青贮打捆联合作业机的研制

青贮打捆联合作业机的研制

0玉米秸秆青贮打绑联合收获机目前，麦秸和饲料收获的提取机制不能直接用于回收玉米稻草。传统的方法是绿色储存玉米稻草，这需要很多时间。近年来国内研制出玉米茎穗兼收联合收获机,收获玉米时将玉米秸秆粉碎抛送至集草箱,再运输出去青贮。由于作业环节比较多,这种方法仍未得到快速推广。国内已有玉米饲草青贮圆捆机和玉米联合收获机的类型也比较多,将两者加以集成开发,形成玉米摘穗及秸秆青贮打捆联合作业机,在玉米收获的同时,对粉碎的秸秆(饲草)进行实时打捆,便于玉米秸秆的回收、搬运和储存。这不仅解决了农忙季节劳动力紧张的问题,同时还增加了农民的收入,保护了生态环境,为玉米秸秆的综合利用提供了一条有效的途径。1秸秆抛送、置空改食青贮饲草打捆机总体结构如图1所示。玉米摘穗及秸秆青贮打捆联合作业机主要由三行玉米割台、横向输送器、果穗升运器、秸秆抛送器、集穗箱、集草箱、打捆装置、灭茬机等组成。作业时,割台完成摘穗和秸秆切碎,通过搅龙和输(抛)送装置,将玉米穗和切碎的饲草分别送入集穗箱和集草箱。集穗箱实行集中卸穗。集草箱下边的喂入装置将饲草喂入打捆装置进行打捆。2单元结构与工作流的结构2.1饲草喂入机构组成打捆单元如图2所示。其由牵引架、饲草喂入机构、捆绳机构、割绳机构、液压油缸、密度调节机构、行走轮和链传动系统等组成。饲草喂入机构位于集草箱下边,主要由输送带和喂入搅龙等组成。捆绳机构、割绳机构、液压油缸分别安装在成捆室的前边和上边,密度调节机构、链传动系统等则安装在成捆室的两侧。2.2成绑机构的控制由抛送器将切碎后的饲草抛送到集草箱,经喂入机构进入成捆室,在成捆室内辊筒转动上搓的作用下,饲草不断翻滚并积累成大的草捆。当草捆大到与成捆室上方的滚筒完全接触并达到一定密度时,成捆室外左侧的密度调节机构控制捆绳机构电磁离合器啮合,带动夹绳辊转动,开始对草捆进行绕绳。同时,通过控制电路板使喂入机构的电磁离合器分离,喂入机构则停止转动。当绕绳结束时,割刀将麻绳割断,同时触发蜂鸣器发出信号,由驾驶员操纵液压油缸打开仓门卸料。当仓门关闭后,控制电路板使喂入机构的电磁离合器啮合,开始喂料,重复下一个循环。3有关限制装置的参数的确定3.1干秸秆质量以玉米单产6000kg/hm2计,玉米秸秆干物质质量和玉米籽粒质量之比为1.2∶1,可得干秸秆质量为7200kg/hm2。以80%的玉米秸秆回收,20%灭茬还田,故收集的干秸秆质量为7200×0.8=5760kg/hm2参照相关文献,秸秆青贮时的含水率应控制在40%～60%,取含水率为50%,计算每公顷秸秆质量为m=576050%=11520kg/hm23.2每公顷的工作时间设玉米联合收获机作业时行驶速度为5km/h,三行收获,幅宽2.0m,每公顷作业时间为t=1000050003600×2=1h3.3计算2dl设草捆的直径为D,长度为L,取D=L=850mm,草捆体积Vc=14πD2L=0.48m3。青贮时要求草捆的密度ρ=400～500kg/m3,此处取ρ=500kg/m3,故成型后单个草捆质量为mk=ρVc=240kg由此得每公顷秸秆打成草捆的个数为Nc=11520240=48个/hm24强制安装设计4.1辊筒直径的d成捆室分为固定仓和活动仓两部分,内径D=850mm。共有37个辊筒,辊筒直径d1均为80mm。其中,6个水平布置在固定仓的下部。取辊筒转速n1=360r/min,设辊筒的角速度为ω1、外圆表面的线速度为v1,则ω1=2πn160=37.7rad/sv1=r1ω1=1.51m/s4.2确定绕绳设置设计的捆绳机构由主箱体、夹绳板、过绳杆、导绳轮、小齿轮、大齿轮、绕绳链轮和移动板等组成,其结构图如图3所示。由于饲草比较短,打捆时绕绳不能过疏,初步考虑绕绳的间隔为50mm。绳箱中有两根麻绳,为传递动力的需要,其中一根经过夹绳板、上过绳杆以后,绕导绳轮1圈,然后经过下过绳杆、移动板后再进入两个夹绳辊(图3中未画出)的缝隙中;另一根经过移动板上的绳夹则直接进入夹绳辊。两根麻绳之间间隔50mm。捆绳时,首先由电磁离合器带动夹绳辊转动,将麻绳送入成捆室;然后麻绳靠辊筒和草捆的摩擦力向下运动,并由一根麻绳带动导绳轮、小齿轮、大齿轮和绕绳链轮同时转动。绕绳链轮通过链条使移动板左右移动,从而使麻绳按一定间隔(螺距)缠绕草捆。链条转动1圈,移动板完成1个往返,麻绳交叉缠绕草捆两遍。设导绳轮和小齿轮的转速为n2,角速度为ω2;大齿轮和绕绳链轮的转速为n3,角速度为ω3;绕绳链轮分度圆处的线速度为v3,分度圆半径为r3。已知辊筒外圆表面的线速度v1=1.51m/s,初步选定的绕绳间隔50mm,一根麻绳的绕绳间隔为100mm,由此可计算出每打一个草捆所需时间为t1=πDv1×1700100=30.06s绕绳链轮分度圆的线速度(即移动板移动速度)为v3=56.55mm/s设计绕绳链轮齿数为9、链条节距p=12.7mm,则绕绳链轮分度圆直径Φ=37.13mm。考虑移动板在两端的转向过程中绕绳链轮需要空转1圈,因此绕绳链轮的转速应为n3=v3×60r3×2π+1=30.09r/min根据捆绳机构的整体尺寸,确定导绳轮大端的直径d3=160mm。麻绳缠绕草捆一周所需要的长度为L1=πd2=π×0.85m=2.67m,如不考虑麻绳和导绳轮之间的滑动,当麻绳处于导绳轮的大端,麻绳每缠绕草捆一周导绳轮所需转过的圈数为N=2670160π=5.31圈导绳轮的转速为n2=Ν×L1×60t1=180.18r/min因此,小齿轮与大齿轮的传动比i=n2n3=5.99,此处取i=6。分别取大齿轮齿数为180,分度圆直径为180mm,小齿轮齿数为30,分度圆直径为30mm,模数为1.0。经验算,绕绳链轮转速n3=30.03r/min,v3=56.44mm/s,绕绳的间隔为49.90mm,每打一个草捆所需时间t1=30.12s。4.3b输送能力验算由上面的计算,麻绳每缠绕一个草捆所需时间t1=30.12s,每公顷的草捆数是48个,则每公顷用于缠绕草捆的时间为24.10min,每个草捆用于开启仓门、卸捆、关闭仓门的时间为8s,则每公顷用于此项作业的时间为6.4min,故每公顷用于喂入的时间为t′=t-24.10-6.4=29.50min喂入机构所需的喂入量q=1150029.50×60=6.51kg/s根据机器结构尺寸,选定输送带的转动滚筒直径d3=190mm,输送带宽度b=800mm,传送带上草料的高度h=120mm。取输送带上秸秆的密度ρ′=160kg/m3,则输送带的输送能力为Q′≥qρ′=0.04m3/s设输送带的速度为v′,则有Q′=b×h×v′×k=0.04m3/s式中k—运输机上倾角影响系数,此时k=1。由此得出输送带的速度v′=Q′b×h×k=0.42m/s则转动滚筒的角速度ω′=4.42rad/s转动滚筒动转速n′=60ω′2π=42.21r/min5生成内重式风力机依据设计图样制造了样机,进行了秋玉米收获试验。试验淄博桓台山东巨明机械有限公司试验农场中进行,样机配套动力为上海纽荷兰轮式拖拉机,额定功率为51.45kW。试验过程中,机器运转平稳,工作安全可靠。邀请山东省农业机械试验鉴定站进行现场测试,检验结果如表1所示,各项指标均达到了设计要求,符合《玉米收获机试验方法(JB/T6681-1993)》和《圆草捆打捆机试验方法(GB/T14290-1993)》的相关规定。6秸秆回收和青贮作业的机械化程度提高1)将背负式穗茎兼收型玉米联合收获机与饲草打捆单元加以集成,组成玉米摘穗及茎秆青贮打捆联合作业机,可一次完成玉米收获、茎秆揉切、饲草收集打捆以及根茬破碎等多道工序,提高了玉米秸秆回收和青贮作业的机械化程度。2)打捆单元与玉米收获机进