9P-150C型秸稈膨化機(jī)的研制

李國(guó)程 李曉杰 韓彥春

摘要：秸稈膨化機(jī)可將農(nóng)作物秸稈加工成綠色生態(tài)飼料，實(shí)現(xiàn)秸稈資源化利用。研究開(kāi)發(fā)9P-150C型秸稈膨化機(jī)，介紹該機(jī)具總體設(shè)計(jì)方案，闡述主要工作部件的結(jié)構(gòu)與工作原理，分析該機(jī)具的主要特點(diǎn)，以期為該機(jī)具的推廣應(yīng)用提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：秸稈膨化機(jī);飼料;設(shè)計(jì);特點(diǎn)

中圖分類(lèi)號(hào)：S817.1? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1674-1161（2020）03-0022-03

我國(guó)農(nóng)作物秸稈資源十分豐富，但因?yàn)槿狈ο冗M(jìn)的處理技術(shù)和相應(yīng)的加工設(shè)備，巨大的秸稈資源尚未得到有效利用。農(nóng)作物秸稈是一種典型的纖維性飼料，且富含N，P，K，Mg，Ca等營(yíng)養(yǎng)元素，將其加工處理制成生物飼料，每年可節(jié)約飼料糧8 000萬(wàn)t，相當(dāng)于目前我國(guó)飼料糧的50%以上。本課題研究開(kāi)發(fā)出9P-150C型秸稈膨化機(jī)，將農(nóng)作物秸稈加工成綠色生態(tài)飼料，為秸稈飼料化利用提供裝備支持。

1 9P-150C型秸稈膨化機(jī)整體設(shè)計(jì)

1.1 整機(jī)結(jié)構(gòu)

該機(jī)具主要由膨化裝置、電控系統(tǒng)、上料裝置、螺旋輸送組合料倉(cāng)、打包裝置、供水與噴菌系統(tǒng)等部分組成（如圖1所示）。

1.2 工作過(guò)程與原理

該機(jī)具工藝流程為：高速旋轉(zhuǎn)→高溫高壓→糖化熟化→擠壓膨化→添加生物菌劑→真空包裝→厭氧發(fā)酵→膨化飼料。工作原理為：采用螺桿式變徑變距技術(shù)，通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)和摩擦，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能（設(shè)備內(nèi)部形成高溫高壓的膨化擠壓腔，腔內(nèi)溫度可達(dá)150 ℃），進(jìn)而形成高壓噴放過(guò)程，破壞秸稈表面蠟質(zhì)膜，使秸稈纖維細(xì)胞壁斷裂，完成熟化、糖化的質(zhì)變過(guò)程，再向質(zhì)變后的秸稈中添加有益生物菌，進(jìn)行真空包裝發(fā)酵。該機(jī)具將秸稈從利用率低的粗飼料轉(zhuǎn)化成易吸收、營(yíng)養(yǎng)豐富、綠色生態(tài)的優(yōu)質(zhì)生物秸稈膨化飼料。與干秸稈相比，秸稈膨化飼料中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量得到大幅提高，不易消化的纖維素和半纖維素含量均有下降，并可以自然儲(chǔ)存3 a不變質(zhì)。

1.3 主要技術(shù)參數(shù)

該機(jī)具主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

2 主要工作部件設(shè)計(jì)

2.1 膨化裝置

膨化裝置由減速機(jī)構(gòu)和膨化機(jī)構(gòu)兩部分組成。秸稈物料通過(guò)皮帶輸送裝置經(jīng)攪拌料斗分別進(jìn)到膨化裝置的2個(gè)膨化腔內(nèi)，在膨化腔內(nèi)通過(guò)螺旋擠壓和摩擦將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能，使秸稈處于高溫高壓狀態(tài)，破壞秸稈表面蠟質(zhì)膜，實(shí)現(xiàn)消毒、殺菌、熟化、糖化的質(zhì)變化。

2.2 上料裝置

上料裝置包括皮帶輸送機(jī)構(gòu)和料斗。秸稈物料通過(guò)皮帶輸送機(jī)構(gòu)輸送到料斗內(nèi)，皮帶入料斗處裝有破拱裝置，防止物料在入料斗處堆積，有效提高皮帶機(jī)構(gòu)輸送效率。

2.3 螺旋組合輸送料倉(cāng)

螺旋組合輸送料倉(cāng)包括螺旋輸送機(jī)構(gòu)和皮帶輸送機(jī)構(gòu)。物料經(jīng)進(jìn)料罩進(jìn)入，通過(guò)螺旋輸送組合料倉(cāng)連續(xù)均勻地向打捆機(jī)供料，確保膨化機(jī)產(chǎn)能，并使生物菌噴灑后攪拌充分。

2.4 打包裝置

打包分打捆和裹膜2個(gè)步驟，打包裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示。膨化后的物料落入料箱，當(dāng)物料集到料箱約2/3處時(shí)，離合器推到分離位置，啟動(dòng)打捆機(jī)構(gòu)，打捆機(jī)構(gòu)準(zhǔn)備工作;再啟動(dòng)輸送帶，物料通過(guò)輸送帶進(jìn)入打捆機(jī)構(gòu)，打捆機(jī)構(gòu)開(kāi)始打捆;報(bào)警燈閃爍并鳴笛時(shí)輸送帶停止送料，打捆繩自動(dòng)送入打捆機(jī)構(gòu)內(nèi);打捆結(jié)束，打開(kāi)倉(cāng)門(mén)，圓捆物料落入裹膜機(jī)構(gòu)，關(guān)閉倉(cāng)門(mén);啟動(dòng)裹膜機(jī)構(gòu)，裹膜機(jī)構(gòu)開(kāi)始包膜，確保每個(gè)部位裹膜層數(shù)不低于3層（合理調(diào)整裹膜時(shí)間和繼電器時(shí)間，達(dá)到7 s裹1層）。

2.5 電控系統(tǒng)

電控系統(tǒng)（如圖3所示）與膨化機(jī)主機(jī)合并到外包裝內(nèi)，便于操作人員根據(jù)出料實(shí)際情況來(lái)控制各個(gè)電器。打包裝置由其自身機(jī)架上的電控箱內(nèi)的電器元件控制，可以使操作人員近距離操作機(jī)器。主機(jī)電控柜內(nèi)預(yù)留鍘段機(jī)構(gòu)和打捆機(jī)構(gòu)所需動(dòng)力電源。

2.6 供水與噴菌系統(tǒng)

供水與噴菌系統(tǒng)包括供水部分和噴菌部分（如圖4所示）。水經(jīng)給水泵分別加入到主機(jī)膨化腔和螺旋組合輸送料倉(cāng)，供水量在系統(tǒng)內(nèi)調(diào)節(jié)。菌液經(jīng)保溫菌箱加入到螺旋組合輸送料倉(cāng)，采用快接插頭便于拆卸。系統(tǒng)需放置于0 ℃以上環(huán)境，防止凍壞各零部件。

3 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

3.1 主要技術(shù)參數(shù)改進(jìn)

為了提高產(chǎn)能，將籠體及螺桿的直徑加大。由于螺桿擠壓傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性及受力情況復(fù)雜，目前還沒(méi)有成型的理論和公式，大部分?jǐn)?shù)據(jù)是通過(guò)實(shí)踐應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)或試驗(yàn)確定的。通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)螺桿的長(zhǎng)徑比、錐度、節(jié)距等技術(shù)參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，使秸稈在籠體內(nèi)運(yùn)行的阻力減小，改善了軸向通過(guò)性，使生產(chǎn)率大大提高。

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新

1） 螺旋筒設(shè)計(jì)。增加了螺旋筒槽數(shù)量及螺旋截面尺寸，使秸稈在籠體內(nèi)的揉搓時(shí)間延長(zhǎng)，從而提高秸稈的膨化率。

2） 籠體進(jìn)料口位置和方向改進(jìn)設(shè)計(jì)。將進(jìn)料口位置向秸稈運(yùn)動(dòng)方向前移，并將進(jìn)料方向由原來(lái)垂直于秸稈運(yùn)動(dòng)方向改為與秸稈運(yùn)動(dòng)方向成80 °角。這樣改進(jìn)后，秸稈在進(jìn)入籠體時(shí)其沿著螺桿的軸向已有一定的初速度，減小了秸稈運(yùn)行阻力帶給螺桿的反作用力，減少了后螺桿的不必要磨損，延長(zhǎng)其使用壽命。

3） 機(jī)架改進(jìn)設(shè)計(jì)。由于螺桿、螺旋筒、籠體的軸向和徑向尺寸加大，主軸的彎矩和扭矩也相應(yīng)加大。為了使軸承受力均勻合理，將支撐位置進(jìn)行重新布置，加大支撐間距，使主軸運(yùn)轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)。

4） 電氣控制部分改進(jìn)。對(duì)送料、喂料、出料裝置在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，可以同起同停，同時(shí)加水，同時(shí)噴菌。

4 結(jié)語(yǔ)

9P-150C型秸稈膨化機(jī)是國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利產(chǎn)品，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)秸稈膨化設(shè)備的空白，也是技術(shù)創(chuàng)新型農(nóng)機(jī)發(fā)明的革命性突破。該機(jī)具符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，集低碳、節(jié)能、環(huán)保、綠色為一體，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、生態(tài)效益顯著，競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)明顯，應(yīng)用前景廣闊。

參考文獻(xiàn)

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Development of 9P-150C Type Straw Bulking Machine

LI Guocheng1， LI Xiaojie1， HAN Yanchun2

（1. Liaoning Xianghe Animal Husbandry Industry Co.， Ltd.， Fuxin Liaoning 123000， China; 2. Fuxin City Industrial Technology Innovation Promotion Center， Fuxin Liaoning 123000， China）

Abstract： The straw bulking machine can process the crop straw into green ecological feed and realize the utilization of straw resources. In this paper， 9P-150C type straw bulking machine was developed， and it introduced the overall design scheme of the machine， explained the structure and working principle of the main working parts， analyzed the main characteristics of the machine， in order to provide technical support for the promotion and application of the machine.

Key words： straw bulking machine; feed; design; character