壓縮捆包機設計研究

歐君

摘要：文章通過壓縮捆包機設計過程的分析，描述設計思路，提出農業機械自動化生產線的設計要求，闡述了壓縮捆包機各個功能模塊的設計方案和設計要點，克服了現有捆包機的一些不足，與同行和用戶商討交流。

關鍵詞：壓縮捆包機；青貯飼料；農業自動化；流水線捆包；設計過程 文獻標識碼：A

中圖分類號：TB484 文章編號：1009-2374（2016）18-0021-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.18.011

1 概述

隨著規模的擴大，千山藥機面臨產品轉型，需要豐富產品線，經過多方調研我們把切入點放在農業機械的壓縮捆包機上。我國是一個農業大國，在生產大量糧食的同時也產出大量的秸稈，這些秸稈農民基本不需要，由于秸稈的體積重量比大，運輸不便，導致秸稈利用率很低，很多地方直接進行焚燒，對環境造成極大污染。青貯料是牛羊等畜牧最佳飼料，營養比干飼料流失少。我們的壓縮捆包機對秸稈進行壓實、打包，把秸稈變廢為寶，而且可以很好地用于青貯飼料的打包儲存。

2 設計思路分析

設計立項之初，我們調研了國內外一些捆包機的廠商和用戶，捆包機在牧草和秸稈收獲應用非常廣泛，工藝也比較成熟，但是現有捆包機存在一些局限性和不足，尤其難以適用現在的大型現代化農牧場，比如在現有的設備工藝基礎上，其打包緊實度不高、自動化程度不高無法形成流水生產線、生產效率低等。吸取現有設備工藝的經驗、剖析其不足之處，我們的設計思路就清晰了，需要設計一款全自動緊實度好的、能適應流水線生產的壓縮捆包機。

3 設計思路的實現

首先，確定壓縮捆包機的工藝路線：自動進料→壓縮成捆→預打捆→物料輸送→最終捆包→成品輸出。其次，選用電氣-液壓作為設備傳動控制系統，根據工藝路線，在滿足國家行業標準的前提下，設計各個相關機構來實現其對應功能。

3.1 自動進料方案及要點

自動進料的設計要點首先就是考慮其自動化，需要有實時檢測反饋，根據工況要求可以實現快速進料、慢速進料和停止進料等狀態。由于壓縮捆包機對應的原料為草料和秸稈之類，它們具有成團成堆的特性，需設計相關機構防止其卡料。

3.2 壓縮成捆方案及要點

現有捆包機的壓縮成捆工藝起初是無壓進料，待物料裝滿后再進行擠壓成捆，這種工藝有個弊端，就是把壓縮全部積累留在最后，實現起來壓實難度大、緊實度差。解決方案就是帶壓進料，進料同時進行壓縮，直至最終壓縮成型，這種方案壓實所需壓力比較均勻，沖擊力小，緊實度也會更好。帶壓壓縮方案示意圖見圖1所示：

圖1 壓縮成捆方案示意圖

根據既定方案，待物料壓縮到預設的緊實度（可以通過檢查壓縮馬達壓力達到預設壓力來實現）時，將對此狀態下物料進行預包，目的就是在接下來的輸送時防止成型物料散開。預包完成后壓縮捆包倉室打開，物料包進入輸送軌道。

3.3 物料輸送方案及要點

物料輸送的設計要點就是輸送平穩、對壓縮成捆工位和最終捆包工位位置交接準確可靠。通過檢測反饋來實現物料輸送和停止，實時檢測物料位置狀態。此外，還需要設計散落物料的回收系統把散落的物料送回進料軌道。

3.4 最終捆包方案及要點

1.旋轉捆包機構；2.防碰撞機構；3.膜夾持膜切刀機構；4.自動供膜機構；5.包膜平臺；6.成品輸送架

圖2 最終捆包機構圖

最終捆包結構如圖2所示，序號5包膜平臺有3個位置狀態（上翹、水平、下溜），物料來之前處于上翹狀態以定住輸送過來的物料，包膜平臺在物料停穩后變為水平狀態，通過皮帶自轉帶著物料進行自轉，同時序號1旋轉捆包機構旋轉，通過序號5包膜平臺自轉和序號1旋轉捆包機構旋轉兩者合成運動來實現物料纏繞膜，待膜纏繞到預設層數時，序號3膜夾持膜切刀機構打開，序號1旋轉捆包機構通過檢查反饋停在中位，序號3膜夾持膜切刀機構閉合切斷物料膜同時把膜夾持住以待下一次捆包。之后序號5包膜平臺變為下溜狀態，序號6成品輸送架跟著滑動至合適位置輔助捆包好的成品滾下包膜平臺。

圖2序號4為自動供膜機構，為了適應自動化流水線作業，必須設計膜卷快換裝置使換膜方便快捷，膜狀態（無膜、短膜）實時監測，還需要通過特殊工藝加工的張緊筒保證膜在工作狀態中一直處于平展狀態。針對這些設計要點我們一一設計相應結構來實現其功能。

為了作業安全考慮，設計了圖2序號2防碰撞機構來保護人身安全，序號2防碰撞機構被觸碰時設備急停，以避免或降低對人身傷害。

3.5 電氣系統和液壓系統方案

圖3 閉式液壓系統原理圖

該壓縮捆包機采用液壓傳動系統，內含一個閉式系統和一個開式系統，其中壓縮捆包功能需要壓力大沖擊小，故采用閉式系統以避免沖擊，保證其壓縮平穩，其原理圖如圖3所示，其余功能動作采用開式系統。電氣系統通過檢測裝置的各種反饋對設備整體運行進行實時監控，會把各種檢測數據顯示在操作屏方便操作人員隨時觀察，可以通過操作屏發布指令控制電磁閥來實現各種液壓執行元件相關動作，也可以選用預設程序進行全自動運行。

4 設計總結

現該設備已完成單機各項調試以及碎料、混料、捆包連線調試，最快捆包速度為50包每小時（約75噸每小時）。緊實度密封性好，捆包的青貯飼料無變質、營養流失少。設備的穩定性和可靠性也符合我們預期?？偨Y各項測試，該設備各項功能指標基本滿足設計初衷，也得到客戶的認可。

5 結語

我國牧草資源非常豐富，但是國內相關的牧草收割貯藏方面的農機比較落后，而引進進口設備成本高，這些因素制約了我國畜牧業的發展，還有北方大部分秸稈當廢物直接焚燒污染氣候環境更是讓人痛心。我衷心希望國內捆包機等農機企業加強自主創新，提高研發制造水平，也希望政府能對農機新技術和使用購買者提供一定的補貼，以推進我國農業的自動化進程。

參考文獻

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（責任編輯：黃銀芳）