近年來，隨著我國木材綜合利用的深入開展，開始對(duì)樹頭、枝丫等林木剩余物進(jìn)行加工利用。目前，對(duì)林木剩余物進(jìn)行加工處理后主要是用作燃料，一種是將其切碎后直接進(jìn)行燃燒發(fā)電，另一種則是將其粉碎后作為生物質(zhì)制備固體、液體燃料的原料。3ZSX-20樹枝粉碎機(jī)就是為上述用途而設(shè)計(jì)的。
    將樹枝經(jīng)過木材切片機(jī)切碎然后再經(jīng)過粉碎機(jī)粉碎成鋸末狀就可以經(jīng)過顆粒機(jī)或者秸稈壓塊機(jī)壓制成生物質(zhì)顆粒燃料。如下圖所示：
 

1樹枝粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)形式確定
    從使用上要求樹枝粉碎機(jī)應(yīng)具有以下特點(diǎn)：移動(dòng)靈活，便于牽引，向上排料且排料方向可調(diào)，生產(chǎn)率高，粉碎粒度可依具體工藝要求而定。
    木質(zhì)物料粉碎機(jī)按工作原理可分為盤式切碎加錘片粉碎、鼓式切碎加錘片粉碎和直接由粉碎錘粉碎三種結(jié)構(gòu)形式。其中，盤式切碎加錘片粉碎這種形式因其具有結(jié)構(gòu)簡單、操作維修簡便、粉碎效果好和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛使用。因此，該樹枝粉碎機(jī)采用盤式切碎加錘片粉碎的結(jié)構(gòu)形式，動(dòng)力由拖拉機(jī)供給，結(jié)構(gòu)采用懸掛式，并配有強(qiáng)制進(jìn)料裝置，以滿足對(duì)樹枝粉碎的要求。
2樹枝粉碎機(jī)工作原理
    樹枝粉碎機(jī)由傳動(dòng)系統(tǒng)、殼體、進(jìn)料裝置、粉碎裝置、排料管等零部件組成，見圖1。

    拖拉機(jī)的動(dòng)力經(jīng)過萬向傳動(dòng)軸傳遞至樹枝粉碎機(jī)。該動(dòng)力一部分經(jīng)皮帶增速后傳至安裝在殼體上的粉碎裝置驅(qū)動(dòng)其主軸旋轉(zhuǎn)，同時(shí)帶動(dòng)裝在主軸上的切碎刀盤和粉碎錘旋轉(zhuǎn)；另一部分經(jīng)皮帶傳至液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)油泵，從而驅(qū)動(dòng)進(jìn)料機(jī)構(gòu)的進(jìn)料輥旋轉(zhuǎn)。原料送入進(jìn)料槽后由進(jìn)料機(jī)構(gòu)向前輸送至殼體，首先由裝在刀盤上的切刀通過與裝在殼體上底刀間的剪切作用將原料切成片狀，這些片狀的碎料經(jīng)位于刀盤上切刀刃口處的槽口進(jìn)入到刀盤后腔，再由粉碎錘上的錘片進(jìn)一步粉碎，粒度符合要求的碎料南粉碎裝置上葉片所產(chǎn)生的風(fēng)力將其經(jīng)旆板向上排出，粒度不符合要求的碎料則被繼續(xù)粉碎直到符合要求后再通過篩板排出。
3樹枝粉碎機(jī)主要參數(shù)確定
   根據(jù)生產(chǎn)率要求和原料的具體情況確定樹枝粉碎
機(jī)主要參數(shù)，即刀盤直徑D、切刀數(shù)目z、刀盤（主軸）轉(zhuǎn)
數(shù)n、驅(qū)動(dòng)功率N及切刀刀高h(yuǎn)。
3.1刀盤直徑D和切刀數(shù)目z
    根據(jù)所切削原料的最大截面尺寸和同時(shí)進(jìn)料的根數(shù)確定進(jìn)料口的尺寸，再根據(jù)進(jìn)料口的尺寸和切刀在刀盤上的布置及尺寸來確定刀盤直徑和切刀數(shù)目。切刀數(shù)目應(yīng)保證連續(xù)切削且切削平穩(wěn)。
3.2刀盤轉(zhuǎn)數(shù)n的確定
    根據(jù)粉碎機(jī)生產(chǎn)率計(jì)算刀盤轉(zhuǎn)數(shù)為：
    n=Q/60Slz（r/min）
式中：Q為粉碎機(jī)生產(chǎn)率(m³/h)；S為切削原料的截面積，一般取進(jìn)料口面積的1/5～1/3( m²)；f為切片平均長度，根據(jù)對(duì)碎料粒度的要求而定(m)；z為切刀數(shù)目。
    事實(shí)上，刀盤轉(zhuǎn)數(shù)n的確定還要考慮多方面的因素，在本文的最后部分還將對(duì)此進(jìn)行分析。
3.3驅(qū)動(dòng)功率N的確定
    ①刀盤所需功率N。：
 
式中：P為單位長度切削阻力( N/mm);S為切刀實(shí)際切削原料的截面積( mm²)；a₁為進(jìn)料槽垂直傾角，本機(jī)為0°；a₂為進(jìn)料槽水平偏角，本機(jī)為90°；n為刀盤轄速(r/min)；z為刀盤上切刀數(shù)目；K_d為動(dòng)荷系數(shù)，Kd=1.11～1.3。
    ②粉碎錘所需功率Ns:
    Ns與刀盤所需功率相比數(shù)值較小且變化不定，很難計(jì)算，因此一般情況下均采用估算公式Ns=K_s·N_P計(jì)算，可取Ks=0,05～0.1。
    ③驅(qū)動(dòng)功率N:
 
    該粉碎機(jī)為上排料，不進(jìn)行氣力輸送的計(jì)算，可將以上計(jì)算結(jié)果乘以系數(shù)Kq進(jìn)行估算，取Kq=1.1～1.2。
    由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和工況的不確定性，通過計(jì)算來準(zhǔn)確地確定粉碎機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率比較困難，尤其是粉碎錘粉碎和輸送碎料所消耗的功率，計(jì)算的結(jié)果往往與實(shí)際情況有較大的出入。在設(shè)計(jì)中，一般都采用上面的系數(shù)進(jìn)行估算。
3.4切刀刀高h(yuǎn)確定

式中：a為人料口與刀盤平面夾角，本機(jī)為90°；k為木材的切削強(qiáng)度系數(shù)與壓縮強(qiáng)度系數(shù)之比，一般取k=0.170
4樹枝粉碎機(jī)各部件設(shè)計(jì)
4.1傳動(dòng)系統(tǒng)
    根據(jù)樹枝粉碎機(jī)野外作業(yè)的工作特點(diǎn)，其與拖拉機(jī)的連接采用懸掛式，通過皮帶將拖拉機(jī)動(dòng)力增速傳送至粉碎裝置，皮帶傳動(dòng)既可改變?cè)瓌?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速又可實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器的過載保護(hù)。此外，還通過皮帶將動(dòng)力傳至液壓泵，通過液壓系統(tǒng)對(duì)進(jìn)料機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和控制。采用液壓系統(tǒng)可使進(jìn)料機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)和控制都非常方便。
4.2殼體
    殼體是安裝和固定傳動(dòng)系統(tǒng)、粉碎裝置和進(jìn)料口的底架。粉碎裝置固定在殼體上，其上裝有底刀，底刀與粉碎裝置中刀盤上的切刀配合對(duì)木料進(jìn)行剪切，可通過調(diào)整底刀的伸出量來保證切刀與底刀之間的間隙以保證良好的剪切狀態(tài)。底刀做成對(duì)稱雙刃口，可調(diào)換安裝位置二次使用。在殼體內(nèi)還設(shè)有篩板，篩板上篩孔的尺寸可根據(jù)對(duì)碎料粒度的要求而定，篩板可使粒度太大的碎料留在殼體內(nèi)被繼續(xù)粉碎，直至達(dá)到要求后排出。此外，殼體七還設(shè)有排料口和入料口，排料口根據(jù)需要設(shè)計(jì)成向上排料，而進(jìn)料槽的位置、形狀及尺寸則應(yīng)與切刀的切削平面及原料情況相適應(yīng)，以保證人料口全部被切刀刃口軌跡平面覆蓋。另外，殼體的上部還可整體打開以便更換切刀。
4.3粉碎裝置
    粉碎裝置如圖2所示，在主軸上同定著切碎刀盤和粉碎錘。在切碎刀盤上裝有4把切刀，切刀的刃角選擇應(yīng)綜合考慮切削效率和刃片壽命。粉碎錘上沿圓周對(duì)稱安裝有十幾把錘片，每個(gè)錘片的端部加工成梯形，這樣就增加了錘片的刃口數(shù)量，增強(qiáng)了粉碎作用。此外粉碎裝置上還裝有風(fēng)扇葉片，其可保證有足夠的風(fēng)力將碎料提升至一定的高度后排出。
4.4進(jìn)料裝置
    進(jìn)料裝置由進(jìn)料輥和進(jìn)料口組成。作業(yè)時(shí)進(jìn)料輥旋轉(zhuǎn)并可上下浮動(dòng)，同時(shí)通過兩根拉簧及浮動(dòng)部分的自重可保證對(duì)樹枝的壓緊力和向前的輸送力。進(jìn)料輥的轉(zhuǎn)速與刀盤的轉(zhuǎn)速和飛刀的刀高相匹配，采用強(qiáng)制進(jìn)料裝置可保證進(jìn)料順暢，并避免細(xì)枝條未經(jīng)切削直接被抽走。
4.5排料管
    排料管是上排料粉碎機(jī)輸送碎料的管道，其形狀和尺寸設(shè)計(jì)應(yīng)盡量減少碎料排出時(shí)的阻力，保證排料管中的風(fēng)速達(dá)到碎料的懸浮速度，使碎料能夠順利排出。排料管可在與殼體連接處旋轉(zhuǎn)，以便根據(jù)需甏改變碎料的排出方向。此外，在排料管的jH f1處還沒』『擋板，可通過調(diào)節(jié)擋板的傾斜角度來調(diào)節(jié)碎料噴出的距離，滿足相應(yīng)的使用要求。
5樹枝粉碎機(jī)設(shè)計(jì)中兩個(gè)問題的分析
5.1粉碎機(jī)主軸轉(zhuǎn)速確定
    粉碎機(jī)主軸（刀盤）轉(zhuǎn)速對(duì)粉碎效果、生產(chǎn)率、軸承壽命、主軸上相關(guān)零部件及切刀的強(qiáng)度、機(jī)器作業(yè)時(shí)的噪聲等都有影響。粉碎機(jī)主軸轉(zhuǎn)速高叮增強(qiáng)粉碎效果和提高生產(chǎn)率；但粉碎機(jī)主軸轉(zhuǎn)速過高會(huì)加大主釉t：相關(guān)零部件的受力，對(duì)強(qiáng)度提出了更高要求，同時(shí)也增加了加T的難度，而且粉碎機(jī)主軸轉(zhuǎn)速過贏還常常會(huì)使切刀過熱和退火。另外，粉碎機(jī)主軸轉(zhuǎn)速過高產(chǎn)生噪聲大，這將影響粉碎機(jī)在某些場(chǎng)合的使用。
    綜上所述，在粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)使用要求進(jìn)行綜合分析和平衡各方面的利弊，以確定最合適的粉碎機(jī)主軸轉(zhuǎn)速。
5.2粉碎錘錘板外緣與篩板間隙確定
    粉碎錘錘板外緣與篩板間的間隙決定了粉碎的效果，間隙越小粉碎效果越好。因而對(duì)碎料粒度要求較小時(shí)這個(gè)間隙應(yīng)盡可能小，但實(shí)際上考慮到篩板和錘板的制造安裝精度以及錘板與銷軸在工作中的磨損、變形，這個(gè)間隙又不能太小，所以，只能綜合考慮，確定合理的間隙數(shù)值。
    三門峽富通新能源生產(chǎn)秸稈粉碎機(jī)、破碎機(jī)、顆粒機(jī)、飼料顆粒機(jī)、秸稈顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)等設(shè)備。

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