(二)物料的力學(xué)性質(zhì) 物料的力學(xué)性質(zhì)與所要選擇的粉碎方式有很大的關(guān)系。根據(jù)物料應(yīng)變與應(yīng)力的關(guān)系，以及極限應(yīng)力的不同，其力學(xué)性質(zhì)包括以下5種： a. 強(qiáng)度——物料的強(qiáng)度是指其對(duì)外力的抵抗能力。通常以材料破壞時(shí)單位面積上所受的力即或Pa來(lái)表示，按受力破壞的方式不同，可分為壓縮強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、扭曲強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度等。 b. 硬度——硬度表示物料抵抗其它物料刻劃或壓入其表面的能力，也可理解為在固體表面產(chǎn)生局部變形所需的能量。 c. 脆性——脆性是與塑性相反的一種性質(zhì)，從變形方面看，脆性材料受力破壞時(shí)直到斷裂前只出現(xiàn)極小的彈性變形，而不出現(xiàn)塑性變形，因此其極限強(qiáng)度一般不超過(guò)彈性極限。 d. 韌性——材料的韌性是指在外力的作用下，塑性變形過(guò)程中吸收能量的能力。吸收能量越大，韌性越好，反之亦然。 e. 易磨(碎)性——僅用強(qiáng)度和硬度還不足以全面精確地表示材料粉碎的難易程度，因?yàn)榉鬯檫^(guò)程除決定于材料物理性能外，還受物料粒度、粒形、粉碎方法等諸多因素的影響。所謂易碎性即在一定粉碎條件下將物料從一定粒度粉碎至某一指定粒度所需要的功耗比。 對(duì)一種具體的物料來(lái)說(shuō)，上述5種力學(xué)特性之間有內(nèi)在的聯(lián)系，導(dǎo)致物料綜合性質(zhì)的復(fù)雜化，這些對(duì)于粉碎時(shí)所需要的變形力均有影響?？偟膩?lái)說(shuō)，凡是強(qiáng)度越強(qiáng)、硬度越小，脆性越小而韌性越大的物料，其所需要的變形能就越多。選擇粉碎方法的重要依據(jù)是被粉碎物料的物理性質(zhì)。其中，被粉碎物料的強(qiáng)度和破裂性是兩個(gè)主要指標(biāo)，對(duì)于堅(jiān)而不韌的物料，撞擊和擠壓較有效;對(duì)于韌性物料以剪切較好，對(duì)脆性物料以撞擊破碎為宜。在飼料加工中，谷物原料的粉碎一般用錘片式粉碎機(jī)，以撞擊粉碎作用為主，含纖維多的如礱糠等原料則以剪切和磨碎為主。總之，根據(jù)物料的物理和機(jī)械特性，正確選擇粉碎方法，對(duì)提高粉碎效能，節(jié)約能耗具有重要意義。 (三)粉碎模型 Rosin-Rammler等認(rèn)為：粉碎產(chǎn)物的粒度分布具有二成分性，即合格的細(xì)粉和不合格的粗粉。根據(jù)這種雙成分析，可以推論，顆粒的破壞與粉碎并非由一種破壞形成所致，而是由二種或二種以上破壞作用所共同構(gòu)成的。 a.體積粉碎模型——整個(gè)顆粒均受到破壞，粉碎后生成物多為粒度大的中間顆粒。隨著粉碎過(guò)程的進(jìn)行，這些中間顆粒逐漸被粉碎成細(xì)粉成分，撞擊粉碎和擠壓粉碎于此模型較為接近。 b.表面粉碎模型——在粉碎的某一時(shí)刻，僅是顆粒的表面產(chǎn)生破壞，被磨削下微粉成分，這一破壞作用基本不涉及顆粒內(nèi)部。這種情形是典型的磨碎和研磨粉碎方式。 a. 均一粉碎模型——施加于顆粒的作用力使顆粒產(chǎn)生均勻的分散性破壞，直接粉碎成微粉。均一粉碎模型僅符合結(jié)構(gòu)極其不緊密的顆粒粉碎。 實(shí)際粉碎過(guò)程往往是前幾工種粉碎模型的綜合，前者構(gòu)成過(guò)度成分，后者形成穩(wěn)定成分。體積粉碎與表面積粉碎所得的粉碎產(chǎn)物的粒度分布有所不同，體積粉碎后的粒度較窄較集中，但細(xì)顆粒比例較小，表面粉碎后細(xì)粉粒較多，但粒度分布范圍較寬，即粗顆粒也較多。 第二節(jié) 粉碎設(shè)備 一、粉碎設(shè)備的分類(lèi) 按粉碎機(jī)械的結(jié)構(gòu)特征可將粉碎設(shè)備分為五類(lèi)， 錘片式粉碎機(jī)：該機(jī)利用高速、旋轉(zhuǎn)的錘片撞擊作用使物料破碎。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、價(jià)格便宜、適應(yīng)性廣，除水分較高飼料外，幾乎可粉碎所有飼料。如淀粉含量較高的谷物，含油較高的餅粕，含纖維較高的果殼、秸稈等。目前國(guó)內(nèi)、外飼料廠普遍采用該種機(jī)型。 爪式粉碎機(jī)：主要利用撞擊和剪切作用，撞擊部件與設(shè)備固定，撞擊作用強(qiáng)烈，適合粉碎脆性硬質(zhì)物料。 盤(pán)式粉碎機(jī)(盤(pán)磨)：利用磨擦與切削作用粉碎飼料。盤(pán)式粉碎機(jī)的工作面有圓盤(pán)形式或圓錐形，可以一盤(pán)固定、一盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，或以兩盤(pán)相向轉(zhuǎn)動(dòng)。該機(jī)適用于粉碎干燥而不含油的飼料，可得較細(xì)的成品。 輥式粉碎機(jī)：常用兩個(gè)表面帶有橫向斜齒的同徑磨輥，因相向或不同速轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生的剪切、擠壓作用將物料粉碎，適合粉碎谷物飼料，不適于粉碎含油或含水分大于18%的物料。 破餅機(jī)：將大塊油餅破碎成小塊，以后經(jīng)粉碎機(jī)細(xì)碎。破餅機(jī)有錘片式及對(duì)輥式兩種。錘片式機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但噪聲大，輥式的機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 按產(chǎn)品粒度來(lái)分：粉碎機(jī)可分為粗碎機(jī)、中碎機(jī)、微粉碎機(jī)和超微粉碎機(jī)。 在飼料生產(chǎn)企業(yè)，一般選用中碎的錘片式粉碎機(jī)做為主要粉碎機(jī)械。 二、錘片式粉碎機(jī) (一)錘片式粉碎機(jī)的種類(lèi) 按粉碎機(jī)的進(jìn)料方向，錘片式粉碎機(jī)有徑向(頂部)進(jìn)料式、切向進(jìn)料式和軸向進(jìn)料式三種。按篩板的形式分類(lèi)有：有篩式、無(wú)篩式。按粉碎室的形狀分類(lèi)有：環(huán)形粉碎室和水滴形粉碎室粉碎機(jī)。在飼料廠中應(yīng)用最為廣泛的是頂部進(jìn)料的錘片式粉碎機(jī)。 二)一般構(gòu)造和工作過(guò)程 1、一般構(gòu)造 錘片式粉碎機(jī)一般由供料裝置、機(jī)體、轉(zhuǎn)子、齒板、篩片(板)、排料裝置以及控制系統(tǒng)等部分組成。 a .進(jìn)料口 進(jìn)料口的作用是使物料能均衡地進(jìn)入粉碎機(jī)。按進(jìn)料方向可分為切向、徑向和軸向進(jìn)料式。切向進(jìn)料式錘片式粉碎機(jī)多用半圓形底篩，通常小型粉碎機(jī)中采用較多。軸向進(jìn)料可在最大范圍內(nèi)安裝篩板，有利于及時(shí)地排出粉碎的細(xì)物料。徑向進(jìn)料式錘片粉碎機(jī)，適合于加工谷物、餅粕或其它顆粒不很大的原料以及產(chǎn)量較大的粉碎機(jī)。進(jìn)料擋板可以調(diào)節(jié)進(jìn)料方向，轉(zhuǎn)子可作正反向旋轉(zhuǎn)，這樣，錘片一個(gè)角磨損后，將轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)不必調(diào)換錘片，就可以用錘片的另一個(gè)邊角錘擊物料，減少更換錘片的次數(shù)。 b.轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子是錘片粉碎機(jī)的主要工作部件，包括錘片、銷(xiāo)軸、錘片架及中心軸等等。錘片通過(guò)銷(xiāo)軸連接在錘片架上，錘片架由主軸帶動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使錘片獲得很高的線速度，在錘片的高速撞擊下物料被粉碎。 c.篩片 篩片包在轉(zhuǎn)子外面，所包圍的空間稱為粉碎室，物料在粉碎室內(nèi)被錘片擊碎后，細(xì)的粒子通過(guò)篩孔排出，故篩片主要起著控制粉碎粒度的作用。同時(shí)篩片在粉碎期間也對(duì)物料起搓擦、剪切作用。篩片所包圍的粉碎室部分所對(duì)應(yīng)的圓心角，稱為包角，包角是篩片的主要參數(shù)之一。篩片屬易損部件。 d.機(jī)體 粉碎機(jī)的機(jī)體的作用主要是支撐固定工作部件、保證物料順利進(jìn)入粉碎室，在機(jī)體的內(nèi)腔裝有篩片，同時(shí)將被粉碎且能穿過(guò)篩孔的物料收集，使之從下部排料口順利排出。 2、工作過(guò)程 粉碎機(jī)的工作機(jī)理比較復(fù)雜，也有許多研究?，F(xiàn)僅介紹大家公認(rèn)的頂部進(jìn)料式錘片式粉碎機(jī)的工作機(jī)理。原料由粉碎機(jī)頂部靠重力自流進(jìn)料方式落入粉碎機(jī)進(jìn)料口，下落速度約1.64～3.28m/s，原料在轉(zhuǎn)子的上方受到錘片的第一次打擊，在初始破碎區(qū)，由于原料與錘片端部的速度差異極大，物料流的大部分被粉碎或破裂。這個(gè)區(qū)域也是粉碎室內(nèi)唯一的物料流與篩面呈幾何垂直、可利用篩孔整個(gè)直徑的篩分能力的區(qū)域。隨后，顆粒物料流被錘片加速形成沿著篩片內(nèi)表面運(yùn)動(dòng)的環(huán)流層，環(huán)流層的速度略低于錘片末端的速度。愈貼近篩面的料層速度越低，而靠近錘片末端的料層速度則較高。此區(qū)域較窄并被稱為加速區(qū)。被粉碎了的物料欲通過(guò)篩孔排出，其速度應(yīng)達(dá)到一個(gè)與篩面垂直的排出速度。貼近篩面的粉碎物料受到篩面的磨擦作用而降低其環(huán)流速度，并受到與篩面垂直的離心力、壓力和氣流作用，使其能排出篩外。但從根本上說(shuō)，環(huán)流層沿篩面的運(yùn)動(dòng)速度很高，使受離心力作用影響大的大顆粒貼近篩面，而細(xì)顆粒不能及時(shí)排出，造成錘片的磨損、料溫升高以及過(guò)度粉碎。 (三)主要工作部件 1、錘片 錘片是錘片式粉碎機(jī)最主要的，也是最易損耗的工作部件，錘片借助銷(xiāo)軸連結(jié)在錘架板上。其形狀尺寸、工作密度與排列方式、材料材質(zhì)與制造工藝等，對(duì)粉碎效率和工作質(zhì)量均有較大的影響。 錘片的形狀很多，其中矩形錘片因其通用性好、形狀簡(jiǎn)單、易制造和節(jié)約原料而應(yīng)用最廣。它有兩個(gè)銷(xiāo)孔， 其中一銷(xiāo)孔連在銷(xiāo)軸上，可輪換使用四個(gè)角來(lái)工作。在角邊堆焊碳化鎢或特殊的耐磨合金，可以延長(zhǎng)使用壽命2～3倍，但制造成本較高。階梯形錘片耐磨性能差，多角形錘片與尖角形錘片相似，它們具有粉碎效果好、使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，但制造復(fù)雜、生產(chǎn)成本高。 我國(guó)的錘片式粉碎機(jī)的錘片已標(biāo)準(zhǔn)化，1986年由中國(guó)農(nóng)機(jī)院擬定的機(jī)械工業(yè)部部標(biāo)三種規(guī)格，都是矩形雙孔錘片，其中I型用于小型粉碎機(jī)，錘片的材料與熱處理工藝的選擇很重要。目前我國(guó)常見(jiàn)的有低碳鋼固體滲碳淬火、中碳鋼熱處理、特種鑄鐵和在錘片工作棱角堆焊耐磨合金等多種方式。不論何種方法都應(yīng)在保證耐磨耐用的同時(shí)，保證錘片耐受沖擊、生產(chǎn)安全。當(dāng)采用45號(hào)、65號(hào)!、65Mn、60SiMn等優(yōu)質(zhì)鋼做錘片的材料時(shí)，熱處理后淬火區(qū)硬度為HRC50～57，非淬火區(qū)硬度不超過(guò)HRC28。一般使用60～100小時(shí)后錘片應(yīng)換角使用。 為延長(zhǎng)錘片壽命，最常見(jiàn)的方法是堆焊碳化鎢合金，焊層厚1～3mm。其使用壽命比65Mn整體淬火錘片的使用壽命提高了7～8倍，但成本高出2倍。堆焊碳化鎢錘片的缺點(diǎn)是對(duì)焊接工藝和轉(zhuǎn)子平衡的要求較高。 錘片安裝在轉(zhuǎn)子銷(xiāo)軸上的位置，稱做排列方式。它關(guān)系到轉(zhuǎn)子平衡、物料在粉碎室內(nèi)的分布、錘片磨損的均勻程度。對(duì)錘片排列的要求：錘片的運(yùn)動(dòng)軌跡不重復(fù)、沿粉碎室寬度錘片運(yùn)動(dòng)均勻、物料不被推向一側(cè)、有利于轉(zhuǎn)子的平衡。常用的錘片排列方式有4種。 1〕螺旋線排列：有單螺旋線與雙螺旋線兩種。排列方式簡(jiǎn)單、軌跡均勻而不重復(fù)。缺點(diǎn)是作業(yè)時(shí)物料將順螺旋線的一側(cè)推移，使此側(cè)錘片磨損加劇，粉碎室沿寬度(軸向)方向負(fù)荷不均勻。銷(xiāo)軸I和III(或II或IV)上離心力的合力R1和R3(或R2和R4)的作用線相距e>0，兩力不能平衡，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，出現(xiàn)不平衡力矩，使機(jī)器產(chǎn)生震動(dòng)。故應(yīng)用漸少。 2〕對(duì)稱排列：即對(duì)稱軸I和III、II和IV上的錘片對(duì)稱安裝。對(duì)稱排列的錘片運(yùn)動(dòng)軌跡重復(fù)，在相同軌跡密度下，需用較多錘片。優(yōu)點(diǎn)是對(duì)稱銷(xiāo)軸的離心力合力作用線重合e=0且大小相等，因此可以相互平衡，故轉(zhuǎn)子運(yùn)行平穩(wěn)，物料也無(wú)側(cè)移現(xiàn)象，錘片磨損比較均勻，故應(yīng)用最廣。 |
畜牧人
畜牧人養(yǎng)豬
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