香蕉是我國熱帶地區(qū)重要的熱帶作物，香蕉產(chǎn)業(yè)已成為我國南亞熱帶地區(qū)農(nóng)業(yè)支柱性產(chǎn)業(yè)，在熱區(qū)經(jīng)濟和農(nóng)村社會發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。香蕉秸稈（如香蕉假莖、葉）是香蕉產(chǎn)區(qū)主要副產(chǎn)品。按2600株/hm2、每株秸稈鮮重35 kg計算，全國香蕉秸稈的年生物量將達(dá)到2700萬t，其中海南省香蕉秸稈的年生物量高達(dá)420萬t。如何處理大量的香蕉秸稈已成為蕉農(nóng)的一大難題。
在我國香蕉主產(chǎn)區(qū)，部分科研單位針對香蕉秸稈粉碎還田做了一些基礎(chǔ)研究，如曹衛(wèi)東等研制的IXHJ系列香蕉假莖還田機、張久雷等開發(fā)的香蕉假莖切塊還田機構(gòu)，上述機器由于功率消耗過大、機器穩(wěn)定性差等問題，目前仍處于小批量試驗階段。針對我國香蕉主產(chǎn)區(qū)香蕉假莖的特點，我們設(shè)計了一種滾壓式香蕉假莖
秸稈粉碎機。該機的成功實施，可有效解決在香蕉種植過程中其秸稈處理費時費力的問題，提高我國主產(chǎn)區(qū)香蕉秸稈資源利用效率，提高農(nóng)民經(jīng)濟收入和社會生態(tài)環(huán)境，促進社會主義新農(nóng)村建設(shè)。
1、總體結(jié)構(gòu)及工作原理
1.1樣機結(jié)構(gòu)
香蕉假莖還田機主要由輸送裝置、切片裝置、壓輥、粉碎裝置、皮帶張緊裝置、電機等組成，其結(jié)構(gòu)見圖1。
1.2工作原理
香蕉假莖粉碎機是將田間的香蕉假莖莖桿拾起并鋪放到傳送裝置上，由傳送帶將其傳送到切片機構(gòu)，被切片的香蕉假莖通過壓輥的擠壓、捶打被壓成片狀，同時將其中的水分排出，最后香蕉假莖再經(jīng)刀片粉碎后還田。
2、主要工作部件與參數(shù)分析
2.1粉碎裝置的設(shè)計
粉碎裝置主要由轉(zhuǎn)子軸、動刀片、滾筒等組成，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。該機利用滾筒的高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力將被壓扁的香蕉假莖粉碎，其粉碎方式為直刃滾刀式切碎，這種切碎器的動刀屬于等滑切角切刀，具有工作負(fù)荷均勻、機器震動小的顯著特征。滾筒上的動刀速度一致，切碎質(zhì)量較好。滾刀式切碎器還具有安裝方便、易于刃磨等優(yōu)點。與傳統(tǒng)的螺旋滾刀式切碎器相比，其特點是切刀與定刀都采用了平板直刀片，刃口線也是直線，因此便于制造與磨銳。
2.1.l機架機架由左側(cè)壁和右側(cè)壁兩部分構(gòu)成．各部分用螺栓連接成一體，機架內(nèi)壁鑲有高錳鋼材料的襯板。錳鋼是一種高強度的鋼材，主要用于需要承受沖擊、擠壓、物料磨損等惡劣工況條件，破壞形式以磨損消耗為主，部分?jǐn)嗔�、變形．磨損后可以更換。由于機械加工困難，高錳鋼基本上是鑄態(tài)下使用。其熱處理都采用水韌處理，即將鋼加熱到1000～1l00℃．保溫使碳化物全部溶解，然后在水中快速冷卻，在室溫下獲得均勻單一的奧氏體組織。
2.1.2轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是粉碎裝置的主要工作部件，主要由轉(zhuǎn)子軸和滾筒滾刀組成。刀片用螺栓分別安裝在3塊支架上，轉(zhuǎn)子支撐在兩個深溝球軸承上。滾筒的轉(zhuǎn)速是粉碎裝置的重要工作參數(shù)，影響粉碎香蕉假莖的效率和工作能力。為了簡化設(shè)計．根據(jù)整臺機轉(zhuǎn)速的需要，粉碎裝置的轉(zhuǎn)速設(shè)定為與驅(qū)動電動機的額定轉(zhuǎn)度相同。滾筒轉(zhuǎn)速作為整個粉碎裝置重要的參數(shù)，可以按照以下公式計算：式中，w為滾筒的圓周速度(m/s)，d為滾筒直徑(m)。
目前，一般中小型砬碎機轉(zhuǎn)速為750~1500r/min、圓周速度為25—70m/s．大型破碎機轉(zhuǎn)速為200~350 r，min、轉(zhuǎn)子圓周速度為18~25m/s。速度越高，破碎產(chǎn)生的粒度越小。根據(jù)整機設(shè)計要求，為了減少磨損和功率消耗，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速設(shè)計為1000 r/min。
2.1.3動刀片 刀片是粉碎裝置的主要工作部件。刀片的重量、形狀、材質(zhì)對粉碎裝置的工作能力有很大影響。刀片材料必須具有很高的硬度和耐磨性，必要的抗彎強度、沖擊韌性和化學(xué)惰性，良好的工藝性（切削加工、鍛造和熱處理等），且不易變形。香蕉屬草本植物，纖維較長且極具韌性，含水量一般達(dá)90%以上。而香蕉假莖纖維回潮率大、吸濕放濕快．普通碳索鋼不具備較高的耐磨性和耐腐蝕性，容易磨損或腐蝕，因此選用優(yōu)質(zhì)的碳索工具鋼。本試驗設(shè)計的動刀和定刀均選用T12作為刀具的材料。動刀片為雙面刃，由3個螺栓進行固定，其基本結(jié)構(gòu)尺寸為420 mmx74mmx8mm，刀片的刃傾角為25°螺栓孔的直徑為M12，其三維示意圖如圖4所示。
2.1.4定刀 為了達(dá)到更好的粉碎效果，在動刀的下前方安裝了一把可以調(diào)動定刀間隙的定刀，定刀的材料也為M12。定刀的安裝位置對于切碎的質(zhì)量有一定的影響，經(jīng)驗證，定刀片的最佳配置高度為定刀刃位于滾筒中心線以下20mm處，此時切碎機的功率消耗最低、綜合切碎性能最好。定刀刃與動刀刃的間隙為0.4mm。
刀片末端線速度對粉碎裝置的性能和效率有很大影響，是粉碎裝置的主要技術(shù)參數(shù)之一。適當(dāng)提高刀具末端線速度，可以增強物料的打擊磨碎作用、提高粉碎效果和工作能力。但過高的末端線速度將使轉(zhuǎn)子空載功率增加、振動加劇、軸承壽命降低、用于粉碎的實際有效功率減少，使粉碎效果反而下降。對各種不同的原料由于具有不同的物理機械性質(zhì)，其最佳線速度也不相同。較易粉碎的脆性物料，線速度可以適當(dāng)降低；較難粉碎的韌性物料和纖維性物料，線速度要求適當(dāng)提高。此設(shè)計是用于粉碎香蕉秸稈莖桿的，可根據(jù)下列公式計算：式中，d為轉(zhuǎn)子軸直徑(m)，n為轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)速(r/min)。
2.2帶傳動
帶傳動是具有中間撓性件的一種傳動，其應(yīng)用范圍很廣。其優(yōu)點有：(1)能緩和載荷沖擊；(2)運行平穩(wěn)，沒有噪音；(3)制造和安裝精度不像嚙合傳動那樣嚴(yán)格；(4)過載時將引起帶在帶輪上打滑，因而可防止其他零件損壞等優(yōu)點。本設(shè)計選用普通V帶，其型號和根數(shù)可根據(jù)計算功率和小帶輪轉(zhuǎn)速選取。
2.3帶傳動的張緊裝置設(shè)計
由于傳動帶的材料不是完全的彈性體，因而傳動帶在工作一段時間后會發(fā)生塑性伸長而松弛，使張緊力降低。因此，為保證機器正常工作，本機設(shè)計了帶傳動張緊裝置，其結(jié)構(gòu)示意圖見圖6。張緊裝置分為定期張緊和自動張緊。本設(shè)計選用定期張緊，張緊輪裝于松邊內(nèi)側(cè)以免反向彎曲減低帶的壽命。設(shè)計中，其中心距不可調(diào)，安裝時要注意兩輪槽應(yīng)對準(zhǔn)，并處于同一平面上。
3、結(jié)語
在完成樣機的設(shè)計后．對其假莖切斷性能進行了試驗。試驗香蕉假莖選用當(dāng)?shù)胤N植較多的巴西Williams香蕉品種，采收完果實的香蕉假莖含水量為85%．假莖平均直徑為350 mm．平均株高為2 200 mm。結(jié)果顯示，該機能有效切碎香蕉假莖，通過調(diào)整滾刀速度，粉碎長度為10~15 cm．粉碎效果良好，能滿足香蕉假莖還田、青貯等要求。
本設(shè)計結(jié)合以往的香蕉假莖的還田方式和現(xiàn)有的機械化還田機具，以完成機械化、自動化將香蕉假莖還田為前提，綜合分析各種因素，設(shè)計了一種新型香蕉滾壓滾壓式香蕉假莖粉碎機。整機通過切片、壓輥壓制、粉碎的方式將香蕉假莖機械化還田方式，使機具更具智能化和自動化，并且改善了現(xiàn)有機具的缺陷，適合于大規(guī)模香蕉假莖的機械化還田，大大提高了香蕉假莖的利用效率，并且可有效解決在香蕉種植過程中其秸稈處理需耗費大量人力物力，秸稈在長時間堆放腐化過程中造成的病害擴散、環(huán)境污染等難題，同時有效增加綠肥還田，最終實現(xiàn)充分利用資源、保護環(huán)境的目的。
