0、引言
    隨著農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，畜牧業(yè)發(fā)展速度加快，牲畜生長所需飼草缺口很大，當(dāng)前尋求飼料資源的主要目標(biāo)是農(nóng)作物秸稈。我國每年有2億—3億t農(nóng)作物秸稈等被粉碎加工成飼料，加工量很大。農(nóng)作物秸稈類等粗纖維質(zhì)飼料含有多種維生素、蛋白質(zhì)及微量元素，粗飼料容積較大，質(zhì)地粗硬，對牲畜腸胃有一定刺激作用。對牲畜而言，這種刺激有利于其正常反芻，是飼養(yǎng)過程中不可缺少的一類飼料。青飼料的利用特點和營養(yǎng)價值高低主要取決于作物種類和生長時期。一般隨著植物的成熟，莖葉迅速變硬變粗，利用價值也隨之下降。因此，本文著重對青秸稈物料的加工給予研究。
    在粗飼料生產(chǎn)過程中，需把秸稈牧草等粉碎，但又不能加工得過細(xì)。秸稈牧草等青飼料等含有較多水分，如果過度加工，產(chǎn)品將呈面團(tuán)狀或泥狀。這樣的粗飼料容易在牲畜胃內(nèi)沉積，不但影響反芻和飼料的消化，還容易引起牲畜胃積食等疾病。
    因此，研制一款適合于加工秸稈牧草等青飼料的專用加工設(shè)備，將為牛羊等養(yǎng)殖戶或農(nóng)場解決飼料來源問題，給其帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)飼料加工業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的不斷進(jìn)步。
1、秸稈粉碎機(jī)現(xiàn)狀分析及粉碎方式比較選擇
    當(dāng)前，對物料進(jìn)行粉碎主要有打擊、揉搓、鋸切和滾壓等方式，為此應(yīng)針對不同的物料則采用不同的粉碎方式，以提高粉碎效率及質(zhì)量。
1.1錘片式粉碎機(jī)
    秸稈類粗纖維青飼料一般徑向尺寸比較大，在被粗切成小段后，如用錘片式粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，由于尺寸較大，物料與錘片的接觸面積較大，同時錘片棱角與物料的接觸幾率小，加之現(xiàn)今的市場上的錘片式粉碎機(jī)多為有篩粉碎機(jī)，含有水分較多的青秸稈物料極易造成篩孔阻塞，導(dǎo)致粉碎效果很差，因此不宜采用錘片式粉碎機(jī)。
1.2切碎機(jī)
    切碎機(jī)的加工對象為瓜果等含纖維質(zhì)較少的物料，對瓜果粉碎能取得較好的效果，但是對秸稈類粗纖維物料進(jìn)行加工則粉碎效果很差，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到粉碎要求。加工過程中只是將粗纖維青飼料進(jìn)行一次性切碎，不能達(dá)到飼喂要求或者化學(xué)處理等后續(xù)加工的要求。粗纖維青飼料粉碎機(jī)的研究還處于初級研究階段，雖然在美國曾研制出一款秸稈粉碎桶，但還不夠完善，只是對其進(jìn)行了相關(guān)報道，技術(shù)資料也不可獲得，加工對象也是干物料。
1.3揉搓滾壓
    揉搓滾壓方式多用于顆粒物料及于粗纖維物料的加工。由于粗纖維青飼料含水量比一般干物料（含水量≤20%）高很多，很多微量元素也溶于水中，采用揉搓滾壓加工方式會丟失很多水分，大量微量元素也將隨之丟失，且容易加工成泥狀，不能滿足喂飼要求。
    通過比較可得，要實現(xiàn)對粗纖維青飼料的粉碎，同時不喪失飼料的營養(yǎng)性，應(yīng)多次鋸切碎加工較好的加工方式，既能滿足粉碎粒度要求，又極大地減少了營養(yǎng)成分的丟失。
2、粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.1  主要設(shè)計要求
    針對農(nóng)村養(yǎng)殖戶特別是大中型農(nóng)場養(yǎng)殖人員的經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)使用條件，結(jié)合機(jī)械設(shè)計要點，該機(jī)的設(shè)計需滿足以下要求：一是有較好的適應(yīng)性，能加工多種物料，對秸稈類青物料粉碎效果好；二是結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，占地少；三是使用與維護(hù)簡便，安全可靠。
2.2總體結(jié)構(gòu)
    根據(jù)秸稈類物料的尺寸特點及現(xiàn)代粉碎理論，確定本機(jī)械主體為臥式結(jié)構(gòu)，整體由進(jìn)料口、切割器、粉碎室、排料口、機(jī)身及動力傳動部分等機(jī)構(gòu)組成。
2.2.1  進(jìn)料和切碎器部分
    結(jié)合秸稈等物料尺寸較大的特點，采取側(cè)向進(jìn)料方式，以方便進(jìn)行人工進(jìn)料操作。為了防止纏繞以及便于后續(xù)加工，對進(jìn)入進(jìn)料口的物料應(yīng)進(jìn)行初切。在人料口的下方安裝有定刀，與轉(zhuǎn)子上的兩把動刀構(gòu)成切割器，以滾刀的形式對物料進(jìn)行初步切碎。
2.2.2粉碎室
    粉碎室由齒板和轉(zhuǎn)子組成。齒板分為上下兩塊，安裝在機(jī)體內(nèi)壁的圓周側(cè)壁上；轉(zhuǎn)子為錐形筒，錐形筒外表焊接有動刀片支架，其上裝有4列動刀片。動刀片在轉(zhuǎn)子支架上采用螺旋線排列。由于高速旋轉(zhuǎn)的動刀片對秸稈類物料的鋸切作用，完成了青物料秸稈的粉碎過程。
2.2.3排料部分
 排料口位于機(jī)體下部的側(cè)面，截面呈矩形，出料口采用調(diào)節(jié)插板來控制粉碎物料的粗細(xì)度。
2.2.4機(jī)體傳動部分
    機(jī)體由圓錐筒形殼體、機(jī)架以及機(jī)蓋等組成。機(jī)體形狀為錐形筒，采用沿軸線剖分為上下兩部分，材料為普通用鋼；機(jī)架采用普通角鋼焊接而成，4只腳由地腳螺栓與地面固定。電動機(jī)采用Y系列三相電動機(jī)，安裝在機(jī)架橫拉桿上，通過傳動帶傳送動力。
3、工作原理及特點
    該機(jī)工作時，秸稈類物料從進(jìn)料口徑向進(jìn)入機(jī)體后，受到安裝在轉(zhuǎn)子上端高速旋轉(zhuǎn)的動刀配合定刀板所產(chǎn)生的剪切作用切成碎段，而后碎段物料進(jìn)入錐形粉碎室；在高速回轉(zhuǎn)的動刀片鋸切作用下，使秸稈類物料得以不斷切碎。由于動刀片呈螺旋狀排列，對物料具有軸向推動和較強(qiáng)的攪動作用，將物料從進(jìn)口經(jīng)螺旋運(yùn)動軌跡不斷被切碎后從排料口排出，完成物料的粉碎加工過程。該機(jī)具有如下特點：
    1)采用較大直徑錐形筒轉(zhuǎn)子，在滿足粉碎工作線速度的情況下降低了噪音；
    2)錐形筒轉(zhuǎn)子上安裝4列按螺旋線排列動刀組，以增加物料在粉碎室內(nèi)受切割的次數(shù)以及運(yùn)動的無序性，提高粉碎效果；
    3)采用無篩形式，可以較大地提高生產(chǎn)率，降低電耗。
    從工作原理及其結(jié)構(gòu)特點分析，該粉碎機(jī)顯著區(qū)別于傳統(tǒng)粉碎機(jī)，提高了粉碎效率。
4、主要零部件參數(shù)確定及計算
4.1轉(zhuǎn)子
    轉(zhuǎn)子由錐形筒、粉碎室動刀組和切碎器等組成。
4.1.1錐形筒
    考慮粉碎工作線速度的要求，轉(zhuǎn)筒設(shè)計成錐形筒，用螺栓固定在主軸上，內(nèi)有加強(qiáng)筋板支撐。
    由于實現(xiàn)秸稈物料的切割有速度要求，因而限定了錐形筒的直徑。鑒于秸稈物料切割速度約為30m/s，該機(jī)選定的電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速為1500r/min。
4.1.2切碎器
    切碎器安裝在進(jìn)料口處，由動刀和定刀板組成。動刀為安裝在轉(zhuǎn)筒端部上的直刃口（或者弧形刃口）刀片，材料采用65錳鋼，兩側(cè)開刃，以便于磨刀和減少磨刀次數(shù)；定刀板固定在進(jìn)料口處，其作用是與動刀配合共同完成對秸稈類物料切割。切碎器對物料實行滾動切割，達(dá)到對物料的初切碎作用。
    物料的喂入速度，初次切碎的物料長度L-般為0.005 -0.015m為宜，取中間值L=0.0lm。
    滾刀的數(shù)目k由L=60vl/kn求得。當(dāng)k=l時，￡z0.\004m<0. 015m�？梢姡瑵L刀數(shù)目k=l為時已滿足要求。但為保證切割平穩(wěn)，轉(zhuǎn)動平衡，以降低粉碎機(jī)的振動與噪音，取k=2。
    滾刀采用矩形直刃口刀，由于刀片與秸稈等物料的滑切角下范圍為200 - 600，為保證轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動過程中動定刀刃口之間的間隙變化在0.5 -1.0mm范圍內(nèi)，應(yīng)盡量減少動刀刃口線與轉(zhuǎn)動軸之間的夾角。因此，取較小的安裝角，保證在切割中對物料有一定的滑切作用，從而減小切割功率損耗。同時，為了避免從人料口送來的莖稈端部和刀片背部發(fā)生劇烈摩擦而增加功耗，動刀刃口工作表面與刃口垂線間應(yīng)有30 -50的傾斜角，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。
4.1.3動刀組
    刀片形狀為盾形，雙側(cè)弧線刃口，結(jié)構(gòu)如圖3所示。其材料采用65錳鋼，并進(jìn)行相應(yīng)的熱處理，以增加耐磨性。
    動刀組采用螺旋線對稱排列，轉(zhuǎn)動過程中增加物料運(yùn)動的無序性，能加強(qiáng)對秸稈類物料的粉碎作用，其展開圖如圖4所示。
4.2齒板
    齒板分為4片，均勻安裝在機(jī)體內(nèi)壁的圓周側(cè)壁上，其作用是阻礙物料運(yùn)動，降低物料在粉碎室內(nèi)的運(yùn)動速度，增強(qiáng)對物料搓擦和摩擦作用，這對于纖維多和韌性大的秸稈類物料粉碎效果十分顯著。齒板采用鑄鐵制造，齒形為人字形，其表面激冷成白口，以增強(qiáng)耐磨性。
5、結(jié)論
    1)青狀秸稈粉碎機(jī)型可滿足廣大農(nóng)戶特別是農(nóng)場對秸稈等青狀纖維質(zhì)類物料粉碎的加工要求，并可以作塊狀類物料切碎機(jī)使用。
    2)該機(jī)采用分步加工程序，能很好地將秸稈類切斷切碎，刀片拆卸和磨刀較方便。
    3)粉碎室內(nèi)刀片組按螺旋線排列，可滿足粉碎秸稈類物料的要求。排料口設(shè)置插板能控制物料成品的粗細(xì)度，但其結(jié)構(gòu)有待進(jìn)一步優(yōu)化。
   4)該機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，占地少，成本低，對推動秸稈類物料的加工利用有一定的現(xiàn)實意義。

相關(guān)產(chǎn)品：
    1、秸稈粉碎機(jī)
    2、秸稈揉搓機(jī)