提高有筛锤片粉碎机 粉碎效率的主要途径
章齐胜
颗粒物料的粉碎及粗破物料的微粉碎是饲料加工厂最重要的工序之一，亦是动力消耗最大的工段，一般占整个饲料厂总动耗的30%～50%，提高粉碎效率是节约能耗重要途径之一。颗粒物料及粗破物料在粉碎腔内受旋转锤片的撞击和摩擦，使被粉碎的物料形成比原颗粒更小的颗粒，饲料粉碎粒度畜禽饲料为毫米级和微米级，鱼虾饲料属微米级。在有筛的粉碎机内，当颗粒物料被粉碎后尚未完成粉碎作业的全过程，必须使粉碎达到粒度的颗粒通过筛孔排出机外，才完成粉碎的全过程。所以，有筛锤片粉碎机粉碎作业应包括颗粒物料的粉碎和达到粒度粉料通过筛孔两个阶段。为此，有筛锤片粉碎机粉碎作业的分析研究，需从只两个阶段来讨论。 有筛锤片粉碎机粉碎的单位能耗，一般来说在筛孔?2mm时，粉碎玉米单位能耗国内外较先进的指标要为：0.11t/kW·h～0.13t/kW·h，?1mm时单位能耗0.030t/kW·h～0.032t/kW·h。为此，国内外饲料科技工作者和饲料机械生产厂商进行了长时间的研究和改进，使有筛锤片粉碎机的粉碎效率取得了不同程度的提高，一般粉碎效率可提高10%～20%已属于较先进的粉碎性能。为了改进现有粉碎机的结构，提高粉碎机的产量。对有筛锤片粉碎机物料在粉碎室内的运动状态、粉碎过程和通过筛孔时的受力状况等有关问题进行讨论是十分有益的。 一、粉碎机系统的构成：见图1
粉碎机系统的构成常为粉碎机喂料器，粉碎机、密封水平输送机、脉
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冲布袋除尘器(含风机)及垂直斗式提升机等系统组成。每一个部分的参数确定的正确否、设备布置的合理否对粉碎效率均有不同程度的影响。
图1 粉碎机系统图
二、物料在有筛锤片粉碎室内的运动状态 1、物料在粉碎室内的运动状态 1)、粉碎物料和锤片粉碎机的基本参数
(1)、粉碎前物料及粗粉碎后物料的基本特性和要求：
饲料厂颗粒原料及已粗粉碎粉料的特性(以玉米为例)：颗粒原料以玉米为主及已粗粉碎粉料的密度为1.2g/cm3～1.4g/cm3；玉米颗粒单粒质量为0.5g～0.6g及粗粉碎粉料和粗粉碎粉料的单粒质量为0.00156g～0.05g；颗粒玉米和玉米粉粒度分别为10mm×8mm×5mm及2.0mm～0.5mm。粉碎后物料以禽畜和鱼虾为主的粗碎和中细粉碎：粉碎后的粒度为2.0mm～0.5mm和0.5mm～0.1mm。玉米的压断裂破碎力180N～220N(不包括高温干燥玉米)。 (2)、锤片粉碎机作业时的基本特性
锤片粉碎机转子在工作时锤片端部线速达90m/s左右，锤片与单粒物
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料打击时间为4×10-5～1×10-5秒。粉碎室内高速旋转的转子具有近似于风机的效应，使粉碎室内具有高速旋转的气流，粉碎机转子中心处于负压状态可达1400Pa左右，转子锤片外缘处于正压状态约有100Pa左右见图2。在无吸风时，物料进口和筛板筛孔处受正压气流作用将有气流外喷现象，由于正压气流使物料与筛面接触而通过筛孔。
图2 粉碎室内空气压力分布
2)、物料在粉碎室内的运动状态：
颗粒玉米进机后的粉碎分为：颗粒玉米进机时的粉碎和在粉碎室内粗粉碎后的再粉碎两个阶段。其运动分析亦为这两阶段的运动分析： (1)、颗粒玉米进机时的粉碎状态
目前粉碎机主要为由径向自流入粉碎室上部见图3，物料入粉碎室上部
A b
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图3玉米进机时的粉碎状态
经喂料机自流进入其速度为1～2m/s左右，锤片线速90m/s，粉碎物料相对于锤片几乎为静止状态，物料受到第一次锤片撞击见图3，a。粉碎机直径为1120mm，转子圆周分布6片锤片，第一片锤片撞击到第二片锤片撞击的间隔时间仅为0.006s。玉米以连续参差不齐地进入粉碎室，锤片排列前后左右均错开，确保每片锤片都能片撞击到玉米。由于颗粒物料进粉碎室排列并非整齐，颗粒物料受到锤片的撞击多为偏心撞击，部分为正撞击，正撞击颗粒物料受正压力而断裂，偏心撞击颗粒物料受剪切力而断裂，偏心撞击要比正撞击易粉碎物料，仅为正撞击破碎的30%左右的能量。 实际颗粒物料与吸风一同进入粉碎机室，并首先冲击的是外层旋转的料环，将颗粒物料及料环向内移动见图3，b，向内移动距离决定冲击力大小，冲击力使颗粒受到锤片端部撞击的位置为最佳。粉碎或未粉碎的物料，受高速旋转锤片的打击及转子的风机效应，加入料环一起作旋转运动。 (2)、粉碎室内粗粉碎后的再粉碎时状态
被撞击粉碎后物料以接近90 m/s高速切向飞出，撞向筛板或物料上，再次撞击粉碎，由于粉碎室内物料众多，物料与物料的撞击时接触时间大大延长，再次撞击粉碎效果较差。但物料进入粉碎室经粉碎后，将跟随高速旋转的转子产生的气流而作旋转运动，旋转速度逐步提升，当物料运动时的阻力(其阻力主要是物料与筛板的摩擦力)与旋转气流产生的旋转力处于平衡时，物料运动速度不再提速，颗粒小和密度小的物料旋转速度较高，颗粒大和密度大的物料旋转速度较低。旋转运动的粉状物料就产生离心惯性力F=mrω2，由于旋转的半径和角速度相同，离心惯性力大小决定颗粒
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质量。由于粉碎颗粒大小相差40～100倍以上，颗粒大或质量大的物料离心惯性力就大，颗粒小或质量小的物料离筛面较远，颗粒大和质量大的物料将贴近筛面，其速度沿半径方向逐步连续递减见图4。而吸风对小颗粒易吸走，使部分小颗粒靠近筛面，通过筛孔，亦增加物料对筛面的压力和摩擦力。
图4粉碎室内物料速度分布
(3)、粉碎物料通过筛孔的运动分析
粉碎室内物料受到离心惯性力(物料在筛孔内无离心惯性力，而受离心惯性力的挤压力)、转子的风机效应和吸风在筛板内外的压力差三者作用下，是物料通过筛孔的作用力。该力使物料贴紧筛面，增加了筛面与物料的运动阻力，使物料旋转速度下降，其平均速度为锤片端部线速的50%～70%，但物料仍有一定速度在筛面上滑动。物料接触筛面并在筛面上滑动，是物料通过筛孔必要条件。
由于贴近筛面的物料作旋转运动，物料的运动方向与物料出筛孔方向几乎是垂直，对物料通过筛孔影响较大。虽然物料有分内外层，内层粒度小，外层粒度大，由于锤片在物料中的扰动及吸风使小粒靠近筛面，为小粉粒创造了通过筛孔的条件。在吸风状态下，在环形筛面筛孔的穿孔风速分布
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提高锤片粉碎机粉碎效率的主要途径
