CN114100516A - 一种牵引式秸秆生物质颗粒制作机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种牵引式秸秆生物质颗粒制作机，属于农业机械领域。该装置包括第一驱动装置和成型装置，成型装置包括主动齿轮和成型齿轮；主动齿轮上周向均布有渐开线驱动齿，相邻的两个驱动齿之间形成储料槽，主动齿轮沿轴向开设有输出孔，输出孔内设置有绞龙；主动齿轮上位于相邻的两个驱动齿之间开设有成型孔，成型孔贯通至输出孔和储料槽内；成型齿轮包括基体、若干渐开线滑齿和若干复位弹簧，滑齿周向均匀分布在基体周侧；基体上与滑齿一一对应的位置开设有若干滑槽，滑齿上一体成型有滑块。本发明可以使送入的物料经过一次体积压缩，使得单次送入的物料实际量增大，从而有效提高生产效率，有利于齿轮的小型化设计，降低对设备功率的需求。

Description

一种牵引式秸秆生物质颗粒制作机

技术领域

本发明涉及农业机械领域，特别涉及一种牵引式秸秆生物质颗粒制作机。

背景技术

随着农业生产机械化的普及，农业种植大多实现了机械化操作。对于环境保护意识的提高，农作物种植后的秸秆也开始禁止焚烧，改为回收利用。作物收获后的秸秆可以作为燃料、肥料或动物饲料，具有较高的利用价值。

秸秆直接拾捡制粒，是现有技术中收益较高的一种秸秆处理方式。通过联合收割机或专用收割机械，将分离后的秸秆打碎后，通过对辊式制粒可将秸秆制成颗粒状，从而便于后续的加工后用于燃料、肥料和饲料利用。通过在秸秆里混入其他添加物，还可将制粒后的秸秆当做高附加值的肥料和饲料，大幅度改善秸秆的利用率。

专利号ZL.200720093578.1的实用专利提供了一种《齿模式制粒机》，“是利用一对齿轮相互啮合对物料产生的挤压的原理制粒的齿模式制粒机”。这种结构和工作原理实质上是借鉴了齿轮泵的工作原理，是依靠泵体以及与啮合轮齿间所形成的“工作容积变化和移动进行输送液体并使之增压”。在齿轮泵的工作原理中有三个关键要素：(1)工作容积的变化；(2)被输送的物体的“移动”；(3)被输送的物体是“液体”。而由渐开线啮合原理我们可知：(1)一对齿轮啮合时，齿轮的受力方向是沿着渐开线的法线方向；(2)从理论上讲，渐开线轮齿啮合的过程是一个纯滚动的过程。在《齿模式制粒机》的专利中，仅借鉴了齿轮泵的容积变化工作原理，靠“每个齿轮的齿与齿间的齿沟内有锥度的模孔，模孔与每个齿轮空心相通。”，是无法使得被输送的“非液体”的生物质物料向成型模孔“有效移动”，特别是在用于带有纤维性的生物质物料成型时，在两齿廓啮合点(线)上的正压力对物料的夹持作用下，物料是无法向齿底的成型孔方向移动，因此将会进一步造成功耗加大，关键部位磨损严重，甚至装置无法正常运转。申请人通过试验和实践中证明，在这种结构的生物质成型机工作时，模具和生物质成型料快速升温，设备无法正常工作。

申请号为201811328387.8的发明专利公开了一种外齿双环模对辊制粒机的环模结构，包括构成双对辊外齿环模系统的具有外轮齿的主动对辊环模和从动对辊环模，两对辊环模的外轮齿相互啮合；在轮齿齿廓“两侧面”上有轴线与轮齿齿廓对称面具有一定夹角的成型模孔；在轮齿齿廓两侧面上的成型模孔轴向位置，沿对辊环模轴线方向错开并阵列排布；相互啮合的主动对辊环模和从动对辊环模之间的中心距离可调。具有结构简单、原料适应性强、能耗低、生产效率高的优点。

但是由于秸秆较为松散，粉碎后的秸秆在通过成型孔挤压塑形的过程中，如果成型孔的路径距离过短，秸秆没有被充分保压、压缩，则成品易碎、容易变的松散，造成运输和包装不便，且作为燃料时也不易于添加。而当成型孔路径较长时，一方面，松散的秸秆进入，成型孔后，挤压之初需要先对成型孔进行完全填充，该过程尚未有效形成秸秆颗粒，影响生产效率；另一方面，相邻的两个齿之间所形成的收纳空间用于容纳秸秆碎料，单次啮合可成型的颗粒量取决于转速以及该收纳空间内的容量，当转速一定时，该收纳空间的收纳容量将决定着颗粒的出料速度。由于粉碎后的物料呈松散状，其制粒过程由齿轮转动时将其送入收纳空间内，但是由于齿轮的挤压，松散的物料会挤压变形，体积缩小，使得齿轮所送入的物料远小于收纳空间所实际能够容纳的物料，进而影响制粒速度，为了提高出料速度，因此现有的制粒机都将齿轮设计的较大，从而使齿轮单次送料量变大，但这也导致了整个设备整体体积较大，动力系统功率也相应较大，能耗较高，不利于设备的小型化、集约化。

发明内容

本发明提供一种牵引式秸秆生物质颗粒制作机，可以解决现有技术中对辊式制粒不利于小型化的问题。

一种牵引式秸秆生物质颗粒制作机，包括机架、秸秆捡拾加工装置、秸秆储料室、秸秆输送装置、牵引机构、第一驱动装置和成型装置，所述秸秆捡拾加工装置、秸秆储料室、秸秆输送装置、第一驱动装置和所述成型装置均设置在所述机架上，所述牵引机构用于带动所述机架移动，其特征在于，所述成型装置包括主动齿轮和成型齿轮，所述第一驱动装置用于带动所述主动齿轮转动；

所述主动齿轮上周向均布有渐开线驱动齿，相邻的两个所述驱动齿之间形成储料槽，所述主动齿轮沿轴向开设有输出孔，所述输出孔内设置有绞龙；所述主动齿轮上位于相邻的两个所述驱动齿之间开设有成型孔，所述成型孔贯通至所述输出孔和所述储料槽内；

所述成型齿轮包括基体、若干渐开线滑齿和若干复位弹簧，所述滑齿周向均匀分布在所述基体周侧，所述滑齿可滑动地设置在所述基体上；所述基体上与所述滑齿一一对应的位置开设有若干滑槽，所述滑齿上一体成型有滑块，所述滑块可滑动地设置在所述滑槽内，所述复位弹簧位于所述滑槽内，所述复位弹簧一端固定连接在所述滑槽内、另一端固定连接在所述滑块上；

所述主动齿轮与所述成型齿轮相啮合，所述滑齿至少具有第一工作状态和第二工作状态：

当处于第一工作状态时，所述驱动齿的一侧与所述滑齿的一侧相抵触，所述复位弹簧伸长，所述滑齿偏离标准位置，所述滑齿用于将物料推送至所述储料槽内；其中，所述标准位置为所述滑齿未受外力时所处的位置；

当处于第二工作状态时，所述滑齿的两侧分别与相邻的两个所述驱动齿相啮合，所述滑齿用于将所述储料槽内的物料朝向所述成型孔内推送。

更优地，还包括预压装置和第二驱动装置，所述预压装置包括基轮和若干预压杆，所述预压杆的数量大于所述驱动齿的数量，若干所述预压杆周向均匀分布在所述基轮的周侧，所述预压杆通过扭簧可转动地安装在所述基轮上；所述基轮转动时，带动所述预压杆将物料朝向所述储料槽内推送且所述预压杆转动时和所述驱动齿形成冲击；所述第二驱动装置用于驱动所述基轮转动。

更优地，所述基轮的转动速度大于所述主动齿轮的转动速度。

更优地，还包括真空泵，所述基轮上开设有一端开口的抽湿孔，所述真空泵贯通至所述抽湿孔内；所述基轮沿径向与所述预压杆的位置一一对应地开设有抽吸部，所述预压杆内开设有集水孔，所述集水孔贯通至所述抽吸部，所述预压杆的侧壁上开设有吸水孔，所述吸水孔贯通至所述集水孔内；所述真空泵工作时，用于带动所述吸水孔吸取外部水汽。

更优地，所述吸水孔开设在所述预压杆沿所述基轮转动方向上的一侧。

更优地，所述吸水孔的轴心线倾斜布置，所述吸水孔靠近所述集水孔的一端距离所述基轮较远。

更优地，所述滑齿远离所述基体的一端具有圆弧过渡。

本发明提供一种牵引式秸秆生物质颗粒制作机，通过将滑齿设置成可滑动的，当物料堆积时，滑齿会在物料的挤压下产生偏移，从而增大滑齿与驱动齿之间的间距，进而使得滑齿转动时能够送入更多的物料，同时由于复位弹簧的作用，滑齿与物料挤压的过程中会在复位弹簧的作用下对物料形成预挤压，从而使送入的物料已经经过一次体积压缩，从而使得在不增大齿轮的情况下，使得单次送入的物料实际量增大，从而有效提高生产效率，有利于齿轮的小型化设计，降低对设备功率的需求。

附图说明

图1为自走式联合收割器械的结构示意图；

图2为本发明提供的一种牵引式秸秆生物质颗粒制作机的结构示意图；

图3为图2中A处局部放大图；

图4为图2中B处局部放大图；

图5为图2中C处局部放大图；

图6为图3中D-D处局部放大图；

图7为标准齿轮啮合状态工作示意图。

附图标记说明：

10成型齿轮；101滑槽；11滑齿；111圆弧角；112滑块；12复位弹簧；20主动齿轮；21驱动齿；22成型孔；30绞龙；40预压装置；41基轮；42预压杆；421吸水孔；422集水孔；43抽湿孔；431抽吸部；50秸秆拾取加工装置；60秸秆储料室。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

实施例一：

如图1所示，图1为总体结构示意图，其通过牵引机构实现移动，前端具有秸秆拾取加工装置50，用于将秸秆拾取并粉碎，机架上还设置有秸秆储料室60和秸秆输送装置，粉碎后的秸秆经现有技术中的输送装置输送至秸秆储料室，秸秆输送装置将秸秆送至成型装置内。其中，秸秆储料室可根据实际需要设置除尘装置，以将粉尘进行清除。值得注意的是，该部分内容均为现有技术，其原理采用市面上的秸秆拾取粉粹机。

如图2所示，本发明实施例提供的一种牵引式秸秆生物质颗粒制作机，该对辊式制粒机具有一壳体，壳体上具有进料口，进料口对应上述粉碎装置的出料口，该对辊式制粒机包括第一驱动装置和成型装置，第一驱动装置可以为独立设置的内燃机或电动机，也可为牵引机构通过传动机构进行的动力输入，此部分为现有技术，不再赘述，成型装置包括主动齿轮20和成型齿轮10，第一驱动装置用于带动主动齿轮20转动，主动齿轮20和成型齿轮10相啮合；

主动齿轮20上周向均布有渐开线驱动齿21，相邻的两个驱动齿21之间形成储料槽，主动齿轮20沿轴向开设有输出孔，输出孔内设置有绞龙30，绞龙30由动力装置驱动转动，当物料由成型挤出后，绞龙30转动将杆状挤出物切断呈颗粒状并输送至外部；如图2和图3所示，主动齿轮20上位于相邻的两个驱动齿21之间开设有成型孔22，成型孔22贯通至输出孔和储料槽内；

成型齿轮10包括基体、若干渐开线滑齿11和若干复位弹簧12，如图3所示，滑齿11周向均匀分布在基体周侧，滑齿11可滑动地设置在基体上；基体上与滑齿11一一对应的位置开设有若干滑槽101，滑齿11上一体成型有滑块112，滑块112可滑动地设置在滑槽101内，如图6所示，该滑块112优选为T型滑块112，滑槽101的横截面也呈T型；复位弹簧12位于滑槽101内，复位弹簧12一端固定连接在滑槽101内、另一端固定连接在滑块112上，当滑齿11挤压秸秆时，能够产生滑移，当无秸秆时，滑齿11在复位弹簧12的作用下恢复到标准位置；

主动齿轮20与成型齿轮10相啮合，滑齿11至少具有第一工作状态和第二工作状态：

当处于第一工作状态时，如图3所示，驱动齿21的一侧与滑齿11的一侧相抵触，复位弹簧12伸长，滑齿11偏离标准位置，滑齿11用于将物料推送至储料槽内；其中，标准位置为滑齿11未受外力时所处的位置，也即标准齿轮的模样；

当处于第二工作状态时，滑齿11的两侧分别与相邻的两个驱动齿21相啮合，滑齿11用于将储料槽内的物料朝向成型孔22内推送。

工作时，粉碎后的秸秆从进料口进入，堆积在主动齿轮20和成型齿轮10之间，主动齿轮20转动时，带动成型齿轮10转动，成型齿轮10转动时，会推动秸秆并形成挤压，滑齿11受到秸秆的反作用力产生滑移，偏离标准位置，使滑齿11与驱动齿21之间的间距增大，同时由于滑齿11还受到复位弹簧12的作用，会对秸秆持续施压，从而对秸秆形成预压紧；如图3所示，其中虚线为齿轮位于标准位置时的状态，从图上可以看出，当秸秆存在时，滑齿11距离下侧的驱动齿21之间的间距相对于滑齿11处于标准位置时距离相同驱动齿21之间的间距要大，当滑齿11转动至大致位于储料槽的位置，滑齿11与位于上侧的驱动齿21之间产生干涉(标准位置时不会产生干涉，标准位置时，驱动齿21与滑齿11为滚动接触)，此时驱动齿21会迫使滑齿11朝向标准位置的趋势移动，从而对秸秆形成进一步挤压，随着滑齿11的移动，逐步朝向储料槽内移动，从而对储料槽内的秸秆进行挤压，使储料槽内的物料被迫从成型孔22内挤出，最终在绞龙30的切割下形成颗粒状。

实施例二：

由于滑齿11偏移对物料的预挤压以及物料的输送量有限，对于松散的秸秆，对其提前挤压从而形成致密结构，可以有效的提高单次有效的实际送入量，因此在实施例一的基础上，本实施例中还包括预压装置40和第二驱动装置，如图2和图4所示，预压装置40包括基轮41和若干预压杆42，预压杆42的数量大于驱动齿21的数量，若干预压杆42周向均匀分布在基轮41的周侧，预压杆42通过扭簧可转动地安装在基轮41上，具体的，预压杆42呈板状结构，其两端分别通过扭簧可转动地安装在基轮41上；基轮41转动时，带动预压杆42将物料朝向储料槽内推送且预压杆42转动时和驱动齿21形成冲击，如图3所示，预压杆42转动时一方面将物料推送至主动齿轮20上的储料槽内，同时还会将多余的秸秆拨送至主动齿轮20和成型齿轮10之间；第二驱动装置用于驱动基轮41转动。第二驱动装置可以为独立的内燃机或电机，也可为通过传动机构实现动力输入的外部动力装置。

进一步地，基轮41的转动速度大于主动齿轮20的转动速度。

工作时，第二驱动装置带动基轮41转动，基轮41转动时带动预压杆42移动，秸秆从进料口进入时，在预压杆42的带动下迅速进入储料槽内，使储料槽内预填充部分秸秆，多余的秸秆通过预压杆42的拨动送入主动齿轮20和成型齿轮10之间；预压杆42转动时，由于速度较主动齿轮20快，因此预压杆42转动时会和驱动齿21产生冲击，当两者之间存在秸秆时，预压杆42对秸秆形成冲击力，使秸秆变的密实，提高单次实际送入量，而预压杆42由于可转动，当其受到冲击后会产生偏转，从而避免和驱动齿21产生干涉。

实施例三：

由于回收青秸秆时，秸秆内含水量较高，而秸秆由于齿轮啮合以及预压杆42的快速冲击和摩擦，会产生大量的热量，这些热量使水分蒸发，较多的水蒸气会导致分子间的距离增大，从而影响热量的传导，使得秸秆的粘结力下降。由于制粒机内部空间有限，水蒸汽不能及时排出，蒸发后的水汽形成高压，从而导致体积发生膨胀，使得其占据的空间增大，发生“汽堵”现象，情况严重时会使得原料快速从成型孔22内喷出，产生“放炮”现象。

因此在实施例二的基础上，本实施例中还包括真空泵，如图4所示，基轮41上开设有一端开口的抽湿孔43，真空泵贯通至抽湿孔43内；基轮41沿径向与预压杆42的位置一一对应地开设有抽吸部431，预压杆42内开设有集水孔422，集水孔422贯通至抽吸部431，预压杆42的侧壁上开设有吸水孔421，吸水孔421贯通至集水孔422内；真空泵工作时，用于带动吸水孔421吸取外部水汽。

进一步地，吸水孔421开设在预压杆42沿基轮41转动方向上的一侧。

进一步地，吸水孔421的轴心线倾斜布置，吸水孔421靠近集水孔422的一端距离基轮41较远。

由于预压杆42转动时对秸秆形成冲击力，秸秆内的水分会在冲击力作用下被挤出，真空泵抽吸时，将该部分水汽抽至外部。秸秆受到挤压过程中的水汽同理通过吸水孔421被抽吸至外部。如图4所示，在集水孔422靠近基轮41的端部可将孔径扩大，使得预压杆42受力发生偏转时，能够有效保持抽湿孔43、抽吸部431和集水孔422的有效贯通。倾斜设置的吸水孔421由于倾斜方向朝向集水孔422、朝向远离抽湿孔43的方向，因此秸秆不易进入集水孔422，部分残留的秸秆会在预压杆42转动的过程中在离心力的作用下被甩出。为了进一步防止吸水孔421堵塞，也可在吸水孔421的位置设置滤网。

实施例四：

如图5和图7所示，当滑齿11为标准齿轮时，其产生滑移时，会与驱动齿21发生干涉，由于标准齿轮加工时，一般进行的都是倒斜角，当滑齿11移动后，滑齿11和驱动齿21之间由标准啮合时的滚动接触变为滑动接触，倒斜角存在尖锐部，滑动时会破坏驱动齿21的齿面结构，且标准啮合时滑齿11与驱动齿21为滚动接触，秸秆仅受到挤压而未发生滑动，因此无法有效的将更多的物料推入储料槽，因此在实施例四的基础上，本实施例中，滑齿11远离基体的一端具有圆弧过渡，也即在原有的标准齿形的基础上，对齿形端部的两侧进行倒圆角，形成圆弧角111。圆弧过渡使得滑齿11与驱动齿21接触时不会破坏驱动齿21的齿面结构，由于倒圆角后使得滑齿11相对于标准齿形形成了更多的让位空间，使得滑齿11与驱动齿21之间形成滑动摩擦，可以有效带动秸秆形成“流动”状态，进而使得秸秆能够在更小的驱动力下从成型孔22中挤出，降低对制粒机的功率要求。

值得注意的是，更优地，上述牵引式秸秆生物质颗粒制作机，还可包括喷水装置，设置在箱体上，用于对进料口喷水，根据秸秆物料的含水率情况，调整含水率；秸秆集存装置，设置在箱体上，用于将捡拾装置输送出来的粉碎秸秆集存，集存装置下部设有排尘孔，用于使秸秆内的粉尘；还包括秸秆秸秆输送装置，将集存装置中的秸秆输送到成型装置。

更优地，还可包括化肥等颗粒物料撒施装置，用于将化肥等颗粒物料撒施在秸秆输送装置的绞龙内；

更优地，还可包括菌剂等液态物料喷施装置，将菌剂等液态物料喷施在秸秆输送装置的搅龙内。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种牵引式秸秆生物质颗粒制作机，包括机架、秸秆捡拾加工装置、秸秆储料室、秸秆输送装置、牵引机构、第一驱动装置和成型装置，所述秸秆捡拾加工装置、秸秆储料室、秸秆输送装置、第一驱动装置和所述成型装置均设置在所述机架上，所述牵引机构用于带动所述机架移动，其特征在于，所述成型装置包括主动齿轮和成型齿轮，所述第一驱动装置用于带动所述主动齿轮转动；

所述主动齿轮上周向均布有渐开线驱动齿，相邻的两个所述驱动齿之间形成储料槽，所述主动齿轮沿轴向开设有输出孔，所述输出孔内设置有绞龙；所述主动齿轮上位于相邻的两个所述驱动齿之间开设有成型孔，所述成型孔贯通至所述输出孔和所述储料槽内；

所述成型齿轮包括基体、若干渐开线滑齿和若干复位弹簧，所述滑齿周向均匀分布在所述基体周侧，所述滑齿可滑动地设置在所述基体上；所述基体上与所述滑齿一一对应的位置开设有若干滑槽，所述滑齿上一体成型有滑块，所述滑块可滑动地设置在所述滑槽内，所述复位弹簧位于所述滑槽内，所述复位弹簧一端固定连接在所述滑槽内、另一端固定连接在所述滑块上；

所述主动齿轮与所述成型齿轮相啮合，所述滑齿至少具有第一工作状态和第二工作状态：

当处于第一工作状态时，所述驱动齿的一侧与所述滑齿的一侧相抵触，所述复位弹簧伸长，所述滑齿偏离标准位置，所述滑齿用于将物料推送至所述储料槽内；其中，所述标准位置为所述滑齿未受外力时所处的位置；

当处于第二工作状态时，所述滑齿的两侧分别与相邻的两个所述驱动齿相啮合，所述滑齿用于将所述储料槽内的物料朝向所述成型孔内推送。

2.如权利要求1所述的一种牵引式秸秆生物质颗粒制作机，其特征在于，还包括预压装置和第二驱动装置，所述预压装置包括基轮和若干预压杆，所述预压杆的数量大于所述驱动齿的数量，若干所述预压杆周向均匀分布在所述基轮的周侧，所述预压杆通过扭簧可转动地安装在所述基轮上；所述基轮转动时，带动所述预压杆将物料朝向所述储料槽内推送且所述预压杆转动时和所述驱动齿形成冲击；所述第二驱动装置用于驱动所述基轮转动。

3.如权利要求2所述的一种牵引式秸秆生物质颗粒制作机，其特征在于，所述基轮的转动速度大于所述主动齿轮的转动速度。

4.如权利要求1-3任意一项所述的一种牵引式秸秆生物质颗粒制作机，其特征在于，还包括真空泵，所述基轮上开设有一端开口的抽湿孔，所述真空泵贯通至所述抽湿孔内；所述基轮沿径向与所述预压杆的位置一一对应地开设有抽吸部，所述预压杆内开设有集水孔，所述集水孔贯通至所述抽吸部，所述预压杆的侧壁上开设有吸水孔，所述吸水孔贯通至所述集水孔内；所述真空泵工作时，用于带动所述吸水孔吸取外部水汽。

5.如权利要求4所述的一种牵引式秸秆生物质颗粒制作机，其特征在于，所述吸水孔开设在所述预压杆沿所述基轮转动方向上的一侧。

6.如权利要求5所述的一种牵引式秸秆生物质颗粒制作机，其特征在于，所述吸水孔的轴心线倾斜布置，所述吸水孔靠近所述集水孔的一端距离所述基轮较远。

7.如权利要求1所述的一种牵引式秸秆生物质颗粒制作机，其特征在于，所述滑齿远离所述基体的一端具有圆弧过渡。

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