀Blankingunfurledfigure4㊀试验验证本项目创新性地设计了一种具有料捆输送㊁包膜驱动及落料回送功能的落料回送总成ꎬ样机于2017年9月在德州平原地区进行了试验研究与验证ꎮ通过试验ꎬ得出下面的结论:1)如图12(b)所示:料捆从成捆室内滚出ꎬ经导向板到链条刮板上ꎬ在链条刮板的输送和辅助下作用下ꎬ能够顺利㊁顺畅实现料捆的输送ꎬ并成功完成包膜作业ꎬ符合设计要求ꎮ2)如图12(c)所示:经试验测定ꎬ每个缠膜臂的转速是30r/minꎬ刮板链条的线速度为0.24m/sꎬ料捆的包膜重合度约为50%ꎬ均符合设计要求ꎮ3)图12(a)为刮板将落料托板上的物料往前料仓方向拨回的画面ꎮ试验结果表明:刮板能够将落料托板上的物料刮干净ꎬ并将物料顺畅地运入到本机前部的横向绞龙内ꎮ4)图12(d)为绞龙总成回料口回料画面ꎮ试验表明:通过计算选择的绞龙回送总成结构合理ꎬ性能稳定ꎬ回料顺畅ꎻ物料在绞龙内不堵塞ꎬ能够顺利完成其横向和纵向的输送工作ꎬ且落料的回送效率达99%以上ꎮ图12㊀落料回送总成试验工作图Fig.12㊀Testworkingdiagramoftheloopbackassemblyfor㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀thescatteredmaterials5㊀结论1)简述了9YYB12型青饲料打捆缠膜一体机的整机结构和工作原理ꎬ对其底盘结构进行了设计和参数化三维建模ꎮ2)创新性地设计了一种融合料捆输送㊁包膜驱动及落料回送功能于一体的落料回送总成ꎬ介绍了其工作过程和原理ꎬ并重点对绞龙输送系统和链轮刮板传输系统进行了分析和计算ꎮ3)对落料回送总成的工作效果进行了试验验证ꎬ结果表明:其工作性能稳定ꎬ料捆输送㊁落料回送和辅助包膜效果良好ꎬ符合设计要求ꎮ4)为使本机的落料回送总成和底盘结构更加合理ꎬ稳定性及安全强更高ꎬ后期将使用Adams等分析软件对落料回送总成进行有限元分析ꎬ并根据分析结果对其进行优化改进ꎬ从而为底盘及整机的制作奠定基础ꎮ参考文献:[1]㊀武俊维.玉米青贮技术的现状与发展[J].农业技术与装备ꎬ2011(19):60-61.[2]㊀陈孝会.玉米秸秆青贮技术[J].安徽农学报ꎬ2010(2):166.[3]㊀黄文忠ꎬ魏玉文ꎬ金荣圣.青贮技术与装备的应用[J].农业科技与装备ꎬ2010(4):97-98.[4]㊀张楠ꎬ边巴卓玛.浅谈袋装青贮和捆扎包膜青贮在我区应用推广的前景[J].西藏科技ꎬ2014(12):57-58. [5]㊀袁兴茂ꎬ郝金魁.机械打捆包膜青贮技术[J].家畜生态学报ꎬ2014ꎬ35(6):85-86ꎬ93.[6]㊀安彩霞.紫花苜蓿打捆包膜青贮技术[J].养殖生产ꎬ2013(9):19-20.[7]㊀邱良伟ꎬ顾国华.青贮玉米秸秆饲喂育肥山羊的效果[J].江苏农业科学ꎬ2013(10):168-170.[8]㊀李成会ꎬ季建国.裹包青贮技术在干奶牛用全混合日粮储存中的应用研究[J].饲料工业ꎬ2011(19):49-51. 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9YYB12型智能青饲料打捆缠膜一体机液压系统的设计张成保1ꎬ2ꎬ刘学峰1ꎬ2ꎬ李青江1ꎬ2ꎬ闵令强1ꎬ2ꎬ任冬梅1ꎬ2ꎬ高㊀强1ꎬ2ꎬ梁荣庆1ꎬ2ꎬ张德学1ꎬ2(1.山东省农业机械科学研究院ꎬ济南㊀250100ꎻ2.山东双佳农装科技有限公司ꎬ济南㊀250100)摘㊀要:随着城乡人民生活水平的不断提高ꎬ畜牧业在国民经济中的地位日渐重要ꎬ饲料用粮持续增加ꎬ加重了对粮食的依赖ꎮ国内外大量事实证明:青贮饲料是一种很好地解决上述问题的方法ꎬ不但可以扩大饲料来源ꎬ而且还具有营养损失少㊁适口性好㊁寄生虫少㊁单位容积内贮量大等诸多优点ꎮ为此ꎬ设计了一种高端液压智能青饲料打捆缠膜一体机ꎬ采用高密度打捆及拉伸膜裹包等饲料青贮新技术ꎬ专门用于高效率制作青贮饲料草包ꎬ与传统窖储青贮饲料方式相比ꎬ大大减少了人力㊁物力ꎬ并将天气对青贮饲料的影响降到最低ꎮ其不仅工序简单ꎬ而且可以露天存放2~3年ꎬ不怕日晒雨淋ꎬ能完全杜绝漏气㊁进水㊁发霉等传统窖储的弊端ꎬ为山东省畜牧业的发展提供了现代化高端装备支撑ꎮ关键词:饲料青贮ꎻ打捆缠膜ꎻ液压驱动ꎻ一体机中图分类号:S225.92㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:A文章编号:1003-188X(2019)07-0116-050㊀引言随着社会的发展与农牧产业的科技进步ꎬ青贮新技术得到了广泛应用ꎬ并逐步取代传统窖储青贮饲料方式ꎮ这种青贮新技术制作的青贮草包不仅可以满足长距离运输要求ꎬ且可以作为商品出售ꎬ解决了目前我国很多牧场与青贮饲料原料的种植地距离较远㊁青贮饲料缺乏ꎬ以及供应不足的问题ꎮ图1所示的9YYB12型智能青饲料打捆缠膜一体机(以下简称 9YYB12型打捆缠膜一体机 )ꎬ就是采用上述青贮新技术ꎬ专门用于制作青贮饲料的一款高效率㊁全智能机型ꎬ是现代化饲料青贮产业链中的关键设备ꎮ1.包膜装置总成㊀2.打捆装置总成㊀3.机架总成㊀4.送网装置总成㊀5.输送装置总成㊀6.润滑系统总成㊀7.液压系统总成㊀8.传动总成㊀9.前料仓总成图1㊀9YYB12型智能青饲料打捆缠膜一体机结构Fig.1㊀Structureofmodel9YYB12intelligentgreenfeedbandingwrappingAIOmachine㊀㊀整机由88.2kW或以上功率拖拉机牵引ꎬ可配合收稿日期:2018-02-22基金项目:山东省重点研发计划(重大关键技术)项目(2016ZDJS10A04-3)ꎻ山东省农机装备研发创新计划项目(2016YF037)作者简介:张成保(1963-)ꎬ男ꎬ山东昌邑人ꎬ研究员ꎬ(E-mail)rich ̄arz6688@163.comꎮ青贮收获机进行田间移动作业ꎬ也可固定场地作业ꎻ采用半机械㊁半液压传动方式ꎬ主要包括原料输送喂入㊁打捆布网及裹包缠膜3大部分ꎮ工作时ꎬ拖拉机PTO动力输出口通过传动轴提供作业动力ꎬ除打捆舱打捆链排㊁打捆舱输送带以及打捆网(膜)辊为机械传动之外ꎬ其余动作和功能全部由液压传动方式完成ꎮ本文探讨了9YYB12型打捆缠膜一体机的结构组成㊁工作原理ꎬ以及整机输料拨料系统㊁打捆舱舱门启闭系统㊁草捆输送缠膜系统㊁漏料回收系统㊁草捆前后定位辊驱动和切膜刀驱动等液压系统的设计ꎮ1㊀整机主要技术参数型号与名称:9YYB12型打捆缠膜一体机配套动力/kW:80~100打捆直径/mm:1000~1150打捆长度/mm:1000网辊宽度/mm:1050~1200最大网长/m:2000轮胎型号:500/50-17充气压力/bar:1.75控制电压/V:12总长度/mm:8780总宽度/mm:2870总高度/mm:3100整机质量/kg:6500最大转场速度/km h-1:40PTO动力输出转速/r min-1:5402㊀液压系统设计该设备充分吸收国外多种先进机型的优点ꎬ整机液压系统采用双开式设计方案[1]ꎬ关键零部件选用原装进口件ꎬ以保证整机性能ꎻ标准配置选用YTO-X1204四轮驱动拖拉机作为动力源ꎬ功率强劲㊁耗油低㊁易启动ꎬ主机驱动力大㊁通过性好ꎬ并具有稳定的PTO动力输出ꎻ设备具有田间移动和固定场地两种作业形式ꎬ以固定场地作业形式为主ꎮ田间移动作业时需由拖拉机主机牵引㊁青贮收获机配合完成ꎬ要求主机输出牵引功率的同时ꎬ还要提供PTO动力输出ꎬ因此要求拖拉机主机必须具有足够的功率储备和良好的田间通过能力ꎮ液压系统是9YYB12型打捆缠膜一体机非常重要的一部分ꎬ它几乎可以承担和完成设备所需要的全部功能ꎬ准确实现设备在各个不同工况时的动作要求ꎬ操作简便灵活ꎬ整个系统元件布局紧凑合理ꎮ2.1㊀液压元件组成及系统工作原理9YYB12型打捆缠膜一体机液压系统由青贮原料输送系统㊁裹包缠膜系统和辅助液压系统3部分组成ꎬ由拖拉机主机后PTO动力输出给整机液压站提供动力源ꎬ双开式液压系统ꎬ并配置独立散热装置[2]ꎬ如图2所示ꎮ1.吸油精滤器㊀2.恒压柱塞变量泵㊀3.先导二联阀组㊀4.输㊁拨料马达㊀5.截止阀㊀6.舱门油缸㊀7.粗滤器㊀8.齿轮泵㊀9.油冷器㊀10.溢流阀C11.压油精滤器㊀12.压力表㊀13.调速阀A㊀14.插装阀㊀15.优先阀㊀16.调速阀B㊀17.溢流阀D㊀18.手动转阀㊀19.输送回收马达20.缠膜驱动马达㊀21.电磁换向阀㊀22.溢流阀E㊀23.节流阀㊀24.液压锁㊀25.后辊油缸㊀26.前辊油缸㊀27.切膜刀油缸图2㊀9YYB12型智能青饲料打捆缠膜一体机液压系统Fig.2㊀Hydraulicsystemofmodel9YYB12intelligentgreenfeedbandingwrappingAIOmachine㊀㊀首先ꎬPTO传动轴将动力传递到分动箱ꎬ分动箱的一侧通过一级皮带传动(智能张紧)和二级链轮传动将动力分配给打捆舱链排ꎬ驱动打捆舱链排进行打捆作业ꎬ再通过末级皮带传动(智能张紧)驱动网(膜)辊旋转进行布网(膜)作业及通过末级链轮传动ꎬ驱动打捆舱输送带进行喂入作业ꎻ分动箱的另一侧通过一级链轮传动和二级皮带传动ꎬ经过二级升速ꎬ将动力分配给整机液压动力元件ꎮ田间移动作业时ꎬ需要青贮收获机协同配合ꎬ将收获粉碎的青贮材料匀速抛送至设备料斗内ꎻ固定场地作业时ꎬ由装载机或输送机将事先粉碎好的青贮原料输送至设备料斗内ꎮ本机青贮原料输送系统的作用就是通过底部输送链排和后端部的拨料辊将设备料斗中的青贮原料输送至打捆舱喂入传送带ꎬ进行二级输送并喂入打捆舱ꎻ拨料辊与输送链排联动ꎬ堵塞时还可反向旋转ꎬ提高了原料输送效率ꎮ打捆舱是设备的一个高压封闭空间ꎬ输送喂入到打捆舱的青贮原料ꎬ通过舱内打捆链排的往复旋转挤压运动ꎬ将松散的青贮原料压缩ꎬ排除内部空气和部分水分ꎻ随着青贮原料的不断喂入ꎬ草捆逐渐成型ꎬ密实度逐步增加ꎬ当草捆尺寸达到设计要求时ꎬ打捆作业结束ꎬ青贮原料停止喂入ꎮ接下来将进行网(膜)捆绑作业ꎬ达到预设捆绑圈数ꎬ舱门打开ꎬ释放草捆ꎬ并将草捆输送至裹包缠膜位置ꎮ裹包缠膜系统的主要功能是将输送到裹包缠膜位置的草捆进行裹包缠膜作业ꎬ同时根据用户要求ꎬ可以调整缠膜重叠率㊁改变缠膜速度及设定缠膜圈数ꎮ液压辅助系统的主要作用是完成设备作业过程中必不可少的辅助动作ꎬ主要包括打捆舱舱门开闭㊁漏料回收水平铰龙㊁漏料回收垂直铰龙㊁草捆输送底部链排㊁裹包缠膜前后定位辊ꎬ以及膜片切断㊁夹持等ꎮ笔者根据多年从事液压系统研究的工作实践ꎬ结合本国国情和产品具体情况ꎬ采用了粗吸油过滤㊁精吸油过滤和压油过滤相结合的过滤方式[3]ꎮ液压系统中安装有吸油粗滤器㊁压油精滤器和吸油精滤器ꎬ以确保系统对液压油的清洁度要求[4]ꎮ油冷器安装在系统低压油路中ꎬ用于对参与工作的油液在返回油箱前进行集中冷却散热ꎮ该油冷器由真空钎焊式芯体㊁厚壁槽型铝腔室㊁槽型钢板等构成ꎬ采用铝合金板翅式结构ꎬ内通道耐压试验压力0.98MPaꎬ散热面积大ꎬ波纹节距均匀合理ꎬ并带有旁通阀ꎬ特殊情况下ꎬ当油冷器堵塞时控制回油背压上限保证油路安全ꎮ其工作可靠ꎬ散热效率高ꎬ特别适合本设备安装空间小ꎬ但要求有较大散热量的情况ꎮ恒压柱塞变量泵及定量齿轮泵接受来自拖拉机主机PTO传动轴㊁分动箱的动力ꎬ通过一级链轮升速ꎬ由二级皮带联动驱动运转ꎬ作为动力元件ꎬ为整机液压系统提供高压油源ꎮ青贮原料输送系统主要由恒压柱塞变量泵㊁电液先导阀组输料马达控制阀片3.5及输送拨料马达等液压元件组成ꎮ恒压柱塞变量泵作为青贮原料输送系统的动力元件ꎬ通过电液先导阀组阀片3.5控制驱动输料拨料马达双向旋转ꎮ输料拨料马达通过一级链轮传动ꎬ经降速增扭ꎬ将动力分配给料斗底部输送链排ꎬ驱动底部输送链排进行青贮原料输送作业ꎻ再通过二级链轮传动ꎬ经升速ꎬ将动力分配给末级链轮群ꎬ同时驱动上下拨料辊进行辅助输送拨料作业ꎮ裹包缠膜系统主要由齿轮定量泵㊁电磁控制阀组21.1~21.4㊁缠膜回转马达㊁前辊油缸㊁后辊油缸㊁切膜刀油缸以及溢流阀C㊁调速阀A㊁优先阀㊁叠加溢流阀ꎬ以及叠加液压锁等液压元件组成ꎮ齿轮定量泵与裹包缠膜马达组成开式油路ꎬ通过电磁阀21.1㊁插装阀和优先阀控制缠膜回转马达的旋转方向和旋转速度ꎻ电磁阀21.2㊁叠加溢流阀22.1和22.2㊁节流阀23.1㊁双向液压锁24.1控制左前辊油缸25.1及右前辊油缸25.2的启闭动作ꎮ其中ꎬ电磁阀21.2用于控制油缸的动作方向ꎬ叠加溢流阀22.1和22.2分别用于限定两个方向的载荷ꎬ节流阀23.1用于控制前辊油缸小腔为高压腔时的动作速度ꎬ双向液压锁24.1用于前辊油缸的位置锁定ꎮ电磁阀21.3㊁叠加溢流阀22.3和22.4㊁节流阀23.2㊁双向液压锁24.2控制左后辊油缸26.1以及右后辊油缸26.2的启闭动作ꎮ其中ꎬ电磁阀21.3用于控制油缸的动作方向ꎬ叠加溢流阀22.3和22.4分别用于限定两个方向的载荷ꎬ节流阀23.2用于控制后辊油缸小腔为高压腔时的动作速度ꎬ双向液压锁24.2用于后辊油缸的位置锁定ꎮ电磁阀21.4㊁叠加溢流阀22.5和22.6㊁节流阀23.3和23.4控制左右切膜刀油缸的切膜动作ꎮ其中ꎬ电磁阀21.4用于控制切膜刀油缸的运动方向ꎬ叠加溢流阀22.5和22.6分别用于限定两个方向的载荷ꎬ节流阀23.3和23.4分别用于控制两个方向的运动速度ꎮ另外ꎬ调速阀用于控制裹包缠膜系统总流量ꎬ溢流阀用于限定裹包缠膜系统最高工作压力ꎮ辅助液压系统理论上对本机而言并不是具有某一单一功能的独立系统ꎬ本文指的是包含在整机主液压系统中的辅助动作ꎬ主要包括打捆舱舱门开闭㊁漏料回收铰龙㊁草捆输送及成品卸载等ꎮ其中ꎬ打捆舱舱门开闭动作由电液先导阀组控制阀片3.6㊁舱门油缸和截止阀控制执行ꎻ漏料回收铰龙动作由电磁阀21.1㊁调速阀B㊁溢流阀D㊁手动转阀及输送回收马达控制执行ꎻ草捆输送及成品卸载动作由马达19.1通过链轮传动驱动草捆底部链排运行ꎮ2.2㊀系统设计中应注意的关键问题分析按项目要求ꎬ结合本机结构特点ꎬ依据紧凑型设计原则ꎬ笔者类比了荷兰AGRONIC和日本TAKAKITA等世界著名农机品牌的设备性能ꎬ经优化和论证ꎬ确定整机采用双开式油路系统ꎬ在安装空间有限的情况下ꎬ兼顾系统散热性能和油液清洁度要求的同时ꎬ有效减小了液压油箱的体积ꎮ由于存在青贮原材料含水率较高㊁粉碎不均匀及成份多样性等情况ꎬ设备作业过程中经常出现输送堵塞或卡止现象ꎮ为此ꎬ将青贮原料输送系统设计成节能模式ꎬ亦即ꎬ当底部输送链排堵塞卡止ꎬ系统压力升高至恒压柱塞变量泵的PC设定值时ꎬ恒压柱塞变量泵的斜盘开始回摆[5]ꎬ输出流量逐渐减少ꎬ如果底部输送链排堵塞卡止没有解除ꎬ恒压柱塞变量泵的斜盘就会继续回摆ꎬ直至流量变为零输出ꎬ以达到系统节能的目的ꎮ值得注意的是ꎬ恒压柱塞变量泵的PC设定值必须低于本系统主溢流阀3.1的设定值ꎬ否则无法起到节能作用ꎮ另外ꎬ溢流阀3.3用于提供初时先导压力ꎬ此压力值的设定不宜太高ꎬ原则上能克服阀片3.5或3.6弹簧力[6]ꎬ推动阀芯运动即可ꎻ但减压阀3.2的设定值原则上要略高于溢流阀3.3ꎬ从而确保电磁先导阀组的正常工作ꎮ3㊀现场性能测试为验证9YYB12型智能青饲料打捆缠膜一体机液压系统的功能性㊁可靠性及工作稳定性ꎬ以粉碎的青贮玉米秸秆为原材料ꎬ对整机液压系统的性能进行了测试ꎮ试验条件为固定场地作业ꎬ试验地点位于山东省德州农慧农牧业专业合作联合社院内ꎬ玉米秸秆原材料含水率60%ꎬ配套动力为东方红1204拖拉机ꎬ功率为88.2kWꎬPTO转速为540r/minꎬ工作电压12Vꎬ使用液压油牌号为L-HM46长城牌抗磨液压油ꎬ系统流量30L/minꎬ油液固体污染等级不高于NAS10级ꎮ在工作过程中ꎬ整机液压系统功能完备㊁可靠性较高㊁性能较为稳定ꎬ打捆裹包作业效率约为30包/hꎬ漏料回收率ɤ2.7%ꎮ整机液压系统主要性能指标测试结果如表1所示ꎮ其实际测试结果均在设计要求范围之内ꎬ并符合«GB/T3766-2001液压系统通用技术条件»的相关要求ꎮ表1㊀整机液压系统试验性能结果Table1㊀Thetestperformanceresultofwholehydraulicsystem测试项目实测值设计值结果判定系统温升(连续作业2h)/ħ6530~8030<65<80合格油散压损/MPa0.45<0.980.45<0.98合格输料系统压力/MPa12ɤ1812<18合格包膜系统压力/MPa15ɤ2215<22合格漏料回收系统压力/MPa10ɤ1810<18合格切膜辅助压力/MPa0.5ɤ0.70.5<0.7合格4㊀结论9YYB12型打捆缠膜一体机由88.2kW拖拉机牵引ꎬ田间移动作业或固定场地作业ꎬ功率匹配合理ꎬ智能化程度高ꎬ集机㊁电㊁液于一体ꎬ故障预警系统完备ꎬ具有手动操作和全自动作业两种工作模式ꎬ使用可靠ꎬ维护方便ꎬ造型美观ꎮ该设备工作效率高ꎬ平均每2min完成一个青贮饲料草包生产ꎻ打捆密实度高ꎬ能最大程度减少饲料内部残存的空气ꎬ有效抑制青贮微生物霉菌的活动ꎬ有效降低青贮饲料中的呼吸强度和干物质损失ꎬ大大提高了青贮饲料的品质ꎮ其创新点是:①无需主机提供液压油源ꎬ自身配置液压动力元件和独立散热系统ꎻ②将打捆机构与包膜装置协同集成在1台设备上ꎬ使打捆㊁缠膜作业一气呵成ꎮ该机型性能先进ꎬ填补了国内空白ꎬ整机主要技术性能居国内同类产品领先水平ꎬ主要技术指标达到国际同类设备的先进水平ꎬ可替代同类进口产品ꎬ是现代青贮饲料作业中不可缺少的专用设备ꎮ参考文献:[1]㊀许贤良ꎬ王传礼.液压传动系统[M].北京:国防工业出版社ꎬ2008.[2]㊀陈贤康.液压传动基础[M].北京:中国农业机械出版社ꎬ1985.[3]㊀雷天觉.新编液压工程手册[K].北京:北京理工大学出版社ꎬ1998.[4]㊀王益群ꎬ高殿荣.液压工程师技术手册[M].北京:化学工业出版社ꎬ2010.[5]㊀何存兴.液压传动与气压传动[M].武汉:华中科技大学出版社ꎬ2000.[6]㊀王春行.液压控制系统[M].北京:机械工业出版社ꎬ1999.TheDesignResearchofModel9YYB12IntelligentGreenfeedBandingWrappingAIOMachineHydraulicSystemZhangChengbao1ꎬ2ꎬLiuXuefeng1ꎬ2ꎬLiQingjiang1ꎬ2ꎬMinLingqiang1ꎬ2ꎬRenDongmei1ꎬ2ꎬGaoQiang1ꎬ2ꎬLiangRongqing1ꎬ2ꎬZhangDexue1ꎬ2(1.ShandongAcademyofAgriculturalMachinerySciencesꎬJinan250100ꎬChinaꎻ2.ShandongSuncoAgriculturalEquip ̄mentTechnologyCo.Ltd.ꎬJinan250100ꎬChina)Abstract:Withthecontinuousimprovementoflivingstandardsofurbanandruralpeopleꎬthestatusofanimalhusbandryinthenationaleconomyisbecomingmoreandmoreimportantꎬandthefoodsupplycontinuestoincreaseꎬincreasingthedependenceonfood.Itisprovedthatsilageisagoodmethodtosolvetheaboveproblems.Itcannotonlyenlargethesourceoffeedꎬbutalsohavemanyadvantagessuchaslownutritionlossꎬgoodpalatabilityꎬlessparasitesandlargea ̄mountofstorageinunitvolume.Accordingtotheabovesituationꎬdesignakindofhigh-endhydraulicintelligentandgreenfodderafterall-in-onewrapfilmꎬusinghighdensitybalingꎬstretchfilmwrappingpackageꎬsuchasfeedsilagetechnologyꎬspecificallyforhighefficiencyproductionofsilagestrawbagꎬcomparedwiththetraditionalcellarsilagestor ̄agemodeꎬgreatlyreducethemanpowerandmaterialresourcesꎬandminimizetheweatherinfluenceonsilage.Notonlyprocesssimpleꎬandcanbe2-3yearsinopenairꎬnotafraidofweatheredꎬcancompletelypreventleakageꎬsuchaswa ̄terꎬmoldthedisadvantagesoftraditionalcellarstorageꎬprovidemodernhigh-endequipmentsupportforthedevelopmentofanimalhusbandryinourprovince.Keywords:foddersilageꎻbandingwrappingꎻhydraulicdriveꎻall-in-onemachine(上接第115页)AbstractID:1003-188X(2019)07-0110-EAMeasurementErrorAnalysisandImprovementofHotPepperDielectricParametersYanJinshanꎬShiZengluꎬJinWeiꎬXinQianqianꎬLuoKaiꎬFangXu(CollegeofMechanicalandElectricalEngineeringꎬXinjiangAgriculturalUniversityꎬU ru mqi830052ꎬChina)Abstract:Theerrorofaparallelplatecapacitorusedtomeasurethecapacitanceofagriculturalproductswasstudiedꎬcastaboutfortheerrorcompensationschemeandparameters.Thesystemerrorisreducedto0.53%byimprovingthetestsystemandsettingthetestparameters.Theedgecapacitanceerrorisreducedto0.56%atthedistanceof30mmresultfromequalbitringadded.Withhotpepperastherawmaterialꎬtheteststateoflowerrorwasdetermined.Theerrorwasfrom1.2%to1.4%whenthepeppercubelengthwasfrom1mmto3mm.Theshrinkageandcapacitancevaluearecom ̄pensatedreducedtheerrorfrom1.12%to1.92%.Theexperimentalresultsshowthattheoverallerrorofthetestsystemisaslowas4.05%to4.52%ꎬandtherepetitionerroris0.57%to0.62%.Keywords:dielectricparametersꎻparallelplateꎻcapacitanceꎻerrorꎻpepper2019年7月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀农机化研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第7期。
压缩捆包机设计之浅见1 概述随着规模的扩大,千山药机面临产品转型,需要丰富产品线,经过多方调研我们把切入点放在农业机械的压缩捆包机上。
我国是一个农业大国,在生产大量粮食的同时也产出大量的秸秆,这些秸秆农民基本不需要,由于秸秆的体积重量比大,运输不便,导致秸秆利用率很低,很多地方直接进行焚烧,对环境造成极大污染。
青贮料是牛羊等畜牧最佳饲料,营养比干饲料流失少。
我们的压缩捆包机对秸秆进行压实、打包,把秸秆变废为宝,而且可以很好地用于青贮饲料的打包储存。
2 设计思路分析设计立项之初,我们调研了国内外一些捆包机的厂商和用户,捆包机在牧草和秸秆收获应用非常广泛,工艺也比较成熟,但是现有捆包机存在一些局限性和不足,尤其难以适用现在的大型现代化农牧场,比如在现有的设备工艺基础上,其打包紧实度不高、自动化程度不高无法形成流水生产线、生产效率低等。
吸取现有设备工艺的经验、剖析其不足之处,我们的设计思路就清晰了,需要设计一款全自动紧实度好的、能适应流水线生产的压缩捆包机。
3 设计思路的实现首先,确定压缩捆包机的工艺路线:自动进料→压缩成捆→预打捆→物料输送→最终捆包→成品输出。
其次,选用电气-液压作为设备传动控制系统,根据工艺路线,在满足国家行业标准的前提下,设计各个相关机构来实现其对应功能。
3.1 自动进料方案及要点自动进料的设计要点首先就是考虑其自动化,需要有实时检测反馈,根据工况要求可以实现快速进料、慢速进料和停止进料等状态。
由于压缩捆包机对应的原料为草料和秸秆之类,它们具有成团成堆的特性,需设计相关机构防止其卡料。
3.2 压缩成捆方案及要点现有捆包机的压缩成捆工艺起初是无压进料,待物料装满后再进行挤压成捆,这种工艺有个弊端,就是把压缩全部积累留在最后,实现起来压实难度大、紧实度差。
解决方案就是带压进料,进料同时进行压缩,直至最终压缩成型,这种方案压实所需压力比较均匀,冲击力小,紧实度也会更好。
带压压缩方案示意图见图1所示:图1 压缩成捆方案示意图根据既定方案,待物料压缩到预设的紧实度(可以通过检查压缩马达压力达到预设压力来实现)时,将对此状态下物料进行预包,目的就是在接下来的输送时防止成型物料散开。
前言我国饲草、秸秆等农业生物质资源非常丰富,但是在其商品化生产过程中,首先遇到的问题是这些物料松散,容积密度小,收集、运输困难。
这些物料无论在贮存还是运输时,都占用很大的空间,面临严重的运输成本压力[1]。
将饲草压实打捆后再运输,能够有效地降低运输成本,节省饲草贮存空间。
另一方面由于,人工收割,工作效率低,作业成本高,劳动强度非常大,因此新兴的青饲料种植业急需经济适用的小型青饲料打捆机,所以,研制、开发和推广适合我国农牧区应用的各类青饲料捡拾压捆机以及提高机具的性能对现代草业工程和青饲料收获机械化不断发展具有重要意义,也是青饲料收获工艺和机具系统研究的重要课题[2]。
青饲料生产机械化是建设我国现代化畜牧业的必要过程。
随着我国畜牧业的发展,现有的畜牧养殖规模不断扩大,养殖户对青贮饲料的需求越来越大,我国现有的青贮收获、存储技术难以满足现阶段养殖业的市场需求[3]。
针对上述问题,本文设计开发了一种牵引式青贮饲料高密度打捆机。
该打捆机配合现有作业设备可以完成青贮饲料打捆的作业过程,该青贮打捆装置,主要由饲草喂入机构、捆绳机构、成捆室、液压机构和传动机构、机架行走部件、压力感应报警机构和密调节机构等组成。
本文首先分析了青饲料生产机械化在我国畜牧业发展中的重要作用,综合分析了收获期青贮饲料种植的几何尺寸,青贮饲料的品种、产量、含水率,等因素,并且结合当前养殖业发展的新特点,进而确定了生产工艺流程以及总体配置方案。
从社会需求可以看出青饲料机械的研制在机型上以中小型为主,在研究内容上,重点解决劳动强度大,用工多的牧业生产作业。
并介绍了打捆机的设计过程。
对打捆机的整机参数、工作性能、工作效率、整机工作稳定、性能可靠,安全性、等因素进行了理论验证并且各项指标均达到了设计任务书的要求等,以YY5080型圆草捆打捆机为研究对象。
通过运用PORE三维建模软件和CAD制图软件,设计了青贮打捆装置,通过对圆捆机成捆室的理论分析,得到影响草捆密度的各种因素之间的关系,为成捆室钢辊的布置和选择提供了理论依据,并在在理论分析的基础上,完成了样机的三维和二维绘图。
由于在压捆机的工作部件中,输送喂入机构和成捆室上钢辊的配合运动关系是关键因素,在不影响饲草喂入,并且喂入机构和成捆室上钢辊不发生干涉的情况下,最大限度地提高喂入叉的高度。
使圆捆机的喂入叉进入喂入口的时间延长,高度增大,这样饲草能够被充分地喂入到成捆室,从而提高其圆草捆的草捆密度和质量。
通过对圆捆机喂入机构和成捆室的分析研究,也为以后的压捆机研究与改进提供了数据支持和理论依据。
关键词:圆捆机;喂入机构;成捆室;青饲料;牵引式目录1引言 (1)1.1问题的提出 (1)1.2研究目的和意义 (1)1.3可行性分析 (1)1.4国内外研究现状 (2)1.5本课题需要重点研究的内容、关键的问题及解决的思路 (3)2青饲料打捆机的结构及工作原理 (5)2.1打捆机的结构 (5)2.2打捆机的工作过程 (5)2.3打捆机的传动部分 (6)3动力源的选择 (7)3.1拖拉机的选择 (7)3.2各级传动比的确定 (7)3.3运动参数及动力参数计算 (7)4带传动的设计与计算 (9)4.1设计功率 (9)4.2选择带型 (9)4.3确定大、小带轮的基准直径 (9)4.4计算带速 (9)4.5 V带的基准长度和中心距 (9)4.6验算小带轮包角 (10)4.7 V带根数 (10)4.8作用在带轮轴上的压力 (10)4.9带轮的结构设计 (10)5齿轮传动的设计 (11)5.1选择材料 (11)5.2齿数选择 (11)5.3受力分析 (12)6链轮的设计 (13)6.1链轮齿数 (13)6.2链条节数 (13)6.3计算功率 (13)6.4链条节距 (14)6.5实际中心距 (14)6.6计算链速 (14)6.7作用在轴上的压力 (14)7轴的设计 (15)7.1材料的选择 (15)7.2轴的最小直径的确定 (15)7.3轴的结构设计 (16)7.4按弯扭合成强度条件校核 (16)7.5精确校核轴的疲劳强度 (19)8键与轴承的选择与校核 (21)8.1键的选择 (21)8.2键强度校核 (21)8.3滚动轴承选用 (21)8.4计算所需的径向基本额定动载荷 (21)8.5验算轴承的寿命 (22)总结 (23)致谢 (24)参考文献 (25)本文首先介绍了青饲料打捆机在我国畜牧业发展中的重要作用,对打捆机的发展趋势,研究的目的和意义,国内外研究现状,工作原理等进行了介绍,对打捆机的动力源选择,传动部分及主要零部件进行了设计计算,并以YY5080型圆捆机为研究对象,通过对其喂入机构和成捆室做研究分析,得出喂入机构的运动规律和草捆的成型机理,并对打捆机的工作过程,整机参数、工作性能、工作效率、整机工作稳定、性能可靠,安全性、等因素进行了理论验证并且各项指标均达到了预期目标,然后根据收获期青贮饲料种植的几何尺寸,青贮饲料的品种、产量、含水率,等因素,从而确定了青饲料打捆机的总体设计与配置方案。
通过对市场的调查分析可以看出青饲料机械的研制在机型上以中小型为主,其目的是重点解决劳动强度大,用工多,饲料运输成本高等问题。
根据对青饲料打捆机成捆室的理论分析,得到了影响草捆密度的各种因素之间的关系,为成捆室钢辊的布置和钢辊的形状选择提供了理论依据,并在理论分析的基础上对打捆机的工作部件进行合理设计与布置,打捆机的喂入机构和成捆室上钢辊的配合运动关系是关键因素,在不影响饲草喂入,并且在喂入机构和成捆室上钢辊不发生干涉的情况下,最大限度地提高喂入叉的高度。
使圆捆机的喂入叉进入喂入口的时间延长,高度增大,这样饲草能够被充分地喂入到成捆室,从而提高其圆草捆的草捆密度和质量。
由于以往打捆机草捆密度难以控制,我针对这一问题在打捆机上增加了压力报警器可以使草捆密度基本保持一致。
1.1问题的提出我国地域广袤,而且作为农业大国,有着先天独厚的发展畜牧业的条件。
我国草原辽阔,类型繁多资源丰富,是巨大的天然宝藏。
据统计,我国共有各类天然牧草面积约3.97亿平方米,占国土面积的41.7%,仅次于澳大利亚,居世界第二位,同时也是秸秆资源最丰富的国家之一,每年生产6.4亿多吨的秸秆[4]。
然而我国草场分的分布很不均匀,导致我国部分地区一方面牧草匮乏,另一方面则因季节性牧草过剩而得不到合理利用被废弃,不仅浪费牧草资源,造成经济损失,同时也污染了草地和环境。
此外,牧草在流通领域中遇到的一个主要问题,就是由于青饲料的堆积密度小,使其运输成本增加,利润空间下降。
有些地方甚至因为利润微薄而宁可烧掉,也不愿意费时费力的运输,造成资源浪费,而且也污染了生态环境,这是我们必须面临的显著问题,急需一个合理的办法解决这个现状,近年来由于各牧场的牲畜存栏量不断增加,而相应的管理制度又相对滞后,还有自然条件的恶化,即使在饲草资源比较丰富的的地区,季节性的饲草缺乏现象也很严重。
2000年初,我国内蒙古,新疆共有12个地州60个县出现“白灾”使30万头牲畜死亡,主要原因是由于饲料缺乏的饥饿所致,很显然解决这个问题的有效措施就是为这些牧草缺乏或季节缺草的地区准备充足的越冬饲草,另一方面我国牧草业的发展带有比较突出的地域性特点,饲草种植地大多位于黄河流域、华北、西北而牧草销售市场多位于华东、华南的奶牛、肉牛饲养密集区[5]。
由于草场分布不均,部分地区因季节性饲草过剩得不到合适的处置而被废弃,浪费了资源也污染了草原。
1.2研究目的和意义由于我国的饲草压捆技术设备与发达国家相比有很大差距,而且多为仿造产品,主要工作部件结构参数选择不当,生产规模较少,设备质量欠佳,远不能满足日益扩大的国内草产品生产加工设备市场的需要。
虽然市场上国外产品质量较好,但价格太高,不适合国内的消费水平,导致部分地区对一些秸秆采用就地焚烧的方式,不但破坏了土壤中的有机质和微生物,使土壤板结地力下降,同时又浪费掉大量的秸秆资源,所以研制一种性能良好、自动化程度高而且价格适中的,小型轻便的青饲料打捆机械[7]。
可以把农民从艰苦的劳动条件下解放出来,大幅度提高劳动生产率,对农民来说是最实惠的,故开发国产打捆机,对促进青饲料产业化进程会起到举足轻重的作用。
据资料分析,青饲料采用机械化方式收获跟人工及畜力收获相比,可提高生产率倍,降低作业成本,减少饲草营养损失一,并能较充分地利用饲草资源。
饲草压捆后平均密度可以增大10 倍左右,相应的储存空间只需压捆前的1/10 ,而压捆后的运输成本可比不压捆运输的成本降低70% 左右[8]。
可见饲草压捆的经济效益是十分显著的。
随着我国综合国力逐步增强和经济建设的步伐不断加快,农业产业结构正逐步得到优化调整,畜牧业将成为农业产业化建设中一项重要内容,其在农业经济中的比重越来越大。
由此可见,如何加快牧草生产机械化进程,大幅度提高畜牧业生产率,对促进我国畜牧业发展和加快农业现代化发展有着深远的战略意义和重要的现实意义。
1.3可行性分析(1)生产效率高,使用寿命长,工作稳定性好。
(2)设计制作标准化和通用化程度高。
机器所用的材料和零配件为常用标准件,加工手段为常规手段,从而降低其成本,易于保证产品质量,节约材料,提高互换性,便于应用推广。
(3)以市场为导向,集美观与实用于一体,推动产学研的发展之路。
(4)整体优化设计,结构科学合理,便于安装拆卸及维护。
(5)结构简单,工作可靠,人工操作方便且安全等。
(6)存贮时间长,运输方便。
1.4国内外研究现状1.4.1国外打捆机的发展概况国外青饲料机械已有100多年的发展历史,经历了从使用畜力到拖拉机动力配套、从单项作业机具到联合作业机具等发展过程。
20世纪60年代是欧美各国牧草机械发展的高峰时期,这一期间完成了由畜力机械、割、搂草机具、各种联合作业机具及成型机具相继研制成功并迅速推广。
机具的保有量迅速上升的美国,青饲料捡拾压捆机保量达70万台。
20世纪70年代以来,部分服役机具趋于饱和,产量和保有量保持稳定或略有下降,各公司致力于开发新产品,改进原有产品的性能,以保持竞争能力。
美国、德国、法国、意大利、日本等发达国家在该领域处于领先地位。
如德国STOLL公司的割晒设备,德国克拉斯公司自走式压捆机,法国库恩公司的旋转割草机等,他们生产的打捆装备品种齐全,配套性能好,可实现秸秆收获的全程机械化作业[10]。
20世纪90年代,这些国家的割、搂、捆装、运等青饲料收获机械陆续地进入我国青饲料种基地,国外先进的青饲料收获机械技术比较完善,机具品种多,性能可靠,但价格昂贵故在国内没有达到大面积推广应用。
目前,欧美各国几乎所有的农机公司都生产青饲料收获机械,产品品种齐全,系列完整,作业效率高、打捆后便于运输和储存,能满足各种生产条件下全面机械化的需求。