9ZR-60型秸秆铡揉机的结构设计与性能分析

　　摘    要：　文章所介绍的一种新型多功能秸秆铡揉机，采用集自动进料、多刀铡揉、远距离抛送于一体的新颖独特结构，加工的粗饲料牲畜食口性好、采食率高，具有良好的推广前景。

　　关键词：　饲料加工,秸秆铡揉,综合利用

　　
　　1 、秸秆铡揉多用机设计目的与意义

　　我国是农业大国，每年农村的秸秆产量就有9亿以上。随着国家产业政策的调整，国家对农业资源的开发与利用越来越重视，秸秆养畜成为我国当前优先发展的产业化重点领域。随着农村经济的发展和农民收入的增加，炊事已采用液化气，广大农民为赶农时、抢播种、图省事，不少农业地区已开始出现秸秆焚烧现象，并且越来越严重。大面积焚烧农作物秸秆，不但造成了极大的环境污染，而且浪费了宝贵的资源。秸秆除含有丰富的有机质外，还含有氮、磷、钾和多种微量元素，是一种可供开发和综合利用的宝贵资源。因此，加快秸秆的优质转换已成为亟待解决的农业问题。

　　2 、国内秸秆加工机械的技术现状

　　目前我国秸秆机械的加工方法主要采用铡切、揉搓及粉碎，其加工设备是铡草机、秸秆揉搓机及粗饲料粉碎机。粗饲料粉碎机加工出的秸秆草料主要用来养猪等食粮牲畜，对牛羊等草食牲畜则不适宜，而且该类设备沿用了传统的谷物粉碎机的锤片粉碎、筛孔分离的锤片带筛结构，分离效果差，生产效率低，用户不喜欢，因而影响了该机械的推广。近年来牛羊等草食牲畜的喂养主要利用铡草机和揉搓机加工出的饲料。现有的铡草机结构有刀盘式和滚筒式，都是利用动刀单纯地将秸秆切断，铡出的玉米秸有硬节，牲畜不爱吃，采食率低；而且该设备只适于铡玉米秸等粗状秸秆，铡麦秸、草料时，铡切不充分，切段太长,适用性不强。为了进一步改变秸秆粗饲料的物理性状，我国有关科研单位又开发研制了秸秆揉搓机，采用的是锤片齿板结构，利用高速旋转的锤片，将秸秆击断后再打击揉搓成丝，加工出的粗饲料喂羊尚可；但由于过细过碎，喂牛则不适宜，且生产效率较低，仍不受农民和市场欢迎。

　　9ZR-60型秸秆铡揉机是山东省聊城市农业机械科学研究所科研人员经过多年研究，精心设计而成。在分析国内外传统铡草机、秸秆揉搓机等粗饲料加工机械优缺点的基础上，克服了传统结构加工质量差、生产率低、性能单一等缺点，集自动进料，合理铡揉，远距离抛送，铡、揉多用等多功能于一体，采用“多层多刀铡揉，风机吸送”的新式结构。它既可以将秸秆、草料铡碎，揉搓成丝状进行综合加工，也可以作为铡草机单独铡断使用；既可以加工玉米秸等粗硬的干湿秸秆，也可以加工麦秸、草类等细软的干湿秸秆和草料；既可以配备电机作为动力，也可与内燃机、拖拉机、三轮车配套使用。该机很适合养牛、养羊专业户及食用菌种植户使用，也可用于秸秆还田，是一种新型的秸秆铡揉多用机，深受广大用户的欢迎。

　　3、 9ZR-60型秸秆铡揉机的结构设计与工作原理

　　3.1 、秸秆铡揉机的总体结构设计

　　喂入机构：采用风吸和人工辅助喂料，麦秆、稻草风吸能实现正常喂入，玉米秆特别是鲜玉米秆要适当辅助增加喂入力。
 

　　风机风量的确定：因为加工的饲草不同，难以确定正常吸力。吸力过大，轻软秸秆因铡切过粗而降低揉搓质量；吸力小，不能将铡揉后的秸秆吸出并送出机外。经过反复实验，目前确定风机风量，达到麦秆等轻秸秆能吸入，玉米秆特别是鲜玉米秆轻加送力便能实现正常喂入。

　　铡揉机构：采用20把定刀和16把动刀，全部采用65Mn钢制作。动刀间隙为3～5 mm，动刀与外壳间隙为3～5 mm。动刀厚度6 mm,刃部有16°～26°刀刃，刃部厚度0.2 mm。

　　风扇结构：通过大量饲草的多次试验，进行分析设计计算，确定风机壳直径680 mm,风扇翅660 mm,宽度220 mm的设计数据。

　　3.2、 秸秆铡揉机的工作原理

　　该机总体结构见图1。喂入采用两种不同的喂入口，即麦秆等软短秸秆采用中间轴向喂入，玉米等长硬秸采用偏置喂入。铡切揉搓，采用直径600 mm的圆外壳，在外壳上固定了20把定刀，成120°均匀分布在外壳上。在中心轴上装有4组共16把动刀，可根据秸秆的干湿不同、饲草的粗细来调整动刀数量。在动刀的高速转动作用下，将秸秆铡切，并揉搓破节，实现铡揉。在风扇的作用下，将铡揉好的饲草吸入并送出机体外。

　　图1 9ZR-60型秸秆铡揉机结构图

　　4 、9ZR-60型秸秆铡揉机主要技术指标

　　4.1 、产品型号说明

　　4.2 主要技术性能指标

　　外形尺寸：1 350 mm×1 090 mm×1 050 mm

　　生产效率：干玉米秸400 kg/h,湿玉米秸800 kg/h

　　铡草长度：20～40 mm占90%,<20 mm或>40 mm占10%

　　破节率：100%

　　转速：1 040 r/min

　　机具质量：130 kg（不含电机）

　　配套动力：3 kW

　　5 、9ZR-60型秸秆铡揉机的性能试验

　　样机设计制造完成以后，按照《9ZR-60型秸秆铡揉机的性能试验方法》的规定，于2018年11月28日在聊城瑞昌奶牛场对样机进行了干玉米秸(水质量分数21%)铡揉测试，分别选用14,10,6把动刀各重复测试3次，其结果如表1所示。

　　表1 9ZR-60型秸秆铡揉机测试结果

　　试验结果表明，动刀数量不同，铡草品质、单位电能产量都有变化。动刀多，则产量低、品质好；动刀少，则产量高、品质差。

　　6、 9ZR-60型秸秆铡揉机经济效益分析

　　该机通过养殖户较长时间使用和市场调研表明，整机工作性能稳定、可靠，各主要工作零部件未发现非正常损坏，证明该机技术是可靠的。该机是一种集铡切、揉搓为一体的新型多功能粗饲料加工机械，经该机铡揉的粗饲料适口性好，利用率高，采食率可达100%。一机多用，它可代替现有的铡草机、揉搓机，是秸秆加工设备的更新换代产品。该产品的批量推广，将使大量的农作物秸秆由废料变为饲料，进一步缓解饲料不足、牲畜争食的矛盾，从而大大促进畜牧业的发展。

　　参考文献

　　[1] 肖宏儒.农作物秸秆综合利用技术与装备[M].北京：中国农业科学技术出版社，2009.
　　[2] 秦元蔚.秸秆综合利用技术[M].南京：江苏科学技术出版社，2001.
　　[3] 成大先.机械设计手册[M].6版.北京:化学工业出版社，2017:4-97.