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破碎機(jī)是相對(duì)簡(jiǎn)單的機(jī)器, 由一對(duì)或多對(duì)安裝在一個(gè)機(jī)架的破碎輥組成。安裝在軸承上的破碎輥由電機(jī)通過皮帶輪和皮帶驅(qū)動(dòng)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。為了獲得所需要破碎效果和粒度大小, 設(shè)計(jì)時(shí)一條輥可調(diào)節(jié), 另一條輥固定在機(jī)架上。

破碎機(jī)是大豆預(yù)處理中破碎、脫皮必要的設(shè)備。正確地操作和管理破碎機(jī)可獲得大小一致的顆粒和較好的殼分離效果,同時(shí)產(chǎn)生最少量的粉末。因?yàn)檎４蠖咕哂邢喈?dāng)大的研磨性,當(dāng)操作和維護(hù)這些機(jī)器時(shí),應(yīng)考慮它對(duì)輥齒的磨耗。另外,如今的大豆加工商對(duì)預(yù)處理車間的單機(jī)設(shè)備日加工能力要求較高,并尋求在有限工作空間可獲最大加工量。

1.  歷史概要

1940年,為了提取植物油,破碎機(jī)首先用于大豆的預(yù)處理。雙對(duì)輥(二雙高對(duì)輥)和三對(duì)輥(三雙高對(duì)輥)機(jī)器被用于將整粒大豆破碎到期望的小粒子。軋坯機(jī)普遍裝有直徑20in輥?zhàn)?可加工相對(duì)小的薄片,現(xiàn)有的浸出器設(shè)計(jì)例如立式籃筐浸出器依靠小的薄片取得適當(dāng)?shù)娜莘e密度進(jìn)而達(dá)到浸出器的加工能力。

這些最初的機(jī)器通常裝有直徑10in的對(duì)輥,而且大部分有簡(jiǎn)單的平軸承;巴氏合金軸承襯或青銅軸套。由于軸承材料的原因,這些早期的機(jī)器在輥?zhàn)铀俣群秃奢d兩方面都受到限制。普通的動(dòng)力傳輸系統(tǒng)依靠平皮帶將動(dòng)力傳輸?shù)狡扑闄C(jī)，它限制了輥?zhàn)蛹庸ぢ?降低了輥間差速。輥齒重新拉絲時(shí)間間隔相當(dāng)長(zhǎng),因?yàn)樘幚砟芰?t/d)是相當(dāng)有限的。對(duì)于10×24的機(jī)器,輥速度通常在200～300r/min,其處理能力為200～250t/d。

在二十世紀(jì)40年代后期和50年代,大多新的機(jī)器被設(shè)計(jì)成使用滾珠或輥柱摩擦軸承,對(duì)于特定的輥?zhàn)映叽缍?輥速、荷載得以提高,從而獲得更高生產(chǎn)能力。在動(dòng)力傳輸設(shè)備方面也有了改善,例如,無聲鏈和V形帶的應(yīng)用使得設(shè)備荷載能力和生產(chǎn)能力得以提高。輥速在300～450r/min的10×42的輥,其生產(chǎn)能力可達(dá)350t/d。

在二十世紀(jì)60年代和70年代,許多生產(chǎn)廠家開始通過分離破碎大豆中的部分殼而生產(chǎn)高蛋白粕。這就引起大豆加工者開始較多注意由破碎機(jī)生產(chǎn)出來粒子的大小和分布狀態(tài)。由于殼分離大部分是由吸風(fēng)完成的,任何小顆粒(粉末)容易與殼一并隨風(fēng)吸走而造成殼中脂肪含量高,使大多榨油廠出現(xiàn)經(jīng)濟(jì)上的損失。輥?zhàn)铀俣壤^續(xù)提高,而且雙對(duì)輥配置成為絕大多數(shù)的加工者的標(biāo)準(zhǔn)。由于增加加工能力(t/d),對(duì)輥齒重新拉絲變得更頻繁。因此設(shè)備制造者逐漸地設(shè)計(jì)出易于保養(yǎng)維修的破碎機(jī)。對(duì)于10×42、輥速在550～750r/min范圍的輥?zhàn)?其生產(chǎn)能力可達(dá)250～400t/d。這時(shí)期一些較大的輥開始采用,尤其是12×52的輥?zhàn)?。由于相?duì)低的速度和有限的壓力,這些機(jī)器的生產(chǎn)能力被限制在400～550t/d。

在二十世紀(jì)80年代內(nèi)，Sulzer/EscherWyss公司的熱脫皮系統(tǒng)使破碎機(jī)的速度和差速比提高。到目前為止,快速輥輥速在800～900r/min之間,而且2∶1速度比的輥是被應(yīng)用于有效地剪切熱的、有彈力的大豆顆粒。大豆熱脫皮系統(tǒng)要求采用相當(dāng)銳利的齒形以避免搗碎大豆,而且在許多情況下對(duì)輥齒重新拉絲的時(shí)間間隔減少到數(shù)星期左右。一個(gè)10×42輥的最大生產(chǎn)能力可達(dá)450t/d左右,比較長(zhǎng)的輥(10×52)其生產(chǎn)能力可達(dá)550t/d。當(dāng)這些機(jī)器每天增大處理能力時(shí),其輥齒壽命(輥重新拉絲周期是數(shù)星期或數(shù)月)相應(yīng)減短。

在二十世紀(jì)80年代后期和90年代初期，快速輥的技術(shù)被應(yīng)用在破碎機(jī)，用于傳統(tǒng)的預(yù)處理系統(tǒng)和熱脫皮系統(tǒng)。采用現(xiàn)有輥?zhàn)拥某叽?當(dāng)輥速度較高時(shí)可獲較高生產(chǎn)能力,而且可根據(jù)情況調(diào)整輥速,生產(chǎn)大小適當(dāng)?shù)亩沽６划a(chǎn)生不必要的粉末。由于增加生產(chǎn)能力,機(jī)器在需要重新拉絲之前所運(yùn)轉(zhuǎn)的小時(shí)數(shù)減少。較大的輥?zhàn)涌商岣弋a(chǎn)量,輥齒重新拉絲時(shí)間間隔適中。12×52的輥處理量為750t/d,而12×72的輥處理量為1000t/d。各種尺寸軋輥在不同年代的產(chǎn)量見圖1,圖2為破碎機(jī)軋輥轉(zhuǎn)速與圓周

2.  破碎機(jī)生產(chǎn)能力

破碎機(jī)生產(chǎn)能力本質(zhì)上取決于輥?zhàn)拥拇笮『瓦\(yùn)轉(zhuǎn)速度。預(yù)知破碎機(jī)的生產(chǎn)能力的一個(gè)方法是計(jì)算輥?zhàn)拥谋砻娣e及輥?zhàn)訄A周速度,破碎機(jī)產(chǎn)量計(jì)算公式如下:

（D×L×RPM×d×Eff×60×38×24）÷1728÷2200

D=直徑，π=3.14159，L=長(zhǎng)度，d=軋距（inch），

Eff=Roll Nip Efficiency（輥?zhàn)娱g隙入料效率），

60min/h,38/ft3,24h/d,1728in/ ft3,2200/Mton

基于物料以緞帶形式通過輥?zhàn)娱g隙,可以測(cè)定物料體積。假定有了物料的容積密度和充填入料效率,對(duì)于特定尺寸的對(duì)輥,就可預(yù)測(cè)它的實(shí)際生產(chǎn)能力。破碎機(jī)軋輥尺寸與產(chǎn)量的關(guān)系見表1。正如大家所預(yù)期的那樣,當(dāng)輥?zhàn)映叽缭龃?長(zhǎng)度和直徑),機(jī)器的生產(chǎn)能力將會(huì)增加。顯然,輥?zhàn)娱L(zhǎng)度是它的一個(gè)關(guān)鍵要素,但是隨著長(zhǎng)度加大,輥?zhàn)又睆揭欢S著加大以維持堅(jiān)挺度。在油料破碎的實(shí)際應(yīng)用中,6∶1的直徑與長(zhǎng)度比仍可達(dá)到適當(dāng)?shù)膱?jiān)挺度。

輥速提高雖然可增大產(chǎn)量,但是輥?zhàn)拥哪p度和物料粉末度也會(huì)增大。在如今的實(shí)踐中,破碎機(jī)輥速通常被降低30%～50%以提高輥齒的壽命。當(dāng)加工廠家一個(gè)或多個(gè)破碎機(jī),出現(xiàn)故障時(shí),可通過加大通過設(shè)備的物料流率來實(shí)現(xiàn)整廠滿負(fù)荷連續(xù)生產(chǎn)。如降低生產(chǎn)能力則可減少輥?zhàn)娱g負(fù)荷,這樣也可少產(chǎn)生粉末。實(shí)際的輥?zhàn)訄A周速度的變化范圍將會(huì)在1500ft/min到3000ft/min。

3.  破碎輥齒介紹

圖3中有3種輥齒齒形可被選用。它們是鋸齒形(sawtooth)、圓底V形(RBVorRoundBottomVee)和B&W形。

采用粗大的輥齒可獲得大小合適的豆粒,是將粉末度降到最小程度和提高輥齒壽命的最好方法。對(duì)于熱脫皮系統(tǒng),上部對(duì)輥需每英寸含有3～1/2個(gè)輥齒,底部對(duì)輥通常需每英寸含有5個(gè)輥齒。對(duì)冷脫皮加工,上部對(duì)輥需每英寸含有3～1/2或5個(gè)輥齒,這取決于加工的大豆品種和大小。底部對(duì)輥通常需每英寸含有5個(gè)或6個(gè)輥齒。在頂部和底部都使用一個(gè)5-5組合輥可減少備件的儲(chǔ)存量,極大減少輥?zhàn)影惭b錯(cuò)位的機(jī)會(huì)。

使用B&W齒形可獲得最佳輥齒壽命,因?yàn)榇祟慅X有深的凹槽深度和相當(dāng)數(shù)量的輥齒可維系生產(chǎn)。銳利的齒尖非常有效、整潔地將大豆切成碎塊,而且有助于殼分離。需要特別注意的是,當(dāng)這些輥是被重新拉絲、輥安裝和運(yùn)轉(zhuǎn)操作時(shí),要確保他們齒形關(guān)系的正確(鋒對(duì)鋒)。因?yàn)锽&W輥齒是較難機(jī)加工的,有必要與專業(yè)拉絲的單位合作,確保維持適當(dāng)?shù)妮価X齒形。

對(duì)于熱脫皮系統(tǒng),要求破碎機(jī)有較高的輥速差速比,通常是2∶1的速比可保證大豆切口的整潔。雖然如此,來自熱脫皮系統(tǒng)的破碎大豆會(huì)被拉長(zhǎng)并且它的粒子長(zhǎng)度比在冷脫皮處理要長(zhǎng)。當(dāng)單對(duì)輥設(shè)備被簡(jiǎn)單地使用于破碎豆子成1/2瓣時(shí),采用1.5∶1較低速比通常是可行的。

在冷加工處理中,1.5∶1輥速比對(duì)減少粉末產(chǎn)生來說效果最佳,同時(shí)有利于殼分離。如果破碎機(jī)得到適當(dāng)?shù)木S護(hù)和操作,1.5∶1輥速比也將會(huì)提高輥齒的壽命。

破碎機(jī)快速輥的輥速對(duì)于提高機(jī)器生產(chǎn)能力和減少皮帶的張緊都是重要的。對(duì)于各種輥?zhàn)又睆?快速輥輥速?gòu)?50～1000r/min,產(chǎn)生圓周速度從2500ft/min(10in直徑)到3100ft/min(12in和16in直徑)的輥?zhàn)钅芴岣呱a(chǎn)能力。較低的輥速可能由于滑料減少而提高輥齒壽命,但是會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品粉末度加大,因?yàn)檩侀g夾縫處有更高的載荷力。

4.  破碎輥的調(diào)整維護(hù)

破碎輥必須安裝調(diào)整平行以達(dá)到其最高生產(chǎn)運(yùn)行水平。通過適當(dāng)調(diào)整軋輥之間的間隙，大豆 (或葵花籽, 紅花籽等) 可破碎成生產(chǎn)加工所需要的顆粒度。當(dāng)使用一對(duì)以上的破碎輥時(shí), 每對(duì)輥所做的工作需要仔細(xì)調(diào)整分工, 以確保工作效果和磨損在兩對(duì)輥之間平衡。輥間距調(diào)整不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致某對(duì)軋輥磨損嚴(yán)重, 也會(huì)損壞驅(qū)動(dòng)元件。如果。例如, 在一臺(tái)機(jī)器上的上對(duì)輥破碎大豆的安全間隙太近，上對(duì)輥的磨損將大大加快，同時(shí)，下對(duì)輥的磨損度會(huì)減少很多。通常的做法是一次更換四條輥?zhàn)? 這將導(dǎo)致下對(duì)輥在正常合理的磨損之前被換掉, 也就是說下對(duì)輥在合理磨損之前的這部分壽命將被丟失。當(dāng)然。在一些工廠中，輥的維護(hù)成本可以通過正確調(diào)整上對(duì)輥、下對(duì)輥之間的安全間隙來減少一半。

也許比不合理增加輥的磨損程度更加嚴(yán)重的是, 粒度不符合要求的破碎豆對(duì)所有后續(xù)生產(chǎn)過程的質(zhì)量及指標(biāo)影響。如果輥間距不當(dāng)調(diào)整, 并通過整豆，生產(chǎn)出的豆粕可能含有高水平的纖維并降低蛋白質(zhì)含量，這種低質(zhì)量的豆粕銷量將會(huì)減少，從而減少收入, 減少利潤(rùn)率。至少，高纖維，低蛋白的產(chǎn)品會(huì)導(dǎo)致客戶的投訴和索賠, 并會(huì)損害和客戶或者供應(yīng)商的關(guān)系。另一方面。 如果滾間距設(shè)置得太近,破碎粒度過小產(chǎn)生粉末, 也會(huì)造成經(jīng)濟(jì)后果。脫皮系統(tǒng)可能吸入粉末和小顆粒。導(dǎo)致了豆皮含油升高。因?yàn)橛秃投蛊ぶg的價(jià)格差別大概是5倍，對(duì)工廠收入及經(jīng)濟(jì)的影響是相當(dāng)可觀的。

關(guān)于調(diào)整和維護(hù)破碎輥的最后一個(gè)考慮是工廠生產(chǎn)和維修周期。平均來講，根據(jù)設(shè)備磨損及工廠實(shí)際特殊情況更換破損輥需要耗費(fèi)2個(gè)人4至8個(gè)小時(shí)。不僅更頻繁的輥更換導(dǎo)致成本的直接增加 (勞動(dòng)力、維修及輥處理), 對(duì)于生產(chǎn)加工也會(huì)帶來不可避免的損失。如此以來，實(shí)際的設(shè)備喂料速率將不得不調(diào)整加快, 以減少因更換輥導(dǎo)致的產(chǎn)量損失，其他設(shè)備生產(chǎn)的質(zhì)量將也因此下降。