環(huán)模制粒機(jī)設(shè)計(jì)CAD圖紙+說(shuō)明書(shū)

環(huán)模制粒機(jī)設(shè)計(jì)CAD圖紙+說(shuō)明書(shū),環(huán)模制粒機(jī),設(shè)計(jì),CAD,圖紙,說(shuō)明書(shū) 目 錄 緒論 3 第1章 課題背景 3 1．1課題背景 3 1．2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3 1．3研究?jī)?nèi)容 3 第2章 環(huán)模制粒機(jī)高效制粒機(jī)理研究 3 2．1環(huán)模制粒機(jī)主要結(jié)構(gòu) 3 2．2制粒過(guò)程分析 3 2．3平模和壓輥之間物料受力分析 3 2 . 4 壓輥零件圖 3 2 . 5環(huán)?？字械臄D壓力和摩擦力變化分析 3 2．6環(huán)模失效分析 3 2. 7環(huán)模顆粒機(jī)總裝圖 3 2．8本章小結(jié) 3 第3章 環(huán)?？椎氖芰\析 3 3．1環(huán)?？椎淖冃渭坝绊?3 3．2影響環(huán)?？纵S向擠壓壓強(qiáng)因素的分析 3 3．3本章小結(jié) 3 第4章 研究的意義及應(yīng)用 3 4 . 1 研究的意義 3 4 . 2 制粒機(jī)的設(shè)計(jì)優(yōu)化在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用 3 4 . 3飼料顆粒機(jī)發(fā)展淺談 3 總 結(jié) 3 致 謝 3 參考文獻(xiàn) 3 摘要 環(huán)模制粒機(jī)是飼料機(jī)械四大主機(jī)之一，很大程度上決定了飼料加工產(chǎn)量，在飼料加工過(guò)程中占有非常重要的地位。目前，國(guó)內(nèi)在環(huán)模制粒機(jī)制粒機(jī)理方面的研究幾乎是空白，而且制粒機(jī)與國(guó)外同類(lèi)型設(shè)備相比仍然存在結(jié)構(gòu)不合理，生產(chǎn)效率偏低、能耗偏高等缺陷，這極大地制約了產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。研究環(huán)模制粒機(jī)理與結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，對(duì)提升飼料機(jī)械整體設(shè)計(jì)、制造水平，促進(jìn)飼料工業(yè)的發(fā)展具有重要的理論意義與實(shí)用價(jià)值。 關(guān)鍵詞：環(huán)模，壓輥，制粒機(jī)，制粒機(jī)理，優(yōu)化 Abstract Rotating ring die pellet mill is the key device of producing pellet feed，to a large extent determines the production of feed processing．And now Rotating ring die pellet mill is widely used in animal husbandry,poultry industry,fisheries，and so on．At present，the pelleting mechanism study ofthe rotating ring die pellet mill is few in china．Comparing the pellet mill with the same type of foreign，there are still many defects，such as irrational structure，low productivity,high energy consumption，which significantly restricted the international competitiveness of our products．studying the pelleting mechanism and structural optimization of rotating ring die pellet mill，to enhance the whole machine designing and manufacturing level，to promote the development of feed industry has an important theoretical significance and practical value． Key words：rotating ring die，roller,pellet mill，pelleting mechanism，optimization 緒論 回顧過(guò)去，展望未來(lái)中國(guó)機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，我們不難看到，中國(guó)機(jī)械行業(yè)得到了前所未有的高速發(fā)展。在21世紀(jì)，世界機(jī)械工業(yè)進(jìn)入前所未有的高速發(fā)展階段，特別是作為有“世界工廠”之稱(chēng)的中國(guó)，機(jī)械行業(yè)更是迅猛發(fā)展。在向機(jī)械行業(yè)提供了新的機(jī)遇的同時(shí)，也向我們提出的新的挑戰(zhàn)；機(jī)械行業(yè)涉及面相當(dāng)廣泛，如：工程、建筑、汽車(chē)、船舶、電子、石化、電力、電氣、儀器儀表、物流、醫(yī)療、飲食、環(huán)保、紡織等等，涉及到一個(gè)國(guó)家的國(guó)計(jì)民生的方方面面，都是國(guó)家支柱性的重要行業(yè)，對(duì)這些行業(yè)的發(fā)展和影響也起著至關(guān)重要的作用。 經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的努力，我國(guó)機(jī)械工業(yè)已經(jīng)逐步發(fā)展成為具有一定綜合實(shí)力的制造業(yè)，初步確立了在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的支柱地位。 “十五”期間，黨明確提出要把機(jī)械工業(yè)、汽車(chē)工業(yè)建成國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。按照這一戰(zhàn)略要求，原機(jī)械工業(yè)部會(huì)同原國(guó)家計(jì)劃委員會(huì)制定了《機(jī)械工業(yè)振興綱要》，經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)頒布實(shí)施，要求到基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械工業(yè)的振興，使之成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。 “十一五”初期，原機(jī)械工業(yè)部按照黨的會(huì)議精神，制定了著重打好“三大戰(zhàn)役”的戰(zhàn)略方針。在此期間，機(jī)械工業(yè)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。突出表現(xiàn)在機(jī)械工業(yè)產(chǎn)值在全國(guó)工業(yè)中的比重逐步上升，生產(chǎn)保持穩(wěn)定增長(zhǎng)，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)提供了大量可靠裝備；先進(jìn)制造技術(shù)得到大量采用，同時(shí)在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化方面取得重大進(jìn)展；研制、制造重大、精密、成套裝備的能力顯著提高；全方位、多層次的對(duì)外開(kāi)放格局基本形成，機(jī)械行業(yè)產(chǎn)品出口的迅速增長(zhǎng)，有力地支持了機(jī)械工業(yè)乃至全國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展；體制改革取得突破性進(jìn)展，市場(chǎng)機(jī)制已在機(jī)械工業(yè)發(fā)展中起主導(dǎo)作用，以建立現(xiàn)代企業(yè)制度為目標(biāo)的國(guó)有企業(yè)改革穩(wěn)步推進(jìn)，民營(yíng)企業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)成為機(jī)械工業(yè)發(fā)展的新興力量。 簡(jiǎn)而言之，機(jī)械行業(yè)已成為國(guó)家支柱性的重要行業(yè)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，同時(shí)對(duì)其他行業(yè)的發(fā)展和影響也起著至關(guān)重要的作用。 第1章 課題背景 1．1課題背景 飼料工業(yè)是隨著動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)和飼料科學(xué)的發(fā)展，在工業(yè)化水平提高并達(dá)到一定階段后逐步發(fā)展起來(lái)的跨行業(yè)、跨部門(mén)、跨學(xué)科的新興工業(yè)。它包括五大部分：飼料原料生產(chǎn)、飼料加工、飼料添加劑生產(chǎn)、飼料機(jī)械生產(chǎn)和飼料科研教育、制標(biāo)、監(jiān)測(cè)檢測(cè)等服務(wù)體系。近年來(lái)，中國(guó)飼料工業(yè)穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展，目前全國(guó)有飼料企業(yè)1．5萬(wàn)多家，從業(yè)人員約50多萬(wàn)人，中國(guó)飼料業(yè)改革開(kāi)放后年平均發(fā)展速度保持在20％以上，已完成了從手工作坊式的生產(chǎn)到世界第二大飼料生產(chǎn)國(guó)的飛越，飼料工業(yè)已成為中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一。隨著飼料工業(yè)的迅速發(fā)展，飼料機(jī)械的需求越來(lái)越大，要求也來(lái)越高。研發(fā)高品質(zhì)、高效率的飼料機(jī)械產(chǎn)品已成為支持飼料工業(yè)發(fā)展的迫切需求。 　 飼料顆粒機(jī)是飼料機(jī)械行業(yè)必不可少的機(jī)械，可分為環(huán)模飼料顆粒機(jī)、平模飼料顆粒機(jī)、對(duì)輥飼料顆粒機(jī)。 環(huán)模制粒機(jī)是飼料機(jī)械四大主機(jī)之一，其生產(chǎn)的顆粒飼料以其眾多優(yōu)點(diǎn)在我國(guó)得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。相應(yīng)地，制粒工藝是絕大多數(shù)飼料廠采用的加工工藝技術(shù)，也是飼料工業(yè)十分重視并不斷取得進(jìn)展的重要工藝，世界谷物飼料有將近75％是以顆粒形狀生產(chǎn)的。可見(jiàn)，環(huán)模制粒機(jī)是生產(chǎn)顆粒飼料的主要飼料機(jī)械設(shè)備，其性能在很大程度上決定了飼料加工產(chǎn)量，在飼料加工過(guò)程中占有非常重要的地位。 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)飼料機(jī)械企業(yè)在環(huán)模制粒機(jī)的設(shè)計(jì)、制造領(lǐng)域不斷進(jìn)步，產(chǎn)品的外觀、性能指標(biāo)不斷提高，與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的差距也在不斷縮小，但我國(guó)的環(huán)模制粒機(jī)大都是在國(guó)外制粒技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)產(chǎn)品基礎(chǔ)之上進(jìn)行變型設(shè)計(jì)而生產(chǎn)制造的，在制粒機(jī)理方面的研究還幾乎是空白，這直接導(dǎo)致與國(guó)外同類(lèi)型設(shè)備相比較，我國(guó)的制粒機(jī)仍然存在結(jié)構(gòu)不合理，生產(chǎn)效率偏低、能耗偏高等缺陷。其中，環(huán)模的使用壽命和生產(chǎn)效率低下問(wèn)題尤為突出，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的環(huán)模使用壽命短已成為一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，環(huán)模制粒機(jī)的環(huán)模容易出現(xiàn)使用壽命短、堵模、制粒質(zhì)量差等諸多問(wèn)題，這極大地制約了產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。 研究環(huán)模制粒機(jī)理與結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，對(duì)設(shè)計(jì)出具有國(guó)際先進(jìn)水平的制粒機(jī)具有積極的推進(jìn)作用，對(duì)提高制粒質(zhì)量與制粒效率，提升我國(guó)制粒機(jī)產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力、進(jìn)而提升飼料機(jī)械整體設(shè)計(jì)、制造水平，促進(jìn)飼料工業(yè)的發(fā)展具有重要的理論意義與實(shí)用價(jià)值。 1．2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 制粒的歷史實(shí)際上可以追溯到1900年，近一個(gè)世紀(jì)來(lái)，飼料工作者在實(shí)踐中積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，致力于改善制粒機(jī)性能，提高顆粒飼料性能。 1．2．1環(huán)模制粒機(jī)國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況 圖1．1鑄模式制粒機(jī)示意圖圖 1．2擠壓式制粒機(jī)示意圖 圖1．3 Schueler型制粒機(jī)示意圖 圖1．4平模制粒機(jī)示意圖 圖1．5環(huán)模制粒機(jī)示意圖 世界上第一臺(tái)與制粒機(jī)有相似功能的機(jī)器是一臺(tái)鑄模式設(shè)備，如圖1．1所示。在其機(jī)械結(jié)構(gòu)上類(lèi)似于現(xiàn)在的煤球機(jī)，由一對(duì)形狀相同、等速相對(duì)旋轉(zhuǎn)的壓輥(壓輥表面鑄有凹穴)組成，物料進(jìn)入壓輥表面的凹穴，自上而下受到壓縮，壓制成形的顆粒具有兩個(gè)凹穴的合成形狀。用該設(shè)備可以壓制成各種形狀的顆粒，如三角形、菱形、橢圓形、紐扣形、圓形等等。這種形式的鑄模式設(shè)備，由于其壓縮時(shí)間非常短，飼料顆粒的密度低、強(qiáng)度較小，生產(chǎn)效率低下，能耗高，所以，該工藝并沒(méi)有被廣泛采用。 1910年左右，世界上第一臺(tái)擠壓式制粒機(jī)問(wèn)世，如圖1．2所示。該制粒機(jī)的工作原理與現(xiàn)在的擠壓式制粒機(jī)基本相同，靠旋轉(zhuǎn)的螺旋輸送器強(qiáng)制將物料向前推進(jìn)、擠壓并通過(guò)環(huán)?？仔纬芍鶢铑w粒，并在出料口切刀的作用下，切斷成粒狀顆粒。這種制粒機(jī)的生產(chǎn)效率不高，而且需要使用蒸煮膨化機(jī)，生產(chǎn)成本大大提高。 到1920年，斯凱勒(SchMeler)提出了壓縮法制粒，這種設(shè)備安裝有兩個(gè)帶有排出孔的齒輪成形模具的軋輥，如圖1．3所示。在牙狀形齒輪根部有圓柱形的小孔，齒輪等速相對(duì)旋轉(zhuǎn)，物料進(jìn)入齒輪的嚙合空間，受到擠壓力的作用，經(jīng)根部小孔擠出，被裝在齒輪內(nèi)腔的切刀切斷成顆粒，并排出孔外。與鑄模法和擠壓法相比，這種制粒方法或多或少帶有剛性擠壓，機(jī)械磨損程度大，費(fèi)用也高。 1920年期間，在總結(jié)了許多制粒機(jī)工作原理的基礎(chǔ)上，研制成功了第一臺(tái)平模制粒機(jī)，如圖1．4所示。這種機(jī)器裝有圍繞中心軸回轉(zhuǎn)的滾輪，迫使物料擠壓向下，通過(guò)水平固定模板的?？?，旋轉(zhuǎn)切刀把飼料切割成一定長(zhǎng)度的顆粒飼料。平模制粒機(jī)的平模和滾輪上各處的圓周速度不等，平模上的物料受到的離心力大小也不相同，因而在平模工作平面上的負(fù)荷是不均勻的。不過(guò)，當(dāng)時(shí)歐洲許多飼料廠與干草廠卻普遍采用一種平置鑄模制粒機(jī)，其數(shù)個(gè)壓輥置于同一平面繞直立軸旋轉(zhuǎn)，而將粉料經(jīng)由固定的水平鑄模?？讛D出。 幾乎在同一時(shí)期，世界上第一臺(tái)環(huán)模制粒機(jī)研制成功，如圖1．5所示。到了1920年，制粒機(jī)已發(fā)展成使用環(huán)模結(jié)構(gòu)，迫使物料通過(guò)環(huán)?？椎臋C(jī)器設(shè)備，最初的環(huán)模制粒機(jī)只使用一個(gè)壓輥，以后演變成兩個(gè)、三個(gè)壓輥，利用壓輥的擠壓力將粉狀物料經(jīng)由環(huán)模的環(huán)模孔中擠出。經(jīng)過(guò)不斷地改進(jìn)，現(xiàn)在的環(huán)模制粒機(jī)不僅采用了主動(dòng)滾輪，而且還采用更為普遍的主動(dòng)環(huán)模。環(huán)模制粒機(jī)是環(huán)?？恐鬏S傳動(dòng)而回轉(zhuǎn)，其內(nèi)有兩個(gè)或者三個(gè)壓輥，工作時(shí)壓輥將粉狀物料壓入環(huán)模孔中，擠出成形后呈圓柱形，并被固定切刀切斷成顆粒飼料。其主要特點(diǎn)是環(huán)模與壓輥接觸線上各處線速度相等，所以無(wú)額外的摩擦力，全部的擠壓力都被用來(lái)制粒。這種環(huán)模式制粒機(jī)制粒質(zhì)量較好，生產(chǎn)效率高，能耗比其他幾種要少，在飼料加工廠中應(yīng)用最為廣泛。在此基礎(chǔ)上，環(huán)模制粒機(jī)性能不斷被改善，而于其后的60年，支配了整個(gè)飼料業(yè)。環(huán)模式顆粒機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展，提高了其機(jī)械性能和強(qiáng)度。根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際需要，今后制粒機(jī)的設(shè)計(jì)將向大環(huán)模、大功率和大型號(hào)方向 發(fā)展。 從環(huán)模制粒機(jī)發(fā)展的整個(gè)歷程來(lái)看，環(huán)模制粒機(jī)的工作原理沒(méi)有變化，而環(huán)模制粒機(jī)的制造水平和技術(shù)性能大有改進(jìn)。目前世界上使用較為廣泛，比較典型的環(huán)模制粒機(jī)主要有以下幾種： CPM公司生產(chǎn)的環(huán)模制粒機(jī)采用斜齒齒輪減速箱傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，齒輪減速箱可以通過(guò)手動(dòng)換擋實(shí)現(xiàn)雙速交換。環(huán)模固定在大齒輪傳遞的空心軸上旋轉(zhuǎn)，壓輥則固定在用制動(dòng)裝置固定的實(shí)心軸上，為動(dòng)模型制粒機(jī)。環(huán)模采用三分式環(huán)模夾固定，裝拆方便，配有自動(dòng)循環(huán)潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)備，使用更安全。 Biflaler公司生產(chǎn)的環(huán)模制粒機(jī)機(jī)采用雙壓輥、環(huán)模式、單電機(jī)三角皮帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。單位生產(chǎn)效率高，運(yùn)行費(fèi)用低，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，操作維修方便。系統(tǒng)可以方便地實(shí)行自動(dòng)潤(rùn)滑和自動(dòng)控制。采用單電機(jī)側(cè)傳動(dòng)，空心軸、環(huán)模、主軸、壓輥和大皮帶傳動(dòng)等總成，外加皮帶傳動(dòng)的張力等均由主軸尾部懸臂支承，承載負(fù)荷大、且屬于偏載荷狀態(tài)。設(shè)計(jì)、驗(yàn)算和裝配的配合要求較高。 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)顆粒機(jī)的著名企業(yè)主要有兩家：江蘇牧羊集團(tuán)(沿用英國(guó)UMT公司的技術(shù))和江蘇正昌集團(tuán)(沿用美國(guó)CPM公司的技術(shù))。1960年江蘇牧羊集團(tuán)引進(jìn)了英國(guó)UMT公司的顆粒機(jī)，在逐步消化吸收的過(guò)程中，70年代研制出了我國(guó)第一臺(tái)顆粒機(jī)。通過(guò)多年努力，江蘇牧羊集團(tuán)現(xiàn)已開(kāi)發(fā)研制了各種性能優(yōu)越的飼料、糧食機(jī)械產(chǎn)品100多個(gè)系列，600多個(gè)品種，可以承接從普通畜禽飼料到高檔水產(chǎn)膨化料的各類(lèi)飼料成套交鑰匙工程，充分滿足了用戶的需求。同時(shí)，一些科研機(jī)構(gòu)和高校也開(kāi)始對(duì)環(huán)模制粒機(jī)進(jìn)行研制，先后有商都牧機(jī)廠、阜新牧機(jī)總廠、華中農(nóng)學(xué)院、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所、漁業(yè)機(jī)械儀器研究所和上海市飼料研究所對(duì)環(huán)模顆粒機(jī)進(jìn)行了研制。我國(guó)的環(huán)模制粒機(jī)技術(shù)正朝著自主創(chuàng)新的道路前進(jìn)，己取得了一定的成效，產(chǎn)品的外觀、性能指標(biāo)不斷提高，與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的差距也在不斷縮小。 1．2．2環(huán)模制粒機(jī)制粒原理國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 近20年來(lái)，顆粒飼料以其眾多優(yōu)點(diǎn)在我國(guó)得到了廣泛的推廣和應(yīng)用，但在飼料生產(chǎn)中，顆粒飼料質(zhì)量問(wèn)題仍很常見(jiàn)。究其原因，主要是國(guó)內(nèi)廠家對(duì)顆粒飼料的制粒機(jī)理及其影響因素缺乏深入的研究。國(guó)外針對(duì)環(huán)模制粒機(jī)制粒機(jī)理的研究很多，也很全面，但是大部分研究成果都處于保密狀態(tài)。目前，國(guó)內(nèi)環(huán)模制粒機(jī)機(jī)理研究很少，缺乏對(duì)制粒過(guò)程全面系統(tǒng)的研究。主要的研究有：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所的鐘啟新和齊廣海從物料特性和粉狀物料之間的作用力之間的關(guān)系分析了制粒機(jī)理，并結(jié)合試驗(yàn)，分析了影響制粒過(guò)程的物料特性因素和環(huán)模、壓輥的結(jié)構(gòu)參數(shù)。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)的李忠平教授對(duì)制粒過(guò)程中飼料發(fā)生的物理和化學(xué)變化進(jìn)行了探討，指出正確認(rèn)識(shí)這些變化，對(duì)合理選擇制粒參數(shù)，提高飼料產(chǎn)品質(zhì)量，免除不必要的損失，增強(qiáng)產(chǎn)品在市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)能力有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 現(xiàn)如今通常把制粒室內(nèi)分布的物料層分為三個(gè)不同的區(qū)域：供料區(qū)、變形壓緊區(qū)和擠壓成形區(qū)。重慶通威飼料有限公司的田鵬飛發(fā)現(xiàn)供料區(qū)內(nèi)物料層厚度發(fā)生變化時(shí)，變形壓緊區(qū)和擠壓成形區(qū)的長(zhǎng)度也會(huì)發(fā)生變化，分析了供料區(qū)內(nèi)物料層厚度存在一最佳值，能最大程度地提高環(huán)模制粒機(jī)的生產(chǎn)效率。粉狀物料特性，如泊松比、摩擦系數(shù)等，對(duì)環(huán)模制粒機(jī)環(huán)模孔中的軸向擠壓力和環(huán)?？妆谂c物料的摩擦力大小的影響較大；而環(huán)?？组L(zhǎng)徑比也會(huì)對(duì)軸向擠壓力和摩擦力的大小造成一定的影響，因此，針對(duì)不同特性的物料時(shí)，應(yīng)該設(shè)計(jì)出不同長(zhǎng)徑比的環(huán)模。鄭州大學(xué)的孟令啟等對(duì)環(huán)模和壓輥系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，詳盡闡述了設(shè)計(jì)方法、原理、過(guò)程及一般原則，從而使環(huán)模和壓輥系統(tǒng)設(shè)計(jì)有一定的規(guī)律可循。當(dāng)壓制不同物料時(shí)，需要對(duì)環(huán)模制粒機(jī)的主要參數(shù)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，主要包括環(huán)模的轉(zhuǎn)速、尺寸、環(huán)?？椎慕Y(jié)構(gòu)等。 1．2．3環(huán)模制粒機(jī)性能?chē)?guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 環(huán)模制粒機(jī)性能主要從制粒質(zhì)量、生產(chǎn)效率、環(huán)模使用壽命和制粒機(jī)能耗四個(gè)方面來(lái)評(píng)價(jià)。目前國(guó)內(nèi)的環(huán)模制粒機(jī)性能仍然存在制粒質(zhì)量差，生產(chǎn)效率偏低、使用壽命很短以及能耗偏高等缺陷，這極大地限制了國(guó)內(nèi)環(huán)模制粒機(jī)技術(shù)的發(fā)展。相關(guān)的研究現(xiàn)狀如下： 在制粒質(zhì)量方面，研究表明，飼料顆粒的性能可隨顆粒質(zhì)量的改善而得到提高。影響顆粒質(zhì)量的幾個(gè)因素及比重分別為：配方40％、粉碎粒度20％、調(diào)質(zhì)20％、環(huán)模工藝參數(shù)15％、冷卻干燥5％t17J。通過(guò)對(duì)干燥的與脫水的苜蓿草在相同的調(diào)制水分與溫度下進(jìn)行的顆粒質(zhì)量對(duì)比試驗(yàn)，可以看出物料特性對(duì)飼料顆粒質(zhì)量的影響。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，壓制成形的飼料顆粒會(huì)出現(xiàn)粉化率高的現(xiàn)象。研究表明，控制制粒過(guò)程中的粉化率的關(guān)鍵在于制粒前處理、環(huán)模制粒機(jī)的工況以及制粒后處理。而環(huán)模的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)環(huán)模制粒機(jī)的制粒質(zhì)量有直接的影響，加工配合飼料多選用圓柱形?？椎沫h(huán)模，但是如果飼料中的粗纖維含量高，環(huán)模的環(huán)?？诪橥忮F形孔，可以起到緩壓的作用。環(huán)模的孔徑與環(huán)?？椎拈L(zhǎng)度之比稱(chēng)為長(zhǎng)徑比，長(zhǎng)徑比是一重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)，一般孔徑大者開(kāi)孔率高，環(huán)?？缀穸刃?，顆粒硬度小，制粒質(zhì)量差。增大環(huán)?？椎暮穸?，可以增加顆粒的硬度，但是制粒產(chǎn)量相應(yīng)減小。過(guò)世東教授在對(duì)大豆皮制粒的研究中，指出了長(zhǎng)徑比對(duì)顆粒飼料的硬度、粉化率的影響程度較水分和顆粒粒度要弱。提高飼料顆粒質(zhì)量的方法有很多，可以通過(guò)優(yōu)化環(huán)模制粒機(jī)的工藝參數(shù)來(lái)提高制粒質(zhì)量。 隨著飼料工業(yè)的蓬勃發(fā)展，如何充分發(fā)揮制粒機(jī)生產(chǎn)能力，確保其穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)成了各企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵。因此，這方面的研究比較多。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧研究所的付慧生通過(guò)改變粉狀物料在調(diào)制器內(nèi)的調(diào)質(zhì)效果和制粒機(jī)工藝參數(shù)，分析粉狀飼料水分，模輥間隙及環(huán)?？组L(zhǎng)徑比對(duì)制粒生產(chǎn)效率、制粒能耗和飼料質(zhì)量的影響。研究結(jié)果證明了在保證顆粒質(zhì)量的前提下，可以通過(guò)調(diào)節(jié)水分添加量、模輥間隙和環(huán)模孔長(zhǎng)徑比等工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)提高環(huán)模制粒機(jī)的生產(chǎn)效率，降低制粒能耗的目的。 國(guó)內(nèi)的制粒機(jī)與國(guó)外相比而言，還有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)上的差距，其中環(huán)模能耗問(wèn)題尤為突出，如何降低環(huán)模制粒機(jī)能耗，降低生產(chǎn)成本已成為現(xiàn)如今研究的一個(gè)主要方向。謝正軍等對(duì)制粒影響因素的研究中發(fā)現(xiàn)原料被粉碎得越細(xì)，表面積就越大，水熱處理時(shí)，易吸水吸熱，易壓制成形。但過(guò)細(xì)的粒度會(huì)使物料的摩擦系數(shù)減小，影響攫取角，即會(huì)降低制粒產(chǎn)量，也會(huì)增加粉碎電耗；粒度過(guò)大，不利于水熱調(diào)節(jié)，制粒質(zhì)量差，還會(huì)增加模輥的磨損和制粒機(jī)的能耗。Rolfe，L．A．則指出隨環(huán)模轉(zhuǎn)速的增高，擠壓力會(huì)減小，但是比機(jī)械能會(huì)增加，顆粒溫度會(huì)升高，環(huán)模制粒機(jī)能耗也會(huì)增加。一般情況下，環(huán)?？字睆叫〉沫h(huán)模，應(yīng)采用較高的線速度，而環(huán)?？字睆酱蟮沫h(huán)模則應(yīng)采用較低的線速度。環(huán)模的線速度會(huì)影響制粒的效率、能耗和顆粒的堅(jiān)實(shí)度。在一定范圍內(nèi)，環(huán)模的線速度提高，產(chǎn)量增加、能耗提高，顆粒的硬度和粉化率指數(shù)上升。粉碎粒度越細(xì)，熟化時(shí)添加的蒸汽越多，造成能耗和電耗越大；反之，粒度越粗，能耗和電耗越小。 1．3研究?jī)?nèi)容 1．3．1環(huán)模制粒機(jī)高效制粒機(jī)理的研究 制粒技術(shù)起源于國(guó)外，國(guó)外畜牧業(yè)較發(fā)達(dá)的國(guó)家對(duì)制粒機(jī)理的研究較為全面和深刻。而國(guó)內(nèi)制粒設(shè)備大都是購(gòu)買(mǎi)國(guó)外相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行變型設(shè)計(jì)的產(chǎn)物，缺乏自主創(chuàng)新。國(guó)外大部分的研究成果處于保密狀態(tài)，國(guó)內(nèi)研究院所和企業(yè)在對(duì)制粒過(guò)程的研究中，很多部分還處于探索階段，缺乏全面系統(tǒng)的研究。本文有必要針對(duì)環(huán)模制粒機(jī)的制粒過(guò)程與機(jī)理進(jìn)行研究，分析制粒過(guò)程中的影響因素，為提升環(huán)模制粒機(jī)整體性能奠定理論基礎(chǔ)。 1．3．2環(huán)模制粒機(jī)環(huán)模和壓輥結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化 環(huán)模制粒機(jī)中，環(huán)模和壓輥是最重要的工作部件和磨損部件，其性能和質(zhì)量好壞將直接影響制粒機(jī)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。環(huán)模的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)制粒過(guò)程的影響很大，一個(gè)性能良好的環(huán)模設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到環(huán)模的選材、直徑、壓縮比、模孔形狀、開(kāi)孔率、環(huán)模厚度、有效長(zhǎng)度、?？椎呐挪挤绞降纫蛩亍Ｍㄟ^(guò)優(yōu)化環(huán)模和壓輥的結(jié)構(gòu)參數(shù)，對(duì)提升環(huán)模制粒機(jī)的整體性能具有重要的作用。 1．3．3環(huán)模制粒機(jī)能耗分析研究 環(huán)模制粒機(jī)能耗問(wèn)題一直被很多科研院所和生產(chǎn)廠家所忽視，制粒能耗在制粒成本中占有一定的比重，能耗過(guò)高制約了企業(yè)的生產(chǎn)效益。因此，有必要通過(guò)理論分析與工藝試驗(yàn)來(lái)研究環(huán)模制粒機(jī)能耗影響因素，為實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗提供依據(jù)。 第2章 環(huán)模制粒機(jī)高效制粒機(jī)理研究 環(huán)模制粒機(jī)機(jī)理的研究對(duì)提高環(huán)模制粒機(jī)性能起著至關(guān)重要的作用，但是目前國(guó)內(nèi)針對(duì)環(huán)模制粒機(jī)機(jī)理的研究很少，基本屬于空白狀態(tài)。本章將通過(guò)物料受力分析、環(huán)?？资芰\析等，為制粒機(jī)性能優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。 2．1環(huán)模制粒機(jī)主要結(jié)構(gòu) 環(huán)模制粒機(jī)主要由喂料器、調(diào)質(zhì)器、顆粒制造器、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)及潤(rùn)滑系統(tǒng)組成，(如圖2．1所示)。 1．機(jī)座2．磁鐵3．下料斜槽4．壓粒室5．門(mén)蓋6．主傳動(dòng)箱7．調(diào)速電機(jī) 8．減速器9．料斗10．下料插f-j 1 1．給料器12．調(diào)質(zhì)器13．調(diào)質(zhì)器減速器 14．調(diào)質(zhì)器電機(jī)15、端蓋16．聯(lián)軸器17．主電機(jī)18．行程開(kāi)關(guān)19．加油系統(tǒng) 圖2．I環(huán)模制粒機(jī)基本結(jié)構(gòu) 喂料器由電磁調(diào)速電機(jī)、減速器、聯(lián)軸器、絞龍軸及絞龍殼體等組成。調(diào)速電機(jī)是由變頻電機(jī)和減速器組成，它與變頻器配合使用，通過(guò)變頻器控制調(diào)速電機(jī)，可改變其輸出轉(zhuǎn)速。喂料絞龍由絞龍殼體、絞龍軸和帶座軸承等組成，由可調(diào)速電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)絞龍軸。 調(diào)質(zhì)器由電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、調(diào)質(zhì)轉(zhuǎn)子和殼體、加蒸汽口等部分組成。其功能是注入蒸汽，將配合粉狀物料調(diào)質(zhì)到一定的溫度和濕度后送入制粒室制粒。調(diào)質(zhì)器殼體由不銹鋼制成。 顆粒制粒室主要由主電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)子、環(huán)模、壓輥、刮刀、切刀組件及機(jī)身和門(mén)等組成。經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)器調(diào)質(zhì)的粉狀物料，由旋轉(zhuǎn)喂料錐和前板上兩個(gè)偏轉(zhuǎn)刮刀將物料均勻地送入兩個(gè)壓輥與環(huán)模組成的壓制區(qū)，通過(guò)環(huán)模和壓輥兩個(gè)相對(duì)旋轉(zhuǎn)件對(duì)粉狀物料逐漸擠壓而擠入環(huán)?？字谐尚?，并不斷向外端擠出，并由切刀把成形顆粒切成所需的長(zhǎng)度，最后成形顆粒從出料口排出。 環(huán)模制粒機(jī)中，環(huán)模和壓輥是最重要的工作部件和磨損部件，其性能和質(zhì)量好壞將直接影響制粒機(jī)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。環(huán)模是一種多孔環(huán)形易損件，薄壁、環(huán)?？拙o密分布、制造和裝配尺寸精度要求高。環(huán)模的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)制粒過(guò)程的影響很大，一個(gè)性能良好的環(huán)模設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到環(huán)模的選材、直徑、壓縮比、環(huán)模孑L形狀、開(kāi)孔率、環(huán)模厚度、有效長(zhǎng)度、?？椎呐挪挤绞降纫蛄摇Ｍ瑫r(shí)，環(huán)模的轉(zhuǎn)速對(duì)制粒產(chǎn)量、顆粒成形率也有較大的影響，最佳環(huán)模線速度可以提高環(huán)模制粒機(jī)生產(chǎn)效率，還能提高制粒質(zhì)量和降低制粒能耗。壓輥由于和環(huán)模的線速度基本相等，且壓輥的直徑僅為環(huán)模內(nèi)徑的0.4-0.47，因此壓輥磨損率是環(huán)模的2．5倍左右。所以，壓輥一般用高碳合金鋼或用與壓模同樣的材料制造。為了增強(qiáng)制粒過(guò)程中物料的攫取能力，壓輥表面常采用增加摩擦力和耐磨的措施，通常在輥面沿軸向拉絲或開(kāi)凹坑，且槽溝不出兩端，以免端部跑料。 國(guó)外生產(chǎn)的壓輥也有輥面堆焊碳化鎢，這樣既增加了摩擦面，又增加了耐磨性。環(huán)模和壓輥?zhàn)詈猛瑫r(shí)更換，如果環(huán)模和壓輥僅換其一，將加速模輥的磨損。為了減少昂貴的環(huán)模耗用量，常舍輥保模，延長(zhǎng)壓模使用壽命。 2．2制粒過(guò)程分析 在飼料工業(yè)中，將粉狀飼料原料或粉狀飼料經(jīng)過(guò)水、熱調(diào)質(zhì)并通過(guò)機(jī)械壓縮且強(qiáng)制通過(guò)環(huán)?？锥酆铣尚蔚倪^(guò)程，稱(chēng)之為制粒。研究環(huán)模制粒機(jī)的制粒機(jī)理即研究顆粒成形的過(guò)程。 2．2．1制粒機(jī)工作原理 模輥在工作過(guò)程中，環(huán)模在電機(jī)主動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)下以一定的轉(zhuǎn)速順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；隨著調(diào)質(zhì)好的物料進(jìn)入制粒室，物料開(kāi)始被攝入工作區(qū)，壓輥借助工作區(qū)內(nèi)摩擦力的作用也開(kāi)始順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。隨著模輥的旋轉(zhuǎn)，攝入的物料向前移動(dòng)加快，擠壓力和物料的密度逐漸增加。當(dāng)擠壓力增大到足以克服?？變?nèi)物料與內(nèi)壁的摩擦力時(shí)，具有一定密度和粘結(jié)力的物料就被擠壓進(jìn)環(huán)?？變?nèi)。由于模輥的不斷旋轉(zhuǎn)，物料不斷被擠壓進(jìn)環(huán)模孔，因此，環(huán)模孔內(nèi)的物料經(jīng)成形后被連續(xù)擠壓出環(huán)?？?，并由切刀切斷，形成顆粒狀飼料。 如下圖2．2所示，根據(jù)粉狀飼料在被擠壓過(guò)程中不同的狀態(tài)，可將其分為3個(gè)區(qū)域，即供料區(qū)、變形壓緊區(qū)和擠壓成形區(qū)。 圖2．2環(huán)模制粒機(jī)制粒原理示意圖 1)供料區(qū)：由于環(huán)模和壓輥形成的楔形角大于物料層的臨界磨擦角，物料層不會(huì) 被攫入，而隨著環(huán)模向前移動(dòng)，只是堆積在環(huán)模和壓輥之間，隨著變形壓緊區(qū)內(nèi)物料層的前移，逐步補(bǔ)進(jìn)由環(huán)模和壓輥轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不斷形成的新的壓緊區(qū)空間內(nèi)。在供料區(qū)內(nèi)，物料基本不受機(jī)械外力的影響，但由于環(huán)模的旋轉(zhuǎn)，物料會(huì)受到離心力的影響，使得物料緊貼在環(huán)模的內(nèi)壁上。 2)變形壓緊區(qū)：由環(huán)模和壓輥形成的工作楔形角小于物料層的臨界磨擦角，物料層被帶動(dòng)隨環(huán)模和壓輥的轉(zhuǎn)動(dòng)而同步運(yùn)動(dòng)，向擠壓成形區(qū)移動(dòng)，且隨著變形壓緊區(qū)內(nèi)任一斷面面積在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的不斷減小，物料層被逐漸壓緊，物料密度不斷增大，但其內(nèi)部各點(diǎn)的壓強(qiáng)還不足以克服環(huán)?？變?nèi)壁的磨擦阻力，所以物料層只是不斷被壓縮，但并沒(méi)有向環(huán)?？變?nèi)流動(dòng)。隨著擠壓力的逐漸增大，粉粒體間空隙逐步減小，物料產(chǎn)生不可逆塑性變形。 3)擠壓成形區(qū)：在擠壓成形區(qū)內(nèi)，環(huán)模和壓輥之間的間隙越來(lái)越小，擠壓力急劇 增大，粉粒體之間接觸表面積增大，產(chǎn)生較好的粘結(jié)性，并被擠壓進(jìn)環(huán)模孔內(nèi)。此時(shí)的飼料顆粒會(huì)產(chǎn)生彈性變形和塑性變形等組合變形，因此顆粒密實(shí)程度較大。物料被擠壓出環(huán)?？字笥幸欢ǖ幕貜椔?，即飼料顆粒的直徑略大于環(huán)模孑L直徑。物料的物理性質(zhì)、環(huán)模的長(zhǎng)徑比都會(huì)影響成形飼料顆粒的回彈率。 從環(huán)模和壓輥工作示意圖2．3中可看出，擠壓力在物料開(kāi)始被擠壓進(jìn)環(huán)?？讜r(shí)達(dá)到最大值，并基本保持到D點(diǎn)。從D點(diǎn)開(kāi)始卸壓直到F點(diǎn)，擠壓力逐漸降到零。DF段存在擠壓力的原因是經(jīng)過(guò)D點(diǎn)的殘余物料在DF段出現(xiàn)膨脹。物料轉(zhuǎn)過(guò)F點(diǎn)之后，壓模內(nèi)表面出現(xiàn)經(jīng)膨脹的環(huán)狀粘附層。該粘附層的厚度與模輥間隙、模輥支承結(jié)構(gòu)的剛性及殘余物料的膨脹程度有關(guān)系。環(huán)模和壓輥之間的間隙越大，殘余物料層厚度就越厚，膨脹越甚，粘附層也就會(huì)越厚。 圖2．3環(huán)模與壓輥工作示意圖 過(guò)環(huán)模圓心O點(diǎn)引一條射線通過(guò)擠壓區(qū)臨界點(diǎn)，交環(huán)模和壓輥于A，Al兩點(diǎn)，分別作壓輥表面A點(diǎn)的切線和壓模表面AI點(diǎn)的切線，兩切線相交于C點(diǎn)，∠ACA1即為模輥對(duì)物料的攫入角β。開(kāi)始攫入物料時(shí)角β最大，稱(chēng)為最大攫入角β。當(dāng)某一物料不斷被擠壓的過(guò)程中，攫入角D會(huì)從最大逐漸減小，最后變?yōu)榱?。攫取角β?shí)際上是環(huán)模和壓輥形成的楔形角。物料能被模輥攫入的條件是：β小于或等于物料、壓輥之間的摩擦角與物料內(nèi)摩擦角之和。這一條件說(shuō)明，當(dāng)物料特性一定時(shí)，β越小則物料越容易被攫入。 2．2．2制粒室供料區(qū)物料層分布情況對(duì)制粒過(guò)程的影響 前面對(duì)制粒機(jī)環(huán)模工作過(guò)程的分析中，環(huán)模制粒機(jī)制粒室料層分布區(qū)域的劃分較清楚地解釋了環(huán)模制粒機(jī)的工作機(jī)理。同時(shí)注意到供料區(qū)上物料層厚度的變化將直接影響變形壓緊區(qū)和擠壓成形區(qū)的長(zhǎng)度，影響制粒質(zhì)量和生產(chǎn)效率。下面分析環(huán)模制粒機(jī)制粒室供料區(qū)物料層厚度的分布情況對(duì)變形壓緊區(qū)和擠壓成形區(qū)的影響，探討供料區(qū)物料層厚度的合理分布情況。 在環(huán)模制粒機(jī)制粒室中，當(dāng)供料區(qū)物料層厚度處于最佳值時(shí)，變形壓緊區(qū)和擠壓成形區(qū)的長(zhǎng)度達(dá)到最大。當(dāng)喂料量偏小，供料區(qū)物料層厚度小于最佳值時(shí)，變形壓緊區(qū)和擠壓成形區(qū)會(huì)隨著供料區(qū)厚度的減小而縮短。也就是說(shuō)供料區(qū)物料層厚度偏小時(shí)，變形壓緊區(qū)的起始點(diǎn)將向擠壓成形區(qū)的終點(diǎn)移動(dòng)，而擠壓成形區(qū)的終點(diǎn)D是恒定不變的。在環(huán)模和壓輥結(jié)構(gòu)參數(shù)一定的情況下，變形壓緊區(qū)的起始點(diǎn)向擠壓成形區(qū)的終點(diǎn)移動(dòng)，這時(shí)如果要將物料壓到原先的密實(shí)程度，理論上講，變形壓緊區(qū)的長(zhǎng)度不會(huì)縮短，相反還需要適當(dāng)延長(zhǎng)。因?yàn)殡S著變形壓緊區(qū)向擠壓成形區(qū)區(qū)終點(diǎn)D的移動(dòng)，在任一相同的區(qū)間長(zhǎng)度內(nèi)，空間的縮小量在不斷的變小，導(dǎo)致擠壓成形區(qū)的長(zhǎng)度也在減小，進(jìn)而造成被擠壓進(jìn)環(huán)模孔的物料減少，生產(chǎn)效率降低。 制粒時(shí)，供料區(qū)物料層厚度只要小于變形壓緊區(qū)的最大起始點(diǎn)，都將直接影響變形壓緊區(qū)和擠壓成形區(qū)的有效工作長(zhǎng)度，并引起工作電流的波動(dòng)和生產(chǎn)效率的變化。如果供料區(qū)物料層厚度大于變形壓緊區(qū)的最大起始點(diǎn)，即超過(guò)供料區(qū)物料層厚度的最佳值。此時(shí)除了增加供料區(qū)內(nèi)的物料層的厚度外，是不會(huì)對(duì)單位時(shí)間內(nèi)的環(huán)模制粒機(jī)產(chǎn)量和工作電流產(chǎn)生影響的(如圖2．4所示)，即不會(huì)引起制粒能耗和生產(chǎn)效率的變化。因?yàn)楣┝蠀^(qū)物料層厚度超過(guò)了壓緊區(qū)最大起始點(diǎn)，而變形壓緊區(qū)和擠壓成形區(qū)的長(zhǎng)度是不會(huì)有任何變化的，多喂入的物料所在供料區(qū)由于攫入角大于環(huán)模和壓輥形成的臨界磨擦角，多余的物料是不會(huì)被攫入變形壓緊區(qū)的。在這種情況下隨著喂料量的不斷加大，物料進(jìn)出平衡被打破，喂料量大于制粒產(chǎn)量，供料區(qū)的物料層會(huì)越積越厚，直到堆滿所有空隙，導(dǎo)致環(huán)?？锥氯?，環(huán)模制粒機(jī)不能正常工作。因此，在環(huán)模制粒機(jī)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，隨著供料區(qū)物料層厚度的變化，環(huán)模制粒機(jī)的瞬時(shí)生產(chǎn)效率和制粒能耗都會(huì)相應(yīng)隨之發(fā)生改變。只要供料區(qū)物料層厚度沒(méi)有超過(guò)壓緊區(qū)最大起始點(diǎn)時(shí)，就不會(huì)因?yàn)楣┝蠀^(qū)物料層厚度的增大造成供料區(qū)料層越堆越多，而導(dǎo)致制粒機(jī)不能正常工作的現(xiàn)象。因此，在環(huán)模制粒機(jī)處于穩(wěn)定的工作過(guò)程中，環(huán)模和壓輥是勻速旋轉(zhuǎn)的，如果喂入物料保持不變，每一瞬時(shí)的工作狀態(tài)基本上都是相同的，環(huán)模制粒機(jī)工作電流波動(dòng)較小，即制粒能耗也相對(duì)穩(wěn)定。 1、 供料區(qū)2、壓緊區(qū)3、擠壓區(qū)4、過(guò)多的物料層分布 圖2．4供料區(qū)喂料過(guò)多的物料層分布情況 由此可見(jiàn)，能夠引起環(huán)模制粒機(jī)生產(chǎn)效率和制粒能耗變化區(qū)域?yàn)樽冃螇壕o區(qū)和擠壓成形區(qū)，而其長(zhǎng)度隨著供料區(qū)物料層厚度的變化而在一定范圍內(nèi)變化。所以供料區(qū)物料層厚度存在一最合理的值。也就是說(shuō)，制粒機(jī)實(shí)際工作過(guò)程中，喂入的物料分布在供料區(qū)的厚度沒(méi)有超過(guò)變形壓緊區(qū)的最大始入點(diǎn)，環(huán)模制粒機(jī)在允許的功率下會(huì)正常工作。 如果喂入物料量太大，供料區(qū)物料層厚度超過(guò)變形壓緊區(qū)的最大始入點(diǎn)的厚度，供料區(qū)物料層就會(huì)堆積并逐漸增大，環(huán)模制粒機(jī)就不能正常工作。因此，當(dāng)環(huán)模制粒機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)和制粒功率一定時(shí)，環(huán)模和壓輥之間供料區(qū)物料層厚度存在一最佳值，可以最大程度地提高環(huán)模制粒機(jī)生產(chǎn)效率和降低制粒能耗。 2．3平模和壓輥之間物料受力分析 供料區(qū)待制粒物料依靠物料與壓輥和環(huán)模表面的摩擦，被壓輥帶入變形壓緊區(qū)。為了探討該帶入條件，需要研究變形壓緊區(qū)靠近供料區(qū)的一小段物料的受力狀況。平模制粒機(jī)被壓入物料受力如圖2．6所示，現(xiàn)對(duì)∠ACAl物料三角柱做受力分析。△ACA1受到壓輥的擠壓力N，物料與壓輥之間的摩擦力F，受到環(huán)模的壓力Q，物料與環(huán)模之間的摩擦力T，F(xiàn)為物料與環(huán)模、壓輥之間的摩擦系數(shù)。 圖2．5平模制粒原理圖 圖2．6被壓入物料受力分析圖 根據(jù)平模制粒機(jī)的制粒原理圖嘲(如圖2．5所示)，分析平模和壓輥之間變形壓緊區(qū)靠近供料區(qū)的一小段物料的受力狀況，物料的受力狀況見(jiàn)圖2．6所示。 阻礙粉料進(jìn)入變形壓緊區(qū)的力為Nsinβ 將粉料攫入變形壓緊區(qū)的力： Fcosβ+T=FNcosβ+FQ (2．3．1) 另外，保證物料能被壓輥帶入的條件為： FNcos β+FQ≥Nsin β (2．3．2) 由于Q為物料對(duì)環(huán)模的擠壓力，所以： Q=Ncosβ+FNsin β (2．3．3) 將式(2．3．3)代入式(2．3．2)中，可以得到： FNcosβ+f(Ncosβ+FNsinβ)≥Sinβ (2．3．4) 整理可得： tanβ≤2F/(1-F２ ) (2．3．5) 由此可見(jiàn)，攫入角β與摩擦系數(shù)f成正比關(guān)系，當(dāng)物料的成分不同，其摩擦系數(shù)也 不同。因此攫取角也不同，一般f=0．37一0．1，即β≤40--70。。不同的物料之間，β角的差異較顯著，滿足攫取條件即可制粒。當(dāng)攫入角β一定，環(huán)模和壓輥的尺寸也一定，那么變形壓緊區(qū)和擠壓成形區(qū)的長(zhǎng)度就一定，最佳物料層厚度h也就確定了，此時(shí)加入過(guò)多的物料，不會(huì)增加產(chǎn)量，也不會(huì)增加能耗。但是，如果不能及時(shí)減小物料的供給，物料將會(huì)堆積在供料區(qū)，堵塞環(huán)模孔，導(dǎo)致制粒機(jī)不能正常工作。 2 . 4 壓輥零件圖 見(jiàn)附圖 2 . 5環(huán)?？字械臄D壓力和摩擦力變化分析 環(huán)模制粒機(jī)通過(guò)壓輥對(duì)物料的擠壓作用，將飼料顆粒從環(huán)?？字袛D壓出來(lái)。在制粒過(guò)程中，物料在環(huán)模孑L中受到軸向的擠壓力，物料與環(huán)?？變?nèi)壁之間存在摩擦力，環(huán)?？字械妮S向擠壓力克服物料與環(huán)?？妆诘哪Σ亮?，最后將飼料顆粒擠壓出環(huán)模孑L。因此，有必要對(duì)環(huán)?？變?nèi)的軸向擠壓力和摩擦力進(jìn)行分析，探討影響擠壓壓強(qiáng)和摩擦力大小的因素，以及對(duì)制粒過(guò)程的影響。、物料在環(huán)?？字械氖芰顩r圖中顯示，物料從右邊的環(huán)模孔進(jìn)料口進(jìn)入，壓制成形的飼料顆粒從左邊出料口被擠出，環(huán)?？字睆綖镈，環(huán)?？卓傞L(zhǎng)Lp。物料在環(huán)模孔進(jìn)料口受到擠壓力E，物料與環(huán)?？變?nèi)壁之間的摩擦力F。。圖中的dV是體積的微分表達(dá)。dV包含了物料的厚度變量dX和環(huán)?？装霃絩。那么軸向擠壓物料的壓強(qiáng)可以用微分dX來(lái)表示 首先簡(jiǎn)化環(huán)?？走M(jìn)料口的形狀，將進(jìn)料口錐形倒角忽略，如圖所示的物料進(jìn)料口的形式為直形孔。再假設(shè)軸向擠壓力的微分表達(dá)魍在整個(gè)環(huán)?？椎臋M截面積仃2上為固定值。將物料擠出環(huán)?？椎臄D壓力的大小將從進(jìn)料口到出料口會(huì)逐漸遞減，把物料擠壓進(jìn)環(huán)?？讜r(shí)所需的擠壓力是最大的。在上圖中把皿定義為正值。摩擦力妲。可以表示為： 為了能更好地將X軸方向的軸向擠壓力dFx與摩擦力dFμ。關(guān)聯(lián)起來(lái)，并分析它們之間的作用關(guān)系。首先假設(shè)制粒物料是正交異性物料，只發(fā)生彈性變形。那么應(yīng)力和應(yīng)變之間滿足胡克定律，呈線性變化關(guān)系。在分析過(guò)程中，需要忽略模型的塑性變形。 2．6環(huán)模失效分析 制粒機(jī)是飼料生產(chǎn)工藝的關(guān)鍵設(shè)備，而環(huán)模是制粒機(jī)工作的心臟部件，也是制粒機(jī)最容易磨損的零件之一。在制粒過(guò)程中，當(dāng)顆粒的成形率下降到75％時(shí)，稱(chēng)之為環(huán)模失效。研究環(huán)模失效的原因，改善環(huán)模的使用條件，對(duì)提高顆粒產(chǎn)量和質(zhì)量、降低制粒能耗、減少生產(chǎn)成本等方面有著重要意義。 觀察飼料生產(chǎn)廠家使用失效后的環(huán)模，根據(jù)環(huán)模實(shí)際失效現(xiàn)象來(lái)看，環(huán)模的實(shí)效形式大致可以分成五類(lèi)： 1)環(huán)模工作一段時(shí)間后，環(huán)?？變?nèi)壁磨損嚴(yán)重，環(huán)?？讖皆龃?，所生產(chǎn)的顆粒飼 料直徑超過(guò)規(guī)定值而失效。 2)環(huán)模內(nèi)壁磨損后，內(nèi)表面凹凸不平嚴(yán)重，使飼料在制粒過(guò)程中流動(dòng)受阻，顆粒飼料產(chǎn)量下降而失效。 3)環(huán)模孔進(jìn)料口倒角斜面磨損嚴(yán)重，壓輥擠壓物料的過(guò)程中，進(jìn)料量減少，擠壓力減小，物料不能流暢地從環(huán)模孔中擠出成形，環(huán)?？锥氯?，最終導(dǎo)致環(huán)模失效。 4)環(huán)模和壓輥之間的間隙過(guò)小造成過(guò)大的載荷和磨擦力，導(dǎo)致了在制粒過(guò)程中環(huán)模表層材料沿磨擦力方向產(chǎn)生塑性變形，并使得環(huán)?？兹肟诙俗冃?，環(huán)?？走M(jìn)入物料困難而失效。 5)環(huán)模內(nèi)壁磨損后，內(nèi)徑增大，環(huán)模厚度減小，同時(shí)環(huán)?？變?nèi)壁也隨著磨損，使 各出料小孔間的壁厚不斷減薄，導(dǎo)致環(huán)模結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下降，在最危險(xiǎn)的截面上首先出現(xiàn)裂紋并不斷擴(kuò)大，直到裂紋延伸到較大的范圍而導(dǎo)致環(huán)模失效。產(chǎn)生上述五種失效現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)性原因，歸納起來(lái)可以分為交變應(yīng)力下的疲勞破壞失效和磨粒磨損失效。 2．6. 1磨粒磨損失效 磨損原因很多，分為正常磨損、不正常磨損。正常磨損原因主要有物料的配方、粉碎粒度、物料的調(diào)質(zhì)質(zhì)量等。正常磨損情況下環(huán)模出現(xiàn)軸向均勻磨損，導(dǎo)致環(huán)模模孔內(nèi)徑增大，壁厚變薄。不正常磨損主要原因：壓輥調(diào)得過(guò)緊，與環(huán)模間隙太小，互相磨損嚴(yán)重；勻料器角度不好，導(dǎo)致分配物料不均勻而環(huán)模內(nèi)壁局部磨損嚴(yán)重；環(huán)模內(nèi)掉進(jìn)金屬而磨損等。由于以上的原因，環(huán)模多出現(xiàn)不規(guī)則磨損，多為腰鼓形。 2. 7環(huán)模顆粒機(jī)總裝圖 見(jiàn)附圖 2．8本章小結(jié) 本章對(duì)環(huán)模制粒機(jī)制粒過(guò)程中的料層分布、環(huán)模和壓輥之間被壓入物料高度、環(huán)?？资芰顟B(tài)、環(huán)模強(qiáng)度以及環(huán)模的失效問(wèn)題進(jìn)行了分析，總結(jié)如下： 1)粉狀物料在擠壓制粒過(guò)程中三個(gè)區(qū)域的劃分很好的闡述了制粒過(guò)程，供料區(qū)物料厚度的變化將直接影響顆粒飼料的生產(chǎn)效率和制粒能耗，因此，環(huán)模制粒機(jī)在壓制不同物料的情況下，供料區(qū)物料層的厚度都有一最佳值。 2)推導(dǎo)出環(huán)模與壓輥之間被壓入物料高度的計(jì)算公式，即供料區(qū)物料層厚度。供料區(qū)物料層厚度與環(huán)模、壓輥的結(jié)構(gòu)參數(shù)和物料的攫取角有關(guān)。 3)環(huán)?？自谥屏＿^(guò)程中的軸向擠壓力與物料的泊松比、物料與環(huán)?？字g的摩擦系數(shù)、環(huán)?？字睆健h(huán)?？咨疃纫约拔锪鲜艿江h(huán)?？椎念A(yù)應(yīng)力有關(guān)系。軸向的擠壓壓強(qiáng)隨著環(huán)?？咨疃鹊脑龃蟪手笖?shù)形式增大，且在環(huán)?？走M(jìn)料口處的軸向擠壓壓強(qiáng)達(dá)到最大。 4)在環(huán)模制粒機(jī)制粒過(guò)程中，環(huán)模受到的壓輥對(duì)它產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力和接觸應(yīng)力，著重分析了彎曲應(yīng)力和接觸壓應(yīng)力產(chǎn)生的原因和對(duì)環(huán)模使用壽命的影響。 5)環(huán)模的失效原因主要有交變應(yīng)力的作用和磨粒磨損兩種，非對(duì)稱(chēng)循環(huán)的交變應(yīng)力會(huì)使環(huán)模產(chǎn)生疲勞破壞。環(huán)模在制粒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生正常的磨粒磨損。當(dāng)模輥間隙過(guò)小，物料中含有過(guò)硬的雜質(zhì)等因素會(huì)造成環(huán)模和壓輥的非常規(guī)磨損，大大縮短了環(huán)模和壓輥的使用壽命。 第3章 環(huán)?？椎氖芰\析 3．1環(huán)?？椎淖冃渭坝绊? 3．1．1環(huán)?？桩a(chǎn)生塑性變形的原因分析 由機(jī)械零件失效形式可知，塑性變形是指不同材料在載荷或者摩擦力較大的情況下，材料表面相互接觸，其中接觸面材料表面沿摩擦力作用方向產(chǎn)生過(guò)大接觸應(yīng)力并發(fā)生不可恢復(fù)的永久變形?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)環(huán)模和壓輥的受力狀況分析，獲得環(huán)?？姿苄宰冃萎a(chǎn)生的原因和主要的影響因素。下面取環(huán)模和壓輥工作部分作為分析對(duì)象。 當(dāng)環(huán)模受到壓輥對(duì)它的擠壓力，物料對(duì)它的摩擦力，電機(jī)對(duì)它的驅(qū)動(dòng)力矩以及壓輥在環(huán)模通過(guò)物料傳遞的驅(qū)動(dòng)力作用下自轉(zhuǎn)。由于電機(jī)對(duì)環(huán)模的驅(qū)動(dòng)力矩是定值，環(huán)模半徑也不會(huì)變化，因此環(huán)模傳遞的圓周力不變。而壓輥對(duì)環(huán)模的正壓力是由壓輥對(duì)環(huán)模的壓緊程度決定的，取決于環(huán)模和壓輥之間間隙大小。摩擦力大小為壓輥和環(huán)模接觸區(qū)內(nèi)的正壓力與摩擦系數(shù)的乘積。摩擦力對(duì)制粒過(guò)程有著重要影響。 影響摩擦力大小的因素之一為壓輥對(duì)環(huán)模的正壓力，正壓力是由壓輥和環(huán)模之間間隙和物料對(duì)環(huán)模擠壓力綜合作用下產(chǎn)生的，壓輥和環(huán)模裝配好之后會(huì)有一定大小的張緊力，而張緊力與模輥間隙之間存在一定的關(guān)系。當(dāng)模輥間隙、物料種類(lèi)和喂料量一定的情況下，張緊力的大小是一定的。張緊力與壓輥對(duì)環(huán)模的正壓力之間存在一個(gè)固定的比值，即杠桿比。當(dāng)環(huán)模和壓輥的結(jié)構(gòu)參數(shù)一定時(shí)，杠桿比為一個(gè)常量。因此分析摩擦力可以轉(zhuǎn)移到分析環(huán)模與壓輥之間張緊力的大小。也就是說(shuō)摩擦力的大小取決于壓輥對(duì)環(huán)模的張緊程度，并隨著張緊力的增大而增大。張緊力在環(huán)?？姿苄宰冃芜^(guò)程中起著主要作用。由此可見(jiàn)，環(huán)模制粒機(jī)可以通過(guò)調(diào)整模輥間隙改變環(huán)模和壓輥的張緊程度，同時(shí)也會(huì)影響到摩擦力。 從以上分析可以看出，環(huán)?？桩a(chǎn)生塑性變形是由于壓輥調(diào)整時(shí)張緊力過(guò)大導(dǎo)致壓輥與環(huán)模間接觸過(guò)緊。在低速重載的工作條件下造成過(guò)大的載荷和磨擦力，又因?yàn)榄h(huán)模為多孔、薄壁、環(huán)形結(jié)構(gòu)，在一定程度上降低了環(huán)模自身的機(jī)械強(qiáng)度。最終會(huì)導(dǎo)致制粒過(guò)程中環(huán)模內(nèi)壁表層材料沿摩擦力方向產(chǎn)生塑性變形，環(huán)?？走M(jìn)料口產(chǎn)生嵌入孔中的凸棱，縮小環(huán)?？走M(jìn)料口的大小，影響制粒過(guò)程。 3．1．2環(huán)模孔塑性變形對(duì)環(huán)模制粒機(jī)性能的影響 環(huán)?？姿苄宰冃螄?yán)重影響飼料成形的效果，降低環(huán)模制粒機(jī)生產(chǎn)效率，縮短環(huán)模使用壽命，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)弓h(huán)模失效。 3．1．3對(duì)制粒機(jī)生產(chǎn)效率的影響 環(huán)模和壓輥之間的張緊力在環(huán)?？椎乃苄宰冃芜^(guò)程中起著重要的作用，實(shí)質(zhì)上很大程度上就是環(huán)模和壓輥之間間隙大小調(diào)整的問(wèn)題。過(guò)大的模輥間隙會(huì)使壓輥和環(huán)模之間制粒物料進(jìn)入角度增大，從而降低壓輥沿環(huán)?？纵S線方向的擠壓力，會(huì)造成不能有效地克服物料和環(huán)?？變?nèi)壁之間的摩擦力，導(dǎo)致生產(chǎn)效率下降，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐蓧狠佈丨h(huán)模孔軸線方向的擠壓力不足以克服?？變?nèi)壁和物料之間的摩擦力，而導(dǎo)致飼料顆粒不能不能被擠壓出來(lái)，待制粒顆粒物料只是沿著環(huán)模內(nèi)表面滑移而不會(huì)進(jìn)入環(huán)?？變?nèi)。而過(guò)小模輥間隙能較大程度地增加壓輥沿環(huán)模孔軸線方向的擠壓分力，但也會(huì)使壓輥與環(huán)模間張緊過(guò)緊而導(dǎo)致環(huán)模孔產(chǎn)生塑性變形，導(dǎo)致環(huán)模孔進(jìn)料口變小而約束了待制粒物料的通過(guò)量，使得環(huán)模制粒機(jī)生產(chǎn)效率的下降，造成顆粒飼料生產(chǎn)成本的上升。同時(shí)，也增加了環(huán)模破裂失效的可能性。在設(shè)計(jì)環(huán)模和壓輥結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)，其中需要考慮的一個(gè)主要因素是盡可能提高環(huán)模制粒機(jī)生產(chǎn)效率。但是，也必須同時(shí)兼顧避免環(huán)?？姿苄宰冃蔚漠a(chǎn)生。 3．1．4對(duì)制粒質(zhì)量的影響 無(wú)論是從飼料顆粒的生產(chǎn)，還是從飼料顆粒的轉(zhuǎn)化率效果來(lái)說(shuō)，顆粒質(zhì)量都是主要的考慮因素。雖然顆粒質(zhì)量并不是僅僅由環(huán)模制粒機(jī)的制粒過(guò)程所決定，也與待制粒物料的粉碎粒度和調(diào)質(zhì)效果等因素有關(guān)。但環(huán)模孔的塑性變形作為影響制粒效果的常見(jiàn)和主要原因也起著較大的作用。其影響過(guò)程是由于塑性變形導(dǎo)致了環(huán)?？走M(jìn)料口端變小，使得通過(guò)環(huán)?？椎拇屏Ｎ锪狭髁渴艿较拗?，進(jìn)而導(dǎo)致顆粒成形時(shí)環(huán)?？讓?duì)物料及物料自身相互間的擠壓力減小，從而影響飼料顆粒的密實(shí)程度和顆粒表面的光潔度。最終導(dǎo)致了顆粒飼料易碎、粉化率高、制粒質(zhì)量下降。 3．1．5對(duì)環(huán)模使用壽命的影響 環(huán)?？椎乃苄宰冃斡捎谠诎l(fā)生初期跡象并不明顯，環(huán)模內(nèi)表面上也沒(méi)有什么明顯的肉眼可見(jiàn)的變化，一般表現(xiàn)出來(lái)的狀況為生產(chǎn)能力或每小時(shí)產(chǎn)量的輕微減少，往往易被操作人員所忽略。在制粒過(guò)程中，當(dāng)環(huán)模出現(xiàn)塑性變形時(shí)，操作人員會(huì)以為是環(huán)模和壓輥之間的間隙變大導(dǎo)致環(huán)模制粒機(jī)的生產(chǎn)效率下降，于是便很自然地更進(jìn)一步地調(diào)緊模輥之間的間隙。這樣做反而會(huì)使塑性變形的程度更趨惡化，極大地縮短環(huán)模的使用壽命。?？椎乃苄宰冃卧絿?yán)重，待制粒物料能通過(guò)環(huán)?？椎牧恳簿驮叫?。環(huán)模在這種狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間的制粒會(huì)導(dǎo)致塑性變形狀況越嚴(yán)重，久而久之就會(huì)造成環(huán)模不可修復(fù)的損壞而不得不提前更換新的環(huán)模，增加了配件和維修的費(fèi)用。 3．2影響環(huán)模孔軸向擠壓壓強(qiáng)因素的分析 在上一章中分析了環(huán)?？字袛D壓力和摩擦力的狀況，并且得出了擠壓壓強(qiáng)的計(jì)算公式。由制粒擠壓壓強(qiáng)的計(jì)算公式可以看出，環(huán)模制粒壓強(qiáng)的大小隨著環(huán)?？组L(zhǎng)度的增大而變太的；相反，制粒壓強(qiáng)隨著環(huán)?？字睆降脑龃蠖鴾p小。而環(huán)模孔長(zhǎng)度與環(huán)?？字睆降谋戎禐殚L(zhǎng)徑比。分析環(huán)?？组L(zhǎng)徑比和物料泊松比對(duì)制粒壓強(qiáng)的影響很重要，能過(guò)更好地了解制粒機(jī)的工作過(guò)程。 3．2．1物料泊松比和摩擦系數(shù)對(duì)環(huán)?？纵S向擠壓壓強(qiáng)的影響分析 對(duì)于不同特性的物料對(duì)制粒壓強(qiáng)的影響是非常明顯的。環(huán)模制粒機(jī)工作時(shí)，所需最小的制粒壓強(qiáng)隨著環(huán)模孔長(zhǎng)度的增加而呈指數(shù)形式增加。制粒的過(guò)程實(shí)際上是克服物料與環(huán)模孔壁之間的摩擦力，將物料順利從環(huán)?？字袛D壓出來(lái)的過(guò)程。而物料在環(huán)模孔內(nèi)會(huì)受到預(yù)應(yīng)力的作用，因此，有必要分析環(huán)?？變?nèi)預(yù)應(yīng)力對(duì)制粒過(guò)程的影響情況。 物料摩擦系數(shù)和泊松比是影響環(huán)?？字休S向擠壓壓強(qiáng)的重要參數(shù)，首先假設(shè)物料與環(huán)?？妆诘哪Σ料禂?shù)為0．5，環(huán)?？字睆綖?mm，因?yàn)樯鲜街邪骸槲粗獥l件，且只與日。的大小呈一定的線性關(guān)系，所以可以求只／昂。的值。泊松比‰的值從0．1到0．8之間增大，長(zhǎng)徑比從0一直增大到10，繪制下圖3．2所示的曲線。 圖3．2不同泊松比的物料在不同長(zhǎng)徑比下制粒所需的擠壓壓強(qiáng) 從上圖3．2中的八條曲線可以看出： 當(dāng)泊松比和環(huán)?？字睆揭欢〞r(shí)，增大環(huán)?？组L(zhǎng)度，即增大長(zhǎng)徑比，對(duì)制粒過(guò)程中所需的制粒壓強(qiáng)會(huì)呈指數(shù)形式增長(zhǎng)；在相同的長(zhǎng)徑比下，增大物料的泊松比，制粒壓強(qiáng)的大小增長(zhǎng)非常明顯。由此可見(jiàn)，環(huán)?？组L(zhǎng)徑比和物料泊松比對(duì)制粒過(guò)程中克服物料與環(huán)?？妆谀Σ亮Υ笮〉挠绊懞艽?，因此在設(shè)計(jì)環(huán)?？组L(zhǎng)徑比時(shí)應(yīng)充分考慮物料的特性，盡量減小制粒壓強(qiáng)，使制粒過(guò)程更穩(wěn)定，也在一定程度上減輕環(huán)模的磨損，降低制粒能耗。 3．2．2環(huán)?？组L(zhǎng)徑比對(duì)環(huán)模孔軸向擠壓壓強(qiáng)的影響分析 下面分析當(dāng)環(huán)?？组L(zhǎng)度不變，環(huán)?？讖降淖兓瘜?duì)制粒壓強(qiáng)的影響。長(zhǎng)徑比為環(huán)?？组L(zhǎng)度與環(huán)?？字睆降谋戎?，增大環(huán)?？字睆剑鄳?yīng)的長(zhǎng)徑比就會(huì)減小。分別取環(huán)?？字睆綖?rnm、7mm、8mm、9mm、l 0mm五種情況分析，物料泊松比為0．5，摩擦系數(shù)為0．5，繪制曲線如下圖3．7所示： 圖3．3環(huán)?？字睆脚c擠壓壓強(qiáng)的關(guān)系曲線 由上圖3．3可知，當(dāng)環(huán)模孔長(zhǎng)度一定，增大環(huán)?？椎闹睆?，長(zhǎng)徑比相應(yīng)的減小，制粒壓強(qiáng)也會(huì)相應(yīng)的減小。當(dāng)然以上的分析是基于不考慮環(huán)模孔分布率、環(huán)模孔強(qiáng)度等條件下，分析環(huán)模孔長(zhǎng)徑比對(duì)制粒過(guò)程的影響。而在實(shí)際情況下，不同物料的泊松比和物料與環(huán)?？變?nèi)壁的摩擦系數(shù)都是不同的。因此，需要綜合考慮環(huán)模孔長(zhǎng)徑比、預(yù)應(yīng)力、摩擦系數(shù)、泊松比等因素的影響，針對(duì)不同的物料，設(shè)計(jì)出最適合這種物料特性的環(huán)模孔長(zhǎng)徑比。 3．3本章小結(jié) 本章分析了環(huán)?？椎乃苄宰冃萎a(chǎn)生的原因和環(huán)?？走M(jìn)料口的受力狀況；物料特性和環(huán)?？组L(zhǎng)徑比對(duì)制粒過(guò)程中環(huán)模孔中的軸向擠壓力的影響；環(huán)模、壓輥的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)與環(huán)模制粒機(jī)生產(chǎn)效率之間的關(guān)系，總結(jié)如下： 1)環(huán)?？姿苄宰冃尉哂须[蔽性，過(guò)小的環(huán)模和壓輥間隙是導(dǎo)致環(huán)?？桩a(chǎn)生塑性變形的主要原因。當(dāng)環(huán)模內(nèi)表面產(chǎn)生塑性變形時(shí)，在環(huán)?？走M(jìn)料13處會(huì)產(chǎn)生嵌入環(huán)?？字械耐估猓瑴p小了環(huán)?？走M(jìn)料口的面積，產(chǎn)生降低制粒質(zhì)量，減小生產(chǎn)效率，縮短使用壽命的后果。 2)環(huán)模孔進(jìn)料口倒角的變化會(huì)直接影響環(huán)?？纵S向擠壓力的大小。從環(huán)?？子邢拊治黾敖Y(jié)果中可以看出環(huán)?？椎菇窃叫?，環(huán)?？走M(jìn)料口的應(yīng)力就會(huì)越大。取較大角度的環(huán)模孔進(jìn)料口倒角時(shí)，環(huán)?？椎慕Y(jié)構(gòu)較好，產(chǎn)生塑性變形的可能性也越小。 3)環(huán)?？椎拈L(zhǎng)徑比、物料泊松比和摩擦系數(shù)與環(huán)?？字械妮S向擠壓壓強(qiáng)大小有密切的聯(lián)系，環(huán)模孔長(zhǎng)徑比的增大，會(huì)使環(huán)?？走M(jìn)料口的軸向擠壓壓強(qiáng)呈指數(shù)形式增大，導(dǎo)致環(huán)?？资芰Σ痪鶆颍⒃黾又屏Ｄ芎?。針對(duì)不同特性的物料，需要設(shè)計(jì)不同長(zhǎng)徑比的環(huán)模，這樣可以最大限度的降低擠壓物料所用的擠壓力，獲得較好的制粒質(zhì)量，并在一定程度上降低制粒能耗。 4)環(huán)模、壓輥的結(jié)構(gòu)參數(shù)和物料的攫取角與環(huán)模制粒機(jī)的生產(chǎn)效率有著密切的關(guān)系。兩輥、三輥和大小輥式環(huán)模制粒機(jī)的生產(chǎn)率都會(huì)隨著物料攫取角的增大而提高，物料攫取角越大，生產(chǎn)率提高越明顯。通過(guò)對(duì)大小輥和三輥環(huán)模制粒機(jī)壓輥的分析與優(yōu)化，得出對(duì)于攫取角較小的物料，采用大小輥和三輥，都可以在一定程度上提高環(huán)模制粒機(jī)的生產(chǎn)效率；當(dāng)物料攫取角較大時(shí)，生產(chǎn)效率提高不明顯。 第4章 研究的意義及應(yīng)用 4 . 1 研究的意義 從第一章的研究背景我們了解到中國(guó)的機(jī)械行業(yè)正在不斷的高速發(fā)展，但在飼料機(jī)械上面，目前世界上還留有很多的空白，而隨著養(yǎng)殖業(yè)內(nèi)容的不斷擴(kuò)大，對(duì)飼料機(jī)械的需求也越來(lái)越大，研發(fā)高品質(zhì)、高效率、環(huán)保、低消耗的飼料機(jī)械產(chǎn)品已成為支持飼料工業(yè)發(fā)展的迫切需求。但目前國(guó)內(nèi)的環(huán)模制粒機(jī)性能仍然存在制粒質(zhì)量差，生產(chǎn)效率偏低、使用壽命很短以及能耗偏高等缺陷，這極大地限制了國(guó)內(nèi)環(huán)模制粒機(jī)技術(shù)的發(fā)展。研究環(huán)模制粒機(jī)理與結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，對(duì)設(shè)計(jì)出具有國(guó)際先進(jìn)水平的制粒機(jī)具有積極的推進(jìn)作用，對(duì)提高制粒質(zhì)量與制粒效率，提升我國(guó)制粒機(jī)產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力、進(jìn)而提升飼料機(jī)械整體設(shè)計(jì)、制造水平，促進(jìn)飼料工業(yè)的發(fā)展具有重要的理論意義與實(shí)用價(jià)值。由此可見(jiàn)，研究飼料機(jī)械的機(jī)械原理，從原理出發(fā)，如何提高飼料機(jī)械性能成為提高飼料機(jī)械行業(yè)的主要內(nèi)容。 本課題著重研究了環(huán)模制粒機(jī)的機(jī)械性能原理，引論目前我國(guó)最為先進(jìn)的飼料機(jī)械生產(chǎn)技術(shù)，通過(guò)對(duì)制粒過(guò)程分析、平模與壓輥之間的物料受力分析、影響環(huán)?？纵S向擠壓壓強(qiáng)因素的分析等，優(yōu)化環(huán)模和壓輥的結(jié)構(gòu)參數(shù)，降低制粒能耗提供了一些依據(jù)。 4 . 2 制粒機(jī)的設(shè)計(jì)優(yōu)化在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用 4 . 2 . 1 各系列的環(huán)模制粒機(jī)特點(diǎn)及性能參數(shù) ①SZLH25畜禽型環(huán)模制粒機(jī) ?產(chǎn)品特點(diǎn)： 1、該機(jī)是生產(chǎn)顆粒飼料的關(guān)鍵設(shè)備，適用于年產(chǎn)1500噸級(jí)的小型飼料廠、水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)和專(zhuān)業(yè)戶生產(chǎn)禽、畜、水產(chǎn)顆粒飼料。 2、該機(jī)喂料系統(tǒng)采用無(wú)級(jí)變速電機(jī)控制，調(diào)速方便，主傳動(dòng)系統(tǒng)采用齒輪傳動(dòng)。 3、具有產(chǎn)量高、噪音小、耗能低，工作壽命長(zhǎng)，操作維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，并設(shè)有磁選除鐵和過(guò)載保護(hù)裝置，工作安全可靠。 主要技術(shù)及性能參數(shù)： 主機(jī)功率 15kw 生產(chǎn)能力 0.5-1.5t/h 喂料絞龍功率 0.37kw 調(diào)質(zhì)器功率 1.5kw 環(huán)模直徑 ?250 顆粒規(guī)格 ?2-?18 ②SZLH320/SZLH350畜禽型環(huán)模制粒機(jī) 產(chǎn)品特點(diǎn)： 1、高效的一級(jí)齒輪傳動(dòng)，保證能量的最大轉(zhuǎn)移。 2、全不銹鋼喂料器，變螺距防結(jié)拱機(jī)構(gòu)，采用電磁調(diào)速控制。 3、不銹鋼調(diào)質(zhì)器，采用軸向進(jìn)蒸汽，大大提高調(diào)質(zhì)熟化時(shí)間和效果。 4、高精度的傳動(dòng)齒輪和齒輪軸采用滲碳淬火，傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲低、壽命長(zhǎng)。 5、齒輪箱的材質(zhì)和傳動(dòng)孔的高精度來(lái)自于專(zhuān)業(yè)鑄造廠的鑄造技術(shù)和數(shù)控加工設(shè)備的保證。 主要技術(shù)及性能參數(shù)： 型號(hào) 生產(chǎn)能力（t/h） 主機(jī)功率（kw） 調(diào)質(zhì)器功率（kw） 喂料器功率（kw） 環(huán)模內(nèi)徑（mm） 顆粒規(guī)格（mm） SZLH320 2-5 37/45 2.2 0.55 ￠320 ￠2-18 SZLH350 2-7 55 3 0.75 ￠35