柠条加工机械的改进与技术经济效果评价

柠条加工机械的改良与技术经济效果评价 柠条加工机械的改良与技术经济效果评价 摘要通过试验，对柠条平茬与粉碎机械的关键零部件进行了改良，并研制开发出适合柠条饲料开发利用的定型产品，技术经济效果明显，具有良好的推广前景。 关键词柠条；加工机械；改良；效果评价 中图分类号S226.9文献标识码A文章编号 1007-573912-0167-01 长期以来，在宁夏中部干旱带，柠条主要用于放牧补饲和薪炭燃料。资源的保护与利用之间极不协调，超载过牧或滥砍、乱伐导致生态环境极度脆弱。目前，制约柠条饲料开发利用和产业化开展的关键问题有以下2点：一是平茬收割，二是粉碎加工。据调查，目前市场上便携式普通林木割灌机和饲草料粉碎机种类较多，但只适合繁枝修剪、苗圃幼苗平茬或牧草及农作物秸秆的粉碎加工。采用普通机械对柠条进行平茬或粉碎，均存在主机配件易变形、抗磨损能力差、机械性能不稳定、生产效率低、维修费用高、加工本钱过高、平安可靠性较差等问题。因此，通过对柠条生物学特性的测定，研究开发适宜柠条平茬的耐磨锯片和粉碎机械的转子、主轴等关键零部件1-5，对加快柠条资源更新的利用，促进柠条饲料产业化的开发具有重要意义。 1柠条平茬机械的改良 1.1柠条平茬机械的选择 目前，国内市场便携式林木割灌机械产品类型繁多，按操作方式和机械结构分为背负式和侧挂式2类。这2类机型都具有适用性、平安性和可操作性高，生产率较高，价格低廉的特点，目前价格在1800元/台左右，仅为进口产品的1/2或1/3，适合贫困地区农民经济承受能力和经营需要，是目前国内适宜柠条平茬收割的理想机型。通过试验，IE4FC型背负式机型的工作效率为0.1 hm2/h，CG415型侧挂式机型为0.26 hm2/h，侧挂式机型好于背负式机型【2】。但存在的主要问题是锯片磨损较快，平茬本钱高，筛选配套的耐磨锯片进行平茬作业可显著提高其工作效率，降低平茬本钱。 1.2原机锯片材质分析 据对原机锯片化学成分测定结果分析，山东CG415型侧挂式机型原机锯片的材料为日本的SKS5合金工具钢，是日本推荐用于圆锯和带锯的工具材料，其淬火硬度HRc45。分析认为，这种锯片硬度偏低是其不耐磨损的主要原因，不适宜柠条平茬收割使用。 1.3超硬钨锯片的选择及性能改良 超硬钨钢圆锯片，是在65 Mn钢锯片机体上，应用较先进的焊接工艺技术，将超硬钨钢制成的刀片焊接在锯片的齿部而成。因此，这种锯片不但具有较高硬度和耐磨性的刀齿，而且机体还具有一定的韧性，使锯片具有良好的切割性和平安使用性。 2柠条粉碎机械的改良 2.1转子的制作 转子由动刀和锤片等多种零部件组成，是粉碎机的主要部件。动刀采用65Mn厚钢板制作，其厚度是普通铡草机的2倍，并对其进行了严格的热处理。动刀工作外表硬度接近HRC60，将采用外表渗碳工艺，使工作外表硬度到达HRC6064，可大大提高其强度和使用寿命。除了加强厚度外，还采取了外表涂镀硬质合金的工艺，极大地提升了其工作性能。使用前经过严格的质量检验，并且进行了重量分组。在没有装锤片之前，首先按相关要求对转子组装进行静平衡试验，平衡精度不低于G16。锤片质量要求符合GB/T39431983的有关规定，粉碎机径向相对的2排锤片的总质量差不超过5 g。 2.2主轴、销轴材料选择及处理 主轴采用45号圆钢制作，直径增加10 mm，调质处理后硬度为225251 HB；销轴应采用45号钢制造，调质处理后，硬度为298349 HB。 2.3定刀材料选择及处理 定刀亦采用65 Mn钢制作，其加工与热处理工艺动刀相同。 2.4标准件的选择 转子轴承选用双列调心滚子轴承，其价格是普通机具所用双列调心球轴承或向心球轴承的46倍，且额定动、定负荷能力提高2.02.5倍，主要紧固螺栓采用高强度螺栓，并提高规格。动刀紧固螺栓由M12提高到M16。 3技术经济效果评价 3.1超硬钨钢耐磨锯片性能验证 3.1.1耐磨损能力。从使用效果来看，255 mm3 mm80 mm、200 mm3 mm60 mm、180 mm3 mm60 mm 3种锯片，每片锯片在连续平茬3.34.0 hm2柠条后，测量锯片直径和刀齿宽度尺寸磨损很小，根本上无变化，切削刃锋利，刀尖微量磨损，3种锯片前后刀面均见微量磨损。当连续平茬5.46.6 hm2时，无断齿或断裂现象，刀尖和刀刃均已显著磨损，但还可以继续使用，而普通锯片开机作业超过10 min刀齿刃尖磨损明显，连续平茬1 hm2左右就需重新刃磨。 3.1.2使用寿命。通过试验，耐磨锯片一次性平茬柠条不低于6.6 hm2，同时还可以刃磨12次，刃磨一次费用仅5元，可继续平茬柠条3.36.6 hm2，其锯片磨损本钱仅2.63.0元/hm2，之后还可以继续用于牧草、玉米等农作物的收割，提 高锯片的利用率。 3.1.3耐磨锯片平茬效果。采用八年生未平茬成年林进行测试，密度在1 6502 025丛/hm2，生物量在1 6502 700 kg/hm2。为了便于测试，平茬分不同区域进行。试用耐磨锯片6片，合计平茬面积41.653 hm2，平茬生物量2 064.3 kg/hm2，合计本钱为996.76元，其中锯片磨损本钱为138元；试用普通锯7片，合计平茬面积9.987 hm2，平茬生物量17 981 kg，平均生物量1 800.4 kg/hm2，合计本钱为478.88元，其中锯片磨损本钱为113.4元。为减少区域误差，2种机型单位面积平茬生物量统一按1 800 kg/hm2进行计算。 3.2机械性能检测 产品的研制试验反复进行过10余次，对定型产品机械性能的试验检测依据DB64/T2992004标准和产品图样进行，目前已通过自治区农机鉴定推广站鉴定验收，并随机抽取9ZFN60型、9ZFN40型各1台进行质量检测，其生产率分别为771.6、797.0 kg/h；耗电量分别为68.2、69.4 kg/kWh；主轴左右轴承始温分别为29.7、25.0 ，终温分别为33、41 ；对外观结构质量、转动系统的灵活性、各部件焊接、连接、固定的可靠性等进行检测，结果说明各项性能符合设计要求，机械转动平稳，调整方便，操作简单灵活可靠，外观设计合理，制造质量到达技术要求，主要性能也到达或超过有关标准的要求。 4结语 通过对柠条平茬机锯片、柠条侧切粉碎机关键零部件的改良，提高了工作效率，节约了加工利用本钱，为柠条饲料的开发利用提供了技术设备支撑，从而为柠条饲料产业化开发打下了良好的根底。 5参考文献 【1】 陶维华，杨朝晖，白世军.柠条生物特性测定分析与机械加工利用技术J.科技成果管理与研究，2021：63-65. 【2】 王丽莉.柠条平茬复壮更新技术研究J.现代农业科技，2021：156-157. 【3】 濮良贵.机械设计M.北京：高等教育出版社，1991：11. 【4】 沈再春.农产品加工机械与设备M.北京：中国农业出版社，2002：12. 【5】 左忠，张浩，王峰，等.柠条饲料加工利用技术研究J.宁夏农林科学研究院，2005，22：30-35.