1、我國秸稈粉碎機的研究現(xiàn)狀
我國在物料粉碎技術(shù)研究中，對物料的粉碎與切碎方面的研究較為廣泛與深入。根據(jù)物料粉碎方式和粉碎手段的不同，粉碎機的種類繁多。我國現(xiàn)有并投人生產(chǎn)的秸稈粉碎機主要有鍘切式粉碎機、錘片式粉碎機、揉切式粉碎機和組合式粉碎加工機械等。
鍘切式粉碎機又稱為鍘草粉碎機，其主要功能就是切碎物料的莖稈，例如玉米、水稻等農(nóng)作物的秸稈。鍘切式粉碎機的工作原理是利用動刀片與定刀片所產(chǎn)生的剪力，切斷農(nóng)作物的莖稈，達(dá)到粉碎的目的，具有結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。但經(jīng)測試，該設(shè)備鍘切只可一定程度地提高秸稈采食量，不能提高消化率，仍存在較大浪費。
錘片式粉碎機是國內(nèi)外各類粉碎機中使用率較高的類型之一。錘片式粉碎機主要是通過利用高速旋轉(zhuǎn)的錘片，對要粉碎的物料產(chǎn)生強大的沖力進(jìn)而達(dá)到粉碎物料的目的。錘片式粉碎機的工作原理是：利用高速旋轉(zhuǎn)的錘片轉(zhuǎn)子連續(xù)打擊農(nóng)作物秸桿，此時被粉碎的物料以較高的速度撞擊齒板與蹄片，使其進(jìn)行多次碰撞與摩擦，最終達(dá)到粉碎的目的。該粉碎機的主要特點是結(jié)構(gòu)簡單、適應(yīng)性強、維修方便、粉碎質(zhì)量好、生產(chǎn)能力強等，因此錘片式粉碎機能夠得到廣泛的使用。
揉切式粉碎機主要由揉搓機和揉碎機這兩種機型構(gòu)成。①揉搓機主要由喂入裝置、轉(zhuǎn)子機構(gòu)、齒板和風(fēng)機等組件機構(gòu)構(gòu)成。揉搓機的工作原理是：在粉碎機的凹板上安裝能改變高度的齒板和定刀，且呈螺旋走向。當(dāng)喂人的物料秸稈經(jīng)高速旋轉(zhuǎn)錘片的打擊，并且沿軸向流動，物料達(dá)到一定的粉碎程度時，就會通過齒板空隙落入輸送室并被輸送機構(gòu)輸送收集。揉搓機可以將秸稈等揉搓成細(xì)絲狀故而能夠更好地提高粉碎物料的適用效果。但其缺點是加工的物料僅能達(dá)到破碎或細(xì)碎的狀態(tài)，生產(chǎn)效率較低。②揉碎式粉碎是我國近些年才開始研究開發(fā)的一種新型加工方式，這種加工方式可以說是鍘切與粉碎的結(jié)合體，經(jīng)揉碎機加工出來的物料，一般多呈現(xiàn)柔軟蓬松的絲狀，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。該設(shè)備的適應(yīng)性較差，不適于過濕、韌性大的物料，只適合加工含水率較低的秸稈。
組合式粉碎加工設(shè)備綜合了鍘切、粉碎和揉搓等功能，是一種新型的粉碎加工方式。東北林業(yè)大學(xué)的汪莉萍等將現(xiàn)有稻稈加工機械的所有功能融為一體，即將切碎、粉碎、揉搓等功能融于一個設(shè)備中，設(shè)計出了復(fù)合式稻稈粉碎機。其將進(jìn)料口處設(shè)計成自動進(jìn)料裝置，并在出料口處安裝了風(fēng)機設(shè)備，既提高了粉碎機的生產(chǎn)率，又保證了粉碎機的粉碎質(zhì)量，同時在一定程度上減少了人力，降低了能耗。這種復(fù)合式稻稈粉碎機的特點是適應(yīng)能力強，對高濕、潮性強的物料都可以加工，適用的范圍比較廣泛。該設(shè)備的缺點是體積較大，笨重，不易移動。
2、粉碎機的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計
國內(nèi)外關(guān)于粉碎機的研究和設(shè)計已經(jīng)過了幾十年的歷史，其研究重心多集中在將農(nóng)作物秸稈切碎或粉碎制成飼料方面。現(xiàn)有的粉碎機在很多方面存在不完善的地方，導(dǎo)致其在滿足粉碎作業(yè)要求方面的表現(xiàn)不盡如人意。為此，針對秸稈粉碎機普遍存在的生產(chǎn)效率低和能耗大等問題，設(shè)計一款鋸切式秸稈粉碎機，其整體結(jié)構(gòu)見圖1。
2.1工作原理
本設(shè)計在進(jìn)料口正前方安裝有一個死擋，其作用主要是防止秸稈在粉碎過程中進(jìn)入粉碎區(qū)域從而出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。在死擋下方安裝有鋸片，每個鋸片之間都以相差1°～2°的角度安裝。秸稈進(jìn)入進(jìn)料口后，先被死擋攔截，同時通過上方的壓緊裝置壓緊秸稈，然后通過電機帶動主軸旋轉(zhuǎn)使得鋸片高速旋轉(zhuǎn)對秸稈進(jìn)行切削。因鋸片的高速旋轉(zhuǎn)使得秸稈反復(fù)被切削，而后較輕物料被鋸片高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的空氣流卷到粉碎機機殼底部，最后通過出料日排除，出料口處裝有風(fēng)機將物料吸走，集中收集。本設(shè)計能夠有效提高秸稈的粉碎速度，提高工作效率，降低能耗。
本機采用手動喂入式（圖1），粉碎室(2)外側(cè)開有進(jìn)料口(1)，由電機通過V型帶帶動主軸(8)轉(zhuǎn)動。主軸(8)帶動鋸片(7)旋轉(zhuǎn)，秸稈通過進(jìn)料口(1)時首先被死擋(6)擋住，同時粉碎機上方的壓緊裝置(5)充分壓緊物料。死擋(6)與鋸片(7)之間的間隙在l ~5 mm之間，死擋(6)在鋸片軸方向上與軸中心線夾角為200；之后鋸片(7)對通過壓緊裝置(5)充分壓緊的物料進(jìn)行撞擊、切削。通過鋸片的高速旋轉(zhuǎn)，物料在這里被切削成絲或絲段。鋸片(7)通過固定擋板固定在主軸(8)上，主軸(8)的旋轉(zhuǎn)帶動鋸片高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的空氣氣流將切削粉碎之后的細(xì)小物料帶到粉碎室(2)底部，通過出料口送出粉碎機殼外。在粉碎機旁放置一個風(fēng)機，通過蛇皮管將粉碎機的出料口與風(fēng)機相連接。粉碎后的物料被風(fēng)機吸走后集中收集，以便在其他方面得到利用。
為了減少機器在動力傳輸過程中的損失，本設(shè)計的粉碎機采用鋸片(7)、粉碎室(2)、固定擋板(10)串聯(lián)于主軸(8)上的連接結(jié)構(gòu)，電機通過大皮帶輪、三角帶、小皮帶輪(9)帶動主軸(8)轉(zhuǎn)動。該結(jié)構(gòu)可以提高動力的傳動效率，并且結(jié)構(gòu)緊湊。同時，大部分部件之間采用焊接處理，可以大大提高機器的整體性，便于機器的移動和安裝。
由于粉碎機大部分部件采用焊接處理進(jìn)行連接，為了便于鋸片的拆卸與更換，本設(shè)計將薄板一側(cè)做成門狀結(jié)構(gòu)，用合頁與門板通過螺釘連接起來，門與薄板之間的縫隙用毛氈覆蓋，以防止粉碎機工作時產(chǎn)生的空氣流異常。在換鋸門門板上安裝一個簡易門把手，門把手靠近鋸片一側(cè)有一擋片，用于換鋸之后將門板固定。鋸片更換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。
粉碎室由鋸片、固定擋板、壓緊裝置和死擋等組成。鋸片采用軸向固定方式，兩側(cè)用固定擋板固定，安裝在主軸上；死擋安裝在機殼上位于鋸片上方的位置，在鋸片軸方向上與軸中心線夾角為20°。由于高速旋轉(zhuǎn)的鋸片對秸稈類物料的鋸切作用，完成了秸稈的粉碎過程。
排料口位于機體下部，即進(jìn)料口的正下方，為組焊件。由矩形鋼板焊成的出料管，底部截面為矩形，頂部截面為圓形，上圓下方焊件和薄鋼管焊接在一起，出料口可用蛇皮管與風(fēng)機連接，將粉碎后的物料吸出集中存放。
機體由方形殼體、工作臺以及鋸軸組件等組成。機體形狀為長方體，兩側(cè)采用厚度為20 mm的鋼板和厚度為15 mm的鋼板，材料為普通用鋼；工作臺采用普通槽鋼和鋼板焊接而成，4只腳由地腳螺栓與試驗臺固定。電動機采用Y系列三相電動機，安裝在試驗臺上，通過傳動帶傳送動力。
3、結(jié)論
本機器適用于農(nóng)作物秸稈的粉碎，可滿足廣大農(nóng)戶，特別是農(nóng)場對秸稈等纖維質(zhì)類物料粉碎的加工要求。該設(shè)備粉碎室內(nèi)鋸片組鋸片交錯安裝，在滿足粉碎秸稈類物料要求的同時，提高了生產(chǎn)效率，能耗較低。通過對切削系統(tǒng)的力學(xué)計算得知，本機器粉碎秸稈的粉碎程度較高，也可粉碎質(zhì)地較軟的木材，同時滿足提高生產(chǎn)效率和降低能耗的要求。
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