錘片式粉碎機(jī)是飼料加工的主要設(shè)備，其配套功率通常占整個(gè)飼料廠的1/3～1/2。因此，粉碎機(jī)性能的優(yōu)劣直接影響產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)成本。隨著飼料工業(yè)的發(fā)展，對(duì)粉碎機(jī)的粉碎粒度及能耗要求也越來(lái)越高。
物料在粉碎室中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律很復(fù)雜，當(dāng)前已有篩孔等參數(shù)對(duì)物料粒度、粉碎機(jī)生產(chǎn)率及能耗影響的研究，但是物料在粉碎過(guò)程中沿圓周篩面各區(qū)段排料率及其粒度分布規(guī)律的研究還不多。本文對(duì)大型MK90寬體粉碎機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)研究。
1、試驗(yàn)裝置與方法
1.1 試驗(yàn)裝置
試驗(yàn)所用的MK90型粉碎機(jī)篩面分區(qū)示意圖見(jiàn)圖1。粉碎室尺寸為∮620 mm×980 mm;篩片包角為300。并按左右（兩片）對(duì)稱(chēng)布置；轉(zhuǎn)子上均布8根銷(xiāo)軸，錘片共108片按對(duì)稱(chēng)平衡排列；轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為2 960 r／min；配備動(dòng)力為137 kW，與粉碎機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器直聯(lián)；粉碎機(jī)生產(chǎn)率為15 t/h（玉米籽粒，篩孔∮3 mm）；2臺(tái)粉碎機(jī)并排安置（不同時(shí)工作），下接7m3緩沖倉(cāng)1個(gè)，倉(cāng)上部接引風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口。
試驗(yàn)中，沿粉碎機(jī)篩面進(jìn)行分區(qū)，每21.5。設(shè)為一區(qū)，整個(gè)篩面共分成14區(qū)，各區(qū)標(biāo)號(hào)如圖l所示，每區(qū)篩面面積為0.115m2，將其作為一個(gè)研究單元，并在每個(gè)單元篩面外部用鋼板分隔，用集料斗收集此區(qū)段排出的物料。
1.2 試驗(yàn)條件和方法
試驗(yàn)時(shí)粉碎機(jī)逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，調(diào)整生產(chǎn)率為10 t／h，試驗(yàn)用玉米含水率為12. 5%。
粉碎機(jī)穩(wěn)定工作后，收集14個(gè)區(qū)段的粉碎物，收集時(shí)間為1min。接料結(jié)束后，稱(chēng)量每個(gè)區(qū)段排出粉碎物的質(zhì)量，計(jì)算相應(yīng)區(qū)段篩面的物料排料率，即單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位篩面的物料量，再?gòu)拿總�(gè)區(qū)段取樣品，進(jìn)行篩分，測(cè)量其粒度（按GB/T6971 86標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定進(jìn)行），為保證試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確，每個(gè)樣品重復(fù)5次。
2、結(jié)果及分析
2.1試驗(yàn)結(jié)果
試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2和圖3。從圖2和圖3中可看出，粉碎物料的57%通過(guò)2～4和6～9區(qū)段，表明這部分篩面起主要篩分作用；從1和12～14區(qū)段排出的物料粒度較大且比較均勻，而從2～5區(qū)段排出的物料粒度較小。
2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析
玉米籽粒進(jìn)入粉碎室后，首先受到高速旋轉(zhuǎn)的錘片打擊而使絕大部分籽粒破碎，受打擊破碎的籽粒從錘片那里獲得較大的動(dòng)能，并且在錘片打擊力作用下部分籽粒沖出篩孔。由于此處摩擦作用很少，所以從1～2區(qū)段篩面排出的玉米粒徑較大且比較均勻，但是數(shù)量較少。剩余籽粒受高速旋轉(zhuǎn)的錘片帶動(dòng)而沿篩面運(yùn)動(dòng)，破碎的籽粒繼續(xù)從3～5區(qū)段篩面通過(guò)。在3～9區(qū)段中，玉米受到打擊、撞擊和摩擦作用后繼續(xù)粉碎，此時(shí)玉米籽粒主要受高速旋轉(zhuǎn)錘片的帶動(dòng)，在很短的時(shí)間內(nèi)隨錘片沿粉碎室圓周方向達(dá)到較高的速度，當(dāng)玉米料層流經(jīng)6～9區(qū)段時(shí)，由于玉米籽粒所受的離心力和重力在方向上趨于一致，這2種力加上氣流輔助力（粉碎機(jī)錘片旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在靠近篩片處產(chǎn)生的正壓及粉碎機(jī)下緩沖斗內(nèi)由引風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的負(fù)壓的氣流輔助力）容易克服錘片在圓周方向上的拖帶力從而使大部分粉碎的玉米從此處通過(guò)篩面。因此，從6～9區(qū)段篩面通過(guò)的物料量較大。其余留在粉碎室中的玉米繼續(xù)以較高的速度運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入10～14區(qū)段繼續(xù)粉碎，當(dāng)它們運(yùn)動(dòng)到頂部齒板處時(shí)，受齒板和新喂入玉米的作用，在此處因渦流效應(yīng)而形成一個(gè)紊亂區(qū)。12～14區(qū)段的玉米料層向前運(yùn)動(dòng)時(shí)受到紊亂區(qū)的影響和阻礙，玉米籽粒的運(yùn)動(dòng)速度則相對(duì)減小。由于玉米料層運(yùn)動(dòng)到此區(qū)段時(shí)，料層中較粗的籽粒較多，所以當(dāng)其速度減小時(shí)，在離心力的作用下它們有更多的機(jī)會(huì)通過(guò)12～14區(qū)段的篩面。故通過(guò)12～14區(qū)段篩面的玉米粒度較大并且比較均勻。在錘片帶動(dòng)下流過(guò)齒板區(qū)的玉米籽粒群中，尺寸較大的籽粒繼續(xù)沿圓周方向運(yùn)動(dòng)與新進(jìn)入的玉米相遇而被繼續(xù)粉碎；尺寸較小的籽粒形成一股料流傾斜沖向3～4區(qū)段的篩面。因此從這部分篩面通過(guò)的物料量較大但細(xì)粉多，其平均粒徑最小、均勻性差。
沿粉碎機(jī)寬度取樣，發(fā)現(xiàn)僅在粉碎室的兩側(cè)壁10%的區(qū)域的物料粒度較大，中部區(qū)段無(wú)明顯差別，這主要因?yàn)榉鬯槭业霓D(zhuǎn)子最外側(cè)與粉碎室內(nèi)側(cè)壁距離內(nèi)無(wú)錘片的緣故。
2.3篩孔對(duì)粉碎性能的影響
采用∮2 mm、∮3 mm、∮4 mm、∮5mm、∮6 mm篩孔篩片進(jìn)行了篩孔對(duì)粒徑影響的試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖4。
當(dāng)篩孔直徑小于∮2 mm時(shí)，其粉碎物幾何平均粒徑下降較快。主要原因是物料的圓周運(yùn)動(dòng)速度較高使粉碎物不易通過(guò)小篩孔，降低了粉碎物的排出率，粉碎物在粉碎室內(nèi)多次受錘片的沖擊，使粉碎物過(guò)小，粉碎效率大幅降低。當(dāng)篩孔直徑為∮3 mm時(shí)，其粉碎物幾何平均粒徑增幅較大，粉碎效率比篩孔直徑為∮2 mm時(shí)提高28.9%。而當(dāng)篩孔直徑從∮3 mm增加到∮4 mm時(shí)，其粉碎物幾何平均粒徑增幅減小，粉碎效率提高16.4%。當(dāng)篩孔直徑大于聲4 mm后，粉碎效率增幅下降較大，隨篩孔的增加，粉碎效率增幅平均約為5.2%，當(dāng)篩孔大于∮8 mm時(shí)，粉碎物幾何平均粒徑和粉碎效率增幅都趨于平穩(wěn)。
3、篩片配置對(duì)粉碎性能的影響
參照以上試驗(yàn)結(jié)果，以蛋雞飼料為試驗(yàn)原料，考慮到生產(chǎn)上可行性對(duì)各種篩片配置方式進(jìn)行試驗(yàn)。
3.1 取消1片或2片篩片的試驗(yàn)
采用取消2片篩片，取消左側(cè)篩片且右側(cè)篩片用∮3 mm篩孔篩片，以及取消右側(cè)篩片且左側(cè)篩片用∮3 mm篩孔篩片3種情況做試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，最后一種情況粒度分布最好（大于8目篩的原料量最少），且物料有65%從右側(cè)無(wú)篩片處排出，第2種情況中有大于80%的物料從左側(cè)無(wú)篩片處排出。
由于這3種情況中都有整粒玉米或豆餅等大粒原料存在（大于8目篩的篩上物占總質(zhì)量的8%～10%，此部分原料不符合質(zhì)量要求），盡管粉碎機(jī)的生產(chǎn)率得到很大提高，但在單粉碎環(huán)節(jié)上不可行。
3. 2左篩篩孔小于右篩篩孔試驗(yàn)
試驗(yàn)時(shí)左篩用43 mm篩孔篩片，右篩用∮4 mm、∮6 mm、∮8 mm、∮10 mm篩孔篩片。
試驗(yàn)結(jié)果表明，若錘片數(shù)不變，隨著右篩篩孔的增大，物料的生產(chǎn)率及平均粒徑僅緩慢增加，且物料的粒徑均勻性較差。將錘片數(shù)減半進(jìn)行同樣試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果有改善。錘片數(shù)減半后，其磨損加快。
3.3 左篩篩孔大于右篩篩孔試驗(yàn)
試驗(yàn)時(shí)左篩用∮4 mm、∮6mm，∮8 mm、∮10 mm篩孔篩片，右篩用∮3 mm篩孔篩片。
將錘片數(shù)減半進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著左篩篩孔的增大，物料粉碎的生產(chǎn)率及平均粒徑增加明顯，但在左篩選用∮10 mm篩孔時(shí)，大顆粒物料明顯增加。
試驗(yàn)表明，大型寬體粉碎機(jī)上錘片的運(yùn)動(dòng)軌跡重疊較多，相同旋轉(zhuǎn)軌跡上有4個(gè)錘片，打擊物料的次數(shù)增多，對(duì)物料的帶動(dòng)作用也明顯增強(qiáng)，使粉碎室內(nèi)物料的運(yùn)動(dòng)速度加快，物料從篩面加快滑過(guò)，減小了物料通過(guò)篩片的機(jī)率（曾用∮3 mm篩孔篩片粉碎玉米做過(guò)試驗(yàn)，玉米料層中小于篩孔的物料高達(dá)55%以上），因而適當(dāng)減少錘片數(shù)量，反而會(huì)改善粉碎機(jī)粉碎性能。試驗(yàn)結(jié)果還表明，左篩篩孔尺寸變化對(duì)粉碎機(jī)粉碎性能的影響比右篩更大，這是因?yàn)檫M(jìn)入粉碎室的物料受錘片打擊后直接沖向左篩，且在左篩處物料運(yùn)動(dòng)速度還較低的緣故。
在生產(chǎn)中，根據(jù)物料特點(diǎn)組合使用各種篩孔篩片，取得了良好效果。例如在生產(chǎn)蛋雞飼料時(shí)，確定左篩用∮8 mm篩孔篩片、右篩用∮6 mm篩孔篩片，從而保留了85%的3 mm以下的石粒不被粉碎，且飼料的粒徑均勻度變好。
4、結(jié)論
(1)在錘片逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在包角為45。～125。（即2～5區(qū)）的區(qū)段內(nèi)增大篩片的篩孔尺寸，將提高粉碎機(jī)的生產(chǎn)率及粉碎物料粒徑的均勻度。生產(chǎn)上可采用左右（兩片）對(duì)稱(chēng)布置篩片結(jié)構(gòu)，以便于左、右篩片選取不同的規(guī)格。
(2)試驗(yàn)所使用的對(duì)稱(chēng)平衡排列錘片的寬體粉碎機(jī)上，相同旋轉(zhuǎn)軌跡上有4個(gè)錘片，如對(duì)錘片減半配置，將減少錘片對(duì)物料的打擊強(qiáng)度并減小其運(yùn)動(dòng)速度，有助于提高粉碎物料粒徑的均勻度。當(dāng)篩孔直徑大于∮3 mm時(shí)，粉碎機(jī)的生產(chǎn)率基本不受影響。但錘片數(shù)減半后，其磨損加快，錘片更換周期縮短。
(3)寬體錘片式粉碎機(jī)的篩孔直徑小于∮2 mm時(shí)，粉碎效率及粉碎物平均粒徑下降迅速。當(dāng)篩孔直徑為∮3 mm時(shí)，其粉碎物平均粒徑增幅較大，粉碎
效率也增長(zhǎng)較快，但在直徑大于∮4 mm后，平均粒徑和粉碎效率增幅趨于平緩。因此，大型寬體錘片式粉碎機(jī)篩孔直徑宜取∮3mm或更大，以保證高的生產(chǎn)率和低的功率消耗。在篩孔直徑相同時(shí)，增加錘片數(shù)量，可以減小粉碎物平均粒徑。
