南方丘陵山地采伐剩余物粉碎機(jī)設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、中國是人口眾多、資源相對(duì)不足的發(fā)展中國家。為了緩解能源緊張，不但要開發(fā)和利用核能、太陽能等新型能源，還要重視對(duì)風(fēng)能、水能常規(guī)能源，特別是生物質(zhì)能源的有效利用。目前我國森林資源逐年減少，但是森林剩余物資源卻十分豐富。合理利用林業(yè)剩余物，通過物理、化學(xué)、生物等轉(zhuǎn)化方式進(jìn)行能源化，將可再生木質(zhì)能源轉(zhuǎn)化成可直接使用的能源產(chǎn)品，是解決能源短缺的出路之一。樹枝粉碎機(jī)可將剩余物進(jìn)行切割、粉碎并經(jīng)過進(jìn)一步加工處理即可變廢為寶，進(jìn)行生物質(zhì)能的高效利用，將

2、極大的提高森林資源的利用率，也解決了部分的能源問題，同時(shí)降低的污染。目前已研制的相關(guān)設(shè)備存在著適用范圍、作業(yè)地點(diǎn)、造價(jià)成本、能耗等方面的優(yōu)缺點(diǎn)，但是能適用于南方丘陵山地林區(qū)的相關(guān)設(shè)備研究還相對(duì)較少。
　　本文在綜合分析國內(nèi)外已有的樹枝粉碎機(jī)的基礎(chǔ)上，結(jié)合南方丘陵山地林區(qū)特點(diǎn)和采伐剩余物的樹種、直徑和力學(xué)性能等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一款機(jī)身移動(dòng)方便、粉碎效率高、操作簡單，具有切片與粉碎功能的中型可移動(dòng)式樹枝粉碎機(jī)。該款粉碎機(jī)最大粉碎直徑80mm

3、，粉碎粒度直徑5mm以下，能滿足南方丘陵山地林區(qū)現(xiàn)場粉碎作業(yè)，并能生產(chǎn)出生物質(zhì)成型加工設(shè)備要求的木屑。
　　本文主要研究內(nèi)容如結(jié)論如下:
　　1)綜合分析國內(nèi)外林業(yè)剩余物利用現(xiàn)狀及國內(nèi)外樹枝粉碎設(shè)備的發(fā)展?fàn)顩r，對(duì)已有的樹枝粉碎機(jī)特點(diǎn)進(jìn)行分析。國內(nèi)外對(duì)粉碎機(jī)的研究仍然在不斷創(chuàng)新與開發(fā)，目前已研制的相關(guān)設(shè)備存在著適用范圍、作業(yè)地點(diǎn)、造價(jià)成本、能耗等方面的優(yōu)缺點(diǎn)，但是能適用于南方丘陵山地林區(qū)的相關(guān)設(shè)備研究還相對(duì)較少。
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4、)闡述樹枝粉碎機(jī)工作機(jī)理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析單位切削力影響因素、切削功率影響因素等，確定了樹枝粉碎機(jī)初步設(shè)計(jì)方案及參數(shù)。
　　樹枝粉碎機(jī)按其工作原理三種，分別是高速旋轉(zhuǎn)的甩刀直接進(jìn)行粉碎、盤式切片加甩刀粉碎和鼓式切片粉碎。盤式切片加甩刀粉碎這種形式因機(jī)器結(jié)構(gòu)簡單、操作維修簡便、生產(chǎn)效率高、粉碎效果好等優(yōu)點(diǎn)使用廣泛。該型樹枝粉碎機(jī)在盤式飛刀切碎、甩刀粉碎的基礎(chǔ)上增加了搓板搓擦粉碎，粉碎效果更好，適用性更廣。車架底盤設(shè)計(jì)有鋼板彈簧懸掛機(jī)構(gòu)

5、，高度可調(diào)節(jié)牽引桿，選用汽車輪胎，方便在山地林區(qū)行走。
　　單位切削力影響因素主要有樹種、動(dòng)力相遇角和刀伸出量等三個(gè)。樹種的材質(zhì)越硬單位切削力越大，動(dòng)力相遇角越大單位切削力越大，刀伸出量越大單位切削力越大。
　　3)樹枝粉碎機(jī)關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)和計(jì)算。
　　根據(jù)整體設(shè)計(jì)方案，對(duì)各個(gè)關(guān)鍵部件進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，如切片裝置及相關(guān)零部件、粉碎裝置及相關(guān)零部件、風(fēng)葉及相關(guān)零部件、移動(dòng)底盤及相關(guān)零部件等，確定了具體設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)方案。該

6、機(jī)確定選用動(dòng)力為11kW，刀盤轉(zhuǎn)帶為2000rpm，中飛刀長度為100mm，因此盤直徑為400mm，刀盤厚度取為20mm。該型移動(dòng)式樹枝粉碎機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)綜合考慮進(jìn)料的方便性和進(jìn)料口的布置和單位的切削力，最終取動(dòng)力遇角α取45°。該機(jī)器切片粉碎所得的木屑要求5mm以上，所以飛刀伸出量δ2取3～5mm。
　　4)對(duì)關(guān)鍵粉碎部件進(jìn)行三維建模，并對(duì)相關(guān)部件進(jìn)行仿真分析。
　　用SOLIDWORKS軟件對(duì)樹枝粉碎機(jī)的所有零部件進(jìn)行三維建

7、模和虛擬樣機(jī)裝配，并重點(diǎn)分析刀盤組件、移動(dòng)底盤、樹枝粉碎機(jī)整機(jī)進(jìn)行了虛擬樣機(jī)裝配干涉分析，完成了粉碎部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的進(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化。用SOLIDWORKS SIMULATION插件對(duì)主軸進(jìn)行了有限元仿真分析，結(jié)果顯示主軸的設(shè)計(jì)完全滿足工作條件的強(qiáng)度要求。
　　5)根據(jù)設(shè)計(jì)方案需求，試制樣機(jī)并進(jìn)行樹枝粉碎試驗(yàn)。通過樣機(jī)試制與樹枝粉碎試驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的樹枝粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)、各項(xiàng)參數(shù)的合理性，以及粉碎效果、粉碎效率等。
　　樣機(jī)試制過程中對(duì)

8、一些設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)，使用之結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化合理，既便于加工與裝配生產(chǎn)，又便于零配件采購及批量化生產(chǎn)后銷售過程中的包裝運(yùn)輸。通過樹枝粉碎試驗(yàn)驗(yàn)證了該款粉碎機(jī)最大粉碎直徑80mm，粉碎粒度直徑5mm以下，能滿足南方丘陵山地林區(qū)現(xiàn)場粉碎作業(yè)，并能生產(chǎn)出生物質(zhì)成型加工設(shè)備要求的木屑。
　　本款樹枝粉碎機(jī)可以直接拖到堆頭，在采伐的同時(shí)將剩余物進(jìn)行粉碎，粉碎所得木屑可用于生產(chǎn)生物質(zhì)燃燒顆粒、有機(jī)肥料、菌類等，實(shí)現(xiàn)了變廢為寶，進(jìn)行生物質(zhì)能的高效利用