0、前言 我國具有豐富的農作物秸稈資源，每年生產的農作物秸（jiē）稈約5億噸，其中可作飼料的有3.5億噸，它是我國廣大農（nóng）區飼養牲畜的主要飼料。我國目（mù）前農作物秸（jiē）稈的（de）利用率還很（hěn）低，很多農民將（jiāng）收獲後的農（nóng）作物秸稈燒掉，既造成資源浪費又汙染了環（huán）境。因此，不斷開發飼草加工機械，提高農作物（wù）秸稈的（de）利用率，對發（fā）展（zhǎn）節糧效益型畜牧業具有重要意義。 滾筒式鍘草機在飼草加工機（jī）械上廣泛應用，滾筒式鍘草機的動刀一般采用（yòng）螺旋式，它具有工（gōng）作負荷均勻（yún）、切碎質量好、機器（qì）振動小的特點。但是（shì），螺旋刀要求製造精度高，且滾筒（tǒng）的拋送能力（lì）弱，一般需要配裝專門的拋送裝置。 為了進一步（bù）提（tí）高滾筒式鍘（zhá）草機的工作質量，我們研製了一種新型滾筒式鍘草機：93ZT - 500型鍘草機，對其結構設計、動定刀的配置關係、拋送裝置（zhì）、超負荷（hé）安全（quán）保護裝置等進行了試驗（yàn）研究，以下對設計中的幾個技術問題及試驗（yàn）結果進行分析，供有關設計人員參考。 1、總（zǒng）體方案與性能指標 該機由輸送裝置、喂入裝置、切碎（suì）滾筒（tǒng）、拋送（sòng）裝置、機架（jià）等組成。輸送裝置采用鏈板式輸送器；切碎滾筒安裝（zhuāng）四把螺旋動刀進行切碎作業；喂入裝置為棘齒式（shì）喂入輥，上喂入輥為浮動式，下喂入輥傳動軸上安裝有牙嵌式安全離合器，超負荷時離合器自動打滑切斷（duàn）喂（wèi）入輥的（de）動力傳遞。更換滾筒和下喂入（rù）輥傳（chuán）動軸上的齒輪，可改變喂入速比，實現切草（cǎo）長度的變更。 該機的生產率為500kg/h(麥桔、穀草（cǎo）)和1500kg/h(青貯玉米稈)；超長率<7%;破節率>55%；斜茬（chá）率<5%;該機可實現12mm、18mm，24mm和（hé）36mm四種切草長度；配套電（diàn）機功率（lǜ）2.2kW，電機轉速1430r/min。 2、動刀（dāo）螺旋角的確定（dìng） 采用螺旋動刀主（zhǔ）要（yào）是使鍘草（cǎo）機（jī）工（gōng）作時有（yǒu）一個合理的滑切（qiē）角，減少切碎物（wù）料時的剪切功（gōng）率，同時延長每一把動刀的切割時間，使整個工作過程負荷均（jun1）勻，減少機器的振動，提高切碎質量。我國目前螺旋動刀（dāo）的螺旋角一（yī）般取值範圍為18°-30°，滾筒式鍘草機動刀的螺旋角與滑切角相等，螺旋角愈（yù）大（dà）滑切速度（dù）愈大，切斷物料愈省力。為滿足動刀與定刀能穩（wěn）定鉗住莖稈實現切割，螺旋（xuán）角不能超過極限鉗住角。影響極限（xiàn）鉗住角的主（zhǔ）要因素為作物品種、莖稈含水率和動定（dìng）刀的鋒利程度。通過我們測定，動定刀鋒利時，幹（gàn）穀草的極限鉗住角為：有包葉時34°- 36°，無包（bāo）葉時25°- 28°;幹麥草的極限鉗住（zhù）角為：有包葉時27°- 28°，無包葉時（shí）25°- 26°;青貯玉米稈(含水率65% - 78%)的極限（xiàn）鉗住角為：有包葉時44°-46°，無包葉時40° - 42°。當動定刀刃磨鈍時，以上作物秸稈的極限鉗住角（jiǎo）一般減小8°- 12°。由於我國（guó）目（mù）前生產的滾筒式鍘草機一般以切碎幹飼草（cǎo）為主，兼（jiān）顧青飼草加工（gōng），所以動刀的螺旋角應以幹飼草加工的極限鉗住角進行設（shè）計。 通過對螺旋角為15°、20°、25°和30°的動刀進行了對比試驗，從綜合性能分析，螺旋角取200較為合適（shì），可兼顧幹（gàn）、青飼草的加（jiā）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（yóu）喂（wèi）入輥壓（yā）縮並夾持送入切（qiē）碎滾筒，物料壓縮後的厚度與生產率和物料的品種有（yǒu）關。壓縮後（hòu）的物（wù）料有一（yī）中間（jiān）麵，從理論分析，若滾筒軸中心的安裝麵剛好與物料的中（zhōng）間麵（miàn）重合，則中間麵以（yǐ）上的物料切割時將首先（xiān）被動刀向外（wài）推送（sòng），處於中間麵的物料被動刀直接切割，而中間麵以下的物料被動刀向內拉送，推拉物料（liào）的情況均等，切草平均長度較均勻。基於以上分析，定刀刃的位置高於物（wù）料的中心麵時動（dòng）刀對（duì）物料的（de）推（tuī）送作用大於拉送（sòng）作用，定刀刃的位置低於物料（liào）的中心（xīn）麵線時動刀（dāo）對物料（liào）的拉送作用大於推送作用，這兩種情況都會引起超長率和剪切功率上升。 由於影響（xiǎng）超長率的因素很多，難於用純理論分析方法解（jiě）決定刀配置高度，因此我們進行了對比試驗。定刀刃位於（yú）滾筒中心（xīn）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，試驗結果表（biǎo）明，在以（yǐ）上情況下，定刀的最（zuì）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、超負荷安全裝置的設計 由於鍘草機工作（zuò）時均采用（yòng）人工送（sòng）料（liào），喂入的不均勻性必然存在，易（yì）出現滾筒（tǒng）堵塞，造成機件損壞，因此，鍘草機應（yīng）有超負（fù）荷安全保護裝置。目前，我國生產的大型鍘草機都設置超負荷安全保護裝置，型式一般為離合器（qì）及喂入輥反轉裝置，出現超負荷時，板動離合器（qì）手柄，停止喂入輥轉動，再板（bǎn）動離合器手柄使喂入輥反轉，將（jiāng）堵（dǔ）塞物料退出。為簡化機構，我國（guó）小型鍘草機一般（bān）不設置安全保護裝置（zhì），給（gěi）用戶帶來很大不便，若采用超（chāo）負荷安全裝置，多為安全保護鍵，當負荷達到某一值時，保護鍵會自動剪斷，要重新更換新的保護鍵後才（cái）能開機（jī）工作（zuò），該方式費時費力，影響生產率的（de）提高。 為了（le）克服以上缺點，我們（men）在喂入輥主（zhǔ）動軸上設置了牙嵌式安全（quán）離合器（qì），動力經牙嵌式安全離合器傳給下喂入輥（gǔn）軸，喂入量超負荷時牙嵌離合器自動打滑，切斷喂入輥的（de）傳動力，停止物料喂入。通過調節牙嵌（qiàn）式（shì）安全（quán）離（lí）合器的壓緊（jǐn）彈簧可以改變其預緊力，確定超負荷安全保護力，對不同物料的切碎作（zuò）業調節使用（yòng）方便，機構製造成本低，便於用戶使用。 5、拋（pāo）送裝置的設計 物料經滾筒切碎後，一般由拋送裝置拋出機外，以減輕（qīng）人工清理的（de）勞動量。滾筒式（shì）鍘草機常用的拋送裝（zhuāng）置有（yǒu）兩種型（xíng）式，一種是在滾筒（tǒng）上安裝拋送葉片，滾筒在切（qiē）碎物（wù）料的同時將被（bèi）切碎物料拋出，該方式使滾筒結構複雜，為了（le）保證物料的（de）拋送距離，要求滾筒轉速較高，功率消耗大。另一種方式是在滾筒軸的一側串聯一個風（fēng）機，切碎的物料由滾筒下方滑至風機後由（yóu）風扇（shàn）葉片拋出，為了（le）保證物料的（de）拋送距離，風機直徑較大。 本設計在滾筒的後下方直接配（pèi）置拋送風機，風（fēng）機為四葉片離心式，為了保證物料的拋送距離，由（yóu）滾筒軸經膠（jiāo）帶傳動並（bìng）使風機升速，將切碎（suì）的物料直接拋送到機器的後方，該配置方（fāng）式工藝流暢，傳動簡便，整機功耗（hào）小。該配置的技術關鍵是保證物料順利進入風機。因風機工作時沿風殼形成了一個氣流環，滾筒下方的碎草在（zài）氣流環的作用下不易進入風機，為解決這一問題（tí），必須將（jiāng）滾筒下的滑板配置在與氣流環的（de）切（qiē）線（xiàn）方向以下，並使滑板的傾角（jiǎo）大（dà）與（yǔ）物（wù）料（liào）與鋼板的磨擦角。根據我們的試驗，滑板的（de）傾角應（yīng）大（dà）於250。本設計的風機葉輪直徑為240mm，風機與滾筒等寬(250mm)，風機轉速1076r/min，風機葉（yè）片線速度為13 .5m/s，物料（liào）拋送距離達1.8m，滿足了（le）用戶的使用要求。 6、定刀刃口形狀的設計 我國滾筒式鍘草機（jī）的定（dìng）刀有兩種型式，一種為開刃定刀，另一種為矩形（xíng）定刀。矩形定刀由4mm -6mm錳鋼板製成，工作刃角70° ～75°;另一種為矩形定刀，由白口鐵或工具鋼製成，斷麵為矩形，矩形定刀的主要（yào）特點是四條棱邊均可作為定刀刃，當一（yī）條定刃磨鈍後，通過翻轉定刀用另一棱邊作為定（dìng）刀（dāo）刃。因矩形定（dìng）刀的工作刃角為90°，刃角不鋒利，切割功耗大，工作質量差。矩形定刀在我國滾筒式鍘草機和輪刀式鍘草機上應用較廣，筆者認為，這一現象的出現與我國生產廠（chǎng）家在機構設（shè）計（jì）方麵采取簡（jiǎn）單模仿（fǎng）的習慣相關，並無進（jìn）行深入的對比試驗（yàn）研究。 我們對以（yǐ）上兩（liǎng）種定刀進（jìn）行了對比試驗，矩形定刀的斷麵為（wéi）20mm×20mm，材（cái）料為T8工具鋼，加工後（hòu）進行（háng）熱處理；開刃定刀采用65Mn鋼板製造，鋼（gāng）板（bǎn）厚4mm,刃角750，並對刃口進行調質處理。對穀草、麥（mài）草和青貯玉米稈進行切碎試驗，試（shì）驗表明，矩形定刀比開刃定刀的剪切功率平均高17.5%，其它工作指標（超長率、斜茬率等）均明顯低於開刃定刀。說明矩形定刀性能低劣，在新產品開發中不應再采用。