0、前言 我國具有豐富的農作物（wù）秸稈資源，每年生產的農作物秸稈約5億噸，其中可作飼（sì）料的有3.5億噸，它是我國廣大農區飼養牲（shēng）畜的主要飼料。我國目前農（nóng）作物秸稈的利用率還很低，很多（duō）農民將收獲後（hòu）的農作物秸稈燒掉，既造成資源浪費又汙染了環境。因此，不斷開發飼（sì）草加工機械，提高農作物秸稈的利用率，對發展節糧效益型畜牧業具有重要意義。 滾筒式（shì）鍘草機在飼草加工機械上廣（guǎng）泛應用，滾筒式鍘草機的動刀一（yī）般采用螺旋式，它具有工作（zuò）負荷均勻、切碎質量（liàng）好、機器振動（dòng）小的特（tè）點。但（dàn）是，螺旋刀要求製造精度高，且（qiě）滾筒的拋送能力（lì）弱（ruò），一般需（xū）要配裝專門的拋送裝（zhuāng）置（zhì）。 為了進一步提高滾筒式（shì）鍘草機的工作（zuò）質量，我們研製了一種新型滾筒式鍘草機（jī）：93ZT - 500型鍘草機，對其結構設（shè）計、動定刀的配置關係、拋送裝置、超負荷安全保護裝（zhuāng）置等進行（háng）了試（shì）驗研究，以下對設計中（zhōng）的幾個技術問題及試驗結（jié）果進行分析，供有關設計人（rén）員參考。 1、總體（tǐ）方案與性能指標 該機由輸送裝置、喂入裝置（zhì）、切碎滾筒、拋送（sòng）裝置、機架等組成。輸送裝置采用鏈板式（shì）輸送（sòng）器（qì）；切碎滾筒安裝四把螺旋動刀（dāo）進行切碎作（zuò）業；喂入（rù）裝（zhuāng）置為棘齒式（shì）喂入輥，上喂（wèi）入輥為浮動式，下喂入輥傳動軸上安裝有牙嵌式安（ān）全離合器，超負荷時離合器自動打滑切斷喂入輥的（de）動力傳遞。更換滾筒和下（xià）喂入輥傳動軸上的齒輪，可改變喂入速比，實現切草長度的（de）變更（gèng）。 該機的生產率為500kg/h(麥桔（jú）、穀（gǔ）草)和1500kg/h(青（qīng）貯玉米稈)；超長率<7%;破（pò）節率>55%；斜茬率<5%;該機可實現12mm、18mm，24mm和36mm四（sì）種切草長度；配套電機功率2.2kW，電機轉速1430r/min。 2、動刀螺旋角（jiǎo）的確定 采用螺旋動刀主要是使鍘草（cǎo）機工作時有一個合理的滑切角，減少切碎物料時的（de）剪（jiǎn）切功率，同時延長每一把動刀的切（qiē）割時間，使整個工作過程負（fù）荷均勻，減少機器的振動（dòng），提高切碎質量。我國目前螺（luó）旋動刀的（de）螺旋角一般取值範圍為18°-30°，滾（gǔn）筒式鍘草機動刀的（de）螺旋角與滑切角相等，螺旋角愈大滑（huá）切速度愈大，切斷物（wù）料愈省力。為滿足動刀（dāo）與（yǔ）定刀能（néng）穩定鉗住莖稈實現切割（gē），螺（luó）旋角不能超過（guò）極限鉗住角。影（yǐng）響極限（xiàn）鉗住角的主（zhǔ）要因素為作物品種、莖稈含水率和動定刀的鋒利程度。通過我們測定，動（dòng）定刀鋒利時，幹穀（gǔ）草的極限鉗住（zhù）角為：有包葉時34°- 36°，無（wú）包（bāo）葉（yè）時25°- 28°;幹麥草的極限鉗住角為：有包（bāo）葉時27°- 28°，無包葉時（shí）25°- 26°;青貯玉米稈(含水率65% - 78%)的極限鉗住角為：有包葉時44°-46°，無包葉時40° - 42°。當動定刀刃（rèn）磨鈍時，以上作物秸稈的極限（xiàn）鉗住角一般減小（xiǎo）8°- 12°。由於我國目前生產的滾筒式鍘草機一般以切碎（suì）幹飼（sì）草為主，兼（jiān）顧青飼草加工，所以動刀的螺旋（xuán）角應（yīng）以幹飼草加工的極限鉗住角進行設計（jì）。 通過對螺旋角為15°、20°、25°和30°的動刀進行了對比試驗，從綜合（hé）性能分析，螺旋角（jiǎo）取200較為合（hé）適，可兼（jiān）顧幹、青飼草的加工，超長率和破節率均可滿足國家有關標準。 3、定刀配置高度 鍘草機工作時，物料由喂入輥壓縮並夾持送入切碎（suì）滾筒，物料壓縮後的厚度與生產率和物料（liào）的品種（zhǒng）有關。壓縮後的物料有一中間麵，從理論分析，若（ruò）滾筒軸中心的安裝（zhuāng）麵剛好與物料的中間麵重合，則（zé）中間麵以上的物料切割時將首先被動刀向外推送（sòng），處於（yú）中間麵的物料被（bèi）動（dòng）刀直接切（qiē）割，而（ér）中間麵以下的物料被動刀向內拉（lā）送，推拉物料的情況均等，切草平均長度較均勻（yún）。基於以上分（fèn）析，定刀刃的位置高於物料的中（zhōng）心麵時（shí）動刀對物料的推送作用大於拉送作用，定刀刃的位置（zhì）低於物料的中心麵線時（shí）動刀對物料的拉送作用大於推送作用，這兩種情況都會（huì）引起超長率（lǜ）和剪切功率上升。 由於影響超長率的因（yīn）素（sù）很多，難於用純理論（lùn）分析方法解決定刀配置（zhì）高度（dù），因此我們進行（háng）了對比試驗。定刀刃位於滾筒中心線以下為20mm、30mm、40mm和50mm四種情況，切碎幹飼草的生產率為0.4-1.2t/h，試驗結（jié）果表明，在以上（shàng）情（qíng）況下（xià），定刀的最佳配置高度應為20mm，此時的功率消耗低，綜合性能指標（biāo）最好。 4、超負（fù）荷安全裝（zhuāng）置的設計 由於鍘草機工作時均采用人（rén）工送料，喂入的不（bú）均勻性必然存在（zài），易出現滾筒堵（dǔ）塞，造（zào）成機件損壞，因此，鍘草機應有超負荷安（ān）全保護裝置。目前（qián），我國（guó）生產的大型鍘草機都（dōu）設置超負（fù）荷安全保護裝置，型式一般為離合器及喂入輥反轉裝置，出現超負荷時，板動離合器手柄，停止喂入輥轉動，再板動（dòng）離合（hé）器手（shǒu）柄使喂入（rù）輥反轉（zhuǎn），將堵塞物料退出。為簡化機構，我國小型鍘草機一般不設置安全保護裝置，給用（yòng）戶帶來很大（dà）不便，若采用超負荷安全裝置，多為安全保護鍵，當負荷達（dá）到某一值（zhí）時（shí），保護（hù）鍵會自動剪斷，要重新更（gèng）換新的保護鍵後才能開機工作，該方式費（fèi）時費力，影響生產（chǎn）率的提高。 為了克服以上缺點，我們在喂入輥主動軸上設置了牙嵌式安全離合器，動力經牙嵌式安全離合（hé）器傳給（gěi）下喂入輥軸，喂（wèi）入量（liàng）超負荷時牙嵌離合器自動打滑，切斷喂入輥的傳動力，停止物料喂入。通過（guò）調節牙嵌（qiàn）式安全離合器的壓緊彈（dàn）簧可以改變其預緊力，確定超負（fù）荷安（ān）全保護力，對不同（tóng）物料的切碎作業調節（jiē）使用方便，機構製造成本低，便於用（yòng）戶使（shǐ）用。 5、拋送裝置的設計 物（wù）料經滾筒切碎後，一般由拋送裝置拋出機（jī）外，以減輕人工（gōng）清理的勞動（dòng）量。滾筒式鍘草機常用的拋（pāo）送（sòng）裝置有兩（liǎng）種型式，一種是在滾筒上安裝拋送葉片，滾筒（tǒng）在切碎物料的同時將被切碎物料拋出，該方（fāng）式使滾筒結構複雜，為了保證物料的拋（pāo）送距離，要求滾筒轉速較高，功率消耗（hào）大。另一種方式是在滾筒（tǒng）軸的（de）一側串聯一個風（fēng）機，切碎的物料（liào）由滾筒（tǒng）下方滑至風機後由風扇葉片拋出，為（wéi）了保證物料的拋送（sòng）距離，風機直（zhí）徑較大。 本設計在滾筒的後下方直接配（pèi）置拋送風機，風機為四葉片離心式，為了保證（zhèng）物料的拋送距離，由滾筒軸經膠帶傳動並（bìng）使風機升速，將切碎的物料直接拋送到機器的後方，該配置方式工藝流暢，傳動簡便（biàn），整機（jī）功耗小。該配置的技術關鍵是保證物料（liào）順利進入風機。因風機工作時沿風殼形成了（le）一（yī）個氣流環，滾筒下方的碎草在氣（qì）流（liú）環的作用下不易進入風機，為解決這一問題，必須將滾筒下的（de）滑板配置在與氣（qì）流環的切線方向以下，並使滑（huá）板的傾角大與物料與鋼板的磨擦角。根據我們（men）的試驗，滑板的傾角（jiǎo）應大於（yú）250。本設計的風（fēng）機葉輪直徑為（wéi）240mm，風機與滾（gǔn）筒等寬(250mm)，風機轉速1076r/min，風機葉片線速度為13 .5m/s，物料拋送距離達1.8m，滿足了用戶的使用要求。 6、定刀（dāo）刃口形狀的設計 我國滾筒式鍘草機的定刀有兩種型式，一種為（wéi）開刃定刀，另一種為（wéi）矩（jǔ）形定（dìng）刀。矩（jǔ）形定（dìng）刀由4mm -6mm錳鋼板製成，工作刃角70° ～75°;另一種為矩形定刀，由白（bái）口鐵或工具鋼製（zhì）成，斷（duàn）麵為矩形，矩形定刀的主要特點是（shì）四條棱邊均可作為定刀刃，當一條定刃磨鈍後，通過翻轉定刀用另一（yī）棱（léng）邊作為（wéi）定刀刃。因矩形定刀的工作刃（rèn）角為90°，刃角不鋒利，切（qiē）割（gē）功耗（hào）大，工作質量差。矩形定刀在我國滾筒式鍘草（cǎo）機和（hé）輪刀式鍘草機上應用較廣，筆者（zhě）認為，這（zhè）一現（xiàn）象的出現（xiàn）與我國生產廠家在機構設計方麵（miàn）采取簡單模仿的習（xí）慣相關，並無進行深（shēn）入（rù）的對比試驗（yàn）研究。 我們對（duì）以上兩種定刀（dāo）進行了對比（bǐ）試驗，矩形定刀（dāo）的斷（duàn）麵為（wéi）20mm×20mm，材料（liào）為T8工具鋼，加工後進行（háng）熱（rè）處理；開刃定刀采用65Mn鋼板製造，鋼板厚4mm,刃角750，並對刃口進行調質處理。對穀草、麥草和青貯玉米稈進行切碎試驗，試驗表明，矩形定（dìng）刀比開刃定刀的剪切功（gōng）率平均高（gāo）17.5%，其它工作指標（超長率、斜（xié）茬率等）均明顯低於開刃定（dìng）刀。說（shuō）明（míng）矩形定刀性能（néng）低劣，在新產品（pǐn）開發中不應（yīng）再采用。