物料與錘片的線速差和物料通過篩孔的能力決定了錘片粉碎機(jī)的粉碎效果

■王永昌 俞信國 俞 政

(1.國家糧食局無錫科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，江蘇無錫 214067；2.上海春谷機(jī)械制造有限公司，上海 201417)

錘片有篩粉碎機(jī)是飼料加工廠的關(guān)鍵設(shè)備，是動耗最大的加工設(shè)備之一，是影響飼料加工成本的主要因素之一。因此，飼料科技工作者為了提高錘片有篩粉碎機(jī)粉碎效率，長期以來進(jìn)行了大量的研究開發(fā)工作，對錘片有篩粉碎機(jī)各部結(jié)構(gòu)和參數(shù)不斷地改進(jìn)，并取得一定的效果，其研究主要著重于錘片厚度、錘片排列、錘片線速、錘片數(shù)量、錘篩間隙、篩孔排列、篩板開孔率，進(jìn)料方式、粉碎室形狀、粉碎室設(shè)置多腔及吸風(fēng)的風(fēng)量和風(fēng)壓等結(jié)構(gòu)與參數(shù)的試驗(yàn)。以上所有的研究基本上環(huán)繞著以下幾個方面展開。

①破壞環(huán)流層：粉碎室內(nèi)旋轉(zhuǎn)物料受離心慣性力作用下形成環(huán)流層，使細(xì)小物料不能靠近篩面，見圖1，不利于粉碎顆粒已達(dá)到細(xì)度要求的物料通過篩孔。該研究基點(diǎn)是提高物料通過篩孔的概率，當(dāng)環(huán)流層受到破壞或干擾,使細(xì)小物料易靠近篩面和篩孔,有利于細(xì)小物料通過篩孔,來提高粉碎效率，如水滴形粉碎室、不等距的錘篩間隙和粉碎室下端設(shè)置擋塊等結(jié)構(gòu)。

圖1 粉碎室內(nèi)旋轉(zhuǎn)物料的環(huán)流層

②撞擊物料均勻分布于軸向：粉碎室內(nèi)物料沿軸向分布均勻，使每個錘片撞擊的物料數(shù)量均勻,減少物料的撞擊厚度過厚后影響對外層物料的撞擊力,有利于獲得錘片與物料的較強(qiáng)撞擊力,來提高粉碎效果。如錘片排列、粉碎室設(shè)置多腔及進(jìn)料方式等結(jié)構(gòu)。

③提高錘片與物料的撞擊力:提高錘片對物料的撞擊力有利于物料粉碎。如錘片線速、錘片厚度等。一般情況下提高錘片線速，物料與錘片線速差也有所提高,也增加了撞擊力;選用薄錘片，提高了單位面積的撞擊力，實(shí)質(zhì)是提高了物料易破碎的剪切力，從而提高了錘片粉碎機(jī)的粉碎性能。

④改善吸風(fēng)系統(tǒng)：物料通過篩孔需有足夠大的動壓（物料穿孔速度）和靜壓（物料穿孔的作用力）即風(fēng)量和風(fēng)壓。吸風(fēng)是有助于物料通過篩孔，特別是對細(xì)小物料穿過環(huán)流層貼近篩面通過篩孔，提高了錘片有篩粉碎機(jī)的粉碎效率。為此，合理配制吸風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量、風(fēng)壓及提高篩板有效的開孔率，即可降低吸風(fēng)的阻力，增加了吸風(fēng)的風(fēng)量和提高了有效的風(fēng)壓，并確保物料的穿孔速度及提高了物料通過篩孔的作用力來提高粉碎效果等。

以上的各種措施都能有效地提高錘片有篩粉碎機(jī)的粉碎效率，但以上各項(xiàng)措施中大多不能主動地提升物料與錘片撞擊時的線速差，因此,該措施只能提高粉碎效率5%～15%之間。能否更有效和更大幅度地提高錘片有篩粉碎機(jī)的粉碎效率，國內(nèi)飼料行業(yè)內(nèi)極少見到有此報道。而上海春谷機(jī)械有限公司經(jīng)過30余年不懈的努力，經(jīng)過三個不同階段的試驗(yàn)研究(篩面振動、減速擋塊及開刃錘片)，其結(jié)構(gòu)的改進(jìn)并分別獲得了三次粉碎效率均提高20%以上,較大幅度地提升了錘片有篩粉碎機(jī)的粉碎效率?，F(xiàn)就三次結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究，作如下分析。

1 影響錘片有篩粉碎機(jī)粉碎效率的因素

影響有篩錘片粉碎機(jī)粉碎效率主要取決于以下兩個因素：

①取決于物料粉碎后達(dá)到所需粒度即粉碎，這是確保粉碎效率基礎(chǔ)；

②取決于已達(dá)到粉碎粒度的粉料能否迅速通過篩孔即過篩，這是確保粉碎效率的關(guān)鍵。

兩者都是影響粉碎效率的主要因素,在篩面振動、減速檔塊及開刃錘片三個不同階段的試驗(yàn)研究中:定錘減速擋塊及開刃錘片是影響粉碎，能有效地提高物料與錘片的線速差，能較大幅度地提高錘片對物料的撞擊力,使錘片粉碎機(jī)的粉碎效率得到極大地提升;篩面振動及吸風(fēng)是影響物料過篩的能力，篩面振動和吸風(fēng)不僅能有效地破壞粉碎室內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)的物料環(huán),同時增加了物料顆粒通過篩孔的作用力。因?yàn)槿魏挝矬w的運(yùn)動均是力的作用，現(xiàn)就影響粉碎和過篩兩個環(huán)節(jié)，主要從作用于物料上的力來進(jìn)行討論。

2 粉碎

錘片對物料的粉碎,屬撞擊粉碎，該撞擊粉碎大多屬正碰撞（包含同向追逐碰撞，錘片與物料的碰撞屬同向追逐碰撞）。其撞擊力取決于兩者的相對速度、兩者質(zhì)量和兩者碰撞時間等因素。因兩者的質(zhì)量和碰撞時間是基本恒定的，因此，兩者撞擊力就決定于兩者的相對速度，當(dāng)錘片和物料的相對速度大，即增加了錘片和物料的線速差，也就增加了錘片和物料的撞擊力，提高了錘片粉碎機(jī)的粉碎效果。采用定錘減速擋塊和開刃錘片（開坡口錘片），就能較大幅度地提高錘片和物料的相對速度即線速差，為此，撞擊力亦能較大幅度的提升，使錘片有篩粉碎機(jī)的粉碎性能就能得到較理想的效果。

2.1 定錘減速擋塊的設(shè)置

常用錘片有篩粉碎機(jī)作業(yè)時，物料與錘片撞擊后,物料剛離開錘片時的速度，接近錘片旋轉(zhuǎn)時的線速達(dá)80～90 m/s，隨后因其他阻力影響，使物料旋轉(zhuǎn)線速有較大的降低,因大量物料（包括達(dá)到粒度和未達(dá)到粒度）尚未通過篩孔，并形成了貼緊篩面的旋轉(zhuǎn)料環(huán)，其旋轉(zhuǎn)料環(huán)的線速一般穩(wěn)定在55～65 m/s左右。當(dāng)在粉碎室內(nèi)設(shè)置靜止的定錘減速擋塊見圖2，定錘減速擋塊具有兩次撞擊粉碎的作用，同時有助于達(dá)到粒度要求的物料穿過料環(huán)貼近篩面而通過篩孔。

圖2 粉碎機(jī)的減速擋塊

2.1.1 靜止的定錘減速擋塊第一次與物料環(huán)撞擊,此時55～65 m/s高速旋轉(zhuǎn)的物料環(huán)與靜止定錘減速擋塊相向撞擊，因其線速差是錘片與物料環(huán)的線速差2倍左右，因錘片與旋轉(zhuǎn)物料環(huán)的線速差僅為25～35 m/s左右。為此，料環(huán)與靜止定錘減速擋塊撞擊力2倍于錘片與旋轉(zhuǎn)料環(huán)的撞擊力，如同等顆粒徑的物料粉碎，料環(huán)與靜止定錘減速擋塊的粉碎優(yōu)于錘片與旋轉(zhuǎn)料環(huán)的粉碎。

2.1.2 定錘減速擋塊第二次撞擊粉碎，從圖2不難看出，當(dāng)旋轉(zhuǎn)料環(huán)撞到靜止的減速擋塊后，顆粒物料旋轉(zhuǎn)速度從55～65 m/s瞬間降至零或反向運(yùn)動,從而大大降低了撞擊物料的旋轉(zhuǎn)速度。此時,后面的錘片仍在80～90 m/s高速下運(yùn)轉(zhuǎn),從而提高了錘片與物料的相對速度。亦就增加了物料與錘片的撞擊力F=mV/t，V為錘片與物料之間的相對速度，撞擊力與兩者相對速度成正比，相對速度大即錘片與物料的線速差大，定錘減速擋塊使物料與錘片第二次撞擊力,提升至3倍于無定錘減速擋塊粉碎機(jī)錘片與旋轉(zhuǎn)料環(huán)的撞擊力，使錘片對物料的粉碎效果得到更大的提升。

2.1.3 定錘減速擋塊第三個作用:因粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子具有一定的風(fēng)機(jī)效應(yīng),但風(fēng)量和風(fēng)壓很低，風(fēng)壓僅為100～120 Pa，其風(fēng)力和穿篩孔的風(fēng)速不足以使大量物料通過篩孔。物料受旋轉(zhuǎn)錘片打擊后產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)作用力，使物料作高速旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)物料受離心慣性力作用,促使物料密度增加并貼近篩面形成旋轉(zhuǎn)料環(huán),高速旋轉(zhuǎn)料環(huán)的運(yùn)動幾乎垂直于篩孔在運(yùn)動，同時粗粒貼近篩面，細(xì)粒在料環(huán)內(nèi)部遠(yuǎn)離篩面，形成了不利于物料過篩的旋轉(zhuǎn)料環(huán)。顆粒物料穿過篩孔的作用力,主要是吸風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)壓1 000～2 000 Pa和風(fēng)量0.75～1.0 m3/(min·kW)約使物料具有4.0～7.5 m/s穿過篩孔的速度，對篩板開孔率低需取高值。當(dāng)高速旋轉(zhuǎn)料環(huán)的與靜止定錘減速擋塊撞擊后，干擾了物料顆粒外粗內(nèi)細(xì)分層狀態(tài)，降低了撞擊料環(huán)的密度,在風(fēng)壓和風(fēng)量的作用下，有利于料環(huán)內(nèi)層的細(xì)顆粒穿過料環(huán)貼近篩面而通過篩孔。

為此，配有定錘減速擋塊更有利于提高錘片有篩粉碎機(jī)在粉碎室內(nèi)的粉碎效率和物料通過篩孔的能力，因此,定錘減速擋塊的設(shè)置,在既提高了粉碎效果,又有助于物料過篩孔,定錘減速擋塊經(jīng)試驗(yàn)，其粉碎性能比無定錘減速擋塊的錘片有篩粉碎機(jī)提高25%以上，提高粉碎效果較為顯著，見表1。

表1 粉碎機(jī)有無定錘減速擋塊的粉碎能力的性能

2.2 開刃錘片

現(xiàn)有國內(nèi)外錘片有篩粉碎機(jī)使用的錘片，如圖3所示。

圖3 常用錘片的主要結(jié)構(gòu)

圖3中的錘片在與物料撞擊后，不能改變物料的飛行方向和周向飛行速度。其的運(yùn)動方向?yàn)殄N片旋轉(zhuǎn)的切線方向飛行,如圖4。此時，物料撞擊后剛離開錘片的速度，接近錘片旋轉(zhuǎn)時的線速。

圖4 錘片未開刃物料撞擊后的運(yùn)行方向

圖5 開坡口錘片示意圖

如將錘片端面改為坡口結(jié)構(gòu)，如圖5，改進(jìn)后的錘片，使錘片與物料撞擊后，物料不再按錘片撞擊點(diǎn)切線方向飛行，將偏離錘片切線方向飛行及物料周向線速將有較大幅度的降低。為此,改進(jìn)后的開刃錘片，具有如下特點(diǎn)：

2.2.1 當(dāng)錘片厚度轉(zhuǎn)角處開刃即開坡口，如坡口斜度為45°（30°）為例，使錘片（厚度為6 mm）端面的撞擊面積有較大幅度的增加，達(dá)30%～50%以上，見圖5，此時，等同于采用了厚錘片來粉碎物料，提高了粉碎能力的特性；

2.2.2 由于錘片厚度方向可不全開刃(開坡口)，還可留有1～2 mm直邊，見圖5，帶有1～2 mm直邊，等同于采用了高粉碎效率的薄錘片來粉碎物料。使其具有較強(qiáng)的剪切力，亦就提高了粉碎效率。因該薄錘片在厚錘片已成一體，所以，改善了以往薄錘片不耐磨的缺陷。

2.2.3 錘片在前進(jìn)方向開刃（開坡口），物料撞擊后，物料運(yùn)動方向與尚未開坡口的錘片相比，不僅可改變飛行方向，而且使物料周向的飛行速度比無坡口錘片周向飛行速度要低，使物料與旋轉(zhuǎn)的錘片周向線速差有較大幅度提升，其粉碎效果亦就能提高。

2.2.4 錘片作業(yè)時，錘頭全部擠壓在旋轉(zhuǎn)物料環(huán)之中，錘片開刃(開坡口）后，錘片與物料撞擊后,物料周向旋轉(zhuǎn)飛行速度將降低30%～50%，即錘片與物料的相對周向速度降低30%～50%。此時，物料旋轉(zhuǎn)速度降低，其離心慣性力下降，物料環(huán)的密度亦就降低，物料對錘片的正壓力亦就降低。而錘片磨損取決于兩者之間的摩擦力和兩者的相對速度。開刃（開坡口）錘片后，兩者之間的摩擦力和兩者的相對速度均下降，必然使得錘片磨損大為改善。

2.2.4.1 當(dāng)錘片開刃坡口斜度為45°時，錘片和物料的線速差：根據(jù)錘片有開刃坡口時，物料運(yùn)動分析得，物料與錘片撞擊后，物料偏離無坡口時運(yùn)動軌跡，物料運(yùn)動方向?yàn)榇怪庇谄驴诿?錘片切向線速將下降30%。錘片帶坡口后，物料切向線速從55降至35 m/s，當(dāng)錘片線速為90 m/s，錘片和物料的線速差從35 m/s提高到55 m/s。為此，錘片開坡口后，物料與錘片的撞擊力F=mv/t將提高30%，粉碎效果亦將有明顯提高。

2.2.4.2 當(dāng)錘片開刃坡口斜度為30°時，錘片和物料的線速差：物料與錘片撞擊后，物料切向線速降為25 m/s,錘片和物料的線速差增至65 m/s，撞擊力增加47%，粉碎效果提高的更為明顯。從上可看出：錘片開刃（坡口）能有效提高錘片有篩粉碎機(jī)的粉碎效率。

2.2.5 開刃（帶坡口）錘片的使用效果，開刃錘片見圖6，已經(jīng)過近一年多生產(chǎn)性試驗(yàn)，其主要效果如下：

圖6 開刃(坡口)錘片

粉碎物料品種：玉米(水分為16%)，篩孔為1.5 mm，配用功率90 kW。

純開刃錘片（帶坡口）生產(chǎn)能力可提高25%以上見表2。

2.2.6 錘片使用壽命：因開刃（坡口）錘片后，物料線速降低30%～50%，同時采用碳化鎢堆焊耐磨處理，錘片壽命明顯比一般高速物料，有大幅度增加。如采用優(yōu)質(zhì)的碳化鎢堆焊，錘片使用壽命將提高3倍。見表2。

錘片開刃（坡口），特別是錘片開刃（坡口）與定錘減速擋塊組合使用粉碎效果更為明顯,因開坡口的錘片能將物料推向減速擋塊區(qū)域，進(jìn)一步增加錘片與物料的線速差，使粉碎機(jī)產(chǎn)量的提高更為顯著，達(dá)50%以上。是一項(xiàng)提高錘片有篩粉碎機(jī)的粉碎效率、降低錘片磨損的有效措施，是最為經(jīng)濟(jì)、最為有效的新途徑，是一項(xiàng)具有節(jié)能、低碳和環(huán)保的新技術(shù)。

表2 開刃錘片與通用錘片粉碎性能

錘片開刃（坡口）和定錘減速擋塊等技術(shù)在微粉碎上應(yīng)用，雖有較好的效果，但仍有有關(guān)問題需解決，如提高摩擦粉碎的功能，現(xiàn)作分析：

經(jīng)計(jì)算物料在錘片有篩粉碎機(jī)的粉碎室（篩孔Φ1.5 mm以下)內(nèi)平均停留時間約為30～40 s左右，從進(jìn)粉碎室到通過篩孔，物料平均被錘片（不包含定錘）的撞擊次數(shù)約32～40次左右。每排錘片的總寬度占粉碎室寬度的10%～20%。所以，粉碎室內(nèi)單位時間內(nèi)，物料受錘片撞擊粉碎的比例僅為10%～20%以下。其他部分的物料靠近篩面時,有一定的摩擦粉碎作用。所以，錘片有篩粉碎機(jī)屬粉碎效率較低的粉碎機(jī)械。

對于低效率的粉碎機(jī)械，提高每次撞擊效果顯得十分重要。如采用能提高粉碎效率在25%以上的定錘減速擋塊和開刃錘片等措施是有效的、可行的。明顯增加了動錘的打撞擊力和定錘對物料的打撞擊次數(shù)，同時動錘和靜錘片處在高速旋轉(zhuǎn)的物料環(huán)之中，并作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，提高錘片等構(gòu)件的側(cè)面的粗糙度，有利于增加物料與錘片等構(gòu)件之間的摩擦粉碎能力。

現(xiàn)定錘減速擋塊和開刃錘片等錘片與物料撞擊力有很大提高，同時又增加了定錘與物料的打擊次數(shù)，粉碎的效率雖有較大幅度的提高，但并非按該撞擊粉碎能力的比例相應(yīng)增加。

主要原因:現(xiàn)主要用于微粉碎為主，粒度要求達(dá)到0.2 mm以下。一般粉碎機(jī)物料與錘片撞擊后的粒度只能在0.3～0.35 mm左右。要粉碎粒度達(dá)到0.3 mm以下，靠錘片撞擊就較難達(dá)到。需靠摩擦粉碎來完成0.2 mm以下的粒度,現(xiàn)采用了開刃錘片和定錘減速擋塊,粉碎粒度可降到0.25 mm左右,開刃錘片和定錘減速擋塊,在粉碎過程中0.2 mm以下的粒度亦能產(chǎn)生一部分,但絕大部分0.2 mm以下的粒度仍然要靠摩擦粉碎來完成。

整粒物料的破壞力,因作用力方式不同而不同，物料的作用力可分為擠壓應(yīng)力、剪切應(yīng)力和切削（即磨削和摩擦）應(yīng)力。三者關(guān)系為，壓應(yīng)力約為剪應(yīng)力的2.5倍,壓應(yīng)力約為切削應(yīng)力的4.5倍。說明切削力最省力，最易破碎物料。所以現(xiàn)在的錘片有篩粉碎機(jī)，切削粉碎的功能較差，如提高切削粉碎，其粉碎效果將有更大幅度的提高。

輕質(zhì)物料難以粉碎如麩皮的破壞應(yīng)力是麥粒壓應(yīng)力的2～2.5倍，是胚乳壓應(yīng)力的3.5～4.5倍。為此，輕質(zhì)物料更應(yīng)采用切削的摩擦粉碎才能有效地提高其粉碎效果。

從上分析可知，現(xiàn)具有定錘減速擋塊及開刃錘片有篩粉碎機(jī),篩孔在Φ1.0～Φ1.2 mm以下的物料粉碎,雖獲得其他粉碎機(jī)不能達(dá)到的粉碎效果,但在摩擦粉碎的功能基本沒有提高。如摩擦粉碎有進(jìn)一步的提升,粉碎的效率將更大幅度的提高。為此，須提升錘片有篩粉碎機(jī)摩擦粉碎的效果,才會使錘片有篩粉碎機(jī)有更大的提升空間。

3 過篩

粉碎室內(nèi)達(dá)到粒度的粉料應(yīng)盡早通過篩孔，否則已粉碎的物料再次與錘片撞擊再粉碎，此時，該粉碎所做的功均為無用功。實(shí)際有篩錘片粉碎機(jī)往往已粉碎的粉料不能迅速通過篩孔，引起已達(dá)到粒度的粉料仍在粉碎室內(nèi)過度粉碎，使平均粒度變小，同時影響到尚未粉碎到粒度要求物料的粉碎。這是影響有篩錘片粉碎機(jī)粉碎效率的主要因素之一，提高過篩能力亦是提高粉碎效率的關(guān)鍵因素之一。如僅提高粉碎室內(nèi)的粉碎效果，而沒有提高物料通過篩孔的有效措施，提高粉碎效率往往是有限的。

影響有篩粉碎機(jī)過篩能力的主要因素：

①篩板：開孔率、篩孔的排列、孔形和篩板運(yùn)動；

②吸風(fēng)：吸風(fēng)的風(fēng)壓、風(fēng)量即篩板內(nèi)外的靜壓差和穿孔速度；

③破壞料環(huán)：有效地破壞料環(huán)使粉碎物料密度有所下降，使小顆粒在吸風(fēng)作用下易接近篩面，有利于粉碎物料通過篩孔。

因篩板開孔率、篩孔的排列和孔形影響粉碎效果，主要取決于篩孔的排列設(shè)計(jì)及沖孔篩機(jī)的技術(shù)水平，故現(xiàn)不作討論。現(xiàn)僅對篩面振動和吸風(fēng)等對粉碎效果影響進(jìn)行分析。

3.1 篩面振動

粉碎室內(nèi)物料受高速旋轉(zhuǎn)錘片的影響，物料亦作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的物料受到離心慣性力的作用，便產(chǎn)生自動分級，顆粒大、密度重在外層，緊靠篩面；顆粒小、密度輕則反之。同時有部分與孔徑接近的顆粒有可能堵塞篩孔，這就影響到粒度物料的過篩能力，而且孔徑越小影響越大，孔徑大時提高過篩能力有限。振動篩面是破壞料環(huán)、清理堵塞的篩孔和提高物料過篩能力的行之有效的措施，特別對小孔徑篩孔、黏性、油性和纖維型物料更為有效。

篩面振動就是使篩面產(chǎn)生激烈振動,該篩面振動具有如下特性：

3.1.1 破壞料環(huán)

物料在粉碎室內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的自動分級，物料在篩面振動時，增加了物料之間的松散度和物料的翻動能力增加，小顆粒在吸風(fēng)力的作用下，使小顆粒物料從料環(huán)內(nèi)部穿過大顆粒層與篩面接觸，就增加了過篩的機(jī)遇，亦就提高粉碎效率。

3.1.2 清理堵塞篩孔

粉碎機(jī)篩孔在Φ1.0 mm以下、黏性、油性和纖維型物料，在粉碎作業(yè)后將有15%～20%以上的篩孔被堵塞，振動力向篩內(nèi)時，對略大于篩孔易堵塞篩孔的顆粒物料，篩面振動能有效地清除篩孔的堵塞物料，確保篩孔出料的暢通。當(dāng)篩孔一旦堵塞，表現(xiàn)為篩板的有效開孔率下降，則吸風(fēng)阻力增加。此時，風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)必然向特性曲線的左邊移動，使風(fēng)量下降。如篩孔堵塞較高時，最終使風(fēng)量和風(fēng)壓均降低，使風(fēng)機(jī)不能在粉碎機(jī)所需的風(fēng)量和風(fēng)壓下運(yùn)行，必然影響粉碎機(jī)的粉碎能力。

3.1.3 提高物料通過篩孔的能力

篩面振動的方向與物料過篩孔的方向一致時，振動力向篩外時，增加了篩孔內(nèi)物料向外的作用力，從而加速了篩孔內(nèi)的物料通過篩孔的能力，提高了粉碎效率。

從某種意義來看，衡量現(xiàn)代錘片有篩粉碎機(jī)的優(yōu)劣，篩板是否運(yùn)動是極為重要標(biāo)志之一，而傳統(tǒng)的粉碎機(jī)篩板幾乎全部為靜止的。所以，粉碎效率的提高受到較大的限制，雖然經(jīng)過研究人員的努力，大多措施提高粉碎效率僅在10%以內(nèi)。而振動篩面，使粉碎機(jī)的粉碎效率有較大幅度的提高，產(chǎn)生了新的飛躍。使篩孔在0.8～0.5 mm以下及高黏性或高纖維物料時，一般錘片有篩粉碎機(jī)都無法粉碎作業(yè)時，而帶振動篩面錘片有篩粉碎機(jī)卻能正常作業(yè)，見表3。

表3 錘片有篩粉碎機(jī)篩面振動與不振動的粉碎性能(t/h)

3.2 吸風(fēng)

吸風(fēng)是有利于粉碎室內(nèi)已粉碎到粒度的物料通過篩孔，吸風(fēng)對錘片有篩粉碎機(jī)的粉碎效率影響較大，一般篩孔為Φ2 mm時影響率為15%～20%以上。吸風(fēng)影響粉碎效率的實(shí)質(zhì)，就是吸風(fēng)過程中風(fēng)量通過篩孔后在篩板內(nèi)外形成壓力差和風(fēng)穿過篩孔的速度，兩者都是增強(qiáng)了物料穿過篩孔作用力，并與旋轉(zhuǎn)料環(huán)離心慣性力共同作用下，使已粉碎到粒度的物料通過篩孔，有助于有篩粉碎機(jī)粉碎效率的提高。錘片有篩粉碎機(jī)的吸風(fēng)效果主要取決于錘片有篩粉碎機(jī)篩板內(nèi)外的靜壓差，即篩板處的吸風(fēng)阻力和吸風(fēng)的風(fēng)量在篩孔內(nèi)的風(fēng)速即篩孔處的動壓?，F(xiàn)就吸風(fēng)系統(tǒng)對風(fēng)量和風(fēng)壓的分析討論。

3.2.1 風(fēng)量

風(fēng)量是吸風(fēng)系統(tǒng)的重要參數(shù)之一，風(fēng)量大小決定了風(fēng)穿過有篩粉碎機(jī)篩孔的速度，而風(fēng)穿過篩孔的速度與物料穿過篩孔緊密相關(guān)，風(fēng)量影響著有篩粉碎機(jī)的粉碎效率。

國內(nèi)現(xiàn)有資料（非微粉碎系統(tǒng)）風(fēng)機(jī)配制常用以下經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

① 按功率大小來選擇風(fēng)機(jī):0.5～0.75 m3/(min·kW),國外有些公司配風(fēng)量0.9～1.25 m3/(min·kW)。

如有篩錘片粉碎機(jī)配用動力90 kW，所配吸風(fēng)量為：90 kW×0.5～0.75 m3/(min·kW)=45～67.5 m3/min；

②按篩板面積來確定吸風(fēng)量，其配用風(fēng)量35～45 m3/(m2·min)，水滴形有篩錘片粉碎機(jī)的篩板面積計(jì)：如90 kW有篩錘片粉碎機(jī)篩板面積一般為1.42 m2左右，所配吸風(fēng)量為49～63 m3/min。其穿孔速度為2.57～3.5 m/s。

無論是以功率來配制吸風(fēng)量，還是以篩板面積來配制吸風(fēng)量，兩者配用風(fēng)量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來看基本是一致的。但該風(fēng)量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)僅適用于中等粒度粉碎的吸風(fēng)參數(shù)，即篩板孔徑在Φ2 mm以上是基本可行，對孔徑在Φ2 mm以下吸風(fēng)量的配制，大多認(rèn)為如仍采用上述參數(shù)來配制風(fēng)量，就不能滿足高效粉碎的要求，風(fēng)量配制應(yīng)有所增加。大多按0.9～1.25 m3/(min·kW)配風(fēng)量更為合理。不難看出配制合理風(fēng)量是提高粉碎機(jī)的粉碎效率的有效措施。

但應(yīng)指出當(dāng)增加風(fēng)量后，必須同步增加風(fēng)壓，因風(fēng)量增加即引起穿過篩孔速度提高，篩板的吸風(fēng)阻力就增加，為此，要求風(fēng)機(jī)風(fēng)壓提高相應(yīng)值。如不提高風(fēng)壓僅提高風(fēng)量，穿過篩孔速度提高，篩板的吸風(fēng)阻力就增加后，風(fēng)機(jī)在特性曲線上的工作點(diǎn)就會自動左移，即使風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓和風(fēng)量均下降，使篩板內(nèi)外靜壓差降低，從而降低了物料通過篩孔的主要作用力，影響了錘片有粉碎的粉碎效率，說明錘片有篩粉碎機(jī)的風(fēng)量和風(fēng)壓必須正確選擇。

3.2.2 風(fēng)壓

風(fēng)壓是吸風(fēng)系統(tǒng)的另一個重要參數(shù)。錘片有篩粉碎機(jī)吸風(fēng)風(fēng)壓的確定，是由喂料器進(jìn)風(fēng)口的吸風(fēng)阻力、粉碎室吸風(fēng)阻力 (含粉碎室內(nèi)的轉(zhuǎn)子、物料的阻力和風(fēng)量通過粉碎機(jī)篩孔時的阻力等)和其他管道等的吸風(fēng)各部的局部阻力之和。其中粉碎機(jī)篩孔的吸風(fēng)阻力，是影響粉碎機(jī)效率的最關(guān)鍵的因素之一，占粉碎機(jī)吸風(fēng)阻力的50%以上。每部分的吸風(fēng)阻力均與吸風(fēng)的風(fēng)量有關(guān)，而粉碎機(jī)篩孔的吸風(fēng)阻力與篩板的開孔率和吸風(fēng)風(fēng)量有關(guān)，實(shí)際就是風(fēng)量通過篩孔的風(fēng)速有關(guān)，即穿孔速度，一般錘片有篩粉碎機(jī)的穿孔速度4～7.5 m/s。穿孔速度高、孔徑小或篩孔堵塞，則吸風(fēng)阻力大，同樣篩孔堵塞，表現(xiàn)為篩板的有效開孔率下降，則吸風(fēng)阻力增加，要求提高風(fēng)機(jī)風(fēng)壓才能正常作業(yè)。一般錘片有篩粉碎機(jī)吸風(fēng)風(fēng)量和風(fēng)壓的配制均未考慮篩孔堵塞問題。為此，錘片有篩粉碎機(jī)吸風(fēng)風(fēng)量和風(fēng)壓的配制問題進(jìn)行討論。

錘片有篩粉碎機(jī)的吸風(fēng)風(fēng)量和風(fēng)壓的配制，現(xiàn)均隨篩孔孔徑減少而增加?，F(xiàn)就對同一臺錘片有篩粉碎機(jī)配有篩孔Φ1.0、Φ1.50 mm和Φ2.5 mm時吸風(fēng)風(fēng)量和風(fēng)壓的配制問題作如下分析：

在吸風(fēng)量相同時，粉碎機(jī)篩板篩孔的吸風(fēng)阻力系數(shù)ξ經(jīng)測定和計(jì)算篩孔Φ2.5 mm時，篩板開孔率為35%、篩板吸風(fēng)阻力系數(shù)ξ為60左右;篩孔Φ1.5 mm時,篩板開孔率為22%，粉碎機(jī)篩板吸風(fēng)阻力系數(shù)ξ為90左右；篩孔Φ1.0 mm時，篩板開孔率為18%，粉碎機(jī)篩板吸風(fēng)阻力系數(shù)ξ為120左右。

為了便于分析，不考慮其他結(jié)構(gòu)產(chǎn)生阻力的影響,不同篩孔時粉碎機(jī)篩板吸風(fēng)阻力計(jì)算：

設(shè)篩板直徑1.1 m、寬度0.55 m、包角270°、如風(fēng)機(jī)的風(fēng)量2.0 m3/s、風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓為：

①篩孔Φ1.5 mm時開孔率為22%，風(fēng)量2.0 m3/s，碎機(jī)篩板有效面積:3.14×1.1×0.55×0.22×270/360=0.313(m2)。

粉碎機(jī)篩板未考慮篩孔堵塞時的穿板風(fēng)速:Q/F=2.0/0.313=6.39(m/s)，篩孔Φ1.5 mm時粉碎機(jī)篩板理論吸風(fēng)阻力：

說明選用風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和風(fēng)壓是符合該粉碎機(jī)的吸風(fēng)要求的，風(fēng)機(jī)就會在特性曲線的最高工作點(diǎn)上運(yùn)行，見圖7。

②當(dāng)篩孔為Φ2.5 mm時，開孔率為35%，該風(fēng)機(jī)是否符合要求:

粉碎機(jī)篩板有效面積:3.14×1.1×0.55×0.35×270/360=0.498(m2)。

粉碎機(jī)篩板穿孔風(fēng)速:Q/F=2.0/0.498=4.0(m/s)，如風(fēng)量仍為2.0 m3/s，篩孔Φ2.5 mm時粉碎機(jī)篩板理論吸風(fēng)阻力：

如物料流量不變化，當(dāng)粉碎機(jī)篩板開孔率增加或孔徑增大則吸風(fēng)阻力明顯減小，實(shí)際此時風(fēng)機(jī)工作特性曲線會自動右移動，風(fēng)量必然增加，篩板穿孔風(fēng)速將在原基礎(chǔ)上會提高，此時,風(fēng)通過篩孔的阻力亦增加，特性曲線從右移的工作點(diǎn)自動再向左移動。風(fēng)機(jī)的風(fēng)量與風(fēng)壓處在新的平衡狀態(tài)下運(yùn)行，為此，風(fēng)機(jī)將在不經(jīng)濟(jì)狀態(tài)下運(yùn)行。為此，增加物料流量，使吸風(fēng)阻力增加，風(fēng)量隨即減小，同時篩孔穿孔速度可回歸到原來的穿孔速度，吸風(fēng)阻力亦就降低。此時，就說明提高篩板開孔率和增大篩孔，是提高粉碎機(jī)生產(chǎn)能力能的有效措施。

圖7 風(fēng)機(jī)特性曲線

③篩孔為Φ1.0 mm時，開孔率為18%，該風(fēng)機(jī)是否符合要求。

碎機(jī)篩板有效面積:3.14×1.1×0.55×0.18×270/360=0.256(m2)

粉碎機(jī)篩板未考慮篩孔堵塞時的穿板風(fēng)速:Q/F=2.0/0.256=7.81(m/s)，篩孔Φ1.0 mm時粉碎機(jī)篩板理論吸風(fēng)阻力：

如物料流量不變化，粉碎機(jī)篩板因開孔率降低或孔徑減小，則吸風(fēng)阻力明顯增大，實(shí)際風(fēng)機(jī)在特性曲線自動向左移動，風(fēng)量必然減少，篩板穿孔風(fēng)速降低，則風(fēng)通過篩孔的阻力亦減小，風(fēng)機(jī)的風(fēng)量與風(fēng)壓處在較低狀態(tài)下運(yùn)行。此時，風(fēng)機(jī)的風(fēng)量與風(fēng)壓是在吸風(fēng)阻力大的狀態(tài)下運(yùn)行，只能減小物料流量，物料流量減小后，吸風(fēng)阻力將會降低，并達(dá)到新的平衡。為此，物料流量降低時，亦就是說明低開孔率和篩板小孔徑時，使粉碎機(jī)生產(chǎn)能力將下降。要使篩板低開孔率和小篩孔在具有高粉碎能力，應(yīng)主要是提高風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓，風(fēng)量可不必提高為宜，只是較為經(jīng)濟(jì)的措施，如風(fēng)量再增加，則風(fēng)壓更要提高，此時，風(fēng)機(jī)將在極不經(jīng)濟(jì)狀態(tài)下運(yùn)行。

從上分析可看出：當(dāng)風(fēng)機(jī)確定后，風(fēng)機(jī)作業(yè)時風(fēng)量和風(fēng)壓，隨作業(yè)狀態(tài)變化而變化，即風(fēng)量和風(fēng)壓隨篩板的開孔率和篩板孔徑不同而不同，當(dāng)篩板開孔率低和篩板孔徑減小時，則吸風(fēng)阻力系數(shù)明顯增加，粉碎能力下降，此時要提高粉碎機(jī)的粉碎能力，主要增加因穿孔速度提高而產(chǎn)生的阻力即增加該值的風(fēng)壓，而風(fēng)量可不增，以獲得風(fēng)機(jī)最經(jīng)濟(jì)下運(yùn)行。當(dāng)篩板開孔率高和篩板孔徑提高，則反之。

對錘片有篩粉碎機(jī)如采用了篩面振動、定錘減速檔塊、開刃錘片配制合理的吸風(fēng)等結(jié)構(gòu)和技術(shù)組合配套使用，其粉碎效果將有更大幅度的提升，見表4。

表4 不同結(jié)構(gòu)的錘片有篩粉碎機(jī)的主要性能

從表4中可看出，錘片有篩粉碎機(jī)增設(shè)定錘減速擋塊、開刃錘片和篩面振動配上良好吸風(fēng)等結(jié)構(gòu),其粉碎總效率可提升100%，錘片壽命可提高3倍。從而說明以上措施是行之有效的，是節(jié)能、低碳、環(huán)保新措施。

4 結(jié)論

4.1 提高錘片有篩粉碎機(jī)的粉碎效率，從以上撞擊力的分析以玉米為基準(zhǔn)，如其他輕質(zhì)為料，則相同條件下,粉碎粒度還將粗一些。當(dāng)篩孔小于Φ1.5 mm和粉碎輕質(zhì)物料時,更適合采用定錘減速擋塊、開刃錘片和篩面振動配上良好吸風(fēng)等結(jié)構(gòu)。就是提高錘片與物料撞擊的線速差和錘片和物料的撞擊力，同時使小顆粒易穿過料環(huán)靠近篩面和穿過篩孔，有利于較大幅度地提高粉碎效率。

4.2 單項(xiàng)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)均能提高粉碎效率在20%～25%以上，如所有技術(shù)組合配套使用，其粉碎效率可提高到100%。

4.3 為了使錘片有篩粉碎機(jī)的生產(chǎn)能力再有所提高，增加摩擦粉碎的功能是有效措施，還能在現(xiàn)有高粉碎效率的基礎(chǔ)上，使錘片有篩粉碎機(jī)的生產(chǎn)能力還有提高的余地。

從多種有效的因素同時入手，才能獲得最佳的提高粉碎效果，并獲得節(jié)能、低碳、環(huán)保技術(shù)措施，是使現(xiàn)有的錘片有篩粉碎機(jī)性能得到較大的飛躍,使錘片有篩粉碎機(jī)獲得新的生命力。