秸秆粉碎机新闻动态
富通新能源 > 动态 > 秸秆粉碎机新闻动态 > > 详细
锤片粉碎机的原理分析
发布时间：2013-07-24 07:45 来源：未知
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能耗的30%～50%，提高粉碎效率是节约能耗的重要途径之一�？帕Ｎ锪霞按制莆锪显诜鬯榍荒谑苄钙淖不骱湍Σ�，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要求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，只需从两个阶段来讨论。
有筛锤片粉碎机粉碎的单位能耗，一般来说在筛孔覫2mm时，粉碎玉米单位能耗国内外较先进的指标为：0.11～0.13t/（kW·h），覫1mm时单位能耗0.030～0.032t/(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问题进行讨论是十分有益的。
1、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、脉冲布袋除尘器（含风机）及垂直斗式提升机等系统组成。每一部分参数确定的正确与否、设备布置的合理与否对粉碎效率均有不同程度的影响。
2、物料在有筛锤片粉碎室内的运动状态
2.1 物料在粉碎室内的运动状态
2.1.1 粉碎物料和锤片粉碎机的基本参数
2.1.1.1 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1.2~1.4g/cm3；玉米颗粒单粒质量为0.5～0.6g及粗粉碎粉料的单粒质量为0.00156～0.05g；颗粒玉米粒度为10mm×8mm×5mm。粉碎后物料以禽畜和鱼虾为主的粗碎、细粉碎和微粉碎,其粒度分别为0.5～2.0mm、0.3～0.5mm和0.1～0.3mm。玉米的压断裂破碎力为180～220N(不包括高温干燥玉米)。
2.1.1.2 锤片粉碎机作业时的基本特性
锤片秸秆粉碎机转子在工作时锤片端部线速达90m/s左右，锤片与单粒物料打击时间为1×10-5～4×10-5s。粉碎室内高速旋转的转子具有近似于风机的效应，使粉碎室内产生高速旋转的气流，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。
2.1.2 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料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。
2.1.2.1 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)。粉碎机转子直径为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，锤片排列前后左右错开，确保锤片都能撞击到玉米。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，仅为正撞击破碎能量的30%左右。
实际颗粒物料与吸风一同进入粉碎室，并首先冲击的是外层旋转的料环，将料环向内移动（见图3）,向内移动距离决定冲击力大小，冲击力如能使颗粒料环移到锤片端部撞击位置为最佳。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。
2.1.2.2 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90m/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，跟随高速旋转的转子产生的气流并作旋转运动，物料旋转线速逐步提升，当物料旋转运动时与筛板产生摩擦阻力，当该阻力与旋转物料产生的旋转力平衡时，物料旋转线速不再提速�？帕Ｐ『兔芏刃〉奈锪闲咚俳细撸帕４蠛兔芏却蟮奈锪闲咚俳系�。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将贴近筛面，颗粒小或质量小的物料将远离筛面。其旋转线速沿半径方向逐步连续递减（见图4）。当有吸风时，吸风能将小颗粒物料吸走靠近筛面，通过筛孔，同时吸风亦增加物料对筛面的压力和摩擦力。
2.1.2.3 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，仅受离心惯性力通过物料对孔内物料的挤压力）、转子的风机效应和吸风在筛板内外的压力差三者作用，三者作用力是物料通过筛孔的动力。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。而物料接触筛面并在筛面上滑动，是物料通过筛孔必要条件。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。特别是物料分内外层，内层粒度小，外层粒度大，不利于物料通过筛孔，由于锤片在物料中的扰动及吸风使小粉�？拷该�，为小粉粒通过筛孔创造了条件。在吸风状态下，在环形筛面筛孔的穿孔风速分布有较大差异（3～9m/s）（见图5）。粉碎机进料口附近的筛板吸风阻力较大，使筛板上部进风不畅，通过筛孔风速较低；通过筛板下部吸风阻力较小，吸风量较上部大，通过筛孔的风速较高，使粉碎后物料易通过下部筛孔。物料粉碎的平均粒度随筛孔减小而均匀。
粉状物料随高速旋转锤片产生的气流作旋转运动，其线速达55～65m/s，而物料通过筛孔有一定时间，当旋转线速使物料越过筛孔的时间小于物料通过筛孔的时间，粉料通过筛孔就困难。因此，线速不宜过高。粉料通过筛孔的时间取决于作用垂直于筛孔内粉粒的挤压力、孔内的风速和筛板内外的静压差。为此，物料旋转运动的线速、风压和风量应有一个最佳的配合。
2.2 锤片粉碎机的粉碎原理
实际有筛锤片粉碎机的粉碎过程，包括撞击粉碎(正撞击和偏心撞击)和摩擦粉碎。现就两类粉碎原理分作如下讨论。
2.2.1 撞击粉碎
高速旋转锤片质量为m1，被粉碎物料的颗粒质量为m2，锤片线速90m/s，粉碎物料颗粒自流入粉碎室，其线速为1～2m/s左右，物料跟随高速旋转的转子而旋转，其平均线速达55～65m/s。被撞击后的物料线速与锤片线速接近达90m/s。未受锤片撞击的物料与锤片侧面之间有滑动�？帕Ｎ锪献不魑淖不骱驼不�，粉料的二次粉碎多为正撞击，而偏心撞击属剪切粉碎。正撞击效果与物料性质有关，物料表面硬度大，撞击时间短；物料表面韧性好，撞击时间长；物料料层厚，撞击时间长。撞击时间短比撞击时间长的粉碎效果优。
2.2.1.1 玉米粉碎时撞击力计算
玉米的压断裂破碎力180～220N。
撞击时间为1×10-5~4×10-5s，撞击时间与物料性质有关，脆性撞击时间短，韧性撞击时间长，玉米单粒质量0.5～0.6g，可视锤片质量为无穷大，设玉米的初速度为1m/s。
