饲料粉碎机发展中存在的问题及对策

姚 创，杨丰铭

（武汉华夏理工学院，湖北武汉 430223）

饲料加工共有7大主要工序，包括原料接收、原料清理、粉碎、配料、混合、成形、装袋等，其中粉碎是重要环节，对饲料的适口性、喂养效果及后序饲料加工等都有重要影响。饲料粉碎机的主要作用是粉碎各种饲料原料、粗饲料及饲料成品等，通过粉碎的方式增大单颗粒饲料的表面积，增加饲料和动物胃部消化酶的接触面积，有利于营养物质的消化、吸收。研究饲料粉碎机的发展现状主要是从技术视角展开探讨，以此发现我国饲料粉碎机存在的主要问题，并提出相关建议。

1 饲料粉碎机类型

饲料粉碎机的分类方式多种多样，依照不用的标准可划分为不同类型。按照工作原理可以分为磨碎、切碎、压碎和锯碎等，按照单位数量颗粒度和粉碎程度可分为粗粉碎、中粉碎、微粉碎和超微粉碎。按照粉碎机转子速度可以分为低速、中速、高速。在我国饲料加工产业中，饲料种类多种多样，粉碎需求也各不相同，因此，击碎是常用的粉碎方式，本文按照粉碎机的结构类型进行分类。

1.1 锤片式带筛粉碎机锤片式粉碎机是我国饲料行业最常用的粉碎机，可以分为立式和卧式，立式分为单轴式和双轴式，卧式可以按照筛网的不同分为固定筛网和振动筛网。总体而言，锤片式粉碎机的主要构造是锤片转子、各种形状的筛板（圆桶形、亚椭圆形、水滴形、U型等）、锤片及在锤片转子周边的齿板，主要的粉碎方式是冲击粉碎，过程是工作人员将物料加入到由冲击齿板、转子、筛片形成的粉碎空间内，启动机器，在高速旋转冲击作用下，锤片对物料进行反复捶打、磋磨，造成物料和齿板的剧烈碰撞，从而逐步粉碎，直到满足所需颗粒粒度后从筛孔内落下（李震等，2019）。锤片式粉碎机之所以得到普遍应用，主要在于其体积适当，占地不大，粉碎效果好，耗电量较少等。

另一种是无筛粉碎机，可以按照转子的位置分为立式和卧式两种，这种粉碎机的工作原理是机械冲击，利用转子的高速旋转对物料形成超高冲击力，并对物料进行摩擦、碾压和剪切等，高速撞击下细粉会随着气流排入到分级装置中，粗粉则因自身重量循环进入粉碎区等待再次粉碎。

1.2 爪齿式粉碎机这种粉碎机是固定锤粉碎机，组成部分是筛料斗、动齿盘、定齿盘和筛子等，后三者组成粉碎空间。人将物料引入料斗，随即物料进入由定齿盘、动齿盘和筛子组成的碎片空间，在高速撞击作用下，物料进入到定齿盘和动齿盘中间，在碰撞和摩擦作用下物料被粉碎，同时由于撞击形成气流，把粉碎后的物料吹进筛孔中流出出料口。为满足不同的粉碎需求，这种粉碎机一般有多种口径的筛子可供选择。爪齿式粉碎机的体积小，转速快，体积密度较大，产品的粉碎细度较高，缺点是噪音大，单机产量小。

1.3 辊式粉碎机这种粉碎机也较为常见，主要功能是将谷物原料进行粉碎、破碎或压片，由机体、磨辊、喂料器、传动装置及刷子组成。工作时将物料引入喂料器中，由单对、多对磨辊对物料进行挤压、摩擦和剪切。辊式粉碎机由于转速低，所以使用寿命长，耗能较少，同时其粉碎的物料粒度均匀、水分损失不大，工作中粉尘少。不过辊式粉碎机主要适用于脆性较大，表面不规则的物料，不适用球形物料，因此，整体体积密度不如锤片式粉碎机，而且费用高，维护成本也高。

1.4 选购要素选择饲料粉碎机时首先要根据工作类型和物料数量作为标准，如果是用来粉碎谷物饲料，首选是顶部进料式的锤片式粉碎机，如果用来粉碎糠麸谷麦类饲料，则选择爪齿式粉碎机较好。如果选择实用性强，既能用来粉碎谷物又能粉碎秸秆的，可以选择切向锤片式粉碎机。除此之外，粉碎机的质量、价格、零配件、功率、转速、噪音、能耗等也是选择时的考量要素。

2 我国饲料粉碎机的技术特点和发展现状

2.1 粉碎机整体发展饲料粉碎机的整体发展和饲料产业的整体发展历程息息相关。20世纪80年代，随着我国改革开放的进程，我国城乡人民物质生活水平有了明显提高，人们对畜产品的需求量与日俱增，畜牧产业飞速发展，推动了饲料产业的发展。尤其是进入90年代，饲料产业进入黄金发展期，饲料粉碎机的应用需求较大，如表1所示，从1991～1999年，我国饲料工业毛利率平均在15%左右，较高的经济利益促使饲料厂家如雨后春笋般出现，从2000年之后，饲料工业毛利率开始下降（刘巍和巩桂芬，2018）。

从20世纪90年代开始，我国部分饲料机械厂家以江苏扬州粮机厂为代表大力改革企业机制，组建集团性企业，并引入国外技术改良粉碎机设备，开发出200 kw的锤片式粉碎机，应用水滴型筛板，立轴式粉碎机，并形成了冠军、优胜等粉碎机品牌，在粉碎机行业内率先推动标准化生产和研发，和当时的国际先进水平接轨。如目前以江苏牧羊集团为代表的粉碎机厂家可以生产多种类型的粉碎机，包括牧羊968的水滴型粗粉碎机，功率为75～350 kw，试验结果表明，该粗料粉碎机在粉碎玉米原料时，每吨原料最低电耗可达5.2 kw·h，性能指标和电耗量能达到世界先进水平。该粗粉碎机在结构上采用了水滴型筛板，能提高粉碎效率，并结合联动式压筛部件，换筛时不用停机，并能调整筛板之间的缝隙，将粗粉碎机转化为微粉碎机。超微粉碎机功率可达55～200 kw，每吨物料粉碎耗电量低。另有上海春谷实业集团研发的横宽形多层振动筛锤片式粉碎机，其主要特点是内外层筛体，内层筛体的作用是减少磨损和振动，外层筛体主要起到分级装置功能。开机后，在振动过程中形成气流，粉碎后的物料在振动和气流作用下通过外层筛体的孔洞排出，内层筛体因能减少振动和磨损，因此能有效提高外层筛体的使用寿命，并减少筛体破裂物料流出问题。而这种多层筛体的粉碎机实用性强，可以同时进行粗粉碎和细粉碎，粉碎后的颗粒表面均匀，单位数量粉碎机产出高，效率好，物料温升高，水分流失少（顾永平，2018）。

2.2 饲料粉碎机的主要易损结构锤片是饲料粉碎机常见易损结构，另外也有筛板、冲击齿板等，以上3种部件也是粉碎机粉碎饲料的主要结构。高质量的部件结构能减少对备件的消耗，使停机时间不至过长，并提高单位时间内的粉碎产量。锤片的尺寸、形状和排列方式对粉碎效果影响较大，目前市场上的各种结构的锤片使用性能不一样，矩形锤片因为实用性强、生产成本低而得到广泛应用，我国目前的粉碎机锤片主要有3种标准化模式，依照JB/T 9822～1999标准，生产锤片的材料主要有10号、20号碳素钢或65锰钢。碳素钢需要进行渗碳处理，强化其耐磨性和韧性。目前我国粉碎机厂家一般会对锤片进行硬化处理，让锤片更耐磨。实验室结果显示，65锰钢淬火锤片生产成本更低，但使用寿命有限，而堆焊碳化钨合金锤片成本高，是锰钢锤片的2倍多，寿命是锰钢锤片的8倍多，因此，综合成本和寿命，当前堆焊碳化钨合金锤片应用最为广泛，国内的粉碎机厂家也多使用这种锤片。国外的锤片生产技术中较多应用到喷涂和自动焊技术，主要用来加强保护层的硬度，提高其使用寿命，寿命几乎是国产锤片的2倍。

锤片的排列方式主要有交错排列、对称排列、螺旋排列和对称交错排列等几种，结合锤片式粉碎机的实践应用总结及实验室结果发现，交错排列、交错对称排列能提高锤片的平衡性，交错排列方式下，转子的两端轴承承载量保持均衡，确保转子的稳定性。

另外，粉碎机的筛板有圆孔、正三角形两种，其材质一般为冷轧钢板，制作方式是在冷轧钢板上钻孔，筛板的生产成本较低，之前厂家较多使用圆锥孔的筛板，后出现鱼鳞状筛板，实验室结果表明，鱼鳞筛板的产量比圆孔筛板高20%以上，但鱼鳞筛板自身也有问题，粉碎后的成品颗粒度大，而且双向旋转时不方便（田海清等，2018）。对筛板进行渗碳和氮化处理能增强筛板硬度，使其更耐磨，使用寿命更长。

冲击齿板的位置较为固定，一般在进料部件两边，可以对环流层运动发挥阻碍作用，增强物料在进料部件中的摩擦、碰撞和冲击作用，冲击齿板的材质一般是铁，铸铁过程中，通过表面激冷的方式增加其硬度和耐磨性，目前常用的冲击齿板有3种形状：直齿形、人字形和高齿槽。

3 我国饲料粉碎机厂家的发展现状

3.1 粉碎机设备的自动化水平不高目前我国饲料粉碎机厂家主要分布在江苏、北京、河南、广西、四川、山东、浙江等地，企业规模有大型集团性企业也有家庭小作坊，经济性质有集体所有制、合资企业、私营企业和股份制企业等，全国范围内的饲料粉碎机厂家在400家左右，大型集团性企业约10家，中小型企业占较大比例。其中集团性企业主要以生产饲料的加工配套设备为主，饲料粉碎机是配套设备的一种，功率较大，最大达到110 kw。中小型企业主要以生产单机产品为主，尤其是小型粉碎机较为常见，功率一般不超过11.0 kw。由于小型企业的单机生产占据较大比例，因此，粉碎机相关设备的自动化水平较低，主要以单元操作和人工控制为主，而人工控制决定粉碎机的操作仍旧停留在较低级层面上，相关设备的生产效果无法满足高效生产需要，一旦粉碎的物料类型发生变化，为了满足生产需要的特定颗粒度要求，就要调整设备。粉碎效果、粉碎效率自然会受到影响。而且人工控制必然要面临生产风险，一旦出现紧急情况对操作人员的反应能力要求较高。因此，由于缺乏自动化设备和自动控制系统，无法实现粉碎工作的闭环效应。而自动化控制能确保粉碎机在工作时自动调整物料进度，并自动调整分级转速、分量、筛板间隙等参数，经过综合调整和配合，满足粉碎要求，同时自动化系统能自动监控粉碎机的压力、温度、湿度等，将各种参数调整在均衡范围内，确保粉碎效果。

3.2 易损部件的损耗大，使用寿命不高当前我国粉碎机的易损部件生产工艺和国际先进水平还有一定差距，尤其是锤片、筛板和冲击齿板3种易损部件，性能和使用寿命都有待进一步提升。以上3种易损部件各存在多种问题，如表1所示。要想确保易损部件和国际水平接轨，就要实现耐磨性、使用寿命、适用性和生产成本的均衡效果。

表1 不同锤片的使用性能

3.3 粉碎作业的能耗大，噪音大，效率低，产出效果和粉碎细度互相制约粗粉碎转速不高，噪音低，而细度不够。微粉碎和超微粉碎时转子速度快，必然会造成噪音大，耗电量大的问题，如果降低微粉碎时的转速，会因筛板间隙大，导致物料难以通过筛板，物料更容易和筛板摩擦发热，将部分电耗转化为噪音和热能，造成粉碎机过热，噪音大，也会使物料粉碎不均匀。因此，考虑到粉碎细度和产出效果的互相制约关系，如何综合考量粉碎效率是厂家需要解决的问题。粉碎效率指的是要确保粉碎机的产出效率，提高饲料粉碎的经济效益，满足饲料厂家的需求，同时产出效果则要综合考量物料粉碎时的电耗、噪音污染和热能浪费等，因此，综合来说，未来我国粉碎机的优化方向应是单位耗能低、噪音低、产出高和细度高，这就需要粉碎机企业优化粉碎机结构，研发自动化控制设备，降低电耗，提升粉碎细度（丁宁，2019）。

3.4 粉碎机的安全性和整机质量需进一步完善由于我国粉碎机厂家以中小型企业为主，因此，无法彻底保障单机粉碎机的质量。在一次粉碎机质量调查中发现，单位样本20个粉碎机中有65%存在大小不一的质量缺陷。大型粉碎机虽然质量有保障，但面向农村个体饲料厂家的单机粉碎机质量仍旧是个大漏洞。未来需要从法律法规、行业制度等方面加强质量监管，严格落实质量管控，尤其是对偷工减料、材质不符合标准、安全警告标志缺失、安全防护装置不健全等问题进行针对性解决。

3.5 谷物类粉碎机较多，草类、秸秆类粉碎机开发较少目前市面上的粉碎机主要以粉碎谷物物料为主，农村粉碎秸秆物料主要采用锤片式粉碎机，通用设备研发本身是以谷物物料为主，虽然也能粉碎草类、秸秆等物料，但能耗大，噪音大，产出效率低。而我国秸秆类资源比较丰富，未来随着饲料产业的发展，以秸秆为代表的非常用性物料的应用范围将会进一步增大，未来可能产生较大的市场需求。

4 我国粉碎机问题的解决对策

4.1 加大技术投入力度，研发自动化控制系统饲料粉碎机企业要提高企业竞争力，就要努力和国际水平接轨，学习国外先进的研发经验，增强粉碎机生产中的技术投入，尤其要对未来粉碎机的发展趋势进行前瞻性调查，主动研发自动化控制系统，提高核心技术的自主研发能力。目前国外粉碎机开始大举挺进中国，粉碎机和配套设备的市场竞争更加激烈，企业只有加大技术投入，吸引技术人才，优化技术研发流程，才能提高企业的创新能力，增强市场核心竞争力。

4.2 调整产业格局，优化产业发展目前我国粉碎机市场充斥着大量中小型企业，这些企业以生产粉碎机单机为主，主要销售客户为农村个体饲料厂，这对我国饲料机械产业格局产生不利影响，致使饲料机械设备产业长期处于低级状态。大型饲料粉碎机厂家主要集中在江苏、浙江和上海等经济发达城市，而中西部的中小型粉碎机企业是在原农机制造厂的基础上演变的，这种产业格局不符合良性发展要求，缺乏合理性和科学性。未来需要政府利用财政、税收和金融等政策，调整当地的粉碎机企业格局，建立良好的投资环境，吸引国内外优秀资本入驻，将具有一定规模和自主研发技术能力的优秀饲料机械厂家引入中西部地区，通过市场规律调整饲料机械产业格局，促使中小型企业通过合并重组的方式形成集团化大企业，提高企业竞争力。

4.3 挖掘自身产业优势，积极投入到国际竞争环境中从20世纪90年代起，我国小型粉碎机开始出口国外，销售市场主要以东南亚、非洲为主。虽然大型、中型粉碎机出口量较少，但整体我国积累了一定的出口经验和出口优势。未来随着我国国内粉碎机产业格局的进一步优化，小型企业将会逐步退出市场竞争，大中型企业将会进一步提高我国粉碎机的核心竞争力，大型集团化企业可以以生产技术含量高、自动化程度高的大型粉碎机为主，积极发挥价格优势，抢占欧洲、美洲等市场空白（宋玉柱，2017）。如果我国粉碎机将目光放在国际化市场，则要提高企业资金集聚性和技术集聚性，提高粉碎机和配套设备的附加值，形成国际化品牌，建立完善的售后服务体系，增强国际竞争力，扩大市场规占有率。

我国粉碎机的发展历程和我国饲料产业的发展经历息息相关，从20世纪90年代开始，我国饲料产业进入黄金发展期，饲料粉碎机市场需求增大，出现一定的大中型粉碎机企业。而结合当前国际粉碎机市场竞争，我国粉碎机仍以粉碎机单机为主，整体质量低，存在自动化控制系统缺失、易损部件研发、安全性能不足等问题，因此，应立足国际化竞争视角，提高技术研发程度，推进机械产业化格局优化，形成以资金集聚和技术集聚为主的集团化企业，抢占高端粉碎机市场，强化品牌效应。