顆粒物料的粉碎及粗破物料的微粉碎是飼料加工廠最重要的工序之一，亦是動力消耗最大的工段，一般占整個飼料廠總能耗的30%—50%．提高粉碎效率是節約能耗的重要途徑之一。顆粒物料及粗破物料在粉碎腔內受旋轉錘片的撞擊和摩擦，使被粉碎的物料形成比原顆粒更小的顆粒，飼料粉碎粒度畜禽飼料為毫米級和微米級，魚蝦飼料屬微米級。在有篩的
粉碎機內，當顆粒物料被粉碎后尚未完成粉碎作業的全過程，必須使粉碎達到粒度要求的顆粒通過篩孔排出機外，才完成粉碎的全過程。所以，有篩錘片粉碎機粉碎作業應包括顆粒物料的粉碎和達到粒度粉料通過篩孔兩個階段。為此，有篩錘片粉碎機粉碎作業的分析研究，只需從兩個階段來討論。
有篩錘片粉碎機粉碎的單位能耗，一般來說在篩孔02 mm時，粉碎玉米單位能耗國內外較先進的指標為：0.11-0.13 t/(kW．h)，01 mm時單位能耗0.030。0.032 t/(kW-h)。為此，國內外飼料科技工作者和飼料機械生產廠商進行了長時間的研究和改進，使有篩錘片粉碎機的粉碎效率取得了不同程度的提高，一般粉碎效率可提高l0%-20%已屬于較先進的粉碎性能。為了改進現有粉碎機的結構，提高粉碎機的產量。對有篩錘片粉碎機物料在粉碎室內的運動狀態、粉碎過程和通過篩孔時的受力狀況等問題進行討論是十分有益的。
1、粉碎機系統的構成
粉碎機系統的構成常為粉碎機喂料器、粉碎機、密封水平輸送機、脈沖布袋除塵器（含風機）及垂直斗式提升機等系統組成。每一部分參數確定的正確與否、設備布置的合理與否對粉碎效率均有不同程度的影響。
2、物料在有篩錘片粉碎室內的運動狀態
2.1物料在粉碎室內的運動狀態
2.1.1 粉碎物料和錘片粉碎機的基本參數
2.1.1.1粉碎前物料及粗粉碎后物料的基本特性和要求
飼料廠顆粒原料及已粗粉碎粉料的特性f以玉米為例）：顆粒原料以玉米為主及已粗粉碎粉料的密度為1.2～1.4 g/cm3;玉米顆粒單粒質量為0.5—0.6 9及粗粉碎粉料的單粒質量為0.001 56-0.05 9；顆粒玉米粒度為10 mmx8 mmx5 mm。粉碎后物料以禽畜和魚蝦為主的粗碎、細粉碎和微粉碎，其粒度分別為0.5 -2.0mm、0.3-0.5 mm和0.1-0.3 mm。玉米的壓斷裂破碎力為180~220 Nf不包括高溫干燥玉米）。
2.1.1.2錘片粉碎機作業時的基本特性
錘片粉碎機轉子在工作時錘片端部線速達90 m/s左右，錘片與單粒物料打擊時間。粉碎室內高速旋轉的轉子具有近似于風機的效應，使粉碎室內產生高速旋轉的氣流，粉碎機轉子中心處于負壓狀態可達1 400 Pa左右，轉子錘片外緣處于正壓狀態，約有100Pa左右。在無吸風時，物料進口和篩板篩孔處受正壓氣流作用將有氣流外噴現象，由于正壓氣流使物料與篩面接觸而通過篩孔。
2.1.2物料在粉碎室內的運動狀態
顆粒玉米進機后的粉碎分為：顆粒玉米進機時的粉碎和在粉碎室內粗粉料后的再粉碎兩個階段。其運動分析亦為這兩階段的運動分析。
2.1.2.1 顆粒玉米進機時的粉碎狀態
目前粉碎機主要為由徑向白流人粉碎室上部，物料人粉碎室上部經喂料機自流進入，其速度為1-2 m/s左右，錘片線速90 m/s，粉碎物料相對于錘片幾乎為靜止狀態，物料受到第一次錘片撞擊f見圖3）。粉碎機轉子直徑為1 120 mm．轉子圓周分布6片錘片，第一片錘片撞擊到第二片錘片撞擊的間隔時間僅為0.006s。玉米以連續參差不齊地進入粉碎室，錘片排列前后左右錯開，確保錘片都能撞擊到玉米。由于顆粒物料進粉碎室排列并非整齊，顆粒物料受到錘片的撞擊多為偏心撞擊，部分為正撞擊，正撞擊顆粒物料受正壓力而斷裂，偏心撞擊顆粒物料受剪切力而斷裂，偏心撞擊要比正撞擊易粉碎物料，僅為正撞擊破碎能量的30%左右。
實際顆粒物料與吸風一同進人粉碎室，并首先沖擊的是外層旋轉的料環，將料環向內移動（見圖3），向內移動距離決定沖擊力大小，沖擊力如能使顆粒料環移到錘片端部撞擊位置為最佳。粉碎或未粉碎的物料受高速旋轉錘片的打擊及轉子的風機效應，加入料環一起作旋轉運動。
2.1.2.2粉碎室內粗粉碎后的再粉碎時狀態
被撞擊粉碎后物料以接近90m/s高速切向飛出，撞向篩板或物料上再次撞擊粉碎，由于粉碎室內物料眾多，物料與物料撞擊時接觸時間大大延長，再次撞擊粉碎效果較差。但物料進入粉碎室經粉碎后，跟隨高速旋轉的轉子產生的氣流并作旋轉運動，物料旋轉線速逐步提升，當物料旋轉運動時與篩板產生摩擦阻力，當該阻力與旋轉物料產生的旋轉力平衡時，物料旋轉線速不再提速。顆粒小和密度小的物料旋轉線速較高，顆粒大和密度大的物料旋轉線速較低。旋轉運動的粉狀物料就產生離心慣性力F=mrw2．由于旋轉的半徑和角速度相同，離心慣性力大小決定顆粒質量。由于粉碎顆粒大小相差40-100倍以上，顆粒大或質量大的物料將貼近篩面，顆粒小或質量小的物料將遠離篩面。其旋轉線速沿半徑方向逐步連續遞減（見圖4）。當有吸風時，吸風能將小顆粒物料吸走靠近篩面，通過篩孔，同時吸風亦增加物料對篩面的壓力和摩擦力。
2.1.2.3粉碎物料通過篩孔的運動分析
粉碎室內物料受到離心慣性力（物料在篩孔內無離心慣性力，僅受離心慣性力通過物料對孔內物料的擠壓力）、轉子的風機效應和吸風在篩板內外的壓力差三者作用，三者作用力是物料通過篩孔的動力。該力使物料貼緊篩面，增加了篩面與物料的運動阻力，使物料旋轉速度下降，其平均速度為錘片端部線速的50%-70%，但物料仍有一定速度在篩面上滑動。而物料接觸篩面并在篩面上滑動，是物料通過篩孔必要條件。
貼近篩面的物料作旋轉運動，物料的運動方向與物料出篩孔方向幾乎是垂直，對物料通過篩孔影響較大。特別是物料分內外層，內層粒度小，外層粒度大，不利于物料通過篩孔，由于錘片在物料中的擾動及吸風使小粉粒靠近篩面，為小粉粒通過篩孔創造了條件。在吸風狀態下，在環形篩面篩孔的穿孔風速分布有較大差異(3~9 m/s)。粉碎機進料口附近的篩板吸風阻力較大，使篩板上部進風不暢，通過篩孔風速較低；通過篩板下部吸風阻力較小，吸風量較上部大，通過篩子L的風速較高，使粉碎后物料易通過下部篩孔。物料粉碎的平均粒度隨篩孔減小而均勻。
粉狀物料隨高速旋轉錘片產生的氣流作旋轉運動，其線速達55-65m/s，而物料通過篩孔有一定時間，當旋轉線速使物料越過篩孔的時間小于物料通過篩孔的時間，粉料通過篩孔就困難。因此，線速不宜過高。粉料通過篩孑L的時間取決于作用垂直于篩孔內粉粒的擠壓力、孔內的風速和篩板內外的靜壓差。為此，物料旋轉運動的線速、風壓和風量應有一個最佳的配合。
2.2錘片粉碎機的粉碎原理
實際有篩錘片粉碎機的粉碎過程，包括撞擊粉碎（正撞擊和偏心撞擊）和摩擦粉碎。現就兩類粉碎原理分作如下討論。
2.2.1 撞擊粉碎
高速旋轉錘片質量為mJ，被粉碎物料的顆粒質量為m2，錘片線速90 m/s．粉碎物料顆粒自流入粉碎室，其線速為1～2 m/s左右，物料跟隨高速旋轉的轉子而旋轉，其平均線速達55-65 m/s。被撞擊后的物料線速與錘片線速接近達90m/s。未受錘片撞擊的物料與錘片側面之間有滑動。顆粒物料撞擊為偏心撞擊和正撞擊，粉料的二次粉碎多為正撞擊，而偏心撞擊屬剪切粉碎。正撞擊效果與物料性質有關，物料表面硬度大，撞擊時間短：物料表面韌性好，撞擊時間長；物料料層厚，撞擊時間長。撞擊時間短比撞擊時間長的粉碎效果優。
2.2.1.1 玉米粉碎時撞擊力計算
玉米的壓斷裂破碎力180~220 N。
撞擊時間為1 xl0-3~4xl0-5s，撞擊時間與物料性質有關，脆性撞擊時間短，韌性撞擊時間長，玉米單粒質量0.5~0.6 9，可視錘片質量為無窮大，設玉米的初速度為1 m/s。
當錘片與玉米的線速差為89m/s時，撞擊力為2 225 N遠大于玉米壓斷裂破碎力220 N．具有較好的粉碎效果。
當物料跟隨錘片加速后，錘片與玉米的線速差為90 m/s-45 m/s=45 m/s時，撞擊力亦達1125 N，此時，仍能較好地粉碎玉米。
因玉米與錘片撞擊很大一部分屬偏心撞擊，偏心撞擊屬剪切粉碎，剪切粉碎所需粉碎力將比正撞擊小70qc-80%．破碎玉米剪切粉碎力只需35-66 N就能粉碎。
2.2.2.2玉米粗粉的再粉碎撞擊力計算
玉米胚乳部分破碎力約50 N，玉米粉再粉碎的撞擊基本屬正撞擊。
撞擊時間為1x10-5~4x10-5 s，撞擊時間與物料性質有關，脆性撞擊時間短，韌性撞擊時間長。所以，玉米粉特別是粉質部分撞擊時間較玉米顆粒長，玉米粉質量0.001 56—0.05 9；而且玉米粉已在粉碎室內作旋轉運動，其線速達50 m/s，與錘片速差40m/s左右。
撞擊力F=m V/ta
F=0.05 gx40 m/sxl0-3/3x10-5=66(N)
高速旋轉的錘片66 N的撞擊力對玉米的胚乳部分能粉碎，而且顆粒越小和顆粒密度越低的物料越難粉碎，當玉米粉單粒質量小于0.037g（約為0.4-0.45 mm)以下時，靠錘片撞擊難以粉碎較小顆粒物料，最后到靠撞擊亦難以粉碎的地步。
由于有篩錘片粉碎機實際在撞擊粉碎過程中不是單顆粒粉碎，在物料進料口及粉碎室內，粉碎物料屬群體狀態下進行撞擊粉碎，粉碎物料既有一定密度，又處于松散狀態。撞擊粉碎時將延長撞擊時間和減少撞擊力，這對粉碎更為不利。
2.2.2摩擦粉碎
由于進入粉碎室的粉碎物料屬群體狀態下運動，群體物料在粉碎室內構成一個接近篩面形狀的料環，料環厚度一般在40—60mm左右。料環隨高速旋轉錘片產生的氣流在錘片帶動下作旋轉運動，但物料旋轉的線速低于錘片線速，平均線速55-65 m/s。而且，料環內部有分層，旋轉速度從里層到外層連續逐漸遞減，外環物料線速達30-50 m/s．與篩板速差亦有30—50m/s。該旋轉物料的線速產生的離心慣性力作用于篩板上，使物料與篩板之間產生摩擦力，只要篩板內表面和錘片側面有足夠的粗糙度，該摩擦力對群體粉狀物料可獲得較好的摩擦粉碎效果。該摩擦粉碎效果與物料對篩板的線速差和篩板粗糙度有關。摩擦粉碎屬摩削粉碎和切削粉碎，而切削粉碎的破壞力僅為10~20N．所以，摩擦粉碎是一種有效的粉碎形式。整粒玉米的粉碎，主要以撞擊粉碎為主，而在粉碎室內高速旋轉的粗粉碎物料以撞擊粉碎和摩擦粉碎共同作用，過度到以摩擦粉碎為主。所以，撞擊粉碎和摩擦粉碎兩者均為重要的粉碎形式，特別當篩板具有較高的粗糙度，摩擦粉碎的效果更為顯著。所以，新篩板比舊篩板粉碎效果好，就是該因素的作用。
（信息來自：富通新能源粉碎機
http://www.jiankongpf.cn/psjxsj/）
