第3章 材料的粉碎机理

粉碎机的工作原理概述
粉碎机是利用机械力来把物料粉碎成细小粒度的设备,主要由粉碎机构、传动机构、电机三大部分组成,其工作原理如下:
1. 电机驱动转矩
电机通过带动粉碎转子旋转,提供所需的机械能和转矩,是整台设备的动力来源。

2. 传动机构传递动力
从电机出来的动力需要经过减速机构减速后再传到粉碎转子,带动其旋转。

减速机构提高转矩,减低转速。

3. 粉碎机构粉碎物料
粉碎机构包括定子和高速旋转的转子,原料从供料口进入,在高速转动的转子与定子之间进行粉碎。

4. 冲击作用
转子高速旋转时给物料造成强大的离心加速度和离心力,使原料mutual冲击碎裂。

5. 剪切作用
转子表面刀片或锤头与定子间形成剪切间隙,原料通过间隙时承受剪切力粉碎。

6. 压研作用
原料在转子和定子间通过多次压碎、研磨作用逐渐成细粉末状。

7. 筛分分类
粉碎后物料可通过筛分获得不同粒径产物,实现分类利用。

8. 循环操作
未达标准的较大颗粒可再次进入粉碎区继续粉碎,直至全部符合粒度要求。

药学专业知识重点：粉碎粉碎是将大块物料破裂成较小的颗粒或粉末的操作过程。

目的：减削粒径、增加比表面积粉碎的意义在于：①细粉有利于固体药物的溶解和汲取，可以提高难溶性药物的生物利用度;②细粉有利于固体制剂中各成分的混合匀称，混合度与各成分的粒径有关;③有利于提高固体药物在液体、半固体、气体中的分散性，提高制剂质量与药效;④有助于从自然药物中提取有效成分等。

(2) 粉碎机理及方法①粉碎机理粉碎过程主要依靠外加机械力的作用破坏物质分子间的内聚力来实现。

②粉碎方法粉碎方法可以依据物料粉碎时的状态、组成、环境条件、分散方法等不同分为：干法粉碎、湿法粉碎、单独粉碎、混合粉碎、低温粉碎、流能粉碎等，较常用的方法是干法粉碎和湿法粉碎;干法粉碎是将药物干燥到肯定程度(一般是使水分小于5%)后粉碎的方法，而湿法粉碎是指在药物粉末中加入适量的水或其他液体再研磨粉碎的方法，这样“加液研磨法”可以降低药物粉末之间的相互吸附与聚集，提高粉碎的效果。

依据被粉碎物料的性质、产品粒度的要求以及粉碎设备等不同条件分为：A、闭塞粉碎与自由粉碎闭塞粉碎是在粉碎过程中，已达到粉碎要求的粉末不能实时排出而继续和粗粒一起重复粉碎的操作。

常用于小规模的间歇操作。

自由粉碎是在粉碎过程中已达到粉碎粒度要求的粉末能实时排出而不影响粗粒的继续粉碎的操作。

常用于连续操作。

B、开路粉碎与循环粉碎开路粉碎是连续把粉碎物料供应粉碎机的'同时不断地从粉碎机中把已粉碎的细物料取出的操作。

适合于粗碎或粒度要求不高的粉碎。

循环粉碎是使粗颗粒重新返回到粉碎机反复粉碎的操作。

适合于粒度要求比较高的粉碎。

C、干法粉碎与湿法粉碎干法粉碎是使物料处于干燥状态下进行粉碎的操作。

在药品生产中多采纳干法粉碎。

湿法粉碎是指在药物中加入适量的水或其它液体进行研磨的方法。

D、低温粉碎是利用物料在低温时脆性增加、韧性与延伸性降低的性质以提高粉碎效果的方法。

E、混合粉碎两种以上的物料一起粉碎的操作叫混合粉碎。

概念第一章粉碎概述1、粉碎用机械方法或非机械方法（电能、热能、原子能、化学能等）克服物料内部的内聚力而将其分裂的过程，称为粉碎。

2、粉碎比粉碎比系指粉碎前物料粒径（D）和粉碎后物料粒径（d）之比值，即为i=D/d。

常见的粉碎方法(1) 压碎(2) 冲击(3) 磨碎(4) 劈碎(5) 折断粉碎理论粉碎理论主要是研究物料的粉碎机理以及在粉碎过程中的能量消耗问题。

(1)表面积假说认为：粉碎物料所消耗的能量与粉碎过程中新增加的表面积成正比。

(2)体积假说认为：在相同技术条件下，将几何形状相似的同类物料粉碎成几何形状也相似的产品时，粉碎消耗的能量与被粉碎物料的体积或质量成正比。

(3)邦德理论的内容是：粉碎物料所消耗的能量与新产生的颗粒直径或边长的平方根成反比。

第二章颚式破碎机颚式破碎机通常是按动颚运动特性来进行分类，主要有：简单摆动式、复杂摆动式、组合摆动式三类。

（1）简单摆动颚式破碎机（图2.1(a)）简单摆动颚式破碎机破碎比为3～6，一般做成大、中型，用作粗碎机。

(2) 复杂摆动颚式破碎机（图2.1(b)）复杂摆动颚式破碎机一般制成中、小型，破碎比可达到10。

从分析复杂摆动颚式破碎机活动颚运动特点可知：①当颚板压住物料时，活动颚板要部分地与物料一起作向下运动，从而加速了出料速度，提高了生产能力。

实践证明，相同规格复杂摆动颚式破碎机比简单摆动颚式破碎机生产能力高20%～30%。

②活动颚上部的水平摆动量大于下部，所以大块物料容易在上部得到破碎，整个颚板工作面受力较均匀，符合破碎原理，也有利生产能力的提高。

③活动颚下端有很大的向下垂直动力，这样不但能促使排料，而且能将已破碎的物料反复地翻转，并以立方体形状块粒卸出。

④活动颚受到的巨大挤压力，部分作用到偏心轴和轴承上。

特别是大型复杂摆动颚式破碎机的作用力是很大的，这对破碎机结构和操作带来不良的影响。

颚式破碎机的规格用进料口宽度B(mm)和长度L(mm)来表示。

粉碎的工作原理
粉碎机的工作原理是通过将物体放入粉碎机内部，使其受到高速旋转的刀片或锤头的冲击、剪切和摩擦力，从而将物体分解成小块或细粉。

具体来说，粉碎机通常由进料口、破碎室和出料口组成。

当物体通过进料口进入破碎室时，刀片或锤头开始高速旋转。

这些刀片或锤头以极高的速度撞击物体，并以剪切和摩擦力将其破碎。

在这个过程中，物体会因为受到冲击力而断裂成较小的块状物。

随着刀片或锤头的不断旋转和撞击，物体将被进一步破碎。

最终，经过破碎的物体会通过出料口排出。

不同类型的粉碎机可能还会配备筛网或风选装置，以使得粉碎后的物体达到所需的粒度。

总而言之，粉碎机通过刀片或锤头的高速旋转和撞击作用，将物体分解成小块或细粉，实现粉碎的目的。

粉碎方法和粉碎理论（一）粉碎方法在饲料加工过程中，对于谷物和饼粕等饲料，常用击碎、磨碎、压碎与劈碎的方式将其粉碎a. 击碎粉碎——物料在瞬间受到外来的冲击而粉碎，它对于粉碎脆性物料最为有利，因其适应性广、生产率高，在饲料厂广泛被应用。

b. 磨碎——物料与运动的表面之间受一定的压力和剪切力作用，当剪应力达到物料的剪切强度极限时物料被破碎。

c. 压碎——物料置于两个粉碎面之间，施加压力后粉料因压应力达到其抗压强度极限而被粉碎，所以粉碎效果较好。

d.e 锯切碎——用一个平面和一个带尖棱的工作表面挤压物料时，物料沿压力作用线的方向劈裂，当劈裂平面上的拉应力达到或超过物料拉伸强度极限时物料破碎。

（二）物料的力学性质物料的力学性质与所要选择的粉碎方式有很大的关系。

根据物料应变与应力的关系，以及极限应力的不同，其力学性质包括以下5种：a. 强度——物料的强度是指其对外力的抵抗能力。

通常以材料破坏时单位面积上所受的力即或Pa来表示，按受力破坏的方式不同，可分为压缩强度、拉伸强度、扭曲强度、弯曲强度和剪切强度等。

b. 硬度——硬度表示物料抵抗其它物料刻划或压入其表面的能力，也可理解为在固体表面产生局部变形所需的能量。

c. 脆性——脆性是与塑性相反的一种性质，从变形方面看，脆性材料受力破坏时直到断裂前只出现极小的弹性变形，而不出现塑性变形，因此其极限强度一般不超过弹性极限。

d. 韧性——材料的韧性是指在外力的作用下，塑性变形过程中吸收能量的能力。

吸收能量越大，韧性越好，反之亦然。

e. 易磨（碎）性——仅用强度和硬度还不足以全面精确地表示材料粉碎的难易程度，因为粉碎过程除决定于材料物理性能外，还受物料粒度、粒形、粉碎方法等诸多因素的影响。

所谓易碎性即在一定粉碎条件下将物料从一定粒度粉碎至某一指定粒度所需要的功耗比。

对一种具体的物料来说，上述5种力学特性之间有内在的联系，导致物料综合性质的复杂化，这些对于粉碎时所需要的变形力均有影响。

粉碎机工作原理及设计思路粉碎机是一种常见的工业设备，用于将原料或废料物料进行粉碎、破碎或切割。

它广泛应用于冶金、化工、建筑材料、电力、交通、水利等领域。

在粉碎机的设计中，工作原理和设计思路是非常重要的。

本文将详细介绍粉碎机的工作原理及设计思路。

一、粉碎机的工作原理粉碎机的工作原理主要包括破碎原理和粉碎原理两个方面。

1. 破碎原理破碎原理是指在粉碎机内部，利用动力将物料进行破碎的原理。

一般来说，主要有以下几种破碎原理：（1）压碎原理：利用机械压力将物料挤压、压碎，主要适用于破碎硬度较高的物料。

（2）冲击原理：利用高速旋转的锤头与物料发生冲击破碎的原理，常用于破碎脆性物料。

（3）剪切原理：利用剪切力将物料切割、破碎，适用于纤维状、粘稠物料等。

2. 粉碎原理粉碎原理是指将原料破碎后分解成所需粒度的粉末，一般通过筛网、离心力或风力分选等方式实现。

粉碎机的设计要考虑原料的物理性质，选择合适的粉碎原理来满足不同粉碎要求。

二、粉碎机的设计思路在粉碎机设计中，需考虑原料的物理性质、产量要求、运行稳定性以及维护保养等方面，根据不同的粉碎要求和工艺条件，可以灵活采用不同的设计思路。

1. 结构设计思路：（1）机体结构：要考虑机体的强度、刚性和稳定性，以承受冲击和振动，保证机器安全运行。

（2）破碎室设计：根据原料特性选择合适的破碎方式，尽可能使原料均匀受力，减少磨损。

（3）传动系统设计：考虑传动效率和稳定性，选择合适的传动方式和传动装置。

2. 控制系统设计思路：（1）自动化控制：可以采用PLC控制系统或者智能控制系统，实现粉碎过程的自动化控制，提高生产效率。

（2）安全保护：设置传感器、报警装置等多种安全保护装置，确保设备运行安全。

3. 磨具设计思路：（1）选择合适的磨具材料：根据原料硬度和耐磨性选择合适的磨具材料，延长磨具寿命。

（2）磨具结构设计：优化磨具结构，减少能量损失和磨损，提高粉碎效率。

粉碎机的设计思路要充分考虑原料特性、粉碎要求和运行稳定性等因素，通过合理的结构设计和控制系统设计，实现设备高效、稳定、安全运行。