牽引式自動抓取上料粉碎機研發與應用

謝慶祥 胡修慧 武連兵 趙文峰 張翔

1、肥城市畜豐農牧機械有限公司 2、泰山智能制造產業研究院

1 概述

我國是一個農業大國，每年農作物生產的秸稈達9億多噸，占世界秸稈總產量的20%～30%。自2000年以來，農民生活水平提高、農村能源結構改善以及秸稈收集整理與運輸成本等因素的影響，秸稈綜合利用經濟效益差、商品化和產業化程度低。在糧食主產區，農民為搶農時播種，焚燒秸稈[1]現象屢禁不止，不僅污染了環境，而且造成了資源嚴重浪費，已經成為一個嚴重的社會問題。

目前作物秸稈綜合利用的途徑主要是秸稈飼料、生物質能源、粉碎還田、秸稈生物有機肥料、生物基料、工業原料等，首先要涉及到秸稈切碎。前幾年針對畜牧養殖業飼料青貯，研制生產的鍘草機，存在著結構簡單，工作可靠性、安全性差，人工勞動強度大，適應范圍窄、生產效率低等缺點。

2 項目的必要性與意義

從政策上國家支持“秸稈綜合利用”。2008年國務院辦公廳出臺了《關于加快推進農作物秸稈綜合利用的意見》，明確要求到2015年力爭秸稈綜合利用率超過80%，各級財政更是不斷加大政策扶持力度，從設備購置到產業化綜合利用都給予一定的財政資金扶持，激勵了秸稈綜合利用[2]產業的發展。牽引式自動抓取上料粉碎機，以提高生產效率和自動程度為目標，有著巨大的市場潛力，發展前景廣闊。牽引式自動抓取上料粉碎機，通過在作物秸稈切碎[3]過程中的自動抓取上料、喂料、切碎分絲帚化、自動調節喂入量和作業負荷、自動清除作業粉塵、移動方便等特點，提高破碎成套設備的生產效率和自動程度以及轉場速度。另外加工現場除塵系統采用國內成熟技術結合應用場景定制開發配套。

目前生物質壓塊、農作物秸稈打捆[4]化已普遍推廣，打捆后的應用主要是送往全國各地的國電生物質發電有限公司燃燒發電并網，秸稈進一步破碎發酵制造有機肥，還有大型養殖場急需一種產量高的大型鍘草機，現在傳統的直線水平鏈板喂入臺式鍘草機已無法對生物質壓塊、秸稈捆等大尺寸的物料進行鍘切作業，筆者進行了臥式雙輥帶旋切刀片等多種結構的試驗，效果不好。經過多次設計研究論證，研發設計了一種2.6~5米直徑的圓錐形喂入臺型的喂入筒，并在該喂入筒內壁上設計幾處退料板，模擬人手對秸稈的攤平、推送到對輥喂入裝置中，只是推料板模擬手推動反轉的是大尺寸的生物質壓塊[5]、秸稈捆，這樣就完全可以解決較大尺寸的生物質壓塊、秸稈捆的喂入及破碎問題了。基于此，筆者進行了多次原理機的設計、試制、試驗，不斷改進完善，有了顯著的效果。產量高、破碎效果好也滿足了大型養殖場快速粉碎發酵捆、飼草的迫切需求。為了提高作物秸稈的加工效率，達到一機多用、高效低耗、安全環保、經濟實用的目的，也是適應社會生產發展的需要。

圖1

3 項目的主要研究內容

該機主要由機架、傾斜式喂入量裝置、破碎裝置、主軸轉速反饋裝置、翻料塊、底盤、自動抓草裝置、潤滑油液位反饋裝置、立式旋轉喂入錐筒裝置、揉搓裝置、出料輸送裝置、智能化控制箱組成。

主要技術創新：

（1）創新設計側噴裝置：該機側噴出料裝置與鍘切揉搓室鏈接，并設有揉搓室活門觀察口，在側噴裝置最底端安裝防回料擋板。實現了連續喂入連續出料，與傳統鍘揉機比生產效率更高，加工干草可達10000kg/h以上，破節率達98%以上，而傳統鍘揉機物料破節率最高達90%左右，保證設備的高效運行。

（2）創新設計傾斜式喂入裝置：在倒錐形旋轉倉壁上加裝了推料板，傾斜式喂入裝置與物料運動方向一致，破碎裝置兩側設有擋料板。在喂入超載時多余的物料能夠在圓錐筒上推料板的作用下隨圓錐筒旋轉，徹底解決了同類產品抓草機連續上料時喂入量過大所造成的憋車問題，實現了連續上料喂入，作業不堵塞。

（3）創新設計了立式旋轉無軸圓錐筒：立式旋轉無軸圓錐筒光圈上安有鏈條，光圈安裝在導輪上，導輪設有多組并固定在機架上，馬達鏈輪與鏈條嚙合，驅動圓錐筒沿多組的導輪平穩旋轉，喂入筒內壁上裝有推料塊。與傳統鍘揉機、圓筒式破碎機比該機能加工細小顆粒狀物料。實現了連續喂料，加工物料范圍廣，筒內殘留物少。

（4）創新設計遙控可折疊旋轉抓手上料裝置：該部分機構設計在機器的后方，實現無線遙控操作，通過液壓部件使該裝置能靈活自如的將物料抓放到粉碎裝置內，減輕人工勞動強度，改善勞動環境，提質增效。

圖2 該機整體裝配

圖3 該機工作中

工作時，啟動拖拉機，掛上后輸出高速檔，待運轉平穩后，生物質高效能破碎成套設備采用自動抓草裝置或裝載機喂料開辟無人工喂料的先河，通過抓草機或裝載機將物料投放在旋轉喂料倉內，料倉側壁上裝有推草斜板，推草斜板將物料撥動隨旋轉料倉一起轉動，物料在破碎裝置側面及上面通過時有喂料作用，從而破碎裝置對物料進行破碎，旋轉料倉連續不斷破碎裝置的旋轉，破碎裝置就連續不斷地進行破碎,從而大大提高了生產效率。破碎后的物料沿著飛刀外沿連續不斷地受到飛刀與揉搓板的打擊與碰撞，從而實現了揉搓破碎后，由高速旋轉的飛刀通過輸送出料裝置送出機外。使農作物秸稈及牧草由硬變柔軟，變成無硬結、手感柔軟的絲條，能夠提高牲畜的采食率、吃凈率和消化率。適用于牧場和飼養專業戶，也適用于造紙業、有機肥業等行業使用。

4 使用注意事項

（1）使用前，首先檢查各部位連接是否可靠，轉動部位有無碰撞；

（2）安裝動力傳動軸前應確保拖拉機熄火后拖拉機的動力輸出軸驅動沒有接合；

（3）確保在作業和運輸時，萬向節傳動軸軸管重疊尺寸正確；

（4）連接和分離萬向節傳動軸時，分離PTO動力輸出軸關閉引擎并從鑰匙孔中拔出鑰匙；

（5）確保萬向節傳動軸的正確連接和鎖死；

（6）定期檢查螺栓、螺母是否緊固，尤其是第一天作業后。如有松動立即擰緊；

（7）每班作業前應全面檢查各部位緊固件是否緊固，如有松動，及時將其緊固；特別要注意每班檢查錘片的緊固；

（8）機器各部需要潤滑的地方要經常注意潤滑，主軸軸承每年清洗并加注一次鋰基潤滑脂；

（9）每班檢查各工作部件有無磨損、變形或損壞，若發現問題，應及時予以校正或更換。