秸秆粉碎压缩机的设计

姜永旗 孟峻锋 张泽辰 孙泰崇

摘要：每年夏收和秋冬之际，总有大量的小麦、玉米等秸秆在田间焚烧，产生了大量浓重的烟雾，不仅成为农村环境保护的瓶颈问题，甚至成为殃及城市环境的罪魁祸首。据有关统计，我国作为农业大国，每年可生成7亿多吨秸秆，成为"用处不大"但必须处理掉的"废弃物"。在此情况下，完全由农民来处理，就出现了大量焚烧的现象[1]。对此，大家议论纷纷，各抒己见。问题的关键在于提高农作物秸秆的综合开发利用及其利用率，我们结合实际情况和可实行方式，利用调查数据及建模软件的一系列功能相结合绘制出基本模型。

关键词：秸秆;自动化;农业;螺旋压缩机构

Abstract：Nowadays， every summer harvest and autumn and winter， there are always a large number of wheat， corn and other straw burning in the field， resulting in a large number of thick smoke， not only become the bottleneck of rural environmental protection， and even become the main culprit of urban environment. According to relevant statistics， China， as a large agricultural country， can generate more than 700 million tons of straw per year， becoming "not very useful" but must be disposed of "waste". In this case， it is entirely up to the farmers to deal with the phenomenon of large-number burning. In this regard， we have commented on， express their views. The key lies in improving the comprehensive development and utilization of crop straw， and we use a combination of survey data and a series of functions of modeling software to draw a basic model based on the actual situation and the implementable method.

Keywords：straw;automation;agriculture;spiral compression mechanism

引言

近年來随着近代农业的发展，“秸秆粉碎机”是针对我国秸秆利用率低，寻常机器功能单一，无综合利用效率，研发出集粉碎、压缩为一体的机器。通过此机器可大幅度解决我国秸秆利用效率低、缺乏有效手段进行秸秆使用等问题。粉碎机的研制在国内己有几十年的历史，其主要集中在饲料粉碎和农作物秸秆切碎等方面。粉碎技术根据粉碎方式和粉碎手段的不同可分为铡切式、锤片式、揉切式和组合式粉碎技术[2]。在我国，秸秆粉碎机普遍采用的是锤片式和爪齿式粉碎。

1秸秆粉碎压缩机的总体设计

1.1 秸秆粉碎压缩机的基本结构设计

（1）通过对市面上单一粉碎机和压缩机的方式调查发现，这些机器单一功能强大，在多种功能联动方面存在很大的改进空间。但其实现功能的机构可以借鉴，因此秸秆压缩粉碎机的动力装置和执行机构得以解决。

（2）在研究压缩机构选择和分析中，提出螺旋压缩机构和液压机构两种方式，考虑到所生产物品的具体情况、生产成本以及机器的所占空间问题，为此选用更节省空间、具有更可控压力的液压机构。

（3）通过秸秆在大众生活中的应用以及寻常机器在民众的普及程度，提出一种多功能化、一体式的机器来完成对秸秆进行粉碎、压缩的设计，既节省了产品的生产工序，也提高了人们的生产效率。

1.2秸秆粉碎压缩机的创新设计

秸秆粉碎压缩机无论是工作速度、生产效率、工作性能、压缩质量以及秸秆种类的通用性和适应性上都已经达到了投入使用的程度。机电一体化、自动化等高科技领域技术的应用，使秸秆作业更加精确化，更能满足人们使用的方便性、安全性与舒适性的要求。

（1）机器便捷，总体易于摆放，体积小巧，适合于小型作坊个人家庭使用。

（2）加工后秸秆便于运输，将秸秆压缩为方形为后续的秸秆运输处理提供便利。

（3）机械制作维护成本低，机器内部采用带轮式传动，制作维修成本低。

操作方便，使用效率高，使用液压装置和带轮传动装置使得运输粉碎压缩的速度均可控，工作效率也更高。

2秸秆粉碎压缩机的技术路线

2.1秸秆粉碎压缩机的工作原理

秸秆粉碎机可将秸秆整体粉碎为颗粒、条状、粉状等多种形态，并由压缩装置进行压缩成块状，便于秸秆的运输，以及后续的秸秆加工，如燃烧、青饲、造纸、造肥等多种用途[3]。我们对此进行了研究，秸秆粉碎压缩机主要装置，由粉碎仓、运输装置和压缩装置三部分组成：

（1）粉碎装置。

秸秆通过进料口进入粉碎仓，经粉碎轴粉碎后，进入传输部位，再经传动轴进入压缩装置。机器总体由电机拖动，利用带轮传动，带动粉碎轴和传输轴转动，可通过控制电机进行机器粉碎功率的调节。

（2）运输装置。

秸秆从粉碎仓堆积到运输部位，通过运输部位传输轴转动，把粉碎后的秸秆传输到压缩装置中进行压缩。该装置采用带轮传动，由一根轴进行旋转，产生动能，以达到运输秸秆的目的。

（3）压缩装置。

该装置使用液压系统控制，可调控力度大小，改变压缩块的硬度以及重量。采用五个液压传动装置，实现五个方位的压缩，达到压缩成型的目的。

2.2 秸秆粉碎压缩机的发展动态

国外农田大多使用大型机械，进行秸秆的收集、捆扎以及包装，而在国内由于农田过于零散，秸秆无法使用大型机器，在这方面国内依然有些欠缺。国外的机器相较于中国的田地来说更大型，不利于机器的性价比。

国内秸秆粉碎机行业经过半个世纪的发展，在技术及生产上已经基本成熟，其国内市场占有率是其他市场所不能比拟的。但和国际发达国家的专业液压机制造公司，尚有较大的差距。虽然我们的产量很大，但我们的价格却只有它们的1/4-1/10.要缩小这种差距，参与国际竞争，把秸秆粉碎机打入国际高端市场，不能仅仅依靠价格的优势，必须把产品的技术含量和质量放在第一位，这才是中国秸秆粉碎机行业的根本目标。

为此，我们机器采用液压和电机拖动，更能满足中国用户的需求。

现如今秸秆行业的机器大多采用自动化形式，无需过多人力，即可满足使用需求。农村小规模养殖和小型生态农业的发展需要配备完善的相关设备，特别是适应家庭化和小规模操作的、功能较全面而价格又相对便宜的小型畜牧设备是广大农民迫切需要的。

2.3 秸秆粉碎压缩机的研究方向

（1）通过对市面上单一粉碎机和压缩机的方式调查发现，这些机器单一功能强大，在多种功能联动方面存在很大的改进空间。但其实现功能的机构可以借鉴，因此秸秆压缩粉碎机的动力装置和执行机构得以解决。

（2）在研究压缩机构选择和分析中，提出螺旋压缩机构和液压机构两种方式，考虑到所生产物品的具体情况、生产成本以及机器的所占空间问题，为此选用更节省空间、具有更可控压力的液压机构。

（3）通过秸秆在大众生活中的应用以及寻常机器在民众的普及程度，提出一种多功能化、一体式的机器来完成对秸秆进行粉碎、压缩的设计，既节省了产品的生产工序，也提高了人们的生产效率。

3结语

国外情况看，特别是在发达国家，通过科技进步与创新，为农作物秸秆的综合开发利用找到了多种用途，除传统的将秸秆粉碎还田作有机肥料外，还走出了秸秆饲料、秸秆汽化、秸秆发电、秸秆乙醇、秸秆建材等新路子，大大提高了秸秆的利用值和利用率，值得我们借鉴。设计一台多功能秸秆粉碎压缩一體的机器来完成粉碎、压缩等功能，运用转轴旋转粉碎的结构对秸秆进行粉碎，通过液压的方式对已粉碎秸秆进行压缩。

参考文献

[1]姜玥珊.我国秸秆还田技术发展现状.农业科技，2021，S141.4.

[2]杜海峰.环模式秸秆压块机压缩装置改进与压缩过程分析.农业科技，2021-06-30

[3]王丽杰，.秸秆压块成型技术研究分析，2019，S216.2

作者简介：姜永旗，2000年8月，青岛黄海学院 智能制造学院 机械设计制造及其自动化专业 本科在读。

此文章为省级大学生创新创业训练项目：秸秆粉碎压缩机的设计 项目编号：202113320081 的阶段性成果。