基于响应曲面的树枝粉碎装置设计与试验

作者：王珊; 郑欣敦; 刘洪萍; 乔停; 蔡端; 党革荣^*; 张金发

来源：农机化研究, 2023, 45(01): 168-175.

DOI：10.13427/j.cnki.njyi.2023.01.024

• 粉碎装置
• 动力学分析
• 响应曲面试验
• 树枝

针对树枝粉碎机粉碎效果差、功耗大等问题,设计了一种树枝粉碎装置,可通过喂料机构对树枝的强制性喂入,鼓式刀辊与定刀对树枝的连续切削,实现树枝的均匀连续粉碎。首先,设计了各关键部件结构参数;其次,基于树枝粉碎过程的动力学分析,分析了影响功耗的因素;再次,采用响应曲面试验,研究了刀具楔角、刀具后角、树枝喂入角对树枝剪切应力的影响;最后,使用Design-expert优化功能并根据加工工艺要求,确定了最优参数组合,并进行验证试验。响应曲面试验结果显示:试验因素的显著性主次顺序为刀具楔角、树枝喂入角、刀具后角;最优组合参数为刀具楔角为37.42°,树枝喂入角为45.41°,刀具后角为4.85°;结合实际加工条件以及工艺加工要求确定粉碎装置参数为刀具楔角40°,树枝喂入角45°,刀具后角5°。试验验证表明:最优组合下树枝粉碎合格率(木屑尺寸小于20mm占比)为96.41%,且小于5mm的占比为82.74%;对比于传统粉碎装置的作业效果,树枝粉碎合格率提升了7.91%,尺寸小于5mm的木屑占比提升了10.94%,优化效果明显。基于响应曲面设计的树枝粉碎装置具有作业质量高、粉碎效果均匀、功耗小的特点,可为树枝粉碎机的设计提供参考。

• 单位
  电子工程学院; 扶风永恒农牧机械制造有限责任公司; 西北农林科技大学