秸秆捡拾打捆机活塞连杆断裂故障分析及改进方法

    张亚萍

    摘 要：叙述了某种型号秸秆方捆打捆机的工作原理，介绍了打捆机在使用中出现的故障，根据故障现象，分析出了故障产生的原因。针对故障产生的原因，进行了深入的分析与研究，提出了最终解决故障的措施和方法，改进后故障消除，机器工作稳定，运行状态良好。

    关键词：打捆机;连杆;故障;分析;改进

    中图分类号：S225 ? ? ? ?文献标识码：A

    doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.08.065

    0 引言

    近年来农作物秸秆已经变废为宝，既可作为牲畜饲料，又可以粉碎压块作为民用燃料，或做为生物质发电燃料被广泛利用。农作物秸秆的广泛综合利用，给秸秆捡拾打捆机提供了广阔的发展空间。但是，秸秆捡拾打捆机市场发展也出现了鱼龙混杂的现象，某型号方捆捡拾打捆机，在作业过程中频繁发生因往复压捆活塞连杆断裂而不能正常工作，给用户造成很大的经济损失。经过分解机器进行检测发现：该型号捡拾打捆机由于某些部位结构设计不合理，从而导致机器多次出现故障而致使机器不能正常工作。

    1 工作原理

    整机由主车牵引，动力由主机传动轴经传动箱传递给偏心轮，偏心轮带动曲柄旋转，曲柄带动连杆及往复活塞做直线运动，往复直线运动的活塞不断将捡拾器输送来的牧草或秸秆压实，从而完成秸秆的压实打捆作业。

    2 故障现象

    某草业公司采购了一批秸秆方捆捡拾打捆机，商品到货后正值水稻收获季节，当地政府要求加大秸秆捡拾打包回收力度，防止农民焚烧秸秆后带来环境污染。公司立即安排人手准备歇人不歇机，开展秸秆捡拾打包作业。令人意想不到的事情发生了，机器下地后进行作业，不到一天的时间，曲柄连杆机构中的连杆就断了，不但连杆断了，还把曲柄连杆活塞腔内的结构件全部打坏，腔室壁3 mm厚的钢板打出了大窟窿，且本次购买的10台机器，几乎是在同一时间内出现了同样的问题，甚至个别机器还发生了传动轴断裂，传动箱齿轮全部打齿报废的惡劣现象。

    3 故障产生的原因

    根据产生的故障对打捆机进行分解检测，其故障部位主要为压捆活塞、连杆、偏心轮后壁。

    检测后修复连杆重新装机，手动转动偏心轮曲柄及连杆活塞，发现当偏心曲柄即将转至前止点时，往复活塞的前端被偏心轮后壁上附着的一层硬物卡死，仅凭手动的力量已无法转动过去。进一步检测该机曲柄活塞腔室发现，在偏心轮后壁上附着一层大约5 mm厚的稻草纤维及泥土混合物，这些附着物异常坚硬。清除附着物后转动偏心曲柄机构，使活塞运动到前止点，检测活塞前端到偏心轮后壁的间隙为4 mm。捡拾打包机进行作业时水稻刚刚收获完毕，随后气温逐渐降低，秸秆的水分来不及蒸发导致含水量较大，具有较高的湿度和韧性，当机器长时间连续作业时，由于秸秆捡拾输送过程中产生的短纤维以及夹杂的泥土，充满了偏心曲柄机构内腔室，这些细微纤维状的夹杂物很容易聚积附着在内腔壁上，随着机器的作业时间增加，聚集附着物越来越多，当附着物达到一定厚度时便被活塞前端挤压，形成附着—挤压—再附着—再挤压，最终达到不可压缩时，在主机的带动下曲柄连杆的受力超出了其抗拉强度被拉断。由于连杆被拉断的瞬间主机很难立即停止工作，短时间内偏心曲柄连杆机构在主机的带动下仍在高速旋转，曲柄连杆如粉碎机的飞棰一样击打腔室内的结构件，造成偏心曲柄连杆机构腔室内的结构件及腔壁被击打变形甚至报废。所以，经过综合分析后认为，偏心曲柄连杆机构中活塞前端至偏心轮后壁之间的间隙过小，是机器作业过程中产生一系列故障的根本原因。

    4 解决措施

    针对该机存在的故障，经过上述分析可以看出，该机设计偏心曲柄连杆活塞腔室时预留的活塞前端至偏心轮后壁的间隙过小，没有充分考虑到打捆机作业时产生的纤维、粉尘、泥土及秸秆含水量等诸多因素的影响，致使压捆活塞的前端与偏心轮后壁之间的预留间隙很快被泥土纤维粉尘形成的混合物附着、聚集、填满，并被往复直线运动的活塞压实，直至不可压缩后造成连杆断裂、传动轴折断、齿轮箱报废等一系列故障。经过综合分析最终决定，将偏心曲柄连杆机构中活塞前端至偏心轮后壁的间隙加大到14 mm，使偏心曲柄连杆机构中活塞前端至偏心轮后壁的间隙大于聚集物所能附着的最大厚度，这样往复活塞前端触碰到附着物之前聚集的附着物就已经脱落，有效避免了因附着物被反复挤压造成的连杆断裂恶性事故。改进后的打捆机经长时间运行，状态稳定可靠，使上述问题得到了很好的解决。

    5 结论

    该型号的秸秆方捆捡拾打捆机连杆断裂，是偏心连杆腔室设计不合理造成的，经过综合分析最终确定，将偏心曲柄连杆活塞前端至偏心轮后壁的间隙加大到14 mm后，很好的解决了该机连杆断裂的故障。