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园艺杂枝粉碎机的设计园艺杂枝粉碎机的设计朱兵兵1 肖爱玲1(1.塔里木大学机械电气化工程学院， 新疆 阿拉尔 843300）摘要：摘要：本文通过对园艺杂枝粉碎机的设计同时介绍了园艺杂枝粉碎机的发展历史、种类、工作原理及其主要参数。并详细的分析了园艺杂枝粉碎机的构成。通过自身的实践，更加的认识到对粉碎机专业理论知识的学习，提高操作技能，了解了粉碎机的内部构造，大概了解粉碎机的客观运用，叙述了利用传统的方法、结合先进的知识、科学的逻辑思维方法来客观的阐述分析粉碎机设计的心得体会。并对园艺杂枝粉碎机的未来发展前景有着很好的憧憬。关键词：关键词：园艺杂枝；粉碎机 中图分类号:TD451文献标识码：A0 引言随着我国经济的发展与人民生活水平的提高，环境意识也不断增强，城市中各类公园的数量逐年增加，绿化面积也不断加大; 同时很多企业单位及政府机关也加大了相应的投入，种植了大量各种景观植物，因此每年都有一定数量被修剪下来的树枝需要处理，对这些被修剪下来的树枝的处理方案是将树枝粉碎后进行堆肥处理，用于城市植被、盆栽花卉及树苗移栽的底肥。目前国内的树枝粉碎机，大部分是由原来的木材粉碎机演变而来，基本上为固定式，整机笨重，但是这些类型的树枝粉碎机整机价格较高，低则几万或十几万，只适合于城市园林局或大型林场，不适合城市公园、企事业单位或政府机关使用，因此需要一种中型、价格便宜的树枝粉碎机满足目前的需要。 该设计采用下出料的方式，收集木屑容易，便于清洁; 该机型整机结构紧凑，只需一个操作人员便可操作; 容易被中小型的用户及单位所接受。因此，该机具的推广，可减少枝桠的焚烧，对保护生态环境具有重要的意义。 1 总体设计思路园艺杂枝粉碎机的工作部分是由刀盘先将树枝切成一定的木片，然后进入粉碎室，粉碎室由锤片和风板组成。锤片撞击木片从而实现粉碎，风板吹起不能粉碎的木片使其不能通过筛网的碎末进一步粉碎。最后完全通过筛网。1.1 设计原理粉碎机的工作原理主要过程；当接通电源电机开始运转，通过皮带带动粉碎机主轴高速运转，连接在主轴上的刀盘和锤片架也随之高速运转，此时将需要加工的枝条从进料斗加入，当枝条触到高速旋转的刀盘时，刀盘上的切刀对枝条进行有支承的切割，切断的碎枝落入粉碎室，高速旋转的锤片刀盘上的锤片不断对碎枝进行撞击、冲碎，被撞击后碎枝相互间也产生碰撞、摩擦，机具运转中，这些力的作用使物料逐渐粉碎后从筛孔流出，经过切片、粉碎后能够通过筛网的小木片在高速旋转的风板所产生的气流作用下抛出箱体，不能通过筛网的则继续粉碎，直到能够通过筛网后被抛出箱体。通过更换不同大小网目的筛网，可以得到不同尺寸的木片。枝条的切断长度可通过刀盘上刀片的伸缩量进行调节，进料是通过树枝的自身重力与切刀切削树枝产生的进给力来实现。1.2 设计总体结构园艺杂枝粉碎机的总体结构示意图，如图 1 所示。粉碎机由切削部分、粉碎部分和筛分部分三部分组成。（1）切削部分树枝投入到进料口,旋转刀盘上的切刀随即将物料切削成规格木片,刀盘上的风板转动,风板直接推动木片,使木片作圆周运动形成了气流,木片就沿着机壳切线方向,被抛送到下一工序进行粉碎。刀盘的作用除不断切削木材外,还起到飞轮的储能作用,故要求刀盘有一定的量。（2）粉碎部分 粉碎室内安装有三角刀盘,它与转动的锤片配合工作。木片与来自削片室的气流混合在一起,经过三角刀盘,受到高速旋转锤片的锤击撞击、剪切搓擦的作用,木片反复的进行粉碎,粉碎后木片颗粒由筛孔排出。不能通过筛网的则继续粉碎，直到能够通过筛网后被抛出箱体。粉碎装置主要包括锤片刀盘，锤片 风板组成，由于小于 2cm 的树枝从上进料口进入粉碎室内，首先经过切刀切片直接进行切削。然后再进入粉碎室由锤片的锤击和木片相互的撞击来进一步粉碎。因此本机采用 3组锤片，每组 4 把，共 12 把锤片，将锤片隔套设计成不同的长度，组装时将 3 组锤片错开排列，当刀盘转动后，轴向长度内的树枝可以受到高密度且机会均等的甩刀锤击，从而实现粉碎的效果。（3）筛分部分筛分板装在粉碎室出口处,作用是筛分经粉碎后的碎木片。筛分板由钢板加工而成,板面均匀分布有一定直径的圆孔,阻拦大块木片通过筛板,留在室内粉碎。有部分小块木片无规则的贴伏在筛孔上,影响筛分效果。经锤片一端与风板将这部分木片用气流刮到粉碎室进行粉碎,加强了筛孔的畅通。图 1 园艺杂枝粉碎机的设计示意图1.机架 2.皮带轮 3.电机 4.下机壳 5.出料口 6.刀盘 7.切刀 8.锤片9 .锤片隔套 10.风板 11.筛网 12.上机壳 13.入料口 14.带轴轴承座 15. 轴2 关键部件的设计2.1 锤片的选材与设计 样机设计有 3 组锤片，每组 4 片，3 组锤片通过销轴均匀固定在三角刀盘上，所处的工作状况与切刀相似，锤片在工作过程的中主要是通过其末端边工作棱角的剪切撞击实现的，相对应的棱角边是主要受力位置，存在一定的应力集中，这就使得锤片的棱角容易磨损破坏，故选用相同材料，即 65 Mn 钢板，厚度 5 mm，淬火硬度( HRC) 45 50。由于切刀和锤片都是在旋转状态下工作，所以安装时每必须分布均匀，且各个切刀和各个锤片的质量都应各自基本相等，否则将造成动的不平衡，带来机器的振动，并且将锤片隔套设计成不同的长度，组装时将 3 组锤片错开排列，当刀盘转动后，轴向长度内的树枝可以受到高密度且机会均等的锤片锤击，得到较好的粉碎效果。2.2 刀盘与切刀的设计在本机的设计中采用了四把切刀内外交错固定在刀盘上，切刀的安装角度和数目也对工作效率有一定的影响。普通削片机在切削过程中,切刀对原木的切削是间断进行的,即前一把刀和后一把刀的切削间有一个时间间隙,间断切削会引起设备的震动和降低生产率,所以为了提高生产率,应使切削能够连续进行,并适当提高刀盘的转速。由实际观测得知,切削时,飞刀对木材有一定的牵引力,使它自动进给。由于牵引力的作用,原木的被切削表面紧贴后刀面且方向一致,便实现了连续切削。为了满足这一条件,飞刀的后角 ,即切削平面与刀盘旋转平面间的夹角必须有一个合理的数值,即:11sin-LhTan式中:L相邻两把刀之间的平均距离(mm);ZR2L Z刀盘上的总刀数,；R刀片刃口中心到刀盘中心的距离(mm);h刀片的伸出量(mm);l木片的长度(mm);进料槽的倾斜角()(进料槽中1心线和水平线的夹角);要实现连学切削,必须满足:ZdRcos21其中:d枝桠直径。从上面分析知道,只要知道待加工枝桠的平均直径、进料槽的倾角以及所需刀数,就可以确定削片刀盘的直径。为实现对不同直径的枝桠粉碎,设计调节装置,可以调整飞刀在刀盘的伸出量。同时考虑削片刀盘的飞轮作用,应使其具有一定的厚度和质量,在速度一样的情况下,增加其转动惯量。本机的设计中由于考虑到是对园艺杂枝的粉碎，故其杂枝的直径最大可取为 30mm 到 40mm，故单盘的取厚度为 30mm，半径取为 210mm。 2.3 主轴的设计及选材轴的材料主要是碳素钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件。有的则直接用圆钢。碳素钢比合金钢低廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的方法提高其耐磨性和抗疲劳强度的。故采用碳钢制造轴尤为广泛，所示选用 45 号钢。 轴的直径 的确定如下公式；mind mind3Anp式中 p轴传递的功率，kW; n轴的转速，r/min。 由 表 查得 A=126：（45 号钢的系数 A 值） 得直径： 25mind2.4 筛网筛孔大小关系到成品基料颗粒大小，而颗粒大又是基料重要的质量指标。筛孔太大物料容易通过，但质量较差; 筛孔太小物料难以排出，且增加动力消耗。在样机的设计中，参照类似机型的筛网板孔结构，在箱体内适当留有一定存料间隙，让物料通过多次撞击和锤击达到粉碎效果。3 总结 粉碎部分的转子是粉碎机的主要部件。转子的主要结构又由切刀盘与锤片刀盘组成，其主要结构尺寸、厚度、转速都对园艺杂枝粉碎机的粉碎效率、生产能力和能量消耗都有直接影响。因此再设计粉碎机是应该考虑各种因素，谨慎的设计主要粉碎部件的结构参数。同时还要根据整机的结构来选择相应的电机，并且选择皮带轮皮带的根数。对于主轴的设计也要根据各参数来设计。尽量消除机器在工作中产生的不良效果。参考文献1 牛晓华，吴兆迁，樊涛，等.3ZSX20 树枝粉碎机的设计J.林业机械与木工设备，2010(11):3840.2 朱思洪，付东荔，缪小红，等.树枝粉碎机的研制J.南京农业大学学报，2004，27(3: 111113.3 牛晓华，吴兆迁，樊涛，等.木质物料粉碎机的设计J.林业劳动安全，2008( 3):1417.4 王友林.树枝粉碎机的设计要点及分析J.林业建设，2008(2):3133.5 顾正平，沈瑞珍.盘式短刀枝桠削片机设计参数的影响因素J.北京林业大学学报，2002，24( 5/6):183186. 6 宋宝昌，程立杰.FS 型粉碎机的研制J.