固定式香蕉秸秆粉碎机的设计

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1、固定式香蕉秸秆粉碎机的设计　　引言　　香蕉属于热带水果，具有生长周期长和产量大的特点。我国是香蕉的重要生产国，产区主要集中在海南、广东、广西、福建、台湾一带。由于香蕉的植株相对高大，在每年产出大量香蕉的同时，几乎等量地产出香蕉秸秆等农业的废弃物。目前，对于香蕉秸秆的利用主要有纤维的提取、粉碎用作牲口饲料以及粉碎还田当作肥料。但是，以上3种利用方式占每年的香蕉秸秆产量的比例非常小，大部分的农民对秸秆的处理方式为堆积自然腐烂或者直接焚烧还田。由于香蕉秸秆具有纤维素、半纤维素和木质素含量高且含水量大等特点，导致秸秆的腐烂周期长和焚烧不彻底等问题，使秸秆长期占用大量的

2、空间，影响农业生产作业。香蕉秸秆的粉碎机械在国内已有发展，主要分为牵引式和固定式两大类。牵引式由拖拉机牵引，直接在田中将秸秆就地粉碎;但由于香蕉秸秆本身的特点，容易产生粉碎不彻底的缺点，影响下一周期的农作物的种植。固定式是由人工将秸秆搬移到指定的地点，用专用机械进行集中的粉碎处理。其粉碎效果与牵引式相比，有了较大的提高。本文香蕉秸秆粉碎机的设计即为固定式。　　1粉碎方法及原理　　　　1．1粉碎方法　　　　一般的粉碎机械常采用锤爪型刀片，工作时锤爪由高速旋转的刀轴带动，依靠自身质量较大产生很大的锤击惯性力从而把秸秆砸碎，达到秸秆粉碎的效果。此类粉碎机械对玉米、高

3、粱、棉花等硬质类秸秆有较好的粉碎性能。而香蕉的秸秆是由香蕉叶片的根部层层包裹而成，且纤维较粗、韧性大，锤击式不能起到很好的粉碎效果。但是，根据测试，当用刀片沿秸秆的纤维垂直方向对秸秆进行切割时，却很容易切断。因此，本设计采用交叉锯齿形刀片对秸秆进行粉碎。　　1．2剥衣原理　　机器开启以后，将香蕉秸秆放置于机器的输送装置，由输送装置对机器进行送料。秸秆首先经过两对具有一定间隙的辊轴，辊轴用来吸料并且将质地相对较密的秸秆进行纵向的压缩，使秸秆的各组成层之间的间隙扩大，有利于刀片对秸秆进行一次粉碎。秸秆通过辊轴进入一级粉碎装置。该粉碎装置由固定在两个旋转轴上的一定数

4、量、一定间距的相互交叉的锯齿形刀片组成。秸秆途经该粉碎装置以后，经过各层的分离而被切割成一定弧度的条状，落入下一级螺旋传送装置;螺旋传送装置将初次粉碎后的秸秆传送到二级旋转刀片，完成二次粉碎，由出料口排出。另外，输送装置的延长线与锯齿粉碎刀片的旋转轴应当有一定的夹角，有利于初次粉碎;螺旋传送装置的底板有一定的斜度，有利于送料;同时底板末端要与旋转切刀相配合，完成对秸秆的二次粉碎，要求有足够的厚度和硬度，并加工成有一定的刃口，从而更好地完成切料动作。2主要结构及部件设计　　2．1基本结构　　香蕉秸秆粉碎机的结构简图，如图1所示。【图1】　　　　2．2辊轴　　辊轴

5、的主要作用有3个:一是有吸料的功能。其动力源自于电动机，上面两个辊轴顺时针方向转动，下面两个辊轴顺时针方向转动，其表面粗糙度较大，以增大吸料的摩擦力。二是碾压香蕉秸秆的功能。　　前一组辊轴的距离略小于秸秆的直径，后一组辊轴的距离再小于前一组辊轴的距离，从而对香蕉秸秆起到碾压的作用。经碾压后的香蕉秸秆各层分离，有利于刀片的切割。三是起到夹持的作用，使香蕉秸秆向刀片方向稳定地进料。经数据统计，成熟的香蕉秸秆的直径在30～40cm之间，故兼顾进料可靠以及碾压效果，取第一级辊轴的距离为35cm，第二级辊轴的距离为32cm。经试验，以上两种距离满足机器的要求。其外形及配

6、合方式如图2所示。【图2】　　2．3锯齿形交叉粉碎刀片　　该粉碎装置由两组刀片配合，且刀片相互交叉，结构类似辊轴。刀片的两个旋转轴与香蕉秸秆的进料方向相同，并在输送装置倾斜的作用下与香蕉秸秆成一定的角度，从而使刀面与秸秆的纤维近似相垂直，有助于更好地粉碎秸秆。刀片采用圆盘锯齿刀片，经试验，该种类型的刀片的切割效果远比光刃圆盘形的效果好。为了减小刀片在高速旋转时应力集中的影响，锯齿的底部应以小圆弧过度。此外，由于传送装置与刀片的旋转轴形成一定的角度，且刀片切割秸秆是一个逐渐进料、逐渐切割的过程，旋转的阻力相对较小，因此不考虑切割深度所产生的阻力对刀片强度的影响。

7、根据对香蕉秸秆直径的统计结果，选取刀片的半径为20cm，刀片的重合距离为5cm，故两旋转轴间的距离为35cm。靠近辊轴的位置的刀片的直径可适当的增大，以提高切割的效率。刀片的排布与形状如图3所示。【图3】　　　　2．4螺旋传送装置　　该装置的主要作用为螺旋送料，将一次粉碎后的秸秆碎片推送到旋转切刀的位置，进行二次粉碎作业，防止因秸秆碎片的过度堆积而出现送料停滞的情况，以提高粉碎的效率。其结构如图4所示。【图4】　　　　2．5旋转切刀　　旋转切刀是二次粉碎的主要部件，也关系到最后香蕉秸秆的最终粉碎效果。本切刀采用在圆周空间上均匀分布3个双刃矩形刀片的旋转机构，其

8、组成分为旋转轴、刀架和矩形刀片。其整体