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1、課題名稱(chēng)秸稈粉碎機(jī)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名李園園 學(xué)號(hào) 所屬學(xué)院機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí)機(jī)械15-2 指導(dǎo)教師李勇 起止時(shí)間2014年11月-2015年5月 機(jī)械電氣化工程學(xué)院教務(wù)辦制 1.研究的目的及意義 秸稈通常指小麥、水稻、玉米、薯類(lèi)、油料、棉花、甘蔗和其他農(nóng)作物在收獲籽實(shí)后剩余 的部分。農(nóng)作物秸稈是糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物生產(chǎn)中的副產(chǎn)物， 除含有豐富的有機(jī)質(zhì)外，還 含有加多的氮、磷、鉀和多種微量元素，是一種可供開(kāi)發(fā)和綜合利用的寶貴資源。 據(jù)統(tǒng)計(jì)， 我國(guó)各種農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量約 6億噸，占世界作物秸稈總產(chǎn)量的20%--30%，可獲得量為 億~億噸。農(nóng)作物秸稈

2、往往被焚燒或還田，會(huì)造成資源的浪費(fèi)，更會(huì)環(huán)境造成極大的破壞。 因此，如何做好農(nóng)作物秸稈的轉(zhuǎn)化工作，已成為亟待解決的農(nóng)業(yè)問(wèn)題。 我國(guó)秸稈循環(huán)再利用的途徑與方法是多年來(lái)備受關(guān)注的一大技術(shù)問(wèn)題，而大部分生物 質(zhì)原料在開(kāi)發(fā)利用前期都需要進(jìn)行粉碎加工處理，以便進(jìn)一步加工利用，只有當(dāng)生物質(zhì)的 粉碎顆粒符合一定的尺寸和要求時(shí)，才能為后續(xù)的生物質(zhì)研究與利用做好充分的準(zhǔn)備。粉 碎機(jī)的研制在國(guó)內(nèi)外已有幾十年的歷史，主要集中在飼料粉碎和農(nóng)作物秸稈切碎等方面， 粉碎機(jī)具種類(lèi)與粉碎方式也多種多樣，但是現(xiàn)有的粉碎設(shè)備在產(chǎn)量、能耗以及機(jī)具的壽命 和操作安全性等方面還有許多不完善的地方，不能很好地滿(mǎn)足各類(lèi)生物質(zhì)粉碎作業(yè)的要

3、 求。因此，對(duì)秸稈粉碎機(jī)的研究，對(duì)我國(guó)生物質(zhì)能源利用的經(jīng)濟(jì)化商業(yè)化和促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可 持續(xù)發(fā)展都具有十分重要的意義。為了解決提高生產(chǎn)率、降低能耗和對(duì)多種物料的適應(yīng)性 等問(wèn)題，確定從揉切工作部件機(jī)器喂入方式和尺寸等方面進(jìn)行研究設(shè)計(jì)一款集成了切碎和 揉搓碎為一體的秸稈粉碎機(jī)。 2?國(guó)內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析 粉碎機(jī)的研制在國(guó)內(nèi)己有幾十年的歷史， 其主要集中在飼料粉碎和農(nóng)作物秸稈切碎 等方面。粉碎技術(shù)根據(jù)粉碎方式和粉碎手段的不同可分為鍘切式、 錘片式、揉切式和組合 式粉碎技術(shù)。在我國(guó)，秸稈粉碎機(jī)普遍采用的是錘片式和爪齒式粉碎。 鍘切式粉碎 鍘切式粉碎的主要設(shè)備是鍘草機(jī)，也稱(chēng)為切碎機(jī)，主要用來(lái)切

4、斷莖稈，如谷草、稻 草、麥秸、玉米、秸稈等鍘草機(jī)的主要加工原理是切斷，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗低、生產(chǎn)率較 高。20世紀(jì)80?90年代，我國(guó)研制了許多機(jī)型，按規(guī)格主要分為小型、中型和大型；按切 割方式可分為滾筒式和圓盤(pán)式；按作業(yè)方式可分為田間直接收獲和固定式切碎機(jī)。目前， 我國(guó)鍘草機(jī)的研究技術(shù)比較成熟，且種類(lèi)機(jī)型也比較多，能基本滿(mǎn)足不同生產(chǎn)的需要。如 新鄉(xiāng)市興田機(jī)械制造有限公司研制的 93QS-3型鍘草機(jī)，其動(dòng)力為5. 5kW，產(chǎn)量為1t/h（干 草）3t/h（青草）； 錘片式粉碎 錘片式粉碎機(jī)是利用高速旋轉(zhuǎn)的錘片擊碎物料的一種機(jī)械，其具有粉碎質(zhì)量好、維 修方便和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，并且使用非常廣泛。

5、一般情況下，大部分粉碎秸稈的機(jī)型都 選用錘片式粉碎機(jī)。錘片式粉碎機(jī)的粉碎原理是 ：生物質(zhì)秸稈由進(jìn)料口喂入粉碎室，經(jīng)過(guò) 錘片的高速旋轉(zhuǎn)打擊，從而得到一定程度的粉碎，同時(shí)，物料以較高的速度被拋向固定在 粉碎室內(nèi)部的齒板和篩片上，并受到齒板的碰撞和篩片的搓擦得到進(jìn)一步的粉碎粉碎過(guò)程 在粉碎室內(nèi)重復(fù)進(jìn)行，直到物料可通過(guò)篩孔為止。如上海春谷實(shí)業(yè)有限公司最新研制開(kāi)發(fā) 的振篩剪式錘片式粉碎機(jī)，經(jīng)設(shè)計(jì)試驗(yàn)，在篩板內(nèi)側(cè)的物料運(yùn)動(dòng)環(huán)內(nèi)均勻放置定錘， 使定 錘和動(dòng)錘有規(guī)律地均勻錯(cuò)開(kāi)，結(jié)果能使篩板內(nèi)物料的運(yùn)動(dòng)速度降低，使錘片末端與物料的 速度差提高，從而達(dá)到提高粉碎效率的效果。 揉切式粉碎 揉切式粉碎包括揉搓機(jī)

6、和揉碎機(jī)。在我國(guó)，秸稈揉搓機(jī)大都采用螺旋排列的錘片進(jìn) 行揉搓，再借助風(fēng)機(jī)拋送，加工的秸稈物料只能達(dá)到破碎或細(xì)碎的狀態(tài)，生產(chǎn)率較低、耗 能高、不適于高濕或韌性大的物料粉碎加工發(fā)展需要。國(guó)內(nèi)揉搓機(jī)的代表機(jī)型有 ：遼寧鳳 城東風(fēng)機(jī)械廠生產(chǎn)的93RC-40型秸稈揉搓機(jī)，配套動(dòng)力為?，生產(chǎn)率為 1000kg/h; 揉碎機(jī)是我國(guó)近年來(lái)研制生產(chǎn)的一種新型的粗飼料加工機(jī)械， 是一種介于鍘切和粉 碎兩種機(jī)械加工方式之間的新型加工方式揉碎機(jī)加工的秸稈為柔軟、 蓬松的、絲狀段，具 有適宜的長(zhǎng)度和粗細(xì)度（85%以上長(zhǎng)度為4?12mm，粗細(xì)度為2?6mm）,并被切成8?10cm 的碎段［28］揉碎加工不僅適用于

7、新鮮的秸稈，同時(shí)對(duì)含水率較低的秸稈仍具有較好的揉 碎效果。揉碎機(jī)在我國(guó)出現(xiàn)的較晚，是20世紀(jì)90年代初提出的一種新型的粗加工的方式， 所以在這方面的研究相對(duì)也比較少一些。 目前，主要的機(jī)型有北京市林海農(nóng)牧機(jī)械廠生產(chǎn) 的9RC — 40粗飼料揉碎機(jī)，配套動(dòng)力為 7. 5?，生產(chǎn)率為2000kg/h。 組合式粉碎：組合式粉碎技術(shù)是將鍘切、粉碎和揉搓等功能組合為一體的新型粉碎 技術(shù)。如北京順誠(chéng)明星機(jī)械廠生產(chǎn)的 9FZ— 700型多功能秸稈組合粉碎機(jī)，其粉碎室內(nèi)裝 有高速旋轉(zhuǎn)的錘片，上機(jī)體內(nèi)裝有定刀、動(dòng)刀和齒板，加入的物料在錘片的強(qiáng)烈打擊及錘 片與齒板之間的撕裂和搓擦等作用下迅速的被粉碎成粉狀，

8、由于離心力和粉機(jī)下腔負(fù)壓的 作用，被粉碎的物料通過(guò)篩孔落入出料口。 3?重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問(wèn)題及解決的思路 課題研究關(guān)鍵問(wèn)題 主要內(nèi)容： （1） 研究秸稈的物理學(xué)特性。 （2） 設(shè)計(jì)秸稈粉碎機(jī) 1） 設(shè)計(jì)喂入機(jī)構(gòu)，保證一定的夾緊力。 2） 粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)，選擇合適的刀型，確定刀的安裝方式及排列。 3） 篩片篩孔大小的確定。 4） 選擇合適的傳動(dòng)裝置與動(dòng)力源 4）總體布置，考慮使用方便、尺寸大小、經(jīng)濟(jì)性、能耗等因素。 關(guān)鍵問(wèn)題：粉碎機(jī)的切屑道具的選擇、安裝方式及排列。 關(guān)鍵冋題解決思路 （1） 設(shè)計(jì)出粉碎的機(jī)構(gòu)和合理布置各部分。 （2） 設(shè)計(jì)的系統(tǒng)做到科學(xué)合理，能耗低，

9、結(jié)構(gòu)緊湊 。 4?工作方案及進(jìn)度計(jì)劃 設(shè)計(jì)方案 根據(jù)現(xiàn)有的粉碎理論、粉碎機(jī)理和粉碎方法，預(yù)定本機(jī)構(gòu)形式和布置方案為以下幾方 面： 1） 本機(jī)由進(jìn)料裝置、切碎裝置、揉碎裝置、出料裝置、機(jī)體和傳動(dòng)裝置等組成； 2） 進(jìn)料口設(shè)置上下喂入棍，能夠保證夾緊物料無(wú)滑動(dòng)的卷入切碎室； 3） 切碎裝置采用動(dòng)刀和定刀板相配合所產(chǎn)生的剪切作用來(lái)將秸稈切成碎段。然后， 在轉(zhuǎn)子的錘片架上借助銷(xiāo)軸連接錘片組件，在機(jī)體內(nèi)表面安裝齒板，工作時(shí)兩者相互配合 來(lái)揉搓物料。 4) 高速級(jí)選擇皮帶傳動(dòng)，選擇合適的風(fēng)機(jī)。 課題設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃(以周為單位) 第1周~第4周：查閱與課題相關(guān)的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，了解國(guó)內(nèi)外秸稈粉

10、碎機(jī)的原理、優(yōu) 缺點(diǎn)； 第5周~第6周：自行構(gòu)思一款秸稈粉碎機(jī)，分析機(jī)構(gòu)設(shè)置的合理性，制定秸稈粉碎 機(jī)的設(shè)計(jì)方案； 第7周~第8周：合理選配秸稈粉碎機(jī)動(dòng)力源和切屑刀具，設(shè)計(jì)喂料夾緊卷入機(jī)構(gòu)， 配置動(dòng)力、傳動(dòng)裝置，對(duì)關(guān)鍵零部件進(jìn)行強(qiáng)度與剛度校核； 第8周~第11周：繪制試驗(yàn)機(jī)裝配圖、零件圖、3D圖； 第12-14周：編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)書(shū)。 5.參考文獻(xiàn) [I] 汪莉萍,王述洋,景果仙,李燕東,李政.[J].機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新.2009(03) [2]姜新波,南亦博.[J].林業(yè)科技.2013(06) [3] 柴民杰,李磊,李金民.[J].硅谷.2009(19) [4] 唐軍,秦永林,劉

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