宋衛(wèi)東 王明友 李尚昆 王教領(lǐng)

（農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所，南京 210014）

1 引 言

近幾年，隨著食用菌栽培原料棉籽殼價格的上漲，致使食用菌產(chǎn)業(yè)的利潤越來越低，迫切需要開發(fā)新的栽培基質(zhì)來降低成本。棉稈粉碎后作為食用菌栽培新型基質(zhì)在我國已開始應(yīng)用[1～5]。桑枝條作為食用菌栽培原材料在浙江淳安縣廣泛應(yīng)用，而油菜稈、大豆稈、玉米稈等農(nóng)林廢棄物都可粉碎作為食用菌生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)廉價基料。

粉碎機是食用菌生產(chǎn)加工設(shè)備的重要組成部分。目前，農(nóng)村栽培菇類的培養(yǎng)料，主要使用農(nóng)作物秸稈切碎機加工而成。而現(xiàn)有的切碎機在應(yīng)用中常出現(xiàn)喂料塞口而停機；或在切碎過程中混有整草輸出，致使切碎料的質(zhì)量不符合栽培要求等問題。一些廠家生產(chǎn)的菇木切片粉碎一次合成機械，常因錘片飛刀硬度不夠，經(jīng)連續(xù)作業(yè)后出現(xiàn)刀片發(fā)熱而失去功能。

現(xiàn)有的食用菌基質(zhì)粉碎機主要是利用粉碎室內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)的錘片對物料進(jìn)行沖擊或搓擦而達(dá)到破碎目的[6～9]。同時，由于棉稈等木質(zhì)素含量較高的稈莖類作物具有較強的韌性和強度，當(dāng)棉稈直接進(jìn)入粉碎室粉碎時容易造成高速錘片敲擊而斷裂。棉稈等硬質(zhì)秸稈的破碎需要較強機械剪切力將其切斷，然后再經(jīng)過機械錘打才能使其被擊潰破碎[10]。而對于油菜稈等較軟秸稈，則無需切斷就可直接在粉碎室內(nèi)進(jìn)行錘片粉碎，切斷反而會使生產(chǎn)效率降低。

為適應(yīng)食用菌栽培新型基質(zhì)的粉碎要求，提高粉碎時的生產(chǎn)效率，進(jìn)一步研制適合不同類型物料的粉碎設(shè)備對于提升食用菌生產(chǎn)機械水平有著重要的作用。為此，我們針對棉稈等硬秸稈和油菜等軟秸稈作為食用菌新型栽培基質(zhì)粉碎時對于粉碎機結(jié)構(gòu)的要求，依據(jù)粉碎技術(shù)原理，設(shè)計開發(fā)出一種雙喂料口基質(zhì)粉碎機。該粉碎機的特點是設(shè)置了兩個進(jìn)料口，第一進(jìn)料口直接與粉碎室相連，物料不經(jīng)切斷直接進(jìn)入粉碎室被錘片粉碎。第二進(jìn)料口處設(shè)置有圓盤切刀，物料進(jìn)入粉碎室之前，先被切斷，然后進(jìn)入粉碎室內(nèi)進(jìn)行錘片粉碎。雙喂料口基質(zhì)粉碎機實現(xiàn)了不同類型秸稈的分類粉碎，為食用菌栽培提供了一種新的物料粉碎設(shè)備。

2 機械結(jié)構(gòu)與工作原理

2.1 總體結(jié)構(gòu) 雙喂料口基質(zhì)粉碎機主要由機架、電機、第一喂料口、第二喂料口、切刀盤、粉碎機組、動力傳遞機構(gòu)、風(fēng)引裝置等組成。殼體采用優(yōu)質(zhì)鋼板焊接結(jié)構(gòu)；電動機與粉碎機轉(zhuǎn)子安裝在同一座上，采用柱銷聯(lián)軸器直聯(lián)傳動，轉(zhuǎn)子經(jīng)動平衡校驗，可正反向工作。在第一喂料口與粉碎室聯(lián)通處，裝有圓盤切刀。粉碎室內(nèi)的篩片與錘片間距靠篩體移動來調(diào)整，錘片為對稱排列。雙喂料口基質(zhì)粉碎機主電機動力為22 kW，風(fēng)引出料輸送電機動力為5.5 kW。機械結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要參數(shù)見表1。

表1 雙喂料口基質(zhì)粉碎機相關(guān)參數(shù)（配套動力22 kW）

2.2 工作原理 帶風(fēng)引出料裝置的雙喂料口基質(zhì)粉碎機采用兩個進(jìn)料口。工作時，一進(jìn)料口處安裝圓盤切刀，對預(yù)粉碎基質(zhì)先進(jìn)行切碎，切碎后的預(yù)粉碎基質(zhì)再進(jìn)入粉碎室內(nèi)進(jìn)行錘片粉碎，此為第一進(jìn)料口；另一進(jìn)料口為物料直接進(jìn)入粉碎室進(jìn)行錘片粉碎，此為第二進(jìn)料口。這樣，粉碎機可以實現(xiàn)對木質(zhì)素含量過高的秸稈進(jìn)行先切后粉，避免因其硬度過大造成錘片斷裂；對于軟秸稈類作物則可以通過第二進(jìn)料口直接進(jìn)入粉碎室進(jìn)行錘片搓揉破碎，直至符合粉碎細(xì)度要求的食用菌栽培基質(zhì)通過篩網(wǎng)直徑。同時，出料口處增加的風(fēng)引裝置使粉碎室內(nèi)形成負(fù)壓，加速出料。在風(fēng)引裝置出口采用6 m長布袋收集粉碎基質(zhì)，一方面大大降低了空間的粉塵濃度，改善了操作人員的環(huán)境，另一方面也有利于粉料的裝袋，使裝袋便捷。

3 試驗驗證

圖1 帶風(fēng)引出料雙喂料口基質(zhì)粉碎機的外形與結(jié)構(gòu)

3.1 試驗?zāi)康呐c方法 為檢驗雙喂料口基質(zhì)粉碎機的各項性能指標(biāo)是否滿足設(shè)計要求，對該粉碎機的各項性能進(jìn)行了試驗，試驗方法主要參照GB/T 6971-2007《飼料粉碎機 試驗方法》國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行。試驗用樣機狀態(tài)良好，試驗對象為當(dāng)年自然成熟的經(jīng)晾曬的油菜秸稈和棉稈，喂料時為單人輸送，表2為粉碎時的試驗數(shù)據(jù)。

表2 雙喂料口基質(zhì)粉碎機不同篩孔直徑的生產(chǎn)率與電耗

3.2 試驗數(shù)據(jù)處理與分析 按照以上方法和條件，根據(jù)GB/T 6971-2007《飼料粉碎機 試驗方法》國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測試規(guī)格、重復(fù)次數(shù)及數(shù)據(jù)采集方式，計算出各項測試數(shù)據(jù)和工況參數(shù)。數(shù)據(jù)處理結(jié)果如表2所示。

（1）由表2可知，隨著篩孔直徑增大，雙喂料口基質(zhì)粉碎機的生產(chǎn)效率越高，在篩孔直徑為12 mm時，出現(xiàn)生產(chǎn)效率最大值0.44 t/h；而在篩孔直徑為14 mm時，生產(chǎn)效率為0.39 t/h，主要原因為人工喂料造成喂料不連續(xù)，且不能持續(xù)高強度進(jìn)行。

隨著篩孔直徑的增大，噸料電耗則相應(yīng)降低，在篩孔直徑為8 mm時，出現(xiàn)最大噸料電耗42.6 kW·h·t-1，在篩孔直徑為12 mm時，出現(xiàn)最小的噸料電耗35.8 kW·h·t-1，符合當(dāng)初設(shè)計時的要求。

（2）試驗時采用人工喂料方式，油菜秸稈屬于木質(zhì)素含量低的秸稈，在喂料時因油菜秸稈莖出現(xiàn)纏繞難以進(jìn)入粉碎室，致使試驗時的粉碎效率偏低以及噸料電耗增高。

4 結(jié) 論

經(jīng)生產(chǎn)考核證明：該機具有結(jié)構(gòu)合理、安全可靠、安裝容易、操作方便和振動微小等特點，可滿足企業(yè)的生產(chǎn)需求，為食用菌新基質(zhì)提供了新的生產(chǎn)設(shè)備。這種帶風(fēng)引出料裝置的雙喂料口基質(zhì)粉碎機的研究開發(fā)，對提高農(nóng)作物秸稈的利用率、降低勞動強度、促進(jìn)秸稈和食用菌產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

［1]通占元，李守勉，王志恒. 碎段棉稈模具式栽培食用菌配套技術(shù)應(yīng)用研究［J]. 河北林果研究，2009，24（4）：449-452.

［2]通占元，王志恒.棉稈柱（塊）式栽培食用菌配套及時應(yīng)用研究［J].食用菌，2010（6）：42-43.

［3]陳詠祥.利用棉稈栽培食用菌新技術(shù)［J].中國食用菌，1998，18（2）：31-33.

［4]王芳，孟麗君，張玉萍. 棉稈新基質(zhì)栽培雙孢菇的技術(shù)研究［J].山西科技，2011，26（4）： 143-144.

［5]翁伯琦，廖建華，羅濤，等. 發(fā)展農(nóng)田秸稈菌業(yè)的技術(shù)集成與資源循環(huán)利用管理對策［J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報，2009，17（5）：1007-1011.

［6]龐聲海，饒應(yīng)昌.配合飼料機械［M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，1989.

［7]朱新華，郭文川，閻曉利，等.錘片式粉碎機的理論分析和結(jié)構(gòu)改進(jìn)措施探討［J].西北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，1999，27（1）：108-111.

［8]劉憲，吉穎風(fēng)，李博強.錘片式飼料粉碎機內(nèi)碎物料分離速度的分析［J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2004，35（1）：182-184.

［9]肖宏儒，朱德文，鐘成義.農(nóng)作物秸稈多功能粉碎機的試驗研究［J].農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)，2009，35（5）：8-12.

［10]王立柱，王正順，孫京丹，等. 棉稈破碎機的設(shè)計與研究現(xiàn)狀［J].湖南造紙，2010（4）：9-12.