稻草扭繩機的研究

[摘 要] 本文簡單介紹了草繩機的用途，闡述了稻草扭繩機的設計思路與技術難點、整機結構及主要技術參數(shù)、工作原理、關鍵部件的設計。

[關鍵詞] 機頭座 工作原理 技術參數(shù) 摩擦輪

[中圖分類號] S23 [文獻標識碼] A [文章編號] 1003-1650 （2013）12-0172-02

前言：我國是一個農(nóng)業(yè)大國，水稻種植面積達6億多畝，每年都生產(chǎn)出大量副產(chǎn)品―稻秸稈。由于以往對農(nóng)副產(chǎn)品加工重視不夠，缺乏相應的加工設備，致使大量稻秸稈白白浪費掉了。根據(jù)市場調(diào)研，把稻草加工成繩子，將能廣泛地用于防汛、建筑輔料、蔬菜、五金機械零件等包裝領域，使稻草變廢為寶，實現(xiàn)加工增值，開發(fā)這一產(chǎn)業(yè)還能轉移一定勞動力，為振興農(nóng)村經(jīng)濟提供了一條新途徑，為稻草的加工利用創(chuàng)造出了一片新天地。因此，研制一種結構簡單、經(jīng)濟適用、操作方便、扭繩效果好的草繩機，是符合市場需求的，并且具有很大的發(fā)展利用空間。

一、設計思路與技術難點

1.設計思路

1.1扭繩機配套動力為180W電機，并且配有開關，能方便有效的控制機器的運行和停止。

1.2實現(xiàn)一人就能輕松自如的完成扭繩工作。

1.3機器擰出的草繩應粗細均勻、松緊適中、繩面平滑。

1.4扭好的草繩應纏繞成捆狀，繩捆應能從機器上方便快捷的卸下。

1.5整機應結構簡單、操作方便、工作可靠、造價低廉。

2.技術難點

2.1首先將一根稻草或幾根稻草捻成單股的草繩，設計合理的喂入機構，在喂入稻草的同時實現(xiàn)將稻草擰成單股的草繩。

2.2將兩個單股的稻草擰成成一根麻花狀的草繩。

2.3將成品草繩纏繞成捆。

2.4將擰好的草繩捆從機器上快速方便的拆卸下來。每次拆卸繩捆和繩盤的安裝不能對機器的整體結構性能造成破壞影響，因此拆卸機構的設計應合理。

二、結構及工作原理

1.整機結構

圖1 草繩機整機及傳動機構示意圖

草繩機由喇叭形喂入口、機頭、傳動系統(tǒng)、主框架、機架、繩盤、電機等組成。其整機結構如圖1所示。

2.工作原理

草繩機由180W電動機做動力，該機器是模仿手工搓草繩的動作原理而設計的。通過開關控制電機運轉，電機通過三角帶帶動大帶輪轉動，繼而帶動主框架轉動，在另一端的傘齒輪同時轉動，傘齒輪通過齒輪傳動帶動機頭的喇叭形喂入口轉動，在稻草喂入旋轉的喇叭口的時候被搓成單股的草繩，兩個單股的草繩通過機頭的分繩器進入主框架，隨著主框架的旋轉，擰成麻花狀的草繩；同時傘齒輪通過傳動系統(tǒng)帶動摩擦輪轉動，摩擦輪通過摩擦力帶動繩盤轉動，擰好的草繩纏繞在繩盤筒上。當繩盤上的草繩纏滿的時候，切斷電源停止工作，將草繩捆從機器上卸下，再繼續(xù)纏繞下一捆草繩。

3.主要技術參數(shù)

產(chǎn)草繩直徑（mm）：5-25

繩盤直徑（mm）：450

電壓（v）：220

電機功率（W）：180

外形尺寸（mm）：1000×600×950

操作人數(shù)（人）：1

機器生產(chǎn)效率（m/h）： 300—600

三、關鍵部件的研究設計

1.繩盤總成的設計

打好的草繩在繩盤上纏滿后，必須從繩盤上卸下，才可以繼續(xù)打下一捆草繩，因此繩盤總成必須設計成可拆卸的。具體設計如下，一個木盤是由3個M8的螺栓固定在邊梁的軸承座上，一個是由12的光軸和焊接在邊梁上的軸套固定在邊梁上，兩繩盤用螺絲拉軸連接將繩盤牢牢的連接為一體。當繩盤纏滿草繩的時候，切斷電源機器停止工作，用手旋轉光軸，這樣就使兩個側板之間的間隙變大，可以拿出草繩捆，將卷筒從草繩捆抽出后，重新按在兩側板之間，旋轉光軸，使兩側板之間間距變小，夾緊卷筒，就可以繼續(xù)工作，纏繞草繩了。這樣邊梁就只是一托架不受別的力所以不會變形，將懸置繩盤和連接繩盤的力量分化，避免了每次拆卸草繩捆對機器整體結構的破壞，這樣大大降低了維修率，提高了安全性，延長機器使用壽命，使機器的整體設計更加人性化，在這項技術的基礎上可以提高機器速度加大生產(chǎn)率，不會因機器速度慢使那些技術熟練的工人浪費時間。繩盤的總體結構設計如圖2所示。

圖2 繩盤總成圖解

2.摩擦輪彈簧最大拉力的確定

圖3 繩盤總成之側板與摩擦輪受力分析圖

摩擦輪對木板的摩擦力帶動繩盤轉動，把草繩纏繞在繩盤上。如果摩擦力過小，將無法帶動繩盤轉動，不能把草繩纏繞在繩盤上；

如果摩擦力過大，將會可能拉斷草繩，導致無法打出連續(xù)的草繩以及影響草繩產(chǎn)品質(zhì)量，因此摩擦輪對木板的摩擦力不能過大，摩擦輪對木板摩擦力的大小取決于作用在摩擦輪上的彈簧拉力，f=μN（式中μ表示摩擦輪對木板的摩擦系數(shù)，可查表得到），彈簧對摩擦輪的拉力即是摩擦輪對木板的正壓力N。由力學原理F×R1=f×R2得出f=，N=（R1為繩盤心最小半徑，R2為木板半徑），要使草繩機正常工作，不導致草繩斷裂，必須滿足N<（F是草繩所能承受的最大拉力，可以在試驗中得到F的數(shù)值）。也就是說，彈簧作用在摩擦輪上的拉力不能大于。（繩盤總成之側板與摩擦輪受力分析如圖3所示）

四、結論

水稻是我國主要的糧食作物之一，稻草是水稻生產(chǎn)的副產(chǎn)品，如何能夠把稻草的價值最大程度的利用已經(jīng)越來越受到人們的重視，如今稻草繩在諸多領域被使用，因此稻草打繩機是水稻產(chǎn)區(qū)普遍應用的機器，該機結構簡單，操作方便，價格低廉。一般每天按8小時勞動計算，一個熟練的操作人員可以打到8捆草繩（15公斤/捆），按目前社會上常用的10毫米草繩標準，市場價格15元/捆，每捆除去稻草原料、電費、機械磨損等開支基本上利潤在10元/捆。由于草繩的用途越來越廣，市場中對草繩的需求也不斷的擴大，現(xiàn)在已經(jīng)成了農(nóng)民一項創(chuàng)收的主要途徑。