引言

    目前9R -40型揉碎机的结构在功能上可看成3个工作区段，即物料的喂入段、揉碎段和排出段。其中揉碎段是对物料进行揉碎加工的重要工作区段，揉碎区段的功耗在整机功耗中占有相当大的比重，因此对揉碎区段功耗的研究具有十分重要的意义。

1、揉碎机工作过程概况

    秸秆进入喂入口后，首先受到喂入口处锤片的打击。由于锤片末端具有较高的线速度，秸秆在锤片的作用下被打断或打折。被打断、打折的秸秆受到锤片的抓取和气流的抽吸双重作用，被带入揉碎室。

    进入揉碎室内的物料受到锤片和齿条的冲击、揉搓等作用以及揉碎室内流场作用。在以上几种作用的共同影响下，物料逐渐被加工成丝段状，并被推送至抛送口处，最终抛出揉碎机。揉碎机结构如图1所示。

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1.1  冲击作用过程的分析

    当揉碎室内的物料处于图2所示的位置时，锤片末端与物料之间存在速度差，因此两者产生碰撞。碰撞后物料获得一定的速度V1，并沿速度方向运动直至与揉碎室内壁的齿条再次发生碰撞从而损失动能，速度降为V2。物料在揉碎室内先后与锤片和齿条发生碰撞的作用称为冲击作用。冲击作用在实现能量传递的同时也起到了破坏物料内部结构，改变物料几何形状的作用。

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    当揉碎室内的物料处于图3所示的位置时，锤片末端与物料不再产生碰撞而是产生摩擦、挤压等复杂受力的综合作用。这一复杂受力的综合作用称为揉搓作用。揉碎机的锤片末端和齿条顶端存在间隙，而间隙中填充有物料，这一作用过程与钉齿式脱粒机的工作过程类似。其中，揉碎机锤片类似于脱粒机的钉齿；揉碎机齿条类似于脱粒机的凹板。所以，揉碎机揉搓作用的理论分析可借鉴钉齿式脱粒机的机理。

2、功率消耗的分析

2.1功率消耗的构成

    物料揉碎过程中的功率消耗对揉碎机的度电产量产生直接影响。因此，对揉碎过程的功率消进行分析也十分必要。

    首先揉碎机揉碎室部分的功率消耗N可分为两部分，一部分是空转时的功率消耗N，另一部分是由于揉碎过程做功消耗的功率N。表达式如下：

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2.2冲击作用的功率消耗

    冲击作用所消耗的功率NU主要是由于锤片与物料发生碰撞时锤片损失的动能。碰撞后锤片的线速度有所降低，转子转速也相应降低。但由于转子同时受到电动机的驱动力矩，因此转子转速能够大体维持在额定转速附近。

    锤片损失的动能一部分用于破坏物料的组织结构达到揉碎物料的效果；另一部分动能被传递给了物料使得物料获得了切向速度。假设碰撞时，物料所获得的动能占锤片损失动能的比例是一定的。则锤片用于冲击作用所消耗的功率可以用单位时间内物料在冲击作用中获得的动能再乘以1个系数来表

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  g-重力加速度(m/s2)

  Vr -物料与气流的相对速度(m/s)

  VL一物料的悬浮速度(m/s)

     对同一物料来说，式(13)中的m、gK的值是不变的。因此气动力只的值与物料与气流的相对速度Vr的二次方成线性关系。忽略揉碎室内物料的轴向速度，则只的值与揉碎室内气流速度的二次方成线性关系。类比风机原理揉碎室内气流速度与揉碎机主轴转速成正比。所以，流场对物料的推送作用坞的大小与揉碎机主轴转速的二次方成线性关系。M可以用下式表示：M3=b3·w2

    由以上表达式可知揉碎室内的冲击、揉搓和流场综合作用对物料产生的推移能力M用以下表达式计算：

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4、结论

    4.1根据以上分析，对揉碎机工作时的揉搓作用与钉齿式脱粒机类似，对揉碎机揉搓作用的研究可以借鉴钉齿式脱粒机的相关结论。

    4.2揉碎机功率消耗的表达式中含有主轴转速∞二次方和三次方项。在保证揉碎质量的前提下适当降低主轴转速w可以减少机器的功率消耗。

    4.3降低主轴转速w会导致锤片对物料的推送能力有所下降。此时适当减小锤齿间隙能够有利于锤片对物料的推送，使锤片对物料的推送能力下降得并不明显。最终达到提高度电产量的目的。

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