小麦秸秆打捆机

小麦秸秆打捆机

摘要

在我们国家小麦联合收割机已经非常普及，农业机械化水平有了很大的提高，但是小麦收割之后秸秆遗留在田地，对下一季种植耕作造成了严重干扰。农民为了方便下一季的种植往往需人工将散落在田间的麦秸采拾并堆在另一块空地上，这样大大消耗了农民的劳动力，降低了效率，而且占用了其他耕地，降低了耕地的利用率。甚至有的农民直接焚烧秸秆造成大气污染，增加了环境负担，不利于可持续发展，而且不利于农田利用。现在设计一种秸秆打捆机将收割后的秸秆进行捡拾打捆作业，这样既减轻了农民的劳动又方便快捷，且方便存储运输。本文将借鉴打捆机已有的成熟技术，吸收最新的先进技术，设计符合需求的秸秆打捆机，并对之进行验证和相关的数据分析论证。

引言在我们国家秸秆资源十分丰富，尤以玉米小麦水稻秸秆为主，秸秆用途广泛。现在主流方向是将秸秆处理液化为能源用于家居做饭，汽车燃用油等天然气石油替代品，属于新能源范畴，前景非常广阔，还可加工成牲畜用于喂养牲畜。不过农牧专家认为秸秆过腹还其田是秸秆利用的最佳途径，就是将秸秆打碎直接滞留在田地利用土壤微生物发酵将其作为土地的养料回馈于自然或者是通过将秸秆喂养于牲畜，将其粪便还田。此可代替化肥做养料，绿色无污染无危害，实现土地可持续利用。农民对于秸秆的要求就是尽快将麦秸清理干净以不至于影响下茬种植。但人工清理麦秸消耗了巨大的劳动力而且效率非常低下，于是燃烧秸秆成为农民最喜爱的选择方式，但此方式污染环境也使秸秆资源得不到有效利用。所以秸秆打捆机成为解决此问题的一种有效途径。

1.1秸秆利用分析

农业大国是我国的基本国情，我国每年大约可产出6亿多吨的秸秆资源，这是一笔巨大的生物资源，同时也是一种重要的能源储备资源。秸秆作为一种前景广阔的资源大致有以下用途1作为一种新能源进行开发，替代现有能源

2讲秸秆粉碎处理用于加工牲畜饲料

3用作工业原料如造纸或一些食用菌的培养基料

4将秸秆还田，用作土地养料，实现可持续发展

西方国家秸秆打捆机技术相对我国而言发展起步早，技术先进相对成熟，小麦，玉米等自然作物在美国等西方国家已实现全程机械化收获，将秸秆粉碎还田成为这些国家首选的方式。但也因为如此，他们在秸秆清理回收的联合作业机械上的研发进展缓慢。另有一部分国家为了发展新能源技术和提高能源利用率，在发电造纸等方面将秸秆打捆机取代木材，收获了良好的效果。西方国家的秸秆打捆机技术已经发展长达一个世纪之多，起初为简单的压捆机，人工采拾，人工打捆。接着发展为捡拾打捆机，最后就是现在普遍的方形打捆和圆形自动打捆机。国内打捆机起步较晚，但是起点高。在吸收了国外先进技术和自主研发的基础上我国秸秆打捆机技术正在大力跟进。和国外打捆机相比，我国秸秆打捆自动化程度低，草捆密度小，成捆率低等。其中最为突出的是在核心技术秸秆打捆器上的理论不够完善。

1.2我国秸秆打捆机前景

相对于国内市场，国外进口的秸秆打捆机造价及其昂贵，因此国内秸秆打捆机拥有巨大的国内潜在市场。要消化吸收引进的先进技术，在此基础上进行再创新，降低生产成本。国家致力于提高农业机械化水平，农机购机享有补贴，而且我国还有专门的机构如农机局来帮助农民采购农机。当然现在我国秸秆打捆机也确实面临一些困难。如油价持续走高，劳动力工资提高等，这些让使用秸秆打捆机成本提高，另一方面我国大部分耕田面积较小，限制了农业机械化水平的提升，降低了效率。

1.3秸秆打捆机推广措施

可加大农机购机补贴力度，降低农民的购机成本，提高农民购买积极性，要使补贴真正落实

到实处。还可降低农业用油价格，保证农耕时农机用油充足稳定。可鼓励大块农田生产，进行规模化经营，有利于提高农机化水平和资源利用率。要加大对农民的培训，使农民了解懂得掌握农机技术，使农机技术真正应用于生产。

2正文设计的此款秸秆打捆机主要由捡拾器，螺旋传送器，打碎机，圆形压缩打捆装置组成。现在市场上主流的秸秆打捆机分为两种，一种是圆形打捆机，一种是方形秸秆打机。打捆机由捡拾装置捡拾，其中大型复杂的可加装割刀装置如同联合收割机的形式，然后由传输装置传入粉碎机，其中传输装置有带轮传送装置和螺旋传送器，现在大多以螺旋传送器为主，随后经切碎处理的秸秆被传送到打捆室，其中圆形打捆机在多个旋转棍轮的合力作用下将物料旋转成草芯，后面源源不断地秸秆进入打捆室随着旋转辊旋转，附着在原有的草芯上慢慢形成圆捆，最后由穿绳器穿绳打结器打结割断推出舱外。方形秸秆机打捆器打捆室主要是压缩式，秸秆经传送装置运输到打捆室后，在打捆室中由活塞挤压不断做往复式运动，秸秆长度就会越来越长，但到达规定的长度时，进行打结割绳推出舱外。两者各有优劣，前面原理基本相同，主要是打捆的打捆方式不同。本款打捆机在打捆方面将吸收两种打捆机的技术实现活塞压缩打圆捆。

2.1捡拾器

2.1.1设计性能要求

捡拾器的工作要求就是用来捡拾散落在农田里的秸秆，通俗的讲，就是将散落在田地的秸秆进行收集排列整齐送入机器中。

捡拾器的具体工作要求：首先要保证的就是将散落在农田的秸秆捡拾干净；要求秸秆不应堵塞可通畅无阻的运送至机器的下一个工作部件；捡拾器作业过程中，尽量减少地面硬物或留茬对捡拾器的冲击；

2.1.2捡拾器简介

捡拾器是秸秆打捆机的重要组成部件，其性能好坏直接决定着秸秆打捆机的整体质量。捡拾器大体有升运式和滚筒式，本文研究滚筒式。现如今国内秸秆打捆器存在着捡拾器滚筒较大，且弹齿间距大幅宽小的问题，尤其是弹齿直接焊接在滚筒上的现象导致弹齿一经损坏折断导致修理不便，这大大影响了秸秆打捆机的工作效率和使用寿命.针对以上问题，设计幅宽120mm，弹齿长160mm的捡拾器，三组弹齿相互间隔120度均匀分布，弹齿间距80mm，弹齿具有相应的弹性以抵御冲击防止物料对捡拾器的破坏，尤为重要的是弹齿的弹性功能可使弹齿距地高度降低至30mm左右，这样以来就可以捡拾厚度较为稀薄的秸秆捆和相对矮小的谷物品种降低漏检率。设计改变了以往直接将弹齿焊于滚筒的设计，通过在滚筒表面钻螺纹孔，弹齿前端的螺纹孔设计使弹齿滚筒通过螺纹副配合。这样可将秸秆从地上捡拾干净，生产捡拾器容易装配，降低生产成本，由于弹齿和滚筒是螺纹副配合，一旦弹齿损坏，十分容易更换，大大提高了装备的可靠性和机器工作效率。

2.1.3工作原理

捡拾器通过外力拖拉机的带动，沿着收割后自然排列堆放的秸秆方向前进，由弹齿捡拾起置放于地面的秸秆，输送到下一个工作装置螺旋传送器。当秸秆打捆机工作时，发动机通过传动系统带动捡拾器主轴运转从而带动滚筒转动，弹齿和滚筒由螺纹副相连，弹齿随螺纹副做圆周运动。随着滚筒的转动，弹齿由上而下运动，当弹齿运动到与地面呈垂直状态时，弹齿顶端开始与秸秆接触，在主轴滚筒的带动下，弹齿将秸秆升举，随着滚筒旋转，将秸秆推送后抛至螺旋传送器，以此往复实现循环将秸秆进料。

2.1.4相关数据参数分析

滚筒旋转速度

滚筒的旋转速度愈大，弹齿顶端的最大速度与加速度就愈大，因此秸秆和

地面异物对弹齿的冲击愈大，所以在满足工作要求的前提下应该尽可能降低滚筒的旋转速度。滚筒旋转速度受主轴控制，一般情况下秸秆打捆机正常工作时的速度要小于弹齿端点最大线速度，设其速度为

v=R n1/30≥1.5m/s

（1.5m/s为牵引动力整体前进速度）

R——弹齿端点最大旋转半径，选为190mm

n1——捡拾器的滚筒旋转速度，单位r/min

n1=30v/(R)=30*1.5/(3.14*0.190)=75r/mi

上式计算结果仅为理想情况下的理论数据分析，但是秸秆打捆机在实际工

作过程中会有凹凸不平的地面或地面突出异物对秸秆捡拾器的冲击，加之秸秆与机器的摩擦等因素。为了使秸秆不堆积于地面，尽可能降低捡拾器堵塞的情况，结合实际操作经验和大量实验数据为上式添加一个修正系数k，取k=2，则秸秆捡拾器的实际旋转速度为n=n1k=75*2=150r/min.

滚筒幅宽

滚筒的宽度应该大于堆放于地上的秸秆宽度，更是由于秸秆堆放不整齐，这就相当于实际上延长了秸秆的长度，因此滚筒的幅宽应适当放大。通过查阅以往的相关文献资料，各种秸秆打捆机，割草机的工作幅宽一般设置为1.2~1.6m，

而且有的大型秸秆捡拾机滚筒幅宽可达2m左右。通过加大幅宽可降低秸秆漏拾率，但幅宽过大会导致机器笨重，灵活差，而且还会使成本上升，因此工作幅宽应该控制在一个适当的长度。

相关参数分析

捡拾器的主要工作要求就是将秸秆捡拾干净传送到下一个位置，影响捡拾器工作的几个关键数据为：拖拉机前进速度，弹齿长度，滚筒直径，滚筒幅宽，滚筒转速，其中最为重要的两个影响因素已在上文论。秸秆打捆机由拖拉机牵引提供前进动力，用以实现自动捡拾打捆。拖拉机前进速度的快慢会影响到秸秆被弹齿带入到机器的效果。拖拉机的行进速度实际上等效于捡拾器相对于秸秆的速度，是秸秆被捡拾器从地面捡起时的速度，离开捡拾器的速度是滚筒弹齿顶端的最大线速度。采拾的秸秆在滚筒弹齿的带动下，从地面向上绕着滚筒主轴做半径为R 的圆周运动，当到达正上方时，秸秆脱离弹齿以垂直弹齿的速度v做平抛运动送入到螺旋传送器。若平抛时的初速度大于拖拉机前进时的速度，那么机器运转时，采拾的秸秆将会持续顺利送入螺旋传送器，若平抛时初速度小于拖拉机前进时的速度，当机器运转时，秸秆将不能及时的运动到螺旋传送器，秸秆在螺旋传送器的底板上就会形成堆积，严重时会阻碍捡拾器的旋转或使螺旋传送器卡死，影响正常工作。为了使弹齿持续不断的连续旋转降低漏检率；秸秆顺利进入螺旋传送器不在螺旋传送器前堆积；螺旋传送器流畅的工作不致卡死，应使平刨时的速度即弹齿最大圆周速度大于拖拉机自行前进时的速度。在秸秆打捆机工作过程中，弹齿用来插入秸秆，并将秸秆升举和后抛，因此为了应对可能的冲击，要求弹齿必须具有较好的弹性而且还要满足相应的强度要求。通过带传动系统，滚筒轴将动力传给滚筒上的部件，因为其在工作过程中既需承受弯矩和扭矩组合的复合力矩，所以对其工作可靠性提出了较高要求，这也直接影响着秸秆捡拾器的运转效率。

2.2螺旋传送器

2.2.1螺旋传送器简介

螺旋传送器俗名蛟龙，被广泛应用于机械，食品，粮食，建工等行业。螺旋传送器是通过不断旋转的螺旋片将被运送的物品沿着固定路线推移进行传送。被运送的物品与螺旋片的表面摩擦力和物品自身重力的合力使物品只能沿着底槽方向前进。根据要运送的物品性质，螺旋传送器可选用实体螺旋面叶片；叶片螺旋面叶片；带式螺旋面叶片。螺旋叶片一般是通过焊接固定在螺旋传送器主轴上。螺旋传送器的主体由头部尾部的轴承支承，其中尾部的轴承为止推轴承用于克服物品对螺旋传送器的轴向反力。若轴身过长，可在中间添加吊挂轴承。由于螺旋传送器应用十分广泛，已有部分型号标准化。

2.2.2性能要求

秸秆打捆机为了实现高效打捆，捡拾器应该尽可能的做的偏长一些，螺旋传送器作为连接捡拾器和粉碎机打捆装置的部件要求打捆室尽可能的小一些，所以应该由捡拾器捡拾的秸秆应该向中间方向运送。因此螺旋传送器的螺旋传送的旋转方向是左半部分右旋，右半部分左旋，这种优异的性能使得它在农业机械领域应用率比较高。秸秆打捆机要求螺旋传送器要简单易操作，加工成本低，容易驱动，可靠性高。

2.2.3工作原理分析