我国具有丰富的农作物秸秆资源，每年生产的农作物秸秆约5亿吨，其中可作饲料的有3.5亿吨，它是我国广大农区饲养牲畜的主要饲料。我国目前农作物秸秆的利用率还很低，很多农民将收获后的农作物秸秆烧掉，既造成资源浪费又污染了环境。因此，不断开发饲草加工机械，提高农作物秸秆的利用率，对发展节粮效益型畜牧业具有重要意义。
滚筒式铡草机在饲草加工机械上广泛应用，滚筒式铡草机的动刀一般采用螺旋式，它具有工作负荷均匀、切碎质量好、机器振动小的特点。但是，螺旋刀要求制造精度高，且滚筒的抛送能力弱，一般需要配装专门的抛送装置。
为了进一步提高滚筒式铡草机的工作质量，我们研制了一种新型滚筒式铡草机：93ZT - 500型铡草机，对其结构设计、动定刀的配置关系、抛送装置、超负荷安全保护装置等进行了试验研究，以下对设计中的几个技术问题及试验结果进行分析，供有关设计人员参考。
1、总体方案与性能指标
该机由输送装置、喂入装置、切碎滚筒、抛送装置、机架等组成。输送装置采用链板式输送器；切碎滚筒安装四把螺旋动刀进行切碎作业；喂入装置为棘齿式喂入辊，上喂入辊为浮动式，下喂入辊传动轴上安装有牙嵌式安全离合器，超负荷时离合器自动打滑切断喂入辊的动力传递。更换滚筒和下喂入辊传动轴上的齿轮，可改变喂入速比，实现切草长度的变更。
该机的生产率为500kg/h(麦桔、谷草)和1500kg/h(青贮玉米秆)；超长率<7%;破节率>55%；斜茬率<5%;该机可实现12mm、18mm，24mm和36mm四种切草长度；配套电机功率2.2kW，电机转速1430r/min。
2、动刀螺旋角的确定
采用螺旋动刀主要是使铡草机工作时有一个合理的滑切角，减少切碎物料时的剪切功率，同时延长每一把动刀的切割时间，使整个工作过程负荷均匀，减少机器的振动，提高切碎质量。我国目前螺旋动刀的螺旋角一般取值范围为18°-30°，滚筒式铡草机动刀的螺旋角与滑切角相等，螺旋角愈大滑切速度愈大，切断物料愈省力。为满足动刀与定刀能稳定钳住茎秆实现切割，螺旋角不能超过极限钳住角。影响极限钳住角的主要因素为作物品种、茎秆含水率和动定刀的锋利程度。通过我们测定，动定刀锋利时，干谷草的极限钳住角为：有包叶时34°- 36°，无包叶时25°- 28°;干麦草的极限钳住角为：有包叶时27°- 28°，无包叶时25°- 26°;青贮玉米秆(含水率65% - 78%)的极限钳住角为：有包叶时44°-46°，无包叶时40° - 42°。当动定刀刃磨钝时，以上作物秸秆的极限钳住角一般减小8°- 12°。由于我国目前生产的滚筒式铡草机一般以切碎干饲草为主，兼顾青饲草加工，所以动刀的螺旋角应以干饲草加工的极限钳住角进行设计。
通过对螺旋角为15°、20°、25°和30°的动刀进行了对比试验，从综合性能分析，螺旋角取200较为合适，可兼顾干、青饲草的加工，超长率和破节率均可满足国家有关标准。
3、定刀配置高度
铡草机工作时，物料由喂入辊压缩并夹持送入切碎滚筒，物料压缩后的厚度与生产率和物料的品种有关。压缩后的物料有一中间面，从理论分析，若滚筒轴中心的安装面刚好与物料的中间面重合，则中间面以上的物料切割时将首先被动刀向外推送，处于中间面的物料被动刀直接切割，而中间面以下的物料被动刀向内拉送，推拉物料的情况均等，切草平均长度较均匀。基于以上分析，定刀刃的位置高于物料的中心面时动刀对物料的推送作用大于拉送作用，定刀刃的位置低于物料的中心面线时动刀对物料的拉送作用大于推送作用，这两种情况都会引起超长率和剪切功率上升。
由于影响超长率的因素很多，难于用纯理论分析方法解决定刀配置高度，因此我们进行了对比试验。定刀刃位于滚筒中心线以下为20mm、30mm、40mm和50mm四种情况，切碎干饲草的生产率为0.4-1.2t/h，试验结果表明，在以上情况下，定刀的最佳配置高度应为20mm，此时的功率消耗低，综合性能指标最好。
4、超负荷安全装置的设计
由于铡草机工作时均采用人工送料，喂入的不均匀性必然存在，易出现滚筒堵塞，造成机件损坏，因此，铡草机应有超负荷安全保护装置。目前，我国生产的大型铡草机都设置超负荷安全保护装置，型式一般为离合器及喂入辊反转装置，出现超负荷时，板动离合器手柄，停止喂入辊转动，再板动离合器手柄使喂入辊反转，将堵塞物料退出。为简化机构，我国小型铡草机一般不设置安全保护装置，给用户带来很大不便，若采用超负荷安全装置，多为安全保护键，当负荷达到某一值时，保护键会自动剪断，要重新更换新的保护键后才能开机工作，该方式费时费力，影响生产率的提高。
为了克服以上缺点，我们在喂入辊主动轴上设置了牙嵌式安全离合器，动力经牙嵌式安全离合器传给下喂入辊轴，喂入量超负荷时牙嵌离合器自动打滑，切断喂入辊的传动力，停止物料喂入。通过调节牙嵌式安全离合器的压紧弹簧可以改变其预紧力，确定超负荷安全保护力，对不同物料的切碎作业调节使用方便，机构制造成本低，便于用户使用。
5、抛送装置的设计
物料经滚筒切碎后，一般由抛送装置抛出机外，以减轻人工清理的劳动量。滚筒式铡草机常用的抛送装置有两种型式，一种是在滚筒上安装抛送叶片，滚筒在切碎物料的同时将被切碎物料抛出，该方式使滚筒结构复杂，为了保证物料的抛送距离，要求滚筒转速较高，功率消耗大。另一种方式是在滚筒轴的一侧串联一个风机，切碎的物料由滚筒下方滑至风机后由风扇叶片抛出，为了保证物料的抛送距离，风机直径较大。
本设计在滚筒的后下方直接配置抛送风机，风机为四叶片离心式，为了保证物料的抛送距离，由滚筒轴经胶带传动并使风机升速，将切碎的物料直接抛送到机器的后方，该配置方式工艺流畅，传动简便，整机功耗小。该配置的技术关键是保证物料顺利进入风机。因风机工作时沿风壳形成了一个气流环，滚筒下方的碎草在气流环的作用下不易进入风机，为解决这一问题，必须将滚筒下的滑板配置在与气流环的切线方向以下，并使滑板的倾角大与物料与钢板的磨擦角。根据我们的试验，滑板的倾角应大于250。本设计的风机叶轮直径为240mm，风机与滚筒等宽(250mm)，风机转速1076r/min，风机叶片线速度为13 .5m/s，物料抛送距离达1.8m，满足了用户的使用要求。
6、定刀刃口形状的设计
我国滚筒式铡草机的定刀有两种型式，一种为开刃定刀，另一种为矩形定刀。矩形定刀由4mm -6mm锰钢板制成，工作刃角70° ～75°;另一种为矩形定刀，由白口铁或工具钢制成，断面为矩形，矩形定刀的主要特点是四条棱边均可作为定刀刃，当一条定刃磨钝后，通过翻转定刀用另一棱边作为定刀刃。因矩形定刀的工作刃角为90°，刃角不锋利，切割功耗大，工作质量差。矩形定刀在我国滚筒式铡草机和轮刀式铡草机上应用较广，笔者认为，这一现象的出现与我国生产厂家在机构设计方面采取简单模仿的习惯相关，并无进行深入的对比试验研究。
我们对以上两种定刀进行了对比试验，矩形定刀的断面为20mm×20mm，材料为T8工具钢，加工后进行热处理；开刃定刀采用65Mn钢板制造，钢板厚4mm,刃角750，并对刃口进行调质处理。对谷草、麦草和青贮玉米秆进行切碎试验，试验表明，矩形定刀比开刃定刀的剪切功率平均高17.5%，其它工作指标（超长率、斜茬率等）均明显低于开刃定刀。说明矩形定刀性能低劣，在新产品开发中不应再采用。
相关粉碎机铡草机产品：
1、铡草机
2、秸秆粉碎机
3、秸秆揉搓机
