劉中杰

（西北工業(yè)大學(xué)，陜西 西安 710072）

隨著不可再生能源的不斷減少，生物質(zhì)能源逐漸得到了廣泛的使用，傳統(tǒng)的生物質(zhì)發(fā)電主要使用植物的秸稈，根據(jù)2005年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)估算，中國(guó)秸稈總產(chǎn)量為84183.12×104t。其中，糧食作物秸稈估算為59110×104t，經(jīng)濟(jì)作物秸稈為21195×104t，其他農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量為3879×104t。秸稈的發(fā)電過(guò)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(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)煤熱值的48.57%，即2kg秸稈約折合1kg標(biāo)準(zhǔn)煤。因此，為了實(shí)現(xiàn)秸稈充分的燃燒，需要對(duì)秸稈進(jìn)行切碎，現(xiàn)有技術(shù)對(duì)秸稈類生物質(zhì)利用前都需要進(jìn)行粉碎處理。目前，我國(guó)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(shù)等。本文為解決切碎機(jī)中常出現(xiàn)的填料過(guò)多、過(guò)厚時(shí)會(huì)發(fā)生卡機(jī)的問(wèn)題，以及生產(chǎn)成本高、工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種新型間歇式給料的材料破碎裝置。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)的材料破碎裝置主要由底板、集料盒、支撐板、動(dòng)力裝置、破碎箱、破碎組件和間歇進(jìn)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(guò)兩個(gè)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(dòng)力裝置

動(dòng)力裝置包括電機(jī)、主動(dòng)帶輪。電機(jī)通過(guò)電機(jī)架固定連接在底板上，電機(jī)的輸出軸固定連接主動(dòng)帶輪，主動(dòng)帶輪與破碎組件通過(guò)皮帶傳動(dòng)連接。

1．3 破碎組件

破碎組件包括主動(dòng)軸、從動(dòng)軸、從動(dòng)帶輪、主動(dòng)齒輪、被動(dòng)齒輪、驅(qū)動(dòng)帶輪和破碎刀；主動(dòng)軸和從動(dòng)軸的兩端分別通過(guò)帶座軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接在破碎箱的前后兩端，從動(dòng)帶輪和主動(dòng)齒輪固定連接在主動(dòng)軸上，從動(dòng)帶輪和主動(dòng)齒輪均位于破碎箱的外端，從動(dòng)帶輪與主動(dòng)帶輪通過(guò)皮帶帶傳動(dòng)連接，主動(dòng)齒輪與被動(dòng)齒輪嚙合傳動(dòng)連接，被動(dòng)齒輪和驅(qū)動(dòng)帶輪均固定連接在從動(dòng)軸上，被動(dòng)齒輪和驅(qū)動(dòng)帶輪均位于破碎箱的外端，驅(qū)動(dòng)帶輪與間歇進(jìn)料組件通過(guò)皮帶傳動(dòng)連接；主動(dòng)軸和從動(dòng)軸上均固定連接有多個(gè)破碎刀并轉(zhuǎn)動(dòng)連接在破碎箱內(nèi)，如圖2所示。

圖2

1．4 間歇進(jìn)料組件

間歇進(jìn)料組件由兩個(gè)擋料板、一個(gè)雙邊齒條、一個(gè)單邊齒條、驅(qū)動(dòng)齒輪、齒輪轉(zhuǎn)軸、不完全齒輪、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、傳動(dòng)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(dòng)連接在滑槽內(nèi)，右側(cè)擋料板和左側(cè)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(qū)動(dòng)齒輪嚙合傳動(dòng)連接，裝有驅(qū)動(dòng)齒輪的齒輪轉(zhuǎn)軸通過(guò)帶座軸承轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)連接，裝有不完全齒輪和傳動(dòng)帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸通過(guò)帶座軸承轉(zhuǎn)動(dòng)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(shí)，將待破碎的材料倒進(jìn)破碎箱內(nèi)的間歇進(jìn)料組件上，將動(dòng)力裝置通電啟動(dòng)后，動(dòng)力裝置帶動(dòng)破碎組件開(kāi)始工作，破碎組件帶動(dòng)間歇進(jìn)料組件工作進(jìn)行間歇進(jìn)料，防止一次性填料過(guò)多發(fā)生機(jī)器超負(fù)荷或過(guò)載卡機(jī)的現(xiàn)象，物料落進(jìn)破碎箱內(nèi)后，破碎組件對(duì)物料進(jìn)行破碎處理，破碎后的物料落進(jìn)集料盒內(nèi)進(jìn)行收集。

動(dòng)力裝置在使用時(shí)，將電機(jī)通過(guò)導(dǎo)線連接電源和控制開(kāi)關(guān)并開(kāi)啟，電機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)帶輪繞自身軸線順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)帶輪通過(guò)皮帶帶動(dòng)從動(dòng)帶輪繞自身軸線順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)帶輪帶動(dòng)主動(dòng)軸繞自身軸線順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)軸帶動(dòng)主動(dòng)齒輪繞自身軸線順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)齒輪帶動(dòng)被動(dòng)齒輪繞自身軸線逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，被動(dòng)齒輪帶動(dòng)從動(dòng)軸繞自身軸線逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)軸帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)帶輪繞自身軸線逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)帶輪帶動(dòng)間歇進(jìn)料組件工作；主動(dòng)軸和從動(dòng)軸分別帶動(dòng)其上的破碎刀轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)物料進(jìn)行破碎處理。

間歇進(jìn)料組件在使用時(shí)，從動(dòng)軸通過(guò)皮帶帶動(dòng)傳動(dòng)帶輪繞自身軸線逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)帶輪帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸繞自身軸線逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)不完全齒輪繞自身軸線逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，不完全齒輪與雙邊齒條嚙合時(shí)帶動(dòng)雙邊齒條向左移動(dòng)，雙邊齒條帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)齒輪帶動(dòng)單邊齒條向右移動(dòng)，單邊齒條帶動(dòng)滑塊向右滑動(dòng)，拉伸彈簧被拉伸，雙邊齒條和單邊齒條分別帶動(dòng)兩塊擋料板同時(shí)相向滑動(dòng)，兩塊擋料板的內(nèi)側(cè)面貼合從而閉合停止進(jìn)料，從而實(shí)現(xiàn)了停止供料。

當(dāng)不完全齒輪與雙邊齒條分離時(shí)，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(dòng)，單邊齒條帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)齒輪帶動(dòng)雙邊齒條向右滑動(dòng)，雙邊齒條和單邊齒條分別帶動(dòng)兩塊擋料板同時(shí)背離滑動(dòng)，此時(shí)，兩塊擋料板分開(kāi)，物料落進(jìn)破碎箱內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)了繼續(xù)供料。

3 結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)現(xiàn)有的需求設(shè)計(jì)的這種新型間歇式材料破碎裝置，能夠有效實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)原材料進(jìn)行充分的粉碎，并且能夠降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，延長(zhǎng)機(jī)器的使用壽命。當(dāng)然，本設(shè)計(jì)并不局限于只能破碎生物質(zhì)原材料，通過(guò)改變外形、大小或者添加一些其他零件以做出適當(dāng)變化，也可以應(yīng)用于其他領(lǐng)域。