1、工作原理頂部電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸節(jié)直接帶動(dòng)內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)，底部電機(jī)通過(guò)皮帶輪，經(jīng)三角皮帶帶動(dòng)外轉(zhuǎn)盤(pán)。工作時(shí)，內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)、外轉(zhuǎn)筒以相反方向高速旋轉(zhuǎn)。塊狀飼料通過(guò)進(jìn)料口下落，經(jīng)進(jìn)料預(yù)篩分，放走細(xì)顆粒后，進(jìn)入內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)區(qū)，飼料即在該區(qū)內(nèi)受到撒料盤(pán)的拋撒及打擊板錘的沖擊并獲得高速而被拋向外轉(zhuǎn)筒區(qū)（該區(qū)由拋物線反擊板構(gòu)成），此時(shí)飼料轉(zhuǎn)而受到高速且旋轉(zhuǎn)方向相反的外轉(zhuǎn)盤(pán)拋物線反擊板的強(qiáng)烈反沖擊，部分飼料被急劇破碎。同時(shí)，在內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)、外轉(zhuǎn)盤(pán)間隙處飼料被剪切或被反彈與后續(xù)高速塊狀飼料相遇而發(fā)生高速碰撞破碎，然后叉以高速?gòu)耐廪D(zhuǎn)盤(pán)反擊板處被拋向內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)，再次接受打擊板錘沖擊。飼料經(jīng)過(guò)在上述三個(gè)區(qū)受到的強(qiáng)烈沖擊、剪切和互相碰撞等作用而被破碎成為粉料，經(jīng)出料篩篩分后，合格產(chǎn)品通過(guò)底部上的出料口卸出，大塊的未破碎飼料在離心力驅(qū)動(dòng)下沿篩面斜坡爬升至外轉(zhuǎn)盤(pán)內(nèi)襯下部，再次進(jìn)入破碎區(qū)被破碎。
2、樣機(jī)故障與故障分析
2.1樣機(jī)故障
在自擊式飼料粉碎機(jī)完成初次設(shè)計(jì)、加工后首次試機(jī)時(shí)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)飼料粉碎機(jī)振動(dòng)的振幅隨轉(zhuǎn)速上升而由弱到強(qiáng)遞增，并且徑向振動(dòng)比軸向振動(dòng)劇烈，在內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速上升到1300r/min左右時(shí)（內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)工作轉(zhuǎn)速為1450r/min;外轉(zhuǎn)盤(pán)工作轉(zhuǎn)速為700r/min），整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生異常強(qiáng)烈的振動(dòng)，致使電機(jī)毀壞，整個(gè)系統(tǒng)也隨之崩潰。整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)機(jī)運(yùn)行到產(chǎn)生這一重大故障的過(guò)程只發(fā)生在很短的時(shí)間內(nèi)。
2.2故障分析
從飼料粉碎機(jī)振幅隨轉(zhuǎn)速上升來(lái)看，故障可能與內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)不平衡、軸承早期損傷、內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)缺損或有裂紋、內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)零部件配合松動(dòng)或地腳螺栓聯(lián)接松動(dòng)有關(guān)。考察了解到該飼料粉碎機(jī)是參照國(guó)內(nèi)外類似產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的，對(duì)具有較高轉(zhuǎn)速的內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)僅用一般常規(guī)設(shè)計(jì)方法，而沒(méi)做結(jié)構(gòu)模態(tài)分析和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)計(jì)算，所以，內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速上升到一定程度振動(dòng)突然加劇，也可能存在設(shè)計(jì)失誤，致使內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)臨界轉(zhuǎn)速靠近工作轉(zhuǎn)速引起了系統(tǒng)共振。此外，還可能同時(shí)存在聯(lián)軸器安裝不正、內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)局部碰摩等原因，從而加劇系統(tǒng)的振動(dòng)。
結(jié)合飼料粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、故障現(xiàn)象及旋轉(zhuǎn)機(jī)械通常的故障機(jī)理，對(duì)飼料粉碎機(jī)故障作故障樹(shù)分析。
經(jīng)對(duì)飼料粉碎機(jī)逐步進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)在所有的基礎(chǔ)事件（除共振外）中，同時(shí)存在內(nèi)外轉(zhuǎn)盤(pán)沒(méi)有進(jìn)行動(dòng)平衡、加工裝配精度低、內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)上的零件裝配精度低、內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)長(zhǎng)期存放不當(dāng)及安裝時(shí)造成軸彎曲變形等事件，這些事件均會(huì)不同程度地造成飼料粉碎機(jī)的振動(dòng)。但振動(dòng)如此劇烈，除此之外是否還存在設(shè)計(jì)缺陷，飼料粉碎機(jī)工作轉(zhuǎn)速是否接近內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)臨界轉(zhuǎn)速呢？從現(xiàn)象上分析，此次劇烈振動(dòng)與共振很相似，但還需從理論上進(jìn)行確定。
3、飼料粉碎機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算
3.1臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算方法
根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(ISO)，臨界轉(zhuǎn)速定義為：系統(tǒng)共振時(shí)發(fā)生響應(yīng)的特征轉(zhuǎn)速。由于軸是一個(gè)彈性體，其旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生以離心力為表征的干擾力，從而引起軸的彎曲振動(dòng)，當(dāng)這種強(qiáng)迫振動(dòng)的頻率與軸彎曲自振頻率相重合時(shí)，就出現(xiàn)彎曲共振現(xiàn)象。從理論上說(shuō)，此時(shí)軸的彎曲變形將無(wú)限制地增加，以致造成軸的破壞。
臨界轉(zhuǎn)速分析的主要目的在于確定轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)的各階臨界轉(zhuǎn)速，并按照經(jīng)驗(yàn)或有關(guān)技術(shù)規(guī)定，調(diào)整轉(zhuǎn)速，使其適當(dāng)遠(yuǎn)離機(jī)械的工作轉(zhuǎn)速，以得到可靠設(shè)計(jì)。例如，設(shè)計(jì)地面旋轉(zhuǎn)機(jī)械時(shí)，一般要求：對(duì)于工作轉(zhuǎn)速低于一階臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子，應(yīng)使n<0.75n；對(duì)于工作轉(zhuǎn)速高于其一階臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子。
目前已經(jīng)發(fā)展出多種較為完善的臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算方法，如矩陣迭代法、傳遞矩陣法、能量法、特征方程法和數(shù)值積分法等。其中傳遞矩陣法是各類旋轉(zhuǎn)機(jī)械制造工業(yè)中最為通用的臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算方法，發(fā)展得也最為完善。內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)的臨界轉(zhuǎn)速用傳遞矩陣法計(jì)算。
傳遞矩陣法的基本原理是：取不同轉(zhuǎn)速值，循環(huán)進(jìn)行各軸段截面狀態(tài)參數(shù)的逐段推算，直至滿足轉(zhuǎn)軸另一端的邊界條件。計(jì)算轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，要把轉(zhuǎn)軸分成許多等截面段（軸段），凡是輪盤(pán)、集中質(zhì)量、聯(lián)軸器、軸承等所在位置。
3.2內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算
為了便于計(jì)算，把內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)簡(jiǎn)化為具有若干個(gè)集中質(zhì)量的多自由度系統(tǒng)。即沿軸線把轉(zhuǎn)子質(zhì)量及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量集中到若干結(jié)點(diǎn)上，結(jié)點(diǎn)一般選在有集中質(zhì)量的葉輪、聯(lián)軸器和軸截面有突變處及軸支承點(diǎn)、軸端部等位置。結(jié)點(diǎn)的質(zhì)量及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量除本身以外，還應(yīng)加上左右軸段二分之一的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
對(duì)于內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)，最后一段是一個(gè)懸臂，沒(méi)有外力和力矩，即M與Q均等于零，因此在方程中其系數(shù)的行列式△等于零。首先選取轉(zhuǎn)速n=1 300 r/min計(jì)算，輸入各軸段參數(shù)計(jì)算得：A=101270，用n=1 325 r/min計(jì)算，得：A=-9710，△變?yōu)樨?fù)值，可見(jiàn)等于零的值存在于1300~1325。這時(shí)，可根據(jù)兩次計(jì)算所得行列式之值應(yīng)用插值法，求得一階臨界轉(zhuǎn)速為1 322.8r/min。
臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際相吻合，說(shuō)明在轉(zhuǎn)速上升過(guò)程中激勵(lì)了內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)的固有頻率，發(fā)生了共振。因此，初始設(shè)計(jì)存在失誤，設(shè)計(jì)缺陷是造成本次故障的主要原因。同時(shí)，結(jié)合對(duì)內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)的故障分析可以看出，設(shè)備在加工制造過(guò)程中留下的工藝缺陷及安裝不當(dāng)?shù)仍蚣觿×嗽O(shè)備開(kāi)機(jī)后的振動(dòng)，從而一并造成此次樣機(jī)試驗(yàn)中的重大故障。
4、飼料粉碎機(jī)改進(jìn)
針對(duì)以上分析和內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算結(jié)果，以及設(shè)備的特點(diǎn)，對(duì)自擊式飼料粉碎機(jī)提出如下改進(jìn)措施：①重新確定工作轉(zhuǎn)速，在不明顯影響粉碎效率的情況下，將工作轉(zhuǎn)速重新調(diào)整到為900r/min，以避免激勵(lì)內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)的固有頻率；②增加內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)軸的支承剛度，并適當(dāng)減小內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)直徑尺寸，以增加其固有頻率；③提高加工精度、焊接質(zhì)量，嚴(yán)格、正確地進(jìn)行裝配；④將反擊板等易損件換為新型耐沖擊、抗磨損特殊材料；⑤按技術(shù)要求對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡處理。
通過(guò)采取上述措施，對(duì)飼料粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等進(jìn)行改進(jìn)后，重新試機(jī)，其運(yùn)行狀況良好，振動(dòng)幅度明顯降低在正常范圍之內(nèi)。
5、結(jié)語(yǔ)
飼料原料的粉碎是飼料加工中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。自擊式飼料粉碎機(jī)科學(xué)地綜合了塊狀飼料沖擊破碎與打擊破碎及動(dòng)態(tài)篩分的功能，可以較好地控制出料粒度大小，獲得較為顯著的節(jié)能效果。通過(guò)改進(jìn)后，飼料粉碎機(jī)機(jī)件負(fù)荷達(dá)到了較合理的配置，穩(wěn)定性有了較大幅度的提高。隨著產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的進(jìn)一步完善，該機(jī)有望成為一種應(yīng)用廣泛的新型高效飼料粉碎設(shè)備。
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