【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 1 綜 述 課題的目的和意義 目前，國內(nèi)外飼料廠的原料粉碎大都采用錘片式粉碎機(jī)，它利用高速旋轉(zhuǎn)的錘片對(duì)物料產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊和搓擦，而達(dá)到物料破碎的目的。其主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、適應(yīng)性強(qiáng) (梁春鴻， 20xx：朱新華和郭文川， 1999；龐聲海和饒應(yīng)昌， 1989)。 粉碎是工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)不可缺失的工序之一。粉碎是指在外力的作用下，克服了固體物料分子間的內(nèi)聚力，使固體物料外觀尺寸由大變小，物料顆粒的比表 面積 (單位質(zhì)量的表面積 )由小變大的過程。粉碎后可以提高物理作用及化學(xué)反應(yīng)的速度。在把固體物料變成最終成品的許多加工過程中，粉碎是一個(gè)非常重要的工藝過程，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，人類生活和生產(chǎn)中每年約有數(shù)千億噸固體物料需要經(jīng)過各種程度的粉碎加工。由于人類生產(chǎn)的飛速發(fā)展和生活水平的迅速提高，人們對(duì)粉碎加工的產(chǎn)品需求增加。因而需經(jīng)粉碎加工處理的固體物料也將增多。這就需要深入研究粉碎過程，對(duì)粉碎理論、方法、設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)的探討。為此在 20 世紀(jì) 80 年代初形成了一門獨(dú)立的學(xué)科 — 粉碎工程學(xué)，專門研究固體物料的粉碎行為及其屬性的學(xué)科 ? 。 粉碎機(jī)是粉碎加工的主要設(shè)備，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人類生活的許多領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。例如在制藥業(yè)、化工業(yè)、食品業(yè)、飼料加工業(yè)，還有冶金礦山、涂料、建材、造紙等行業(yè)，甚至科研單位都需要粉碎機(jī)。由于粉碎機(jī)在許多行業(yè)得到普遍使用，目前粉碎機(jī)的市場(chǎng)還有很大潛力，因此國內(nèi)外對(duì)粉碎機(jī)的研究與發(fā)展均很重視。但是各種物料在粉碎加工過程中產(chǎn)生發(fā)熱、振動(dòng)和磨擦等作用，使能源大量消耗，因此粉碎作業(yè)是消耗巨大能量的低效作業(yè)。多年來，技術(shù)人員一直在從理論研究、舊設(shè)備改造到創(chuàng)新設(shè)備，直至改變生產(chǎn)工藝流程等方面來研究如何達(dá)到高效節(jié)能地完成粉碎過 程，達(dá)到降低其功耗高等缺點(diǎn)。但目前真正節(jié)能高效的粉碎機(jī)還沒有開發(fā)出來。研制出更符合實(shí)際生產(chǎn)需要的高效率的粉碎機(jī)，還有待于廣大科研人員和制畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 造商們的發(fā)明創(chuàng)造。相關(guān)粉碎工程學(xué)科專家指出，今后若干年內(nèi)粉碎工程學(xué)發(fā)展的中心議題仍然是降低能耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。 國內(nèi)外錘片式粉碎機(jī)發(fā)展概況 錘片式粉碎機(jī)因具有結(jié)構(gòu)簡單、通用性好、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于各種物料的粉碎，被稱為萬能粉碎機(jī)。目前，在國內(nèi)外飼料加工企業(yè)中錘片式粉碎機(jī)是最重要的生產(chǎn)設(shè)備之一，大約一半以上的物料要經(jīng)過錘片式粉碎機(jī)加工。 粉碎機(jī)發(fā)展概況 近年來，國外對(duì)超細(xì)粉碎及分級(jí)設(shè)備、工藝、微細(xì)顆粒粒度測(cè)定等方面的研究十分活躍，這是由于國外在復(fù)合材料、新型陶瓷、電子材料等許多尖端技術(shù)方面迅速發(fā)展而決定的。在先進(jìn)的工業(yè)化國家，微米級(jí)超細(xì)粉碎設(shè)備已渡過了其發(fā)明時(shí)期，而進(jìn)入成熟、配套、完善的階段 ,設(shè)備研究朝著亞微米級(jí)超細(xì)粉碎和微米級(jí)精密分級(jí)的方向發(fā)展。粉碎技術(shù)的發(fā)展主要表現(xiàn)在產(chǎn)品微細(xì)化、微粉功能化、 設(shè)備自動(dòng)化、節(jié)能新工藝和新設(shè)備及低污染高強(qiáng)度材料的應(yīng)用等方面。 1895 年美國研制出人類歷史上第一臺(tái)錘片式粉碎機(jī)，之后錘片式粉碎機(jī)在國外飼料工業(yè) 生產(chǎn)中便得到迅速發(fā)展。由于飼料所用原料上的差異，在歐洲的飼料加工多采用混合粉碎 (先配料后粉碎 )，且經(jīng)常沒有任何谷物原料；而美國的飼料配方是以 50％的玉米或小麥為基礎(chǔ)的，很少使用難以粉碎的谷物，比如燕麥和大麥等，原料水分也略低于歐洲。從應(yīng)用形式上錘片式粉碎機(jī)向兩個(gè)方向發(fā)展：首先在于美國的產(chǎn)品追求篩片面積大，而歐洲的講究沖擊齒板面積大。例如，美國的 Champion 公司及 Jacobson 公司等標(biāo)榜自己的產(chǎn)品為全周篩，而歐洲最為典型的是荷蘭的 Van Aarsen 公司的 2D 系列錘片式粉碎機(jī)，其沖擊齒板面積幾乎達(dá)整個(gè)粉 碎室周圍面積的一半 (占 46％ )；其次在于篩片的安裝。美國錘片式粉碎機(jī)在安裝、更換篩片時(shí)必畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 須停機(jī)并且打開機(jī)殼才能進(jìn)行，而歐洲的許多錘片式粉碎機(jī)是從軸向插入式，不需停機(jī)和打開機(jī)殼即可抽出原有篩片，插入新?lián)Q篩片；還有的機(jī)型可沿軸的一端插入從另一端抽出，還可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)遙控?fù)Q篩， Van Aarsen 公司的 2D 系列錘片式粉碎機(jī)兩側(cè)裝有遙控電動(dòng)換篩裝置，在運(yùn)行中就可以更換篩片。 還有其它變型粉碎機(jī)，如渦輪粉碎機(jī)，其特點(diǎn)為在粉碎室篩片的末尾或在與進(jìn)料口約成 270。角處，使未過篩的粗粒物料沿垂直方向向上拋出粉碎室，然后靠重力 作用返回粉碎區(qū)。該機(jī)型的優(yōu)點(diǎn)是不需配備外設(shè)篩分設(shè)備，粗粒物料在機(jī)內(nèi)自行循環(huán)；缺點(diǎn)是整機(jī)結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，不能通過簡單調(diào)換轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向來利用錘片的兩側(cè)。 大部分錘片式粉碎機(jī)只有一個(gè)轉(zhuǎn)速， MIAC 公司在 20 世紀(jì) 50 年代研制出第一臺(tái)雙速驅(qū)動(dòng)的 H880 型錘片式粉碎機(jī)，雙轉(zhuǎn)速可以增強(qiáng)打擊作用，提高粉碎效率。在國外，近年來為適應(yīng)飼料粉碎的特點(diǎn)及需求，還有采用變頻裝置控制錘片式粉碎機(jī)的轉(zhuǎn)速來改善其粉碎性能。在結(jié)構(gòu)上，近年來還出現(xiàn)了立式錘片粉碎機(jī)。 下面是幾種國外常見的粉碎機(jī)： 1） V9H 型錘式粉碎機(jī) 羅馬尼亞生產(chǎn)的型錘式 粉碎機(jī)是一種萬能型粉碎機(jī) ,它既能粉碎各種谷物精飼料，也能粉碎干草覃稈等飼料，這種粉碎機(jī)的特點(diǎn)是初體用鑄件制成，利于制造，篩板的包角大，生產(chǎn)效率高和采用內(nèi)包式排料風(fēng)扇，使排料部分的結(jié)構(gòu)大大簡化。 圖 所示是這種粉碎機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在兩塊圓形的轉(zhuǎn)盤上銷連有六排長方形的活動(dòng)錘片，每排有錘片八枚共有 48 片，篩板包在轉(zhuǎn)盤之外 ,其包角約為 280176。，較大的包角有利于粉碎飼料的通過，從而能減低動(dòng)力消耗和提高生產(chǎn)率。整個(gè)篩板鑲嵌在鑄鐵機(jī)殼的凹槽中，安裝牢固，篩子不易變形 ,粉碎機(jī)上共附有五種不同孔徑的篩板，其孔徑分別為 5 毫米?？梢愿鶕?jù)所粉碎飼料種類和細(xì)度要求的不同來選用適當(dāng)?shù)暮Y板。撞擊板裝在粉碎室的右上角。 在精料盛料斗的底部有一個(gè)可調(diào)插板，它可以改變斗底排料口的大小，用來控制精料的流量。在斗底排料口的下面有一塊傾斜的托料板，通過裝在機(jī)殼外的調(diào)節(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 桿可以調(diào)節(jié)托料板的傾斜角度，以控制飼料喂人斗。當(dāng)托料板傾角增大時(shí)，飼料能很快的通過，因此喂入增大，反之則減小。 在粉碎莖桿、干草等粗飼料時(shí) ,應(yīng)把草料喂人斗前端的擋板向前轉(zhuǎn)動(dòng)使草料能直接落人粉碎室中。風(fēng)扇葉片裝在轉(zhuǎn)盤的側(cè)壁上，這樣就大大地簡化了風(fēng)扇結(jié)構(gòu)，并且也省去了風(fēng)扇人 口部分的吸料管。動(dòng)力通過皮帶輪和一對(duì)齒輪來帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤，齒輪的速比為 1:。 這種粉碎機(jī)適合與 20~30 馬力的拖拉機(jī)配套使用 ,也可用 15 千瓦的電動(dòng)機(jī)來帶動(dòng)。皮帶輪的轉(zhuǎn)速為 800~900 轉(zhuǎn) /分。粉碎谷物飼料的生產(chǎn)率為 350~1250 公斤 /時(shí) ,干草為 100~150 公斤 /時(shí)。外形尺寸為 1250 700 3000 毫米 ,重量為 710 公斤。 圖 V9H 型粉碎機(jī) 2）英國 MasseyFerguson 公司 935 型萬能粉碎機(jī) 這種粉碎機(jī)的通用性很大，它除了能粉碎各種谷物飼料外，也能粉碎秸稈、磨制草粉和制作青貯飼 料，此外還能作為拋送器之用，將切碎的青飼料拋入青貯塔。 這種粉碎機(jī)的外形如圖 所示，它由喂料斗、機(jī)殼、轉(zhuǎn)盤、吹送管和聚料桶畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 等部分組成。喂料斗裝在機(jī)殼的側(cè)壁，機(jī)殼的內(nèi)部裝有轉(zhuǎn)盤和篩板，頂部與吹送管相聯(lián)，吹送管的末端與聚料桶相接。喂料斗成簸箕形，在其前端有一塊半圓形 的罩蓋，蓋內(nèi)有一塊月牙形的擋板，用來防止飼料從粉碎室里向外飛濺。 圖 935 型萬能粉碎機(jī) 轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)見圖 所示，其直徑為 23 英寸，轉(zhuǎn)盤的主體是一塊用厚鋼板制成的圓盤，中央裝有主軸，軸的一端裝有皮帶輪。轉(zhuǎn)盤的四周裝有四排活動(dòng)的錘片 ，每排有 7 枚，共 28 枚。錘片銷為埋頭式，在粉碎干草時(shí)不致纏草。每排錘片的前側(cè)各裝有一塊風(fēng)扇葉板。葉板的作用是 5/8 英寸厚的鋼板完成槽形，其工作面經(jīng)過淬火處理。把風(fēng)扇和錘片裝在一起是這種粉碎機(jī)的最大特點(diǎn)。它可以大大地簡化粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)盤的側(cè)面裝有兩把快速裝卸的折刃口切刀。當(dāng)粉碎谷物飼料時(shí)，必須把切刀卸下，粉碎干草或切碎青飼料時(shí)必須裝上。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 圖 裝有切刀的轉(zhuǎn)盤 篩板裝在機(jī)殼內(nèi)，包在轉(zhuǎn)盤的四周篩板共有三種，其孔徑分別為 1/1 1/和 英寸。吹送管用一根遠(yuǎn)觀支撐，能繞支撐管作 270176。的轉(zhuǎn)動(dòng)。 這種 粉碎機(jī)的轉(zhuǎn)速為 2200— 2500 轉(zhuǎn) /分，所需功率為 10— 25 馬力，粉碎谷物飼料的生產(chǎn)率為 1— 4 噸 /時(shí)，干草為 1— 噸 /時(shí)，粗飼料為 2— 4 噸 /時(shí)青飼料為 4— 7 噸 /時(shí)。 3）法國 CarriereGuyot 公司 Pulverix 牌飼料粉碎機(jī) 該公司生產(chǎn)有三種類型的固定錘桿式粉碎機(jī)。 1 型的外形如圖 所示， 3 型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖 。這三種形式的結(jié)構(gòu)基本相似，只有 1 型為自重排料， 2 型和 3型為氣流排料。 圖 Pulverix1 型粉碎機(jī)外形 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 Pulverix3 型粉碎機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 5）日 本橫山工業(yè)公司的雙轉(zhuǎn)盤式粉碎機(jī) 目前世界上所有的錘式粉碎機(jī)都存在有粉碎效率不高的缺點(diǎn)，這主要是因?yàn)榉鬯槭覂?nèi)有一團(tuán)已粉碎的飼料包在轉(zhuǎn)盤的周圍，形成環(huán)形，隨著錘片一同轉(zhuǎn)動(dòng)，因此從喂人口新進(jìn)人的飼料首先是與這個(gè)環(huán)形的飼料相遇，被帶著緩慢地旋轉(zhuǎn)，然后才能與錘片相遇，受到錘片的打擊。由于飼料顆粒在受打擊時(shí)已具有一定的速度，根據(jù)沖量定律，這時(shí)打擊力將會(huì)顯著地減弱，使粉碎機(jī)的粉碎效率不高。但是采用雙轉(zhuǎn)盤式粉碎機(jī)不但能避免這種缺點(diǎn)，而且由于在打擊時(shí)飼料顆粒的運(yùn)動(dòng)方向是與錘片的方向相反，因此反而會(huì)增強(qiáng)打擊作用，能提高粉碎機(jī)的 效率。 圖 所示是日本橫山工業(yè)公司所生產(chǎn)的一種底部卸料式雙轉(zhuǎn)盤粉碎機(jī)的剖面圖。在長方形的機(jī)殼里有兩個(gè)圓形的轉(zhuǎn)盤，形成兩個(gè)互相聯(lián)通的粉碎室。第一粉碎室的底部裝有篩板，其包角為 165176。左右，頂部裝有齒板，包角為 100176。第二粉碎室篩板的包角為 250176。，齒板包角 70176。兩個(gè)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同。當(dāng)飼料由進(jìn)料口進(jìn)入第一粉碎室后，先受到第一轉(zhuǎn)盤上錘片的打擊，然后進(jìn)入第二粉碎室，再次受到第二轉(zhuǎn)盤上錘片的打擊，由于飼料進(jìn)入第二粉碎室時(shí)的運(yùn)動(dòng)正好與錘片的運(yùn)動(dòng)方向相反，因此受到的打擊就比第一粉碎室大一倍。粉碎好的飼料穿過篩板 由底部的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 排料管排出。 橫山工業(yè)公司共生產(chǎn)有五種型號(hào)的雙轉(zhuǎn)盤粉碎機(jī)，轉(zhuǎn)盤的直徑為 490— 1000 毫米，寬度為 190— 750 毫米，轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速可根據(jù)飼料種類的不同加以調(diào)節(jié)，其變化范圍為 1300— 3200 轉(zhuǎn) /分。 圖 底部卸料式雙轉(zhuǎn)盤粉碎機(jī) 另外還有美國 Pulverizing機(jī)械公司的 MicroBud 牌立軸反射型錘式粉碎機(jī)，移動(dòng)式飼料粉碎和混合機(jī)組等在此不做詳細(xì)介紹。 粉碎的目的與意義：固體物料經(jīng)過粉碎，顆粒由大變小，物料單位質(zhì)量的表面積增加，可以提高物理作用 及化學(xué)反應(yīng)的速度；在礦物加工過程中，礦石經(jīng)過粉碎，可以實(shí)現(xiàn)不同礦物的彼此解離；幾種固體物料的混合，也必須在細(xì)粉狀態(tài)下，才能均勻混合。粉體材料最重要的質(zhì)量指標(biāo)之一是粒度和粒度分布，而粒度和粒度分布決定了粉體產(chǎn)品的技術(shù)性能和應(yīng)用范圍。例如，物料的比表面積、化學(xué)反應(yīng)速率、吸附性、堆積性、補(bǔ)強(qiáng)性、在液相介質(zhì)中的沉降速度、溶解性、光學(xué)性能、電性、磁性等，這些都與應(yīng)用范圍有直接關(guān)系。而產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ξ锪系牧６燃傲６确植季袊?yán)格的要求。粉碎是當(dāng)代飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)社會(huì)必不可少的一個(gè)工業(yè)環(huán)節(jié)。粉畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 體技術(shù)被看作是高技術(shù)工業(yè)最重要 的基礎(chǔ)技術(shù)之一。 我國農(nóng)作物秸桿資源十分豐富，年產(chǎn)量高達(dá) 517 億噸。秸稈中含有可消化干物質(zhì) 35%～ 50%。粗蛋白 3%～ 8%，特別適合于喂飼牛、羊等反芻動(dòng)物。改革開放以來，我國糧食總產(chǎn)量提高很快，但是我國人口多，人均耕地少，每年人均占有糧食一直低于 400kg，不可能提供大量糧食用作飼料。因此，充分利用和開發(fā)農(nóng)作物秸稈飼料，發(fā)展“節(jié)糧型畜牧業(yè)”，特別是對(duì)于發(fā)展農(nóng)區(qū)秸稈養(yǎng)牛，具有十分重要的意義。80 年代以來，我國對(duì)農(nóng)作物秸稈處理進(jìn)行了許多研究工作。應(yīng)用最廣泛的是粉碎和鍘切機(jī)械加工，因?yàn)?，無論是化學(xué)處理還是生物處理 ，其首先的工序需要將秸稈粉碎或鍘切。下面對(duì)我國飼料粉碎機(jī)械和秸稈切碎機(jī)械的發(fā)展情況作一概述，并對(duì)存在的一些問題進(jìn)行初步探討。 20 世紀(jì) 90 年代以來，我國飼料機(jī)械行業(yè)中的企業(yè)江蘇正昌集團(tuán)和江蘇牧羊集團(tuán)，大膽引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，根據(jù)當(dāng)前國際上飼料粉碎機(jī)發(fā)展的潮流，先后開發(fā)生產(chǎn) 160200 kW 的水滴型粉碎機(jī)、立軸式粉碎機(jī)。如其中的水滴型粉碎機(jī)采用了有利于提高效率的水滴型粉碎室，錘篩間隙可調(diào)，實(shí)現(xiàn)了粗細(xì)微粉碎，還可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)負(fù)荷控制等特點(diǎn)。上海春谷實(shí)業(yè)有限公司最新研制開發(fā)的橫寬形振動(dòng)篩錘片式粉碎機(jī)，它是由電 動(dòng)機(jī)、多層篩體 (篩體分內(nèi)層篩和外層篩 )、振動(dòng)器、機(jī)體等組成。飼料的粗粉碎和超細(xì)粉碎兩者可以通用，效率高，粉粒比較均勻，對(duì)水分較高的原料和含纖維的原料有較好的適應(yīng)性，易損件篩片壽命長，錘片更換周期長等優(yōu)點(diǎn)。 經(jīng)過 50 多年的研究、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和改進(jìn)，國產(chǎn)錘片式粉碎機(jī)的技術(shù)水平和性能已接近或達(dá)到國際同類產(chǎn)品先進(jìn)水平。我國飼料粉碎機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品品種、規(guī)格齊全，能基本滿足我國畜牧、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的需要，但在目前社會(huì)整體能源短缺的背景下，錘片式粉碎機(jī)還是存在功耗高的缺點(diǎn)顯得尤為突出。 飼料粉碎機(jī)械是我國應(yīng)用最為普遍的粉 碎機(jī)械，也是最為典型的粉碎機(jī)械，其中粗飼料粉碎機(jī)械主要有通用飼料粉碎機(jī)械、草粉加工機(jī)械、秸稈揉搓機(jī)械和多功畢業(yè)設(shè)計(jì)（論