粉碎機對我們來說不陌生，我國古代就有磨、樁、臼（jiu）等，估計已有2000多年的歷史了，離我們生活再近一點，我們?nèi)祟惖难例X，也是一付完美的粉碎機，可能有50萬年以上的歷史了。近代的工業(yè)革命，產(chǎn)生了金屬制造的粉碎機械，水滴型錘片粉碎機是發(fā)展至今比較成熟的機型。由于飼料粉碎機的效率和均勻度關(guān)系到企業(yè)的利潤和前途，如何改進(jìn)粉碎機一直是企業(yè)界和科技界關(guān)心的話題。
一、飼料錘片粉碎機存在的問題
首先是發(fā)現(xiàn)問題，只有準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)問題，才可能去解決問題，去發(fā)明創(chuàng)造。
先看圖１、圖２，一種水滴型錘片式粉碎機，通常由進(jìn)料口、機體、轉(zhuǎn)子、錘片、篩片及其壓篩架、電機、出料口等組成，工作時，由電機帶動轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子上的錘片旋轉(zhuǎn)，物料從進(jìn)料口進(jìn)入后被錘片不斷錘擊而粉碎，粉碎后的物料粉粒穿過篩片的篩孔，從粉碎機出料口排出。
這種飼料錘片粉碎機存在以下問題：
1.物料從粉碎機進(jìn)料口進(jìn)入時，方向朝下，粉碎機錘片以切線方向錘擊物料，對物料的錘擊相對速度大約86-100米/秒（指主體物料速度分布函數(shù)，以下同。），這有利于提高粉碎效率，物料進(jìn)入后經(jīng)錘片碰擊，隨錘片同向運動，速度大約在50-100米/秒，此時，錘片對物料的相對速度迅速減小,速度差約10-50米/秒，而粉碎機錘片對物料的相對速度大才有利于提高粉碎效率。
2.粉碎機為提高粉碎效率，錘片須有很大的運動速度，對動植物類物料來說，一般需100米/秒左右，物料在錘片帶動下作同向運動，在對應(yīng)篩片弧長的區(qū)域，也有50-100米/秒左右，而通常物料在篩表面的運動速度希望較低，這樣物料沿圓周的切線方向在篩孔表面經(jīng)過時，容易獲得機會和足夠的時間穿過篩孔，使得產(chǎn)量和均勻度都提高。根據(jù)目前常用的篩孔直徑和篩片厚度來分析，物料粉粒在０-20米/秒時，過篩效果會更好，可以明顯提高產(chǎn)量和改善粉粒的均勻度，但現(xiàn)有粉碎機不能同時兼顧錘片高速度和篩表面物料低速度，這就是著名的"錘擊高速過篩慢速"難題，即"雙速問題"（我們在使用雙速電機粉碎機時，已經(jīng)了解這種現(xiàn)象存在，如60型粉碎機4極電機，1450轉(zhuǎn)/分，錘片速度在40-50米/秒時，產(chǎn)量下降，但均勻度提高，60型粉碎機2極電機，2950轉(zhuǎn)/分，錘片速度在100-80米/秒時，產(chǎn)量提高，但均勻度下降。）。
3.在粉碎機內(nèi)，物料運動是沿篩表面的切線方向，而物料出篩孔是在篩表面的法線方向，這不利出料。旋轉(zhuǎn)運動的粉狀物料就產(chǎn)生離心力場a=rω2，物料隨機分布在篩內(nèi)表面，細(xì)粉料穿過篩孔，大粉粒被篩孔檔住，在篩近表面就形成一層顆粒分布較粗的料環(huán)，該料環(huán)有堵篩孔的作用，同時又阻擋了粉碎機內(nèi)層顆粒分布較細(xì)的料環(huán)，阻擋了內(nèi)環(huán)細(xì)粉料和篩孔接觸的機會，如何破壞此物料環(huán)，就成為重點，這就是常說的"破環(huán)"問題。
上述問題是困擾粉碎機技術(shù)進(jìn)一步提高的關(guān)鍵難題。
二、現(xiàn)有的改進(jìn)方案
長期以來，人們經(jīng)過努力，已經(jīng)產(chǎn)生了許多改進(jìn)的方案。
典型的是水滴型粉碎機，在進(jìn)料口成尖形，順物料切線方向運動，可以將物料環(huán)內(nèi)的物料翻到篩表面，改善出孔方向，增加錘片和物料的相對速度差，但相位有局限（僅第Ⅰ相位）。
調(diào)整錘片和篩片的距離，也可以影響篩表面的物料速度，見圖3：
圖3
物料環(huán)維持的動力源是錘片，靠近錘的是高速區(qū)L3，其次是中速區(qū)L2，再遠(yuǎn)的是低速區(qū)L1，每個速區(qū)的L寬度和物料的顆粒大小有關(guān)，顆粒大的物料，速區(qū)L大，顆粒小的速區(qū)Ｌ小，此外，篩孔對速度的適應(yīng)性也不同，如6毫米篩孔（較少采用），對0-100米/秒的物料速度都有很好的適應(yīng)性，但1毫米篩孔，對1-20米/秒的物料速度比較合適，由于錘片會漸漸磨損變化，同時,粉碎機工作時,從空機進(jìn)料到逐漸工作穩(wěn)定,粉碎腔內(nèi)的物料顆粒度會逐漸變細(xì),原來的速區(qū)L寬度會發(fā)生變化,因此通過調(diào)整錘篩間隙完全解決出篩問題，不容易實現(xiàn)，這種原理，很好地說明了為什么同一粉碎機，錘片新舊，產(chǎn)量會有很大區(qū)別，為什么物料在開始一段時間產(chǎn)量高,過一段時間,產(chǎn)量會慢慢下降,為什么有的粉碎機，標(biāo)注的原理并不科學(xué)，報的數(shù)字倒很好看,宣傳的每噸耗電,好象很省電,但取樣時間往往在開始的前半小時,但要它作2-4小時連續(xù)考核,就原形畢露。為此很多使用單位都大呼上當(dāng)!
水滴型粉碎機在錘篩間隙和風(fēng)的合理調(diào)節(jié)下,會在某一個階段,獲得很好的技術(shù)指標(biāo),但是,他們增加,只能在同一篩孔條件下,產(chǎn)量增加,而往往產(chǎn)量增加的同時粒度分布情況變粗,不能做到細(xì)度不變的條件下,產(chǎn)量增加,因此,高產(chǎn)是不穩(wěn)定,不持久的,隨配方,水分等條件變化的,相關(guān)的技術(shù)特征不能解釋所發(fā)生的情況。
魚鱗篩也是一種進(jìn)步，迎物料切線方向開孔，使物料運動方向和篩孔方向一致，相位可以在Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，全相位；突出的孔邊，增加阻力，有利錘片和物料的速度差，但缺點是篩價格貴，小篩孔開孔率低，0.8毫米以下不能做，正反轉(zhuǎn)不方便，實際效果不抵付出的代價。
橫寬型振動篩錘片粉碎機（申請專利技術(shù)），首先，結(jié)構(gòu)上，在粉碎機篩下面裝一偏心振動電機，偏心快的轉(zhuǎn)動引起的反作用力，使篩面有序地從各個相位連續(xù)不斷地接近旋轉(zhuǎn)的錘的末端，這種振動改變了粉碎機堵篩狀況。
粉碎機的篩和錘片不相接觸，通常有一個距離，我們稱作"錘篩間隙"，這是粉碎機最薄弱、最困難的地方，一方面是功率巨大的高速運動的錘片，一方面是靜止的篩網(wǎng)，整個粉碎機的產(chǎn)量和均勻度都卡在這個地方，而振動源的目的就是作用在這個關(guān)鍵部位，這個地方增加動力源，會極大地改善粉碎機工作條件，首先，篩朝前朝后往復(fù)運動，合格物料穿出篩孔，不合格物料被彈回，給后面的物料一個重新和篩孔接觸的機會，有利打破物料環(huán)。篩朝前朝后運動，相對旋轉(zhuǎn)的錘的末端，相當(dāng)錘片末端對篩孔正面的有一個推力作用，篩振動和魚鱗篩相比，異曲同工，不受相位局限，又不同魚鱗篩，無須特別制造工藝，無正反轉(zhuǎn)的不方便。
通常，我們發(fā)現(xiàn)不同的物料，不同的粉碎細(xì)度，需要調(diào)節(jié)不同的錘篩間隙，但是調(diào)節(jié)很難，調(diào)節(jié)會花去許多時間和精力，調(diào)試得出的經(jīng)驗數(shù)據(jù)也很難重復(fù)利用，有的粉碎機有調(diào)節(jié)粉碎機錘篩間隙的錘片銷孔，例如一種粉碎機，一個轉(zhuǎn)子，兩種錘孔距離，但操作不方便，有的書上說，"玉米３毫米篩孔，錘篩間隙12-18毫米較好，魚粉２毫米篩孔，錘篩間隙，６毫米較好"。如果有人將這本粉碎機操作說明書寫出來，讓員工去執(zhí)行，這不容易，這個員工可能要有雷鋒的責(zé)任感和華羅庚的數(shù)字記憶力，成本太大，飼料廠用不起。錘篩間隙規(guī)律是一直存在的，而篩網(wǎng)振動，使得適應(yīng)范圍變寬，振幅涵蓋了相關(guān)的調(diào)節(jié)范圍，使得粉碎機對不同的物料，不同的粉碎細(xì)度有很好的適應(yīng)性，不僅僅依靠錘的動力源，篩振動也能使物料繼續(xù)出篩，這樣，如同照相機中的傻瓜機，普通大眾都可以使用。
另外，振動也有質(zhì)變到量變的問題，普通粉碎機也有振動，粉碎機外殼振動，內(nèi)篩也在振動，但振動能量不夠，經(jīng)試驗，篩振動的臨界值是12000牛頓，在達(dá)到和接近這個值時，粉碎機發(fā)生質(zhì)的變化，如：玉米，水分23.8％，篩1.0mm，160ＫＷ，電流滿負(fù)載，280Ａ，連續(xù)工作，無堵篩現(xiàn)象，小篩孔0.3毫米，棉粕無堵篩現(xiàn)象。普通粉碎機的共振，能量不到，絕對做不到這點，有廣告說"小篩孔0.3毫米，篩不振動也能工作"，這容易誤導(dǎo)，篩不振動，水分高時，不能做到粉碎機電流滿負(fù)載，這種"工作"是不正常的。
粉碎機的吸風(fēng)，對粉碎機出料有利，但風(fēng)壓不能過大，過大物料會卡住篩孔，篩孔的開孔率會下降，因此普通粉碎機篩網(wǎng)的風(fēng)壓通常在180-220Ｐa，到280Ｐa，堵篩嚴(yán)重，電流升高，粉粒變細(xì)，產(chǎn)量反而降低，而篩網(wǎng)振動，使整個篩表面物料成沸騰狀態(tài)，風(fēng)壓可以提高到300-500Ｐa，使物料出篩孔的速度加快，在相同面積篩孔條件下，產(chǎn)量提高，同時風(fēng)暢通，溫度下降，使物料處于低溫高效粉碎狀態(tài)。
橫寬型振動篩錘片粉碎機，它的改進(jìn)主要是對過篩能力的改善，對粉碎機的粉碎方式，還是和水滴型粉碎機類同，因此，它是在同一篩孔條件下產(chǎn)量提高?粒度均勻，并能滿負(fù)載工作，和嚴(yán)格意義上的"效率"提高有一定的區(qū)別。
三、誰來攻克著名的"雙速問題"世界難題？
振篩剪式錘片粉碎機（申請專利技術(shù)），它主要是對水滴型粉碎機粉碎方式的改進(jìn)，它改變水滴型粉碎機的動錘單向錘擊方式為動錘和定錘雙錘剪切方式，巧妙地解決了粉碎機錘片對物料的相對速度要求高，而篩表面物料運動速度要求低的矛盾狀態(tài)，它能使在相同物料相同細(xì)度等條件下均勻度改善產(chǎn)量明顯增加。見圖6、圖7：
振篩剪式錘片粉碎機，經(jīng)特別設(shè)計，在篩表面，物料環(huán)內(nèi)均勻地放置定錘，定錘和動錘有規(guī)律地均勻錯開，這樣，不僅在水滴型粉碎機進(jìn)料口，而且在整個物料環(huán)內(nèi)，多次形成粉碎機錘片對物料的高效錘擊機會，在裝定錘的相位上，物料環(huán)粉料受到定錘端面的后坐，物料受阻，運動減低，由于定錘占據(jù)一定的空間，物料受阻后改變運動方向，成橫向運動，給后繼的錘片提供了一次高效率的錘擊機會，造就了錘片對物料的相對速度80-100米/秒的高速度差，特別要指出，物料速度低了，而相對速度差反而是高了，而且是發(fā)生在篩表面！經(jīng)理論分析，純剪切方式粉碎要比純空間單錘式粉碎，每次效率提高30％以上，盡管由于粉碎方式的復(fù)雜性，還有許多其他粉碎方式同時發(fā)生，但剪切方式的發(fā)生概率大大提高，如160KW，錘片360度旋轉(zhuǎn)，配合９片定錘，高效錘擊增加９次，經(jīng)多次測定統(tǒng)計，粉碎效率可提高40%-400%。
在篩表面，物料環(huán)內(nèi)均勻地放置定錘，這樣在常用篩孔和篩厚情況下，大幅度地減低了篩表面物料運動的速度至０-20米/秒，形成有利過篩的"黃金"速度，配合振篩自清作用，不僅粒度較細(xì)的水產(chǎn)飼料，連較粗的蛋雞飼料，產(chǎn)量均勻度都明顯提高。
最有參考意義的是魚鱗篩，魚鱗篩是抓住要害的，一是使物料運動方向和篩孔方向一致，相位可以在Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，全相位，二是突出的孔邊，增加阻力，有利錘片和物料的速度差，但這么艱巨的任務(wù)，由一張篩片來完成，設(shè)計師對困難估計不足，"突出的孔邊，增加阻力"，這個孔邊，強度夠嗎？能經(jīng)得起每100米/秒的磨損嗎？這個孔邊能插入物料環(huán)嗎？粉碎腔的物料環(huán)，通常要40毫米厚，孔邊只有0.3-２毫米，顯然不夠，整個篩倒像個工藝品，好看不好用，通常的粉碎機的搓板，也有阻物料環(huán)的作用，但都未插入物料環(huán)，二者都看出問題，但措施不到位，缺一口氣，振篩剪式錘片粉碎機是專門采用定錘來實現(xiàn)，例如，160ＫＷ粉碎機有45片定錘，分布在篩表面，定錘30毫米（寬）×60毫米（長）×５（厚）毫米，非常耐磨，并且深入插入物料環(huán)60毫米，職責(zé)明確，徹底解決。其二，使物料運動方向和篩孔方向一致，振篩剪式錘片粉碎機是采用２個方面來完成，第１是篩振動，篩迎向錘片時，相當(dāng)錘的端面給篩孔的法線方向一個正向的推力，第２是我們的動錘通常是長方形，定錘設(shè)計成一邊是斜的，這樣，動錘和定錘雙錘剪切就形成夾角，兩錘交叉產(chǎn)生使物料向?qū)Y孔法線方向的分推力，配合由篩的振動產(chǎn)生的錘片末端對篩孔方向的反推力，大大改善物料沿圓周切線方向運動而出篩在篩孔法線方向的不利現(xiàn)象。這樣，每項任務(wù)，分工明確，都有專門的結(jié)構(gòu)部件來完成，更可靠，更耐用。魚鱗篩有不足，但給我們啟發(fā)，給了我們無限遐想，我們看出其門道，領(lǐng)會了精神，并將其功能分解細(xì)化，用具體耐用的構(gòu)件去替代它，我們就能創(chuàng)造發(fā)明出振篩剪式錘片粉碎機，回頭看，魚鱗篩是我們的出發(fā)點，是我們的老師！
四、產(chǎn)量和細(xì)度實測
國內(nèi)某外企飼料集團(tuán)公司，魚飼料配方，先粗粉碎２.5毫米，再用160KW粉碎作二次粉碎，要求：８0-85％過４０目，１００％過２０目為合格。該廠購買橫寬型振動篩錘片粉碎機160KW 3臺,對其中一臺作升級改進(jìn)為剪式振篩錘片粉碎機，另有水滴型粉碎機160KW兩臺，經(jīng)較長時間對3種機型多次測定，產(chǎn)量如下：
序號粉碎機型號工作狀態(tài)粉碎機篩孔產(chǎn)量40目％評管
１水滴粉碎機１．２毫米4-4.5T/H82%合格
?。舱窈Y粉碎機振動０．８毫米5.5-6T/H82%合格
３振篩粉碎機振動１．０毫米8－10T/H76％過粗不合格
?。醇羰椒鬯闄C振動１．０毫米7-8T/H88-86％過細(xì)不合格
?。导羰椒鬯闄C振動１．２毫米11-12T/H82％合格
比較1，2，5，可以看出，剪式粉碎機和振篩粉碎機相比產(chǎn)量將近增加100%。和水滴型粉碎機相比產(chǎn)量增加近175%。經(jīng)統(tǒng)計，剪式振篩錘片粉碎機每月可以省電費2-3萬元/臺。
五、意外的收獲
振篩剪式錘片粉碎機還給我們意外收獲，進(jìn)粉碎機的物料大顆粒物先和相當(dāng)數(shù)量的定錘接觸，大的顆粒石塊硬物，變成小顆粒，小顆粒沖撞篩網(wǎng)，MV動量減小，沖量也小，減少了對篩網(wǎng)意外破壞；物料碰定刀后，篩面料速降低，篩網(wǎng)磨損減弱，延長篩網(wǎng)使用壽命。通常錘片的磨損1-3毫米，錘篩間隙變大，粉碎機產(chǎn)量會明顯下降，振篩剪式錘片粉碎機篩的振幅1-3毫米，正好能補償錘片的磨損，錘片在磨損1-3毫米后，不影響錘片正常工作：另外，定錘起到約50%的粉碎作用，定錘由高硬度合金鋼制成，耐磨可達(dá)10年以上;普通錘片粉碎機錘片磨損往往在錘片的外端，現(xiàn)剪切作用，錘片的外端兩側(cè)都出現(xiàn)均勻磨損，鎢鋼頭被充分利用，據(jù)統(tǒng)計，可以節(jié)省錘片使用費用50-60％，粉碎機在高產(chǎn)量工作狀態(tài)的時間也顯著延長。
這種篩網(wǎng)和錘片的節(jié)省，是由我們的技術(shù)創(chuàng)造的，因此我們也特別感興趣。
六、飼料界粉碎機技術(shù)熱點問題
第一，振動電機放在外面用推桿振動?振動電機裝外面和直接裝在里面有什么區(qū)別？
第二，將粉碎機內(nèi)分成多個腔，可以使物料在粉碎腔里分布比較均勻，產(chǎn)量提高，這樣說對嗎？
第三，在粉碎機軸承處開進(jìn)風(fēng)口，會有什么效果？
第四，雙轉(zhuǎn)子錘片式粉碎機（1987年，專利號；CN87207974。）效果如何？
第五，為什么許多粉碎機測定時數(shù)據(jù)會差異很大？
第六，粉碎機錘片有什么要求？
