一种秸秆熟化机的制作方法

本发明涉及农业机械领域，特别涉及一种秸秆熟化机。

背景技术：

近年来，关于粮食作物秸秆转化利用途径的研究日益受到重视。其中，加工牲畜饲料被普遍认为是一种有效的转化方法。秸秆由于富含多种微量元素和矿物质，非常适合生产牲畜饲料，同时秸秆资源丰富，秸秆饲料的价格也远低于传统的以粮食为原料的饲料。

但由于我国对优质秸秆饲料高效生产技术及设备的研究不足，造成了如下的突出矛盾：一方面，全国主要牧区的牲畜存栏量远超草场的承受能力，加之全国性的草原退化、沙化、盐碱化，饲料缺口巨大。另一方面，各地每年在夏秋季因作物秸秆不能有效利用，而不得不采用原始的焚烧方式来处理秸秆，形成环境污染难题。

解决上述问题最好的方法就是研制高效和便于推广使用的秸秆饲料加工设备。

申请号为201510229106.3的专利文件公开了一种“秸秆饲料熟化机”，该秸秆熟化机在主轴总成上设有锥形导料螺杆和柱形导料螺杆构成的导料螺杆，导料螺杆上设有连续的、螺距由后至前逐渐变大的螺纹。申请号为201520250893.5的专利文件公开了一种“秸秆熟化机”。该秸秆熟化机的挤压筒内依次装有变径挤压体和变径变距熟化头，变径挤压体和变径变距熟化头周向均排布有间距逐渐缩小的外螺纹。该两种秸秆熟化机所采用的结构的特点是从挤压块后部(入料口位置)到前部(出料口位置)的每个螺距与外套内壁之间所形成存料空间均不相同，并逐渐减小。其工作原理就是利用这种在输送过程中存料空间逐渐减小的特点，来实现秸秆压缩，进而达到“仓内高压”条件的。这种工作原理可概括为“不断减少单位数量秸秆的占用空间，从而增加压力”。其不足之处在于：

1)由于这些设备的前端出料口的出料间隙(环状)是始终存在并且固定不变的，因此秸秆到达出料口时，在压力的作用会直接从出料间隙中喷出。这就将秸秆的有效压缩时间限制为从挤压块后部输送到前部出口的一段时间。在这段时间要保证秸秆被有效压缩，就得要求挤压块要有较大的螺距变化值，并且挤压块还要对秸秆施加较大的挤压力以克服秸秆体积被快速压缩所产生的阻力。这就增加了挤压块的加工制造难度和配套动力的功率，同时也增加了对熟化仓体、芯轴、轴承和轴承座等支撑和传动用的零部件强度的要求，进而增加了设备的体积、重量和制造成本。

2)这种工作原理和设备结构方案对上料数量和连接性的控制要求很高。如果上料的数量过多，设备易出现堵塞故障；如上料的数量过少或不能保证连接上料，则易出现秸秆还没有被充分压缩，仓内的压力和温度没有达到熟化条件，秸秆就从出料间隙中喷出的问题，严重影响秸秆熟化饲料的质量稳定性。

3)这种工作原理和设备结构方案对设备的适用性有较大影响。受地域差异和不同牲畜饲喂要求的影响，秸秆熟化饲料的原料品种和熟化程度要求差异很大。而这种工作原理和设备结构方案很难根据原料品种和熟化程度要求的不同对熟化仓内压力进行有针对性地调节，这就严重影响了设备的适用性。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供了一种生产秸秆压缩饲料和秸秆发酵饲料所需的秸秆熟化机。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种秸秆熟化机，包括机架、驱动电机、皮带轮、熟化仓，驱动电机与熟化仓安装在机架上，驱动电机通过皮带轮驱动熟化仓的主轴旋转；所述熟化仓包括仓体、挤压块、主轴、活塞体、压缩弹簧、弹簧座，主轴设置在仓体内，在主轴上固定有挤压块，活塞体设置在仓体的出料口处，压缩弹簧套接在主轴上、一端顶接活塞体另一端顶接弹簧座，弹簧座也套接在主轴上通过锁紧螺母定位，锁紧螺母螺接在主轴上。

所述仓体包括前仓体、后仓体，前仓体与后仓体通过螺栓连接，后仓体为圆筒形结构，在其中部开有长方形进料口，后仓体的内壁上均匀铸有数条凸起的螺旋筋；前仓体为圆锥筒形结构，前端为出料口，其内壁上也均匀铸有数条凸起的螺旋筋，前仓体的螺旋筋数量与后仓体的螺旋筋数量相同，后仓体的螺旋筋末端与前仓体的螺旋筋起始端衔接对正。

所述挤压块包括前挤压块、后挤压块，前挤压块为纺锤形结构，外表面设有等距变径的螺旋叶片，后挤压块为圆柱形结构，外表面设有等距等经的螺旋叶片，前挤压块、后挤压块在主轴上对接，后挤压块上的螺旋叶片末端与前挤压块上的螺旋叶片起始端衔接对正。

还包括入料斗，入料斗为上大下小的锥筒形结构，安装在熟化仓的后仓体的入料口上。

所述机架包括底座、梯形架、电机座梁、长横梁、小轴承座支架，梯形架固定在底座上，支撑安装后仓体；电机座梁固定在底座的侧面，支撑安装驱动电机；小轴承座支架通过长横梁与底座固定连接，支撑安装熟化仓的小轴承座；在底座的电机安装侧固定有电机张紧板。

一种秸秆熟化机的熟化工艺，具体如下：

首先启动驱动电机，驱动主轴并带动后挤压块和前挤压块旋转；将原料从入料斗放入熟化仓中，在后挤压块与前挤压块上螺旋叶片的旋转推送作用下，原料沿后仓体和前仓体内壁上由凸筋形成的螺旋槽被推到熟化仓的最前端；

由于熟化仓前端的出料口被活塞体堵住，原料逐渐在活塞体前堆积并被不断压缩，此时，熟化仓内的温度将不断增加，原料在这一过程中被加热熟化；同时，原料的压缩比也在不断加大，在应力的作用下，原料对活塞体的压力也在不断加大，当压力大于压缩弹簧加在活塞体上的预紧力时，活塞体将向外移动，熟化仓前端的出料口将被打开，原料将从圆环形出料口喷出；

在熟化仓内、外压力差的作用下，原料的体积将迅速膨胀，其内部的致密组织结构被打碎，原料也被加工成熟化秸秆料，可用于加工秸秆压缩饲料和秸秆发酵饲料；

通过调整锁紧螺母的旋入深度来调节压缩弹簧的预紧力，从而控制熟化仓出料口的打开压力，进一步的控制熟化仓内部的熟化温度。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明在直段挤压块(后挤压块)上所采用的等径等距的螺旋叶片结构和纺锤形挤压块(前挤压块)上所采用的变径等距的螺旋叶片结构，其加工制造难度较现有技术的变距的螺旋叶片结构大大降低。同时，使挤压块的受力情况也有较大的改善，不会出现较大的载荷突变情况。这就减小了对熟化仓体、芯轴、轴承和轴承座等支撑和传动用的零部件强度的要求，进而减小了设备的体积、重量和制造成本。

2)本发明适用于多种不同的作物秸秆加工：本发明通过调整压缩弹簧的压缩量既可控制熟化仓前端开口的打开压力，也可控制熟化仓内部的温度，加工不同原料时，可通过调节螺母的旋入深度来调控所需的压力。

附图说明

图1为本发明秸秆熟化机的结构主视图。

图2为本发明秸秆熟化机的熟化仓结构视图。

图3为本发明秸秆熟化机的后仓体结构视图。

图4为本发明秸秆熟化机的前仓体结构轴测视图。

图5为本发明秸秆熟化机的后挤压块结构视图。

图6为本发明秸秆熟化机的前挤压块结构视图。

图7为本发明秸秆熟化机的机架结构主视图。

图8为本发明秸秆熟化机的机架结构俯视图。

图9为本发明秸秆熟化机的机架结构左视图。

图10为图9的A向视图。

图11为图9的B-B剖视图。

图中：1-机架、2-驱动电机、3-主动皮带轮、4-入料斗、5-熟化仓、6-长横梁、7-梯形支架Ⅰ、8-短横梁Ⅰ、9-梯架加强梁Ⅰ、10-梯形支架Ⅱ、11-上横梁、12-梯架加强梁Ⅱ、13-纵梁Ⅰ、14-短横梁Ⅱ、15-电机座梁Ⅰ、16-短横梁Ⅲ、17-电机座梁Ⅱ、18-电机张紧板、19-纵梁Ⅱ、20-加强角钢、21-小座梁、22-立柱、23-加强板、24-主轴、25-输入皮带轮、26-大轴承座、27-轴承Ⅰ、28-轴承Ⅱ、29-后仓体、30-后挤压块、31-前挤压块、32-前仓体、33-活塞体、34-压缩弹簧、35-弹簧座、36-锁紧螺母、37-小轴承座、38-轴承Ⅲ、39-压力轴承、40-垫片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式进一步说明：

见图1-图2，一种秸秆熟化机，包括机架1、驱动电机2、皮带轮、熟化仓5，驱动电机2与熟化仓5安装在机架1上，驱动电机2通过皮带轮驱动熟化仓5的主轴24旋转；所述熟化仓5包括仓体、挤压块、主轴24、活塞体33、压缩弹簧34、弹簧座35，主轴24设置在仓体内，在主轴24上固定有挤压块，活塞体33设置在仓体的出料口处，压缩弹簧34套接在主轴24上、一端顶接活塞体33另一端顶接弹簧座35，弹簧座35也套接在主轴24上通过锁紧螺母36定位，锁紧螺母36螺接在主轴24上。

在弹簧座35与锁紧螺母36之间安装有压力轴承39。压力轴承39的外圈与弹簧座35紧配合，内圈与垫片40紧配合，垫片40通过螺纹旋拧在主轴24上，在垫片40的外侧再旋拧锁紧螺母36。在活塞体33与主轴24之间安装有自润滑铜套，在压缩弹簧34的压力作用下，活塞体33被顶紧在前仓体32上，将出料口关闭。

所述仓体包括前仓体32、后仓体29，前仓体32与后仓体29通过螺栓连接，见图3，后仓体29为圆筒形结构，在其中部开有长方形进料口，后仓体29的内壁上均匀铸有数条凸起的螺旋筋；见图4，前仓体32为圆锥筒形结构，前端为出料口，其内壁上也均匀铸有数条凸起的螺旋筋，前仓体32的螺旋筋数量与后仓体29的螺旋筋数量相同，后仓体29的螺旋筋末端与前仓体32的螺旋筋起始端衔接对正。

所述挤压块包括前挤压块31、后挤压块30，见图6，前挤压块31为纺锤形结构，外表面设有等距变径的螺旋叶片，见图5，后挤压块30为圆柱形结构，外表面设有等距等经的螺旋叶片，前挤压块31、后挤压块30在主轴24上对接，后挤压块29上的螺旋叶片末端与前挤压块31上的螺旋叶片起始端衔接对正。

见图2，在后仓体29的末端固定有大轴承座26，主轴24从后仓体29内伸出，与大轴承座26内的轴承Ⅰ27和轴承Ⅱ28配合安装，主轴24的端部与输入皮带轮25固定连接。主轴24的另一端通过小轴承座37和轴承Ⅲ38固定在机架1上。

熟化仓5的后仓体29与机架1用螺栓固定连接，驱动电机2通过螺栓与机架1固定连接。在驱动电机2的输出轴上固定有主动皮带轮3，主动皮带轮3与熟化仓5上的输入皮带轮25通过三角带连接，其作用是将驱动电机2的输出的动力传递给熟化仓5的主轴24。

还包括入料斗4，入料斗4为上大下小的锥筒形结构，安装在熟化仓5的后仓体29的入料口上。入料斗4与熟化仓5的后仓体29固定连接，安装时入料斗4的小口要与后仓体29的入料口对正。

如图7-图11所示，所述机架包括底座、梯形架、电机座梁、长横梁6、小轴承座支架，梯形架固定在底座上，支撑安装后仓体29；电机座梁固定在底座的侧面，支撑安装驱动电机2；小轴承座支架通过长横梁6与底座固定连接，支撑安装熟化仓29的小轴承座37；在底座的电机安装侧固定有电机张紧板18。

底座由纵梁Ⅰ13、短横梁Ⅱ14、纵梁Ⅱ19和短横梁Ⅰ8组焊而成，纵梁Ⅰ13与短横梁Ⅱ14均采用方钢管制成，纵梁Ⅱ19与短横梁Ⅰ8均采用角钢制成，纵梁Ⅰ13、纵梁Ⅱ19的两端分别与短横梁Ⅰ8和短横梁Ⅱ14的内侧固接。

梯形架由梯形支架Ⅰ7、梯形支架Ⅱ10、上横梁11、梯架加强梁Ⅰ9、梯架加强梁Ⅱ12组焊而成，梯形支架Ⅰ7固定在纵梁Ⅱ19上端，梯形支架Ⅱ10固定在纵梁Ⅰ13上端；上横梁11、梯架加强梁Ⅰ9、梯架加强梁Ⅱ12分别固定在梯形支架Ⅰ7和梯形支架Ⅱ10之间。

电机座梁由电机座梁Ⅰ15、电机座梁Ⅱ17构成，电机座梁Ⅰ15和电机座梁Ⅱ17的一端与短横梁Ⅱ14固定连接，另一端与短横梁Ⅲ16固定连接。电机张紧板18固定在短横梁Ⅱ14的外侧；

小轴承座支架由立柱22、小座梁21组焊而成，小座梁21固定在立柱22的上端，立柱22固定在长横梁6的一端，长横梁6的另一端焊接在纵梁Ⅰ13、纵梁Ⅱ19的上表面。加强角钢20和加强板23固定在立柱22与长横梁6之间，起到加强加固的作用。

一种秸秆熟化机的熟化工艺，具体如下：

首先启动驱动电机2，驱动主轴24并带动后挤压块30和前挤压块31旋转；将原料从入料斗4放入熟化仓5中，在后挤压块30与前挤压块31上螺旋叶片的旋转推送作用下，原料沿后仓体29和前仓体32内壁上由凸筋形成的螺旋槽被推到熟化仓5的最前端；

由于熟化仓5前端的出料口被活塞体33堵住，原料逐渐在活塞体33前堆积并被不断压缩，此时，熟化仓5内的温度将不断增加，原料在这一过程中被加热熟化；同时，原料的压缩比也在不断加大，在应力的作用下，原料对活塞体33的压力也在不断加大，当压力大于压缩弹簧34加在活塞体33上的预紧力时，活塞体33将向外移动，熟化仓5前端的出料口将被打开，原料将从圆环形出料口喷出；

在熟化仓5内、外压力差的作用下，原料的体积将迅速膨胀，其内部的致密组织结构被打碎，原料也被加工成熟化秸秆料，可用于加工秸秆压缩饲料和秸秆发酵饲料；

通过调整锁紧螺母36的旋入深度来调节压缩弹簧34的预紧力，从而控制熟化仓5出料口的打开压力，进一步的控制熟化仓5内部的熟化温度。

本发明采用“不断增加单位空间内的秸秆数量，从而增加压力”的原理和方法，通过控制出料口活塞体33预紧压力来控制仓内压力及温度，因而对上料数量和连接性的控制要求不是很高。特别是上料的数量过少或不能保证连接上料时，由于单位空间内的秸秆数量和压缩率不足，其对活塞体33的作用力也不足以打开出料口，因此秸秆还是存储在熟化仓内，等待后续的秸秆到达。这就避免了因熟化仓内外压力差不足而造成的秸秆不能充分熟化的问题。另外，当出现堵塞现象时，由于堵塞时熟化仓内的压力要大于出料口正常打开时的压力，因此活塞体33将加大向外的运动量，出料口面积随之增大，秸秆的喷出量也将增大。这可有效地克服和缓解堵塞故障。