范国强 王忠宇 王保兴 王金星 董和银 韩 见

(1.山东农业大学机械与电子工程学院， 泰安 271018； 2.山东省农业装备智能化工程实验室， 泰安 271018；3.泰安意美特机械有限公司， 新泰 271215； 4.泰安市畜牧智能装备产业技术研究院， 新泰 271215)

0 引言

在牛、羊等反刍动物的饲养过程中，粉碎作为牧草和秸秆加工的重要环节之一，其效果直接影响牧草和秸秆的加工成本及加工质量[1]。牧草和秸秆粉碎是切断，同时增加揉搓功能，使牧草和秸秆破壁，使内在营养外露，既提高适口性，又提高与牲畜消化液的接触面积，减少反刍时间和咀嚼时间[2-3]，促进营养成分的吸收，减少牲畜的咀嚼消耗能量[4-5]。

铡草机作为牧草和秸秆加工的机械之一，具有结构简单、便于调整与维修和成本低等优点，在中小养殖场得到广泛使用。铡草机需要人工供料，一台鲜秸秆粉碎效率为15 t/h的铡草机需要4个人同时不停作业，劳动强度大，作业效率低。随着牧草打包机械的推广，采用人工破捆，并将草料排直供料，尤其是羊草等柔软的牧草，劳动强度大，作业效率低，4个人单机作业效率约为8 m3/h。而且铡草机主要是切断作业，破壁和搓揉效果较差。随着养殖规模增大，其生产效率和作业性能难以满足现代化大规模养殖的需求。锤片式饲料粉碎机因具有质量好、空载启动迅速、物料适应度高、维修便捷等优势，得到广泛使用[1,6]。近年来国内大牧场引进美国Burrows公司的Tub Grinder锤片式粉碎机，该机采用叉车等机械将成捆的牧草或秸秆从旋转料仓的上部投入，由旋转料仓进行破捆和供料，解决了人工破捆和排直供料的困难，极大地节省了人工成本，提高了作业效率。同时该机采用锤片式粉碎机构，作业效率高，适应性强，破壁和揉搓效果显著，提高了养殖效益。然而国内引进的饲草锤式粉碎机规格较大，价格昂贵，难以满足中小型养殖场的需求。同时有关该锤式饲草粉碎机设计理论的研究报道较少，使得设计中小机型存在困难。目前秸秆锤片式粉碎机得到的颗粒太小[7]，而反刍动物对饲草料的长度需求在30～50 mm之间，切割过长或过短均不利于吸收。在搅拌混合前，粉碎得到的饲草料长度需要在40～60 mm，防止搅拌切割后过短。

本文以羊草为研究对象，设计一种旋筒供料锤式饲草粉碎机。对供料和粉碎进行机构设计和理论计算，确定关键参数。采用EDEM软件建立羊草粉碎的仿真模型，对粉碎转速、锤片数量和动定刀间隙等关键因素进行仿真分析，得到优化的作业参数。通过试验来验证设计和仿真分析的正确性。

1 整机结构与工作原理

1.1 整机结构

旋筒供料锤式粉碎机主要由电动机、带传动机构、粉碎机构、液压系统、旋转机构、锥形圆筒料仓、抛料筒、机架和轮胎组成，如图1所示。

采用拖拉机牵引转场，由电动机驱动带传动机构和液压系统为整机提供动力。牧草由锥形圆筒料仓上部装填，液压系统驱动旋转机构带动锥形圆筒料仓进行旋转，在重力和旋推力的作用下，牧草进入粉碎机构。带传动机构带动粉碎机构进行粉碎作业，粉碎后的牧草经侧面的抛料筒抛出，在抛送过程中，在风力的作用下，土和灰尘等杂物与饲料分开，达到清洁的作用。设计参数：锥形圆筒容积6.5 m3；粉碎效率大于等于24 t/h；粉碎平均长度40～60 mm；抛料距离大于等于10 m。

1.2 工作原理

1.2.1锥形筒料仓

锥形筒料仓主要由锥形圆筒、链条和内挡板组成，链条固定在锥形筒的外部下端，内挡板焊接在锥形圆筒的内壁上，如图2所示。链条在旋转机构链轮的推动下，带动整个锥形圆筒料仓不断旋转。牧草从料仓的上方投入，在重力作用下进入料仓下部的粉碎室。在内挡板的推动下，不断向粉碎装置供料，实现连续供料。

1.2.2旋转机构

旋转机构主要由链轮张紧机构、链轮、托轮、底板、小凸台、靠轮和大凸台组成，如图3所示。从顶部观察，3个托轮呈圆形分布安装在底板上方，托起圆筒料仓。4个靠轮呈圆形分布贴紧在圆形料仓底部的外壁，防止料仓水平移动。在张紧机构的预紧下，由液压马达驱动的链轮带动锥形圆筒料仓外部的链条，使料仓逆时针转动。料仓里的牧草在圆筒侧壁挡板的推动下，滑过小凸台，被大凸台阻挡，落入小凸台与大凸台之间的粉碎刀旋转区，实现连续旋推供料。

1.2.3液压系统

液压系统原理如图4所示，通过调整分流阀，可以调节马达和圆筒料仓的转速。

1.2.4粉碎机构

粉碎机构安装在旋转机构底板下方，由锤片、垫片、销轴、安装盘、粉碎旋转轴、粉碎仓、定刀Ⅰ和定刀Ⅱ组成，如图5所示。24片锤片以4片为1组，共分成6组，通过销轴均匀安装在六边形安装盘的6个顶点上。锤片之间安装有垫片，用于锤片的轴向定位。2把定刀安装在粉碎仓壁板上，通过调节定刀位置，可以调节物料破碎和破壁程度。电动机或拖拉机输出轴通过皮带传动将动力传递到粉碎旋转轴，粉碎旋转轴带动安装盘和锤片作旋转运动。草料在粉碎仓内被高速旋转的锤片锤击破碎，在定刀阻碍下，物料会被进一步破碎、揉搓和破壁。

1.2.5带传动机构

带传动机构由电动机、联轴器、传动轴、带轮和V带组成，如图6所示。圆筒式粉碎机的动力来源于三相异步电动机和拖拉机输出轴，通过联轴器的结合和分离，实现动力切换，驱动粉碎旋转轴旋转，并带动齿轮泵，为液压系统提供动力。

2 关键部件设计

2.1 粉碎机构

2.1.1锤片形状

目前秸秆粉碎刀片按照形状可分为锤爪型、直刀型、弯刀型、T型：锤爪型刀片的体积和质量大，转动惯量大，粉碎效果较好，但是消耗的功率大；直刀型刀片结构简单，质量小，消耗功率小，适合软质秸秆，通常与定刀配合使用，粉碎质量好；弯刀适合硬质秸秆，但刀片强度低；T型刀片结构复杂，切割刃多，转动惯量大，功率消耗大，适合秸秆灭茬[8]。

本粉碎机粉碎设计长度为40～60 mm，不要求太短，因此选用直刀型锤片，配合使用定刀，调整粉碎长度和破壁程度。

2.1.2锤片回转半径

锤片的回转半径对粉碎效果有重要影响，回转半径越大，锤片端点的线速度越大，粉碎效果越好。但是锤片的回转半径越大也会使锤片的动不平衡程度增大，使机器振动加剧，影响使用寿命。目前，国内玉米秸秆粉碎还田机的动刀回转半径在240～300 mm范围内[9-10]，锤片式秸秆粉碎机的回转半径为360 mm[7]，本设计选取锤片最小回转半径为350 mm。

2.1.3粉碎转速

粉碎锤片对牧草和秸秆的粉碎方式属于无支撑切割，切割端线速度要求较高，根据已有研究结果，动刀刀端线速度应大于34 m/s[11]，因此粉碎旋转轴最低转速为928 r/min。

2.1.4锤片尺寸参数设计

羊草平均直径3.12 mm，剪切强度τ为9.3 MPa。如图7所示，锤片总长L0为240 mm，茎秆平均直径3.12 mm的羊草在锤片上的最大排列数量为77根，锤片最大剪切面积A1为588 mm2。

锤片受到的剪切阻力F1为

F1=τA1=5 451 N

(1)

粉碎机在工作时，锤片由销轴连接在刀架上，跟随刀架高速旋转，如图8所示：F2为锤片受到的离心力；mg为锤片重力；R0为刀架回转中心到锤片顶部的距离；R1为刀架回转中心到锤片销轴孔的距离，350 mm；R2为刀架回转中心到锤片重心的距离；L1为剪切阻力对于销轴孔心的力臂；L2为销轴孔心到锤片重心的距离，130 mm；L3为剪切阻力作用点到销轴孔心的距离，150 mm；L4为离心力对销轴孔心的力臂；ω为刀架回转角速度；α为锤片偏转角。

忽略销轴对锤片的摩擦力，可以看作锤片只受3个力，在销轴处作力矩平衡方程，F1的力臂为L1，F2的力臂为L4，重力的力臂是L2sinα。由几何关系可知，L1、L2、L3、L4、R1、R2、α之间存在关系[12]

L1=L3cosα

(2)

(3)

锤片上相对于销轴中心O1的力矩平衡方程为

F1L3cosα+mgL2sinα=mω2R1L2sinα

(4)

式中m——锤片质量，kg

g——重力加速度，9.8 m/s2

整理得

(5)

锤片偏转角α越小粉碎效果越好，由式(5)可以得到影响锤片偏转角的因素：锤片质量越大，倾角α越小；回转半径越大，倾角α越小；角速度越大，倾角α越小；L2/L3越大，倾角α越小。

选取厚度为5、10、15 mm的锤片，在锤片转速为928 r/min时分别对锤片偏转角、粉碎机构偏心距和粉碎机构离心力进行计算，结果如表1所示。

表1 不同厚度锤片的偏转角、机构偏心距和离心力Tab.1 Deflection angle, mechanism eccentricity and centrifugal force of hammers of different thicknesses

当锤片厚度为15 mm时，锤片偏转角度较小，能有效的实现粉碎，离心力也显著降低。研究表明，抛送叶片角度后倾约10°时，有较好的抛送效果，对应的比功耗较小[13-14]。因此，选取锤片厚度为15 mm。

2.1.5抛送计算

由于锤片之间排列紧密，可以将同一根销轴上的4把锤片简化为宽度bt为100 mm的风机叶片，叶片外径D1为1 200 mm，如图9所示。

(1)抛送距离

只考虑锤片惯性力对碎牧草的抛撒作用时，假设锤片在水平位置时将秸秆抛起，考虑抛送瞬间饲料初速度与锤片线速度v0之间的差异，则[15]

vp=v0/(1+η0)

(6)

式中η0——锤片速度转化为碎草料速度时的速度损失系数，取0.55[13,16]

vp——碎草料抛送的初始速度，m/s

根据能量守恒定律[15,17]可得

(7)

式中H1——抛送高度，即刀辊中心到出料筒顶端的距离，为2.8 m

m1——碎草料质量，kg

η1——摩擦力和空气阻力造成抛送距离降低的系数，取0.3[18]

v1——抛出机外时的速度，m/s

当锤片转速为928 r/min时，经计算得，抛出机外时的速度v1=20.3 m/s。

碎草料抛出机外后，以类似水平抛出的运动状态远离机器，直至落地，则

(8)

式中t——碎草料抛出机外后的运动时间，s

H2——出料口到地面的垂直距离，为3.2 m

碎草料抛出后运动的水平距离S为

S=v1tη2

(9)

式中η2——碎草料抛出机外后空气阻力导致抛料水平距离降低的系数，取0.4

由式(8)、(9)计算得抛送距离S为6.6 m。

(2)输送能力

为保证碎草料在出料筒内通过时不发生堵塞，输料率与空气流量之间应该有[19]

(10)

式中mc——碎牧草与空气的浓度比

Qi——单位时间内通过出料筒的空气质量，kg/s

Qj——出料筒的输料率，kg/s

粉碎后的牧草错乱混合排列，为防止在出料筒内堵塞，选择混合浓度比mc为1.4。粉碎机粉碎效率为15～20 t/h，则出料筒的最大输料率Qj为5.6 kg/s，由式(10)可得，Qi=7.84 kg/s。粉碎机出料筒所需的最大输送能力Qt为13.44 kg/s，输送能力计算公式为[20]

(11)

式中ni——风机所需的最小转速，r/min

Qt——输料筒输送率，kg/s

z——叶片数，为6

γ——实测碎牧草的容积密度，为230 kg/m3

η3——效率系数，为0.3

β——实测碎牧草自然休止角，为28°

计算得风机最小转速ni为204 r/min，而粉碎旋转轴设计最低转速为928 r/min，满足输送要求。

2.2 旋转机构

2.2.1旋转转速

旋转供料时，羊草滑过小凸台，被大凸台阻挡落入小凸台与大凸台之间的锤片粉碎区，如图10所示，沿旋转方向粉碎区域面积A2为0.15 m2。

单位时间粉碎体积V为粉碎区域面积与送料速度之积，为方便计算，送料速度取旋筒底面圆周半径r2(r2=1 m)中点处线速度，则

(12)

式中n2——旋转供料转速，r/min

计算得n2≥0.9 r/min。实际加工中草料是蓬松的，沿圆周方向产生飞溅，进入粉碎区域的填充率较小。加快供料转速能提高生产率，取n2≤10 r/min。

理论粉碎长度是相邻锤片两次粉碎动作之间喂入装置的进给量，则旋筒底面圆周半径r2处的理论粉碎长度l为[21]

(13)

式中t1——相邻刀片两次切碎动作间隔的时间，甩刀转速为928 r/min时，t1为0.01 s

计算得理论粉碎长度l≤10 mm。实际加工中羊草并不是笔直地喂入粉碎机构，而且存在撕扯现象，并不是纯粹的剪切，粉碎长度要比理论值大，因此应以试验得到的数值为准。

2.2.2旋推力矩及液压系统设计

供料旋筒有效容积为6 m3，饲料最大密度为700 kg/m3,物料总质量m′为4 200 kg。取饲料与钢板的最大滑动摩擦因数μ为0.45进行计算[22]，旋推力矩T1为

(14)

计算得旋推力矩T1为10 000 N·m。已知链轮和链条传动比i1为16，则旋推液压马达的力矩T2为625 N·m，旋推液压马达的排量V1最小值为

(15)

式中 Δp——液压马达的工作压力，为16 MPa

ηm——液压马达的容积效率，为0.9

计算得排量V1最小值为273 mL/r，选取液压马达的排量V1为315 mL/r。旋推转速n2最大值为10 r/min，则系统流量QL最大值为50.4 L/min。电机转速n3为1 470 r/min，电机经带轮增速，带动液压泵，带轮增速比i2为1.2，则齿轮泵的排量V2最小值为

(16)

式中ηm1——齿轮泵的容积效率，为0.9

计算得排量V2最小值为31.7 mL/r，选取液压泵排量V2为32 mL/r。

3 仿真分析

3.1 仿真模型

3.1.1物料仿真模型

根据羊草的力学特性设置球形颗粒之间的Bonding V2接触模型，具体参数设置如表2所示。

表2 接触模型参数Tab.2 Parameters of contact model

使用EDEM的Bonding V2接触模型来建立羊草模型。首先添加半径为4 mm的球形颗粒，然后将球形颗粒组成长度为600 mm的长条状元颗粒来模拟羊草，元颗粒产生时球形颗粒之间发生粘结，如图11所示。球形颗粒之间通过粘结键连接，元颗粒在受到锤片的切削、揉搓作用时会发生弯曲变形和断裂。

3.1.2粉碎机仿真模型

在SolidWorks中建立圆筒式粉碎机锤片、粉碎仓和圆筒等关键部件的装配体，保存为IGS格式后导入EDEM中，物料和机体的物理特性及接触力学特性参数设置如表3所示。

表3 物料特性参数Tab.3 Material properties of particles

3.2 仿真试验设计

使用EDEM仿真软件进行仿真试验，设置颗粒工厂产生元颗粒的总数为50 kg，产生速度为5.6 kg/s，初始速度为5 m/s。影响粉碎机工作效果的主要因素是锤片转速、锤片数量、动定刀间隙和出料口仰角。以粉碎长度、锤片扭矩和抛料距离为粉碎机的性能指标，设计单因素试验。根据预试验，单因素试验各因素所取水平如表4所示。

表4 单因素试验因素水平Tab.4 Factors and levels in single factor experiment

3.3 仿真结果与分析

3.3.1粉碎转速

仿真条件：锤片数量24把、动定刀间隙22 mm、出料口仰角20°。不同转速时粉碎仓内部的物料粉碎状态如图12所示。当锤片转速为1 000 r/min时，粉碎草料长度较长，部分草料没有被及时排出，会重新进入圆筒内，导致粉碎扭矩加大；当锤片转速为1 500 r/min时，粉碎草料效果较好，且能及时排出；锤片转速为2 000 r/min时，粉碎羊草尺寸太小，粉碎扭矩较大。

以0.05 s为时间间隔，选取70个时刻的扭矩，不同转速条件下粉碎轴受到的扭矩如图13所示，粉碎转速为1 000、1 500、2 000 r/min时粉碎轴所受的最大扭矩分别为981、927、994 N·m。因此，随着粉碎转速的增加，粉碎扭矩先降低后增加。

粉碎转速对羊草长度的影响如表5所示，随着粉碎转速的增加，粉碎羊草长度减小。当转速大于1 500 r/min，绝大部分的羊草长度分布在0～8 cm范围内。

表5 不同粉碎转速时羊草长度的分布比例Tab.5 Particle length distribution at different grinding speeds %

粉碎转速对抛送效果的影响如图14所示，随着粉碎转速增高，羊草抛送距离先增大后减小。当粉碎转速为1 000 r/min时，颗粒尺寸较大，初速度较低，在出料口处出现堵塞现象，抛料距离为6 m；当粉碎转速为1 500 r/min时，离开出料口后羊草较为集中，抛料距离为10 m；粉碎转速为2 000 r/min时，颗粒较小，初速度较高，离开出料口后羊草比较分散，抛料距离减小为8 m。

因此转速选择1 500 r/min，能降低粉碎扭矩、获得合适的粉碎长度和较远的抛料距离。

3.3.2锤片数量

仿真条件：锤片转速1 500 r/min、动定刀间隙22 mm、出料口仰角20°。不同锤片数时，粉碎仓内部的羊草粉碎状态如图15所示。锤片为12把时，羊草进入粉碎仓后不能充分粉碎，且不能及时排出，锤片运转时的阻力增加；锤片为24把时，粉碎草料效果较好，且能及时排出；锤片为36把时，羊草粉碎更加充分。

不同数量锤片时粉碎轴承受扭矩如图16所示，锤片数为12、24、36把时粉碎轴所承受的最大扭矩分别为985、927、1 037 N·m。因此，随着锤片数量的增加，粉碎轴承受的扭矩呈先减小后增加的变化趋势。

锤片数量对羊草粉碎长度分布的影响如表6所示，随着锤片数量增加，粉碎得到的羊草长度明显减小。采用24把锤片时，绝大部分羊草的长度分布在0～8 cm范围内。

表6 不同锤片数量时粉碎羊草颗粒长度分布比例Tab.6 Particle length distribution with different numbers of hammer %

锤片数量对抛送效果的影响如图17所示，随着锤片数量增加，羊草抛送距离先增大后减小。采用12把锤片时羊草粉碎效果差，颗粒过长，在出料筒内产生堆积，在出料口转弯处与出料筒壁产生摩擦，排出时速度快速降低，抛送距离为9 m；锤片数量为24把时，羊草粉碎效果较好，抛送距离为10 m；锤片数量为36把时，粉碎得到的羊草尺寸较小，获得的初始速度较大，排出时颗粒比较分散，粉碎后的羊草抛出距离为7 m。

因此，使用24把锤片，能降低粉碎扭矩，获得合适的粉碎长度和较远的抛料距离。

3.3.3动定刀间隙

仿真条件：锤片转速1 500 r/min、锤片数量24把和出料口仰角20°。动定刀间隙对羊草粉碎效果的影响如图18所示。当动定刀间隙为32 mm时，锤片与定刀之间的间隔过大，羊草粉碎效果较差，滞留在粉碎仓内的羊草较多；当动定刀间隙为22 mm时，粉碎效果较好；动定刀间隙为12 mm时，得到的羊草饲料较小，在粉碎仓内滞留的羊草较多。

动定刀间隙对粉碎轴承受扭矩的影响如图19所示，间隙分别为32、22、12 mm时粉碎轴所承受的最大扭矩分别为971、927、1 099 N·m。因此，随着动定刀间隙的减小，粉碎轴承受的扭矩呈先减小后增加的变化趋势。

动定刀间隙对羊草粉碎长度分布影响如表7所示，随着动定刀间隙的减小，粉碎得到的羊草长度明显减小。采用动定刀间隙小于22 mm时，绝大部分羊草的长度分布在0～8 cm范围内。

动定刀间隙对抛送效果的影响如图20所示，随着动定刀间隙的减小，羊草抛送距离先增大后减小。采用32 mm的间隙时，粉碎得到的羊草尺寸较大，获得的动能较小，抛送距离为9 m；采用22 mm的间隙时，粉碎得到的羊草尺寸适中，获得的动能较大，抛送距离增为10 m；采用12 mm的间隙时，粉碎得到的羊草尺寸较小，获得的动能较大，羊草与出料口上方挡板发生碰撞后分散，抛送距离降为8 m。

表7 不同动定刀间隙时粉碎羊草长度分布比例Tab.7 Particle length distribution with different tool clearances %

因此，动定刀间隙为22 mm时，能降低粉碎扭矩，获得合适的粉碎长度和较远的抛料距离。

3.3.4出料口仰角

仿真条件：锤片转速为1 500 r/min、锤片数量24把和动定刀间隙22 mm。出料口仰角对抛送效果的影响如图21所示。随着出料口仰角的增大，羊草抛送距离先增大后减小。当出料口仰角为10°时，羊草与出料口上部挡板的碰撞比较激烈，羊草降速显著，抛送距离为6 m；当出料口仰角为20°时，羊草与出料口上部挡板的碰撞减轻，抛送距离为10 m；当出料口仰角为30°时，物料抛出后产生较大的扩散，由于抛出角度太大，抛送距离降为7.5 m。因此，出料口仰角选择20°时可以获得更远的抛料距离。

4 试验

4.1 试验条件与测试指标

试验在黑龙江省大庆市润国牧场进行，试验羊草含水率12%，长度在30～65 cm之间，试验样机如图22所示。

由仿真分析可知，最佳粉碎条件为：粉碎转速1 500 r/min、锤片数量24把、动定刀间隙22 mm、出料口仰角20°。选取最佳粉碎参数启动样机，采用叉车将直径为1 m左右成捆羊草投入粉碎机，在0～10 r/min范围内调节旋筒转速，寻找合适的供料速度和粉碎长度，然后试验重复进行3次，每次试验粉碎的成捆羊草体积为6 m3。试验的主要测试指标为粉碎效率、粉碎长度、抛料距离，取3次试验的平均值作为统计值。

4.2 试验结果与分析

当旋筒转速过低时，粉碎效率较低，电机负载太小。逐渐增加转速，当旋筒转速为8 r/min时，成捆压实羊草的粉碎效率为25 m3/h，单人作业效率是铡草机的12倍以上，单机作业效率是铡草机的3倍以上。粉碎得到的羊草饲料如图23所示。

粉碎得到的羊草饲料90%以上均破壁，搓揉效果良好。粉碎饲料直径分布在0.1～1.2 mm范围内，平均直径为0.65 mm。绝大部分饲料长度分布在16～157 mm范围内，平均长度为47 mm，饲喂效果较好，达到了设计要求。试验粉碎饲料长度分布为：0～4 cm为44%，4～8 cm为48%，8～12 cm为5%，12 cm以上为3%；仿真粉碎饲料长度分布0～4 cm为41%，4～8 cm为50%，8～12 cm为5%，12 cm以上为4%。两者基本吻合。试验抛料距离为11 m，仿真抛料距离为10 m，试验距离稍大，是因为在实际粉碎中存在气流，抛送距离较远。

综上所述，试验指标均达到设计目标，满足养殖场的使用要求。

5 结论

(1)设计了由带传动机构、粉碎机构、液压系统、旋转机构、锥形圆筒料仓和抛料筒组成的旋筒供料锤式粉碎机，建立了粉碎和旋转作业的理论模型，并对锤片尺寸形状、回转半径、粉碎转速、抛送距离、输送能力、供料转速和粉碎长度等关键参数进行了设计与计算。

(2)采用EDEM软件对粉碎羊草的转速、锤片数量、动定刀间隙和出料口仰角进行了仿真分析，仿真得到的羊草最佳粉碎条件为粉碎转速1 500 r/min，锤片数量24把、动定刀间隙22 mm和出料口仰角20°。

(3)取羊草进行粉碎试验，试验结果与仿真分析基本一致。当旋筒转速为8 r/min时，成捆压实羊草的粉碎效率为25 m3/h，单人作业效率是铡草机的12倍以上，单机作业效率是铡草机的3倍以上。羊草破壁率大于90%，搓揉效果良好。饲料直径分布在0.1～1.2 mm范围内，平均直径为0.65 mm。绝大部分饲料长度分布在16～157 mm范围内，平均长度为47 mm。由于在实际粉碎中存在气流，抛送距离为11 m，比仿真抛料距离稍大。粉碎后的羊草饲喂效果较好，达到了设计目标。