粉碎機(jī)錘片的研究

    錘片式粉碎機(jī)，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，被廣泛采用。它是飼料廠電耗較高的機(jī)械，一般占粉料生產(chǎn)總能量的2/3，占顆粒料生產(chǎn)總能量的1/3多。因而如何使它增效節(jié)能，是飼料機(jī)械中的重要研究課題。不少人為此付出了大量的心血，推導(dǎo)了不少公式，做了不少實(shí)驗(yàn)。錘片是粉碎機(jī)中的核心工作部件，飼料粉碎全靠它。它對(duì)粉碎機(jī)效率影響最大，因而人們對(duì)錘片也做過(guò)專(zhuān)題研究。

    一、粉碎機(jī)錘片研究的現(xiàn)狀

　　飼料在粉碎機(jī)中的粉碎過(guò)程究竟是怎樣的？西德科學(xué)影片研究所為此拍攝了一部影片。他們是采取每秒7500幅/s畫(huà)面的拍攝速度，0．00001s的曝光時(shí)間拍攝的。從影片的單幅畫(huà)面上，可以清楚地看出一粒玉米在粉碎室內(nèi)被粉碎的全過(guò)程。從這部影片得出的結(jié)論是：玉米受到正面沖擊時(shí)只需要很少的能量即能碎裂；但是受到偏心沖擊時(shí)，需要大得多的能量才能碎裂。而玉米粒在粉碎室內(nèi)絕大多數(shù)都是屬于偏心沖擊，那就必然要浪費(fèi)很多能量。這就是粉碎機(jī)對(duì)能量利用不高的原因。這就是說(shuō)，要提高粉碎機(jī)效率，必須提高正面沖擊率，唯一的辦法就是增加錘片的厚度。

　　德國(guó)Friedish根據(jù)Rumpf關(guān)于粉碎理論的基礎(chǔ)研究，以及Herfz及Kranz兩人的論證，推導(dǎo)出影響物料碎裂極限應(yīng)力的一些因素有關(guān)的公式（公式很復(fù)雜，這時(shí)從略）。根據(jù)這個(gè)公式，在粉碎過(guò)程中沖擊點(diǎn)的綜合曲率半徑r愈小，則飼料愈容易破碎。r值是由飼料顆粒的曲率半徑r1和錘片的曲率半徑r2所組成，其關(guān)系為：

        錘片的曲率半徑r1可以認(rèn)為是錘片厚度的一半。當(dāng)飼料種類(lèi)已選定后，則顆粒的曲率半徑r1為一常值。為了提高粉碎效率就必須使r值減小，唯一的辦法就是使r2也小，即采用較薄的錘片。Richard在粉碎玉米的試驗(yàn)中分別采用厚度為1／16，1／8和1／4寸的錘片，在其它條件相同的情況下，得出的結(jié)論是：厚度1／16寸的錘片比1／8寸的錘片能提高效率23％；比1／4寸的錘片能提高效率48％。

　　中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院劉蔓茹等也做過(guò)這種實(shí)驗(yàn)，他（她）們用1．6，3，5，6．25mm厚度的錘片做粉碎玉米試驗(yàn)，結(jié)果是：1.6mm錘片比6.25mm 的效率提高45％；比5mm的效率提高25％。

　　上述兩組實(shí)驗(yàn)都證明錘片薄，效率高。因而Friedish的理論被公認(rèn)為傳統(tǒng)理論而延續(xù)至今。但是這個(gè)理論和影片結(jié)論是對(duì)立的。
　　人們?cè)谛螤詈筒牧仙弦沧髁瞬簧傥恼拢冀鉀Q不了上述互相對(duì)立的結(jié)論。從此，人們對(duì)錘片的研究就進(jìn)展不大了。現(xiàn)在最普遍采用的仍是矩形錘片。中華人民共和國(guó)專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《錘片式粉碎機(jī)錘片》規(guī)定錘片型式為矩形。岳陽(yáng)正大和武漢華美都是用的美國(guó)粉碎機(jī)，其錘片也是矩形，株州湘大從瑞士進(jìn)口的錘片還是矩形。

　　那么在錘片上還有沒(méi)有文章可做呢？

　　實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。為了一個(gè)目的做實(shí)驗(yàn)，方法不同，結(jié)論相反，這只能說(shuō)明那兩種方法都有片面性。要解決矛盾，首先要從分析矛盾入手。西德影片所看到的是粉碎室內(nèi)玉米的破碎情況，從室內(nèi)來(lái)說(shuō)，結(jié)論是正確的。Friedish的理論和Richard、劉蔓茹的實(shí)驗(yàn)都是以玉米碎粒脫離粉碎室的數(shù)量計(jì)算的，結(jié)論也是正確的。如果能找到一種設(shè)計(jì)方案，既能提高正面沖擊率，又能使已達(dá)到粒度要求的顆粒盡快從篩孔出來(lái)，那就會(huì)使上述兩個(gè)對(duì)立的結(jié)論統(tǒng)一起來(lái)，從而使粉碎機(jī)性能得到很大提高。我設(shè)計(jì)的T型粉碎機(jī)錘片就是由這種設(shè)想設(shè)計(jì)的，它能使兩個(gè)對(duì)立的結(jié)論統(tǒng)一起來(lái)。

    二、T型粉碎機(jī)錘片的特點(diǎn)

　　1．把錘片端部面積加大，提高正面沖擊率。

　　物料進(jìn)入粉碎室后，由于離心作用，飼料在篩片、齒板附近作環(huán)形運(yùn)動(dòng)，因而錘片沖擊部位在錘片端部。如果將整個(gè)錘片加厚，正面沖擊率可以提高，但非工作部分推動(dòng)空氣運(yùn)動(dòng)的面積也加大了，使空氣環(huán)流速度加快，從而減少了錘片對(duì)玉米的相對(duì)沖擊速度，降低了玉米的破碎效率。如果只加大工作部分的面積，減小非工作部分的面積，就既提高了正面沖擊率，又減少了空氣環(huán)流速度，從而增加了錘片對(duì)玉米的相對(duì)沖擊速度，提高了玉米的破碎效率。

　　2.給加大部分一個(gè)斜面，減少粉料對(duì)篩孔的入射角。標(biāo)準(zhǔn)錘片端部是平直的，玉米受到錘片正面沖擊后的碎粒，幾乎與錘片沖擊面成垂直的角度返回。玉米碎粒的這種運(yùn)動(dòng)路線存在兩個(gè)問(wèn)題：

    (1)碎粒不能很快逃離錘片打擊范圍。由于碎粒速度比錘片速度慢得多，它會(huì)被很快追上來(lái)的錘片再打擊；

    (2)碎粒對(duì)篩孔的入射角很大，比篩孔直徑小得多的碎粒也不一定能通過(guò)篩孔出去，在它碰到篩片孔邊后跳回受錘片再次沖擊。這兩種狀況都會(huì)造成不必要的特細(xì)粉末，降低生產(chǎn)效率，浪費(fèi)能量。如果給沖擊部位一個(gè)斜角α，使玉米與錘片沖擊面斜碰，這樣，受錘片沖擊的玉米碎粒就向篩片方向反射，大大減小了玉米碎粒對(duì)篩孔的入射角。這樣就加快了粉料的排出速度，減少了重復(fù)沖擊。因而提高了效率，降低了能耗，而且提高了粉料顆粒的均勻度。

　　3.T型錘片的裝機(jī)數(shù)量比標(biāo)準(zhǔn)錘片少。由于錘片的工作部位面積加大了，它的裝機(jī)數(shù)量減少，粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子的重量也隨著減輕，從而減少了粉碎機(jī)的內(nèi)部能耗。

    三、T型粉碎機(jī)錘片的增效節(jié)能效果

　　T型粉碎機(jī)錘片在各種錘片式粉碎機(jī)上試驗(yàn)均能達(dá)到顯著的增效節(jié)能效果，現(xiàn)有的錘片式粉碎機(jī)除隔套長(zhǎng)度有所變化外，其它結(jié)構(gòu)均可不變。如果利用T型粉碎機(jī)錘片重新設(shè)計(jì)粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子，則可將轉(zhuǎn)子進(jìn)一步減輕，使粉碎機(jī)的內(nèi)部能耗進(jìn)一步減少，從而可以進(jìn)一步增效節(jié)能。

　　1.對(duì)比檢(試)驗(yàn)數(shù)據(jù)

　　2.經(jīng)濟(jì)效益

　　從上表中數(shù)據(jù)不難看出：T型錘片比標(biāo)準(zhǔn)型錘片度電生產(chǎn)率提高11.4％～15.4％；純工作小時(shí)生產(chǎn)率提高12.3％～18.3％，錘片數(shù)量減少1/2～3/4。以SFSP112×30型粉碎機(jī)為例，按一副錘片可粉碎玉米450t，電價(jià)每度0.7元計(jì)算，每月1副T型錘片標(biāo)準(zhǔn)型錘片節(jié)省電費(fèi)440元，節(jié)約工時(shí)13.9h，經(jīng)濟(jì)效益特別顯著。

    四、結(jié) 論

　　通過(guò)上述對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)論如下：

　　1.T型粉碎機(jī)錘片，分錘頭、錘身兩部分。錘頭是沖擊物料部分。它的面積大小隨粉碎機(jī)的型號(hào)不同而各異，都有一個(gè)最佳值。

　　2.錘頭沖擊面與錘片縱軸線有一個(gè)α角。當(dāng)α=0時(shí)，產(chǎn)品粒度細(xì)，但不能增效節(jié)能。當(dāng)α值在最佳范圍內(nèi)，既增效節(jié)能，又提高粒度均勻度。

　　3.T型粉碎機(jī)錘片裝機(jī)數(shù)量只有原裝數(shù)量1/2～1/4，轉(zhuǎn)子重量減輕，降低了粉碎機(jī)內(nèi)部能耗。

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