間歇式材料破碎裝置設計探討

劉中杰

（西北工業大學，陜西 西安 710072）

隨著不可再生能源的不斷減少，生物質能源逐漸得到了廣泛的使用，傳統的生物質發電主要使用植物的秸稈，根據2005年的統計數據估算，中國秸稈總產量為84183.12×104t。其中，糧食作物秸稈估算為59110×104t，經濟作物秸稈為21195×104t，其他農作物秸稈產量為3879×104t。秸稈的發電過程需要燃燒，秸稈（含水率15%左右）的平均熱值為14226kJ·kg-1，比薪柴平均熱值低15%，相當于標準煤熱值的48.57%，即2kg秸稈約折合1kg標準煤。因此，為了實現秸稈充分的燃燒，需要對秸稈進行切碎，現有技術對秸稈類生物質利用前都需要進行粉碎處理。目前，我國常用的切碎方式主要有鍘切式粉碎、錘片式粉碎、揉切式粉碎和組合式粉碎技術等。本文為解決切碎機中常出現的填料過多、過厚時會發生卡機的問題，以及生產成本高、工作人員勞動強度大的問題，設計了一種新型間歇式給料的材料破碎裝置。

1 結構設計

設計的材料破碎裝置主要由底板、集料盒、支撐板、動力裝置、破碎箱、破碎組件和間歇進料組件組成，如圖1。

圖1

1．1 底板、破碎箱、支撐板、集料盒

破碎箱通過兩個支撐板固定連接在底板，集料盒放置于底板上并位于破碎箱的下方，以收集破碎后的物料。

1．2 動力裝置

動力裝置包括電機、主動帶輪。電機通過電機架固定連接在底板上，電機的輸出軸固定連接主動帶輪，主動帶輪與破碎組件通過皮帶傳動連接。

1．3 破碎組件

破碎組件包括主動軸、從動軸、從動帶輪、主動齒輪、被動齒輪、驅動帶輪和破碎刀；主動軸和從動軸的兩端分別通過帶座軸承轉動連接在破碎箱的前后兩端，從動帶輪和主動齒輪固定連接在主動軸上，從動帶輪和主動齒輪均位于破碎箱的外端，從動帶輪與主動帶輪通過皮帶帶傳動連接，主動齒輪與被動齒輪嚙合傳動連接，被動齒輪和驅動帶輪均固定連接在從動軸上，被動齒輪和驅動帶輪均位于破碎箱的外端，驅動帶輪與間歇進料組件通過皮帶傳動連接；主動軸和從動軸上均固定連接有多個破碎刀并轉動連接在破碎箱內，如圖2所示。

圖2

1．4 間歇進料組件

間歇進料組件由兩個擋料板、一個雙邊齒條、一個單邊齒條、驅動齒輪、齒輪轉軸、不完全齒輪、轉動軸、傳動帶輪、滑塊、彈簧套桿、固定塊、拉伸彈簧和彈簧座組成。兩塊擋料板分別滑動連接在滑槽內，右側擋料板和左側擋料板前端的外端分別固定連接雙邊齒條和單邊齒條,雙邊齒條上端的齒和單邊齒條下端的齒均與驅動齒輪嚙合傳動連接，裝有驅動齒輪的齒輪轉軸通過帶座軸承轉動連接在破碎箱的前端面上，雙邊齒條下端的齒與不完全齒輪嚙合傳動連接，裝有不完全齒輪和傳動帶輪的轉動軸通過帶座軸承轉動連接在破碎箱上；所述單邊齒條的右端固定連接滑塊，彈簧套桿的兩端分別固定連接固定塊和彈簧座，固定塊固定連接在破碎箱上端的右端，拉伸彈簧的兩端分別固定連接在彈簧座和滑塊上，如圖3所示。

圖3

2 工作原理

本裝置在使用時，將待破碎的材料倒進破碎箱內的間歇進料組件上，將動力裝置通電啟動后，動力裝置帶動破碎組件開始工作，破碎組件帶動間歇進料組件工作進行間歇進料，防止一次性填料過多發生機器超負荷或過載卡機的現象，物料落進破碎箱內后，破碎組件對物料進行破碎處理，破碎后的物料落進集料盒內進行收集。

動力裝置在使用時，將電機通過導線連接電源和控制開關并開啟，電機帶動主動帶輪繞自身軸線順時針轉動，主動帶輪通過皮帶帶動從動帶輪繞自身軸線順時針轉動，從動帶輪帶動主動軸繞自身軸線順時針轉動，主動軸帶動主動齒輪繞自身軸線順時針轉動，主動齒輪帶動被動齒輪繞自身軸線逆時針轉動，被動齒輪帶動從動軸繞自身軸線逆時針轉動，從動軸帶動驅動帶輪繞自身軸線逆時針轉動，驅動帶輪帶動間歇進料組件工作；主動軸和從動軸分別帶動其上的破碎刀轉動對物料進行破碎處理。

間歇進料組件在使用時，從動軸通過皮帶帶動傳動帶輪繞自身軸線逆時針轉動，傳動帶輪帶動轉動軸繞自身軸線逆時針轉動，轉動軸帶動不完全齒輪繞自身軸線逆時針轉動，不完全齒輪與雙邊齒條嚙合時帶動雙邊齒條向左移動，雙邊齒條帶動驅動齒輪順時針轉動，驅動齒輪帶動單邊齒條向右移動，單邊齒條帶動滑塊向右滑動，拉伸彈簧被拉伸，雙邊齒條和單邊齒條分別帶動兩塊擋料板同時相向滑動，兩塊擋料板的內側面貼合從而閉合停止進料，從而實現了停止供料。

當不完全齒輪與雙邊齒條分離時，在拉伸彈簧的彈力作用下，拉伸彈簧給予單邊齒條向左的推力，單邊齒條向左滑動，單邊齒條帶動齒輪轉軸逆時針轉動，驅動齒輪帶動雙邊齒條向右滑動，雙邊齒條和單邊齒條分別帶動兩塊擋料板同時背離滑動，此時，兩塊擋料板分開，物料落進破碎箱內，從而實現了繼續供料。

3 結語

本文根據現有的需求設計的這種新型間歇式材料破碎裝置，能夠有效實現生物質原材料進行充分的粉碎，并且能夠降低工作人員的勞動強度，延長機器的使用壽命。當然，本設計并不局限于只能破碎生物質原材料，通過改變外形、大小或者添加一些其他零件以做出適當變化，也可以應用于其他領域。