壓縮捆包機(jī)設(shè)計研究

歐君

摘要：文章通過壓縮捆包機(jī)設(shè)計過程的分析，描述設(shè)計思路，提出農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化生產(chǎn)線的設(shè)計要求，闡述了壓縮捆包機(jī)各個功能模塊的設(shè)計方案和設(shè)計要點，克服了現(xiàn)有捆包機(jī)的一些不足，與同行和用戶商討交流。

關(guān)鍵詞：壓縮捆包機(jī)；青貯飼料；農(nóng)業(yè)自動化；流水線捆包；設(shè)計過程 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TB484 文章編號：1009-2374（2016）18-0021-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.18.011

1 概述

隨著規(guī)模的擴(kuò)大，千山藥機(jī)面臨產(chǎn)品轉(zhuǎn)型，需要豐富產(chǎn)品線，經(jīng)過多方調(diào)研我們把切入點放在農(nóng)業(yè)機(jī)械的壓縮捆包機(jī)上。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，在生產(chǎn)大量糧食的同時也產(chǎn)出大量的秸稈，這些秸稈農(nóng)民基本不需要，由于秸稈的體積重量比大，運輸不便，導(dǎo)致秸稈利用率很低，很多地方直接進(jìn)行焚燒，對環(huán)境造成極大污染。青貯料是牛羊等畜牧最佳飼料，營養(yǎng)比干飼料流失少。我們的壓縮捆包機(jī)對秸稈進(jìn)行壓實、打包，把秸稈變廢為寶，而且可以很好地用于青貯飼料的打包儲存。

2 設(shè)計思路分析

設(shè)計立項之初，我們調(diào)研了國內(nèi)外一些捆包機(jī)的廠商和用戶，捆包機(jī)在牧草和秸稈收獲應(yīng)用非常廣泛，工藝也比較成熟，但是現(xiàn)有捆包機(jī)存在一些局限性和不足，尤其難以適用現(xiàn)在的大型現(xiàn)代化農(nóng)牧場，比如在現(xiàn)有的設(shè)備工藝基礎(chǔ)上，其打包緊實度不高、自動化程度不高無法形成流水生產(chǎn)線、生產(chǎn)效率低等。吸取現(xiàn)有設(shè)備工藝的經(jīng)驗、剖析其不足之處，我們的設(shè)計思路就清晰了，需要設(shè)計一款全自動緊實度好的、能適應(yīng)流水線生產(chǎn)的壓縮捆包機(jī)。

3 設(shè)計思路的實現(xiàn)

首先，確定壓縮捆包機(jī)的工藝路線：自動進(jìn)料→壓縮成捆→預(yù)打捆→物料輸送→最終捆包→成品輸出。其次，選用電氣-液壓作為設(shè)備傳動控制系統(tǒng)，根據(jù)工藝路線，在滿足國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，設(shè)計各個相關(guān)機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)其對應(yīng)功能。

3.1 自動進(jìn)料方案及要點

自動進(jìn)料的設(shè)計要點首先就是考慮其自動化，需要有實時檢測反饋，根據(jù)工況要求可以實現(xiàn)快速進(jìn)料、慢速進(jìn)料和停止進(jìn)料等狀態(tài)。由于壓縮捆包機(jī)對應(yīng)的原料為草料和秸稈之類，它們具有成團(tuán)成堆的特性，需設(shè)計相關(guān)機(jī)構(gòu)防止其卡料。

3.2 壓縮成捆方案及要點

現(xiàn)有捆包機(jī)的壓縮成捆工藝起初是無壓進(jìn)料，待物料裝滿后再進(jìn)行擠壓成捆，這種工藝有個弊端，就是把壓縮全部積累留在最后，實現(xiàn)起來壓實難度大、緊實度差。解決方案就是帶壓進(jìn)料，進(jìn)料同時進(jìn)行壓縮，直至最終壓縮成型，這種方案壓實所需壓力比較均勻，沖擊力小，緊實度也會更好。帶壓壓縮方案示意圖見圖1所示：

圖1 壓縮成捆方案示意圖

根據(jù)既定方案，待物料壓縮到預(yù)設(shè)的緊實度（可以通過檢查壓縮馬達(dá)壓力達(dá)到預(yù)設(shè)壓力來實現(xiàn)）時，將對此狀態(tài)下物料進(jìn)行預(yù)包，目的就是在接下來的輸送時防止成型物料散開。預(yù)包完成后壓縮捆包倉室打開，物料包進(jìn)入輸送軌道。

3.3 物料輸送方案及要點

物料輸送的設(shè)計要點就是輸送平穩(wěn)、對壓縮成捆工位和最終捆包工位位置交接準(zhǔn)確可靠。通過檢測反饋來實現(xiàn)物料輸送和停止，實時檢測物料位置狀態(tài)。此外，還需要設(shè)計散落物料的回收系統(tǒng)把散落的物料送回進(jìn)料軌道。

3.4 最終捆包方案及要點

1.旋轉(zhuǎn)捆包機(jī)構(gòu)；2.防碰撞機(jī)構(gòu)；3.膜夾持膜切刀機(jī)構(gòu)；4.自動供膜機(jī)構(gòu)；5.包膜平臺；6.成品輸送架

圖2 最終捆包機(jī)構(gòu)圖

最終捆包結(jié)構(gòu)如圖2所示，序號5包膜平臺有3個位置狀態(tài)（上翹、水平、下溜），物料來之前處于上翹狀態(tài)以定住輸送過來的物料，包膜平臺在物料停穩(wěn)后變?yōu)樗綘顟B(tài)，通過皮帶自轉(zhuǎn)帶著物料進(jìn)行自轉(zhuǎn)，同時序號1旋轉(zhuǎn)捆包機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，通過序號5包膜平臺自轉(zhuǎn)和序號1旋轉(zhuǎn)捆包機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)兩者合成運動來實現(xiàn)物料纏繞膜，待膜纏繞到預(yù)設(shè)層數(shù)時，序號3膜夾持膜切刀機(jī)構(gòu)打開，序號1旋轉(zhuǎn)捆包機(jī)構(gòu)通過檢查反饋停在中位，序號3膜夾持膜切刀機(jī)構(gòu)閉合切斷物料膜同時把膜夾持住以待下一次捆包。之后序號5包膜平臺變?yōu)橄铝餇顟B(tài)，序號6成品輸送架跟著滑動至合適位置輔助捆包好的成品滾下包膜平臺。

圖2序號4為自動供膜機(jī)構(gòu)，為了適應(yīng)自動化流水線作業(yè)，必須設(shè)計膜卷快換裝置使換膜方便快捷，膜狀態(tài)（無膜、短膜）實時監(jiān)測，還需要通過特殊工藝加工的張緊筒保證膜在工作狀態(tài)中一直處于平展?fàn)顟B(tài)。針對這些設(shè)計要點我們一一設(shè)計相應(yīng)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)其功能。

為了作業(yè)安全考慮，設(shè)計了圖2序號2防碰撞機(jī)構(gòu)來保護(hù)人身安全，序號2防碰撞機(jī)構(gòu)被觸碰時設(shè)備急停，以避免或降低對人身傷害。

3.5 電氣系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)方案

圖3 閉式液壓系統(tǒng)原理圖

該壓縮捆包機(jī)采用液壓傳動系統(tǒng)，內(nèi)含一個閉式系統(tǒng)和一個開式系統(tǒng)，其中壓縮捆包功能需要壓力大沖擊小，故采用閉式系統(tǒng)以避免沖擊，保證其壓縮平穩(wěn)，其原理圖如圖3所示，其余功能動作采用開式系統(tǒng)。電氣系統(tǒng)通過檢測裝置的各種反饋對設(shè)備整體運行進(jìn)行實時監(jiān)控，會把各種檢測數(shù)據(jù)顯示在操作屏方便操作人員隨時觀察，可以通過操作屏發(fā)布指令控制電磁閥來實現(xiàn)各種液壓執(zhí)行元件相關(guān)動作，也可以選用預(yù)設(shè)程序進(jìn)行全自動運行。

4 設(shè)計總結(jié)

現(xiàn)該設(shè)備已完成單機(jī)各項調(diào)試以及碎料、混料、捆包連線調(diào)試，最快捆包速度為50包每小時（約75噸每小時）。緊實度密封性好，捆包的青貯飼料無變質(zhì)、營養(yǎng)流失少。設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性也符合我們預(yù)期?？偨Y(jié)各項測試，該設(shè)備各項功能指標(biāo)基本滿足設(shè)計初衷，也得到客戶的認(rèn)可。

5 結(jié)語

我國牧草資源非常豐富，但是國內(nèi)相關(guān)的牧草收割貯藏方面的農(nóng)機(jī)比較落后，而引進(jìn)進(jìn)口設(shè)備成本高，這些因素制約了我國畜牧業(yè)的發(fā)展，還有北方大部分秸稈當(dāng)廢物直接焚燒污染氣候環(huán)境更是讓人痛心。我衷心希望國內(nèi)捆包機(jī)等農(nóng)機(jī)企業(yè)加強自主創(chuàng)新，提高研發(fā)制造水平，也希望政府能對農(nóng)機(jī)新技術(shù)和使用購買者提供一定的補貼，以推進(jìn)我國農(nóng)業(yè)的自動化進(jìn)程。

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（責(zé)任編輯：黃銀芳）