《园林残肢破碎机的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《园林残肢破碎机的设计（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1选题的意义和目的1.1 选题的意义建设节约型社会，首先要满足人民生活水平不断提高的需要，当然应该奉行节约和可持 续利用原则，要在发展的基础上用好。“十一五”期间，林业将在科学发展观的指导下，紧 紧围绕建设社会主义新农村，全面实施以生态建设为主的林业发展战略，形成以生态建设为 主线，重点工程为载体，发展与保护相协调的林业发展态势,全面推动资源节约型、环境友好型的和谐社会的建设1。若能成功研制出残枝破碎机就可充分利用了我国大量的废弃树枝 资源，变废为宝，物尽其用，提高果园的综合经济效益;为食用菌产业提供了廉价且优质的 生产原料，从而促进食用菌产业的发展，结合，相互促进发展，有效地增加农民收入，将
2、资 源优势转变为经济、社会和生态效益，促进我国生态型农业的可持续发展。1.2 国内外研究现状及分析1.2.1 国内树枝粉碎机的研究现状随着社会经济的发展，人们的环保意识和美化环境的要求不断加强，园林和街道的绿 化面积不断扩大，维护园林和街道绿化而产生的废残树枝的数量也成倍增加。传统处理废 残树枝的方法是焚烧、填埋，这样既造成了环境污染，又浪费了资源，因此，废弃树枝的 处理及综合利用成了城市园林及环卫部门鱼待解决的问题。 近十几年来，随着食用菌产业的快速发展，食用菌培养基原料（木屑）的需求量越来 越大，随之对树枝粉碎机的需求也日趋迫切，许多厂家和研究机构开始研制不同类型的木 屑粉碎机，用来处理城
3、市园林和街道绿化带修剪下来的废弃树枝，使其回归自然或用作生 产食用菌培养基原料。目前，我国己研制的树枝粉碎机主要有以下几种形式1、牵引式树枝粉碎机该类型的树枝粉碎机主要由机架，水平强制喂料装置，粉碎装置和动力驱动系统组成。 主要对园林或城市街道修剪下来的树枝进行粉碎。由于树枝修剪工作的作业面广，树枝粉 碎机需跟随修剪一起作业，因此需要拖车牵引行走流动作业。修剪下来的树枝直径相差较 大，最粗的可达200mm以上。所以粉碎机的动力一般都在30kw以上。该类型的树枝粉碎机 工作可靠，运行平稳，在粉碎直径较大的树枝时生产效率较高，但机器的噪音较大， 适用于较粗树枝的削片粉碎。2、SFJ- &0树枝粉碎
4、机由北京农业机械试验鉴定推广站研制开发的 SFJ-8.0 枝粉碎机为双通道喂入式树枝粉碎机，主要由驱动装置，粉碎刀盘，双喂料桶等组成。工作时，直径0-75mm的树枝条 通过粗枝料筒喂入，经过削片后进入粉碎室，被高速旋转的锤片连续打击成木屑，经过筛片 清选，碎木屑从出料口被高速抛出。直径 20mm 们。以下的树枝条可通过细枝料筒喂入粉碎 室，树枝被切成 50mm 左右的料段，然后进入粉碎室锤击粉碎成木屑，最后经筛片清选，碎木屑从出料口高速抛出。该粉碎机适用于中小枝条的粉碎2。3、Fs 型枝条粉碎机该机是伊春林科院为粉碎林区藤条灌木研制的一种小型粉碎机，通过对藤条灌木的粉 碎为生产食用菌培养基提供
5、原料。其特点是功率小，结构简单，移动方便。加工时，将藤 条灌木投入到进料口，旋转刀盘上的叶片转动形成气流，使直接推动木片作圆周运动形成 气流，木片就沿着机壳切线方向被抛到下一工序进行粉碎3。4、QS 一型系列枝桠粉碎机该粉碎机适用于直径10T40mm枝桠木材的粉碎。该机采用刀盘与锤片同轴结构， 采用非强制进料，依靠本身切削力来实现自动进料，该粉碎机主要用于食用菌培养基原料 的粉碎。该机除了不适合粉碎直径小于10mm以下的枝梗以外，对一些具有较强韧性树 皮的树枝粉碎效果很差经常会出现故障。1.2.2 国外研究现状及分析国外在树枝粉碎机方面的研究起步较早，技术比较成熟，但主要是针对园林，街道或 房
6、前屋后的树木修剪下来的树枝的粉碎。日本松本产业公司研制的 KF-0A 型树枝条粉碎机，适合对剪下的树枝进行粉碎处 理，以便再生利用。其特点是利用了滚筒式切刀及独特的高速破碎方式，喂料安全高效， 操作维护方便，处理能力为 3mm。美国 bearcat 公司生产的一种牵引式树枝粉碎机与国产的牵引式树枝粉碎机的工作原 理相同，但粉碎树枝的粗细范围更大，生产效率更高，该机振动小，工作性能稳定，驱动功 率 45kw。1.3 任务要求及实现目标的可行性分析成功设计出残枝破碎机应有以下几个任务要求：1、树枝的最大直径为150mm,因此刀盘需要有足够的转动惯量和转速。2、实现残枝的输入和输出，通过设计拨料板的
7、形状, 及其合理的结构布置, 保证拨料轮能 顺利地进料、退料而不产生打滑现象, 提高喂料的准确性和效率。3、剪切机构质量不能太大，要有自走式机构, 便于移动作业。动力配置灵活, 既可是电动机, 可是柴油机。4、并配有车辆悬挂机构, 可由车辆拖动进行路面。作业。1.4 重点研究的关键问题及解决思路本课题重点研究残枝的剪切，采用动力源为柴油机，利用切刀进行破碎，切刀结构要实 现剪切，喂料结构要能顺利实现喂料等功能，保证拨料轮能顺利地进料、退料而不产生打滑 现象, 提高喂料的准确性和效率。为方便操作，采用了软轴结构，要重点解决拖拉机动力的 接入，软轴的连接，切刀的设计等问题。解决的思路如下：1、的破
8、碎作业要求和自动化程度选择合适的动力源。2、传动机构和执行机构。3、受力要求计算出机构中各个零件的尺寸大小，型号等。4、装配图。5、力部件的危险截面进行校核计算。1.5 完成本课题所必须的工作条件及解决的办法根据现有木材削片机与树枝粉碎机的工作原理，结合果园残枝的特点，确定了果园残枝 破碎机的结构与传动方案，根据材质的特性，对木材树枝粉碎机工作时的切削力进行了分析 推导，得出了削片时切削力的计算公式，为计算削片时所需的功率提供了理论依据，也为结 构有限元分析提供了力学模型。建立园林残枝破碎机的结构草图，运用以参数化特征思想为基础的CAD软件对园林残枝 破碎机进行设计，运用相似原理完成了扇叶片的
9、设计，并求解出扇叶片（树枝导入）消耗的 功率，从而求出整个削片粉碎机消耗的功率，根据计算功率选择电机。2 园林残枝破碎机设计方案2.1 园林残枝的基本状况园林残枝是专门修剪下来的是为了促使古树生长的，每年夏冬各砍伐一次，其中以夏季 砍伐量最大，约为冬季的四五倍，而且枝条相对比较粗大。通过测量统计枝条的直径分布一 般在3mm-30mm之间，根部直径主要分布在10mm-20mm之间，树枝条长度一般在1.5m-2m之 间，部分枝条的中部会有分叉枝梗其直径约为3-5mm。刚修剪下的树枝条含水率在40%左右， 粉碎的时间在收获桑枝条一个月以后，经过晾晒风干，此时含水率在 20%左右，密度约为35kg/m
10、 3，经粉碎以后还需对桑枝屑晾晒，等含水率达12%这个平衡值时，可以存储起来，随时用于食用菌培养基的生产可。部分果树枝条的皮韧性很强，采用目前的树枝粉碎机无法将其很好的粉碎，而且机器运作时间稍一长，就容易出现堵塞，缠绕主轴等不良状况，从 而会引发生产安全问题。2.2 园林残枝破碎机设计方案的确定2.2.1 削片部分的结构形式树枝破碎机必须先将枝条削片切断然后进行粉碎筛选达到规定的颗粒要求。根据木材 削片机的原理，削片切断有以下两种形式:盘式削片的结构形式，如图2.1所示盘式削片机的飞刀刀刃作平面运动，切削力的方向基本保持不变，因此在削片过程中能 很好的形成剪切作用，切削功率相对较小，不易产生碎
11、料，生产出来的木片规格相对整 齐。17J盘；2进料口图2.2鼓式削片形式2.2.2 进料方式在木材削片机和现有的树枝粉碎机中，采用的进料方式有两种:强制性进料和非强制性 进料。1、强制性进料:在进料时通过喂料装置将木材或树枝匀速推进到削片装置中，并在削片 过程中起到夹持木材或树枝的作用。为了适应喂入不同直径的树枝，喂料装置采用浮动压紧， 随着喂入木材或树枝的粗细不同而在垂直方向上下浮动。2、非强制性进料:主要通过削片时飞刀对木材的作用力来实现自动进料，而不需要其它 喂料装置。2.2.3 进料通道的布置形式1、水平进料适宜加工较长和较粗的树枝，且大多采用强制进料方式。2、倾斜进料适应加工较短和较
12、细的树枝，非强制进料方式较为合适。枝条直径较小，最粗的根部直径也不超过30mm枝条中、上部还存在多层细小的分枝娅, 而枝条的长度大部分在1.5m-2.0之间，粉碎加工时，为了保证生产率要求，喂料时需要多 根一起进料。根据以上的分析比较，结合食用菌培养基对木屑规格相对整齐的要求，选择盘 式削片结构比较理想。由于桑枝条每根粗细都不一样，喂料时多根一起进入，且枝条的中上部还有许多细小的枝娅【6，如果采用水平强制性进料方式就很难保证多根残枝条一起同步进入削片，所以在进料方式上选择非强制性倾斜进料方式比较合适。这样不但可以使机械 结构简单，而且还可减少动力消耗。2.3 树枝破碎碎机动力配置与传动方案由于
13、果林是成片种植，修剪下来的桑枝条相对集中，粉碎机不需要流动作业，所以残枝破碎机设计成固定式的。 为了节约动力成本与维修方便粉碎机的动力源选用电动机较合适。 考虑到园林残枝破碎机工作时有一定的冲击、振动，采用传动平稳，能缓冲吸振的带传 动，来带动粉碎机工作，这样不仅使结构简单，造价低廉，还能对电机起到过载保护作用。2.3.1 残枝破碎机转速的确定根据食用菌培养基自动化生产线生产率（2000kg/h）的要求，残枝破碎机的生产率必须达到600kg/h（600kg/h树枝屑加其他原料和水混合搅拌后为加2000kg/h）才能与整条 生产线匹配， 600kg/h 枝屑折合成木屑实积约为 1.7m3 /h。
14、参照削片机的生产效率计算公式，结合残枝粉碎多根进料的特点 拟定生产率计算公式:(2-1)(2-2)Q 二 6 x10-6 nziz2lfkik2 (实积 m3 /h)可得:Q6 xlO-6 z z Ifkk1 2 1 2式中: n -刀盘每分钟转速 r/min）;平均每次桑树枝进料根数（根）;Z2 一飞刀的数量（把）；1 一木片顺纹平均长度（mm）;f 一被削片桑枝平均断面积（cm 2 ）；k1 一机器利用系数，取 0.3 一 0.5;k2 一工作时间利用系数，取0.7 一 0.8考虑生产效率及圆盘的动平衡取飞刀数几 =4把，平均一次进料桑枝Z =10根，l =mm lf 二 1.0cm2,
15、Q 1.7加3 / h 取片0.45,k2 0.8 计算得 n 二 3300r / min2.3.2 残枝破碎机的传动与结构示意根据以上拟定的方案设计出来的传动系统与结构示意图如图2.3所示图 2-3 园林残枝破碎机的机构工作原理:刀盘与带状螺旋采用同轴结构，由电动机通过V带驱动，飞刀随着刀盘作平 面运动，底刀固定不动。当枝条放入进料口后，刀盘转动使飞刀与底刀形成剪切，将 枝条削成片状，由刀盘顶部的倾斜刮板将木片带入输送室。有螺旋输送叶片将碎枝通过出料 口输送输出。24 树枝的力学特性介绍在分析树枝破碎碎机的切削力之前，必须了解桑树枝的力学特性. 树枝枝跟木材一样也为各向异性材料，它的受压方向不同，抗压强度也有变化，通常分 为顺纹抗压强度及横纹抗压强度。残枝切削的过程，实质上，使被切下的木材层在刀具的作用下，发生剪切、挤压弯折 等变形过程。根据刀刃相对木材纤维方向的不同，以及刀刃运动方向相对纤维方向的变化 木材直角自由切削可以分为纵向、横向和端向切削。1、纵向切削 刀刃垂直于纤维，刀具在纤维平面内平行于纤维长度方向运动的切削为纵向切削。2、横向切削 刀刃平行于纤维方向，刀具在纤维平面内垂直于纤维方向运动的切削为横向切削。3、端向切削 刀刃垂直于纤维方向，刀具在垂直于纤维的平面中运动的切削称为端向切削。 在切削过程中，
