FSSP8020型水滴形齒爪粉碎機的設(shè)計

■崔相全 李寒松 賀曉東張宗超 趙 峰 郭大勇

(山東省農(nóng)業(yè)機械科學(xué)研究院，山東濟南250100)

普通齒爪萬能粉碎機容易在篩網(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雖能夠破壞物料旋轉(zhuǎn)時形成的“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水滴形齒爪粉碎機就是結(jié)合了這兩種粉碎機的優(yōu)點而設(shè)計的，能夠?qū)崿F(xiàn)超細(xì)粉碎和高纖維物料的破碎，真正實現(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，由機殼1、轉(zhuǎn)子盤總成5、篩片6、電機3、進料口4、出料口2等部分組成。整機結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

1.2 工作過程

本機主軸上裝有轉(zhuǎn)子盤，如圖2所示，轉(zhuǎn)子盤上裝有動六棱齒和T形扁齒，粉碎室兩側(cè)板上裝有定六棱齒，轉(zhuǎn)子盤上的動六棱齒和T形扁齒與兩側(cè)板上的定六棱齒相互交錯排列。當(dāng)主軸高速運轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子盤也同時運轉(zhuǎn)，物料拋進粉碎腔中，物料與動、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，受引風(fēng)機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。本機配備篩網(wǎng)，可根據(jù)客戶要求進行更換，粒度大小由更換不同目數(shù)的篩網(wǎng)決定。

圖1 整機結(jié)構(gòu)圖

2 主要部件的設(shè)計

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

2.1 轉(zhuǎn)子盤總成

轉(zhuǎn)子盤總成是本機的關(guān)鍵部件，高速運轉(zhuǎn)時可將物料打碎，兩側(cè)都裝有動六棱齒，且位于機殼的中間，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 機殼

機殼為水滴形粉碎室，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)驗公式[15]確定：

D·B=Kt·N/ν（m2）

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

N——電動機功率，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)

該機的主要結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)如表1所示。

4 試驗

根據(jù)以上設(shè)計思路，制造出FSSP8020粉碎機樣機并在我院中試基地實現(xiàn)了成果轉(zhuǎn)化和小批生產(chǎn)。根據(jù)GB/T 6971—2007規(guī)定的試驗方法，進行粉碎玉米試驗，測得篩孔直徑1.5 mm時，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為粉碎機試驗現(xiàn)場，圖5為試驗用玉米和測試儀器功率計。

5 結(jié)語

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

①采用水滴型的粉碎室設(shè)計，能夠破壞物料旋轉(zhuǎn)時形成的“環(huán)流層”，真正實現(xiàn)“二次粉碎”，又比傳統(tǒng)水滴型錘片粉碎機粉碎的物料更細(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型粉碎機試驗現(xiàn)場

圖5 粉碎試驗用功率計

②轉(zhuǎn)子盤總成和機殼兩側(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懸臂支撐，主軸受力更好。

③物料進口處設(shè)有導(dǎo)流板，當(dāng)T形扁齒或動六棱齒一側(cè)磨損后可通過電機換向磨損另一側(cè)，提高機器使用壽命。