宋卫东 王明友 李尚昆 王教领

（农业部南京农业机械化研究所，南京 210014）

1 引 言

近几年，随着食用菌栽培原料棉籽壳价格的上涨，致使食用菌产业的利润越来越低，迫切需要开发新的栽培基质来降低成本。棉秆粉碎后作为食用菌栽培新型基质在我国已开始应用[1～5]。桑枝条作为食用菌栽培原材料在浙江淳安县广泛应用，而油菜秆、大豆秆、玉米秆等农林废弃物都可粉碎作为食用菌生产的优质廉价基料。

粉碎机是食用菌生产加工设备的重要组成部分。目前，农村栽培菇类的培养料，主要使用农作物秸秆切碎机加工而成。而现有的切碎机在应用中常出现喂料塞口而停机；或在切碎过程中混有整草输出，致使切碎料的质量不符合栽培要求等问题。一些厂家生产的菇木切片粉碎一次合成机械，常因锤片飞刀硬度不够，经连续作业后出现刀片发热而失去功能。

现有的食用菌基质粉碎机主要是利用粉碎室内高速旋转的锤片对物料进行冲击或搓擦而达到破碎目的[6～9]。同时，由于棉秆等木质素含量较高的秆茎类作物具有较强的韧性和强度，当棉秆直接进入粉碎室粉碎时容易造成高速锤片敲击而断裂。棉秆等硬质秸秆的破碎需要较强机械剪切力将其切断，然后再经过机械锤打才能使其被击溃破碎[10]。而对于油菜秆等较软秸秆，则无需切断就可直接在粉碎室内进行锤片粉碎，切断反而会使生产效率降低。

为适应食用菌栽培新型基质的粉碎要求，提高粉碎时的生产效率，进一步研制适合不同类型物料的粉碎设备对于提升食用菌生产机械水平有着重要的作用。为此，我们针对棉秆等硬秸秆和油菜等软秸秆作为食用菌新型栽培基质粉碎时对于粉碎机结构的要求，依据粉碎技术原理，设计开发出一种双喂料口基质粉碎机。该粉碎机的特点是设置了两个进料口，第一进料口直接与粉碎室相连，物料不经切断直接进入粉碎室被锤片粉碎。第二进料口处设置有圆盘切刀，物料进入粉碎室之前，先被切断，然后进入粉碎室内进行锤片粉碎。双喂料口基质粉碎机实现了不同类型秸秆的分类粉碎，为食用菌栽培提供了一种新的物料粉碎设备。

2 机械结构与工作原理

2.1 总体结构 双喂料口基质粉碎机主要由机架、电机、第一喂料口、第二喂料口、切刀盘、粉碎机组、动力传递机构、风引装置等组成。壳体采用优质钢板焊接结构；电动机与粉碎机转子安装在同一座上，采用柱销联轴器直联传动，转子经动平衡校验，可正反向工作。在第一喂料口与粉碎室联通处，装有圆盘切刀。粉碎室内的筛片与锤片间距靠筛体移动来调整，锤片为对称排列。双喂料口基质粉碎机主电机动力为22 kW，风引出料输送电机动力为5.5 kW。机械结构如图1所示，主要参数见表1。

表1 双喂料口基质粉碎机相关参数（配套动力22 kW）

2.2 工作原理 带风引出料装置的双喂料口基质粉碎机采用两个进料口。工作时，一进料口处安装圆盘切刀，对预粉碎基质先进行切碎，切碎后的预粉碎基质再进入粉碎室内进行锤片粉碎，此为第一进料口；另一进料口为物料直接进入粉碎室进行锤片粉碎，此为第二进料口。这样，粉碎机可以实现对木质素含量过高的秸秆进行先切后粉，避免因其硬度过大造成锤片断裂；对于软秸秆类作物则可以通过第二进料口直接进入粉碎室进行锤片搓揉破碎，直至符合粉碎细度要求的食用菌栽培基质通过筛网直径。同时，出料口处增加的风引装置使粉碎室内形成负压，加速出料。在风引装置出口采用6 m长布袋收集粉碎基质，一方面大大降低了空间的粉尘浓度，改善了操作人员的环境，另一方面也有利于粉料的装袋，使装袋便捷。

3 试验验证

图1 带风引出料双喂料口基质粉碎机的外形与结构

3.1 试验目的与方法 为检验双喂料口基质粉碎机的各项性能指标是否满足设计要求，对该粉碎机的各项性能进行了试验，试验方法主要参照GB/T 6971-2007《饲料粉碎机 试验方法》国家标准规定进行。试验用样机状态良好，试验对象为当年自然成熟的经晾晒的油菜秸秆和棉秆，喂料时为单人输送，表2为粉碎时的试验数据。

表2 双喂料口基质粉碎机不同筛孔直径的生产率与电耗

3.2 试验数据处理与分析 按照以上方法和条件，根据GB/T 6971-2007《饲料粉碎机 试验方法》国家标准规定的测试规格、重复次数及数据采集方式，计算出各项测试数据和工况参数。数据处理结果如表2所示。

（1）由表2可知，随着筛孔直径增大，双喂料口基质粉碎机的生产效率越高，在筛孔直径为12 mm时，出现生产效率最大值0.44 t/h；而在筛孔直径为14 mm时，生产效率为0.39 t/h，主要原因为人工喂料造成喂料不连续，且不能持续高强度进行。

随着筛孔直径的增大，吨料电耗则相应降低，在筛孔直径为8 mm时，出现最大吨料电耗42.6 kW·h·t-1，在筛孔直径为12 mm时，出现最小的吨料电耗35.8 kW·h·t-1，符合当初设计时的要求。

（2）试验时采用人工喂料方式，油菜秸秆属于木质素含量低的秸秆，在喂料时因油菜秸秆茎出现缠绕难以进入粉碎室，致使试验时的粉碎效率偏低以及吨料电耗增高。

4 结 论

经生产考核证明：该机具有结构合理、安全可靠、安装容易、操作方便和振动微小等特点，可满足企业的生产需求，为食用菌新基质提供了新的生产设备。这种带风引出料装置的双喂料口基质粉碎机的研究开发，对提高农作物秸秆的利用率、降低劳动强度、促进秸秆和食用菌产业健康可持续发展具有十分重要的意义。

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