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        錘片式粉碎機(jī)性能影響因素分析*

        2020-08-14 09:17:24何仁財(cái)吳兆勝
        糧食加工 2020年3期
        關(guān)鍵詞:粒料篩孔環(huán)流

        何仁財(cái),吳兆勝

        (江西省農(nóng)業(yè)機(jī)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(yíng)養(yǎng)價(jià)值、動(dòng)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(jì)價(jià)值,而錘片式粉碎機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作可靠,通用性強(qiáng)而被廣泛應(yīng)用于該工序中,是飼料生產(chǎn)過(guò)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(jī)工作過(guò)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(shí)就穿過(guò)粉碎腔外圍篩孔由排料裝置排出。本研究從粉碎機(jī)機(jī)構(gòu)原理、篩分機(jī)理及輔助風(fēng)網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面研究,分析粉碎機(jī)粉碎腔物料的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,改善粉碎性能,提高物料出篩能力,避免物料過(guò)度粉碎。

        1 粉碎機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

        錘片式粉碎機(jī)粉碎系統(tǒng)主要由葉輪喂料器、粉碎機(jī)、風(fēng)網(wǎng)機(jī)構(gòu)及輸送機(jī)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(jī),而粉碎腔是粉碎機(jī)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(guò)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(guò)篩孔排出,未能通過(guò)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(jì)粉碎系統(tǒng)時(shí),如何防止物料過(guò)度粉碎、料溫升高及耗能過(guò)大等問(wèn)題?下面從幾個(gè)方面去分析。

        圖1 粉碎系統(tǒng)組成圖

        圖2 粉碎機(jī)組成圖

        1.1 “環(huán)流層”的破壞

        粉碎過(guò)程中,物料在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子帶動(dòng)下,粉碎腔內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生風(fēng)壓,而物料運(yùn)動(dòng)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(guò)程中分成內(nèi)外層,內(nèi)層粒度小,外層粒度相對(duì)較大,因此造成大顆粒在外層而無(wú)法通過(guò)篩孔,小顆粒在內(nèi)層運(yùn)動(dòng)無(wú)法通過(guò)篩孔,當(dāng)粉碎物料不能及時(shí)排料會(huì)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(wèn)題,因此在設(shè)計(jì)時(shí)就需要改變機(jī)構(gòu)來(lái)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(guò)篩量,防止過(guò)度粉碎,目前國(guó)內(nèi)常用破壞粉碎腔內(nèi)“物料—?dú)怏w”環(huán)流層的方法是在粉碎機(jī)底部 “開(kāi)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(shí)排出,粉碎機(jī)外形如圖3所示。

        圖3 “溝槽”破壞環(huán)流層

        1.2 改變機(jī)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(jī)效率的重要參數(shù),合適的粉碎粒度越是及時(shí)排出則粉碎效率越高。粉碎過(guò)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(yùn)動(dòng)方向與篩孔方向垂直,所以在設(shè)計(jì)粉碎機(jī)篩框機(jī)構(gòu)時(shí),在破壞環(huán)流層的基礎(chǔ)上,通過(guò)設(shè)計(jì)增加篩框震動(dòng)機(jī)構(gòu),使得篩片震動(dòng)及工作過(guò)程中不斷自動(dòng)改變錘篩間隙及使附著在篩片上的大顆粒物料跳動(dòng),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(shí)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(jī)會(huì),進(jìn)而提高粉碎機(jī)透篩效率,如圖4所示。這種震動(dòng)篩框粉碎機(jī)可以解決篩孔堵住不出料問(wèn)題,尤其是物料水分高時(shí),處理方案是關(guān)閉粉碎機(jī)上面的葉輪喂料器 (阻止進(jìn)料),粉碎機(jī)會(huì)自動(dòng)緩解堵塞篩孔問(wèn)題。

        圖4 震動(dòng)篩框粉碎機(jī)

        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?yàn)榉鬯闄C(jī)工作過(guò)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(guò)程中反復(fù)多次撞擊粉碎會(huì)產(chǎn)生熱量,輔助風(fēng)網(wǎng)系統(tǒng)的作用就是在工作過(guò)程中對(duì)粉碎腔及其內(nèi)的物料降溫與除濕,因此優(yōu)化設(shè)計(jì)輔助風(fēng)網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)提高過(guò)篩率的作用較大,同時(shí)也可以減少不必要的能耗。

        2 研究展望及下一步粉碎機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究

        粉碎是通過(guò)連續(xù)多次分形而達(dá)到的粒度,是“看”不到,“畫(huà)”不出,只能靠思維去把握,目前國(guó)內(nèi)外粉碎機(jī)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(dòng)及篩分機(jī)理等問(wèn)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(guò)理論、實(shí)驗(yàn)與生產(chǎn)應(yīng)用實(shí)踐研究分析“環(huán)流層”及篩片篩分機(jī)理,研究相同孔徑下影響透篩因素。

        (2)通過(guò)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(jī)理及物料運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

        (3)研究錘片的結(jié)構(gòu)及材料性能。

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