1.1社会背景
  秸秆当前是弱势产业，也是机会产业，3-5年后成为强势产业。随着“五化”利用的实现，秸秆将是农副产品的一个品种，和农业生产、粮食生产、牧业生产、林业生产并列中国农业五大产业。秸秆的收、运、储及综合利用相关环节所需的装备将成为农机装备企业新业务扩展新路径之一。但目前市场上投入生产的饲料打捆机存在机损严重以及分选效率低下等诸多问题，严重影响到我国乡村振兴战略的实施，因此当前市场对此存在大量供不应求状况.
          第二章  国内发展状况
2.1国内相关装置发展状况
  （1）我国打捆机的研究起步相对较晚，20世纪50年代末才开始研究固定式打捆机;于20世纪60年代初期从国外引进小方捆捡拾压捆机;20世纪70年代中期，国内部分企业相继开始仿制国外方捆机并开始了批量生产^[][][]。内部分企业相继开始仿制国外方捆机并开始了批量生产^]。我国的打捆机研究历程进展较慢，主要还是从测绘、仿制国外成熟机型入手。但是由于我国的制造工艺相对落后，基础理论的缺乏，所以研制的主要机型为牵引式小方捆打捆机。小型牵引式打捆机按照牵引方式又可分为正牵引式和侧牵引式。其中正牵引式小方捆打捆机结构如图2.1.1所示，打捆机动力连接杆设置在打捆机中间。侧牵引式小方捆打捆机结构如图2.1.2所示，打捆机动力连接杆在打捆机侧面^[4]。

 
       图2.1.1正牵引式小方捆机               

       图2.1.2 侧牵引式小方捆打捆机
  我国最初的打捆机比较经典的机型如中国农机院研制的9YFQ系列小方捆打捆机，其它的一些比较知名的如农装公司的1600系列小方捆打捆机等，但是结构比较类似，如图2.1.3 所示。
  （2）当前在我国各企业对于国外先进打捆技术的消化和吸收过程中，结合了国内市场经验以及种植户使用情况反馈，逐渐开发出了适宜我国国情的农业生产配套打捆机械，目前形成了以福田雷沃、东方红、华德农机等为代表的打捆机生产制造企业。

图2.1.3 国内的小型方捆机

（3）中国农业机械化科学研究院呼和浩特分院生产的华德9YFSZ-2.2型直连方草捆捡拾压捆机(如图2.1.4所示)既适合天然种植草场的牧草收获作业，也可适用于长秸杆作物直接或切碎后进行打捆作业，具有工作稳定可靠、捡拾速度快、喂入量大、维修简单、草捆密度高以及储运成本低等特点，该捡拾压捆机采用3个原装进口重型打结器，打出的草捆密度高、草捆规则、成捆率较高。

图2.1.4华德9YFSZ-2.2型直连方草捆捡拾压捆机

（4）上海世达尔公司生产的9YFQ-2.2ZS方草捆打捆机主要适用于收获玉米秸杆等高大粗壮型秸杆，既可适用于田间站立秸杆的直接收获打捆，也能应用于捡拾铺放于田间的秸杆，同时具有秸杆的切碎、揉搓、喂入、打捆等功能。该机型还装配有双轴甩刀捡拾破碎机构，可以对秸杆经过二次破碎，从而使秸和更细化。另外，其还采用了弹簧装置将牵引臂和捡拾破碎机构进行联接，达到了地面仿形的效果。
  （5）福田雷沃公司生产的MF3040型秸杆打捆机，整机设计为中置牵引的方式，并且采用了纵轴线对称结构设计(如图2.1.5所示)，使得行驶性能更加稳定，同时减/小了转弯半径，更适合我国的小地块和不规则地块作业。打结器采用了德国进口D型打结器，保证了捆绳打结的高效率和高质量。其通过系统优化弹齿强度和线速度，使作物喂入更流畅、降低了堵塞率的同时也降低了漏检率。
  虽然我国生产的小型打捆机与国外产品在功能和外形上很接近，但是由于国产打捆机技术不成熟，设计理论不完善，长期处于模仿国外打捆机阶段，因此国产打捆机在打捆成功率、秸杆压缩密度和打结成功率上，都和国外产品有着不小差距，另外一些关键技术，例如打结器，还依赖于进口。使得我国打捆机的最终成捆率、草捆产品密度都比国外先进产品低，这直接造成了秸杆、草物料压缩成捆时密度不能精确的调节控制，草捆与草捆之间的密度、尺寸等差异较大、散捆率较高等问题。

图2.1.5 雷沃MF3040型打捆机
2.2针对现状做出的改进

秸秆饲料自动方形打捆机实现饲料打捆全自动的功能，节省人工，代替了人工进行套袋的繁重工作,不仅减少了劳动力，还大大提高了打捆效率。
  本研究系统完成了饲料打捆机的全自动打捆饲料功能，并针对当前饲料打捆机工作过程提出了亟待解决的研究问题，如粉粹长度不可调、除尘不充分、无法实现一机多用导致适用性差、效率低下导致能耗高、无法实现打捆后饲料的测量、智能化程度低等问题;
  以上问题会造成打捆后饲料不符合运输标准、打捆饲料松散不牢固、打捆效率低、耗能高以及粉碎饲料堆积造成的工作不连续等不良后果。本产品针对当前饲料打捆机存在的上述主要问题做了相应的研究改进处理
第三章  结构介绍
基本构成装置

该装置由动力装置、回收送料装置、压缩机构、成捆室等组成。

图3 基本构成装置

 秸秆饲料自动方形打捆机通过拖拉机提供动力，由万向节传递到液压马达处，经过分路连接控制盒将动力进行分配。经回收送料机构捡拾的秸杆在单向传动轴和鼓风机的作用下进入送入压缩箱内。在三个液压油缸推头的作用下，秸杆逐渐形成被压缩逐渐形成方捆，直到达到规定的紧实度，报警器声音报警。 此时打好方捆在III缸推头推动下进入打捆室执行绕网打捆。最后打开后罩把方捆排出机体外。

3.1动力装置

  秸秆饲料自动方形打捆机是由拖拉机动力输出轴驱动的机械。机器工作时，打捆机与拖拉机通过悬挂机构连接。拖拉机的动力输出轴通过万向节与液压马达的主动轴相联接。拖拉机动力经动力输出轴、万向节传至液压马达的主动轴。传递的动力通过分路连接控制盒一部分经皮带将动力传递给回收送料机构的左右主传动轴，供回收送料机构捡拾、传送秸秆。另一部分传递到位于中间骨架焊合处的控制盒处，再由其分配给三个液压油缸，为其提供压缩所需动力。

图3.1.1万向节传动器

1. 1.动力输出轴  2万向节传动轴.  3. 液压马达主传动轴  4.液压马达  

 3.2回收送料机构及其原理

图3.2.1回收送料机

1. 伸缩耙齿  2单向旋转轴.  3. 筒体  4.集料箱 5输送装置 6提升臂

回收送料装置在回收秸秆时，伸缩弹齿的运动由凸轮轴、主动轴以及与主动轴连接的皮带轮控制。另一端安装有超越离合器，避免因为意外情况导致的捡拾器反转。顶部装有提升臂，除了保证回收机稳定工作，还可以使回收送料机构上下运动。安装在筒体底部的锤爪在机器遇到不平地面可有短暂接触，以减少秸秆收集的损失率，锤爪在调整完成后使其与地面最小距离为5-10cm。
  为防止秸秆回流以及秸杆缠绕拨混造成的堵塞,拨混的设计采用伸缩拨齿原理。伸缩耙齿位于凸轮主轴上，凸轮轴左侧与主动轴相连。机器运转前进时，动力装置通过链条将动力传到回收送料结构的一侧皮带轮，品带轮通过主动轴带动凸轮轴进行旋转。伸缩耙齿在凸轮轴带动下转动，捡拾被联合收割机收割脱粒后排出的秸秆残渣。在挡板的作用下，秸秆残渣集中于筒体内，单向旋转轴筒体内的秸秆残渣传递到左侧集料箱内。左侧集料箱内装备有鼓风机，单向旋转轴经过变速后为其提供动力让鼓风机将草料吹入集草箱中做压缩处理。
3.3控制系统
  秸秆饲料自动方形打捆机共分为4种模式:自动控制模式及手动分步控制模式、报警模式和急停模式。
  本系统主要由 PLC 主控制模块、液压油缸控制单元、打捆控制模块、送料控制模块、自动半自动切换模,以及电源等组成。
  控制系统完成对回收送料速度、 液压系统的控制以及自动缠网切割等信息的操作处理,并对系统实行监控界面和参数界面进行设置,及时地显示出检测模块的信息变化。
3.4压缩机构及其原理
  本饲料打捆机主要采用三缸液压推头在下集草箱同时工作来实现秸秆草料的方形压缩。其机构主要包括集草箱、油缸推头、液压油缸等机构。机器在前进过程中，秸杆经回收送料机构以及鼓风机喂入下集草箱，此时出料口挡板关闭。当越来越多的秸杆进入集草箱形成的封闭空间后，位于压缩箱三个方位的液压油缸同时工作。在三个液压油缸推头的压缩作用下逐渐形成一个方形草捆形状，最后形成一个800×450×350（略有膨胀）的长方体草捆。当方捆达到一定紧实度时，紧实度感应机构通过传感器控制液压油缸停止压缩。此时出料口挡板打开，III缸推头推动成形方捆进入成捆室，进行缠带打捆。
 

图3.3.1压缩机构

1.下集草箱  2.Ⅱ缸推头焊合 3.筒体 4.III缸推头焊合 5.上集草箱 6.提升臂 7.Ⅰ缸推头焊合
3.5成捆室
当方捆达到所需要的要求后，III缸推头推动成形方捆进入成捆室，位于打捆部位底部的压力传感器检测圆草捆质量以及压实度是否符合要求。若符合缠网要求，则反馈到控制电路,控制电路依据设定程序运行电动，电动机转动带动链轮机构工作，链轮上缠有的捆带便开始进行环形缠绕，实行打捆操作。链轮转动过程中，缠带计数机构根据链轮机构输出的位移，记录并计算缠带圈数。当记录圈数达到设定值时,位于一旁的激光切割机构开始运行。激光切割机构根据缠带计数机构连杆传递的动作将捆带切断。上述作业完成后,链轮旋转一周并触动行程开关,切断电动机电源,链轮停转且回到动作前的初始位置，准备下一个缠带循环。打捆后的方形草捆继续在III缸推头推动下移动，最终送出成捆室，完成打捆后的输送工作。
               

图3.4.1压缩机构

1. 成捆室  2.出捆口 3.链轮 4.III缸推头

饲料自动打捆机

第四章 市场分析及经济效益

4.1产品优点
  较之传统的打捆机，该产品五大特点：
         1、粉碎揉丝效果好；
         2、除尘干净；
         3、可收玉米、小麦、大豆、花生、葵花等多种作物秸秆；   
         4、各种状态，包括站秆、放铺秆、机收秆等均适用；
         5、可收干贮，亦可青贮；
  秸秆饲料打捆机，能够在田间地头将秸秆一次性变为牛羊直接食用的饲料，草捆密度高，便于运输、储存。是养殖户、农机大户、合作社的理想选择。
4.2市场分析经济效益
  我国随着环境保护力度加大，秸秆禁烧政策更加严格，国家大力发展畜牧业及禁牧政策，使得秸秆饲料需求逐年加大。秸秆饲料打捆机需求逐渐爆发，其市场前景尤为广阔。2020年之前，市场上投入生产的饲料打捆机需人工进行套袋，工人工作环境恶劣，机损严重以及分选效率低下等诸多问题，严重影响到我国乡村振兴战略的实施，因此当前市场对此存在大量供不应求状况。2020年率先研发出的“秸秆饲料自动方形打捆机”，实现全自动/人工一机两用，节省人工，技术领先，现代竞争优势显著，农业机械化水平不断提升。因装置面向人群为农业人员，设备市场潜力巨大，且装置采取智能、手动两种模块，操作简单，可以有效减少人力物力财力，满足市场需要，提高企业经营活动的经济效益。本产品充分利用技术优势提高机器运作效率，全程农机化、精准化、高效化以及服务化，努力实现农业机械持续健康发展。