粉碎機錘片的研究

007畜牧

　
　錘片式粉碎機，由于其結構簡單，被廣泛采用。它是飼料廠電耗較高的機械，一般占粉料生產總能量的2/3，占顆粒料生產總能量的1/3多。因而如何使它增效節能，是飼料機械中的重要研究課題。不少人為此付出了大量的心血，推導了不少公式，做了不少實驗。錘片是粉碎機中的核心工作部件，飼料粉碎全靠它。它對粉碎機效率影響最大，因而人們對錘片也做過專題研究。
　　一、粉碎機錘片研究的現狀
　　飼料在粉碎機中的粉碎過程究竟是怎樣的？西德科學影片研究所為此拍攝了一部影片。他們是采取每秒7500幅/s畫面的拍攝速度，0．00001s的曝光時間拍攝的。從影片的單幅畫面上，可以清楚地看出一粒玉米在粉碎室內被粉碎的全過程。從這部影片得出的結論是：玉米受到正面沖擊時只需要很少的能量即能碎裂；但是受到偏心沖擊時，需要大得多的能量才能碎裂。而玉米粒在粉碎室內絕大多數都是屬于偏心沖擊，那就必然要浪費很多能量。這就是粉碎機對能量利用不高的原因。這就是說，要提高粉碎機效率，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Friedish根據Rumpf關于粉碎理論的基礎研究，以及Herfz及Kranz兩人的論證，推導出影響物料碎裂極限應力的一些因素有關的公式（公式很復雜，這時從略）。根據這個公式，在粉碎過程中沖擊點的綜合曲率半徑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，其關系為：
　　錘片的曲率半徑r1可以認為是錘片厚度的一半。當飼料種類已選定后，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％。
　　中國農業機械化科學研究院劉蔓茹等也做過這種實驗，他（她）們用1．6，3，5，6．25mm厚度的錘片做粉碎玉米試驗，結果是：1.6mm錘片比6.25mm 的效率提高45％；比5mm的效率提高25％。
　　上述兩組實驗都證明錘片薄，效率高。因而Friedish的理論被公認為傳統理論而延續至今。但是這個理論和影片結論是對立的。
　　人們在形狀和材料上也作了不少文章，但都解決不了上述互相對立的結論。從此，人們對錘片的研究就進展不大了。現在最普遍采用的仍是矩形錘片。中華人民共和國專業標準和行業標準《錘片式粉碎機錘片》規定錘片型式為矩形。岳陽正大和武漢華美都是用的美國粉碎機，其錘片也是矩形，株州湘大從瑞士進口的錘片還是矩形。
　　那么在錘片上還有沒有文章可做呢？
　　實踐是檢驗真理的唯一標準。為了一個目的做實驗，方法不同，結論相反，這只能說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玉米的破碎情況，從室內來說，結論是正確的。Friedish的理論和Richard、劉蔓茹的實驗都是以玉米碎粒脫離粉碎室的數量計算的，結論也是正確的。如果能找到一種設計方案，既能提高正面沖擊率，又能使已達到粒度要求的顆粒盡快從篩孔出來，那就會使上述兩個對立的結論統一起來，從而使粉碎機性能得到很大提高。我設計的T型粉碎機錘片就是由這種設想設計的，它能使兩個對立的結論統一起來。
　　二、T型粉碎機錘片的特點
　　1．把錘片端部面積加大，提高正面沖擊率。
　　物料進入粉碎室后，由于離心作用，飼料在篩片、齒板附近作環形運動，因而錘片沖擊部位在錘片端部。如果將整個錘片加厚，正面沖擊率可以提高，但非工作部分推動空氣運動的面積也加大了，使空氣環流速度加快，從而減少了錘片對玉米的相對沖擊速度，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，又減少了空氣環流速度，從而增加了錘片對玉米的相對沖擊速度，提高了玉米的破碎效率。
　　2.給加大部分一個斜面，減少粉料對篩孔的入射角。標準錘片端部是平直的，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。玉米碎粒的這種運動路線存在兩個問題：(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，它會被很快追上來的錘片再打擊；(2)碎粒對篩孔的入射角很大，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。這兩種狀況都會造成不必要的特細粉末，降低生產效率，浪費能量。如果給沖擊部位一個斜角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篩孔的入射角。這樣就加快了粉料的排出速度，減少了重復沖擊。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型錘片的裝機數量比標準錘片少。由于錘片的工作部位面積加大了，它的裝機數量減少，粉碎機轉子的重量也隨著減輕，從而減少了粉碎機的內部能耗。
　　三、T型粉碎機錘片的增效節能效果
　　T型粉碎機錘片在各種錘片式粉碎機上試驗均能達到顯著的增效節能效果，現有的錘片式粉碎機除隔套長度有所變化外，其它結構均可不變。如果利用T型粉碎機錘片重新設計粉碎機轉子，則可將轉子進一步減輕，使粉碎機的內部能耗進一步減少，從而可以進一步增效節能。
　　1.對比檢(試)驗數據
　　2.經濟效益
　　從上表中數據不難看出：T型錘片比標準型錘片度電生產率提高11.4％～15.4％；純工作小時生產率提高12.3％～18.3％，錘片數量減少1/2～3/4。以SFSP112×30型粉碎機為例，按一副錘片可粉碎玉米450t，電價每度0.7元計算，每月1副T型錘片標準型錘片節省電費440元，節約工時13.9h，經濟效益特別顯著。
　　四、結 論
　　通過上述對比實驗，結論如下：
　　1.T型粉碎機錘片，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的型號不同而各異，都有一個最佳值。
　　2.錘頭沖擊面與錘片縱軸線有一個α角。當α=0時，產品粒度細，但不能增效節能。當α值在最佳范圍內，既增效節能，又提高粒度均勻度。
　　3.T型粉碎機錘片裝機數量只有原裝數量1/2～1/4，轉子重量減輕，降低了粉碎機內部能耗。（轉自飼料廣角）


該貼已經同步到 007畜牧的微博

zxf5155

轉帖，請注明