錘片式粉碎機,由于其結(jié)構(gòu)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(chǎn)總能量的2/3,占顆粒料生產(chǎn)總能量的1/3多。因而如何使它增效節(jié)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(dǎo)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(xiàn)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(nèi)被粉碎的全過程。從這部影片得出的結(jié)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(nèi)絕大多數(shù)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(jù)Rumpf關(guān)于粉碎理論的基礎(chǔ)研究,以及Herfz及Kranz兩人的論證,推導(dǎo)出影響物料碎裂極限應(yīng)力的一些因素有關(guān)的公式(公式很復(fù)雜,這時從略)。根據(jù)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(guān)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(jié)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(nóng)業(yè)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(jié)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(tǒng)理論而延續(xù)至今。但是這個理論和影片結(jié)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(jié)論。從此,人們對錘片的研究就進展不大了?,F(xiàn)在最普遍采用的仍是矩形錘片。中華人民共和國專業(yè)標準和行業(yè)標準《錘片式粉碎機錘片》規(guī)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(jié)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(nèi)玉米的破碎情況,從室內(nèi)來說,結(jié)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(shù)量計算的,結(jié)論也是正確的。如果能找到一種設(shè)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(jié)論統(tǒng)一起來,從而使粉碎機性能得到很大提高。我設(shè)計的T型粉碎機錘片就是由這種設(shè)想設(shè)計的,它能使兩個對立的結(jié)論統(tǒng)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(huán)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(huán)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(huán)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(chǎn)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(fù)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(shù)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(shù)量減少,粉碎機轉(zhuǎn)子的重量也隨著減輕,從而減少了粉碎機的內(nèi)部能耗。
三、T型粉碎機錘片的增效節(jié)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(jié)能效果,現(xiàn)有的錘片式粉碎機除隔套長度有所變化外,其它結(jié)構(gòu)均可不變。如果利用T型粉碎機錘片重新設(shè)計粉碎機轉(zhuǎn)子,則可將轉(zhuǎn)子進一步減輕,使粉碎機的內(nèi)部能耗進一步減少,從而可以進一步增效節(jié)能。
1.對比檢(試)驗數(shù)據(jù)
2.經(jīng)濟效益
從上表中數(shù)據(jù)不難看出:T型錘片比標準型錘片度電生產(chǎn)率提高11.4%~15.4%;純工作小時生產(chǎn)率提高12.3%~18.3%,錘片數(shù)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(jié)省電費440元,節(jié)約工時13.9h,經(jīng)濟效益特別顯著。
四、結(jié) 論
通過上述對比實驗,結(jié)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(chǎn)品粒度細,但不能增效節(jié)能。當α值在最佳范圍內(nèi),既增效節(jié)能,又提高粒度均勻度。
3.T型粉碎機錘片裝機數(shù)量只有原裝數(shù)量1/2~1/4,轉(zhuǎn)子重量減輕,降低了粉碎機內(nèi)部能耗。