玉米秸秆收集机搅龙吹风除尘装置的设计与研究

河北双天机械制造有限公司 闫跃玲 许佩静 由雪辉 崔杰

前言

玉米秸秆是农村最常见的作物秸秆，每年种植面积大，秸秆产量高但利用率不高。许多年来农民将秸秆进行就地焚烧处理。在田地里集中焚烧秸秆会对土壤结构产生破坏，地表中的微生物被烧死，腐殖质、有机质被矿化，改变了土壤的物理性状从而导致土壤板结，破坏了地力，影响了农作物的正常生长，同时对环境造成很严重的污染。国家现在已经出台了新的政策与规定，禁止焚烧秸秆并实行常态化管理，提倡对秸秆进行还、离田处理，合理利用秸秆。秸秆利用途径：一是用作牲畜饲料，二是用作能源原料，三是造纸、制作建筑和工程材料的原料等。在此形势下，各种收集机应运而生，收集起来的秸秆无论做牲畜饲料还是作能源原料均对秸秆含土量都有一定的要求。如若秸秆内含土量大则需进行筛土、除尘才能喂养牲畜或作为能源燃料供给电厂合理利用[1]。

此次设计的搅龙吹风除尘装置，与其它除尘装置（装有除尘筐、搅龙轴、风机抛送等）比较，结构简单，故障率低，易安装，易拆卸。在搅龙输送秸秆过程中对秸秆进行强制吹风，形成类似筛土机的工作状态，把秸秆中夹杂的尘土通过搅龙底壳上的孔排出，大大降低了输送到抛送壳体内的秸秆含土量。这样收集起来的秸秆无需进行专门筛土即可直接储存，用于喂养牲畜或送往电厂做燃料。既降低了劳动强度，提高了效率，又大大减少了筛土过程中粉尘对人身体健康的危害。

1 搅龙吹风除尘装置功用及特点

1.1 搅龙吹风除尘装置的功用

搅龙吹风装置是安装在秸秆收集机上的一种除尘装置。秸秆经过刀轴粉碎、搅龙输送、风机抛送进行收集。秸秆在搅龙输送过程中，用吹风装置对秸秆进行强制吹风，加速秸秆中的尘土排出，降低进入抛送壳体内的秸秆含土量。这样收集起来的秸秆可直接做饲料或生物燃料，降低了成本，提高了效率。

1.2 搅龙吹风除尘装置的特点

普通的秸秆收集机收集的秸秆含土量大，如果做喂养牲畜的饲料或电厂的生物燃料则需减少秸秆内的含土量。这就需要用专门的筛土装置进行筛土或在收集机上安装除尘装置进行除尘才能满足其要求。目前国内大部分收集机上装的除尘装置是把风机吹出来的秸秆抛送到除尘筐内，秸秆掉落到除尘搅龙壳体内，通过搅龙输送到除尘抛送壳体内，再次由风机抛出进行收集。除尘过程复杂，而且容易堵塞，故障率较高，不易维修且生产成本高。

此处设计的搅龙吹风除尘装置除尘过程简单，结构简单，故障率低，易拆卸而且除尘效率高、除尘效果好。秸秆在搅龙的推动及吹风除尘装置的吹动下快速除尘，使秸秆收集机一次性完成秸秆粉碎、除尘、抛送、收集。

2 吹风除尘装置安装形式及工作原理

2.1 安装形式（图1），传动方式（图2）

图1 安装形式

图1所示，吹风除尘装置两端各有两个固定耳，用螺栓将除尘装置固定在收集机壳体上，搅龙轴上端的盖板去掉除尘装置出风口位置，两个出风口分别对向前、后两个搅龙。

图2 传动方式

图2显示了整个除尘装置安装在收集机上的传动方式。采用了带传动结构简单、传动平稳、造价低廉、不需润滑以及缓冲吸震的特点。通过带传动在后搅龙轴与吹风装置主要运转部件吹风轴之间传递动力，有耗能低的特点[2]。

2.2 吹风除尘装置工作原理

本次设计采用了通风机的工作原理，吹风筒的进气方式为双侧进风。搅龙轴转动带动吹风轴旋转，吹风轴各叶片之间的气体也跟着旋转，并在离心力的作用下甩出这些气体，气体流速增大。气体在流动中最终将动能转化成速度能，通过排气口排出。而在吹风轴中间形成一定的负压，由于入口成负压，使外界气体在大气压的作用下立即补入。在吹风轴连续旋转作用下不断排出和补入气体，从而达到连续吹风的目的。

秸秆经粉碎刀轴粉碎沿壳体甩到前搅龙轴，再进入后搅龙轴，由后搅龙轴进行推送，同时吹风轴旋转产生的风进入到搅龙底壳内。秸秆在搅龙轴推送和强制风的作用下，其中夹杂的尘土将由搅龙底壳上的孔排出,使推送到风机壳体内的秸秆含土量降低。

3 搅龙吹风除尘装置结构

3.1 搅龙吹风装置结构介绍

正如图3所示，整个搅龙吹风除尘装置由以上9个部件及有关连接标准件构成。出风口盖板（6、8）为可拆卸件，收集机如在作业过程中秸秆堵塞到搅龙底壳内，可拆掉盖板通过盖板下的空间把堵塞的秸秆进行清理。从使用安全角度考虑在吹风筒两侧壁外侧分别装有安全防护网（2），用防护网压圈压住，螺栓固定。吹风轴两端装有外球面轴承，外球面轴承有很好的调心作用，减少吹风轴运转过程中因两端不同心造成装置不平稳，影响使用。整体结构简单但不失其作用，其中吹风轴为整个装置的核心部件。

图3 除尘装置结构图

图4 吹风轴总成

3.1.1 核心部件——吹风轴的设计

吹风轴侧固定盘（图5）在吹风轴总成中位于轴两端，在吹风轴焊接时只与叶片相连，固定盘上的圆弧缺口弧度与叶片相同，中间为大孔，便于转动过程中外界气流涌进。

图5 吹风轴侧固定盘

吹风轴中间固定盘（图6），中间孔与轴主体配合，固定盘上的圆弧缺口弧度与叶片相同。

图6 吹风轴中间固定盘

吹风轴总成（图4）中吹风轴中间固定盘3个与轴主体焊接在一起，起支撑与加强的作用，吹风轴侧固定盘2个分别放在两端，叶片插到固定盘上的圆弧缺口内并焊接，两端形成一个悬空的状态。焊接时侧固定盘上的圆弧缺口和中间固定盘圆弧缺口方向一致并成一线，以此保证叶片无歪斜，减少轴总成的不平衡量。叶片数量为6个，出口角β2A为43°属于后向叶片，超载能力大，一般情况下后向叶片较前向叶片噪音低。叶片形状为圆弧形，用模具成型[3]。

吹风轴焊合后进行动平衡试验，不平衡量≤10g平衡品质等级6.3mm/s，组装后总成不再做平衡此装置。工作状态下无大的震动和噪音。

4 总结

搅龙吹风除尘装置以简单的结构设计达到较理想的除尘效果，它的产生将对其它结构的除尘装置和专门对秸秆筛土的设备造成一定的影响，将是秸秆收集机配装的除尘装置中不错的一种。