树枝粉碎机的研制

《树枝粉碎机的研制》由会员分享，可在线阅读，更多相关《树枝粉碎机的研制（5页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、. .树枝粉碎机的研制X思洪1,付东荔2,缪小红1,丁启朔1,鲜洁宇1(11*农业大学工学院,*210031; 21*省机械研究*,*210012)摘要:介绍了自行研制的适应中国城市废弃树枝处理的树枝粉碎机的构造与工作原理,探讨了主要工作部件喂入装置和粉碎装置的设计理论和设计准那么。对样机主要性能指标的实验测试结果说明,该机能够粉碎直径200 mm的树枝,工作平稳可靠,树枝粉碎质量好,生产率到达218 m3#h-1木屑。关键词:树枝粉碎机;构造;设计中图分类号:X72 文献标识码:A 文章编号:1000 2030 (2004) 03 0111 03Research and developmen

2、t of branch grinderZHU Si-hong1, FU Dong-li2, MIAO Xiao-hong1, DING Qi-shuo1, XIAN Jie-yu1(11College of Engineering, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210031, China;21Jiangsu Academy of Mechanical Engineering, Nanjing 210012, China)Abstract:A branch grinder suitable for cities in China was de

3、veloped and its structure and working principle are introducted. Thedesign theory and method of the key parts, feeding system and grinding system are discussed. The performance test shows thatthe performance indexes of the prototype are acceptable. The machine can grind branches with diameter up to

4、200 mm, it workssmoothly, reliably and with high quality. The productivity of the machine is about 218 m3#h-1.Key words:branch grinder; structure; design随着人们环境意识的日益增强,对环境的要求越来越高,城市废弃树枝的随意堆放及燃烧被逐渐禁止,废弃树枝的处理及综合利用成了城市园林及环卫部门亟待解决的问题。目前采用的主要技术方案是将树枝粉碎后堆肥,用作城市植被、盆栽花卉及树苗移栽的底肥。国内有些厂家及科研机构对树枝粉碎设备进展了研究和开发13,但

5、总体来看,国产树枝粉碎设备还比较缺乏,特别是能粉碎粗树枝的设备很多都是从国外引进的,不仅价格昂贵,而且机器的维修与零件的更换很不方便,影响了该技术的推广应用。我们在对树枝粉碎关键技术进展充分分析研究的根底上,研制完全基于国产技术的树枝粉碎机,旨在为废弃树枝的处理及资源化利用提供相应的技术支撑,促进城市的环境保护工作。1 构造与工作原理图1为树枝粉碎机实物图,图2为其构造示意图。该机主要由机架、喂入装置、粉碎装置和动力驱动系统组成。其中喂入装置、粉碎装置和动力驱动系统为本机的关键部件。喂入装置的功能是将树枝匀速推进到粉碎装置中,并在粉碎过程中扶持树枝。为了适应喂入不同直径的树枝,喂入装置采用/浮

6、式0工作原理:喂入滚轮组件(包括喂入滚轮、喂入轮轴、轴承、支撑滑块及驱动液压马达)可以在垂直滑道内上下浮动,喂入滚轮由液压马达驱动,液压马达的进油管和回油管采用软管,以适应喂入滚轮组件的上下浮动。树枝从左侧喇叭形喂入口喂入,被喂入滚轮圆周上的齿条咬住,向粉碎装置方向拖动;同时,喂入滚轮沿着滑道向上滑动,树枝被拖入喂入滚轮和喂入装置底板之间,并沿喂入滚轮外圆周下端点切线方向向粉碎装置推进。此后,喂入滚轮组件靠重力作收稿日期:2003 09 20基金工程:*省科技厅资助工程(苏科技(2000) 273)作者简介:X思洪(1962 ),教授,博士生导师,主要从事机械动力学方面的研究。: ZSHnja

7、u1edu1*农业大学学报 2004, 27 (3): 111113Journal ofNanjing Agricultural University用始终压在树枝上,以适应树枝直径的变化。树枝前端进入粉碎装置开场粉碎后,喂入滚轮继续压在树枝上,在切削过程中起扶持和送料作用。粉碎装置主要由2把切削刀、刀盘和2片刮板组成。2把切削刀径向安装在刀盘的左端面,间隔180b,刀刃与刀盘端面的间隙为10 mm,用于控制树枝的粉碎程度。刮板径向安装在刀盘的右端面上,随刀盘一起高速旋转,产生高速气流将切下的木屑通过排料管排出。除了作为切削刀的刀架外,刀盘还起飞轮储存能量的作用,保证切削刀切削较粗的树枝时产生

8、足够大的切削力。树枝粉碎机的动力选用30 kW的柴油机,通过三角皮带传动直接驱动粉碎装置。喂入装置通过液压系统驱动,液压系统的液压油泵也是通过三角皮带传动,调速阀和换向阀分别控制液压马达的转速和正反转,以控制树枝的喂入速度及树枝的喂入和退出。控制阀与液压马达之间通过软管连接,以适应喂入装置的上下浮动。2 设计计算211 喂入装置喂入装置设计的关键参数有:喂入滚轮的最小直径和轴向长度,液压马达的转速和驱动力矩以及喂入滚轮组件的重量。喂入滚轮的最小直径主要由树枝的最大直径确定。为了保证喂入滚轮的齿条能够将树枝/咬0住,喂入的树枝应位于喂入滚轮轴心线以下。设树枝的最大直径为dmax,滚轮的最小直径为

9、dmin,那么有dmin2dmax。喂入滚轮的直径也不宜过大,以防止滚轮中心线到切刀的距离过大,使喂入滚轮无法输送和扶持树枝,造成树枝/尾料0过长。综合考虑上述两方面的要求,样机的喂入滚轮直径取460mm。喂入滚轮的轴向长度应大于所适应树枝的最大直径,取210 mm。液压马达的转速根据树枝粉碎机的生产率,粉碎装置的转速,喂入滚轮半径以及树枝粉碎的粒度确定。设喂入滚轮转速为nw(r#min-1),半径为rw(mm),刀盘转速为nr(r#min-1),刀盘上安装N把刀,前后两把刀切削树枝时树枝前进的距离为s,那么s等于喂入滚轮外圆周单位时间滚过的线位移除以粉碎装置单位时间内切削的次数:s =2Pr

10、wnwNnr(1)求得喂入滚轮转速,即液压马达的转速为:nw=Nnrs2Prw(2)#112# *农业大学学报第27卷本样机中,N=2,nr=1 400 r#min-1,s=10 mm,rw=230 mm,代入上式得到nw=19 r#min-1。液压马达驱动力矩的选取应保证喂入滚轮产生足够大的推进力将树枝稳定地推进到粉碎装置中。喂入滚轮的推进力由喂入滚轮与树枝之间的摩擦力产生,设为Ft,为了将树枝稳定地推进到粉碎装置,推进力Ft应大于树枝与支撑底板、侧板之间的摩擦力Fm,即,FtFm。液压马达的驱动力矩M应满足MFmrw。喂入滚轮组件质量直接影响树枝的推进。事实上,喂入装置的推进力Ft由喂入滚

11、轮齿条压入树枝产生,为了能有足够大的推进力Ft,一方面喂入滚轮齿条的齿形应有利于压入树枝一定的深度,另一方面喂入滚轮组件应有足够大的质量。而随着喂入滚轮组件质量的增加,树枝与支撑底板之间的摩擦力Fm也相应地增大,所以在确定喂入滚轮组件的质量时,要综合考虑两方面的影响。在本样机中,喂入滚轮组件的质量定为300 kg左右,液压马达的额定驱动力矩M为1 572 N#m。实验结果说明,这些参数的选择是适宜的。212 粉碎装置粉碎装置设计的关键是切削刀的形状与安装方式,刀盘的直径与厚度,刮板的形状与安装方式及粉碎装置的旋转角速度。考虑到尽量简化构造,采用了矩形刀,刀的长度为250 mm,保证能切削直径粗

12、达200 mm的树枝。刀的前角取5b,刀尖角35b。刀的材料选用25锰合金钢,经调质处理。刀盘直径的确定主要依据刀的长度,取820 mm。刀盘厚度的取值应保证作为飞轮的刀盘有足够大的转动惯量,以产生足够大的切削力切削粗口径的树枝,刀盘厚度取100 mm。刮板用4545的角钢制造,长度应保证刮板高出刀盘的外圆周。角钢的一面通过螺栓与刀盘的侧面联接,另一面起风机叶轮的作用,随刀盘高速旋转产生气流将粉碎的木屑连刮带吹输送出料箱。粉碎装置的转速是树枝粉碎机的另一个重要参数,适宜的转速应保证能产生足够大的切削力,同时尽量减小能耗。作者分析了国内外多种粉碎机粉碎装置的转速,一般取1 2002 000 r#

13、min-1。参考同类机型的有关参数,本样机中粉碎装置的转速取1 400r#min-1。3 试验结果分析在实际工况下对所研制样机的性能进展了实验测试。实验所用的树枝为城市常见的梧桐树枝。考察的性能指标主要有树枝粉碎机的运行状况、树枝的粉碎程度、生产率、油耗、振动及噪声。在实验过程中,树枝粉碎机工作可靠,运行比较平稳,没有剧烈的振感。在对湿度为48%52%,直径不大于200mm的梧桐树枝进展粉碎测试时,树枝粉碎机的生产率到达218 m3#h-1木屑;树枝的粉碎质量较好,木屑绝大局部(79%)小于12 mm。但机器的噪声较大,特别是在树枝粉碎的过程中,室内环境噪声最高到达101 dB。此外,该机的油

14、耗较高,平均达216 L#m-3。4 结论在对市场进展充分调查的根底上,研制了适应城市废弃树枝处理的树枝粉碎机。树枝的喂入装置由液压系统驱动,采用/浮式0工作原理,可以适应喂入不同直径的树枝。树枝的粉碎功能由径向布置在刀盘上的直刀切削完成。粉碎的木屑由安装在刀盘上高速旋转的刮板产生高速气流从排料管排出。实测结果说明,该机工作平稳、可靠;能粉碎最大直径达200 mm的树枝;生产率较高,产生木屑达218 m3#h-1。存在的问题是粉碎时噪声较大,油耗较高。在后续的研究中需加强树枝粉碎过程中切削力的基础理论和实验研究,进一步优化粉碎装置,降低噪声,减小油耗。参考文献:1 宋宝昌,程立杰. FS型粉碎机的研制J.木材加工机械, 1997(4): 1214.2 X新煌,王秋珍. SFG50树枝粉碎机及其应用探索J.城建车辆与设备, 1991(4): 1214.3 X汉月,黄激文.园林树枝切碎机的设计J.*农机, 2002(3): 89.责任编辑:沈波#113#第3期X思洪等:树枝粉碎机的研制- 优选