飼料粉碎機發展中存在的問題及對策

姚 創，楊豐銘

（武漢華夏理工學院，湖北武漢 430223）

飼料加工共有7大主要工序，包括原料接收、原料清理、粉碎、配料、混合、成形、裝袋等，其中粉碎是重要環節，對飼料的適口性、喂養效果及后序飼料加工等都有重要影響。飼料粉碎機的主要作用是粉碎各種飼料原料、粗飼料及飼料成品等，通過粉碎的方式增大單顆粒飼料的表面積，增加飼料和動物胃部消化酶的接觸面積，有利于營養物質的消化、吸收。研究飼料粉碎機的發展現狀主要是從技術視角展開探討，以此發現我國飼料粉碎機存在的主要問題，并提出相關建議。

1 飼料粉碎機類型

飼料粉碎機的分類方式多種多樣，依照不用的標準可劃分為不同類型。按照工作原理可以分為磨碎、切碎、壓碎和鋸碎等，按照單位數量顆粒度和粉碎程度可分為粗粉碎、中粉碎、微粉碎和超微粉碎。按照粉碎機轉子速度可以分為低速、中速、高速。在我國飼料加工產業中，飼料種類多種多樣，粉碎需求也各不相同，因此，擊碎是常用的粉碎方式，本文按照粉碎機的結構類型進行分類。

1.1 錘片式帶篩粉碎機錘片式粉碎機是我國飼料行業最常用的粉碎機，可以分為立式和臥式，立式分為單軸式和雙軸式，臥式可以按照篩網的不同分為固定篩網和振動篩網?？傮w而言，錘片式粉碎機的主要構造是錘片轉子、各種形狀的篩板（圓桶形、亞橢圓形、水滴形、U型等）、錘片及在錘片轉子周邊的齒板，主要的粉碎方式是沖擊粉碎，過程是工作人員將物料加入到由沖擊齒板、轉子、篩片形成的粉碎空間內，啟動機器，在高速旋轉沖擊作用下，錘片對物料進行反復捶打、磋磨，造成物料和齒板的劇烈碰撞，從而逐步粉碎，直到滿足所需顆粒粒度后從篩孔內落下（李震等，2019）。錘片式粉碎機之所以得到普遍應用，主要在于其體積適當，占地不大，粉碎效果好，耗電量較少等。

另一種是無篩粉碎機，可以按照轉子的位置分為立式和臥式兩種，這種粉碎機的工作原理是機械沖擊，利用轉子的高速旋轉對物料形成超高沖擊力，并對物料進行摩擦、碾壓和剪切等，高速撞擊下細粉會隨著氣流排入到分級裝置中，粗粉則因自身重量循環進入粉碎區等待再次粉碎。

1.2 爪齒式粉碎機這種粉碎機是固定錘粉碎機，組成部分是篩料斗、動齒盤、定齒盤和篩子等，后三者組成粉碎空間。人將物料引入料斗，隨即物料進入由定齒盤、動齒盤和篩子組成的碎片空間，在高速撞擊作用下，物料進入到定齒盤和動齒盤中間，在碰撞和摩擦作用下物料被粉碎，同時由于撞擊形成氣流，把粉碎后的物料吹進篩孔中流出出料口。為滿足不同的粉碎需求，這種粉碎機一般有多種口徑的篩子可供選擇。爪齒式粉碎機的體積小，轉速快，體積密度較大，產品的粉碎細度較高，缺點是噪音大，單機產量小。

1.3 輥式粉碎機這種粉碎機也較為常見，主要功能是將谷物原料進行粉碎、破碎或壓片，由機體、磨輥、喂料器、傳動裝置及刷子組成。工作時將物料引入喂料器中，由單對、多對磨輥對物料進行擠壓、摩擦和剪切。輥式粉碎機由于轉速低，所以使用壽命長，耗能較少，同時其粉碎的物料粒度均勻、水分損失不大，工作中粉塵少。不過輥式粉碎機主要適用于脆性較大，表面不規則的物料，不適用球形物料，因此，整體體積密度不如錘片式粉碎機，而且費用高，維護成本也高。

1.4 選購要素選擇飼料粉碎機時首先要根據工作類型和物料數量作為標準，如果是用來粉碎谷物飼料，首選是頂部進料式的錘片式粉碎機，如果用來粉碎糠麩谷麥類飼料，則選擇爪齒式粉碎機較好。如果選擇實用性強，既能用來粉碎谷物又能粉碎秸稈的，可以選擇切向錘片式粉碎機。除此之外，粉碎機的質量、價格、零配件、功率、轉速、噪音、能耗等也是選擇時的考量要素。

2 我國飼料粉碎機的技術特點和發展現狀

2.1 粉碎機整體發展飼料粉碎機的整體發展和飼料產業的整體發展歷程息息相關。20世紀80年代，隨著我國改革開放的進程，我國城鄉人民物質生活水平有了明顯提高，人們對畜產品的需求量與日俱增，畜牧產業飛速發展，推動了飼料產業的發展。尤其是進入90年代，飼料產業進入黃金發展期，飼料粉碎機的應用需求較大，如表1所示，從1991～1999年，我國飼料工業毛利率平均在15%左右，較高的經濟利益促使飼料廠家如雨后春筍般出現，從2000年之后，飼料工業毛利率開始下降（劉巍和鞏桂芬，2018）。

從20世紀90年代開始，我國部分飼料機械廠家以江蘇揚州糧機廠為代表大力改革企業機制，組建集團性企業，并引入國外技術改良粉碎機設備，開發出200 kw的錘片式粉碎機，應用水滴型篩板，立軸式粉碎機，并形成了冠軍、優勝等粉碎機品牌，在粉碎機行業內率先推動標準化生產和研發，和當時的國際先進水平接軌。如目前以江蘇牧羊集團為代表的粉碎機廠家可以生產多種類型的粉碎機，包括牧羊968的水滴型粗粉碎機，功率為75～350 kw，試驗結果表明，該粗料粉碎機在粉碎玉米原料時，每噸原料最低電耗可達5.2 kw·h，性能指標和電耗量能達到世界先進水平。該粗粉碎機在結構上采用了水滴型篩板，能提高粉碎效率，并結合聯動式壓篩部件，換篩時不用停機，并能調整篩板之間的縫隙，將粗粉碎機轉化為微粉碎機。超微粉碎機功率可達55～200 kw，每噸物料粉碎耗電量低。另有上海春谷實業集團研發的橫寬形多層振動篩錘片式粉碎機，其主要特點是內外層篩體，內層篩體的作用是減少磨損和振動，外層篩體主要起到分級裝置功能。開機后，在振動過程中形成氣流，粉碎后的物料在振動和氣流作用下通過外層篩體的孔洞排出，內層篩體因能減少振動和磨損，因此能有效提高外層篩體的使用壽命，并減少篩體破裂物料流出問題。而這種多層篩體的粉碎機實用性強，可以同時進行粗粉碎和細粉碎，粉碎后的顆粒表面均勻，單位數量粉碎機產出高，效率好，物料溫升高，水分流失少（顧永平，2018）。

2.2 飼料粉碎機的主要易損結構錘片是飼料粉碎機常見易損結構，另外也有篩板、沖擊齒板等，以上3種部件也是粉碎機粉碎飼料的主要結構。高質量的部件結構能減少對備件的消耗，使停機時間不至過長，并提高單位時間內的粉碎產量。錘片的尺寸、形狀和排列方式對粉碎效果影響較大，目前市場上的各種結構的錘片使用性能不一樣，矩形錘片因為實用性強、生產成本低而得到廣泛應用，我國目前的粉碎機錘片主要有3種標準化模式，依照JB/T 9822～1999標準，生產錘片的材料主要有10號、20號碳素鋼或65錳鋼。碳素鋼需要進行滲碳處理，強化其耐磨性和韌性。目前我國粉碎機廠家一般會對錘片進行硬化處理，讓錘片更耐磨。實驗室結果顯示，65錳鋼淬火錘片生產成本更低，但使用壽命有限，而堆焊碳化鎢合金錘片成本高，是錳鋼錘片的2倍多，壽命是錳鋼錘片的8倍多，因此，綜合成本和壽命，當前堆焊碳化鎢合金錘片應用最為廣泛，國內的粉碎機廠家也多使用這種錘片。國外的錘片生產技術中較多應用到噴涂和自動焊技術，主要用來加強保護層的硬度，提高其使用壽命，壽命幾乎是國產錘片的2倍。

錘片的排列方式主要有交錯排列、對稱排列、螺旋排列和對稱交錯排列等幾種，結合錘片式粉碎機的實踐應用總結及實驗室結果發現，交錯排列、交錯對稱排列能提高錘片的平衡性，交錯排列方式下，轉子的兩端軸承承載量保持均衡，確保轉子的穩定性。

另外，粉碎機的篩板有圓孔、正三角形兩種，其材質一般為冷軋鋼板，制作方式是在冷軋鋼板上鉆孔，篩板的生產成本較低，之前廠家較多使用圓錐孔的篩板，后出現魚鱗狀篩板，實驗室結果表明，魚鱗篩板的產量比圓孔篩板高20%以上，但魚鱗篩板自身也有問題，粉碎后的成品顆粒度大，而且雙向旋轉時不方便（田海清等，2018）。對篩板進行滲碳和氮化處理能增強篩板硬度，使其更耐磨，使用壽命更長。

沖擊齒板的位置較為固定，一般在進料部件兩邊，可以對環流層運動發揮阻礙作用，增強物料在進料部件中的摩擦、碰撞和沖擊作用，沖擊齒板的材質一般是鐵，鑄鐵過程中，通過表面激冷的方式增加其硬度和耐磨性，目前常用的沖擊齒板有3種形狀：直齒形、人字形和高齒槽。

3 我國飼料粉碎機廠家的發展現狀

3.1 粉碎機設備的自動化水平不高目前我國飼料粉碎機廠家主要分布在江蘇、北京、河南、廣西、四川、山東、浙江等地，企業規模有大型集團性企業也有家庭小作坊，經濟性質有集體所有制、合資企業、私營企業和股份制企業等，全國范圍內的飼料粉碎機廠家在400家左右，大型集團性企業約10家，中小型企業占較大比例。其中集團性企業主要以生產飼料的加工配套設備為主，飼料粉碎機是配套設備的一種，功率較大，最大達到110 kw。中小型企業主要以生產單機產品為主，尤其是小型粉碎機較為常見，功率一般不超過11.0 kw。由于小型企業的單機生產占據較大比例，因此，粉碎機相關設備的自動化水平較低，主要以單元操作和人工控制為主，而人工控制決定粉碎機的操作仍舊停留在較低級層面上，相關設備的生產效果無法滿足高效生產需要，一旦粉碎的物料類型發生變化，為了滿足生產需要的特定顆粒度要求，就要調整設備。粉碎效果、粉碎效率自然會受到影響。而且人工控制必然要面臨生產風險，一旦出現緊急情況對操作人員的反應能力要求較高。因此，由于缺乏自動化設備和自動控制系統，無法實現粉碎工作的閉環效應。而自動化控制能確保粉碎機在工作時自動調整物料進度，并自動調整分級轉速、分量、篩板間隙等參數，經過綜合調整和配合，滿足粉碎要求，同時自動化系統能自動監控粉碎機的壓力、溫度、濕度等，將各種參數調整在均衡范圍內，確保粉碎效果。

3.2 易損部件的損耗大，使用壽命不高當前我國粉碎機的易損部件生產工藝和國際先進水平還有一定差距，尤其是錘片、篩板和沖擊齒板3種易損部件，性能和使用壽命都有待進一步提升。以上3種易損部件各存在多種問題，如表1所示。要想確保易損部件和國際水平接軌，就要實現耐磨性、使用壽命、適用性和生產成本的均衡效果。

表1 不同錘片的使用性能

3.3 粉碎作業的能耗大，噪音大，效率低，產出效果和粉碎細度互相制約粗粉碎轉速不高，噪音低，而細度不夠。微粉碎和超微粉碎時轉子速度快，必然會造成噪音大，耗電量大的問題，如果降低微粉碎時的轉速，會因篩板間隙大，導致物料難以通過篩板，物料更容易和篩板摩擦發熱，將部分電耗轉化為噪音和熱能，造成粉碎機過熱，噪音大，也會使物料粉碎不均勻。因此，考慮到粉碎細度和產出效果的互相制約關系，如何綜合考量粉碎效率是廠家需要解決的問題。粉碎效率指的是要確保粉碎機的產出效率，提高飼料粉碎的經濟效益，滿足飼料廠家的需求，同時產出效果則要綜合考量物料粉碎時的電耗、噪音污染和熱能浪費等，因此，綜合來說，未來我國粉碎機的優化方向應是單位耗能低、噪音低、產出高和細度高，這就需要粉碎機企業優化粉碎機結構，研發自動化控制設備，降低電耗，提升粉碎細度（丁寧，2019）。

3.4 粉碎機的安全性和整機質量需進一步完善由于我國粉碎機廠家以中小型企業為主，因此，無法徹底保障單機粉碎機的質量。在一次粉碎機質量調查中發現，單位樣本20個粉碎機中有65%存在大小不一的質量缺陷。大型粉碎機雖然質量有保障，但面向農村個體飼料廠家的單機粉碎機質量仍舊是個大漏洞。未來需要從法律法規、行業制度等方面加強質量監管，嚴格落實質量管控，尤其是對偷工減料、材質不符合標準、安全警告標志缺失、安全防護裝置不健全等問題進行針對性解決。

3.5 谷物類粉碎機較多，草類、秸稈類粉碎機開發較少目前市面上的粉碎機主要以粉碎谷物物料為主，農村粉碎秸稈物料主要采用錘片式粉碎機，通用設備研發本身是以谷物物料為主，雖然也能粉碎草類、秸稈等物料，但能耗大，噪音大，產出效率低。而我國秸稈類資源比較豐富，未來隨著飼料產業的發展，以秸稈為代表的非常用性物料的應用范圍將會進一步增大，未來可能產生較大的市場需求。

4 我國粉碎機問題的解決對策

4.1 加大技術投入力度，研發自動化控制系統飼料粉碎機企業要提高企業競爭力，就要努力和國際水平接軌，學習國外先進的研發經驗，增強粉碎機生產中的技術投入，尤其要對未來粉碎機的發展趨勢進行前瞻性調查，主動研發自動化控制系統，提高核心技術的自主研發能力。目前國外粉碎機開始大舉挺進中國，粉碎機和配套設備的市場競爭更加激烈，企業只有加大技術投入，吸引技術人才，優化技術研發流程，才能提高企業的創新能力，增強市場核心競爭力。

4.2 調整產業格局，優化產業發展目前我國粉碎機市場充斥著大量中小型企業，這些企業以生產粉碎機單機為主，主要銷售客戶為農村個體飼料廠，這對我國飼料機械產業格局產生不利影響，致使飼料機械設備產業長期處于低級狀態。大型飼料粉碎機廠家主要集中在江蘇、浙江和上海等經濟發達城市，而中西部的中小型粉碎機企業是在原農機制造廠的基礎上演變的，這種產業格局不符合良性發展要求，缺乏合理性和科學性。未來需要政府利用財政、稅收和金融等政策，調整當地的粉碎機企業格局，建立良好的投資環境，吸引國內外優秀資本入駐，將具有一定規模和自主研發技術能力的優秀飼料機械廠家引入中西部地區，通過市場規律調整飼料機械產業格局，促使中小型企業通過合并重組的方式形成集團化大企業，提高企業競爭力。

4.3 挖掘自身產業優勢，積極投入到國際競爭環境中從20世紀90年代起，我國小型粉碎機開始出口國外，銷售市場主要以東南亞、非洲為主。雖然大型、中型粉碎機出口量較少，但整體我國積累了一定的出口經驗和出口優勢。未來隨著我國國內粉碎機產業格局的進一步優化，小型企業將會逐步退出市場競爭，大中型企業將會進一步提高我國粉碎機的核心競爭力，大型集團化企業可以以生產技術含量高、自動化程度高的大型粉碎機為主，積極發揮價格優勢，搶占歐洲、美洲等市場空白（宋玉柱，2017）。如果我國粉碎機將目光放在國際化市場，則要提高企業資金集聚性和技術集聚性，提高粉碎機和配套設備的附加值，形成國際化品牌，建立完善的售后服務體系，增強國際競爭力，擴大市場規占有率。

我國粉碎機的發展歷程和我國飼料產業的發展經歷息息相關，從20世紀90年代開始，我國飼料產業進入黃金發展期，飼料粉碎機市場需求增大，出現一定的大中型粉碎機企業。而結合當前國際粉碎機市場競爭，我國粉碎機仍以粉碎機單機為主，整體質量低，存在自動化控制系統缺失、易損部件研發、安全性能不足等問題，因此，應立足國際化競爭視角，提高技術研發程度，推進機械產業化格局優化，形成以資金集聚和技術集聚為主的集團化企業，搶占高端粉碎機市場，強化品牌效應。