■崔相全 李寒松 賀曉東張宗超 趙 峰 郭大勇

(山東省農(nóng)業(yè)機(jī)械科學(xué)研究院，山東濟(jì)南250100)

普通齒爪萬能粉碎機(jī)容易在篩網(wǎng)表面形成粉料環(huán)流層[1-7]，物料中的大顆粒會在離心力作用下積聚在環(huán)流層外圍，而小顆粒的物料容易積聚在環(huán)流層內(nèi)側(cè)，大顆粒的物料阻擋小顆粒的物料穿過篩網(wǎng)，產(chǎn)生物料的堵篩現(xiàn)象，使本已成為合格粒度的產(chǎn)品不能及時(shí)排出，勢必造成過粉碎的現(xiàn)象，存在電力消耗大、工作效率低的問題，而且物料溫度升高，還容易發(fā)生自燃，造成事故。而傳統(tǒng)水滴型錘片式粉碎機(jī)雖能夠破壞物料旋轉(zhuǎn)時(shí)形成的“環(huán)流層”[8-14]，但存在粉碎方式單一，主要靠物料與錘片撞擊力實(shí)現(xiàn)破碎，破碎物料顆粒較大，對纖維性物料粉碎困難。FSSP8020水滴形齒爪粉碎機(jī)就是結(jié)合了這兩種粉碎機(jī)的優(yōu)點(diǎn)而設(shè)計(jì)的，能夠?qū)崿F(xiàn)超細(xì)粉碎和高纖維物料的破碎，真正實(shí)現(xiàn)“二次粉碎”，極大地提高了粉碎效率。

1 總體結(jié)構(gòu)及工作過程

1.1 總體結(jié)構(gòu)

FSSP8020水滴形齒爪粉碎機(jī)，由機(jī)殼1、轉(zhuǎn)子盤總成5、篩片6、電機(jī)3、進(jìn)料口4、出料口2等部分組成。整機(jī)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

1.2 工作過程

本機(jī)主軸上裝有轉(zhuǎn)子盤，如圖2所示，轉(zhuǎn)子盤上裝有動(dòng)六棱齒和T形扁齒，粉碎室兩側(cè)板上裝有定六棱齒，轉(zhuǎn)子盤上的動(dòng)六棱齒和T形扁齒與兩側(cè)板上的定六棱齒相互交錯(cuò)排列。當(dāng)主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子盤也同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，物料拋進(jìn)粉碎腔中，物料與動(dòng)、定六棱齒和T形扁齒或物料彼此間的相互沖擊、剪切、磨擦等綜合作用下被粉碎，當(dāng)物料被粉碎到小于篩孔直徑時(shí)，受引風(fēng)機(jī)吸力作用迅速通過篩孔用沙克龍收集，粗料則被篩網(wǎng)彈回繼續(xù)粉碎，從沙克龍出來的更細(xì)的物料經(jīng)除塵器除塵過濾后排放。本機(jī)配備篩網(wǎng)，可根據(jù)客戶要求進(jìn)行更換，粒度大小由更換不同目數(shù)的篩網(wǎng)決定。

圖1 整機(jī)結(jié)構(gòu)圖

2 主要部件的設(shè)計(jì)

零部件設(shè)計(jì)包括轉(zhuǎn)子盤總成、機(jī)殼、篩網(wǎng)夾持裝置等的設(shè)計(jì)，這些關(guān)鍵零部件直接影響著機(jī)器的性能，因此在設(shè)計(jì)時(shí)要注意結(jié)構(gòu)的合理性。

2.1 轉(zhuǎn)子盤總成

轉(zhuǎn)子盤總成是本機(jī)的關(guān)鍵部件，高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可將物料打碎，兩側(cè)都裝有動(dòng)六棱齒，且位于機(jī)殼的中間，這樣可將轉(zhuǎn)子盤兩側(cè)的物料都粉碎，轉(zhuǎn)子盤總成的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 轉(zhuǎn)子盤總成結(jié)構(gòu)圖

2.2 機(jī)殼

機(jī)殼為水滴形粉碎室，兩側(cè)板上均裝有定六棱齒，水滴形粉碎室的作用是破壞物料旋轉(zhuǎn)時(shí)形成的“環(huán)流層”，增加篩分面積，其結(jié)構(gòu)如圖3。

圖3 水滴形粉碎室示意圖

2.3 轉(zhuǎn)子盤直徑和粉碎室寬度的確定

在功率已知的情況下，轉(zhuǎn)子盤的最大直徑D和粉碎室寬度B的乘積由以下經(jīng)驗(yàn)公式[15]確定：

D·B=Kt·N/ν（m2）

式中：Kt——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，常用Kt=0.2～0.4，取0.35；

N——電動(dòng)機(jī)功率，取37 kW；

ν——轉(zhuǎn)子盤最大直徑處線速度，m/s，常用ν=80～85 m/s，取80 m/s；

D取800 mm，則B=200 mm。

3 主要結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)

該機(jī)的主要結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)如表1所示。

4 試驗(yàn)

根據(jù)以上設(shè)計(jì)思路，制造出FSSP8020粉碎機(jī)樣機(jī)并在我院中試基地實(shí)現(xiàn)了成果轉(zhuǎn)化和小批生產(chǎn)。根據(jù)GB/T 6971—2007規(guī)定的試驗(yàn)方法，進(jìn)行粉碎玉米試驗(yàn)，測得篩孔直徑1.5 mm時(shí)，生產(chǎn)率3 t/h，噸料電耗為12 kW·h/t，僅為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值的70%，節(jié)能效果明顯，物料溫升11℃，性能指標(biāo)遠(yuǎn)高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。圖4為粉碎機(jī)試驗(yàn)現(xiàn)場，圖5為試驗(yàn)用玉米和測試儀器功率計(jì)。

5 結(jié)語

FSSP8020型水滴形齒爪粉碎機(jī)與普通齒爪萬能粉碎機(jī)相比，具有如下創(chuàng)新點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：

①采用水滴型的粉碎室設(shè)計(jì)，能夠破壞物料旋轉(zhuǎn)時(shí)形成的“環(huán)流層”，真正實(shí)現(xiàn)“二次粉碎”，又比傳統(tǒng)水滴型錘片粉碎機(jī)粉碎的物料更細(xì)，特別對高纖維物料的粉碎效果更明顯。

表1 主要結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)

圖4 FSSP8020型粉碎機(jī)試驗(yàn)現(xiàn)場

圖5 粉碎試驗(yàn)用功率計(jì)

②轉(zhuǎn)子盤總成和機(jī)殼兩側(cè)均安裝六棱齒，粉碎室空間利用率好；采用兩端軸承支承，相比普通齒爪粉碎機(jī)懸臂支撐，主軸受力更好。

③物料進(jìn)口處設(shè)有導(dǎo)流板，當(dāng)T形扁齒或動(dòng)六棱齒一側(cè)磨損后可通過電機(jī)換向磨損另一側(cè)，提高機(jī)器使用壽命。