1、我国秸秆粉碎机的研究现状
我国在物料粉碎技术研究中，对物料的粉碎与切碎方面的研究较为广泛与深入。根据物料粉碎方式和粉碎手段的不同，粉碎机的种类繁多。我国现有并投人生产的秸秆粉碎机主要有铡切式粉碎机、锤片式粉碎机、揉切式粉碎机和组合式粉碎加工机械等。
铡切式粉碎机又称为铡草粉碎机，其主要功能就是切碎物料的茎秆，例如玉米、水稻等农作物的秸秆。铡切式粉碎机的工作原理是利用动刀片与定刀片所产生的剪力，切断农作物的茎秆，达到粉碎的目的，具有结构简单、生产效率高等优点。但经测试，该设备铡切只可一定程度地提高秸秆采食量，不能提高消化率，仍存在较大浪费。
锤片式粉碎机是国内外各类粉碎机中使用率较高的类型之一。锤片式粉碎机主要是通过利用高速旋转的锤片，对要粉碎的物料产生强大的冲力进而达到粉碎物料的目的。锤片式粉碎机的工作原理是：利用高速旋转的锤片转子连续打击农作物秸杆，此时被粉碎的物料以较高的速度撞击齿板与蹄片，使其进行多次碰撞与摩擦，最终达到粉碎的目的。该粉碎机的主要特点是结构简单、适应性强、维修方便、粉碎质量好、生产能力强等，因此锤片式粉碎机能够得到广泛的使用。
揉切式粉碎机主要由揉搓机和揉碎机这两种机型构成。①揉搓机主要由喂入装置、转子机构、齿板和风机等组件机构构成。揉搓机的工作原理是：在粉碎机的凹板上安装能改变高度的齿板和定刀，且呈螺旋走向。当喂人的物料秸秆经高速旋转锤片的打击，并且沿轴向流动，物料达到一定的粉碎程度时，就会通过齿板空隙落入输送室并被输送机构输送收集。揉搓机可以将秸秆等揉搓成细丝状故而能够更好地提高粉碎物料的适用效果。但其缺点是加工的物料仅能达到破碎或细碎的状态，生产效率较低。②揉碎式粉碎是我国近些年才开始研究开发的一种新型加工方式，这种加工方式可以说是铡切与粉碎的结合体，经揉碎机加工出来的物料，一般多呈现柔软蓬松的丝状，既能满足粉碎粒度要求，又极大地减少了营养成分的丢失。该设备的适应性较差，不适于过湿、韧性大的物料，只适合加工含水率较低的秸秆。
组合式粉碎加工设备综合了铡切、粉碎和揉搓等功能，是一种新型的粉碎加工方式。东北林业大学的汪莉萍等将现有稻秆加工机械的所有功能融为一体，即将切碎、粉碎、揉搓等功能融于一个设备中，设计出了复合式稻秆粉碎机。其将进料口处设计成自动进料装置，并在出料口处安装了风机设备，既提高了粉碎机的生产率，又保证了粉碎机的粉碎质量，同时在一定程度上减少了人力，降低了能耗。这种复合式稻秆粉碎机的特点是适应能力强，对高湿、潮性强的物料都可以加工，适用的范围比较广泛。该设备的缺点是体积较大，笨重，不易移动。
2、粉碎机的整体结构设计
国内外关于粉碎机的研究和设计已经过了几十年的历史，其研究重心多集中在将农作物秸秆切碎或粉碎制成饲料方面。现有的粉碎机在很多方面存在不完善的地方，导致其在满足粉碎作业要求方面的表现不尽如人意。为此，针对秸秆粉碎机普遍存在的生产效率低和能耗大等问题，设计一款锯切式秸秆粉碎机，其整体结构见图1。
2.1工作原理
本设计在进料口正前方安装有一个死挡，其作用主要是防止秸秆在粉碎过程中进入粉碎区域从而出现卡死现象。在死挡下方安装有锯片，每个锯片之间都以相差1°～2°的角度安装。秸秆进入进料口后，先被死挡拦截，同时通过上方的压紧装置压紧秸秆，然后通过电机带动主轴旋转使得锯片高速旋转对秸秆进行切削。因锯片的高速旋转使得秸秆反复被切削，而后较轻物料被锯片高速旋转产生的空气流卷到粉碎机机壳底部，最后通过出料日排除，出料口处装有风机将物料吸走，集中收集。本设计能够有效提高秸秆的粉碎速度，提高工作效率，降低能耗。
本机采用手动喂入式（图1），粉碎室(2)外侧开有进料口(1)，由电机通过V型带带动主轴(8)转动。主轴(8)带动锯片(7)旋转，秸秆通过进料口(1)时首先被死挡(6)挡住，同时粉碎机上方的压紧装置(5)充分压紧物料。死挡(6)与锯片(7)之间的间隙在l ~5 mm之间，死挡(6)在锯片轴方向上与轴中心线夹角为200；之后锯片(7)对通过压紧装置(5)充分压紧的物料进行撞击、切削。通过锯片的高速旋转，物料在这里被切削成丝或丝段。锯片(7)通过固定挡板固定在主轴(8)上，主轴(8)的旋转带动锯片高速旋转，产生的空气气流将切削粉碎之后的细小物料带到粉碎室(2)底部，通过出料口送出粉碎机壳外。在粉碎机旁放置一个风机，通过蛇皮管将粉碎机的出料口与风机相连接。粉碎后的物料被风机吸走后集中收集，以便在其他方面得到利用。
为了减少机器在动力传输过程中的损失，本设计的粉碎机采用锯片(7)、粉碎室(2)、固定挡板(10)串联于主轴(8)上的连接结构，电机通过大皮带轮、三角带、小皮带轮(9)带动主轴(8)转动。该结构可以提高动力的传动效率，并且结构紧凑。同时，大部分部件之间采用焊接处理，可以大大提高机器的整体性，便于机器的移动和安装。
由于粉碎机大部分部件采用焊接处理进行连接，为了便于锯片的拆卸与更换，本设计将薄板一侧做成门状结构，用合页与门板通过螺钉连接起来，门与薄板之间的缝隙用毛毡覆盖，以防止粉碎机工作时产生的空气流异常。在换锯门门板上安装一个简易门把手，门把手靠近锯片一侧有一挡片，用于换锯之后将门板固定。锯片更换系统结构简单，操作方便。
粉碎室由锯片、固定挡板、压紧装置和死挡等组成。锯片采用轴向固定方式，两侧用固定挡板固定，安装在主轴上；死挡安装在机壳上位于锯片上方的位置，在锯片轴方向上与轴中心线夹角为20°。由于高速旋转的锯片对秸秆类物料的锯切作用，完成了秸秆的粉碎过程。
排料口位于机体下部，即进料口的正下方，为组焊件。由矩形钢板焊成的出料管，底部截面为矩形，顶部截面为圆形，上圆下方焊件和薄钢管焊接在一起，出料口可用蛇皮管与风机连接，将粉碎后的物料吸出集中存放。
机体由方形壳体、工作台以及锯轴组件等组成。机体形状为长方体，两侧采用厚度为20 mm的钢板和厚度为15 mm的钢板，材料为普通用钢；工作台采用普通槽钢和钢板焊接而成，4只脚由地脚螺栓与试验台固定。电动机采用Y系列三相电动机，安装在试验台上，通过传动带传送动力。
3、结论
本机器适用于农作物秸秆的粉碎，可满足广大农户，特别是农场对秸秆等纤维质类物料粉碎的加工要求。该设备粉碎室内锯片组锯片交错安装，在满足粉碎秸秆类物料要求的同时，提高了生产效率，能耗较低。通过对切削系统的力学计算得知，本机器粉碎秸秆的粉碎程度较高，也可粉碎质地较软的木材，同时满足提高生产效率和降低能耗的要求。
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