目前，我國配合飼料與顆粒飼料設備的研究已引起重 視,除外貿、水產係統外，農機、糧食、商業、畜牧、一機部等係 統都有單位在研製，並取得一些的成績1。移動齧合式青飼 料顆機具有加工簡單、成本較低、便於儲存和運輸、表麵光 滑、硬度高、顆粒內部熟化深透等特點，是養兔、魚、雞、豬、 羊、牛專業戶及中小型飼料加工廠降低養殖成本，提高經濟 效益的理想設備。因此，開發利用顆粒青飼料，優化原始的 機器結構和降低消耗能量,促進綠色經濟的可持續發展，具 有深遠意義。在我國，大多數的青飼料顆粒機技術主要是從 國外的相關產品進行改進設計而來，為了得到能量高、體積小 的生物質顆粒，人們研製了生物質青飼料顆粒機，將粉碎後的 生物材料通過擠壓而得到高密度、表麵光滑的青飼料顆粒。

移動齧合式青飼料顆粒機是製造顆粒的主要設備，它是 將枝農田秸稈，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。該設備可大幅度降低壓縮顆粒加工能耗 與成本，便於運輸、貯存，進而解決了限製生物質大規模利用 的主要問題。該機器的批量生產，可以在農業與林業領域取 得良好的經濟效益和社會效益。

國外使用的青飼料顆粒機有平模式及環模式兩大類，而 移動齧合式青飼料顆粒機是屬於環模類的，但是與以往的環 模青飼料顆粒機大不相同。該青飼料顆粒機是通過柴油機 驅動來帶動主軸轉動，進而帶動與主軸連接的帶內齒輪的環 模、壓輥齒輪進行齒輪齧合運動，靠著壓輥齒輪和環模內齒基金項目 國家林業局推廣項目”林業生物質就地深加工木顆粒技術推廣 輪之間有較高齒輪的摩擦溫度。物料在進入製粒係統之前， 先通過推進螺旋對其預壓，然後再被推入環模壓輥齒輪間進 行製粒。物料從進料鬥傾入時，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進料速 度的調節。隨著物料流入製粒係統，在環模和壓輥的強烈擠 壓作用下,物料被壓實，擠入環模的模孔中，並通過物料自 身的化學元素發生黏合、凝固，在這對齒輪齧合的擠壓作用 下，從環模孔中擠出，經過切刀的分段,最後從出料口流出壓 縮飼料顆粒。

在原料被齒輪齧合擠壓到成型孔裏這一壓縮過程中，不 需要添加粘結劑，由於原料軟化後有一定的粘結作用，可自 行粘結。在實際工作中因為會在環模內齒輪與壓輥齒輪齒 根之間殘餘一些粉末，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齧合造成摩擦力增加以致堆積過多，使 得兩齒輪卡死。因些需要設計一個環模清理機構，對環模內 齒輪齒根殘餘的一些粘結粉末進行清理，使得這些粉末子重 新又掉在齧合擠壓區域，以保證整個機器擠壓出粒順暢。

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

1環模清理機構的結構設計與工作原理

如圖1,2,3所示，環模清理機構固定於機架上，主要由 ①直線導軌連接板、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 導軌副等組成。

其工作原理:將柴油機驅動來帶動主軸轉動，通過鏈輪，

注：1.直線導軌連接板;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.直線導軌 副 TBR16S490。

圖1環模清理機構主視示意圖

渦輪減速器等等傳動裝置把動力傳送到應該機構的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。這樣②清理軸帶著 ⑩齒輪便會隨之③凸輪盤和④深溝球軸承的轉動在環模裏 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係統仿真軟件，用 戶可以利用ADAMS在計算機上建立和測試虛擬樣機，實現 事實再現仿真，了解複雜機械係統設計的運動性能。用戶可 以運用該軟件非常方便地對虛擬機械係統進行靜力學、運動 學和動力學分析，輸出位移、速度、加速度和反作用力曲 線3。因此,利用了 ADAMS軟件對環模清理機構進行仿真 分析，並驗證該機構的可行性以及分析清理主軸清理環模運 動過程中的各項參數間關係。

由於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來建立參數等價模型，仿 真分析過程中對其進行虛擬樣機簡化,滿足當代產業工程並 行的需要。鑒於隻是對環模清理機構的運動進行簡單的運 動分析，並沒有考慮對其受力及碰撞等問題，並將一些零部 件合理地進行組合簡化，這樣大大降低了建模的難度。對於 ADAMS建模而言，建模越簡便越好，這樣有利於約束的添加 及分析計算4。

2.1建立等價的三維模型 打開Solidworks 2012,設置好零 件模板後，由於原結構中，整個部件安裝在①直線導軌連接 板和⑦軸承座連接板上,因此①直線導軌連接板和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所示的結構中⑥清理軸、⑦直線導軌副、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，結構中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;根據機構尺寸簡化後，畫出 零件模型,然後按照設計的裝配關係進行正確的裝配，並將 裝配體文件另存 Constant_Breadth_c - am_mechanism. x_t。打 開ADAMS/View,設置好工作環境後將此x_t文件導入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 架分別與大地間創建固定副；將固定板與框架間創建移動 副;將凸輪與框架間創建凸輪副。另外，由於凸輪是繞某軸 線旋轉，將凸輪與軸承連接架間創建轉動副。其實際機構幾 何尺寸計算得出，並旋轉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量為2.6 kg,給出框架添加為6.53 kg。

2.3施加運動 該機構的動力來源為柴油發動機,將實際 的柴油機的額定轉速通過減速器傳動比和傳動機構的傳動 比，計算出推力軸轉速為48. 6 r/min。往凸輪添加Rot Joint Motion,其中function設置為291.6 d* time。由於凸輪為偏心輪,並且偏心距為5 mm,而清理軸是作往返穿插運動，經 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經過分析測量的結果，此圖顯示的數據與計算得到的數 據是一致的，符合要求。因此，明顯可知該機構是可行的，而 且可以從數據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一周花的時間也保證在1.36 s左 右。這樣該清理機構能夠做往返5 mm穿插,而且清理一次 時間為1.36 s,以保證這個機構的清理工作的可靠性。

4結語

該文對移動齧合式青飼料顆粒機的環模清理機構進行 結構設計與分析，將其已簡化為等寬凸輪機構，並通過AD­AMS 軟件對其進行仿真分析，不僅僅模擬出對整個機構中的 關鍵零件的運動情況，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,更驗證了整個機構的可行性和可靠

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