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目前，我國配合飼料與顆粒飼料設(shè)備的研究已引起重 視,除外貿(mào)、水產(chǎn)系統(tǒng)外，農(nóng)機、糧食、商業(yè)、畜牧、一機部等系 統(tǒng)都有單位在研制，并取得一些的成績1。移動嚙合式青飼 料顆機具有加工簡單、成本較低、便于儲存和運輸、表面光 滑、硬度高、顆粒內(nèi)部熟化深透等特點，是養(yǎng)兔、魚、雞、豬、 羊、牛專業(yè)戶及中小型飼料加工廠降低養(yǎng)殖成本，提高經(jīng)濟 效益的理想設(shè)備。因此，開發(fā)利用顆粒青飼料，優(yōu)化原始的 機器結(jié)構(gòu)和降低消耗能量,促進綠色經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，具 有深遠意義。在我國，大多數(shù)的青飼料顆粒機技術(shù)主要是從 國外的相關(guān)產(chǎn)品進行改進設(shè)計而來，為了得到能量高、體積小 的生物質(zhì)顆粒，人們研制了生物質(zhì)青飼料顆粒機，將粉碎后的 生物材料通過擠壓而得到高密度、表面光滑的青飼料顆粒。

移動嚙合式青飼料顆粒機是制造顆粒的主要設(shè)備，它是 將枝農(nóng)田秸稈，玉米、豆粕、草、稻殼加工過程的粉碎、篩選、 擠壓等工序集為一體，采用柴油機為動力，將整個工廠變成 移動式的加工廠。該設(shè)備可大幅度降低壓縮顆粒加工能耗 與成本，便于運輸、貯存，進而解決了限制生物質(zhì)大規(guī)模利用 的主要問題。該機器的批量生產(chǎn)，可以在農(nóng)業(yè)與林業(yè)領(lǐng)域取 得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

國外使用的青飼料顆粒機有平模式及環(huán)模式兩大類，而 移動嚙合式青飼料顆粒機是屬于環(huán)模類的，但是與以往的環(huán) 模青飼料顆粒機大不相同。該青飼料顆粒機是通過柴油機 驅(qū)動來帶動主軸轉(zhuǎn)動，進而帶動與主軸連接的帶內(nèi)齒輪的環(huán) 模、壓輥齒輪進行齒輪嚙合運動，靠著壓輥齒輪和環(huán)模內(nèi)齒基金項目 國家林業(yè)局推廣項目”林業(yè)生物質(zhì)就地深加工木顆粒技術(shù)推廣 輪之間有較高齒輪的摩擦溫度。物料在進入制粒系統(tǒng)之前， 先通過推進螺旋對其預(yù)壓，然后再被推入環(huán)模壓輥齒輪間進 行制粒。物料從進料斗傾入時，減速鏈輪分別通過鏈條與帶 鏈輪、鏈輪連接,通過改變大小鏈輪的傳動比來實現(xiàn)進料速 度的調(diào)節(jié)。隨著物料流入制粒系統(tǒng)，在環(huán)模和壓輥的強烈擠 壓作用下,物料被壓實，擠入環(huán)模的?？字?，并通過物料自 身的化學(xué)元素發(fā)生黏合、凝固，在這對齒輪嚙合的擠壓作用 下，從環(huán)?？字袛D出，經(jīng)過切刀的分段,最后從出料口流出壓 縮飼料顆粒。

在原料被齒輪嚙合擠壓到成型孔里這一壓縮過程中，不 需要添加粘結(jié)劑，由于原料軟化后有一定的粘結(jié)作用，可自 行粘結(jié)。在實際工作中因為會在環(huán)模內(nèi)齒輪與壓輥齒輪齒 根之間殘余一些粉末，可能會影響到下一個顆粒成型的擠出 速度以及給這對齒輪嚙合造成摩擦力增加以致堆積過多，使 得兩齒輪卡死。因些需要設(shè)計一個環(huán)模清理機構(gòu)，對環(huán)模內(nèi) 齒輪齒根殘余的一些粘結(jié)粉末進行清理，使得這些粉末子重 新又掉在嚙合擠壓區(qū)域，以保證整個機器擠壓出粒順暢。

該設(shè)計研究的是環(huán)模清理機構(gòu)，由柴油機動力源通過皮 帶帶動主軸，通過壓輥齒輪與環(huán)模內(nèi)齒輪嚙合，帶動環(huán)模轉(zhuǎn) 動。通過外齒輪與托輥中的小齒輪嚙合傳動,再通過渦輪減 速器帶動鏈輪，再由鏈條通過張緊機構(gòu)將鏈輪、清理機構(gòu)上 的帶鏈輪推力軸連接帶動。這樣通過齒輪比,渦輪減速器比 將轉(zhuǎn)速降到合適的低速轉(zhuǎn)動。

1環(huán)模清理機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計與工作原理

如圖1,2,3所示，環(huán)模清理機構(gòu)固定于機架上，主要由 ①直線導(dǎo)軌連接板、②清理軸、③凸輪盤、④深溝球軸61910- 2LS、⑤推力軸、⑥鏈輪、⑦軸承座連接板、⑧TBR16S190直線 導(dǎo)軌副等組成。

其工作原理:將柴油機驅(qū)動來帶動主軸轉(zhuǎn)動，通過鏈輪，

注：1.直線導(dǎo)軌連接板;2.清理軸；3.凸輪盤;4.深溝球軸承 61910-2LS；5.推力軸;6.鏈輪;7.軸承座連接板;8.直線導(dǎo)軌 副 TBR16S490。

圖1環(huán)模清理機構(gòu)主視示意圖

渦輪減速器等等傳動裝置把動力傳送到應(yīng)該機構(gòu)的⑥鏈輪 上,帶動⑤推力軸，使得安裝在⑤推力軸上的③凸輪盤和④ 深溝球軸承隨之轉(zhuǎn)動;而由④深溝球軸承、③凸輪盤、②清理 軸組成等效的對心直推等寬凸輪機構(gòu)。這樣②清理軸帶著 ⑩齒輪便會隨之③凸輪盤和④深溝球軸承的轉(zhuǎn)動在環(huán)模里 作往返穿插運動。

2建立樣機三維模型

ADAMS是全球運用最為廣泛的機械系統(tǒng)仿真軟件，用 戶可以利用ADAMS在計算機上建立和測試虛擬樣機，實現(xiàn) 事實再現(xiàn)仿真，了解復(fù)雜機械系統(tǒng)設(shè)計的運動性能。用戶可 以運用該軟件非常方便地對虛擬機械系統(tǒng)進行靜力學(xué)、運動 學(xué)和動力學(xué)分析，輸出位移、速度、加速度和反作用力曲 線3。因此,利用了 ADAMS軟件對環(huán)模清理機構(gòu)進行仿真 分析，并驗證該機構(gòu)的可行性以及分析清理主軸清理環(huán)模運 動過程中的各項參數(shù)間關(guān)系。

由于ADAMS的建模功能較弱，而強化ADAMS建模功 能的較好途徑就是利用Solidworks來建立參數(shù)等價模型，仿 真分析過程中對其進行虛擬樣機簡化,滿足當(dāng)代產(chǎn)業(yè)工程并 行的需要。鑒于只是對環(huán)模清理機構(gòu)的運動進行簡單的運 動分析，并沒有考慮對其受力及碰撞等問題，并將一些零部 件合理地進行組合簡化，這樣大大降低了建模的難度。對于 ADAMS建模而言，建模越簡便越好，這樣有利于約束的添加 及分析計算4。

2.1建立等價的三維模型 打開Solidworks 2012,設(shè)置好零 件模板后，由于原結(jié)構(gòu)中，整個部件安裝在①直線導(dǎo)軌連接 板和⑦軸承座連接板上,因此①直線導(dǎo)軌連接板和⑦軸承座 連接板建模的時候分別看作如圖4中的①固定板和④固定 板2所示的結(jié)構(gòu)中⑥清理軸、⑦直線導(dǎo)軌副、⑨軸連接塊、⑩ 齒輪相連的。建模的時候如圖3中的②框架所示，結(jié)構(gòu)中② 鏈輪、③推力軸、④深溝球軸承、⑤凸輪盤也是相連的;建模 的時候如圖3中的③凸輪所示;根據(jù)機構(gòu)尺寸簡化后，畫出 零件模型,然后按照設(shè)計的裝配關(guān)系進行正確的裝配，并將 裝配體文件另存 Constant_Breadth_c - am_mechanism. x_t。打 開ADAMS/View,設(shè)置好工作環(huán)境后將此x_t文件導(dǎo)入AD­AMS 中。

2.2添加約束及屬性 如圖5所示,將固定板和軸承連接 架分別與大地間創(chuàng)建固定副；將固定板與框架間創(chuàng)建移動 副;將凸輪與框架間創(chuàng)建凸輪副。另外，由于凸輪是繞某軸 線旋轉(zhuǎn)，將凸輪與軸承連接架間創(chuàng)建轉(zhuǎn)動副。其實際機構(gòu)幾 何尺寸計算得出，并旋轉(zhuǎn)中心是凸輪盤中心的偏心距為5 mm的一個中心線上。另外，給出凸輪添加實際質(zhì)量為2.6 kg,給出框架添加為6.53 kg。

2.3施加運動 該機構(gòu)的動力來源為柴油發(fā)動機,將實際 的柴油機的額定轉(zhuǎn)速通過減速器傳動比和傳動機構(gòu)的傳動 比，計算出推力軸轉(zhuǎn)速為48. 6 r/min。往凸輪添加Rot Joint Motion,其中function設(shè)置為291.6 d* time。由于凸輪為偏心輪,并且偏心距為5 mm,而清理軸是作往返穿插運動，經(jīng) 計算可知，清理軸的行程為10 mm,而且完成一個往返運動 需要的時間是1.356 so經(jīng)過分析測量的結(jié)果，此圖顯示的數(shù)據(jù)與計算得到的數(shù) 據(jù)是一致的，符合要求。因此，明顯可知該機構(gòu)是可行的，而 且可以從數(shù)據(jù)曲線中知道清理軸隨著時間變化的位移，速 度，加速度以及凸輪盤轉(zhuǎn)一周花的時間也保證在1.36 s左 右。這樣該清理機構(gòu)能夠做往返5 mm穿插,而且清理一次 時間為1.36 s,以保證這個機構(gòu)的清理工作的可靠性。

4結(jié)語

該文對移動嚙合式青飼料顆粒機的環(huán)模清理機構(gòu)進行 結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析，將其已簡化為等寬凸輪機構(gòu)，并通過AD­AMS 軟件對其進行仿真分析，不僅僅模擬出對整個機構(gòu)中的 關(guān)鍵零件的運動情況，而且得到了清理軸的位移，速度，加速 度隨著時間變化的情況,更驗證了整個機構(gòu)的可行性和可靠

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