制粒机及其切刀装置的制作方法

本技术涉及制粒机，用于将碎的饲料、生物质颗粒等压制成高密度的料棒，还涉及制粒机的切刀装置，用于将料棒切断。

背景技术：

现有的压辊环模制粒机，参见图1，包括固定在机座上的环模1，环模上沿径向开有模孔；在环模内有转动的主轴2，主轴的两侧固定设置有压辊轴3，两个压辊4分别通过轴承转动设置在压辊轴3上。压辊轴上开有对轴承进行润滑的加润滑油孔。压辊外周面与环模内周面相内切。主轴转动，压辊始终沿环模内周面移动，进入环模内圈的碎物料被压辊压入模孔后，从环模外圈出来形成密度较高的料棒。其缺点：压辊环模制粒机两压辊同时由内相对向外挤压，环模从内向外受力，容易开裂损坏；压辊与环模之间相对滑动，物料容易堵塞在压辊与环模之间，负荷大，压辊、压辊轴、环模等主要零部件受力很大，温升高，使用一段时间就损坏；电机功耗高，产量低，能耗高；因为压辊要密闭在包括环模等在内的一个腔体内，而加润滑油孔在压辊轴上，加润滑油时需要打开腔体，十分不方便；同时，因为零部件温度高，需要经常加润滑油时，而加润滑油时需要停机，所以生产效率低。另外，压辊和环模之间的距离是固定的，如有硬的杂质进入到压辊和环模之间，也会对压辊或环模造成损坏。

现有的制粒机的切刀装置中，一个整体式的切刀在环模外圈外侧，沿着平行于环模的轴线方向延伸。由于切刀是一个整体，只要切刀某一个部位损坏，就要整体更换。切刀受力较大。整体式的切刀同时对从环模外圈出来的位于环模同一个轴线方向上的各料棒进行切断，切刀受力加大，收到的冲击载荷也大，切刀容易磨损、损坏。

技术实现要素：

本技术的目的是提供一种受力小、更换方便、不易磨损、使用寿命长的制粒机的切刀装置。

本制粒机的切刀装置，它包括扇形盘，扇形盘的周向上固定有多个沿着扇形盘的轴线方向延伸的刀杆，在刀杆上设置有沿着扇形盘的径向延伸的切刀，所有切刀位于扇形盘的轴线方向的不同位置上。

上述的制粒机的切刀装置，切刀可拆卸连接在刀杆上，刀杆可拆卸连接在扇形盘上。

上述的制粒机的切刀装置，扇形盘的扇形角为50°-180°。

上述的制粒机的切刀装置，切刀为四棱柱形，四棱柱的轴线沿着扇形盘的径向延伸。

本制粒机的切刀装置的有益效果：使用时，扇形盘与制粒机的环模相对转动（如扇形盘转动，环模不转动；或者扇形盘不转动，环模转动）。切刀位于环模上的模孔的出口处，切刀即可对料棒进行切断。本切刀装置中的切刀有多个，其有益效果：1、其中一个切刀磨损或损坏，可以单独更换。而现有的整体式切刀，只要切刀某一个部位损坏，就要整体更换。2、切刀受力较小。多个切刀分别对各料棒进行切断，也就是说，对料棒的切断力分别由在环模的轴线方向排列的多个切刀共同承担。也可以说，每个切刀只对特定的部分料棒进行切断，每个切刀只承担部分切断力（一般来说，一个切刀只对从位于环模同一个横截面上的模孔出来的料棒进行切断），所以本切刀装置也可以说是定向切刀装置，各切刀磨损、损坏的可能性降低。

本专利同时提供了一种环模、切刀等零部件受力小、负荷稳定、使用寿命长、能耗低、产量高、生产效率高、更换切刀方便的制粒机。

本制粒机，包括机座，转动设置在机座上的两个啮合的齿轮环模，用于驱动一个齿轮环模转动的动力机构；齿轮环模上有沿径向延伸的模孔；模孔进口、出口分别在齿轮环模外圈和内圈上；在机座上设置进料通道，进料通道的出口位于两个齿轮环模外圈的啮合部；经进料通道进入的物料被两个啮合的齿轮环模从模孔进口压入模孔后形成料棒而从模孔出来；它还包括上述的切刀装置，设置在机座上的扇形盘与齿轮环模同轴，该扇形盘的外周沿着齿轮环模的内圈周向延伸；在扇形盘的外周上固定刀杆，用于切断料棒的切刀在齿轮环模的内圈处。

所述的制粒机，在齿轮环模轴线排布上的每个切刀分别与排布在齿轮环模的轴线上的每一个模孔相对应，切刀只对从相对应的模孔出来的料棒切断。

所述的制粒机，每个刀杆上设置有两个切刀，每个刀杆上的两个切刀在以齿轮环模的横截面为对称面对称，所述横截面经过齿轮环模宽度的中点。

所述的制粒机，它还包括一个与动力机构相连的输入轴，输入轴上设置有与一个齿轮环模相啮合的主齿轮；扇形盘的内周固定在齿轮环模轴上，在扇形盘两侧的齿轮环模轴上均转动设置有轮毂，轮毂外周通过辐条与齿轮环模的侧部连接；在辐条上固定有伸入到齿轮环模内圈内的排料叶片；排料叶片位于扇形盘与辐条之间；刀杆和切刀位于排料叶片与齿轮环模内圈之间的间隙内；排料叶片与齿轮环模的轴线方向成一定夹角，当排料叶片随齿轮环模转动时，排料叶片能够把切刀切断的料棒推至齿轮环模的两侧。轮毂、辐条、排料叶片和齿轮环模一起绕齿轮环模轴转动，齿轮环模轴不转动，扇形盘、刀杆和切刀不会对排料叶片的转动造成妨碍，该方案把切刀、齿轮环模、主齿轮、排料叶片等有机的组合起来，有效的利用了空间，简化了结构，缩小了本制粒机的体积，轮毂采用辐条与齿轮环模的侧部相连，不会对排料叶片向齿轮环模两侧排料造成妨碍。随着齿轮环模转动的排料叶片能够把切刀切断的料棒顺利的推至齿轮环模的两侧而排出。当然，为了防止转动排料叶片与刀杆、切刀之间干涉，刀杆、切刀位于排料叶片与齿轮环模内圈之间的间隙内。

本制粒机的有益效果：本技术的环模为带有齿的齿轮环模，两个齿轮环模之间通过齿啮合传动。碎的物料进入两个齿轮环模外圈的啮合部后，随着两个齿轮环模的啮合转动，碎的物料进入两个齿轮环模上的啮合齿之间，由于两个齿轮环模上的啮合齿之间空间逐渐减小，碎物料即被压入模孔形成料棒，并从齿轮环模内圈处模孔出口露出。达到对碎物料进行压制制取料棒的目的。本制粒机为齿轮环模制粒机，与传统的压辊环模制粒机相比具有如下优点：齿轮环模采用啮合的齿结构，形成定量强制喂料，物料不会堵塞，负荷比较稳定，消耗的功率比较小，使用寿命长。齿轮环模制粒机是两齿轮环模啮合从而产生挤压力将物料挤压成型，齿轮环模受力较小，不会损坏，不会开裂。在齿轮环模的径向布有模孔，挤压阻力小，产量高，功耗低；两齿轮环模上的模孔同时出料，因而提高了产量，并且与现有的压辊环模制粒机相比，在同样的产量降低了能耗。本齿轮环模制粒机因为无压辊，无需对压辊轴承进行加润滑油润滑，可以连续作业，生产料率高。

上述的制粒机，齿轮环模的齿顶和齿根均设置有模孔。最好，沿着齿轮环模的周向方向，在一个齿顶上有两个模孔，在一个齿根上有两个模孔。

所述的制粒机，两个齿轮环模啮合时，两个齿轮环模上的模孔进口相互错开。也就是说，一个齿轮环模上的模孔在该齿轮环模外圈处的进口与另一个齿轮环模上的模孔在另一个齿轮环模外圈处的进口相错，这样物料的压缩比更大。模孔包括两段直径不同的圆孔，在模孔进口处的一段圆孔直径小于在模孔出口处的另一段圆孔。直径较大的圆孔可以降低料棒移动的阻力。

上述的制粒机，齿轮环模转动设置在齿轮环模轴上；两根齿轮环模轴中的一根为固定轴，另一根为浮动轴；固定轴固定在机座上，浮动轴在径向方向上可相对于固定轴移动的设置在机座上；在机座与浮动轴之间设置有常态时使得浮动轴上的齿轮环模与固定轴上的齿轮环模接触的弹性元件。该技术方案中，固定轴和浮动轴均不能相对于机座转动，但浮动轴可以相对于固定轴沿径向移动（平移），我们知道，碎物料内可能会含有硬的杂质，两个齿轮环模之间的物料也可能会堵塞，硬的杂质或者堵塞的物料如果进入啮合齿之间，两个齿轮环模若相对不能沿径向移动（而让杂质或堵塞物通过），可能对啮合齿造成损坏。本专利采用一根可以相对于固定轴移动的浮动轴，解决了该问题。

上述的制粒机，在机座上设置有防止浮动轴沿径向向固定轴移动而超过浮动轴与固定轴之间设定的最小距离的限位装置。为了防止浮动轴在弹性元件的作用下向固定轴移动，造成啮合齿之间压力很大，啮合齿容易磨损，设置了限位装置。

上述的制粒机，浮动轴的两端均设置在浮动轴座上，浮动轴座滑动设置在机座上的两个平行的浮动轴滑槽内；两个浮动轴座在浮动轴滑槽内滑动时，带动浮动轴沿径向相对于固定轴移动；浮动轴滑槽的远离固定轴的端部是浮动轴座可以进出的开口端。这种结构，浮动轴座可以从浮动轴滑槽开口端取出，当然浮动轴座上的浮动轴、浮动轴上的齿轮环模均可以方便的从机座上取下，方便对损坏的齿轮环模进行更换。

上述的制粒机，固定轴的两端均设置在固定轴座上，固定轴座滑动设置在机座上的两个平行的固定轴滑槽内；固定轴滑槽的至少一个端部是固定轴座可以进出的开口端；固定轴座可拆卸连接在固定轴滑槽内。这种结构，固定轴座可以从固定轴滑槽开口端取出，当然固定轴座上的固定轴、固定轴上的齿轮环模均可以方便的从机座上取下，方便对损坏的齿轮环模进行更换。

所述的制粒机，在机座上翻转连接有压板，压板上铰接有连接有伸入所述开口端的推力轴，弹性元件设置在推力轴与浮动轴座之间。采用翻转连接在机座上的压板，通过压板、推力轴抵在弹性元件的一端，方便的拆装。

所述的制粒机，齿轮环模通过轴承转动设置在齿轮环模轴上，在齿轮环模轴的轴端设置有对所述轴承加注润滑油的加润滑油孔。通过位于齿轮环模轴的轴端的加润滑油孔加注润滑油，十分方便。

所述的制粒机，在一个齿轮环模的两侧设置有挡料环，挡料环沿齿轮环模的径向延伸，挡料环的宽度不小于两个相啮合的齿轮环模的齿根之间距离。当两个齿轮环模上的啮合齿之间空间逐渐减小时对该空间内的碎物料进行挤压，为了防止被挤压的物料从齿轮环模的两侧出来，设置挡料环，挡料环能够挡住碎物料，防止物料在平行于齿轮环模的轴向方向上从齿轮环模的两侧出来。

附图说明

图1是现有的制粒机原理示意图；

图2是本制粒机的主视图；

图3是本制粒机的俯视图；

图4是图2的a-a剖视图；

图5是图3的c-c剖视图；

图6是图2的b-b剖视图；

图7是主齿轮环模16、副齿轮环模17、水平切刀装置2等相对关系的主视图；

图8是主齿轮环模16、副齿轮环模17、水平切刀装置2等相对关系的俯视图；

图9是主齿轮环模16、齿轮环模轴110、水平切刀装置2等相对关系的截面图；

图10是图7中的局部放大图；

图11是水平切刀装置示意图；

图12是图11的右视图；

图13是主齿轮环模的主视图；

图14是主齿轮环模的左视图；

图15是辐条、轮毂等主视图；

图16是辐条、轮毂等左视图；

图17是图15的d-d剖视放大图；

图18是前板主视图；

图19是图18的俯视图；

图20是压板、副齿轮环模轴座等在正常工作状态的示意图；

图21是压板、副齿轮环模轴座等在拆卸副齿轮环模轴座时的示意图；

图22是图21的俯视图；

图23是主齿轮环模16、副齿轮环模17、定向切刀装置5等相对关系的主视图；

图24是主齿轮环模16、副齿轮环模17、定向切刀装置5等相对关系的俯视图；

图25是主齿轮环模16、齿轮环模轴110、定向切刀装置5等相对关系的截面图；

图26是定向切刀装置的主视图；

图27是定向切刀装置、齿轮环模轴等沿齿轮环模轴的轴线方向的相对关系的示意图；

图28是定向切刀装置沿周向方向展开示意图；

图29是定向切刀装置在切断料棒时沿周向方向展开示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步说明。

实施例1：

参见图2-6所示齿轮环模制粒机，它包括机座9，制粒装置1、水平切刀装置2或者定向切刀装置5、排料装置3、平移装置4等。

机座9主要包括前板91、后板93、左板92、右板94围成的长方体工作空间，底座95等。

1、制粒装置

参见图7-10，制粒装置1主要由主齿轮轴11、主齿轮环模16、副齿轮环模17、轮毂19、119、辐条18、118等组成。

主齿轮轴11通过轴承转动设置在前板91、后板93上。主齿轮轴11通过联轴器12与减速机13的输出轴相连，减速机与电动机14通过皮带传动。

齿轮环模有两个，分别是主齿轮环模16与副齿轮环模17。主齿轮轴11上的主齿轮15与主齿轮环模16相啮合，主齿轮环模16与副齿轮环模17啮合。

在主齿轮环模的两侧部各通过三根辐条18与轮毂19固定相连（三根辐条18的外端嵌入主齿轮环模两侧端面上开有的三个凹槽140内，并通过固定在主齿轮环模两侧端面上的辐条压板141压住；三根辐条18的内端与轮毂19焊接），轮毂通过轴承137转动设置在固定轴（齿轮环模轴）110。固定轴的两端均设置在固定轴座111上，固定轴与固定轴座111通过键连接（固定轴不能相对于与固定轴座111转动）。

为了对轴承137进行润滑，在固定轴和浮动轴的两端均设置有对轴承137加注润滑油的加润滑油孔138。

在副齿轮环模17的两侧部各通过三根辐条118与轮毂119固定相连（三根辐条118的外端嵌入副齿轮环模两侧端面上开有的三个凹槽内，并通过固定在副齿轮环模两侧端面上的辐条压板141压住；三根辐条118的内端与轮毂119焊接），轮毂通过轴承转动设置在浮动轴（齿轮环模轴）120。浮动轴的两端均设置在浮动轴座121上，浮动轴与浮动轴座121通过键连接（浮动轴不能相对于与浮动轴座121转动）。

参见图10、13、14，沿着齿轮环模的周向方向，在主齿轮环模的齿顶和齿根上分别有两个沿径向延伸的模孔112，在副齿轮环模的齿顶和齿根上分别有两个沿径向延伸的模孔122；模孔进口、出口分别在齿轮环模外圈和内圈上。各模孔包括两段直径不同的圆孔，在模孔112、122进口处的一段圆孔132直径小于在模孔出口处的另一段圆孔133。

两个齿轮环模啮合时，两个齿轮环模上的模孔进口相对（当然，两个齿轮环模上的模孔进口也可相互错开，即一个齿轮环模上模孔的进口与另一个齿轮环模上模孔的进口相错）。

在机座上部设置进料通道134，进料通道的出口处设置有进料调节板143。进料调节板143位于两个齿轮环模外圈的啮合部135上方。参见图5、图7、图23，两个齿轮环模按图示方向转动时，经进料通道进入的物料被两个啮合的齿轮环模从模孔进口压入模孔后形成料棒136而从模孔出来。

在主齿轮环模的两侧设置有挡料环139，挡料环139被设置在辐条压板141上的螺钉142压紧在主齿轮环模的两侧，挡料环从主齿轮环模的齿根处沿主齿轮环模的径向延伸至副齿轮环模的齿根处，挡料环的宽度不小于两个相啮合的齿轮环模的齿根之间距离。

2、切刀装置

在主齿轮环模内部的切刀装置和在副齿轮环模内部的切刀装置相同，现仅以主齿轮环模内部的切刀装置为例进行说明。切刀装置有两种，一种是水平切刀装置2。另一种是定向切刀装置5。

参见图10、11，水平切刀装置2包括内圈有花键24的环形刀架座21，刀架22，一个整体式切刀23、刀柄25、螺栓26。刀架座21位于固定轴的两个轮毂之间，与固定轴通过花键副连接。刀架座的上部有刀架22。刀柄25沿主齿轮环模的径向延伸，切刀在主齿轮环模的内圈内侧沿着平行于齿轮环模的轴线延伸。刀架22与刀柄25以穿过刀柄上的腰形孔的螺栓26相连，这样松开螺栓26可以调节切刀到主齿轮环模内圈的距离。切刀的一端有刀刃部，当主齿轮环模相对于切刀转动时，从模块内出来的料棒即被切刀切断。

3、排料装置

在主齿轮环模内部的排料装置和在副齿轮环模内部的排料装置相同，现仅以主齿轮环模内部的排料装置为例进行说明。

参见图15-17，在主齿轮环模两侧的辐条18的内侧均固定有伸入到齿轮环模内圈内的排料叶片31；在主齿轮环模的轴线方向上，排料叶片31位于刀架24与辐条18之间；在主齿轮环模的径向方向上，切刀23位于排料叶片31与主齿轮环模内圈之间的间隙内。排料叶片与主齿轮环模的轴线方向成45°夹角，当排料叶片随主齿轮环模转动时，排料叶片能够把切刀切断的料棒推至齿轮环模的两侧，使得料棒经过辐条向齿轮环模的外侧流出。

切刀装置和排料装置工作时，齿轮环模轴不转，齿轮环模与轮毂、辐条、排料叶片连为一体转动，而切刀装置是与齿轮环模轴用（花）键连接的，所以当齿轮环模转动的时候，齿轮环模轴与切刀装置不转，物料从齿轮环模出料时会被切刀切断。被切刀装置切断的成品料长度，就是齿轮环模转动一圈从齿轮环模模孔中挤压出的物料的长度。被切刀切断的成品，经排料叶片从齿轮环模的两侧排至出料口。

4、平移装置

参见图18-22，平移装置4主要包括固定轴座111、浮动轴座121、压板412、弹簧416、限位螺栓49等。

前板91、后板93均开有平行的固定轴滑槽41；连接在固定轴两端的两个固定轴座111滑动设置在两个固定轴滑槽41内。固定轴滑槽的一个端部是固定轴座可以进出的开口端43；固定轴座111通过定位螺栓44固定在位于前板91、后板93上的定位座45上。

前板91、后板93均开有平行的浮动轴滑槽46；连接在浮动轴两端的两个浮动轴座121上滑动设置在两个浮动轴滑槽46内。浮动轴滑槽的远离固定轴的端部是浮动轴座可以进出的开口端48。限位螺栓49设置在固定在位于前板91、后板93上的限位座410上。两个浮动轴座在浮动轴滑槽内滑动时，带动浮动轴沿径向相对于固定轴移动。

两个开口端48的下部各通过销轴411与两块压板412翻转连接。两块压板的上端设置有与前板或后板通过可插拔的插销419连接的连接孔420。两块压板之间的转轴413与推力轴414的一端铰接。推力轴伸入到开口端48处，推力轴414前端滑动连接有固簧套415，固簧套前端滑动连接有定位套417，定位套417前端与浮动轴座接触。固簧套415的后端具有台阶部。套装在固簧套中间部位的弹簧416位于定位套与固簧套台阶部之间，圆螺母418与推力轴上的螺纹配合，圆螺母418前端与固簧套台阶部的后部接触。

正常工作时，插销419把压板和前板（或后板）连接在一起，推力轴伸入的开口端48内，弹簧推动浮动轴座向固定轴座移动的状态，上端主齿轮环模与副齿轮环模啮合。如果副齿轮环模损坏需要更换，拔下插销，绕销轴411翻转压板，取下推力轴等零部件，即可沿浮动轴滑槽滑动浮动轴座，把浮动轴座从开口端48处取下，浮动轴、副齿轮环模等也一并取下即可。

取下副齿轮环模后，松开定位螺栓44，固定轴座也可沿固定轴滑槽滑动，从开口端43处把固定轴座取下，固定轴、主齿轮环模等也一并取下即可。这样也可对主齿轮环模进行更换。

常态时，弹簧416通过定位套推动浮动轴座沿着浮动轴座滑槽向固定轴座移动，使得浮动轴上的副齿轮环模与固定轴上的主齿轮环模处于啮合接触状态。通过转动圆螺母，可以调节圆螺母相对于推力轴的轴向位置，从而改变推力轴台阶部与定位套之间的距离，达到调节弹簧的弹力的目的。

当浮动轴座沿齿轮环模径向向固定轴座平移，浮动轴座与限位螺栓49接触后，浮动轴座就不能再向固定轴座移动，也就是说，当浮动轴座与限位螺栓49接触时，浮动轴座与固定轴座之间距离最小，副齿轮环模与主齿轮环模之间的间隙达到最小。

5、定向切刀装置5。

参见图26-29，定向切刀装置5包括内圈有（花）键54的环形刀杆座51，设置在刀杆座51上的圆盘58、刀杆55、切刀53。圆盘的一部分即扇形盘52上沿周向开有刀杆槽59，扇形盘52的扇形角约90°，其外周沿着主齿轮环模的周向延伸，在扇形盘外周上的刀杆槽内通过螺钉57连接有多个沿着平行于主齿轮环模的轴线方向延伸的刀杆55，在每个刀杆上设置有两个沿着齿轮环模的径向延伸的正四棱柱形切刀53，切刀通过螺钉56可拆卸连接在刀杆上，刀杆通过螺钉57可拆卸连接在扇形盘上。

每个刀杆上的两个切刀在以主齿轮环模16的横截面161为对称面对称，所述横截面通过主齿轮环模宽度（主齿轮环模沿轴线162方向上的尺寸）的中点。所有切刀位于主齿轮环模的轴线162方向的不同位置上。逆时针沿着主齿轮环模的周向方向依次排列在各刀杆上的切刀，到所述横截面161的距离逐渐缩小。

在齿轮环模轴线排布上的每个切刀53分别与排布在齿轮环模的轴线上的每一个模孔112相对应，每个切刀只对从相对应的模孔出来的料棒136切断。

参见图23-25，当使用定向切刀装置5时，与定向切刀装置5相应的排料装置与使用水平切刀装置时的排料装置略有不同。不同之处如下：使用定向切刀装置时，在主齿轮环模的轴线方向上，排料叶片31位于扇形盘52与辐条之间；在主齿轮环模的径向方向上，刀杆55和切刀53位于排料叶片31与主齿轮环模内圈之间的间隙内。

在副齿轮环模内部的定向切刀装置和所述的在主齿轮环模内部的定向切刀装置相同，不再赘述。

本技术是一种（双）齿轮环模制粒机，其能量传递过程：电动机→皮带轮→减速机→主齿轮→主齿轮环模→副齿轮环模。其工作原理，碎物料经进料机构的进料通道进入两齿轮环模外圈中心的啮合部，由于在齿轮环模的齿顶齿根上加工一定数量的模孔，以压板压住两个浮动轴座起到支撑作用，依靠两齿轮环模啮合过程中产生的挤压力将物料模孔中挤压至齿轮环模内部，形成细长圆柱棒。在齿轮环模内部，切刀装置与齿轮环模轴是固定不旋转的，而齿轮环模是旋转的，因此齿轮环模与切刀产生相对旋转时会有剪切力，此剪切力将从齿轮环模模孔中挤压出来的细长圆柱棒切断成成品，固定在辐条上的排料叶片将切断的成品从齿轮环模内排出至两侧的出料口。

本齿轮环模制粒机与传统压辊环模制粒机相比具有如下优点：

1、压辊环模制粒机两压辊同时由内相对向外挤压，环模从内向外受力，容易开裂损坏。本齿轮环模制粒机是两齿轮啮合从而产生挤压力将物料挤压成型，环模不容易开裂。

2、在齿轮环模的齿顶齿根都布满模孔，产量高、挤压阻力小，所功耗低。

3、啮合齿结构，形成定量强制喂料，所以负荷比较稳定，消耗的电机功率比较小。

4、两环模同时出料，因而提高了产量，并且在同样的产量时降低了能耗。

5、齿轮环模制粒机因为无压辊，只需在设备的齿轮环模轴的轴端加注加润滑油因而降低了故障率。