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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 圈飼斛加工2009-N0． 7搏CERE和AL&F飼EED料INDIUSTORY商 錘片式飼料粉碎機若干關(guān)鍵技術(shù)問題的探討 曹麗英1”，王順喜1，武佩2，吳書倫3 1．中國農(nóng)業(yè)大學工學院，北京；2．內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學機電工程學院，內(nèi)蒙古呼和浩特；3．黑龍江畜牧研究所， 黑龍江齊齊哈爾) 摘要：綜合了國內(nèi)外的粉碎理論和研究成果，針對錘片式飼料粉碎機的篩分效率、使用壽命、噪聲和振動等技術(shù)難題， 從粉碎理論的角度和實際應用的效果對其進行了探討，為今后進行深入的研究提供了理論上的參考。 關(guān)鍵詞：飼料；錘片式粉碎機；關(guān)鍵技術(shù)；粉碎理論 中圖分類號： $8

2、17．12+2 文獻標識碼：A 文章編號：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 粉碎是利用機械力來改變原料的物理性狀，破壞物料內(nèi) 部凝聚力，使大塊物料變成粒度滿足生產(chǎn)要求的細小顆粒的 過程。粉碎工序是飼料生產(chǎn)中的重要丁序之一，直接影響著 飼料產(chǎn)品后續(xù)加下下序和飼料產(chǎn)品質(zhì)量?。錘片式飼料粉 碎機是一種沖擊式粉碎設備，因其通用性廣、粉碎質(zhì)量好、傳 動連接方式靈活、空載啟動迅速、對飼料的溫度敏感性弱、占 地面積較小、使用維修方便和生產(chǎn)率高等優(yōu)點，在國內(nèi)外飼 料加工行業(yè)中得到了廣泛應用舊j 。 目前國內(nèi)外錘片式飼料粉碎機技術(shù)正在不斷地完善和 提高，涌現(xiàn)了一些新科技，出現(xiàn)了一些新動向，特別是其中一 些關(guān)鍵技術(shù)

5、。本文就此簡單對其進行分析和探討。 1粉碎理論和粉碎過程研究 在粉碎原理方面，出現(xiàn)r 不少理論和假設。著名的粉碎 能耗三大理論分別是1867年的P．R．Ri t t i nger ( 德國) 表面積 學說，認為固體物料粉碎時，能耗與新產(chǎn)生的表面積成正比； 1885年F．Kick( 德國) 的體積學說，認為將幾何形狀相似的 同類物料破碎成幾何形狀也相似的產(chǎn)品時，能耗與被破碎的 料塊的體積或質(zhì)量成正比；1952年F．C．Bond(邦德) 的裂縫 學說，認為粉碎單位體積物料的粉碎功與裂縫的多少成正 比，而裂縫的多少又和物料顆粒的粒徑( 或邊長) 的平方根成 反比"、41。此外還有

6、恩·朗夫的沖擊理論等。這幾種理論都 有其局限性，因為在實際生產(chǎn)中物料的性狀并非完全符合這 些理論的假設條件，故這些理論使用起來不太方便，難以發(fā) 揮應有的作用。 在粉碎產(chǎn)量和功耗方面，美國的J acobs on( 杰克帕森) 研 究了粉碎機在粉碎谷物類飼料的生產(chǎn)率與輸出功率和篩孔 直徑是成比例的，即： G=JPd， (1) 式中，G為生產(chǎn)率，P為輸出功率，d為篩孔直徑，．，為杰克帕 森系數(shù)，該系數(shù)的具體值可通過實驗得到。51。 在粉碎粒度分布方面，日本推崇粉碎機理的解析方法， 該方法是用粉碎產(chǎn)品的分布狀態(tài)來研究粉碎機理，應用較多 的解析粉碎法是Ros i n—Ramml

7、er 公式舊。1： G=1一exp( 一ad“) ， ( 2) 式中，d為顆粒的粒徑，n為指數(shù)，口為系數(shù)，G為顆粒累計質(zhì) 量百分數(shù)。它是顆粒粒徑分布的累計分布形式。只要指數(shù)n 及系數(shù)a確定了，式( 2) 就可以確定該顆粒的粒徑分布。 在粉碎過程方面，影響較深的研究是1959年德國( 前西 德)學者Fr i edr i ch利用高速攝影技術(shù)對單粒玉米的粉碎過程 進行的研究。他發(fā)現(xiàn)在大多數(shù)情況下，玉米在粉碎室里受到 的是偏心沖擊析不是正面沖擊。由于偏心沖擊作用，不能正 面擊碎物料，所以耗費了較多的能量。至今Ff i edr i ch的研究 成果仍被部分研究者所引用。 事實上，

8、物料粉碎是一個非常復雜的過程，影響粉碎效 果的因素很多，例如，多相流里各種顆粒在高速運動狀態(tài)下 的個體行為極難觀察或理論模擬；物料實際發(fā)牛的詳細粉碎 機理或粉碎過程中很多環(huán)節(jié)都不甚清楚，比如物料不同大 小、不同形狀顆粒之間的相互碰撞、摩擦造成物料的破碎機 理以及粉碎規(guī)律的研究等。比較精確或定鼉化的非常實用 的粉碎理論還比較稀缺，雖然對物料粉碎理論或粉碎過程的 很多研究都進行了宏觀或統(tǒng)計觀察或定性分析研究，但是精 確而詳細的物料粉碎理論還有很多內(nèi)容需要進行更深入研 究，粉碎理論未來的研究道路還很艱難。 收稿日期：2009- 03- 25； 修回日期：2009 - ' 06-

9、05 基金項目：國家科技支撐計劃項目(課題任務書編號：2006BADl 2809) 作者簡介：曹麗英( 1980一) 。女．博士研究生，主要從事農(nóng)業(yè)機械測試與控制面的研究。 通訊作者：王順喜( 19 59一) ，男，教授，博士生導師，主要從事飼料加工工程、機電工程和農(nóng)業(yè)機械裝備工程的研究。 曹麗英等：錘片式飼料粉碎機若干關(guān)鍵技術(shù)問題的探討／2009缶囊7期 2篩分機理的研究 在篩分機理方面，有代表性的研究是Thyn和Pechl ak，他 們曾利用同位素示蹤技術(shù)研究粉碎機內(nèi)物料的統(tǒng)計運動規(guī) 律。國內(nèi)也有學者利用高速攝影技術(shù)對粉碎機的T作原理 及物料在粉碎室內(nèi)的運動規(guī)律進行了研究

10、¨馴。這些研究都 表明影響錘片式飼料粉碎機能耗和效率的一個重要因素是 物料環(huán)流層，環(huán)流層造成了小于篩孔的碎物料不能及時排 出，導致分離效率降低、物料過度粉碎、無效功耗增加、粉碎 機牛產(chǎn)效率降低和物料的溫度升高。關(guān)于環(huán)流層內(nèi)大小顆 粒物料的運動、分布規(guī)律大體上有兩種觀點：一種觀點認為 環(huán)流層是呈疏松狀的氣固兩相流，環(huán)流層內(nèi)的大小顆粒是隨 機分布的，沒有大小顆粒分層觀象，環(huán)流層在粉碎室四周分 布是不均勻的，形態(tài)也是不一致的。另一種觀點認為離心力 場使大顆粒分布在篩片和齒板的工作表面區(qū)域，小顆粒則分 布在內(nèi)側(cè)區(qū)域內(nèi)¨0’“J。為了破壞環(huán)流層，人們使用r 異型篩 ( 非圓形)或改

11、變粉碎室的形狀，如采用水滴形、橢圓形、八角 形粉碎室¨“。上述努力雖然使粉碎機生產(chǎn)效率有所提高， 但仍沒有從根本上解決物料篩分問題。 多種不同粒度隨機混合分布的物料顆粒在高速運動狀 態(tài)下，物料的篩分過程頗為復雜，粉碎室內(nèi)高速運動物料質(zhì) 點系中各個微粒質(zhì)點詳細篩分過程軌跡的研究還很缺乏，篩 分效率與相關(guān)影響參數(shù)的精確數(shù)學模犁很少見到，粉碎室內(nèi) 許多物料詳細篩分過程不太清楚，比如粉碎室內(nèi)多相流流場 形態(tài)及其實時變化對物料分離效率的影響規(guī)律等。提高篩 分效率是一項關(guān)鍵技術(shù)，要想取得突破，篩分機理的深入研 究非常必要。 3錘片、篩片、錘篩間隙的研究 錘片是粉碎機最重要也是最易磨

12、損的工作部件。錘片 末端線速度、錘片形狀和厚度、錘片數(shù)日、排列方式等都對粉 碎機的生產(chǎn)性能有著密切關(guān)系。在粉碎機其他參數(shù)小變的 情況下，提高錘片末端線速度可以提高錘片的打擊強度和單 位時問內(nèi)錘片打擊物料的次數(shù)，也可以提高粉碎機產(chǎn)量和細 化物料的粒度，但錘片末端線速度太高，粉碎機的空載功率 就會增大，能耗、振動和噪聲也會隨之加大。有研究資料表 明，對于谷物類物料錘片的線速度一般為80～90 m／s，對于 纖維物料一般為105—115 m／s。根據(jù)國內(nèi)外的研究和對比 試驗，錘片相對越薄，粉碎效果相對越好，能耗相對降低，但 耐磨性相對變差，使用壽命相對變短。常用的錘片厚度是 4

13、。6 mi l l ?。 篩片是控制物料粉碎粒度的基本工作部件。篩片的開 孔率、工作表面、篩片包角、篩孔的排列方式等都是影響篩分 效率和成品粒度的蕈要因素。有些大型錘片式飼料粉碎機 采用了振動篩來提高生產(chǎn)能力．也有把粉碎和篩分過程分開 進行來提高生產(chǎn)率。 錘篩間隙對篩片的通過性能、錘片的粉碎作用、物料的 粒度、錘篩的使用壽命都有影響。錘篩間隙越小，物料的粒 度就越小，粉碎機的產(chǎn)量就越低。篩片的磨損也越嚴重。錘 篩問隙變大，緊貼篩片的物料受錘片打擊的概率降低，生產(chǎn) 效率F降。前蘇聯(lián)的學者認為錘篩間隙應該介于原飼料顆 粒平均粒徑的I一2倍。德罔( 前西德) 學者Fri edi

14、 sh認為谷 物類飼料最佳錘篩f s J隙應該是8 mm。我閏粉碎機系列推薦 的錘篩| ．日J隙谷物類為4—8 m／n，秸稈類為10—14 mm，通用性 困 機型為12舢”1。 在保證優(yōu)良性價比的前提下，提高錘片的耐磨性，延長 其使用壽命不僅可以節(jié)約生產(chǎn)成本，減少更換錘片次數(shù)，減 輕工人勞動強度，并且可以提高生產(chǎn)效率和企業(yè)的經(jīng)濟效 益。研究開發(fā)性能高、壽命長的粉碎機錘片也是一項關(guān)鍵技 術(shù)。現(xiàn)在的問題是材料熱處理技術(shù)和各種表面強化技術(shù)的 性價比還沒有完全過關(guān)。這一領(lǐng)域具有很大研究奪問和研 究潛力。錘篩間隙的確定應在一般指導原則下，通過試驗獲 取最佳錘篩間隙范圍值。 4噪

15、聲及振動的研究 粉碎機噪聲是檢驗粉碎機性能的一項重要指標。內(nèi)蒙 農(nóng)大的武佩等人對錘片式粉碎機的噪聲進行了研究，認為在 空載和額定負載下，粉碎機的噪聲源主要是空氣動力性噪 聲，該研究結(jié)果為粉碎機降噪設計提供了一定的理論依 據(jù)【l 引。在保證錘片末端線速度不變的前提下，增大轉(zhuǎn)子直 徑，減小轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；提高粉碎機各部件的加工精度和裝配精 度；增加隔音罩或增強吸音等降噪措施都有利于粉碎機噪音 控制。國內(nèi)學者對粉碎機振動也進行了較多研究，比如于翠 萍等分析了粉碎機產(chǎn)生振動的原因，介紹了粉碎機隔振系統(tǒng) 的理論、設計和應用¨“。董艇艦等人對錘片式粉碎機轉(zhuǎn)子 固有頻率及振幅做了分析，建立了

16、錘片式粉碎機轉(zhuǎn)子振動的 力學模瓔及數(shù)學模型，分析了其固有頻率及在額定轉(zhuǎn)速下的 振幅與其它參數(shù)的關(guān)系，為錘片式粉碎機減小振動提供了理 論依據(jù)㈣。 隨著飼料粉碎機的大型化發(fā)展和性能指標的逐步提高， 錘片式飼料粉碎機的振動和噪音問題日益突出。控制或降 低噪音的難點之一是：粉碎機出廠時振動和噪音可以達標， 但經(jīng)過一段時間的使用后，由于各錘片的不均勻磨損、各部 件裝配精度不f 司程度的下降、多種零部件的磨損或移位等多 種兇素的影響，造成了錘片式粉碎機振動加劇和噪音的增 大。如何使錘片式粉碎機在使用了一段時間后，還能夠一直 保持粉碎機振動和噪音不超標，是一個關(guān)鍵技術(shù)問題。 5國內(nèi)外

17、典型的錘片式飼料粉碎機 由于錘片式粉碎機的技術(shù)進步，飼料粉碎作業(yè)具有更高 的效率、更低的電耗和成本。比如，振篩式錘片粉碎機在工 作過程中町不斷改變錘篩間隙，破壞粉碎室內(nèi)環(huán)流層，使粉 碎機的粉碎效率較傳統(tǒng)機型提高20％以上¨“。 北美地區(qū)使用的錘片式粉碎機，直徑達1．9 m，篩片面積 4．5 m2，轉(zhuǎn)速3 600 r ／mi n，錘片線速度107 m／ s， 功柳kW， 大多還配有供風系統(tǒng)用于氣力輸送ⅢJ 。· 美國Roskamp Champi on( CPM)公司的HM系列水滴型 臥式錘片粉碎機，篩孔采用交錯開孔排列布置方式，采用不 同篩孔直徑(3．2～ 4．8 mm) 的

18、篩片組合使用，效率提高10％ ～15％，可通過調(diào)節(jié)錘篩間隙來控制產(chǎn)品粒度¨“。 荷蘭Van Aar s en公司的2D系列錘片式粉碎機兩側(cè)裝有 遙控電動換篩裝置，在運行中即可更換篩板，配有自動電磁 清潔系統(tǒng)，適應性得到提高。 意大利GBS公司(GOI ．FEm／BERGA／SANTATI) 的 MSVl20／25型立式粉碎機，機體內(nèi)部涂覆耐磨材料顯著降低 了粉碎機噪聲。 瑞士Buhl er 公司的DFZK一2型系列雙立軸錘片式粉碎 圈曹麗英等：錘片式飼料粉碎機若干關(guān)鍵技術(shù)問題的探討／20眇年■7期 機，自動控制系統(tǒng)中配備有重顆粒剔除、實時監(jiān)測堵料等功 能，先進合理的結(jié)構(gòu)設

19、計和動力配備使得該機的單位產(chǎn)量電 耗相對早先機型有所降低。 正昌138系列冠軍王粉碎機采用組合多腔粉碎室，粉碎 效率較普通機型提高l O％一30％。 牧羊SWFP66×100型錘片式微粉碎機采用可調(diào)節(jié)的軸 端進風口。有效改善了粉碎機的輔助吸風系統(tǒng)，提高了粉碎 效率。采用“山”型二次粉碎室結(jié)構(gòu)，提高了粉碎效果。 上述飼料粉碎機某些性能的提高是因為在一些關(guān)鍵技 術(shù)上有所突破，錘片式飼料粉碎機關(guān)鍵技術(shù)的研究很艱巨， 一旦有所突破，將對整個行業(yè)的科技進步和社會發(fā)展產(chǎn)生巨 大的推動作用。 6未來有待深入研究的一些關(guān)鍵技術(shù)探討 ( 1) 采用現(xiàn)代高新技術(shù)詳細觀察錘片式飼料粉碎機內(nèi)物

20、 料的瞬間粉碎過程，或用功能強大的計算機軟件詳細模擬研 究上述粉碎過程，結(jié)合多種科學理論( 如碰撞理論、彈性力 學、塑性力學等基本科學理論等) 深層次研究飼料粉碎理論， 創(chuàng)新粉碎原理和方法非常必要。 ( 2)從多相流、流化床、篩分理論等不同學科角度來研究 物料篩分機理，搞清楚詳細的篩分過程，并使其能有所突破。 ( 3) 要研究開發(fā)新型的使用壽命長和效率高的錘片，特 別是在錘片材料及其耐磨性方面應該加大研究力度。 ( 4) 對錘片式飼料粉碎機使用全程中的自平衡技術(shù)進行 攻關(guān)研究，從根本上降低噪聲及振動的影響范圍和程度。 ( 5) 研究開發(fā)飼料粉碎機深層測控技術(shù)，實現(xiàn)多方位自

21、 動控制，比如錘篩間隙自動調(diào)控技術(shù)等，使其一直工作在最 佳狀態(tài)。 ( 6)研究開發(fā)新型、高效、優(yōu)質(zhì)飼料粉碎機，在傳統(tǒng)飼料 粉碎機基礎上取得突破，以促進行業(yè)科技進步，推動社會進 步。 [ 參考文獻] [1]周慶安。姚軍虎，劉文剛，等．粉碎工藝對飼料加工和營養(yǎng)價值 及對動物生產(chǎn)性能的影響[ J] ．飼料工業(yè)，2002，23 ( 11) ：6—9． [ 2] 劉晃．我國飼料粉碎機的現(xiàn)伏與發(fā)展[J ]．漁業(yè)現(xiàn)代化， 2004，3( 1) ：42—43． [3] 張國旺． 超細粉碎設備及其應用[M]．北京：冶金工業(yè)出社， 20 05． [4]趙敏，盧亞平，潘英民．粉碎理論與粉碎

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26、準方面的研究和轉(zhuǎn)基因 檢測標準體系的建設，填補了我國在轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品的定性、定量檢測技術(shù)方面空白，很大程度上滿足了我國農(nóng)產(chǎn)品 進出口貿(mào)易的需要，并取得了一定的經(jīng)濟效益；此外，配合農(nóng)業(yè)部和上海市地方農(nóng)業(yè)行政主管部門開展轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn) 品執(zhí)法檢查，協(xié)助主管部門加強對國內(nèi)外轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品的監(jiān)管，使消費者的知情權(quán)與選擇權(quán)得到滿足，取得了廣泛 的社會效益。 上海農(nóng)科院在國內(nèi)外率先開展了轉(zhuǎn)基因油菜T45、轉(zhuǎn)基因玉米MON863的轉(zhuǎn)化事件特異性的序列分析，并建立 了其定性、定量PCR檢測方法，檢測方法靈敏度達到歐盟和I SO標準要求。 上海農(nóng)科院利用建立的轉(zhuǎn)基因生物PCR檢測技術(shù)標準方法，為上海市及周邊省市40余家公司和廠家開展了 轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品檢測服務，檢測了數(shù)百批1 000余例樣品，產(chǎn)生直接經(jīng)濟效益近100萬元，為企業(yè)節(jié)約檢測開支百萬 元以上。這些大大促進了我國轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品標識制度的實施，滿足了消費者對轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的知情權(quán)和選擇權(quán)，保障 了上海乃至全國農(nóng)產(chǎn)品的正常國際貿(mào)易。 ( 摘自RMRB，2009- -07- -02)__ 專心---專注---專業(yè)