引言
本文以某廠生產(chǎn)的9R-40型揉碎機(jī)為研究機(jī)型，該機(jī)是具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)并通過省級(jí)成果鑒定的定型產(chǎn)品，在內(nèi)蒙古自治區(qū)及周邊地區(qū)得到一定量的推廣使用，并受到了用戶的普遍好評(píng)。但是使用中不同程度的存在度電產(chǎn)量偏低、揉碎質(zhì)量不理想、易發(fā)生堵塞現(xiàn)象等問題，直接影響到產(chǎn)品的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。本文在對(duì)農(nóng)業(yè)物料揉碎基本過程進(jìn)行分析研究的基礎(chǔ)上提出改進(jìn)意見與試驗(yàn)研究。
1、9R-40型揉碎機(jī)工作過程分析
農(nóng)業(yè)秸稈物料從喂入口進(jìn)入揉碎室后．見結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1，首先受到喂入口處錘片的高速?zèng)_擊，物料產(chǎn)生斷裂和折斷并延軸向進(jìn)行移動(dòng)，逐漸與揉碎室內(nèi)的齒條進(jìn)行作用，在錘片、齒條的綜合作用下物料受到?jīng)_擊、揉搓形成絲狀段，由螺旋齒條、錘片以及氣流的抽吸作用，被拋送出揉碎室。
根據(jù)物料揉碎過程分析可以看出，揉碎機(jī)在結(jié)構(gòu)功能上可看成三個(gè)工作區(qū)段如圖2．即物料的喂人段、揉碎段和排出段。其中揉碎段是對(duì)物料進(jìn)行揉碎加工的重要工作區(qū)段，揉碎區(qū)段對(duì)揉碎機(jī)的生產(chǎn)率、度電產(chǎn)量及揉碎質(zhì)量等關(guān)鍵性能參數(shù)都有著明顯的影響，因此對(duì)揉碎區(qū)段的研究具有十分重要的意義。
1.1 沖擊作用過程的分析
當(dāng)揉碎室內(nèi)的物料處于圖3所示的位置時(shí)，錘片末端與物料之間存在速度差，由于速度差的作用，碰撞時(shí)錘片的動(dòng)能通過作用力的形式傳遞到物料上，使得物料獲得了動(dòng)能。這一作用力在實(shí)現(xiàn)能量傳遞的同時(shí)也起到了破壞物料內(nèi)部結(jié)構(gòu)，改變物料幾何形狀的作用。
物料獲得速度后，沿速度方向運(yùn)動(dòng)，則必然與揉碎室內(nèi)壁上的齒條再次發(fā)生碰撞。碰撞后物料的速度將有所降低，動(dòng)能也相應(yīng)的減少。與此同時(shí)物料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)再次被破壞。物料在揉碎室內(nèi)運(yùn)動(dòng)的過程中不斷受到?jīng)_擊作用，最終被加工成一定長(zhǎng)度的絲狀段。因此，物料所受到的沖擊作用強(qiáng)弱對(duì)物料的揉碎加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率有著重要影響。
1.2揉搓作用過程的分析
當(dāng)揉碎室內(nèi)的物料處于圖4所示的位置時(shí)，錘片末端與物料不再產(chǎn)生碰撞而是發(fā)生摩擦、擠壓等復(fù)雜受力的綜合作用。這一復(fù)雜受力的綜合作用稱為揉搓作用。
揉搓作用時(shí)物料的受力分析如圖5所示，錘片末端和齒條頂端分別對(duì)物料產(chǎn)生擠壓，同時(shí)也受到來自錘片末端和齒條頂端壓力F。錘片末端與物料存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，因此物料與錘片末端必然存在摩擦力Fr1，同理，物料與齒條頂端也必然存在摩擦力Fr2，物料受到壓力F的擠壓及摩擦力Fr1和Fr2的撕扯作用，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到進(jìn)一步破壞。當(dāng)摩擦力Fr1和Fr2均大于物料內(nèi)部的凝聚力時(shí)，物料將產(chǎn)生破節(jié)、撕裂或扯斷的效果。因此，物料所受到的揉搓作用也是使長(zhǎng)纖維物料在揉碎室內(nèi)被加工成絲狀段的過程。由此可知，物料所受到揉搓作用的強(qiáng)弱對(duì)物料揉碎加工質(zhì)量有著十分顯著的影響。
從以上的分析可見，物料在揉碎的過程中長(zhǎng)纖維逐漸被加工為短纖維，并在揉碎室內(nèi)沿軸向運(yùn)動(dòng)。物料從體積較大、密度較小的粗大長(zhǎng)纖維狀，逐漸變?yōu)轶w積較小、密度較大的細(xì)小絲段狀。因此，揉碎室中的物料體積沿軸向從喂入口到拋送口逐漸變小，物料的推送能力則逐漸增強(qiáng)，所以在揉碎室沿軸向不同部位的推送能力要有所不同。
2、對(duì)9R-40型揉碎機(jī)提出的改進(jìn)方法
2.1 改變錘齒間隙的排列順序
2.1.1錘齒間隙排列順序?qū)ιa(chǎn)率的影響。由于揉碎室中物料的密度在軸向上各處不相同，喂入口附近體積相對(duì)較大，而靠近拋送口處的體積較小。物料在沿軸向上各處的推移能力各不相同，靠近喂入口處的推移能力相對(duì)較弱，而拋送口處的推移能力較強(qiáng)。所以，物料的推移能力在喂人口處出現(xiàn)了瓶頸效應(yīng)。
針對(duì)這種情況，可以考慮適當(dāng)加大喂人口處的錘齒間隙，使得在喂入口附近體積較大的物料能夠較順利的通過錘齒間隙完成軸向推移。這樣可以在一定程度上增加物料在整個(gè)揉碎室內(nèi)的推移能力，從而提高生產(chǎn)效率。
2.1.2 錘齒間隙排列順序?qū)θ嗨橘|(zhì)量的影響。要加強(qiáng)揉碎機(jī)的揉搓作用則應(yīng)該增加物料對(duì)錘片與齒條的摩擦阻力Fr1和Fr2;而增加Fr，和Fr2的有效措施必須加大物料的相對(duì)密度。因此加強(qiáng)揉搓作用的效果則應(yīng)該減小錘齒間隙。根據(jù)9R-40型揉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作過程分析，靠近喂人口處的物料體積較大、密度較小，有利于揉搓與沖擊作用；而拋送口附近的物料體積較小、密度較大，揉搓作用較弱。因此，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)加強(qiáng)拋送口附近錘片的揉搓作用，即減小拋送口附近的錘齒間隙，加大物料的相對(duì)密度。
2.1.3對(duì)錘齒間隙排列順序的改進(jìn)意見。鑒于上述的綜合考慮，將9R-40型揉碎機(jī)的錘齒間隙沿主軸方向上的排列順序由原型機(jī)的等間隙排列方式改為由喂入口向拋送口方向逐漸減小的排
列方式。使得喂入口處錘齒間隙較大，有利于體積較大的物料順利通過錘齒間隙實(shí)現(xiàn)軸向推移避免喂入口處的錘片推送能力出現(xiàn)瓶頸，從而提高整機(jī)的生產(chǎn)率：而拋送口處錘齒間隙較小揉搓作用有所加強(qiáng)，從而提高對(duì)物料的揉碎質(zhì)量。實(shí)現(xiàn)錘齒間隙在主軸方向上的排列順序自喂入口至拋送口由大逐漸減小，盡量使三個(gè)區(qū)段的生產(chǎn)效率趨于合理。
2.2在揉碎室內(nèi)加裝動(dòng)、定刀
針對(duì)9R-40型揉碎機(jī)揉碎后的物料粗細(xì)不均、長(zhǎng)短不一的情況，可以在揉碎室內(nèi)靠近拋送口處的部位加裝-組動(dòng)、定刀，對(duì)拋送口處即將被拋出的超長(zhǎng)物料進(jìn)行切割，使得揉碎后的物料長(zhǎng)度相對(duì)均勻，定刀的安裝位置如圖6所示。此外，由于拋送口附近的超長(zhǎng)物料其一段已經(jīng)進(jìn)入拋送口而另一端還在揉碎室內(nèi)揉搓加工，而不能被順利拋出，使物料兩端受到撕扯作用而造成功率損耗嚴(yán)鶯；同時(shí)由于超長(zhǎng)物料不能及時(shí)的拋出造成后續(xù)物料的拋送不暢，影響生產(chǎn)率，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致拋送口被堵塞，因此在拋送口附近加裝動(dòng)、定刀以迅速將超長(zhǎng)物料切斷，有效的避免上述情況的出現(xiàn)。
3、工作性能的測(cè)試和研究結(jié)論
本試驗(yàn)所選用的物料為當(dāng)年秋季收獲的含水率為22～51%的玉米秸稈，平均株長(zhǎng)為2095mm、株徑為19mm，試驗(yàn)地點(diǎn)為內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)畜牧機(jī)械實(shí)驗(yàn)室，研究機(jī)型為內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械廠生產(chǎn)的9R-40型揉碎機(jī)，按照試驗(yàn)大綱的要求與步驟進(jìn)行單因數(shù)與正交試驗(yàn)，并對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理得出以下結(jié)論：
(1)將原揉碎機(jī)喂入口處的錘齒間隙加大到24mm．到拋送口處錘齒間隙逐漸減小至16mm。經(jīng)改進(jìn)后的生產(chǎn)率提高了46.3%揉碎度上升了
4.9個(gè)百分點(diǎn)，度電產(chǎn)量提高了10.4%。
(2)在揉碎室內(nèi)靠近拋送口處加裝動(dòng)、定刀配合工作使揉碎度提高了7.7個(gè)百分點(diǎn)，對(duì)生產(chǎn)率和度電產(chǎn)量影響較小。
通過本文的理論分析和試驗(yàn)研究，初步探明了物料揉碎過程的基本規(guī)律，其理論分析與試驗(yàn)數(shù)據(jù)大體吻合，可為該類型揉碎機(jī)的機(jī)理研究提供基礎(chǔ)。
三門峽富通新能源銷售粉碎機(jī)、
秸稈粉碎機(jī)、破碎機(jī)、顎式破碎機(jī)等設(shè)備。
