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，亦是動力消耗最大的工段，一般占整個飼料廠總能耗的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和微米級，魚蝦飼料屬微米級。在有篩的粉碎機內(nèi)，當(dāng)顆粒物料被粉碎后尚未完成粉碎作業(yè)的全過程，必須使粉碎達到粒度要求的顆粒通過篩孔排出機外，才完成粉碎的全過程。所以，有篩錘片粉碎機粉碎作業(yè)應(yīng)包括顆粒物料的粉碎和達到粒度粉料通過篩孔兩個階段。為此，有篩錘片粉碎機粉碎作業(yè)的分析研究，只需從兩個階段來討論。
    有篩錘片粉碎機粉碎的單位能耗，一般來說在篩孔02 mm時，粉碎玉米單位能耗國內(nèi)外較先進的指標為：0.11-0.13 t/(kW．h)，01 mm時單位能耗0.030。0.032 t/(kW-h)。為此，國內(nèi)外飼料科技工作者和飼料機械生產(chǎn)廠商進行了長時間的研究和改進，使有篩錘片粉碎機的粉碎效率取得了不同程度的提高，一般粉碎效率可提高l0%-20%已屬于較先進的粉碎性能。為了改進現(xiàn)有粉碎機的結(jié)構(gòu)，提高粉碎機的產(chǎn)量。對有篩錘片粉碎機物料在粉碎室內(nèi)的運動狀態(tài)、粉碎過程和通過篩孔時的受力狀況等問題進行討論是十分有益的。
1、粉碎機系統(tǒng)的構(gòu)成
    粉碎機系統(tǒng)的構(gòu)成常為粉碎機喂料器、粉碎機、密封水平輸送機、脈沖布袋除塵器（含風(fēng)機）及垂直斗式提升機等系統(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)的運動狀態(tài)
2.1物料在粉碎室內(nèi)的運動狀態(tài)
2.1.1  粉碎物料和錘片粉碎機的基本參數(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f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1.2～1.4 g/cm3;玉米顆粒單粒質(zhì)量為0.5—0.6 9及粗粉碎粉料的單粒質(zhì)量為0.001 56-0.05 9；顆粒玉米粒度為10 mmx8 mmx5 mm。粉碎后物料以禽畜和魚蝦為主的粗碎、細粉碎和微粉碎，其粒度分別為0.5 -2.0mm、0.3-0.5 mm和0.1-0.3 mm。玉米的壓斷裂破碎力為180~220 Nf不包括高溫干燥玉米）。
2.1.1.2錘片粉碎機作業(yè)時的基本特性
    錘片粉碎機轉(zhuǎn)子在工作時錘片端部線速達90 m/s左右，錘片與單粒物料打擊時間。粉碎室內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子具有近似于風(fēng)機的效應(yīng)，使粉碎室內(nèi)產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)的氣流，粉碎機轉(zhuǎn)子中心處于負壓狀態(tài)可達1 400 Pa左右，轉(zhuǎn)子錘片外緣處于正壓狀態(tài)，約有100Pa左右。在無吸風(fēng)時，物料進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)的運動狀態(tài)
    顆粒玉米進機后的粉碎分為：顆粒玉米進機時的粉碎和在粉碎室內(nèi)粗粉料后的再粉碎兩個階段。其運動分析亦為這兩階段的運動分析。
2.1.2.1  顆粒玉米進機時的粉碎狀態(tài)
    目前粉碎機主要為由徑向白流人粉碎室上部，物料人粉碎室上部經(jīng)喂料機自流進入，其速度為1-2 m/s左右，錘片線速90 m/s，粉碎物料相對于錘片幾乎為靜止狀態(tài)，物料受到第一次錘片撞擊f見圖3）。粉碎機轉(zhuǎn)子直徑為1 120 mm．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間僅為0.006s。玉米以連續(xù)參差不齊地進入粉碎室，錘片排列前后左右錯開，確保錘片都能撞擊到玉米。由于顆粒物料進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。
    實際顆粒物料與吸風(fēng)一同進人粉碎室，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（見圖3），向內(nèi)移動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)機效應(yīng)，加入料環(huán)一起作旋轉(zhuǎn)運動。
2.1.2.2粉碎室內(nèi)粗粉碎后的再粉碎時狀態(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，物料與物料撞擊時接觸時間大大延長，再次撞擊粉碎效果較差。但物料進入粉碎室經(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)運動，物料旋轉(zhuǎn)線速逐步提升，當(dāng)物料旋轉(zhuǎn)運動時與篩板產(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，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)運動的粉狀物料就產(chǎn)生離心慣性力F=mrw2．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，吸風(fēng)能將小顆粒物料吸走靠近篩面，通過篩孔，同時吸風(fēng)亦增加物料對篩面的壓力和摩擦力。
2.1.2.3粉碎物料通過篩孔的運動分析
    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孔內(nèi)物料的擠壓力）、轉(zhuǎn)子的風(fēng)機效應(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力。該力使物料貼緊篩面，增加了篩面與物料的運動阻力，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。而物料接觸篩面并在篩面上滑動，是物料通過篩孔必要條件。
    貼近篩面的物料作旋轉(zhuǎn)運動，物料的運動方向與物料出篩孔方向幾乎是垂直，對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及吸風(fēng)使小粉粒靠近篩面，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(3~9 m/s)。粉碎機進料口附近的篩板吸風(fēng)阻力較大，使篩板上部進風(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，通過篩子L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)運動，其線速達55-65m/s，而物料通過篩孔有一定時間，當(dāng)旋轉(zhuǎn)線速使物料越過篩孔的時間小于物料通過篩孔的時間，粉料通過篩孔就困難。因此，線速不宜過高。粉料通過篩孑L的時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)運動的線速、風(fēng)壓和風(fēng)量應(yīng)有一個最佳的配合。
2.2錘片粉碎機的粉碎原理
    實際有篩錘片粉碎機的粉碎過程，包括撞擊粉碎（正撞擊和偏心撞擊）和摩擦粉碎。現(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mJ，被粉碎物料的顆粒質(zhì)量為m2，錘片線速90 m/s．粉碎物料顆粒自流入粉碎室，其線速為1～2 m/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55-65 m/s。被撞擊后的物料線速與錘片線速接近達90m/s。未受錘片撞擊的物料與錘片側(cè)面之間有滑動。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，撞擊時間短：物料表面韌性好，撞擊時間長；物料料層厚，撞擊時間長。撞擊時間短比撞擊時間長的粉碎效果優(yōu)。
2.2.1.1  玉米粉碎時撞擊力計算
    玉米的壓斷裂破碎力180~220 N。
    撞擊時間為1 xl0-3~4xl0-5s，撞擊時間與物料性質(zhì)有關(guān)，脆性撞擊時間短，韌性撞擊時間長，玉米單粒質(zhì)量0.5~0.6 9，可視錘片質(zhì)量為無窮大，設(shè)玉米的初速度為1 m/s。
    當(dāng)錘片與玉米的線速差為89m/s時，撞擊力為2 225 N遠大于玉米壓斷裂破碎力220 N．具有較好的粉碎效果。
    當(dāng)物料跟隨錘片加速后，錘片與玉米的線速差為90 m/s-45 m/s=45 m/s時，撞擊力亦達1125 N，此時，仍能較好地粉碎玉米。
    因玉米與錘片撞擊很大一部分屬偏心撞擊，偏心撞擊屬剪切粉碎，剪切粉碎所需粉碎力將比正撞擊小70qc-80%．破碎玉米剪切粉碎力只需35-66 N就能粉碎。
2.2.2.2玉米粗粉的再粉碎撞擊力計算
    玉米胚乳部分破碎力約50 N，玉米粉再粉碎的撞擊基本屬正撞擊。
    撞擊時間為1x10-5~4x10-5 s，撞擊時間與物料性質(zhì)有關(guān)，脆性撞擊時間短，韌性撞擊時間長。所以，玉米粉特別是粉質(zhì)部分撞擊時間較玉米顆粒長，玉米粉質(zhì)量0.001 56—0.05 9；而且玉米粉已在粉碎室內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運動，其線速達50 m/s，與錘片速差40m/s左右。
    撞擊力F=m V/ta
    F=0.05 gx40 m/sxl0-3/3x10-5=66(N)
    高速旋轉(zhuǎn)的錘片66 N的撞擊力對玉米的胚乳部分能粉碎，而且顆粒越小和顆粒密度越低的物料越難粉碎，當(dāng)玉米粉單粒質(zhì)量小于0.037g（約為0.4-0.45 mm)以下時，靠錘片撞擊難以粉碎較小顆粒物料，最后到靠撞擊亦難以粉碎的地步。
    由于有篩錘片粉碎機實際在撞擊粉碎過程中不是單顆粒粉碎，在物料進料口及粉碎室內(nèi)，粉碎物料屬群體狀態(tài)下進行撞擊粉碎，粉碎物料既有一定密度，又處于松散狀態(tài)。撞擊粉碎時將延長撞擊時間和減少撞擊力，這對粉碎更為不利。
2.2.2摩擦粉碎
    由于進入粉碎室的粉碎物料屬群體狀態(tài)下運動，群體物料在粉碎室內(nèi)構(gòu)成一個接近篩面形狀的料環(huán)，料環(huán)厚度一般在40—60mm左右。料環(huán)隨高速旋轉(zhuǎn)錘片產(chǎn)生的氣流在錘片帶動下作旋轉(zhuǎn)運動，但物料旋轉(zhuǎn)的線速低于錘片線速，平均線速55-65 m/s。而且，料環(huán)內(nèi)部有分層，旋轉(zhuǎn)速度從里層到外層連續(xù)逐漸遞減，外環(huán)物料線速達30-50 m/s．與篩板速差亦有30—50m/s。該旋轉(zhuǎn)物料的線速產(chǎn)生的離心慣性力作用于篩板上，使物料與篩板之間產(chǎn)生摩擦力，只要篩板內(nèi)表面和錘片側(cè)面有足夠的粗糙度，該摩擦力對群體粉狀物料可獲得較好的摩擦粉碎效果。該摩擦粉碎效果與物料對篩板的線速差和篩板粗糙度有關(guān)。摩擦粉碎屬摩削粉碎和切削粉碎，而切削粉碎的破壞力僅為10~20N．所以，摩擦粉碎是一種有效的粉碎形式。整粒玉米的粉碎，主要以撞擊粉碎為主，而在粉碎室內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)的粗粉碎物料以撞擊粉碎和摩擦粉碎共同作用，過度到以摩擦粉碎為主。所以，撞擊粉碎和摩擦粉碎兩者均為重要的粉碎形式，特別當(dāng)篩板具有較高的粗糙度，摩擦粉碎的效果更為顯著。所以，新篩板比舊篩板粉碎效果好，就是該因素的作用。
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