我國(guó)是蠶桑大國(guó)，擁有大量的桑樹資源。桑枝每年夏、秋砍伐兩次，產(chǎn)生的大量桑枝，若將其粉碎并配以一定的輔料后可用來栽培金針菇、香菇、木耳、靈芝等多種食（藥）用菌。經(jīng)試驗(yàn)，利用桑枝屑作培養(yǎng)基比使用棉籽殼栽培金針菇的成本要低65%，產(chǎn)量高13%，而且還不含任何諸如棉酚、農(nóng)藥殘留這類對(duì)人體有影響的物質(zhì)，因此用桑枝屑為原料生產(chǎn)的食用菌是真正的綠色食品。
桑枝作為培育食用菌的原料，首先必須將其粉碎，并保證木屑顆粒大小基本一致。由于桑枝條直徑小，枝條上還有很多細(xì)小枝椏，且桑枝皮韌性強(qiáng)，削片粉碎時(shí)靠近底刀處的桑枝皮不易被切斷，很容易纏繞在
粉碎機(jī)的主軸上，引起機(jī)械故障。粉碎前如果將桑枝皮去掉也不可取，因?yàn)樯Ｖζぶ械拇种尽⒋值鞍缀扛叱霾粠淦どＶπ嫉膸妆叮Ｖζぶ械拟洝⑩}、磷、鐵、鎂、錳、鋅等微量元素含量更是高出無皮桑枝屑許多倍，這些正是食用菌培養(yǎng)基中不可缺少的營(yíng)養(yǎng)成分。若能將桑枝皮與枝條一起粉碎成木屑，生產(chǎn)出來的培養(yǎng)基用作食用菌的培養(yǎng)料，將會(huì)大大提高食用菌的品質(zhì)與產(chǎn)量。
1、國(guó)內(nèi)外樹枝粉碎機(jī)的現(xiàn)狀
目前，國(guó)內(nèi)外已研制出的樹枝粉碎機(jī)主要有以下幾種形式：牽引式樹枝粉碎機(jī)、SFJ-8.0樹枝粉碎機(jī)、FS型枝條粉碎機(jī)，QS-4型系列技椏粉碎機(jī)及KF-一
150A型樹枝條粉碎機(jī)等。
以上粉碎機(jī)其粉碎原理基本相同，都是在圓盤或滾筒上裝二至四把飛刀對(duì)樹枝進(jìn)行削片，并將削下的碎片帶入粉碎室，由高速旋轉(zhuǎn)的扇葉片在粉碎室中形成環(huán)形氣流。將碎片攪起后經(jīng)錘片錘擊粉碎。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)、美國(guó)bearcat公司研制的牽引式樹枝粉碎機(jī)和日本松本產(chǎn)業(yè)公司研制的KF-150A型樹枝條粉碎機(jī)主要針對(duì)園林或城市街道修剪下來的樹枝進(jìn)行扮碎，粉碎后的木屑直接拋撒在園林中，對(duì)粉碎的木屑顆粒大小無要求。由于修剪下來的樹枝直徑相差較大，最粗的可達(dá)200mm以上，所以采用的是強(qiáng)制進(jìn)料，無篩網(wǎng)，粉碎機(jī)的動(dòng)力一般都在30kw以上。SFJ-8.0樹枝粉碎機(jī)、FS型枝條粉碎機(jī)和QS-4型系列枝椏粉碎機(jī)，適合小直徑的枝條粉碎，都是為食用菌培養(yǎng)基制備用的。因不同類型的食用菌對(duì)木屑的顆粒粗細(xì)有一定的要求，所以都裝有篩網(wǎng)，由于樹枝不粗，進(jìn)料方式都采用傾斜自動(dòng)進(jìn)料。
通過課題調(diào)研，試驗(yàn)和查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)：以上類型的粉碎機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間粉碎桑枝條這種類型的樹枝時(shí)，都會(huì)出現(xiàn)樹皮纏繞主軸的現(xiàn)象，其主要原因是在削片過程中，這種韌性強(qiáng)、纖維長(zhǎng)的樹皮不易被切斷，容易造成主軸纏繞，纏繞嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起生產(chǎn)效率降低，甚至停機(jī)。因此用現(xiàn)有的粉碎機(jī)長(zhǎng)時(shí)間粉碎桑枝條需要研究解決桑枝皮纏繞主軸的問題。
2、桑枝皮纏繞主軸的原因及危害分析
2.1桑枝條粉碎試驗(yàn)
試驗(yàn)機(jī)型：os-4樹枝粉碎機(jī)。
QS-4樹枝粉碎機(jī)是專門用來粉碎枝條的，進(jìn)料方式為傾斜自動(dòng)進(jìn)料（即將數(shù)根桑枝一起放人傾斜進(jìn)料口后，飛刀切削枝條時(shí)有一個(gè)向下的分力，帶動(dòng)枝條不斷向下滑動(dòng)，形成了自動(dòng)進(jìn)給），配備的電機(jī)功率為llkw，轉(zhuǎn)速為2840r/min。
粉碎開始后可從機(jī)殼與主軸之閥的縫隙觀察桑枝皮纏繞主軸情況。通過觀察發(fā)現(xiàn)：粉碎機(jī)連續(xù)粉碎約5分鐘左右，首先在機(jī)殼內(nèi)靠近刀盤的軸頸上發(fā)生纏繞，十五分鐘后機(jī)殼內(nèi)的軸頸上已纏繞了很多樹皮，半小時(shí)后樹皮由機(jī)亮內(nèi)的軸頸上纏到了機(jī)殼外。圖l所示為粉碎機(jī)工作半小時(shí)后桑枝皮纏繞主軸的情況。從圖l中可以看出：桑枝皮已從機(jī)殼內(nèi)的軸頸上—直纏繞到了機(jī)殼外的軸頸上。此時(shí)，粉碎機(jī)振動(dòng)加劇，轉(zhuǎn)速下降，若不及時(shí)清理，纏繞在刀盤與外殼體之間軸頸上的樹皮會(huì)越來越多，摩擦阻力越來越大，嚴(yán)重影響削片粉碎的效果，還可能出現(xiàn)傳動(dòng)系統(tǒng)過載。
由此可見，若纏繞問題不解決，必須定時(shí)停機(jī)打開粉碎機(jī)上蓋對(duì)纏繞的主軸進(jìn)行清理，這樣不僅費(fèi)工、費(fèi)力，而且還大大影響了粉碎機(jī)的生產(chǎn)效率。
2.2桑枝皮纏繞主軸的原因分析
桑枝條的皮韌性很強(qiáng)，皮質(zhì)與木質(zhì)黏結(jié)相對(duì)較松，削片時(shí)樹皮和術(shù)質(zhì)容易分開。在切削桑枝條時(shí)，圓盤上的飛刀與進(jìn)料口底刀形成剪切作用，如圖2所示，在剪切削片時(shí)，桑枝條上半部分的樹度在飛刀切削力的作用下，桑枝皮與桑枝條的木質(zhì)一起被切斷，這是因?yàn)樯＜夹g(shù)質(zhì)部分起到村墊桑柱皮的作用，當(dāng)飛刀切削到桑枝條的下半部分時(shí)，桑枝皮位于木質(zhì)部分的下方，失去了木質(zhì)部分的襯墊，桑枝皮就難以被切斷，當(dāng)切削到底刀附近時(shí)，雖有底刀作支撐，但由于圓盤上的飛刀與進(jìn)料口處的底刀不可避免地存在間隙（間隙一般在lmm以上），而桑撞皮的厚度在0.5mm左右，這樣桑枝條下半部分的桑技皮由于缺乏支撐就很難被切斷。同時(shí)，當(dāng)數(shù)根桑枝條一起放入進(jìn)料口后，削片從枝條根部開始—直到梢部，在此過程中，有的枝條在切削力作用下一邊自動(dòng)進(jìn)給，一邊可能發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，靠近底刀面上未被切斷的桑柱皮就轉(zhuǎn)到上面被重新切斷，這些被切斷的桑枝皮并不長(zhǎng)，不會(huì)纏繞到主軸上，被直接帶進(jìn)了粉碎室，而有的枝條在從根部到梢部削片時(shí)可能一直不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，靠近底刀面上未被切斷的桑柱皮—直連在枝條上，在扇葉片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的環(huán)形氣流作用下，沿著側(cè)刀與圓盤的間隙之間纏繞在主軸上。纏繞開始時(shí)，首先在靠近圓盤端面處的軸頸上，由于桑枝皮與桑枝皮之間的摩擦系數(shù)較大，樹皮交錯(cuò)纏繞在一起就很難甩開。粉碎機(jī)運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)，就會(huì)越纏繞越多。
3、解決纏繞的方案分析
由試驗(yàn)得知：由于桑枝皮韌性強(qiáng)，且削片機(jī)飛刀與底刀之間的間隙不可能太小，靠近底刀處的桑枝皮不易被切斷是引起纏繞的主要原因。針對(duì)這個(gè)原因提出以下解決纏繞的方案，并對(duì)方案進(jìn)行理論分析，經(jīng)比較和試驗(yàn)，找出解決纏繞的方法。
3.1方案一
纏繞在主軸上的是桑枝皮，若能在粉碎前將樹皮去掉再進(jìn)行粉碎，就沒有纏繞問題出現(xiàn)。但由于桑枝條很細(xì)，最粗的也只有20mm左右，最細(xì)的枝椏只有3mm-5mm。若要將皮去掉，不僅要研制新的去皮機(jī)，還要增加加工工序和設(shè)計(jì)制造成本，而且去皮的難度可能更大，且桑枝皮中的微量元素含量高，即使方便去掉也浪費(fèi)資源。因此，對(duì)于細(xì)小的桑枝條先去皮后粉碎是不可取的。
3.2方案二
根據(jù)桑枝皮沒有完全被切斷的過程來看，只要飛刀和底刀之間的間隙足夠小，未被切斷的桑枝皮就會(huì)越少，當(dāng)飛刀與底刀的間隙趨于零時(shí)，理論上桑枝皮會(huì)被完全切斷。
但要做到飛刀與底刀的間隙趨于零，必須保證機(jī)架及軸系零部件有足夠的剛度，安裝在刀盤上的4把飛刀的刀刃應(yīng)調(diào)整在同一垂直面內(nèi)且與主軸的回轉(zhuǎn)軸線要絕對(duì)垂直。要達(dá)到以上條件，實(shí)際是做不到的。使粉碎機(jī)的機(jī)架及軸系零部件有足夠的剛度會(huì)使成本成倍增加，即使用對(duì)刀架安裝飛刀，4把飛刀的刀刃也很難保證在一個(gè)平面內(nèi)，考慮到削片粉碎時(shí)的沖擊、振動(dòng)、零件的受力變形及零部件的加工、安裝誤差等因素，要使飛刀和底刀之間的間隙趨于零是不可能的。綜合以上因素，為確保粉碎時(shí)的安全，對(duì)刀時(shí)飛刀和底刀之間的間隙至少要大于或等于1mm，故解決纏繞問題要另辟途徑。
3.3方案三
從桑枝皮纏繞在主軸上的過程來看，是未被切斷的桑枝皮在扇葉片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的環(huán)形氣流作用下繞上主軸的。當(dāng)未被切斷的桑枝皮一頭繞上主軸后，另一端還連在未削完的桑枝條上，隨著主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，樹皮會(huì)越纏越緊，越繞越多。因此，要從根本上解決纏繞問題，必須從結(jié)構(gòu)上加以改進(jìn)，阻止桑樹皮在環(huán)形氣流作用下繞主軸運(yùn)動(dòng)，使其直接飛向篩網(wǎng)底部進(jìn)入粉碎室粉碎。即使有少量的桑枝皮繞上主軸，也不能使之越繞越多，越纏越緊。根據(jù)主軸與飛刀之間的空間位置，設(shè)計(jì)了一個(gè)變直徑離心盤安裝在刀盤上嘲，如圖3所示：刀盤上裝有四把飛刀，左右二把飛刀切削進(jìn)料口內(nèi)側(cè)的桑枝條，上下二把飛刀切削進(jìn)料口外側(cè)的桑枝條。變直徑離心盤由四段圓弧組成，其中兩段為等直徑圓弧，半徑為R60；另兩段為變直徑圓弧，半徑由R45變到R66。為使變直徑離心盤隨主軸高速旋轉(zhuǎn)后不產(chǎn)生偏心質(zhì)量，兩段等直徑圓弧和兩段變直徑圓弧分別對(duì)稱布置。變直徑離心盤通過中間中64的孔套在主軸上，用二個(gè)M8的螺釘固定在刀盤上，并和刀盤一起回轉(zhuǎn)。為使直徑變化范圍大，獲得更大的離心力，變直徑離心盤的最大向徑盡量靠近進(jìn)料口內(nèi)側(cè)的左右二把飛刀。根據(jù)試驗(yàn)得知：桑枝皮纏繞主軸是從靠近刀盤處軸頸開始的。安裝了離心盤后，若出現(xiàn)纏繞首先應(yīng)在離心盤上，然后才會(huì)向遠(yuǎn)離刀盤的軸頸處延伸。一根桑枝條的主干部分長(zhǎng)若800mm左右，變直徑離心盤周長(zhǎng)約為414mm，而未安裝離心盤的軸頸周長(zhǎng)為200mm。假設(shè)削片過程中，桑枝條不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，下半部的皮_直未切斷，桑枝皮長(zhǎng)達(dá)800mm，可繞軸頸4圈，極容易纏繞，若全部繞在變直徑離心盤上不足2圈，顯然不易造成纏繞。另外，由于變直徑離心盤每轉(zhuǎn)一周，直徑由小到大變化二次．當(dāng)桑枝皮在扇葉片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的環(huán)形氣流作用下繞上離心盤時(shí)，由于變直徑離心盤的直徑由小到大地不斷變化，必將樹皮甩向篩網(wǎng)底部，即使偶爾有樹皮纏繞，由于變直徑離心盤的不規(guī)則曲線，不會(huì)越纏越緊，在離心力作用下，也會(huì)將樹皮甩開。
4、試驗(yàn)結(jié)果
將變直徑離心盤安裝在QS-4型樹枝粉碎機(jī)的刀盤上．開始粉碎試驗(yàn)，試驗(yàn)過程與未安裝防纏繞裝置相同，經(jīng)過半小時(shí)粉碎試驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)主軸上有纏繞；粉碎機(jī)工作2h后，仍未出現(xiàn)纏繞。在試驗(yàn)過程中從外殼與軸頸的間隙中觀察，偶爾也有樹皮纏繞在離心盤上，但是立即就被變直徑離心盤甩出。圖4是粉碎機(jī)工作2h后卸掉粉碎機(jī)上蓋看到的機(jī)殼內(nèi)外主軸上的情況，從圖4+可看出：機(jī)殼內(nèi)外的軸徑和離心盤上均無纏繞出現(xiàn)。在實(shí)際生產(chǎn)中，長(zhǎng)時(shí)間粉碎也未見桑枝皮纏繞主軸現(xiàn)象。實(shí)踐表明，改裝后粉碎機(jī)主軸不再被桑植皮纏繞。
相關(guān)粉碎機(jī)產(chǎn)品：
1、
秸稈粉碎機(jī)
2、
秸稈揉搓機(jī)
3、
鍘草機(jī)
