玉米秸秆青贮工艺研究及打捆包膜机设计

【摘要】：玉米秸秆打捆包膜机是一个典型的机电一体化设备,它能将粉碎的玉米秸秆进行收集、传送和打捆,最后用塑料薄膜包好贮藏起来。为了提高玉米秸秆的青贮品质,在查阅了国内外大量文献基础上,本文对玉米秸秆青贮工艺做了深入、细致地研究,总结出湿度、温度、捆包的密实度、包膜的材料及层数等是保证青贮品质的关键因素。本着先进实用、设备为青贮工艺服务的原则,在大量试验基础上得到优化的捆包参数,研制了一种新型玉米秸秆圆捆打捆包膜机,实现了低成本、高效率、高质量的打捆包膜自动一体化。 文章首先分析了青贮作物的原理、青贮条件及青贮工艺过程,经对比研究,选择了玉米秸秆圆捆青贮方法;其次通过参考国内外大量文献并多次试验研究出了捆包设计参数对青贮品质的影响并得到了捆包青贮的优化参数;再次,针对青贮参数,建立了捆包模型,并以此设计了打捆包膜机整机的机械结构。上料单元采用了可折叠料斗和刮板链轮机构、打捆单元采用打捆钢辊配合电动推杆机构,包膜单元将塑料膜和旋转支架作为其主要组成部分,同时采用大马力拖拉机作为整机的牵引设备;最后,重点阐述了打捆包膜机的控制单元进行设计过程。本单元能够通过对捆包转速、密实度和包膜层数等可控参数的调整,满足青贮工艺要求。控制单元的硬件采用西门子S7-200 PLC作为控制器,执行元件采用交、直流电机,通过对变频器的控制实现速度的调节,通过多种传感器实现位置检测、速度检测、压力等检测和控制;控制单元的软件采用STEP 7作为PLC的开发编程工具,该软件主要通过梯形图语言编写程序,也可以转换成STL语言同步编写。同时采用WINCC作为监控软件主要实现系统的管理及控制功能,采用EB8000作为HMI的程序界面,方便了工作人员手动操作。PC与PLC之间采用RS232通讯,PLC与HMI之间采用RS485通信,PC与HMI之间则采用USB线直接下载界面,实现了整机控制系统连续自动化操作。 选取粉碎玉米秸秆进行打捆包膜试验,结果表明:该样机能够对打捆包膜参数实时调整,实现玉米秸秆打捆包膜的自动化连续工作,且工作效率高、捆包成形较好、成品质量稳定。经过后期的贮藏,其青贮效果比其他贮藏方式效果有明显改善。 【关键词】：玉米秸秆 青贮工艺 打捆包膜机 控制系统 PLC 触摸屏
【学位授予单位】：河北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：S816.53;S817.11
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 玉米秸秆青贮技术9-10
• 1.1.1 青贮技术的定义9
• 1.1.2 青贮技术的原理9-10
• 1.1.3 青贮技术的特点10
• 1.2 国内外青贮方式研究现状10-11
• 1.2.1 国外研究现状10
• 1.2.2 国内研究现状10-11
• 1.3 玉米秸秆青贮工艺11-14
• 1.3.1 窖贮青贮方法11-13
• 1.3.2 捆包青贮方法13
• 1.3.3 青贮方法的比较13-14
• 1.4 课题来源及研究意义14-16
• 1.4.1 课题来源14-15
• 1.4.2 研究意义15-16
• 1.5 研究内容及技术路线16-17
• 1.5.1 研究内容16
• 1.5.2 技术路线16-17
• 2 打捆包膜青贮品质的影响因素研究17-22
• 2.1 捆包形式对青贮品质的影响17-18
• 2.2 湿度对青贮品质的影响18
• 2.3 PH 值对青贮品质的影响18-19
• 2.4 密度对青贮品质的影响19
• 2.5 包膜质量对青贮品质的影响19-20
• 2.5.1 包膜材料的选择19
• 2.5.2 包膜层数对青贮品质的影响19-20
• 2.6 对我国青贮设备关键技术的思考20-21
• 2.7 课题研究的要求21-22
• 3 打捆包膜机方案设计22-31
• 3.1 打捆包膜机机械结构总体设计22-23
• 3.2 打捆包膜机牵引设备23-24
• 3.3 打捆包膜机上料单元设计24-27
• 3.3.1 上料单元工作原理24
• 3.3.2 上料单元结构特点24-25
• 3.3.3 输送方式的选择25-27
• 3.4 打捆包膜机打捆单元设计27-29
• 3.4.1 打捆压缩工作原理及组成27-28
• 3.4.2 电动推杆卸载装置28-29
• 3.5 打捆包膜机包膜单元设计29-30
• 3.6 打捆包膜机控制单元设计30-31
• 4 打捆包膜机控制系统硬件设计31-42
• 4.1 打捆包膜机控制系统总体设计31-32
• 4.2 控制系统硬件设计32-36
• 4.2.1 控制器的选择32-34
• 4.2.2 传感装置设计34-36
• 4.3 电机驱动系统设计36-40
• 4.3.1 上料部分电机选择36-37
• 4.3.2 打捆部分电机选择37-39
• 4.3.3 变频调速设计39-40
• 4.4 人机交互界面设计40-42
• 5 打捆包膜机控制系统软件设计42-51
• 5.1 系统软件总体设计42-44
• 5.1.1 操作系统选择42
• 5.1.2 编程语言选择42-43
• 5.1.3 系统总体软件结构流程43-44
• 5.2 PLC 系统软件设计44-48
• 5.2.1 PLC 软件系统功能分析44
• 5.2.2 PLC 程序设计44-47
• 5.2.3 监控程序设计47-48
• 5.3 触摸屏程序设计48-50
• 5.4 系统通讯设计50-51
• 6 试验与分析51-54
• 6.1 试验设备材料及准备51
• 6.2 打捆包膜试验51-52
• 6.3 结果与分析52-54
• 7 结论与展望54-56
• 7.1 结论54-55
• 7.2 展望55-56
• 参考文献56-59
• 作者简介59-60
• 在读期间发表论文60-61
• 致谢61-62

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