1、我國秸稈粉碎機的研究現(xiàn)狀
我國在物料粉碎技術研究中，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生的剪力，切斷農作物的莖稈，達到粉碎的目的，具有結構簡單、生產效率高等優(yōu)點。但經測試，該設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的錘片，對要粉碎的物料產生強大的沖力進而達到粉碎物料的目的。錘片式粉碎機的工作原理是：利用高速旋轉的錘片轉子連續(xù)打擊農作物秸桿，此時被粉碎的物料以較高的速度撞擊齒板與蹄片，使其進行多次碰撞與摩擦，最終達到粉碎的目的。該粉碎機的主要特點是結構簡單、適應性強、維修方便、粉碎質量好、生產能力強等，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成。①揉搓機主要由喂入裝置、轉子機構、齒板和風機等組件機構構成。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。當喂人的物料秸稈經高速旋轉錘片的打擊，并且沿軸向流動，物料達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輸送收集。揉搓機可以將秸稈等揉搓成細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到破碎或細碎的狀態(tài)，生產效率較低。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合體，經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。該設備的適應性較差，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備中，設計出了復合式稻稈粉碎機。其將進料口處設計成自動進料裝置，并在出料口處安裝了風機設備，既提高了粉碎機的生產率，又保證了粉碎機的粉碎質量，同時在一定程度上減少了人力，降低了能耗。這種復合式稻稈粉碎機的特點是適應能力強，對高濕、潮性強的物料都可以加工，適用的范圍比較廣泛。該設備的缺點是體積較大，笨重，不易移動。
2、粉碎機的整體結構設計
國內外關于粉碎機的研究和設計已經過了幾十年的歷史，其研究重心多集中在將農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效率低和能耗大等問題，設計一款鋸切式秸稈粉碎機，其整體結構見圖1。
2.1工作原理
本設計在進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。秸稈進入進料口后，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使得鋸片高速旋轉對秸稈進行切削。因鋸片的高速旋轉使得秸稈反復被切削，而后較輕物料被鋸片高速旋轉產生的空氣流卷到粉碎機機殼底部，最后通過出料日排除，出料口處裝有風機將物料吸走，集中收集。本設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)外側開有進料口(1)，由電機通過V型帶帶動主軸(8)轉動。主軸(8)帶動鋸片(7)旋轉，秸稈通過進料口(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)充分壓緊的物料進行撞擊、切削。通過鋸片的高速旋轉，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)的旋轉帶動鋸片高速旋轉，產生的空氣氣流將切削粉碎之后的細小物料帶到粉碎室(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機，通過蛇皮管將粉碎機的出料口與風機相連接。粉碎后的物料被風機吸走后集中收集，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)上的連接結構，電機通過大皮帶輪、三角帶、小皮帶輪(9)帶動主軸(8)轉動。該結構可以提高動力的傳動效率，并且結構緊湊。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行連接，為了便于鋸片的拆卸與更換，本設計將薄板一側做成門狀結構，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有一擋片，用于換鋸之后將門板固定。鋸片更換系統(tǒng)結構簡單，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、結論
本機器適用于農作物秸稈的粉碎，可滿足廣大農戶，特別是農場對秸稈等纖維質類物料粉碎的加工要求。該設備粉碎室內鋸片組鋸片交錯安裝，在滿足粉碎秸稈類物料要求的同時，提高了生產效率，能耗較低。通過對切削系統(tǒng)的力學計算得知，本機器粉碎秸稈的粉碎程度較高，也可粉碎質地較軟的木材，同時滿足提高生產效率和降低能耗的要求。
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