淺析自走式秸稈輸送機(jī)輸送帶的選型與設(shè)計(jì)

趙芳芳

摘 要：目前我國(guó)專門用于田間物料輸送的設(shè)備比較少，很多秸稈輸送機(jī)在進(jìn)行輸送帶的選型和設(shè)計(jì)等方面存在一些問(wèn)題?；诖?，筆者結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)，對(duì)自走式秸稈輸送機(jī)輸送帶進(jìn)行了選型與設(shè)計(jì)，將某縣打捆之后的小麥秸稈和輸送小麥秸稈的輸送機(jī)作為研究對(duì)象，通過(guò)秸稈包的受力狀況進(jìn)行輸送帶的選型，通過(guò)輸送帶的受力狀況進(jìn)行輸送帶的設(shè)計(jì)，有效提升了輸送機(jī)輸送的效率，減少了輸送機(jī)的消耗。

關(guān)鍵詞：秸稈包；輸送機(jī)；輸送帶

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.072

0 前言

傳統(tǒng)的輸送機(jī)大都為固定式，只能用于地面平整、工作環(huán)境優(yōu)異且工作距離較短的場(chǎng)所，對(duì)于田間秸稈運(yùn)輸而言，其地面凹凸不平、工作環(huán)境惡劣且工作距離較長(zhǎng)，由此可以看出，傳統(tǒng)的輸送機(jī)很難用于田間秸稈輸送，為了提高田間秸稈運(yùn)輸?shù)男?，技術(shù)人員研發(fā)了自走式秸稈輸送機(jī)，能夠有效提升田間秸稈輸送的效率，減少勞動(dòng)強(qiáng)度。而在自走式秸稈輸送機(jī)中，最重要的是輸送帶的設(shè)計(jì)。

1 自走式秸稈輸送機(jī)輸送帶的選型

1.1 構(gòu)建秸稈尺寸模型

筆者選取某縣打捆之后的小麥秸稈作為研究對(duì)象，初步測(cè)量結(jié)果顯示，每個(gè)秸稈包的重量在20kg-35kg，結(jié)合實(shí)際狀況，將每個(gè)秸稈包的重量設(shè)定成50kg；對(duì)秸稈包進(jìn)行了摩擦系數(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)，測(cè)量的結(jié)果顯示秸稈包的摩擦系數(shù)是0.54，結(jié)合實(shí)際狀況，將摩擦系數(shù)設(shè)定為0.5；初步測(cè)量的結(jié)果顯示，秸稈包的長(zhǎng)為60cm，寬為60cm，高為45cm，結(jié)合實(shí)際狀況，將每個(gè)秸稈包的尺寸模型設(shè)定為：長(zhǎng)是70cm，寬是70cm，高是50cm的長(zhǎng)方體。

1.2 秸稈受力模型分析

經(jīng)過(guò)袋裝或者打捆之后的秸稈在輸送機(jī)輸送的過(guò)程中，主要受重力、支持力和摩擦力這三個(gè)力。當(dāng)秸稈包受靜摩擦力的時(shí)候，秸稈包和輸送帶為相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，做勻速運(yùn)動(dòng)，秸稈包受力平衡，此時(shí)摩擦力F1的大小為：mgsinθ；當(dāng)秸稈包受滑動(dòng)摩擦力的時(shí)候，秸稈包和輸送帶進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)，秸稈包的摩擦力F1的大小為：μmgcosθ。

當(dāng)輸送機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)候，秸稈包在剛放置在輸送帶上的時(shí)候，其初速度是0，秸稈包做初速度是0的勻加速運(yùn)動(dòng)。要想使秸稈包可以順利輸送到頂端，就要使秸稈包受到的滑動(dòng)摩擦力比秸稈包受到的重力的下滑分力大，也就是說(shuō)：θ≤arctanμ，將上述秸稈尺寸模型的相關(guān)參數(shù)帶入，可以計(jì)算出輸送帶的最大傾斜角θ不能超過(guò)26.5°。因此，可以根據(jù)秸稈受力模型和輸送帶的最大傾斜角進(jìn)行輸送帶的選型。另外，在進(jìn)行輸送帶選型的時(shí)候，為了保障輸送帶具有較強(qiáng)的輸送能力，選型人員需要選擇足夠強(qiáng)度與厚度、較大的彈性且具備一定橫向與縱向撓性的輸送帶[1]。

2 自走式秸稈輸送機(jī)輸送帶的設(shè)計(jì)

根據(jù)上述輸送帶選型分析，筆者選用尼龍帆布芯分層輸送帶進(jìn)行自走式秸稈輸送機(jī)輸送帶的設(shè)計(jì)。首先，分析秸稈包對(duì)輸送帶的作用力。本文選用的輸送機(jī)總長(zhǎng)度是7000mm，秸稈包的長(zhǎng)和寬均為700mm，假定輸送帶上秸稈包之間的距離為零，也就是說(shuō)，該輸送機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中，輸送帶上最多可以傳輸十個(gè)秸稈包。設(shè)定輸送帶的工作傾角是20°，輸送帶的運(yùn)動(dòng)速度為1.5m/s。計(jì)算可知秸稈包所受的摩擦力F1=μmgcosθ=235N，秸稈包的加速度為1.28N/kg，秸稈包的運(yùn)動(dòng)路程為0.9m。因?yàn)槊總€(gè)秸稈包的長(zhǎng)度為0.7m，所以在輸送帶上傳輸?shù)?0個(gè)秸稈包中，有2個(gè)秸稈包處于加速狀態(tài)，剩余8個(gè)秸稈包處于勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，由此計(jì)算出秸稈包和輸送帶間的總摩擦力為1838N。

然后，輸送帶的最大張力。當(dāng)輸送機(jī)在運(yùn)行的時(shí)候，輸送帶的速度比較小、運(yùn)輸?shù)木嚯x也比較短，所以在進(jìn)行輸送帶的受力分析時(shí)，通常計(jì)算其張力的大小。一般來(lái)說(shuō)，輸送帶的最大張力主要通過(guò)全路線逐點(diǎn)計(jì)算法求得，該計(jì)算方法是將輸送帶的傳輸路線分成直線區(qū)段以及曲線區(qū)段這兩部分，從輸送帶空裁的最小張力點(diǎn)開(kāi)始計(jì)算，傳輸路線上每一個(gè)張力點(diǎn)的張力為前一點(diǎn)張力和這兩點(diǎn)之間阻力之和。筆者將輸送帶的張力點(diǎn)設(shè)為S1、S2、S3和S4這四個(gè)，其中，S1為空裁區(qū)段的最小張力，S4為最大張力。通過(guò)數(shù)據(jù)驗(yàn)證分析，將S1設(shè)定為1000N，計(jì)算可得S2=1030N；S3=1081.5N；S4=2919.5N。

其次，輸送帶的帶寬。根據(jù)上述設(shè)定的秸稈包尺寸模型和密度計(jì)算公式，可以得出秸稈包的堆積密度為204.5kg/m3，結(jié)合實(shí)際狀況，將秸稈包的堆積密度設(shè)定為200kg/m3。輸送帶帶寬的計(jì)算公式如下：B=，其中，Q是指輸送帶的輸送量，其單位為t/h，則Q=376t/h；是指輸送帶的斷面系數(shù)，取值為400；是指輸送帶的速度系數(shù)，取值為1；是指輸送帶的傾角系數(shù)，取值為0.81；V是指輸送帶的運(yùn)行速度，取值為1.5m/s；是指堆積密度，其單位為t/m3，取值為0.8。由此可以得出，輸送帶的帶寬為0.98m。

最后，輸送帶的帶層。輸送帶帶層的計(jì)算公式如下：i=，其中，指的是膠帆布的徑向扯斷強(qiáng)度，取值為56KN/m；c指的是安全系數(shù)，取值為8。將上述計(jì)算得出的數(shù)值帶入公式可得：i=0.16。因?yàn)榻斩挵馁|(zhì)量比較小，并不需要輸送帶具備較高的抗拉強(qiáng)度，計(jì)算時(shí)選取的0.8堆積密度要高于實(shí)際的秸稈包堆積密度，所以將輸送機(jī)的寬度從900mm調(diào)整為1100mm，由此得出輸送帶的層數(shù)為3[2]。

3 結(jié)論

綜上所述，自走式秸稈輸送機(jī)能夠有效提升秸稈輸送的效率，可以在田間進(jìn)行推廣應(yīng)用。分析可得，通過(guò)對(duì)自走式秸稈輸送機(jī)的輸送帶分析可知，輸送帶的最大傾斜角不能超過(guò)26.5°，輸送帶的層數(shù)為三層，其長(zhǎng)度為7m，寬為1.1m，高位0.7米，按照這些參數(shù)設(shè)計(jì)的輸送帶能夠在惡劣的田間環(huán)境下高效地進(jìn)行秸稈的輸送。本文的探究仍舊存在不足之處，僅供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁永秀.自走式秸稈帶式輸送機(jī)的研究[D].石河子大學(xué)，2014.

[2]齊自成，位國(guó)建，姜偉，許兵武，田超洵.自走式多功能穗莖兼收玉米聯(lián)合收獲機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2012，50

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