秸稈顆粒排放裝置的結(jié)構(gòu)與參數(shù)設(shè)計(jì)

李景龍等

摘要：秸稈顆粒排放裝置是秸稈顆粒深埋機(jī)的關(guān)鍵機(jī)構(gòu)之一。為滿足作業(yè)要求，選用絞龍輸送裝置進(jìn)行秸稈顆粒排放作業(yè)；通過計(jì)算和相應(yīng)的試驗(yàn)，確定絞龍的相關(guān)參數(shù)和絞龍齒輪與限深輪齒輪的傳動(dòng)比，保證作業(yè)時(shí)秸稈顆粒排放的流暢性和高質(zhì)量性。

關(guān)鍵詞：秸稈顆粒；絞龍；結(jié)構(gòu)；參數(shù)；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：S224.21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2015）04-0038-03

鹽堿地改良的方法有很多，如直接用化學(xué)藥品改良土壤、有機(jī)肥調(diào)節(jié)土壤酸堿性、種植牧草及有條件多灌溉等，但這些方法不同程度存在只適合小面積土壤、效果不是很好、成本高等問題。本文利用秸稈顆粒深埋機(jī)將壓縮好的秸稈顆粒均勻地鋪灑在苗帶以下，這樣可以減少因地表溫度過高而由地下蒸發(fā)上升的鹽堿成分，以有效降低其對(duì)作物苗的傷害，進(jìn)而起到改良鹽堿地的作用。具體的作業(yè)要求是：利用秸稈顆粒深埋機(jī)的深松開溝裝置在苗帶以下開出深300 mm、寬200 mm的溝槽，然后由傳送、下料裝置將料箱中的秸稈顆粒均勻鋪灑在溝槽中，約為20 mm厚。

1 秸稈顆粒排放裝置的選擇

壓縮的秸稈顆粒形狀為圓柱形，長約20 mm，底面直徑約5 mm。在料箱中，每個(gè)秸稈顆粒的放置形態(tài)不規(guī)則，常規(guī)的排肥裝置很難將秸稈顆粒均勻排放。對(duì)于不規(guī)則顆粒物料的排放，不僅要考慮排放量、排放速率，同時(shí)還應(yīng)考慮在排落過程中的堵塞問題，堵塞率是保證作業(yè)效率和作業(yè)效果的一項(xiàng)重要指標(biāo)。絞龍輸送機(jī)構(gòu)（如圖1所示）具備這樣的功能，即在絞龍旋轉(zhuǎn)時(shí)，絞龍螺紋間隙中會(huì)掉落秸稈顆粒，由于秸稈顆粒在料箱中放置狀態(tài)的不規(guī)則性，使得絞龍的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)料箱中的秸稈顆粒相對(duì)地產(chǎn)生振動(dòng)，這樣便有效地減小了排料口的阻塞率，保障了作業(yè)的流暢性與效果性。因此，擬選用絞龍輸送機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)對(duì)秸稈顆粒的排放作業(yè)。

2 絞龍參數(shù)設(shè)計(jì)

秸稈顆粒排放裝置所用的絞龍結(jié)構(gòu)為圓柱形，等螺距，水平放置。其主要設(shè)計(jì)參數(shù)有外徑D、軸徑d和螺距S。絞龍的外徑D可根據(jù)需要進(jìn)行選擇。軸徑d的大小與多種因素有關(guān)，軸徑太小會(huì)對(duì)傳輸不利，還會(huì)增加絞龍葉片的制造難度，而軸徑太大則會(huì)顯得結(jié)構(gòu)不緊湊，一般推薦取d=（0.20～0.35）D。螺距S可以根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)效率來確定，在轉(zhuǎn)速一定的條件下，一般來說，螺距越小、效率越低，但螺距增大到一定程度后效率便不會(huì)再隨著螺距的增大而提高、反而會(huì)下降，因此，絞龍螺距的取值要根據(jù)具體要求來選擇。

秸稈顆粒深埋機(jī)在利用絞龍進(jìn)行秸稈顆粒輸送的過程中，同時(shí)進(jìn)行著兩種運(yùn)動(dòng)，分別是沿著軸向的直線運(yùn)動(dòng)和繞著軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其速度分析如圖2所示。

理想的輸送速度為：v=nS/60。式中：n為絞龍的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，r/min；S為絞龍螺距。

由于秸稈顆粒落在絞龍的螺旋葉片間時(shí)，會(huì)隨著絞龍的轉(zhuǎn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，因此，理論上會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與螺旋葉片相垂直的速度v1：v1=vcosα=（nS/60）cosα。式中：α為螺旋升角（即軸向速度v與垂直葉片速度v1之間的夾角）。

當(dāng)絞龍的外徑和內(nèi)徑確定以后，合理的絞龍螺距值與絞龍所需傳輸?shù)奈锪系哪Σ料禂?shù)大小有關(guān)。如果物料的摩擦系數(shù)較大，則可設(shè)計(jì)S

3 軸承鏈接傳動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)

秸稈顆粒深埋機(jī)在作業(yè)時(shí)，限深輪隨機(jī)具前行時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)通過鏈條傳動(dòng)帶動(dòng)裝料箱底部的絞龍轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)秸稈顆粒排放作業(yè)。由于要求單位時(shí)間內(nèi)排放的秸稈顆粒較多，而絞龍自身參數(shù)受加工、安裝等條件因素所限制，因此，初步設(shè)計(jì)通過改變傳動(dòng)比的方式來調(diào)節(jié)絞龍的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，進(jìn)而調(diào)節(jié)箱內(nèi)秸稈顆粒的排放速度。

所以，要完成既定的作業(yè)要求，需要改變限深輪齒輪與絞龍外接齒輪的傳動(dòng)比。根據(jù)作業(yè)要求單位時(shí)間排料量與實(shí)際計(jì)算單位時(shí)間排料量的比較，初步設(shè)定限深輪齒輪與絞龍齒輪的傳動(dòng)比為4∶1、備用傳動(dòng)比為5∶1，即限深輪轉(zhuǎn)動(dòng)1圈時(shí)，絞龍轉(zhuǎn)動(dòng)4圈或5圈，這樣可以彌補(bǔ)絞龍單位時(shí)間內(nèi)傳輸秸稈顆粒量少、滿足不了作業(yè)要求的不足。

4 結(jié)論

本文根據(jù)秸稈顆粒深埋機(jī)的作業(yè)要求，確定選用絞龍部件作為秸稈顆粒排放裝置，完成秸稈顆粒排放作業(yè)。通過對(duì)作業(yè)要求及相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出：1） 絞龍的自身相關(guān)參數(shù)如外徑、軸徑、螺距等對(duì)秸稈顆粒排放效果的影響很大；2） 絞龍?jiān)趥鲃?dòng)軸承與限深輪傳動(dòng)軸承相應(yīng)參數(shù)相同時(shí)，無法完成作業(yè)要求，采用改變傳動(dòng)比的方法針對(duì)這一不足進(jìn)行改良。

在設(shè)計(jì)秸稈顆粒排放裝置時(shí)，通過計(jì)算以及相關(guān)技術(shù)要求，確定絞龍部件的參數(shù)：內(nèi)徑30 mm，外徑70 mm，螺距50 mm（如圖3所示）。同時(shí)，根據(jù)單位時(shí)間要求秸稈顆粒排料量和傳動(dòng)比為1∶1的絞龍部件單位時(shí)間可排料量，確定絞龍傳動(dòng)軸承與限深輪傳動(dòng)軸承的傳動(dòng)比為1∶4或1∶5，從而保證作業(yè)時(shí)秸稈顆粒排放的流暢性和高質(zhì)量性，以滿足機(jī)具相關(guān)的作業(yè)要求。