摘要
本文针对我国牛羊养殖业不断向现代化、规模化发展，对高效率饲草粉碎机的需求逐渐增大的问题，设计了一种旋筒供料锤式饲草粉碎机，该机采用旋筒供料的填料方式，减轻劳动强度，节省人工成本，提高生产效率。本文主要研究内容和结论如下： （1）根据实际生产需求，对旋筒供料饲草粉碎机的整机结构和工作原理进行了设计，对其关键部件选型和参数选择进行了理论计算。选用直刀型锤片和凹面型圆孔筛，确定最低粉碎转速为1204r/min，圆筒料仓的旋转速度为5-10r/min，液压马达排量分别为201mL/r、50mL/r，齿轮泵排量为80mL/r。 （2）采用EDEM软件建立羊草茎秆的离散元模型，选取粉碎转速、锤片数量、筛孔直径3个关键因素进行粉碎机的单因素仿真试验，分析得出粉碎长度随着粉碎转速、锤片数量的增加和筛孔直径的减小而减小；粉碎转速和锤片数量对粉碎旋转轴承受的扭矩起主要影响，随着粉碎转速和锤片数量的增加，粉碎旋转轴承受的扭矩随之增大。通过响应面仿真试验得到：各因素对粉碎长度为30-50mm比重的影响中，影响作用的主次顺序为：锤片数量＞粉碎转速＞筛孔直径，其中粉碎转速与筛孔直径、锤片数量与筛孔直径的交互作用极显著；在对粉碎旋转轴承受最大扭矩的影响中，影响作用的主次顺序为粉碎转速＞锤片数量＞筛孔直径，其中各因素之间的交互作用均极显著。建立粉碎长度为30-50mm的比重Y1、粉碎旋转轴承受的最大扭矩Y2关于自变量粉碎转速A、筛孔直径B、锤片数量C的回归方程，对参数进行优化求解，得到最优的参数组合，并通过仿真试验验证。 （3）使用Adams与Simulink联合仿真的方法对粉碎转子的启动过程进行仿真模拟，得到粉碎转子的启动特性；通过Adams多体动力学分析软件对锤片工作时运动和载荷的变化进行仿真分析，得到锤片工作时的载荷变化，确定对粉碎转子进行有限元分析的载荷边界条件；采用ANSYS有限元分析软件对粉碎转子施加载荷后的性能进行分析；通过对锤片结构进行静力学分析，得到锤片的最大变形位置和变形规律，并通过第四强度理论对锤片的强度进行校核；对粉碎转子装配体的前六阶模态进行求解，通过对模态振型和频率分析得出转子在锤片处最易发生位移变形，并且粉碎转子的前六阶固有频率远大于激励频率，因此引起粉碎转子发生共振的几率极小。 （4）进行旋筒供料锤式饲草粉碎机样机的试制与试验。根据实际加工条件确定样机的主要参数：粉碎转速为1700r/min、筛孔直径为95mm、锤片数量为30把；通过试验对样机的粉碎性能进行检验，得到样机的平均粉碎效率达到25m3/h以上，粉碎长度分布在2-6cm的比例达到74%，破节率大于90%，破壁、搓揉效果良好，验证样机设计的正确性，可以满足牛羊养殖中的使用需求。
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