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振筛剪式锤片粉碎机

时间:2013-08-16 20:51来源:未知 作者:国际畜牧兽医信息网
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粉碎机对我们来说不陌生,我国古代就有磨、桩、臼(jiu)等,估计已有2000多年的历史了,离我们生活再近一点,我们人类的牙齿,也是一付完美的粉碎机,可能有50万年以上的历史了。近代的工业革命,产生了金属制造的粉碎机械,水滴型锤片粉碎机是发展至今比较
      粉碎机对我们来说不陌生,我国古代就有磨、桩、臼(jiu)等,估计已有2000多年的历史了,离我们生活再近一点,我们人类的牙齿,也是一付完美的粉碎机,可能有50万年以上的历史了。近代的工业革命,产生了金属制造的粉碎机械,水滴型锤片粉碎机是发展至今比较成熟的机型。由于饲料粉碎机的效率和均匀度关系到企业的利润和前途,如何改进粉碎机一直是企业界和科技界关心的话题。
一、饲料锤片粉碎机存在的问题
  首先是发现问题,只有准确发现问题,才可能去解决问题,去发明创造。
  
                                               
        图1 、 图2
 
 
 
  先看图1、图2,一种水滴型锤片式粉碎机,通常由进料口、机体、转子、锤片、筛片及其压筛架、电机、出料口等组成,工作时,由电机带动转子,使转子上的锤片旋转,物料从进料口进入后被锤片不断锤击而粉碎,粉碎后的物料粉粒穿过筛片的筛孔,从粉碎机出料口排出。
  这种饲料锤片粉碎机存在以下问题:
  1.物料从粉碎机进料口进入时,方向朝下,粉碎机锤片以切线方向锤击物料,对物料的锤击相对速度大约86-100米/秒(指主体物料速度分布函数,以下同。),这有利于提高粉碎效率,物料进入后经锤片碰击,随锤片同向运动,速度大约在50-100米/秒,此时,锤片对物料的相对速度迅速减小,速度差约10-50米/秒,而粉碎机锤片对物料的相对速度大才有利于提高粉碎效率。
  2.粉碎机为提高粉碎效率,锤片须有很大的运动速度,对动植物类物料来说,一般需100米/秒左右,物料在锤片带动下作同向运动,在对应筛片弧长的区域,也有50-100米/秒左右,而通常物料在筛表面的运动速度希望较低,这样物料沿圆周的切线方向在筛孔表面经过时,容易获得机会和足够的时间穿过筛孔,使得产量和均匀度都提高。根据目前常用的筛孔直径和筛片厚度来分析,物料粉粒在0-20米/秒时,过筛效果会更好,可以明显提高产量和改善粉粒的均匀度,但现有粉碎机不能同时兼顾锤片高速度和筛表面物料低速度,这就是着名的"锤击高速过筛慢速"难题,即"双速问题"(我们在使用双速电机粉碎机时,已经了解这种现象存在,如60型粉碎机4极电机,1450转/分,锤片速度在40-50米/秒时,产量下降,但均匀度提高,60型粉碎机2极电机,2950转/分,锤片速度在100-80米/秒时,产量提高,但均匀度下降。)。
  3.在粉碎机内,物料运动是沿筛表面的切线方向,而物料出筛孔是在筛表面的法线方向,这不利出料。旋转运动的粉状物料就产生离心力场a=rω2,物料随机分布在筛内表面,细粉料穿过筛孔,大粉粒被筛孔档住,在筛近表面就形成一层颗粒分布较粗的料环,该料环有堵筛孔的作用,同时又阻挡了粉碎机内层颗粒分布较细的料环,阻挡了内环细粉料和筛孔接触的机会,如何破坏此物料环,就成为重点,这就是常说的"破环"问题。
  上述问题是困扰粉碎机技术进一步提高的关键难题。
二、现有的改进方案
  长期以来,人们经过努力,已经产生了许多改进的方案。
  典型的是水滴型粉碎机,在进料口成尖形,顺物料切线方向运动,可以将物料环内的物料翻到筛表面,改善出孔方向,增加锤片和物料的相对速度差,但相位有局限(仅第Ⅰ相位)。
  调整锤片和筛片的距离,也可以影响筛表面的物料速度,见图3:
 
                                           图3
 
 
  物料环维持的动力源是锤片,靠近锤的是高速区L3,其次是中速区L2,再远的是低速区L1,每个速区的L宽度和物料的颗粒大小有关,颗粒大的物料,速区L大,颗粒小的速区L小,此外,筛孔对速度的适应性也不同,如6毫米筛孔(较少采用),对0-100米/秒的物料速度都有很好的适应性,但1毫米筛孔,对1-20米/秒的物料速度比较合适,由于锤片会渐渐磨损变化,同时,粉碎机工作时,从空机进料到逐渐工作稳定,粉碎腔内的物料颗粒度会逐渐变细,原来的速区L宽度会发生变化,因此通过调整锤筛间隙完全解决出筛问题,不容易实现,这种原理,很好地说明了为什么同一粉碎机,锤片新旧,产量会有很大区别,为什么物料在开始一段时间产量高,过一段时间,产量会慢慢下降,为什么有的粉碎机,标注的原理并不科学,报的数字倒很好看,宣传的每吨耗电,好象很省电,但取样时间往往在开始的前半小时,但要它作2-4小时连续考核,就原形毕露。为此很多使用单位都大呼上当!
水滴型粉碎机在锤筛间隙和风的合理调节下,会在某一个阶段,获得很好的技术指标,但是,他们增加,只能在同一筛孔条件下,产量增加,而往往产量增加的同时粒度分布情况变粗,不能做到细度不变的条件下,产量增加,因此,高产是不稳定,不持久的,随配方,水分等条件变化的,相关的技术特征不能解释所发生的情况。
  鱼鳞筛也是一种进步,迎物料切线方向开孔,使物料运动方向和筛孔方向一致,相位可以在Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,全相位;突出的孔边,增加阻力,有利锤片和物料的速度差,但缺点是筛价格贵,小筛孔开孔率低,0.8毫米以下不能做,正反转不方便,实际效果不抵付出的代价。
  横宽型振动筛锤片粉碎机(申请专利技术),图4,图5,首先,结构上,在粉碎机筛下面装一偏心振动电机,偏心快的转动引起的反作用力,使筛面有序地从各个相位连续不断地接近旋转的锤的末端,这种振动改变了粉碎机堵筛状况。
 
                                        
        图4、图5
 
 
 
  粉碎机的筛和锤片不相接触,通常有一个距离,我们称作"锤筛间隙",这是粉碎机最薄弱、最困难的地方,一方面是功率巨大的高速运动的锤片,一方面是静止的筛网,整个粉碎机的产量和均匀度都卡在这个地方,而振动源的目的就是作用在这个关键部位,这个地方增加动力源,会极大地改善粉碎机工作条件,首先,筛朝前朝后往复运动,合格物料穿出筛孔,不合格物料被弹回,给后面的物料一个重新和筛孔接触的机会,有利打破物料环。筛朝前朝后运动,相对旋转的锤的末端,相当锤片末端对筛孔正面的有一个推力作用,筛振动和鱼鳞筛相比,异曲同工,不受相位局限,又不同鱼鳞筛,无须特别制造工艺,无正反转的不方便。
  通常,我们发现不同的物料,不同的粉碎细度,需要调节不同的锤筛间隙,但是调节很难,调节会花去许多时间和精力,调试得出的经验数据也很难重复利用,有的粉碎机有调节粉碎机锤筛间隙的锤片销孔,例如一种粉碎机,一个转子,两种锤孔距离,但操作不方便,有的书上说,"玉米3毫米筛孔,锤筛间隙12-18毫米较好,鱼粉2毫米筛孔,锤筛间隙,6毫米较好"。如果有人将这本粉碎机操作说明书写出来,让员工去执行,这不容易,这个员工可能要有雷锋的责任感和华罗庚的数字记忆力,成本太大,饲料厂用不起。锤筛间隙规律是一直存在的,而筛网振动,使得适应范围变宽,振幅涵盖了相关的调节范围,使得粉碎机对不同的物料,不同的粉碎细度有很好的适应性,不仅仅依靠锤的动力源,筛振动也能使物料继续出筛,这样,如同照相机中的傻瓜机,普通大众都可以使用。
  另外,振动也有质变到量变的问题,普通粉碎机也有振动,粉碎机外壳振动,内筛也在振动,但振动能量不够,经试验,筛振动的临界值是12000牛顿,在达到和接近这个值时,粉碎机发生质的变化,如:玉米,水分23.8%,筛1.0mm,160KW,电流满负载,280A,连续工作,无堵筛现象,小筛孔0.3毫米,棉粕无堵筛现象。普通粉碎机的共振,能量不到,绝对做不到这点,有广告说"小筛孔0.3毫米,筛不振动也能工作",这容易误导,筛不振动,水分高时,不能做到粉碎机电流满负载,这种"工作"是不正常的。
  粉碎机的吸风,对粉碎机出料有利,但风压不能过大,过大物料会卡住筛孔,筛孔的开孔率会下降,因此普通粉碎机筛网的风压通常在180-220Pa,到280Pa,堵筛严重,电流升高,粉粒变细,产量反而降低,而筛网振动,使整个筛表面物料成沸腾状态,风压可以提高到300-500Pa,使物料出筛孔的速度加快,在相同面积筛孔条件下,产量提高,同时风畅通,温度下降,使物料处于低温高效粉碎状态。
  横宽型振动筛锤片粉碎机,它的改进主要是对过筛能力的改善,对粉碎机的粉碎方式,还是和水滴型粉碎机类同,因此,它是在同一筛孔条件下产量提高﹑粒度均匀,并能满负载工作,和严格意义上的"效率"提高有一定的区别。
三、谁来攻克着名的"双速问题"世界难题?
  振筛剪式锤片粉碎机(申请专利技术),它主要是对水滴型粉碎机粉碎方式的改进,它改变水滴型粉碎机的动锤单向锤击方式为动锤和定锤双锤剪切方式,巧妙地解决了粉碎机锤片对物料的相对速度要求高,而筛表面物料运动速度要求低的矛盾状态,它能使在相同物料相同细度等条件下均匀度改善产量明显增加。见图6、图7:
 
                                 
            图6、图7
 
 
 
  振筛剪式锤片粉碎机,经特别设计,在筛表面,物料环内均匀地放置定锤,定锤和动锤有规律地均匀错开,这样,不仅在水滴型粉碎机进料口,而且在整个物料环内,多次形成粉碎机锤片对物料的高效锤击机会,在装定锤的相位上,物料环粉料受到定锤端面的后坐,物料受阻,运动减低,由于定锤占据一定的空间,物料受阻后改变运动方向,成横向运动,给后继的锤片提供了一次高效率的锤击机会,造就了锤片对物料的相对速度80-100米/秒的高速度差,特别要指出,物料速度低了,而相对速度差反而是高了,而且是发生在筛表面!经理论分析,纯剪切方式粉碎要比纯空间单锤式粉碎,每次效率提高30%以上,尽管由于粉碎方式的复杂性,还有许多其他粉碎方式同时发生,但剪切方式的发生概率大大提高,如160KW,锤片360度旋转,配合9片定锤,高效锤击增加9次,经多次测定统计,粉碎效率可提高40%-400%。
  在筛表面,物料环内均匀地放置定锤,这样在常用筛孔和筛厚情况下,大幅度地减低了筛表面物料运动的速度至0-20米/秒,形成有利过筛的"黄金"速度,配合振筛自清作用,不仅粒度较细的水产饲料,连较粗的蛋鸡饲料,产量均匀度都明显提高。
  最有参考意义的是鱼鳞筛,鱼鳞筛是抓住要害的,一是使物料运动方向和筛孔方向一致,相位可以在Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,全相位,二是突出的孔边,增加阻力,有利锤片和物料的速度差,但这么艰巨的任务,由一张筛片来完成,设计师对困难估计不足,"突出的孔边,增加阻力",这个孔边,强度够吗?能经得起每100米/秒的磨损吗?这个孔边能插入物料环吗?粉碎腔的物料环,通常要40毫米厚,孔边只有0.3-2毫米,显然不够,整个筛倒像个工艺品,好看不好用,通常的粉碎机的搓板,也有阻物料环的作用,但都未插入物料环,二者都看出问题,但措施不到位,缺一口气,振筛剪式锤片粉碎机是专门采用定锤来实现,例如,160KW粉碎机有45片定锤,分布在筛表面,定锤30毫米(宽)×60毫米(长)×5(厚)毫米,非常耐磨,并且深入插入物料环60毫米,职责明确,彻底解决。其二,使物料运动方向和筛孔方向一致,振筛剪式锤片粉碎机是采用2个方面来完成,第1是筛振动,筛迎向锤片时,相当锤的端面给筛孔的法线方向一个正向的推力,第2是我们的动锤通常是长方形,定锤设计成一边是斜的,这样,动锤和定锤双锤剪切就形成夹角,两锤交叉产生使物料向对筛孔法线方向的分推力,配合由筛的振动产生的锤片末端对筛孔方向的反推力,大大改善物料沿圆周切线方向运动而出筛在筛孔法线方向的不利现象。这样,每项任务,分工明确,都有专门的结构部件来完成,更可靠,更耐用。鱼鳞筛有不足,但给我们启发,给了我们无限遐想,我们看出其门道,领会了精神,并将其功能分解细化,用具体耐用的构件去替代它,我们就能创造发明出振筛剪式锤片粉碎机,回头看,鱼鳞筛是我们的出发点,是我们的老师!
四、产量和细度实测
  国内某外企饲料集团公司,鱼饲料配方,先粗粉碎2.5毫米,再用160KW粉碎作二次粉碎,要求:80-85%过40目,100%过20目为合格。该厂购买横宽型振动筛锤片粉碎机160KW 3台,对其中一台作升级改进为剪式振筛锤片粉碎机,另有水滴型粉碎机160KW两台,经较长时间对3种机型多次测定,产量如下:
  序号粉碎机型号工作状态粉碎机筛孔产量40目%评管
  1水滴粉碎机1.2毫米4-4.5T/H82%合格
  2振筛粉碎机振动0.8毫米5.5-6T/H82%合格
  3振筛粉碎机振动1.0毫米8-10T/H76%过粗不合格
  4剪式粉碎机振动1.0毫米7-8T/H88-86%过细不合格
  5剪式粉碎机振动1.2毫米11-12T/H82%合格
  比较1,2,5,可以看出,剪式粉碎机和振筛粉碎机相比产量将近增加100%。和水滴型粉碎机相比产量增加近175%。经统计,剪式振筛锤片粉碎机每月可以省电费2-3万元/台。
五、意外的收获
  振筛剪式锤片粉碎机还给我们意外收获,进粉碎机的物料大颗粒物先和相当数量的定锤接触,大的颗粒石块硬物,变成小颗粒,小颗粒冲撞筛网,MV动量减小,冲量也小,减少了对筛网意外破坏;物料碰定刀后,筛面料速降低,筛网磨损减弱,延长筛网使用寿命。通常锤片的磨损1-3毫米,锤筛间隙变大,粉碎机产量会明显下降,振筛剪式锤片粉碎机筛的振幅1-3毫米,正好能补偿锤片的磨损,锤片在磨损1-3毫米后,不影响锤片正常工作:另外,定锤起到约50%的粉碎作用,定锤由高硬度合金钢制成,耐磨可达10年以上;普通锤片粉碎机锤片磨损往往在锤片的外端,现剪切作用,锤片的外端两侧都出现均匀磨损,钨钢头被充分利用,据统计,可以节省锤片使用费用50-60%,粉碎机在高产量工作状态的时间也显着延长。
  这种筛网和锤片的节省,是由我们的技术创造的,因此我们也特别感兴趣。
六、饲料界粉碎机技术热点问题
  第一,振动电机放在外面用推杆振动﹑振动电机装外面和直接装在里面有什么区别?
  第二,将粉碎机内分成多个腔,可以使物料在粉碎腔里分布比较均匀,产量提高,这样说对吗?
  第三,在粉碎机轴承处开进风口,会有什么效果?
  第四,双转子锤片式粉碎机(1987年,专利号;CN87207974。)效果如何?
  第五,为什么许多粉碎机测定时数据会差异很大?
  第六,粉碎机锤片有什么要求?

(责任编辑:国际畜牧兽医杂志社)
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