輪盤式切碎器自動磨刀裝置的設計

謝新亞 姚河江 王燦博 孫利鋒 任一迪

摘要：針對輪盤式切碎器動刀片磨刀時存在的耗時耗力、刃口打磨不均問題，設計一種自動磨刀裝置，利用差速原理實現機械化磨刀。通過試驗確定的最佳工作參數為：切碎器轉速350～540 r/min，油缸進給速度0.3～0.5 mm/s，磨刀石正壓力100～200 kPa。

關鍵詞：盤刀切碎器;自動磨刀;設計;參數;差速

中圖分類號：S225.8 ? ?文獻標識碼：A ? ?文章編號：1674-1161（2020）06-0011-03

青貯飼料收獲機工作過程中，切碎器動刀片的鋒利程度直接影響切碎質量，進而影響成品飼料品質。輪盤式切碎器是一種常用的青貯收獲機切碎器，具有切碎效率高、結構簡單、維修方便等優點，但在作業一段時間后，其動刀片會產生一定程度的磨損，導致切碎效果不佳和能耗上升。傳統人工磨刀需要將切碎器動刀片逐一拆卸，耗時耗力，且容易造成刃口打磨不均勻。為解決上述問題，新疆新研牧神科技有限公司設計一種輪盤式切碎器自動磨刀裝置，其由機械部分和液壓控制部分組成，可實現切碎器動刀片自動磨刀，大大提高磨刀效率。

1 機械部分的結構及工作原理

1.1 結構

磨刀系統主要由機架、盤刀切碎器、切碎動刀片、自動磨刀裝置組成。其中自動磨刀裝置主要由環形磨刀石、幅盤、連接軸、進給油缸、磨刀架組成，如圖1所示。

輪盤式切碎器和自動磨刀裝置按照一定位置安裝在機架上，自動磨刀裝置與切碎器的位置關系如圖1（a）所示，環形磨刀石的外徑不小于動刀片長度，寬度不小于動刀片刃口允許的磨削寬度，保證動刀片的最大許用磨削量。

自動磨刀裝置利用差速原理工作，具體如圖2所示。環形磨刀石相對于切碎器偏心設置，各個動刀片均是繞切碎器的軸線轉動，動刀片在經過環形磨刀石所在的位置時，同一動刀片的內側位置和外側位置與磨刀石的撥動方向相反。由于同一動刀片上靠近切碎器的轉動軸線的內側位置線速度V1小、遠離切碎器的轉動軸線的外側位置線速度V2大，因此環形磨刀石整體被動刀片的內外側速度差V3帶動。當切碎器逆時針轉動時，環形磨刀石在反作用力下順時針轉動，利用與動刀片的速度差進行磨刀，打磨面和動刀片刃口被均勻磨損和打磨。個別刃口的動刀片表面非常不平整，局部較為凸出位置在打磨面上產生的力相較于其他位置更大，使磨刀石偶然出現無序轉動，這樣可防止打磨面同一位置不斷與某一凸起位置接觸，提高打磨面均勻度，防止打刀。

1.2 工作原理

初始狀態下，環形磨刀石遠離動刀片;開始磨刀時，外部驅動力驅使切碎器勻速旋轉，環形磨刀石在進給油缸的作用下緩慢推動連接軸向切碎器移動，直至與動刀片接觸摩擦并開始磨刀。自動磨刀裝置本身不帶動力旋轉，當勻速旋轉的切碎器動刀片與環形磨刀石接觸后，帶動環形磨刀石旋轉，其轉向與切碎器轉向相反，兩者之間存在速度差，利用差速完成環形磨刀石對動刀片的自動磨刀。

2 液壓控制部分

2.1 結構

液壓控制系統主要由自動磨刀裝置、單向節流閥、減壓閥組、液壓油管、電磁換向閥組成，如圖3所示。

2.2 工作原理

液壓控制系統實現自動磨刀裝置進給量的液壓控制及環形磨刀石接觸表面壓力調節，科學定量的提供磨刀參數，在保證安全性的同時提高磨刀效率。調節單向節流閥可控制流量大小，進而調節油缸的進給速度。調節減壓閥組的許用壓力值，可改變磨刀石作用于動刀片的正壓力。通過調節進給速度和壓力值，可以保證磨刀參數合理，防止因進給量（或作用于刀片的正壓力）過大而造成打刀。

3 作業參數的確定

通過搭建試驗臺開展自動磨刀裝置的樣機試驗，主要有4QZ-2700切碎箱總成、自動磨刀裝置、三相異步電動機（18.5 kW）、變頻器、距離傳感器、壓力傳感器等設備。試驗共設計切碎器轉速、油缸進給速度、磨刀石正壓力3個因素，結果如表1所示。

試驗結果表明：1） 切碎器轉速低時，磨削量不夠，效率低;轉速過高，機架抖動明顯，磨刀裝置不穩定;切碎器轉速控制在350～540 r/min時，磨刀效果良好且系統穩定。2） 油缸進給速度過快，接觸瞬間容易造成打刀，油缸進給速度取0.3～0.5 mm/s較為合適。3） 磨刀石與動刀片接觸時，通過一定的壓力產生摩擦力來完成磨刀，壓力值過小，磨刀石有回彈現象;壓力值過大，產生的摩擦阻力過大，磨刀石損耗快，盤刀切碎器有憋停的現象;綜合考慮，確定壓力值控制在100～200 kPa較為合適。

4 結論

針對輪盤式切碎器動刀片磨刀時耗時耗力、刃口打磨不均的問題，設計一種自動磨刀裝置，利用差速原理實現機械化磨刀。自動磨刀裝置具有以下特點：1） 采用差速原理實現切碎器動刀片的自動磨刀，用機械替代傳統人工，無需拆卸動刀片，可大大提高磨刀效率。2） 液壓控制系統可實現環形磨刀石油缸進給速度和表面壓力值的調節。3） 裝置采用電液控制，不僅結構簡單、可靠性高，而且維修方便。

根據樣機試驗確定的最佳作業參數為：切碎器轉速350～540 r/min，油缸進給速度0.3～0.5 mm/s，磨刀石正壓力100～200 kPa。

參考文獻

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