CN104604458A - 一种长度可控的秸秆定长切割装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种长度可控的秸秆定长切割装置，其特征在于：包括机架、动力传动装置、送料装置、夹持滚子挤压剪切装置、定长切断装置、导送保护装置以及秸秆收集装置；所述的各装置均安装在机架上，所述送料装置安装在所述机架的一侧的下端，所述夹持滚子挤压剪切装置安装在所述送料装置的末端，所述定长切断装置安装在所述夹持滚子挤压剪切装置出料端；所述秸秆收集装置安装在所述定长切断装置的出料端，所述导送保护装置安装在所述送料装置、夹持滚子挤压剪切装置以及定长切断装置的上端，所述动力传动装置为所述其他装置提供动力，并且可以通过调节动力传动装置控制所述定长切断装置的转速进而调节秸秆切割的长度。

Description

一种长度可控的秸秆定长切割装置

技术领域

本发明涉及一种长度可控的秸秆定长切割装置，属于农用机械技术领域。

背景技术

随着我国农业结构的调整和畜牧业的发展，秸秆的再回收是秸秆有效利用的途径。秸秆用途广泛，除了开发青贮饲料和高效能蛋白生化饲料，秸秆还可以作为制药、化工等轻工业的重要原料，同时也是一种性能优良的生物能源。而目前部分地区处理秸秆的传统方法是在农作物收获后直接将秸秆焚烧，但污染环境严重。

目前普遍使用的秸秆切割装置主要为秸秆粉碎机或长度固定的秸秆切断装置。

如发明专利--一种秸秆粉碎机(CN 201310513826.3)的粉碎原理为：高速转动的削切刀将树干或枝桠材层层削片，削片再通过粉碎锤片的锤打粉碎成锯末状的粉碎料，然后在输送风机的作用下排出还田。该发明能够实现对秸秆的粉碎还田，但秸秆粉碎使得秸秆利用率低，造成了巨大的浪费。

发明专利--一种秸秆定长截断装置(CN 99110230.4)定长截断原理为：将秸秆放置在两链条上的等距离短棍之间，链条转动将秸秆送到棘轮齿内，经过锯片将其两端截断，达到定长截断的目的。本发明能够实现将秸秆切断成定长的目的，但是，只能切割成固定长度，无法对切割长度进行调整。

发明内容

本发明目的是解决现有技术所存在的秸秆切割装置的切割秸秆的长度单一，无法进行调整的技术问题，提供了一种长度可控的秸秆定长切割装置。

为实现上述目的,本发明采用如下技术方案：

一种长度可控的秸秆定长切割装置，包括机架、动力传动装置、送料装置、夹持滚子挤压剪切装置、定长切断装置、导送保护装置以及秸秆收集装置。

所述的各装置均安装在机架上，所述送料装置安装在所述机架的一侧的下端，所述夹持滚子挤压剪切装置安装在所述送料装置的末端，所述定长切断装置安装在所述夹持滚子挤压剪切装置出料端；所述秸秆收集装置安装在所述定长切断装置的出料端，所述导送保护装置包括安装在所述送料装置、夹持滚子挤压剪切装置以及定长切断装置的上端的一部分和安装在夹持滚子挤压剪切装置下端的一部分，所述动力传动装置为所述其他装置提供动力，并且可以通过调节动力传动装置控制所述定长切断装置的转速进而调节秸秆切割的长度。

所述的送料装置包括送料装置主动轴、送料装置从动轴以及安装在送料装置主动轴和送 料装置从动轴上的送料皮带。

所述的夹持滚子挤压剪切装置包括夹持上滚子主轴、夹持下滚子主轴、安装在夹持上滚子主轴上的夹持上滚子以及安装在夹持下滚子主轴上的夹持下滚子；所述夹持上滚子安装在夹持下滚子的上部，且夹持上滚子滚齿和夹持下滚子滚齿能旋转交叉，夹持上滚子和夹持下滚子的靠近所述送料装置的一侧相向旋转。

所述的定长切断装置包括定刀固定板、固定在定刀固定板上表面的定刀、切断滚筒主轴、安装在切断滚筒主轴上的切断滚筒、安装在切断滚筒圆周上的切断滚刀，切断滚筒位于所述定刀固定板的上方。

所述的导送保护装置主要包括安装在所述送料装置上部的导料板、安装在夹持上滚子上部的夹持上滚子保护板、安装在夹持下滚子下部的夹持下滚子保护板、安装在定长切断装置上部的切断滚筒保护板以及安装在夹持上滚子和切断滚筒之间的压料板。

所述的动力传动装置包括电动机、正向传动轴、反向传动轴、安装在正向传动轴中部的正向传动齿轮、安装在正向传动轴端部的正向传动带轮、安装在反向传动轴中部的反向传动齿轮、安装在反向传动轴一端的反向传动带轮、与反向传动轴另一端相连的无极变速器、安装在夹持上滚子主轴端部的夹持上滚子带轮、安装在夹持下滚子主轴端部的夹持下滚子带轮、安装在送料装置主动轴端部的送料装置主动带轮、安装在无极变速器输出轴上的无极变速器输出带轮以及安装在切断滚筒主轴端部的切断滚筒带轮；所述的正向传动带轮、夹持下滚子带轮和送料装置主动带轮位于同一侧，正向传动带轮和夹持下滚子带轮之间通过皮带连接，夹持下滚子带轮和送料装置主动带轮之间通过皮带连接；夹持上滚子带轮和反向传动带轮位于同一侧，两者通过皮带连接；切断滚筒带轮和无极变速器输出带轮位于同一侧，两者通过皮带连接；正向传动齿轮和反向传动齿轮相啮合；电动机与正向传动轴通过联轴器连接。

所述的机架包括位于机架下部的一级固定横梁I和一级固定横梁II、位于机架中部的二级固定横梁I和二级固定横梁II、位于机架上部的三级固定横梁I和三级固定横梁II、用于固定送料装置从动轴的送料装置从动轴固定竖梁、用于固定正向传动轴的正向传动轴固定竖梁、用于固定反向传动轴的反向传动轴固定竖梁以及用于固定无极变速器输出轴的无极变速器输出轴固定竖梁。

所述的夹持上滚子滚齿和夹持下滚子滚齿均由柔性粗糙非金属材料制成，如橡胶、尼龙、塑料等。

所述的送料皮带的末端相对送料皮带的前端上倾10°-15°。

所述定刀靠近所述切断滚刀的一侧为圆弧形，所述的切断滚刀为双刃口刀，包括前刀刃和后刀刃，所述前刀刃和后刀刃在所述切断滚筒同心圆的圆周上，定刀的圆弧形的一侧与切 断滚刀前刀刃和切断滚刀后刀刃旋转时的圆周轨迹重合。

通过调节无极变速器手轮的旋转方位而改变切断滚刀转速实现长度可控的秸秆定长切断，所述无极变速器的调速精度在0.5-1转之间，输出转速在1：45-1:7.25之间。

本装置传动方式为电动机提供原始动力，带动正向传动轴转动，正向传动轴通过正向传动齿轮和反向传动齿轮的啮合带动反向传动轴转动；正向传动轴通过正向传动带轮、夹持下滚子带轮以及位于正向传动带轮和夹持下滚子带轮之间的皮带带动夹持下滚子转动；夹持下滚子通过夹持下滚子带轮、送料装置主动带轮以及位于夹持下滚子带轮和送料装置主动带轮之间的皮带带动送料装置主动轴转动，送料装置主动轴带动送料皮带转动；反向传动轴通过反向传动带轮、夹持上滚子带轮以及反向传动带轮和夹持上滚子带轮之间的皮带带动夹持上滚子转动；无极变速器通过无极变速器输出带轮、切断滚筒带轮以及位于无极变速器输出带轮和切断滚筒带轮之间的皮带带动切断滚筒转动。

工作过程是：送料皮带将秸秆向前输送，进入夹持上、下滚子之间。夹持上、下夹持滚子靠近送料装置的一端向两者内部旋转。秸秆受到两滚子挤压力和剪切力作用下向前输送，经由切断滚筒上的切断滚刀和定刀组成的切割副被切断。切断滚刀和定刀周期性剪切作用，从而实现秸秆的定长切断，秸秆最后由秸秆收集箱收集；通过人为控制调节无极变速器手轮的旋转方位从而改变切断滚刀转速实现长度可控的秸秆定长切断。

所涉及到的理论计算：

根据实际情况的综合考虑与理论计算得出各参数，电动机的转速n5＝1000～1500rad/min,正向传动主轴与电动机相连，并装有正向传动齿轮直径D5＝80mm，正向传动齿轮带轮直径d5＝100mm，反向传动齿轮直径D3＝80mm，与正向传动齿轮啮合，由啮合传动的关系可得反向传动齿轮的转速n3的计算公式：

$n3=\frac{n5\×D5}{D3};$

式中：n3——反向传动齿轮的转速；

n5——电动机的转速；

D5——正向传动齿轮直径；

D3——反向传动齿轮直径；

计算得出n3＝n5＝180～350rad/min。

上下夹持滚子尺寸参数计算：

当秸秆进入两夹持滚子之间，速度v1适宜在3～8m/s，本例选用5m/s,两滚子的规格相同，因此各参数也相同，即夹持上滚子直径D2＝夹持下滚子直径D4，夹持上滚子带轮直径d2＝夹 持下滚子带轮直径d4，夹持上滚子与正向传动齿轮通过带轮以皮带连接实现传动，而加持下滚子与反向传动齿轮通过带轮以皮带连接实现传动，则啮合公式为：

$n2=\frac{n5\×d5}{d3};$

$n4=\frac{n3\×d3}{d4};$

由于n4＝n2，则选其中之一得之，

$v1=\frac{\mathrm{\π}\×D2\×n2}{60};$

有上述两式可得夹持滚子的直径计算公式：

$d2=d4=\frac{\mathrm{\π}\×D2\×n5\×d5}{60\×v1};$

式中，d2——夹持上滚子带轮直径；

d3——反向传动齿轮带轮直径；

d4——夹持下滚子带轮直径；

D2——夹持上滚子直径；

d5——正向传动齿轮带轮直径；

v1——秸秆速度；

计算得出d2＝d4＝376～584mm，为选取标准规格，本装置选取为d2＝d3＝d4＝400mm。

则v1＝4.71～5.89m/s。

传送带主轴参数计算：

秸秆在传送带上速度不宜过快，一面秸秆打滑而脱离传送带，也不宜太慢造成与夹持滚子速度相差过大，故送料装置主动轴带轮直径d6应稍大于夹持下滚子带轮直径，故而选取d6＝500mm，D6＝100mm，则由速度计算公式：

$v2=\frac{\mathrm{\π}\×D6\×n6}{60};$

$n6=\frac{n4\×d4}{d6};$

式中v2——传送带速度；

D6——送料装置主动轴直径；

d6——送料装置主动轴带轮直径；

n6——送料装置主动轴转速；

计算得出v2＝1.25～1.57m/s；

切断滚刀参数计算：

本装置中，滚刀直径D1＝400mm，滚刀主轴带轮直径d1＝120mm，滚刀转速n1的计算公式：

$n1=\frac{1}{T}=\frac{v1}{L};$

式中，n1——滚刀的转速；

T——滚刀的转动周期；

L——切断秸秆的长度；

根据上式可得，切断滚刀的转速，与秸秆的速度和截切秸秆的长度有关，当电动机转速选定后，调节无级变速器，改变滚刀的转速，便可得到不同长度的秸秆，公式为：

$L=\frac{v1}{n1}=\frac{i\×d1\×v1}{n3\×d3}=\frac{\mathrm{\π}\×D2\×d1\×i}{60\×d2};$

式中，i——无级变速器的传动比；

d2——夹持上滚子带轮直径；

D2——夹持上滚子直径；

d1——滚刀带轮直径；

n3——反向传动齿轮的转速(即电动机的转速)；

综合上述计算可得，取电动机转速为1400rad/min，若需得到长度L＝0.4～0.8m的秸秆，手动调节无极变速器手轮使得传动比i＝1.56～2.33。

本发明的有益效果是：

本发明结构简单，工作效率高，通过夹持上滚子和夹持下滚子将秸秆一端约束受力，另一端通过切断滚刀和定刀周期性剪切作用，在切断滚刀的双刀刃的剪切力下，有效切断秸秆进而得到定长秸秆；通过调节无极变速器的调节手轮，实现长度可控的秸秆定长切断，降低劳动力成本，促进秸秆的再回收利用。

附图说明

图1为本发明的右视结构示意图；

图2为本发明的左视结构示意图；

图3为本发明的主视图；

图4为本发明的右视图；

图5为本发明的左视图；

图6为本发明的整体剖视结构示意图；

图7为本发明的机架结构示意图；

图8为夹持上滚子和夹持下滚子结构示意图；

图9为夹持上滚子剖视结构示意图；

图10为切断滚筒剖视结构示意图；

图11为切断滚筒和定刀位置关系示意图；

图12为本装置传动链关系示意图。

其中，1-机架、2-一级固定横梁I、3-一级固定横梁II、4-二级固定横梁I、5-二级固定横梁II、6-三级固定横梁I、7-三级固定横梁II、8-送料装置从动轴固定竖梁、9-正向传动轴固定竖梁、10-反向传动轴固定竖梁、11-无极变速器输出轴固定竖梁、12-电动机、13-电动机固定板、14-无极变速器、15-正向传动轴、16-反向传动轴、17-无极变速器输出轴、18-送料装置主动轴、19-送料装置从动轴、20-送料皮带、21-夹持上滚子、22-夹持上滚子主轴、23-夹持上滚子滚齿、24-夹持下滚子、25-夹持下滚子主轴、26-夹持下滚子滚齿、27-切断滚筒、28-切断滚筒主轴、29-切断滚刀前刀刃、30-切断滚刀后刀刃、31-定刀、32-定刀固定板、33-导料板、34-夹持上滚子保护板、35-夹持下滚子保护板、36-压料板、37-切断滚筒保护板、38-秸秆收集箱、39-正向传动齿轮、40-反向传动齿轮、41-正向传动带轮、42-反向传动带轮、43-夹持上滚子带轮、44-无极变速器输出带轮、45-夹持下滚子带轮、46-送料装置主动带轮、47-切断滚筒带轮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

一种长度可控的秸秆定长切割装置，它主要包括：机架1、动力传动装置、送料装置、夹持滚子挤压剪切装置、定长切断装置、导送保护装置、秸秆收集装置。

结合图1、图2、图4、图5所示，机架1是本装置的外部框架，其余各装置均固定在机架1内部。送料装置末端相比其前端上倾10°-15°；送料装置上部安装导料板33，送料装置末端安装有夹持上滚子21和夹持下滚子24；夹持上滚子21在夹持下滚子24上方，夹持上滚子21和夹持下滚子24啮合出口后方安装定刀固定板32，定刀固定板32最高点低于夹持上滚子21和夹持下滚子24的啮合出口。切断滚筒27位于定刀固定板32上方，秸秆收集装置安装在定刀固定板32后下方。

结合图1、图2、图5所述，电动机12，转速调节范围1000～1500rad/min，通过电动机固定板13安装在机架上；无极变速器14为齿轮式机械无极变速器，调速精度在0.5-1转之间，输出转速在1：45-1:7.25之间任意变化，过度平稳；实际工作中需要人为控制调节手轮的旋 转方位而实现无极变速。

结合图1、图6所述，所述的导送保护装置包括安装在送料装置上部的导料板33、安装在夹持上滚子21上部的夹持上滚子保护板34、安装在夹持下滚子24下部的夹持下滚子保护板35、安装在定长切断装置上部的切断滚筒保护板37以及安装在夹持上滚子21和切断滚筒27之间的压料板36。压料板36用于防止秸秆上翘，使秸秆进入切断滚筒和定刀之间。

导送保护装置焊接在机架1上。

结合图1、图4、图5、图7所示，机架1用于固定连接和装配各部件的结构，主要包括一级固定横梁I2、一级固定横梁II3、二级固定横梁I4、二级固定横梁II5、三级固定横梁I6、三级固定横梁II7、送料装置从动轴固定竖梁8、正向传动轴固定竖梁9、反向传动轴固定竖梁10、无极变速器输出轴固定竖梁11，各梁之间均为焊接。

结合图6、图8、图9所示，夹持滚子挤压剪切装置包括夹持上滚子21和夹持下滚子24；夹持上滚子21主要包括夹持上滚子主轴22、夹持上滚子滚齿23。夹持上滚子21与夹持下滚子24结构相同。夹持上滚子21安装在夹持下滚子24上面，两滚子之间保持一定距离，使夹持上滚子滚齿23和夹持下滚子滚齿26能旋转交叉。夹持上滚子21与夹持上滚子主轴22之间采用平键连接，夹持上滚子主轴22两端通过夹持上滚子轴承固定，一端通过夹持上滚子带轮43提供动力。

结合图1、图2、图4、图10、图11所示，定长切断装置包括定刀固定板32、固定在定刀固定板32上表面的定刀31、切断滚筒主轴28、安装在切断滚筒主轴28上的切断滚筒27、安装在切断滚筒27圆周上的切断滚刀，切断滚筒27位于定刀固定板的上方。切断滚刀包括切断滚刀前刀刃29、切断滚刀后刀刃30。切断滚刀前刀刃29和切断滚刀后刀刃30的刃口在同心圆周上，双刀刃以保证秸秆切断彻底。切断滚筒主轴28为阶梯轴，一端通过切断滚筒带轮47提供动力。

定刀31靠近切断滚筒27一侧的形状为圆弧形，定刀31的圆弧形的一侧与切断滚刀前刀刃29和切断滚刀后刀刃30旋转时的圆周轨迹重合；切断滚筒27在其旋转过程中，切断滚刀前刀刃29、切断滚刀后刀刃30与定刀31形成剪切副，在周期性剪切作用下，实现秸秆的定长切断。随后在切断滚刀前刀刃29旋转推送下，秸秆最后落入秸秆收集箱38。

结合图1、图12所示，动力传动装置为电动机12提供原始动力，正向传动轴15通过正向传动齿轮39和反向传动齿轮40啮合带动反向传动轴16转动；反向传动轴16一端安装反向传动带轮42，中部安装反向传动齿轮40，另一端与无极变速器14连接，动力通过无极变速器输出轴17输出，无极变速器输出带轮44安装在无极变速器输出轴17另一端；正向传动带轮39安装在正向传动轴15端部，夹持下滚子带轮45安装在夹持下滚子主轴25端部，两 带轮通过皮带连接实现传动；送料装置主动带轮46安装在送料主动轴18端部，通过皮带连接到夹持下滚子带轮45实现传动，送料装置主动轴18通过送料皮带20带动送料装置从动轴19转动；夹持上滚子带轮43安装在夹持上滚子主轴22端部，通过皮带连接到反向传动带轮42实现传动；切断滚筒带轮47安装在切断滚筒主轴28端部，通过皮带连接到无极变速器输出带轮44实现传动。

工作过程是：送料皮带20将秸秆向前输送，进入夹持上滚子21和夹持下滚子24之间。夹持上滚子21和夹持下滚子24的靠近送料装置的一端向两者内部旋转。秸秆受到夹持上滚子21和夹持下滚子24挤压力和剪切力作用下向前输送，经由切断滚筒27上的切断滚刀和定刀31组成的切割副被切断。切断滚刀和定刀31周期性剪切作用，从而实现秸秆的定长切断，秸秆最后由秸秆收集箱38收集。通过人为控制调节无极变速器14的手轮的旋转方位从而改变切断滚刀转速实现长度可控的秸秆定长切断。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种长度可控的秸秆定长切割装置，其特征在于：包括机架、动力传动装置、送料装置、夹持滚子挤压剪切装置、定长切断装置、导送保护装置以及秸秆收集装置；

所述的各装置均安装在机架上，所述送料装置安装在所述机架的一侧的下端，所述夹持滚子挤压剪切装置安装在所述送料装置的末端，所述定长切断装置安装在所述夹持滚子挤压剪切装置出料端；所述秸秆收集装置安装在所述定长切断装置的出料端，所述导送保护装置安装在所述送料装置、夹持滚子挤压剪切装置以及定长切断装置的上端，所述动力传动装置为所述其他装置提供动力，并且可以通过调节动力传动装置控制所述定长切断装置的转速进而调节秸秆切割的长度。

2.根据权利要求1所述的秸秆定长切割装置，其特征在于：所述的送料装置包括送料装置主动轴、送料装置从动轴以及安装在送料装置主动轴和送料装置从动轴上的送料皮带。

3.根据权利要求2所述的秸秆定长切割装置，其特征在于：所述的夹持滚子挤压剪切装置包括夹持上滚子主轴、夹持下滚子主轴、安装在夹持上滚子主轴上的夹持上滚子以及安装在夹持下滚子主轴上的夹持下滚子；所述夹持上滚子安装在夹持下滚子的上部，且夹持上滚子滚齿和夹持下滚子滚齿能旋转交叉，夹持上滚子和夹持下滚子的靠近所述送料装置的一侧相向旋转，所述的夹持上滚子滚齿和夹持下滚子滚齿均由柔性粗糙非金属材料制成。

4.根据权利要求3所述的秸秆定长切割装置，其特征在于：所述的定长切断装置包括定刀固定板、固定在定刀固定板上表面的定刀、切断滚筒主轴、安装在切断滚筒主轴上的切断滚筒、安装在切断滚筒圆周上的切断滚刀，切断滚筒位于所述定刀固定板的上方。

5.根据权利要求4所述的秸秆定长切割装置，其特征在于：所述的导送保护装置主要包括安装在所述送料装置上部的导料板、安装在夹持上滚子上部的夹持上滚子保护板、安装在夹持下滚子下部的夹持下滚子保护板、安装在定长切断装置上部的切断滚筒保护板以及安装在夹持上滚子和切断滚筒之间的压料板。

6.根据权利要求5所述的秸秆定长切割装置，其特征在于：所述的动力传动装置包括电动机、正向传动轴、反向传动轴、安装在正向传动轴中部的正向传动齿轮、安装在正向传动轴端部的正向传动带轮、安装在反向传动轴中部的反向传动齿轮、安装在反向传动轴一端的反向传动带轮、与反向传动轴另一端相连的无极变速器、安装在夹持上滚子主轴端部的夹持上滚子带轮、安装在夹持下滚子主轴端部的夹持下滚子带轮、安装在送料装置主动轴端部的送料装置主动带轮、安装在无极变速器输出轴上的无极变速器输出带轮以及安装在切断滚筒主轴端部的切断滚筒带轮；所述的正向传动带轮、夹持下滚子带轮和送料装置主动带轮位于同一侧，正向传动带轮和夹持下滚子带轮之间通过皮带连接，夹持下滚子带轮和送料装置主动带轮之间通过皮带连接；夹持上滚子带轮和反向传动带轮位于同一侧，两者通过皮带连接；切断滚筒带轮和无极变速器输出带轮位于同一侧，两者通过皮带连接；正向传动齿轮和反向传动齿轮相啮合；电动机与正向传动轴通过联轴器连接。

7.根据权利要求6所述的秸秆定长切割装置，其特征在于：所述的机架包括位于机架下部的一级固定横梁I和一级固定横梁II、位于机架中部的二级固定横梁I和二级固定横梁II、位于机架上部的三级固定横梁I和三级固定横梁II、用于固定送料装置从动轴的送料装置从动轴固定竖梁、用于固定正向传动轴的正向传动轴固定竖梁、用于固定反向传动轴的反向传动轴固定竖梁以及用于固定无极变速器输出轴的无极变速器输出轴固定竖梁。

8.根据权利要求2所述的秸秆定长切割装置，其特征在于：所述的送料皮带的末端相对送料皮带的前端上倾10°-15°。

9.根据权利要求4所述的秸秆定长切割装置，其特征在于：所述定刀靠近所述切断滚刀的一侧为圆弧形，所述的切断滚刀为双刃口刀，包括前刀刃和后刀刃，所述前刀刃和后刀刃在所述切断滚筒同心圆的圆周上，定刀的圆弧形的一侧与切断滚刀前刀刃和切断滚刀后刀刃旋转时的圆周轨迹重合。

10.根据权利要求6所述的秸秆定长切割装置，其特征在于：通过调节所述无极变速器手轮的旋转方位而改变切断滚刀转速实现长度可控的秸秆定长切断，所述无极变速器的调速精度在0.5-1转之间，输出转速在1：45-1:7.25之间。