9RS40型秸秆切丝揉搓机的设计

材料采用45号钢，齿段淬火硬度HRC50～55，直径为145 mm。

2.1.2   横向刃轴

横向刃轴图见图4。

由图4可知，侧视图是一个锯齿状的圆形，锯齿锋利，其作用有2个，首先这些锯齿和纵向刃轴共同作用，可以将秸秆强行喂入设备;其次还可以将秸秆坚硬的外表皮沿着秸秆直径方向挤压，使秸秆坚硬的外表皮在整个长度方向上变得柔软，更有利于揉搓室的丝化，大大增加了适口性和利用率。因此，横向刃轴在秸秆丝化过程中起着非常重要的作用。该轴材料采用ZG15，齿段淬火硬度HRC50～55，直径为113 mm。

2.1.3   间隙调节机构

调节间隙机构图见图5。

该机构由滑轨、滑块、压簧、调节螺栓、支撑板等组成。横向刃轴的两端由2块滑块支撑，这2个滑块相当于轴承座，在机架上的滑轨内，通过旋转调节螺栓，可以带动滑块在滑轨内上下移动，实现横向刃轴的上下移动，起到调节横向刃轴与纵向刃轴之间的间隙的作用。这个间隙调整的合适，不仅可以调节刃轴在横向和纵向方向对秸秆的切丝效果，而且还可以在保证丝化效果的前提下，有效地减小动力的损耗。

2.2   揉搓机构的设计

揉搓机构由皮带轮、主轴、锤片销轴、锤片、轴套等组成。

揉搓机构图见图6。

2.2.1   喂入口的位置和角度

喂入口图见图7。

由图7可知，喂入口与锤片的相对位置（α）和秸秆喂入时的倾斜角度（β），与喂入性能、丝化质量、动力消耗等有着紧密的关系。试验发现，当α、β角较小时，秸秆的喂入不顺利，动力消耗大;当α、β角较大时，秸秆喂入连续、可靠、顺利，但锤片打击秸秆时的角度不容易使秸秆丝化，丝化质量变差。

试验确定，α=26°，β=10°时[3]，能够保证喂入通畅和较好的丝化质量。喂入口的尺寸由高度和宽度决定，经试验证明，当高为200 mm，宽为300 mm时，每次进入的秸秆量与配套的动力相吻合，而且加工质量也符合牛羊的要求。若超过此尺寸，会因负荷大，造成设备的转速下降，影响秸秆的丝化质量和生产率。

2.2.2   锤片数量和锤片厚度

锤片数量、排列密度和锤片厚度是设计中最重要的几个参数。锤片数量多，会将秸秆打击的太碎，粉末增多，增加了动力损耗;锤片数量少，排列密度小，丝化效果会变差，影响加工品质。锤片厚度越厚，和秸稈的接触面积越大，动力损耗也越大，且丝化效果差;锤片越薄，动力损耗越小，但锤片的热处理难度增加，使用寿命大大缩短。通过大量试验和优化，该设备选择锤片厚度为4 mm，数量  30个，既保证了一定的丝化效果，又没被打得太碎，可以满足牛羊的食用。锤片的材料选用低碳钢、45号钢或65 Mn等[4]，进行渗碳或淬火等处理，提高表面硬度，还可以在锤片棱角处堆焊钨合金等冶金技术，以延长使用寿命。

2.2.3   锤齿间隙

锤齿间隙指的是锤片的最外端与齿板齿尖之间的距离。锤齿间隙是影响秸秆丝化品质最重要的性能参数之一。间隙太大，起不到撞击和丝化的效果;间隙太小，生产率大大降低，且秸秆被打得太碎，粉末占比增加。

锤片厚度和锤齿间隙对丝化效果的影响见图8。

由图8可以看出，当间隙在18～23 mm时，丝化效果最好，超出这个范围，丝化效果不佳[5]。所以，选择合理的锤齿间隙，有利于提高秸秆的丝化品质。

调节锤齿间隙的方法有2种：①在锤片的两端都有安装孔，但离两端的距离不同，改变锤片在销轴上的安装位置，即可改变间隙;②更换不同厚度的齿板，或者通过齿板下面的螺栓来调节。

2.2.4锤片转速的确定

锤片转速也是影响丝化质量的主要因素，转速太快，会使结果太碎，粉末占比增加，功耗升高;转速太慢，结果丝化效果不佳，生产率降低，甚至进料出料都不通畅。通过更换揉搓室主传动的皮带轮直径的方法，让锤片在多种转速下试验，当转速大于2 200 r/min时，秸秆的丝化品质较好，即使喂入量略多一些，电机转速和电流也较稳定;当转速低于2 200 r/min时，丝化品质明显下降，且生产率也下降，若喂入量稍多一些，电机转速变化明显，电流升高明显[6]。

为此，该机的工作转速确定在2 2 00～2 250 r/min，既保证了丝化品质和生产率，又降低了功率消耗。该机选用7.5 kW 4极电机，生产率可以达到3 t/h（含水率为55%～65%）。

3   试验结果

经过总体设计和大量试验确定了一些主要参数，秸秆经过该设备后，被主动切成丝条状，经切丝揉搓后的秸秆变得细而软，提高了适口性，满足了牛羊的咀嚼和消化要求。

加工后的秸秆尺寸分布情况见表1。

4   结语

试验结果表明，该机动力消耗低、丝化质量优、生产率高，玉米秸秆经过加工后，被主动切丝揉搓成细而软的丝条状，牛羊基本上可以全部食用，将秸秆的利用率大大提高，解决了精饲料的成本高和牧草的严重不足等问题，降低了养殖成本。经过长时间考核，验证了该机的设计参数科学合理、结构简单、工作性能可靠稳定，对不同含水率的玉米秸秆均有满意的丝化效果，是理想的秸秆揉丝设备，将对畜牧养殖业的发展产生巨大的推动作用。

参考文献：

刘德军，赵明宇，王瑞丽，等. 农作物秸秆丝化加工特点及机理分析[J]. 农机化研究，2004（7）：71-74.

高国章，西庆祥，何占松，等. 国内外粗饲料加工技术及其机具的发展水平与趋向[J]. 农机化研究，1996（2）：48-51.

张宪宏. 9RF-40型揉搓粉碎机结构设计及参数选择[J]. 农业机械与电气化，1996（4）：36-37.

张麟. 立式锤片粉碎机的分析与设计[J]. 粮食与饲料工业，1999（2）：19-21.

刘德军，王强，汪红建，等. 秸秆丝化机锤片参数的优化设计[J]. 农业工程学报，2005（5）：73-76.

李林，杨明韶，王春光，等. 9R-40型揉碎机的研制与试验[J]. 内蒙古农牧学院学报，1997（9）：69-74. ◇

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