钢辊式圆捆机旋转草芯形成影响因素分析与优化

针对国产的中小型钢辊式圆捆机收获完整稻秆易产生堵塞的问题,利用自行设计的钢辊式圆捆机(草捆直径约500 mm)试验装置对其打捆过程进行了研究。通过高速摄像分析可知:旋转草芯形成过程实质上是稻秆在卷压室内连续卷绕累积的过程,形成的旋转草芯可对后续喂入的稻秆产生较大的牵带作用,进而消除打捆堵塞。通过试验分析可知,旋转草芯形成过程主要依靠钢辊对稻秆的摩擦牵引及后续喂入稻秆的持续推动完成的,据此,针对影响钢辊式圆捆机形成旋转草芯的主要因素——钢辊对稻秆的摩擦作用、捡拾器弹齿端点线速度以及稻秆喂入量为试验因素,以旋转草芯形成时的干物质质量为评价指标,进行了试验研究。结果表明:各因素对旋转草芯形成时的干物质质量贡献率从大到小依次为:钢辊对稻秆的摩擦作用、捡拾器弹齿端点线速度、稻秆喂入量。当因素参数组合为钢辊与稻秆间的滑动摩擦因数约0.65、捡拾器弹齿端点线速度2.23 m/s、稻秆喂入量1.5 kg/s时,旋转草芯形成时的干物质质量为1.58 kg。研究结果可为钢辊式圆捆机的设计及其作业参数优化提供理论及技术依据。

钢辊式圆捆打捆机结构改进与试验

为解决小型钢辊式圆捆捡拾打捆机秸草打捆时的堵塞问题,对其结构进行了改进试验。在试验中,采用了增加喂入单辊、喂入对辊结构,并对其喂入能力、可靠性指标进行了测定。经过结构改进试验,得出配有喂入对辊(上辊沿轴向配置高19.5 mm、直径160 mm、间距48 mm圆环,下辊直径160 mm、沿周向配置高6.5 mm横板)的钢辊式圆捆打捆机可较好地解决秸草打捆中的堵塞问题,并能扩大其适用范围,提高其工作性能和工作可靠性。

稻秆圆捆机辊盘式卷捆机构的设计及参数优化

为消除中小型钢辊式圆捆机收获完整稻秆时出现的堵塞现象及降低其卷捆功耗,设计了一种钢辊与侧圆盘组合式卷捆机构(简称辊盘式卷捆机构),并以此为基础自制了辊盘式卷捆机构试验装置且进行试验。选择影响辊盘式卷捆机构卷捆性能的主要因素:圆盘直径、钢辊转速、喂入量、长宽比(稻秆长度与卷捆室宽度的比值)为试验因素,以草捆形成率(草捆顺利形成次数与总试验次数的比值)和卷捆功耗为评价指标进行四因素五水平正交旋转组合试验。试验表明各因素影响草捆形成率的主次顺序为圆盘直径>喂入量>钢辊转速>长宽比;影响卷捆功耗的主次顺序为喂入量>钢辊0.75100%62.7 kJ/,此时草捆形成率为,卷捆功耗为捆,相比钢辊式圆捆机无堵塞现象发生,卷捆功耗降低。研究结果可为辊盘式圆捆机的结构及作业参数优化提供参考依据。

基于多场耦合理论的钢辊式圆捆机卷芯过程研究

研究钢辊式圆捆机卷捆过程的理论尚待完善,尤其卷捆过程的关键环节(旋转草芯形成过程)需进一步深入研究。为此,将多场耦合理论引入钢辊式圆捆机卷捆过程分析中,构建卷捆过程的多场耦合函数模型,并基于分析结论对卷芯过程进行试验研究。理论分析表明:钢辊式圆捆机(无切割喂入机构)打捆时,在摩擦动力场、推力场及摩擦阻力场的耦合作用下完成卷捆过程,影响摩擦动力场的主要因素为重力场、张力场及钢辊与打捆物料间摩擦因数,影响推力场的主要因素为喂入量,影响摩擦阻力场的主要因素为打捆物料与卷捆室侧壁间压力及二者间摩擦因数。据此,进行草捆张力测量试验和旋转草芯形成试验。试验结果表明:在长宽比(稻秆与卷捆室宽度的比值)为1的试验条件下,旋转草芯形成时的草芯密度范围为31.09~37.28kg·m^-3,草芯密度约45kg·m^-3时张力场开始出现,张力场随草芯密度增加呈先缓慢增加后快速上升的趋势,旋转草芯形成时张力场尚未产生,促进草芯转动的摩擦动力场主要依赖草芯重力而产生,且其强度较弱;钢辊与稻秆间摩擦因数的增幅值大于0.223时,旋转草芯形成时的草芯密度发生显著性降低;长宽比为0.8和1.2时,增大喂入量(在机器喂入能力范围内)对旋转草芯形成时的草芯密度无显著影响,长宽比为1.0时,增大喂入量可在一定程度上降低旋转草芯形成时的草芯密度;长宽比对旋转草芯形成时的草芯密度具有极显著影响,旋转草芯形成时的草芯密度随长宽比的增大而增大。

钢辊式圆捆机卷捆功耗中关键生产信息的提取方法

农业生产信息的实时提取与共享,是农业领域实现智能化生产(服务)方式的重要前提,钢辊式圆捆机卷捆功耗内蕴诸多生产信息。为此,以卷捆功耗为信息源进行生产信息(工作状态、运行参数、故障频次、效能指标等)的提取方法研究。依据能量守恒定律,将钢辊式圆捆机卷捆功耗分解为4个分量(圆捆机维持运转状态所需功耗、卷捆过程中草捆所获得的总动能、捡拾器将物料送入卷捆室内所需功耗、转动草捆与卷捆室侧壁间因摩擦阻力而消耗功耗),并构建卷捆功耗数学模型、建立卷捆功耗各分量值(比例)的计算方法。在1.0kg·s^-1和1.5kg·s^-1两种喂入量条件下进行卷捆试验。结果表明:两种喂入量下,上述卷捆功耗各分量在总功耗中所占比例基本保持不变,依次约为57.06%、17.07%、0.11%、25.76%。获取钢辊式圆捆机闲置状态、空运转状态、正常卷捆过程、出现堵塞现象4种状态的功率时序图谱,图谱分析表明,4种状态的曲线趋势特征、瞬时功率特征值间均存在明显差异,据此实现对圆捆机工作状态的识别。建立卷捆功耗(部分)分量与关键生产信息间的关系函数,依托此关系函数、卷捆功耗各分量间比例关系、卷捆功率时序图谱的曲线特征等,设计出通过卷捆功耗提取生产信息的算法。初步试验表明该方法具备可行性,研究结果为钢辊式圆捆机实现智能化生产方式奠定必要理论基础。

9 YGQ-1300圆捆机喂料口开度自动控制装置

针对国产的9YGQ-1300圆捆机喂料口开度不能主动调节及在喂入量突变或大喂入量时喂料口容易堵塞的问题,设计了喂料口开度自动控制装置,主要包括喂料口开度调节油路和以STM32单片机为核心的控制电路和数据采集系统。单片机通过控制电路,控制电磁换向阀切换工作位,进而实现下颚板支撑油缸的伸缩移动。经过试验,设计的喂料装置能实现喂料口的主动控制,油缸活塞杆的运动速度可以调节,其速度变化范围是0~4 1.3 mm/s,单片机可以对圆捆机的工作状态进行监测,显示并输出传感器的信号。

小型秸秆圆捆机喂入机构的设计与试验

针对传统小型秸秆圆捆机打捆作业时经常会出现堵塞的问题,结合打捆要求,设计一种由前置喂入对辊、后置挤压对辊和护板组成的新型喂入机构,并以稻秆为试验原料,采用3因素5水平正交旋转设计方法进行试验研究,分析前置喂入对辊的间距、后置挤压对辊的间距以及挤压倾角对秸秆喂入性能的影响,试验表明当前置喂入对辊的间距为50 mm、后置挤压对辊的间距为22 mm、挤压倾角为19°时,喂入机构可有效减少小型秸秆圆捆机出现堵塞的问题,满足日常打捆需求。该研究可为圆捆机的结构设计提供参考。

国内农作物秸秆收获打捆装备典型机具

为推动农作物秸秆收集综合利用,秸秆收获打捆装备发挥了重要作用。从秸秆收获打捆装备的分类、市场占有量及用户口碑等方面,介绍了国内农作物秸秆收获打捆装备的一些典型机具,并总结了收获打捆机存在的问题及发展趋势。

棒材收集区域电气设备技术升级优化

随着宣钢二棒材产线轧制设备及工艺逐步优化、轧制节奏的不断加快以及产品规格的日趋多样,使得该产线棒材收集区设备压力日益加大,收集区的落钢机和打捆机的运行速度和效率已经成为整条产线的制约环节。本文分析了制约收集区设备运行速度的主要原因,结合现场实际,制定了提升收集区设备运行速度的解决方案。通过改变落钢机的接钢方式、调整并增加打捆机数量、提升改造收集区电气和控制系统,显著提高了二棒材产线收集区域设备的运行速度和效率,满足了目前的棒材生产的轧制节奏。

基于卷压力的圆捆机成捆密度监测系统设计与试验

针对当前国内圆捆机信息化程度低,草捆密度缺乏有效监测手段等问题,研究设计一种圆捆机成捆密度监测系统,依据测量草捆成捆过程中的卷压力,建立卷压力与成捆密度之间函数模型,实现对成捆密度的实时监测。监测系统主要由控制器、信号采集模块、通信模块、显示模块以及电源模块等部分组成,根据卷压力采集装置和侧拉力采集装置,实现对圆捆机多个作业参数的监测;搭建试验台,开展成捆密度监测系统打捆性能试验,分别以卷压力和侧拉力作为成捆指标,对成捆密度进行监测,对比其差异性;进行小麦秸秆压缩规律试验,建立草捆成捆过程中卷压力与密度之间函数模型,并根据多次打捆试验对函数模型进行验证。试验结果表明:1)基于卷压力的圆捆机成捆密度监测系统,可以实现对圆捆机成捆过程中作业参数的采集监测;2)以卷压力作为成捆指标时,成捆密度最大偏差为4.38%,变异系数为3.12%,与侧拉力相比,基于卷压力的密度监测方法能够更为准确地反映成捆密度;3)含水率为15%的小麦秸秆在打捆过程中卷压力与密度之间的关系符合二次函数模型,相关系数为0.983,计算值与测量值之间的最大偏差为5.06%,成捆密度监测模型能够准确反映卷压力与密度之间的关系。综上,利用本监测系统可实现草捆成捆密度的实时监测,为圆捆机成捆密度控制提供参考。