牽引式液壓打包機除塵系統(tǒng)設計與試驗

徐志杰陳林張亞振李立輝周衛(wèi)濤

1、河北省農(nóng)業(yè)機械化研究所有限公司 2、石家莊市中州機械制造有限公司

前言

牽引式液壓打包機是一種秸稈回收機械，可一次性完成秸稈撿拾，秸稈粉碎揉搓，秸稈除塵，進入壓縮室，被壓縮成高密度的方捆，然后纏繞包裹。秸稈形成商品后，可以作為飼料、發(fā)電燃料等。

牽引式液壓打包機在打包工作流程中，秸稈除塵是一個較為關鍵和困難的問題。為了增加秸稈量，撿拾盡可能多的秸稈，打包機撿拾器會下放到最低，導致在撿拾過程中會有較多的塵土被撿拾器上的還田刀帶進撿拾器。較大的含土量會影響秸稈作為商品的質量，因此秸稈在被打成方包之前，需要對粉碎的混合秸稈進行除塵處理，除塵效果直接決定秸稈的經(jīng)濟效益。因此，在打包機的發(fā)展過程中對除塵系統(tǒng)的設計經(jīng)過了多次的研究、實驗與改進。研究打包機除塵系統(tǒng)對秸稈回收具有重要意義。

1 傳統(tǒng)打包機除塵裝置的演進

1.1 撿拾器攪龍除塵

撿拾器攪龍除塵方式是目前撿拾器除塵中常用結構，如圖1所示。撿拾器還田刀片把秸稈打碎，打碎后的秸稈和塵土共同進入攪龍，攪龍旋轉把秸稈輸送到拋料筒。攪龍殼體上布滿網(wǎng)孔，秸稈在攪龍內攪動，秸稈中的塵土通過網(wǎng)孔拋到外面。但攪龍直徑小，大量的秸稈還沒被清選徹底，就進入到右側拋料筒。

圖1 撿拾器

1.2 拋料筒除塵

秸稈經(jīng)過撿拾器攪龍輸送到拋送葉輪，在拋送葉輪的加速拋送下，秸稈被拋送到拋料筒，拋料筒頂部安裝有網(wǎng)孔出口，通過網(wǎng)孔出口時，秸稈中摻雜的塵土在強風的作用下，被吹到網(wǎng)孔外面。拋送葉輪不僅具有較強的拋送作用，同時拋送葉輪在高速旋轉下，會產(chǎn)生較強的氣流，氣流加高速拋送導致秸稈不會在網(wǎng)孔出口處堆積，保證良好的通過性。拋料筒除塵面積小，除塵量少，除塵效果差。

1.3 豎直旋轉篩除塵

豎直旋轉篩除塵是指秸稈經(jīng)過拋料筒后被拋送到豎直旋轉的滾筒內，豎直旋轉滾筒由馬達通過齒輪傳動把動力傳給滾筒，滾筒由菱形網(wǎng)格或者圓形網(wǎng)孔板組成，拋料筒拋送的秸稈噴灑到豎直旋轉篩側板，秸稈中的塵土從網(wǎng)孔中被拋出，如圖2所示。旋轉的滾筒使得秸稈不會在網(wǎng)孔振篩上堆積，從而形成堵塞。豎直旋轉篩除塵效果明顯好于前兩種結構，但受限于高度、網(wǎng)孔掛秸稈等因素，仍然有一定的缺陷性。秸稈中仍然會有部分塵土存留。

圖2 豎直旋轉除塵裝置

1.4 水平圓筒篩除塵

水平圓筒篩其結構由四周均是網(wǎng)孔的水平圓筒，內有一個轉動攪龍組成，秸稈由一端進入旋轉攪龍，秸稈經(jīng)過攪龍旋轉被輸送到后端，進入壓縮室打包，此結構類似于撿拾器攪龍輸送，其主要區(qū)別是水平圓筒篩，直徑大，網(wǎng)孔是圓周通長的，保證了足夠大的清選除塵面積，秸稈在滾筒中可以整圈旋轉前進，除塵效果更佳；全部秸稈都是從一端進入，保證了秸稈進入均勻，更有利于除塵，如圖3所示。但此結構只有攪龍轉動，圓筒不轉，圓筒底部積存秸稈會堵塞網(wǎng)孔，影響秸稈除塵效果。

圖3 水平圓筒篩除塵

以上是針對傳統(tǒng)普通液壓打包機除塵系統(tǒng)的總結分析，綜合各種除塵裝置的優(yōu)缺點，本文設計了配合新型牽引式雙捆秸稈撿拾壓捆機使用的雙滾筒篩除塵系統(tǒng)，并進行實驗。

2 雙滾筒篩除塵系統(tǒng)的設計

2.1 整機簡介

新型牽引式雙捆秸稈撿拾壓捆機主要由：液壓系統(tǒng)、拖拉機連接機構、雙出料口撿拾器、雙滾筒篩除塵系統(tǒng)、秸稈壓縮室、自動包網(wǎng)機構、電氣系統(tǒng)組成。

通過調查得知：秸稈撿拾器的撿拾效率是打包機打包效率的3到5倍，打包系統(tǒng)由于壓縮程序步驟繁多，嚴重制約了撿拾器的撿拾效率，因此研制一機雙捆，實現(xiàn)在一個打捆機上使用兩套打捆系統(tǒng)，兩套除塵系統(tǒng)?？梢愿玫仄ヅ鋼焓捌餍?。相較于單捆打包機來說，一機雙捆增大了一倍的打包效率。

2.2 雙滾筒篩除塵系統(tǒng)的參數(shù)要求

雙滾筒篩除塵：指的是一機雙捆，兩臺除塵系統(tǒng)配套各自的壓縮系統(tǒng)。雙滾筒篩除塵系統(tǒng)設計參數(shù)：處理量5t/h（每個滾筒篩）；消耗功率為10Kw/h（每個滾筒篩）；轉篩轉速250rpm；網(wǎng)孔大小圓孔直徑8mm。含土量（土、灰）≤15%

2.3 組成部分及結構設計

滾筒篩組成：液壓馬達、帶網(wǎng)孔的滾筒、滾筒內螺旋葉片（滾筒、葉片焊接在一起）、出料口、進料口、連接架等。整體尺寸為直徑700mm，長度2800mm，進料口大小配合拋料筒出口，螺旋葉片螺距500mm，寬度100mm，此設計相較于傳統(tǒng)攪龍，有很大區(qū)別，攪龍和殼體一起轉動，除塵效果更好。

滾筒篩和攪龍轉動，而滾筒篩的出入口不轉，所以入料口出料口和滾筒篩是分體的，且物料出入口位于滾筒篩兩側，增加了清選長度。較之前攪龍旋轉殼體不轉結構有了較大改進，除塵效果提高較大。優(yōu)點：由于攪龍和殼體是一體的，秸稈進入攪龍后也會隨著攪龍一起旋轉，因此殼體底部不會存料，不會堵住網(wǎng)孔，除塵效果較好，如圖4所示。

圖4 滾筒篩除塵

3 試驗設計

3.1 試驗條件

實驗準備：

沒有經(jīng)過除塵清選的玉米秸稈3t。

秸稈輸送帶：輸送秸稈。

滾筒篩：長度2800mm和長度1400mm各1個，固定在架子上。動力由15kw可調轉速電機帶動。長滾篩網(wǎng)孔直徑8mm。短滾筒網(wǎng)孔直徑6mm。

3.2 檢測方法

實驗前稱取重量相同的秸稈12份，每份重量200kg。

實驗在兩種不同喂入速度、三種不同轉速、兩種不同滾篩長度下，清選除塵的效果。

實驗數(shù)據(jù)如下：

表1 實驗數(shù)據(jù)

實驗結論：

當喂入速度相同，滾筒篩長度相同時，滾筒篩轉速為250rpm時清選除塵效果越好；當喂入速度相同，轉速相同時，滾筒篩長度越長清選除塵效果越好；當轉速相同、滾筒篩長度相同時，喂入速度越慢清選效果越好。因此得出喂入速度越慢、滾筒篩長度越長、轉速在250rpm左右時清選效果最佳。

綜合以上實驗結論及整機合理配置要求得出：喂入量1kg/s、滾筒篩轉速250rpm、滾筒篩長度2800mm、網(wǎng)孔直徑8mm設計雙滾筒篩除塵系統(tǒng)。