1主參數(shù)的選定
1.1錘篩間隙
錘篩間隙是指轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)錘片末端與篩片內(nèi)表面之間距離，合適的錘篩間隙是保證較高生產(chǎn)率、較低能耗和適當(dāng)?shù)某善妨６鹊那疤�。通常，對于一定物料�?yīng)有其最佳的錘篩間隙。國外認(rèn)為錘篩間隙△f與粉碎谷粒的直徑dW的關(guān)系為：
△l=(1.5～2)d (1)
也有學(xué)者認(rèn)為這一設(shè)計(jì)公式未反映粉碎機(jī)出料全部規(guī)律，忽略了篩孔直徑這一重要因素，認(rèn)為錘篩間隙△l與篩孔直徑d。的關(guān)系應(yīng)為：
△f=(2～5)d。 (2)
綜合以上兩個(gè)公式，對粉碎谷物類飼料，篩片孔徑d。為Ø2.0 mm時(shí)，錘篩間隙設(shè)計(jì)值一般為△L=6～10 mm。
1.2錘片末端線速度
錘片末端線速度對粉碎機(jī)生產(chǎn)率和能耗影響很大。線速度過低，錘片對物料顆粒的打擊力度不夠，抽吸粉料的風(fēng)力也小，故生產(chǎn)率低，而電耗缺增加；線速度過高，粉碎機(jī)的空載功率加大，物料速度過高，排出篩孔的機(jī)會(huì)減弱，生產(chǎn)效率反而下降，每一種型號(hào)的粉碎機(jī)都有一個(gè)合適的速度范圍。錘片末端線速度與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的關(guān)系為：
v=2πn1d/60*2*1000=5.23*10-5n1d (3)
式中：v為錘片末端線速度( m/s)；
n1—為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速(r/min)；
d為轉(zhuǎn)子直徑( mm)；
9FQ-21型粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子直徑為210 mm。
9FQ-21型錘片式粉碎機(jī)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速一般在4500～5500 r/min，由公式(3)，相應(yīng)得到錘片末端線速度的設(shè)計(jì)值v=49～60 m/s。
1.3錘片數(shù)量
粉碎機(jī)錘片數(shù)量的多少與打擊物料的機(jī)會(huì)和次數(shù)有關(guān)。錘片數(shù)量過少，會(huì)因打擊物料的次數(shù)減少而降低粉碎機(jī)產(chǎn)量。錘片數(shù)量過多會(huì)增加轉(zhuǎn)子質(zhì)量，不僅將增大轉(zhuǎn)子啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，還會(huì)引起粉碎機(jī)空載能耗增加，反而減少了實(shí)際用于粉碎的功率，使產(chǎn)量降低，能耗增加。合適的錘片數(shù)量還是保證粉碎粒度大小的前提。錘片數(shù)量跟粉碎室轉(zhuǎn)子寬度的關(guān)系通常由公式
(4)確定：
Z=K1B/e(取整數(shù)) (4)
式中：B為粉碎室寬度(mm)； ，
E為垂片厚度(mm)；
K1錘片配置密度系數(shù)，K1=0.28～0.42，取小值時(shí)粉碎顆粒較粗。
試驗(yàn)樣機(jī)粉碎竄寬度為150 mm，錘片厚度為3 mm，樣機(jī)轉(zhuǎn)子含四組錘片，每組錘片按3～5片設(shè)計(jì)，則樣機(jī)錘片總數(shù)量設(shè)計(jì)值Z=12～20片。
2試驗(yàn)方法
2.1試驗(yàn)儀器設(shè)備
本試驗(yàn)主要采用儀器沒備為：DZFC-1型電能綜合分析測試儀，準(zhǔn)確度1.0級(jí)；MA45型快速水分測定儀；HGT-1000A型容重器；TCS-75A型電子臺(tái)秤；JJ2000型電子天平，精度0.1 g；DM6234P+型轉(zhuǎn)速表；Ø1.0 mm標(biāo)準(zhǔn)分離篩；游標(biāo)卡尺。
2.2試驗(yàn)樣機(jī)
2.2.1樣機(jī)及篩片
本試驗(yàn)所選樣機(jī)為切向進(jìn)料。篩片孔徑為Ø2.0mm，孔間距為4.2 mm，有效篩理理面積的百分率為20.6%；為提高篩片的篩理效率，減少篩片上的物料堆積帶，篩片的篩孔排列方式如圖1所示；篩片的厚度為1.0mm；安裝篩片時(shí)，光滑的一面朝下，有毛刺的一面朝上。
2.2.2樣機(jī)配套動(dòng)力
配套動(dòng)力為Y90L-2型、標(biāo)定功率為2.2 kW、標(biāo)定效率為80.5%的2級(jí)單相電機(jī)。
2.3試驗(yàn)原料
試驗(yàn)原料為玉米，在試驗(yàn)原料中隨機(jī)抽取3個(gè)玉米小樣進(jìn)行分析測試，測試結(jié)果取平均值，玉米含水率為13.4%，容重為708 kg/m3。
2.4試驗(yàn)條件
2.4.1試驗(yàn)電壓
試驗(yàn)電壓在220 V±5%。
2.4,2試驗(yàn)中電機(jī)負(fù)荷程度
性能試驗(yàn)時(shí)，操作人員一邊觀察電能綜合分析測試儀顯示的負(fù)載功率的大小，一邊適時(shí)控制喂料流量的大小，以確保各次性能試驗(yàn)的測試數(shù)據(jù)在相近的負(fù)荷條件下測得。按GB/T 6971-2007的要求，電機(jī)的平均負(fù)荷程度應(yīng)控制在p=85%—110%。
3試驗(yàn)設(shè)計(jì)
3.1正交試驗(yàn)表
錘篩間隙、錘片末端線速度、錘片數(shù)量作為錘片式粉碎機(jī)主參數(shù)，各個(gè)參數(shù)的變化均會(huì)對試驗(yàn)結(jié)果有所影響，故因素確定為：錘篩間隙、錘片末端線速度、錘片數(shù)量。以上因素按其設(shè)計(jì)值各取三個(gè)水平，按三因素三水平進(jìn)行正交試驗(yàn)，試驗(yàn)按b( 34)排列，并按表1、表2所示的正交試驗(yàn)表設(shè)定的條件分別進(jìn)行9次試驗(yàn)。
表1影響因素及水平
| 項(xiàng)目 | A錘篩間隙（mm） | B錘片末端線速度（m/s） | C錘片數(shù)量 |
| 1 | 6 | 49 | 12 |
| 2 | 8 | 55 | 16 |
| 3 | 10 | 60 | 20 |
| 項(xiàng)目 | A錘篩間隙 | B錘片末端線速度 | C錘片數(shù)量 | D孔列 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 2 | 1 | 2 | 2 | 2 |
| 3 | 1 | 3 | 3 | 3 |
| 4 | 2 | 1 | 2 | 3 |
| 5 | 2 | 2 | 3 | 1 |
| 6 | 2 | 3 | 1 | 2 |
| 7 | 3 | 1 | 3 | 2 |
| 8 | 3 | 2 | 1 | 3 |
| 9 | 3 | 3 | 2 | 1 |
生產(chǎn)率，以具體時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量來計(jì)算，數(shù)值高為佳。
噸料電耗，以具體產(chǎn)量內(nèi)的電耗來計(jì)算，數(shù)小為佳。成品粒度，用Ø1.0 mm標(biāo)準(zhǔn)分離篩對取樣的成品物進(jìn)行篩分，統(tǒng)計(jì)篩下物占取樣成品物的百分比。以數(shù)值高為佳。
由于試驗(yàn)中要考核生產(chǎn)率、噸料電耗、成品粒度3個(gè)指標(biāo)，屬多指標(biāo)試驗(yàn)，而且各個(gè)指標(biāo)的量綱和重要程度不一致，各個(gè)因子及其水平對各指標(biāo)的影響也不相同，為了尋找使各指標(biāo)都盡可能好的優(yōu)組合，本試驗(yàn)采用綜合加權(quán)評(píng)分法。
4正交試驗(yàn)結(jié)果與分析
4.1正交試驗(yàn)結(jié)果
正交試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。
表3正交試驗(yàn)結(jié)果
| 試驗(yàn)號(hào) | 原料質(zhì)量/KG | 試驗(yàn)時(shí)間（S） | 電耗（KW·h） | 生產(chǎn)率（KG/h） | 噸料電耗（KW·h/t） | 負(fù)載功率（KW） | 通過Ø1mm篩孔粒度（%） |
| 1 | 40 | 1115 | 0.76835 | 129.1 | 19.2 | 2.5 | 55 |
| 2 | 40 | 748 | 0.552134 | 192.5 | 13.0 | 2.5 | 65 |
| 3 | 40 | 950 | 0.65890 | 151.6 | 16.5 | 2.5 | 70 |
| 4 | 40 | 845 | 0.59329 | 170.4 | 14.8 | 2.5 | 60 |
| 5 | 40 | 718 | 0.48855 | 200.6 | 12.2 | 2.5 | 66 |
| 6 | 40 | 849 | 0.5914 | 129.6 | 14.8 | 2.5 | 62 |
| 7 | 40 | 857 | 0.61142 | 168.0 | 15.3 | 2.5 | 58 |
| 8 | 40 | 751 | 0.51953 | 191.4 | 13.0 | 2.5 | 54 |
| 9 | 40 | 630 | 0.44011 | 228.6 | 11.0 | 2.5 | 65 |
4.2.1確定各項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)的權(quán)分值
以W1表示第j項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)的權(quán)分值，總權(quán)為100分。對粉碎機(jī)，噸料電耗指標(biāo)由于涉及到節(jié)能減排，因此排第一，生產(chǎn)率和成品粒度均次之，取：
生產(chǎn)率W1=35，噸料電耗Wz-=40，成品粒度W3=25。三個(gè)指標(biāo)中，噸料電耗越小越好，其余大為好，故噸料電耗的權(quán)分為負(fù)值。
4.2.2確定各項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)的評(píng)分值
由于各項(xiàng)指標(biāo)的量綱均不相同，不利于綜合加權(quán)評(píng)分，因此須通過式(5)把試驗(yàn)指標(biāo)觀察值變換為無量綱參數(shù)。
Y’ij=（Yij-Ymj）/R (5)
式中，Rj為第J項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)觀察值的極差，即為第j項(xiàng)指標(biāo)的最大值與最小值之差；y為第i號(hào)試驗(yàn)第i項(xiàng)指標(biāo)的觀察值。
4.2.3計(jì)算綜合加權(quán)評(píng)分值yi*
同一試驗(yàn)號(hào)的各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)分與其無量綱參數(shù)乘積之和即為該號(hào)試驗(yàn)的綜合加權(quán)評(píng)分。如第2號(hào)試驗(yàn)的綜合加權(quán)評(píng)分y*2為：
依次計(jì)算1～9號(hào)試驗(yàn)的綜合加權(quán)評(píng)分值，正交試驗(yàn)結(jié)果得分如表4所示。
表4正交結(jié)果試驗(yàn)分析
| 因子 | 試驗(yàn)結(jié)果 | |||
| 生產(chǎn)率 | 噸料電耗 | Ø1mm篩孔粒度（%） | 綜合加權(quán)給分 | |
| 1 | 129.1 | 19.2 | 55 | 1.56 |
| 2 | 192.5 | 130 | 62 | 65.05 |
| 3 | 151.6 | 16.5 | 70 | 15.09 |
| 4 | 170.4 | 4.8 | 60 | 45.37 |
| 5 | 200.6 | 12.2 | 66 | 78.05 |
| 6 | 169.6 | 14.8 | 62 | 48.21 |
| 7 | 168.0 | 15.3 | 58 | 38.96 |
| 8 | 191.7 | 13.0 | 54 | 52.26 |
| 9 | 228.6 | 11.0 | 65 | 92.19 |
| 極差R1 | 99.5 | 8.2 | 16 | |
依據(jù)正交表的綜合可比性，通過極差分析法確定試驗(yàn)因子的主次、各試驗(yàn)因子的優(yōu)水平及試驗(yàn)范同內(nèi)的最優(yōu)組合。極差分析如表5所示。從極差分析的結(jié)果來看，對綜合加權(quán)評(píng)分影響因子的主次依次為：B（錘片末端線速度）→C(錘片數(shù)量) →A（錘篩間隙）。即錘片末端線速度的影響最為顯著，錘片數(shù)量的影響次之，錘篩間隙的影響排最后。
表5極差分析
| 項(xiàng)目 | A錘篩間隙 | B錘片末端線速度 | C錘片數(shù)量 |
| 綜合 | 112.7 | 85.9 | 102.0 |
| 171.6 | 195.4 | 202.3 | |
| 183.4 | 186.5 | 163.1 | |
| 均值 | 37.6 | 28.6 | 34.0 |
| 57.2 | 65.1 | 37.5 | |
| 61.1 | 62.2 | 54.4 | |
| 極差 | 23.5 | 36.5 | 33.5 |
| 因子主次 | BCA | BCA | BCA |
| 較佳組合 | B2C2A3 | B2C2A3 | B2C2A3 |
4,4方差分析
利用方差分析法分析各因子水平的變化和誤差各自對試驗(yàn)指標(biāo)的影響，并將它們進(jìn)行比對，以判斷試驗(yàn)因子及交互作用的主次與顯著性，給m所作結(jié)論的置信度，確定最優(yōu)組合及其置信度區(qū)間。
從方差分析表上統(tǒng)計(jì)分析可知，錘片末端線速度和錘片數(shù)量在0.1的水平下對綜合評(píng)分的影響是顯著的，說明錘片末端線速度和錘片數(shù)量對生產(chǎn)率、噸料電耗、成品粒度三個(gè)指標(biāo)均有影響。此外，錘篩間隙在0.25的水平下對綜合評(píng)分有一定影響，由于在室外試驗(yàn)，可以認(rèn)可，說明錘篩間隙對生產(chǎn)率、噸料電耗、成品粒度三個(gè)指標(biāo)也有一定影響。
5結(jié)語
針對9FQ-21型錘片式粉碎機(jī)設(shè)計(jì)并開展的錘篩間隙、錘片末端線速度、錘片數(shù)量3因子3水平正交試驗(yàn)研究結(jié)果表明：影響其作業(yè)性能指標(biāo)的試驗(yàn)因子主次順序?yàn)椋哄N片末端線速度、錘片數(shù)量、錘篩間隙。當(dāng)錘片末端線速度為55 m/s(轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速5 000 r/min)、錘片數(shù)量為16片、錘篩間隙為10 mm時(shí)，試驗(yàn)得到的生產(chǎn)率、噸料電耗、成品粒度性能指標(biāo)綜合加權(quán)評(píng)分最高。這一試驗(yàn)結(jié)果可為企業(yè)對9FQ-21型錘片式粉碎機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和生產(chǎn)提供參考性的意見。
三門峽富通新能源銷售粉碎機(jī)、破碎機(jī)、顎式破碎機(jī)、圓錐式破碎機(jī)等機(jī)械設(shè)備。
