轴流式刀爪组合生物质燃料综合破碎机的制作方法

本发明涉及生物质燃料破碎加工设备，具体地指一种轴流式刀爪组合式生物质燃料综合破碎机。

背景技术：

随着国民经济建设的快速发展，农林业、建筑业、各种工业一般都会产生大量的生物质废弃物，而且数量逐年增加，严重制约着经济的正常发展和大气环境的保护，大量的生物质废弃物被抛弃直至就地焚烧，既污染了大气环境也浪费了宝贵的可再生生物质资源，将这些工农业废弃物作为生物质燃料进行综合利用已经刻不容缓。生物质燃料的种类比较复杂，有林业废弃物、农业废弃物、工业废弃物与副产品、食品垃圾、能源作物等，具有原始性状各异、长度与直径范围很广、质地及硬度差异较大等特点，要对收集后的生物质燃料进行破碎加工，一般采用机械设备进行作业，加工后生物质燃料的粒度、长度、直径等指标必须符合生物质燃料的相关技术标准，可作为工农业生产及生物质发电的燃料，对促进节能减排、绿色环保有着重要的社会与经济作用，如何对生物质燃料进行破碎加工，已成为生物质能源开发与综合利用的关键之一。

近年来国家和各级政府加大了对生物质燃料综合利用的力度，投入大量资金与机械设备用于生物质燃料的收集与加工，为工农业生产和生物质制油发电提供可再生的生物质能源。生物质燃料综合破碎机是一种用于农作物秸秆、山林废弃物、工业及建筑废弃物等生物质物料的破碎加工专用装备，它可将条状、块状的各类生物质原料加工成一定粒径的标准燃料，生物质破碎机从机型上分为大型、中型和小型，从喂料方式上分为卧式和立式，从破碎装置上分为盘式和辊式，从作业方式分为移动式和固定式，从动力配套上分为电动机和柴油机。

目前，现有的生物质燃料破碎机主要存在以下缺点：1)普遍受到燃料种类及特性的限制，通用性较差，加工效率与破碎质量较低，如：盘式破碎机主要用于农作物秸秆的粉碎加工，辊式破碎机主要用于山林废弃物和废弃建筑模板的破碎加工；2)现有的破碎机主要为中型或小型破碎机，破碎效率不高；3)进料容易堵塞；4)破碎机关键工作部件设计不合理且磨损严重，机型小且消耗动力大。这些不足之处严重制约着生物质燃料的加工与利用，因此，大型高效的生物质燃料综合破碎机的研制已成为生物质燃料收集与加工机械化关键技术之一。

技术实现要素：

本发明的目的就是要提供一种轴流式刀爪组合式生物质燃料综合破碎机，该破碎机为大型破碎机，通用性好，不易堵塞，破碎效率高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种轴流式刀爪组合式生物质燃料综合破碎机，包括机架，所述机架前部设有喂料仓，所述喂料仓内设有逐稿器式水平喂料输送机，所述逐稿器式水平喂料输送机后端顶部设有强制喂料机，所述强制喂料机后部设有与所述喂料仓相通的破碎加工仓，所述破碎加工仓上连有筛分出料仓，所述破碎加工仓内设有轴流式刀爪组合破碎辊，所述轴流式刀爪组合破碎辊外周同轴套装组合式破碎分离筛，所述破碎加工仓上开有破碎筛网排料出口，所述破碎筛网排料出口上连有滚筒式燃料筛分机，所述滚筒式燃料筛分机位于所述筛分出料仓内，所述滚筒式燃料筛分机的碎料出料口上连有出料输送机；所述轴流式刀爪组合破碎辊包括辊筒，所述辊筒的外壁沿其周向间隔设置有若干成行排列的切削刀组，每行所述切削刀组由若干个沿辊筒轴向间隔布置的可弹性弯曲式切削刀机构组成，相邻两行所述切削刀组上的切削刀机构交错布置；每行所述切削刀组上的相邻两个切削刀机构之间设置有刀爪组，并且位于同一行上的刀爪组与切削刀机构交替布置；所述刀爪组由若干个沿辊筒轴向间隔布置的刀爪组成。

进一步地，所述辊筒由圆柱状的筒体、设置在筒体两端与其固定连接的幅盘、以及设置在两个幅盘中部的转轴组成；所述辊筒的外壁上对应设置有用于安装切削刀机构的安装槽。

进一步地，所述切削刀机构包括切削刀和用于安装切削刀的弹性安装座；所述弹性安装座由螺旋筒状的底座、若干个弯曲设置在底座一侧的弹性悬臂、倾斜设置在底座的另一侧用于与安装槽固定连接的底座固定板、以及设置在弹性悬臂悬置端的刀片安装板组成，所述切削刀与刀片安装板固定连接；所述底座固定板置入安装槽内与安装槽的内壁固定连接，所述底座位于安装槽内的最凹点，所述弹性悬臂向外弯曲延伸穿出安装槽与刀片安装板固定连接，且所述弹性悬臂可在外力的作用下弯曲收拢带动切削刀缩入安装槽内。

进一步地，所述切削刀与刀片安装板之间、所述底座固定板与安装槽之间均通过螺栓组件固定连接。

进一步地，所述切削刀包括刀片本体，所述刀片本体的长度方向一侧边缘设置有向下倾斜的楔形刀刃，所述刀片本体中部设置有若干个用于安装螺栓组件的通孔。

进一步地，所述刀爪为抗磨破碎刀爪或者硬质磨碎刀爪，所述刀爪通过螺栓组件与辊筒的外壁固定连接。

进一步地，所述抗磨破碎刀爪包括抗磨刀座，所述抗磨刀座的两侧边缘设置有抗磨刀刃，且抗磨刀座具有抗磨刀刃两侧的上表面设置有耐磨损层；所述磨刀座的中部设置有用于安装螺栓组件的第一安装沉孔。

进一步地，所述硬质磨碎刀爪包括硬质刀座，所述硬质刀座的两侧上表面上分别设置有若干个向上凸起具有锥顶角的硬质刀头，所述硬质刀头的中部设置有用于安装螺栓组件的第二安装沉孔。

进一步地，所述刀爪组由2～3个沿辊筒轴向间隔布置的刀爪组成。

进一步地，所述辊筒沿径向的横切面上相邻的切削刀机构的最凹点与刀爪的中心点之间的夹角α＝36°。

进一步地，所述滚筒式燃料筛分机包括圆筒筛网和圆筒筛网驱动轴，所述圆筒筛网驱动轴与所述圆筒筛网端部连接，且所述圆筒筛网一端与所述破碎筛网排料出口连通，另一端与所述出料输送机相通，所述圆筒筛网底部开有杂余出料口。

进一步地，所述逐稿器式水平喂料输送机包括逐稿器曲柄轴和多个单列逐稿器，所述多个单列逐稿器并列且错位铰接在所述逐稿器曲柄轴上，所述逐稿器曲柄轴与喂料输送机传动机构连接，所述喂料输送机传动机构与喂料输送机电动机连接。

进一步地，所述喂料仓顶部设有解包破碎机，所述解包破碎机位于所述逐稿器式水平喂料输送机上方。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

其一，本发明破碎机采用轴流式刀爪组合破碎辊，该轴流式刀爪组合破碎辊通过自适应切削刀片和爪式切削刀块的联合破碎，既适应质地坚硬、外形较大的木质类生物质燃料破碎加工，也适应质地松软、外形较小的秸秆类生物质燃料破碎加工，解决了现有生物质燃料破碎机功能单一、物料受限、工作效率和破碎质量无法保障的问题。

其二，本发明采用刀片式和刀爪式两种刀具组合的工作方式，将两种刀具相隔排列呈螺旋方向设置，保障生物质燃料在破碎加工过程中沿轴向流动，随破碎辊回转直至完全破碎后排出，可有效提高破碎效率和加工质量；本发明将传统的固定安装切削刀片改造为具有自适应功能的弹性切削刀片机构，在切削刀片受到过大阻力时可自动缩回到槽内，以减少刀具磨损并避免受到冲击损坏；破碎刀爪可以更换为耐磨破碎刀头或硬质合金刀头，以适应不同硬度物料的破碎加工。

其三，本发明的逐稿器式水平喂料输送机通过往复交错的运送方式，解决了物料运送不均匀、打滑且易堵塞的问题；解包破碎机将喂入的包捆状物料逐层破碎分解并均匀排出，适应于农作物秸秆等包捆的破碎加工，解决包捆体积过大造成的堵塞问题；组合式破碎分离筛可选用不同规格孔径及孔状的组合式破碎筛网进行组合，适应于不同类型物料的破碎与筛分加工，满足不同破碎粒度的要求，可以提高破碎效率并保证加工质量，降低筛网的使用成本；滚筒式燃料筛分机可以将破碎后物料中的泥沙等杂余清除，保障燃料的质量。

其四，本发明的主要工作部件均采用变频电动机独立驱动，各个装置与工作部件的运转速度均可调节，该破碎机可完成多种类型生物质燃料的破碎加工作业，提高破碎机的作业效率与破碎质量、延长破碎机的工作寿命及降低功率消耗、降低破碎机的使用成本及运行费用，满足我国生物质燃料加工生产机械化的需求，对加快农林业废弃物的综合利用、保护大自然环境及节能减排、促进我国生物质燃料综合利用的发展具有重要的现实意义和良好的应用前景。

附图说明

图1为一种轴流式刀爪组合式生物质燃料综合破碎机的主视结构示意图。

图2为图1的俯视结构示意图。

图3为图1中轴流式刀爪组合破碎辊的立体结构示意图。

图4为图3的侧视结构示意图。

图5为图4中弹性安装座的结构示意图。

图6为图4中切削刀的结构示意图。

图7为抗磨破碎刀爪的结构示意图。

图8为硬质磨碎刀爪的结构示意图。

图中：轴流式刀爪组合破碎辊100，喂料输送机电动机101，喂料输送机传动机构102，机架103，逐稿器曲柄轴104，喂料输送平台105，逐稿器式水平喂料输送机106，单列逐稿器107，解包破碎刀辊108，解包破碎机传动机构109，解包破碎机变频电动机110，解包破碎机111，金属履带式喂料输送112，强制喂料辊113，强制喂料机传动机构114，强制喂料机变频电动机115，强制喂料辊支架116，液压强制机构118，破碎加工仓121，组合式破碎分离筛122，破碎分离筛网间隙调节机构123，强制喂料机124，组合式破碎筛网125，组合筛网支架126，破碎辊电动机可调支架127，破碎辊传动机构128，破碎辊变频电动机129，筛分出料仓130，破碎筛网排料出口131，圆筒筛网132，滚筒式燃料筛分机133，碎料出料口134，出料输送机135，电磁式除铁器136，碎料升运输送机固定支架137，碎料升运输送机传动机构138，杂余输送机电动机139，杂余出料口140，皮带式杂余输送机141，杂余输送机固定支架142，碎料升运输送机变频电动机143，后底座144，圆筒筛网驱动轴145，滚筒式筛分机电动机146，液压系统147，控制系148，前底座149。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。

如图1，图2所示的轴流式刀爪组合式生物质燃料综合破碎机，包括机架103，机架103的下部固定有前底座149和后底座144，喂料仓105、破碎加工仓121和筛分出料仓130从前往后依次设置在机架103的上部；喂料仓105内设置有逐稿器式水平喂料输送机106，逐稿器式水平喂料输送机106由单列逐稿器107、逐稿器曲柄轴104、喂料输送机传动机构102和喂料输送机电动机101组成，六个单列逐稿器107采用并列且错位的形式铰链安装在三组逐稿器曲柄轴104上，喂料输送机电动机101通过喂料输送机传动机构102带动逐稿器曲柄轴104回转，逐稿器曲柄轴104再驱动单列逐稿器107相向运动；解包破碎机111设置在喂料仓105前部，位于逐稿器式水平喂料输送机106上方，解包破碎机变频电动机110安装在解包破碎机111的顶部，解包破碎机111的中部设置有解包破碎刀辊108，解包破碎机变频电动机110通过解包破碎机传动机构109驱动解包破碎刀辊108；强制喂料机124设置在破碎加工仓121的上方，两侧强制喂料辊支架116的下部设置有强制喂料辊113，强制喂料机电动机115固定在强制喂料辊支架116的上部，强制喂料机电动机115通过强制喂料机传动机构14驱动强制喂料辊113，两侧的液压强制机构118分别链接在强制喂料辊支架116和破碎加工仓121上；金属履带式喂料输送带112设置在强制喂料机124的下方，金属履带式喂料输送带112的前端与逐稿器式水平喂料输送机106相接，金属履带式喂料输送带112的后端与组合式破碎分离筛122相接；轴流式刀爪组合破碎辊100设置在破碎加工仓121内，破碎加工仓121后部固定有破碎辊电动机可调支架127，破碎辊变频电动机129安装在破碎辊电动机可调支架127上，破碎辊变频电动机129通过破碎辊传动机构128驱动轴流式刀爪组合破碎辊100；组合式破碎分离筛122由破碎分离筛网间隙调节机构123、组合式破碎筛网125和组合筛网支架126组成，组合式破碎分离筛122环绕设置在轴流式刀爪组合破碎辊100的外围，破碎分离筛网间隙调节机构123设置在组合式破碎分离筛122的上部，组合式破碎筛网125通过不同形式的组合安装在组合筛网支架126内，组合式破碎分离筛122的下部设置有破碎筛网排料出口131；滚筒式燃料筛分机133设置在筛分出料仓130内，滚筒式燃料筛分机133包括圆筒筛网132和圆筒筛网驱动轴145，圆筒筛网驱动轴145与圆筒筛网132端部连接，且圆筒筛网132上端与破碎筛网排料出口131连通，下端的碎料出料口34与出料输送机135相通，圆筒筛网132底部开有杂余出料口140，滚筒式筛分机电动机146通过圆筒筛网驱动轴145驱动圆筒筛网132；出料输送机135设置在滚筒式燃料筛分机133的碎料出料口134下方，通过碎料升运输送机固定支架137安装在机架103上，碎料升运输送机变频电动机143通过碎料升运输送机传动机构138驱动出料输送机135；电磁式除铁器136设置在筛分出料仓130的下方，与出料输送机135平行安装；皮带式杂余输送机141设置在杂余出料口140的下方，皮带式杂余输送机141通过杂余输送机固定支架142固定在机架103上，杂余输送机电动机139直接驱动皮带式杂余输送机141；液压系统147和控制系统148分被设置在机架103的下方。

上述方案中结合图3，图4所示，轴流式刀爪组合破碎辊100包括辊筒1，辊筒1由圆柱状的筒体1.1、设置在筒体1.1两端与其固定连接的幅盘1.2、以及设置在两个幅盘1.2中部的转轴1.3组成，两个幅盘1.2与筒体1.1的两端通过焊接的方式固定。辊筒1的外壁沿其周向间隔设置有若干成行排列的切削刀组2，每行切削刀组2由若干个沿辊筒1轴向间隔布置的可弹性弯曲式切削刀机构2.1组成，相邻两行切削刀组2上的切削刀机构2.1交错布置；辊筒1的外壁上对应设置有用于安装切削刀机构2.1的安装槽1.4。每行切削刀组2上的相邻两个切削刀机构2.1之间设置有刀爪组3，并且位于同一行上的刀爪组3与切削刀机构2.1交替布置；刀爪组3由若干个沿辊筒1轴向间隔布置的刀爪3.1组成，优选地，刀爪组3由2～3个沿辊筒1轴向间隔布置的刀爪3.1组成，辊筒1沿径向的横切面上相邻的切削刀机构2.1的最凹点与刀爪3.1的中心点之间的夹角α为36°。这样，通过采用刀爪组合的破碎方式，将刀片式和刀爪式两种刀具的功能和优势融合，既适应质地坚硬、单体直径及体积较大物料的破碎加工，也适应质地较为松弛、单体直径及体积较小物料的破碎加工，有效提高破碎加工机械的适用范围，可以完成多种生物质燃料的破碎加工作业。

上述方案中，结合图5，图6所示，切削刀机构2.1包括切削刀2.11和用于安装切削刀2.11的弹性安装座2.12；弹性安装座2.12由螺旋筒状的底座2.121、若干个弯曲设置在底座2.121一侧的弹性悬臂2.122、倾斜设置在底座2.121的另一侧用于与安装槽1.4固定连接的底座固定板2.123、以及设置在弹性悬臂2.122悬置端的刀片安装板2.124组成，切削刀2.11与刀片安装板2.124固定连接；底座固定板2.123置入安装槽1.4内与安装槽1.4的内壁固定连接，底座2.121位于安装槽1.4内的最凹点，弹性悬臂2.122向外弯曲延伸穿出安装槽1.4与刀片安装板2.124固定连接，且弹性悬臂2.122可在外力的作用下弯曲收拢带动切削刀2.11缩入安装槽1.4内。切削刀2.11与刀片安装板2.124之间、底座固定板2.123与安装槽1.4之间均通过螺栓组件固定连接。切削刀2.11包括刀片本体2.111，刀片本体2.111的长度方向一侧边缘设置有向下倾斜的楔形刀刃2.112，刀片本体2.111中部设置有若干个用于安装螺栓组件的通孔2.113。这样，将传统的固定安装切削刀片改造为具有自适应功能的弹性切削刀片机构，在切削刀片受到过大阻力时可自动缩回到槽内，以减少刀具磨损并避免受到冲击损坏。

上述技术方案中，结合图7，图8所示，刀爪3.1为抗磨破碎刀爪3.11或者硬质磨碎刀爪3.12，以适应不同硬度物料的破碎加工。刀爪3.1通过螺栓组件与辊筒1的外壁固定连接。抗磨破碎刀爪3.11包括抗磨刀座3.111，抗磨刀座3.111的两侧边缘设置有抗磨刀刃3.112，且抗磨刀座3.111具有抗磨刀刃3.112两侧的上表面设置有耐磨损层3.113；磨刀座3.111的中部设置有用于安装螺栓组件的第一安装沉孔3.114。硬质磨碎刀爪3.12由硬质合金制备而成，它包括硬质刀座3.121，硬质刀座3.121的两侧上表面上分别设置有若干个向上凸起具有锥顶角的硬质刀头3.122，硬质刀头3.122的中部设置有用于安装螺栓组件的第二安装沉孔3.123。

上述方案中，单列逐稿器107采用鱼摆线的运动方式，上升前行→下沉返回的循环动作运输物料，相邻的单列逐稿器107则180度错位同步运动将物料接力推进，解决了现有金属链板输送机和皮带输送机在物料运输中不均匀、打滑且容易堵塞的问题，还可在物料的鱼摆推进中将夹杂在物料里的细小泥沙等杂余排出，适用于不同物料的喂料作业。解包破碎机111设置在喂料仓105上，解包破碎机变频电动机110通过解包破碎机传动机构109驱动解包破碎刀辊108逆时针方向回转，将喂入的包捆状物料逐层分解破碎并均匀排出，适应于农作物秸秆等包捆的破碎加工，解决包捆体积过大造成的喂料仓堵塞问题。轴流式刀爪组合破碎辊100通过切削刀机构2.1(自适应切削刀片)和刀爪3.1(爪式切削刀块)的联合破碎，既适应质地坚硬、外形较大的木质类生物质燃料破碎加工，也适应质地松软、外形较小的秸秆类生物质燃料破碎加工，解决了现有生物质燃料破碎机功能单一、物料受限、工作效率和破碎质量无法保障等问题。切削刀机构2.1采用弹性自保护设计，遇到质地坚硬物料时可自动规避，有效对刀具进行保护，延长了刀具的工作寿命；刀爪3.1采用硬质合金制造，适用于质地坚硬物料的破碎加工，爪式刀块具有可修复性，延长了工作寿命并降低使用成本。组合式破碎分离筛122可选用不同规格孔径及孔型的组合式破碎筛网125，适应于不同类型物料的破碎与筛分加工，满足不同生物质燃料粒度的要求，可以提高破碎效率并保证加工质量，降低筛网的维护成本。滚筒式燃料筛分机133解决了破碎后物料的清选问题，可将破碎后物料中的泥沙等杂余清除，有效保障生物质燃料的质量。电磁式除铁器136，与出料输送机平行安装并调整吸附间隙，可以完成破碎后物料中金属物件的清理，解决生物质燃料中夹带金属物件的问题。

上述轴流式刀爪组合式生物质燃料综合破碎机准备作业时，首先根据生物质燃料的种类、形状、硬度、含水率等参数进行各个工作部件的调节与调整，设定逐稿器式水平喂料输送机106、解包破碎机111、强制喂料机124、轴流式刀爪组合破碎辊100、滚筒式燃料筛分机133、出料输送机135和皮带式杂余输送机141的运行速度，根据生物质燃料的物料形状及含水率调节轴流式刀爪组合破碎辊100与组合式破碎分离筛122的破碎间隙，调整电磁式除铁器136的吸附间隙，预热液压系统，给各个回转部件及部位添加补充润滑油，检查各个工作部件及传动系统的完好和安全状况并及时做好维护工作。

上述轴流式刀爪组合式生物质燃料综合破碎机作业时，逐级启动各个工作部件的驱动电动机，待全部运转正常后方可进行作业，将待破碎加工的生物质燃料均匀装入喂料仓105，逐稿器式水平喂料输送机106和金属履带式喂料输送带112将生物质燃料匀速送入破碎加工仓121，强制喂料辊113逆时针回转并通过液压强制机构118向下运动，强制性的将生物质燃料推向轴流式刀爪组合破碎辊100，逆时针高速回转的轴流式刀爪组合破碎辊100将生物质燃料打击并切削粉碎，未能彻底破碎的生物质燃料随轴流式刀爪组合破碎辊100继续轴向流动直至粉碎，破碎后的生物质燃料通过组合式破碎分离筛122的筛分后进入滚筒式燃料筛分机133，进入滚筒式燃料筛分机133的生物质燃料通过筛选，破碎生物质燃料由碎料出料口134均匀落入出料输送机135，顺时针运行的出料输送机135将破碎生物质燃料运送至堆放地或运输车车厢内，筛分出来的泥沙等杂余由杂余出料口140排入皮带式杂余输送机141，与出料输送机135平行设置的电磁式除铁器136将夹带在物料中的金属物件吸附。

本发明破碎机可完成多种生物质燃料的破碎加工作业，提高了破碎机的作业效率与破碎质量，延长了破碎机的工作寿命，降低了功率消耗和破碎机的使用成本及运行费用，满足我国生物质燃料加工生产机械化的需求，对加快农林业废弃物的综合利用，保护自然环境及节能减排，促进我国生物质燃料综合利用的发展具有重要的现实意义和良好的应用前景。