新型仿生啮齿型破骨机_孙圳.docx

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1、 第 34卷第 6期 2016年 12月 轻工机械 Light Industry Machinery Vol. 34 No. 6 Dec. 2016 制造 使用 改进 D01:10.3969/j. issn. 10054895.2016.06.020 新型仿生啮齿型破骨机 孙圳，贾伟，张春晖 胡小佳 (中国农业科学院农产品加工研宄所，北京 100193) 摘要：为了解决常用破骨机破碎不均匀的问题，基于仿生学原理，设计了一种新型啮齿型破骨机，适用于畜禽骨产品的 前处理加工。设计了二级破碎机构，通过调节预破碎啮齿辊轮间距，对物料进行一级宽齿破碎，再经过细齿咬合破碎进 行二级破碎，达到所需破碎程度。

2、同时一级宽齿辊轮转速低于二级细齿辊轮转速，避免了 一二级破碎齿之间的物料堆 积。设备可显著降低能耗和生产成本，操作简单，维修宇 1低。新型仿生啮齿破骨机适用于多种原料骨的破碎。 关键词：破碎机；畜禽骨；二级破碎机构；破碎辊 中图分类号 :TS251.94 文献标志码 :A 文章编号： 10054895 (2016) 06009004 A New Type of Bionic Rodent Bone Crusher SUN Zhen,JIA Wei, ZHANG Chunhui* , HU Xiaojia (Institute of Agroroducts Processing Science

3、and Technology, Chinese Academy of Agricultural Sciences Beijing 100193 China) Abstract:In order to solve the problem of uneven broken bone by crusher? a new type of bionic rodent bone crusher was designed by bionics theory. The equipment was suitable for pretreatment of livestock bone products. The

4、 double stage crushing system was designed and each crushing stage consisted of two crushing roller. The distance of the two crushing roller in the primary crushing stage was adjustable for the variety of bone sizes. Through the fixed hopper? raw bones were sent into the crusher by conveyor belt and

5、 broken by the first crushing stage. The crushing blades was strong and sharp and it mimiced the teeth of the rodent. Then the rough crushed bones fell into the second crushing stage in which they were crushed smaller， because the width of blades on the roller in the second stage was smaller than th

6、at of the first stage. The two stages of crushing made products the same size and met the requirement. This bionic bone crusher can reduce the cost and energy consumption， and it is easy to operate and has low maintenance rate. It is applicable to break a vary kinds of raw bones. Key words: crusher;

7、 livestock bone; two levels crushing structure; crushing rollers 我国每年产生大约 1 200万吨的可食性畜禽骨， 占世界产量的 30%左右，折合约 200万吨动物蛋白， 可满足 7 500万人的年蛋白需求。畜禽骨中含有丰富 的蛋白质、脂类、矿物质等营养成分，具有很高的开发 价值。但是长期以来大量的畜禽骨没有得到合理的利 用，只是被加工成附加值较低骨胶、骨油、饲料和肥料 等产品， 没有充分体现出骨的营养价值 1。对畜禽动 物骨加工时，前期的破碎处理非常关键。以前常用破 骨机引用非食品行业设备，由于牛骨、猪骨和禽骨架等 物料形状和硬

8、度的差异，而设备的适用性较差，很难达 到均匀破碎的目的 2。生产上原料骨经过一次破碎 后，由于大小块不均匀，经常需要将大块骨挑拣后再进 行二次破碎，或者是再增加一台破碎机以达到破碎均 匀的目的，从而增加了操作复杂性与投资成本，不能满 足生产需求 3。研宄针对目前破骨机存在的问题，依 据仿生学啃齿破碎原理，设计了一种新型啃齿型破 骨机，适用于畜禽骨产品的 前处理加工，适用性广，破 骨均匀且操作简单、维修容易。 收稿日期 :201603-31;修回日期 :20160948 基金项目：国家农业科技创新工程。 作者简介 :孙圳（ 1993)，男，安徽马鞍山人，硕士研宄生，主要研宄方向为肉品加工。通信作

9、者：张春晖，博士，研宄员。 E-mail: dr zch 163. com 制造 使用 改进 孙圳，等：新型仿生啮齿型破骨机 91 1啮齿型破骨机的设计 1.1结构组成 新型啮齿型破骨机主要是由调节系统（第 1级调 节手轮、第 2级调节手轮、导向孔和滚珠丝杆螺母 等），破碎系统（第 1级和第 2级移动破碎辊），传动系 统 (链轮系、齿轮、链条、大直径齿轮和惰轮等），以及电 机、骨料入口和骨料出口组成。设备外形如图 1所示。 1 一 固定钢板 ;2 电机保护罩 ;3 第 2级调节手轮； 4一第 1级调节手轮 ;5 原料进口 ; 6 碎骨出口。 图 1破骨机外形图 Figure 1 Outline

10、 drawings of crusher 1.2工作原理 牛骨、猪骨和禽骨架等大物料进行加工前通常需 要破碎处理 6。原料骨通过输送带进料，进行一级宽 齿破碎。在主动轴的带动下，两个破碎辊相向转动，咬 合挤压原料骨，将其一级破碎至 5 10 cm后再进行二 级细齿破碎。二级啮齿破碎辊刀片宽度较一级破碎辊 小，将骨料破碎至2 5 cm左右达到碎骨目的。破碎 完成后的骨料，通过出料口排出，进入下一加工工序。 一级破碎辊位于二级破碎辊正上方，经过一级破碎的 物料通过重力作用直接落入二级破碎辊。针对不同破 碎需求，一级破碎啮齿辊轮间距为3 8 cm， 可调，同 时一级宽齿破碎辊轮的转速低于二级细齿破碎

11、辊轮转 速，其转速比值为 （ 1: 1.5) (1: 1.2)，可有效避免了 一二级破碎辊轮之间的物料堆积 7。两级破碎的设 计明显得简化了破碎过程。 2破骨机主要部件工作原理 2.1破碎系统 2.1.1第 1级破碎辊轮系统 第 1级破碎系统主要包 括第 1级移动破碎辊、第 1级固定破碎辊、宽齿破碎刀片、一级调节滚珠丝杆、 一级传动链轮、轴承以及齿轮等。第 1级移动破碎辊 (也称第 1级破碎主动轴 ） 在机架上由轴承支撑；主动 轴的一轴端设有主动轮，且该轴端与所述联轴器相连 接 ;主动轴上设有若干个主动刀片，主动刀片之间设有 固定间距。第 1级固定破碎辊（也称一级从动破碎 辊）平行位于主动破碎

12、辊邻侧由轴承支撑；从动轴的 一轴端设有从动轮，从动轮与主动轮之间为啮合配合； 从动轴上设有若干个从动刀片，从动刀片与所述主动 刀片之间为啮合配合 ;在第 1级主动轴的带动下，两个 破碎辊相向旋转，咬合挤压原料骨，将其初步破碎至 5 10 cm大小，如图2所示。如果骨料过大，为了防 止破碎刀片发生打滑，可以通过调节第 1级调节手轮 改变破碎辊之间的间隙，直至达到对物料有效咬合的 目的。 图 2第 1级和第 2级破碎辊 Figure 2 Primary crushing and second crushing 2.1.2第 2级破碎辊轮系统 第 2级破碎装置处于第 1级破碎装置的正下方， 包括第

13、2级移动破碎辊、第 2级固定破碎辊、破碎细齿 (位于破碎辊上）、第 2级调节滚珠丝杆和第 2级传动 链轮、轴承和齿轮，如图 2所示。第 2级移动破碎辊 (也称第 2级主动破碎辊 ） 位于机架上由轴承支撑，主 动轴的一轴端设有主动轮，轴端与联轴器连接，破碎辊 上有等间距的破碎细齿 ;第 2级固定破碎辊 （ 也称第 2 级从动破碎辊 ） 位于机架下层，由轴承支撑，第 2级主 动破碎辊与从动破碎辊相互啮合，如图 3所示，在主动 轴的带动下，主动破碎辊与从动破碎辊相向转动，咬合 挤压原料骨，将其破碎至 2 5 cm大小。 图 3破碎刀片细节图 Figure 3 Parts drawing of cru

14、shing blade 2.1.3两级协同梯度破碎 两级破碎系统相互协同，为物料高效破碎提供保 92 轻工机械 Light Industry Machinery 2016年第 6期 证 8。新型啮齿型破骨机一级与二级梯度破碎协同 作用保证了设备的高效运行。第 2级破碎位于第 1级 破碎的正下方，一级与二级破碎齿轮之间安装有不锈 钢定向输送板以防止物料的堆积；一级破碎辊采用驱 动齿轮直径大于二级破碎辊，因此一级破碎辊的旋转 速度要低于二级破碎辊，旋转速率为 （ 1:1.5) (1: 1.2)，这样可以有效防止物料在一二级破碎辊之间的 堆积。二级破碎辊间距小于一级破碎辊间距的设计， 保证了原料骨的

15、高效梯度破碎。 2.2传动系统 破碎机传动系统主要包括链轮系统（链条和链 轮）、大直径齿轮、惰轮、小直径齿轮、碎骨滑道、螺杆、 螺杆轴承和电机等 9。设备的所有动力都来自位于 机架底部的电机，这样设计可以増加整个破碎机的稳 定性，使整个设备运疔更加流畅。破碎机每个部件的 依靠链轮系统链接。不同系统之间主要通过轮带连 接，以防由于物料卡死造成的机器损坏。破碎机的传 动系统以及部件局部放大图如图4所示。 1一链轮 ;2 链条 ;3 电机 ;4一碎骨滑道 ;5 端面轴承 ;6 加 强板 ;7 大直径齿轮 ;8_惰轮 ;9 一小直径齿轮； 10_带座轴承； 11一导向孔 ;12 滚珠丝杆 ;13 菱形

16、带座轴承； 14 一蜗杆； 15 蜗轮； 16 滚珠丝杆螺母。 图 4 传动系统 Figure 4 Transmission system 2.3调节系统 调节系统包括调节手轮、带座轴承、导向孔、滚珠 丝杆、菱形带座轴承、蜗杆、蜗轮和滚珠丝杆螺母等。 距离调节系统可以调节第 1级破碎系统中主动与从动 破碎辊间距 ;调距手轮经长轴（长轴上有两段蜗杆 ） 传 力。在实际生产中，各种骨料形状大小各异，破碎难度 大 1 。基于此，研宄设计的破碎机可以通过调节第 1 级破碎辊间距，以适应各种形状的骨料。转动一级调 节手轮带动破碎辊两端的涡轮旋转，使滚珠丝杆螺母 横向移动，实现一级主动、从动破碎辊两端同步

17、调距的 功能；同样二级破碎辊的间距也可调。两端同步调距 也可避免辊筒过重导致受力不均而卡死的现象。设备 剖面图以及组成调节系统的关键零件如图 4 5所示。 1 一丝杆螺母安装座 ;2 蜗杆轴 ;3 深沟球轴承。 图 5破碎机剖面图 Figure 5 Cutaway drawing of crusher 2.4齿轮系统 滚轮系统主要包括电机、齿轮、蜗杆、链条、第 1级 主动轴、第 1级从动轴、第 2级主动轴以及第 2级从动 轴等 11。研宄设计的破碎机联轴器一端与电机减速 器通过链条相连接，另一端与一级主动轴连接。第 1 级传动轴由轴承支撑，在主动轴底部装有破碎主动轮 与联轴器相连，主动轴上装有

18、主动刀片，刀片之间相隔 固定间距排列，从动轴一轴端设有从动轮，从动轴上从 动刀片与主动刀片之间啮合配合；第 2级主动轮与从 动轮的结构与第 1级相同。基于仿生学啮齿破碎设 计，齿轮系统中各部分的相互合作，可以高效破碎不同 类型的原料骨。破碎机的链轮系统如图 6所示。 图 6破碎机链轮系统 Figure 6 Department sprocket of crusher 3结语 研宄基于仿生学原理，设计开发的新型啮齿型破 骨机采用两级双辊破碎，通过调节两级破碎双辊间距， 可用于牛骨、猪骨和禽骨架等物料的高效破碎处理。 一级破碎辊转速低于二级破碎辊的转速设计，解决了 一级破碎后的骨料在一二级辊轮间堆

19、积的难题。通过 (下转第 97页） 制造 使用 改进 段家现，等 :基于反变形和 CAE的手机前壳翘曲优化 97 5结语 1) 手机前壳的反变形设计能够较好地补偿变形 量，有效地减小翘曲，显著提高了塑件 Z方向的平面 度精度。经生产实践，平面度误差为 0.180 Omm， 符 合质量要求。 2) 注塑 CAE技术可以较好地预测翘曲变形趋势 和变形量，即可以为补偿量提供参考，也可以预测实施 反变形后的效果。 3) 开模之前，利用反变形方法和 CAE技术做反 变形设计，可以得到合理的反变形设计模型，做到一次 试模成功，减少了产品的整形工序和降低了模具修改 成本。 参考文献： 1 宋满仓，颜克辉 .

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26、设备要求高的问题，降低 了投资成本，提高了生产效率，对于骨源食品原料前处 理具有重要的应用价值。 参考文献： 1 杨巍，成晓瑜，陈文华，等 .畜禽骨深加工技术与应用现状 D.肉 类研宄 ， 2009(11) :75 -79. 2 毛成果，周靖阳，李阳 .对辊式破碎机设计研宄 D.煤矿机械， 2012,33(8) :24 -26. 3 张雪峰，潘永泰 .基于 ANSYS Workbench的双齿辊破碎机模态分 析 D.煤矿机械， 2013,34 (2) =105 -107. 4 赵啦啦，臧峰，王忠宾，等 .差动分级齿辊式破碎机的设计及运动 仿真 D.煤矿机械 ,2007,28 (6) =19 -

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