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2ZLF_500型轮刀式青贮饲料切碎机的设计

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2ZLF_500型轮刀式青贮饲料切碎机的设计

2ZLF-500型轮刀式青贮饲料切碎机的设计李传峰,周岭,王红飙,范修文塔里木大学机电工程学院,新疆阿拉843300摘要针对青贮饲料的特点和畜牧业养殖户的要求,创新设计了2ZLF-500型轮刀式青贮饲料切碎机,阐述了该机的结构组成和工作过程,并对主要工作部件结构和参数进行了设计,确定了其主要技术参数。该机的设计提高了饲草的青贮质量、饲草使用的可靠性和利用率,对饲草青贮技术的推广应用、促进畜牧业的持续稳定发展和形成节粮型的畜牧业结构都具有十分重要的意义。关键词切碎机轮刀式青贮饲料中图分类号S817.121文献标识码A文章编号1003-188X201208-0086-040引言随着我国国民经济的发展、人口的增长及食品结构的变化,我国的畜产品消费平均每年以27.8的速度递增。目前,国内农作物秸秆用于饲料部分还不足10,主要是因为长期以来由于技术限制,对时令性饲草的贮存和积累问题一直没有解决好,导致在许多地区特别是西部地区至今对饲草的加工少、利用率低。农业机械化大大增强了节本增效能力,提高了资源利用转化率和劳动生产率[1]。由于国家和地方对牧区畜牧业的发展十分重视,提倡发展食草型畜牧业和节粮型畜牧业,草原建设发展较快,退耕还草得到落实,对牧草生产机械需求增长。但近年来,我国陆续引进和研制生产的草原改良建设机具,普遍存在技术含量较低、制造工艺设备落后和使用可靠性较差等问题,成本还没有降低到最低点,不能满足农牧区用户的需要。饲料是大力发展畜牧业的基础。近些年,饲草青贮技术的应用增加了饲草的适口性和营养性。青贮饲料是把新鲜的青贮原料经切碎后填入青贮窖或青贮袋里密闭一段时间,经过微生物发酵作用而调制成一种气味酸甜芳香、营养丰富的多汁饲料。青贮饲料切碎机是饲料青贮过程中必不可少的加工机械。塔里木大学组创新设计了2ZLF-500型轮刀式青贮饲料切碎机,该机能为农民带来明显的经济效益,对促收稿日期2012-02-28基金项目国家科技支疆项目2010BAD05B02塔里木大学质量工程项目TDZGJC090108作者简介李传峰1978-,男,长沙人,讲师,E-mailxjtd78163.com。进畜牧业的持续和稳定发展、减少环境污染不仅有现实的经济意义,而且有长远的社会效益和生态效益。1设计思路和总体方案1.1设计思路饲草切碎机主要用来切断茎秆类饲料,如谷草、稻草、麦秸、干草以及各种青饲料、青贮玉米、高梁秸秆等。其切碎机理主要是依靠外力的作用,克服农业纤维物料内部的凝聚力而使物料断裂或破裂成具有一定长度的碎段的过程[2]。要想实现这一切碎过程,可以通过对农业纤维物料施加作用力压断或对农业纤维物料进行剪切的方法来实现。为了使青饲料有良好的发酵过程和密封效果,同时实现饲料的顺利取卸,需将青饲料切成10~20mm长的碎段,这样的长度可以采用轮刀式切碎机理来获得。本设计针对新疆地区的广大农村用户所需,青贮原料主要是小麦秸秆、谷草、苜蓿和玉米秸秆等,其切碎机构采用轮刀式凹凸刀片相结合的切碎结构,具有滑切性能好、产量高和能耗低等特点。1.2总体方案2ZLF-500型轮刀式青贮饲料切碎机主要由输送喂入装置、切碎装置、抛送排料装置、动力传输装置,机架和其他附属设备等组成。2ZLF-500型轮刀式青贮饲料切碎机的结构原理,如图1所示。切碎机作业时,由电动机带动通过传动带使切碎机主轴和刀轮同时高速旋转,利用电动机带动刀轮高速旋转饲草在输送装置和上下棘齿喂入辊作用下进入喂料口时,高速旋转的刀片将饲草切断切断的饲草在刀轮的离心作用和抛送叶片的旋转作用下从排料口被抛出箱体,从而完成喂料、切碎以及抛送排料682012年8月农机化研究第8期等工作。1.电机2.传动带3.主轴4.动刀片5.定刀片6.上喂入辊7.下喂入辊8.输送装置9.刀架轮10.抛送叶片11.出料口12.下箱体13.电机14.机架图12ZLF-500型轮刀式青贮饲料切碎机的结构原理图2主要技术参数总体规格尺寸/mm950606760配套动力/kW3饲草切碎长度/mm12.3轮刀转速/rmin-11220抛送距离/m1.5生产率/kgh-1350~5003主要工作部件结构的设计和参数计算3.1主要技术参数3.1.1切碎长度青贮饲料的切碎长度是切碎机主要性能指标之一,同时也是饲草青贮的关键因素之一。切碎机工作时,茎秆类青贮饲草被上下喂入辊卷入切碎机构的速度为vπdn/60m/s,切碎器每秒钟切碎次数为kn1/60,则理论切碎长度为L60vkn1πdnkn1πdki考虑到喂入辊的打滑因素,设计切碎长度为Lπd1-εkik动刀片数i切碎机主轴与喂入辊转速之传动比d喂入辊径mmε为打滑系数,一般取ε0.05~0.07。选取切碎机主轴与喂入辊之传动比i8,喂入辊直径d100mm,动刀片数k3,打滑系数ε0.06,则计算理论切碎长度L≈12.3mm,满足设计要求。3.1.2动刀偏心距和滑切角饲草采用滑切可减小切割阻力,达到提高效率降低功耗的目的。为了保证刀片具有滑切过程,其刃线至回转中心O应具有适当的动刀偏心距e。当刀片产生滑切时,切割点M速度分析如下vt为切线方向刃线,砍切速度vn为法向方向刃线。速度v和vn夹角为滑切角τ,等于刀刃切线与切割半径之间的夹角,如图2所示。O动刀回转中心e偏心距τ滑切角r切割半径图2切碎机的刀片滑切示意图由图2可知,动刀偏心距与滑切角的关系为ersinτ式中τ滑切角°r切割半径mm。在一定滑切角范围内,滑切程度越大,切割阻力越小,越省力。根据设计尺寸要求,刀片滑切角变化范围782012年8月农机化研究第8期为20°~60°,取动刀偏心距e75.5mm,相应的切割半径r为87~220mm。3.1.3切碎机生产率切碎机生产率的大小取决于喂入口面积、切碎器刀片数、转速、青饲料种类和切碎长度等因素。理论生产率计算公式为Q60kabLnγ式中k动刀片数a喂入口高度mb喂入口宽度mL理论切碎长度mn喂入辊转速r/minγ喂入辊压缩后的茎秆重容比kg/m。切碎器的动刀片数k3,喂入辊转速n180r/min,喂入口宽度a0.3m,喂入口高度b0.015m,切碎长度0.0123m,若被切饲草为苜蓿和麦秸等时,茎秆重容比约为150~210kg/h,本设计取195kg/m3,则理论生产率约为Q349.7kg/m3若被切饲草为青贮玉米、高粱秸秆等时,茎秆重容比约为260~290kg/m3,本设计取275kg/m3,则理论生产率约为Q493.2kg/h。3.1.4电动机的选择电动机是系列化的产品,设计根据工作载荷大小及性质、转速高低、起动特性、过载情况、工作环境、安装要求及空间尺寸限制和经济性等要求,从产品目录中选择电动机的类型、结构形式、容量和转速,最后确定具体型号。本设计根据饲草的理论切碎长度L12.3mm、喂入速度v0.75m/s1、动刀片数Z3,可得n60103vZL1601030.75312.3≈1220r/min由上式可知,电动机选择转速为1220r/min。根据切碎机的总体设计以及其传动装置传动比i1.18的要求,考虑带传动的滑移现象等因素,选用转速为1430r/min,功率主要由切碎消耗功率和抛送排料消耗功率组成喂入消耗功率由单独电机供给,所需功率约为2.6kW。查机械设计手册,选择Y100L-2型电动机如表1所示,满足设计要求。其参数如下型号为Y100L-2,额定电压为220V,功率为3kW,转速为1430r/min,质量为38kg。3.2输送和喂入装置输送装置为链板式输送器,由下端喂入电机带动,根据切碎要求,其输送速度为0.75m/s。该输送器输送能力强,输送链的传动紧度可以通过改变其链轮中心距来调节。喂入装置采用棘齿式喂入辊,直径100mm,工作宽度为300mm。棘齿式喂入辊抓取能力强,夹持饲草稳定可靠,同时对青贮饲草有一定的轴向划劈作用。由于饲草被轴向划劈开可以迅速地多排出汁液,加快了青贮饲草乳酸菌发酵,使乳酸浓度迅速增加,提高了饲草的青贮质量。棘齿式喂入辊如图3所示。图3棘齿式喂入辊的示意图上喂入辊以上下浮动,采用联轴节浮动机构,浮动量调节范围为10~35mm,保证喂入均匀、连续、稳定和可靠下喂入辊传动轴上装有离合器,超载时离合器自动打滑,切断喂入辊动力的传递。喂入辊速度与输送链速度相适应,保证饲草的连续和稳定喂入。3.3切碎装置根据青贮原料韧性大、强度低的特点,选择圆盘式凹凸刃刀片相结合的滑切设计方案。该切碎方式具有滑切性能好、产量高和能耗低等特点,切碎机均布于动刀架上安装了3个凸刃动刀片,同时间隔均布了3个抛送叶片,适当增加动刀架的质量,进而增大刀架的转动惯量,以弥补阻力矩变化所引起的运转不均的缺点,改善切碎性能。刀轮装置如图4所示。为了使切割动作顺利完成,在切碎室内侧加一片凹刃定刀片,同时适当提高动刀切削的速度,保证刀具刀刃的锋利。切碎机刀片结构简单,制造、安装和磨刃方便,结构如图5所示。刀架轮是安装刀片和抛送叶片的装置.此刀架轮通过平键与主轴连接一起旋转,刀架轮上设有6个安装刀片和6个安装抛送叶片的12螺栓孔,结构如图6所示。882012年8月农机化研究第8期1.刀架轮2.动刀片3.抛送叶片图4刀轮装置的示意图图5动刀片和定刀片的结构示意图图6刀架轮的结构图3.4下箱体及排料装置下箱体起到支承作用,底座用角钢焊接,下箱体也焊接在支架边缘,滚动轴承座装在箱体与支架上的钢板上,上箱体用螺栓与下箱体连接成一切碎室,出料口沿着箱体的切线方向焊接在下箱体上,结构如图7所示。为了防止切碎的饲草堆积而影响切碎效率和方便取料,在刀架轮上设计了3个抛送叶片。在主轴旋转切碎青饲草时,被切碎的饲草在刀轮的离心作用下和抛送叶片的旋转时从排料口抛出箱体。图7下箱体及排料口的结构图4结论12ZLF-500型轮刀式青贮饲料切碎机采用了轮刀式凹凸刀刃相结合的切碎方式,具有结构合理,工作性能良好,使用安全方便,工作效率高等特点,适合于大中型畜牧业养殖户对谷草、稻草、麦秸、干草及各种青饲料、青贮玉米和高梁秸秆等切碎青贮的要求。2该机节约能源,并合理利用农业作物秸秆等资源,提高了饲草的青贮质量以及青贮饲草使用的可靠性和利用率,极大地降低了农业作物秸秆等资源的浪费和畜牧养殖成本。3该机的研制对饲草青贮技术的推广应用、促进畜牧业的持续稳定发展、实行农牧相结合及形成节粮型的畜牧业结构具有十分重要的意义。参考文献[1]韩鲁佳,闫巧娟,刘向阳,等.中国农作物秸秆资源及其利用现状[J].农业工程学报,2002,18387-91.[2]沈再春.农产品加工机械与设备[M].北京中国农业出版社,1993.[3]姚爱兴.饲草料加工工艺[M].银川宁夏人民出版社,2002.[4]韩建国,马春辉.优质饲草的栽培与加工贮藏[M].北京中国农业出版社,1998.[5]徐灏.机械设计手册[K].北京机械工业出版社,2000.[6]邓春岩,陈芳,邓晨,等.小型秸秆切碎机的设计[J].农机化研究,2011,337141-150.[7]高祥照,马文奇,马常宝,等.中国作物秸秆资源利用现状分析[J].华中农业大学学报,2002,213242-247.[8]中国农业机械化科学研究院.农业机械设计手册[K].北京机械工业出版社,1988.下转第97页982012年8月农机化研究第8期[9]于立问,王喜军,张宁,等.规范化种植五味子最适加工方法的研究[J].中医药学报,2005,3332-4.CharacteristicsandMathematicalModelforHotAirDryingofSchisandraChinensisSunFenglong1,DuYan1,2,JiJianwei11.CollegeofInformationandElectricalEngineering,ShenyangAgricultureUniversity,Shenyang110866,China2.TheModernEducationTechnologyCenter,ShenyangLigongUniversity,Shenyang110168,ChinaAbstractTheSchisandrachinensishotairdryingstudyisbasedonCirculationdryingequipmentandavarietyofdifferentdryconditionstests,whichobtainthedryingcurvesofschisandrachinensis.Theresultsshowthatthebetterdryingeffectconditionsincludeinthehotairtemperatureof60℃thehotairwindspeedof0.3m/sandspreadingdensityof15kg/m2.TheschisandraedryingmodelbasedonthePageequationisestablishedbythecomparison,whichisthroughthethreedrymodelsbasedonthedifferentequation.Thesemodelsprovideareliabletheoreticalbasisforthehot-airdryingprocessdesignandoperation.Keywordsschisandrachinensishotairdryingdryingcharacteristicsmathematicalmodel上接第89页AbstractID1003-188X201210-0086-EADesignof2ZLF-500FlywheelChopperforSilageLiChuanfeng,ZhouLing,WangHongbiao,FanXiuwenCollegeofMechanicalandElectricalEngineering,TarimUniversity,Alar843300,ChinaAbstractThisarticle,accordingtothecharacteristicsofsilageanddemandofanimalhusbandrybreedingfarmers,innovativelydesigns2ZLF-500FlywheelChopperforSilageandexpoundsthestructureandworkingprocess.Besides,thestructureofthemainworkingpartsandparametershavealsobeendesigned,asitsmaintechnicalparametersconfirmed.Themachinedesignstoincreasethequalityofforagesilage,foragegrassreliabilityandutilization,andhasagreatimportantonthepopularizationandapplicationofforagegrasssilagetechnologyandpromotingthesustainableandstabledevelopmentofanimalhusbandry,formingtheforage-savinganimalhusbandrystructure.Keywordschopperflywheeltypesilage上接第92页AbstractID1003-188X201210-0090-EADesignofGrainCombineHarvesterCleaningOverflowFanLvMingjie1,SunWei2,ChangJianguo31.HeilongjiangProvinceAgriculturalMachineryTestingIdentificationStation,Harbin150000,China2.HeilongjiangProvinceForestandPlantGarden,Harbin150081,China3.ScientificResearchInstituteofAgriculturalMechanicalEngineeringinHeilongjiang,Harbin150081,ChinaAbstractGraincombineharvestertothehighefficiency,large-scaledevelopment,thewidthofthecombineharvestercleaningcomponentsincrease,thetraditionalcentrifugaloraxialfanbythewidthofthemachine,thereishorizontalairflowdistributionisuneven,thestructureoflargesizeandpowerconsumptionofsuchproblemsasadirectimpactonthequalityandefficiencyofthegraincleaning,cross-flowfanwithtwo-dimensionalflowfromthemachinewidth,andcanproducegoodairdistribution.Tothisend,designoftheclassificationofcross-flow,andtoidentifythemaintechnicalparameters,provideareferenceforrelevantpersonnel.Keywordsgraincombineharvesteroverflowfanimpellercase792012年8月农机化研究第8期

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