顆粒物料的粉碎及粗破物料的微粉碎是飼料加工廠最重要的工序之一，亦是動(dòng)力消耗最大的工段，一般占整個(gè)飼料廠總能耗的30%～50%，提高粉碎效率是節(jié)約能耗的重要途徑之一。顆粒物料及粗破物料在粉碎腔內(nèi)受旋轉(zhuǎn)錘片的撞擊和摩擦，使被粉碎的物料形成比原顆粒更小的顆粒，飼料粉碎粒度畜禽飼料為毫米級(jí)和微米級(jí)，魚蝦飼料屬微米級(jí)。在有篩的粉碎機(jī)內(nèi)，當(dāng)顆粒物料被粉碎后尚未完成粉碎作業(yè)的全過程，必須使粉碎達(dá)到粒度要求的顆粒通過篩孔排出機(jī)外，才完成粉碎的全過程。所以，有篩錘片粉碎機(jī)粉碎作業(yè)應(yīng)包括顆粒物料的粉碎和達(dá)到粒度粉料通過篩孔兩個(gè)階段。為此，有篩錘片粉碎機(jī)粉碎作業(yè)的分析研究，只需從兩個(gè)階段來討論。
     有篩錘片粉碎機(jī)粉碎的單位能耗，一般來說在篩孔覫2mm時(shí)，粉碎玉米單位能耗國內(nèi)外較先進(jìn)的指標(biāo)為：0.11～0.13t/（kW·h），覫1mm時(shí)單位能耗0.030～0.032t/(kW·h)。為此，國內(nèi)外飼料科技工作者和飼料機(jī)械生產(chǎn)廠商進(jìn)行了長時(shí)間的研究和改進(jìn)，使有篩錘片粉碎機(jī)的粉碎效率取得了不同程度的提高，一般粉碎效率可提高10%～20%已屬于較先進(jìn)的粉碎性能。為了改進(jìn)現(xiàn)有粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)，提高粉碎機(jī)的產(chǎn)量。對(duì)有篩錘片粉碎機(jī)物料在粉碎室內(nèi)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、粉碎過程和通過篩孔時(shí)的受力狀況等問題進(jìn)行討論是十分有益的。
1、粉碎機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成(見圖1)
       粉碎機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成常為粉碎機(jī)喂料器、粉碎機(jī)、密封水平輸送機(jī)、脈沖布袋除塵器（含風(fēng)機(jī)）及垂直斗式提升機(jī)等系統(tǒng)組成。每一部分參數(shù)確定的正確與否、設(shè)備布置的合理與否對(duì)粉碎效率均有不同程度的影響。
2、物料在有篩錘片粉碎室內(nèi)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)
2.1 物料在粉碎室內(nèi)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)
2.1.1 粉碎物料和錘片粉碎機(jī)的基本參數(shù)
2.1.1.1 粉碎前物料及粗粉碎后物料的基本特性和要求
    飼料廠顆粒原料及已粗粉碎粉料的特性(以玉米為例):顆粒原料以玉米為主及已粗粉碎粉料的密度為1.2~1.4g/cm3；玉米顆粒單粒質(zhì)量為0.5～0.6g及粗粉碎粉料的單粒質(zhì)量為0.00156～0.05g；顆粒玉米粒度為10mm×8mm×5mm。粉碎后物料以禽畜和魚蝦為主的粗碎、細(xì)粉碎和微粉碎,其粒度分別為0.5～2.0mm、0.3～0.5mm和0.1～0.3mm。玉米的壓斷裂破碎力為180～220N(不包括高溫干燥玉米)。
2.1.1.2 錘片粉碎機(jī)作業(yè)時(shí)的基本特性
    錘片秸稈粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子在工作時(shí)錘片端部線速達(dá)90m/s左右，錘片與單粒物料打擊時(shí)間為1×10-5～4×10-5s。粉碎室內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子具有近似于風(fēng)機(jī)的效應(yīng)，使粉碎室內(nèi)產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)的氣流，粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子中心處于負(fù)壓狀態(tài)可達(dá)1400Pa左右，轉(zhuǎn)子錘片外緣處于正壓狀態(tài)，約有100Pa左右（見圖2）。在無吸風(fēng)時(shí)，物料進(jìn)口和篩板篩孔處受正壓氣流作用將有氣流外噴現(xiàn)象，由于正壓氣流使物料與篩面接觸而通過篩孔。
2.1.2 物料在粉碎室內(nèi)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)
   顆粒玉米進(jìn)機(jī)后的粉碎分為：顆粒玉米進(jìn)機(jī)時(shí)的粉碎和在粉碎室內(nèi)粗粉料后的再粉碎兩個(gè)階段。其運(yùn)動(dòng)分析亦為這兩階段的運(yùn)動(dòng)分析。
2.1.2.1 顆粒玉米進(jìn)機(jī)時(shí)的粉碎狀態(tài)
    目前粉碎機(jī)主要為由徑向自流入粉碎室上部（見圖3），物料入粉碎室上部經(jīng)喂料機(jī)自流進(jìn)入，其速度為1～2m/s左右，錘片線速90m/s，粉碎物料相對(duì)于錘片幾乎為靜止?fàn)顟B(tài)，物料受到第一次錘片撞擊(見圖3)。粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子直徑為1120mm，轉(zhuǎn)子圓周分布6片錘片，第一片錘片撞擊到第二片錘片撞擊的間隔時(shí)間僅為0.006s。玉米以連續(xù)參差不齊地進(jìn)入粉碎室，錘片排列前后左右錯(cuò)開，確保錘片都能撞擊到玉米。由于顆粒物料進(jìn)粉碎室排列并非整齊，顆粒物料受到錘片的撞擊多為偏心撞擊，部分為正撞擊，正撞擊顆粒物料受正壓力而斷裂，偏心撞擊顆粒物料受剪切力而斷裂，偏心撞擊要比正撞擊易粉碎物料，僅為正撞擊破碎能量的30%左右。
實(shí)際顆粒物料與吸風(fēng)一同進(jìn)入粉碎室，并首先沖擊的是外層旋轉(zhuǎn)的料環(huán)，將料環(huán)向內(nèi)移動(dòng)（見圖3）,向內(nèi)移動(dòng)距離決定沖擊力大小，沖擊力如能使顆粒料環(huán)移到錘片端部撞擊位置為最佳。粉碎或未粉碎的物料受高速旋轉(zhuǎn)錘片的打擊及轉(zhuǎn)子的風(fēng)機(jī)效應(yīng)，加入料環(huán)一起作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
2.1.2.2 粉碎室內(nèi)粗粉碎后的再粉碎時(shí)狀態(tài)
    被撞擊粉碎后物料以接近90m/s高速切向飛出，撞向篩板或物料上再次撞擊粉碎，由于粉碎室內(nèi)物料眾多，物料與物料撞擊時(shí)接觸時(shí)間大大延長，再次撞擊粉碎效果較差。但物料進(jìn)入粉碎室經(jīng)粉碎后，跟隨高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的氣流并作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，物料旋轉(zhuǎn)線速逐步提升，當(dāng)物料旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)與篩板產(chǎn)生摩擦阻力，當(dāng)該阻力與旋轉(zhuǎn)物料產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力平衡時(shí)，物料旋轉(zhuǎn)線速不再提速。顆粒小和密度小的物料旋轉(zhuǎn)線速較高，顆粒大和密度大的物料旋轉(zhuǎn)線速較低。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的粉狀物料就產(chǎn)生離心慣性力F=mrω2，由于旋轉(zhuǎn)的半徑和角速度相同，離心慣性力大小決定顆粒質(zhì)量。由于粉碎顆粒大小相差40～100倍以上，顆粒大或質(zhì)量大的物料將貼近篩面，顆粒小或質(zhì)量小的物料將遠(yuǎn)離篩面。其旋轉(zhuǎn)線速沿半徑方向逐步連續(xù)遞減（見圖4）。當(dāng)有吸風(fēng)時(shí)，吸風(fēng)能將小顆粒物料吸走靠近篩面，通過篩孔，同時(shí)吸風(fēng)亦增加物料對(duì)篩面的壓力和摩擦力。
2.1.2.3 粉碎物料通過篩孔的運(yùn)動(dòng)分析
    粉碎室內(nèi)物料受到離心慣性力（物料在篩孔內(nèi)無離心慣性力，僅受離心慣性力通過物料對(duì)孔內(nèi)物料的擠壓力）、轉(zhuǎn)子的風(fēng)機(jī)效應(yīng)和吸風(fēng)在篩板內(nèi)外的壓力差三者作用，三者作用力是物料通過篩孔的動(dòng)力。該力使物料貼緊篩面，增加了篩面與物料的運(yùn)動(dòng)阻力，使物料旋轉(zhuǎn)速度下降，其平均速度為錘片端部線速的50%～70%，但物料仍有一定速度在篩面上滑動(dòng)。而物料接觸篩面并在篩面上滑動(dòng)，是物料通過篩孔必要條件。貼近篩面的物料作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，物料的運(yùn)動(dòng)方向與物料出篩孔方向幾乎是垂直，對(duì)物料通過篩孔影響較大。特別是物料分內(nèi)外層，內(nèi)層粒度小，外層粒度大，不利于物料通過篩孔，由于錘片在物料中的擾動(dòng)及吸風(fēng)使小粉�？拷�篩面，為小粉粒通過篩孔創(chuàng)造了條件。在吸風(fēng)狀態(tài)下，在環(huán)形篩面篩孔的穿孔風(fēng)速分布有較大差異（3～9m/s）（見圖5）。粉碎機(jī)進(jìn)料口附近的篩板吸風(fēng)阻力較大，使篩板上部進(jìn)風(fēng)不暢，通過篩孔風(fēng)速較低；通過篩板下部吸風(fēng)阻力較小，吸風(fēng)量較上部大，通過篩孔的風(fēng)速較高，使粉碎后物料易通過下部篩孔。物料粉碎的平均粒度隨篩孔減小而均勻。
    粉狀物料隨高速旋轉(zhuǎn)錘片產(chǎn)生的氣流作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其線速達(dá)55～65m/s，而物料通過篩孔有一定時(shí)間，當(dāng)旋轉(zhuǎn)線速使物料越過篩孔的時(shí)間小于物料通過篩孔的時(shí)間，粉料通過篩孔就困難。因此，線速不宜過高。粉料通過篩孔的時(shí)間取決于作用垂直于篩孔內(nèi)粉粒的擠壓力、孔內(nèi)的風(fēng)速和篩板內(nèi)外的靜壓差。為此，物料旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的線速、風(fēng)壓和風(fēng)量應(yīng)有一個(gè)最佳的配合。
2.2  錘片粉碎機(jī)的粉碎原理
    實(shí)際有篩錘片粉碎機(jī)的粉碎過程，包括撞擊粉碎(正撞擊和偏心撞擊)和摩擦粉碎�，F(xiàn)就兩類粉碎原理分作如下討論。
2.2.1 撞擊粉碎
    高速旋轉(zhuǎn)錘片質(zhì)量為m1，被粉碎物料的顆粒質(zhì)量為m2，錘片線速90m/s，粉碎物料顆粒自流入粉碎室，其線速為1～2m/s左右，物料跟隨高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子而旋轉(zhuǎn)，其平均線速達(dá)55～65m/s。被撞擊后的物料線速與錘片線速接近達(dá)90m/s。未受錘片撞擊的物料與錘片側(cè)面之間有滑動(dòng)。顆粒物料撞擊為偏心撞擊和正撞擊，粉料的二次粉碎多為正撞擊，而偏心撞擊屬剪切粉碎。正撞擊效果與物料性質(zhì)有關(guān)，物料表面硬度大，撞擊時(shí)間短；物料表面韌性好，撞擊時(shí)間長；物料料層厚，撞擊時(shí)間長。撞擊時(shí)間短比撞擊時(shí)間長的粉碎效果優(yōu)。
2.2.1.1 玉米粉碎時(shí)撞擊力計(jì)算
    玉米的壓斷裂破碎力180～220N。
    撞擊時(shí)間為1×10-5~4×10-5s，撞擊時(shí)間與物料性質(zhì)有關(guān)，脆性撞擊時(shí)間短，韌性撞擊時(shí)間長，玉米單粒質(zhì)量0.5～0.6g，可視錘片質(zhì)量為無窮大，設(shè)玉米的初速度為1m/s。