压缩捆包机设计研究

欧君

摘要：文章通过压缩捆包机设计过程的分析，描述设计思路，提出农业机械自动化生产线的设计要求，阐述了压缩捆包机各个功能模块的设计方案和设计要点，克服了现有捆包机的一些不足，与同行和用户商讨交流。

关键词：压缩捆包机；青贮饲料；农业自动化；流水线捆包；设计过程 文献标识码：A

中图分类号：TB484 文章编号：1009-2374（2016）18-0021-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.18.011

1 概述

随着规模的扩大，千山药机面临产品转型，需要丰富产品线，经过多方调研我们把切入点放在农业机械的压缩捆包机上。我国是一个农业大国，在生产大量粮食的同时也产出大量的秸秆，这些秸秆农民基本不需要，由于秸秆的体积重量比大，运输不便，导致秸秆利用率很低，很多地方直接进行焚烧，对环境造成极大污染。青贮料是牛羊等畜牧最佳饲料，营养比干饲料流失少。我们的压缩捆包机对秸秆进行压实、打包，把秸秆变废为宝，而且可以很好地用于青贮饲料的打包储存。

2 设计思路分析

设计立项之初，我们调研了国内外一些捆包机的厂商和用户，捆包机在牧草和秸秆收获应用非常广泛，工艺也比较成熟，但是现有捆包机存在一些局限性和不足，尤其难以适用现在的大型现代化农牧场，比如在现有的设备工艺基础上，其打包紧实度不高、自动化程度不高无法形成流水生产线、生产效率低等。吸取现有设备工艺的经验、剖析其不足之处，我们的设计思路就清晰了，需要设计一款全自动紧实度好的、能适应流水线生产的压缩捆包机。

3 设计思路的实现

首先，确定压缩捆包机的工艺路线：自动进料→压缩成捆→预打捆→物料输送→最终捆包→成品输出。其次，选用电气-液压作为设备传动控制系统，根据工艺路线，在满足国家行业标准的前提下，设计各个相关机构来实现其对应功能。

3.1 自动进料方案及要点

自动进料的设计要点首先就是考虑其自动化，需要有实时检测反馈，根据工况要求可以实现快速进料、慢速进料和停止进料等状态。由于压缩捆包机对应的原料为草料和秸秆之类，它们具有成团成堆的特性，需设计相关机构防止其卡料。

3.2 压缩成捆方案及要点

现有捆包机的压缩成捆工艺起初是无压进料，待物料装满后再进行挤压成捆，这种工艺有个弊端，就是把压缩全部积累留在最后，实现起来压实难度大、紧实度差。解决方案就是带压进料，进料同时进行压缩，直至最终压缩成型，这种方案压实所需压力比较均匀，冲击力小，紧实度也会更好。带压压缩方案示意图见图1所示：

图1 压缩成捆方案示意图

根据既定方案，待物料压缩到预设的紧实度（可以通过检查压缩马达压力达到预设压力来实现）时，将对此状态下物料进行预包，目的就是在接下来的输送时防止成型物料散开。预包完成后压缩捆包仓室打开，物料包进入输送轨道。

3.3 物料输送方案及要点

物料输送的设计要点就是输送平稳、对压缩成捆工位和最终捆包工位位置交接准确可靠。通过检测反馈来实现物料输送和停止，实时检测物料位置状态。此外，还需要设计散落物料的回收系统把散落的物料送回进料轨道。

3.4 最终捆包方案及要点

1.旋转捆包机构；2.防碰撞机构；3.膜夹持膜切刀机构；4.自动供膜机构；5.包膜平台；6.成品输送架

图2 最终捆包机构图

最终捆包结构如图2所示，序号5包膜平台有3个位置状态（上翘、水平、下溜），物料来之前处于上翘状态以定住输送过来的物料，包膜平台在物料停稳后变为水平状态，通过皮带自转带着物料进行自转，同时序号1旋转捆包机构旋转，通过序号5包膜平台自转和序号1旋转捆包机构旋转两者合成运动来实现物料缠绕膜，待膜缠绕到预设层数时，序号3膜夹持膜切刀机构打开，序号1旋转捆包机构通过检查反馈停在中位，序号3膜夹持膜切刀机构闭合切断物料膜同时把膜夹持住以待下一次捆包。之后序号5包膜平台变为下溜状态，序号6成品输送架跟着滑动至合适位置辅助捆包好的成品滚下包膜平台。

图2序号4为自动供膜机构，为了适应自动化流水线作业，必须设计膜卷快换装置使换膜方便快捷，膜状态（无膜、短膜）实时监测，还需要通过特殊工艺加工的张紧筒保证膜在工作状态中一直处于平展状态。针对这些设计要点我们一一设计相应结构来实现其功能。

为了作业安全考虑，设计了图2序号2防碰撞机构来保护人身安全，序号2防碰撞机构被触碰时设备急停，以避免或降低对人身伤害。

3.5 电气系统和液压系统方案

图3 闭式液压系统原理图

该压缩捆包机采用液压传动系统，内含一个闭式系统和一个开式系统，其中压缩捆包功能需要压力大冲击小，故采用闭式系统以避免冲击，保证其压缩平稳，其原理图如图3所示，其余功能动作采用开式系统。电气系统通过检测装置的各种反馈对设备整体运行进行实时监控，会把各种检测数据显示在操作屏方便操作人员随時观察，可以通过操作屏发布指令控制电磁阀来实现各种液压执行元件相关动作，也可以选用预设程序进行全自动运行。

4 设计总结

现该设备已完成单机各项调试以及碎料、混料、捆包连线调试，最快捆包速度为50包每小时（约75吨每小时）。紧实度密封性好，捆包的青贮饲料无变质、营养流失少。设备的稳定性和可靠性也符合我们预期。总结各项测试，该设备各项功能指标基本满足设计初衷，也得到客户的认可。

5 结语

我国牧草资源非常丰富，但是国内相关的牧草收割贮藏方面的农机比较落后，而引进进口设备成本高，这些因素制约了我国畜牧业的发展，还有北方大部分秸秆当废物直接焚烧污染气候环境更是让人痛心。我衷心希望国内捆包机等农机企业加强自主创新，提高研发制造水平，也希望政府能对农机新技术和使用购买者提供一定的补贴，以推进我国农业的自动化进程。

参考文献

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（责任编辑：黄银芳）