浅析一种圆捆机的工作原理

李雪山，姜小花

（264006 山东省 烟台市 烟台工程职业技术学院科研处）

0 引言

我国未来10 年打捆机市场需求旺盛，特别是近3 年内呈井喷式增长。据国外预测，我国打捆机近3 年需求量为25 万台，而我国现有的50家打捆机生产企业产量严重不足，年产量仅为9 000 台。

1 打捆机的分类

打捆机根据其捆包形状可以分为圆捆机和方捆机。方捆机根据捆包绳数量的不同又可以分为2 道绳、3 道绳和6 道绳等，目前，国产方捆机主要是2 道绳方捆机，捆包密度采用机械手动式控制，而3 道绳及其以上的方捆机主要靠进口[1]。圆捆机根据捆包直径和质量可以分为中小型圆捆机和大型圆捆机。中小型圆捆机捆包质量小于200 kg，该机仅有后仓门开启，用到2 条支撑油缸，其液压控制原理较简单，价值较低；大型圆捆机捆包质量在200 kg 以上。该机型主要靠进口，已知国内批量生产的是国内某企业，该型圆捆机以美国威猛机为样机，液压系统集成相对复杂，而且价值较高。

2 大型圆捆机机械动力源和液压系统集成的动力源

大型圆捆机机械动力源来自73.5 kW 以上大型拖拉机，通过传动轴将拖拉机动力输出到圆捆机，再通过变速箱和链条传动，实现整体圆捆机捡拾器和滚筒转动[2]。液压系统的动力源同样来自73.5 kW 以上大型拖拉机，通过拖拉机后面的快插接头连接管路，将拖拉机系统液压油提供给圆捆机的整个液压系统。

大型圆捆机的电气控制系统主要分为按钮式和触摸屏式2 种。按钮式操作简单，价格便宜，但是无法实现自动化作业；触摸屏式可以通过系统编程，实现自动化作业和手动作业两种模式，实用性要更好。

3 圆捆机的主要工作原理

本文以国内某企业生产的9YA-1.5 卷捆圆打捆机为例。

3.1 圆捆机工作流程

（1）捡拾喂入。拖拉机的动力输出到齿轮箱通过链条带动捡拾器，捡拾器不断转动，将铺在地上的物料送入喂入器。

（2）卷捆成型。强制喂入齿将物料不断送入压缩室，14 个辊筒不断转动将压缩室里的物料旋转成一个圆捆。压缩室里的物料足够时所形成的压力会显示在拖拉机上的压力表。

（3）布绳捆网(捆网)。在草捆达到一定的密度后，拖拉机停止前进，中油门传动(将捡拾器和喂入口的草全部喂入)，按下网绳按钮(指示灯亮)，拖拉机中油门待指示灯（网绳按钮）熄灭后即完成捆网。

（4）卸草捆。完成捆网后，刀片会将网绳割断（网绳按钮指示灯熄灭同时网绳被割断），操纵拖拉机液压同时按后舱升起按钮（按上半部分），后舱升至最高时，辊筒的转动将旋转的草捆经过卸草板滚到地面，舱下降按钮（按下半部分）直至闭合即完成[3]。

3.2 圆捆机的主要技术指标（见表1）

表1 主要技术指标Tab.1 Key technical indexes

3.3 主要工作原理

3.3.1 工作过程

圆打捆机由液压系统、电器系统、物料喂入、机械传动、捡拾系统、捆绳系统、捆网机械等七大系统组成，可依次完成物料喂入、卷捆、用绳或用网捆草捆、卸圆捆等作业，整个作业程序连续、准确可靠，卷成的圆捆外紧内松，有一定的透气性，对作物秆有效利用及抗灾保牲畜有极其重大的意义[4]。该机具自动化较高，方便操作，使用时可靠性好、生产效率高，作业成本低廉，是牧区和农作物秸秆打捆实现机械化不可缺少的机具。

该机具工作过程大致可分为4 个阶段，如图1 所示。

图1 机具工作过程Fig.1 Machine working process

（1）捡拾喂入

圆捆机在拖拉机牵引下前进过程中，捡拾器连续不断地捡拾已经割倒的牧草或农作物秸秆，捡拾器弹齿不断地旋转，把农作物秸秆或牧草送入压缩室内，再通过压杆均匀地送入喂入器。通过喂入器进入压缩室，当物料堵塞达到一定程度时，捡拾器安全螺丝就会断开，保护捡拾器和其它传动部分的安全[5]。捡拾器增加了强制喂入装置的安全，遇到阻塞情况时可通过电控液压系统打开底仓排除堵塞物料。

（2）卷捆成型

随着喂入齿将物料不断地送入压缩室，14个传动辊筒将物料打成一个圆捆，新的物料被缠在已经形成旋转的圆捆周围。当压缩室物料大量增加时，圆捆从外向里压紧，此时，上升的压力从驾驶室里的压力表上可以看到。

（3）捆网成型

当圆捆达到所需要的密度，拖拉机停止前进，按下开关。这时捆绳摆杆将绳头送入草捆中间，绳头被旋转的草抓住并且顺利输送。当捆绳摆杆将绳均匀地从中间往两侧捆完后，剪刀就会自动将绳剪断。同理，草捆达到所需要的密度，拖拉机停止前进，按下开关。这时捆网通过电机带动胶皮滚筒将网送入两铁辊中间。当达到预先调好的圈数时，剪刀就会自动将网绳剪断。

（4）卸下草捆

剪刀将绳剪断后，操纵拖拉机液压分配器打开后压缩室，圆捆被旋转的辊筒挤出前压缩室，经过卸草板滚到地面。

当圆捆离开卸草板，再关闭压缩室，一个工作过程到此结束。拖拉机再继续前进，下一个新的捡拾打捆作业又重复开始[6]。

3.3.2 主要结构

9YA-1.5 卷捆圆打捆机结构示意图如图2 所示，包括40 个部件：可调式牵引架、万向节传动轴、控制终端（安装在拖拉机驾驶室里）、支撑架、变速箱、捡拾器装配、主传动链轮、主传动链张紧装置、主传动链、左侧油缸、喂入器传动链、喂入器传动链轮、前压缩室、喂入器传动链轮、卸草装置、链条张紧装置、后压缩室传动链（节距31.75）、后压缩室、后压缩室传动链张紧装置、行走轮总成、布绳机构装置、右侧油缸、布绳机构装配的传动皮带、布绳机构张紧装置（A1397 与A960）、底仓、放绳箱、捆网系统、拨草轮装配、电路系统、箱体、强制喂入器、卸草器、转向轮装配、安全杠装配、捡拾器升降装置、电磁离合器皮带轮、电磁离合器、捡拾器安全离合器、液压油路系统、辊筒与链轮。

3.3.3 使用注意的事项

本机专用于对平铺在地上的农作物材料压捆，禁止在制造商提供的位置以外加装附加设备，一般不允许使用拖挂式裹包机。

4 结语

圆捆打捆机是用来制备大型草捆的主要机械设备，在农业生产作业中应用非常普遍，市场前景广阔。通过良好的设计生产制造出一种适合我国农业生产需要的圆捆打捆机是农机科研人员的当务之急。随着科技的发展，新产品不断开发，在圆捆打捆机设计制造中，始终把科技放在第一位，符合环保和低碳的国家产业政策。