張小剛

（山西省農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院，山西　太原030031）

檸條破碎機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)

張小剛

（山西省農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院，山西太原030031）

在秸稈粉碎機(jī)的基礎(chǔ)上，改造設(shè)計(jì)了檸條破碎機(jī)。采用無支撐切割、粉碎原理，徹底解決檸條定刀、動(dòng)刀間卡滯故障；使風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸和主軸分別由獨(dú)立的外部電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，有效防止物料發(fā)生阻塞；同時(shí)加大電機(jī)功率，增強(qiáng)了機(jī)器的粉碎能力、打擊能力和過載能力；采用薄型、多角寶塔形錘片，增加錘片對物料的角打擊力度和次數(shù)；同時(shí)采用窄V型皮帶傳動(dòng)，保證錘片的線速度；采用鋸齒形齒板結(jié)構(gòu)，增加了粉碎室的粉碎強(qiáng)度，保證了檸條破碎機(jī)的粉碎效率。

檸條破碎機(jī)；獨(dú)立送引風(fēng)系統(tǒng)；寶塔形錘片；鋸齒形齒板

0　引言

檸條是豆科錦雞兒屬錦雞兒植物的俗稱，廣泛分布于我國北方各省區(qū)，是防風(fēng)固沙、保持水土、造林的主要樹種。檸條鮮枝營養(yǎng)豐富，粗蛋白含量可達(dá)11.21%～36.27%，與苜蓿粗蛋白相當(dāng)，是玉米的2～4倍。檸條所含氨基酸有19種之多，可達(dá)125.3 g/kg，是苜蓿的11倍左右，其中家畜日糧中所必需的10種氨基酸占氨基酸總量的44%～53%[1]。

檸條營養(yǎng)價(jià)值很高，不同生育期的營養(yǎng)價(jià)值差異很大。在營養(yǎng)期內(nèi)含有較高的粗蛋白和鈣，但同時(shí)粗纖維的含量也較高，傳統(tǒng)的秸稈加工設(shè)備不適用于檸條加工。

1　整體設(shè)計(jì)方案

檸條破碎是檸條飼料加工中最基本、最主要的環(huán)節(jié)，直接影響著檸條飼料的加工成本、適口性和利用率等。檸條破碎機(jī)的設(shè)計(jì)采用改進(jìn)設(shè)計(jì)，即在秸稈粉碎機(jī)的基礎(chǔ)上通過試驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。

秸稈粉碎機(jī)是成熟的飼草粉碎機(jī)，是以秸稈為主要粉碎對象，而檸條材質(zhì)較硬、木質(zhì)化程度較高，經(jīng)過認(rèn)真的分析與方案論證后，通過試驗(yàn)來確定技術(shù)路線。

1.1試驗(yàn)

針對課題組前期制定的工藝路線，課題組經(jīng)過市場調(diào)研和考察研究，采用山西信誠源公司生產(chǎn)的秸稈飼草粉碎機(jī)作為檸條破碎機(jī)的第一代樣機(jī)。

課題組于2013年7月在山西省左云縣闊然農(nóng)牧開發(fā)有限公司進(jìn)行了檸條粉碎試驗(yàn)（使用秸稈粉碎機(jī)），并進(jìn)行了技術(shù)性能測試。

2013年5月左云縣檸條破碎試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

由表1可知，各個(gè)篩片孔徑的產(chǎn)量均不達(dá)標(biāo)，無法滿足任務(wù)書的要求；試驗(yàn)中存在以下客觀問題：①檸條含水率高（當(dāng)時(shí)試驗(yàn)用的檸條是當(dāng)時(shí)剛收割的新鮮檸條）；②試驗(yàn)用平茬檸條為未平茬過的老檸條枝條，木質(zhì)化程度高，不易粉碎；③含水率高的檸條在粉碎過程中成團(tuán)、絲長，纏繞于主軸上、主軸失速嚴(yán)重，與主電機(jī)直聯(lián)的風(fēng)運(yùn)系統(tǒng)由于風(fēng)壓和風(fēng)速不足，無法及時(shí)將粉碎后的檸條草粉吸出，粉碎系統(tǒng)全面故障。

表1　2013年5月左云縣檸條破碎試驗(yàn)數(shù)據(jù)

1.2改進(jìn)設(shè)計(jì)基本方案

通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的問題經(jīng)過計(jì)算分析，確定以下改進(jìn)設(shè)計(jì)方案：①加大粉碎機(jī)功率；②重新設(shè)計(jì)獨(dú)立的送引風(fēng)系統(tǒng)；③重新設(shè)計(jì)齒板與錘片，加大粉碎機(jī)的打擊力度。

2　具體改進(jìn)設(shè)計(jì)

針對以上問題，課題組集中科研人員進(jìn)行攻關(guān)，結(jié)合檸條特性，在以下幾個(gè)方面做出改進(jìn)。

（1）針對檸條枝桿粗、木質(zhì)化程度高、粉碎加工沖擊電流大等特點(diǎn)，在現(xiàn)有飼草粉碎機(jī)粉碎室空間不變的情況下，為保證對檸條的粉碎、打擊能力和過載能力，主工作電機(jī)由原來的18.5 kW增加至30 kW[2]；增加工作動(dòng)力和過載能力。

（2）為保證加工過程中對檸條的粉碎、打擊能力，同時(shí)保護(hù)機(jī)器系統(tǒng)在粉碎檸條粗枝過程中的超負(fù)荷，在設(shè)計(jì)中保持采用皮帶傳動(dòng)，改變B型皮帶為窄V型皮帶，降低皮帶傳動(dòng)打滑率，保證錘片的線速度。

（3）檸條破碎機(jī)采用薄型、多角寶塔形錘片（即錘片的邊沿均為寶塔形邊沿），相較于矩形錘片，薄型、多角寶塔形錘片在相同的線速度下，增加錘片對物料的角打擊力度和次數(shù)，更加適用于檸條的粉碎。

薄型、多角寶塔形錘片見圖1。

圖1　薄型、多角寶塔形錘片

（4）檸條破碎機(jī)粉碎室內(nèi)部采用鋸齒形齒板結(jié)構(gòu)，增加檸條破碎機(jī)粉碎室的粉碎撕裂強(qiáng)度，配合寶塔形錘片的粉碎打擊，有效解決了木質(zhì)性檸條作物難以粉碎的問題。

鋸齒形齒板見圖2。

圖2　鋸齒形齒板

（5）針對檸條枝桿粗、木質(zhì)化程度高、粉碎加工沖擊電流大等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)中采用無支撐切割、粉碎原理，取消了飼草粉碎機(jī)的定刀設(shè)計(jì)，徹底解決了檸條定刀、動(dòng)刀間卡滯故障。

（6）設(shè)計(jì)中針對檸條纖維長、木質(zhì)化程度高、粉碎成草粉后過篩能力差、易成團(tuán)等特點(diǎn)，風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸與主軸彼此分離。工作時(shí)，風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸和主軸分別由獨(dú)立的外部電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。即使刀盤超負(fù)荷過載而發(fā)生主軸失速，風(fēng)機(jī)的電機(jī)獨(dú)立，風(fēng)速、風(fēng)壓也不會降低，從而有效防止了物料發(fā)生阻塞，保證粉碎系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

秸稈粉碎機(jī)的一體式送引風(fēng)系統(tǒng)見圖3，檸條破碎機(jī)的獨(dú)立送引風(fēng)系統(tǒng)見圖4。

圖3　秸稈粉碎機(jī)的一體式送引風(fēng)系統(tǒng)

圖4　檸條破碎機(jī)的獨(dú)立送引風(fēng)系統(tǒng)

3　鑒定

2015年9月24日，山西省農(nóng)業(yè)機(jī)械質(zhì)量監(jiān)督管理站在山西省五寨縣順喜強(qiáng)農(nóng)飼料有限公司對檸條破碎機(jī)進(jìn)行了檢測鑒定。

鑒定測試依據(jù)：①GB/T 6971—2007飼料粉碎機(jī)試驗(yàn)方法；②863項(xiàng)目（檸條飼料智能收獲、制粒裝備開發(fā)/2012AA10A509—03）研究任務(wù)合約。

鑒定測試內(nèi)容：生產(chǎn)率、噪聲和千瓦小時(shí)產(chǎn)量。

檸條破碎機(jī)鑒定測試結(jié)果見表2。

表2　檸條破碎機(jī)鑒定測試結(jié)果

鑒定測試結(jié)果表明，檸條破碎機(jī)的研制開發(fā)是成功的。

4　結(jié)論

9FC-60型檸條破碎機(jī)是一款專門用于檸條草粉加工的集切斷、揉絲、粉碎（通過更換篩片可進(jìn)行揉絲或粉碎）于一體的先進(jìn)飼草粉碎機(jī)械。它采用無支撐切割、粉碎原理，徹底解決檸條定刀、動(dòng)刀間卡滯故障；使風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸和主軸分別由獨(dú)立的外部電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，有效防止物料發(fā)生阻塞；采用薄型、多角寶塔形錘片，增加錘片對物料的角打擊力度和次數(shù)，同時(shí)采用窄V型皮帶傳動(dòng)，保證錘片的線速度。

經(jīng)試驗(yàn)設(shè)計(jì)出9FC-60型檸條破碎機(jī)的主要性能指標(biāo)為主電機(jī)功率30 kW，輸送風(fēng)機(jī)電機(jī)3 kW，生產(chǎn)率0.8～1.0 t/h，篩片孔徑6 mm，90%的草粉細(xì)度5～10 mm。

開發(fā)研制成功的檸條破碎機(jī)見圖5。

圖5　開發(fā)研制成功的檸條破碎機(jī)

[1]劉國謙，張俊寶，劉冬慶.檸條的開發(fā)利用及草粉加工飼料喂技術(shù)[J].草業(yè)科學(xué)，2003（7）：26-31.

[2]劉春生.檸條飼草破碎機(jī)設(shè)計(jì)與研究[J].農(nóng)業(yè)工程，2015（6）：92-95.◇

Caragana Crusher Design Improvements

ZHANG Xiaogang
（Shanxi Mechanize of Agricultural Science，Taiyuan，Shanxi 030031，China）

Based on the design of straw grinder，reinvent and design Caragana crusher.Using unsupported cutting，crushing principle to solve korshinskii fixed knife，the knife between catching fault.It makes the fan shaft and the shaft respectively，by an independent external motor drive，effectively prevent the material blocking.While it can increas motor power，enhance crushing machine，combat and overload.Low-profile，polygonal pagoda-shaped hammer，hammer on the material can increase the frequency and angle crackdown.While using narrow V-belt transmission belt can ensure hammer line speed. Serrated tooth plate structure can increas the crushing strength of the crushing chamber，ensure the grinding efficiency korshinskii crusher.

Caragana crusher；independent air supply system；pagoda hammer；serrated tooth plate

S817

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.10.053

2016-09-07

張小剛（1978—），男，碩士，工程師，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)機(jī)械研究設(shè)計(jì)。