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目前，我國(guó)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(jī)、糧食、商業(yè)、畜牧、一機(jī)部等系 統(tǒng)都有單位在研制，并取得一些的成績(jī)1。移動(dòng)嚙合式青飼 料顆機(jī)具有加工簡(jiǎn)單、成本較低、便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸、表面光 滑、硬度高、顆粒內(nèi)部熟化深透等特點(diǎn)，是養(yǎng)兔、魚(yú)、雞、豬、 羊、牛專(zhuān)業(yè)戶(hù)及中小型飼料加工廠(chǎng)降低養(yǎng)殖成本，提高經(jīng)濟(jì) 效益的理想設(shè)備。因此，開(kāi)發(fā)利用顆粒青飼料，優(yōu)化原始的 機(jī)器結(jié)構(gòu)和降低消耗能量,促進(jìn)綠色經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，具 有深遠(yuǎn)意義。在我國(guó)，大多數(shù)的青飼料顆粒機(jī)技術(shù)主要是從 國(guó)外的相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)而來(lái)，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(jī)，將粉碎后的 生物材料通過(guò)擠壓而得到高密度、表面光滑的青飼料顆粒。

移動(dòng)嚙合式青飼料顆粒機(jī)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(guò)程的粉碎、篩選、 擠壓等工序集為一體，采用柴油機(jī)為動(dòng)力，將整個(gè)工廠(chǎng)變成 移動(dòng)式的加工廠(chǎng)。該設(shè)備可大幅度降低壓縮顆粒加工能耗 與成本，便于運(yùn)輸、貯存，進(jìn)而解決了限制生物質(zhì)大規(guī)模利用 的主要問(wèn)題。該機(jī)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(jì)效益和社會(huì)效益。

國(guó)外使用的青飼料顆粒機(jī)有平模式及環(huán)模式兩大類(lèi)，而 移動(dòng)嚙合式青飼料顆粒機(jī)是屬于環(huán)模類(lèi)的，但是與以往的環(huán) 模青飼料顆粒機(jī)大不相同。該青飼料顆粒機(jī)是通過(guò)柴油機(jī) 驅(qū)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)與主軸連接的帶內(nèi)齒輪的環(huán) 模、壓輥齒輪進(jìn)行齒輪嚙合運(yùn)動(dòng)，靠著壓輥齒輪和環(huán)模內(nèi)齒基金項(xiàng)目 國(guó)家林業(yè)局推廣項(xiàng)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(jìn)入制粒系統(tǒng)之前， 先通過(guò)推進(jìn)螺旋對(duì)其預(yù)壓，然后再被推入環(huán)模壓輥齒輪間進(jìn) 行制粒。物料從進(jìn)料斗傾入時(shí)，減速鏈輪分別通過(guò)鏈條與帶 鏈輪、鏈輪連接,通過(guò)改變大小鏈輪的傳動(dòng)比來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)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(qiáng)烈擠 壓作用下,物料被壓實(shí)，擠入環(huán)模的模孔中，并通過(guò)物料自 身的化學(xué)元素發(fā)生黏合、凝固，在這對(duì)齒輪嚙合的擠壓作用 下，從環(huán)?？字袛D出，經(jīng)過(guò)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(guò)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(shí)際工作中因?yàn)闀?huì)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(huì)影響到下一個(gè)顆粒成型的擠出 速度以及給這對(duì)齒輪嚙合造成摩擦力增加以致堆積過(guò)多，使 得兩齒輪卡死。因些需要設(shè)計(jì)一個(gè)環(huán)模清理機(jī)構(gòu)，對(duì)環(huán)模內(nèi) 齒輪齒根殘余的一些粘結(jié)粉末進(jìn)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(gè)機(jī)器擠壓出粒順暢。

該設(shè)計(jì)研究的是環(huán)模清理機(jī)構(gòu)，由柴油機(jī)動(dòng)力源通過(guò)皮 帶帶動(dòng)主軸，通過(guò)壓輥齒輪與環(huán)模內(nèi)齒輪嚙合，帶動(dòng)環(huán)模轉(zhuǎn) 動(dòng)。通過(guò)外齒輪與托輥中的小齒輪嚙合傳動(dòng),再通過(guò)渦輪減 速器帶動(dòng)鏈輪，再由鏈條通過(guò)張緊機(jī)構(gòu)將鏈輪、清理機(jī)構(gòu)上 的帶鏈輪推力軸連接帶動(dòng)。這樣通過(guò)齒輪比,渦輪減速器比 將轉(zhuǎn)速降到合適的低速轉(zhuǎn)動(dòng)。

1環(huán)模清理機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工作原理

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

其工作原理:將柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)鏈輪，

注：1.直線(xiàn)導(dǎo)軌連接板;2.清理軸；3.凸輪盤(pán);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(xiàn)導(dǎo)軌 副 TBR16S490。

圖1環(huán)模清理機(jī)構(gòu)主視示意圖

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

2建立樣機(jī)三維模型

ADAMS是全球運(yùn)用最為廣泛的機(jī)械系統(tǒng)仿真軟件，用 戶(hù)可以利用ADAMS在計(jì)算機(jī)上建立和測(cè)試虛擬樣機(jī)，實(shí)現(xiàn) 事實(shí)再現(xiàn)仿真，了解復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)性能。用戶(hù)可 以運(yùn)用該軟件非常方便地對(duì)虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng) 學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，輸出位移、速度、加速度和反作用力曲 線(xiàn)3。因此,利用了 ADAMS軟件對(duì)環(huán)模清理機(jī)構(gòu)進(jìn)行仿真 分析，并驗(yàn)證該機(jī)構(gòu)的可行性以及分析清理主軸清理環(huán)模運(yùn) 動(dòng)過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)間關(guān)系。

由于ADAMS的建模功能較弱，而強(qiáng)化ADAMS建模功 能的較好途徑就是利用Solidworks來(lái)建立參數(shù)等價(jià)模型，仿 真分析過(guò)程中對(duì)其進(jìn)行虛擬樣機(jī)簡(jiǎn)化,滿(mǎn)足當(dāng)代產(chǎn)業(yè)工程并 行的需要。鑒于只是對(duì)環(huán)模清理機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的運(yùn) 動(dòng)分析，并沒(méi)有考慮對(duì)其受力及碰撞等問(wèn)題，并將一些零部 件合理地進(jìn)行組合簡(jiǎn)化，這樣大大降低了建模的難度。對(duì)于 ADAMS建模而言，建模越簡(jiǎn)便越好，這樣有利于約束的添加 及分析計(jì)算4。

2.1建立等價(jià)的三維模型 打開(kāi)Solidworks 2012,設(shè)置好零 件模板后，由于原結(jié)構(gòu)中，整個(gè)部件安裝在①直線(xiàn)導(dǎo)軌連接 板和⑦軸承座連接板上,因此①直線(xiàn)導(dǎo)軌連接板和⑦軸承座 連接板建模的時(shí)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(xiàn)導(dǎo)軌副、⑨軸連接塊、⑩ 齒輪相連的。建模的時(shí)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(pán)也是相連的;建模 的時(shí)候如圖3中的③凸輪所示;根據(jù)機(jī)構(gòu)尺寸簡(jiǎn)化后，畫(huà)出 零件模型,然后按照設(shè)計(jì)的裝配關(guān)系進(jìn)行正確的裝配，并將 裝配體文件另存 Constant_Breadth_c - am_mechanism. x_t。打 開(kāi)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(dòng) 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(xiàn)旋轉(zhuǎn)，將凸輪與軸承連接架間創(chuàng)建轉(zhuǎn)動(dòng)副。其實(shí)際機(jī)構(gòu)幾 何尺寸計(jì)算得出，并旋轉(zhuǎn)中心是凸輪盤(pán)中心的偏心距為5 mm的一個(gè)中心線(xiàn)上。另外，給出凸輪添加實(shí)際質(zhì)量為2.6 kg,給出框架添加為6.53 kg。

2.3施加運(yùn)動(dòng) 該機(jī)構(gòu)的動(dòng)力來(lái)源為柴油發(fā)動(dòng)機(jī),將實(shí)際 的柴油機(jī)的額定轉(zhuǎn)速通過(guò)減速器傳動(dòng)比和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng) 比，計(jì)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(yùn)動(dòng)，經(jīng) 計(jì)算可知，清理軸的行程為10 mm,而且完成一個(gè)往返運(yùn)動(dòng) 需要的時(shí)間是1.356 so經(jīng)過(guò)分析測(cè)量的結(jié)果，此圖顯示的數(shù)據(jù)與計(jì)算得到的數(shù) 據(jù)是一致的，符合要求。因此，明顯可知該機(jī)構(gòu)是可行的，而 且可以從數(shù)據(jù)曲線(xiàn)中知道清理軸隨著時(shí)間變化的位移，速 度，加速度以及凸輪盤(pán)轉(zhuǎn)一周花的時(shí)間也保證在1.36 s左 右。這樣該清理機(jī)構(gòu)能夠做往返5 mm穿插,而且清理一次 時(shí)間為1.36 s,以保證這個(gè)機(jī)構(gòu)的清理工作的可靠性。

4結(jié)語(yǔ)

該文對(duì)移動(dòng)嚙合式青飼料顆粒機(jī)的環(huán)模清理機(jī)構(gòu)進(jìn)行 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析，將其已簡(jiǎn)化為等寬凸輪機(jī)構(gòu)，并通過(guò)AD­AMS 軟件對(duì)其進(jìn)行仿真分析，不僅僅模擬出對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)中的 關(guān)鍵零件的運(yùn)動(dòng)情況，而且得到了清理軸的位移，速度，加速 度隨著時(shí)間變化的情況,更驗(yàn)證了整個(gè)機(jī)構(gòu)的可行性和可靠

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