CN115245104A - 一种高效秸秆铡碎机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高效秸秆铡碎机。包括有旋转铡刀轴，所述旋转铡刀轴上设置有若干个旋转铡刀轮，每个旋转铡刀轮上设置有旋转铡刀；还包括有旋转铡刀枕轴，所述旋转铡刀枕轴上设置有若干个旋转铡刀枕轮，每个旋转铡刀枕轮上设置有旋转铡刀枕，每相邻旋转铡刀枕之间设置有宽度相同的间隙，且每个间隙的宽度大于旋转铡刀的宽度。利用所述旋转铡刀和所述旋转铡刀枕的转数差造成相对运动产生对生物质秸秆的铡切功能。此类铡切型秸秆粉碎机切割速度快，节能环保，且能将高粱杆、葵花杆等长生物质的秸秆数棵整根长度一次性水平投入料斗一次切成数段，每段的长度可以根据需要在数毫米以上的任意长度内调节。

Description

一种高效秸秆铡碎机

技术领域

本发明涉及粉碎技术领域。具体而言涉及一种高效秸秆(麦秆、稻谷杆、高粮杆、玉米杆、葵花杆和树枝等)铡碎机。

背景技术

目前生物质秸秆粉碎机多种多样，为工农业生产的技术进步做出了巨大贡献。尽管样式繁多，但从原理上分，大体上可分为三类，刀切类粉碎机、挤搓类粉碎机、锤击类粉碎机。三类秸秆粉碎机中刀切粉碎机耗能的有效利用率最高，但仍有改进空间。刀切类粉碎机又分为秸秆一端被压住，露出一段在高速旋转刀片的冲击下秸秆被切断，见图1和图2所示，该类型粉碎机旋转刀片切断生物质秸秆类似切断悬臂梁的一段，根据刀片与悬臂梁之间的距离不同，类似悬臂梁的秸秆在被切断之前会有一定距离的变形，这类变形是刀片在做无用功，所以耗能效率有提高的空间。另外刀切类粉碎机只有一个旋转刀轮。根据一个旋转刀轮上有几个刀片，旋转刀轮转一圈一个轮上有几把到就只能切出几节的秸秆，这类粉碎设备单台单位时间的粉碎量很难有较大幅度的提高；另一类是将秸秆放入粉碎室，由粉碎室内单根或双根轴带动的数个旋转刀片轮的刀片冲击切断秸秆。无论是单根轴或两根轴带动的数片旋转刀片切断秸秆，其粉碎机的耗能效率都有提高的空间。原因有三点：第一，就像在空中下落一根包谷杆，用刀切断，刀相对秸秆的速度要非常快。其原理是刀刃处的作用力是刀的作用力遇到相对应的反作用力是包谷杆与刀相对速度差产生的惯性力。刀推动包谷杆运动一段距离是做的无用功；第二，高速刀片的转动会将细小粉尘扬起，使粉碎机附近产生大量粉尘。产生环保问题；第三，被粉碎的秸秆长短不一。

因此，有必要提供一种新的高效秸秆铡碎机解决上述技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种切割速度快，节能环保，且能将高粱杆、葵花杆等长生物质的秸秆数棵整根长度一次性水平投入料斗一次切成数段，每段的长度可以根据需要在数毫米以上的任意长度内调节的高效秸秆铡碎机。

本发明提供的高效秸秆铡碎机，包括有上料斗及上机壳体，其特征在于，还包括有：刮板，设置于壳体的内壁上：

旋转铡刀轴，所述旋转铡刀轴上设置有若干个旋转铡刀轮，每个旋转铡刀轮上设置有旋转铡刀；

旋转铡刀枕轴，所述旋转铡刀枕轴上设置有若干个旋转铡刀枕轮，每个旋转铡刀枕轮上设置有数个旋转铡刀枕，在旋转铡刀枕轴的轴线方向每相邻旋转铡刀枕之间设置有宽度相同的间隙，且每个间隙的宽度大于旋转铡刀的宽度；

所述的旋转铡刀轴和旋转铡刀枕轴相邻设置，且两者旋转方向相反，所述旋转铡刀和旋转铡刀枕相互交错设置，旋转铡刀插入旋转铡刀枕的间隙中，转动时互不干涉。

所述旋转铡刀枕轴和所述旋转铡刀轴的轴线保持平行安装，且满足一定精度。

在上述方案中，所述高效铡碎机利用了简支梁的原理，使两侧产生支反力。同时旋转铡刀轴和旋转铡刀枕轴可以在较低的转数下旋转。但旋转铡刀的转数ω1要大于铡刀枕的转数ω2，使旋转铡刀与旋转铡刀枕有相对运动，秸秆才能被切断。所述旋转铡刀的转数ω1必须大于旋转铡刀枕转数ω2，两者的转数差是由小齿轮和大齿轮所产生。所述的转数差也可以利用链轮和链条实现，但必须有一个中间链轮过度才能实现ω1和ω2的旋转方向。旋转铡刀轮及相配套的旋转铡刀枕轮的多少可根据秸秆的长度来定制，目的是达到旋转铡刀轮转一转就可将数根整棵长度秸秆(如玉米杆、高粱杆和葵花杆)完全被等长度切断。被切断的秸秆长度可以根据需要在数毫米以上任意调节。调节方法是更换旋转铡刀和相配套的旋转铡刀枕的相对应尺寸。所述高效铡碎机可用于有机肥生产厂、秸秆还田、畜牧养殖厂等行业的生物质秸秆的粉碎。

在上述方案中，所述高效秸秆铡碎机，所述旋转铡刀和所述旋转铡刀枕在所述旋转铡刀轴和所述旋转铡刀枕轴的带动下做相对旋转，所述旋转铡刀和所述旋转铡刀枕的旋转方向如图中箭头所示的ω1和ω2。数片所述旋转铡刀与所述旋转铡刀轮固定连接。数个所述旋转铡刀轮沿轴向均匀分布固定安装在所述旋转铡刀轴上。所述旋转铡刀轴安装在所述旋转铡刀固定端轴承和所述旋转铡刀自由端轴承上。所述旋转铡刀固定端轴承安装在所述轴承箱中。所述旋转铡刀自由端轴承安装在所述轴承箱中。数个所述旋转铡刀枕与所述旋转铡刀枕轮固定连接。数个所述旋转铡刀枕轮沿轴向均匀分布固定安装在所述旋转铡刀枕轴上。所述旋转铡刀枕轴安装在所述旋转铡刀枕固定端轴承和所述旋转铡刀枕自由端轴承上。所述旋转铡刀枕固定端轴承安装在所述轴承箱中。所述旋转铡刀枕自由端轴承安装在所述轴承箱中。所述旋转铡刀枕中，在与生物质秸秆乘载支反力的面上有数条锯齿形槽，以防止秸秆在切断过程中滑动。所述旋转铡刀轴的转动由固定安装在所述旋转铡刀轴上的小齿轮带动，小齿轮的转动由大齿轮带动。所述大齿轮固定安装在所述旋转铡刀枕轴上。还包括有电机及减速器，通过联轴器带动所述旋转铡刀枕轴转动。所述旋转铡刀轴与所述旋转铡刀枕轴保持两轴线平行安装。改变所述旋转铡刀枕和所述旋转铡刀的轴向尺寸及相对应配套的旋转铡刀枕轮和旋转铡刀轮的轴向尺寸，相应改变被铡断的生物质秸秆的长度。

在上述方案中，生物质秸秆被切断的受力状态是简支梁在中间受到压切力，每片铡刀的两侧是两片铡刀枕，两片铡刀枕对生物质秸秆产生两个支反力，所述铡刀对于生物质秸秆的作用力是在每两个简支梁支撑点中间施加下压力剪切粉碎生物质秸秆，防止生物质秸秆切割中的无效位移和拉扯。

所述的刮板，其功能在于，为了避免所述旋转铡刀枕之间的圆周方向空挡和轴向空挡以及所述旋转铡刀之间的圆周方向的空档和轴向空挡中的被切碎的所述生物质秸秆因架桥被带回到所述上料斗及上机壳体的上料斗中，在所述下机壳体及下料口上的壁面分别相对应配套位置固定安装有数个刮板。

所述上料斗及上机壳体和所述下机壳体及下料口与所述旋转铡刀枕轴和所述旋转铡刀轴的轴线所构成的平面上下剖分，用螺栓固定连接。

所述铡刀枕也可以变化成铡刀的形式，但铡刀刃的方向在铡刀枕开槽的方向，与所述铡刀的刀刃的方向相对应。

与相关技术相比较，本发明提供的高效秸秆铡碎机具有如下有益效果：

1、提高了秸秆粉碎机节能效果。

因为旋转铡刀的刀刃处的切断力的反作用力由所述旋转铡刀两侧的所述旋转铡刀枕所承受，所述生物质秸秆呈简支梁形式放置。所以在所述旋转铡刀切断所述生物质秸秆的过程中几乎没有做无用功。又因旋转铡刀和旋转铡刀枕的旋转速度较低，从动力学角度分析减少了铡刀和铡刀枕与生物质秸秆及空气的相对运动摩擦力，所以减少了无用功的消耗。铡刀自动将生物质秸秆压入铡刀枕还减少了压送料系统的功耗。所以提高了耗能效率。

2、提高了单机的生产量。

增加所述旋转铡刀轮和所述旋转铡刀枕轮的个数可以提高单机单位时间的生产量。

3、减少了粉尘对环境的污染

所述旋转铡刀轴和所述旋转铡刀枕轴可在较低转速下运转，会大量减少粉尘产生，减少了粉尘对环境的污染。

4、秸秆粉碎长度较均匀

由于所述旋转铡刀和所述旋转铡刀枕在旋转铡刀轴和旋转铡刀枕轴上的轴向方向均匀分布，所以被粉碎的生物质秸秆的长度较均匀。

5、粉碎的生物质秸秆还田时，可均匀抛撒秸秆粉料。

如果秸秆还田时，可不装所述送料绞龙。将高效秸秆铡碎机与拖拉机相连接，生物质秸秆被随时粉碎，随时均匀抛撒在田间。被拖拉机的翻土所覆盖。

附图说明

图1为传统秸秆粉碎机压送料结构示意及切断秸秆的示意图

图2为图1的左视图

图3为本发明实施例的结构主视图

图4为图3的A-A剖视图。

图5为本发明实施例的工作原理说明示意图

图中：1-上料斗及上机壳体，2-旋转铡刀枕，3-旋转铡刀，4-下机壳体及下料口，5-电机及减速器，6-联轴器，7-旋转铡刀枕轴，8-大齿轮键，9-旋转铡刀轴，10-小齿轮键，11-小齿轮，12-大齿轮，13-旋转铡刀固定端轴承，14-旋转铡刀枕固定端轴承，15-轴承箱，16-第一平键，17-第二平键，18-旋转铡刀自由端轴承，19-旋转铡刀枕自由端轴承，20-轴承箱，21-绞龙，22-压送料履带，23-压送料履带轮，24-旋转切刀片，25-生物质秸秆，26-固定压送料口，27-旋转铡刀枕轮，28-旋转铡刀轮，29-刮板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例是将铡刀和铡刀枕都旋转起来，且数十倍或数百倍增加铡刀和铡刀枕的数量，不仅增大单台机的每小时生产量，还能提高秸秆粉碎机的能量利用率。起到节能效果。高效秸秆铡碎机可以节能的原理是生物质秸秆被切断的受力状态设计合理。生物质秸秆被切断的受力状态是简支梁在中间受到压切力。由图5所示，每片铡刀的两侧是两片铡刀枕，两片铡刀枕对生物质秸秆产生两个支反力。铡刀对于生物质秸秆的作用力是在每两个简支梁支撑点中间施加下压力剪切粉碎生物质秸秆。这种受力状态，无论铡刀与铡刀枕相对速度多慢，只要有相对运动，就很容易切断生物质秸秆。消除了剪切过程中的作用力的无效位移，这种力的无效位移是在做无用功。

从原理讲，另一个技术难题是铡刀和铡刀枕之间的相对运动。根据铡刀和铡刀枕相互嵌套处看，显然铡刀和铡刀枕的旋转方向相同时，即铡刀向下运动时，铡刀枕会向上运动，两者嵌套结合部位就会发生方向不同的位移。如果这样设计铡碎秸秆的目的实现了，但被铡碎的秸秆下落就不顺利了。铡刀向下运动，带动一部分被铡碎的秸秆向下运动，铡刀枕向上运动，带动大部分被铡碎的秸秆向上运动，又进入上料斗。更坏的情况是铡刀枕的轴向和圆周方向的空挡中充满了被铡碎的秸秆，未被铡碎的秸秆较难下落(或压入)到被铡碎的区域，造成被铡碎的秸秆与未被铡碎的秸秆之间相互对撞摩擦浪费能量。要保证被铡碎的秸秆同时向下脱离铡刀和铡刀枕的轴向和周向空间，只能在铡刀和铡枕相互嵌套的区域内均产生向下的运动。

但是如果铡刀和铡刀枕同时向下运动就没有支反力和下压的剪切力。为保证既产生支反力和剪切力，同时还要保证被铡碎的秸秆顺利脱离铡碎区，避免被铡碎的秸秆和未被铡碎的秸秆相互摩擦浪费能量。本发明设计了铡刀的和铡刀枕的相反转动，即在两者嵌套处同时向下运动。但铡刀ω1的转数高于铡刀枕ω2的转数，两者才能有相对运动。这样的设计原理就到到了既解决了能产生支反力和剪切力，同时又能使被粉碎的秸秆顺利下落。还能达到调整铡刀枕的转数确定被粉碎秸秆的单位产量。起到在一定的精度范围内调整铡刀枕的转数就可实现定重量铡碎秸秆的功能。转数差的功能是这样实现的，高速铡刀轴上的小齿轮与低速铡刀枕轴上的大齿轮相啮合所构成了固定转数差，从而使旋转铡枕和旋转铡刀在转数差下对生物质秸秆产生铡切力达到粉碎生物质秸秆目的。

本发明实施例的特点是高速旋转铡刀轴上固定安装有数个旋转铡刀轮，每个旋转铡刀轮上固定安装有数把旋转铡刀。同样在旋转铡刀枕轴上固定安装有数个旋转铡刀枕轮，每个旋转铡刀枕轮上固定安装有数个旋转铡刀枕。

旋转铡刀在切断生物质秸秆时，生物质秸秆被旋转铡刀枕支撑，产生支反力，两个支反力分别作用在旋转铡刀的两侧的旋转铡刀枕上，生物质秸秆呈简支梁形式，便于被旋转铡刀切断。在旋转铡刀切断生物质秸秆的过程中生物质秸秆几乎没有像悬臂梁量那样产生大的变形，减少了无用功的消耗。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

请参阅图3至图5，本发明实施例提供的一种高效秸秆铡碎机，具体实施方案是将数根长(或短)生物质秸秆25水平直接全部放入上料斗及上机壳体1的上料斗中，所述生物质秸秆25在重力作用下(或外加压力下)落在所述旋转铡刀枕2和所述旋转铡刀3的圆周方向和轴向方向的空挡中。由于所述旋转铡刀枕2和所述旋转铡刀3在低速旋转过程中，所述生物质秸秆25较容易进入所述旋转铡刀枕2和所述旋转铡刀3的空挡中。所述生物质秸秆25一旦进入所述空挡，所述旋转铡刀3就推动所述生物质秸秆25压向所述旋转铡刀枕2。由于所述旋转铡刀3的转数ω₁大于所述旋转铡刀枕2的转数ω₂，所述生物质秸秆25被所述旋转铡刀枕2阻挡后，产生反作用力，如图5所示，在每片所述旋转铡刀3的两侧产生两个支反力。两个支反力作用在所述两个旋转铡刀枕2的作用面上。对于所述生物质秸秆25的两个支反力就像简支梁一样。刀刃在简支梁中间产生的作用力很容易铡断所述生物质秸秆25。因为所述旋转铡刀轴9上有多个所述旋转铡刀轮28，每个所述旋转铡刀轮28上又有多片所述旋转铡刀3。相对应的所述旋转铡刀枕轴7上也有与所述旋转铡刀3相配套的所述旋转铡刀枕2，所以同一时刻可以将所述生物质秸秆25铡断成数节。被铡碎的所述生物质秸秆25跟随所述旋转铡刀3和所述旋转铡刀枕2的旋转下自动下落到所述下机壳体和下料口4的空腔中。然后铡碎的所述生物质秸秆25被所述绞龙21输送到单独的出料口。在出料口中设置有一段长度的固定管道，在固定管道内碎秸秆25又被绞龙压缩，在出料口打捆或装袋。如果所述高效铡碎机被用作所述生物质秸秆25还田时使用，可以取消所述绞龙21。在所述旋转铡刀枕轴7和所述旋转铡刀轴9的轴向方向的下方直接做成长方形下料口。将所述高效铡碎机直接与拖拉机连接。跟随拖拉机同步行走。边铡碎边将被铡碎的所述生物质秸秆25均匀抛撒在田间。被拖拉机的翻土所覆盖。动力也可直接应用拖拉机的动力。秸秆25还田粉碎时，不仅抛料均匀，还需要控制抛料量，抛料量可以调节所述旋转铡刀枕轴7的转速来实现。

本发明中涉及的电路以及控制均为现有技术，在此不进行过多赘述。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种高效秸秆铡碎机，包括有上料斗及上机壳体(1)，下机壳体及下料口(4)，其特征在于，还包括有：

旋转铡刀轴(9)，所述旋转铡刀轴(9)上设置有若干个旋转铡刀轮(28)，每个旋转铡刀轮(28)上设置有旋转铡刀(3)；

旋转铡刀枕轴(7)，所述旋转铡刀枕轴(7)上设置有若干个旋转铡刀枕轮(27)，每个旋转铡刀枕轮(27)上设置有旋转铡刀枕(2)，每相邻旋转铡刀枕(2)之间设置有宽度相同的间隙，且每个间隙的宽度大于旋转铡刀(3)的宽度；

刮板(29)，设置于壳体的内壁上；

所述的旋转铡刀轴(9)和旋转铡刀枕轴(7)相邻设置，且两者旋转方向相反，所述旋转铡刀(3)和旋转铡刀枕(2)相互交错设置，旋转铡刀(3)插入旋转铡刀枕(2)的间隙中，转动时互不干涉。

2.根据权利要求1所述的高效秸秆铡碎机，其特征在于，所述旋转铡刀(3)的转数ω1必须大于旋转铡刀枕(2)转数ω2，两者的转数差是由小齿轮(11)和大齿轮(12)所产生。

3.根据权利要求2所述的高效秸秆铡碎机，其特征在于，所述的转数差也可以利用链轮和链条实现，但必须有一个中间链轮过度才能实现ω1和ω2的旋转方向。

4.根据权利要求1所述的高效秸秆铡碎机，其特征在于，改变所述旋转铡刀枕(2)和所述旋转铡刀(3)的轴向尺寸及相对应配套的旋转铡刀枕轮(27)和旋转铡刀轮(28)的轴向尺寸，相应改变被铡断的生物质秸秆(25)的长度。

5.根据权利要求1所述的高效秸秆铡碎机，其特征在于，所述铡刀枕(2)也可以变化成铡刀的形式，但铡刀刃的方向在铡刀枕开槽的方向，与所述铡刀(3)的刀刃的方向相对应。

6.根据权利要求1所述的高效秸秆铡碎机，其特征在于，所述旋转铡刀枕轴(7)和所述旋转铡刀轴(9)的轴线保持平行安装，且满足一定精度。

7.根据权利要求1所述的高效秸秆铡碎机，其特征在于，所述上料斗及上机壳体(1)和所述下机壳体及下料口(4)与所述旋转铡刀枕轴(7)和所述旋转铡刀轴(9)的轴线所构成的平面上下剖分，用螺栓固定连接。

8.根据权利要求1高效秸秆铡碎机，其特征在于，所述的刮板(29)，其功能在于，为了避免所述旋转铡刀枕(2)之间的圆周方向空挡和轴向空挡以及所述旋转铡刀(3)之间的圆周方向的空档和轴向空挡中的被切碎的所述生物质秸秆(25)因架桥被带回到所述上料斗及上机壳体(1)的上料斗中，在所述下机壳体及下料口(4)上的壁面分别相对应配套位置固定安装有数个刮板(29)。

9.根据权利要求1高效秸秆铡碎机，其特征在于，生物质秸秆(25)被切断的受力状态是简支梁在中间受到压切力，每片铡刀(3)的两侧是两片铡刀枕(2)，两片铡刀枕(2)对生物质秸秆(25)产生两个支反力，所述铡刀(3)对于生物质秸秆(25)的作用力是在每两个简支梁支撑点中间施加下压力剪切粉碎生物质秸秆，防止生物质秸秆切割中的无效位移和拉扯。

10.根据权利要求1高效秸秆铡碎机，其特征在于，所述的铡刀(3)和铡刀枕(2)的相反转动，产的效果确是在两者嵌套的位置处，铡刀(3)和铡刀枕(2)同时向下运动，但铡刀(3)ω1的转数高于铡刀枕(2)ω2的转数，以此产生生物质秸秆(25)被切断的简支梁中间压切力，以及两片铡刀枕(2)对生物质秸秆(25)产生两个支反力。

Images