间歇式材料破碎装置设计探讨

2020-05-12刘中杰

中国设备工程 2020年6期

刘中杰

（西北工业大学，陕西西安 710072）

随着不可再生能源的不断减少，生物质能源逐渐得到了广泛的使用，传统的生物质发电主要使用植物的秸秆，根据2005年的统计数据估算，中国秸秆总产量为84183.12×104t。其中，粮食作物秸秆估算为59110×104t，经济作物秸秆为21195×104t，其他农作物秸秆产量为3879×104t。秸秆的发电过程需要燃烧，秸秆（含水率15%左右）的平均热值为14226kJ·kg-1，比薪柴平均热值低15%，相当于标准煤热值的48.57%，即2kg秸秆约折合1kg标准煤。因此，为了实现秸秆充分的燃烧，需要对秸秆进行切碎，现有技术对秸秆类生物质利用前都需要进行粉碎处理。目前，我国常用的切碎方式主要有铡切式粉碎、锤片式粉碎、揉切式粉碎和组合式粉碎技术等。本文为解决切碎机中常出现的填料过多、过厚时会发生卡机的问题，以及生产成本高、工作人员劳动强度大的问题，设计了一种新型间歇式给料的材料破碎装置。

1 结构设计

设计的材料破碎装置主要由底板、集料盒、支撑板、动力装置、破碎箱、破碎组件和间歇进料组件组成，如图1。

图1

1．1 底板、破碎箱、支撑板、集料盒

破碎箱通过两个支撑板固定连接在底板，集料盒放置于底板上并位于破碎箱的下方，以收集破碎后的物料。

1．2 动力装置

动力装置包括电机、主动带轮。电机通过电机架固定连接在底板上，电机的输出轴固定连接主动带轮，主动带轮与破碎组件通过皮带传动连接。

1．3 破碎组件

破碎组件包括主动轴、从动轴、从动带轮、主动齿轮、被动齿轮、驱动带轮和破碎刀；主动轴和从动轴的两端分别通过带座轴承转动连接在破碎箱的前后两端，从动带轮和主动齿轮固定连接在主动轴上，从动带轮和主动齿轮均位于破碎箱的外端，从动带轮与主动带轮通过皮带带传动连接，主动齿轮与被动齿轮啮合传动连接，被动齿轮和驱动带轮均固定连接在从动轴上，被动齿轮和驱动带轮均位于破碎箱的外端，驱动带轮与间歇进料组件通过皮带传动连接；主动轴和从动轴上均固定连接有多个破碎刀并转动连接在破碎箱内，如图2所示。

图2

1．4 间歇进料组件

间歇进料组件由两个挡料板、一个双边齿条、一个单边齿条、驱动齿轮、齿轮转轴、不完全齿轮、转动轴、传动带轮、滑块、弹簧套杆、固定块、拉伸弹簧和弹簧座组成。两块挡料板分别滑动连接在滑槽内，右侧挡料板和左侧挡料板前端的外端分别固定连接双边齿条和单边齿条,双边齿条上端的齿和单边齿条下端的齿均与驱动齿轮啮合传动连接，装有驱动齿轮的齿轮转轴通过带座轴承转动连接在破碎箱的前端面上，双边齿条下端的齿与不完全齿轮啮合传动连接，装有不完全齿轮和传动带轮的转动轴通过带座轴承转动连接在破碎箱上；所述单边齿条的右端固定连接滑块，弹簧套杆的两端分别固定连接固定块和弹簧座，固定块固定连接在破碎箱上端的右端，拉伸弹簧的两端分别固定连接在弹簧座和滑块上，如图3所示。

图3

2 工作原理

本装置在使用时，将待破碎的材料倒进破碎箱内的间歇进料组件上，将动力装置通电启动后，动力装置带动破碎组件开始工作，破碎组件带动间歇进料组件工作进行间歇进料，防止一次性填料过多发生机器超负荷或过载卡机的现象，物料落进破碎箱内后，破碎组件对物料进行破碎处理，破碎后的物料落进集料盒内进行收集。

动力装置在使用时，将电机通过导线连接电源和控制开关并开启，电机带动主动带轮绕自身轴线顺时针转动，主动带轮通过皮带带动从动带轮绕自身轴线顺时针转动，从动带轮带动主动轴绕自身轴线顺时针转动，主动轴带动主动齿轮绕自身轴线顺时针转动，主动齿轮带动被动齿轮绕自身轴线逆时针转动，被动齿轮带动从动轴绕自身轴线逆时针转动，从动轴带动驱动带轮绕自身轴线逆时针转动，驱动带轮带动间歇进料组件工作；主动轴和从动轴分别带动其上的破碎刀转动对物料进行破碎处理。

间歇进料组件在使用时，从动轴通过皮带带动传动带轮绕自身轴线逆时针转动，传动带轮带动转动轴绕自身轴线逆时针转动，转动轴带动不完全齿轮绕自身轴线逆时针转动，不完全齿轮与双边齿条啮合时带动双边齿条向左移动，双边齿条带动驱动齿轮顺时针转动，驱动齿轮带动单边齿条向右移动，单边齿条带动滑块向右滑动，拉伸弹簧被拉伸，双边齿条和单边齿条分别带动两块挡料板同时相向滑动，两块挡料板的内侧面贴合从而闭合停止进料，从而实现了停止供料。

当不完全齿轮与双边齿条分离时，在拉伸弹簧的弹力作用下，拉伸弹簧给予单边齿条向左的推力，单边齿条向左滑动，单边齿条带动齿轮转轴逆时针转动，驱动齿轮带动双边齿条向右滑动，双边齿条和单边齿条分别带动两块挡料板同时背离滑动，此时，两块挡料板分开，物料落进破碎箱内，从而实现了继续供料。