盤(pán)刀式莖稈切碎機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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1、 盤(pán)刀式莖稈切?碎機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)? 第1章 緒論 1.1本研究的目?的和意義 中國(guó)是農(nóng)業(yè)大?國(guó)，也是秸稈資源?最為豐富的國(guó)?家之一。歷史上，中國(guó)有利用秸?稈的優(yōu)良傳統(tǒng)?，農(nóng)民用秸稈建?房蔽日遮雨，用秸稈燒火做?飯取暖，用秸稈養(yǎng)畜積?肥還田，合理利用秸稈?是中國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)?業(yè)的精華之一?。在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)階?段，秸稈資源主要?是不經(jīng)任何處?理直接用于肥?料、燃料和飼料。隨著傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)?向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)?的轉(zhuǎn)變以及經(jīng)?濟(jì)、社會(huì)的發(fā)展，農(nóng)村能源、飼料結(jié)構(gòu)等發(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(zhuǎn)變?。在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的?地區(qū)，秸稈低效不清?潔的直接燃燒?利用方式已不?適應(yīng)農(nóng)民生活?水平提高的需?

2、要，富裕起來(lái)的農(nóng)?民迫切需要優(yōu)?質(zhì)、清潔、方便的能源。農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)秸?稈資源大量過(guò)?剩問(wèn)題日趨突?出，農(nóng)民就地焚燒?秸稈，不僅帶來(lái)污染?大氣的嚴(yán)重后?果，還因煙霧造成?了附近機(jī)場(chǎng)飛?機(jī)不能下降，高速公路被迫?關(guān)閉的嚴(yán)重社?會(huì)問(wèn)題，引起了全社會(huì)?的關(guān)注。 我國(guó)政府十分?重視秸稈禁燒?和綜合利用問(wèn)?題，1999年4?月，國(guó)家環(huán)境保護(hù)?總局、農(nóng)業(yè)部、財(cái)政部、鐵道部、中國(guó)民用航空?總局聯(lián)合頒發(fā)?了《秸稈燃燒和綜?合利用管理辦?法》。《辦法》要求:禁止在機(jī)場(chǎng)、交通干線、高壓輸電線路?附近和省轄級(jí)?人民政府劃定?的區(qū)域內(nèi)焚燒?秸稈，到2005年?，各省、自治區(qū)的秸稈?綜合利用率將?達(dá)到85%?？萍疾拷M織力

3、?量研究推廣秸?稈綜合利用技?術(shù)，并把秸稈綜合?利用技術(shù)列入?國(guó)家“九五”、“十五”科技攻關(guān)計(jì)劃?。農(nóng)作物秸稈經(jīng)?粉碎或切碎后?機(jī)械壓縮成燃?料塊，能有效地改變?其燃料特性，熱值接近中質(zhì)?煙煤，平均為167?36kJ。壓縮成型技術(shù)?為秸稈燃料異?地運(yùn)輸使用創(chuàng)?造條件，可以作為生物?煤供應(yīng)工業(yè)生?產(chǎn)和居民使用?，同時(shí)也是很好?的氣化原料，對(duì)推廣氣化爐?有促進(jìn)作用。壓制成型的秸?稈塊也可以進(jìn)?一步炭化處理?，得到木炭和活?性炭，可廣泛用于冶?金、化工、環(huán)保、生活燃料。另外，利用壓縮成型?技術(shù)可以將秸?稈模壓成不同?形狀和用途的?產(chǎn)品，如一次性快餐?盒、盤(pán)、碟、包裝盒、工業(yè)托盤(pán)、育苗容器、人造紙板、

4、瓦楞紙等。 本研究以棉稈?等硬莖稈為研?究對(duì)象，通過(guò)對(duì)秸稈原?料特性的分析?，確定切碎原理?和方法，設(shè)計(jì)出動(dòng)力消?耗低、粒度大小滿足?壓縮成型要求?的秸稈切碎機(jī)?。推動(dòng)我國(guó)目前?綜合開(kāi)發(fā)利用?農(nóng)作物秸稈資?源的技術(shù)創(chuàng)新?和實(shí)際應(yīng)用。 1.2農(nóng)作物秸稈?綜合利用現(xiàn)狀? 中國(guó)農(nóng)作物秸?稈資源量大面?廣，每年產(chǎn)出量多?達(dá)6.4億t，且隨著農(nóng)作物?單產(chǎn)的提高，秸稈產(chǎn)量也將?隨之增加?，F(xiàn)階段其用途?大致可分為4?個(gè)方面:①秸稈還田;②牲畜飼料;③替代能源;④工業(yè)原料，約占12.7%的剩余秸稈就?地焚燒或閑置?。各種用途所占?比例如圖l.1所示(高祥照等，2002)。 圖1.1中國(guó)農(nóng)作物?秸稈

5、的主要用?途 (1)秸稈還田 秸稈還田是目?前秸稈利用的?最主要方面，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年我?國(guó)主要糧食作?物秸稈粉碎還?田的面積占其?種植面積的5?8.6%(韓魯佳等，2002)。秸稈還田的方?法分為整株還?田技術(shù)、粉碎還田技術(shù)?、有根茬切碎還?田技術(shù)和傳統(tǒng)?漚肥還田技術(shù)?。配套的秸稈還?田設(shè)備有粉碎?還田機(jī)、滅茬機(jī)、收獲還田機(jī)和?水田埋草機(jī)等?。目前，經(jīng)過(guò)對(duì)秸稈還?田技術(shù)和配套?操作規(guī)程等的?研究，秸稈直接還田?在我國(guó)已有了?一定面積的推?廣應(yīng)用。在“八五”期間，秸稈直接還田?技術(shù)規(guī)程研究?取得了重要突?破，已經(jīng)制定出了?包括華北、西南、長(zhǎng)江中游區(qū)、江蘇水早輪作?區(qū)和浙江三熟?制種植區(qū)的

6、麥?秸、玉米秸、稻草直接翻壓?還田的技術(shù)規(guī)?程，包括還田方式?、秸稈數(shù)量、施氮量、土壤水分、粉碎程度、還田時(shí)間以及?防治病蟲(chóng)害、雜草等方面的?技術(shù)要求，實(shí)踐證明適量?的秸稈還田能?有效增加土壤?的有機(jī)質(zhì)含量?，改良土壤，培肥地力(黃忠乾等，1999)。 (2)牲畜飼料 秸稈用作飼料?，在中國(guó)主要是?以秸稈養(yǎng)畜、過(guò)腹還田的方?式進(jìn)行的。未經(jīng)任何處理?的秸稈，不僅消化率低?，粗蛋白和礦物?質(zhì)含量低，而且適口性差?。為提高飼料的?適口性和營(yíng)養(yǎng)?價(jià)值，近年來(lái)普遍采?用氨化、微生物發(fā)酵貯?存、熱噴、揉搓等技術(shù)處?理，目前全國(guó)的年?加工處理量約?1000萬(wàn)t?，已開(kāi)發(fā)出的加?工設(shè)備有氨化?爐、調(diào)質(zhì)機(jī)、

7、青貯收獲機(jī)、揉搓機(jī)、壓餅機(jī)、熱噴設(shè)備等。 (3)替代能源 據(jù)全國(guó)農(nóng)村可?再生資源統(tǒng)計(jì)?資料顯示(2001)，“九五”期間，秸稈能源用量?仍占農(nóng)村生活?用能的30%-50%。傳統(tǒng)的秸稈利?用方式是直接?燃燒，因其密度小，灰分多，己不再適應(yīng)農(nóng)?民生活水平的?需要，國(guó)內(nèi)現(xiàn)行的秸?稈優(yōu)質(zhì)能源利?用技術(shù)，除了本文所要?研究的秸稈壓?縮成型技術(shù)以?外，還有秸稈氣化?集中供氣技術(shù)?、秸稈制取沼氣?技術(shù)、秸稈燃料熱風(fēng)?烘干技術(shù)等。秸稈熱解氣化?技術(shù)把細(xì)軟、松散的低品位?秸稈轉(zhuǎn)換成清?潔的高品位氣?體，熱效率可達(dá)4?0%。氣相燃料速度?快，熱量輸出可以?控制，在烘干木材、茶葉、飼料和代替燃?油發(fā)電及農(nóng)村?居

8、民炊事等方?面己有成功應(yīng)?用。部分氣化爐和?配套裝置己經(jīng)?批量生產(chǎn)，進(jìn)入實(shí)用推廣?階段。目前全國(guó)己有?350余處秸?稈氣化集中供?氣示范點(diǎn)，主要集中在山?東、河南、江蘇、河北、山西、北京、陜西等。僅山東就有1?70余處(韓魯佳等，2002)。秸稈制取沼氣?技術(shù)，近年來(lái)經(jīng)攻關(guān)?研究在技術(shù)上?有了較大突破?，解決了秸稈易?結(jié)殼、出料困難和發(fā)?酵不充分的難?題。干發(fā)酵工藝則?有助于節(jié)約建?池費(fèi)用，提高池容利用?率，目前該技術(shù)在?北方應(yīng)用較多?。秸稈燃料熱風(fēng)?烘干技術(shù)是將?成捆或經(jīng)預(yù)處?理的秸稈加入?由兩段燃料室?組成的高效燃?料爐，燃燒產(chǎn)物經(jīng)過(guò)?離心除塵可得?到潔凈的熱煙?道氣，產(chǎn)生的熱風(fēng)溫?度可以

9、調(diào)節(jié)(60-800℃)，含煙塵量小于?20mg/m，，尤其適宜于高?濕物料，如糧食、木材、飼料、雞糞、酒糟等的烘干?(馬學(xué)良，1995)。 (4)工業(yè)原料 秸稈作為工業(yè)?原料主要用于?工業(yè)造紙，占秸稈總產(chǎn)出?量的2.9%。其它目前正在?興起的研究與?應(yīng)用有:南京林業(yè)大學(xué)?將秸稈壓縮成?型制作秸稈板?材，建筑墻體材料?，包裝材料等;西北農(nóng)大開(kāi)展?模壓制品的研?究，如一次性快餐?盒、托盤(pán)、家具構(gòu)件和建?筑構(gòu)件等;遼寧省農(nóng)科院?研制成功秸稈?皮鑲分離及其?綜合利用技術(shù)?;另外一些科研?院所采取生物?技術(shù)的手段發(fā)?酵生產(chǎn)乙醇、糠醛、苯酚、單細(xì)胞蛋白、燃料油氣、工業(yè)酶制劑等?。由于秸稈還田?數(shù)量有限

10、，作飼料其營(yíng)養(yǎng)?價(jià)值不高，因此要真正解?決秸稈的合理?利用問(wèn)題，關(guān)鍵在于研究?秸稈的能源化?和工業(yè)化利用?技術(shù)。 1.3 秸稈的特性： 1.3.1 秸稈的物理特?性 秸稈本身的物?理特性是影響?秸稈切碎和壓?縮成型的主要?因素之一。秸稈的物理特?性受物種、品種、產(chǎn)區(qū)、成熟度等多種?因素的影響。國(guó)外對(duì)麥秸、飼草等軟莖稈?的拉伸強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度、彈性模量、剛度模量等物?理特性研究較?多(o’Dogher?ty，1995)。國(guó)內(nèi)相關(guān)報(bào)道?較少，孫驪(1998)、徐學(xué)耘(加00)等對(duì)麥秸和棉?桿的物理特性?作了初步的分?析。 1.3.2 秸稈的切碎特?性 國(guó)外對(duì)秸稈切?碎的研究集中?于麥秸、稻

11、秸等軟莖桿?，主要分析切碎?能耗、切碎度和切斷?效率的各種影?響因素，如o’Dogher?ty(1986)等人分析了切?割速度、割刀參數(shù)、受切根數(shù)等因?素對(duì)切割過(guò)程?的影響，指出秸稈切割?過(guò)程中有一臨?界速度，在15-30m/s范圍內(nèi)，低于臨界速度?，能耗和無(wú)效切?割快速增加;大于臨界速度?，能耗基本不變?，實(shí)際切割長(zhǎng)度?接近于理論長(zhǎng)?度。國(guó)內(nèi)主要是對(duì)?切碎能耗和切?斷效率的研究?，如張晉國(guó)(2000)等人分析了秸?稈的含水率和?有無(wú)定刀對(duì)切?斷效率的影響?;吳子岳(2001)和藺公振(1999)等研究了受切?根數(shù)和割刀參?數(shù)對(duì)切割功耗?的影響。 1.3.3 秸稈的化學(xué)成?分 不管任何植物

12、?材料其主要化?學(xué)組份均為纖?維素，半纖維素，木質(zhì)素三種。由表1.1可知，棉稈中的纖維?素含量為50?%左右，木質(zhì)素含量為?20%以上，半纖維素含量?為75%以上，均明顯高于麥?秸類(lèi)軟莖稈，更接近于杉木?等低級(jí)木材。 表1.1 秸稈的化學(xué)成?分(徐學(xué)耘，1994) 種類(lèi) 木質(zhì)素 纖維素 半纖維素 果膠 聚戊糖 % % % % % 棉稈 22 50.23 75.10 3.51 19.21 麥秸 18.34 40.4 71.30 0.30 25.56 杉木 24.91 50.43 44.69 1.69 25.90

13、 第2章 切碎機(jī)整體方?案設(shè)計(jì) 2.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)? 秸稈切碎機(jī)的?總體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖?2.1。 1.變速箱和喂入?機(jī)構(gòu)2.喂入槽3.切碎器4.帶傳動(dòng)5.電動(dòng)機(jī) 圖2.1 秸稈切碎機(jī)總?體結(jié)構(gòu)示意圖? 該機(jī)主要由切?碎器、變速箱和喂入?機(jī)構(gòu)、喂入槽、甩拋裝置、帶傳動(dòng)、電動(dòng)機(jī)組成。秸稈由喂入槽?2喂入，在喂入機(jī)構(gòu)1?作用下將其壓?實(shí)并卷入機(jī)構(gòu)?，被動(dòng)定刀片組?成的切碎器3?切碎，最后由拋送裝?置拋出機(jī)外。 2.2 樣機(jī)的性能試?驗(yàn) 根據(jù)前面的理?論和試驗(yàn)分析?，我們?cè)O(shè)計(jì)了農(nóng)?作物硬莖稈切?碎機(jī)，見(jiàn)圖2.2，其主要的技術(shù)?參數(shù)如下: 喂入齒輥有效?長(zhǎng)度:100mm;

14、喂入齒輥張開(kāi)?間距最大值:59mm，張開(kāi)間距自動(dòng)?調(diào)節(jié); 喂入齒輥節(jié)徑?:83mm; 總速比:6.47; 動(dòng)刀數(shù):2; 動(dòng)刀轉(zhuǎn)速:550r/min; 喂入齒輥轉(zhuǎn)速?:85r/min: 物料切碎長(zhǎng)度?:10mm; 配備動(dòng)力:2.2kw 圖2.2 直刃刀硬莖稈?切碎機(jī) 試驗(yàn)材料選用?浙江大學(xué)實(shí)驗(yàn)?農(nóng)場(chǎng)提供的本?年度棉花采收?后的成熟棉稈?，去除根部和霉?爛變質(zhì)莖稈，原料平均含水?率為18.5%(濕基)。每次試驗(yàn)物料?15kg，共進(jìn)行5次測(cè)?試，取平均值，對(duì)切碎物料進(jìn)?行粒度篩分分?析，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表?2.1。 表2.1 秸稈切碎機(jī)性?能試驗(yàn)結(jié)果 測(cè)試項(xiàng)目 測(cè)試結(jié)果

15、刀軸轉(zhuǎn)速(r/min) 550 喂入輥轉(zhuǎn)速(r/min ) 85 切碎生產(chǎn)率(kg/h) 500 能耗(kJ/kg) 110 切碎效率(%) 92.2 粒度分布:(%) >0~2.omm 11.5% >2.0~10.omm 59.4% >10.0~20.omm 21.3%， >20.omm 7.8% 對(duì)切碎物料的?粒度分布測(cè)定?結(jié)果表明，經(jīng)一次切碎，粒度為>20.0mm的殘余?組分中主要為?細(xì)枝梗，這表明該喂入?機(jī)構(gòu)在夾持粗?枝梗的同時(shí)對(duì)?細(xì)枝梗還會(huì)產(chǎn)?生漏切現(xiàn)象。需進(jìn)一步加以?分析改進(jìn)。 2.3 本章小結(jié) 對(duì)硬莖稈切碎?機(jī)進(jìn)行樣機(jī)的?設(shè)

16、計(jì)研制和性?能試驗(yàn)，確定整體方案?，驗(yàn)證設(shè)計(jì)方法?的合理性。 第3章 秸稈切碎機(jī)結(jié)?構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 切碎器設(shè)計(jì) 切碎器是秸稈?切碎機(jī)的重要?工作部件。它的參數(shù)設(shè)計(jì)?是否合理，對(duì)切碎質(zhì)量、功率消耗以及?機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)均勻?程度有直接影?響。影響切碎性能?的主要因素有?:(l)切割時(shí)要產(chǎn)生?滑切，以減少切割阻?力。(2)切割要穩(wěn)定，秸稈相對(duì)于動(dòng)?定刀片沒(méi)有滑?移。(3)切割阻力矩變?化均勻。 3.1.1 切碎方式選擇? 秸稈切碎方式?主要有輪刀式?切碎、滾刀式(螺旋刀)切碎和錘片式?切碎等。輪刀式切碎質(zhì)?量好，刀片結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)

17、單?，主要缺點(diǎn)是刀?盤(pán)運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻?。滾刀式切碎滑?切作用強(qiáng)，切割阻力小，但切碎體不能?自動(dòng)拋出，刀片剛度差，不適合硬莖稈?切碎。錘片式切碎是?利用高速旋轉(zhuǎn)?的錘片來(lái)?yè)羲?秸稈，刀片結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單?，通用性好，但能耗高(藺公振等，19%;樸香蘭，1998)。 表3.1 切碎秸稈的粒?度分布 刀軸轉(zhuǎn)速 粒度(mm)及百分含量(%) /r·min 0-1.4 1.4-2 2-3.35 3.35-9.5 9.5-12.5 12.5-19.5 >19.5 0-12.5 錘片切碎 860 1.9 1.1 2.3 10.3 9.9 15.6 58.9 25.5 122

18、0 0.8 0.6 1.8 9.6 7.9 10.8 68.6 20.7 1580 2.6 1.7 4.2 15.3 11.7 17.1 46.8 35.5 螺旋刀切碎 920 3.7 3.2 9.2 37.6 11.7 9.6 25.0 65.4 1250 4.4 3.9 11.2 39.9 12.0 10.8 17.8 71.4 1500 5.8 4.7 12.8 43.7 11.9 9.2 11.9 78.9 直刃刀切碎 900 4.3 4.3 13.2 41.1 11.3 9.7

19、 16.1 74.2 1230 4.2 4.4 13.1 41.6 14.2 11.0 11.5 77.5 1450 5.3 6.2 17.6 41.8 8.5 7.3 13.3 79.4 根據(jù)對(duì)直刃刀?切碎、螺旋刀切碎和?錘片切碎3種?不同切碎方式?的比較試驗(yàn)(盛奎川等，1999)，如圖3.l所示，在相同轉(zhuǎn)速下?，直刃刀切碎的?單位質(zhì)量棉桿?能耗最低，由表3.1可知，采用直刃刀切?碎細(xì)小顆粒產(chǎn)?量較高，在900~1450r/min范圍內(nèi)?，提高轉(zhuǎn)速對(duì)細(xì)?小顆粒產(chǎn)量增?加不明顯。 圖3.1 切碎機(jī)主動(dòng)軸?轉(zhuǎn)速與能耗的?關(guān)系 根據(jù)以

20、上分析?，我們選擇直刃?刀切碎作為棉?稈等硬莖稈切?碎的設(shè)計(jì)方案?，動(dòng)刀片數(shù)為3?，均布于動(dòng)刀架?上，其動(dòng)刀架結(jié)構(gòu)?見(jiàn)圖3.2。 3.1.2 切碎原理分析? 按刀片刃線運(yùn)?動(dòng)方式，切割可分為砍?切和滑切兩種??？城袝r(shí)刀片切?割點(diǎn)M運(yùn)動(dòng)方?向垂直刃線，而滑切時(shí)刀片?切割點(diǎn)M運(yùn)動(dòng)?方向不垂直刃?線。由于滑切使刀?片斜置切入，實(shí)際刃角相應(yīng)?變小，刃線變銳，切割阻力減少?，因此滑切比砍?切省力，且在一定滑切?角范圍內(nèi)，滑切程度越大?，切割越省力。 當(dāng)?shù)镀a(chǎn)生滑?切時(shí)，切割點(diǎn)M速度?V分解為2部?分(圖3.3):滑切速度Vt?，方向平行刃線?;砍切速度Vn?，方向垂直刃線?。速度V和Vn?夾角為滑

21、切角?，在一定滑切角?范圍內(nèi)，滑切程度越大?，切割越省力。 3.1.3 割刀參數(shù)分析? 1.滑切角 直線型刀片的?滑切角在數(shù)值?上等于刀片刃?線AB與切割?半徑r之夾角?(圖3.4)。 圖3.2 直刃刀動(dòng)刀架?簡(jiǎn)圖 圖3.3 刀片的滑切 為了保證刀片?有滑切，其刃線AB至?回轉(zhuǎn)中心O應(yīng)?具有偏心距e?。 由圖3.4可得: tg= (3.1) 上式說(shuō)明，從切割開(kāi)始到?終了，隨著切割點(diǎn)外?移，切割半徑r的?增加，刀片的滑切角?逐漸減小。因此，刀片切割阻力?

22、矩隨著切割半?徑的增大，滑切角的減小?，切割阻力的增?大而增大。 2.推擠角 圖3.4中，動(dòng)刀刃線AB?與定刀刃線C?M間的夾角為?推擠角x.切割時(shí)如果推?擠角過(guò)大，秸稈受刀片作?用，會(huì)先沿刃線一?側(cè)滑移，逐漸集中在最?后階段切割，結(jié)果造成刀片?負(fù)荷不均，刃線末端磨損?嚴(yán)重，碎段變長(zhǎng)，切碎質(zhì)量變壞?。因此，為保證切割穩(wěn)?定，不產(chǎn)生滑動(dòng)切?割，滿足如下切割?條件: （3.2) 1.O--動(dòng)刀回轉(zhuǎn)中心?2.AB--動(dòng)刀刃3.e--偏心距4.--滑切角5.r--切割半徑6. x--

23、推擠角 圖3.4切碎器的結(jié)?構(gòu)圖 根據(jù)文獻(xiàn)資料?(陶南，1991)，取=， ，則x。 圖3.4中，由三角形OG?H和HCD相?似關(guān)系可知，推擠角x在數(shù)?值上等于回轉(zhuǎn)?角，在切割過(guò)程中?逐漸減小。故刀片推擠角?隨著切割點(diǎn)外?移、回轉(zhuǎn)角的減小?而減小。 從以上分析可?以得出，直刃刀刀片的?推擠角變化比?較合理，而滑切角和阻?力矩變化不夠?理想。因此，為了改善其切?碎性能，本設(shè)計(jì)采用提?高切碎器轉(zhuǎn)速?和增大其本身?轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(即刀架質(zhì)量)的方法，來(lái)補(bǔ)償由于阻?力矩變化所引?起的運(yùn)轉(zhuǎn)不均?的缺點(diǎn)。通過(guò)將動(dòng)刀架?與甩拋輪設(shè)計(jì)?為一體，既可增加刀架?的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，又可改善切碎?物料的甩拋性?能。 3

24、.1.4 主要技術(shù)參數(shù)?確定 1.切碎長(zhǎng)度 切碎長(zhǎng)度是切?碎機(jī)主要性能?指標(biāo)之一，機(jī)器工作時(shí)，秸稈被喂入輥?卷入切碎機(jī)構(gòu)?的速度v(m/s)，切砰器每秒鐘?切碎次數(shù)為，則理論切碎長(zhǎng)?度為: L== 考慮到喂入輥?的打滑因素，實(shí)際切碎長(zhǎng)度?為: L= (3.3) 式中：k—?jiǎng)拥镀瑪?shù) i—切碎器主軸n?與喂入輥轉(zhuǎn)速?n之傳動(dòng)比 D—喂入輥直徑 —打滑系數(shù)，一般取0.05~0.07 切碎器主軸與?喂入輥之傳動(dòng)?比i=6.47，喂入輥直徑d?=83mm，動(dòng)刀片數(shù)K為?2，打滑系

25、數(shù)取0?.06，則理論切碎長(zhǎng)?度L=20mm。 2.切碎機(jī)生產(chǎn)率? 切碎機(jī)生產(chǎn)率?的大小取決于?喂入口面積，切碎器刀片數(shù)?和轉(zhuǎn)速，莖稈種類(lèi)和切?碎長(zhǎng)度等，理論生產(chǎn)率可?由下式計(jì)算: Q=60·k·a·b·L·n· (3.4) 式中: k—?jiǎng)拥镀瑪?shù); a、b—為喂入口高度?和寬度，m; L—理論切碎長(zhǎng)度?，m; n— 喂入輥轉(zhuǎn)速，r/min; —喂入輥壓縮后?的莖稈容重，kg/m。 切碎器的動(dòng)刀?片數(shù)k為2，喂入輥轉(zhuǎn)速n?為85r/min，喂入口寬度a?取0.1m， 度b取0

26、.14m，莖稈壓縮后容?重以棉稈為例?約為120~150kg/m，若取130k?g/m。切碎長(zhǎng)度為0?.02m，理論生產(chǎn)率約?為Q=500kg/h。 3.2 喂入機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)? 喂入機(jī)構(gòu)由喂?入槽、喂入輥和壓緊?裝置等部件組?成。它的作用是將?物料以一定的?速度喂入切碎?器，并在喂入的同?時(shí)，將其夾住、壓緊、無(wú)滑動(dòng)，以保證切碎質(zhì)?量，即切碎顆粒長(zhǎng)?度均勻、切口平整。主要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖?見(jiàn)圖3.5。上喂入輥的動(dòng)?力由切碎器刀?軸傳入，下喂入輥由一?對(duì)圓柱齒輪和?一對(duì)鏈輪傳遞?動(dòng)力并改變轉(zhuǎn)?動(dòng)方向，從而獲得上下?喂入輥轉(zhuǎn)速一?致，但方向不同的?運(yùn)動(dòng)。 由于本切碎機(jī)?主要是用于切?碎硬莖稈，所以采用卷入

27、?性能好，并能自動(dòng)調(diào)節(jié)?喂入口高度的?星齒型上下喂?入輥(圖3.6)。壓緊裝置采用?雙彈簧式壓緊?裝置，兩個(gè)彈簧在機(jī)?架兩側(cè)，一端固定在機(jī)?架上，另一端固定在?喂入輥軸座上?。隨物料尺寸的?改變， 使壓力隨彈簧?變形而改變，有利于喂入切?割。上喂入輥隨著?喂入物料的直?徑變化，靠軸座和彈簧?，以0為圓心，60mm為半?徑，在滑槽CD中?浮動(dòng)，上下喂入輥中?心距在85--144mm之?間，適用不同物料?喂入并夾緊。 1.滑槽2.上喂入輥3.齒輪傳動(dòng)4.調(diào)節(jié)彈簧5.鏈傳動(dòng)6.下喂入輥 圖3.5 喂入機(jī)構(gòu)的結(jié)?構(gòu)示意圖 圖3.6 喂入輥結(jié)構(gòu)圖? 3.3 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)?

28、切碎機(jī)傳動(dòng)系?統(tǒng)簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖3?.7。電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力?先經(jīng)皮帶輪傳?給動(dòng)刀軸，再經(jīng)一對(duì)圓柱?齒輪和一對(duì)圓?錐齒輪減速后?傳給喂入輥?？倐鲃?dòng)比為i?=6.47。 3.4 本章小結(jié) 本章首先對(duì)各?種切碎方式進(jìn)?行比較分析，選擇合適的切?碎方式;然后從理論上?對(duì)切碎器等重?要工作部件進(jìn)?行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析?，確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?所需參數(shù)。 1.帶輪傳動(dòng)2.動(dòng)刀3.圓柱齒輪傳動(dòng)?4.喂入裝置5.圓錐齒輪傳動(dòng)?6.電機(jī) 圖3.7 傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖? 48 第4章 盤(pán)刀式切碎器?刀刃曲線對(duì)切?割能耗的影響? 4.1 切割過(guò)程幾何?參數(shù)的分析 根據(jù)盤(pán)刀式切?碎器的切割原?理和切割過(guò)程?中定刀與動(dòng)刀?之

29、間相互作用?關(guān)系的分析可?知 ,影響切割過(guò)程?的主要參數(shù)是?切割時(shí)的滑切?角τ、擠推角 x 和切割轉(zhuǎn)角θ?。偏心圓弧曲線?刀刃、直線刀刃和等?滑切角曲線刀?刃3 種形式的切碎?器在切割過(guò)程?的幾何參數(shù)如?圖4.1 所示。 偏心圓弧刃 直線刃 等滑切角刃 圖4.1 切碎器幾何參?數(shù) 對(duì)于偏心圓弧?曲線刀刃 ,切割過(guò)程中的?幾何參數(shù)與其?結(jié)構(gòu)參數(shù)之間?的關(guān)系為: τ=arcsin?[ (R+ r- e )/ 2Rr] (

30、4.1) x =τ+arcsin?( H/r) (4.2) θ=arcsin? [( Ra - R·sin x)/e] (4.3) 式中: R —圓弧刀刃的半?徑 r—切割點(diǎn)處的回?轉(zhuǎn)半徑 e —圓弧刀刃的偏?心距 H—切割中心線高?度 Ra —切割點(diǎn)與回轉(zhuǎn)?中心水平距離? 對(duì)于直線刀刃?,切割過(guò)程中的?幾何參數(shù)與其?結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)?系為: τ=arcsin?(e/r) (4

31、.4) x =τ+arcsin?( H/r) (4.5) θ= (π/2) - x (4.6) 式中： e —直線刀刃偏心?距; r—切割點(diǎn)處回轉(zhuǎn)?半徑 H—切割中心線高?度 對(duì)于等滑切角?曲線刀刃，在切割過(guò)程中?的滑切角τ保?持恒定不變；而擠推角和切?割轉(zhuǎn)角與其結(jié)?構(gòu)參數(shù)的關(guān)系?為： x =τ+arcsin?( H

32、/r) (4.7) θ= k·ln( r/c) (4.8) 式中： H—切割中心線高?度 r —切割點(diǎn)處的回?轉(zhuǎn)半徑 k —常數(shù) 從上面3種形?式曲線刀刃的?切割參數(shù)與其?結(jié)構(gòu)參數(shù)之間?的幾何關(guān)系可?以看出:滑切角τ、擠推角x和切?割轉(zhuǎn)角θ三者?之間是密切相?關(guān)的。在切碎器上 ,只要其結(jié)構(gòu)參?數(shù)確定,3個(gè)角度的大?小及其在切割?過(guò)程中的變化?規(guī)律也就隨之?確定。在切碎器的設(shè)?計(jì)過(guò)程中,上面的3個(gè)角?度只要有1個(gè)?確定

33、,其他2個(gè)角度?的變化便在一?定的結(jié)構(gòu)限制?下隨之確定。無(wú)論采何種形?狀的刀刃曲線?,其3個(gè)角度間?的關(guān)系皆是如?此。 4.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 考慮到直線刃?、圓弧刃和等滑?切角刃3種類(lèi)?型切碎器在切?割過(guò)程中的能?量消耗 ,圓弧刃和等滑?切角刃各選擇?3組不同的結(jié)?構(gòu)參數(shù) ,直線刃選擇4?組不同的參數(shù)?,其參數(shù)的取值?、滑切角、擠推角和切割?轉(zhuǎn)角的數(shù)值見(jiàn)?表4.1。 試驗(yàn)在9ZF?110型盤(pán)刀?式切碎器上進(jìn)?行。試驗(yàn)中為使不?同切割刃曲線?刀的切割能耗?具有可比性,除刀刃曲線外?其他試驗(yàn)條件?保持相同。試驗(yàn)切割的物?料為青貯玉米?秸,切割層寬度1?70mm,切割層厚度2?3mm,喂入量340

34、?0kg/h,切割間隙0.13mm,切碎器轉(zhuǎn)速6?00r/min。試驗(yàn)過(guò)程中,記錄切碎器主?軸的扭矩和轉(zhuǎn)?速,并對(duì)記錄的扭?矩曲線進(jìn)行離?散化處理。為提高精度和?消除干擾因素?影響,每號(hào)試驗(yàn)重復(fù)?10次,結(jié)果見(jiàn)表4.2 4.3 結(jié)果與分析 因試驗(yàn)所用1?0種動(dòng)刀的工?作條件一致,故除切割以外?其他部分能量?消耗相同,所以切碎器主?軸上的切割扭?矩就代表了切?割能耗的大小?。因此以切割平?均扭矩值作為?試驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)?。 表4.1 曲線刀刃結(jié)構(gòu)?參數(shù) 圓弧刃 等滑切角刃 直線刃 實(shí)驗(yàn)號(hào) 參數(shù) 實(shí)驗(yàn)號(hào) 參數(shù) 實(shí)驗(yàn)號(hào) 參數(shù) R =375 ; e =375

35、 e = 87.2 τ=6.8°～19.8° τ= 25° τ= 20.2°~77.3° χ= 28.9°～33.5° χ= 34.1°～51.6° χ= 29.3°~50.7° θ= 18.79° θ= 28.7° θ= 7.8° R =313 ; e =226 e = 55.6 τ=6.2°～44.1° τ= 35° τ=12.7°~38.5° χ=15.3°～70.6° χ= 44.1°～61.6° χ=21.8°～65.1° θ= 53.8° θ= 52.8° θ= 3.2°

36、 R=409 ; e=335 e = 81.3 τ=25.1°～40.1° τ= 45° τ= 18.8°~65.5° χ=11.6°～66.7° χ= 54.1°～71.6° χ= 27.8°~38.9° θ= 45.24° θ= 46.9° θ= 11.1° e = 129.3 τ= 30.7°~96.5° χ= 39.8°~89.9° θ= 50.1° 對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)?行單因素方差?分析,結(jié)果表明:不同刀刃曲線?對(duì)切割時(shí)的平?均切割扭矩具?有顯著的影響?(顯著水平α=0101)。為了確定哪些?

37、曲線刀刃在切?割過(guò)程中的平?均扭矩具有顯?著差異,對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)?行多重比較,結(jié)果是:D1號(hào)試驗(yàn)的?平均扭矩極顯?著地高于其他?9號(hào)試驗(yàn) ,這是由于D1?號(hào)試驗(yàn)所用圓?弧曲線刃的結(jié)?構(gòu)參數(shù)導(dǎo)致切?割過(guò)程中滑切?角和擠推角的?數(shù)值較小而引?起。D3、D2、D6和D10?組試驗(yàn)結(jié)果之?間不存在顯著?差異;D7、D8和D9組?試驗(yàn)結(jié)果之間?也不存在顯著?差異,但是顯著地高?于D2 和D3 組試驗(yàn)結(jié)果。 4.4 結(jié)論 通過(guò)對(duì)3類(lèi)不?同刀刃曲線1?0組結(jié)構(gòu)參數(shù)?的動(dòng)刀切割試?驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)?計(jì)分析,得出如下結(jié)論?: 表4.2 平均切割扭矩?試驗(yàn)結(jié)果 重復(fù) 試驗(yàn)號(hào)

38、 1 38.61 27.51 24.15 36.3 27.59 21.53 21.86 25.68 30.48 26.78 2 34.81 24.15 23.53 30.80 25.12 21.53 28.41 26.53 27.82 26.07 3 33.39 22.55 23.82 28.5 24.76 23.07 25.40 26.89 26.76 23.95 4 32.86 21.85 20.69 27.1 2441 24.78 30.00 23.88 21.99 21.42 5 36.69

39、 20.43 19.36 28.32 24.76 25.1 32.12 26.89 23.58 22.01 6 36.30 25.38 22.78 28.81 27.06 24.6 29.08 23.70 28.78 23.46 7 33.47 22.55 21.45 32.53 23.35 26.45 24.13 27.95 21.00 24.52 8 32.69 22.38 22.59 30.53 22.47 26.42 30.49 24.94 26.17 23.10 9 33.29 22.20 2

40、4.48 34.30 29.01 25.41 23.59 25.47 27.85 24.34 10 32.58 23.97 21.38 25.45 24.76 21.10 30.14 25.76 28.60 24.87 均值 34.49 23.30 22.47 30.33 25.33 23.99 27.58 25.77 26.13 24.06 1) 切割時(shí)的滑切?角τ和切割轉(zhuǎn)?角θ是影響切?割能耗的主要?因素。當(dāng)滑切角在3?5°～45°范圍內(nèi),切割轉(zhuǎn)角在4?5°～65°范圍內(nèi)時(shí),切割的平均扭?矩較低,切割能耗較小?。 2)刀刃曲

41、線的形?狀影響切碎器?的切割能耗,但是這種影響?受結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參?數(shù)的制約。對(duì)于不同類(lèi)型?的刀刃曲線,只要結(jié)構(gòu)參數(shù)?的設(shè)計(jì)能夠保?證滑切角和切?割轉(zhuǎn)角在適宜?的范圍內(nèi)變化?,則可保證切碎?器具有較低的?切割能耗。 3) 傳統(tǒng)切碎器扭?矩計(jì)算公式是?在靜態(tài)切割條?件下以受力分?析為基礎(chǔ)推導(dǎo)?而來(lái)的。而在實(shí)際的動(dòng)?態(tài)切割過(guò)程中?,由于物料受力?狀態(tài)的改變以?及切割過(guò)程中?動(dòng)刀慣性力的?存在,使得理論計(jì)算?扭矩值與實(shí)際?測(cè)量值之間具?有較大的差異?。因此 ,在應(yīng)用理論計(jì)?算公式進(jìn)行切?碎器結(jié)構(gòu)參數(shù)?設(shè)計(jì),要考慮動(dòng)態(tài)切?割的影響,對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)?行必要的修正?。 4.5 本章小結(jié) 以9ZF11?0型盤(pán)

42、刀式切?碎器為基礎(chǔ) ,研究了圓弧曲?線、直線和等滑切?角曲線刀刃在?切割青飼玉米?時(shí)的切割能耗?變化。結(jié)果表明:切割時(shí)的滑切?角和切割轉(zhuǎn)角?是影響切割能?耗的主要因素?。當(dāng)滑切角在 35°～45°范圍內(nèi),切割轉(zhuǎn)角在4?5°～65°范圍內(nèi)時(shí),切割的平均扭?矩較低,切割能耗較小?。對(duì)于不同類(lèi)型?的刀刃曲線,只要結(jié)構(gòu)參數(shù)?的設(shè)計(jì)能夠保?證滑切角和切?割轉(zhuǎn)角在適宜?的范圍內(nèi)變化?,則可保證切碎?器具有較低的?切割能耗。 盤(pán)刀式切碎器?是畜牧業(yè)生產(chǎn)?中廣泛應(yīng)用的?飼料加工機(jī)械?,其工作過(guò)程中?消耗的能量主?要用于飼料的?切斷。長(zhǎng)期以來(lái),關(guān)于減小切碎?器能量消耗的?研究主要集中?在切碎器動(dòng)刀?刃曲線形狀

43、上?。從目前應(yīng)用的?切碎器動(dòng)刀結(jié)?構(gòu)看,刀刃的曲線形?狀有圓弧型、直線型、折線型和等滑?切角4 種。這4種不同形?狀的動(dòng)刀刃曲?線類(lèi)型對(duì)切碎?器的切割能量?消耗有較大的?影響。因此,在理論分析和?試驗(yàn)的基礎(chǔ)上?,研究不同類(lèi)型?曲線刀刃形狀?對(duì)切碎器能耗?的影響,對(duì)于改進(jìn)切碎?器的工作性能?和減小工作過(guò)?程中的能量消?耗具有重要意?義。 第5章 動(dòng)刀片受力分?析 5.1 工作原理 PCCì 15. 0S 型青飼切碎機(jī)?主要

44、由喂入機(jī)?構(gòu)、切碎器、拋送機(jī)構(gòu)和傳?送機(jī)構(gòu)等部分?組成。切碎器是青飼?切碎機(jī)的重要?工作部件,動(dòng)刀片和拋送?葉片安裝在3?個(gè)互呈120?°的刀架上(如圖5.1)。切碎機(jī)工作時(shí)?,動(dòng)刀片和拋送?葉片在刀架的?帶動(dòng)下繞軸O?旋轉(zhuǎn)(如圖5.2),動(dòng)刀片M N 由飼料喂入口?的J 點(diǎn)開(kāi)始切割物?料, 到L 點(diǎn)完成一次切?割。3個(gè)動(dòng)刀片依?次工作實(shí)現(xiàn)青?飼切碎機(jī)的連?續(xù)切割工作。 1.定刀片2. 飼料層3. 動(dòng)刀片4. 拋送葉片5. 刀架 圖5.1切碎器結(jié)構(gòu)?簡(jiǎn)圖 圖5.2切碎機(jī)工作?分析圖 在圖5.2 中,可將動(dòng)刀片A? 點(diǎn)的速度v 分解為垂直于?刃口的速度v?n 和沿著刃口方?

45、向的速度v t; v 與v n 之間的夾角稱(chēng)?為滑切角S, tanS稱(chēng)為?滑切系數(shù),它的值可以反?映滑切作用的?大小;動(dòng)刀片M N 與在KL 附近安裝的定?刀片之間的夾?角稱(chēng)為鉗住角?x(或推擠角),該角不能過(guò)大?, 否則物料會(huì)被?推移, 不利于機(jī)器切?割[22]。 5.2 動(dòng)刀片的受力?分析 5.2.1 直刃口動(dòng)刀片?的受力分析 直刃口動(dòng)刀片?設(shè)計(jì)尺寸如圖?5.3, 為了便于分析?,其受力情況簡(jiǎn)?化為如圖5.4 所示情況(假設(shè)不考慮物?料喂入力的影?響)。設(shè)動(dòng)刀刃上任?意一點(diǎn)A 受力為F , 它可分解為沿?著刀刃方向的?滑切力P 和垂直于刀刃?方向的正壓力?N z[ 22 ] , 其中

46、 N z= (5.1) P = fN z (5.2) F = (5.3) 式中： q——比阻, 即單位刃口長(zhǎng)?的切割阻力 S ——參加切割的刃?口長(zhǎng)度 f ——切割的滑動(dòng)摩?擦因數(shù) 圖5.3直刃口動(dòng)刀?片結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 圖5.4直刃口動(dòng)刀?片受力簡(jiǎn)圖 各種飼料

47、具體?的q 值應(yīng)由試驗(yàn)確?定(本研究取用玉?米秸稈) ; 切割玉米秸稈?時(shí)S、q 關(guān)系見(jiàn)表5.1。f 與滑切系數(shù)t?an的關(guān)系見(jiàn)?表5.2。 表5.1切割玉米莖?稈時(shí)與q 的關(guān)系 / 0 10 20 30 40 50 60 117.11 112.7 91.63 75.46 68.11 55.86 40.18 表5.2tan與f? 的關(guān)系 tan 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 f 0 0.042 0.082 0.112 0.140 0.184 0.210 0

48、.242 0.253 0.330 0.340 正壓力矩 (N z 力對(duì)O 點(diǎn)的力矩) 為 T 1= N z (5.4) 滑切力矩（P 力對(duì)O 點(diǎn)的力矩) 為 = P (5.5) 求解直刃口動(dòng)?刀片在切割玉?米秸稈時(shí)所受?的力和力矩的?步驟如下: (1) 根據(jù)已知切碎?器的設(shè)計(jì)參數(shù)?: 最大推擠角V?max為68?°, 切碎器回轉(zhuǎn)中?心距定刀的高?度為90 mm ,回轉(zhuǎn)中心到喂?入口

49、的最短距?離為150m?m , 喂入口寬度為?380 mm , 高度為110? mm , 見(jiàn)圖5.5。 圖5.5 裝參數(shù)圖 (2) 過(guò)回轉(zhuǎn)中心O? 作垂直于M N 線的直線OG?,垂足為G; 以O(shè) 為圓心,OG 為半徑繪圓, 量得轉(zhuǎn)角R為?63°(見(jiàn)圖5.6)。 圖5.6 刃口動(dòng)刀片運(yùn)?動(dòng)軌跡圖 (3) 將轉(zhuǎn)角R 分成若干份, 在圓O 上得出相應(yīng)點(diǎn)?, 并過(guò)這些點(diǎn)分?別作圓O 的切線, 此切線即為刀?片在不同轉(zhuǎn)角?時(shí)的刃口線, 各刃口線在喂?入口內(nèi)的長(zhǎng)度?即為切割刃口?長(zhǎng)S。將不同位置的?S 的中點(diǎn)與回轉(zhuǎn)?中心O 相連, 得出滑切角、推擠角。 (4) 由

50、以上圖表及?式(1)～ (5) 即可求出q、f 、N z、P、F、、。數(shù)據(jù)整理后見(jiàn)?表5.3。 表5.3 刃口動(dòng)刀片數(shù)?據(jù)表 序號(hào) / /() /() /mm q/N f Nz/N P/N F/N T/N T/Nm 1 0 68 60 0 41.0 0.320 0 0 0 0 0 2 10 58 55 34.58 44.8 0.270 154.7 44.3 160.9 13.8 5.8 3 20 48 50 66.67 57.1 0.220 380.2 83.7 389.3 42.0 11.0

51、4 30 38 42 112.55 67.0 0.170 754.8 127.3 765.5 110.4 16.8 5 40 28 33 192.82 74.0 0.130 1426.8 185.6 1438.9 280.2 24.4 6 45 23 29 255.44 78.7 0.110 2010.5 201.3 2020.6 481.0 25.6 7 50 18 25 359.45 86.7 0.080 3123.7 250.1 3133.7 913.4 32.9 8 51 17 22

52、 386.72 90.2 0.075 3488.1 261.7 3497.9 1147.5 34.4 9 56 11 20 317.61 93.4 0.067 2969.7 201.9 2976.6 1085.5 26.6 10 60 8 17 208.86 97.8 0.061 2042.6 124.7 2046.4 840.0 16.4 11 63 5 14 0 106.5 0.047 0 0 0 0 0 5.2.2 圓弧刃口動(dòng)刀?片的受力分析? 圓弧刃口動(dòng)刀?片設(shè)計(jì)尺寸如?圖5.7, 它的安裝尺寸?

53、與直刃口動(dòng)刀?片的安裝尺寸?相同。為了便于受力?分析(假設(shè)不考慮物?料喂入力的影?響)將其簡(jiǎn)化為一?段圓弧(見(jiàn)圖5.8)。設(shè)圓弧上任意?一點(diǎn)A 受力為F ,過(guò)A作圓弧切?線B C,則= ∠OA G, 力F 可分解沿切線?方向滑切力P? ′和垂直于切線?方向正壓力′ 圖5.7 弧刃口動(dòng)刀片?結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 圖5.8 弧刃口動(dòng)刀片?受力簡(jiǎn)圖 求解圓弧刃口?動(dòng)刀片在切割?玉米秸稈時(shí)所?受的力和力矩?的基本步驟與?直刃中的步驟?基本相同, 但略有不同之?處是: 直刃步驟中的?位于喂入口中?的刀刃線在此?作為圓弧刃的?弦來(lái)處理, 在此基礎(chǔ)上在?喂入口中做出?圓弧刀刃線(圖5.9)。S ′為圓

54、弧刃落在?喂入口中的圓?弧長(zhǎng)度; 取圓弧的中點(diǎn)?,將其與回轉(zhuǎn)中?心O 相連,并做出過(guò)中點(diǎn)?的圓弧切線, 可得′、′。將數(shù)據(jù)整理成?表5.4。 圖5.9 弧刃動(dòng)刀片的?運(yùn)動(dòng)軌跡圖 5.2.3 動(dòng)刀片的受力?特性曲線 綜合表5.3、5.4 做出兩種動(dòng)刀?片各個(gè)參數(shù)隨?轉(zhuǎn)角變化的綜?合對(duì)比曲線, 如圖5.10、5.11 所示。 圖5.10　動(dòng)刀片的推擠?角、滑切角隨轉(zhuǎn)角?的變化曲線 圖5.11 刀片的正壓力?N 和滑切力P 隨轉(zhuǎn)角R 變化曲線 表5.4 圓弧刃口動(dòng)刀?片數(shù)據(jù)表 序號(hào) / /() /() /mm q/N f Nz/N P/N F/N T/N

55、 T/Nm 1 0 68 60 0 41.0 0.320 0 0 0 0 0 2 10 58 55 34.58 44.8 0.270 154.7 44.3 160.9 13.8 5.8 3 20 48 50 66.67 57.1 0.220 380.2 83.7 389.3 42.0 11.0 4 30 38 42 112.55 67.0 0.170 754.8 127.3 765.5 110.4 16.8 5 40 28 33 192.82 74.0 0.130 1426.8

56、185.6 1438.9 280.2 24.4 6 45 23 29 255.44 78.7 0.110 2010.5 201.3 2020.6 481.0 25.6 7 50 18 25 359.45 86.7 0.080 3123.7 250.1 3133.7 913.4 32.9 8 51 17 22 386.72 90.2 0.075 3488.1 261.7 3497.9 1147.5 34.4 9 56 11 20 317.61 93.4 0.067 2969.7 201.9 2976

57、.6 1085.5 26.6 10 60 8 17 208.86 97.8 0.061 2042.6 124.7 2046.4 840.0 16.4 11 63 5 14 0 106.5 0.047 0 0 0 0 0 5.3分析結(jié)果討?論 (1) 在圖5.10 中, PCCIV 15.0S 青飼切碎機(jī)的?動(dòng)刀片在切割?過(guò)程中, 推擠角和滑切?角隨著切割轉(zhuǎn)?角 的增大而急劇?減小; 在0°～ 20°轉(zhuǎn)角內(nèi), 推擠角很大, 飼料有被推擠?到喂入口右側(cè)?的趨勢(shì)。 (2) 通過(guò)對(duì)兩種刀?片的推擠角、滑切角變化曲?線的對(duì)比分析?可看出, 在

58、切割過(guò)程中?當(dāng)< 50°時(shí), , ; 直刃口動(dòng)刀較?圓弧刃口動(dòng)刀?對(duì)飼料的推擠?趨勢(shì)要大; > 50°時(shí),, 情況相反。直刃口動(dòng)刀比?圓弧刃口動(dòng)刀?在切割過(guò)程中?所受阻力要逐?漸減小。 (3) 由圖5.11 可以看出, 動(dòng)刀片在切割?過(guò)程中, 刀片所受的正?壓力很大而滑?切力P 相對(duì)很小, 砍切作用遠(yuǎn)大?于滑切作用, 因此PCCì? 1510S 青飼切碎機(jī)對(duì)?飼料的切割過(guò)?程主要以砍切?為主, 滑切為輔。 (4) 在圖5.11 中, 將兩種刀片的?正壓力和滑切?力曲線進(jìn)行對(duì)?比可以看出, 直刃口動(dòng)刀片?的滑切力P與?圓弧刃口動(dòng)刀?片的滑切力P? ′在變化過(guò)程中?大小大致相當(dāng)?。當(dāng)< 48

59、°時(shí), 直刃刀正壓力?N z 小于圓弧刃刀?正壓力, 此時(shí)直刃動(dòng)刀?比圓弧刃動(dòng)刀?利于滑切; 當(dāng)> 48°時(shí), 直刃刀正壓力?N z 大于圓弧刃刀?正壓力, 此時(shí)圓弧刃動(dòng)?刀比直刃動(dòng)刀?利于滑切。 5.4 本章小結(jié) 對(duì)PCCì 15. 0S 型青飼切碎機(jī)?的兩種動(dòng)刀片?進(jìn)行受力分析?, 深入探討了動(dòng)?刀片在切碎物?料過(guò)程中各種?參數(shù)的變化規(guī)?律, 從而得出圓弧?刃口動(dòng)刀片在?綜合切碎性能?上較直刃口動(dòng)?刀片優(yōu)越。 輪刀式青飼切?碎機(jī)是一種使?用較為普遍的?機(jī)型[21]。動(dòng)刀片是青飼?切碎機(jī)的核心?工作部件, 在切割飼料的?過(guò)程中受力情?況復(fù)雜, 極易磨損和耐?磨性差一直是?青飼切碎機(jī)存?

60、在的主要問(wèn)題?。深入全面地分?析研究動(dòng)刀片?的受力及磨損?規(guī)律對(duì)改善青?飼切碎機(jī)的工?作性能、提高其生產(chǎn)效?率和增加使用?者的經(jīng)濟(jì)效益?等都具有十分?重要的意義。 第6章 切碎機(jī)整體結(jié)?構(gòu)的設(shè)計(jì) 6.1電機(jī)選擇 6.1.1 切碎器轉(zhuǎn)速的?確定 切碎機(jī)的生產(chǎn)?率（）由下式估算： （6.1） 式中： a、b——喂入口的高與?寬

61、（m） l——理論切碎長(zhǎng)度?（m） z——?jiǎng)拥镀瑪?shù)目，一般z＝2～6把 n——切碎器轉(zhuǎn)速（），一般n＝300～500 ——飼草密度（）對(duì)于秸稈，飼草 k——充滿系數(shù)，可＝0.3～0.5 由已知條件Q?＝500和前面?所設(shè)計(jì)的參數(shù)?代入上式得： 根據(jù)設(shè)計(jì)要求?和考慮實(shí)際生?產(chǎn)過(guò)程，這里取。 6.1.2 切碎器功率消?耗 查閱相關(guān)參考?書(shū)，已知小型秸稈?切碎機(jī)每米工?作幅寬的平均?功率為11k?W，由此可得該秸?稈切碎機(jī)消耗?的功率為:，則切碎器扭矩? 6.1.3 電機(jī)選擇 此次設(shè)計(jì)的切?碎機(jī)為農(nóng)戶用?，電壓為2

62、20?V，所以在Z系列?電機(jī)中選擇。此系列小型直?流電機(jī)有發(fā)動(dòng)?機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩?種，具有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量?小，調(diào)速范圍廣，體積小重量輕?，可用于靜止整?流電源供電等?優(yōu)點(diǎn)。電機(jī)的工作方?式是連續(xù)工作?制，在海拔不超過(guò)?1000m，環(huán)境空氣溫度?不超過(guò)40℃時(shí)，電機(jī)能按額定?功率正常運(yùn)轉(zhuǎn)?。此系列中電動(dòng)?機(jī)電壓等級(jí)為?110V,160V,220V和4?40V，發(fā)電機(jī)電壓等?級(jí)為115V?和230V，其外殼防護(hù)等?級(jí)為IP21?,冷卻方式為I?C01,IC06或者?IC07。 根據(jù)前面計(jì)算?得出的切碎器?轉(zhuǎn)速和功率消?耗，選擇Z型電機(jī)?中的23－32型電動(dòng)機(jī)?：電壓220V?，額定功率2.2kW，額定轉(zhuǎn)速

63、10?00。 計(jì)算總傳動(dòng)比?及分配各級(jí)傳?動(dòng)比 總傳動(dòng)比: 展開(kāi)式二級(jí)錐?齒輪傳動(dòng)，高速軸，則： 取，則。 6.2 V帶傳動(dòng)的設(shè)?計(jì)計(jì)算 （1）V 帶輪的設(shè)計(jì)要?求 設(shè)計(jì) V 帶輪時(shí)應(yīng)滿足?的要求有：質(zhì)量??；結(jié)構(gòu)工藝性好?，無(wú)過(guò)大的鑄造?內(nèi) 應(yīng)力，質(zhì)量分布均勻?，轉(zhuǎn)速高時(shí)要經(jīng)?過(guò)動(dòng)平衡，輪槽工作面要?經(jīng)過(guò)精細(xì)加工?（表 面粗糙度一般?應(yīng)為 3.2）以減帶的磨損?，各槽的尺寸和?角度應(yīng)保持一?定的精度， 以使載荷分布?較為均勻等。 （2）材料 此處帶輪的材?料，采用鑄鐵，材料牌號(hào)為 HT200 （3）確定計(jì)算功率? P ca 由參考資料[25]表 8

64、.7 查得工作情況?系數(shù) Kα=1.3，設(shè)計(jì)功率Pd?=KAPd ,P=2.2KW 則Pd=2.86KW （4）選取帶型 根據(jù) P ca ，n 由參考資料[25]圖 8.11確定選用? Z系列普通V?帶 （5） （6）確定帶輪基準(zhǔn)?直徑d并驗(yàn)算?帶速v 由[25]表 8.6 和表 8.8小帶輪基準(zhǔn)?直徑，外徑 （7）大帶輪基準(zhǔn)直?徑 （8）按參考資料[25]式(8.13)驗(yàn)算帶的速度? 帶速 所以： 帶的速度合適? （9）確定 V 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度?和傳動(dòng)中心距? 根據(jù)參考資料?[25]式(8.20)

65、 初定中心距：由， 取 （10） 基準(zhǔn)長(zhǎng)度： 根據(jù)參考資料?[1]表 8.2 ，Z系列普通V?帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度。 （11）實(shí)際中心距： （12）由參考資料[25]式(8.7),得小帶輪包角? （13）查得 （14）計(jì)算 V 帶的根數(shù) Z 由參考資料[25]式(8.26) Z=Pca/Pr=KAP/(P0+?P0)KaKL KL------------------長(zhǎng)度系數(shù) P0-------

66、---------單根V帶的基?本額定功率 ?P0----------------計(jì)入傳動(dòng)比的?影響時(shí)，單根V帶額定?功率的增量 取：Z=3 （15）由參考文獻(xiàn)[25]式8.6得 單根V帶初張?緊力 （16）由參考文獻(xiàn)[25]式8.28，得 作用在軸上的?力 , 6.3 傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)?計(jì)算 6.3.1 圓柱直齒輪傳?動(dòng) a) 選精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 1) 材料及熱處理?； 選擇小圓柱直?齒輪材料為4?0，硬度為280?HBS，大圓柱直齒輪?材料45鋼，硬度為240?HBS，二者材料硬度?差為40HB?S。 2) 精度等級(jí)選用?7級(jí)精度； 3) 試選小圓柱齒?輪齒數(shù)＝22，大圓柱齒輪齒?數(shù)＝68的； b) 按齒面接觸強(qiáng)?度設(shè)計(jì) 因?yàn)榈退偌?jí)的?載荷大于高速?級(jí)的載荷，所以通過(guò)低速?級(jí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行?計(jì)算,由參考文獻(xiàn)[25]公式10.9a得 （6.3） 1) 確定公式內(nèi)的?各計(jì)算數(shù)值 （1）計(jì)算輸入軸傳?遞的轉(zhuǎn)矩 T1=955000?0*（P1/n1）=36290N?.mm