粉碎設備

在中國，公元前兩千多年就出現了最簡單的粉碎工具——杵臼。杵臼進一步演變為公元前200～前100年的腳踏碓。這些工具運用了杠桿原理，初步具備了機械的雛形，不過，它們的粉碎動作仍是間歇的。

最早采用連續粉碎動作的粉碎機械是公元前四世紀由公輸班發明的畜力磨，另一種采用連續粉碎動作的粉碎機械是輥碾，它的出現時期稍晚于磨。公元二百年之后，中國杜預等在腳踏碓和畜力磨的基礎上研制出了以水力為原動力的連機水碓、連二水磨、水轉連磨等，把生產效率提高到一個新的水平。這些機械除用于谷物加工外，還擴展到其他物料的粉碎作業上。

近代的粉碎機械是在蒸汽機和電動機等動力機械逐漸完善和推廣之后相繼創造出來的。1806年出現了用蒸汽機驅動的輥式破碎機；1858年，美國的布萊克發明了破碎巖石的顎式破碎機；1878年美國發展了具有連續破碎動作的旋回破碎機，其生產效率高于作間歇破碎動作的顎式破碎機；1895年，美國的威廉發明能耗較低的沖擊式破碎機。

與此同時，粉磨機械也有了相應的發展，19世紀初期出現了用途廣泛的球磨機；1870年在球磨機的基礎上，發展出排料粒度均勻的棒磨機；1908年又創制出不用研磨介質的自磨機。二十世紀30～50年代，美國和德國相繼研制出輥碗磨煤機、輥盤磨煤機等立軸式中速磨煤機。

這些粉碎機械的出現，大大提高了粉碎作業的功效。但是，由于各種物料的粉碎特性互有差異，不同行業對產品的粒度要求也彼此不同，于是又先后創制出按不同工作原理進行粉碎作業的多種粉碎機械，如輪碾機、振動磨、渦輪粉碎機、氣流粉碎機、風扇磨煤機、砂磨機、膠體磨等。到了70年代初期，已制造出每小時產量為5000噸、最大給料直徑達2000毫米的大型旋回破碎機，和可將物料磨細到粒度小于0.01微米的膠體磨。

應用粉碎機械可以達到下列幾個主要目的：①減小物料的粒度至一定大小，例如磨制面粉，粉碎飼料，磨細顏料、染料和水泥的生、熟料，研磨制備懸浮液的漿料，以及增加物料的流動性、填充性和便于包裝、儲存、運輸等；②將物料粉碎后篩分為不同粒度級別的小塊、細粒或粉末，例如為混凝土和筑路工程制備塊石、碎石和人造砂，將原煤按用戶需要粉碎為中塊、小塊和煤粉等；③增加物料的表面積以提高其物理作用的效果或化學反應的速度，例如磨碎有待人工干燥的物料以加快其干燥速度，磨細觸媒劑和吸附劑以分別加強其觸媒效能和吸附作用，將煤塊磨成煤粉以提高其燃燒速度和燃燒的完全程度等；④使物料中的不同組分在粉碎后單體分離，以便進一步將其彼此分開，例如將鐵礦石粉碎后通過磁選或浮選來獲得精鐵礦粉，將鉛鋅礦石粉碎后分選出鉛礦粉和鋅礦粉等。

粉碎設備的分類方法有多種，或按結構形式，或按粉碎方法，或按運動速度，或按受力種類，或按細化程度來劃分。附表粉碎機械類別和主要特點表列出了粉碎機械的類別和主要特點。粉碎比和粉碎系統粉碎比是指粉碎前后物料粒度的大小變化程度。對于單臺粉碎機械來說，它等于給料的最大（或平均）粒度與排料的最大（或平均）粒度之比；對于由多臺粉碎機械所組成的粉碎系統來說，它等于最初給料粒度與最終排料粒度之比，或等于各單臺粉碎機械的粉碎比的連乘積。當使用破碎機械破碎物料時，粉碎比通常稱為破碎比。當粉碎比要求很大時，粉碎作業往往要在由若干臺粉碎機械組成的粉碎系統中來完成。物料在這個系統中經過各臺粉碎機械，其粒度逐步減小，最后達到所要求的粒度。在這種粉碎系統中，每個階段都應選用適當的粉碎機械和粉碎比，在各個階段之間保持相互配合的生產能力。同時，為減少過度粉碎以提高粉碎效能和降低能耗，還須在每道粉碎作業之后進行篩分或分級。按細分程度來看，可分為粉碎設備有橡塑粉碎設備，渦輪式粉碎設備，氣流粉碎設備，無篩立式粉碎設備，超微分級機粉碎設備及其他專用配套機械，粉碎設備等等。

粉碎設備一般分為機械式粉碎機（machinemill）、氣流粉碎機（pneumaticcracker）、研磨機（grindingmachine）和低溫粉碎機（low-temperaturemill）四個大類：

1、機械式粉碎機是以機械方式為主，對物料進行粉碎的機械，它又分為齒式粉碎機、錘式粉碎機、刀式粉碎機、渦輪式粉碎機、壓磨式粉碎機和銑削式粉碎機六小類：

（1）齒式粉碎機（toothmill）：由固定齒圈與轉動齒盤的高速相對運行，對物料進行粉碎（含沖擊、剪切、碰撞、摩擦等）的機器。

（2）錘式粉碎機（hammermill）：由高速旋轉的活動錘擊件與固定圈的相對運動，對物料進行粉碎（含錘擊、碰撞、摩擦等）的機器。錘式粉碎機又分活動錘擊件為片狀件的錘片式粉碎機（paddlemill）和活動錘擊件為塊狀件的錘塊式粉碎機（blockmill）。

（3）刀式粉碎機（knifemill）：由高速旋轉的刀板（塊、片）與固定齒圈的相對運動對物料進行粉碎（含剪切、碰撞、摩擦等）的機器。刀式粉碎機又分為：

a.刀式多級粉碎機（multi-stageknifemill）：主軸臥式，刀刃與主軸平行并具有單級或多級粉碎功能的機器。

b.斜刀多級粉碎機（multi-stageinclined-knifemill）：主軸臥式，傾斜刀式并具有單級或多級粉碎功能的機器。

c.組合立刀粉碎機（combinedvertical-knifemill）：主軸臥式，多層立刀組合的粉碎器。

d.立式側刀粉碎機（verticaltypeside-knifemill）：主軸立式，側刀轉盤運動并帶有分級功能的粉碎機器。

（4）渦輪式粉碎機（turbo-mill）：由高速旋轉的渦輪葉片與固定齒圈的相對運動，對物料進行粉碎（含剪切、碰撞、摩擦等）的機器。

（5）壓磨式粉碎機（press-grindmill）：由各種磨輪與固定磨面的相對運動，對物料進行碾磨性粉碎的機器。

（6）銑削式粉碎機（millingbreaker）：通過銑齒旋轉運動，對物料進行粉碎的機器。

2、氣流粉碎機是通過粉碎室內的噴嘴把壓縮空氣（或其他介質）形成氣流束變成速度能量，促使物料之間產生強烈的沖擊、摩擦達到粉碎的機器。

3、研磨機是通過研磨體、頭、球等介質的運動對物料進行研磨，使物料研磨成超細度混合物的機器。它又分為：

（1）球磨機（ballmill）：由瓷質球體或不銹鋼球體為研磨介質的機器。

（2）乳缽研磨機（mortarmill）：由立式磨頭對乳缽的相對運動，對物料進行研磨的機器。

（3）膠體磨（colloidmill）：由成對磨體（面）的相對運動，對液固相物料進行研磨的機器。

4、低溫粉碎機是經低溫（最低溫度-70℃）處理，對物料進行粉碎的機器。

被粉碎的物料受自身重力或外力作用，由進料口進入粉碎機后，經高速旋轉的離心盤的作用，沿徑向分布并獲得離心動力，離開園盤后又高速飛向齒圈板，這樣，物料與齒圈板、物料與物料之間不斷地相互碰撞及摩擦，物料也就不斷地被粉碎直至達到一定的細度，最后經篩網板被出粉碎機外，成為所需的產品。

粉碎方法用機械粉碎固體物料的主要方法有5種，即擠壓、彎曲、劈裂、研磨和沖擊前4種都是使用靜力，最后1種則應用動能。在絕大多數粉碎機械中，物料常在兩種以上粉碎方法的綜合作用下被粉碎，例如粉碎機械，在旋回破碎機中，主要應用擠壓、劈裂和彎曲；在球磨機中，主要應用沖擊和研磨。粉碎方法是根據物料的物理特性、料塊的大小和所要求的細化程度來選擇的。對于堅硬物料，應采用擠壓、彎曲和劈裂；對于脆性物料，應采用沖擊和劈裂；料塊較大時，應采用劈裂和彎曲；料塊較小或排料粒度要求很小時，則應采用沖擊和研磨。粉碎方法如果選擇不當，就會出現粉碎困難或過度粉碎現象，兩者都會增大粉碎過程中的能量消耗。

能量消耗和粉碎理論工、農業生產中的大量粉碎工作消耗的能量很大，但在粉碎作業中，輸入粉碎機械中的能量的絕大部分都轉化為熱而由粉碎機械、循環空氣和被粉碎的物料等所吸收，直接用于物料粉碎上的卻為量極小：在破碎機械中，一般不超過10%；在粉磨機械中，則常不足1%。因此，為了減少能耗，就必須選取適當的粉碎機械、采用正確的操作方法、規定最佳的粉碎比和單位時間內的產量。在正常的工作條件下，不同細化范圍的能耗水平大致如下：①碎到100毫米3～4千瓦小時/噸；②碎成100～10毫米5～6千瓦小時/噸；③碎成10～0.125毫米20～30千瓦小時/噸；④碎到0.125毫米100～1000千瓦小時/噸。以一般水泥廠為例，破碎機械的耗電量約占全廠總耗電量的10%，而其粉磨機械的耗電量則占60%左右。因此，在粉碎過程中就必須采取降低過度粉碎的措施，以達到節能的目的。

粉碎理論主要是研究粉碎過程中能耗與細化程度之間的關系。由于粉碎作業是涉及多種因素的極其復雜的過程，在粉碎理論方面尚無公認的統一結論，而只有3種比較重要的假說。分別是：德國的里特林格爾于1867年提出的面積假說，認為固體物料粉碎時，能耗與新產生的表面積成正比；德國的基克于1885年提出的體積假說，認為將幾何形狀相似的同類物料破碎成幾何形狀也相似的產品時，能耗與被破碎的料塊的體積或重量成正比；美國的邦德和中國的王仁東于1952年提出的裂縫假說。

這三種假說在實用中都有其局限性，面積假說較適用于排料粒度為0.01～1毫米的粉磨作業，體積假說較適用于排料粒度大于10毫米的粗碎和中碎作業，而裂縫假說則介于兩者之間，適用于從中碎到粗粉磨作業的比較廣泛的范圍內。

隨著歷史在前進、生產在進步，粉碎機在各生產、科研、醫療等行業被廣泛應用。在制藥生產中，藥品原料需要被粉碎成一定的細度，才能制粒，然后壓制成藥片或制成沖劑顆粒，有些甚至要研磨成微粉，制成眼科藥劑，尤其中藥生產中，有些原料藥或是纖維類、或者堅固類、或者脂膏類，無所不有，因此，需要各種類型的粉碎機來加工這些原料藥；在化工行業，除了液體和氣體產品外，其他產品也都需粉碎加工；食品廠生產巧克力，各種糖果點心，也都離不開粉碎機；在飼料行業內，粉碎機更是最重要的生產設備，粉碎機選用妥否，直接影響到飼料的產量和企業的經濟效益，除了以上行業外還有礦產、涂料、冶金等行業，甚至科研單位都非常需要粉碎機。因此，如何設計出更符合各行各業生產需要的、先進的粉碎機是粉碎機生產單位的當務之急。

1、粉碎設備安裝前的準備工作

1-1 根據適用場合和本機外形尺寸圖、基礎位置圖，進行必要的工藝和土建設計。動載荷系數建議取3-4。

1-2 粉碎設備四周和上部均應預留有足夠的檢修和喂料空間（詳見各規格設備總圖說明）。

1-3 電動機基礎應與機器基礎同時澆筑。

1-4 準備好必要的工器具和吊裝設施。

1-5 組織有關人員認真學習安裝規范。

2、粉碎設備安裝

2-1 機器轉子在出廠前已經過動、靜平衡校正，用戶安裝時通常無須再做平衡試驗。若需要換錘頭或轉子部件時，徑向對稱偏差應小于0.5kg.

2-2 基礎應有足夠的強度，方可進行主機和電動機的安裝。

2-3 機器（下機體與轉子）安裝應調水平，主軸水平誤差應小于0.35mm/m,主、從動皮帶輪軸向中心應在同一平面內。

2-4 調整三角帶松緊適度。

2-5 檢查破碎機各部件是否有移位、變形；鎖緊所有螺栓；檢查密封是否良好。

2-6 檢查電控柜接線及緊固情況；檢查延時繼電器及過載保護器；選擇合適規格的保險絲；上三角帶前接通電路，試驗電動機轉向（本機嚴禁反轉！）

2-7 檢查篦架定位及限位是否正確、排鐵機構是否靈活），初始安裝使用本機時，篦架軸應處于調整最低極限位置。)

2-8 人工盤動轉子，檢查是否有摩擦、碰撞現象。

試運轉車：

1、合上磁力起動器手把送電；

2、手按按鈕點開二、三次；

3、起動、空轉1 ~2周；

4、轉載機、破碎機聯合運轉；

5、檢查無異常、發出開機信號。

6、運行中機械和電動機要無震動，聲音和濕度要正常，各軸承溫度不超過75℃，電動機溫度不得超過廠家規定；

7、轉載機的鏈條松緊必須一致，在滿負荷情況下，鏈條松緊量不允許超過兩個鏈環長度，不得有卡鏈、跳鏈現象；

8、轉載機聯轉節的易熔塞或易炸片損壞后，不得用木頭或其它材料代替；

9、破碎機的保護網安全裝置應保持完好，在工作過程中要經常檢查，如有損壞應立即停機處理；

10、轉載機的機尾保護等安全裝置必須保證完好；

11、移轉載機。

（1）、清理機尾、機身兩側及過橋下的浮煤、浮矸；

（2）、保護好電纜、水管、油管、并吊掛整齊；

（3）、檢查巷道支護，在確保安全的情況下推移轉載機；

（4）、行走小車與帶式輸送機機尾架要接觸良好，不跑偏，移設后搭接良好，防止大塊煤矸砸傷膠帶，保證煤流暢通；

（5）、 移轉載機后，機頭、機尾要保持平、直、穩、千斤頂活桿要收回。

根據粉碎方式與粉碎手段的不同, 我國秸稈粉碎設備主要有:鍘切式粉碎、錘片式粉碎、揉切式粉碎、組合式粉碎等。

鍘切式秸稈粉碎機具有鍘切秸稈、粉碎谷物和揉搓秸稈等功能。鍘切式粉碎的主要設備是鍘草機 (圖1) , 鍘草機按機型大小可分為小型、中型和大型三種;按切割方式可分為滾筒式和圓盤式;按作業方式可分為田間直接收獲機和固定式鍘草機。其中中型和大型鍘草機一般為圓盤式, 小型鍘草機以滾筒式為多。

錘片式粉碎機是使用最廣的一種粉碎機，是利用高速旋轉的錘片來擊碎物料的機器。按進料方向的不同, 可分為切向進料式、軸向進料式、徑向進料式三種。

組合式粉碎技術是將鍘切、碰撞、粉碎、磨搓和揉搓等功能組合為一體的新型粉碎技術。天津農學院鮑振博等對組合式秸稈生物質粉碎機中動刀及定刀的間隙、錘片與齒板的間隙、錘片與篩網的間隙、動刀數量及排列、錘片形狀及排列、鋸齒刀的形狀及排列等參數進行優化設計研究。由農業部南京農業機械化研究所肖宏儒等研究設計的JF—720型多功能秸稈粉碎機有搓揉與粉碎兩個加工室, 集搓揉與粉碎功能為一體, 粉碎效果好, 其技術性能穩定;黑龍江省農墾科學院任士虎等研究的多功能秸稈粉碎機運用新技術、新工藝制造, 結構簡單, 操作方便, 作業效率高且價格適中。 

這一種氣流粉碎設備也常被稱之為是對噴式氣流粉碎機。其實采用兩股高速氣流裹挾要粉碎的顆粒物互相碰撞來達到粉碎效果, 具備有較高的能量利用率, 能夠有效防止氣流粉碎機高速由于高速沖擊而導致部件受損, 可促使被粉碎顆粒污染的問題得以迎刃而解。其在工作過程中原理即:兩股壓力、速度完全一致的壓縮起立由兩端以直線形式直接進到粉碎區域, 并且物料將通過螺旋加料器來被送進粉碎區域, 在完全混合之后顆粒間將互相撞擊并由此達到粉碎效果, 在粉碎完成之后顆粒將會伴隨著氣體的流動而逐步移動至低壓區域, 細粉則會由上部對外排出, 粗粉將會回歸至粉碎區域而繼續粉碎。

這一種類型的氣流粉碎設備其工作原理為:將空氣進行壓縮處理, 利用加料噴射器的高速射流負壓差, 來促使物料被吸入到混合室當中, 利用和粉碎室半徑方向構成特定的角度同時使之能夠被分布于同等水平噴嘴之上, 由高速射流被噴進粉碎室內, 噴氣流共同攜帶物料通過極高的速度運轉, 于粉碎室半徑之上產生出具備流體動力學特征的梯度, 物料顆粒發生劇烈的撞擊, 并且還會和粉碎室內壁樁基, 被粉碎的粒子會伴隨著旋轉流而高速運動并產生出巨大的離心力, 同時還會受到氣流向粉碎室中心排出的向心力影響, 此兩種力量互相作用, 顆粒由此也將會產生分級。

和其余的氣流粉碎設備相比, 此種設備的優點包括:結構簡易、操作簡便, 且具備自動分級功能。缺點:若被粉碎物料硬度較大之時, 物料會因氣流高速運動而和磨腔內壁產生劇烈摩擦從而造成磨腔受損, 同時也會導致產品造成一定程度的污染影響。

此種粉碎設備的工作原理為:將物料添加到粉碎設備當中應用采用二維設置多個噴嘴噴匯沖擊能量, 和氣流膨脹之后所產生出的懸浮翻騰碰撞、摩擦并由此達到粉碎效果, 并且于交匯點附近上部氣流, 于負壓氣流影響之下由頂端所設置出的分級裝置來進行等級劃分, 并將細粉排出, 粗粉將會受到重力影響而回歸粉碎區域內再次進行粉碎。和對撞式氣流粉碎設備相對比來看, 其具備更加優異的分散性能, 同時對于產品的力度還可憑借分級設備予以調節, 對設備部件所造成的磨損相對較小, 能耗也較低, 可被應用到大規模化的工業生產之中。

將固定沖擊部件更換為可旋轉的沖擊環, 便能夠規避此前兩類氣流粉碎機當中高速氣流亦或是氣固流對于某固定位置在長時間的持續沖擊影響下而導致的局部磨損, 促使整體環面各位置輪流充當被沖擊面, 整體環面將會受到較為接近的沖擊磨損, 由此也便能夠促使沖擊環的壽命盡可能的得到延長。