基于新型移动作业式秸秆造粒机预切割装置的设计

李亦哲 武娟娟 费秀国 葛艳艳 肖茂华

(1.南京农业大学工学院，江苏 南京 210031；2.南京创力传动机械有限公司，江苏 南京 211103)

0 引言

我国每年秸秆产量巨大、种类多样且分布广泛，每年农作物秸秆的产量可以达到7亿t。目前中国广大农村地区对秸秆的收割还是以人工拾取为主，捡拾效率过低，且需要耗费大量的人力物力。由于人工捡拾的成本提高，秸秆的收获周期缩短，当今国内市面上对成熟的秸秆进行拾取的装置主要是打捆机，其中以圆捆机和方捆机为主，而经过联合收割机收割的农作物，农作物秸秆无序地分散在田间，所以如何有效地改变传统打捆的作业方式，一步到位，实现通过单人操作或者无人操作的智能化全自动移动作业式生物质成型装备，直接将秸秆制成燃料颗粒是未来发展的方向[2]。

1 移动作业式秸秆造粒机的设计

本文拟以玉米秸秆为作用对象研究并设计出一种新型移动式秸秆造粒机，能够大大提高工作效率，减小能耗及运输成本，符合国家产业政策，符合国家发改委、农业农村部关于秸秆综合利用的有关规定，项目研发成功后，可有效推进秸秆综合利用，实现秸秆的资源化、商品化，促进资源节约、环境保护和农民增收。本文所设计的移动作业式秸秆造粒机整机结构图如图1所示。

2 预切割装置的设计

秸秆通过前端捡拾装置拾取收集后，进入输送系统之前需要被切断，否则可能造成机器的卡壳，损坏机器部件，

1.捡拾装置；2.输送装置；3.粉碎装置；4.造粒装置图1 移动作业式秸秆造粒机整机结构图

且大段的秸秆不易于进一步处理，所以需要设计一种适合本装置的切割器，便于输送系统运输，目前切割器根据切割原理可分为有支撑切割和无支撑切割，本文设计的预切割装置与造粒机捡拾器相连接，采用有支撑切割；根据切割方式可分为往复式和旋转式，往复式切割器的优点在于切割幅度大，往复式切割器在运动过程中，割刀的运动速度不为定值。由中部到两端端点处，割刀速度逐渐减小，在中间位置拥有最大的切割速度，如果割刀平均速度过低，则不能保证正常有效的切割，而若平均速度过高，切割器存在的惯性力增大，会导致机器的振动、零件磨损等不良现象。在整机行进作业时，割刀的平均速度需与整机行进速度相适配，若整机行进速度过大，会使切割的空白区增大，若行进速度过慢，则会出现过大的重割区，耗费能源进行无效切割，减少了割刀的使用寿命。对于移动作业有着较大的局限性。旋转式切割器切割精度高，对机器磨损小，但切割幅度小，对于秸秆田消耗的人力物力和工作时间过多，不适合大面积作业。本文通过分析2种切割器的优缺点，设计出一种结合往复式和旋转式的双盘带状单向旋转切割器，如图2，能够在满足一定作业面积的基础上有效增加切割精度和减少机器损耗。

3 三维建模图

3.1 预切割装置三维建模图

图2 双盘带状单向旋转切割器设计图

图3 预切割装置三维建模图

3.2 整机总装图

图4 整机与预切割装置总装图

4 结论

本文所设计的一种新型移动作业式秸秆造粒机，它主要由捡拾装置、粉碎装置、输送装置和成型造粒装置组成，能够在田间移动作业，完成对秸秆捡拾、收集、粉碎、造粒的一体化处理。