【正文】 ..................................................................................22 軸承壽命計算 ....................................................................................................22 5 錘片式秸稈粉碎機的優(yōu)缺陷分析及應用前景 ............................................................23 錘片式秸稈粉碎機的優(yōu)缺 陷分析 ....................................................................23 秸稈粉碎機的應用前景 ....................................................................................24 6 總結(jié)與收獲 .....................................................................................................................25 參考文獻 ............................................................................................................................27 致謝 ....................................................................................................................................29 華中農(nóng)業(yè)大學 20xx 屆本科畢業(yè)論文 IV 秸稈粉碎機的設計 1 1 緒論 課題背景 中國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)村地區(qū)每年的秸稈量就有 億噸，在 20xx 年，已達 億噸，其所蘊藏的能量相當于 300 萬噸 的標準煤 [1]。可見，秸稈中含有豐富的能源，近年來，由于現(xiàn)場焚燒或填埋等措施，大多數(shù)的秸稈被浪費，導致不能充分利用秸稈中的能源，而在中國，飼料能源對秸稈的利用 率還不到 10% [2]，同時焚燒等措施對 環(huán)境也造成了極大的損害。因此，秸稈中蘊含的生物質(zhì)能源仍然值得我們?nèi)パ芯亢吞剿鳎@就對秸稈的加工利用提出了新的要求。 在磨削加工的早期需要開發(fā)和利用相應的生物質(zhì)原料，只有當生物質(zhì)顆粒達到一定的尺寸和要求時，才能為生物質(zhì)的后續(xù)研究和利用作充分的準備。所以，想要充分利用秸稈中的能量，首先就要對秸稈進行加工粉碎，使其各方向尺寸減小，易于被生物質(zhì)分解和利用。從而，秸稈粉碎機的研究和設計也就對生物質(zhì)能源的開發(fā)和利用有著非常 重要的意義 [3]。 目前，我國制造的秸稈粉碎機也是多種多樣的，生產(chǎn)技術(shù)相對比較成熟，但針對現(xiàn)有的工 廠設施和設備，從能源消耗、產(chǎn)量、材料的適應性、粉碎粒度、工作的經(jīng)濟穩(wěn)定性和模式本身的運行安全及壽命和工作性能等多方面考慮，仍有許多不完善的地方，例如噪音大、振動大、粉碎效果不理想等，不能很好的滿足各種生物質(zhì)的粉碎要求 [4]。綜上所述，秸稈粉碎機的研究，對促進中國生物質(zhì)能源的開發(fā)利用，促進經(jīng)濟、商業(yè)和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。 本研究主要探討一種錘片式秸稈粉碎機的工作原理及設計過程。 文獻綜述 秸稈粉碎機的分類 中國開發(fā) 研制 的 粉碎機已 有幾十年的歷史， 但都 主要集中在飼料粉 碎秸稈切碎和其他方面。粉碎技術(shù)根據(jù)破碎方式和手段 不同分為 鍘切，錘 切 ，揉切式和組合式破碎技術(shù)。在我國，廣泛應用于秸稈粉碎機 的是 錘 片 式 和齒爪式粉碎技術(shù) 。 錘 片 式破碎機是利用高速旋轉(zhuǎn)的錘 片來擊打物料使其 破碎的機械。它具有良好的 性能 ，維修方便，生產(chǎn)效率高，而且使用非常廣泛。一般來說，大多數(shù)的 粉碎機 華中農(nóng)業(yè)大學 20xx 屆本科畢業(yè)論文 2 型 都 是 采 用 錘片式 粉碎機。 其進料方式可以有切向進料和頂部進料兩種，就粉碎對象而言，物料的結(jié)構(gòu)特性和物理性能、粉碎室的結(jié)構(gòu)設計、錘片的質(zhì)量及厚度等因素都會成為影響粉碎機粉碎 性能的因素 [5]。 在中國，經(jīng)過多年的潛心研究，水平和錘片式粉碎機性能指標基本上能達到國際同類產(chǎn)品的先進水平。秸稈粉碎機生產(chǎn)的產(chǎn)品種類繁多，規(guī)格齊全，基本上能滿 足秸稈在 我國的 生產(chǎn) 發(fā)展需要。但錘式粉碎機還存在能耗大，效率低的 問題 。 揉切式粉碎包括揉搓機和揉碎機。 秸稈揉搓機也是利用高速旋轉(zhuǎn)的錘片和齒板、定刀間的劇烈摩擦來對秸稈進行揉搓，其只能對物料進行破碎或者細碎，無法達到較高要求的粉碎性能，且生產(chǎn)效率低、能耗大，不適用于含有水分和韌性大的物料。 秸稈揉碎機是近幾年才研制出來的一種新型粗飼料加工機械，其加工方式介于鍘 切和粉碎之間。揉碎機加工的秸稈物料為柔軟蓬松的 細絲狀，且同時適用于干性物料和含水分的韌性物料，可在一定程度上滿足較高要求的粉碎，但秸稈揉碎機由于在我國出現(xiàn)較晚，目前相對來說技術(shù)還不是非常成熟，況且成本較之錘片式粉碎機高，所以，還有待于進一步研究改進，不適合推廣應用。 組合式粉碎是把揉搓、 鍘 切和粉碎技術(shù)組合在一起的新型粉碎技術(shù)，雖然其性能較好，生產(chǎn)率高，但同秸稈揉碎機一樣成本高，技術(shù)不成熟，還有很大提高完善的空間，因此不適于廣泛應用。 錘片式粉碎機的現(xiàn)狀分析 國內(nèi)外對秸稈粉碎機的研究已經(jīng)有幾十年歷 的 史 ，并制造了各種 不同類型的 粉碎機 ，但破 粉 碎原 理 都比較 相似。國外 的研制 注重提高大型機的生產(chǎn)效率， 主要開發(fā) 自動化程度高 、 通用性好 的粉碎機 ，其 配套動力 大多超過 75kw，如丹麥 朵農(nóng) 機械廠 生產(chǎn)的 由拖拉機動力輸出軸驅(qū)動 的朵農(nóng) 805 型秸稈粉碎設備， 最 高功率 可達55kw [6]；丹麥 的 President有限公司，生產(chǎn) 的動力為 ，生產(chǎn)率達到 4—— 5t/h [7]；然而，一些西方公司都專注于小型秸稈粉碎設備的開發(fā)，如意大利 Sike 公司 研制的小 型 桶式水稻 秸稈粉碎設備 ，配套功率和機體尺寸都很小， ， 刀片呈 螺旋狀排列，振動小，破碎后 的粒度均勻 [8]。 20 世紀 80— 90 年代 ，為了滿足 不同的 生產(chǎn)需求，中國 制造 了各種不同類型的 粉 碎機， 粉 碎和研磨技術(shù)根據(jù)不同的 粉碎 方 式和手段 ，可分為 鍘 切型，錘 片式 ，揉切式和組合式 粉碎 技 術(shù) 。 秸稈粉碎機的設計 3 隨著中國 農(nóng)業(yè) 的不斷發(fā)展和資源利用率 的提高，對 秸稈粉碎機的創(chuàng)新研究就顯得尤為重要。因此，需要重視理論研究和秸稈粉碎機 實踐 創(chuàng)新 的結(jié)合 ，優(yōu)化現(xiàn)有的粉碎 設備，進一步完善和改進現(xiàn)有的 機 型，實現(xiàn)主要工作部件模型的標準化，提高秸稈粉碎機的質(zhì)量，降低能源消耗，提高機組的安全性 ，發(fā)展一體化聯(lián)合 加工設備 ， 提高生產(chǎn)效率，降低勞動強度和加工成本，使經(jīng)濟效 益更為顯著。同時，根據(jù)不同地區(qū)的特征和農(nóng)民 的 需求， 發(fā)展 功能更全面， 更 實惠的 粉碎 設備，從而提高他們的積極性。大力 開拓 秸稈粉碎機 的 市場， 研發(fā)并增加 秸稈粉碎機的類型和型號，降低生產(chǎn)成本，進一步促進秸稈粉 碎機 普遍化 [9]。 秸稈粉碎機的應用前景 秸稈還田機械的研究應在解決秸稈及根茬單項作業(yè)的基礎上 ,開發(fā)新的復式作業(yè)機具 ,逐步取代單項作業(yè)機具； 聯(lián)合 收割機秸稈切碎裝置，可使農(nóng)作物 收獲與 秸稈 還田 有機結(jié)合，大大降低運營成本，靈活方便，是一種很有前途的秸稈還田的方式；大型 、 小型機械 相 結(jié)合，提高 在 機械 還田 的 適應性，使機械 還田 不僅適用于平原地區(qū)，也適合于丘陵地區(qū)； 還田 機械和農(nóng)藝 設施相配合 ， 將 機械 還田、 科學施肥和 施 藥 相 組合，簡化流程，加快分解， 降低 秸稈 還田和施肥 的勞動成本， 達到綜合防治 病 蟲害 的目的 [10]。 農(nóng)藝、生物工程和農(nóng)業(yè)機械相結(jié)合使得農(nóng)業(yè)機械化和機械化秸稈還田能夠改變秸稈的物理性能，從而促進水稻秸稈的分解。分解劑和微生物會加速秸稈的分解，因此，機械化秸稈還田和生物技術(shù)的有機結(jié)合，可以有效解決秸稈問題。采用相應的農(nóng)藝措施進行秸稈還田的同時，開發(fā)配套的農(nóng)業(yè)機械（如水稻插秧機、拋秧機）和生物制劑（如快速腐解劑） 來簡化（如覆蓋栽培等）農(nóng)藝措施的過程， 加快秸稈的腐解 [11]。此外，農(nóng)業(yè)機械化秸稈還田，支持農(nóng)業(yè)栽培措施的實施（如覆蓋、投擲、免耕直播等），用化學劑加速分解，克服了秸稈還田機只能從水稻秸稈的物理性狀來破壞其結(jié)構(gòu)，不能從根本上迅速腐解水稻秸稈的弱點。 中國是農(nóng)業(yè)大國，也是全球秸稈資源最豐富的一個國家。秸稈加工機械的發(fā)展與畜牧業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化進程和發(fā)展規(guī)模息息相關(guān)，是畜牧業(yè)發(fā)展的重要標志。與一些先進國家相比，中國在設計水平、產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)的使用上還存在一定的差距 .針對我國秸稈的特點，推廣開發(fā)吸收國外先進技術(shù)的秸稈 加工設備便很有意義。如 華中農(nóng)業(yè)大學 20xx 屆本科畢業(yè)論文 4 果我們能充分做好中國秸稈資源的開發(fā)利用，草食動物養(yǎng)殖的發(fā)展將成為現(xiàn)實，這對于富裕農(nóng)民無疑將起到極大的推動作用。 2 錘片式秸稈粉碎機的工作原理 粉碎機的工作原理分析 粉碎碰撞機理分析 固體物料沖擊破碎過程實際上是在機械力作用下，固體材料塊或顆粒發(fā)生變形和破碎。顯然，只有破碎力足夠大時，在瞬間產(chǎn)生的應力，超過材料的強度極限，材料才可以被打碎。因此，顆粒破碎的能量大小或力的大小，實際上是錘片和粒子之間、器壁與顆粒或顆粒和錘片間相對速度的問題。相對速度大，破碎力大， 破碎材料的強度就高，這個理論可以用下面的推導證明。 假定物料顆粒相對錘片的速度為 v ,物料的重量為 G,那么物料 的動能 E則為 [12]: 22 2121 vgGmvE ?? (1) 破碎物料顆粒的動能并不是所有的動能，只有一部分，這部分動能為 E? ,則 : )1(2 22 XgGvE ??? (2) 式中 ,X為沖擊粉碎后顆粒速度的恢復系數(shù) (X 1)。 假設 物 料的顆粒是絕對脆彈性顆粒， 沖擊 所需的工可以表示為 ： KVGeW 22? (3) 式中 ,e 為顆粒的強度極限 。 K 為物料的彈性模量 。V為物料的比重 。 G為 顆粒的重量 [13]。 不難看出，使得物料破碎的必要條件為： E? W? 將以上 （ 2） 、 （ 3） 兩式帶入即可求得錘片物料相對速度 v的臨界值： )1( 2XKV gev ?? (4) 需要注意的是， (4)式是在假設物料顆粒為絕對脆彈性體的前提下計算的，但仍能定性地表示大多數(shù)物料，包括一些非絕對彈性體物料。 秸稈粉碎機的設計 5 錘片與物料之間的碰撞速度也就是物料相對于錘片的速度，顯然，這個相對速度越大，可提供的沖量越大，作用在物料上的 力也就越大 [14]。因此，最 有利的碰撞方式是使物料與錘片相向碰撞。由于秸稈本身纖維含量多，韌性大，質(zhì)量也輕，所以一般較難做到讓秸稈與錘片相向碰撞，而主要是依靠錘片與齒板間的撕扯力來粉碎秸稈 [15]。 粉碎機的工作原理 錘片式秸稈粉碎機主要由進出料口、粉碎室及傳動機構(gòu)組成。其主要工作部件為粉碎室，粉碎室的核心部件為轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子由主軸和錘架板、錘片、銷軸組成。 電機帶動帶輪轉(zhuǎn)動，由從動輪帶動粉碎室的主軸（也就是轉(zhuǎn)子主軸）高速轉(zhuǎn)動，從而錘片也隨主軸高速旋轉(zhuǎn)。當物料由進料口喂入，在粉碎室負壓下進入粉碎室時，由于轉(zhuǎn)子的高速運轉(zhuǎn)使得物料 只能在粉碎室器壁上的齒板、篩片和錘片之間運動。當轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)起來后，錘片末端距粉碎室器壁的距離僅有 10mm左右，這樣，就可以使秸稈受到錘片和齒板之間的揉搓撕扯進而被粉碎。達到粉碎要求的秸稈會經(jīng)粉碎室底部的魚鱗篩片孔從出料口排出，尺寸粒徑較大或未達要求的秸稈會繼續(xù)留在粉碎室內(nèi)受錘片與齒板的揉搓被粉碎，直到達到粉碎要求可以從篩孔排出。 錘片式秸稈粉碎機的研究內(nèi)容 本研究要求所設計的秸稈粉碎機適用于水稻、小麥、油菜等農(nóng)作物秸稈切段后的粉碎，并采用料斗式進料，可以自動排料，每小時的秸稈粉碎量不少于 500kg。 了 解并分析學習現(xiàn)有粉碎機的結(jié)構(gòu)、工作原理和技術(shù)特點，設計秸稈粉碎機的各級裝置及整體結(jié)構(gòu)，主要包括進料口、粉碎機構(gòu)、機身動力傳動機構(gòu)，使桿狀的秸稈成較短的細絲狀并能夠被牲畜食用或易于用來進行生物質(zhì)能的提取。 詳細內(nèi)容： 1， 秸稈粉碎機進料口的設計：結(jié)合秸稈特點設計合適的進料口，并方便進行人工進料。 2，秸稈粉碎機粉碎機構(gòu)的設計：設計合適的錘片粉碎機構(gòu)，將桿狀秸稈細碎化。 3，秸稈粉碎機機身的設計：設計合理的機身機架，保證粉碎機工作時的穩(wěn)定性和安全可靠性。 4，通過實驗及計算確定相應位置的零部件的 材料、尺寸、公差等數(shù)據(jù)和選型以及標準件的選配。 華中農(nóng)業(yè)大學 20xx 屆本科畢業(yè)論文 6 5，對關(guān)鍵的