牽引式液壓打包機(jī)除塵系統(tǒng)設(shè)計與試驗

徐志杰陳林張亞振李立輝周衛(wèi)濤

1、河北省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所有限公司 2、石家莊市中州機(jī)械制造有限公司

前言

牽引式液壓打包機(jī)是一種秸稈回收機(jī)械，可一次性完成秸稈撿拾，秸稈粉碎揉搓，秸稈除塵，進(jìn)入壓縮室，被壓縮成高密度的方捆，然后纏繞包裹。秸稈形成商品后，可以作為飼料、發(fā)電燃料等。

牽引式液壓打包機(jī)在打包工作流程中，秸稈除塵是一個較為關(guān)鍵和困難的問題。為了增加秸稈量，撿拾盡可能多的秸稈，打包機(jī)撿拾器會下放到最低，導(dǎo)致在撿拾過程中會有較多的塵土被撿拾器上的還田刀帶進(jìn)撿拾器。較大的含土量會影響秸稈作為商品的質(zhì)量，因此秸稈在被打成方包之前，需要對粉碎的混合秸稈進(jìn)行除塵處理，除塵效果直接決定秸稈的經(jīng)濟(jì)效益。因此，在打包機(jī)的發(fā)展過程中對除塵系統(tǒng)的設(shè)計經(jīng)過了多次的研究、實驗與改進(jìn)。研究打包機(jī)除塵系統(tǒng)對秸稈回收具有重要意義。

1 傳統(tǒng)打包機(jī)除塵裝置的演進(jìn)

1.1 撿拾器攪龍除塵

撿拾器攪龍除塵方式是目前撿拾器除塵中常用結(jié)構(gòu)，如圖1所示。撿拾器還田刀片把秸稈打碎，打碎后的秸稈和塵土共同進(jìn)入攪龍，攪龍旋轉(zhuǎn)把秸稈輸送到拋料筒。攪龍殼體上布滿網(wǎng)孔，秸稈在攪龍內(nèi)攪動，秸稈中的塵土通過網(wǎng)孔拋到外面。但攪龍直徑小，大量的秸稈還沒被清選徹底，就進(jìn)入到右側(cè)拋料筒。

圖1 撿拾器

1.2 拋料筒除塵

秸稈經(jīng)過撿拾器攪龍輸送到拋送葉輪，在拋送葉輪的加速拋送下，秸稈被拋送到拋料筒，拋料筒頂部安裝有網(wǎng)孔出口，通過網(wǎng)孔出口時，秸稈中摻雜的塵土在強風(fēng)的作用下，被吹到網(wǎng)孔外面。拋送葉輪不僅具有較強的拋送作用，同時拋送葉輪在高速旋轉(zhuǎn)下，會產(chǎn)生較強的氣流，氣流加高速拋送導(dǎo)致秸稈不會在網(wǎng)孔出口處堆積，保證良好的通過性。拋料筒除塵面積小，除塵量少，除塵效果差。

1.3 豎直旋轉(zhuǎn)篩除塵

豎直旋轉(zhuǎn)篩除塵是指秸稈經(jīng)過拋料筒后被拋送到豎直旋轉(zhuǎn)的滾筒內(nèi)，豎直旋轉(zhuǎn)滾筒由馬達(dá)通過齒輪傳動把動力傳給滾筒，滾筒由菱形網(wǎng)格或者圓形網(wǎng)孔板組成，拋料筒拋送的秸稈噴灑到豎直旋轉(zhuǎn)篩側(cè)板，秸稈中的塵土從網(wǎng)孔中被拋出，如圖2所示。旋轉(zhuǎn)的滾筒使得秸稈不會在網(wǎng)孔振篩上堆積，從而形成堵塞。豎直旋轉(zhuǎn)篩除塵效果明顯好于前兩種結(jié)構(gòu)，但受限于高度、網(wǎng)孔掛秸稈等因素，仍然有一定的缺陷性。秸稈中仍然會有部分塵土存留。

圖2 豎直旋轉(zhuǎn)除塵裝置

1.4 水平圓筒篩除塵

水平圓筒篩其結(jié)構(gòu)由四周均是網(wǎng)孔的水平圓筒，內(nèi)有一個轉(zhuǎn)動攪龍組成，秸稈由一端進(jìn)入旋轉(zhuǎn)攪龍，秸稈經(jīng)過攪龍旋轉(zhuǎn)被輸送到后端，進(jìn)入壓縮室打包，此結(jié)構(gòu)類似于撿拾器攪龍輸送，其主要區(qū)別是水平圓筒篩，直徑大，網(wǎng)孔是圓周通長的，保證了足夠大的清選除塵面積，秸稈在滾筒中可以整圈旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，除塵效果更佳；全部秸稈都是從一端進(jìn)入，保證了秸稈進(jìn)入均勻，更有利于除塵，如圖3所示。但此結(jié)構(gòu)只有攪龍轉(zhuǎn)動，圓筒不轉(zhuǎn)，圓筒底部積存秸稈會堵塞網(wǎng)孔，影響秸稈除塵效果。

圖3 水平圓筒篩除塵

以上是針對傳統(tǒng)普通液壓打包機(jī)除塵系統(tǒng)的總結(jié)分析，綜合各種除塵裝置的優(yōu)缺點，本文設(shè)計了配合新型牽引式雙捆秸稈撿拾壓捆機(jī)使用的雙滾筒篩除塵系統(tǒng)，并進(jìn)行實驗。

2 雙滾筒篩除塵系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 整機(jī)簡介

新型牽引式雙捆秸稈撿拾壓捆機(jī)主要由：液壓系統(tǒng)、拖拉機(jī)連接機(jī)構(gòu)、雙出料口撿拾器、雙滾筒篩除塵系統(tǒng)、秸稈壓縮室、自動包網(wǎng)機(jī)構(gòu)、電氣系統(tǒng)組成。

通過調(diào)查得知：秸稈撿拾器的撿拾效率是打包機(jī)打包效率的3到5倍，打包系統(tǒng)由于壓縮程序步驟繁多，嚴(yán)重制約了撿拾器的撿拾效率，因此研制一機(jī)雙捆，實現(xiàn)在一個打捆機(jī)上使用兩套打捆系統(tǒng)，兩套除塵系統(tǒng)。可以更好地匹配撿拾器效率。相較于單捆打包機(jī)來說，一機(jī)雙捆增大了一倍的打包效率。

2.2 雙滾筒篩除塵系統(tǒng)的參數(shù)要求

雙滾筒篩除塵：指的是一機(jī)雙捆，兩臺除塵系統(tǒng)配套各自的壓縮系統(tǒng)。雙滾筒篩除塵系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)：處理量5t/h（每個滾筒篩）；消耗功率為10Kw/h（每個滾筒篩）；轉(zhuǎn)篩轉(zhuǎn)速250rpm；網(wǎng)孔大小圓孔直徑8mm。含土量（土、灰）≤15%

2.3 組成部分及結(jié)構(gòu)設(shè)計

滾筒篩組成：液壓馬達(dá)、帶網(wǎng)孔的滾筒、滾筒內(nèi)螺旋葉片（滾筒、葉片焊接在一起）、出料口、進(jìn)料口、連接架等。整體尺寸為直徑700mm，長度2800mm，進(jìn)料口大小配合拋料筒出口，螺旋葉片螺距500mm，寬度100mm，此設(shè)計相較于傳統(tǒng)攪龍，有很大區(qū)別，攪龍和殼體一起轉(zhuǎn)動，除塵效果更好。

滾筒篩和攪龍轉(zhuǎn)動，而滾筒篩的出入口不轉(zhuǎn)，所以入料口出料口和滾筒篩是分體的，且物料出入口位于滾筒篩兩側(cè)，增加了清選長度。較之前攪龍旋轉(zhuǎn)殼體不轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)有了較大改進(jìn)，除塵效果提高較大。優(yōu)點：由于攪龍和殼體是一體的，秸稈進(jìn)入攪龍后也會隨著攪龍一起旋轉(zhuǎn)，因此殼體底部不會存料，不會堵住網(wǎng)孔，除塵效果較好，如圖4所示。

圖4 滾筒篩除塵

3 試驗設(shè)計

3.1 試驗條件

實驗準(zhǔn)備：

沒有經(jīng)過除塵清選的玉米秸稈3t。

秸稈輸送帶：輸送秸稈。

滾筒篩：長度2800mm和長度1400mm各1個，固定在架子上。動力由15kw可調(diào)轉(zhuǎn)速電機(jī)帶動。長滾篩網(wǎng)孔直徑8mm。短滾筒網(wǎng)孔直徑6mm。

3.2 檢測方法

實驗前稱取重量相同的秸稈12份，每份重量200kg。

實驗在兩種不同喂入速度、三種不同轉(zhuǎn)速、兩種不同滾篩長度下，清選除塵的效果。

實驗數(shù)據(jù)如下：

表1 實驗數(shù)據(jù)

實驗結(jié)論：

當(dāng)喂入速度相同，滾筒篩長度相同時，滾筒篩轉(zhuǎn)速為250rpm時清選除塵效果越好；當(dāng)喂入速度相同，轉(zhuǎn)速相同時，滾筒篩長度越長清選除塵效果越好；當(dāng)轉(zhuǎn)速相同、滾筒篩長度相同時，喂入速度越慢清選效果越好。因此得出喂入速度越慢、滾筒篩長度越長、轉(zhuǎn)速在250rpm左右時清選效果最佳。

綜合以上實驗結(jié)論及整機(jī)合理配置要求得出：喂入量1kg/s、滾筒篩轉(zhuǎn)速250rpm、滾筒篩長度2800mm、網(wǎng)孔直徑8mm設(shè)計雙滾筒篩除塵系統(tǒng)。