王明友等

摘要：為滿足軟質秸稈和硬質高纖維物料規(guī)模化粉碎的生產需要，并克服單一切碎機、粉碎機的缺點，設計了一種帶風引出料裝置的切粉一體化組合式秸稈粉碎機，實現了硬質高纖維秸稈的強制喂入。結果表明，軟質秸稈可直接通過粉碎裝置喂料口喂入，無需切碎，平均生產率為1.27 kg/h，噸料電耗為32.0 kW·h；硬質高纖維秸稈需通過帶有強制喂料輥的切碎裝置后進行先切后粉，平均生產率為0.67 kg·h，噸料電耗為60.5 kW·h。該機器具有性能穩(wěn)定、安全可靠、物料適應性強和操作環(huán)境無粉塵等優(yōu)點，性能滿足設計要求。

關鍵詞：生物質；物料；粉碎；一體化

中圖分類號：S220.2 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）16-3917-04

Abstract： To meet crushing production of soft straw at large scale and straw with hard and high fiber materials and overcome shortcoming of a single cutter and shredder， a straw shredder having a equipment with material elicitation using wind was developed. It was a combined straw shredder with cutting and crushing integrated in one and realized force feeding straw with hard and high fiber. The results showed that soft straw can directly feed into feed throat without cutting. The efficiency average was 1.27 kg/h and consumption of electricity per ton was 32.0 kW·h. Straw with hard and high fiber should feed into shredding mechanism with force feeding roll to automatically crush. The efficiency average was 0.67 kg/h and consumption of electricity per ton was 60.5 kW·h. The machine was stable， safe and reliable， with strong adaptability of materials， operating environment without dust and so on. The property of the machine meets with design requirements.

Key words： biomass； material； grind； integration

隨著傳統(tǒng)農業(yè)向現代化農業(yè)的轉變以及經濟、社會的發(fā)展，農村能源、飼料結構均發(fā)生了深刻變化，傳統(tǒng)的秸稈利用途徑發(fā)生了歷史性的轉變[1]。目前，我國農作物秸稈的能源化、飼料化、基料化和肥料化等利用方式均為研究熱點[2-5]，而這些都需要對農作物秸稈原料進行粉碎預處理后再進行利用[6]。因此，規(guī)模化粉碎處理是農作物秸稈開發(fā)利用及產業(yè)化的重要環(huán)節(jié)。其中，玉米秸稈、油菜秸稈、稻麥稈等農作物秸稈硬度小、易破碎，屬于軟質秸稈類，適用的農作物秸稈粉碎鍘草機、粉碎機種類較多，通過選型能夠滿足秸稈“五化”預處理的要求[7，8]；另一類秸稈如棉稈、葵花稈以及果樹剪枝等生物質原料，具有高蠟質、長纖維、木質化程度較高等特點，因此韌性好、抗破碎能力強[9]，這類農林廢棄物不適應現有錘片式粉碎機的粉碎要求。

因此，針對硬質高纖維秸稈粉碎時出現錘片裂紋與二次作業(yè)時帶來的能耗增加問題，本研究研制了帶有風引出料裝置的切粉一體化粉碎機，并在切碎裝置喂料口處安裝強制喂料與壓實輥，以解決硬質高纖維秸稈在喂入時的不穩(wěn)定問題。切碎后的物料通過導向槽風送到粉碎室內進行錘片揉搓粉碎，軟質秸稈無需切碎直徑從粉碎裝置喂料口處進行喂料粉碎，符合篩孔直徑的物料經篩網到集料裝置，并與風引出料裝置相連，將粉碎好的物料強制引出到帆布袋內集中裝袋，可使作業(yè)環(huán)境極大地改善。

1 整機結構與工作原理

1.1 整機結構

根據軟質秸稈和硬質高纖維秸稈粉碎工藝的不同，本研究研制了帶風引出料裝置的一體化通用類物料粉碎機。帶風引出料裝置的一體化粉碎機主電機動力為37.0 kW，風引出料輸送電機動力為5.5 kW，整機主要由強制喂入壓實裝置、切碎裝置、粉碎裝置、風引出料裝置等4大部分組成，包括機架、切碎室、粉碎室、導向槽、強制喂料與壓實輥、電機、皮帶盤等結構如圖1所示，主要技術參數如表1所示。

1.2 工作原理

帶風引出料裝置的切粉一體化粉碎機由一臺電機帶動完成切斷與粉碎兩道工序作業(yè)，其粉碎機可單獨作業(yè)。對硬質高纖維物料進行作業(yè)時，由人工將棉稈、桑枝條等硬質高纖維物料輸送至切碎裝置喂料口，安裝于喂料口處的強制喂料與壓實輥將硬質高纖維秸稈強制喂入并壓實，此時切碎裝置上的切刀進行切碎。切碎過后的物料通過連接與切碎裝置和粉碎裝置上的導向槽，將切碎過后的物料導向粉碎室內進行錘片的打擊、揉搓，直至符合篩網直徑要求的粉碎細度物料排出。通過篩網后的物料首先進入集料室內，然后通過風引輸送到帆布袋內進行集料收集。當粉碎軟質秸稈時，此時不需要切碎裝置切斷。

2 關鍵部件的設計

2.1 強制喂料裝置endprint

對棉稈、桑枝條等木質素與纖維素含量較高的物料進行喂入切斷時，在切斷裝置喂料口處設計了帶有強制喂料壓實機構的自動喂料扒進裝置，如圖2所示。切碎裝置主軸轉速通過減速器、分離手柄將轉速轉化為32∶1，此時動力通過萬向節(jié)帶動強制扒進喂料壓實輥對硬質高纖維秸稈強制喂入切碎裝置內。當切碎不同直徑物料時，通過復位彈簧對扒進壓實輥進行復位。此裝置很好地保證了硬質高纖維生物質物料輸送的均勻性、連續(xù)性，并能實現切碎喂料的主動、安全、連續(xù)、均勻。

2.2 切斷裝置

硬質高纖維物料強制入切斷裝置后，被切屑刀盤切屑成長度為20～30 mm的碎段。切屑刀盤作為粉碎機的關鍵部件之一，其作用是將木質類物質原料切削成細片狀，因此切削刀盤的轉速、切削刀等參數對切削力和切削功率都有很大影響[10]。在刀盤上布置切削刀時要考慮滿足削片的條件，要保證連續(xù)切削、最小功率、 速度， 在切碎裝置中刀盤上有2把切削刀，呈直線排列，每個刀片通過3個螺釘固定在圓盤上。

我國常見的盤式削片機轉速一般在500～3 500 r/min[11]。對于盤式削片機，生產率與削片機主軸轉速成正比；對于粉碎設備而言，為了使錘片將切削出來的細木片進行充分粉碎，要求粉碎機構具有較高的轉速。但因切斷裝置只進行切碎作業(yè)，如轉速過高，很容易造成切刀鈍化及高轉速下的切刀切割硬質秸稈時斷裂，因此在優(yōu)先確定粉碎裝置轉速及生產率的前提下，通過與連接粉碎裝置的皮帶輪進行動力傳遞，兼顧切屑裝置和粉碎裝置的轉速要求。在優(yōu)先確定粉碎裝置轉速下，綜合考慮， 切碎主軸轉速為粉碎轉速的1/2倍，即為925 r/min。

2.3 粉碎裝置

被切碎后的物料通過切碎裝置和粉碎裝置上的導向槽，將切碎過后的物料導向粉碎室內進行錘片打擊、揉搓，最終達到粉碎要求后通過風引出料裝置輸出。粉碎裝置結構如圖4所示，包括皮帶輪、軸承、主軸、銷軸、錘片、機架和機座。主軸由固定在機座上的軸承支承，電動機通過皮帶盤帶動主軸旋轉；錘架板安裝在主軸上，在遠離其回轉中心的一端沿圓周方向開有均布的銷孔，銷孔內安裝有銷軸；銷軸上安裝了小隔套，由小隔套將錘片分隔開，錘片空套在銷軸上，通過主軸的高速回轉帶動錘片對物料進行撞擊，從而實現對物料的粉碎。

同時，經過對國內外錘片式粉碎機型的分析對比，結合配套動力、加工要求，初選錘片數量為128片，沿錘板架圓周均布4組銷軸，每根銷軸上安裝32片錘片。常用的錘片排列方式有螺旋線排列、對稱排列和對稱交錯排列[12]。為保證轉子平衡、錘片磨損均勻，本研究中采用對稱排列方式。

3 粉碎機的實際應用

為檢驗帶風引出料裝置的切粉一體化粉碎機的各項性能指標是否滿足設計要求，包括生產率、噸料電耗、噪聲、粉塵濃度等，將粉碎機應用于實際試驗。試驗時軟質秸稈采用玉米稈、油菜稈、麥稈等。因秸稈存放時間較長，平均含水率均在10%以下。硬質高纖維秸稈采用棉稈與桑枝條等，平均直徑在4～6 cm，含水率平均在10%左右。

3.1 試驗條件與方法

試驗方法參照國標GB/T6971-2007[13]《飼料粉碎機試驗方法》進行，測定參數主要包括生產率、功耗、噪聲、粉塵濃度等。在農作物秸稈合作社基地對樣機進行了性能試驗。試驗儀器主要有PZ96-P3型三相功率表、TES-1351型聲級計、JS-360型電子秒表、JJ1000型電子天平、Raytek ST60型紅外線測溫儀等。

3.2 試驗數據處理

按照以上方法和條件，根據GB/T 6971-2007《飼料粉碎機試驗方法》國家標準規(guī)定的測試規(guī)格、重復次數及數據采集方式，計算出各項測試數據和工況參數。其中，數據中的噸料電耗為主電機所消耗電能，噪聲為整機6個不同方位時的平均值， 數據處理結果如表2所示。

經檢測軟質秸稈進行粉碎試驗時，生產率均以超過1.2 kg/h，噸料電耗控制在33 kW/h內，其中玉米秸稈噸料電耗最低，主要為試驗所用玉米秸稈為整桿式，提高了單位時間內喂入量。測得噪聲都控制在86 dB（A）以內，符合JB/T9822.1-1999規(guī)定粉碎機噪聲不大于93 dB（A）的要求。同時，采用風引出料布袋裝袋的方式后工作環(huán)境的粉塵濃度平均在4.0 mg/m3，工作環(huán)境大為改善，完全滿足NY/T1554-2007規(guī)定粉碎機粉塵濃度不大于10 mg/m3的要求。在對硬質高纖維物料進行先切后粉試驗時，隨著物料木質素含量的增加，能耗與噪聲增加，生產率與粉塵濃度降低。物料中棉稈生產率為0.72 kg/h，桑枝條為0.62 kg/h，但噸料電耗分別為56.4 kW·h和64.6 kW·h。噪聲提高的主要原因是切刀在進行切斷物料時所發(fā)出的瞬間聲響提高而引起?；覊m濃度與軟質物料相比平均降低了1.5 mg/m3，說明硬質高纖維物料粉碎后的密度大于軟質秸稈，致使粉料不易飄散。

4 結論

1）設計了帶風引出料裝置的切粉一體化粉碎機，解決了硬質高纖維秸稈粉碎時出現錘片裂紋及分次作業(yè)工序帶來的能耗增加問題，且在切碎裝置喂料口出帶有強制喂料與壓實輥，以解決硬質高纖維秸稈在喂入時不穩(wěn)定問題，并通過風引出料裝置將物料強制引出到帆布袋內進行收集裝袋，作業(yè)環(huán)境大大改善。

2）軟質秸稈試驗結果表明，物料直接送入粉碎內進行錘片粉碎，機器運行平穩(wěn)，平均生產率達到1.27 kg/h，噸料電耗平均為32.0 kW·h，作業(yè)時的粉塵濃度不超過4.5 mg/m3，軸承溫升小于20 ℃，符合設計要求。

3）硬質高纖維生物質試驗結果表明，物料先經切碎裝置切碎后再進入粉碎室內粉碎。與軟質秸稈相比，硬質高纖維物料的生產率明顯降低，平均生產率為0.67 kg/h，噸料電耗為60.5 kW·h，作業(yè)時的粉塵濃度均在3.65 mg/m3，各項指標也符合設計要求。

參考文獻：

[1] 韓魯佳，閆巧娟，劉向陽，等.中國農作物秸稈資源及其利用現狀[J].農業(yè)工程學報，2002，18（3）：87-91.

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[3] 楊中平，郭康權，朱新華，等.秸稈資源工業(yè)化利用產業(yè)及模式[J].農業(yè)工程學報，2011，27（1）：27-31.

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[6] 霍麗麗，侯書林，趙立欣，等.生物質固體成型燃料技術及設備研究進展[J].安全與環(huán)境學報，2009（12）：7-31.

[7] 王德福.MK90型錘片式粉碎機性能試驗[J].農業(yè)機械學報，2005，36（7）：155-157.

[8] 畢曉偉，楊昕宇，闞志新，等.影響粉碎機工作性能因素的分析[J].農機化研究，2005，11（6）：74-75.

[9] 姚宗路，趙立欣，RONNBACK M，等.生物質顆粒燃料特性比較及對燃燒的影響分析[J].農業(yè)機械學報，2010，41（10）：97-102.

[10] 魯曉初，南效景，劉曼茹，等.新系列錘片式飼料粉碎機幾個技術參數的選擇[J].飼料工業(yè)，1994，15（12）：19-21.

[11] 王永志，王躍勇，劉東玲，等.造粒用秸稈粉碎機的研究與開發(fā)[J].農機化研究，2009（1）：157-159.

[12] 俞佳芝，余泳昌，朱星賢，等.4Q-1.5型秸稈粉碎機主要工作部件參數確定與校核[J].農機化研究，2006（9）：74-79.

[13] JB/T9822.1-1999，錘片式飼料粉碎機技術條件[S].

（責任編輯 屠 晶）endprint

對棉稈、桑枝條等木質素與纖維素含量較高的物料進行喂入切斷時，在切斷裝置喂料口處設計了帶有強制喂料壓實機構的自動喂料扒進裝置，如圖2所示。切碎裝置主軸轉速通過減速器、分離手柄將轉速轉化為32∶1，此時動力通過萬向節(jié)帶動強制扒進喂料壓實輥對硬質高纖維秸稈強制喂入切碎裝置內。當切碎不同直徑物料時，通過復位彈簧對扒進壓實輥進行復位。此裝置很好地保證了硬質高纖維生物質物料輸送的均勻性、連續(xù)性，并能實現切碎喂料的主動、安全、連續(xù)、均勻。

2.2 切斷裝置

硬質高纖維物料強制入切斷裝置后，被切屑刀盤切屑成長度為20～30 mm的碎段。切屑刀盤作為粉碎機的關鍵部件之一，其作用是將木質類物質原料切削成細片狀，因此切削刀盤的轉速、切削刀等參數對切削力和切削功率都有很大影響[10]。在刀盤上布置切削刀時要考慮滿足削片的條件，要保證連續(xù)切削、最小功率、 速度， 在切碎裝置中刀盤上有2把切削刀，呈直線排列，每個刀片通過3個螺釘固定在圓盤上。

我國常見的盤式削片機轉速一般在500～3 500 r/min[11]。對于盤式削片機，生產率與削片機主軸轉速成正比；對于粉碎設備而言，為了使錘片將切削出來的細木片進行充分粉碎，要求粉碎機構具有較高的轉速。但因切斷裝置只進行切碎作業(yè)，如轉速過高，很容易造成切刀鈍化及高轉速下的切刀切割硬質秸稈時斷裂，因此在優(yōu)先確定粉碎裝置轉速及生產率的前提下，通過與連接粉碎裝置的皮帶輪進行動力傳遞，兼顧切屑裝置和粉碎裝置的轉速要求。在優(yōu)先確定粉碎裝置轉速下，綜合考慮， 切碎主軸轉速為粉碎轉速的1/2倍，即為925 r/min。

2.3 粉碎裝置

被切碎后的物料通過切碎裝置和粉碎裝置上的導向槽，將切碎過后的物料導向粉碎室內進行錘片打擊、揉搓，最終達到粉碎要求后通過風引出料裝置輸出。粉碎裝置結構如圖4所示，包括皮帶輪、軸承、主軸、銷軸、錘片、機架和機座。主軸由固定在機座上的軸承支承，電動機通過皮帶盤帶動主軸旋轉；錘架板安裝在主軸上，在遠離其回轉中心的一端沿圓周方向開有均布的銷孔，銷孔內安裝有銷軸；銷軸上安裝了小隔套，由小隔套將錘片分隔開，錘片空套在銷軸上，通過主軸的高速回轉帶動錘片對物料進行撞擊，從而實現對物料的粉碎。

同時，經過對國內外錘片式粉碎機型的分析對比，結合配套動力、加工要求，初選錘片數量為128片，沿錘板架圓周均布4組銷軸，每根銷軸上安裝32片錘片。常用的錘片排列方式有螺旋線排列、對稱排列和對稱交錯排列[12]。為保證轉子平衡、錘片磨損均勻，本研究中采用對稱排列方式。

3 粉碎機的實際應用

為檢驗帶風引出料裝置的切粉一體化粉碎機的各項性能指標是否滿足設計要求，包括生產率、噸料電耗、噪聲、粉塵濃度等，將粉碎機應用于實際試驗。試驗時軟質秸稈采用玉米稈、油菜稈、麥稈等。因秸稈存放時間較長，平均含水率均在10%以下。硬質高纖維秸稈采用棉稈與桑枝條等，平均直徑在4～6 cm，含水率平均在10%左右。

3.1 試驗條件與方法

試驗方法參照國標GB/T6971-2007[13]《飼料粉碎機試驗方法》進行，測定參數主要包括生產率、功耗、噪聲、粉塵濃度等。在農作物秸稈合作社基地對樣機進行了性能試驗。試驗儀器主要有PZ96-P3型三相功率表、TES-1351型聲級計、JS-360型電子秒表、JJ1000型電子天平、Raytek ST60型紅外線測溫儀等。

3.2 試驗數據處理

按照以上方法和條件，根據GB/T 6971-2007《飼料粉碎機試驗方法》國家標準規(guī)定的測試規(guī)格、重復次數及數據采集方式，計算出各項測試數據和工況參數。其中，數據中的噸料電耗為主電機所消耗電能，噪聲為整機6個不同方位時的平均值， 數據處理結果如表2所示。

經檢測軟質秸稈進行粉碎試驗時，生產率均以超過1.2 kg/h，噸料電耗控制在33 kW/h內，其中玉米秸稈噸料電耗最低，主要為試驗所用玉米秸稈為整桿式，提高了單位時間內喂入量。測得噪聲都控制在86 dB（A）以內，符合JB/T9822.1-1999規(guī)定粉碎機噪聲不大于93 dB（A）的要求。同時，采用風引出料布袋裝袋的方式后工作環(huán)境的粉塵濃度平均在4.0 mg/m3，工作環(huán)境大為改善，完全滿足NY/T1554-2007規(guī)定粉碎機粉塵濃度不大于10 mg/m3的要求。在對硬質高纖維物料進行先切后粉試驗時，隨著物料木質素含量的增加，能耗與噪聲增加，生產率與粉塵濃度降低。物料中棉稈生產率為0.72 kg/h，桑枝條為0.62 kg/h，但噸料電耗分別為56.4 kW·h和64.6 kW·h。噪聲提高的主要原因是切刀在進行切斷物料時所發(fā)出的瞬間聲響提高而引起?；覊m濃度與軟質物料相比平均降低了1.5 mg/m3，說明硬質高纖維物料粉碎后的密度大于軟質秸稈，致使粉料不易飄散。

4 結論

1）設計了帶風引出料裝置的切粉一體化粉碎機，解決了硬質高纖維秸稈粉碎時出現錘片裂紋及分次作業(yè)工序帶來的能耗增加問題，且在切碎裝置喂料口出帶有強制喂料與壓實輥，以解決硬質高纖維秸稈在喂入時不穩(wěn)定問題，并通過風引出料裝置將物料強制引出到帆布袋內進行收集裝袋，作業(yè)環(huán)境大大改善。

2）軟質秸稈試驗結果表明，物料直接送入粉碎內進行錘片粉碎，機器運行平穩(wěn)，平均生產率達到1.27 kg/h，噸料電耗平均為32.0 kW·h，作業(yè)時的粉塵濃度不超過4.5 mg/m3，軸承溫升小于20 ℃，符合設計要求。

3）硬質高纖維生物質試驗結果表明，物料先經切碎裝置切碎后再進入粉碎室內粉碎。與軟質秸稈相比，硬質高纖維物料的生產率明顯降低，平均生產率為0.67 kg/h，噸料電耗為60.5 kW·h，作業(yè)時的粉塵濃度均在3.65 mg/m3，各項指標也符合設計要求。

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[1] 韓魯佳，閆巧娟，劉向陽，等.中國農作物秸稈資源及其利用現狀[J].農業(yè)工程學報，2002，18（3）：87-91.

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[3] 楊中平，郭康權，朱新華，等.秸稈資源工業(yè)化利用產業(yè)及模式[J].農業(yè)工程學報，2011，27（1）：27-31.

[4] 管小冬.農作物秸稈資源利用淺析[J].農業(yè)工程學報，2006，22（增刊）：104-106.

[5] 馮 偉，黃力程，李文才.我國農作物秸稈資源化利用的經濟分析：一個理論框架[J].生態(tài)經濟，2011（2）：94-96.

[6] 霍麗麗，侯書林，趙立欣，等.生物質固體成型燃料技術及設備研究進展[J].安全與環(huán)境學報，2009（12）：7-31.

[7] 王德福.MK90型錘片式粉碎機性能試驗[J].農業(yè)機械學報，2005，36（7）：155-157.

[8] 畢曉偉，楊昕宇，闞志新，等.影響粉碎機工作性能因素的分析[J].農機化研究，2005，11（6）：74-75.

[9] 姚宗路，趙立欣，RONNBACK M，等.生物質顆粒燃料特性比較及對燃燒的影響分析[J].農業(yè)機械學報，2010，41（10）：97-102.

[10] 魯曉初，南效景，劉曼茹，等.新系列錘片式飼料粉碎機幾個技術參數的選擇[J].飼料工業(yè)，1994，15（12）：19-21.

[11] 王永志，王躍勇，劉東玲，等.造粒用秸稈粉碎機的研究與開發(fā)[J].農機化研究，2009（1）：157-159.

[12] 俞佳芝，余泳昌，朱星賢，等.4Q-1.5型秸稈粉碎機主要工作部件參數確定與校核[J].農機化研究，2006（9）：74-79.

[13] JB/T9822.1-1999，錘片式飼料粉碎機技術條件[S].

（責任編輯 屠 晶）endprint

對棉稈、桑枝條等木質素與纖維素含量較高的物料進行喂入切斷時，在切斷裝置喂料口處設計了帶有強制喂料壓實機構的自動喂料扒進裝置，如圖2所示。切碎裝置主軸轉速通過減速器、分離手柄將轉速轉化為32∶1，此時動力通過萬向節(jié)帶動強制扒進喂料壓實輥對硬質高纖維秸稈強制喂入切碎裝置內。當切碎不同直徑物料時，通過復位彈簧對扒進壓實輥進行復位。此裝置很好地保證了硬質高纖維生物質物料輸送的均勻性、連續(xù)性，并能實現切碎喂料的主動、安全、連續(xù)、均勻。

2.2 切斷裝置

硬質高纖維物料強制入切斷裝置后，被切屑刀盤切屑成長度為20～30 mm的碎段。切屑刀盤作為粉碎機的關鍵部件之一，其作用是將木質類物質原料切削成細片狀，因此切削刀盤的轉速、切削刀等參數對切削力和切削功率都有很大影響[10]。在刀盤上布置切削刀時要考慮滿足削片的條件，要保證連續(xù)切削、最小功率、 速度， 在切碎裝置中刀盤上有2把切削刀，呈直線排列，每個刀片通過3個螺釘固定在圓盤上。

我國常見的盤式削片機轉速一般在500～3 500 r/min[11]。對于盤式削片機，生產率與削片機主軸轉速成正比；對于粉碎設備而言，為了使錘片將切削出來的細木片進行充分粉碎，要求粉碎機構具有較高的轉速。但因切斷裝置只進行切碎作業(yè)，如轉速過高，很容易造成切刀鈍化及高轉速下的切刀切割硬質秸稈時斷裂，因此在優(yōu)先確定粉碎裝置轉速及生產率的前提下，通過與連接粉碎裝置的皮帶輪進行動力傳遞，兼顧切屑裝置和粉碎裝置的轉速要求。在優(yōu)先確定粉碎裝置轉速下，綜合考慮， 切碎主軸轉速為粉碎轉速的1/2倍，即為925 r/min。

2.3 粉碎裝置

被切碎后的物料通過切碎裝置和粉碎裝置上的導向槽，將切碎過后的物料導向粉碎室內進行錘片打擊、揉搓，最終達到粉碎要求后通過風引出料裝置輸出。粉碎裝置結構如圖4所示，包括皮帶輪、軸承、主軸、銷軸、錘片、機架和機座。主軸由固定在機座上的軸承支承，電動機通過皮帶盤帶動主軸旋轉；錘架板安裝在主軸上，在遠離其回轉中心的一端沿圓周方向開有均布的銷孔，銷孔內安裝有銷軸；銷軸上安裝了小隔套，由小隔套將錘片分隔開，錘片空套在銷軸上，通過主軸的高速回轉帶動錘片對物料進行撞擊，從而實現對物料的粉碎。

同時，經過對國內外錘片式粉碎機型的分析對比，結合配套動力、加工要求，初選錘片數量為128片，沿錘板架圓周均布4組銷軸，每根銷軸上安裝32片錘片。常用的錘片排列方式有螺旋線排列、對稱排列和對稱交錯排列[12]。為保證轉子平衡、錘片磨損均勻，本研究中采用對稱排列方式。

3 粉碎機的實際應用

為檢驗帶風引出料裝置的切粉一體化粉碎機的各項性能指標是否滿足設計要求，包括生產率、噸料電耗、噪聲、粉塵濃度等，將粉碎機應用于實際試驗。試驗時軟質秸稈采用玉米稈、油菜稈、麥稈等。因秸稈存放時間較長，平均含水率均在10%以下。硬質高纖維秸稈采用棉稈與桑枝條等，平均直徑在4～6 cm，含水率平均在10%左右。

3.1 試驗條件與方法

試驗方法參照國標GB/T6971-2007[13]《飼料粉碎機試驗方法》進行，測定參數主要包括生產率、功耗、噪聲、粉塵濃度等。在農作物秸稈合作社基地對樣機進行了性能試驗。試驗儀器主要有PZ96-P3型三相功率表、TES-1351型聲級計、JS-360型電子秒表、JJ1000型電子天平、Raytek ST60型紅外線測溫儀等。

3.2 試驗數據處理

按照以上方法和條件，根據GB/T 6971-2007《飼料粉碎機試驗方法》國家標準規(guī)定的測試規(guī)格、重復次數及數據采集方式，計算出各項測試數據和工況參數。其中，數據中的噸料電耗為主電機所消耗電能，噪聲為整機6個不同方位時的平均值， 數據處理結果如表2所示。

經檢測軟質秸稈進行粉碎試驗時，生產率均以超過1.2 kg/h，噸料電耗控制在33 kW/h內，其中玉米秸稈噸料電耗最低，主要為試驗所用玉米秸稈為整桿式，提高了單位時間內喂入量。測得噪聲都控制在86 dB（A）以內，符合JB/T9822.1-1999規(guī)定粉碎機噪聲不大于93 dB（A）的要求。同時，采用風引出料布袋裝袋的方式后工作環(huán)境的粉塵濃度平均在4.0 mg/m3，工作環(huán)境大為改善，完全滿足NY/T1554-2007規(guī)定粉碎機粉塵濃度不大于10 mg/m3的要求。在對硬質高纖維物料進行先切后粉試驗時，隨著物料木質素含量的增加，能耗與噪聲增加，生產率與粉塵濃度降低。物料中棉稈生產率為0.72 kg/h，桑枝條為0.62 kg/h，但噸料電耗分別為56.4 kW·h和64.6 kW·h。噪聲提高的主要原因是切刀在進行切斷物料時所發(fā)出的瞬間聲響提高而引起?；覊m濃度與軟質物料相比平均降低了1.5 mg/m3，說明硬質高纖維物料粉碎后的密度大于軟質秸稈，致使粉料不易飄散。

4 結論

1）設計了帶風引出料裝置的切粉一體化粉碎機，解決了硬質高纖維秸稈粉碎時出現錘片裂紋及分次作業(yè)工序帶來的能耗增加問題，且在切碎裝置喂料口出帶有強制喂料與壓實輥，以解決硬質高纖維秸稈在喂入時不穩(wěn)定問題，并通過風引出料裝置將物料強制引出到帆布袋內進行收集裝袋，作業(yè)環(huán)境大大改善。

2）軟質秸稈試驗結果表明，物料直接送入粉碎內進行錘片粉碎，機器運行平穩(wěn)，平均生產率達到1.27 kg/h，噸料電耗平均為32.0 kW·h，作業(yè)時的粉塵濃度不超過4.5 mg/m3，軸承溫升小于20 ℃，符合設計要求。

3）硬質高纖維生物質試驗結果表明，物料先經切碎裝置切碎后再進入粉碎室內粉碎。與軟質秸稈相比，硬質高纖維物料的生產率明顯降低，平均生產率為0.67 kg/h，噸料電耗為60.5 kW·h，作業(yè)時的粉塵濃度均在3.65 mg/m3，各項指標也符合設計要求。

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（責任編輯 屠 晶）endprint