淺析一種圓捆機的工作原理

李雪山，姜小花

（264006 山東省 煙臺市 煙臺工程職業(yè)技術學院科研處）

0 引言

我國未來10 年打捆機市場需求旺盛，特別是近3 年內(nèi)呈井噴式增長。據(jù)國外預測，我國打捆機近3 年需求量為25 萬臺，而我國現(xiàn)有的50家打捆機生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)量嚴重不足，年產(chǎn)量僅為9 000 臺。

1 打捆機的分類

打捆機根據(jù)其捆包形狀可以分為圓捆機和方捆機。方捆機根據(jù)捆包繩數(shù)量的不同又可以分為2 道繩、3 道繩和6 道繩等，目前，國產(chǎn)方捆機主要是2 道繩方捆機，捆包密度采用機械手動式控制，而3 道繩及其以上的方捆機主要靠進口[1]。圓捆機根據(jù)捆包直徑和質(zhì)量可以分為中小型圓捆機和大型圓捆機。中小型圓捆機捆包質(zhì)量小于200 kg，該機僅有后倉門開啟，用到2 條支撐油缸，其液壓控制原理較簡單，價值較低；大型圓捆機捆包質(zhì)量在200 kg 以上。該機型主要靠進口，已知國內(nèi)批量生產(chǎn)的是國內(nèi)某企業(yè)，該型圓捆機以美國威猛機為樣機，液壓系統(tǒng)集成相對復雜，而且價值較高。

2 大型圓捆機機械動力源和液壓系統(tǒng)集成的動力源

大型圓捆機機械動力源來自73.5 kW 以上大型拖拉機，通過傳動軸將拖拉機動力輸出到圓捆機，再通過變速箱和鏈條傳動，實現(xiàn)整體圓捆機撿拾器和滾筒轉(zhuǎn)動[2]。液壓系統(tǒng)的動力源同樣來自73.5 kW 以上大型拖拉機，通過拖拉機后面的快插接頭連接管路，將拖拉機系統(tǒng)液壓油提供給圓捆機的整個液壓系統(tǒng)。

大型圓捆機的電氣控制系統(tǒng)主要分為按鈕式和觸摸屏式2 種。按鈕式操作簡單，價格便宜，但是無法實現(xiàn)自動化作業(yè)；觸摸屏式可以通過系統(tǒng)編程，實現(xiàn)自動化作業(yè)和手動作業(yè)兩種模式，實用性要更好。

3 圓捆機的主要工作原理

本文以國內(nèi)某企業(yè)生產(chǎn)的9YA-1.5 卷捆圓打捆機為例。

3.1 圓捆機工作流程

（1）撿拾喂入。拖拉機的動力輸出到齒輪箱通過鏈條帶動撿拾器，撿拾器不斷轉(zhuǎn)動，將鋪在地上的物料送入喂入器。

（2）卷捆成型。強制喂入齒將物料不斷送入壓縮室，14 個輥筒不斷轉(zhuǎn)動將壓縮室里的物料旋轉(zhuǎn)成一個圓捆。壓縮室里的物料足夠時所形成的壓力會顯示在拖拉機上的壓力表。

（3）布繩捆網(wǎng)(捆網(wǎng))。在草捆達到一定的密度后，拖拉機停止前進，中油門傳動(將撿拾器和喂入口的草全部喂入)，按下網(wǎng)繩按鈕(指示燈亮)，拖拉機中油門待指示燈（網(wǎng)繩按鈕）熄滅后即完成捆網(wǎng)。

（4）卸草捆。完成捆網(wǎng)后，刀片會將網(wǎng)繩割斷（網(wǎng)繩按鈕指示燈熄滅同時網(wǎng)繩被割斷），操縱拖拉機液壓同時按后艙升起按鈕（按上半部分），后艙升至最高時，輥筒的轉(zhuǎn)動將旋轉(zhuǎn)的草捆經(jīng)過卸草板滾到地面，艙下降按鈕（按下半部分）直至閉合即完成[3]。

3.2 圓捆機的主要技術指標（見表1）

表1 主要技術指標Tab.1 Key technical indexes

3.3 主要工作原理

3.3.1 工作過程

圓打捆機由液壓系統(tǒng)、電器系統(tǒng)、物料喂入、機械傳動、撿拾系統(tǒng)、捆繩系統(tǒng)、捆網(wǎng)機械等七大系統(tǒng)組成，可依次完成物料喂入、卷捆、用繩或用網(wǎng)捆草捆、卸圓捆等作業(yè)，整個作業(yè)程序連續(xù)、準確可靠，卷成的圓捆外緊內(nèi)松，有一定的透氣性，對作物稈有效利用及抗災保牲畜有極其重大的意義[4]。該機具自動化較高，方便操作，使用時可靠性好、生產(chǎn)效率高，作業(yè)成本低廉，是牧區(qū)和農(nóng)作物秸稈打捆實現(xiàn)機械化不可缺少的機具。

該機具工作過程大致可分為4 個階段，如圖1 所示。

圖1 機具工作過程Fig.1 Machine working process

（1）撿拾喂入

圓捆機在拖拉機牽引下前進過程中，撿拾器連續(xù)不斷地撿拾已經(jīng)割倒的牧草或農(nóng)作物秸稈，撿拾器彈齒不斷地旋轉(zhuǎn)，把農(nóng)作物秸稈或牧草送入壓縮室內(nèi)，再通過壓桿均勻地送入喂入器。通過喂入器進入壓縮室，當物料堵塞達到一定程度時，撿拾器安全螺絲就會斷開，保護撿拾器和其它傳動部分的安全[5]。撿拾器增加了強制喂入裝置的安全，遇到阻塞情況時可通過電控液壓系統(tǒng)打開底倉排除堵塞物料。

（2）卷捆成型

隨著喂入齒將物料不斷地送入壓縮室，14個傳動輥筒將物料打成一個圓捆，新的物料被纏在已經(jīng)形成旋轉(zhuǎn)的圓捆周圍。當壓縮室物料大量增加時，圓捆從外向里壓緊，此時，上升的壓力從駕駛室里的壓力表上可以看到。

（3）捆網(wǎng)成型

當圓捆達到所需要的密度，拖拉機停止前進，按下開關。這時捆繩擺桿將繩頭送入草捆中間，繩頭被旋轉(zhuǎn)的草抓住并且順利輸送。當捆繩擺桿將繩均勻地從中間往兩側(cè)捆完后，剪刀就會自動將繩剪斷。同理，草捆達到所需要的密度，拖拉機停止前進，按下開關。這時捆網(wǎng)通過電機帶動膠皮滾筒將網(wǎng)送入兩鐵輥中間。當達到預先調(diào)好的圈數(shù)時，剪刀就會自動將網(wǎng)繩剪斷。

（4）卸下草捆

剪刀將繩剪斷后，操縱拖拉機液壓分配器打開后壓縮室，圓捆被旋轉(zhuǎn)的輥筒擠出前壓縮室，經(jīng)過卸草板滾到地面。

當圓捆離開卸草板，再關閉壓縮室，一個工作過程到此結(jié)束。拖拉機再繼續(xù)前進，下一個新的撿拾打捆作業(yè)又重復開始[6]。

3.3.2 主要結(jié)構

9YA-1.5 卷捆圓打捆機結(jié)構示意圖如圖2 所示，包括40 個部件：可調(diào)式牽引架、萬向節(jié)傳動軸、控制終端（安裝在拖拉機駕駛室里）、支撐架、變速箱、撿拾器裝配、主傳動鏈輪、主傳動鏈張緊裝置、主傳動鏈、左側(cè)油缸、喂入器傳動鏈、喂入器傳動鏈輪、前壓縮室、喂入器傳動鏈輪、卸草裝置、鏈條張緊裝置、后壓縮室傳動鏈（節(jié)距31.75）、后壓縮室、后壓縮室傳動鏈張緊裝置、行走輪總成、布繩機構裝置、右側(cè)油缸、布繩機構裝配的傳動皮帶、布繩機構張緊裝置（A1397 與A960）、底倉、放繩箱、捆網(wǎng)系統(tǒng)、撥草輪裝配、電路系統(tǒng)、箱體、強制喂入器、卸草器、轉(zhuǎn)向輪裝配、安全杠裝配、撿拾器升降裝置、電磁離合器皮帶輪、電磁離合器、撿拾器安全離合器、液壓油路系統(tǒng)、輥筒與鏈輪。

3.3.3 使用注意的事項

本機專用于對平鋪在地上的農(nóng)作物材料壓捆，禁止在制造商提供的位置以外加裝附加設備，一般不允許使用拖掛式裹包機。

4 結(jié)語

圓捆打捆機是用來制備大型草捆的主要機械設備，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)中應用非常普遍，市場前景廣闊。通過良好的設計生產(chǎn)制造出一種適合我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要的圓捆打捆機是農(nóng)機科研人員的當務之急。隨著科技的發(fā)展，新產(chǎn)品不斷開發(fā)，在圓捆打捆機設計制造中，始終把科技放在第一位，符合環(huán)保和低碳的國家產(chǎn)業(yè)政策。