柠条破碎机的改进设计

张小刚

（山西省农业机械化科学研究院，山西　太原030031）

柠条破碎机的改进设计

张小刚

（山西省农业机械化科学研究院，山西太原030031）

在秸秆粉碎机的基础上，改造设计了柠条破碎机。采用无支撑切割、粉碎原理，彻底解决柠条定刀、动刀间卡滞故障；使风机的转轴和主轴分别由独立的外部电机进行驱动，有效防止物料发生阻塞；同时加大电机功率，增强了机器的粉碎能力、打击能力和过载能力；采用薄型、多角宝塔形锤片，增加锤片对物料的角打击力度和次数；同时采用窄V型皮带传动，保证锤片的线速度；采用锯齿形齿板结构，增加了粉碎室的粉碎强度，保证了柠条破碎机的粉碎效率。

柠条破碎机；独立送引风系统；宝塔形锤片；锯齿形齿板

0　引言

柠条是豆科锦鸡儿属锦鸡儿植物的俗称，广泛分布于我国北方各省区，是防风固沙、保持水土、造林的主要树种。柠条鲜枝营养丰富，粗蛋白含量可达11.21%～36.27%，与苜蓿粗蛋白相当，是玉米的2～4倍。柠条所含氨基酸有19种之多，可达125.3 g/kg，是苜蓿的11倍左右，其中家畜日粮中所必需的10种氨基酸占氨基酸总量的44%～53%[1]。

柠条营养价值很高，不同生育期的营养价值差异很大。在营养期内含有较高的粗蛋白和钙，但同时粗纤维的含量也较高，传统的秸秆加工设备不适用于柠条加工。

1　整体设计方案

柠条破碎是柠条饲料加工中最基本、最主要的环节，直接影响着柠条饲料的加工成本、适口性和利用率等。柠条破碎机的设计采用改进设计，即在秸秆粉碎机的基础上通过试验进行改进设计。

秸秆粉碎机是成熟的饲草粉碎机，是以秸秆为主要粉碎对象，而柠条材质较硬、木质化程度较高，经过认真的分析与方案论证后，通过试验来确定技术路线。

1.1试验

针对课题组前期制定的工艺路线，课题组经过市场调研和考察研究，采用山西信诚源公司生产的秸秆饲草粉碎机作为柠条破碎机的第一代样机。

课题组于2013年7月在山西省左云县阔然农牧开发有限公司进行了柠条粉碎试验（使用秸秆粉碎机），并进行了技术性能测试。

2013年5月左云县柠条破碎试验数据见表1。

由表1可知，各个筛片孔径的产量均不达标，无法满足任务书的要求；试验中存在以下客观问题：①柠条含水率高（当时试验用的柠条是当时刚收割的新鲜柠条）；②试验用平茬柠条为未平茬过的老柠条枝条，木质化程度高，不易粉碎；③含水率高的柠条在粉碎过程中成团、丝长，缠绕于主轴上、主轴失速严重，与主电机直联的风运系统由于风压和风速不足，无法及时将粉碎后的柠条草粉吸出，粉碎系统全面故障。

表1　2013年5月左云县柠条破碎试验数据

1.2改进设计基本方案

通过试验发现的问题经过计算分析，确定以下改进设计方案：①加大粉碎机功率；②重新设计独立的送引风系统；③重新设计齿板与锤片，加大粉碎机的打击力度。

2　具体改进设计

针对以上问题，课题组集中科研人员进行攻关，结合柠条特性，在以下几个方面做出改进。

（1）针对柠条枝杆粗、木质化程度高、粉碎加工冲击电流大等特点，在现有饲草粉碎机粉碎室空间不变的情况下，为保证对柠条的粉碎、打击能力和过载能力，主工作电机由原来的18.5 kW增加至30 kW[2]；增加工作动力和过载能力。

（2）为保证加工过程中对柠条的粉碎、打击能力，同时保护机器系统在粉碎柠条粗枝过程中的超负荷，在设计中保持采用皮带传动，改变B型皮带为窄V型皮带，降低皮带传动打滑率，保证锤片的线速度。

（3）柠条破碎机采用薄型、多角宝塔形锤片（即锤片的边沿均为宝塔形边沿），相较于矩形锤片，薄型、多角宝塔形锤片在相同的线速度下，增加锤片对物料的角打击力度和次数，更加适用于柠条的粉碎。

薄型、多角宝塔形锤片见图1。

图1　薄型、多角宝塔形锤片

（4）柠条破碎机粉碎室内部采用锯齿形齿板结构，增加柠条破碎机粉碎室的粉碎撕裂强度，配合宝塔形锤片的粉碎打击，有效解决了木质性柠条作物难以粉碎的问题。

锯齿形齿板见图2。

图2　锯齿形齿板

（5）针对柠条枝杆粗、木质化程度高、粉碎加工冲击电流大等特点，设计中采用无支撑切割、粉碎原理，取消了饲草粉碎机的定刀设计，彻底解决了柠条定刀、动刀间卡滞故障。

（6）设计中针对柠条纤维长、木质化程度高、粉碎成草粉后过筛能力差、易成团等特点，风机的转轴与主轴彼此分离。工作时，风机的转轴和主轴分别由独立的外部电机进行驱动。即使刀盘超负荷过载而发生主轴失速，风机的电机独立，风速、风压也不会降低，从而有效防止了物料发生阻塞，保证粉碎系统正常运转。

秸秆粉碎机的一体式送引风系统见图3，柠条破碎机的独立送引风系统见图4。

图3　秸秆粉碎机的一体式送引风系统

图4　柠条破碎机的独立送引风系统

3　鉴定

2015年9月24日，山西省农业机械质量监督管理站在山西省五寨县顺喜强农饲料有限公司对柠条破碎机进行了检测鉴定。

鉴定测试依据：①GB/T 6971—2007饲料粉碎机试验方法；②863项目（柠条饲料智能收获、制粒装备开发/2012AA10A509—03）研究任务合约。

鉴定测试内容：生产率、噪声和千瓦小时产量。

柠条破碎机鉴定测试结果见表2。

表2　柠条破碎机鉴定测试结果

鉴定测试结果表明，柠条破碎机的研制开发是成功的。

4　结论

9FC-60型柠条破碎机是一款专门用于柠条草粉加工的集切断、揉丝、粉碎（通过更换筛片可进行揉丝或粉碎）于一体的先进饲草粉碎机械。它采用无支撑切割、粉碎原理，彻底解决柠条定刀、动刀间卡滞故障；使风机的转轴和主轴分别由独立的外部电机进行驱动，有效防止物料发生阻塞；采用薄型、多角宝塔形锤片，增加锤片对物料的角打击力度和次数，同时采用窄V型皮带传动，保证锤片的线速度。

经试验设计出9FC-60型柠条破碎机的主要性能指标为主电机功率30 kW，输送风机电机3 kW，生产率0.8～1.0 t/h，筛片孔径6 mm，90%的草粉细度5～10 mm。

开发研制成功的柠条破碎机见图5。

图5　开发研制成功的柠条破碎机

[1]刘国谦，张俊宝，刘冬庆.柠条的开发利用及草粉加工饲料喂技术[J].草业科学，2003（7）：26-31.

[2]刘春生.柠条饲草破碎机设计与研究[J].农业工程，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

张小刚（1978—），男，硕士，工程师，研究方向为农业机械研究设计。