锤片式粉碎机因其对原料的适应性强、通用性好和结构简单等优点得到广泛应用您知道吗?

2021-01-26 19:57

中国已经成为世界上**的饲料生产国。粉碎在饲料生产中起着重要的作用。锤式粉碎机因其对原材料适应性强、通用性好、结构简单而得到广泛应用。中国大约一半的饲料是用锤式粉碎机粉碎的粉碎机 [1-2]。但在实际工作中,锤组高速旋转,容易在破碎室内产生强烈的旋转气流。气流场中靠近锤组主轴的气流层流速低、压力高,而远离锤组的气流层流速高、压力低[[3]。气流层的压差使破碎室内形成循环层,使锤组吸附物料,使物料难以分离。同时,在离心力的作用下,大颗粒饲料在循环层的外层运动,容易堵塞筛孔,使内层满足孔径的小颗粒饲料不能及时筛分,导致生产效率低、电耗高、饲料粉碎粒度分散大、饲料温度高等诸多不利影响[[4]。近年来,国内外对提高锤式破碎机粉碎机的生产效率、能耗和破碎质量等重要问题进行了研究[[5-7],主要集中在破碎室的结构和形状、筛的形式和筛分方法等方面。刘[8]将破碎室设计成水滴形、八角形和椭圆形,可破坏破碎室内的循环层,提高破碎效率,但粉碎机体积大,适应性差,制造成本高;用波纹、梯形、分段圆弧筛网代替传统筛网,具有增加筛网有效筛分面积、破坏循环层的优点,但也存在筛网磨损快、通用性差等问题[9];欧美同行业开发的粉碎机型号以大中型为主,但在国内使用存在购买成本高、维护不方便等问题[10]。曹丽颖等人【11-12】在传统的锤式粉碎机的基础上,将破碎室内的环形筛换成环形齿板,在分离装置的出料口安装筛网,并在筛网下安装回流管与破碎室连通,开发了一种新型的带有回流装置的锤式粉碎机可以破坏循环层,但进料容易与分离装置发生碰撞和摩擦。虽然获得了破碎效率,在此基础上,王建新等人[13]改进了分离装置合理形状的计算和软件模拟,但对此粉碎机,缺乏准确的优化设计和实验研究。

本文对锤式粉碎机分离装置的结构进行了优化改造。通过理论分析与实验研究相结合以及二次回归正交旋转中心组合试验[14],研究了筛网倾角、主轴转速和进料量对粉碎机破碎性能的影响,得到了**的筛分工艺参数组合,即高生产率、低能耗的锤式粉碎机分离


一个

锤子粉碎机。


1.1锤式粉碎机整体结构

锤式粉碎机如图1所示,主要由分离装置、进料斗、电机、破碎室、回水管和筛网组成。



1.2锤子粉碎机分离装置的工作原理

粉碎机的特点是用环形齿板代替粉碎室中的筛板,筛板安装在分离装置的出口处,筛板的前面有一根回流管与粉碎室相通。粉碎机运行时,被锤头高速撞击的物料颗粒和循环层沿破碎室的垂直切向进入分离装置,在分离装置内壁和装置内气流碰撞的共同作用下向筛网移动。将符合筛孔尺寸要求的物料颗粒进行筛分,大于筛孔且部分不应通过的颗粒被筛网弹回,然后通过返回管返回破碎室继续破碎,直至颗粒达到生产尺寸要求并全部筛分。


2

实验设计和方法


2.1测试材料和设备

选用内蒙古中部玉米,常温贮藏。新型锤型粉碎机如图1所示,其主要技术参数见表1。Y132S1-2三相异步电动机:V1000变频器;钢丝编织网,4目方孔;ACS-定价电子秤;SF-011棉粮水分测量仪:ON START 300电子秒表。



2.2测试方法

2.2.1测试计划

工时生产率和吨料电耗是锤子粉碎机 [15]的重要性能评价指标,直接影响粉碎机。参考相关研究和前期实验研究[16-18]的结果,选择/kloc-0的每小时每吨物料的生产率和功耗作为实验的指标,筛倾角、主轴转速和给料量作为影响因素。首先,用水分测定仪将玉米的水分含量调整到14%。其次,分别称取5、5.5、6、6.5、7公斤玉米。然后根据饲料生产和试验的要求,将筛网的倾角调整到50° ~ 70°。采用正交试验方法,得出试验指标的回归方程,并对影响因素进行优化计算,找出不同筛孔下锤子粉碎机的**工艺参数,从而提高整体生产质量[19]。X1至x3表示各自变量的编码值,Y1和Y2表示评价指标的测试值。测试的各个因素和水平的编码表如表2所示,测试方案和结果如表3所示。




2.2.2工时生产率的确定

当粉碎机达到正常工作状态时,开始测试。定时的开始和停止应与取样同步,并测量该段筛分饲料的质量和相应的时间。工时生产率计算公式为:



其中:Ec——工时生产率(kg/h);

Qc——工作时间内的工作量(kg);

Tc——工作时间(h)。

2.2.3每吨材料功耗的测量

测量功耗粉碎机工作时间,同时测量工作时间的生产率。吨料电耗计算公式为:



其中:G——吨料电耗(kw·h/t);

Gn——工作时间的耗电量(千瓦小时)。

2.2.4测试数据处理

利用SPSS软件对实验数据进行回归分析,分析两因素之间的交互作用。



结果和分析


3.1回归模型的建立和检验

3.1.1工时生产率的回归方程

工时生产率回归方程的方差分析结果见表4,模型P0.01不显著,可以忽略[21]。每小时生产率的回归方程和剔除不重要项目后各种因素的编码值如公式所示。




3.1.2吨料电耗回归方程

吨料电耗回归方程方差分析结果见表5,模型P0.01不显著,可以忽略。剔除不重要项目后,吨料电耗与各因素编码值之间的回归方程如公式所示。




3.2单因素对各评价指标影响的主次分析

根据[22]拟合得到的多元回归模型方差分析结果的f值,各因素对粉碎机工时生产率的影响程度依次为主轴转速>筛网倾角>喂料量;各因素对粉碎机吨物料电耗的影响程度为主轴转速>给料量>筛网倾角。

利用降维法分析[27],得出单因素与工时生产率和吨料电耗的关系,即其他因素控制在0级,得到另一因素与两个评价指标的一次回归模型,并作出相应的曲线。结果如图2和图3所示。




3.2.1分析各种因素对工作时间生产率的影响

从图2可以看出,筛网倾角、主轴转速和进给量与工时生产率呈抛物线关系。随着主轴转速和进给速度的增加,工时生产率先增加后降低。当速度和进给速度达到一定程度时,对生产率影响不大。合适的参数有利于提高工作时间的生产率。随着屏幕倾斜度的增加,工作时间内的生产率呈现先增加后减少的趋势,变化明显,在0点钟水平之间达到**,因此选择60°左右的屏幕倾斜度为宜。

3.2.2分析各种因素对吨料电耗的影响

从图3可以看出,屏幕倾角对吨料电耗有明显影响。随着筛网倾角的增大,吨料电耗先减小后增大。吨料电耗低时,屏幕倾角60° ~ 65°。随着主轴转速的提高,吨料功耗先降低后升高,但变化平缓,说明主轴转速对吨料功耗影响不大,吨料功耗低时主轴转速为2 200~2 800 r/min。随着投料量的增加,吨料电耗先降低后升高。当投料量为6~6.5 kg时,吨料能耗较低,说明适量投料有利于节能。

3.3工艺参数优化和验证试验

3.3.1工艺参数的优化

利用MATLAB对工艺参数进行优化,并结合试验结果的分析,考虑实际生产中对粒度、产量、电耗和成本的不同要求,对结果进行进一步优化,得到不同筛孔下每吨物料的工时生产率和电耗优化结果为:筛网倾角61.78°,主轴转速2 477.5 r/min,进料量6.42 kg,**工时生产率649.89 kg/。

3.3.2验证测试

为了验证粉碎机、吨电耗回归方程和工艺参数优化结果的可靠性,在较优结果下对工艺参数进行了三组重复试验,分别用回归方程预测了吨工时生产率和吨电耗。统计三组测试结果,验证测试结果见表6。



粉碎机吨料工时生产率和电耗实测值与预测值的相对误差小于4%,表明回归方程的预测值与实测值非常接近,获得了较好的吨料工时生产率和电耗综合经济效益。验证结果表明,在优化的工艺参数下,该装置的锤头粉碎机可由最小摩擦功耗曲线分离,每小时生产率和吨料功耗可满足实际生产中高产量、低功耗的要求。与原分离装置的粉碎机相比,单位工时生产率提高1.48%,吨料电耗降低3.38%


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