一种农作物副产品液压打包机

田忠静， 宋秀芹， 李英娇

0 引 言

目前，我地区的农作物主要是玉米、水稻、大豆等，其副产品为秸秆、玉米芯、稻壳等［1］。这些农作物副产品都是散料，堆放和储存都占用大量的空间［2］，而且运输非常不便，若采用打包成块的方式就能很好地解决这些难题。液压打包机是利用液压缸带动压头将加工物料压缩成块，然后打包翻包。目前市场上的液压打包机，普遍存在整机尺寸大且笨重，运输不便；打包块的大小不可调；压力不足；一个主压油缸，导致压头工作时易于偏转；手动翻包等缺点［3－5］。因此，研究一种结构小巧、压力足且打包块的大小可自由调节的液压打包机是目前需要解决的问题。

1 总体方案的选择

根据运输和工作的便捷性，该机具必须简单可靠、整体紧凑、压力强、打包块的大小可自由调节等特点，且满足我地区的各种农作物副产品的压缩，适应个体户、联户使用。

该机的核心部件为施压部件，包括液压机和压头。为保证压力，液压机选用9ykj-200型液压系统，采用双液压缸；压头采用方形平板压头；箱体采用双开门。该机构的总体方案配置示意图如图1所示。

图1 打包机总体方案配置示意图

通过第一、二轮样机的试验表明，主要配件的选择和配置是合理的，性能基本满足工作要求。但是还存在许多问题:

1）双液压缸能够在很大程度上缓解压头在施压过程中的偏转问题，但仍不能完全解决此问题；

2）平板压头无法实现保压捆扎；

3）平板加燕尾槽方式的压头，在施压过程中易使物料堵塞燕尾槽，无法穿绳捆扎；

4）进料斗太高，人工送料困难；

5）手动翻包费时、费力。

2 主要工作部件的设计

2.1 液压系统

液压机是施压的动力来源，施压过程中压力大小与液压机直接相关［6］。因此，在考虑整体结构和节约能源的基础上，尽量选择压力大的液压机，以提供足够的压力。

因而选用9ykj-200型液压系统，采用双液压缸，改善了单缸压头在施压过程中的易于偏转的缺点。

2.2 压头

2.2.1 压头结构

根据样机的试验结果，发现由于被压缩物料在箱体中的分布不均，所以易导致压头在施压过程中发生偏转或扭曲。根据压头的这个工作特点，在压头上方加两个定位柱，防止压头工作时发生偏转。

箱体中的物料被压缩后，若立即提起压头，释放压力，那么物料块会大幅度膨胀，而导致物料块边缘散掉。所以，必须在物料块的承压状态下捆扎物料块，因此在压头上预留穿绳槽，以方便穿绳捆扎。

在施压过程中，穿绳槽易于堵塞物料，导致无法穿绳捆扎，因此，改进压头结构，采用槽钢的间隙排列，构成穿绳槽，压头上部不封闭，避免物料在施压的过程中穿绳槽不堵塞。

同样，在箱体的底板设置相同的结构。这就要求在工作流程上做适当改变，进料前，先在箱体底板上铺设一层稻草，然后进料，完成进料后再铺设一层稻草。这样既避免了穿绳槽的堵塞，又防止了物料块在运输和储存过程中边缘的大量散落。压头结构如图2所示。

图2 压头结构图

2.2.2 压头的参数

2.2.2.1 结构参数

根据物料块的搬运便捷性，确定压头的尺寸为:784mm×484mm×86mm，穿绳槽宽度为37.5mm，使不多于3根的草绳便于穿过。

2.2.2.2 压力参数

根据压强能够大小不变地被液体向各个方向传递的原理［7］

式中:P——压强，Pa；

F——油缸活塞压力，kN；

S——油缸活塞面积，m2。

在此打包机中，采用了双液压缸，因此活塞上的压力加倍，液压齿轮泵采用CB-B50型，额定压强为2.5MPa，将相应数据代入式（1），并转换单位，计算结果得出:

即压头可以对物料施加的力。

2.3 箱体

箱体中的物料在承压的过程中，箱体也相应地承受压力，因此箱体采用3mm厚的钢板，并设槽钢加强筋，以加强箱体的强度，防止箱体在施压的过程中变形。并且尽量减少钢板的拼接和缝隙，采用整体式箱体。

为捆扎和翻包的便捷，采用双开门方式便于劳动操作。门的锁紧采用手动锁紧，以简化结构和降低成本，锁紧手柄采用直径20mm的圆钢制成，保证锁紧强度，如图3所示。

图3 箱体结构图

2.4 送料装置

此装置设计了两种送料方式，即人工送料和自动送料。

为了便于工作，在箱体的上端开一个小门，用于人工送料，此门的高度距地面1 250mm，适宜于一般高度的成年人送料或观察。

为了减轻劳动强度，在人工投料门的相对一侧安装自动送料料斗，并可相应配备鼓风机（其结构见图3）。

2.5 自动翻包结构

物料块压缩、捆扎完成后，需要将物料块翻出箱体运走，人工翻包费时、费力，所以采用自动翻包。

箱体的底板设计成活动底板，底板的一端与箱体铰接，在相对的另一端连接两条铁链，在工作时预先铺设在箱体底板的穿绳槽内，当物料块捆扎完成后，将铁链的另一端挂在压头上方的挂钩上，随着压头的抬起，铁链将物料块翻出箱体。结构示意图如图4所示。

图4 翻包结构示意图

3 结 语

农作物副产品液压打包机能够实现农作物副产品的压缩成块，打包翻包的工作，大大方便了农作物副产品的储存和运输。该机结构小巧、压力足且打包块的大小可自由调节，改善了目前大多数打包机结构笨重及打包块只能固定不变的缺点。

［1］ 蔡红梅，汪孟丽，王巍巍，等.吉林省自然环境条件与农作物布局的调整［J］.吉林农业科学，2008（3）:60-63.

［2］ 那伟，刘鹏，张永峰，等.吉林省主要农作物秸秆可利用资源分析评价［J］.吉林农业大学学报，2010（4）:63-68.

［3］ 王小莉，许斌，张春云.秸秆打捆机成本效益分析［J］.江苏农机化，2011（2）:24-25.

［4］ 王卫兵.打包机的发展趋势［J］.广西化纤通讯，1999（2）:18-21.

［5］ 马清艳，王彪，刘永姜，等.玉米秸秆打捆机的设计［J］.安徽农业科学，2011（30）:657-659.

［6］ 余新陆.液压机的设计及应用［M］.北京:机械工业出版社，2007:236-237.

［7］ 李俊峰，张雄.理论力学［M］.北京:清华大学出版社，2010:343-344.