【文章內(nèi)容簡介】 簡單，使用方便安全，效率高，自動(dòng)輸料秸稈切碎長度可調(diào)，帶有粉碎、揉切功能的多功能秸稈切碎裝置 。設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容如下： 1） 采用盤刀式切割，獲得較大的切割力； 2） 采用入口喂入，并用帶齒壓輥輸送至切口； 3） 調(diào)整盤刀轉(zhuǎn)速及輸送鏈的速度可改變切碎秸桿的長度； 4）在刀盤上安裝有垂片及揉切 齒。 2 秸稈切碎機(jī)的整體設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)方案的選擇 切 碎機(jī)的主要種類 粉 碎飼料有很多方法 ,如切碎、壓碎、磨碎和擊碎等。由于飼料種類較多 ,特性不同 ,又要求一定粒度 ,多 采用擊碎的方法進(jìn)行加工。常用的切 碎機(jī)有錘片式和爪齒式兩大類 。 （ 1） 錘片式切 碎機(jī)基本構(gòu)造包括圓筒篩板、錘片轉(zhuǎn)子、錘片和固定在錘片轉(zhuǎn)子周圍的沖擊齒板。其工作原理是將物料引入沖擊齒板、篩板與旋轉(zhuǎn)錘片之間 4 的空間 ,利用錘片等對物料的打擊和搓擦作用 ,將物料破碎成若干小粒 ,是一種沖擊式粉碎設(shè)備。工作時(shí) ,被加工的物料進(jìn)入粉碎 室內(nèi) ,受到高速旋轉(zhuǎn)的錘片的反復(fù)沖擊、摩擦和在齒板上的碰撞 ,從而被逐步粉碎至需要的粒度通過篩孔漏下。錘片式切 碎機(jī)因其占地面積小、粉碎效率高、耗電量小等優(yōu)點(diǎn) ,在目前飼料工業(yè)中得到了廣泛的普及應(yīng)用。 （ 2） 爪齒式切碎機(jī)是一種固定錘式切 碎機(jī)。它由料斗、定齒盤、動(dòng)齒盤、篩子和機(jī)架等組成。動(dòng)齒盤、定齒盤和篩子構(gòu)成粉碎室。工作時(shí) ,物料由料斗進(jìn)入粉碎室 ,受到高速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)齒的撞擊 ,并進(jìn)入動(dòng)齒和定齒之間的間隙 ,又受到摩擦和碰撞。在撞擊和摩擦的反復(fù)作用下 ,物料被粉碎 ,并同時(shí)利用動(dòng)齒盤旋轉(zhuǎn)時(shí)形成的風(fēng)壓 ,將粉 碎物 通過篩孔從出料口吹出裝袋。這種切 碎機(jī)有不同孔徑的篩子供選用 ,以適應(yīng)粉碎不同物料和粒度的要求。 秸稈切碎機(jī)的整體設(shè)計(jì) 分析兩種類型的切 碎機(jī)，各有優(yōu)勢，但考慮到本設(shè)計(jì)旨在設(shè)計(jì)出 適合小型養(yǎng)殖場、專業(yè)戶和個(gè)體農(nóng)戶要求的小型 秸稈切碎 機(jī) ，為了滿足園林花卉的青飼料、堆肥的需要，結(jié)合使用方便安全，結(jié)構(gòu)簡單，效率高的設(shè)計(jì)要求，選擇 錘片式切碎機(jī) 。 （ 1）切碎機(jī)的整體結(jié)構(gòu)， 該切碎機(jī)由機(jī)架 ﹑ 電動(dòng)機(jī) ﹑ 大刀盤 ﹑ 輸料壓輥 ﹑長料斗 ﹑ 短料斗組成，具體組成是在機(jī)架上焊接有電機(jī)架，電機(jī)架上安裝有電動(dòng)機(jī)，電機(jī)上安裝有四槽 V 帶輪，四 槽帶輪分別用 V 帶與主軸及減速箱連接，減速箱的輸出軸同過鏈條及鏈輪連接，鏈輪通過堅(jiān)守定螺釘固定在進(jìn)料壓輥上。 在機(jī)架上通過一組軸承座來支撐切碎機(jī)主軸，在主軸上安裝有大刀盤，大刀盤前端安裝有三組動(dòng)刀，大刀盤后端安裝有三組柔切板，大刀盤前后安有 3 組12 塊錘片，下筒為一便于出料的傾斜的結(jié)構(gòu)，安裝在機(jī)架上，下筒內(nèi)安裝有一物料過濾網(wǎng)篩。進(jìn)料筒安裝在筒蓋上，在進(jìn)料筒內(nèi)框右邊安裝有一定刀。 （ 2）切碎的工作原理， 啟動(dòng)開關(guān)、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)通過 V 帶輪同時(shí)帶動(dòng)主軸與減速器，主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)大刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)，大刀盤上的動(dòng)刀 及柔切板、錘片一起轉(zhuǎn)動(dòng)；另一路 V 帶輪帶動(dòng)減速器，減速器輸出軸鏈輪帶動(dòng)輸草壓輥鏈輪從而使輸草壓輥轉(zhuǎn)動(dòng)。工作時(shí)，當(dāng)人工地把秸稈放入長料輸入料斗時(shí)， 輸料壓輥通過輥上拔點(diǎn)拔入并壓緊輸進(jìn)秸桿，秸桿就被飛速轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)刀 和進(jìn)料斗下的定刀切斷，斷料落入圓筒中又被飛速轉(zhuǎn)動(dòng)的垂片垂打與揉拔板和揉搓板揉碎，切碎又經(jīng)粉碎后的物料從過濾網(wǎng)篩漏下從出料口輸出。 5 如果物料為短料，可從短料斗放入物料，物料進(jìn)入筒內(nèi)可被飛速轉(zhuǎn)動(dòng)的垂片及揉拔板和揉搓板粉碎后從過濾篩漏下，從出料口出料。 9.輸料壓輥 圖 1 切碎機(jī)的結(jié)構(gòu) Figure 1 The structure of the 預(yù)期結(jié)果 本秸稈切碎 機(jī)，結(jié)構(gòu)緊湊合理，零件加工方便，操作簡 便， 質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高，自動(dòng)輸料秸桿切碎長度可調(diào)，帶有粉碎、揉切功能 ； 減輕 了 勞動(dòng)強(qiáng)度，改善 了 勞動(dòng)條件，提高 了 勞動(dòng)生產(chǎn)效率。 本切碎機(jī)的主要作用對象是生物質(zhì)秸稈，調(diào)節(jié)定刀與動(dòng)刀的間隙，可切碎 220mm 長的物料，更換不同規(guī)格的網(wǎng)篩，可加工不同規(guī)格的物料。 6 9.減速器 圖 2 工作原理圖 Figure 2 Principle of work 3 主要技術(shù)參數(shù)的確定和計(jì)算 飛刀數(shù)量的確定 由文獻(xiàn)可知，非強(qiáng)制性盤式秸稈粉碎機(jī)的生產(chǎn)能力為 Q （實(shí)積 3/mh）為 8 1 2 36 10Q K K K nZl F??? (1) 式中： 1K —— 設(shè)備時(shí)間利用系數(shù)，取 1 ~ ? ； 2K —— 工作時(shí)間利用系數(shù)，取 ~ ?K ； 3K —— 原料形態(tài)影響系數(shù)，成捆秸稈材取 ~ ?K ， 其他原料取 1； n —— 刀盤轉(zhuǎn)速 ， r/min； Z —— 飛刀數(shù)量 ； l —— 秸稈 平均長度 ， mm； F —— 原料的斷面積 ， mm178。 ； 取 1 ? ， 2 ? ， 3 ? ， 10l mm? ， 150d mm? ， 7 24dF ??? (2) 則 8 1 2 3 2 .96 1 0 QZ K K K n lF????，圓整為 3Z? 故由生產(chǎn)率可選飛刀的數(shù)量為 3 把。 飛刀伸出量的確定 普通（少刀）盤式機(jī)的刀盤上裝有 2~4 把飛刀，飛刀在刀盤上的安裝一般使其刀刃相對刀盤半徑沿轉(zhuǎn)動(dòng)方向向前傾斜 008 ~15 布置。飛刀刃口伸出刀盤平面的高度稱為刀片的伸出量（又稱裝刀高度），其大小影響秸稈切碎的長度，因此刀盤上所有飛刀刃口的伸出量必須相等。飛刀更換或刃磨后，應(yīng)保持伸出量不變。飛刀有利用刀片后部的齒定位的，屬有級調(diào)節(jié)，也有利用刀片后部的硬木墊塊或澆鑄的鉛條定位的，屬無級調(diào)節(jié)，精度較高。盤式機(jī)是由安裝在刀盤上的飛刀和安裝在進(jìn)料槽上的底刀形成剪切機(jī)構(gòu)的。大多數(shù)盤式秸稈粉碎機(jī)不設(shè)強(qiáng)制進(jìn)料機(jī)構(gòu)，僅有進(jìn)料槽（又稱喂料槽）。進(jìn)料槽相對刀盤平面的安裝角度影響自由進(jìn)料時(shí)切碎的秸稈長度。 圖 3 秸稈切割長度與進(jìn)料槽安裝角的關(guān)系 圖 Figure 3 The relationship of Chip length and the trough installation angle 如圖所示， 39。 39。 39。 39。ABCD 為平盤平面， 39。BD 為進(jìn)料槽的中心線， 39。CD 平行于刀盤 8 軸線，其值等于刀盤伸出量，則秸稈切碎的長度 l 為： 39。39。39。1 1 2c o s c o s c o sD D C Dl B D a a a? ? ? 即12c s coshl aa? (3) 式中： h — 飛刀伸出量； 1a — 傾斜角，即進(jìn)料槽的中心線與水平面間的夾角； 2a — 偏角，即進(jìn)料槽的中心線在水平面上的投影與刀盤軸線的夾角。 設(shè)切削秸稈長度 25l mm? ，水平進(jìn)料方式時(shí)， 01 0?? ， 02 0?? ，則飛刀伸出量25h mm? 。 電動(dòng)機(jī)的選型 考慮到設(shè)計(jì)的 生物質(zhì)秸稈切碎 機(jī)適用對象為小型養(yǎng)殖場、專業(yè)戶和個(gè)體農(nóng)戶 ,故電動(dòng)機(jī)電壓應(yīng)選用 ,所需動(dòng)力不是很大 ,選用小功率的電動(dòng)機(jī) 。 綜合各方面因素 ,選用 YL 系列電動(dòng)機(jī) 。 YL 系列電動(dòng)機(jī)是新型高效節(jié)能產(chǎn)品 ,具有體積小、容量大 ,起動(dòng)及運(yùn)轉(zhuǎn)性能優(yōu)越等特點(diǎn) ,符合國際標(biāo)準(zhǔn) IEC 的有關(guān)規(guī)定 ,并實(shí)現(xiàn)同一機(jī)座號(hào)單、三相異 步電動(dòng)機(jī)等級相同 ,提高了單、三相電動(dòng)機(jī)的互換性和通用性 ,被廣泛應(yīng)用于冷凍機(jī)、泵、風(fēng)機(jī)、小型機(jī)床以及農(nóng)副業(yè)和家用電器等方面 。選定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為： YL8014。 表 1 電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù) Table 1 Main parameters of motor 型號(hào) 額定電壓 額定功率 同步轉(zhuǎn)速 頻率 效率 YL8014 220V 1500r/min 50HZ 68% 4 主要部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 切碎機(jī) 主軸 V 帶傳動(dòng)的計(jì)算 根據(jù) 參考資料 [1]表 3 得：選擇帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為 i=；電動(dòng)機(jī) 功率P= ； 轉(zhuǎn)速 1n =1500 /minr （ 1） 確定計(jì)算功率 Pca ,由參考資料表 87 查得工作情況系數(shù) ? ， 故 ca AP K P?? = (4) （ 2）選擇 V 帶的帶型 ,根據(jù) Pca ﹑ 1n 由參考資料 [1]圖 811 確定選用 Z 型 （ 3）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 d 并驗(yàn)算帶速 v 1）初選電動(dòng)機(jī)帶輪的基準(zhǔn)直徑 1d 。 由參考資料 [1]表 86 和 88，取電動(dòng)機(jī)帶輪的基準(zhǔn)直徑 1d =71mm 。 9 2）驗(yàn)算帶速 v ， 按參考資料 [1]式（ 813）驗(yàn)算帶的速度 11d 7 1 1 4 4 0 / 5 . 3 5 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0d nv m s m s? ? ??? ? ??? (5) 因?yàn)?5 /msv 30 /ms， 故帶速合適。 3）計(jì)算主軸大帶輪的基準(zhǔn)直徑。根據(jù) 參考資料 [1]式（ 815a），計(jì)算主軸大帶輪的基準(zhǔn)直徑 2d 21 71 241 .4ddd id m m m m? ? ? ? (6) 根據(jù) 參考資料 [1]表 88，圓整為 2d =250mm 。 （ 4）決定 V 帶的中心距 a 和基準(zhǔn)長度 Ld 1)根據(jù) 參考資料 [1]式（ 820）， 1 2 0 1 ( ) 2( )d d d dd d a d d? ? ? ? (7) 初定中心距為 0a =300mm 2）由 參考資料 [1]式（ 822）計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長度 2210 0 1 2 0()2 ( )24 ddd d d ddL a d d a? ?? ? ? ? (8) 2( 2 5 0 7 1 )2 3 0 0 ( 7 1 2 5 0 )2 4 3 0 0? ?? ? ? ? ? ?? 由 參考資料 [1]表 82 選帶的基準(zhǔn)長度 Ld =1120mm 3）計(jì)算實(shí)際中心距 a 00 1 1 2 0 1 1 0 2 . 430022ddLLa a m m? ???? ? ? ? ????? (9) 考慮到帶輪的制造誤差 ﹑ 帶長誤差 ﹑ 帶的彈性以及因帶的松弛而產(chǎn)生的補(bǔ)充張緊的需要，常給出中心距的變動(dòng)范圍 m ax da a L? ? ? (10) m in da a L? ? ? （ 5）驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)帶輪上的包角 1? 000 0 0 01 2 1 5 7 . 3 5 7 . 31 8 0 ( ) 1 8 0 ( 2 5 0 7 1 ) 1 4 6 . 6 9 03 0 8 . 8dddd a? ? ? ? ? ? ? ? ? (11) （ 6）計(jì)算帶的根數(shù) z 1）計(jì)算單根 V 帶的額定功率 rP ， 由 1d =71mm 和 1n =1500 /minr ，查 參考資料 [1]表 84a 得 0P = ； 根據(jù) 1n =1500 /minr ， i= 和 Z 型 帶，查 參考資料 [1] 10 表 84b 得 0P? = ； 查 參考資料 [1]表 85 得包角修正系數(shù) K? =，表 82得帶長修正系數(shù) LK =，于是 00( ) ( 1 3 ) 1 8rLP P P K K Kw?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (12) 2）計(jì)算 V 帶的根數(shù) z rPz P?? = (13) 取 2 根 （ 7）計(jì)算單根 V 帶初拉力的最小值 0 min()F ,由 參考資料 [1]表 83 得 Z 型帶的單位長度質(zhì)量 q = /kgm ，所以 20 m i n ( 2 . 5 )( ) 5 0 0 caKPF q vK zv????? (14) 2( 2 . 5 0 . 9 1 ) 0 . 6 0 55 0 0 0 . 0 6 5 . 3 50 . 9 1 2 5 . 3 5????? ? ? ? ??????? N 應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力 0F 0 min()F 。 （ 8）計(jì)算壓軸力 pF 010 m i n 1 4 6 . 6( ) 2 ( ) s in 2 2 5 1 . 8 s in22pF z F N?? ? ? ? ? ? (15) 減速器 V 帶輪的計(jì)算 根據(jù) 參考資料 [1]表 3 得：選擇帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為 1i =；電動(dòng)機(jī) 功率P= ；轉(zhuǎn)速 1n =1500 /minr ； 電動(dòng)機(jī)帶輪的 基準(zhǔn)直徑 1d =71mm 。 （ 1） 確定計(jì)算功率 1caP ,由參考資料表 87 查得工作情況系數(shù) 1 ? ， 11ca AP K P?? (16) （ 2）選擇 V 帶的帶型 ,根據(jù) 1caP ﹑ 1n 由參考資料 [1]圖 811 確定選用 Z 型 （ 3）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 d 并驗(yàn)算帶速 v 1）計(jì)算減速器帶輪的基準(zhǔn)直徑 。 由參考資料 [1]式（ 815a），計(jì)算減速器小帶輪的基準(zhǔn)直徑 3d 31 71ddd id m m? ? ? ? (17) 根據(jù) 參考資料 [1]表 88，圓整為 3d =75mm 。 2）驗(yàn)算帶速 1v ， 按參考資料 [1]式（ 813）驗(yàn)算帶的速度 111 d 7 1 1 4 4 0 / 5 . 3 5 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0d nv m s m s? ? ??? ? ??? (18) 11 因?yàn)?5 /ms 1v 30 /ms， 故帶速合適。 （ 4）決定 V 帶的中心距 1a 和基準(zhǔn)長度 1Ld 1)初定中心距為 39。0a =450mm 2）由 參考資料 [1]式（ 822）計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長度 239。39。 130 0 1 3 39。0()2 ( )24 ddd d d ddL a d d a? ?? ? ? ? (19) 2( 7 5 7 1 )2 4 5 0 ( 7 1 7 5 )2 4 4 5 0? ?? ? ? ? ? ?? 由 參考資料 [1]表 82 選帶的基準(zhǔn)長度 1Ld =1250mm 3）計(jì)算實(shí)際中心距 1a 39。39。 1010 1 2 5 0 1 1 2 7 .745022ddLLa a m m? ???? ? ? ? ????? (20) 考慮到帶輪的制造誤差 ﹑ 帶長誤差 ﹑ 帶的彈性以及因帶的松弛而產(chǎn)生的補(bǔ)充張緊的需要，常給出中心距的變動(dòng)范圍 1 m a x 1 da a L? ? ? (21) 1 m in 1 da a L? ? ? （ 5）驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)帶輪上的包角 39。1? 039。01 3 1 15 7 .31 8 0 ( )dddd a? ? ? ?(22) 00 0 05 7 . 31 8 0 ( 7 5 7 1 ) 1 7 9 9 05 1 1 . 2? ? ? ? ? （ 6）計(jì)算帶的根數(shù) 1z 1）計(jì)算單根 V 帶的額定功率 1rP ， 由 1d =71mm 和 1n =1500 /minr ，查 參考資料 [1]表 84a 得 39。0P = ， 根據(jù) 1n =1500 /minr ， i= 和 Z 型 帶，查 參考資料 [1]表 84b 得 39。0P? = ， 查 參考資料 [1]表 85 得包角修正系數(shù) 39。K? =，表 82得帶長修正系數(shù) 39。LK =，于是 39。 39。 39。 39。1 0 0( ) ( 0 .3 1 0 .0 1 ) 0 .9 9 1 .1 1rLP P P K K Kw?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (23) 2）計(jì)算 V 帶的根數(shù) z 111rPz P?? = (24) 12 取 2 根 （ 7）計(jì)算單根 V 帶初拉力的最小值 39。0 min()F ,由 參考資料 [1]表 83 得 Z 型帶的單位長度質(zhì)量 q = /kgm ，所以 39。39。210 m i n 139。 11( 2 .5 )( ) 5 0 0 caKPF q vK z v????? (25) 2( 2 . 5 0 . 9 9 ) 0 . 6 0 55 0 0 0 . 0 6 5 . 3 50 . 9 9 2 5 . 3 5?