青貯飼料打包機液壓系統設計

摘 要：設計了一種青貯飼料打包機液壓系統，分析了液壓系統中各個執行元件的動作順序，擬定了液壓系統原理圖，完成了液壓系統相關參數計算、液壓元件的選擇和性能驗算，可為青貯飼料打包裝置的研發提供一定的參考。

關鍵詞：AMESim；青貯飼料打包機；液壓系統

中圖分類號：S817.12" " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2024）06-0042-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.06.012

0" " 引言

我國飼草資源十分豐富，但由于我國農作物大多是一季一熟，加上傳統的貯藏工藝較為落后，故在春秋季節收獲儲存過程中秸稈等青貯飼料營養成分流失嚴重，所以有必要設計一款合理的液壓系統飼料打包機來解決這個問題。因此，本課題設計了一種用于青貯飼料打包機的液壓系統，本產品自動化程度高，節約勞動力，對我國畜牧業的持續發展有重要作用[1]。

1" " 青貯飼料打包機結構

青貯飼料打包機結構如圖1所示。這款青貯飼料打包機可以自動完成壓縮打包的過程，大大提高了飼料儲存打包的工作效率，僅需要少量的人力就可以操縱機器，減少了生產成本。在實際生產過程中，機器的工作狀態穩定，可以長時間持續工作，能夠在各種環境下使用，經過兩次壓縮的飼料中包含的水分也很少，更有利于長時間儲存。

2" " 液壓系統工況分析

2.1" " 運動分析

青貯飼料打包有四道工序，分別為物料裝箱、水平壓縮、垂直壓縮、物料推出，其中物料裝箱過程是由人力實現的，首先兩個壓縮缸依次進行快進和工進動作，完成對飼料的壓制，然后兩個壓縮液壓缸依次返回，全部返回完畢后，物料推出液壓缸開始工進直到將物料推出后開始退回，至此一個打包行程結束，等待下一次工作循環開始。

2.2" " 負載分析

本系統中水平壓縮缸、垂直壓縮缸的負載較大，這兩個液壓缸都是先快進再工進，工進時所受到的負載力呈線性增加趨勢，這兩個缸的最大外負載為F0=150 kN。物料推出缸用于將物料推出打包機，所受的負載較小，約為F1=15 kN。

2.3" " 行程及速度分析

1）垂直壓縮缸、水平壓縮缸。

快進階段：行程S1=300 mm，速度v1=0.06 m/s；

工進階段：行程S1=300 mm，速度v2=0.03 m/s；

快退階段：行程S1=600 mm，速度v3=0.06 m/s。

2）物料推出缸。

工進階段：行程S2=400 mm，速度v1=0.03 m/s；

快退階段：行程S2=400 mm，速度v2=0.06 m/s。

3" " 擬定青貯飼料打包機液壓系統原理圖

青貯飼料打包機液壓系統的動力元件為恒壓變量泵，執行元件為三個單桿活塞缸，速度控制元件為單向調速閥，原理圖如圖2所示。

該液壓系統分為三個回路，分別為水平壓縮回路、垂直壓縮回路、物料推出回路。其中水平壓縮缸、垂直壓縮缸是完成對飼料的擠壓動作，包括快進、工進、保壓、快退幾個動作過程；而物料推出缸只需要把壓縮好的飼料推出打包機即可，然后等待工進完成后快退[2]。

4" " 液壓系統參數計算和液壓元件選擇

4.1" " 液壓缸主要尺寸的確定

1）液壓系統工作壓力p的確定。

選定水平壓縮缸、垂直壓縮缸的工作壓力為15" MPa，物料推出缸的工作壓力為5" MPa。

計算液壓缸內徑D和活塞桿直徑d。

2）本液壓系統中有水平壓縮缸、垂直壓縮缸、物料推出缸三個液壓缸，分別對其選型。

式中：D為活塞直徑/缸筒內徑；F為液壓缸負載力，取150 kN（壓縮缸）/15 kN（推出缸）；ηcm為液壓缸機械效率，取0.95；p1為進油路初選壓力，取15 MPa（壓縮缸）/5 MPa（推出缸）；p2為回油路背壓，取0.5 MPa（壓縮缸）/0.3 MPa（推出缸）；？準為桿徑比，取0.7。

壓縮缸直徑：

推出缸直徑：

5" " 結論

本文完成了青貯飼料打包機液壓系統的方案設計，進行了相關參數的計算，包括打包機工況及外負載的分析、液壓缸的參數計算、液壓元件的選擇，最后完成了液壓系統的壓力損失及溫升驗算。本文對青貯飼料打包裝置的研制具有一定的參考價值。

[參考文獻]

[1] 李傳峰，周嶺，王紅飆.青飼料貯存工藝及草捆打包機的設計[J].農機化研究，2012，34（6）：73-76.

[2] 常明清.蘆葦打包機液壓控制系統的研究與設計[D].石河子：石河子大學，2017.

收稿日期：2023-11-16

作者簡介：王杰（1972—），女，河北黃驊人，工學碩士，教授，從事流體傳動與控制技術的研究及教學工作。

支撐項目：河北省智能裝備數字化設計及過程仿真重點實驗室支持