9YFG-2400大方捆壓捆機的研制

任建磊

（中國鐵建重工集團股份有限公司，湖南 長沙 410100）

0 引言

隨著生活水平的不斷提高，人們對牛、羊奶制品和肉蛋類的需求量不斷增加，因此需進一步發展牛羊飼養業及飼料作物的生產，而牧草類飼料的全機械化收獲是其中最重要的環節。牧草飼料作為牲畜口糧儲備的重要品類之一，可有效解決奶牛、羊等飼草季節性不足的問題。成捆牧草青貯飼料既可節省牧草存貯空間和草料運輸成本，又可調整草料供應周期，減少秸稈焚燒污染，對農業良性循環發展有一定的積極作用[1-3]。然而牧草加工機械化水平的落后不僅浪費了大量人力資源，還浪費了大量的生物資源，因此，提升牧草加工機械水平可提升牧草利用率，降低畜牧喂養成本，全面實現畜牧業可持續發展。如何提升牧草機械化收獲技術，將散落的牧草秸稈高效收集轉運起來是當前必須要解決的問題之一，在此背景下，急需研發出一款高效率、高質量、多功能秸稈打捆設備。

1 整機結構及工作原理

9YFG-2400牽引式大方捆壓捆機可對玉米、小麥、蘆葦、甘蔗和苜蓿等多種農作物秸稈進行自動撿拾和打捆，該機集成草捆成型系統和草捆捆包計量系統，可監控單個草捆的重量以及對打捆包數進行實時計數，是我公司自主研發的高性能6道繩草捆成型裝備。

1.1 整機結構

9YFG-2400牽引式大方捆壓捆機主要由底盤行走系統、草料喂入系統、草料撿拾切碎系統、動力傳遞系統、草捆打結機構、草料壓縮系統、外圍件、草捆成型室、草料放置裝置及液壓電氣控制系統等組成，是一種高可靠性多功能牧草打捆裝備，具體結構如圖1。

圖1 9YFG-2400大方捆壓捆機結構

1.2 工作原理

拖拉機將動力由輸出軸傳遞給9YFG-2400大方捆壓捆機，在拖拉機的牽引下實現對物料的撿拾，其有效撿拾寬度可達2400mm。當物料通過前端撿拾系統時物料流會進入草料喂入系統，隨后進行一定的預壓縮，當壓力達到預先設定值時，物料流被送入草捆成型室，經壓縮系統反復壓縮形成一定密度的草捆。當物料壓縮到設定長度后壓縮室上的計量輪會被草捆撥動回轉，打結機構開始對草捆進行捆繩打結，打結完成后經壓縮系統進一步擠壓排出至草捆放置裝置。進行下一個循環后，草捆放置裝置的草捆被排至地面從而完成物料打捆成型的全機械化過程。

2 壓縮系統設計及整機參數

2.1 壓縮系統設計

壓縮系統作為9YFG-2400大方捆壓捆機核心部件，主要由齒輪箱、曲柄連桿、壓縮焊接件及電氣元件等組成，其結構如圖2。壓縮焊接件采用高強度薄板件拼焊成型，保證了在較大反推力作用下不變形。齒輪箱采用1個輸入端5個輸出端3組速比設計，其速比分別為X-Y速比為1：20，X-W速比為1：2.24，X-Z速比為4.88：1，齒輪箱額定轉速n=1000r/min，額定功率P=191.2kW，由公式T=9550×P/n計算得扭矩T=1825.96N·m。輸出W軸與輸入X軸偏移角度為47°，位于齒輪箱上端，連接液壓泵為整機液壓系統提供動力，輸出Y軸連接活塞曲柄連桿為壓縮系統提供動力，輸出Z軸連接喂入與撿拾系統，通過齒輪箱分流來實現整機動力的傳遞，內部傳動路線如圖3。

圖2 壓縮系統組件示意

圖3 齒輪箱內部傳動路線示意

2.2 整機參數

9YFG-2400大方捆壓捆機主要參數如下：

3 技術創新及特點

（1）配備大馬力拖拉機，滿足各個部件功率需求的同時也可最大限度地實現機具的利用率。

（2）采用無凸輪盤彈齒滾筒式撿拾裝置的設計，減少零部件，降低整機質量，提升工作可靠性。彈齒選擇柔性材料，降低對牧草的擊打和沖擊力，保留其營養價值。

（3）采用雙曲柄—連桿—活塞機械式壓縮機構，保證對物料進行快速穩定地壓縮，連桿安裝內置壓力傳感器，可監測工作壓力的大小，以便調節。

（4）配備國際知名品牌打結器，打結穩定可靠、打結器使用壽命長。配備集中潤滑系統，潤滑頻次可調，確保打結器高效運行，采用橫置貫流風機，保證了打結成功率。每個草捆6道繩捆結，保證了成型后的草捆不松散，便于后續轉運。

（5）通過傳感器信息采集、數據無線傳輸以及人機交互PLC等模塊實現打捆機的精準計算控制，ISOB US與CAN的兼容設計可匹配不同拖拉機品牌。

（6）繩箱采用單邊15捆繩的裝配空間，可滿足長時間連續作業需求。

4 試驗及結論

9YFG-2400大方捆壓捆機于2022年10月在長沙工廠成功下線，后續經廠內調試試驗后轉廠至湖南岳陽市進行田間測試。依據國家標準GB/T25423規定完成田間試驗，試驗結果如表1。

表1 草捆測量參數

試驗表明：9YFG-2400大方捆壓捆機各關鍵部件工作穩定，所成型捆包滿足密度值大于220 kg/m3的設計要求，6道繩雙捆結保證了成型后的捆包不易松散，滿足行業標準。

針對市場上對高性能牧草加工設備的需求研制了9YFG-2400大方捆壓捆機。該機采用50次/min活塞沖程設計，作業效率高，活塞最大推力值55 t，滿足成型草捆密度值需求，達到了設計目標。