影響錘片式飼料粉碎機粉碎效率的因素

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　　錘片粉碎機是一種沖擊式粉碎設備，因其通用性廣、傳動方式靈活、粉碎質量好、占地面積小、空載啟動迅速、使用維修方便和生產率高等優點。在飼料加工中得到了廣泛應用（曹麗英，2009）在飼料加工中，約有一半物料要經錘片式粉碎機加工，其動力消耗占飼料廠總能耗30%～50%，粉碎機參數、粉碎質量的好壞直接影響加工能耗和產品質量。因此，了解影響錘片式粉碎機粉碎效率的主要因素，并在此基礎上不斷加以改進，降低動力消耗，提高粉碎效率，是飼料工業中的一個重要課題。

　　1    被粉碎物料的物理特性

　　1.1 物理性質

　　物料物理特性不同，粉碎難易程度也不同。從物料物理性質比較，質軟而性韌物料難粉碎，質脆而堅硬的物料易粉碎；從物料成分組成比較，淀粉含量較高的玉米、高粱、大麥等結構松脆易粉碎，粗纖維、油脂含量高的物料難粉碎，如莖稈粗飼料纖維含量高難粉碎。

　　1.2 水分含量

　　原料水分含量高低對粉碎效果影響較大。物料水分含量過高則韌性增大，在粉碎過程中易產生塑性變 形，粉碎室內濕度過大，物料極易黏附于篩板，堵塞篩孔，降低篩板有效篩理面積，致使產量降低。有資料表明，當玉米含水量從14.3%增加到21%時，其生產率下降29%，電力消耗增加12.5%。物料水分對粉碎產量關系見表1。為保證粉碎效率，通常要求進入粉碎機的原料水分控制在14%以下，以13%左右為最好。

　　2    粉碎室的形狀和寬度

　　2.1 粉碎室形狀

　　物料進入圓形粉碎室后受到高速旋轉錘片打擊后，隨錘片運動方向作圓周運動，形成物料層，其環流速度為錘片速度70%左右，物料受離心力作用，大顆粒貼近篩面置于外層，小顆粒相對集中于內層，這樣就造成內層小顆粒不能及時過篩排出而過度粉碎，外層大顆粒則減少了受錘片打擊的機會。所以，圓形粉碎室內物料環流層的存在，是造成錘片式粉碎機效率降低的主要原因。采用非圓形粉碎室是提高粉碎效率的重要途徑之一，水滴形粉碎室將粉碎室形狀（即篩片彎折的形狀）從圓形變為水滴形，水滴形上部錘篩間隙變大，可以改變物料層的分布狀 態，使物料環流層遭到有力破壞，物料由徑向喂入水滴形粉碎室后，先作圓周運動，然后作類直線運 動，與壁面撞擊產生折射，使其圓周速度驟然減少，反向與錘片相撞，隨錘片再次作圓周運動。這種周而復始的運動能有效地破壞物料環流層，且不會出現層次分明的混合環流。研究表明，水滴形粉碎室比圓形粉碎室粉碎效率提高約15%。

　　2.2 粉碎室寬度

　　粉碎室寬度關系到過篩面積和錘片對物料的有效打擊。粉碎室過窄，則過篩面積減小，排粉能力低，生產效率也隨之降低；粉碎室過寬，物料層薄，分布面積減小，當錘片數一定時，則有效打擊次數減少，粉碎性能也隨之降低。目前，錘式粉碎機粉碎室寬度一般設置為小型501～00mm、中型100～200mm、大型200～300mm。

　　3    錘片因素

　　3.1 錘片排列形式

　　錘片排列形式不僅要考慮錘片在粉碎室內的軌跡分布，而且要保證轉子運轉平衡和物料均勻分布無側移。錘片常見排列形式有以下3種。

　　3.1.1 螺旋線排列

　　錘片在粉碎室寬度內按螺旋線形式排列，錘片分布均勻且軌跡無重復。但運轉時會引起物料沿螺 旋線方向推移，造成分布不均，致使錘片和篩片磨損不均勻。另外，螺旋線排列在高速運轉時，由于力矩不平衡，引起粉碎機前后振動。

　　3.1.2 對稱平衡排列

　　錘片呈對稱排列，平衡性好，錘片在粉碎室寬度上分布均勻，錘片安裝方便，物料不側移，運轉平穩，但錘片分布有重復。

　　3.1.3 交錯平衡排列

　　錘片按交錯方式排列，平衡性好，錘片分布均勻，軌跡無重復，對物料打擊效率高，目前被普遍應用。

　　3.2 錘片線速度

　　錘片粉碎機主要依靠沖擊力來粉碎物料，研究表明，在粉碎機其他結構參數恒定的情況下，錘片施予被粉碎物料的能量與錘片線速度平方成正比。因此，錘片線速度對粉碎機性能的發揮有著極為重要的影響。錘片速度過低時打擊能力降低，粉碎室內外壓力差也小，故生產率低，電耗增加。隨著速度的提高，粉碎能力和排粉能力加大，使生產率得到提高。但若速度過高，由于轉子鼓風作用增大，粉碎室渦漩作用加強，粉碎室內被錘片帶動的飼料環流層運動速度加快，物料出篩機會減少，導致空載功率消耗增加，粉碎效率也相對下降。此外，速度過高，軸承摩擦和攪動空氣的功率消耗就會劇增，振動與噪音也相應加大。當使用5.2mm孔徑的篩片時，粉碎不同物料的最佳線速度如表2所示。目前我國常用錘片粉碎機的錘片末端線速度，谷物類物料一般為80～90m/s，高纖維物料一般為105～115m/s。

　　3.3 錘片厚度

　　錘片厚度不同，接觸面積和所產生的打擊力也不同，錘片厚度減少對物料剪切作用增強，粉碎機粉碎效率增加。德國勃朗琪維特大學用厚3mm與9mm的錘片作粉碎谷物對比試驗，發現在篩片孔徑相同的情況下，前者比后者生產效率提高了10%～15%。中國農機院分別用厚度為1.6、3、5和6.25mm錘片做玉米粉碎試驗，結果表明1.6mm錘片比5mm錘片粉碎效率提高了25.4%,比6.25mm錘片提高了45%，證明薄錘片粉碎效率較厚錘片高。雖然薄錘片能增強粉碎效果，降 低能耗，但錘片耐磨性變，差使用壽命變短。我國目前在小型粉碎機上廣泛使用2～3mm厚錘片粉碎谷物，降低能耗效果顯著。據國外資料，粉碎玉米推薦厚度為2～3mm錘片，粉碎豆餅及礦物質用厚度為

　　6～8mm錘片，我國以5mm厚錘片為通用型錘片，應用廣泛。

　　3.4 錘片數量

　　轉子上錘片數量對粉碎效率及成品粒度有顯著影響。錘片數量過少，會因打擊物料次數減少而降低粉碎機產量；錘片數量過多對物料正面打擊的次數增多，粉碎能力加強，產品粒度變細，但會增加轉子質量，還會引起粉碎機空載能耗增加，反而減少了實際用于粉碎的功率，使產量降低，能耗增加。據國外資料介紹，每100mm轉子寬度應設置厚度3mm錘片15片。我國對9F、9FQ系列錘片式粉碎機進行研究時，設計了厚度均為5mm，數量分別為4、8、12、16片4種形式的錘片，結果表明度電產量隨著錘片數量增加而降低，16片錘片粉碎效率比4片降低了 27%。鑒于此，目前粉碎機錘片數量有減少的趨勢， 特別是國產粉碎機，如9FQ-40型，粉碎室寬度200mm，錘片數為12片，9FQ-50型，粉碎室寬度270mm，錘片數為12片，9FQ-60型，粉碎室寬度450mm，錘片數為32片。

　　4   錘篩間隙

　　錘篩間隙是指轉子正常運轉時錘片頂端到篩片內表面的間隙距離，它是影響粉碎機粉碎效率的重要因素之一。粉碎機正常運轉時，粉碎室內錘片和篩片之間的物料會形成環層，隨著錘片一同 旋轉，當錘篩間隙較大時，大顆粒物料由于受到離心力作用而靠近篩面運動，與錘片接觸機會少，受打擊次數減少，同時低速度也降低了物料與篩片的磨擦作用，甚至堵塞篩孔，阻礙了環流內層較小物料通過篩孔，導致排料不暢，度電產量下降。錘篩間隙過小時，物料受錘片打擊機會增多，受磨擦粉碎作用增大，但物料層在篩面上運動速度加快不易穿過篩孔排出機外，飼料粉碎過細，功耗增加，因而度電產量也降低。因此，錘篩間隙的最佳值只能通過試驗來確定，前蘇聯學者認為錘篩間隙應該介于待粉碎物料顆粒平均粒徑1～2倍。德國學者Frigidish認為谷物類飼料最佳錘篩間隙為8mm，我國推薦谷物錘篩間隙為4～8mm，秸稈為10～14mm，通用型為12mm。

　　5    篩片因素

　　5.1 篩孔孔徑

　　篩孔孔徑影響粉料粒度和生產率。孔徑小，粉碎 粒度小，物料溫升高，生產率低，功率消耗大；孔徑大，粉碎粒度大，產量高，能耗小。為了提高生產率，應在滿足粉碎粒度的前提下，盡量增大篩片孔徑。目前，谷物普遍選用孔徑1.2～2mm篩片，莖稈和蔓藤類物料多選用孔徑為3～4mm篩片。

　　5.2 篩片包角

　　目前粉碎機使用的篩片包角有180°、300°和360°，當篩片寬度一定時，增大篩片包角，就能提高篩理面積，物料過篩幾率越大，粉碎效率就越高。試驗表明，

　　篩孔直徑越小，篩片包角對度電產量影響越大，因此，當粉碎機篩孔直徑較小時，應盡量選用大的篩片包角。

　　6   粉碎機負壓吸風

　　設置負壓吸風的主要目的是提高粉碎室內外氣 壓差，進而增強粉碎物料通過篩板的能力，提高粉 碎效率，減少能耗。實踐證明，配置有效吸風系統的粉碎機，其產量可提高15%以上。負壓吸風還可改善粉碎機工作性能，帶走粉碎過程中產生的溫度和濕度，達到降低物料溫濕度的作用，在一定程度上防止已粉碎物料在后續工藝中發霉變質及倉內結拱。粉碎機負壓吸風常將單級除塵器直接與粉碎機輸料絞龍出口反向端相聯，即機械加負壓吸風的排料方式，在絞龍出口端要注意密封，可采用安裝壓力門或關風器，防止漏風。粉碎機進料口處應有進風口，保證吸風效果。

　　來源：飼料機械與加工