粉碎机

粉碎机

粉碎机其粉碎原理基本相同，都是在圆盘或滚筒上装二至四把飞刀对树枝进行削片，并将削下的碎片带入粉碎室，由高速旋转的扇叶片在粉碎室中形成环形气流，将

碎片搅起后经锤片锤击粉碎。南京农业大学、美国bearcat公司研制的牵引式树枝粉

碎机和日本松本产业公司研制的KF-150A型树枝条粉碎机主要针对园林或城市街道修

剪下来的树枝进行粉碎，粉碎后的木屑直接抛撒在园林中，对粉碎的木屑颗粒大小无

要求。由于修剪下来的树枝直径相差较大，最粗的可达200mm以上，所以采用的是

强制进料，无筛网，粉碎机的动力一般都在30kw以上。SF3-8.0树枝粉碎机、FS型枝条粉碎机和QS-4型系列枝娅粉碎机，适合刁值径的枝条粉碎，都是为食用菌培养基制备用的。因不同类型的食用菌对木屑的颗粒粗细有一定的要求，所以都装有筛网，由

于树枝不粗，进料方式都采用倾斜自动进料。

通过课题调研，试验和查阅相关资料发现:以上类型的粉碎机在长时间粉碎桑枝

条这种类型的树枝时，都会出现树皮缠绕主轴的现象，其主要原因是在削片过程中，

这种韧性强、纤维长的树皮不易被切断，容易造成主轴缠绕，缠绕严重时会引起生产

效率降低，甚至停机。因此用现有的粉碎机长时间粉碎桑枝条需要研究解决桑枝皮缠

绕主轴的问题。2桑枝皮缠绕主轴的原因及危害分析2 .t桑枝条粉碎试验试验机型:QS-4树枝粉碎机。

QS-4树枝粉碎机是专门用来粉碎枝条的，进料方式为倾斜自动进料(即将数根桑枝

一起放入倾斜进料口后，飞刀切削枝条时有一个向下的分力，带动枝条不断向下滑动，形成了自动进给)，配备的电机功率为l lkw，转速为2840r/min粉碎开始后可从机壳与主轴之间的缝隙观察桑枝皮缠绕主轴情况。通过观察发现:粉碎机连续粉碎约5分钟左右，首先在机壳内靠近刀盘的轴颈上发生缠绕，十五分钟后机壳内的轴颈上已缠绕了

很多树皮，半小时后树皮由机壳内的轴颈上缠到了机壳外。图1所示为粉碎机工作半

小时后桑枝皮缠绕主轴的情况。从图1中可以看出:桑枝皮已从机壳内的轴颈上一直缠绕到了机壳外的轴颈上。此时，粉碎机振动加剧，转速下降，若不及时清理，缠绕在

刀盘与外壳体之间轴颈上的树皮会越来越多，摩擦阻力越来越大，严重影响削片粉碎

的效果，还可能出现传动系统过载。

由此可见，若缠绕问题不解决，必须定时停机打开粉碎机上盖对缠绕的主轴进行

清理，这样不仅费工、费力，而且还大大影响了粉碎机的生产效率。

2.2桑枝皮缠绕主轴的原因分析

桑枝条的皮韧性很强，皮质与木质私结相对较松，削片时树皮和木质容易分开。在切削桑枝条时，圆盘上的飞刀与进料口底刀形成剪切作用，如图2所示，在剪

切削片时，桑枝条上半部分的树皮在飞刀切削力的作用下，桑枝皮与桑枝条的木质一

起被切断，这是因为桑枝木质部分起到衬垫桑枝皮的作用;当飞刀切削到桑枝条的下半部分时，桑枝皮位于木质部分的下方，失去了木质部分的衬垫，桑枝皮就难以被切断;当切削到底刀附近时，虽有底刀作支撑，但由于圆盘上的飞刀与进料口处的底刀不可

避免地存在间隙(间隙一般在lmm以上)，而桑枝皮的厚度在0.5mm左右，这样桑枝条下半部分的桑枝皮由于缺乏支撑就很难被切断。同时，当数根桑枝条一起放人进料后，削片从枝条根部开始一直到梢部，在此过程中，有的枝条在切削力作用下一边自动进给，一边可能发生转动，靠近底刀面上未被切断的桑枝皮就转到上面被重新切断，这

些被切断的桑枝皮并不长，不会缠绕到主轴上，被直接带进了粉碎室;而有的枝条在从根部到梢部削片时可能一直不发生转动，靠近底刀面上未被切断的桑枝皮一直连在枝

条上，在扇叶片旋转产生的环形气流作用下，沿着侧刀与圆盘的间隙之间缠绕在主轴上。缠绕开始时，首先在靠近圆盘端面处的轴颈上，由于桑枝皮与桑枝皮之间的摩擦

系数较大，树皮交错缠绕在一起就很难甩开。粉碎机运行时间越长，就会越缠绕越多

3解决缠绕的方案分析

由试验得知:由于桑枝皮韧性强，且削片机飞刀与底刀之间的间隙不可能太小，靠近底刀处的桑枝皮不易被切断是引起缠绕的主要原因。针对这个原因提出以下解决缠绕

的方案，并对方案进行理论分析，经比较和试验，找出解决缠绕的方法。

3.1方案一

缠绕在主轴上的是桑枝皮，若能在粉碎前将树皮去掉再进行粉碎，就没有缠绕问题出现。但由于桑枝条很细，最粗的也只有20mm左右，最细的枝娅只有3mm-5mm。若要将皮去掉，不仅要研制新的去皮机，还要增加加工工序和设计制造成本，而且皮

的难度可能更大，且桑枝皮中的微量元素含量高，即使方便去掉也浪费资源。因此，

对于细小的桑枝条先去皮后粉碎是不可取的。

3.2方案二

根据桑枝皮没有完全被切断的过程来看，只要飞刀和底刀之间的间隙足够小，未被切断的桑枝皮就会越少，当飞刀与底刀的间隙趋于零时，理论上桑枝皮会被完全切断。但要做到飞刀与底刀的间隙趋于零，必须保证机架及轴系零部件有足够的刚度，安装

在刀盘上的4把飞刀的刀刃应调整在同一垂直面内且与主轴的回转轴线要绝对垂直。

要达到以上条件，实际是做不到的。使粉碎机的机架及轴系零部件有足够的刚度会成

本成倍增加;即使用对刀架安装飞刀，4把飞刀的刀刃也很难保证在一个平面内;考虑到削片粉碎时的冲击、振动、零件的受力变形及零部件的加工、安装误差等因素，要使

飞刀和底刀之间的间隙趋于零是不可能的。综合以上因素，为确保粉碎时的安全，对

刀时飞刀和底刀之间的间隙至少要大于或等于lmm，故解决缠绕问题要另辟途径。

3.3方案三

从桑枝皮缠绕在主轴上的过程来看，是未被切断的桑枝皮在扇叶片旋转产生的环形

气流作用下绕上主轴的。当未被切断的桑枝皮一头绕上主轴后，另一端还连在未削完

的桑枝条上，随着主轴的转动，树皮会越缠越紧，越绕越多。因此，要从根本上解缠

绕问题，必须从结构上加以改进，阻止桑树皮在环形气流作用下绕主轴运动，使其直

接飞向筛网底部进入粉碎室粉碎。即使有少量的桑枝皮绕上主轴，也不能使之越绕越多，越缠越紧。根据主轴与飞刀之间的空间位置，设计了一个变直径离心盘安装在盘

上[5]，如图3所示:刀盘上装有四把飞刀，左右二把飞刀切削进料口内侧的桑枝条，上下二把飞刀切削进料口外侧的桑枝条。变直径离心盘由四段圆弧组成，其中两段为等

直径圆弧，半径为R60;另两段为变直径圆弧，半径由R45变到R66。为使变直径离心盘随主轴高速旋转后不产生偏』b质量，两段等直径圆弧和两段变直径圆弧分别对称

布置。变直径离心盘通过中间中64的孔套在主轴上，用二个M8的螺钉固定在刀盘上，并和刀盘一起回转。为使直径变化范围大，获得更大的离心力，变直径离心盘的最大

向径尽量靠近进料口内侧的左右二把飞刀。根据试验得知:桑枝皮缠绕主轴是从靠近刀盘处轴颈开始的。安装了离心盘后，若出现缠绕首先应在离心盘上，然后才会向远离

刀盘的轴颈处延伸。一根桑枝条的主干部分长若800mm左右，变直径离心盘周长约

为414mm，而未安装离心盘的轴颈周长为200mm。假设削片过程中，桑枝条不发生

转动，下半部的皮一直未切断，桑枝皮长达800mm，可绕轴颈4圈，极容易缠绕;若

全部绕在变直径离心盘上不足2圈，显然不易造成缠绕。另外，由于变直径离心盘每

转一周，直径由小到大变化二次，当桑枝皮在扇叶片旋转产生的环形气流作用下绕上

离心盘时，由于变直径离心盘的直径由小到大地不断变化，必将树皮甩向筛网底部，

即使偶尔有树皮缠绕，由于变直径离心盘的不规则曲线，不会越缠越紧，在离心力作

用下，也会将树皮甩开。立即就被变直径离心盘甩出。图4是粉碎机工作2h后卸掉粉碎机上盖看到的机壳内外主轴上的情况，从图4中可看出:机壳内外的轴径和离』L,}盘上均无缠绕出现。在实际生产中，长时间粉碎也未见桑枝皮缠绕主轴现象。践表明，

改装后粉碎机主轴不再被桑枝皮缠绕。

4试验结果

将变直径离心盘安装在Q S-4型树枝粉碎机的刀盘上，开始粉碎试验，试验过程与

未安装防缠绕装置相同。经过半小时粉碎试验，未发现主轴上有缠绕;粉碎

机工作2h后，仍未出现缠绕。在试验过程中从外壳与轴颈的间隙中观察，偶尔也有树皮缠绕在离心盘上，但是

〔参考文献]

[1]冯谦.食用菌培养基的自动化加工装备的设计【J].常熟理工学院学报，2008>8:89-

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