1、項目背景
樹皮、枝條、樹葉等廢棄物是木材生產加工、使用過程中必然出現的產物。制漿造紙企業在對原木進行預處理時，除皮去枝，由此也產生大量的樹皮及枝條。據測算，一棵可使用的成品樹干中，樹皮及枝條占可用木材的10%左右。以前，企業將這些樹皮及枝條作為垃圾處理，既浪費資源又浪費大量的人力、物力。經研究，將這些樹皮、枝葉及枝椏材等破碎到一定尺寸呈纖維狀態后，可作為飼料添加劑、
生物質鍋爐燃料、生物燃料輔加料，亦可作為食用菌培養基料、溫室蔬菜大棚的培養基質等，綜合利用前景十分廣闊。
中冶美利漿紙公司年產楊木化機漿10萬噸，年利用楊木29萬立方米，年產生樹皮、枝椏材6萬噸。這些廢棄物以前是包給私人外運到荒野填埋處理的，每年不僅要支付30萬元的額外費用，還造成新的環境污染。為此，公司多方咨詢這方面的處理設備，希望能把這些樹皮、枝椏材粉碎后均勻摻到自備電廠的燃煤中作為燃料利用。但由于樹皮及枝椏材韌性大、枝條硬、濕度變化大等特殊原因，目前國內外市場上使用的各種粉碎機如
飼料粉碎機、麥草
鍘草機、錘式破碎機等，由于結構方面缺乏針對性設計，粉碎樹皮與樹枝存在一些不足之處。表現在：不能粉碎含水較多的濕樹皮，篩板有阻料現象；產量極低，不能粉碎大塊的硬質物（如較粗壯的樹枝）等．風送能力弱，不能遠距離輸送物料；粉碎樹皮時篩板等零部件易壞；入口小，進料不流暢等。
為此，美利漿紙公司委托我們設計、制造了一種新型的粉碎機系統，能夠實現樹皮、枝椏材高效粉碎的目的。該設備系統由粉碎系統，輸送系統、儲料倉系統三部分組合而成。輸送系統和儲料倉為鋼板材組焊結構件，核心部件是粉碎系統，外型尺寸為長×寬×高=2270mmx1897mmx1132mm，部件重1500kg，是由阿基米德螺旋線形的上下殼體、回轉主軸、錘片，錘片軸、風扇葉輪，篩條等各零部件構成。
2、總體思路和實施計劃
總體設計前，我們選擇了飼料粉碎機、錘式破碎機、切草機在原理及結構上進行了對比研究，并在現有飼料粉碎機和切草機上進行了樹皮和楊樹枝椏材的粉碎試驗。根據試驗中發現的一系列問題，采取了針對性的措施，設計制造了1種新型粉碎機系統。這種粉碎機解決了樹皮的韌性強．樹枝條塊大、難以粉碎等問題。
項目總體分“試驗研究”、“優化改進”、“定型量產”三個階段。
在試驗研究階段，研究樹皮、樹枝性質，檢測樹皮含水量、韌性，樹枝硬度，為制定相應的加工工藝參數做好基礎工作。解決關鍵部件及其設計理論，確定其它主要參數，試制樣機，購置相應儀器對其進行測定。在小試的基礎上進行中試，優化主軸、電機轉速，錘片數量及排布，確定它們與產量的關系。
在優化改進階段，分析中試數據，優化主要零部件加工制造工藝，消除樣機試運行中存在的缺點，優化粉碎機結構。試制二代樣機，測定其在實用過程中的性能，消除在能耗、振動、噪聲、使用壽命等方面存在的問題。總結二代樣機測試數據與經驗，經改進后，繪制粉碎機性能曲線，形成定形設計文件。
在定型量產階段，撰寫技術報告，系統制訂工藝技術文件，聘請有關專家對該產品進行技術鑒定，通過鑒定。進行小批量（50臺套）生產，并在寧夏及周邊地區進行一定范圍的示范推廣，然后投入工業化批量(500臺套)生產。
3、技術要點
在樣機試制成功后，進一步研究完善設計理論體系，修正動力學計算公式及經驗公式，形成各參數之間的數據鏈，達到各參數的最佳選擇和組合，優化粉碎機結構，降低成本和能耗，為規模生產做好技術準備。
(1)在粉碎機600mm回轉直徑確定后，選擇適宜的轉速。轉速高，產量大，但對動平衡要求很高，否則振動大、功耗多、零配件磨損迅速。
(2)優化錘片結構、材質、熱處理工藝及組合順序，以達到壽命長，價廉、組裝后振動小的要求。
(3)研究楔形鑄鐵篩條結構、材質、強度，減輕重量，增強耐磨性。
(4)研究風機葉片形狀，尺寸、轉速及選材，達到輸送量和輸送距離要求，消除變形，達到噪聲小、耐磨。
(5)計算、試驗確定各參數最佳搭配，在滿足各項性能的前提下，進一步降低能量消耗和零部件重量，降低制造成本和運行成本。
(6)研究殼體鋼板壁厚與密封問題，探索其剛度與振動強度、冷卻方式、軸承類型和使用壽命等相互關系，盡量減輕重量，降低能耗，提高系統的整體可靠性。
(7)優化主軸各零件的加工工藝及裝配關系，以達到動平衡好、易裝卸、易維修的要求。
(8)完善圖紙、工藝文件、工藝裝備、試驗儀器，確保設備性能和質量。
電動機通過皮帶傳動，加速后帶動粉碎機主軸高速轉動，物料從下料斗落下時，被主軸上的錘片切碎，在強烈氣流的帶動下，不斷與篩條撞擊，粉碎后被風力吸引，快速從篩條縫隙通過，而后進入風機葉輪，被風機產生的強氣流輸送到遠處的目的地。
4、項目創新點
4.1技術創新
本項目利用37kW的動力，驅動800m m寬入料口、600mm錘片回轉直徑、+480mm風4;)Ln卜輪回轉直徑的粉碎機系統，使得樹皮及枝椏材粉碎能力遠超其它類型的粉碎機，并可實現出料輸送到18m以外，省了配套的運輸設備。
4.2應用創新
本粉碎機經過創新改造后，可以將各種水分含量的楊樹皮、35mm直徑以下的樹枝粉碎成長度10mm以內、直徑3-5mm左右的纖維絲，摻入熱電廠鍋爐燃煤中作為燃料，也可作為飼料、工業或生物燃料添加料、食用菌培養料等。該粉碎機系統還可用于膨潤十、白灰、飼料、煤塊等物的粉碎，應用領域相當廣泛，可為相關行業的發展提供裝備支持。
4.3結構創新
(1)篩分系統不采用通常的孔，而是利用單根的條，緊挨著的鑄鐵條形成篩條。利用篩板條之間的縫隙下料。篩條采用鑄鐵制造，楔形截面，具有抗彎強度高、耐磨、不塞料、壽命長、價廉等特點。
(2)錘片頭部形成階梯形角，劃切功能強，可以把物料撕碎成纖維狀。錘片比飼料粉碎機錘片厚許多，在高速運轉中擊碎樹枝等較大物件。
(3)強力氣流貫穿內部，實現遠距離氣力輸送物料。固氣比大，風機轉速高達3000r/min，葉輪直徑較大，葉輪端部為防變形增加了法蘭圈，內腔形成強力的有序氣流，加強了篩條的排料功能，氣流最終攜帶碎料排至遠處，從而增加了本機長距離輸送物料的能力。
5、生產技術工藝
產品制造過程中融合了精密鑄造、巾厚板低應力切割下料、耐磨件熱處理及精加工、精確動平衡等一系列機械設備制造的通用工藝，并創新了主軸高精度加工、篩板高強度，高耐磨性鑄鐵的鑄造工藝。
5.1關鍵零部件技術工藝特點
粉碎系統的3組27片錘片材質采用16Mn鋼，經滲碳、表面淬火熱處理工藝，提高其抗沖擊性能和耐磨性能。
回轉主軸及錘片軸采用45號優質碳素結構鋼，經調質熱處理工藝，提高其強度。
篩條采用可鍛鑄鐵，經單體鑄造裝配時拼裝成整體，保證篩體的強度及可更換、可維修性。
風扇葉輪焊接，裝入主軸后進行整體動平衡校驗，減少整機在高速旋轉中的沖擊和振動。
上下殼體左、右墻板及兩軸承座有3組孔及端面需要加工，孔同軸度要求為∮0.lmm，孔軸心線與端面垂直度要求0.lmm，孔加工端面距主軸最大距離2m。為保證左、右墻板兩孔同軸度及孔與端面垂直度的要求，我們設計了一套直接安裝在工件E的定位套做鏜桿專用支承裝置，實現了孔系的加工及組裝質量的保證。
5.2與現有技術工藝的比較優勢
(1)進行了鏜床微量補償裝置（包括動力頭）的開發。其主要內容是彈性變形體的微變形原理、主運動（切削運動）及微量進給運動（補償運動）的傳遞與合成。在滿足微量補償裝置性能指標（分辨率、重復定位精度，線性，補償范圍）的前提下，可兼顧到裝置本身的可制造性、可裝配性和可維護性等。
(2)進行了測量裝置的二次開發。在現有成熟測量技術的基礎上，開發在線自動測量裝置，結合相應的現場工藝等措施，排除現場工況等環境因素的干擾，在滿足在線自動測量精度、測量范圍等性能指標的前提下，提高了在線自動測量的可靠性。
(3)進行了控制系統的研究與開發。控制系統包括在線自動測量信號的采集、轉換與處理、尺寸誤差預測模型（控制策略）的建立，以及其它整套系統動作的協調與控制等。
(4)進行了關鍵零部件靜態及動態平衡試驗研究等。在理論分析的基礎上，驗證和確定微量補償裝置的靜態性能指標（分辨率、重復定位精度，線性、補償范圍），在模擬現場工況條件下，進行自動預測補償控制的動態切削試驗等。
6、結束語
通過不斷試驗、改進，突破了高速梯形旋轉錘片式強力撕碎、楔形截面鑄鐵篩條排列組合成縫篩、粉碎與強風力排料和輸送一體化等幾項關鍵技術，完成了新型多功能粉碎機的樣機設計制造，并已于2009年10月取得了國家實用新型專利。樣機經現場試驗，對不種樹種、水分、尺寸的枝椏材和樹皮的破碎適應性良好，同時具有能耗低、安全性高、噪音低等諸多優點。
多功能粉碎機系統技術的推廣轉化，將實現我國以樹皮、枝椏材為主的多功能粉碎機技術的國產化，為我國造紙企業林漿紙一體化戰略實施在原料預處理環節提供重要的裝備保證。
相關粉碎機鍘草機產品：
1、
鍘草機
2、
秸稈粉碎機
