小型可移动式树枝粉碎机设计

前言

果园林的树枝修剪和废株清理不但对环境的护卫有很大的影响，而且是生产质量和提高生产过程中不可缺少的一步。新疆南疆果园林每一年都会有很多修剪后的废弃的树枝而且这些树枝不容易捆装，运输出来不太容易，修剪后的残枝大量的堆积既影响生活环境，又容易引起果树的病虫害的流传和诱发失火等灾患。针对大量修剪后的树枝解决问题的有效措施是对修剪废弃的树枝及时进行现场粉碎处理。

因此，本课题设计了一款小型可移动式树枝粉碎机来粉碎新疆南疆的果园、园林的废弃树枝桠，把其粉碎为长度小于30毫米、粒度要小于5毫米的木屑。其工作方式是在单通道喂料辊喂料、转子总成、齿板以及筛网等的共同工作下完成的非重复式树枝粉碎。转子总成包括了锤夹板、主轴、锤片、定位套筒、扇叶、销轴等零件。本课题设计的小型移动式树枝粉碎机的动力来源于拖拉机。

关键词：小型；锤片；树枝；粉碎机

目录

1绪论 (1)

1.1选题的目的及意义 (1)

1.2选题的国内外研究现状 (2)

1.3 研究的内容 (3)

1.4 技术路线 (4)

2小型可移动式树枝粉碎机的总体设计 (5)

2.1 总体设计的目标原则 (5)

2.2粉碎机总体方案的确定 (5)

2.3 工作原理的确定 (5)

2.4 粉碎机构的确定 (6)

2.5 进、出料方式的确定 (6)

2.6 动力及传动方案的确定 (7)

2.7移动装置的选择 (7)

2.8 粉碎机总体方案如图所示 (8)

3关键零部件的设计 (9)

3.1 转子总成 (9)

3.2 喂料装置的设计 (13)

3.3 粉碎室的设计 (14)

3.4 机架和移动装置的选择 (16)

4传动装置的设计 (17)

4.1 带轮的设计 (17)

4.2 主轴的设计计算 (19)

总结 (21)

致谢 (23)

参考文献 (25)

工程概况

由于新疆南疆的果园林每一年都会产生大量的废弃枝桠及修剪后的树枝不能达到效果的处理和使用，所以就可以在果园林地里粉碎后马上就输送出去以方便对粉碎后的物料使用，而果园的实际状况等因素制约了现在有的某些机械设备进来粉碎。通过对现有树枝粉碎机进行分析和比较，确定了针对新疆南疆果园残枝树枝粉碎机的总体设计方案，设计了一种小型可移动式树枝粉碎机。总体方案为：树枝从喂料口进入经过喂料辊秩序的进入粉碎室经锤片锤碎，在粉碎室锤片和齿板相互摩擦再次达到粉碎的目的，使物料在粉碎室内在气流和扇叶的作用下被扇出送至接料斗。

对现有的树枝粉碎机进行分析，结合本课题研究的树枝粉碎机将树枝粉碎成长度为30mm，粒度达5mm以下的木屑，其用途也非常广泛。

结合总体方案的设计确定，对转子总成、喂料装置、粉碎装置、传动装置等关键零部件相关参数及尺寸的确定和计算，并进行了组装配合，完成了单通道厚锤片的非重复式粉碎机的设计方案。

利用solidworks软件对粉碎机关键部件进行三维建模及配合。

1绪论

1.1选题的目的及意义

1.1.1选题的目的

我国农业生产中的水果产业中占有重要地位，水果产业的发展不仅要满足市场需求，而且成为一个重要的手段，农民致富，但果园残枝利用问题一直困扰着农民。我国不少的果园林树木每一年都要修剪树枝条，大部分果园林都会经过稼接等技术措施对种类革新，因此会有很多的残废树枝。除了修剪后的残枝给农民用作做饭的燃料，很多的修剪后的树枝不能被及时的除掉，大部分的树枝都不可避免地堆放在路边，地面等。随着社会经济不断发展，果园和园林的树枝修剪和废株清理不仅对环境的保护有重大影响，也是保质增产不可缺少的园艺工序。新疆南疆的果园林每一年都要产生大量的废弃的树枝和经过修剪的树枝。在果园的树枝枝桠不易封装和捆绑，运输也较困难，大量残枝的堆积既影响生活环境，也容易造成果树病虫害传播以及引发火灾等安全事故。

解决好果业发展中的残枝和资源化利用的问题，对果园农民的果树的健康成长以及可以给果农带来额外的收入来源等都有很重要的影响，而且解决好这些问题还可以帮助一些环境污染的问题。以前残枝处理的方法是对其进行填埋、焚烧，这样既容易造成环境的污染，还不能充分的利用好资源。现在树枝的处理方法是对修剪的废弃树枝进行现场粉碎处理等。废弃的树枝经过粉碎木屑被广泛使用，可作为绿色有机肥料，压缩成型燃料，沼气发酵，堆肥原料，生物质原料炭化，也可用于培养食用菌培养基材料。被切碎后的物料，经过了发酵的处理方法还能制成有机肥，可用在果园林或农业施肥等中，将树枝变得更有价值。

1.1.2 本课题选题的意义

研究了一种适用于新疆南疆的移动的小型粉碎机，可将果树上修剪的患病的树枝和植物的清洁和废弃的树枝进行粉碎，树枝粉碎的木屑可以很方便的套袋。装袋又可以很方便的用现有的果园的运输机运输出去，解决了废弃的树枝等在果园林的大量堆积和搬运的困难等问题，也减轻了大量人力劳动，还减少了果园林产生严重病虫害的可能性等问题。树枝进行粉碎后的木屑可以根据情况使用，可以粉碎后装袋后运输出来，经过加工等工序制成栽培基质作为各种食用菌的原材料等，用来培养食用菌[1]。也可用于生物质能源的原料，如碎木屑成块等，作为燃料使用，而且还可以作为用于沼气发酵原料，用于生产沼气等。本课题主要尝试利用将粉碎后的木屑用作生物质颗粒燃料的原材料。开发这种适用于新疆南疆果园的树枝粉碎机是为了很好的促进新疆南疆果园林产业化的发展，提高了果园林的机械化生产，降低了生产的成本。这种树枝粉碎机的研制，可以有效的减少人力的劳动，提高劳动效率。树枝粉碎机的购买和使用成本低，操作简单方便，性能可靠，安全，降低农民的劳动强度，生产成本也可以降低到农民收入又开发了新途径，环境保护效益和经济效益等是很可观的。

1.2.1我国树枝粉碎机的研究现状

当前，国内的研究者对玉米棒、稻壳、秸秆、麦壳等农作物的粉碎进行了很多的深入的研究，而且也研制出了各种相对应粉碎机械设备。但是，针对果园林木业的釆伐加工的剩余物，原木材和林木生产的过程中除去了分叉等产生的枝杈、腐烂或不能用的原木段木材等，果园林树木的树枝修剪粉碎的技能及机械配置的专研还是相对于有点少的[2]。相关设备也不常见。

当前我国最常见和最适用的牵引式树枝的粉碎机，大都是用来粉碎花园或者街道修剪后的树枝等。因为修剪作业的工作的地点比较分散，就需要粉碎机粉碎和修剪等一起作业，所以就需要相关的拖车设备牵引。这类粉碎机最大可粉碎直径为200mm以上的树枝，其动力功率一般大都在30kw 以上。该类型的树枝粉碎机运行起来是稳定可靠的，还能粉碎较大直径的树枝，但机器噪音和能源消耗都比较高[3]。

北京农业推广站研发的SFJ-8.0型的树枝粉碎机作业时，树枝的直径直径大于20mm可经过刀盘切碎后再进入粉碎室中进行粉碎，树枝在锤片的作用下被粉碎成为木屑，当木屑的粒径能通过筛孔时则被抛出。枝条直径小于20m毫米时，在入口处切成约50毫米，然后进入粉碎室被粉碎。这种机器适用于中小树枝枝条的粉碎，但是效率不太高，工序较为复杂，成本也比较高[4]。

QS型系列树枝粉碎机可粉碎树枝直径在10-140毫米之间的树枝。这种类型的机器的转子和切刀都是在主轴上的，但是这种机器不适合对韧性大的树枝粉碎。

唐硕专研了一种由拖拉机来牵引和供应动力的粉碎机，这种粉碎机可以移动起来工作，但是这种粉碎机有点大，工作时对地形要求有一定的平整度，不适合新疆南疆果园林间的工作，而且该机粉碎后的木屑粒度在5毫米以上[6]。

付敏，谌春讳等研发的是先切再粉碎并要求有高细粒度的树枝粉碎机，这主要是集中在发展的粉碎材料高细粒度的实施和设计新的类型的锤子。粉碎后的粒度较小，可直接适用于生物质的发电等。但是机器太复杂，往往使材料粉碎高细颗粒，导致低能耗和其他问题[7]。

赵俊等研发的树枝粉碎机设备可以根据切碎滚筒的负荷大小，自动的调整喂入量的多少，树枝切碎直径最大可达300毫米。该设备包括设备系统，电控系统和液压系统，机型较大，还需要专门牵引机械[8]。

1.2.1.1 我国粉碎机相关机构的研究现状

1、喂入装置的研究现状

送料装置的功能是将树枝条往挤压装置中推送，并在挤压过程中支撑，以适应不同直径的枝条。

我国的送料装置有：（1）朱思洪研究的“浮动式”，主要是给料辊组件，包括进料辊、轴承、液压马达等，这种方式可以适应喂入滚轮组件的上下浮动以适应不同直径的树枝的粉碎:（2）张汉月研究的液压驱动喂料机构，是由液压马达直接驱动拨料轮。（3）直接喂入方式，即喂料辊转动使树枝均匀喂入操作简单、安全，且进料速率快等。