锤片式粉碎机(共14页)

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1、精选优质文档-----倾情为你奉上 圈饲斛加工2009-N0． 7搏CERE和AL&F饲EED料INDIUSTORY商 锤片式饲料粉碎机若干关键技术问题的探讨 曹丽英1”，王顺喜1，武佩2，吴书伦3 1．中国农业大学工学院，北京；2．内蒙古农业大学机电工程学院，内蒙古呼和浩特；3．黑龙江畜牧研究所， 黑龙江齐齐哈尔) 摘要：综合了国内外的粉碎理论和研究成果，针对锤片式饲料粉碎机的筛分效率、使用寿命、噪声和振动等技术难题， 从粉碎理论的角度和实际应用的效果对其进行了探讨，为今后进行深入的研究提供了理论上的参考。 关键词：饲料；锤片式粉碎机；关键技术；粉碎理论 中图分类号： $8

2、17．12+2 文献标识码：A 文章编号：1003—6202(2009) 07—0034—03, The Di scus si on about Mos t I mport ant Te chnol ogi e s of Feed Hammer Mi l l s ABSTRACT：Ba sed on commi nut i on t heor y and st udy r esul t s a t home and abr oad，t he t echni cal pr obl ems suc h as s i evi ng e ffi c i enc y， s er vi ce l i

3、 f e，noi s e and vi br at i on et c．o f f eed hammer mi l l s wer e di s cussed i n r espec t of commi nut i on t heor y and pr act i cal appli cat i on ef f ect ．Thi s pr ov i ded a t heor et i cal r ef er enc e f or f ur t her s tudy． KEYWORDS：f e ed；hamme r mi l l ； i mpor t an t t ec hnol ogy；

4、e ormni nut i on t heor y 粉碎是利用机械力来改变原料的物理性状，破坏物料内 部凝聚力，使大块物料变成粒度满足生产要求的细小颗粒的 过程。粉碎工序是饲料生产中的重要丁序之一，直接影响着 饲料产品后续加下下序和饲料产品质量⋯。锤片式饲料粉 碎机是一种冲击式粉碎设备，因其通用性广、粉碎质量好、传 动连接方式灵活、空载启动迅速、对饲料的温度敏感性弱、占 地面积较小、使用维修方便和生产率高等优点，在国内外饲 料加工行业中得到了广泛应用旧j 。 目前国内外锤片式饲料粉碎机技术正在不断地完善和 提高，涌现了一些新科技，出现了一些新动向，特别是其中一 些关键技术

5、。本文就此简单对其进行分析和探讨。 1粉碎理论和粉碎过程研究 在粉碎原理方面，出现r 不少理论和假设。著名的粉碎 能耗三大理论分别是1867年的P．R．Ri t t i nger ( 德国) 表面积 学说，认为固体物料粉碎时，能耗与新产生的表面积成正比； 1885年F．Kick( 德国) 的体积学说，认为将几何形状相似的 同类物料破碎成几何形状也相似的产品时，能耗与被破碎的 料块的体积或质量成正比；1952年F．C．Bond(邦德) 的裂缝 学说，认为粉碎单位体积物料的粉碎功与裂缝的多少成正 比，而裂缝的多少又和物料颗粒的粒径( 或边长) 的平方根成 反比"、41。此外还有

6、恩·朗夫的冲击理论等。这几种理论都 有其局限性，因为在实际生产中物料的性状并非完全符合这 些理论的假设条件，故这些理论使用起来不太方便，难以发 挥应有的作用。 在粉碎产量和功耗方面，美国的J acobs on( 杰克帕森) 研 究了粉碎机在粉碎谷物类饲料的生产率与输出功率和筛孔 直径是成比例的，即： G=JPd， (1) 式中，G为生产率，P为输出功率，d为筛孔直径，．，为杰克帕 森系数，该系数的具体值可通过实验得到。51。 在粉碎粒度分布方面，日本推崇粉碎机理的解析方法， 该方法是用粉碎产品的分布状态来研究粉碎机理，应用较多 的解析粉碎法是Ros i n—Ramml

7、er 公式旧。1： G=1一exp( 一ad“) ， ( 2) 式中，d为颗粒的粒径，n为指数，口为系数，G为颗粒累计质 量百分数。它是颗粒粒径分布的累计分布形式。只要指数n 及系数a确定了，式( 2) 就可以确定该颗粒的粒径分布。 在粉碎过程方面，影响较深的研究是1959年德国( 前西 德)学者Fr i edr i ch利用高速摄影技术对单粒玉米的粉碎过程 进行的研究。他发现在大多数情况下，玉米在粉碎室里受到 的是偏心冲击析不是正面冲击。由于偏心冲击作用，不能正 面击碎物料，所以耗费了较多的能量。至今Ff i edr i ch的研究 成果仍被部分研究者所引用。 事实上，

8、物料粉碎是一个非常复杂的过程，影响粉碎效 果的因素很多，例如，多相流里各种颗粒在高速运动状态下 的个体行为极难观察或理论模拟；物料实际发牛的详细粉碎 机理或粉碎过程中很多环节都不甚清楚，比如物料不同大 小、不同形状颗粒之间的相互碰撞、摩擦造成物料的破碎机 理以及粉碎规律的研究等。比较精确或定鼍化的非常实用 的粉碎理论还比较稀缺，虽然对物料粉碎理论或粉碎过程的 很多研究都进行了宏观或统计观察或定性分析研究，但是精 确而详细的物料粉碎理论还有很多内容需要进行更深入研 究，粉碎理论未来的研究道路还很艰难。 收稿日期：2009- 03- 25； 修回日期：2009 - ' 06-

9、05 基金项目：国家科技支撑计划项目(课题任务书编号：2006BADl 2809) 作者简介：曹丽英( 1980一) 。女．博士研究生，主要从事农业机械测试与控制面的研究。 通讯作者：王顺喜( 19 59一) ，男，教授，博士生导师，主要从事饲料加工工程、机电工程和农业机械装备工程的研究。 曹丽英等：锤片式饲料粉碎机若干关键技术问题的探讨／2009缶囊7期 2筛分机理的研究 在筛分机理方面，有代表性的研究是Thyn和Pechl ak，他 们曾利用同位素示踪技术研究粉碎机内物料的统计运动规 律。国内也有学者利用高速摄影技术对粉碎机的T作原理 及物料在粉碎室内的运动规律进行了研究

10、¨驯。这些研究都 表明影响锤片式饲料粉碎机能耗和效率的一个重要因素是 物料环流层，环流层造成了小于筛孔的碎物料不能及时排 出，导致分离效率降低、物料过度粉碎、无效功耗增加、粉碎 机牛产效率降低和物料的温度升高。关于环流层内大小颗 粒物料的运动、分布规律大体上有两种观点：一种观点认为 环流层是呈疏松状的气固两相流，环流层内的大小颗粒是随 机分布的，没有大小颗粒分层观象，环流层在粉碎室四周分 布是不均匀的，形态也是不一致的。另一种观点认为离心力 场使大颗粒分布在筛片和齿板的工作表面区域，小颗粒则分 布在内侧区域内¨0’“J。为了破坏环流层，人们使用r 异型筛 ( 非圆形)或改

11、变粉碎室的形状，如采用水滴形、椭圆形、八角 形粉碎室¨“。上述努力虽然使粉碎机生产效率有所提高， 但仍没有从根本上解决物料筛分问题。 多种不同粒度随机混合分布的物料颗粒在高速运动状 态下，物料的筛分过程颇为复杂，粉碎室内高速运动物料质 点系中各个微粒质点详细筛分过程轨迹的研究还很缺乏，筛 分效率与相关影响参数的精确数学模犁很少见到，粉碎室内 许多物料详细筛分过程不太清楚，比如粉碎室内多相流流场 形态及其实时变化对物料分离效率的影响规律等。提高筛 分效率是一项关键技术，要想取得突破，筛分机理的深入研 究非常必要。 3锤片、筛片、锤筛间隙的研究 锤片是粉碎机最重要也是最易磨

12、损的工作部件。锤片 末端线速度、锤片形状和厚度、锤片数日、排列方式等都对粉 碎机的生产性能有着密切关系。在粉碎机其他参数小变的 情况下，提高锤片末端线速度可以提高锤片的打击强度和单 位时问内锤片打击物料的次数，也可以提高粉碎机产量和细 化物料的粒度，但锤片末端线速度太高，粉碎机的空载功率 就会增大，能耗、振动和噪声也会随之加大。有研究资料表 明，对于谷物类物料锤片的线速度一般为80～90 m／s，对于 纤维物料一般为105—115 m／s。根据国内外的研究和对比 试验，锤片相对越薄，粉碎效果相对越好，能耗相对降低，但 耐磨性相对变差，使用寿命相对变短。常用的锤片厚度是 4

13、。6 mi l l ⋯。 筛片是控制物料粉碎粒度的基本工作部件。筛片的开 孔率、工作表面、筛片包角、筛孔的排列方式等都是影响筛分 效率和成品粒度的蕈要因素。有些大型锤片式饲料粉碎机 采用了振动筛来提高生产能力．也有把粉碎和筛分过程分开 进行来提高生产率。 锤筛间隙对筛片的通过性能、锤片的粉碎作用、物料的 粒度、锤筛的使用寿命都有影响。锤筛间隙越小，物料的粒 度就越小，粉碎机的产量就越低。筛片的磨损也越严重。锤 筛问隙变大，紧贴筛片的物料受锤片打击的概率降低，生产 效率F降。前苏联的学者认为锤筛间隙应该介于原饲料颗 粒平均粒径的I一2倍。德罔( 前西德) 学者Fri edi

14、 sh认为谷 物类饲料最佳锤筛f s J隙应该是8 mm。我闰粉碎机系列推荐 的锤筛| ．日J隙谷物类为4—8 m／n，秸秆类为10—14 mm，通用性 困 机型为12舢”1。 在保证优良性价比的前提下，提高锤片的耐磨性，延长 其使用寿命不仅可以节约生产成本，减少更换锤片次数，减 轻工人劳动强度，并且可以提高生产效率和企业的经济效 益。研究开发性能高、寿命长的粉碎机锤片也是一项关键技 术。现在的问题是材料热处理技术和各种表面强化技术的 性价比还没有完全过关。这一领域具有很大研究夺问和研 究潜力。锤筛间隙的确定应在一般指导原则下，通过试验获 取最佳锤筛间隙范围值。 4噪

15、声及振动的研究 粉碎机噪声是检验粉碎机性能的一项重要指标。内蒙 农大的武佩等人对锤片式粉碎机的噪声进行了研究，认为在 空载和额定负载下，粉碎机的噪声源主要是空气动力性噪 声，该研究结果为粉碎机降噪设计提供了一定的理论依 据【l 引。在保证锤片末端线速度不变的前提下，增大转子直 径，减小转子转速；提高粉碎机各部件的加工精度和装配精 度；增加隔音罩或增强吸音等降噪措施都有利于粉碎机噪音 控制。国内学者对粉碎机振动也进行了较多研究，比如于翠 萍等分析了粉碎机产生振动的原因，介绍了粉碎机隔振系统 的理论、设计和应用¨“。董艇舰等人对锤片式粉碎机转子 固有频率及振幅做了分析，建立了

16、锤片式粉碎机转子振动的 力学模璎及数学模型，分析了其固有频率及在额定转速下的 振幅与其它参数的关系，为锤片式粉碎机减小振动提供了理 论依据㈣。 随着饲料粉碎机的大型化发展和性能指标的逐步提高， 锤片式饲料粉碎机的振动和噪音问题日益突出。控制或降 低噪音的难点之一是：粉碎机出厂时振动和噪音可以达标， 但经过一段时间的使用后，由于各锤片的不均匀磨损、各部 件装配精度不f 司程度的下降、多种零部件的磨损或移位等多 种凶素的影响，造成了锤片式粉碎机振动加剧和噪音的增 大。如何使锤片式粉碎机在使用了一段时间后，还能够一直 保持粉碎机振动和噪音不超标，是一个关键技术问题。 5国内外

17、典型的锤片式饲料粉碎机 由于锤片式粉碎机的技术进步，饲料粉碎作业具有更高 的效率、更低的电耗和成本。比如，振筛式锤片粉碎机在工 作过程中町不断改变锤筛间隙，破坏粉碎室内环流层，使粉 碎机的粉碎效率较传统机型提高20％以上¨“。 北美地区使用的锤片式粉碎机，直径达1．9 m，筛片面积 4．5 m2，转速3 600 r ／mi n，锤片线速度107 m／ s， 功柳kW， 大多还配有供风系统用于气力输送ⅢJ 。· 美国Roskamp Champi on( CPM)公司的HM系列水滴型 卧式锤片粉碎机，筛孔采用交错开孔排列布置方式，采用不 同筛孔直径(3．2～ 4．8 mm) 的

18、筛片组合使用，效率提高10％ ～15％，可通过调节锤筛间隙来控制产品粒度¨“。 荷兰Van Aar s en公司的2D系列锤片式粉碎机两侧装有 遥控电动换筛装置，在运行中即可更换筛板，配有自动电磁 清洁系统，适应性得到提高。 意大利GBS公司(GOI ．FEm／BERGA／SANTATI) 的 MSVl20／25型立式粉碎机，机体内部涂覆耐磨材料显著降低 了粉碎机噪声。 瑞士Buhl er 公司的DFZK一2型系列双立轴锤片式粉碎 圈曹丽英等：锤片式饲料粉碎机若干关键技术问题的探讨／20眇年■7期 机，自动控制系统中配备有重颗粒剔除、实时监测堵料等功 能，先进合理的结构设

19、计和动力配备使得该机的单位产量电 耗相对早先机型有所降低。 正昌138系列冠军王粉碎机采用组合多腔粉碎室，粉碎 效率较普通机型提高l O％一30％。 牧羊SWFP66×100型锤片式微粉碎机采用可调节的轴 端进风口。有效改善了粉碎机的辅助吸风系统，提高了粉碎 效率。采用“山”型二次粉碎室结构，提高了粉碎效果。 上述饲料粉碎机某些性能的提高是因为在一些关键技 术上有所突破，锤片式饲料粉碎机关键技术的研究很艰巨， 一旦有所突破，将对整个行业的科技进步和社会发展产生巨 大的推动作用。 6未来有待深入研究的一些关键技术探讨 ( 1) 采用现代高新技术详细观察锤片式饲料粉碎机内物

20、 料的瞬间粉碎过程，或用功能强大的计算机软件详细模拟研 究上述粉碎过程，结合多种科学理论( 如碰撞理论、弹性力 学、塑性力学等基本科学理论等) 深层次研究饲料粉碎理论， 创新粉碎原理和方法非常必要。 ( 2)从多相流、流化床、筛分理论等不同学科角度来研究 物料筛分机理，搞清楚详细的筛分过程，并使其能有所突破。 ( 3) 要研究开发新型的使用寿命长和效率高的锤片，特 别是在锤片材料及其耐磨性方面应该加大研究力度。 ( 4) 对锤片式饲料粉碎机使用全程中的自平衡技术进行 攻关研究，从根本上降低噪声及振动的影响范围和程度。 ( 5) 研究开发饲料粉碎机深层测控技术，实现多方位自

21、 动控制，比如锤筛间隙自动调控技术等，使其一直工作在最 佳状态。 ( 6)研究开发新型、高效、优质饲料粉碎机，在传统饲料 粉碎机基础上取得突破，以促进行业科技进步，推动社会进 步。 [ 参考文献] [1]周庆安。姚军虎，刘文刚，等．粉碎工艺对饲料加工和营养价值 及对动物生产性能的影响[ J] ．饲料工业，2002，23 ( 11) ：6—9． [ 2] 刘晃．我国饲料粉碎机的现伏与发展[J ]．渔业现代化， 2004，3( 1) ：42—43． [3] 张国旺． 超细粉碎设备及其应用[M]．北京：冶金工业出社， 20 05． [4]赵敏，卢亚平，潘英民．粉碎理论与粉碎

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25、he Cons t r uct i on and Operat i on of Feed Mi l l ing Fac i l i t i es．Pa r t II ： Pr I Ⅻ№Engi neer i ng Cons ide ra t i ons [EB／OL] ．ht tp：／／a s ae．f r ymult i ．t om．2004—08． [18] 曹康，金征宇．现代饲料加工技术[M] ．上海：上海科学技术 文献出版社，2003． ( 责任编辑：俞兰苓) 上海农科院转基因检测技术填补国内空白 据上海农科院有关人士透露，该院通过几年努力，完成了转基因生物检测技术方法标

26、准方面的研究和转基因 检测标准体系的建设，填补了我国在转基因农产品的定性、定量检测技术方面空白，很大程度上满足了我国农产品 进出口贸易的需要，并取得了一定的经济效益；此外，配合农业部和上海市地方农业行政主管部门开展转基因农产 品执法检查，协助主管部门加强对国内外转基因农产品的监管，使消费者的知情权与选择权得到满足，取得了广泛 的社会效益。 上海农科院在国内外率先开展了转基因油菜T45、转基因玉米MON863的转化事件特异性的序列分析，并建立 了其定性、定量PCR检测方法，检测方法灵敏度达到欧盟和I SO标准要求。 上海农科院利用建立的转基因生物PCR检测技术标准方法，为上海市及周边省市40余家公司和厂家开展了 转基因农产品检测服务，检测了数百批1 000余例样品，产生直接经济效益近100万元，为企业节约检测开支百万 元以上。这些大大促进了我国转基因产品标识制度的实施，满足了消费者对转基因产品的知情权和选择权，保障 了上海乃至全国农产品的正常国际贸易。 ( 摘自RMRB，2009- -07- -02)__ 专心---专注---专业