破碎机的工作原理浅析

在大豆加工过程中，一般要求将大豆破碎到4-8瓣，以便于下一步的加工。所使用的破碎机一般配备了双对破碎辊，为分析其工作原理，我们将对其中的一对破碎辊进行分析。如图-1所示。

大家可能都留意到破碎机的辊的拉丝并不是直的平行线的方式，那么这样的拉丝方式对破碎机的运行的稳定性、破碎机的运行电流、设备的振动、破碎机的破碎效果及设备（轴承，皮带等等）的使用寿命等将产生怎样的影响？

为了详细分析、了解大豆破碎工序的工作原理，我们将从两个视角进行分析：1）与破碎辊轴线相垂直的截面，如图-2所示；2）与破碎辊轴线相平行的方向，即图-3中由CDEF所代表的平面。

首先，在一对破碎辊的制作过程中，要求快、慢两只破碎辊的直径和长度、齿形的大小、前后角的大小及方向、拉丝的螺旋角度和旋转方向相同。但是，在大豆加工的破碎工序中，快、慢辊的相对转速是不同的，以便使工作区中相对应的两个齿运动的线速度不同，产生相对运动，对大豆产生剪切和挤压的效果。一般来说，快、慢辊的速差大，剪切的效果会大一些，速差小，挤压的效果会增大。一定要注意，如图-2所示，快辊上较锋利的齿是面对运动方向的。其线速度大于相对应的另一个齿的线速度。以图-2为例所进行的破碎工作原理的分析在其它的文件或教科书中已有描述，详细细节可参见相应的文件或教科书。

从图-3中可以看到，破碎的工作区是一条位于前、后破碎辊之间，相距最近并与破碎辊等长的直线区域，如图-4中虚线A-B所示。所有的‘破碎’和挤压工作都在此狭长的工作区内完成。

如果经过AB虚线，作出一个与大豆运动方向相一致的垂直面CDEF，就得到如图-3所示的形态。再将快、慢破碎辊的圆柱表面都由外侧向中间展开，并且并入此垂直面，就形成了一个如图-5 所示的剪切面。

如果只在此图中选取快、慢破碎辊上各一条破碎齿条来分析，如图-6所示（蓝色GH直线代表快辊齿条，绿色JK直线代表慢辊齿条），可以看到，在其焦点M处正是两个齿条在相对运动中剪切大豆的位置。再回到图-5，可以看到，在AB虚线所代表的瞬间，有多个点在同时剪切大豆。而在AB线上没有快、慢辊齿条相交的区域，代表此瞬间没有剪切。

在任意的下一个瞬间，如图-7中LN线，或PQ线所代表的瞬间，可以看到，剪切点的数量基本相当。这一点非常重要，它表示在破碎辊的旋转过程中，任何瞬间所破碎大豆的数量、所需要的驱动力的大小是近乎相同的。

为了更好的产生剪切的效果，破碎辊齿条与破碎辊的轴线之间有一个角度，如图-6中的S所代表的角度。这个角度不能等于零，也不能过大。

假设S角度等于零，就表示快、慢辊上所有齿条都与破碎辊的轴线平行。在破碎辊的整个长度上，快、慢辊的齿条在某一瞬间同时相遇，同时剪切、挤压大豆。而在下一个瞬间，两根齿条没有一点相交，没有剪切发生。这是不可想象的。因为，在所有点位上同时剪切时，需要非常大的动力。而没有剪切时，所需的动力近乎为零。如此，动力大幅度的，频繁的变化或脉动，对设备产生的震动和损害、对破碎工序的稳定性、对破碎的效果、对破碎工序所需的电力、对齿形的锋利程度和其机械强度等，都会造成严重的影响。

假设S角度过大，就会在对大豆的破碎或剪切过程中，对大豆产生过大的水平分力，并推动大豆和豆瓣沿破碎辊的轴向（水平方向）运动。这不但会影响破碎效果、影响对其它大豆的破碎过程，也降低了破碎的效率和加工量。另外，由此水平分力产生的反作用力，也会推动破碎辊沿其轴向向另一端移动，并对破碎辊的轴承产生不利作用。

另外，适当的S角度，不但可以避免上述各种不利状况，还可以适当提高齿形的锋利程度和强度，增强其使用寿命。S角度的选择可能设定在5-12度之间。各破碎机的生产厂家、破碎辊齿形的修复厂家、生产企业的生产人员和设备维护人员已对此角度有具体的选择，在此不做过多叙述。只希望生产企业依据自身的实际需要，找出最适合的角度，进一步提高生产效率。

当破碎辊工作一段时间后，其齿形会逐渐磨损，降低其锋利的程度，从而降低了剪切的效果，而越来越依靠挤压来破碎大豆。这样，即影响了破碎效果和破碎的颗粒度、生产效率，也增加了动力消耗。此时，有经验的操作工或维修工会依据自己的实际操作经验，判断破碎辊的替换和修复周期。有的企业也会定期更换。但是，这种依据个人经验的判断，或定期的更换不尽合理。

因为对于参数指标不同来源的大豆，或调质时温度、水分的变化、大豆中杂质的性质和数量都可能对破碎辊的使用寿命产生影响，不同的操作工和维修工对齿形磨损的判断也不相同。但是，如果依据图-8中齿形的高度H值为准，用游标卡尺、专用工具或模板来测量磨损后齿形的高度差，再结合大家的经验，确定一个合理的数值，可以使新、老员工都能对破碎辊更换周期做出合理判断，做到更加简洁、合理、有效。

安全提示

1）破碎机启动前，要确保防止粉尘爆炸、着火的措施到位；

2）破碎豆取样器应由铝质材料、或其它不产生火花的材料制作；

3）取样器的设计和制作，应保证在使用中不会对取样员造成任何伤害，取样器不会因脱手落入到物料中；

4）破碎机的所有护罩完好、固定到位。如需开启，必须满足安全要求；

5）所有观察孔、取样口的盖板都必须安全、可靠。

6）注意检查确保破碎机齿辊安全间隙以防止两破碎辊可能的意外碰撞

7）开机前需检查确保两辊间不得存有物料

8）停机时应先停止喂料，待两辊间没有物料时方可停机（可通过程序联锁设定）