牵引式液压打包机除尘系统设计与试验

徐志杰陈林张亚振李立辉周卫涛

1、河北省农业机械化研究所有限公司 2、石家庄市中州机械制造有限公司

前言

牵引式液压打包机是一种秸秆回收机械，可一次性完成秸秆捡拾，秸秆粉碎揉搓，秸秆除尘，进入压缩室，被压缩成高密度的方捆，然后缠绕包裹。秸秆形成商品后，可以作为饲料、发电燃料等。

牵引式液压打包机在打包工作流程中，秸秆除尘是一个较为关键和困难的问题。为了增加秸秆量，捡拾尽可能多的秸秆，打包机捡拾器会下放到最低，导致在捡拾过程中会有较多的尘土被捡拾器上的还田刀带进捡拾器。较大的含土量会影响秸秆作为商品的质量，因此秸秆在被打成方包之前，需要对粉碎的混合秸秆进行除尘处理，除尘效果直接决定秸秆的经济效益。因此，在打包机的发展过程中对除尘系统的设计经过了多次的研究、实验与改进。研究打包机除尘系统对秸秆回收具有重要意义。

1 传统打包机除尘装置的演进

1.1 捡拾器搅龙除尘

捡拾器搅龙除尘方式是目前捡拾器除尘中常用结构，如图1所示。捡拾器还田刀片把秸秆打碎，打碎后的秸秆和尘土共同进入搅龙，搅龙旋转把秸秆输送到抛料筒。搅龙壳体上布满网孔，秸秆在搅龙内搅动，秸秆中的尘土通过网孔抛到外面。但搅龙直径小，大量的秸秆还没被清选彻底，就进入到右侧抛料筒。

图1 捡拾器

1.2 抛料筒除尘

秸秆经过捡拾器搅龙输送到抛送叶轮，在抛送叶轮的加速抛送下，秸秆被抛送到抛料筒，抛料筒顶部安装有网孔出口，通过网孔出口时，秸秆中掺杂的尘土在强风的作用下，被吹到网孔外面。抛送叶轮不仅具有较强的抛送作用，同时抛送叶轮在高速旋转下，会产生较强的气流，气流加高速抛送导致秸秆不会在网孔出口处堆积，保证良好的通过性。抛料筒除尘面积小，除尘量少，除尘效果差。

1.3 竖直旋转筛除尘

竖直旋转筛除尘是指秸秆经过抛料筒后被抛送到竖直旋转的滚筒内，竖直旋转滚筒由马达通过齿轮传动把动力传给滚筒，滚筒由菱形网格或者圆形网孔板组成，抛料筒抛送的秸秆喷洒到竖直旋转筛侧板，秸秆中的尘土从网孔中被抛出，如图2所示。旋转的滚筒使得秸秆不会在网孔振筛上堆积，从而形成堵塞。竖直旋转筛除尘效果明显好于前两种结构，但受限于高度、网孔挂秸秆等因素，仍然有一定的缺陷性。秸秆中仍然会有部分尘土存留。

图2 竖直旋转除尘装置

1.4 水平圆筒筛除尘

水平圆筒筛其结构由四周均是网孔的水平圆筒，内有一个转动搅龙组成，秸秆由一端进入旋转搅龙，秸秆经过搅龙旋转被输送到后端，进入压缩室打包，此结构类似于捡拾器搅龙输送，其主要区别是水平圆筒筛，直径大，网孔是圆周通长的，保证了足够大的清选除尘面积，秸秆在滚筒中可以整圈旋转前进，除尘效果更佳；全部秸秆都是从一端进入，保证了秸秆进入均匀，更有利于除尘，如图3所示。但此结构只有搅龙转动，圆筒不转，圆筒底部积存秸秆会堵塞网孔，影响秸秆除尘效果。

图3 水平圆筒筛除尘

以上是针对传统普通液压打包机除尘系统的总结分析，综合各种除尘装置的优缺点，本文设计了配合新型牵引式双捆秸秆捡拾压捆机使用的双滚筒筛除尘系统，并进行实验。

2 双滚筒筛除尘系统的设计

2.1 整机简介

新型牵引式双捆秸秆捡拾压捆机主要由：液压系统、拖拉机连接机构、双出料口捡拾器、双滚筒筛除尘系统、秸秆压缩室、自动包网机构、电气系统组成。

通过调查得知：秸秆捡拾器的捡拾效率是打包机打包效率的3到5倍，打包系统由于压缩程序步骤繁多，严重制约了捡拾器的捡拾效率，因此研制一机双捆，实现在一个打捆机上使用两套打捆系统，两套除尘系统。可以更好地匹配捡拾器效率。相较于单捆打包机来说，一机双捆增大了一倍的打包效率。

2.2 双滚筒筛除尘系统的参数要求

双滚筒筛除尘：指的是一机双捆，两台除尘系统配套各自的压缩系统。双滚筒筛除尘系统设计参数：处理量5t/h（每个滚筒筛）；消耗功率为10Kw/h（每个滚筒筛）；转筛转速250rpm；网孔大小圆孔直径8mm。含土量（土、灰）≤15%

2.3 组成部分及结构设计

滚筒筛组成：液压马达、带网孔的滚筒、滚筒内螺旋叶片（滚筒、叶片焊接在一起）、出料口、进料口、连接架等。整体尺寸为直径700mm，长度2800mm，进料口大小配合抛料筒出口，螺旋叶片螺距500mm，宽度100mm，此设计相较于传统搅龙，有很大区别，搅龙和壳体一起转动，除尘效果更好。

滚筒筛和搅龙转动，而滚筒筛的出入口不转，所以入料口出料口和滚筒筛是分体的，且物料出入口位于滚筒筛两侧，增加了清选长度。较之前搅龙旋转壳体不转结构有了较大改进，除尘效果提高较大。优点：由于搅龙和壳体是一体的，秸秆进入搅龙后也会随着搅龙一起旋转，因此壳体底部不会存料，不会堵住网孔，除尘效果较好，如图4所示。

图4 滚筒筛除尘

3 试验设计

3.1 试验条件

实验准备：

没有经过除尘清选的玉米秸秆3t。

秸秆输送带：输送秸秆。

滚筒筛：长度2800mm和长度1400mm各1个，固定在架子上。动力由15kw可调转速电机带动。长滚筛网孔直径8mm。短滚筒网孔直径6mm。

3.2 检测方法

实验前称取重量相同的秸秆12份，每份重量200kg。

实验在两种不同喂入速度、三种不同转速、两种不同滚筛长度下，清选除尘的效果。

实验数据如下：

表1 实验数据

实验结论：

当喂入速度相同，滚筒筛长度相同时，滚筒筛转速为250rpm时清选除尘效果越好；当喂入速度相同，转速相同时，滚筒筛长度越长清选除尘效果越好；当转速相同、滚筒筛长度相同时，喂入速度越慢清选效果越好。因此得出喂入速度越慢、滚筒筛长度越长、转速在250rpm左右时清选效果最佳。

综合以上实验结论及整机合理配置要求得出：喂入量1kg/s、滚筒筛转速250rpm、滚筒筛长度2800mm、网孔直径8mm设计双滚筒筛除尘系统。