一种牧草压捆方法

摘要

本发明公开了一种牧草压捆方法，结合牧草特别是禾本科牧草的压缩力学特性，合理分布压缩活塞的不同行程所需时间，属于牧草加工技术领域。所采取的技术方案包括：活塞在牧草压缩过程中的运动速度是交变的。本发明的优点是，能够充分将牧草的压缩力学特性与压缩活塞的往复运动相吻合，最大限度地发挥液压式牧草高密度打捆机的效能，降低了不必要的能源(电能)消耗，并提高了打捆效率。将这一工艺通过编程等方式输入到打捆机的控制系统中，就能实现活塞的运动形式与设计的一致性，非常易于应用，可全面提高牧草加工过程的生产效率。

权利要求

1.一种牧草压捆方法，其特征在于，活塞在牧草压缩过程中的运动速度是交变的；所述活塞的运动分为三个阶段：第一阶段，压缩设备内填加散状牧草后，活塞高速推进，快速3

将散状牧草推集至临界密度，在压缩腔内形成密度为450～550kg/m 的草捆雏形；随后活塞运动进入第二阶段，活塞向前的推进速度急剧下降至低速状态；最后活塞运动进入第三阶段，活塞高速运动返回初始点，同时草捆被侧面活塞推出压缩腔，并由打包机构捆包成要3

求规格的草捆；所述活塞在第二阶段的行进时间为2～8s，草捆密度由500kg/ m 升至到3

700kg/ m ；所述牧草为梯牧草；

上述第一阶段中，所述活塞高速推进，其运动速度为v1＝0.6～1.0m/s；所述第二阶段活塞速度急剧下降到达的低速为v2＝0.015～0.025m/s；所述第三阶段活塞高速运动返回初始点，其速度为v3＝0.8～1m/s。

2.根据权利要求1所述的牧草压捆方法，其特征在于，所述的第一阶段中，活塞所需压力小于或等于1MPa，第二阶段所需压力为10～14MPa，第三阶段，活塞是空载运行，因此所需压力可以不计。

说明书

一种牧草压捆方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种牧草压捆方法，结合牧草特别是禾本科牧草的压缩力学特性，合理分布压缩活塞的不同行程所需时间，属于牧草加工技术领域。

背景技术

[0002] 目前，国内外的高密度牧草压缩设备通常由液压驱动装置，带动活塞在压缩腔内将散状的或者低密度的牧草一次挤压成型后，推出压缩腔捆装，形成高密度草捆。但是，在控制活塞的运动方面，目前的设备一般仅仅简单地调整活塞可达到压力峰值，使高压油泵以单一的速度工作，却忽略了牧草自身的力学特性和压缩特性，造成活塞的运动速度没有与牧草草捆的流变学特性和压缩力学特性相吻合，没有充分发挥出高密度牧草压缩设备的效率，而影响了生产效益。

发明内容

[0003] 本发明的目的是要提供一种牧草压捆新方法，这种方法通过合理分配压缩设备活塞往复行程中的速度，使压缩过程吻合牧草的压缩力学特性和流变学特性，有效地发挥高密度牧草压缩设备的效率并降低能源消耗。

[0004] 为了达到本发明的目的所采取的技术方案包括：活塞在牧草压缩过程中的运动速度是交变的，即快-慢-快。

[0005] 上述的牧草压捆方法中，所述活塞的运动分为三个阶段：第一阶段，压缩设备内填加散状牧草后，活塞高速推进，快速将散状牧草推集至临界密度，在压缩腔内形成密度约3
450～550kg/m 的草捆雏形；随后活塞运动进入第二阶段，活塞向前的推进速度急剧下降至低速状态；最后活塞运动进入第三阶段，活塞高速运动返回初始点，同时草捆被侧面活塞推出压缩腔，并由打包机构捆包成要求规格的草捆。

[0006] 上述的牧草压捆方法中，所述活塞在第二阶段的行进时间为2～8s，草捆密度由500kg/m3升至到700kg/m3，活塞速度为0.015～0.025m/s。

[0007] 上述的牧草压捆方法中，所述第一阶段，活塞的运动速度为v1＝0.6～1.0m/s，第二阶段活塞降速到v2＝0.015～0.025m/s，缓慢推行5～9s，第三阶段活塞以速度v3＝0.8～1m/s的高速返回。

[0008] 上述的牧草压捆方法中，所述的第一阶段中，活塞所需压力小于或等于1MPa，第二阶段所需压力为10～14MPa，第三阶段，活塞是空载运行，因此所需压力可以不计。

[0009] 针对目前国内外牧草压捆工艺与牧草压缩特性未有效结合，压缩设备活塞往复速度单一而造成压缩效率低这一现实技术问题，本发明提供了上述的牧草压捆方法。

[0010] 本发明采用的技术方案的理论实验依据是：牧草在受压形成草捆的过程中，首先会达到临界密度，即在压缩腔内的牧草密度未达到临界密度时，活塞所受压力非常低，而压缩腔内牧草的密度达到临界密度后，压缩活塞所受阻力骤然增大，所需的压缩能耗也因为阻力增加而突然加大，通过发明人完成的压缩力学试验可知：牧草的含水率为10％～30％之间时(文献显示，牧草含水率高于35％后，将不可能压缩成型)，以梯牧草为主的禾本科3
牧草的临界密度约为500kg/m。另外，根据发明人完成的牧草应力松弛特性试验，得知其最短应力松弛时间为2～8s，即在保持草捆形状不改变的情况下，经过这一时间后，由于牧草捆的粘弹特性，将释放掉约37％的应力，减小了活塞回退后草捆反弹的变形量。依据这些试验结论，将高密度牧草压缩设备工作过程中活塞的运动分为三个阶段：第一阶段，压缩设备内填加散状牧草后，活塞应高速推进，快速将散状牧草推集至临界密度，在压缩腔内形成密
3
度约500kg/m 的草捆雏形；随后活塞运动进入第二阶段，活塞向前的推进速度急剧下降至低速或准静止状态，结合牧草应力松弛特性确定这一阶段的工作速度和工作时间，从而在压缩腔内形成稳定的草捆形态并初步消除草捆主要内应力。本发明中，这一过程活塞的行进时间为2～8s，草捆密度由500kg/m3升至到700kg/m3，满足应力松弛过程的基本条件。
当牧草在压缩腔内达到700kg/m3左右的密度时，并经历了2～8s的时间后，由应力松弛理论推知，形成的主要内应力也初步消除，活塞运动第二阶段完成；最后活塞运动进入第三阶段，压缩活塞高速运动返回初始点，同时草捆被侧面活塞推出压缩腔，并由打包机构捆包成要求规格的草捆。这样活塞分三个阶段的不同运动完成了一个草捆成型往复运动周期。在整个压缩过程中，由于采用液压的驱动方式，活塞的速度通过高压油泵的泵油量具体控制。

[0011] 本发明的优点是，能够充分将牧草的压缩力学特性与压缩活塞的往复运动相吻合，最大限度地发挥液压式牧草高密度打捆机的效能，降低了不必要的能源(电能)消耗，并提高了打捆效率。将这一工艺通过编程等方式输入到打捆机的控制系统中，就能实现活塞的运动形式与设计的一致性，非常易于应用，可全面提高牧草加工过程的生产效率。这是目前牧草打捆工艺中尚未采用的方法。

附图说明

[0012] 图1、图2是本发明的压缩活塞运动示意图。具体实例方式

[0013] 下面结合附图和实施例对本发明的方法作进一步说明。

[0014] 图1和图2中，1为活塞，2为压缩腔，3为散状牧草，4为临界密度的草捆，5为压缩完成的草捆。

[0015] 活塞1的I-II，II-III，III-IV三个运动阶段和v1，v2，v3三个不同运动速度构成本发明的核心，即本发明的核心是牧草在压缩过程中活塞的运动速度是变化的。

[0016] 散状牧草3喂入到一端封闭的压缩腔2中，活塞1以v1＝0.6～0.1m/s的速度完成I-II阶段的运动；经过行程a后活塞到达B位置，此时腔内牧草的瞬间密度为500kg/3
m 左右，牧草成为到达临界密度的草捆4；之后，活塞降速到v2＝0.015～0.025m/s，缓慢推行2～8s，前进距离b到达C位置，此时腔内牧草成为瞬间密度为700kg/m3左右的草捆
5，最后，活塞以速度v3＝0.8～1m/s的高速回退至原点，完成III-IV的运动阶段，同时，草捆由侧向推出捆包成型，完成一个草捆压制过程。在上述三个阶段中，第一阶段活塞所需压力小于1Mpa，第二阶段根据所需草捆密度高低，所需压力为10～14Mpa，一般为12Mpa左右，第三阶段，活塞是空载运行，因此所需压力可以不计。

[0017] 根据压缩对象具体特性不同，可调节前两个阶段的时间长短和活塞运动速度，从而吻合相应生物质材料的压缩力学特性。

[0018] 实例1

[0019] 原料类型：梯牧草，含水率15％左右；

[0020] 生产出草捆规格：截面积为30cm×40cm，重量为18kg；

[0021] 活塞提供压力为14MPa；

[0022] 由于梯牧草散草堆积密度为70kg/m3，由密度计算公式得出，压缩室保留长度应为小于等于214cm，即c≤214cm，活塞的最远位置应保持在此处；

[0023] 装料后开始压缩，由于梯牧草的最小临界密度为500kg/m3，活塞在高速度v1＝0.8m/s下推进184cm，达到临界速度，消耗时间为2.3s，此时所需压力小于1MPa，而后降为低速v2＝0.02m/s；

[0024] 活塞继续推进9cm，此时草捆的瞬间密度达到700kg/m3，用时约5s，此时活塞的速度非常低，活塞施压逐渐达到最大值14MPa，根据草捆的应力松弛特性，这一过程主要应力同时被释放，草捆密度继续加大；

[0025] 活塞随后以v3＝1m/s的高速空载快速回退约193cm，消耗时间为1.9s，活塞空载，施力可忽略不计，此时成型草捆被快速侧向推出，新散草加入压缩腔内，继续进行下一草捆压缩。

[0026] 单个草捆成型共耗时约9s，每分钟可生产草捆6.67个草捆。

[0027] 实例2

[0028] 原料类型：梯牧草，含水率9％左右；

[0029] 生产出草捆规格：截面积为30cm×40cm，重量为17kg；

[0030] 活塞提供压力为10MPa；

[0031] 由于梯牧草散草堆积密度为70kg/m3，由密度计算公式得出，压缩室保留长度应为小于等于214cm，即c≤214cm，活塞的最远位置应保持在此处；

[0032] 装料后开始压缩，由于梯牧草的最小临界密度为550kg/m3，活塞在高速度v1＝0.6m/s下推进187cm，达到临界速度，消耗时间为3.1s，此时所需压力小于1Mpa，而后降为低速v2＝0.025m/s；

[0033] 活塞继续推进6cm，此时草捆的瞬间密度达到700kg/m3，用时约2.4s，此时活塞的速度非常低，活塞施压逐渐达到最大值10MPa，根据草捆的应力松弛特性，这一过程主要应力同时被释放，草捆密度继续加大；

[0034] 活塞随后以v3＝1m/s的高速空载快速回退约193cm，消耗时间为1.9s，活塞空载，施力可忽略不计，此时成型草捆被快速侧向推出，新散草加入压缩腔内，继续进行下一草捆压缩。

[0035] 单个草捆成型共耗时约7.4s，每分钟可生产草捆8.10个草捆。

[0036] 实例3

[0037] 原料类型：梯牧草，含水率19％左右；

[0038] 生产出草捆规格：截面积为30cm×40cm，重量为20kg；

[0039] 活塞提供压力为14MPa；

[0040] 由梯牧草散草堆积密度为70kg/m3可知，压缩室保留长度应为小于等于214cm(由密度计算公式得出)，即c≤214cm，活塞的最远位置应保持在此处；

[0041] 装料后开始压缩，由于梯牧草的最小临界密度为450kg/m3，活塞在高速度v1＝1.0m/s下推进181cm，达到临界速度，消耗时间约为1.8s，此时所需压力小于1Mpa，而后降为低速v2＝0.015m/s；

[0042] 活塞继续推进12cm，此时草捆的瞬间密度达到700kg/m3，用时约8.0s，此时活塞的速度非常低，活塞施压逐渐达到最大值14MPa，根据草捆的应力松弛特性，这一过程主要应力同时被释放，草捆密度继续加大；

[0043] 活塞随后以v3＝1m/s的高速空载快速回退约193cm，消耗时间为1.9s，活塞空载，施力可忽略不计，此时成型草捆被快速侧向推出，新散草加入压缩腔内，继续进行下一草捆压缩。

[0044] 单个草捆成型共耗时约11.7s，每分钟可生产草捆5.13个草捆。

[0045] 本方法充分利用了牧草的压缩力学特性，使之与压缩过程相吻合，实践证明，与传统目前使用的活塞匀速前进和回退压捆工艺相比，生产效率得到很大提高。而传统压缩工艺采用曲柄滑块机构，在同样规模情况下只能生产3000kg/h的草捆。与传统压缩工艺相比，本方法降低能耗10％以上。

[0046] 本发明在充分掌握禾本科牧草-梯牧草(亦称猫尾草)的压缩流变学特性后，在每一次草捆成型过程中，合理分配活塞在压缩腔内的工作速度，充分发挥出压缩设备的最大效率。

[0047] 本发明这种交变的活塞压缩运动速度捆压方法也适用于其它种类牧草的捆压。

[0048] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。