新型液壓低速剪切式粉碎機的設計與應用

摘 要：農村秸桿綜合利用成為再生能源，需先解決秸桿粉碎的難題。經過我們研究和試驗，成功設計了一種新型液壓低速剪切式秸桿粉碎機，將秸桿等農作物粉碎成10cm以下長度，為秸桿綜合利用提供了條件。

關鍵詞：秸桿綜合利用；秸桿粉碎；液壓；低速剪切式

近些年，每年夏收和秋冬之際，總有大量的水稻、小麥、玉米等秸稈在田間焚燒，產生了大量濃重的煙霧，不僅成為農村環境保護的瓶頸問題，甚至成為殃及城市環境的罪魁禍首。據有關統計，我國作為農業大國，每年可生成7億多噸秸稈，成為“用處不大”但必須處理掉的“廢棄物”。農村生物質各種秸稈綜合利用成為再生能源，解決焚燒帶來的環境污染，開辟清潔能源新途徑，已經倍受各級政府及企業的關注。秸稈的綜合利用，無論是將秸稈再生造粒為燃料棒或發電或生化處理等，均需將秸稈等農作物粉碎至10cm以下的長度。針對這一課題我們成功開發研制了新型液壓低速剪切式粉碎機

1 新型液壓低速剪切式粉碎機的特點

傳統的粉碎設備為高速離心捶搓式設備（速度為1800轉/分左右）。其轉速要求高，需配備大功率電機，能耗高；內置甩捶式刀具易損，一般工作1～2小時就需要更換刀具，使用成本高；內置式機械零件因高速運行易損壞甩出，存在安全隱患；設備因高速運行，工作場地粉塵極大，污染環境，影響操作人員健康；工作效率低，該系列產品最大的粉碎量每小時不超過8～10T。

我公司研制的新型液壓低速剪切式粉碎設備突破傳統的粉碎方式與理念，采用低速剪切的原理，通過兩平行的主軸上相互交錯的刀片實現剪切粉碎，以滿足低轉速、低能耗、低成本，無環境污染和安全隱患等要求。

該設備不同于目前國內外同類設備，根據多次試驗，針對秸稈長短不一、干濕不一、硬軟不一的特性，采取了獨特的設計理念。主要體現在：（1）在傳動上采用了液壓方式。液壓傳動扭矩大，功耗小，能實現無級變速，能自動卸荷，安全穩定可靠，可在較惡劣環境中正常工作。（2）在結構上粉碎切削主軸采用了軸高不一的設計，以保證各種秸稈能自動均勻下料。為保證秸稈硬軟通吃，刀片與主軸選用了特種材質的合金鋼并經過特殊的調質、表面淬火處理，使刀片與主軸的表面硬度達HR58～62，整體有一定的柔性，以保證刀片及主軸的經久耐用，剛柔兼備。（3）相對獨立的齒形不一的刀片利用主軸與刀片的內外六角交疊，精確地安裝在主軸上，形成螺旋型的形態在相對方向旋轉時形成剪切線，利用主軸強力的扭矩將秸稈一次切碎。（4）為防止阻塞，在粉碎機主機的下方裝有二組機動剃齒裝置，能順利地將含水量較高堵在刀縫中的殘渣剃落，以保證粉碎機的正常運行。（5）在粉碎過程中遇有硬物時，為防止主軸曲張，在主軸中間及刮板上裝有曲張保護器及阻尼輥，以防止主軸變形而影響粉碎效果。（6）為解決農村秸桿捆扎包裝直接送入粉碎設備無法有效粉碎、易堵塞的問題，粉碎系統前配有自動破卷喂料等輔助裝置，后有機動輸出設施，能有效滿足捆扎包裝的秸桿進料、破卷、勻料、送料、粉碎、輸送等要求，無需人工破卷上料，操作簡單安全。（7）整套設備采用PLC智能化程序操作，操作方便。運行時每條線用工2人，1人機械化上料，1人出料即可，因此設備自動化程度高。

2 新型液壓低速剪切式粉碎機的組成結構

見圖1：低速剪切式粉碎機工作原理圖

低速剪切式秸桿粉碎機由進料輸送帶（1）、料倉（2）、定刀（3）、破卷機構（4）、勻料機構（5）、輸送帶（6）、料斗（7）、分料器（8）、粉碎刀片組（9）、（10）、（11）、（12） 動力剔齒機構（13）、（14） 主軸（15） 刀片（16）、曲張保護器（17） 阻尼滾（18） 出料輸送帶（19）等組成。該粉碎機工作時，直接將捆扎包裝的秸桿包20放置于進料輸送帶（1）上，向料倉（2）內輸送，在秸桿包裝輸送至料倉進口處，由勻料倉破卷機構（4）的定刀（3）將秸桿包裝的捆扎繩索割斷，使秸桿包裝松動；松動后的秸桿包裝繼續送至破卷機構（4），由破卷機構上均勻間隔安裝的多個破卷刀片組將秸桿包裝完全均勻打散于勻料倉內；均勻打散的秸桿由破卷輥送至勻料倉內的勻料機構（5），由勻料機構（5）將秸桿均勻滾壓在勻料輸送帶（6）上，確保勻料輸送帶上秸桿厚度一致，同時勻料板上的弧型勻料開口將秸桿方向統一縷順；勻料輸送帶將厚度、方向一致的秸桿輸送至料斗（7）處，物料通過料斗（7）掉進分料器（8），由多組粉碎刀組對秸桿進行粉碎，同時曲張保護器對粉碎刀組的兩刀軸進行曲張保護、剔齒軸剔齒剔除粉碎刀組相互交錯的粉碎刀片間殘留秸桿；粉碎后的秸桿由粉碎倉底部落入出料輸送帶送出。

3 與傳統粉碎設備比較：（以每小時2T機為例）

4 應用該技術，實現經濟和社會雙效益

隨著環境問題逐漸被重視，節能、環保成為各國的發展主題，已經開始為農村秸桿綜合利用提供產業發展的機會。國務院近日頒發的《“十二五”節能環保產業發展規劃》提出，到2015年我國節能環保產業總產值將達4.5萬億元，增加值占國內生產總值的比重為2%左右，產業發展潛力巨大。絕大部分農作物都是無法簡單化解的，必須要經過高科技的技術把這些農村垃圾變廢為寶回收利用成為新的資源。因此，開辟綜合型技術處理之路，對農村秸桿進行高效綜合處理和再生利用勢在必行。

對秸桿等農作物進行粉碎處理，是實施綜合利用并使之產業化的首要環節。經過粉碎后的秸桿成為10cm以下的顆粒，可適用于做燃料棒、生化處理、焚燒發電等無論哪一種后續綜合處理，節省了處理成本，提高了綜合利用的效率和效益，是實現綜合利用的必要條件。

液壓低速剪切式秸桿粉碎機的開發符合國家產業結構調整政策，符合人們對環境的要求，符合社會發展的需要，順應了市場發展的方向。應用于農村清潔能源和秸桿綜合處理領域中，一舉解決了農村秸桿粉碎的難題，全自動控制，改善了操作人員的工作條件，減少了環境污染，技術先進，工藝成熟，性能優良，將會有非常廣闊的市場前景，并可實現很好的社會效益和經濟效益。

參考文獻

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