引言
目前9R -40型揉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)在功能上可看成3個(gè)工作區(qū)段，即物料的喂入段、揉碎段和排出段。其中揉碎段是對(duì)物料進(jìn)行揉碎加工的重要工作區(qū)段，揉碎區(qū)段的功耗在整機(jī)功耗中占有相當(dāng)大的比重，因此對(duì)揉碎區(qū)段功耗的研究具有十分重要的意義。
1、揉碎機(jī)工作過(guò)程概況
秸稈進(jìn)入喂入口后，首先受到喂入口處錘片的打擊。由于錘片末端具有較高的線速度，秸稈在錘片的作用下被打斷或打折。被打斷、打折的秸稈受到錘片的抓取和氣流的抽吸雙重作用，被帶入揉碎室。
進(jìn)入揉碎室內(nèi)的物料受到錘片和齒條的沖擊、揉搓等作用以及揉碎室內(nèi)流場(chǎng)作用。在以上幾種作用的共同影響下，物料逐漸被加工成絲段狀，并被推送至拋送口處，最終拋出揉碎機(jī)。揉碎機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
1.1 沖擊作用過(guò)程的分析
當(dāng)揉碎室內(nèi)的物料處于圖2所示的位置時(shí)，錘片末端與物料之間存在速度差，因此兩者產(chǎn)生碰撞。碰撞后物料獲得一定的速度V1，并沿速度方向運(yùn)動(dòng)直至與揉碎室內(nèi)壁的齒條再次發(fā)生碰撞從而損失動(dòng)能，速度降為V2。物料在揉碎室內(nèi)先后與錘片和齒條發(fā)生碰撞的作用稱(chēng)為沖擊作用。沖擊作用在實(shí)現(xiàn)能量傳遞的同時(shí)也起到了破壞物料內(nèi)部結(jié)構(gòu)，改變物料幾何形狀的作用。
當(dāng)揉碎室內(nèi)的物料處于圖3所示的位置時(shí)，錘片末端與物料不再產(chǎn)生碰撞而是產(chǎn)生摩擦、擠壓等復(fù)雜受力的綜合作用。這一復(fù)雜受力的綜合作用稱(chēng)為揉搓作用。揉碎機(jī)的錘片末端和齒條頂端存在間隙，而間隙中填充有物料，這一作用過(guò)程與釘齒式脫粒機(jī)的工作過(guò)程類(lèi)似。其中，揉碎機(jī)錘片類(lèi)似于脫粒機(jī)的釘齒；揉碎機(jī)齒條類(lèi)似于脫粒機(jī)的凹板。所以，揉碎機(jī)揉搓作用的理論分析可借鑒釘齒式脫粒機(jī)的機(jī)理。
2、功率消耗的分析
2.1功率消耗的構(gòu)成
物料揉碎過(guò)程中的功率消耗對(duì)揉碎機(jī)的度電產(chǎn)量產(chǎn)生直接影響。因此，對(duì)揉碎過(guò)程的功率消進(jìn)行分析也十分必要。
首先揉碎機(jī)揉碎室部分的功率消耗N可分為兩部分，一部分是空轉(zhuǎn)時(shí)的功率消耗N，另一部分是由于揉碎過(guò)程做功消耗的功率N。表達(dá)式如下：
2.2沖擊作用的功率消耗
沖擊作用所消耗的功率N
U主要是由于錘片與物料發(fā)生碰撞時(shí)錘片損失的動(dòng)能。碰撞后錘片的線速度有所降低，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速也相應(yīng)降低。但由于轉(zhuǎn)子同時(shí)受到電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩，因此轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速能夠大體維持在額定轉(zhuǎn)速附近。
錘片損失的動(dòng)能一部分用于破壞物料的組織結(jié)構(gòu)達(dá)到揉碎物料的效果；另一部分動(dòng)能被傳遞給了物料使得物料獲得了切向速度。假設(shè)碰撞時(shí)，物料所獲得的動(dòng)能占錘片損失動(dòng)能的比例是一定的。則錘片用于沖擊作用所消耗的功率可以用單位時(shí)間內(nèi)物料在沖擊作用中獲得的動(dòng)能再乘以1個(gè)系數(shù)來(lái)表
g-重力加速度(m/s2)
Vr -物料與氣流的相對(duì)速度(m/s)
VL一物料的懸浮速度(m/s)
對(duì)同一物料來(lái)說(shuō)，式(13)中的m、gK的值是不變的。因此氣動(dòng)力只的值與物料與氣流的相對(duì)速度Vr的二次方成線性關(guān)系。忽略揉碎室內(nèi)物料的軸向速度，則只的值與揉碎室內(nèi)氣流速度的二次方成線性關(guān)系。類(lèi)比風(fēng)機(jī)原理揉碎室內(nèi)氣流速度與揉碎機(jī)主軸轉(zhuǎn)速成正比。所以，流場(chǎng)對(duì)物料的推送作用塢的大小與揉碎機(jī)主軸轉(zhuǎn)速的二次方成線性關(guān)系。M可以用下式表示：M
3=b
3·w
2
由以上表達(dá)式可知揉碎室內(nèi)的沖擊、揉搓和流場(chǎng)綜合作用對(duì)物料產(chǎn)生的推移能力M用以下表達(dá)式計(jì)算：
4、結(jié)論
4.1根據(jù)以上分析，對(duì)揉碎機(jī)工作時(shí)的揉搓作用與釘齒式脫粒機(jī)類(lèi)似，對(duì)揉碎機(jī)揉搓作用的研究可以借鑒釘齒式脫粒機(jī)的相關(guān)結(jié)論。
4.2揉碎機(jī)功率消耗的表達(dá)式中含有主軸轉(zhuǎn)速∞二次方和三次方項(xiàng)。在保證揉碎質(zhì)量的前提下適當(dāng)降低主軸轉(zhuǎn)速w可以減少機(jī)器的功率消耗。
4.3降低主軸轉(zhuǎn)速w會(huì)導(dǎo)致錘片對(duì)物料的推送能力有所下降。此時(shí)適當(dāng)減小錘齒間隙能夠有利于錘片對(duì)物料的推送，使錘片對(duì)物料的推送能力下降得并不明顯。最終達(dá)到提高度電產(chǎn)量的目的。
三門(mén)峽富通新能源生產(chǎn)
粉碎機(jī)、秸稈粉碎機(jī)、破碎機(jī)等機(jī)械設(shè)備。
