CN110261087A - 一种秸秆膨化机螺杆磨损测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种秸秆膨化机螺杆磨损测试装置及方法，装置包括底座、控制台、上料机构、给水机构、搅拌机构及膨化机，膨化机壳体的螺旋挤压段装有温度传感器和压力传感器。方法为：确定原料种类；将设定质量的原料推入搅拌罐内；设定原料含水率，按求取的掺水量向搅拌罐中掺水并搅拌，得到设定含水率的原料；按设定转速启动膨化机，将搅拌罐内原料排入膨化机内，监测膨化温度和压力，直至两者明显改变，说明螺杆产生明显磨损，停止膨化，记录螺杆明显磨损花费的时间；将螺杆磨损情况与初始设定的秸秆种类、秸秆含水率、螺杆转速进行匹配；调整秸秆种类、秸秆含水率和螺杆转速中至少一项参数；重复膨化过程，直到找出螺杆产生明显磨损花费时间最长的匹配结果。

Description

一种秸秆膨化机螺杆磨损测试装置及方法

技术领域

本发明属于秸秆膨化机技术领域，特别是涉及一种秸秆膨化机螺杆磨损测试装置及方法。

背景技术

秸秆膨化机作为一种农作物秸秆的膨化加工处理设备，为了解决农作物秸秆处理问题，国家在大力推广农作物秸秆的饲料化，即通过秸秆膨化机将农作物秸秆制成家畜饲料，从而使农作物秸秆得到了最优化处理。

由于农作物秸秆的种类和含水率不同，加之秸秆膨化机的螺杆转速设定也存在差异，导致秸秆膨化机的螺杆磨损情况也各不相同，而螺杆磨损情况直接决定了秸秆膨化机的使用寿命。

目前，还没有建立一套螺杆磨损情况与秸秆种类、秸秆含水率、螺杆转速之间的匹配关系准则，主要凭借个人经验来设定秸秆种类、秸秆含水率及螺杆转速之间的匹配关系，导致螺杆磨损情况不能准确量化，进而也就无法将秸秆膨化机的使用寿命最大化。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种秸秆膨化机螺杆磨损测试装置及方法，为建立一套螺杆磨损情况与秸秆种类、秸秆含水率、螺杆转速之间的匹配关系准则提供了基础，并将膨化温度和膨化压力作为螺杆磨损情况的量化指标，有效实现了秸秆膨化机的使用寿命最大化。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种秸秆膨化机螺杆磨损测试装置，包括底座、控制台、上料机构、给水机构、搅拌机构及膨化机；所述控制台设置在底座上，所述给水机构通过第一支架设置在底座上，所述上料机构通过第二支架设置在给水机构顶部；所述膨化机设置在底座上，所述搅拌机构通过第三支架设置在膨化机上方；所述膨化机包括调试电机、螺杆、壳体及料斗；所述调速电机和壳体固装在底座上，所述螺杆穿装在壳体中，螺杆的动力轴与调速电机的电机轴相固连，所述料斗设置在壳体的螺旋进料段顶部；在所述壳体的螺旋挤压段安装有温度传感器和压力传感器，温度传感器和压力传感器数量若干，若干温度传感器和压力传感器沿壳体螺旋挤压段进行轴向和周向均布。

所述上料机构包括储料箱、电子称重秤、电动推杆、推料板及闸板；所述储料箱为无顶式矩形箱体，储料箱一面侧箱板设置为闸板，闸板采用垂直式抽拉结构；所述电动推杆水平固装在闸板对侧的储料箱侧箱板上，所述推料板位于储料箱内部，推料板与电动推杆相固连，推料板与闸板相平行；所述电子称重秤设置在储料箱内部的箱底板上。

所述给水机构包括储水箱、水泵、进水管及出水管；所述水泵设置在储水箱内部的箱底板上，水泵的排水口与出水管相连通；所述进水管一端与储水箱内部连通，进水管另一端与供水水源相连通；在所述储水箱一面侧箱板上设置有水位计。

所述搅拌机构包括搅拌罐、搅拌电机及搅拌叶片；所述搅拌罐采用圆柱筒形结构，搅拌罐顶部设有罐体盖板，在罐体盖板上开设有进水口和进料口，进水口数量若干，若干进水口与给水机构的进水管相汇接，在罐体盖板下方的进水口处安装有喷淋头；在所述搅拌罐的进料口处安装有进料溜槽，进料溜槽的进料端位于上料机构的闸板正下方；所述搅拌电机竖直固装在罐体盖板中心，搅拌电机的电机轴朝下设置，所述搅拌叶片与搅拌电机的电机轴相固连；在所述搅拌罐的罐底设置有对开式自动闸门，对开式自动闸门位于膨化机的料斗正上方。

一种秸秆膨化机螺杆磨损测试方法，采用了所述的秸秆膨化机螺杆磨损测试装置，包括如下步骤：

步骤一：选定一种秸秆原料，通过控制台的人机交互界面，将选定好的秸秆原料的种类信息录入控制台的系统数据库中；

步骤二：将选定好的秸秆原料装入上料机构的储料箱中，通过电子称重秤实时确定秸秆原料的质量，当秸秆原料的质量达到设定值后停止装料，同时通过控制台的人机交互界面，将秸秆原料的质量信息录入控制台的系统数据库中；

步骤三：将闸板向上抽拉开启，然后启动电动推杆，通过推料板将储料箱中的秸秆原料推出储料箱，并通过进料溜槽落入搅拌罐内；

步骤四：设定秸秆原料的含水率，通过控制台的人机交互界面，将设定好的秸秆原料的含水率信息录入控制台的系统数据库中，此时控制台的系统会根据秸秆原料的含水率和质量信息自动求出掺水量；

步骤五：由控制台向给水机构的水泵发送启动指令，通过水泵将储水箱中的水送入搅拌罐中，以实现秸秆原料的掺水过程，同时启动搅拌电机，通过搅拌叶片对掺水后的秸秆原料进行搅拌，当水泵的泵水量达到掺水量数值时，水泵自动关闭，当秸秆原料掺水搅拌均匀后，关闭搅拌电机，此时搅拌罐内的秸秆原料满足设定的含水率要求；

步骤六：设定调速电机的转速，通过控制台的人机交互界面，将设定好的调速电机的转速信息录入控制台的系统数据库中；

步骤七：由控制台向调速电机发送启动指令，调速电机将按照设定的转速启动运行，当调速电机的转速稳定后，则膨化机的螺杆也同步达到设定转速，此时搅拌罐罐底的对开式自动闸门开启，搅拌罐内部的秸秆原料通过料斗进入膨化机的壳体内，直到膨化饲料稳定输出；

步骤八：通过温度传感器实时监测膨化温度，通过压力传感器实时监测膨化压力，而膨化温度和膨化压力信息实时通过控制台的人机交互界面进行显示，当膨化温度和膨化压力稳定后，设定一个时间间隔T，每度过一个时间间隔T时，就采集一次膨化温度和膨化压力的实时数据，直到膨化温度和膨化压力发生明显改变后，则可确定螺杆已经产生明显磨损，此时结束膨化作业，同时记录下螺杆产生明显磨损时所花费的时间；

步骤九：将此时的螺杆磨损情况与初始设定的秸秆种类、秸秆含水率、螺杆转速进行匹配，同时将匹配结果录入控制台的系统数据库中；

步骤十：调整秸秆种类、秸秆含水率和螺杆转速中至少一项参数；

步骤十一：然后重复步骤一至步骤十，并将得出的匹配结果录入控制台的系统数据库中，直到找出螺杆产生明显磨损所花费时间最长的一组匹配结果，而在该匹配结果下，则说明秸秆膨化机拥有最长的使用寿命。

本发明的有益效果：

本发明的秸秆膨化机螺杆磨损测试装置及方法，为建立一套螺杆磨损情况与秸秆种类、秸秆含水率、螺杆转速之间的匹配关系准则提供了基础，并将膨化温度和膨化压力作为螺杆磨损情况的量化指标，有效实现了秸秆膨化机的使用寿命最大化。

附图说明

图1为本发明的一种秸秆膨化机螺杆磨损测试装置的结构示意图；

图2为本发明的膨化机的结构示意图；

图3为本发明的上料机构的结构示意图；

图4为本发明的给水机构的结构示意图；

图5为本发明的搅拌机构的结构示意图；

图中，1—底座，2—控制台，3—上料机构，4—给水机构，5—搅拌机构，6—膨化机，7—第一支架，8—第二支架，9—第三支架，10—调速电机，11—螺杆，12—壳体，13—料斗，14—温度传感器，15—压力传感器，16—储料箱，17—电子称重秤，18—电动推杆，19—推料板，20—闸板，21—储水箱，22—水泵，23—进水管，24—出水管，25—水位计，26—搅拌罐，27—搅拌电机，28—罐体盖板，29—进水口，30—进料溜槽，31—对开式自动闸门。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1～5所示，一种秸秆膨化机螺杆磨损测试装置，包括底座1、控制台2、上料机构3、给水机构4、搅拌机构5及膨化机6；所述控制台2设置在底座1上，所述给水机构4通过第一支架7设置在底座1上，所述上料机构3通过第二支架8设置在给水机构4顶部；所述膨化机6设置在底座1上，所述搅拌机构5通过第三支架9设置在膨化机6上方；所述膨化机6包括调试电机10、螺杆11、壳体12及料斗13；所述调速电机10和壳体12固装在底座1上，所述螺杆11穿装在壳体12中，螺杆11的动力轴与调速电机10的电机轴相固连，所述料斗13设置在壳体12的螺旋进料段顶部；在所述壳体12的螺旋挤压段安装有温度传感器14和压力传感器15，温度传感器14和压力传感器15数量若干，若干温度传感器14和压力传感器15沿壳体12螺旋挤压段进行轴向和周向均布。

所述上料机构3包括储料箱16、电子称重秤17、电动推杆18、推料板19及闸板20；所述储料箱16为无顶式矩形箱体，储料箱16一面侧箱板设置为闸板20，闸板20采用垂直式抽拉结构；所述电动推杆18水平固装在闸板20对侧的储料箱16侧箱板上，所述推料板19位于储料箱16内部，推料板19与电动推杆18相固连，推料板19与闸板20相平行；所述电子称重秤17设置在储料箱16内部的箱底板上。

所述给水机构4包括储水箱21、水泵22、进水管23及出水管24；所述水泵22设置在储水箱21内部的箱底板上，水泵22的排水口与出水管24相连通；所述进水管23一端与储水箱21内部连通，进水管23另一端与供水水源相连通；在所述储水箱21一面侧箱板上设置有水位计25。

所述搅拌机构5包括搅拌罐26、搅拌电机27及搅拌叶片；所述搅拌罐26采用圆柱筒形结构，搅拌罐26顶部设有罐体盖板28，在罐体盖板28上开设有进水口29和进料口，进水口29数量若干，若干进水口29与给水机构4的进水管23相汇接，在罐体盖板28下方的进水口29处安装有喷淋头；在所述搅拌罐26的进料口处安装有进料溜槽30，进料溜槽30的进料端位于上料机构3的闸板20正下方；所述搅拌电机27竖直固装在罐体盖板28中心，搅拌电机27的电机轴朝下设置，所述搅拌叶片与搅拌电机27的电机轴相固连；在所述搅拌罐26的罐底设置有对开式自动闸门31，对开式自动闸门31位于膨化机6的料斗13正上方。

一种秸秆膨化机螺杆磨损测试方法，采用了所述的秸秆膨化机螺杆磨损测试装置，包括如下步骤：

步骤一：选定一种秸秆原料，通过控制台2的人机交互界面，将选定好的秸秆原料的种类信息录入控制台2的系统数据库中；

步骤二：将选定好的秸秆原料装入上料机构3的储料箱16中，通过电子称重秤17实时确定秸秆原料的质量，当秸秆原料的质量达到设定值后停止装料，同时通过控制台2的人机交互界面，将秸秆原料的质量信息录入控制台2的系统数据库中；

步骤三：将闸板20向上抽拉开启，然后启动电动推杆18，通过推料板19将储料箱16中的秸秆原料推出储料箱16，并通过进料溜槽30落入搅拌罐26内；

步骤四：设定秸秆原料的含水率，通过控制台2的人机交互界面，将设定好的秸秆原料的含水率信息录入控制台2的系统数据库中，此时控制台2的系统会根据秸秆原料的含水率和质量信息自动求出掺水量；

步骤五：由控制台2向给水机构4的水泵22发送启动指令，通过水泵22将储水箱21中的水送入搅拌罐26中，以实现秸秆原料的掺水过程，同时启动搅拌电机27，通过搅拌叶片对掺水后的秸秆原料进行搅拌，当水泵22的泵水量达到掺水量数值时，水泵22自动关闭，当秸秆原料掺水搅拌均匀后，关闭搅拌电机27，此时搅拌罐26内的秸秆原料满足设定的含水率要求；

步骤六：设定调速电机10的转速，通过控制台2的人机交互界面，将设定好的调速电机10的转速信息录入控制台2的系统数据库中；

步骤七：由控制台2向调速电机10发送启动指令，调速电机10将按照设定的转速启动运行，当调速电机10的转速稳定后，则膨化机6的螺杆11也同步达到设定转速，此时搅拌罐26罐底的对开式自动闸门31开启，搅拌罐26内部的秸秆原料通过料斗13进入膨化机6的壳体12内，直到膨化饲料稳定输出；

步骤八：通过温度传感器14实时监测膨化温度，通过压力传感器15实时监测膨化压力，而膨化温度和膨化压力信息实时通过控制台2的人机交互界面进行显示，当膨化温度和膨化压力稳定后，设定一个时间间隔T，每度过一个时间间隔T时，就采集一次膨化温度和膨化压力的实时数据，直到膨化温度和膨化压力发生明显改变后，则可确定螺杆11已经产生明显磨损，此时结束膨化作业，同时记录下螺杆11产生明显磨损时所花费的时间；

步骤九：将此时的螺杆磨损情况与初始设定的秸秆种类、秸秆含水率、螺杆转速进行匹配，同时将匹配结果录入控制台2的系统数据库中；

步骤十：调整秸秆种类、秸秆含水率和螺杆11转速中至少一项参数；

步骤十一：然后重复步骤一至步骤十，并将得出的匹配结果录入控制台2的系统数据库中，直到找出螺杆11产生明显磨损所花费时间最长的一组匹配结果，而在该匹配结果下，则说明秸秆膨化机拥有最长的使用寿命。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (5)

1.一种秸秆膨化机螺杆磨损测试装置，其特征在于：包括底座、控制台、上料机构、给水机构、搅拌机构及膨化机；所述控制台设置在底座上，所述给水机构通过第一支架设置在底座上，所述上料机构通过第二支架设置在给水机构顶部；所述膨化机设置在底座上，所述搅拌机构通过第三支架设置在膨化机上方；所述膨化机包括调试电机、螺杆、壳体及料斗；所述调速电机和壳体固装在底座上，所述螺杆穿装在壳体中，螺杆的动力轴与调速电机的电机轴相固连，所述料斗设置在壳体的螺旋进料段顶部；在所述壳体的螺旋挤压段安装有温度传感器和压力传感器，温度传感器和压力传感器数量若干，若干温度传感器和压力传感器沿壳体螺旋挤压段进行轴向和周向均布。

2.根据权利要求1所述的一种秸秆膨化机螺杆磨损测试装置，其特征在于：所述上料机构包括储料箱、电子称重秤、电动推杆、推料板及闸板；所述储料箱为无顶式矩形箱体，储料箱一面侧箱板设置为闸板，闸板采用垂直式抽拉结构；所述电动推杆水平固装在闸板对侧的储料箱侧箱板上，所述推料板位于储料箱内部，推料板与电动推杆相固连，推料板与闸板相平行；所述电子称重秤设置在储料箱内部的箱底板上。

3.根据权利要求2所述的一种秸秆膨化机螺杆磨损测试装置，其特征在于：所述给水机构包括储水箱、水泵、进水管及出水管；所述水泵设置在储水箱内部的箱底板上，水泵的排水口与出水管相连通；所述进水管一端与储水箱内部连通，进水管另一端与供水水源相连通；在所述储水箱一面侧箱板上设置有水位计。

4.根据权利要求3所述的一种秸秆膨化机螺杆磨损测试装置，其特征在于：所述搅拌机构包括搅拌罐、搅拌电机及搅拌叶片；所述搅拌罐采用圆柱筒形结构，搅拌罐顶部设有罐体盖板，在罐体盖板上开设有进水口和进料口，进水口数量若干，若干进水口与给水机构的进水管相汇接，在罐体盖板下方的进水口处安装有喷淋头；在所述搅拌罐的进料口处安装有进料溜槽，进料溜槽的进料端位于上料机构的闸板正下方；所述搅拌电机竖直固装在罐体盖板中心，搅拌电机的电机轴朝下设置，所述搅拌叶片与搅拌电机的电机轴相固连；在所述搅拌罐的罐底设置有对开式自动闸门，对开式自动闸门位于膨化机的料斗正上方。

5.一种秸秆膨化机螺杆磨损测试方法，采用了权利要求1所述的秸秆膨化机螺杆磨损测试装置，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：选定一种秸秆原料，通过控制台的人机交互界面，将选定好的秸秆原料的种类信息录入控制台的系统数据库中；

步骤二：将选定好的秸秆原料装入上料机构的储料箱中，通过电子称重秤实时确定秸秆原料的质量，当秸秆原料的质量达到设定值后停止装料，同时通过控制台的人机交互界面，将秸秆原料的质量信息录入控制台的系统数据库中；

步骤三：将闸板向上抽拉开启，然后启动电动推杆，通过推料板将储料箱中的秸秆原料推出储料箱，并通过进料溜槽落入搅拌罐内；

步骤四：设定秸秆原料的含水率，通过控制台的人机交互界面，将设定好的秸秆原料的含水率信息录入控制台的系统数据库中，此时控制台的系统会根据秸秆原料的含水率和质量信息自动求出掺水量；

步骤五：由控制台向给水机构的水泵发送启动指令，通过水泵将储水箱中的水送入搅拌罐中，以实现秸秆原料的掺水过程，同时启动搅拌电机，通过搅拌叶片对掺水后的秸秆原料进行搅拌，当水泵的泵水量达到掺水量数值时，水泵自动关闭，当秸秆原料掺水搅拌均匀后，关闭搅拌电机，此时搅拌罐内的秸秆原料满足设定的含水率要求；

步骤六：设定调速电机的转速，通过控制台的人机交互界面，将设定好的调速电机的转速信息录入控制台的系统数据库中；

步骤七：由控制台向调速电机发送启动指令，调速电机将按照设定的转速启动运行，当调速电机的转速稳定后，则膨化机的螺杆也同步达到设定转速，此时搅拌罐罐底的对开式自动闸门开启，搅拌罐内部的秸秆原料通过料斗进入膨化机的壳体内，直到膨化饲料稳定输出；

步骤八：通过温度传感器实时监测膨化温度，通过压力传感器实时监测膨化压力，而膨化温度和膨化压力信息实时通过控制台的人机交互界面进行显示，当膨化温度和膨化压力稳定后，设定一个时间间隔T，每度过一个时间间隔T时，就采集一次膨化温度和膨化压力的实时数据，直到膨化温度和膨化压力发生明显改变后，则可确定螺杆已经产生明显磨损，此时结束膨化作业，同时记录下螺杆产生明显磨损时所花费的时间；

步骤九：将此时的螺杆磨损情况与初始设定的秸秆种类、秸秆含水率、螺杆转速进行匹配，同时将匹配结果录入控制台的系统数据库中；

步骤十：调整秸秆种类、秸秆含水率和螺杆转速中至少一项参数；

步骤十一：然后重复步骤一至步骤十，并将得出的匹配结果录入控制台的系统数据库中，直到找出螺杆产生明显磨损所花费时间最长的一组匹配结果，而在该匹配结果下，则说明秸秆膨化机拥有最长的使用寿命。