一種農作物副產品液壓打包機

田忠靜， 宋秀芹， 李英嬌

0 引 言

目前，我地區的農作物主要是玉米、水稻、大豆等，其副產品為秸稈、玉米芯、稻殼等［1］。這些農作物副產品都是散料，堆放和儲存都占用大量的空間［2］，而且運輸非常不便，若采用打包成塊的方式就能很好地解決這些難題。液壓打包機是利用液壓缸帶動壓頭將加工物料壓縮成塊，然后打包翻包。目前市場上的液壓打包機，普遍存在整機尺寸大且笨重，運輸不便；打包塊的大小不可調；壓力不足；一個主壓油缸，導致壓頭工作時易于偏轉；手動翻包等缺點［3－5］。因此，研究一種結構小巧、壓力足且打包塊的大小可自由調節的液壓打包機是目前需要解決的問題。

1 總體方案的選擇

根據運輸和工作的便捷性，該機具必須簡單可靠、整體緊湊、壓力強、打包塊的大小可自由調節等特點，且滿足我地區的各種農作物副產品的壓縮，適應個體戶、聯戶使用。

該機的核心部件為施壓部件，包括液壓機和壓頭。為保證壓力，液壓機選用9ykj-200型液壓系統，采用雙液壓缸；壓頭采用方形平板壓頭；箱體采用雙開門。該機構的總體方案配置示意圖如圖1所示。

圖1 打包機總體方案配置示意圖

通過第一、二輪樣機的試驗表明，主要配件的選擇和配置是合理的，性能基本滿足工作要求。但是還存在許多問題:

1）雙液壓缸能夠在很大程度上緩解壓頭在施壓過程中的偏轉問題，但仍不能完全解決此問題；

2）平板壓頭無法實現保壓捆扎；

3）平板加燕尾槽方式的壓頭，在施壓過程中易使物料堵塞燕尾槽，無法穿繩捆扎；

4）進料斗太高，人工送料困難；

5）手動翻包費時、費力。

2 主要工作部件的設計

2.1 液壓系統

液壓機是施壓的動力來源，施壓過程中壓力大小與液壓機直接相關［6］。因此，在考慮整體結構和節約能源的基礎上，盡量選擇壓力大的液壓機，以提供足夠的壓力。

因而選用9ykj-200型液壓系統，采用雙液壓缸，改善了單缸壓頭在施壓過程中的易于偏轉的缺點。

2.2 壓頭

2.2.1 壓頭結構

根據樣機的試驗結果，發現由于被壓縮物料在箱體中的分布不均，所以易導致壓頭在施壓過程中發生偏轉或扭曲。根據壓頭的這個工作特點，在壓頭上方加兩個定位柱，防止壓頭工作時發生偏轉。

箱體中的物料被壓縮后，若立即提起壓頭，釋放壓力，那么物料塊會大幅度膨脹，而導致物料塊邊緣散掉。所以，必須在物料塊的承壓狀態下捆扎物料塊，因此在壓頭上預留穿繩槽，以方便穿繩捆扎。

在施壓過程中，穿繩槽易于堵塞物料，導致無法穿繩捆扎，因此，改進壓頭結構，采用槽鋼的間隙排列，構成穿繩槽，壓頭上部不封閉，避免物料在施壓的過程中穿繩槽不堵塞。

同樣，在箱體的底板設置相同的結構。這就要求在工作流程上做適當改變，進料前，先在箱體底板上鋪設一層稻草，然后進料，完成進料后再鋪設一層稻草。這樣既避免了穿繩槽的堵塞，又防止了物料塊在運輸和儲存過程中邊緣的大量散落。壓頭結構如圖2所示。

圖2 壓頭結構圖

2.2.2 壓頭的參數

2.2.2.1 結構參數

根據物料塊的搬運便捷性，確定壓頭的尺寸為:784mm×484mm×86mm，穿繩槽寬度為37.5mm，使不多于3根的草繩便于穿過。

2.2.2.2 壓力參數

根據壓強能夠大小不變地被液體向各個方向傳遞的原理［7］

式中:P——壓強，Pa；

F——油缸活塞壓力，kN；

S——油缸活塞面積，m2。

在此打包機中，采用了雙液壓缸，因此活塞上的壓力加倍，液壓齒輪泵采用CB-B50型，額定壓強為2.5MPa，將相應數據代入式（1），并轉換單位，計算結果得出:

即壓頭可以對物料施加的力。

2.3 箱體

箱體中的物料在承壓的過程中，箱體也相應地承受壓力，因此箱體采用3mm厚的鋼板，并設槽鋼加強筋，以加強箱體的強度，防止箱體在施壓的過程中變形。并且盡量減少鋼板的拼接和縫隙，采用整體式箱體。

為捆扎和翻包的便捷，采用雙開門方式便于勞動操作。門的鎖緊采用手動鎖緊，以簡化結構和降低成本，鎖緊手柄采用直徑20mm的圓鋼制成，保證鎖緊強度，如圖3所示。

圖3 箱體結構圖

2.4 送料裝置

此裝置設計了兩種送料方式，即人工送料和自動送料。

為了便于工作，在箱體的上端開一個小門，用于人工送料，此門的高度距地面1 250mm，適宜于一般高度的成年人送料或觀察。

為了減輕勞動強度，在人工投料門的相對一側安裝自動送料料斗，并可相應配備鼓風機（其結構見圖3）。

2.5 自動翻包結構

物料塊壓縮、捆扎完成后，需要將物料塊翻出箱體運走，人工翻包費時、費力，所以采用自動翻包。

箱體的底板設計成活動底板，底板的一端與箱體鉸接，在相對的另一端連接兩條鐵鏈，在工作時預先鋪設在箱體底板的穿繩槽內，當物料塊捆扎完成后，將鐵鏈的另一端掛在壓頭上方的掛鉤上，隨著壓頭的抬起，鐵鏈將物料塊翻出箱體。結構示意圖如圖4所示。

圖4 翻包結構示意圖

3 結 語

農作物副產品液壓打包機能夠實現農作物副產品的壓縮成塊，打包翻包的工作，大大方便了農作物副產品的儲存和運輸。該機結構小巧、壓力足且打包塊的大小可自由調節，改善了目前大多數打包機結構笨重及打包塊只能固定不變的缺點。

［1］ 蔡紅梅，汪孟麗，王巍巍，等.吉林省自然環境條件與農作物布局的調整［J］.吉林農業科學，2008（3）:60-63.

［2］ 那偉，劉鵬，張永峰，等.吉林省主要農作物秸稈可利用資源分析評價［J］.吉林農業大學學報，2010（4）:63-68.

［3］ 王小莉，許斌，張春云.秸稈打捆機成本效益分析［J］.江蘇農機化，2011（2）:24-25.

［4］ 王衛兵.打包機的發展趨勢［J］.廣西化纖通訊，1999（2）:18-21.

［5］ 馬清艷，王彪，劉永姜，等.玉米秸稈打捆機的設計［J］.安徽農業科學，2011（30）:657-659.

［6］ 余新陸.液壓機的設計及應用［M］.北京:機械工業出版社，2007:236-237.

［7］ 李俊峰，張雄.理論力學［M］.北京:清華大學出版社，2010:343-344.