浅析自走式秸秆输送机输送带的选型与设计

赵芳芳

摘 要：目前我国专门用于田间物料输送的设备比较少，很多秸秆输送机在进行输送带的选型和设计等方面存在一些问题。基于此，笔者结合自身经验，对自走式秸秆输送机输送带进行了选型与设计，将某县打捆之后的小麦秸秆和输送小麦秸秆的输送机作为研究对象，通过秸秆包的受力状况进行输送带的选型，通过输送带的受力状况进行输送带的设计，有效提升了输送机输送的效率，减少了输送机的消耗。

關键词：秸秆包；输送机；输送带

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.072

0 前言

传统的输送机大都为固定式，只能用于地面平整、工作环境优异且工作距离较短的场所，对于田间秸秆运输而言，其地面凹凸不平、工作环境恶劣且工作距离较长，由此可以看出，传统的输送机很难用于田间秸秆输送，为了提高田间秸秆运输的效率，技术人员研发了自走式秸秆输送机，能够有效提升田间秸秆输送的效率，减少劳动强度。而在自走式秸秆输送机中，最重要的是输送带的设计。

1 自走式秸秆输送机输送带的选型

1.1 构建秸秆尺寸模型

笔者选取某县打捆之后的小麦秸秆作为研究对象，初步测量结果显示，每个秸秆包的重量在20kg-35kg，结合实际状况，将每个秸秆包的重量设定成50kg；对秸秆包进行了摩擦系数测量实验，测量的结果显示秸秆包的摩擦系数是0.54，结合实际状况，将摩擦系数设定为0.5；初步测量的结果显示，秸秆包的长为60cm，宽为60cm，高为45cm，结合实际状况，将每个秸秆包的尺寸模型设定为：长是70cm，宽是70cm，高是50cm的长方体。

1.2 秸秆受力模型分析

经过袋装或者打捆之后的秸秆在输送机输送的过程中，主要受重力、支持力和摩擦力这三个力。当秸秆包受静摩擦力的时候，秸秆包和输送带为相对静止状态，做匀速运动，秸秆包受力平衡，此时摩擦力F1的大小为：mgsinθ；当秸秆包受滑动摩擦力的时候，秸秆包和输送带进行相对运动，秸秆包的摩擦力F1的大小为：μmgcosθ。

当输送机处于运行状态的时候，秸秆包在刚放置在输送带上的时候，其初速度是0，秸秆包做初速度是0的匀加速运动。要想使秸秆包可以顺利输送到顶端，就要使秸秆包受到的滑动摩擦力比秸秆包受到的重力的下滑分力大，也就是说：θ≤arctanμ，将上述秸秆尺寸模型的相关参数带入，可以计算出输送带的最大倾斜角θ不能超过26.5°。因此，可以根据秸秆受力模型和输送带的最大倾斜角进行输送带的选型。另外，在进行输送带选型的时候，为了保障输送带具有较强的输送能力，选型人员需要选择足够强度与厚度、较大的弹性且具备一定横向与纵向挠性的输送带[1]。

2 自走式秸秆输送机输送带的设计

根据上述输送带选型分析，笔者选用尼龙帆布芯分层输送带进行自走式秸秆输送机输送带的设计。首先，分析秸秆包对输送带的作用力。本文选用的输送机总长度是7000mm，秸秆包的长和宽均为700mm，假定输送带上秸秆包之间的距离为零，也就是说，该输送机在运行的过程中，输送带上最多可以传输十个秸秆包。设定输送带的工作倾角是20°，输送带的运动速度为1.5m/s。计算可知秸秆包所受的摩擦力F1=μmgcosθ=235N，秸秆包的加速度为1.28N/kg，秸秆包的运动路程为0.9m。因为每个秸秆包的长度为0.7m，所以在输送带上传输的10个秸秆包中，有2个秸秆包处于加速状态，剩余8个秸秆包处于匀速运动状态，由此计算出秸秆包和输送带间的总摩擦力为1838N。

然后，输送带的最大张力。当输送机在运行的时候，输送带的速度比较小、运输的距离也比较短，所以在进行输送带的受力分析时，通常计算其张力的大小。一般来说，输送带的最大张力主要通过全路线逐点计算法求得，该计算方法是将输送带的传输路线分成直线区段以及曲线区段这两部分，从输送带空裁的最小张力点开始计算，传输路线上每一个张力点的张力为前一点张力和这两点之间阻力之和。笔者将输送带的张力点设为S1、S2、S3和S4这四个，其中，S1为空裁区段的最小张力，S4为最大张力。通过数据验证分析，将S1设定为1000N，计算可得S2=1030N；S3=1081.5N；S4=2919.5N。

其次，输送带的带宽。根据上述设定的秸秆包尺寸模型和密度计算公式，可以得出秸秆包的堆积密度为204.5kg/m3，结合实际状况，将秸秆包的堆积密度设定为200kg/m3。输送带带宽的计算公式如下：B=，其中，Q是指输送带的输送量，其单位为t/h，则Q=376t/h；是指输送带的断面系数，取值为400；是指输送带的速度系数，取值为1；是指输送带的倾角系数，取值为0.81；V是指输送带的运行速度，取值为1.5m/s；是指堆积密度，其单位为t/m3，取值为0.8。由此可以得出，输送带的带宽为0.98m。

最后，输送带的带层。输送带带层的计算公式如下：i=，其中，指的是胶帆布的径向扯断强度，取值为56KN/m；c指的是安全系数，取值为8。将上述计算得出的数值带入公式可得：i=0.16。因为秸秆包的质量比较小，并不需要输送带具备较高的抗拉强度，计算时选取的0.8堆积密度要高于实际的秸秆包堆积密度，所以将输送机的宽度从900mm调整为1100mm，由此得出输送带的层数为3[2]。

3 结论

综上所述，自走式秸秆输送机能够有效提升秸秆输送的效率，可以在田间进行推广应用。分析可得，通过对自走式秸秆输送机的输送带分析可知，输送带的最大倾斜角不能超过26.5°，输送带的层数为三层，其长度为7m，宽为1.1m，高位0.7米，按照这些参数设计的输送带能够在恶劣的田间环境下高效地进行秸秆的输送。本文的探究仍旧存在不足之处，仅供参考。

参考文献：

[1]丁永秀.自走式秸秆带式输送机的研究[D].石河子大学，2014.

[2]齐自成，位国建，姜伟，许兵武，田超洵.自走式多功能穗茎兼收玉米联合收获机的设计与试验[J].农业装备与车辆工程，2012，50

（09）：4-8.