在我国香蕉主产区，部分科研单位针对香蕉秸秆粉碎还田做了一些基础研究，如曹卫东等研制的IXHJ系列香蕉假茎还田机、张久雷等开发的香蕉假茎切块还田机构，上述机器由于功率消耗过大、机器稳定性差等问题，目前仍处于小批量试验阶段。针对我国香蕉主产区香蕉假茎的特点，我们设计了一种滚压式香蕉假茎秸秆粉碎机。该机的成功实施，可有效解决在香蕉种植过程中其秸秆处理费时费力的问题，提高我国主产区香蕉秸秆资源利用效率，提高农民经济收入和社会生态环境，促进社会主义新农村建设。
1、总体结构及工作原理
1.1样机结构
香蕉假茎还田机主要由输送装置、切片装置、压辊、粉碎装置、皮带张紧装置、电机等组成，其结构见图1。
1.2工作原理
香蕉假茎粉碎机是将田间的香蕉假茎茎杆拾起并铺放到传送装置上，由传送带将其传送到切片机构，被切片的香蕉假茎通过压辊的挤压、捶打被压成片状，同时将其中的水分排出，最后香蕉假茎再经刀片粉碎后还田。
2、主要工作部件与参数分析
2.1粉碎装置的设计
粉碎装置主要由转子轴、动刀片、滚筒等组成，其结构示意图如图2所示。该机利用滚筒的高速旋转而产生的离心力将被压扁的香蕉假茎粉碎，其粉碎方式为直刃滚刀式切碎，这种切碎器的动刀属于等滑切角切刀，具有工作负荷均匀、机器震动小的显著特征。滚筒上的动刀速度一致，切碎质量较好。滚刀式切碎器还具有安装方便、易于刃磨等优点。与传统的螺旋滚刀式切碎器相比，其特点是切刀与定刀都采用了平板直刀片，刃口线也是直线，因此便于制造与磨锐。
2.1.l机架机架由左侧壁和右侧壁两部分构成．各部分用螺栓连接成一体，机架内壁镶有高锰钢材料的衬板。锰钢是一种高强度的钢材，主要用于需要承受冲击、挤压、物料磨损等恶劣工况条件，破坏形式以磨损消耗为主，部分断裂、变形．磨损后可以更换。由于机械加工困难，高锰钢基本上是铸态下使用。其热处理都采用水韧处理，即将钢加热到1000～1l00℃．保温使碳化物全部溶解，然后在水中快速冷却，在室温下获得均匀单一的奥氏体组织。
2.1.2转子转子是粉碎装置的主要工作部件，主要由转子轴和滚筒滚刀组成。刀片用螺栓分别安装在3块支架上，转子支撑在两个深沟球轴承上。滚筒的转速是粉碎装置的重要工作参数，影响粉碎香蕉假茎的效率和工作能力。为了简化设计．根据整台机转速的需要，粉碎装置的转速设定为与驱动电动机的额定转度相同。滚筒转速作为整个粉碎装置重要的参数，可以按照以下公式计算：式中，w为滚筒的圆周速度(m/s)，d为滚筒直径(m)。
目前，一般中小型砬碎机转速为750~1500r/min、圆周速度为25—70m/s．大型破碎机转速为200~350 r，min、转子圆周速度为18~25m/s。速度越高，破碎产生的粒度越小。根据整机设计要求，为了减少磨损和功率消耗，转子转速设计为1000 r/min。
2.1.3动刀片 刀片是粉碎装置的主要工作部件。刀片的重量、形状、材质对粉碎装置的工作能力有很大影响。刀片材料必须具有很高的硬度和耐磨性，必要的抗弯强度、冲击韧性和化学惰性，良好的工艺性（切削加工、锻造和热处理等），且不易变形。香蕉属草本植物，纤维较长且极具韧性，含水量一般达90%以上。而香蕉假茎纤维回潮率大、吸湿放湿快．普通碳索钢不具备较高的耐磨性和耐腐蚀性，容易磨损或腐蚀，因此选用优质的碳索工具钢。本试验设计的动刀和定刀均选用T12作为刀具的材料。动刀片为双面刃，由3个螺栓进行固定，其基本结构尺寸为420 mmx74mmx8mm，刀片的刃倾角为25°螺栓孔的直径为M12，其三维示意图如图4所示。
2.1.4定刀 为了达到更好的粉碎效果，在动刀的下前方安装了一把可以调动定刀间隙的定刀，定刀的材料也为M12。定刀的安装位置对于切碎的质量有一定的影响，经验证，定刀片的最佳配置高度为定刀刃位于滚筒中心线以下20mm处，此时切碎机的功率消耗最低、综合切碎性能最好。定刀刃与动刀刃的间隙为0.4mm。
刀片末端线速度对粉碎装置的性能和效率有很大影响，是粉碎装置的主要技术参数之一。适当提高刀具末端线速度，可以增强物料的打击磨碎作用、提高粉碎效果和工作能力。但过高的末端线速度将使转子空载功率增加、振动加剧、轴承寿命降低、用于粉碎的实际有效功率减少，使粉碎效果反而下降。对各种不同的原料由于具有不同的物理机械性质，其最佳线速度也不相同。较易粉碎的脆性物料，线速度可以适当降低；较难粉碎的韧性物料和纤维性物料，线速度要求适当提高。此设计是用于粉碎香蕉秸秆茎杆的，可根据下列公式计算：式中，d为转子轴直径(m)，n为转子轴转速(r/min)。
2.2带传动
带传动是具有中间挠性件的一种传动，其应用范围很广。其优点有：(1)能缓和载荷冲击；(2)运行平稳，没有噪音；(3)制造和安装精度不像啮合传动那样严格；(4)过载时将引起带在带轮上打滑，因而可防止其他零件损坏等优点。本设计选用普通V带，其型号和根数可根据计算功率和小带轮转速选取。
2.3带传动的张紧装置设计
由于传动带的材料不是完全的弹性体，因而传动带在工作一段时间后会发生塑性伸长而松弛，使张紧力降低。因此，为保证机器正常工作，本机设计了带传动张紧装置，其结构示意图见图6。张紧装置分为定期张紧和自动张紧。本设计选用定期张紧，张紧轮装于松边内侧以免反向弯曲减低带的寿命。设计中，其中心距不可调，安装时要注意两轮槽应对准，并处于同一平面上。
3、结语
在完成样机的设计后．对其假茎切断性能进行了试验。试验香蕉假茎选用当地种植较多的巴西Williams香蕉品种，采收完果实的香蕉假茎含水量为85%．假茎平均直径为350 mm．平均株高为2 200 mm。结果显示，该机能有效切碎香蕉假茎，通过调整滚刀速度，粉碎长度为10~15 cm．粉碎效果良好，能满足香蕉假茎还田、青贮等要求。
本设计结合以往的香蕉假茎的还田方式和现有的机械化还田机具，以完成机械化、自动化将香蕉假茎还田为前提，综合分析各种因素，设计了一种新型香蕉滚压滚压式香蕉假茎粉碎机。整机通过切片、压辊压制、粉碎的方式将香蕉假茎机械化还田方式，使机具更具智能化和自动化，并且改善了现有机具的缺陷，适合于大规模香蕉假茎的机械化还田，大大提高了香蕉假茎的利用效率，并且可有效解决在香蕉种植过程中其秸秆处理需耗费大量人力物力，秸秆在长时间堆放腐化过程中造成的病害扩散、环境污染等难题，同时有效增加绿肥还田，最终实现充分利用资源、保护环境的目的。
