牽引式自動(dòng)抓取上料粉碎機(jī)研發(fā)與應(yīng)用

謝慶祥 胡修慧 武連兵 趙文峰 張翔

1、肥城市畜豐農(nóng)牧機(jī)械有限公司 2、泰山智能制造產(chǎn)業(yè)研究院

1 概述

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，每年農(nóng)作物生產(chǎn)的秸稈達(dá)9億多噸，占世界秸稈總產(chǎn)量的20%～30%。自2000年以來，農(nóng)民生活水平提高、農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)改善以及秸稈收集整理與運(yùn)輸成本等因素的影響，秸稈綜合利用經(jīng)濟(jì)效益差、商品化和產(chǎn)業(yè)化程度低。在糧食主產(chǎn)區(qū)，農(nóng)民為搶農(nóng)時(shí)播種，焚燒秸稈[1]現(xiàn)象屢禁不止，不僅污染了環(huán)境，而且造成了資源嚴(yán)重浪費(fèi)，已經(jīng)成為一個(gè)嚴(yán)重的社會(huì)問題。

目前作物秸稈綜合利用的途徑主要是秸稈飼料、生物質(zhì)能源、粉碎還田、秸稈生物有機(jī)肥料、生物基料、工業(yè)原料等，首先要涉及到秸稈切碎。前幾年針對(duì)畜牧養(yǎng)殖業(yè)飼料青貯，研制生產(chǎn)的鍘草機(jī)，存在著結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠性、安全性差，人工勞動(dòng)強(qiáng)度大，適應(yīng)范圍窄、生產(chǎn)效率低等缺點(diǎn)。

2 項(xiàng)目的必要性與意義

從政策上國(guó)家支持“秸稈綜合利用”。2008年國(guó)務(wù)院辦公廳出臺(tái)了《關(guān)于加快推進(jìn)農(nóng)作物秸稈綜合利用的意見》，明確要求到2015年力爭(zhēng)秸稈綜合利用率超過80%，各級(jí)財(cái)政更是不斷加大政策扶持力度，從設(shè)備購(gòu)置到產(chǎn)業(yè)化綜合利用都給予一定的財(cái)政資金扶持，激勵(lì)了秸稈綜合利用[2]產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。牽引式自動(dòng)抓取上料粉碎機(jī)，以提高生產(chǎn)效率和自動(dòng)程度為目標(biāo)，有著巨大的市場(chǎng)潛力，發(fā)展前景廣闊。牽引式自動(dòng)抓取上料粉碎機(jī)，通過在作物秸稈切碎[3]過程中的自動(dòng)抓取上料、喂料、切碎分絲帚化、自動(dòng)調(diào)節(jié)喂入量和作業(yè)負(fù)荷、自動(dòng)清除作業(yè)粉塵、移動(dòng)方便等特點(diǎn)，提高破碎成套設(shè)備的生產(chǎn)效率和自動(dòng)程度以及轉(zhuǎn)場(chǎng)速度。另外加工現(xiàn)場(chǎng)除塵系統(tǒng)采用國(guó)內(nèi)成熟技術(shù)結(jié)合應(yīng)用場(chǎng)景定制開發(fā)配套。

目前生物質(zhì)壓塊、農(nóng)作物秸稈打捆[4]化已普遍推廣，打捆后的應(yīng)用主要是送往全國(guó)各地的國(guó)電生物質(zhì)發(fā)電有限公司燃燒發(fā)電并網(wǎng)，秸稈進(jìn)一步破碎發(fā)酵制造有機(jī)肥，還有大型養(yǎng)殖場(chǎng)急需一種產(chǎn)量高的大型鍘草機(jī)，現(xiàn)在傳統(tǒng)的直線水平鏈板喂入臺(tái)式鍘草機(jī)已無法對(duì)生物質(zhì)壓塊、秸稈捆等大尺寸的物料進(jìn)行鍘切作業(yè)，筆者進(jìn)行了臥式雙輥帶旋切刀片等多種結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)，效果不好。經(jīng)過多次設(shè)計(jì)研究論證，研發(fā)設(shè)計(jì)了一種2.6~5米直徑的圓錐形喂入臺(tái)型的喂入筒，并在該喂入筒內(nèi)壁上設(shè)計(jì)幾處退料板，模擬人手對(duì)秸稈的攤平、推送到對(duì)輥喂入裝置中，只是推料板模擬手推動(dòng)反轉(zhuǎn)的是大尺寸的生物質(zhì)壓塊[5]、秸稈捆，這樣就完全可以解決較大尺寸的生物質(zhì)壓塊、秸稈捆的喂入及破碎問題了?；诖?，筆者進(jìn)行了多次原理機(jī)的設(shè)計(jì)、試制、試驗(yàn)，不斷改進(jìn)完善，有了顯著的效果。產(chǎn)量高、破碎效果好也滿足了大型養(yǎng)殖場(chǎng)快速粉碎發(fā)酵捆、飼草的迫切需求。為了提高作物秸稈的加工效率，達(dá)到一機(jī)多用、高效低耗、安全環(huán)保、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的，也是適應(yīng)社會(huì)生產(chǎn)發(fā)展的需要。

圖1

3 項(xiàng)目的主要研究?jī)?nèi)容

該機(jī)主要由機(jī)架、傾斜式喂入量裝置、破碎裝置、主軸轉(zhuǎn)速反饋裝置、翻料塊、底盤、自動(dòng)抓草裝置、潤(rùn)滑油液位反饋裝置、立式旋轉(zhuǎn)喂入錐筒裝置、揉搓裝置、出料輸送裝置、智能化控制箱組成。

主要技術(shù)創(chuàng)新：

（1）創(chuàng)新設(shè)計(jì)側(cè)噴裝置：該機(jī)側(cè)噴出料裝置與鍘切揉搓室鏈接，并設(shè)有揉搓室活門觀察口，在側(cè)噴裝置最底端安裝防回料擋板。實(shí)現(xiàn)了連續(xù)喂入連續(xù)出料，與傳統(tǒng)鍘揉機(jī)比生產(chǎn)效率更高，加工干草可達(dá)10000kg/h以上，破節(jié)率達(dá)98%以上，而傳統(tǒng)鍘揉機(jī)物料破節(jié)率最高達(dá)90%左右，保證設(shè)備的高效運(yùn)行。

（2）創(chuàng)新設(shè)計(jì)傾斜式喂入裝置：在倒錐形旋轉(zhuǎn)倉(cāng)壁上加裝了推料板，傾斜式喂入裝置與物料運(yùn)動(dòng)方向一致，破碎裝置兩側(cè)設(shè)有擋料板。在喂入超載時(shí)多余的物料能夠在圓錐筒上推料板的作用下隨圓錐筒旋轉(zhuǎn)，徹底解決了同類產(chǎn)品抓草機(jī)連續(xù)上料時(shí)喂入量過大所造成的憋車問題，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)上料喂入，作業(yè)不堵塞。

（3）創(chuàng)新設(shè)計(jì)了立式旋轉(zhuǎn)無軸圓錐筒：立式旋轉(zhuǎn)無軸圓錐筒光圈上安有鏈條，光圈安裝在導(dǎo)輪上，導(dǎo)輪設(shè)有多組并固定在機(jī)架上，馬達(dá)鏈輪與鏈條嚙合，驅(qū)動(dòng)圓錐筒沿多組的導(dǎo)輪平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，喂入筒內(nèi)壁上裝有推料塊。與傳統(tǒng)鍘揉機(jī)、圓筒式破碎機(jī)比該機(jī)能加工細(xì)小顆粒狀物料。實(shí)現(xiàn)了連續(xù)喂料，加工物料范圍廣，筒內(nèi)殘留物少。

（4）創(chuàng)新設(shè)計(jì)遙控可折疊旋轉(zhuǎn)抓手上料裝置：該部分機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在機(jī)器的后方，實(shí)現(xiàn)無線遙控操作，通過液壓部件使該裝置能靈活自如的將物料抓放到粉碎裝置內(nèi)，減輕人工勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)環(huán)境，提質(zhì)增效。

圖2 該機(jī)整體裝配

圖3 該機(jī)工作中

工作時(shí)，啟動(dòng)拖拉機(jī)，掛上后輸出高速檔，待運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，生物質(zhì)高效能破碎成套設(shè)備采用自動(dòng)抓草裝置或裝載機(jī)喂料開辟無人工喂料的先河，通過抓草機(jī)或裝載機(jī)將物料投放在旋轉(zhuǎn)喂料倉(cāng)內(nèi)，料倉(cāng)側(cè)壁上裝有推草斜板，推草斜板將物料撥動(dòng)隨旋轉(zhuǎn)料倉(cāng)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，物料在破碎裝置側(cè)面及上面通過時(shí)有喂料作用，從而破碎裝置對(duì)物料進(jìn)行破碎，旋轉(zhuǎn)料倉(cāng)連續(xù)不斷破碎裝置的旋轉(zhuǎn)，破碎裝置就連續(xù)不斷地進(jìn)行破碎,從而大大提高了生產(chǎn)效率。破碎后的物料沿著飛刀外沿連續(xù)不斷地受到飛刀與揉搓板的打擊與碰撞，從而實(shí)現(xiàn)了揉搓破碎后，由高速旋轉(zhuǎn)的飛刀通過輸送出料裝置送出機(jī)外。使農(nóng)作物秸稈及牧草由硬變?nèi)彳?，變成無硬結(jié)、手感柔軟的絲條，能夠提高牲畜的采食率、吃凈率和消化率。適用于牧場(chǎng)和飼養(yǎng)專業(yè)戶，也適用于造紙業(yè)、有機(jī)肥業(yè)等行業(yè)使用。

4 使用注意事項(xiàng)

（1）使用前，首先檢查各部位連接是否可靠，轉(zhuǎn)動(dòng)部位有無碰撞；

（2）安裝動(dòng)力傳動(dòng)軸前應(yīng)確保拖拉機(jī)熄火后拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)沒有接合；

（3）確保在作業(yè)和運(yùn)輸時(shí)，萬向節(jié)傳動(dòng)軸軸管重疊尺寸正確；

（4）連接和分離萬向節(jié)傳動(dòng)軸時(shí)，分離PTO動(dòng)力輸出軸關(guān)閉引擎并從鑰匙孔中拔出鑰匙；

（5）確保萬向節(jié)傳動(dòng)軸的正確連接和鎖死；

（6）定期檢查螺栓、螺母是否緊固，尤其是第一天作業(yè)后。如有松動(dòng)立即擰緊；

（7）每班作業(yè)前應(yīng)全面檢查各部位緊固件是否緊固，如有松動(dòng)，及時(shí)將其緊固；特別要注意每班檢查錘片的緊固；

（8）機(jī)器各部需要潤(rùn)滑的地方要經(jīng)常注意潤(rùn)滑，主軸軸承每年清洗并加注一次鋰基潤(rùn)滑脂；

（9）每班檢查各工作部件有無磨損、變形或損壞，若發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)及時(shí)予以校正或更換。