粉碎机的原理，是通过高速旋转的锤片，将物料在粉碎室内往复冲击，使原料逐步粉碎，从筛网漏出。粉碎部分由粉碎室、活动锤片、锤片架及筛网等组成。锤片及锤片架数量多少与功率的消耗有关，锤片越多，功率消耗越大，生产效率也就相应提高。锤片的厚度，按照锤片密度1:2～1:4设计（即锤片的累计厚度与粉碎室宽度之比）。锤片相互间的净质量差，应不超过其自身总质量的7 %，否则将影响转盘的平衡，引起机器振动并加速轴承的磨损。
1、结构方案
据调查，我国西南地区农村，许多可作为粗饲料的作物秆茎、藤类，由于没有充分使用粉碎加工机械，大部分被当做柴草烧掉，浪费很大。因此高效粗饲料粉碎机的设计、制造则应运而生。具体的设想方案是：
(1)在传统的锤片式基础上，增加一副刀片，能将藤类物料切断，粉碎同时进行。
(2)采用轴向喂入方法，改善物料粉碎性能。
(3)采用锤片架直接装风叶排粉，减少抽风装置，减小整机总质量。
(4)配套动力采用5.5～7.5 kW电动机，减少用户装机投资。
2、主要结构及参数
该机的一些主要结构及参数的确定，参考了美国饲料制造商协会主编的《饲料制造工艺》里的参数。
2.1 转子工作直径
配套动力在5.5 kW左右的粗饲料粉碎机，当配用动力一定时，适当增加转盘直径，可增加筛孔面积，即提高生产率。但转盘直径过大，成本增加；过小的话，则生产率降低，还会影响机器的动平衡及强度。据有关实验资料介绍，转盘直径D= 300～600 mm。因此将转盘直径定为350 mm。
2.2粉碎室宽度B
按照《机械设计》的介绍，常用D= 300～650 mm，B= 110～500 mm，且D与B的比值为1.3～2.8。根据本机的实际情况，取B =118 mm，筛片面积S= 35×11.8π=1 297 cm2，每kW应配备的筛片面积为104—130 CI11
2，7.5 kW所应配备筛片面积为975cm
2，S>S7.5 。
而参考文献[1]的介绍是“每输入1Hp要有10～12 inch
2的筛片面积，即每kW需配86.48～104 cm
2的筛片面积。且“生产率与筛面开孔面积的百分率成正比”，“这一研究结果，会导致制造厂商增大筛面面积”。
本机所设计的筛面面积已大于以上所述的理论数据。这也是该机高效率的因素之一。
2.3 锤片工作密度和锤片数量
参考文献[1]报导，“把锤片厚度从8mm减少到3 mm，生产率和效率会提高15%”。
但考虑到锤片过多，产生的环形气流大，使饲料颗粒多集中于环流上，不仅减少打击机会，而且空载功率增大，致使粉碎能力下降；锤片过少，打击机会减少，也使生产率降低。该机锤片密度，根据实际情况取0.61。
锤片累计厚度= 0.61B= 0.61×118=71.98 mm。
锤片厚度定为6 mm，故锤片数量为12片。
2.4 锤片长度及形状
锤片长度对性能有影响，使用长锤片，冲击粉碎性能强。但本身离心力大，空载功率消耗大，性能提高不明显。锤片的结构形状，是锤片式粉碎机的一个重要因素。磨损通常发生在端部。故将该机的锤片设计成两端为阶梯型状，这样就提高了经济性。
2．5锤片与筛片间隙
据试验证明，在锤片与筛片间，有一圈饲料环绕着，随着锤片一同旋转。间隙过小时，锤片与筛面间的物层较薄，饲料颗粒在筛面上运动的速度大，不利于排料，产生温升，会影响生产率的提高。间隙过大时，由于锤片与筛面间的物层太厚，靠近筛面的物料得不到充分粉碎，因此造成转子旋转阻力的增大，也使生产率降低。但间隙大，外缘的饲料颗粒运动速度慢，则有利于饲料颗粒从筛孔中通过，从而提高筛孔通过性能。故锤片与筛面底部间隙定为16 mm。为了让物料能从间隙大到小，又从小到大，而得到更好的粉碎，两头间隙定为25 mm。
2.6锤片工作线速度ｖ
ｖ是设计粉碎机最重要的参数。在转速不变的情况下，圆周速度（指锤片末端速度）是转子直径的函数。圆周速度的大小，在国际、国内粉碎机行业均有不同的看法。
美国哈伯德制粉机械公司的西尔弗认为“14 000～15000ft，min(即71.2—76.3 m/s)的圆周速度，已超过临界点或经济点了”。
堪萨斯州立大学的布龙博士认为“锤片末端速度需要12000～15 000 ft/min(即60.96～76.3 m/s)”。
而美国饲料制造商协会的弗里德里奇则报导了
“对于饲料原料的粉碎速度为12600～19800ft /nun（即64～100 m/s）”。
目前国内试验认为，70. 90 m/s为宜。适当提高线速度，使冲击粉碎能力增强，生产率高；但速度过高，则空载功率消耗扩大，机器振动加剧，粉碎能力反而下降。
考虑到轴承的寿命、机件的强度以及转子的动平衡问题，综合上述各种因素，选用y= 75 m/s则主轴速度为n= 60×1 000×75／（350×π）=4093 r/min。
2.7筛片包角
筛孔的总面积与粉碎室总面积的比值，对生产率和功率消耗有很大的影响。因为筛孔面积愈大，粉碎物愈能及时排除，生产率愈高。因此，筛片包角愈大愈好。因该机采用轴向进料形式，故包角设计为360°。
2.8锤片排列形式
锤片式粉碎机锤片排列形式有3种：螺旋线排列、对称排列、交错排列。
螺旋线排列的特点是，对饲料重复打击次数少，生产效率较高，但饲料会较粗。考虑到该机属于高效粗饲料粉碎机，因此根据该机的结构、性能及用途，选择了螺旋线排列形式。
3、主要设计计算
3.1传动计算
已知条件为：配备动力J、r= 5.5—7.5 kW，主轴转速n
1=4 100 r/nun，电机转速n
2=2900 r/min。计算结果如表1所列。
3.2主轴强度校核
3.2.1主轴所受之扭矩电动机轴扭矩
Mn1= 955 000N／n1= 955000×7.5／2900=2469.8 N·cm
三角胶带传动效率n= 0.94，传动比i=0.71
主轴上所受的扭矩
Mn2= Mn1n i=1648.3N·cm
3.2.2主轴上所受的各种力
(1)三角胶带传动作用于轴上的压力Pl，为计算方便，按受力最大情况，即全部为垂直作用力计算。
P1=Q=898.84 N。
(2)转子旋转后对轴的作用力P1。
其一为由锤片组及动力片允许净质量差5g所引起的离心力
P
锤=G
允差(πn／30)
2R
e=119.82 N。
其二为由转子中心允许偏移量（p= 0.06 mm）引起的不平衡力
P转= Gp(πn／30)
2= 112.82 N.
式中，Gp为转子的总质量10.2 kg。
4、结束语
该机型参考了美国和前苏联等国外以及国内的资料，对转子工作直径、锤筛间隙、锤片工作线速度等设计数据，做了重大改进。特别是采用了螺旋线形式的锤片排列方案，该机的各项技术经济指标位于国内同类产品先进水平。如秸蔓类台时产量(kg／h)为240，（国标为150）；吨料电耗(kW-h／t)为20，（国标为≤40）。达到国家检测标准一等品，填补了我国粉碎机行业的一项空白。
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