固體物料沖擊粉碎過(guò)程實(shí)際上就是在機(jī)械力的作用下，固體物料塊或顆粒發(fā)生變形進(jìn)而破碎的過(guò)程。顯然，只有粉碎的作用力足夠大，在物料內(nèi)瞬間產(chǎn)生的應(yīng)力，超過(guò)物料的強(qiáng)度極限時(shí)，物料才能發(fā)生破碎。使物料顆粒破碎的能量大小或力的大小，實(shí)際上就是錘片與顆粒、器壁與顆粒或顆粒與顆粒之間相對(duì)速度大小的問(wèn)題。

相對(duì)速度大，則破碎力大，破碎物料的強(qiáng)度就高，這一理論可由下面的推導(dǎo)證明。假定物料顆粒相對(duì)錘片的速度為v，物料的重量為G，那么物料的動(dòng)能E則為：

E=12mv2=12Ggv2

動(dòng)能E只有一部分用于物料顆粒的粉碎上，這部分動(dòng)能為E，則：E=Gv22g（1-2）

式中，為沖擊粉碎后顆粒速度的恢復(fù)系數(shù)（<1）。

假設(shè)硬脆的物料顆粒是絕對(duì)彈性體，則顆粒沖擊所需要的功可表示為：W=2G2K

式中，為顆粒的強(qiáng)度極限；K為物料的彈性模量；G為顆粒的重量。

顯然，為了使物料顆粒發(fā)生粉碎，必要的條件是：E≥W

這樣，可得到使顆粒發(fā)生粉碎的臨界沖擊速度v上述公式是把物料看成絕對(duì)彈性體的假設(shè)條件下推導(dǎo)出的。對(duì)大多數(shù)物料是成立的，即使部分物料不是絕對(duì)彈性體，上面的公式仍能定性地表示出沖擊速度與各種因素的關(guān)系。

物料發(fā)生沖擊碰撞時(shí)的速度，就是彼此碰撞時(shí)的相對(duì)速度。在迎面碰撞時(shí)，v=v1+v2，在追趕碰撞時(shí)，v=v1-v2。顯然，迎面碰撞對(duì)物料顆粒粉碎是最為有利的方式，那么，合理的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)盡可能地促使物料顆粒發(fā)生迎面碰撞。

2、分析與討論

物料在粉碎室內(nèi)運(yùn)動(dòng)及碰撞破碎的過(guò)程是復(fù)雜的，但物料顆粒在常規(guī)粉碎室內(nèi)碰撞大致可概括為以下幾種情況（1）：5種碰撞方式中，（b）、（c）為迎面碰撞，是最有效的方式。但由于環(huán)流作用使這兩種方式存在的機(jī)會(huì)很小。（e）方式存在的可能性也不大，因?yàn)楹Y面往往有一層物料。（a）、（d）兩種為追趕碰撞，它是目前這種粉碎機(jī)中最主要的沖擊粉碎方式，很顯然，追趕碰撞中，只有當(dāng)兩者速差大于一定值時(shí)，才能使物料破碎，而當(dāng)速差小于這一值時(shí)，就不能使物料破碎，而成為無(wú)效碰撞。由于環(huán)流是以略低于錘片的速度與錘片同向旋轉(zhuǎn)，速差較小，大部分碰撞為無(wú)效碰撞，只能使物料發(fā)生形變而不能使之破碎。

由上面的分析可知，目前這種錘片式粉碎機(jī)之所以能耗大的主要原因是無(wú)效碰撞太多，大多數(shù)碰撞僅能使物料顆粒變形而不能破碎，進(jìn)而將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成了熱能等而損失。

究其根本原因是由于環(huán)流作用使大多數(shù)物料以稍低于錘片頭部的線速度與錘片同向旋轉(zhuǎn)，造成錘片與物料顆粒之間的碰撞大多數(shù)為追趕碰撞。此外，較高的環(huán)流速度不利于物料穿過(guò)篩面，因?yàn)槲锪舷鄬?duì)篩面運(yùn)動(dòng)的合適速度一般較低。那么，物料不能及時(shí)排出，就會(huì)造成過(guò)度粉碎，從而導(dǎo)致生產(chǎn)率低、度電產(chǎn)量低、粒度不均勻等一系列問(wèn)題。因此，從理論上講，徹底改善這一問(wèn)題的關(guān)鍵必然是通過(guò)改變錘片式粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)，降低環(huán)流速度。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外許多生產(chǎn)廠家和科研單位曾對(duì)破壞環(huán)流做了大量工作，研制了許多形式的粉碎室，如環(huán)篩偏心式、全篩水滴式、3/4篩水滴式、全篩桃形式、六角、八角形粉碎室、橢圓形粉碎室等。實(shí)踐證明，粉碎室結(jié)構(gòu)的改進(jìn)對(duì)提高粉碎效率有一定的作用，但并不明顯，度電產(chǎn)量仍然很低。尤其對(duì)大中型粉碎機(jī)要求喂料速度較高時(shí)，在錘篩間隙較大的轉(zhuǎn)角處容易積料，減小了篩分面積，大顆粒在此也難以反彈。有人曾試驗(yàn)證明，在高喂料速度時(shí)，六角形粉碎室比圓形粉碎室效率更低，因此僅通過(guò)改變粉碎室結(jié)構(gòu)而達(dá)到破壞環(huán)流的目的是不夠的。

3、措施與建議

筆者認(rèn)為通過(guò)改變轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)可以降低環(huán)流速度。這樣可增加錘片與顆粒間相對(duì)速度，增加有效碰撞機(jī)會(huì)，達(dá)到高效的目的。

具體措施如下：1）采用雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，兩轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，兩轉(zhuǎn)子的寬度之和約等于常規(guī)寬式單轉(zhuǎn)子的寬度。如2所示；2）錘片按螺旋線方式安裝，兩轉(zhuǎn)子上錘片安裝旋向相反；3）采用圓篩偏心式粉碎室結(jié)構(gòu)。上述三項(xiàng)措施同時(shí)采用。

很顯然，采用雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，一定程度上可降低環(huán)流速度，在較小的環(huán)流速度下可提高篩分效率，還可增大碰撞物料的力度。錘片采用螺旋線排列方式，環(huán)流就會(huì)作螺旋運(yùn)動(dòng)，兩相向的環(huán)流會(huì)增加迎面碰撞的機(jī)會(huì)，同時(shí)會(huì)降低環(huán)流速度。如3所示，其中A，B分別為左右兩轉(zhuǎn)子產(chǎn)生環(huán)流中的質(zhì)點(diǎn)。采用圓篩偏心式粉碎室結(jié)構(gòu)，可吸取這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。

質(zhì)點(diǎn)A（B）合速度采用上述改進(jìn)措施，雖然比原來(lái)結(jié)構(gòu)復(fù)雜一些，但從理論上講，它會(huì)大大提高生產(chǎn)率和度電產(chǎn)量，降低功耗。由于條件所限，目前這種結(jié)構(gòu)在實(shí)踐上還未得到證明。在此，謹(jǐn)與各位探討。