粉碎机锤片的研究

　　锤片式粉碎机，由于其结构简单，被广泛采用。它是饲料厂电耗较高的机械，一般占粉料生产总能量的2/3，占颗粒料生产总能量的1/3多。因而如何使它增效节能，是饲料机械中的重要研究课题。不少人为此付出了大量的心血，推导了不少公式，做了不少实验。锤片是粉碎机中的核心工作部件，饲料粉碎全靠它。它对粉碎机效率影响最大，因而人们对锤片也做过专题研究。
一、粉碎机锤片研究的现状

　　饲料在粉碎机中的粉碎过程究竟是怎样的？西德科学影片研究所为此拍摄了一部影片。他们是采取每秒7500幅/s画面的拍摄速度，0．00001s的曝光时间拍摄的。从影片的单幅画面上，可以清楚地看出一粒玉米在粉碎室内被粉碎的全过程。从这部影片得出的结论是：玉米受到正面冲击时只需要很少的能量即能碎裂；但是受到偏心冲击时，需要大得多的能量才能碎裂。而玉米粒在粉碎室内绝大多数都是属于偏心冲击，那就必然要浪费很多能量。这就是粉碎机对能量利用不高的原因。这就是说，要提高粉碎机效率，必须提高正面冲击率，唯一的办法就是增加锤片的厚度。
　　德国Friedish根据Rumpf关于粉碎理论的基础研究，以及Herfz及Kranz两人的论证，推导出影响物料碎裂极限应力的一些因素有关的公式（公式很复杂，这时从略）。根据这个公式，在粉碎过程中冲击点的综合曲率半径r愈小，则饲料愈容易破碎。r值是由饲料颗粒的曲率半径r1和锤片的曲率半径r2所组成，其关系为：
　　锤片的曲率半径r1可以认为是锤片厚度的一半。当饲料种类已选定后，则颗粒的曲率半径r1为一常值。为了提高粉碎效率就必须使r值减小，唯一的办法就是使r2也小，即采用较薄的锤片。Richard在粉碎玉米的试验中分别采用厚度为1／16，1／8和1／4寸的锤片，在其它条件相同的情况下，得出的结论是：厚度1／16寸的锤片比1／8寸的锤片能提高效率23％；比1／4寸的锤片能提高效率48％。
　　中国农业机械化科学研究院刘蔓茹等也做过这种实验，他（她）们用1．6，3，5，6．25mm厚度的锤片做粉碎玉米试验，结果是：1.6mm锤片比6.25mm 的效率提高45％；比5mm的效率提高25％。
　　上述两组实验都证明锤片薄，效率高。因而Friedish的理论被公认为传统理论而延续至今。但是这个理论和影片结论是对立的。
　　人们在形状和材料上也作了不少文章，但都解决不了上述互相对立的结论。从此，人们对锤片的研究就进展不大了。现在最普遍采用的仍是矩形锤片。中华人民共和国专业标准和行业标准《锤片式粉碎机锤片》规定锤片型式为矩形。岳阳正大和武汉华美都是用的美国粉碎机，其锤片也是矩形，株州湘大从瑞士进口的锤片还是矩形。
　　那么在锤片上还有没有文章可做呢？
　　实践是检验真理的唯一标准。为了一个目的做实验，方法不同，结论相反，这只能说明那两种方法都有片面性。要解决矛盾，首先要从分析矛盾入手。西德影片所看到的是粉碎室内玉米的破碎情况，从室内来说，结论是正确的。Friedish的理论和Richard、刘蔓茹的实验都是以玉米碎粒脱离粉碎室的数量计算的，结论也是正确的。如果能找到一种设计方案，既能提高正面冲击率，又能使已达到粒度要求的颗粒尽快从筛孔出来，那就会使上述两个对立的结论统一起来，从而使粉碎机性能得到很大提高。我设计的T型粉碎机锤片就是由这种设想设计的，它能使两个对立的结论统一起来。
二、T型粉碎机锤片的特点

　　1．把锤片端部面积加大，提高正面冲击率。
　　物料进入粉碎室后，由于离心作用，饲料在筛片、齿板附近作环形运动，因而锤片冲击部位在锤片端部。如果将整个锤片加厚，正面冲击率可以提高，但非工作部分推动空气运动的面积也加大了，使空气环流速度加快，从而减少了锤片对玉米的相对冲击速度，降低了玉米的破碎效率。如果只加大工作部分的面积，减小非工作部分的面积，就既提高了正面冲击率，又减少了空气环流速度，从而增加了锤片对玉米的相对冲击速度，提高了玉米的破碎效率。
　　2.给加大部分一个斜面，减少粉料对筛孔的入射角。标准锤片端部是平直的，玉米受到锤片正面冲击后的碎粒，几乎与锤片冲击面成垂直的角度返回。玉米碎粒的这种运动路线存在两个问题：(1)碎粒不能很快逃离锤片打击范围。由于碎粒速度比锤片速度慢得多，它会被很快追上来的锤片再打击；(2)碎粒对筛孔的入射角很大，比筛孔直径小得多的碎粒也不一定能通过筛孔出去，在它碰到筛片孔边后跳回受锤片再次冲击。这两种状况都会造成不必要的特细粉末，降低生产效率，浪费能量。如果给冲击部位一个斜角α，使玉米与锤片冲击面斜碰，这样，受锤片冲击的玉米碎粒就向筛片方向反射，大大减小了玉米碎粒对筛孔的入射角。这样就加快了粉料的排出速度，减少了重复冲击。因而提高了效率，降低了能耗，而且提高了粉料颗粒的均匀度。
　　3.T型锤片的装机数量比标准锤片少。由于锤片的工作部位面积加大了，它的装机数量减少，粉碎机转子的重量也随着减轻，从而减少了粉碎机的内部能耗。

　　三、T型粉碎机锤片的增效节能效果

　　T型粉碎机锤片在各种锤片式粉碎机上试验均能达到显著的增效节能效果，现有的锤片式粉碎机除隔套长度有所变化外，其它结构均可不变。如果利用T型粉碎机锤片重新设计粉碎机转子，则可将转子进一步减轻，使粉碎机的内部能耗进一步减少，从而可以进一步增效节能。
　　1.对比检(试)验数据
　　2.经济效益
　　从上表中数据不难看出：T型锤片比标准型锤片度电生产率提高11.4％～15.4％；纯工作小时生产率提高12.3％～18.3％，锤片数量减少1/2～3/4。以SFSP112×30型粉碎机为例，按一副锤片可粉碎玉米450t，电价每度0.7元计算，每月1副T型锤片标准型锤片节省电费440元，节约工时13.9h，经济效益特别显著。
四、结 论

　　通过上述对比实验，结论如下：
　　1.T型粉碎机锤片，分锤头、锤身两部分。锤头是冲击物料部分。它的面积大小随粉碎机的型号不同而各异，都有一个最佳值。
　　2.锤头冲击面与锤片纵轴线有一个α角。当α=0时，产品粒度细，但不能增效节能。当α值在最佳范围内，既增效节能，又提高粒度均匀度。
　　3.T型粉碎机锤片装机数量只有原装数量1/2～1/4，转子重量减轻，降低了粉碎机内部能耗。