锤片式粉碎机的设计研究_何仁财
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[5] 王永昌，俞信国.提高有筛锤片粉碎机粉碎效率的主要途径[J].饲 料工业，2009,30（17）：1-4.
[6] 田海清，屈丰富，刘伟峰，等.锤片式粉碎机分段圆弧筛片设计与 粉碎性能试验[J].农业机械学报，2011,42（4）：92-95. （编辑：崔成德，cuichengde88@sina.com）
the design research, solve the problem of crushing chamber pressure difference, make the material in
the inner cavity medium pressure steady, material turbulent motion, low vibration, high broken rate,
转子组件与锤片是旋转传动部件之一，也是粉碎 机的核心部件，其与筛片构成粉碎室将物料击碎筛 分，锤片在工作高速旋转过程中受到磨损，转子组件 在工作过程中产生振动，发出噪声等，然而转子组件 主要由主轴、锤刀板、主轴隔套、带孔隔套及锤片等组 成，其如图 3 所示，其中锤刀板钻几个小孔是为泄压， 使得整个粉碎室压强平衡。
通过借鉴前人的经验设计锤片式粉碎机，在设计 的同时查阅相关文献了解粉碎机工作机理及相关学 科的交叉。本文从粉碎机的结构进行设计，阐述转子 组件的构造和动平衡试验，根据进料导向机构确定锤 片的排列方式，筛片的成型条件及破坏环流层，从而 使得粉碎机机理可以进一步的研究指明理论路线。
参考文献
[1] 刘伟峰，刘广文，马彦华.锤片粉碎机异型粉碎室的理论分析及 试验研究[J].农机化研究，2010,2（2）：63-65.
粒度，筛片由压紧窗固定在机体上且成一定的形状并 构成封闭的粉碎室，使得粉碎后的物料从筛孔中筛 出，从而达到粉碎要求，筛片的筛孔大小是控制粉碎 后物料粒度大小，即粉碎粒度决定筛片的孔径，加上
11
工艺设备
筛片经操作门压紧窗（见图 6）（弹性压筛机构）紧固后 会构成一定包角的粉碎室。
2014 年第 35 卷第 17 期 总第 470 期
组件在与电机联轴器安装前应进行动平衡试验，通过 加重与去重法修正转动平衡，防止其高速旋转产生惯 性力，降低系统振动，减少轴承等部件的损坏，动平衡 试验按《ISO1940 平衡等级》标准执行，动平衡试验平 台装置如图 5 所示。
图 3 转子组件
2.2 锤片的研究 转子组件是通过联轴器与电机联接进行高速旋
Research on design of the hammer type crusher
He Rencai, Kuang Jiehua, Wu Zhaosheng, Wan Xiaojun, Yi Lieyun
Abstract：The crusher is material crushing equipment that the material geometry from large to small,
粉碎机是依靠机械力将落入锤片与筛片之间间 隙做紊流运动的物料在粉碎室内进行反复的高速碰
作者简介：何仁财，工程师，硕士，研究方向为饲料机械、 畜牧机械、流体力学及有限元分析。
收稿日期：2014-04-21
10
撞及击碎，使得物料在形状上由大变小，小块物料穿 过筛片上的筛孔漏出料及排料[1-2]，通过调研及查阅国 内外锤片式粉碎机的文献及研究机理，发现各生产单 位制造的粉碎机形状结构大同小异，但其工作原理基 本相同，做成的粉碎机实物如图 1 所示，其主要由电 机、底座、进料导向机构、转子锤片组件、机壳机体、传 动轴承等组成，其部件组成如图 2 所示。由于锤片式 粉碎机机理涉及到机械动力学、流体力学、摩擦学、噪 声、振动及筛分技术等多学科的交叉，国内外许多学 者对其进行研究分析，所以对粉碎机机理及形状进入 进一步研究非常有意义及具有一定的创新性。 2 转子组件及锤片的研究 2.1 转子组件组成
12
图 7 粉碎机破坏环流层的剖视图
5 对锤片式粉碎机性能研究的展望及探讨 锤片式粉碎机主要是通过电能转化成机械能击碎
物料，破坏物料的内聚力，把大块物料破碎成小块物 料，在粉碎室内被粉碎的小块物料穿过筛孔排出[1-4]，粉 碎过程中粉碎腔中的环流层存在流体力学流场的变 化、碰撞筛分及在整机工作过程中振动、摩擦力学和 噪声等学科的交叉，这些交叉学科的理解研究有助于 进一步对粉碎机筛分机理和规律的认识和探讨，从而 提高设计创新水平改善粉碎机性能，提高生产效率、 能源利用率及改进产品质量。 6 结论
2014 年第 35 卷第 17 期 总第 470 期
图 1 粉碎机实物照片 图 2 粉碎机部件组成
SILIAO GONGYE
影响粉碎机效率的因素，在设计实际应用中常有螺旋 线排列、对称排列、交错排列及对称交错排列 4 种排 列方式[4]，本文采用螺旋线排列方式，其如图 4 所示， 主要是因为在进料口安装有进料导向机构，其可调节 进料向左向右的方向，从而使得物料在旋转过程中可 往复运动，使得物料粉碎充分，又保证锤片两边可用， 增加锤片的使用时间。
② 锤片及进料导向机构，锤片的结构很普通，主 要是因为在设计时采用进料导向机构可改变物料进 口向左右的方向，可重复利用锤片碰撞刀刃两端，增 加锤片的工作时间；
③ 通过改进粉碎腔结构即在粉碎腔底部连接处 进行去除改成沟槽平滑过渡以破坏环流层，如图 7 所 示，粉碎腔在操作门压紧窗的作用下及沟槽处平滑过 渡形成水滴式结构，使得粉碎后的小物料先排出，避 免重复粉碎。
save energy consumption.
Key words：SPSF hammer type of crusher；dynamic balance test；design research
饲料加工设备是把物料由进料口开始经过不同 工序最后在打包口接收饲料，在这一系列工序中，物 料粉碎是其中重要环节之一，物料粉碎是将电能转化 为机械能从而克服物料内部凝聚力将大块物料破碎 成小块形状，饲料加工设备中粉碎机消耗的功率约占 整套设备总功率的 30%~60%，由于粉碎过程中物料 与锤片、筛片发生剧烈的相互冲击碰撞及搓擦作用并 形成环流层，在设计研究产品需要考虑锤片磨损、冲 击碰撞及结合力学原理进行分析，本文结合实践与前 人工作研究的基础上进行阐述粉碎机的设计过程，对 其结构和性能进行试验研究，进一步加深理论基础的 学习研究，提高设计水平及粉碎效率。 1 粉碎机工作原理及整体结构
项目 转子直径(mm) 粉碎室宽度(mm) 外形尺寸(mm)
数值 560 400 1 628×800×1 000
项目 主轴转速(r/min) 锤片数量(个) 锤片线速(m/s)
数值 2 950 4×6=24
86
① 在粉碎过程中主要是高速旋转的锤片撞击粉 碎和物料由于惯性力作用与筛板产生摩擦粉碎[5]，因 此在设计锤片排列时采用螺旋线排列，目的是增加碰 撞的机会，提高粉碎效率；
R1
R1
R1
R1
Ⅳ
R2
R2
Ⅲ
R2
R2
Ⅱ
R3 R3
R3
R3
Ⅰ
R3
R4
R4
R4
R4
（a）
（b）
（c）
（d）
注：(a) 螺旋线排列，（b）对称排列，（c）交错排列，（d）对称交错排列
Ri—作用在销轴上的合力，i=1,2,3,4。
图 4 锤片的排列方式[4]
2.3 动平衡试验 为了减少粉碎机的振动，提高粉碎机质量，转子
energy consumption is larger in the feed processing equipment,in this paper though the structure, ar⁃
rangement of working principle, technical parameters, hammer and dynamic balance test to carry on
工艺设备
2014 年第 35 卷第 17 期 总第 470 期
锤片式粉碎机的设计研究
■ 何仁财 况杰华 吴兆胜 万筱军 易烈运
（江西省农业机械研究所，江西南昌 330044）
摘 要：粉碎机是把物料几何形状由大变小即物料破碎的设备，在饲料加工设备中是能量消耗
大的工序，文章通过粉碎机的结构、工作原理、工艺参数、锤片的排列及动平衡试验进行设计研究，
解决粉碎室压差问题，使得物料在整个内腔中压差稳恒，物料紊流运动，整机振动小，破碎率高，节
省能耗。
关键词：SPSF 锤片式粉碎机；动平衡试验；设计研究
doi:10.13302/j.cnki.fi.2014.17.003
中图分类号：S817.12+2
文献标识码：A
文章编号：1001-991X（2014）17-0010-03
[2] 曹丽英，王顺喜，等.锤片式饲料粉碎机若干关键技术问题的探 讨[J].粮食与饲料工业，2009（7）：34-36.
[3] 王勤辉，杨秋辉，等.多相流中颗粒旋转运动特性的研究进展[J]. 化工学报，2011，62（9）：2381-2390.
[4] 龚利敏，王恬等主编.饲料加工工艺学[M].中国农业大学出版社， 2010.
转，旋转过程中与物料相互碰撞，击碎物料，所以锤片 也是磨损工件之一，应具有一定的强度、硬度及耐磨 性，因此锤片的结构、材料及布置方式影响粉碎效率， 因此锤片一般需要进行热处理，增加锤片的耐磨及强 度，除了强度和耐磨性等之外，锤片的排列方式也是
图 5 动平衡试验机
3 筛片的分析及选择 筛片是粉碎机中易损件之一，其控制粉碎产品的
图 6 操作门压紧窗
4 整机性能测试结构分析 本文在借鉴前人及查阅文献对 SFSP56×40 型粉
碎机整体进行设计研究，在设计计算的基础上通过查 阅资料得出了 SFSP56×40 型粉碎机主要技术参数如 表 1 源自文库示。为了提高设计水平及粉碎效率，本文在以 下几方面进行结构设计阐述。
表 1 SFSP56×40 型粉碎机主要技术参数
[6] 田海清，屈丰富，刘伟峰，等.锤片式粉碎机分段圆弧筛片设计与 粉碎性能试验[J].农业机械学报，2011,42（4）：92-95. （编辑：崔成德，cuichengde88@sina.com）
the design research, solve the problem of crushing chamber pressure difference, make the material in
the inner cavity medium pressure steady, material turbulent motion, low vibration, high broken rate,
转子组件与锤片是旋转传动部件之一，也是粉碎 机的核心部件，其与筛片构成粉碎室将物料击碎筛 分，锤片在工作高速旋转过程中受到磨损，转子组件 在工作过程中产生振动，发出噪声等，然而转子组件 主要由主轴、锤刀板、主轴隔套、带孔隔套及锤片等组 成，其如图 3 所示，其中锤刀板钻几个小孔是为泄压， 使得整个粉碎室压强平衡。
通过借鉴前人的经验设计锤片式粉碎机，在设计 的同时查阅相关文献了解粉碎机工作机理及相关学 科的交叉。本文从粉碎机的结构进行设计，阐述转子 组件的构造和动平衡试验，根据进料导向机构确定锤 片的排列方式，筛片的成型条件及破坏环流层，从而 使得粉碎机机理可以进一步的研究指明理论路线。
参考文献
[1] 刘伟峰，刘广文，马彦华.锤片粉碎机异型粉碎室的理论分析及 试验研究[J].农机化研究，2010,2（2）：63-65.
粒度，筛片由压紧窗固定在机体上且成一定的形状并 构成封闭的粉碎室，使得粉碎后的物料从筛孔中筛 出，从而达到粉碎要求，筛片的筛孔大小是控制粉碎 后物料粒度大小，即粉碎粒度决定筛片的孔径，加上
11
工艺设备
筛片经操作门压紧窗（见图 6）（弹性压筛机构）紧固后 会构成一定包角的粉碎室。
2014 年第 35 卷第 17 期 总第 470 期
组件在与电机联轴器安装前应进行动平衡试验，通过 加重与去重法修正转动平衡，防止其高速旋转产生惯 性力，降低系统振动，减少轴承等部件的损坏，动平衡 试验按《ISO1940 平衡等级》标准执行，动平衡试验平 台装置如图 5 所示。
图 3 转子组件
2.2 锤片的研究 转子组件是通过联轴器与电机联接进行高速旋
Research on design of the hammer type crusher
He Rencai, Kuang Jiehua, Wu Zhaosheng, Wan Xiaojun, Yi Lieyun
Abstract：The crusher is material crushing equipment that the material geometry from large to small,
粉碎机是依靠机械力将落入锤片与筛片之间间 隙做紊流运动的物料在粉碎室内进行反复的高速碰
作者简介：何仁财，工程师，硕士，研究方向为饲料机械、 畜牧机械、流体力学及有限元分析。
收稿日期：2014-04-21
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撞及击碎，使得物料在形状上由大变小，小块物料穿 过筛片上的筛孔漏出料及排料[1-2]，通过调研及查阅国 内外锤片式粉碎机的文献及研究机理，发现各生产单 位制造的粉碎机形状结构大同小异，但其工作原理基 本相同，做成的粉碎机实物如图 1 所示，其主要由电 机、底座、进料导向机构、转子锤片组件、机壳机体、传 动轴承等组成，其部件组成如图 2 所示。由于锤片式 粉碎机机理涉及到机械动力学、流体力学、摩擦学、噪 声、振动及筛分技术等多学科的交叉，国内外许多学 者对其进行研究分析，所以对粉碎机机理及形状进入 进一步研究非常有意义及具有一定的创新性。 2 转子组件及锤片的研究 2.1 转子组件组成
12
图 7 粉碎机破坏环流层的剖视图
5 对锤片式粉碎机性能研究的展望及探讨 锤片式粉碎机主要是通过电能转化成机械能击碎
物料，破坏物料的内聚力，把大块物料破碎成小块物 料，在粉碎室内被粉碎的小块物料穿过筛孔排出[1-4]，粉 碎过程中粉碎腔中的环流层存在流体力学流场的变 化、碰撞筛分及在整机工作过程中振动、摩擦力学和 噪声等学科的交叉，这些交叉学科的理解研究有助于 进一步对粉碎机筛分机理和规律的认识和探讨，从而 提高设计创新水平改善粉碎机性能，提高生产效率、 能源利用率及改进产品质量。 6 结论
2014 年第 35 卷第 17 期 总第 470 期
图 1 粉碎机实物照片 图 2 粉碎机部件组成
SILIAO GONGYE
影响粉碎机效率的因素，在设计实际应用中常有螺旋 线排列、对称排列、交错排列及对称交错排列 4 种排 列方式[4]，本文采用螺旋线排列方式，其如图 4 所示， 主要是因为在进料口安装有进料导向机构，其可调节 进料向左向右的方向，从而使得物料在旋转过程中可 往复运动，使得物料粉碎充分，又保证锤片两边可用， 增加锤片的使用时间。
② 锤片及进料导向机构，锤片的结构很普通，主 要是因为在设计时采用进料导向机构可改变物料进 口向左右的方向，可重复利用锤片碰撞刀刃两端，增 加锤片的工作时间；
③ 通过改进粉碎腔结构即在粉碎腔底部连接处 进行去除改成沟槽平滑过渡以破坏环流层，如图 7 所 示，粉碎腔在操作门压紧窗的作用下及沟槽处平滑过 渡形成水滴式结构，使得粉碎后的小物料先排出，避 免重复粉碎。
save energy consumption.
Key words：SPSF hammer type of crusher；dynamic balance test；design research
饲料加工设备是把物料由进料口开始经过不同 工序最后在打包口接收饲料，在这一系列工序中，物 料粉碎是其中重要环节之一，物料粉碎是将电能转化 为机械能从而克服物料内部凝聚力将大块物料破碎 成小块形状，饲料加工设备中粉碎机消耗的功率约占 整套设备总功率的 30%~60%，由于粉碎过程中物料 与锤片、筛片发生剧烈的相互冲击碰撞及搓擦作用并 形成环流层，在设计研究产品需要考虑锤片磨损、冲 击碰撞及结合力学原理进行分析，本文结合实践与前 人工作研究的基础上进行阐述粉碎机的设计过程，对 其结构和性能进行试验研究，进一步加深理论基础的 学习研究，提高设计水平及粉碎效率。 1 粉碎机工作原理及整体结构
项目 转子直径(mm) 粉碎室宽度(mm) 外形尺寸(mm)
数值 560 400 1 628×800×1 000
项目 主轴转速(r/min) 锤片数量(个) 锤片线速(m/s)
数值 2 950 4×6=24
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① 在粉碎过程中主要是高速旋转的锤片撞击粉 碎和物料由于惯性力作用与筛板产生摩擦粉碎[5]，因 此在设计锤片排列时采用螺旋线排列，目的是增加碰 撞的机会，提高粉碎效率；
R1
R1
R1
R1
Ⅳ
R2
R2
Ⅲ
R2
R2
Ⅱ
R3 R3
R3
R3
Ⅰ
R3
R4
R4
R4
R4
（a）
（b）
（c）
（d）
注：(a) 螺旋线排列，（b）对称排列，（c）交错排列，（d）对称交错排列
Ri—作用在销轴上的合力，i=1,2,3,4。
图 4 锤片的排列方式[4]
2.3 动平衡试验 为了减少粉碎机的振动，提高粉碎机质量，转子
energy consumption is larger in the feed processing equipment,in this paper though the structure, ar⁃
rangement of working principle, technical parameters, hammer and dynamic balance test to carry on
工艺设备
2014 年第 35 卷第 17 期 总第 470 期
锤片式粉碎机的设计研究
■ 何仁财 况杰华 吴兆胜 万筱军 易烈运
（江西省农业机械研究所，江西南昌 330044）
摘 要：粉碎机是把物料几何形状由大变小即物料破碎的设备，在饲料加工设备中是能量消耗
大的工序，文章通过粉碎机的结构、工作原理、工艺参数、锤片的排列及动平衡试验进行设计研究，
解决粉碎室压差问题，使得物料在整个内腔中压差稳恒，物料紊流运动，整机振动小，破碎率高，节
省能耗。
关键词：SPSF 锤片式粉碎机；动平衡试验；设计研究
doi:10.13302/j.cnki.fi.2014.17.003
中图分类号：S817.12+2
文献标识码：A
文章编号：1001-991X（2014）17-0010-03
[2] 曹丽英，王顺喜，等.锤片式饲料粉碎机若干关键技术问题的探 讨[J].粮食与饲料工业，2009（7）：34-36.
[3] 王勤辉，杨秋辉，等.多相流中颗粒旋转运动特性的研究进展[J]. 化工学报，2011，62（9）：2381-2390.
[4] 龚利敏，王恬等主编.饲料加工工艺学[M].中国农业大学出版社， 2010.
转，旋转过程中与物料相互碰撞，击碎物料，所以锤片 也是磨损工件之一，应具有一定的强度、硬度及耐磨 性，因此锤片的结构、材料及布置方式影响粉碎效率， 因此锤片一般需要进行热处理，增加锤片的耐磨及强 度，除了强度和耐磨性等之外，锤片的排列方式也是
图 5 动平衡试验机
3 筛片的分析及选择 筛片是粉碎机中易损件之一，其控制粉碎产品的
图 6 操作门压紧窗
4 整机性能测试结构分析 本文在借鉴前人及查阅文献对 SFSP56×40 型粉
碎机整体进行设计研究，在设计计算的基础上通过查 阅资料得出了 SFSP56×40 型粉碎机主要技术参数如 表 1 源自文库示。为了提高设计水平及粉碎效率，本文在以 下几方面进行结构设计阐述。
表 1 SFSP56×40 型粉碎机主要技术参数