錘片粉碎機(jī)是一種沖擊式粉碎設(shè)備，因其通用性廣、傳動(dòng)方式靈活、粉碎質(zhì)量好、占地面積小、空載啟動(dòng)迅速、使用維修方便和生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)。在飼料加工中得到了廣泛應(yīng)用（曹麗英，2009）在飼料加工中，約有一半物料要經(jīng)錘片式粉碎機(jī)加工，其動(dòng)力消耗占飼料廠總能耗30%～50%，粉碎機(jī)參數(shù)、粉碎質(zhì)量的好壞直接影響加工能耗和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，了解影響錘片式粉碎機(jī)粉碎效率的主要因素，并在此基礎(chǔ)上不斷加以改進(jìn)，降低動(dòng)力消耗，提高粉碎效率，是飼料工業(yè)中的一個(gè)重要課題。
1 被粉碎物料的物理特性
1.1 物理性質(zhì)
物料物理特性不同，粉碎難易程度也不同。從物料物理性質(zhì)比較，質(zhì)軟而性韌物料難粉碎，質(zhì)脆而堅(jiān)硬的物料易粉碎；從物料成分組成比較，淀粉含量較高的玉米、高粱、大麥等結(jié)構(gòu)松脆易粉碎，粗纖維、油脂含量高的物料難粉碎，如莖稈粗飼料纖維含量高難粉碎。
1.2 水分含量
原料水分含量高低對(duì)粉碎效果影響較大。物料水分含量過(guò)高則韌性增大，在粉碎過(guò)程中易產(chǎn)生塑性變 形，粉碎室內(nèi)濕度過(guò)大，物料極易黏附于篩板，堵塞篩孔，降低篩板有效篩理面積，致使產(chǎn)量降低。有資料表明，當(dāng)玉米含水量從14.3%增加到21%時(shí)，其生產(chǎn)率下降29%，電力消耗增加12.5%。物料水分對(duì)粉碎產(chǎn)量關(guān)系見(jiàn)表1。為保證粉碎效率，通常要求進(jìn)入粉碎機(jī)的原料水分控制在14%以下，以13%左右為最好。
2 粉碎室的形狀和寬度
2.1 粉碎室形狀
物料進(jìn)入圓形粉碎室后受到高速旋轉(zhuǎn)錘片打擊后，隨錘片運(yùn)動(dòng)方向作圓周運(yùn)動(dòng)，形成物料層，其環(huán)流速度為錘片速度70%左右，物料受離心力作用，大顆粒貼近篩面置于外層，小顆粒相對(duì)集中于內(nèi)層，這樣就造成內(nèi)層小顆粒不能及時(shí)過(guò)篩排出而過(guò)度粉碎，外層大顆粒則減少了受錘片打擊的機(jī)會(huì)。所以，圓形粉碎室內(nèi)物料環(huán)流層的存在，是造成錘片式粉碎機(jī)效率降低的主要原因。采用非圓形粉碎室是提高粉碎效率的重要途徑之一，水滴形粉碎室將粉碎室形狀（即篩片彎折的形狀）從圓形變?yōu)樗涡?，水滴形上部錘篩間隙變大，可以改變物料層的分布狀 態(tài)，使物料環(huán)流層遭到有力破壞，物料由徑向喂入水滴形粉碎室后，先作圓周運(yùn)動(dòng)，然后作類(lèi)直線運(yùn) 動(dòng)，與壁面撞擊產(chǎn)生折射，使其圓周速度驟然減少，反向與錘片相撞，隨錘片再次作圓周運(yùn)動(dòng)。這種周而復(fù)始的運(yùn)動(dòng)能有效地破壞物料環(huán)流層，且不會(huì)出現(xiàn)層次分明的混合環(huán)流。研究表明，水滴形粉碎室比圓形粉碎室粉碎效率提高約15%。
2.2 粉碎室寬度
粉碎室寬度關(guān)系到過(guò)篩面積和錘片對(duì)物料的有效打擊。粉碎室過(guò)窄，則過(guò)篩面積減小，排粉能力低，生產(chǎn)效率也隨之降低；粉碎室過(guò)寬，物料層薄，分布面積減小，當(dāng)錘片數(shù)一定時(shí)，則有效打擊次數(shù)減少，粉碎性能也隨之降低。目前，錘式粉碎機(jī)粉碎室寬度一般設(shè)置為小型501～00mm、中型100～200mm、大型200～300mm。
3 錘片因素
3.1 錘片排列形式
錘片排列形式不僅要考慮錘片在粉碎室內(nèi)的軌跡分布，而且要保證轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)平衡和物料均勻分布無(wú)側(cè)移。錘片常見(jiàn)排列形式有以下3種。
3.1.1 螺旋線排列
錘片在粉碎室寬度內(nèi)按螺旋線形式排列，錘片分布均勻且軌跡無(wú)重復(fù)。但運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)引起物料沿螺 旋線方向推移，造成分布不均，致使錘片和篩片磨損不均勻。另外，螺旋線排列在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于力矩不平衡，引起粉碎機(jī)前后振動(dòng)。
3.1.2 對(duì)稱(chēng)平衡排列
3.3 錘片厚度
錘片呈對(duì)稱(chēng)排列，平衡性好，錘片在粉碎室寬度上分布均勻，錘片安裝方便，物料不側(cè)移，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，但錘片分布有重復(fù)。
3.1.3 交錯(cuò)平衡排列
錘片按交錯(cuò)方式排列，平衡性好，錘片分布均勻，軌跡無(wú)重復(fù)，對(duì)物料打擊效率高，目前被普遍應(yīng)用。
3.2 錘片線速度
錘片粉碎機(jī)主要依靠沖擊力來(lái)粉碎物料，研究表明，在粉碎機(jī)其他結(jié)構(gòu)參數(shù)恒定的情況下，錘片施予被粉碎物料的能量與錘片線速度平方成正比。因此，錘片線速度對(duì)粉碎機(jī)性能的發(fā)揮有著極為重要的影響。錘片速度過(guò)低時(shí)打擊能力降低，粉碎室內(nèi)外壓力差也小，故生產(chǎn)率低，電耗增加。隨著速度的提高，粉碎能力和排粉能力加大，使生產(chǎn)率得到提高。但若速度過(guò)高，由于轉(zhuǎn)子鼓風(fēng)作用增大，粉碎室渦漩作用加強(qiáng)，粉碎室內(nèi)被錘片帶動(dòng)的飼料環(huán)流層運(yùn)動(dòng)速度加快，物料出篩機(jī)會(huì)減少，導(dǎo)致空載功率消耗增加，粉碎效率也相對(duì)下降。此外，速度過(guò)高，軸承摩擦和攪動(dòng)空氣的功率消耗就會(huì)劇增，振動(dòng)與噪音也相應(yīng)加大。當(dāng)使用5.2mm孔徑的篩片時(shí)，粉碎不同物料的最佳線速度如表2所示。目前我國(guó)常用錘片粉碎機(jī)的錘片末端線速度，谷物類(lèi)物料一般為80～90m/s，高纖維物料一般為105～115m/s。
3.3 錘片厚度
錘片厚度不同，接觸面積和所產(chǎn)生的打擊力也不同，錘片厚度減少對(duì)物料剪切作用增強(qiáng)，粉碎機(jī)粉碎效率增加。德國(guó)勃朗琪維特大學(xué)用厚3mm與9mm的錘片作粉碎谷物對(duì)比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在篩片孔徑相同的情況下，前者比后者生產(chǎn)效率提高了10%～15%。中國(guó)農(nóng)機(jī)院分別用厚度為1.6、3、5和6.25mm錘片做玉米粉碎試驗(yàn)，結(jié)果表明1.6mm錘片比5mm錘片粉碎效率提高了25.4%,比6.25mm錘片提高了45%，證明薄錘片粉碎效率較厚錘片高。雖然薄錘片能增強(qiáng)粉碎效果，降 低能耗，但錘片耐磨性變，差使用壽命變短。我國(guó)目前在小型粉碎機(jī)上廣泛使用2～3mm厚錘片粉碎谷物，降低能耗效果顯著。據(jù)國(guó)外資料，粉碎玉米推薦厚度為2～3mm錘片，粉碎豆餅及礦物質(zhì)用厚度為
6～8mm錘片，我國(guó)以5mm厚錘片為通用型錘片，應(yīng)用廣泛。
3.4 錘片數(shù)量
轉(zhuǎn)子上錘片數(shù)量對(duì)粉碎效率及成品粒度有顯著影響。錘片數(shù)量過(guò)少，會(huì)因打擊物料次數(shù)減少而降低粉碎機(jī)產(chǎn)量；錘片數(shù)量過(guò)多對(duì)物料正面打擊的次數(shù)增多，粉碎能力加強(qiáng)，產(chǎn)品粒度變細(xì)，但會(huì)增加轉(zhuǎn)子質(zhì)量，還會(huì)引起粉碎機(jī)空載能耗增加，反而減少了實(shí)際用于粉碎的功率，使產(chǎn)量降低，能耗增加。據(jù)國(guó)外資料介紹，每100mm轉(zhuǎn)子寬度應(yīng)設(shè)置厚度3mm錘片15片。我國(guó)對(duì)9F、9FQ系列錘片式粉碎機(jī)進(jìn)行研究時(shí)，設(shè)計(jì)了厚度均為5mm，數(shù)量分別為4、8、12、16片4種形式的錘片，結(jié)果表明度電產(chǎn)量隨著錘片數(shù)量增加而降低，16片錘片粉碎效率比4片降低了 27%。鑒于此，目前粉碎機(jī)錘片數(shù)量有減少的趨勢(shì)， 特別是國(guó)產(chǎn)粉碎機(jī)，如9FQ-40型，粉碎室寬度200mm，錘片數(shù)為12片，9FQ-50型，粉碎室寬度270mm，錘片數(shù)為12片，9FQ-60型，粉碎室寬度450mm，錘片數(shù)為32片。
4 錘篩間隙
錘篩間隙是指轉(zhuǎn)子正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)錘片頂端到篩片內(nèi)表面的間隙距離，它是影響粉碎機(jī)粉碎效率的重要因素之一。粉碎機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，粉碎室內(nèi)錘片和篩片之間的物料會(huì)形成環(huán)層，隨著錘片一同 旋轉(zhuǎn)，當(dāng)錘篩間隙較大時(shí)，大顆粒物料由于受到離心力作用而靠近篩面運(yùn)動(dòng)，與錘片接觸機(jī)會(huì)少，受打擊次數(shù)減少，同時(shí)低速度也降低了物料與篩片的磨擦作用，甚至堵塞篩孔，阻礙了環(huán)流內(nèi)層較小物料通過(guò)篩孔，導(dǎo)致排料不暢，度電產(chǎn)量下降。錘篩間隙過(guò)小時(shí)，物料受錘片打擊機(jī)會(huì)增多，受磨擦粉碎作用增大，但物料層在篩面上運(yùn)動(dòng)速度加快不易穿過(guò)篩孔排出機(jī)外，飼料粉碎過(guò)細(xì)，功耗增加，因而度電產(chǎn)量也降低。因此，錘篩間隙的最佳值只能通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定，前蘇聯(lián)學(xué)者認(rèn)為錘篩間隙應(yīng)該介于待粉碎物料顆粒平均粒徑1～2倍。德國(guó)學(xué)者Frigidish認(rèn)為谷物類(lèi)飼料最佳錘篩間隙為8mm，我國(guó)推薦谷物錘篩間隙為4～8mm，秸稈為10～14mm，通用型為12mm。
5 篩片因素
5.1 篩孔孔徑
篩孔孔徑影響粉料粒度和生產(chǎn)率。孔徑小，粉碎 粒度小，物料溫升高，生產(chǎn)率低，功率消耗大；孔徑大，粉碎粒度大，產(chǎn)量高，能耗小。為了提高生產(chǎn)率，應(yīng)在滿(mǎn)足粉碎粒度的前提下，盡量增大篩片孔徑。目前，谷物普遍選用孔徑1.2～2mm篩片，莖稈和蔓藤類(lèi)物料多選用孔徑為3～4mm篩片。
5.2 篩片包角
目前粉碎機(jī)使用的篩片包角有180°、300°和360°，當(dāng)篩片寬度一定時(shí)，增大篩片包角，就能提高篩理面積，物料過(guò)篩幾率越大，粉碎效率就越高。試驗(yàn)表明，
篩孔直徑越小，篩片包角對(duì)度電產(chǎn)量影響越大，因此，當(dāng)粉碎機(jī)篩孔直徑較小時(shí)，應(yīng)盡量選用大的篩片包角。
6 粉碎機(jī)負(fù)壓吸風(fēng)
設(shè)置負(fù)壓吸風(fēng)的主要目的是提高粉碎室內(nèi)外氣 壓差，進(jìn)而增強(qiáng)粉碎物料通過(guò)篩板的能力，提高粉 碎效率，減少能耗。實(shí)踐證明，配置有效吸風(fēng)系統(tǒng)的粉碎機(jī)，其產(chǎn)量可提高15%以上。負(fù)壓吸風(fēng)還可改善粉碎機(jī)工作性能，帶走粉碎過(guò)程中產(chǎn)生的溫度和濕度，達(dá)到降低物料溫濕度的作用，在一定程度上防止已粉碎物料在后續(xù)工藝中發(fā)霉變質(zhì)及倉(cāng)內(nèi)結(jié)拱。粉碎機(jī)負(fù)壓吸風(fēng)常將單級(jí)除塵器直接與粉碎機(jī)輸料絞龍出口反向端相聯(lián)，即機(jī)械加負(fù)壓吸風(fēng)的排料方式，在絞龍出口端要注意密封，可采用安裝壓力門(mén)或關(guān)風(fēng)器，防止漏風(fēng)。粉碎機(jī)進(jìn)料口處應(yīng)有進(jìn)風(fēng)口，保證吸風(fēng)效果。
