CN110692369A - 一种行走式秸秆挤压成型机及一种田间秸秆挤压成型方法 - Google Patents

Abstract

一种行走式秸秆挤压成型机，包括牵引车、秸秆收割装置、上料装置、粉碎装置、原料存储箱、输料装置、挤压成型装置、成型物料输送装置、成品料斗、卸料装置和车体；秸秆收割装置设置于牵引车的前侧，车体设置于牵引车的后侧并和牵引车连接；粉碎装置、上料装置、原料存储箱、输料装置、挤压成型装置、成型物料输送装置、成品料斗、卸料装置依次设置于车体上，且粉碎装置和秸秆收割装置相连接。一种田间秸秆挤压成型方法。本发明具有造粒效果好、挤压成型效果佳、体积小、更耐用等优点。本发明属于生物质能技术领域。

Description

一种行走式秸秆挤压成型机及一种田间秸秆挤压成型方法

技术领域

本发明属于生物质能技术领域，尤其涉及一种行走式秸秆挤压成型机及一种田间秸秆挤压成型方法。

背景技术

现有的生物质挤压成型机，设备都是固定安装在厂房内，其运作流程一般是由企业主收集、储存生物质原材料，并经粉碎，烘干后，再进行挤压成型，由于设备与生物质原材料产地距离远，存在原材料收集困难和储存场地大、费用高的问题，该问题一直为生物质能利用行业的瓶颈。现有的秸秆物料处理装置，虽然也是直接从田间获取农作物秸秆进行挤压成型，但都未对农作物秸秆进行粉碎，至使造粒的效果不佳；并且当挤压模具磨损后，无法调节挤压模具之间的间隙，从而致使模具的耐磨性变差，还也会对设备的使用一致性产生影响。还有一些秸秆物料处理设备，其螺旋压缩、输料和模具间隙调节机构，采用由发动机驱动发电机，然后再驱动电机的方式实现，导致设备体积大，不利于在行走式设备上采用。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种行走式秸秆挤压成型机，它具有造粒效果好、挤压成型效果佳、体积小、更耐用等优点。

本发明的第二目的是提供一种田间秸秆挤压成型方法。

一种行走式秸秆挤压成型机，包括牵引车、秸秆收割装置、上料装置、粉碎装置、原料存储箱、输料装置、挤压成型装置、成型物料输送装置、成品料斗、卸料装置和车体；秸秆收割装置设置于牵引车的前侧，车体设置于牵引车的后侧并和牵引车连接；粉碎装置、上料装置、原料存储箱、输料装置、挤压成型装置、成型物料输送装置、成品料斗、卸料装置依次设置于车体上，且粉碎装置和秸秆收割装置相连接。采用此结构，通过牵引车牵引车体在田间行走，直接采集秸秆后进行粉碎、搅拌、挤压、冷却，以制得秸秆挤压成型物料，具有造粒效果好、挤压成型效果佳，能直接在田间边采集秸秆边生产挤压成型物料，不需要将秸秆收集运往工厂后再进行加工，减少了生产占地，提高了工作效率，降低了生产成本。

优选地，所述挤压成型装置包括模具壳体、挤压模具内环和挤压模具外环；挤压模具内环和挤压模具外环均设置于模具壳体内，挤压模具内环设置于挤压模具外环内，且挤压模具内环和挤压模具外环偏心设置。采用此结构，挤压成型装置结构简单，挤压成型效果好。

优选地，还包括挤压模具调节组件，挤压模具调节组件包括挤压间隙调节杆和调节动力元件，调节动力元件和挤压间隙调节杆连接；挤压间隙调节杆的一端铰接安装在挤压模具壳体上，另一端铰接安装在挤压模具内环的旋转中心轴上。采用此结构，便于在挤压模具磨损后，能够调节挤压磨具之间的间隙，从而恢复较好的挤压成型效果，并延长了设备使用寿命。

优选地，所述调节动力元件和液压泵连接，液压泵和发动机连接，液压泵和调节动力元件之间设有液压阀；并在挤压成型装置内设置用于检测秸秆挤压力的传感器，传感器、液压泵均和控制机构连接。采用此结构，通过传感器采集的挤压成型装置内的挤压力信号，再通过控制机构控制调节液压泵的流量，从而调节动力元件，进而调节挤压磨具之间的间隙，因此调节过程更智能化，减少了人力，并提高生产效率。

优选地，所述输料装置为螺旋输料装置，螺旋输料装置和输料马达连接，液压泵经液压阀分支后和输料马达连接。采用此结构，在调节挤压模具之间的压力的同时，能控制调节螺旋输料的速度，从而控制投入挤压成型装置内的物料，能更优地控制挤压成型装置的挤压成型生产；采用带有预压缩功能的螺旋输料装置，因此原料秸秆在被最终挤压前进行了一次预压实，能有效提高设备的效率。

优选地，所述上料装置为真空上料机，所述粉碎装置为粉碎机；秸秆收割装置、粉碎机、真空上料机、依次通过输送管道连接，输送管道的末端设于原料存储箱的上方。采用此结构，真空上料机通过负压真空吸入秸秆并粉碎后，再输送入原料存储箱内，粉碎及上料较为均匀和高效。

优选地，所述原料存储箱包括原料存储箱和搅拌件，搅拌件设置于原料存储箱内；预热装置和发动机连接，且预热装置设置于原料存储箱的底部。采用此结构，便于在秸秆粉碎后，进行收集及搅拌；并能通过发动机的尾气对投料前的粉碎秸秆进行预热，可以节约能耗。

优选地，所述卸料装置包括绞龙卸料机构和卸料皮带；绞龙卸料机构设置于成品料斗的底部，卸料皮带包括固定段和折叠段，固定段和折叠段连接，固定段安装于车体的内部，固定段对着绞龙卸料机构的末端，折叠段铰接于车体后部的外侧。采用此结构，在无需卸料时，可以收纳折叠段贴合至车体的后侧，减少设备的体积占用，在卸料时，张开折叠段至合适的角度，以将物料精准、稳定地输送至运输车辆。

一种田间秸秆挤压成型方法，包括如下步骤：

S1、秸秆收割装置收割秸秆并输送至粉碎装置；

S2、粉碎装置将秸秆粉碎成粉碎秸秆并输送至原料存储箱内搅拌均匀；

S3、将搅拌均匀的粉碎秸秆输送至挤压成型装置内进行挤压成型，之后将挤压成型物料输送至成品料斗内储存、冷却。采用此方法，采集秸秆后进行粉碎、搅拌、挤压，以制得秸秆挤压成型物料，具有造粒效果好、挤压成型效果佳的优点。

优选地，在S3中，通过传感器采集挤压成型装置内的挤压粉碎秸秆的压力信号，控制机构接收压力信号后，调节液压泵或液压阀的输出流量，以控制调节和液压泵连接的挤压模具调节组件及输料装置，从而调整挤压成型装置内的挤压粉碎秸秆的压力大小。采用此方法，通过调节挤压成型装置内的挤压粉碎秸秆的压力大小，更好地控制挤压成型生产过程，从而获得更优质的挤压成型物料。

本发明的优点：本发明通过牵引车和车体连接，可以直接对采收的秸秆进行粉碎、搅拌、挤压、冷却，因此对秸秆加工的造粒效果好、挤压成型效果佳；并且本发明可以在田间直接进行加工，而无需对秸秆采收好运输至工厂再进行加工，因此能减少人员需求，减小施工场地，减少生产时间，提高生产效率，降低生产成本；设置了挤压模具调节组件，并通过检测挤压成型装置的压力，来调节挤压模具组件及调节输料装置的投料速度，提高了设备的稳定性和可靠性，从而更便于控制挤压成型生产；设置预热装置，将发动起的尾气输送给预热装置，并将预热装置对投料前的粉碎秸秆进行预热，减少加工时间，也能节约能耗。

附图说明

图1为本发明第一实施例的结构示意图

图2为本发明第二实施例的结构示意图。

其中，秸秆收割装置-1、输送管道-2、拖拉机-3、粉碎机-4、真空上料机-5、输料马达-6、搅拌马达-7、原料存储箱-8、搅拌件-9、螺旋输料装置-10、挤压模具外环-11、挤压模具内环-12、挤压模具壳体-13、成品料斗-14、绞龙卸料机构-15、卸料皮带的固定段-16、卸料皮带的折叠段-17、车体-18、成型物料输送装置-19、挤压间隙调节杆-20、调节动力元件-21、传动装置-22、发动机-23、液压泵-24、液压阀-25、预热装置26、驾驶室总成-27、行驶及转向驱动系统-28。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的具体说明。

实施例一；

一种行走式秸秆挤压成型机，它包括牵引车、秸秆收割装置、上料装置、粉碎装置、原料存储箱、输料装置、挤压成型装置、成型物料输送装置、成品料斗、卸料装置和车体。牵引车和车体连接，通过牵引车牵引行走和转向。车体内依次安装有粉碎装置、上料装置、原料存储箱、输料装置、挤压成型装置、成型物料输送装置、成品料斗、卸料装置。牵引车的前部设有秸秆收割装置，秸秆收割装置收割秸秆后依次通过各组件对秸秆进行加工，从而最终形成秸秆挤压成型物料。

本实施例中，牵引车优选为拖拉机，通过拖拉机牵引车体行走和转向。

秸秆收割装置，用以对秸秆进行收割或拾取。针对不同的秸秆作物，可以选择不同功能的秸秆收割装置。如现有的小麦收割装置，玉米收割装置等。秸秆收割装置设置于拖拉机的前侧。在实施例中，上料装置为真空上料机；粉碎装置为粉碎机。搅拌件设置于原料存储箱内。秸秆收割装置通过输送管道和粉碎机连接，粉碎机通过输送管道和真空上料机连接，真空上料机通过输送管道和原料存储箱连接。秸秆收割装置收割秸秆后，通过真空上料机的负压作用，秸秆被真空吸取到粉碎机里，并在粉碎机内原料秸秆被切碎至节状(一节一节)的设定长度的粉碎秸秆，粉碎后的粉碎秸秆通过真空上料机的作用被输送至原料存储箱内。粉碎后的粉碎秸秆在原料储存箱内被短暂储存，并被原料储存箱内的搅拌件搅拌均匀。输料装置为螺旋输料装置。螺旋输料装置的首端对着原料储存箱的出口，螺旋输料装置的末端设置于挤压成型装置内。经原料存储箱储存、搅拌均匀后的粉碎秸秆，被投放到螺旋输料装置，经螺旋输料装置输送后投放到挤压成型装置内。

螺旋输料装置的外壳和内部螺旋输送机均为圆锥形，且朝出料端的方向不断收缩，内部螺旋输送机运行过程中，原料秸秆被不断压缩，使原料秸秆在被最终挤压前进行了一次预压实，能有效提高设备的效率。

发动机和预热装置连接，发动机排出的废气通过预热装置。预热装置分别和原料存储箱、螺旋输料装置连接。通过预热装置对原料储存箱和螺旋输料装置内的原料秸秆进行加热，以降低设备的能耗。

本实施例中，挤压成型装置包括模具壳体、挤压模具内环和挤压模具外环。挤压模具内环和挤压模具外环均设置于模具壳体内，挤压模具内环设置于挤压模具外环内，且挤压模具内环和挤压模具外环偏心设置。发动机设置于车体内，且位于挤压成型装置外。发动机通过传动装置和挤压模具外环连接，以驱动挤压模具外环。传动装置可以为齿轮传动、皮带传动或链传动等方式。挤压模具外环被动力驱动时，位于挤压模具内环和挤压模具外环之间的粉碎秸秆也随着挤压模具外环转动，转动的粉碎秸秆会给同向的摩擦力，挤压模具内环被这个摩擦力驱动旋转。通过挤压模具内环和挤压模具外环的旋转，从而对挤压模具内环和挤压模具外环之间的粉碎秸秆挤压成型。

为实现工作一定时间后，调节挤压成型装置，在挤压成型装置上设置挤压模具调节组件。挤压模具调节组件包括挤压间隙调节杆和调节动力元件，调节动力元件和挤压间隙调节杆连接，挤压间隙调节杆的一端铰接安装在挤压模具壳体上，另一端铰接安装在挤压模具内环的旋转中心轴上。调节动力元件直接或间接驱动挤压间隙调节杆摆动，调节动力原件驱动挤压间隙调节杆运动时，挤压间隙调节杆带动挤压模具内环摆动，能调节挤压模具外环和挤压模具内环的偏心量，从而调节挤压模具的挤压间隙。

发动机还和驱动液压泵连接，驱动液压泵分别通过液压管路和输料马达、搅拌马达、调节动力元件连接。发动机驱动液压泵，液压泵输出的液压油通过液压阀，分别对输料马达、搅拌马达和调节动力元件进行控制。在挤压成型装置内安装有传感器，传感器用以采集挤压成型装置内挤压粉碎秸秆的挤压力。传感器和液压泵均与控制机构连接，通过传感器对原料秸秆的挤压力进行检测(直接或间接检测)，根据检测结果自动调节输料马达和调节动力元件的动作，以实时调节原料的输送速度和挤压间隙。其中，输料马达和输送装置连接，用以驱动输送装置；搅拌马达和搅拌件连接，用以驱动搅拌件对粉碎秸秆进行搅拌。

粉碎秸秆料在挤压模具外环的外部和挤压模具内环的内部被挤压，挤压成型的秸秆经切断装置切断后落到成型物料输送装置上，然后经成型物料输送装置被运输到成品料斗内储存和冷却。成型物料输送装置可以为皮带或螺旋输送结构等。切断装置可以为切断刀，切断刀可设置于挤压成型装置的出料口处。

成品料斗设置于车体内部的后侧。成型物料输送装置的末端设置于成品料斗的上方。卸料装置包括绞龙卸料机构和卸料皮带。绞龙卸料机构设置于成品料斗的底部，绞龙卸料机构的首端对着成品料斗的出料口处，绞龙卸料机构的末端处设有卸料皮带。卸料皮带包括固定段和折叠段，固定段和折叠段连接。固定段安装于车体的内部，固定端对着绞龙卸料机构的末端，以承接绞龙卸料机构输送的挤压成型物料。折叠段固定于车体后部的外侧，折叠段可以折叠或张开，在不卸料时能折叠收纳，从而减小设备的整体体积。成品料斗内的挤压成型物料无需卸料时，绞龙卸料机构关闭，卸料皮带的折叠段折叠至靠近车体外侧，减小整车占用空间。当成品料斗已装满时，需将成品料斗内的挤压成型物料卸料至其他运输车辆，此时卸料皮带的折叠段张开，具体张开的角度由运输车辆的实际高度决定，绞龙卸料机构开启，将挤压成型物料输送至卸料皮带上，然后挤压成型物料经过卸料皮带输送至运输车辆。

粉碎机、真空上料机、成型物料输送装置、绞龙卸料机构、卸料皮带均由发动机提供动力进行驱动，可以采用皮带传动、链传动或液压传动的方式。秸秆收割装置由拖拉机提供动力驱动。

实施例二；

本实施例中，仅牵引车部分和实施例一不同，并根据牵引车的不同，相应地调整了输送管道、粉碎机和真空上料机的布置，其余均相同，对于相同之处不再赘述。

在本实施例中，牵引车包括驾驶室总成、行驶及转向驱动系统。驾驶室总成安装在车体上，整车操作功能位于驾驶室总成内。行驶及转向驱动系统和发动机连接，通过发动机提供动力，驱动整车行驶及转向，因此设备可自行驱动，不用额外的拖拉机或其他牵引车进行牵引。秸秆收割装置置于整车前部，也由发动机提供动力。输送管道位于驾驶室底部空间，粉碎机和真空上料机位于车架内部或驾驶室底部空间，其余部件及功能与第一实施例相同。本实施中，牵引车部分通过自身的动力拉动，设备无需额外的拖拉机进行牵引，因此能降低设备购置成本。

粉碎机为行业中常用于对秸秆进行粉碎的粉碎机器。车体、驾驶室总成、行驶及转向系统均和现有技术中货车或卡车等相同。

发动机经传动装置直接驱动挤压成型装置，传动装置可以为齿轮传动、皮带传动或链传动等方式。发动机还和粉碎装置(粉碎机)、输料装置、成型物料输送装置、卸料装置连接，以驱动粉碎机、输料装置、成型物料输送装置、卸料装置。实现整个设备在田间收割秸秆、粉碎秸秆、挤压秸秆等一系列操作。具体地，发动机和传动装置连接，传动装置分别和粉碎机、输料装置、挤压成型装置、成型物料输送装置、卸料装置、真空上料机连接。传动装置优选为包括一个输入端和多个输出端的传动机构，发动机和传动装置的输入端连接，传动装置的多个输出端分别和挤压成型装置、输料装置、粉碎机、真空上料机等连接。此包括一个输入端和多个输出端的传动装置为现有中常用的传动结构，如分动箱。通过发动机驱动粉碎机、输料装置、挤压成型装置、成型物料输送装置、卸料装置连接，从而实现整个设备在田间收割秸秆、粉碎秸秆、挤压秸秆等一系列操作。

发动机驱动粉碎机、输料装置、挤压成型装置、成型物料输送装置、卸料装置的更为优选的形式是，先通过发动机驱动一个或多个动力元件(如发电机或者液压泵)，动力元件再通过一个传动系统驱动各运动部件(也即粉碎机、输料装置、挤压成型装置、成型物料输送装置、卸料装置)。当发动机和液压泵连接时，各个运动部件(即粉碎机、输料装置等)分别和液压马达连接；液压泵和各个液压马达连接，发动机带动液压泵工作，液压泵驱动各个液压马达运转，从而驱动各个运动部件工作。实现整个设备在田间收割秸秆、粉碎秸秆、挤压秸秆等一系列操作。当发动机和发电机连接时，发电机发出的电能再用以驱动多个电动机，各个运动部件(即粉碎机、输料装置等)分别和一个电动机连接。发动机先带动发电机发出电能，电能用以驱动各个电动机，每个电动机分别驱动和其相连接的运动部件，从而实现驱动粉碎机、输料装置、挤压成型装置、成型物料输送装置、卸料装置。

上述实施例为发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种行走式秸秆挤压成型机，其特征在于：包括牵引车、秸秆收割装置、上料装置、粉碎装置、原料存储箱、输料装置、挤压成型装置、成型物料输送装置、成品料斗、卸料装置和车体；秸秆收割装置设置于牵引车的前侧，车体设置于牵引车的后侧并和牵引车连接；粉碎装置、上料装置、原料存储箱、输料装置、挤压成型装置、成型物料输送装置、成品料斗、卸料装置依次设置于车体上，且粉碎装置和秸秆收割装置相连接。

2.根据权利要求1所述一种行走式秸秆挤压成型机，其特征在于：所述挤压成型装置包括模具壳体、挤压模具内环和挤压模具外环；挤压模具内环和挤压模具外环均设置于模具壳体内，挤压模具内环设置于挤压模具外环内，且挤压模具内环和挤压模具外环偏心设置。

3.根据权利要求2所述一种行走式秸秆挤压成型机，其特征在于：还包括挤压模具调节组件，挤压模具调节组件包括挤压间隙调节杆和调节动力元件，调节动力元件和挤压间隙调节杆连接；挤压间隙调节杆的一端铰接安装在挤压模具壳体上，另一端铰接安装在挤压模具内环的旋转中心轴上。

4.根据权利要求3所述一种行走式秸秆挤压成型机，其特征在于：所述调节动力元件和液压泵连接，液压泵和发动机连接，液压泵和调节动力元件之间设有液压阀；并在挤压成型装置内设置用于检测秸秆挤压力的传感器，传感器、液压泵均和控制机构连接。

5.根据权利要求4所述一种行走式秸秆挤压成型机，其特征在于：所述输料装置为螺旋输料装置，螺旋输料装置和输料马达连接，液压泵经液压阀分支后和输料马达连接。

6.根据权利要求1所述一种行走式秸秆挤压成型机，其特征在于：所述上料装置为真空上料机，所述粉碎装置为粉碎机；秸秆收割装置、粉碎机、真空上料机依次通过输送管道连接，输送管道的末端设于原料存储箱的上方。

7.根据权利要求1所述一种行走式秸秆挤压成型机，其特征在于：还包括搅拌件，搅拌件设置于原料存储箱内；预热装置和发动机连接，且预热装置设置于原料存储箱的底部。

8.根据权利要求1所述一种行走式秸秆挤压成型机，其特征在于：所述卸料装置包括绞龙卸料机构和卸料皮带；绞龙卸料机构设置于成品料斗的底部，卸料皮带包括固定段和折叠段，固定段和折叠段连接，固定段安装于车体的内部，固定段对着绞龙卸料机构的末端，折叠段铰接于车体后部的外侧。

9.一种田间秸秆挤压成型方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、秸秆收割装置收割秸秆并输送至粉碎装置；

S2、粉碎装置将秸秆粉碎成粉碎秸秆并输送至原料存储箱内搅拌均匀；

S3、将搅拌均匀的粉碎秸秆输送至挤压成型装置内进行挤压成型，之后将挤压成型物料输送至成品料斗内储存、冷却。

10.根据权利要求9所述一种田间秸秆挤压成型方法，其特征在于：在S3中，通过传感器采集挤压成型装置内的挤压粉碎秸秆的压力信号，控制机构接收压力信号后，调节液压泵或液压阀的输出流量，以控制调节和液压泵连接的挤压模具调节组件及输料装置，从而调整挤压成型装置内的挤压粉碎秸秆的压力大小。

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