秸秆捡拾打捆机设计及捡拾器的动力学分析

马春晓

黑龙江省农业机械试验鉴定站 黑龙江哈尔滨 150300

我国属于农业大国，秸秆资源十分丰富，高效的秸秆捡拾打捆设备能有效提高我国的农业生产效率。秸秆主要来源于小麦、稻谷以及玉米中，具有很高的利用价值。由于秸秆的分布密度小，储存、运输过程难度大，严重影响了秸秆的利用性。秸秆捡拾打捆设备可以高效完成对秸秆的处理，但是由于秸秆本身的复杂特性，传统的秸秆捡拾打捆设备会出现堵塞、穿杆等问题，严重影响了打捆效率以及质量，侧面吸入式秸秆捡拾打捆机可以有效解决这些问题。

1 侧面吸入式秸秆捡拾打捆机的结构及其工作原理

1.1 侧面吸入式秸秆捡拾打捆机的结构

侧面吸入式秸秆捡拾打捆机的主要组成部分有机架、变速箱、捡拾装置、压缩装置、传动系统、打捆机构、密度调节机构以及其他相应辅助机构组成。机型整体结构呈“T”形，在机器左侧有活塞做纵向往复运动，机器右侧有喂入装置以及捡拾器，喂入装置的运动沿横向进行。

1.2 侧面吸入式秸秆捡拾打捆机的工作原理

机器在工作状态时，拖拉机驱动牵引压捆机完成相应的功能。变速箱以及飞轮获得由拖拉机输出轴传递过来的动力，压缩装置在变速箱的带动下完成往复运动，传动系统通过链条接收到来自飞轮上的动力，带动其他相关部位做功。当拖拉机拉着设备前进时，草料被捡拾设备捡拾起来送到喂入腔，最终被送到压缩腔；压缩腔内的活塞做往复运动将草料持续压缩，当受到压缩的草料长度以及密度符合要求时，经由打捆机构进行打捆被后续物料挤至设备外地面上。侧面吸入式秸秆捡拾打捆机是一个针对物料进行捡拾、传送、喂入、压缩以及打捆的连续性工作过程。

2 捡拾器

2.1 捡拾器设计

（1）捡拾器的设计目的。捡拾器的主要目的就是将地面的秸秆捡拾并抬高，其设计要求时要尽可能将地面上的秸秆捡拾干净，将遗漏降至最低，同时要保证设备工作时不能让秸秆堆积，防止堵塞。针对常见几种秸秆的特性，在进行捡拾器的设计时采用了弹齿滑到滚筒式结构。

（2）捡拾器的组成部件。主要组成部件有滚轮、滚轮轨道、弹齿、曲柄、十字牵引架。在作业速度一定的前提下，增加弹齿组数可以有效降低捡拾损失率。一般采取4-6组弹齿架，既可以降低漏捡，也可以避免堵塞堆积。

（3）捡拾器的工作原理。捡拾器弹齿的运动由捡拾器一端的曲柄、滚轮以及凸轮盘组成的定向滚轮机构控制，再另一端安装有超越离合器，避免因为意外情况导致的捡拾器反转。同时捡拾器配备了悬挂以及升降装置，可以有效的保证弹齿具有稳定的离地间隙。在捡拾器上方设计的捡拾器可以将捡取的秸秆送到喂入平台。

（4）滚轮轨道设计。捡拾器的工作状态主要有捡拾、抬高、输送以及空载四个阶段，弹齿在完成捡拾以及后抛运动后快速收至防护板，可以有效避免秸秆的夹带。因此在进行设计时，要以曲柄、滚轮以及滚轮轨道为重点进行设计，滚轮轨道是设计的核心，可以有效约束滚轮的运动轨迹，从而保证弹齿能够按照设计要求执行捡拾操作。

2.2 动力学分析

（1）运动轨迹仿真。利用Pro/E软件建立起三维模型，来进行捡拾器动力学分析。在进行仿真分析过程中，分别针对单个和四个弹齿的齿尖运动轨迹进行模拟，可以保证秸秆捡拾以及推送的顺利进行，并且及时将弹齿收至防护板，有效防止夹带堵塞现象的出现。

（2）速度位移仿真。根据打捆机的实际工作状态，设定5km/h的前进速度，规定滚筒转速为110r/min。把捡拾机构的相应三维模型转化到Admas软件中，将动力学分析置于三维虚拟环境中。通过对打捆机前进方向上的弹齿齿尖位移时间图以及速度时间图，和打捆机前进垂直方向上弹齿齿尖的位移时间图的分析，其位移随着时间的变化规律以及速度随着时间的变化规律满足设计的要求。尽管滚轮在两个部件连接处对轨道产生的冲击会对分析结果造成一定的影响，但是由于冲击力度小，并没有对整体的分析造成太大的影响，因此针对这里不去进行详细的分析。

（3）仿真结果。利用Pro/E和Admas软件对于滚轮轨道设计通过仿真技术进行动力学分析，根据仿真的结果可以有效的看出弹齿在动作完成度以及运动规律方面可以满足整个生产要求，同时针对弹齿齿尖在水平与竖直方向上，位移与时间、速度与时间的关系都满足原先的设计。

3 结语

本文主要介绍了秸秆捡拾打捆机的结构及其工作原理，捡拾器的结构及其工作原理。通过对捡拾器的核心部位滚轮轨道的设计，以及利用仿真技术对整个捡拾器的动力学进行分析，可以充分验证本次设计符合实际生产需求，虽然在设计上还有一些小的瑕疵，但不会影响整个设备的使用情况。