0、引言
香蕉屬于熱帶水果，具有生長周期長和產量大的特點。我國是香蕉的重要生產國，產區主要集中在海南、廣東、廣西、福建、臺灣一帶。由于香蕉的植株相對高大，在每年產出大量香蕉的同時，幾乎等量地產出香蕉秸稈等農業的廢棄物。目前，對于香蕉秸稈的利用主要有纖維的提取、粉碎用作牲口飼料以及粉碎還田當作肥料。但是，以上3種利用方式占每年的香蕉秸稈產量的比例非常小，大部分的農民對秸稈的處理方式為堆積自然腐爛或者直接焚燒還田。由于香蕉秸稈具有纖維素、半纖維素和木質素含量高且含水量大等特點，導致秸稈的腐爛周期長和焚燒不徹底等問題，使秸稈長期占用大量的空間，影響農業生產作業。香蕉秸稈的粉碎機械在國內已有發展，主要分為牽引式和固定式兩大類。牽引式由拖拉機牽引，直接在田中將秸稈就地粉碎：但由于香蕉秸稈本身的特點，容易產生粉碎不徹底的缺點，影響下一周期的農作物的種植。固定式是由人工將秸稈搬移到指定的地點，用專用機械進行集中的粉碎處理。其粉碎效果與牽引式相比，有了較大的提高。本文香蕉秸稈粉碎機的設計即為固定式，富通新能源主要生產銷售秸稈顆粒機、秸稈粉碎機等農作物秸稈綜合利用機械設備。
1、粉碎方法及原理
1.1粉碎方法
一般的粉碎機械常采用錘爪型刀片，工作時錘爪由高速旋轉的刀軸帶動，依靠自身質量較大產生很大的錘擊慣性力從而把秸稈砸碎，達到秸稈粉碎的效果。此類粉碎機械對玉米、高粱、棉花等硬質類秸稈有較好的粉碎性能。而香蕉的秸稈是由香蕉葉片的根部層層包裹而成，且纖維較粗、韌性大，錘擊式不能起到很好的粉碎效果。但是，根據測試，當用刀片沿秸稈的纖維垂直方向對秸稈進行切割時，卻很容易切斷。因此，本設計采用交叉鋸齒形刀片對秸稈進行粉碎。
1.2剝衣原理
機器開啟以后，將香蕉秸稈放置于機器的輸送裝置，由輸送裝置對機器進行送料。秸稈首先經過兩對具有一定間隙的輥軸，輥軸用來吸料并且將質地相對較密的秸稈進行縱向的壓縮，使秸稈的各組成層之間的間隙擴大，有利于刀片對秸稈進行一次粉碎。秸稈通過輥軸進入一級粉碎裝置。該粉碎裝置由固定在兩個旋轉軸上的一定數量、一定間距的相互交叉的鋸齒形刀片組成。秸稈途經該粉碎裝置以后，經過各層的分離而被切割成一定弧度的條狀，落人下一級螺旋傳送裝置：螺旋傳送裝置將初次粉碎后的秸稈傳送到二級旋轉刀片，完成二次粉碎，由出料口排出。另外，輸送裝置的延長線與鋸齒粉碎刀片的旋轉軸應當有一定的夾角，有利于初次粉碎：螺旋傳送裝置的底板有一定的斜度，有利于送料：同時底板末端要與旋轉切刀相配合，完成對秸稈的二次粉碎，要求有足夠的厚度和硬度，并加工成有一定的刃口，從而更好地完成切料動作。
2、主要結構及部件設計
2.1基本結構
2.2輥軸
輥軸的主要作用有3個：一是有吸料的功能。其動力源自于電動機，上面兩個輥軸順時針方向轉動，下面兩個輥軸順時針方向轉動，其表面粗糙度較大，以增大吸料的摩擦力。二是碾壓香蕉秸稈的功能。前一組輥軸的距離略小于秸稈的直徑，后一組輥軸的距離再小于前一組輥軸的距離，從而對香蕉秸稈起到碾壓的作用。經碾壓后的香蕉秸稈各層分離，有利于刀片的切割。三是起到夾持的作用，使香蕉秸稈向刀片方向穩定地進料。經數據統計，成熟的香蕉秸稈的直徑在30～40cm之間，故兼顧進料可靠以及碾壓效果，取第一級輥軸的距離為35cm，第二級輥軸的距離為32cm。經試驗，以上兩種距離滿足機器的要求。
2.3鋸齒形交叉粉碎刀片
該粉碎裝置由兩組刀片配合，且刀片相互交叉，結構類似輥軸。刀片的兩個旋轉軸與香蕉秸稈的進料方向相同，并在輸送裝置傾斜的作用下與香蕉秸稈成一定的角度，從而使刀面與秸稈的纖維近似相垂直，有助于更好地粉碎秸稈。刀片采用網盤鋸齒刀片，經試驗，該種類型的刀片的切割效果遠比光刃網盤形的效果好。為了減小刀片在高速旋轉時應力集中的影響，鋸齒的底部應以小網弧過度。此外，由于傳送裝置與刀片的旋轉軸形成一定的角度，且刀片切割秸稈是一個逐漸進料、逐漸切割的過程，旋轉的阻力相對較小，因此不考慮切割深度所產生的阻力對刀片強度的影響。根據對香蕉秸稈直徑的統計結果，選取刀片的半徑為20cm，刀片的重合距離為5cm，故兩旋轉軸間的距離為35cm。靠近輥軸的位置的刀片的直徑可適當的增大，以提高切割的效率。
2.4螺旋傳送裝置
該裝置的主要作用為螺旋送料，將一次粉碎后的秸稈碎片推送到旋轉切刀的位置，進行二次粉碎作業，防止因秸稈碎片的過度堆積而出現送料停滯的情況，以提高粉碎的效率。
2.5旋轉切刀
旋轉切刀是二次粉碎的主要部件，也關系到最后香蕉秸稈的最終粉碎效果。本切刀采用在網周空間上均勻分布3個雙刃矩形刀片的旋轉機構，其組成分為旋轉軸、刀架和矩形刀片。
2.5.1 旋轉刀架
旋轉刀架通過平鍵與轉軸相連接，帶動刀片進行切割動作。刀架上所安裝的刀具的個數對秸稈粉碎精度的影響，隨著轉速的增加而逐漸減小。本著經濟的原則，本刀架的設計只選擇安裝3個刀片。一般中小型破碎機轉速為750 -1500r/min、切刀線速度為25- 70m/s。大型破碎機轉速為200 - 350r/min、切刀網周速度為18 - 25 m/s。轉速越高，線速度越大，秸稈的二次粉碎的效果也就越好。綜合考慮本機器的設計，為了減小磨損以及不必要的功率的損耗，選擇轉速為900r/min。所以，刀具的線速度可由下面的公式計算V= n-nd/60。其中，y為轉速，d為刀刃到轉軸中心距離的2倍。
2.5.2雙刃矩形刀片
由于香蕉秸稈本身具有纖維韌性大、含水量高的特點，因此對刀片的材料要求較高。普通的碳素鋼不能夠滿足耐磨性和耐腐蝕的特點，本刀片的材料選用T12。采用雙面刀刃的優點是當有一面磨損時，可以直接改變刀刃的方向，節省了更換刀具的成本和時間。刀架的刀面上開有4個沉頭孔，與刀架配合，便于安裝。
3、傳動裝置
因兩組輥軸以及一級粉碎刀片相向轉動時需要有相同的線速度，故其之間的傳動采用齒輪嚙合的方式，其余由動力源到各個機構的傳動應采用V形帶傳動的方式。帶傳動的方式平穩，傳動精度的要求較低，且在載荷較大時會發生皮帶打滑的現象，具有過載保護的功能，完全符合農業機械的要求；但皮帶工作一段時間容易出現松弛。所以，在兩極帶傳動之間，應裝有皮帶張緊輪，以提高機械工作的可靠性。
4、結束語
本設計在已有的香蕉秸稈的粉碎機械基礎上，設計出二級粉碎的機械。與以往的機械相比，具有粉碎效果穩定、粉碎顆粒更小的優點，有助于減小粉碎秸稈還田的速率和增大秸稈的回收利用率，有助于解決以前的自然腐爛以及焚燒處理所造成的環境污染的問題，促進農業發展向綠色農業化的邁進。
（轉載請注明：富通新能源秸稈粉碎機http://www.axspfw.cn/fsjrcj/126.html）
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