CN111466215B - 一种新型智能玉米秸秆粉碎机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型智能玉米秸秆粉碎机，主要由喂料机构、粉碎机构、控制系统等组成；喂料机构主要完成喂料的过程，配合粉碎机构完成玉米秸秆粉碎工作；粉碎机构设有两级刀具，第一级是粗切，将秸秆粗切为一定长度的秸秆段，有利于后期快速粉碎秸秆，第二级是粉碎，将玉米秸秆段粉碎成碎片状，有利于加快玉米秸秆在田间的腐烂分解速度和增加饲料的适口性；以单片机或PLC为核心的控制系统与步进电机、粉碎电机相互配合较好地解决了目前玉米秸秆粉碎机自动化程度低、喂料及粉碎机构方面存在的问题，实现秸秆粉碎机的自动控制。本发明改善玉米秸秆的粉碎效果，提高粉碎机的粉碎性能，降低操作人员的工作强度，增加农民收益，保护环境，实现可持续生态发展。

Description

一种新型智能玉米秸秆粉碎机

技术领域

本发明为一种新型智能玉米秸秆粉碎机，主要应用于玉米秸秆粉碎还田作业，具体涉及一种农用玉米秸秆粉碎机，属于农业机械技术领域。

背景技术

秸秆，又称禾秆草，是指水稻、小麦、玉米等禾本科农作物成熟脱粒后剩余的茎叶部分，其中水稻的秸秆常被称为稻草，小麦的秸秆则称为麦秆，在工业化以前，农民对秸秆的利用方式较多，比如铺垫牲圈、喂养牲畜，堆沤肥还田，甚至用于制作简易房屋的屋顶等；但现在农村对秸秆的需求在减少，农作物收割后，这些秸秆直接遗弃在地里很难腐烂，严重地影响土地的下期种植和耕作。秸秆的焚烧处理方式，不但污染影响环境，也严重破坏农业生态。秸秆粉碎还田或喂养牲畜是解决这一难题的较好方法之一，不但减少浪费和投入，使秸秆得到了充分合理利用，保护了环境，而且还改善土壤质量，提高农产品质量，实现可持续发展，保护了农业生态。

玉米秸秆粉碎机是指适用于玉米秸秆的粉碎机械。玉米秸秆粉碎机主要有叶片式和锤片式，在玉米秸秆的粉碎作业中已有广泛应用。但目前现有的玉米秸秆粉碎机仍需要人工将秸秆喂入到粉碎机构，这不仅增大了操作者的劳动强度，而且粉碎过程中秸秆灰尘的弥漫会对人的身体健康造成一定的伤害；另一方面玉米秸秆粉碎机的自动化程度低，粉碎不均匀、效果不佳，影响秸秆还田和饲料的适口性。

发明内容

针对上述技术背景中目前玉米秸秆粉碎机自动化程度低、喂料及粉碎机构方面存在的不足，本发明提供了一种新型智能玉米秸秆粉碎机，通过设计控制系统实现粉碎机的自动控制，控制步进电机实现喂料机构的间歇喂料，控制粉碎电机完成玉米秸秆的粉碎，降低操作人员的劳动强度，同时粉碎机构的两级刀具设计能够较好的提高玉米秸秆的粉碎效果，提高玉米秸秆粉碎机的粉碎性能。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的。

一种新型智能玉米秸秆粉碎机，主要包括喂料机构、粉碎机构、控制箱、光电传感器Ⅰ、光电传感器Ⅱ、电磁桶；所述的喂料机构主要包括步进电机、输送带、机架、辅助喂料辊、电机、支座，步进电机安装在机架的一侧，通过联轴器驱动输送带在辅助喂料辊的配合下完成喂料，在粉碎机构的作用下完成秸秆粉碎工作；光电传感器Ⅰ检测到输送带上有秸秆时向控制箱发送检测信号，控制器驱动步进电机与电机转动，步进电机转动向粉碎机构运输秸秆，电机带动辅助喂料辊转动压紧输送带上的秸秆辅助喂料；当控制箱没有接收到信号时，步进电机与电机处于静止非工作状态；工作时，步进电机与电机受控制箱控制，并基于智能控制器对步进电机的转动进行间歇性控制，喂料机构不仅可以实现平稳可靠的喂料，而且还可以保证粗切的秸秆段长度均匀；所述的支座高度可调，以便适合不同料厚、含水量不同的玉米秸秆。

所述的粉碎机构设计有两级刀具，第一级是铡刀，将秸秆粗切成一定长度的秸秆段；第二级是粉碎刀具，将落入粉碎桶内的秸秆段粉碎成碎片状，有利于加快其腐烂分解速度和增加饲料的适口性；粉碎刀具通过联轴器与粉碎电机联接，控制箱接收光电传感器Ⅱ发出信号后，控制器驱动粉碎电机带动粉碎刀具旋转将秸秆段粉碎，粉碎的秸秆从粉碎桶的底部排出；当控制箱没有收到光电传感器Ⅱ的检测信号时，粉碎电机不会启动工作，以节约能源。

所述的光电传感器Ⅰ安装在喂料机构的机架上，检测输送带是否有玉米秸秆，控制步进电机的工作；当光电传感器Ⅰ检测消失时，步进电机会延长一定时间再停止转动，以使输送带上的秸秆能全部完成粗切；光电传感器Ⅱ安装在粉碎桶壁的下部，检测落入的秸秆段是否达到最优的粉碎量，达到最优粉碎量后粉碎电机启动工作；当光电传感器Ⅰ和光电传感器Ⅱ都没有检测到信号时，控制器就切断总电源，使粉碎机停止工作。

所述的粉碎桶内壁上安装（可焊接）有多个粉碎柱齿，以提高秸秆段的粉碎效果，同时粉碎桶可以避免秸秆灰尘四处弥漫，避免操作人员吸入带有秸秆灰尘的空气，影响身体健康；所述的粉碎柱齿由圆柱、弹簧、套筒组成，弹簧的上端与圆柱固定联接，弹簧的下端和套筒均焊接在粉碎桶的内壁上。

所述的电磁桶套装在粉碎桶的外部，二者之间通过螺栓固定联接；电磁桶通电会产生很强磁场，粉碎柱齿的弹簧在电磁桶磁场吸力的作用下收缩，圆柱向套筒内缩进，缠绕在圆柱上的秸秆纤维被套筒前端退掉；电磁桶断电后，圆柱在弹簧弹力的作用下回复到初始位置，可重新开始工作。粉碎作业过程中，可以根据秸秆的物料特性由操作者选择电磁桶的通电与断电，也可通过程序控制电磁桶的通电与断电。

本发明的有益效果：本发明装置结构简单、操作方便，实现了粉碎机的自动控制，降低了操作者的劳动强度，保证操作者身心健康；粉碎机构的两级刀具相互配合，能够将玉米秸秆粉碎均匀，提高玉米秸秆粉碎机的粉碎性能；同时电磁桶与粉碎柱互相配合，可以解决粉碎过程中秸秆纤维缠绕的问题。

附图说明

图1是本发明装置的总体结构示意图。

图2是本发明装置的结构示意图。

图3是本发明装置的粉碎刀具结构示意图。

图4是本发明装置的粉碎桶结构示意图。

图5是本发明装置的粉碎柱齿结构示意图。

图6是本发明装置的支座结构示意图。

附图标记说明如下：

1.喂料机构，2.粉碎机构，3.控制箱，4.光电传感器Ⅰ，5.光电传感器Ⅱ，6.电磁桶，11.步进电机，12.输送带，13.机架，14.辅助喂料辊，15.电机，16.支座，21.铡刀，22.粉碎电机，23.粉碎刀具，24.粉碎桶，25.粉碎柱齿，251.圆柱，252.弹簧，253.套筒。

如图1所示，本发明所述的一种新型智能控制玉米秸秆粉碎机，包括喂料机构1、粉碎机构2、控制箱3、光电传感器Ⅰ4、光电传感器Ⅱ5、电磁桶6等，控制箱3固定安装在喂料机构1的机架13上；所述的光电传感器Ⅰ4固定安装在机架13的上，检测运输皮带12上是否有玉米秸秆，控制步进电机11的工作；当光电传感器Ⅰ4检测信号消失时，步进电机11会延长一定时间再停止转动，以使输送带12上的秸秆能全部完成粗切；所述的电磁桶6通过两根横梁与机架13固定联接。

如图2所示，所述的喂料机构1包括步进电机11、输送带12、机架13、滚桶14、电机15，步进电机11固定安装在机架13的一侧，驱动输送带12向粉碎机构2运送秸秆，在粉碎机构2的作用下完成秸秆粉碎工作；所述的辅助喂料辊14位于输送带12的上方且与输送带12间存在一定的距离，通过支座16固定安装在机架13上，辅助喂料辊14对输送带12上的秸秆有压紧、助推的作用；所述的电机15固定安装在支座16上，二者之间通过螺栓固定联接，电机15与辅助喂料辊14之间通过联轴器联接；所述的支座16通过联接螺栓与机架13固定联接，在其底部焊接弹簧，通过拧动联接螺栓压紧或放松弹簧的方式实现支座16高度可调，以便适应不同料厚、含水量不同的玉米秸秆；所述的粉碎机构2包括铡刀21、粉碎电机22、粉碎刀具23、粉碎桶24，铡刀21安装在输送带12的末端，通过支架与机架13固定联接；粉碎电机22固定安装在电磁桶6的端盖上，粉碎电机22和粉碎刀具23之间通过联轴器联接，粉碎刀具23位于粉碎桶24的内部，将落入粉碎桶24的秸秆段粉碎；粉碎桶24的安装位置到铡刀21底部之间的距离约是120mm，粉碎桶24安装在电磁桶6的内部，二者通过螺栓固定联接。

如图3所示，所述的粉碎刀具23是由多个刀片和轴承焊接而成，刀片有多种形状可以选择。

如图4所示，所述的粉碎桶24位于电磁桶6中，二者之间通过螺栓固定联接；粉碎桶24的内壁上安装（可焊接）有多个粉碎柱齿25，有利于加强秸秆的粉碎效果；所述的光电传感器Ⅱ5安装在粉碎桶24的下部。

如图5所示，所述的粉碎柱齿25包括圆柱251、弹簧252和套筒253，圆柱251装入弹簧252的长度约8mm，并使用焊接固定；弹簧252的下端和套筒253均焊接在粉碎桶24的内壁上；选择圆柱251的直径是12mm，长度是40mm，套筒253前端的内径与圆柱251的外径相等，以便退掉缠绕在圆柱251上的秸秆纤维。

如图6所示，所述的支座16底部焊接有弹簧。秸秆粉碎作业时，操作者可通过手动拧紧或放松联接螺栓的途径调节支座16的高度，以便适应不同料厚、含水量不同的秸秆。

具体实施方式：

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

进行玉米秸秆粉碎作业，当光电传感器Ⅰ4检测到输送带12上有玉米秸秆时向控制箱3发出检测信号，控制器驱动步进电机11、电机15同时转动，步进电机11转动带动输送带12向粉碎机构2运输玉米秸秆，电机15带动辅助喂料辊14转动压紧输送带12上的秸秆辅助喂料；基于智能控制器对步进电机11的转动进行间歇性的控制，在步进电机11停转的时间间歇内铡刀22完成对玉米秸秆的粗切，且铡刀22回到初始位置；直至下一个电脉冲信号到来步进电机11才开始转动，并且不断重复以上过程；当光电传感器Ⅰ4的检测信号消失时，步进电机11会延长一定时间再停止转动，以使输送带12上的秸秆能全部完成粗切；通过控制步进电机11的转动喂料机构1不仅可以实现平稳可靠的喂料，而且可以降低操作者的劳动强度，还可以保证粗切的秸秆段长度均匀。当光电传感器Ⅱ5检测落入粉碎桶24中的秸秆段达到最优的粉碎量后启动粉碎电机22的工作，带动粉碎刀具23旋转完成对玉米秸秆段的粉碎，当落入粉碎桶24内的秸秆段没有达到最优的粉碎量时，粉碎电机22不会启动工作，以节约能源；粉碎完的秸秆段从粉碎桶24的底部排出，粉碎桶24可以避免粉碎过程中秸秆上的灰尘四处弥漫的现象，避免操作者吸入带有秸秆灰尘的空气影响身体健康。当光电传感器Ⅰ4和光电传感器Ⅱ5都没有检测到信号时，控制器切断总电源，使玉米秸秆粉碎机停止工作；粉碎机构2的两级刀具设计可以提高玉米秸秆的粉碎效果，有利于加快其在田间腐烂分解速度和增加饲料的适口性，提高粉碎机的粉碎性能。粉碎作业过程中，可以根据秸秆的物料特性由操作者选择电磁桶6的通电与断电以便去掉缠绕在粉碎柱齿25上的秸秆纤维，电磁桶6的通电与断电也可通过程序控制来实现。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种新型智能玉米秸秆粉碎机，其特征在于：包括喂料机构（1）、粉碎机构（2）、控制箱（3）、光电传感器Ⅰ（4）、光电传感器Ⅱ（5）、电磁桶（6）；所述的喂料机构（1）主要包括步进电机（11）、输送带（12）、机架（13）、辅助喂料辊（14）、电机（15）、支座（16），所述的步进电机（11）固定安装在机架（13）的一侧，通过步进电机（11）转动将放置在输送带（12）上的玉米秸秆向粉碎机构（2）运输，直至步进电机（11）停止转动；所述的辅助喂料辊（14）位于输送带（12）的上方且与输送带（12）间保持一定的距离，辅助喂料辊（14）对输送带（12）上的秸秆有压紧、助推的作用；所述的电机（15）固定安装在支座（16）上，二者之间通过螺栓固定联接，电机（15）与辅助喂料辊（14）之间通过联轴器联接；所述的支座（16）通过联接螺栓与机架（13）固定联接，在其底部焊接有弹簧，通过拧动长螺栓压紧或放松弹簧实现支座（16）高度可调，以便适应不同料厚、含水量不同的玉米秸秆；所述的控制箱（3）固定安装在机架（13）上；所述的粉碎机构（2）设计有两级刀具，主要包括铡刀（21）、粉碎电机（22）、粉碎刀具（23）、粉碎桶（24）、粉碎柱齿（25）；所述的粉碎桶（24）可以避免粉碎过程中秸秆灰尘四处弥漫，同时避免操作者吸入带有秸秆灰尘的空气影响身体健康；在粉碎桶（24）的内壁上安装有多个粉碎柱齿（25），以提高玉米秸秆段的粉碎效果；粉碎柱齿（25）由圆柱（251）、弹簧（252）、套筒（253）组成，弹簧（252）的上端与圆柱（251）固定联接，弹簧（252）的下端和套筒（253）均焊接在粉碎桶（24）的内壁上。

2.根据权利要求1所述的一种新型智能玉米秸秆粉碎机，其特征在于：所述的两级刀具第一级设计为粗切，铡刀（21）安装在喂料机构（1）的末端，将秸秆粗切成一定长度的秸秆段，随着步进电机（11）的转动，粗切的秸秆段落入下方的粉碎桶（24）内；所述的两级刀具第二级设计为粉碎，粉碎桶（24）的顶盖上方安装有粉碎电机（22），粉碎电机（22）的输出轴与粉碎刀具（23）之间通过联轴器联接；所述的粉碎刀具（23）位于粉碎桶（24）的内部，将粉碎桶（24）内的秸秆段粉碎成碎片状。

3.根据权利要求1所述的一种新型智能玉米秸秆粉碎机，其特征在于：所述的控制箱（3）的智能控制器选用单片机或者PLC；所述的光电传感器Ⅰ（4）安装在机架（13）上，检测运输皮带上是否有玉米秸秆，控制步进电机（11）的工作；当光电传感器Ⅰ（4）检测信号消失时，步进电机（11）会延长一定时间再停止转动，以使输送带（12）上的秸秆能全部完成粗切；所述的光电传感器Ⅱ（5）安装在粉碎桶（24）壁的下部，检测落入的秸秆段是否达到最优的粉碎量，达到最优粉碎量后启动粉碎电机（22）的工作。

4.根据权利要求1所述的一种新型智能玉米秸秆粉碎机，其特征在于：所述的光电传感器Ⅰ（4）检测到输送带（12）上有玉米秸秆时向控制系统发出检测信号，控制器驱动步进电机（11）、电机（15）同时转动，步进电机（11）转动向粉碎机构（2）运输玉米秸秆，电机（15）带动辅助喂料辊（14）转动压紧输送带（12）上的秸秆辅助喂料；基于控制器对步进电机（11）的正转进行间歇性控制，当第一个电脉冲信号消失后，步进电机（11）停止转动，在时间间歇内铡刀（21）完成对玉米秸秆的粗切并回到初始外置，直至第二个电脉冲信号出现，步进电机（11）开始转动，并重复以上过程；对步进电机（11）的转动进行间歇性控制，喂料机构（1）不仅可以实现平稳可靠的喂料，而且可以保证粗切的秸秆段长度均匀。

5.根据权利要求1所述的一种新型智能玉米秸秆粉碎机，其特征在于：所述的光电传感器Ⅱ（5）检测到落入粉碎桶（24）内的秸秆段是否达到最优的粉碎量，达到最优粉碎量后启动粉碎电机（22）的工作，带动粉碎刀具（23）旋转将秸秆段粉碎；当控制箱（3）没有收到光电传感器Ⅱ（5）的检测信号时，粉碎电机（22）不会启动工作，以节约能源；当光电传感器Ⅰ（4）和光电传感器Ⅱ（5）都没有发出检测信号时，总电源断电，粉碎机停止工作。

6.根据权利要求1所述的一种新型智能玉米秸秆粉碎机，其特征在于：所述的电磁桶（6）套在粉碎桶（24）的外部，二者之间通过螺栓固定联接，电磁桶（6）通电会产生很强磁场；粉碎过程中会有少量的秸秆纤维缠绕在粉碎柱齿（25）上，当电磁桶（6）通电后，粉碎柱齿（25）的弹簧（252）在电磁桶（6）磁场吸力的作用下收缩，圆柱（251）向套筒（253）内缩进，缠绕在圆柱（251）上的秸秆纤维被套筒（253）前端退掉；电磁桶（6）断电后，圆柱（251）在弹簧（252）弹力的作用下回复到初始位置，可重新开始工作；粉碎作业过程中，根据秸秆的物料特性操作人员选择电磁桶（6）的通电与断电，或通过程序控制电磁桶（6）的通电与断电。

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