淺析自走式秸稈輸送機輸送帶的選型與設計

趙芳芳

摘 要：目前我國專門用于田間物料輸送的設備比較少，很多秸稈輸送機在進行輸送帶的選型和設計等方面存在一些問題。基于此，筆者結合自身經驗，對自走式秸稈輸送機輸送帶進行了選型與設計，將某縣打捆之后的小麥秸稈和輸送小麥秸稈的輸送機作為研究對象，通過秸稈包的受力狀況進行輸送帶的選型，通過輸送帶的受力狀況進行輸送帶的設計，有效提升了輸送機輸送的效率，減少了輸送機的消耗。

關鍵詞：秸稈包；輸送機；輸送帶

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.072

0 前言

傳統的輸送機大都為固定式，只能用于地面平整、工作環境優異且工作距離較短的場所，對于田間秸稈運輸而言，其地面凹凸不平、工作環境惡劣且工作距離較長，由此可以看出，傳統的輸送機很難用于田間秸稈輸送，為了提高田間秸稈運輸的效率，技術人員研發了自走式秸稈輸送機，能夠有效提升田間秸稈輸送的效率，減少勞動強度。而在自走式秸稈輸送機中，最重要的是輸送帶的設計。

1 自走式秸稈輸送機輸送帶的選型

1.1 構建秸稈尺寸模型

筆者選取某縣打捆之后的小麥秸稈作為研究對象，初步測量結果顯示，每個秸稈包的重量在20kg-35kg，結合實際狀況，將每個秸稈包的重量設定成50kg；對秸稈包進行了摩擦系數測量實驗，測量的結果顯示秸稈包的摩擦系數是0.54，結合實際狀況，將摩擦系數設定為0.5；初步測量的結果顯示，秸稈包的長為60cm，寬為60cm，高為45cm，結合實際狀況，將每個秸稈包的尺寸模型設定為：長是70cm，寬是70cm，高是50cm的長方體。

1.2 秸稈受力模型分析

經過袋裝或者打捆之后的秸稈在輸送機輸送的過程中，主要受重力、支持力和摩擦力這三個力。當秸稈包受靜摩擦力的時候，秸稈包和輸送帶為相對靜止狀態，做勻速運動，秸稈包受力平衡，此時摩擦力F1的大小為：mgsinθ；當秸稈包受滑動摩擦力的時候，秸稈包和輸送帶進行相對運動，秸稈包的摩擦力F1的大小為：μmgcosθ。

當輸送機處于運行狀態的時候，秸稈包在剛放置在輸送帶上的時候，其初速度是0，秸稈包做初速度是0的勻加速運動。要想使秸稈包可以順利輸送到頂端，就要使秸稈包受到的滑動摩擦力比秸稈包受到的重力的下滑分力大，也就是說：θ≤arctanμ，將上述秸稈尺寸模型的相關參數帶入，可以計算出輸送帶的最大傾斜角θ不能超過26.5°。因此，可以根據秸稈受力模型和輸送帶的最大傾斜角進行輸送帶的選型。另外，在進行輸送帶選型的時候，為了保障輸送帶具有較強的輸送能力，選型人員需要選擇足夠強度與厚度、較大的彈性且具備一定橫向與縱向撓性的輸送帶[1]。

2 自走式秸稈輸送機輸送帶的設計

根據上述輸送帶選型分析，筆者選用尼龍帆布芯分層輸送帶進行自走式秸稈輸送機輸送帶的設計。首先，分析秸稈包對輸送帶的作用力。本文選用的輸送機總長度是7000mm，秸稈包的長和寬均為700mm，假定輸送帶上秸稈包之間的距離為零，也就是說，該輸送機在運行的過程中，輸送帶上最多可以傳輸十個秸稈包。設定輸送帶的工作傾角是20°，輸送帶的運動速度為1.5m/s。計算可知秸稈包所受的摩擦力F1=μmgcosθ=235N，秸稈包的加速度為1.28N/kg，秸稈包的運動路程為0.9m。因為每個秸稈包的長度為0.7m，所以在輸送帶上傳輸的10個秸稈包中，有2個秸稈包處于加速狀態，剩余8個秸稈包處于勻速運動狀態，由此計算出秸稈包和輸送帶間的總摩擦力為1838N。

然后，輸送帶的最大張力。當輸送機在運行的時候，輸送帶的速度比較小、運輸的距離也比較短，所以在進行輸送帶的受力分析時，通常計算其張力的大小。一般來說，輸送帶的最大張力主要通過全路線逐點計算法求得，該計算方法是將輸送帶的傳輸路線分成直線區段以及曲線區段這兩部分，從輸送帶空裁的最小張力點開始計算，傳輸路線上每一個張力點的張力為前一點張力和這兩點之間阻力之和。筆者將輸送帶的張力點設為S1、S2、S3和S4這四個，其中，S1為空裁區段的最小張力，S4為最大張力。通過數據驗證分析，將S1設定為1000N，計算可得S2=1030N；S3=1081.5N；S4=2919.5N。

其次，輸送帶的帶寬。根據上述設定的秸稈包尺寸模型和密度計算公式，可以得出秸稈包的堆積密度為204.5kg/m3，結合實際狀況，將秸稈包的堆積密度設定為200kg/m3。輸送帶帶寬的計算公式如下：B=，其中，Q是指輸送帶的輸送量，其單位為t/h，則Q=376t/h；是指輸送帶的斷面系數，取值為400；是指輸送帶的速度系數，取值為1；是指輸送帶的傾角系數，取值為0.81；V是指輸送帶的運行速度，取值為1.5m/s；是指堆積密度，其單位為t/m3，取值為0.8。由此可以得出，輸送帶的帶寬為0.98m。

最后，輸送帶的帶層。輸送帶帶層的計算公式如下：i=，其中，指的是膠帆布的徑向扯斷強度，取值為56KN/m；c指的是安全系數，取值為8。將上述計算得出的數值帶入公式可得：i=0.16。因為秸稈包的質量比較小，并不需要輸送帶具備較高的抗拉強度，計算時選取的0.8堆積密度要高于實際的秸稈包堆積密度，所以將輸送機的寬度從900mm調整為1100mm，由此得出輸送帶的層數為3[2]。

3 結論

綜上所述，自走式秸稈輸送機能夠有效提升秸稈輸送的效率，可以在田間進行推廣應用。分析可得，通過對自走式秸稈輸送機的輸送帶分析可知，輸送帶的最大傾斜角不能超過26.5°，輸送帶的層數為三層，其長度為7m，寬為1.1m，高位0.7米，按照這些參數設計的輸送帶能夠在惡劣的田間環境下高效地進行秸稈的輸送。本文的探究仍舊存在不足之處，僅供參考。

參考文獻：

[1]丁永秀.自走式秸稈帶式輸送機的研究[D].石河子大學，2014.

[2]齊自成，位國建，姜偉，許兵武，田超洵.自走式多功能穗莖兼收玉米聯合收獲機的設計與試驗[J].農業裝備與車輛工程，2012，50

（09）：4-8.