CN107471714B - 田间移动式秸秆致密成型设备 - Google Patents

田间移动式秸秆致密成型设备 Download PDF

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Abstract

田间移动式秸秆致密成型设备，包括田间行走牵引机构、秸秆拾取输送机构，牵引机构上设置有牵引平台，牵引机构上配置有动力装置，在牵引平台上设置有缓冲仓，秸秆拾取输送机构出口位于缓冲仓上，所述的田间移动式秸秆致密成型设备还包括致密成型机构、辊式喉缩机构、定型机构。本设备主压油缸作用力大，致密度高；喉缩部位寿命长，采用复合缠裹机构同时缠绕绳体和塑料薄膜，省去昂贵复杂的打结器，降低了设备成。本设备在初步完成切杆后的田间行走过程中即可实现对秸秆的拾取成型及包膜，效率高。

Description

田间移动式秸秆致密成型设备
技术领域
本发明涉及秸秆成型设备，特别涉及田间移动式秸秆成型设备，属于农业机械技术领域。
背景技术
中国传统农作物秸秆大部分被农民丢弃或者就地焚烧，不仅造成资源浪费，而且烟雾会产生空气污染，破坏生态、自然环境。但农作物秸秆开发利用的过程中，由于其结构疏松、分布分散，所以为收集、运输、储存带来了很大困难，加之其能量密度低，所以使用很不方便。解决这一问题的措施之一是利用秸秆成型技术，将松散细碎的无定型的秸秆挤压成质地致密、形状规则的成型燃料或饲料。虽然生物质挤压成型技术等相关领域已经进行了多项研究，但在实际运作当中，生物质秸秆原料的收储保存依然是本行业的瓶颈，秸秆收集有明显的地域性和时效性，当运输直径超过200千米以后，运输成本就大幅上升；我省绝大部分地区在秋季收获玉米时，就会播种冬小麦，不可能有大量合适的时间去整理玉米秸秆，造成秋收后的田间废弃秸秆，杂乱无章、形态各异。弃在田间的秸秆通常被焚烧或田间任意丢弃，不仅造成了大量生物质能源的浪费，同时也严重污染了环境。如何将田间秸秆资源进行全自动、高效地收集并致密加工，是使秸秆能够实现产业化、商业化的关键所在。因此，开发田间秸秆拾取、压缩成型包膜捆扎，加工成具有一定形状、密度较高、较高的水分保持率的料块，对环境保护、秸秆资源利用具有重大意义。国内外目前在田间对秸秆进行压缩包装的农业机械有多种，专利CN104996073A实现秸秆收割、压缩成型、打包，其中压缩成型是气缸压缩、包膜为自重滑移包膜，不仅压力低密度小，而且自重滑移包膜可靠性差，又没有捆扎，料块极易松散；专利CN102598964A申请公布了“秸秆收集运输车的压实打包装置”，包括收集装置、压缩装置、打包装置。输送装置包括拾草器，螺旋输送装置，压缩装置包括压实油缸、压实板，压实板底部设有导向杆，导向杆上设有绳索固定扣和绳索限位扣。该技术方案虽然在一定程度上实现秸秆拾取、压缩及打包，但其单向螺旋输送不可以实现预压缩功能，料块密度低下，又没有绳索捆扎不能长期保型、没有包膜不可以实现秸秆水分保持；专利CN104813811A申请公布了“压缩式秸秆收集运输车”，所述压缩装置包括压实油缸、压实板，通过伸缩连杆推动压实板移动实现秸秆压紧。这一专利是对专利CN102598964A申“秸秆收集运输车的压实打包装置”的改进，两者基本结构相同，后者对前者改进了机箱夜幕析和压实板。该技术方案没有没有包膜捆扎装置，不利于秸秆成型长期稳定及水分保持，不利于青贮；专利CN204616471U授权了“螺杆推进式打捆包膜机”，采用三向螺杆推进，对物料压缩后利用纤维袋封装物料。由于料块是被推入纤维袋中，纤维袋对料块没有包裹力，比较松驰，成型料块稳定性不足；综上所述，这些设备在使用过程中存在着以下问题：一是这些设备在在在料块致密性上均存在不同程度的不足，不利于运输储存、保青及水分储存；二是这些设备中具有压缩功能的设备在秸秆压缩成型上一般均采用油缸进行压缩，而且至少在两个维度上采用油缸，有的甚至在三个维度上采用油缸压缩，这种方式虽然能够得到较为致密的压缩块，但由于油缸在压缩时具有回程，在作业时无法实现连续进料，作业相率相对较低；三是这些设备均采用压力成型，成型后进入保型通道，从保型通道出来后进行包装，在压缩成型的料块进入保型通道前，有的具有一般具有一喉缩部位，喉缩部位截面的大小略小于成型室，与保型室的大小相当，提高料块通过阻力促进料块的致密压缩，料块通过喉缩部位时进一步的压缩后进入保型通道，保型通道也叫保型室，目前的秸秆成型设置中喉缩部位均采用钢板围合而成，是固定式的，在成型过程中虽然能够起到喉缩的作用，但在使用过程中磨损严重，需要经常更换，再则，在秸秆成型中，物料的特性不是稳定的，这导致在压缩成型时形成的物料经过后缩时产生的摩擦力不同，目前的这种喉缩形式在设计时不可能兼顾到各种物料的特性，导致其适应性差，损坏率高，秸秆成型作业是季节性和时效性特点很明显的作业，如果在使用过程中某些部件经常损坏，将成为整个设备的短板，导致其连续作业时间短，严重影响其作业效率和一年中的收益；四是秸秆在成型时采用成型工艺和定型工艺，成型工艺采用压缩成型，定型工艺先采用绳体对料块进行缠绕，然后再对缠绕绳体后的料块进行包膜，采用绳体对料块进行缠绕在成型设备中完成，这需要专门的缠绕机构，还需要使用打结器，打结器目前基本为全进口，价格昂贵，这种定型设备结构复杂，成本高，还有这种定型的工艺在包膜时塑料薄膜与料块之外的绳体之间结合部紧密，容易导致绳体变松，从而引起料块的疏松，导致水分的流失。还有目前的田间行走式设备多数只能实现拾取、成型、打捆、包膜中的部分功能，无法匹配成为完整的田间作业***。
发明内容
本发明的目的在于克服目前的秸秆成型设备上存在的上述问题，提供一种田间移动式秸秆致密成型设备。
为实现本发明的目的，采用了下述的技术方案：田间移动式秸秆致密成型设备，包括田间行走牵引机构、秸秆拾取输送机构，牵引机构上设置有牵引平台，牵引机构上配置有动力装置，在牵引平台上设置有缓冲仓，秸秆拾取输送机构出口位于缓冲仓上，所述的田间移动式秸秆致密成型设备还包括致密成型机构、辊式喉缩机构、定型机构;
所述的致密成型机构包括水平设置的主压油缸，主压油缸缸杆的前端固定连接有主压头，主压头位于成型室中，所述的致密成型机构还包括两个螺旋预压输送机，所述的两个螺旋预压输送机的出料口开设在成型室璧上，主压头的长度为出料口在成型室璧上长度的1-3倍，两个螺旋预压输送机的进料口位于料仓内，两个螺旋预压输送机分别位于成型室轴线的两侧,所述的两个螺旋预压输送机关于成型室轴线对称设置，在料仓内还设置有搅拌装置；
所述的辊式喉缩机构包括设置在保型通道前的挤压辊，所述的挤压辊成对设置，每对包括两个挤压辊，当设置一对挤压辊时，一对中的两个挤压辊分别位于保型通道前的两侧或者上下，当设置两对挤压辊时，两对挤压辊沿保型通道长度方向前后设置，其中一对中的两个挤压辊分别位于保型通道前的两侧，另一对中的两个挤压辊分别位于保型通道前的上下，所述的挤压辊转动设置在保型通道前；
所述的定型机构包括主压油缸，主压油缸水平向后运动将秸秆压制成为料块并向后推进保型通道，同时位于保型通道内前方的料块向后推后方的料块，在保型通道出口的后方设置有顶料油缸，顶料油缸与保型通道出口之间设置有绳膜复合缠裹机构，所述的绳膜复合缠裹机构包括多个以保型通道中心为圆心分布的导辊，在各导辊内配合设置有具有开口的C形转环，在一个或多个导辊上配合设置有驱动装置，驱动装置驱动导辊转动带动C形转环转动，所述的C形转环为竖直方向，C形转环的中孔与保型通道同向，在C形转环上安装有绳架和绳张力器以及膜架和膜张力器，从保型通道出来的料块后端顶在顶料油缸的缸杆上向后移动到C形转环处时，驱动装置驱动导辊转动带动转环转动从而带动绳架及绳张力器以及膜架及膜张力器绕料块转动完成绳膜复合缠裹，在绳膜复合缠裹机构下方设置有料块转向及卸料机构；
进一步的；所述的两个螺旋预压输送机轴线之间的夹角在60度至120度之间；
进一步的；所述的辊式喉缩机构中设置两对挤压辊；
进一步的；所述的每对挤压辊上设置有自整定装置，所述的自整定装置为：在每对挤压辊中的两个挤压辊端部均设置有导轮，两个挤压辊上位于同一方位端部的两个导轮上绕设有束紧链/带，两个挤压辊沿其连线方向浮动设置，在束紧链/带旁设置有调节轮，调节轮压在束紧链/带上，调节轮连接在调节螺杆上，调节螺杆穿设在一导向块中，调节螺杆的后端旋接有调节螺母，调节螺母与导向块之间的调节螺杆上穿设有弹簧；
进一步的；所述的料块转向及卸料机构包括位于绳膜复合缠裹机构下方的固定机架，在固定机架上设置有动力装置一，动力装置一的输出上连接有丝杠，丝杠上配合设置有螺母，螺母上连接有升降台，升降台的后方设置有侧部带有轮齿的旋转平台，在升降台上设置有动力装置二，动力装置二的输出上具有与轮齿配合的齿轮，动力装置二转动带动旋转平台旋转，在升降台上还设置有卸料油缸；
进一步的；在绳膜复合缠裹机构下方后方下部设置有倾斜向下的滑道；
进一步的；所述的每对挤压辊中的两个挤压辊关于导轮对称；
本发明的积极有益技术效果在于：本设备采用双向螺旋预压，利用双向螺旋对物料进行初步压缩，进料速度快，双向进料平衡对冲侧向力，又由于压缩中只有主压油缸一个回程，进料压缩效率高；主压油缸作用力大，对预压后的物料高压成型，致密度高；本设备中挤压辊代替钢板，喉缩部位的摩擦力由静摩擦改为滚动摩擦，减少摩擦损耗，提高摩擦件寿命，降低了秸秆成型设置在作业中停机维护的次数和频率，使设备的连续作业时间加长，采用自整定装置，能够自动的调节挤压辊的中心距，达到自整定的目的，使得工作状态能够更适应物料的不均匀或不同物料而导致的复杂工况，即能提高工作效率，又可避免挤压抗力过大、过载造成的损失；采用复合缠裹机构同时缠绕绳体和塑料薄膜，依靠覆膜的对捆扎绳的全程收缩包裹作用，捆扎绳能够保持扎紧力度，不再需要对捆扎绳进行捆扎，省去昂贵复杂的打结器，降低了设备成本，而且在定型时因为是同时缠绕绳体及薄膜，绳体和薄膜之间的结合紧密， 定型后的料块致密性好，不易疏松，有利于水分的保持，能够有效提高青贮效率，滑道能够保证卸料时不对料块造成冲击破坏。本设备在初步完成切杆后的田间行走过程中即可实现对秸秆的拾取成型及包膜，效率高。
附图说明
图1是本发明的整体示意图。
图2是致密成型机构的示意图。
图3是辊式喉缩机构从一个方向看的示意图。
图4是辊式喉缩机构从另一个方向看的示意图。
图5是定型机构的示意图。
图6是绳膜复合缠裹机构的示意图。
具体实施方式
为了更充分的解释本发明的实施，提供本发明的实施实例。这些实施实例仅仅是对本发明的阐述，不限制本发明的范围。
结合附图对本发明进一步详细的解释，附图中各标记为：1：牵引机构；2：动力装置；3：牵引平台；4：秸秆拾取输送机构；5：缓冲仓；6：绳膜复合缠裹机构；61：导辊；62：绳架及绳张力器；63：膜架及膜张力器；64：C形转环；7：成型室；8：辊式喉缩机构；81：保型通道外壳；82：上挤压辊； 83：下挤压辊；84：右上导轮；85：右下导轮；86：右调节轮；87：右束紧链/带；88：右调节螺杆；89：右导向块；810：右调节螺母；811：右弹簧；812：左上导轮；813：左下导轮；814：左调节轮；815：左束紧链/带；9：保型通道；10 ：料块；11：顶料油缸；12：主压油缸；13：固定机架；14：动力装置一；15：丝杠；16：螺母；17：升降台；18：旋转平台；19：动力装置二；20：卸料油缸；21：齿轮；22：螺栓输送机一；23：螺旋预压输送机二；24：搅拌装置；25：滑道；26：主压头；如附图所示，田间移动式秸秆致密成型设备，包括田间行走牵引机构1、秸秆拾取输送机构4，秸秆拾取输送机构4，在目前的秸秆成型机上有成熟的应用，牵引机构1上设置有牵引平台3，牵引机构上配置有动力装置2，在牵引平台上设置有缓冲仓5，秸秆拾取输送机构将秸秆输送机构的出口位于缓冲仓5上，所述的田间移动式秸秆致密成型设备还包括致密成型机构、辊式喉缩机构、定型机构;
所述的致密成型机构包括水平设置的主压油缸12，主压油缸12缸杆的前端固定连接有主压头26，主压头位于成型室7中，所述的致密成型机构还包括两个螺旋预压输送机，图中22、23所示为两个螺旋预压输送机，所述的两个螺旋预压输送机的出料口位于成型室7内，两个螺旋预压输送机的进料口位于缓冲仓5内，在缓冲仓内还设置有搅拌装24置；两个螺旋预压输送机分别位于成型室7轴线的两侧；所述的两个螺旋预压输送机关于成型室轴线对称; 所述的两个螺旋预压输送机轴线之间的夹角在60度至120度之间，优化的，两个螺旋预压输送机可以位于缓冲仓内；
所述的辊式喉缩机构包括设置在保型通道前的挤压辊，81所示为保型通道外壳，所述的挤压辊成对设置，每对包括两个挤压辊，当设置一对挤压辊时，一对中的两个挤压辊分别位于保型通道前的两侧或者上下，当设置两对挤压辊时，两对挤压辊沿保型通道长度方向前后设置，其中一对中的两个挤压辊分别位于保型通道前的两侧，另一对中的两个挤压辊分别位于保型通道前的上下，所述的挤压辊转动设置在保型通道前；附图中是以在保型室前上下设置的两个挤压辊为例进行说明的，图中82所示为设置在保型通道前的上挤压辊； 83所示为设置在保型通道前的下挤压辊，所述的每对挤压辊上设置有自整定装置，所述的自整定装置为：在每对挤压辊中的两个挤压辊端部均设置有导轮，图中84、812所示为设置在上挤压辊两端的右上导轮和左上导轮；85、813所示为设置在下挤压辊两端的右下导轮和左下导轮，导轮可以转动设置在挤压辊端部，在两个挤压辊上位于同一方位端部的两个导轮上绕设有束紧链/带，束紧链/带指束紧链或者束紧带，同一方位端部在指同位于左端或右端，当两个挤压辊设置在保型通道前的两侧时，同一方位端部指同位于上端或下端，图中87所示为右束紧链/带，814所示为左束紧链/带，两个挤压辊沿其连线方向浮动设置，图中，上挤压辊和下挤压辊上下浮动设置，浮动设置可通过设置上下方向的长孔来实现，将两个挤压辊的中心轴设置在上下方向的长孔中即可实现上下方向浮动，在束紧链/带旁设置有调节轮，调节轮压在束紧链/带上，图中86所示为设置在右束紧链/带旁的调节轮，815所示为设置在左束紧链/带旁的调节轮，调节轮连接在调节螺杆上，调节螺杆穿设在一导向块中，调节螺杆的后端旋接有调节螺母，调节螺母与导向块之间的调节螺杆上穿设有弹簧，图中所示的88为右调节轮86上连接的右螺杆，右调节螺杆穿设在右导向块89中，右调节螺杆的后端旋接有右调节螺母810，右调节螺母810与右导向块89之间的右调节螺杆上穿设有右弹簧811，所述的右调节轮中心位于右上导轮和右下导轮中心连线的中线上，所述的辊式喉缩机构中设置两对挤压辊，设置两对挤压辊时，除了图中所示的两个成对上下设置的上挤压辊和下挤压辊外，在保型通道前的两侧再设置一对挤压辊，其设置方式与图中的相同，只需将图中所示的上下方向设置旋转90度即可，所述的每对挤压辊中的两个挤压辊关于导轮对称，这样自整定装置位于保型通道中心平面，以使挤压辊对称浮动于保型通道中心平面两侧，减少不对称造成的转向阻力。
所述的定型机构包括主压油缸12，主压油缸12水平向后运动将秸秆压制成为料块并向后推进保型通道9，同时位于保型通道内前方的料块向后推后方的料块，在保型通道9出口的后方设置有顶料油缸11，顶料油缸11与保型通道9出口之间设置有绳膜复合缠裹机构6，所述的绳膜复合缠裹机构包括多个以保型通道中心为圆心分布别的导辊，导辊如61所示，在各导辊内配合设置有具有开口的C形转环64，在一个或多个导辊上配合设置有驱动装置，驱动装置驱动导辊转动带动C形转环转动，所述的C形转环为竖直方向，C形转环的中孔与保型通道同向，在C形转环上安装有绳架和绳张力器62以及膜架和膜张力器63，从保型通道出来的料块10后端顶在顶料油缸11的缸杆上向后移动到C形转环处时，驱动装置驱动导辊转动带动转环转动从而带动绳架及绳张力器以及膜架及膜张力器绕料块转动完成绳膜复合缠裹，在绳膜复合缠裹机构下方设置有料块转向及卸料机构；所述的料块转向及卸料机构包括位于绳膜复合缠裹机构下方的固定机架13，在固定机架13上设置有动力装置一14，动力装置一14的输出上连接有丝杠15，丝杠15上配合设置有螺母16，螺母16上连接有升降台17，升降台17的后方设置有侧部带有轮齿的旋转平台18，在升降台17上设置有动力装置二19，动力装置二19的输出上具有与轮齿配合的齿轮21，动力装置二19转动带动旋转平台旋转，在升降台上还设置有卸料油缸20；在绳膜复合缠裹机构下方后方下部设置有倾斜向下的滑道25。从保型通道出来的料块10后端顶在顶料油缸的缸杆上向后移动到C形转环处时，驱动装置驱动导辊转动带动转环转动从而带动绳架及绳张力器以及膜架及膜张力器绕料块转动首先完成上下面和两个侧面的绳膜复合缠裹，C形转环定向停车，开口向下，此时动力装置一驱动丝杠转动，从而带降螺母带动升降台竖直上升，直到升降台通过C形转环的开口与料块相接触，动力装置二驱动齿轮转动带动旋转平台转动90o，实现料块旋转，然后动力装置一驱动丝杠转动使升降平台下降到初始位置，C形转环开车进行绳膜复合缠裹旋转实现从保型通道出来时的前后两个面的绳膜复合缠裹，包裹完成之后，动力装置一驱动丝杠使升降平台上升直到与料块接触，此时主压油缸缩回，卸料油缸伸出使料块翻转到滑道从而落到地上。动力装置一、动力装置二均可采用伺服电机。
在详细说明本发明的实施方式之后，熟悉该项技术的人士可清楚地了解，在不脱离上述申请专利范围与精神下可进行各种变化与修改，凡依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围，且本发明亦不受限于说明书中所举实例的实施方式。

Claims (5)

1.田间移动式秸秆致密成型设备，包括田间行走牵引机构、秸秆拾取输送机构，牵引机构上设置有牵引平台，牵引机构上配置有动力装置，其特征在于：在牵引平台上设置有缓冲仓，秸秆拾取输送机构的出口位于缓冲仓上，所述的田间移动式秸秆致密成型设备还包括致密成型机构、辊式喉缩机构、定型机构；
所述的致密成型机构包括水平设置的主压油缸，主压油缸缸杆的前端固定连接有主压头，主压头位于成型室中，所述的致密成型机构还包括两个螺旋预压输送机，所述的两个螺旋预压输送机的出料口开设在成型室璧上，主压头的长度为出料口在成型室璧上长度的1-3倍，两个螺旋预压输送机的进料口位于料仓内，两个螺旋预压输送机分别位于成型室轴线的两侧,所述的两个螺旋预压输送机关于成型室轴线对称设置，在料仓内还设置有搅拌装置；
所述的辊式喉缩机构包括设置在保型通道前的挤压辊，所述的挤压辊成对设置，每对包括两个挤压辊，当设置一对挤压辊时，一对中的两个挤压辊分别位于保型通道前的两侧或者上下，当设置两对挤压辊时，两对挤压辊沿保型通道长度方向前后设置，其中一对中的两个挤压辊分别位于保型通道前的两侧，另一对中的两个挤压辊分别位于保型通道前的上下，所述的挤压辊转动设置在保型通道前；
所述的定型机构包括主压油缸，主压油缸水平向后运动将秸秆压制成为料块并向后推进保型通道，同时位于保型通道内前方的料块向后推后方的料块，在保型通道出口的后方设置有顶料油缸，顶料油缸与保型通道出口之间设置有绳膜复合缠裹机构，所述的绳膜复合缠裹机构包括多个以保型通道中心为圆心分布的导辊，在各导辊内配合设置有具有开口的C形转环，在一个或多个导辊上配合设置有驱动装置，驱动装置驱动导辊转动带动C形转环转动，所述的C形转环为竖直方向，C形转环的中孔与保型通道同向，在C形转环上安装有绳架和绳张力器以及膜架和膜张力器，从保型通道出来的料块后端顶在顶料油缸的缸杆上向后移动到C形转环处时，驱动装置驱动导辊转动带动转环转动从而带动绳架及绳张力器以及膜架及膜张力器绕料块转动完成绳膜复合缠裹，在绳膜复合缠裹机构下方设置有料块转向及卸料机构；所述的两个螺旋预压输送机轴线之间的夹角在60度至120度之间；所述的辊式喉缩机构中设置两对挤压辊。
2.根据权利要求1所述的田间移动式秸秆致密成型设备，其特征在于：所述的每对挤压辊上设置有自整定装置，所述的自整定装置为：在每对挤压辊中的两个挤压辊端部均设置有导轮，两个挤压辊上位于同一方位端部的两个导轮上绕设有束紧链/带，两个挤压辊沿其连线方向浮动设置，在束紧链/带旁设置有调节轮，调节轮压在束紧链/带上，调节轮连接在调节螺杆上，调节螺杆穿设在一导向块中，调节螺杆的后端旋接有调节螺母，调节螺母与导向块之间的调节螺杆上穿设有弹簧。
3.根据权利要求1所述的田间移动式秸秆致密成型设备，其特征在于：所述的料块转向及卸料机构包括位于绳膜复合缠裹机构下方的固定机架，在固定机架上设置有动力装置一，动力装置一的输出上连接有丝杠，丝杠上配合设置有螺母，螺母上连接有升降台，升降台的后方设置有侧部带有轮齿的旋转平台，在升降台上设置有动力装置二，动力装置二的输出上具有与轮齿配合的齿轮，动力装置二转动带动旋转平台旋转，在升降台上还设置有卸料油缸。
4.根据权利要求1所述的田间移动式秸秆致密成型设备，其特征在于：在绳膜复合缠裹机构下方后方下部设置有倾斜向下的滑道。
5.根据权利要求1所述的田间移动式秸秆致密成型设备，其特征在于：所述的每对挤压辊中的两个挤压辊关于导轮对称。
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