椰壳自动粉碎机的设计

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1、椰壳自动粉碎机的设计巍威，史留勇，张燕（海南大学机电工程学院，海口５７０２２８）摘要：针对椰子（ＣｏｃｏｓｎｕｃｉｆｅｒａＬ．）壳质地坚硬、难以粉碎的特点，结合目前中国南方热带城市的椰子加工现状，设计了一种椰壳粉碎设备，介绍了其挤压装置、液压传动装置、粉碎刀的设计。结果表明，设计的椰壳自动粉碎机粉碎率为９３％，粉碎时间不到人工粉碎时间的１／５。该设备的实现可降低人工劳动强度，操作简便，可靠性高，提高了椰子产品的综合利用率，符合目前椰子综合处理的需求。..关键词：椰子（ＣｏｃｏｓｎｕｃｉｆｅｒａＬ．）；椰壳；粉碎

2、机中图分类号：Ｓ２２６．４；Ｓ６６７．４文献标识码：A：0439－８114（２０15）07－1739-03DOI:10.14088/j.ki.issn0439-8114.2015.07.053椰子（ＣｏｃｏｓｎｕｃｉｆｅｒａＬ．）属棕榈科椰子属单子叶多年生常绿乔木，其主要产物为椰子果，简称椰子。海南享有“椰岛”的美誉，其椰子产量占中国椰子总产量的８０％［１］。椰子表皮由革质粗纤维组成，强度大，韧性高，木质素含量较高［２］。由于椰子壳质地坚硬，冷热不变形，很难粉碎，目前普遍采取用刀具人工粉碎的方法［３］，但这种方

3、法不仅效果不佳，人工劳动强度高，还容易导致工人误伤自己。目前海南省有椰子加工企业近３００家，但是大部分企业规模小、技术薄弱，产品加工的机械化水平较低，难以提高椰子的经济效益和资源利用率［４］。国内外市场粉碎机种类繁多，中国粉碎设备主要应用于矿山、建设、饲料、药材、秸秆等行业，如广泛应用于食品、医药、饲料等行业的中小规模粉碎的齿爪式粉碎机，即“万能粉碎机”［５］。但是鲜有专门为椰壳这种较为特殊的原料设计的粉碎机，为此，设计了一种可以有效粉碎椰壳的机械装置，以期为中国热带椰子产区椰子的综合处理打下基础。１椰壳粉碎机

4、总体结构及工作原理１．１总体结构机构主要由粗粉碎装置、挤压装置和细粉碎装置组成。粗粉碎装置为类似于鄂式粉碎机的钉板机构，活动钉板连接凸轮机构用来实现目标运动；挤压装置为液压传动系统，推杆连接液压冲头实现左右运动；细粉碎装置由伺服电机加粉碎刀具构成，实现二次粉碎。图１为椰壳粉碎机整体结构。１．２工作原理椰壳自动粉碎机主要由两部分构成。基于椰壳外表面为近似椭圆型结构，上半部分设计为改装后的鄂式粉碎机，这样的装置挤压椰壳圆形表面时不易打滑；下半部分为主要的粉碎装置；椰壳由上方的入料口进入机体内，经过鄂式粉碎机挤压变形

5、，使它大大减小弧度结构，这样更利于粉碎。底部的液压结构主要用于改变椰壳的粉碎速度，如果仅仅由重力作用使椰壳经过粉碎刀粉碎，必然粉碎得不是很完全。经过液压装置的推动，不仅能提高机械效率，更能控制椰壳的粉碎率。１．３工作流程图废弃椰壳由进料口进入粗粉碎装置，凸轮挤压活动钉板对椰壳进行一次粉碎。完成一次粉碎后，活动钉板后移，椰壳下落进入细粉碎通道，推杆连接液压活塞将椰壳向刀具方向传送挤压。粉碎刀具后方连接还田出料口，刀具在此完成二次粉碎。工作流程图如图２。２椰壳粉碎机主要结构设计２．１挤压装置为了确定椰壳挤压后实际变

6、形尺寸，进行了相关的试验，研究椰壳在不同力的挤压下可达到的最大变形尺寸，分为横向挤压和纵向挤压两组试验，结果如表１。由表１可知，椰壳横向压缩基本无法实现，这主要因为椰壳自身的结构与硬度所致。基于此类情况，在压缩板与椰壳的接触面上安装了许多尖锐的钉状物，这样不仅能起到一定的粉碎效果，还能破开椰壳坚韧的表面，使后续的粉碎过程更加容易。纵向椰壳压缩率取８８％较为合适，压缩出料口设计为２３ｍｍ（不包含钉状物长度），钉状物之间最小间距为１．５ｍｍ左右。由于椰壳含水量较低，在钢材的选择方面不用考虑腐蚀性问题，应侧重耐磨性能

7、与抗拉性能，所以压缩板与钉状物的材料建议选用ＺＧ３１０－５７０。压缩频率不宜过低，否则将给后续的粉碎装置带来麻烦，过高则会浪费不必要的机械效率。经试验测定，压缩频率应控制在２００～３００Hz。另外，由于装置的封闭式滚子推杆凸轮机构，在其外壳上应延伸一段弧形挡板，防止卡料。２．２液压传动装置２．２．１液压传动系统液压传动是以液体为工作介质来进行能量传递的传动方式，传递能量的方式主要是利用液体的压力能。液压传动相比其他传动，众多优点在近几年逐年显现，因此，它被广泛应用于各行各业。在自动化机械设备中，液压传动系统是极

8、为重要的控制系统结构，利用液压传动可完成数据系统程序下达的信号指令，保证了数控设备按照原先设计好的指令完成加工处理。相比其他传动方式，液压传动有以下优点：①液压传动可以输出大的推力，实现大吨位运动，这样可保证椰壳顺利传送至粉碎刀具，不会产生阻塞等问题；②相同功率条件下，液压传动元件体积小，结构紧凑，在机构中的布局、安装将会有很大的灵活性；③液压传动反应速度快，可以实现频繁换向，保证了机