9P-150C型秸稈膨化機的研制

李國程 李曉杰 韓彥春

摘要：秸稈膨化機可將農(nóng)作物秸稈加工成綠色生態(tài)飼料，實現(xiàn)秸稈資源化利用。研究開發(fā)9P-150C型秸稈膨化機，介紹該機具總體設(shè)計方案，闡述主要工作部件的結(jié)構(gòu)與工作原理，分析該機具的主要特點，以期為該機具的推廣應(yīng)用提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：秸稈膨化機;飼料;設(shè)計;特點

中圖分類號：S817.1? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2020）03-0022-03

我國農(nóng)作物秸稈資源十分豐富，但因為缺乏先進的處理技術(shù)和相應(yīng)的加工設(shè)備，巨大的秸稈資源尚未得到有效利用。農(nóng)作物秸稈是一種典型的纖維性飼料，且富含N，P，K，Mg，Ca等營養(yǎng)元素，將其加工處理制成生物飼料，每年可節(jié)約飼料糧8 000萬t，相當于目前我國飼料糧的50%以上。本課題研究開發(fā)出9P-150C型秸稈膨化機，將農(nóng)作物秸稈加工成綠色生態(tài)飼料，為秸稈飼料化利用提供裝備支持。

1 9P-150C型秸稈膨化機整體設(shè)計

1.1 整機結(jié)構(gòu)

該機具主要由膨化裝置、電控系統(tǒng)、上料裝置、螺旋輸送組合料倉、打包裝置、供水與噴菌系統(tǒng)等部分組成（如圖1所示）。

1.2 工作過程與原理

該機具工藝流程為：高速旋轉(zhuǎn)→高溫高壓→糖化熟化→擠壓膨化→添加生物菌劑→真空包裝→厭氧發(fā)酵→膨化飼料。工作原理為：采用螺桿式變徑變距技術(shù)，通過高速旋轉(zhuǎn)和摩擦，將機械能轉(zhuǎn)化為熱能（設(shè)備內(nèi)部形成高溫高壓的膨化擠壓腔，腔內(nèi)溫度可達150 ℃），進而形成高壓噴放過程，破壞秸稈表面蠟質(zhì)膜，使秸稈纖維細胞壁斷裂，完成熟化、糖化的質(zhì)變過程，再向質(zhì)變后的秸稈中添加有益生物菌，進行真空包裝發(fā)酵。該機具將秸稈從利用率低的粗飼料轉(zhuǎn)化成易吸收、營養(yǎng)豐富、綠色生態(tài)的優(yōu)質(zhì)生物秸稈膨化飼料。與干秸稈相比，秸稈膨化飼料中的營養(yǎng)物質(zhì)含量得到大幅提高，不易消化的纖維素和半纖維素含量均有下降，并可以自然儲存3 a不變質(zhì)。

1.3 主要技術(shù)參數(shù)

該機具主要技術(shù)參數(shù)見表1。

2 主要工作部件設(shè)計

2.1 膨化裝置

膨化裝置由減速機構(gòu)和膨化機構(gòu)兩部分組成。秸稈物料通過皮帶輸送裝置經(jīng)攪拌料斗分別進到膨化裝置的2個膨化腔內(nèi)，在膨化腔內(nèi)通過螺旋擠壓和摩擦將機械能轉(zhuǎn)化為熱能，使秸稈處于高溫高壓狀態(tài)，破壞秸稈表面蠟質(zhì)膜，實現(xiàn)消毒、殺菌、熟化、糖化的質(zhì)變化。

2.2 上料裝置

上料裝置包括皮帶輸送機構(gòu)和料斗。秸稈物料通過皮帶輸送機構(gòu)輸送到料斗內(nèi)，皮帶入料斗處裝有破拱裝置，防止物料在入料斗處堆積，有效提高皮帶機構(gòu)輸送效率。

2.3 螺旋組合輸送料倉

螺旋組合輸送料倉包括螺旋輸送機構(gòu)和皮帶輸送機構(gòu)。物料經(jīng)進料罩進入，通過螺旋輸送組合料倉連續(xù)均勻地向打捆機供料，確保膨化機產(chǎn)能，并使生物菌噴灑后攪拌充分。

2.4 打包裝置

打包分打捆和裹膜2個步驟，打包裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示。膨化后的物料落入料箱，當物料集到料箱約2/3處時，離合器推到分離位置，啟動打捆機構(gòu)，打捆機構(gòu)準備工作;再啟動輸送帶，物料通過輸送帶進入打捆機構(gòu)，打捆機構(gòu)開始打捆;報警燈閃爍并鳴笛時輸送帶停止送料，打捆繩自動送入打捆機構(gòu)內(nèi);打捆結(jié)束，打開倉門，圓捆物料落入裹膜機構(gòu)，關(guān)閉倉門;啟動裹膜機構(gòu)，裹膜機構(gòu)開始包膜，確保每個部位裹膜層數(shù)不低于3層（合理調(diào)整裹膜時間和繼電器時間，達到7 s裹1層）。

2.5 電控系統(tǒng)

電控系統(tǒng)（如圖3所示）與膨化機主機合并到外包裝內(nèi)，便于操作人員根據(jù)出料實際情況來控制各個電器。打包裝置由其自身機架上的電控箱內(nèi)的電器元件控制，可以使操作人員近距離操作機器。主機電控柜內(nèi)預(yù)留鍘段機構(gòu)和打捆機構(gòu)所需動力電源。

2.6 供水與噴菌系統(tǒng)

供水與噴菌系統(tǒng)包括供水部分和噴菌部分（如圖4所示）。水經(jīng)給水泵分別加入到主機膨化腔和螺旋組合輸送料倉，供水量在系統(tǒng)內(nèi)調(diào)節(jié)。菌液經(jīng)保溫菌箱加入到螺旋組合輸送料倉，采用快接插頭便于拆卸。系統(tǒng)需放置于0 ℃以上環(huán)境，防止凍壞各零部件。

3 技術(shù)創(chuàng)新點

3.1 主要技術(shù)參數(shù)改進

為了提高產(chǎn)能，將籠體及螺桿的直徑加大。由于螺桿擠壓傳動的運動特性及受力情況復(fù)雜，目前還沒有成型的理論和公式，大部分數(shù)據(jù)是通過實踐應(yīng)用的經(jīng)驗或試驗確定的。通過試驗數(shù)據(jù)，對螺桿的長徑比、錐度、節(jié)距等技術(shù)參數(shù)進行改進，使秸稈在籠體內(nèi)運行的阻力減小，改善了軸向通過性，使生產(chǎn)率大大提高。

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新

1） 螺旋筒設(shè)計。增加了螺旋筒槽數(shù)量及螺旋截面尺寸，使秸稈在籠體內(nèi)的揉搓時間延長，從而提高秸稈的膨化率。

2） 籠體進料口位置和方向改進設(shè)計。將進料口位置向秸稈運動方向前移，并將進料方向由原來垂直于秸稈運動方向改為與秸稈運動方向成80 °角。這樣改進后，秸稈在進入籠體時其沿著螺桿的軸向已有一定的初速度，減小了秸稈運行阻力帶給螺桿的反作用力，減少了后螺桿的不必要磨損，延長其使用壽命。

3） 機架改進設(shè)計。由于螺桿、螺旋筒、籠體的軸向和徑向尺寸加大，主軸的彎矩和扭矩也相應(yīng)加大。為了使軸承受力均勻合理，將支撐位置進行重新布置，加大支撐間距，使主軸運轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)。

4） 電氣控制部分改進。對送料、喂料、出料裝置在原設(shè)計基礎(chǔ)上實現(xiàn)聯(lián)動，可以同起同停，同時加水，同時噴菌。

4 結(jié)語

9P-150C型秸稈膨化機是國家發(fā)明專利產(chǎn)品，填補了國內(nèi)秸稈膨化設(shè)備的空白，也是技術(shù)創(chuàng)新型農(nóng)機發(fā)明的革命性突破。該機具符合國家產(chǎn)業(yè)政策，集低碳、節(jié)能、環(huán)保、綠色為一體，經(jīng)濟效益、社會效益、生態(tài)效益顯著，競爭優(yōu)勢明顯，應(yīng)用前景廣闊。

參考文獻

[1] 王麗維.秸稈膨化機的原理與應(yīng)用[J].農(nóng)機使用與維修，2019（5）：83.

[2] 王元春.秸稈膨化機進料裝置的設(shè)計[J].飼料工業(yè)，2017，38（19）：14-17.

[3] 朱立志.秸稈膨化后用途廣泛效果顯著[J].中國畜牧業(yè)，2016（16）：35-36.

Development of 9P-150C Type Straw Bulking Machine

LI Guocheng1， LI Xiaojie1， HAN Yanchun2

（1. Liaoning Xianghe Animal Husbandry Industry Co.， Ltd.， Fuxin Liaoning 123000， China; 2. Fuxin City Industrial Technology Innovation Promotion Center， Fuxin Liaoning 123000， China）

Abstract： The straw bulking machine can process the crop straw into green ecological feed and realize the utilization of straw resources. In this paper， 9P-150C type straw bulking machine was developed， and it introduced the overall design scheme of the machine， explained the structure and working principle of the main working parts， analyzed the main characteristics of the machine， in order to provide technical support for the promotion and application of the machine.

Key words： straw bulking machine; feed; design; character