一種農(nóng)作物副產(chǎn)品液壓打包機(jī)

田忠靜， 宋秀芹， 李英嬌

0 引 言

目前，我地區(qū)的農(nóng)作物主要是玉米、水稻、大豆等，其副產(chǎn)品為秸稈、玉米芯、稻殼等［1］。這些農(nóng)作物副產(chǎn)品都是散料，堆放和儲(chǔ)存都占用大量的空間［2］，而且運(yùn)輸非常不便，若采用打包成塊的方式就能很好地解決這些難題。液壓打包機(jī)是利用液壓缸帶動(dòng)壓頭將加工物料壓縮成塊，然后打包翻包。目前市場(chǎng)上的液壓打包機(jī)，普遍存在整機(jī)尺寸大且笨重，運(yùn)輸不便；打包塊的大小不可調(diào)；壓力不足；一個(gè)主壓油缸，導(dǎo)致壓頭工作時(shí)易于偏轉(zhuǎn)；手動(dòng)翻包等缺點(diǎn)［3－5］。因此，研究一種結(jié)構(gòu)小巧、壓力足且打包塊的大小可自由調(diào)節(jié)的液壓打包機(jī)是目前需要解決的問題。

1 總體方案的選擇

根據(jù)運(yùn)輸和工作的便捷性，該機(jī)具必須簡(jiǎn)單可靠、整體緊湊、壓力強(qiáng)、打包塊的大小可自由調(diào)節(jié)等特點(diǎn)，且滿足我地區(qū)的各種農(nóng)作物副產(chǎn)品的壓縮，適應(yīng)個(gè)體戶、聯(lián)戶使用。

該機(jī)的核心部件為施壓部件，包括液壓機(jī)和壓頭。為保證壓力，液壓機(jī)選用9ykj-200型液壓系統(tǒng)，采用雙液壓缸；壓頭采用方形平板壓頭；箱體采用雙開門。該機(jī)構(gòu)的總體方案配置示意圖如圖1所示。

圖1 打包機(jī)總體方案配置示意圖

通過第一、二輪樣機(jī)的試驗(yàn)表明，主要配件的選擇和配置是合理的，性能基本滿足工作要求。但是還存在許多問題:

1）雙液壓缸能夠在很大程度上緩解壓頭在施壓過程中的偏轉(zhuǎn)問題，但仍不能完全解決此問題；

2）平板壓頭無法實(shí)現(xiàn)保壓捆扎；

3）平板加燕尾槽方式的壓頭，在施壓過程中易使物料堵塞燕尾槽，無法穿繩捆扎；

4）進(jìn)料斗太高，人工送料困難；

5）手動(dòng)翻包費(fèi)時(shí)、費(fèi)力。

2 主要工作部件的設(shè)計(jì)

2.1 液壓系統(tǒng)

液壓機(jī)是施壓的動(dòng)力來源，施壓過程中壓力大小與液壓機(jī)直接相關(guān)［6］。因此，在考慮整體結(jié)構(gòu)和節(jié)約能源的基礎(chǔ)上，盡量選擇壓力大的液壓機(jī)，以提供足夠的壓力。

因而選用9ykj-200型液壓系統(tǒng)，采用雙液壓缸，改善了單缸壓頭在施壓過程中的易于偏轉(zhuǎn)的缺點(diǎn)。

2.2 壓頭

2.2.1 壓頭結(jié)構(gòu)

根據(jù)樣機(jī)的試驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)由于被壓縮物料在箱體中的分布不均，所以易導(dǎo)致壓頭在施壓過程中發(fā)生偏轉(zhuǎn)或扭曲。根據(jù)壓頭的這個(gè)工作特點(diǎn)，在壓頭上方加兩個(gè)定位柱，防止壓頭工作時(shí)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

箱體中的物料被壓縮后，若立即提起壓頭，釋放壓力，那么物料塊會(huì)大幅度膨脹，而導(dǎo)致物料塊邊緣散掉。所以，必須在物料塊的承壓狀態(tài)下捆扎物料塊，因此在壓頭上預(yù)留穿繩槽，以方便穿繩捆扎。

在施壓過程中，穿繩槽易于堵塞物料，導(dǎo)致無法穿繩捆扎，因此，改進(jìn)壓頭結(jié)構(gòu)，采用槽鋼的間隙排列，構(gòu)成穿繩槽，壓頭上部不封閉，避免物料在施壓的過程中穿繩槽不堵塞。

同樣，在箱體的底板設(shè)置相同的結(jié)構(gòu)。這就要求在工作流程上做適當(dāng)改變，進(jìn)料前，先在箱體底板上鋪設(shè)一層稻草，然后進(jìn)料，完成進(jìn)料后再鋪設(shè)一層稻草。這樣既避免了穿繩槽的堵塞，又防止了物料塊在運(yùn)輸和儲(chǔ)存過程中邊緣的大量散落。壓頭結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 壓頭結(jié)構(gòu)圖

2.2.2 壓頭的參數(shù)

2.2.2.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)

根據(jù)物料塊的搬運(yùn)便捷性，確定壓頭的尺寸為:784mm×484mm×86mm，穿繩槽寬度為37.5mm，使不多于3根的草繩便于穿過。

2.2.2.2 壓力參數(shù)

根據(jù)壓強(qiáng)能夠大小不變地被液體向各個(gè)方向傳遞的原理［7］

式中:P——壓強(qiáng)，Pa；

F——油缸活塞壓力，kN；

S——油缸活塞面積，m2。

在此打包機(jī)中，采用了雙液壓缸，因此活塞上的壓力加倍，液壓齒輪泵采用CB-B50型，額定壓強(qiáng)為2.5MPa，將相應(yīng)數(shù)據(jù)代入式（1），并轉(zhuǎn)換單位，計(jì)算結(jié)果得出:

即壓頭可以對(duì)物料施加的力。

2.3 箱體

箱體中的物料在承壓的過程中，箱體也相應(yīng)地承受壓力，因此箱體采用3mm厚的鋼板，并設(shè)槽鋼加強(qiáng)筋，以加強(qiáng)箱體的強(qiáng)度，防止箱體在施壓的過程中變形。并且盡量減少鋼板的拼接和縫隙，采用整體式箱體。

為捆扎和翻包的便捷，采用雙開門方式便于勞動(dòng)操作。門的鎖緊采用手動(dòng)鎖緊，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和降低成本，鎖緊手柄采用直徑20mm的圓鋼制成，保證鎖緊強(qiáng)度，如圖3所示。

圖3 箱體結(jié)構(gòu)圖

2.4 送料裝置

此裝置設(shè)計(jì)了兩種送料方式，即人工送料和自動(dòng)送料。

為了便于工作，在箱體的上端開一個(gè)小門，用于人工送料，此門的高度距地面1 250mm，適宜于一般高度的成年人送料或觀察。

為了減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，在人工投料門的相對(duì)一側(cè)安裝自動(dòng)送料料斗，并可相應(yīng)配備鼓風(fēng)機(jī)（其結(jié)構(gòu)見圖3）。

2.5 自動(dòng)翻包結(jié)構(gòu)

物料塊壓縮、捆扎完成后，需要將物料塊翻出箱體運(yùn)走，人工翻包費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，所以采用自動(dòng)翻包。

箱體的底板設(shè)計(jì)成活動(dòng)底板，底板的一端與箱體鉸接，在相對(duì)的另一端連接兩條鐵鏈，在工作時(shí)預(yù)先鋪設(shè)在箱體底板的穿繩槽內(nèi)，當(dāng)物料塊捆扎完成后，將鐵鏈的另一端掛在壓頭上方的掛鉤上，隨著壓頭的抬起，鐵鏈將物料塊翻出箱體。結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。

圖4 翻包結(jié)構(gòu)示意圖

3 結(jié) 語

農(nóng)作物副產(chǎn)品液壓打包機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)作物副產(chǎn)品的壓縮成塊，打包翻包的工作，大大方便了農(nóng)作物副產(chǎn)品的儲(chǔ)存和運(yùn)輸。該機(jī)結(jié)構(gòu)小巧、壓力足且打包塊的大小可自由調(diào)節(jié)，改善了目前大多數(shù)打包機(jī)結(jié)構(gòu)笨重及打包塊只能固定不變的缺點(diǎn)。

［1］ 蔡紅梅，汪孟麗，王巍巍，等.吉林省自然環(huán)境條件與農(nóng)作物布局的調(diào)整［J］.吉林農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008（3）:60-63.

［2］ 那偉，劉鵬，張永峰，等.吉林省主要農(nóng)作物秸稈可利用資源分析評(píng)價(jià)［J］.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010（4）:63-68.

［3］ 王小莉，許斌，張春云.秸稈打捆機(jī)成本效益分析［J］.江蘇農(nóng)機(jī)化，2011（2）:24-25.

［4］ 王衛(wèi)兵.打包機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)［J］.廣西化纖通訊，1999（2）:18-21.

［5］ 馬清艷，王彪，劉永姜，等.玉米秸稈打捆機(jī)的設(shè)計(jì)［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011（30）:657-659.

［6］ 余新陸.液壓機(jī)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007:236-237.

［7］ 李俊峰，張雄.理論力學(xué)［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2010:343-344.