香蕉假茎揉碎机粉碎装置的有限元分析

　　摘要：针对我国的香蕉假茎利用率低、浪费严重、污染环境等问题，本文设计了香蕉假茎揉碎机粉碎装置。利用Solidworks软件建立了粉碎装置三维实体模型，以有限元分析软件SolidworksSimulation模块为平台，对粉碎刀在正常工况下进行有限元分析校核讨论，由分析结果得到，粉碎装置设计安全可靠，对促进我国香蕉主产区香蕉假茎的综合利用和提高香蕉种植的经济效益具有重要意义。
　　Abstract：Aimingatthehugewaste，lowutilizationofbananastemfiberandtheenvironmentpollutioncausedbyit，theauthorredesignoneofthemaincomponentsofthecrumplemachine--thecrushingdevice，buildthedevice's3DsolidmodelingwiththeSolidworkssoftware，basedonthefiniteelementmodel—SolidworksSimulation，makethefiniteelementanalysisanddiscussofthecrushingbladeundertheproperoperatingcondition.Thedesignissafeandreliableaccordingtotheanalysis，andwouldbegreathelptopromotethecomprehensiveutilizationofbananasstemfiberinthemainproducingareasandraisetheeconomicbenefitsofbananacultivation.
　　关键词：香蕉假茎；揉碎机；Solidworks；有限元分析
　　中图分类号：S224.1+49文献标识码：A文章编号：1006-4311（2013）30-0039-02
　　0引言
　　我国是世界香蕉生产的主要国家之一，2010年我国香蕉种植面积达到35.33万hm2左右，产量约为985万吨，若香蕉假茎与香蕉产量的重量比为2.4，则年产香蕉假茎量达2400万吨。长期以来，除少量用作肥料和燃料外，大部分弃于田间，任其腐烂，既浪费资源又污染环境[1-3]。一种处理香蕉假茎的有效方法是通过香蕉秸秆揉碎机对其加工，通过揉碎，可以将香蕉假茎加工成具有一定长度和粗细度的丝状段，丝状段的香蕉假茎可以用于牲畜的饲料、还田肥料和造纸原料等。
　　香蕉假茎揉碎机的核心部件是粉碎装置，粉碎装置主要由粉碎刀滚和粉碎刀组成，粉碎刀滚筒转速、回转半径、粉碎刀形状和排列直接影响到揉碎机处理香蕉假茎的加工质量和生产效率。因此，本文设计出满足处理香蕉假茎工作性能的粉碎刀滚和粉碎刀，并通过Solidworks软件对粉碎装置三维实体造型以及对粉碎刀进行有限元分析。
　　1粉碎装置的设计及工作原理
　　1.1粉碎装置主要参数的确定粉碎刀的排列方式不仅影响香蕉假茎的揉碎质量，而且影响揉碎机的平衡性。本设计在粉碎刀滚圆柱面圆周方向均匀分布3排粉碎刀，每排粉碎刀在轴向方向有5把粉碎刀，每把粉碎刀通过焊接方式与粉碎刀滚圆柱面固定。粉碎刀的设计有以下优点：①粉碎刀排列无漏割。②粉碎刀轴向间距大，径向相邻的揉碎刀夹角大，避免了香蕉假茎干扰和阻塞。③粉碎刀轴向分布均匀，径向呈等角分布，空载旋转时粉碎刀滚所受载荷均匀，粉碎刀不会产生离心力。
　　1.1.1粉碎刀滚转速确定粉碎刀滚转速高低的选取直接影响香蕉假茎揉碎效果[4]，粉碎刀滚转速太高增加揉碎机的能耗、不平衡性和噪声，粉碎刀转速太低影响揉碎机对香蕉假茎的加工质量和生产效率。由于秸秆理论切割长度L取决于秸秆喂入速度V和单位时间内的切割次数[5]，得出下式：n=■（1）
　　式（1）中：Z——圆周方向粉碎刀数，Z=3。