粉碎机锤片自磨刃效果初探

4 磨损后效果对比
将锤片热处理完后，放到型号为 SFSP60X60 的锤
片式粉碎机上进行磨损。粉碎机参数为：
配套功率 / kW： 55 /75 转速 / r·min － 1 ： 2 950 产量 / t·h －1 ： 3 ～ 15
物料： 玉米
当锤片粉碎 1 000t 玉米（ 约 100h） 后，根据锤片磨
nemengguxiaohong@ 163． com。 通讯作者： 申庆泰 （ 1955 － ） ，男，呼和浩特人，教授，硕士生导师，（ E
－ mail） jdsqt@ sina． com。
图 3 冲击角示意图 Fig． 3 Schematic diagram of impact angle
2 自磨刃概念
所示［4］。随着锤片棱角的不断磨圆，棱角对物料的剪 切作用也变得越来越小。
图 1 锤片形状 Fig． 1 The shape of hammer
1 锤片工作特点
锤式粉碎机的粉碎原理是无支承式的冲击粉碎。 粉碎机粉碎 物 料 时，锤 片 在 粉 碎 室 内 高 速 转 动，使 物 料与锤片和 筛 片、锤 片 和 齿 板 间 发 生 剧 烈 搓 擦、碰 撞 与反复冲击，进而实现对物料的粉碎［1］。在整个粉碎 过程中，物料主要受锤片的冲击和锤片棱角的剪切作 用； 但这种冲击和剪切作用，在锤片的整个磨损过程 中会不断发生变化。现有粉碎机使用的大部分为矩 形锤片（ 如图 1 所示） ，在粉碎过程中，其侧刃的磨损 量大于锤面的磨损量。因此，锤片对物料的冲击由最 开始的正面冲击逐渐演变成偏心冲击（ 如图 2 所示） ， 它会使物料 在 粉 碎 室 内 发 生 旋 转，消 耗 一 部 分 能 量， 其冲击角也变得越来越小，即 α1 ＞ α2 ＞ α3 ＞ α4 ，如图 3
针对以上两种看 似 矛 盾 的 结 论 ，怎 样 处 理 锤 片 才 能在既不增加锤片厚度的情况下，又能提高它的正面 冲击率？ 本实验针对该问题提出了锤片自磨刃的概 念： 即对锤片两侧面（ 刃面） 进行局部气体渗碳处理， 使锤片在 横 断 面 上 形 成 一 定 的 硬 度 差，表 层 硬 度 高 （ ≥60HRC） ，心部硬度低（ ≤35HRC） ［3］。在磨损过程 中，锤片各个部位的磨损速度不同： 表层硬度高磨损 慢； 心部硬度低磨损快，避免锤片形成断面圆角（ 切向 圆角不可避免，如图 4 所示） ，从而在整个磨损过程中 提高正面冲击率。又由于锤片的表层硬度高，在磨损 过程中会形成较为锋利的侧刃，从而保持和增大对物 料的剪切作用并使锤片在整个工作过程中一直处于 自磨刃状态。最终保证了锤片的正面冲击作用和棱 角的剪切作用，提高了粉碎机的加工效率。
［2］ 黄奕其． 锤片式粉碎机性能试验研究［J］． 中国农机化， 2004（ 1） ： 50．
［3］ 池少英，申庆泰，金敏． 饲料粉碎机的锤片自磨刃可行性 研究［J］． 农机化研究，2010，32（ 2） ： 41 － 43．
［4］ 宗力，徐红梅，彭小飞． 锤片式粉碎机锤片磨损机理初探 ［J］． 饲料工业，2004，25（ 9） ： 5 － 7．
表 2 气体渗碳参数 Tab． 2 Gas carburizing parameters
渗碳温度 /℃ 925
渗碳时间 / min 38
渗层厚度 / mm 0． 5
渗碳后需对锤片进行淬火和低温回火，其参数选 择如表 3 所示。
表 3 淬火和回火参数 Tab． 3 Quenching and tempering parameters
显微硬度值 / HV 423． 9 406． 2 368． 5 335． 6 308． 4 305． 4 306． 4 306． 2 307． 3
图 5 渗厚 0． 5mm 锤片截面硬度分布 Fig． 5 Hardness distribution on cross section of 0． 5mm carburized
从表 5 中可以看出，不同的位置，锤片的磨损量不 一样。这是因 为 物 料 在 粉 碎 室 内 会 出 现 侧 堆 现 象，使 得两侧物料聚集较多，锤片负荷较大，磨损较厉害。这 种现象与普通锤片相似。自磨刃锤片自磨损效果图如 图 6 所示。自磨刃锤片磨损形状与普通锤片对比如图 7 所示。
图 6 自磨刃锤片磨损效果图 Fig． 6 The rendering of self － sharpening hammer
5 结论
1） 要提高粉碎机锤片的正面冲击率，就要保证侧 刃的存在； 要提高锤片棱角的剪切作用，就要保证侧 刃的锋利性。要同时满足这两种要求就应当使锤片 具有一定的表里硬度差。
2） 对锤片两侧面（ 刃面） 进行局部气体渗碳及相 应的淬火和低温回火热处理后能达到使锤片具有沿 横截面 上 的 表 里 硬 度 差，使 锤 片 表 层 硬 （ 硬 度 ≥ 60HRC） ，心部韧（ 硬度≤35HRC） 的目的。
［5］ 权伍荣，崔福顺，金光哲，等． 锤片式粉碎机主要参数对粉 碎效率的影响［J］． 延边大学农学学报，2000，22 （ 4） ： 293 － 296．
热处理方式
温度 /℃
保温时间 / min
淬火
800
15
回火
195
60
热处理完成后，通过金相显微镜可以得到渗层为 0． 5mm 厚的锤片在横截面上的硬度分布，如表 4 和图 5 所示。
表 4 渗碳层厚度 0． 5mm 的锤片截面显微硬度值 Tab． 4 Sectional microhardness value of 0． 5mm carburized layer
关键词： 粉碎机； 锤片； 自磨刃效果
中图分类号： S817． 1
文献标识码： A
文章编号： 1003 － 188X（ 2011） 03 － 0170 － 03
0 引言
粉碎是饲 料 生 产 7 大 工 序 （ 原 料 接 受、清 理、粉 碎、配料、混合、成形以及计量打包） 中重要的环节之 一［1］。锤片式粉 碎 机 因 其 生 产 率 高，适 应 性 广，结 构 简单和使用维修方便等优点广泛地应用于饲料粉碎 工艺中［2］。据统 计，在 谷 物 加 工 和 饲 料 加 工 工 业 中， 大约有 50% 的物料要经锤片式粉碎机加工； 而锤片又 是锤片式粉碎机最主要的工作部件，也是最易磨损的 部件［3］。所以，锤 式 粉 碎 机 锤 片 的 使 用 寿 命、粉 碎 效 果等越来越受到研究人员的关注。
图 4 普通锤片与自磨刃锤片磨损形状对比 Fig． 4 Shape comparison between ordinary hammer and
self － sharpening hammer
3 热处理工艺选择
按照中华人民共和国机械行业标准《锤片式饲料 粉碎机 第 2 部分： 锤片》（ JB / T 9822． 2 － 2008 ） 中推 荐参数（ 如图 5 所示） 选择锤片尺寸，锤片选用 Q235 钢（ 其化学成分如表 1 所示） 。锤片热处理参数选择 如下：
损前后的质量变化量得出不同部位锤片的磨损量数
据，如表 5 所示。
表 5 自磨刃锤片质量磨损量表
Tab． 5 Weight wear scale of self － sharpening hammer
g
位置 1
位置 2
位置 3
位置 4
磨损量 34． 8
磨损量 13． 0
磨损量 11． 2
磨损量 10． 9
图 2 正面冲击和偏心冲击对比 Fig． 2 Comparison between positive impact and eccentric impact
收稿日期： 2010 － 05 － 17 基金项目： 内蒙古自然科学基金项目（ 200607010710） 作者简介： 张正红（ 1985 － ） ，女，湖南娄底人，硕士研究生，（ E － mail）
3） 由于自磨刃锤片具有表里硬度差，因此在工作 过程中不仅能避免断面圆角的出现，还能保证侧刃的 锋利性，使锤片在整个过程中一直处于自磨刃状态。
4） 由于物料在粉碎室内的不均匀分布，从而使得 自磨刃锤片也和普通锤片一样，各个位置的磨损量都 不相同。 参考文献：
［1］ 王与，王顺喜． 饲料粉碎机发展现状分析［J］． 粮食与饲料 工业，2007（ 10） ： 29 － 32．
2011 年 3 月
农机化研究
第3 期
粉碎机锤片自磨刃效果初探
张正红，申庆泰，池少英，金 敏
（ 内蒙古农业大学 机电工程学院，呼和浩特 010018）
摘 要： 针 对 提 高 锤 片 式 粉 碎 机 锤 片 对 物 料 的 正 面 冲 击 和 棱 角 对 物 料 的 剪 切 作 用 不 能 同 时 满 足 的 问 题 ，应 用 局
thickness hammer
距表面距离 / μm 50 100 150 200 250 300 350 400 450
显微硬度值 / HV 685． 3 676． 2 658． 6 646． 5 636． 4 625． 6 603． 2 565． 3 520． 6
距表面距离 / μm 500 550 600 650 700 750 800 850 900
钢的渗碳温度一般为 900 ～ 950℃ ，选择渗碳温度 为 925℃ ； 渗层厚度为 0． 5mm。根据 Harris 公式，可粗 略的表示出渗碳温度（ K） 和渗层厚度（ mm） 、时间（ h） 之间的关系为
H
=
802． 6 槡τ 103 720 /T
即当温度为 925℃ 时： τ = 2． 52H2 。H 为渗层厚度，
部气 体 渗 碳 工 艺 ，使 锤 片 在 横 断 面 上 产 生 硬 度 差 ，锤 片 由 正 常 磨 损 过 程 变 为 自 磨 刃 形 成 过 源自 。 试 验 表 明 ： 在 有 效
工 作 时 间 内 锤 片 保 持 了 良 好 的 自 磨 刃 效 果 ，从 而 提 高 粉 碎 机 的 加 工 质 量 和 生 产 率 。