园林残肢破碎机的设计

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-一8.0树枝粉碎机

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20-75mm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10-140mm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[]4。

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

m，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，35kg/3

随时用于食用菌培养基的生产[]5。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