树皮、枝条、树叶等废弃物是木材生产加工、使用过程中必然出现的产物。制浆造纸企业在对原木进行预处理时，除皮去枝，由此也产生大量的树皮及枝条。据测算，一棵可使用的成品树干中，树皮及枝条占可用木材的10%左右。以前，企业将这些树皮及枝条作为垃圾处理，既浪费资源又浪费大量的人力、物力。经研究，将这些树皮、枝叶及枝桠材等破碎到一定尺寸呈纤维状态后，可作为饲料添加剂、生物质锅炉燃料、生物燃料辅加料，亦可作为食用菌培养基料、温室蔬菜大棚的培养基质等，综合利用前景十分广阔。
中冶美利浆纸公司年产杨木化机浆10万吨，年利用杨木29万立方米，年产生树皮、枝桠材6万吨。这些废弃物以前是包给私人外运到荒野填埋处理的，每年不仅要支付30万元的额外费用，还造成新的环境污染。为此，公司多方咨询这方面的处理设备，希望能把这些树皮、枝桠材粉碎后均匀掺到自备电厂的燃煤中作为燃料利用。但由于树皮及枝桠材韧性大、枝条硬、湿度变化大等特殊原因，目前国内外市场上使用的各种粉碎机如饲料粉碎机、麦草铡草机、锤式破碎机等，由于结构方面缺乏针对性设计，粉碎树皮与树枝存在一些不足之处。表现在：不能粉碎含水较多的湿树皮，筛板有阻料现象；产量极低，不能粉碎大块的硬质物（如较粗壮的树枝）等．风送能力弱，不能远距离输送物料；粉碎树皮时筛板等零部件易坏；入口小，进料不流畅等。
为此，美利浆纸公司委托我们设计、制造了一种新型的粉碎机系统，能够实现树皮、枝桠材高效粉碎的目的。该设备系统由粉碎系统，输送系统、储料仓系统三部分组合而成。输送系统和储料仓为钢板材组焊结构件，核心部件是粉碎系统，外型尺寸为长×宽×高=2270mmx1897mmx1132mm，部件重1500kg，是由阿基米德螺旋线形的上下壳体、回转主轴、锤片，锤片轴、风扇叶轮，筛条等各零部件构成。
2、总体思路和实施计划
总体设计前，我们选择了饲料粉碎机、锤式破碎机、切草机在原理及结构上进行了对比研究，并在现有饲料粉碎机和切草机上进行了树皮和杨树枝桠材的粉碎试验。根据试验中发现的一系列问题，采取了针对性的措施，设计制造了1种新型粉碎机系统。这种粉碎机解决了树皮的韧性强．树枝条块大、难以粉碎等问题。
项目总体分“试验研究”、“优化改进”、“定型量产”三个阶段。
在试验研究阶段，研究树皮、树枝性质，检测树皮含水量、韧性，树枝硬度，为制定相应的加工工艺参数做好基础工作。解决关键部件及其设计理论，确定其它主要参数，试制样机，购置相应仪器对其进行测定。在小试的基础上进行中试，优化主轴、电机转速，锤片数量及排布，确定它们与产量的关系。
在优化改进阶段，分析中试数据，优化主要零部件加工制造工艺，消除样机试运行中存在的缺点，优化粉碎机结构。试制二代样机，测定其在实用过程中的性能，消除在能耗、振动、噪声、使用寿命等方面存在的问题。总结二代样机测试数据与经验，经改进后，绘制粉碎机性能曲线，形成定形设计文件。
在定型量产阶段，撰写技术报告，系统制订工艺技术文件，聘请有关专家对该产品进行技术鉴定，通过鉴定。进行小批量（50台套）生产，并在宁夏及周边地区进行一定范围的示范推广，然后投入工业化批量(500台套)生产。
3、技术要点
在样机试制成功后，进一步研究完善设计理论体系，修正动力学计算公式及经验公式，形成各参数之间的数据链，达到各参数的最佳选择和组合，优化粉碎机结构，降低成本和能耗，为规模生产做好技术准备。
(1)在粉碎机600mm回转直径确定后，选择适宜的转速。转速高，产量大，但对动平衡要求很高，否则振动大、功耗多、零配件磨损迅速。
(2)优化锤片结构、材质、热处理工艺及组合顺序，以达到寿命长，价廉、组装后振动小的要求。
(3)研究楔形铸铁筛条结构、材质、强度，减轻重量，增强耐磨性。
(4)研究风机叶片形状，尺寸、转速及选材，达到输送量和输送距离要求，消除变形，达到噪声小、耐磨。
(5)计算、试验确定各参数最佳搭配，在满足各项性能的前提下，进一步降低能量消耗和零部件重量，降低制造成本和运行成本。
(6)研究壳体钢板壁厚与密封问题，探索其刚度与振动强度、冷却方式、轴承类型和使用寿命等相互关系，尽量减轻重量，降低能耗，提高系统的整体可靠性。
(7)优化主轴各零件的加工工艺及装配关系，以达到动平衡好、易装卸、易维修的要求。
(8)完善图纸、工艺文件、工艺装备、试验仪器，确保设备性能和质量。
电动机通过皮带传动，加速后带动粉碎机主轴高速转动，物料从下料斗落下时，被主轴上的锤片切碎，在强烈气流的带动下，不断与筛条撞击，粉碎后被风力吸引，快速从筛条缝隙通过，而后进入风机叶轮，被风机产生的强气流输送到远处的目的地。
4、项目创新点
4.1技术创新
本项目利用37kW的动力，驱动800m m宽入料口、600mm锤片回转直径、+480mm风4;)Ln卜轮回转直径的粉碎机系统，使得树皮及枝桠材粉碎能力远超其它类型的粉碎机，并可实现出料输送到18m以外，省了配套的运输设备。
4.2应用创新
本粉碎机经过创新改造后，可以将各种水分含量的杨树皮、35mm直径以下的树枝粉碎成长度10mm以内、直径3-5mm左右的纤维丝，掺入热电厂锅炉燃煤中作为燃料，也可作为饲料、工业或生物燃料添加料、食用菌培养料等。该粉碎机系统还可用于膨润十、白灰、饲料、煤块等物的粉碎，应用领域相当广泛，可为相关行业的发展提供装备支持。
4.3结构创新
(1)筛分系统不采用通常的孔，而是利用单根的条，紧挨着的铸铁条形成筛条。利用筛板条之间的缝隙下料。筛条采用铸铁制造，楔形截面，具有抗弯强度高、耐磨、不塞料、寿命长、价廉等特点。
(2)锤片头部形成阶梯形角，划切功能强，可以把物料撕碎成纤维状。锤片比饲料粉碎机锤片厚许多，在高速运转中击碎树枝等较大物件。
(3)强力气流贯穿内部，实现远距离气力输送物料。固气比大，风机转速高达3000r/min，叶轮直径较大，叶轮端部为防变形增加了法兰圈，内腔形成强力的有序气流，加强了筛条的排料功能，气流最终携带碎料排至远处，从而增加了本机长距离输送物料的能力。
5、生产技术工艺
产品制造过程中融合了精密铸造、巾厚板低应力切割下料、耐磨件热处理及精加工、精确动平衡等一系列机械设备制造的通用工艺，并创新了主轴高精度加工、筛板高强度，高耐磨性铸铁的铸造工艺。
5.1关键零部件技术工艺特点
粉碎系统的3组27片锤片材质采用16Mn钢，经渗碳、表面淬火热处理工艺，提高其抗冲击性能和耐磨性能。
回转主轴及锤片轴采用45号优质碳素结构钢，经调质热处理工艺，提高其强度。
筛条采用可锻铸铁，经单体铸造装配时拼装成整体，保证筛体的强度及可更换、可维修性。
风扇叶轮焊接，装入主轴后进行整体动平衡校验，减少整机在高速旋转中的冲击和振动。
上下壳体左、右墙板及两轴承座有3组孔及端面需要加工，孔同轴度要求为∮0.lmm，孔轴心线与端面垂直度要求0.lmm，孔加工端面距主轴最大距离2m。为保证左、右墙板两孔同轴度及孔与端面垂直度的要求，我们设计了一套直接安装在工件E的定位套做镗杆专用支承装置，实现了孔系的加工及组装质量的保证。
5.2与现有技术工艺的比较优势
(1)进行了镗床微量补偿装置（包括动力头）的开发。其主要内容是弹性变形体的微变形原理、主运动（切削运动）及微量进给运动（补偿运动）的传递与合成。在满足微量补偿装置性能指标（分辨率、重复定位精度，线性，补偿范围）的前提下，可兼顾到装置本身的可制造性、可装配性和可维护性等。
(2)进行了测量装置的二次开发。在现有成熟测量技术的基础上，开发在线自动测量装置，结合相应的现场工艺等措施，排除现场工况等环境因素的干扰，在满足在线自动测量精度、测量范围等性能指标的前提下，提高了在线自动测量的可靠性。
(3)进行了控制系统的研究与开发。控制系统包括在线自动测量信号的采集、转换与处理、尺寸误差预测模型（控制策略）的建立，以及其它整套系统动作的协调与控制等。
(4)进行了关键零部件静态及动态平衡试验研究等。在理论分析的基础上，验证和确定微量补偿装置的静态性能指标（分辨率、重复定位精度，线性、补偿范围），在模拟现场工况条件下，进行自动预测补偿控制的动态切削试验等。
6、结束语
通过不断试验、改进，突破了高速梯形旋转锤片式强力撕碎、楔形截面铸铁筛条排列组合成缝筛、粉碎与强风力排料和输送一体化等几项关键技术，完成了新型多功能粉碎机的样机设计制造，并已于2009年10月取得了国家实用新型专利。样机经现场试验，对不种树种、水分、尺寸的枝桠材和树皮的破碎适应性良好，同时具有能耗低、安全性高、噪音低等诸多优点。
多功能粉碎机系统技术的推广转化，将实现我国以树皮、枝桠材为主的多功能粉碎机技术的国产化，为我国造纸企业林浆纸一体化战略实施在原料预处理环节提供重要的装备保证。
相关粉碎机铡草机产品：
1、铡草机
2、秸秆粉碎机
