何仁財，吳兆勝

（江西省農(nóng)業(yè)機械研究所，南昌 330044）

飼料加工中的粉碎工序影響飼料的品質(zhì)及營養(yǎng)價值、動物消化吸收率及后續(xù)加工設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率與經(jīng)濟價值，而錘片式粉碎機由于結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，通用性強而被廣泛應(yīng)用于該工序中，是飼料生產(chǎn)過程中能耗較大設(shè)備之一，其使用得好壞直接影響飼料的混合均勻度、加工成本與飼料品質(zhì)。錘片粉碎機工作過程是被粉碎物料經(jīng)進(jìn)料口，分軸向與徑向紊流混合進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的錘片粉碎腔中，在錘片高速旋轉(zhuǎn)下，粉碎腔中的粒料與錘片、粒料與篩片、粒料之間互相撞擊和摩擦等作用，使得原料逐漸粉碎，物料被粉碎到一定粒度時就穿過粉碎腔外圍篩孔由排料裝置排出。本研究從粉碎機機構(gòu)原理、篩分機理及輔助風(fēng)網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計等方面研究，分析粉碎機粉碎腔物料的運動規(guī)律，改善粉碎性能，提高物料出篩能力，避免物料過度粉碎。

1 粉碎機機構(gòu)設(shè)計分析

錘片式粉碎機粉碎系統(tǒng)主要由葉輪喂料器、粉碎機、風(fēng)網(wǎng)機構(gòu)及輸送機構(gòu)組成，如圖1所示，粉碎系統(tǒng)中，最重要且能耗最大的是粉碎機，而粉碎腔是粉碎機的心臟，粉碎腔是由旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子、錘片與篩板等組成，如圖2所示，粉碎過程中，粒料從進(jìn)料口進(jìn)入粉碎腔經(jīng)撞擊粉碎與摩擦粉碎后，符合粒度要求的物料穿過篩孔排出，未能通過的物料繼續(xù)在粉碎腔中被打擊、碰撞，直到粒度符合篩孔要求而排出。在設(shè)計粉碎系統(tǒng)時，如何防止物料過度粉碎、料溫升高及耗能過大等問題？下面從幾個方面去分析。

圖1 粉碎系統(tǒng)組成圖

圖2 粉碎機組成圖

1.1 “環(huán)流層”的破壞

粉碎過程中，物料在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子帶動下，粉碎腔內(nèi)部會產(chǎn)生風(fēng)壓，而物料運動方向與物料出篩孔方向基本垂直，且受旋轉(zhuǎn)離心力作用，物料粉碎過程中分成內(nèi)外層，內(nèi)層粒度小，外層粒度相對較大，因此造成大顆粒在外層而無法通過篩孔，小顆粒在內(nèi)層運動無法通過篩孔，當(dāng)粉碎物料不能及時排料會產(chǎn)生內(nèi)松外緊的分布狀態(tài)、粉碎不均勻及粉碎效率低等問題，因此在設(shè)計時就需要改變機構(gòu)來破壞物料與氣流的“環(huán)流層”，使得物料反彈，反復(fù)與錘片接觸碰撞，自主滿足出篩條件而提高物料的過篩量，防止過度粉碎，目前國內(nèi)常用破壞粉碎腔內(nèi)“物料—氣體”環(huán)流層的方法是在粉碎機底部 “開溝槽”、采用異型篩或改變粉碎腔形狀，使粉碎腔內(nèi)物料與氣體形成紊流狀態(tài)，促進(jìn)被粉碎物料從篩孔及時排出，粉碎機外形如圖3所示。

圖3 “溝槽”破壞環(huán)流層

1.2 改變機構(gòu)提高篩孔出篩率

物料被粉碎到一定粒度后需要從粉碎腔外圍的篩孔排出粉碎腔，因此粉碎粒度及出篩率是影響粉碎機效率的重要參數(shù)，合適的粉碎粒度越是及時排出則粉碎效率越高。粉碎過程中，由于在粉碎腔中產(chǎn)生“環(huán)流層”，被粉碎物料在粉碎腔中形成“內(nèi)小外大、內(nèi)松外緊”狀態(tài)分布，且在環(huán)流層的影響下，物料運動方向與篩孔方向垂直，所以在設(shè)計粉碎機篩框機構(gòu)時，在破壞環(huán)流層的基礎(chǔ)上，通過設(shè)計增加篩框震動機構(gòu)，使得篩片震動及工作過程中不斷自動改變錘篩間隙及使附著在篩片上的大顆粒物料跳動，破壞環(huán)流層產(chǎn)生紊流狀態(tài)，進(jìn)而增加了大顆粒物料與錘片碰撞概率，同時可以提高其它被粉碎的小顆粒物料與篩孔接觸及篩出的機會，進(jìn)而提高粉碎機透篩效率，如圖4所示。這種震動篩框粉碎機可以解決篩孔堵住不出料問題，尤其是物料水分高時，處理方案是關(guān)閉粉碎機上面的葉輪喂料器 （阻止進(jìn)料），粉碎機會自動緩解堵塞篩孔問題。

圖4 震動篩框粉碎機

1.3 輔助風(fēng)網(wǎng)系統(tǒng)研究

輔助風(fēng)網(wǎng)系統(tǒng)功能是“通風(fēng)為主，吸塵為輔”，主要是因為粉碎機工作過程中，錘片高速旋轉(zhuǎn)使其內(nèi)部產(chǎn)生負(fù)壓，而輔助風(fēng)網(wǎng)系統(tǒng)主要功能是減小粉碎腔周圍的壓力，使粉碎腔內(nèi)外壓力平衡物料易篩出篩孔，還有就是物料本身含有一定的水分及在粉碎過程中反復(fù)多次撞擊粉碎會產(chǎn)生熱量，輔助風(fēng)網(wǎng)系統(tǒng)的作用就是在工作過程中對粉碎腔及其內(nèi)的物料降溫與除濕，因此優(yōu)化設(shè)計輔助風(fēng)網(wǎng)系統(tǒng)對提高過篩率的作用較大，同時也可以減少不必要的能耗。

2 研究展望及下一步粉碎機關(guān)鍵技術(shù)研究

粉碎是通過連續(xù)多次分形而達(dá)到的粒度，是“看”不到，“畫”不出，只能靠思維去把握，目前國內(nèi)外粉碎機技術(shù)較成熟，但粉碎粒度、效率與每度電產(chǎn)量、噪聲與震動及篩分機理等問題還有待進(jìn)一步研究，課題需進(jìn)一步研究探討方向是：

（1）通過理論、實驗與生產(chǎn)應(yīng)用實踐研究分析“環(huán)流層”及篩片篩分機理，研究相同孔徑下影響透篩因素。

（2）通過改進(jìn)優(yōu)化粉碎腔與篩片形狀結(jié)構(gòu)，研究破壞“環(huán)流層”的機理及物料運動規(guī)律。

（3）研究錘片的結(jié)構(gòu)及材料性能。