粉碎是飼料加工生產(chǎn)過程中主要的工序之一，一般飼料中需粉碎的原料占配方比例的50%～80%。我國每年粉碎總量巨大，原料粉碎已經(jīng)遍及許多行業(yè)。錘片式粉碎機(jī)在加工業(yè)機(jī)械中占據(jù)重要的地位，因此對錘片式粉碎機(jī)的研究顯得尤為重要，而此類機(jī)械中的工作部件即錘片是決定其工作性能及質(zhì)量的關(guān)鍵。另外，錘片是易損部件，所以對粉碎機(jī)錘片進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，可降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，是當(dāng)前的一個(gè)研究方向。
1、錘片粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理
錘片粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)見圖l。圖1所示，錘片粉碎機(jī)系統(tǒng)一般由供料裝置、機(jī)體、轉(zhuǎn)子、齒板篩片（板）、排料裝置，以及控制系統(tǒng)等部分組成。錘架板和錘片組構(gòu)成的轉(zhuǎn)子由軸承支撐在機(jī)體內(nèi)，上機(jī)體內(nèi)安有齒板，下機(jī)體內(nèi)安有篩片包圍整個(gè)轉(zhuǎn)子，構(gòu)成粉碎室。錘片用銷子連接在錘架板的四周，錘片之間有隔套（或墊片），使錘片彼此錯(cuò)開，按一定規(guī)律均勻地沿軸向分布排列。
錘片式粉碎機(jī)工作時(shí)，原料從喂料斗進(jìn)入粉碎室，受到高速回轉(zhuǎn)錘片的打擊而破裂，以較高的速度飛向齒板，經(jīng)齒板撞擊進(jìn)一步破碎，如此反復(fù)打擊、撞擊，使物料粉碎成小碎粒。在打擊和撞擊的同時(shí)，原料還受到錘片端部與篩面的摩擦、搓擦作用而進(jìn)一步粉碎，在此期間，較細(xì)顆粒再次受到粉碎，直到從篩片的篩孔漏出。錘片式粉碎機(jī)的工作過程主要由兩方面構(gòu)成：一是物料受錘片的沖擊作用；二是錘片與物料、篩片（或齒板）與物料，以及物料相互間的摩擦作用。對于谷物等脆性物料，主要受沖擊作用而粉碎；對于韌性大的物料，主要受摩擦作用而粉碎。無論何種物料的粉碎，都是沖擊、摩擦和搓擦等作用的綜合結(jié)果，富通新能源生產(chǎn)銷售秸稈顆粒機(jī)、秸稈粉碎機(jī)等生物質(zhì)燃料成型、木屑烘干等機(jī)械設(shè)備。
在加工過程中，錘片的機(jī)械性能、硬度、耐磨性能、結(jié)構(gòu)尺寸等直接影響原料的加工水平。錘片磨損嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生破碎，打壞主設(shè)備機(jī)體，不僅降低生產(chǎn)加工效率，而且嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。所以該文將對錘片的形狀、尺寸、材料熱處理方式進(jìn)行了改進(jìn)。
2、工作部件形狀的設(shè)計(jì)
2.1 T型錘片
2.1.1把錘片端部面積加大，以提高其正面沖擊率物料進(jìn)入粉碎室后，由于離心作用，物料在篩片、齒板附近作環(huán)形運(yùn)動(dòng)，因而錘片沖擊部位在錘片端部。如果將整個(gè)錘片加厚，正面沖擊率可以提高，但非工作部分推動(dòng)空氣運(yùn)動(dòng)的面積也加大了，使空氣環(huán)流速度加快，從而減少了錘片對物料的相對沖擊速度，降低了物料的破碎效率。如果只加大工作部分的面積，減少非工作部分的面積，既可提高正面沖擊率。又可減少空氣環(huán)流速度，從而增加了錘片對物料的相對沖擊速度，提高了物料的破碎效率。
2.1.2給沖擊部分一個(gè)斜面，減少粉碎對篩孔的入射角標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)動(dòng)路線存在兩個(gè)問題：一是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(huì)被錘片再次打擊；二是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而受錘片再次沖擊。這兩種狀況都會(huì)造成不必要的特細(xì)粉末，降低生產(chǎn)效率，浪費(fèi)能量。如果給沖擊部位一個(gè)斜角a!，使玉米與錘片沖擊面斜碰，這樣，受錘片沖擊的物料碎粒就向篩片方向反射，大大減小了物料碎粒對篩孔的入射角。這樣就加快了物料的排出速度，減少了重復(fù)沖擊，因而提高了效率，降低了能耗，而且提高了物料顆粒的均勻度。
2.1.3 T型錘片的裝機(jī)數(shù)量減少 由于錘片工作部位面積加大，它的裝機(jī)數(shù)量減少，粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子的體質(zhì)量也隨之減輕，從而減少了粉碎機(jī)的內(nèi)部能耗。
2.2有效工作尺寸的改進(jìn)
在加工過程中，原料通過高速旋轉(zhuǎn)的主軸上安裝的錘片的錘頭部分撞擊物料而達(dá)到粉碎作用，錘片的其余部分只是為錘頭部分服務(wù)的，不直接參與加工，不會(huì)造成磨損。改進(jìn)后的錘片見圖2。原用錘片見圖3。圖2表明，錘頭增
厚，相當(dāng)于增加了一個(gè)錘頭或增加了一塊錘片（形成復(fù)式使用）。圖2與圖3比較，圖2增加的尺寸只在錘頭一小部分，增加質(zhì)量0,19 ks．但在原錘頭另一工作面（原工作面）處減少了0.19 kg，使總質(zhì)量1.60 kg保持不變，不增加主機(jī)的負(fù)荷，不影響主軸及設(shè)備的平衡；由于錘片易磨損面是電機(jī)主軸運(yùn)轉(zhuǎn)方向的逆向面，因此，圖2的錘片在正面磨損后，可將錘片反過來安裝，一塊錘片可2次使用，錘片壽命比原錘片壽命延長I倍。
錘片厚度對粉碎機(jī)工作性能的影響很大。錘片厚度不同，所產(chǎn)生的打擊力和接觸面積也不同。一般來說，隨著錘片厚度變薄，粉碎機(jī)生產(chǎn)效率會(huì)有所上升，即錘片越薄粉碎效果越好。粉碎機(jī)在粉碎玉米等脆性物料時(shí)，主要靠錘片高速?zèng)_擊使物料顆粒粉碎；在粉碎莖蔓類物料時(shí)，則是靠錘片的高速?zèng)_擊而使物料與篩片、錘片棱角，以及齒板發(fā)生劇烈搓擦來粉碎物料。試驗(yàn)證明，薄錘片有利于這兩個(gè)過程的進(jìn)行。但錘片不能過薄，否則錘片的耐磨性變差，使用效率下降。因此在不影響錘片使用壽命的情況下，應(yīng)采用較薄的錘片，一般為2—5mm。
3、錘片材料及熱處理的設(shè)計(jì)
3.1 選用材料及熱處理的方式
若選用低碳鋼，固體滲碳淬火，滲碳層厚度一般為0.8．．1.2 mm(錘片厚度2哪時(shí)為0_3—0.5 mm)，表面硬度一般為HRC56-62．跟銷孔周4 mm范圍內(nèi)硬度不超過HRC28。其特點(diǎn)是工藝簡單，錘片表面硬、內(nèi)層軟，當(dāng)滲碳磨損后，內(nèi)層磨損則很快。
若選用中碳鋼，其熱處理后淬火區(qū)硬度為HRC50～57，非淬火區(qū)硬度不超過HRC28。整體淬火，易發(fā)生裂紋。
特種鑄鐵有激冷白口鑄鐵、白口鑄鐵等溫淬火、中錳球磨淬火和可鍛鑄鐵等。鑄鐵錘片取材方便，經(jīng)激冷后，耐磨性高、成本低；但必須控制錘片的生產(chǎn)工藝，確保質(zhì)量，防止使用中發(fā)生斷裂而導(dǎo)致嚴(yán)重事故。
3.2根據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部強(qiáng)化
在錘片工作棱角處，須堆焊碳化鎢合金，焊層厚1--3 mm。堆焊碳化鎢合金錘片比65 Mn整體淬火錘片的使用壽命將大大提高。堆焊碳化鎢錘片的焊接工藝要求高，而且粉碎轉(zhuǎn)子平衡的要求高；或?qū)⒃绣N片材料改為“ZG45#+3q的錳、鉻、鎳”；澆鑄成合金鑄鋼，同時(shí)進(jìn)行表面淬火處理，可以提高其表面硬度和耐磨性能。
3.3錘片在鑄造過程中的均勻冷卻
錘片在鑄造過程中，特別是400℃~700qC時(shí)，須均勻冷卻，以減低錘片在冷卻過程巾的變形，從而改變錘片的強(qiáng)度，疲勞極限和剛性等重要性能，以適應(yīng)錘片的工作要求。
4、錘片數(shù)量、排列以及速度的確定原則與方法
4.1錘片數(shù)量
錘片數(shù)目的多少對粉碎機(jī)的性能有一定的影響。錘片數(shù)目多、密度偏大，粉碎機(jī)工作時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)錘片打擊物科的次數(shù)可能增加，粉碎能力高。同時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)子所需力矩增大，空載功率偏高，粉碎機(jī)有效功率相對減少；錘片數(shù)目少，在單位時(shí)間內(nèi)錘片打擊物料的次數(shù)偏少，粉碎能力降低，效率下降。合理的錘片數(shù)目只能通過實(shí)驗(yàn)來確定。
4.2錘片排列方式
錘片有螺旋、對稱、交錯(cuò)、對稱交錯(cuò)4種排列方式。不同的排列方式，會(huì)使物料環(huán)流層運(yùn)動(dòng)狀態(tài)沿軸向分布也不同。錘片的高速?zèng)_擊，一方面使環(huán)流層加速，另一方面產(chǎn)生向側(cè)后方向的渦流。由錘片沖擊造成的環(huán)流氣，沿軸向成周期性的梯度分布，靠近錘片中心處的速度最大，從錘片中心向兩側(cè)沿軸向逐漸減少，相鄰兩片中間的速度最小，環(huán)流層沿軸向的平均速度梯度對粉碎機(jī)的性能有較大影響。此值過大，意味著環(huán)流層的平均速度較低，有助于物料通過篩孔，同時(shí)錘片運(yùn)動(dòng)軌跡過少，直接影響粉碎效果。此值過小，則要增加錘片數(shù)量，增加不必要的原材料和能量消耗。因此，根據(jù)粉碎機(jī)的不同情況，選擇合適的錘片排是非常必要的。在飼料的生產(chǎn)過程中，對錘片的排列方式是：錘片運(yùn)動(dòng)軌跡盡量不重復(fù)，沿粉碎室工作寬度錘片的運(yùn)動(dòng)軌跡分布均勻，物料不推向一側(cè)，有利于轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)平衡。
4.3錘片速度
錘片速度對粉碎機(jī)的生產(chǎn)率和功率消耗有很大影響。錘片速度過低時(shí)打擊能力下降，抽吸粉料的風(fēng)力也小，故生產(chǎn)率低，電耗增加；錘片速度高時(shí)，粉碎能力和排粉能力加大，使生產(chǎn)率提高。但由于轉(zhuǎn)子的鼓風(fēng)作用增大，粉碎室渦旋作用加強(qiáng)，導(dǎo)致空載功率消耗增加，同時(shí)也使物料速度過高，排出篩孔的機(jī)會(huì)減少，因此粉碎效率也相對下降；此外，如果錘片速度過高，軸承摩擦和攪動(dòng)空氣的功率消耗就會(huì)劇增，使單位產(chǎn)品能耗明顯提高。根據(jù)國內(nèi)外資料，最佳錘片線速度隨不同物料的物理和機(jī)械特性而不同，據(jù)介紹，當(dāng)使用5.2 mm孔徑的篩片時(shí)，幾種常見物料的最佳線速度見表1。
線速度過快，空載功率就加大，振動(dòng)與噪音就加大。為了降低噪音，可采用大直徑、低轉(zhuǎn)速粉碎機(jī)。如粉碎機(jī)轉(zhuǎn)速由2 550 r/min降到2200 r/min時(shí)，噪音可降低2~3dB。在實(shí)際生產(chǎn)中，粉碎機(jī)的應(yīng)用是多元的，需要有較強(qiáng)的通用性。常用錘片式粉碎機(jī)錘片末端的線速度大多為80-90 m/s。
5、結(jié)果與建議
對于普通的原料加工，錘片式粉碎機(jī)的應(yīng)用廣泛，錘片是粉碎過程中易損部件，是影響生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本的重要因素。該文對其工作部件的形狀及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了研究設(shè)計(jì)，可以有效地提高粉碎機(jī)的性能，降低加工成本。錘片在采用表面硬化處理時(shí)，不得低于所規(guī)定的強(qiáng)度指標(biāo)。熱處理后的錘片不允許有裂紋，扭曲不大于1mm。錘片銷孔的周圍不允許有毛刺等缺陷。錘片應(yīng)涂防銹劑，并且應(yīng)儲(chǔ)存在清潔、干凈、通風(fēng)處，不得接觸酸性等有害物質(zhì)。該設(shè)計(jì)不是最優(yōu)的設(shè)計(jì)，在實(shí)際生產(chǎn)中還可以不斷改進(jìn)，以便達(dá)到最優(yōu)效果。
