顆粒機(jī)環(huán)模設(shè)計(jì)及應(yīng)用

顆粒機(jī)環(huán)模設(shè)計(jì)及應(yīng)溧陽市匯達(dá)機(jī)械環(huán)模顆粒機(jī)廣泛應(yīng)用于飼料的加工、秸桿木屑等生物質(zhì)能的顆粒成型、復(fù)合肥的生產(chǎn)、萬壽菊顆粒、石油及塑料粒子的生產(chǎn)中。不同物料選用不同的制粒機(jī)，但其部份是制粒機(jī)環(huán)模。它對提高產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量，降低能耗(制粒能耗占整個(gè)車間總能耗30％35％，減少生產(chǎn)成本環(huán)模損耗一項(xiàng)費(fèi)用占整個(gè)生產(chǎn)車間的維修費(fèi)25％30％以上)等方面影響極大。一般玉米為主的飼料生產(chǎn)中約占到1-1.5元噸左右，在秸桿木屑等纖維狀物料的生產(chǎn)中約占到18-48元/噸料；同時(shí)也是制粒機(jī)最易磨損的零件之一，因此，了解環(huán)模的設(shè)計(jì)及應(yīng)用，并對環(huán)模１環(huán)模直徑和環(huán)模有效寬度等參數(shù)的確a、環(huán)模直徑和有效寬度是環(huán)模的主要參數(shù)首先根據(jù)國內(nèi)外制粒機(jī)參數(shù)及優(yōu)先數(shù)列確定環(huán)模直徑系列：250、300、320、350、400420、508、558、678、768等;相對功率 、、、、/90、90/110、132/160180/200、220/250、280/315;根據(jù)等有效面積等功率之比值(一般14?～22cm2/kW),確定環(huán)術(shù)，所以也有不少環(huán)模直徑采用英制尺寸或近似值，如：SZLH3016環(huán)模直徑16英(406,407)、SZLH3020環(huán)模直徑20英寸(508)、SZLH3022環(huán)模直徑22英寸(558)、環(huán)模直徑26英寸(660)、304環(huán)模等b、環(huán)模的轉(zhuǎn)速的確環(huán)模轉(zhuǎn)速與機(jī)器本身的幾何參數(shù)(壓輥個(gè)數(shù)、?？字睆健⑸疃鹊?相關(guān)。?根據(jù)資料和多年來國內(nèi)制粒機(jī)的技術(shù)參數(shù)及對國外樣機(jī)的數(shù)據(jù)檢測,?對于采用二個(gè)壓輥的環(huán)模制粒機(jī),以環(huán)模內(nèi)徑處線速度(也叫環(huán)模線速度)4-8m/s較為合適,它的高低影響到擠壓區(qū)內(nèi)的料層厚度及物料通過c輥直徑的力，從而達(dá)到制粒的目的。（擠壓原理圖見圖一）壓模之間的作用力在主軸、主軸軸承、空軸等之間傳遞，所以單輥制粒機(jī)的主軸、主軸軸承、空軸等機(jī)械結(jié)構(gòu)粗大，只在小型制粒機(jī)及難于制粒的大型秸桿壓塊機(jī)中運(yùn)用。雙壓輥制粒機(jī)的兩只壓輥之間擠壓力1和2相在主軸頭上平衡壓模上的反作用力1和2’相互抵消，設(shè)備上的主軸（主軸軸承處）中使用最多的機(jī)型。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定壓輥外徑與壓模內(nèi)徑比為0.475,并圓整后確定壓輥直徑。狀物料的制粒機(jī)，壓輥之間不平衡力（兩擠壓力F1-F2之差）須和壓模上的反作用力（1’-2）通過主軸、主軸軸承、空軸來抵消，所以主軸（主軸軸承處）、主軸軸承、空軸、環(huán)模、壓棍的結(jié)構(gòu)都要加強(qiáng)。單輥制粒 雙輥制粒圖一、擠壓原單輥擠壓室：Ｌ為壓輥中心和壓模中心在擠壓力垂直方向上距離；擠壓力作用在環(huán)模的力Ｆ1；轉(zhuǎn)速一定條件下，Ｌ＊Ｆ1正比于輸入功率。壓輥和壓模中心越小，Ｌ越小，擠壓力Ｆ1’越大。另一方面，Ｆ1和Ｆ1’這一對作用力和反作用力必須通過壓輥殼、壓輥軸承、壓輥軸、主軸、主軸軸承、空軸、環(huán)模后相平衡。所以F1越大，主軸、主軸軸承、空軸結(jié)構(gòu)必須越大。桿壓塊機(jī)中。雙輥擠壓室：Ｌ為兩壓輥中心在擠壓力垂直方向上距離；Ｆ1、Ｆ2分別為兩壓輥上的擠壓力，F(xiàn)1’、F2’為作用在環(huán)模上的擠壓力（反作用力）；在轉(zhuǎn)速一定下，(Ｆ1+F2)*L/2正比于另一方面F1通過壓輥外殼、軸承、壓輥軸、主軸頭和另一對壓輥的F2相平衡；F1’通過環(huán)模和F2’相平衡，制粒機(jī)的主軸（主軸軸承以后）、主軸軸承、空軸等受擠壓力影響小。在擠壓秸桿木屑等纖維質(zhì)物料時(shí)1、F2受力波動大，1和2不平衡力（1-2）又必須通上必須加大加粗。模材料和熱處模所用的材料和每個(gè)加工工序?qū)ζ涫褂眉爸屏Ｙ|(zhì)量、產(chǎn)量有直接的影響。碳素結(jié)構(gòu)鋼主要有45鋼，其熱處理硬度一般為HRC45~50，其耐磨性和耐腐蝕性都較差，現(xiàn)基本被淘汰；合金鋼主要有20 nTi材料，它是通過表面滲碳等表面熱處理，處理硬度在HRC50以上，并具有良好的綜合力學(xué)性能，由此類材料制造的環(huán)模強(qiáng)度高，耐磨性好于45鋼，但缺點(diǎn)是耐汰；不銹鋼材料主要為4Cr13，這些材料的剛度和韌性都較好，熱處理是整體焠火，硬度大于HRC50，并具有良好的耐磨性和耐腐蝕性，使用較長，噸料環(huán)模費(fèi)用最低。下面就4Cr13材料環(huán)模每個(gè)加工工序?qū)ζ滟|(zhì)量影響說明：a、環(huán)模材料成對于４Cr13材料的環(huán)模，其質(zhì)量必須從鋼錠開始：4Cr13鋼環(huán)?；瘜W(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:Ｃ含量≤0.36～0.45,Ｃr含量12～14,Si含量≤0.60,Ｍn含量≤0.80,S含量≤0.03,Ｐ含≤0.035；在實(shí)際使用中含Cr量12%左右的環(huán)模使用比含Ｃr量14%的環(huán)模在其它處理相同的條件下，其使用減小1/3以上；所以環(huán)模質(zhì)量的是從鋼淀開始，不僅要確保Cr含量13%以上，還要求大小形狀等符合鍛造。b、環(huán)模鍛打質(zhì)對于４Cr13材料的環(huán)模鍛造工藝要求為加熱溫度和時(shí)間合適,常見環(huán)模鍛造問題是１）、加熱溫度過高和時(shí)間過長,鍛坯呈黃白色,估計(jì)溫度超過1200℃,此時(shí)鍛坯易出現(xiàn)表層過燒,整體過熱,組織粗大晶粒不均勻現(xiàn)象;２）、爐溫均勻性差。加熱過程中因溫度不均勻使鍛件過熱或局部過燒造成晶粒粗大、鍛坯的均質(zhì)性差。鍛件尺寸越大,這種現(xiàn)象就越嚴(yán)重。在隨后的熱處理工藝中難以消除這種缺陷,３）、由于鑄錠中存在如偏析、非金屬夾雜物、疏松等缺陷,消除,這是鍛件達(dá)到良好綜合力學(xué)性能的基礎(chǔ)。對于縱向橫向性能要求較高的鍛件，應(yīng)當(dāng)采用良好的組合鍛造工藝，單一的鍛打工藝難以保證質(zhì)量。４）、鍛后冷卻溫度、速度控制不好，如果冷卻速度非常緩慢,容易發(fā)生奧氏體再結(jié)晶,已經(jīng)５）、退火處理：應(yīng)對環(huán)模毛坯的硬度加以控制，其硬度在HB170~220之間為宜，如果硬度c、熱處理對環(huán)模質(zhì)量的4Cr13材料采用整體淬藝，淬火是把金屬成材或零件加熱到相變溫度以上，保溫后，使Ｃr合物溶于組織中，以大于臨界冷卻速度的急劇冷卻，以獲得馬氏體組織的熱處理工藝。淬（避免了?？椎难趸?。在圓周方向三等分處的每個(gè)部位，取不少于3點(diǎn)測硬度平均值，其各部位的硬度值之差應(yīng)不大于HRC4。３、環(huán)?？捉Y(jié)構(gòu)、壓縮比、粗糙度及環(huán)模?？准庸ぴO(shè)槽邊上的直孔長度L與環(huán)模中心部位的直孔長度L也都不一樣。在壓棍對壓模的壓力和阻力減壓孔（或減壓孔長度M大于環(huán)模中心的?？椎腗），并且第一排減壓孔長度M大于第二d----模孔直徑、T----環(huán)模厚度、L----?？子行Ш穸?、M----減壓孔長度、a----?？字行木?、t?？组g壁厚、 環(huán)模直徑、 環(huán)模有效寬度圖二、模孔a、環(huán)模?？赘鲄?shù)的作用與含環(huán)模壓縮比I=L/d，它是反映顆粒飼料擠壓強(qiáng)度的一個(gè)指標(biāo)。壓縮比越大，擠出的顆粒飼料越結(jié)實(shí)。所以環(huán)模模孔d確定，飼料配方確定，即環(huán)模壓縮比I一定條件下，環(huán)模的有效厚度L=I*d就確定了。T為環(huán)模厚度，它的最小值T1和環(huán)模受力有關(guān)，壓棍對環(huán)模的擠壓力越大，環(huán)模最小厚度T1越大。當(dāng)模孔有效厚度L<T1時(shí)，為保證環(huán)模強(qiáng)度，環(huán)模厚度必須T≥T1,所以有一減壓孔M=T-L，即帶減壓孔形環(huán)模；當(dāng)環(huán)模有效厚度L≥T1時(shí)，一般環(huán)模厚度T=L，即直孔形環(huán)模;減壓孔孔徑比?？字睆絛大，物料通過減壓孔時(shí)不產(chǎn)生摩擦力。料錐孔進(jìn)行修復(fù)。外錐孔環(huán)模主要用于秸桿顆粒、木屑生物質(zhì)顆粒中。?？啄ゴ髸r(shí)，?？字睆絛變大時(shí)，?？椎拈L度L也將變長，保證壓縮比I=L/d變化小，確保顆粒的硬度。環(huán)模工作面積、孔的排列和開孔環(huán)模工作面積F=π*D*E，環(huán)模制粒機(jī)的設(shè)計(jì)功率和環(huán)模工作面積成正比，因此功率一定的制粒機(jī)，一般環(huán)模直徑D和環(huán)模有效寬度E成反比，在低產(chǎn)量的水產(chǎn)飼料制粒，為保證環(huán)模軸向出料均勻，減小環(huán)模有效寬度，則增大環(huán)模直徑D。環(huán)模模孔按等邊三角形原則排孔。環(huán)模開孔率為＝0.9*d/a2=0.9*d/(d+t)]2,開孔率越高，則出料多。另一方面，?？组g壁厚t越大，則環(huán)模強(qiáng)度越大，開孔率越小。對于合金鋼環(huán)模,采用表面滲碳焠t等于2易開裂，所以要選擇合適的壁厚t來保證環(huán)模強(qiáng)度和開孔率。從上面的的規(guī)律是，?？字睆皆酱?，環(huán)模開孔率越高。開孔率越高，出料越通暢,但模孔壁厚t減小等物料環(huán)模的開孔率要比飼料環(huán)模小一點(diǎn)，保證環(huán)模強(qiáng)度，防止環(huán)模開裂。b、粗糙度也是衡量環(huán)模質(zhì)量的重要指標(biāo)。在同樣的壓縮比下，粗糙度值越大，飼料擠出阻力越大，出料越，過大的粗糙度也影響顆粒表面的質(zhì)量。合適的粗糙度值為應(yīng)在0.81.6之間。在合適的壓縮比下，?？状植诙雀叩男履Ｊ褂脮r(shí)，必須用帶有研磨砂的油性料研磨30分鐘以上使用，但是采用表面硬化處理的合金鋼環(huán)模，易磨掉硬化層，減少環(huán)模的使用。現(xiàn)在環(huán)模生產(chǎn)制作中，一般在熱處理后加一精鉸工序，增加環(huán)模光潔度，保證環(huán)模一次出料c、環(huán)模模孔加圖三：環(huán)模制孔設(shè)環(huán)模?？准庸ぴO(shè)備主要有：多頭鉆(多工位槍鉆)、單頭手工鉆、單頭自動鉆等設(shè)備，在設(shè)備后傾斜、軸向傾斜三種。（見圖四）圖四、不正?？缀髢A并與擠壓力方向一致，將有利于出料。這些缺陷可在制孔機(jī)設(shè)備上調(diào)整好。1)、單頭鉆單根鉆頭,不均，有分度頭精度產(chǎn)生的不均、有輸入轉(zhuǎn)角產(chǎn)生的不均:、手工單頭鉆鉆φ2.5（圓周上兩孔間隔上4.654mm）?？追侄葧r(shí)，輸入一轉(zhuǎn)360度時(shí)，如果最大手工誤差在±5度計(jì)算，兩孔在圓上的間隔最大誤差4.654*10/360=0.129mm，則兩孔間隔4.525≤a≤4.783mm,兩孔間壁厚2.025≤t≤2.283mm，產(chǎn)生薄厚誤差率0.129/2.154=6%。分度頭比（一般360左右）越大，誤差越小。、自動單頭鉆，輸入分度由步進(jìn)電機(jī)控制，誤差小于手工的1%以上，對兩孔分度不均無、每只鉆頭同樣有分度不均勻和模孔傾斜問題，誤差情況同單頭、多頭鉆的分度頭一般（齒盤蕀輪機(jī)構(gòu)）,分度盤直徑為270mm，分度盤上產(chǎn)0.05mm誤差，則在400mm直徑的環(huán)模上產(chǎn)生0.074mm的誤差（誤差放大了）間的角度誤差直接反映在它們鉆出的孔的分度上。如誤差15’,則在400mm直徑的環(huán)模上孔壁厚度誤差達(dá)：0.872mm;對于φ2.5（圓周上兩孔間隔上4.654mm）?？?，產(chǎn)生薄厚誤差率、鉆頭組深度等因素都自動控制，制造環(huán)模質(zhì)量好。差多；自動鉆比手工鉆質(zhì)量好。4、環(huán)模安裝方式（見圖五圖五：環(huán)模安裝方式目現(xiàn)市場上環(huán)模安裝方式主要有：螺栓聯(lián)接安裝、錐面聯(lián)接安裝和抱箍聯(lián)接安裝螺孔的位置度，并且要求用轉(zhuǎn)模鉆孔。錐面聯(lián)接安裝的環(huán)模定心性能好，傳遞扭矩大，環(huán)模固定螺栓不易剪斷，但使用中螺栓松制作不能標(biāo)準(zhǔn)化。銹鋼材料成本。是一種較好的聯(lián)接方式。環(huán)模的選去選用。 oTi合金鋼材料價(jià)格低一點(diǎn)，但使用性能和使用比4Cr13不銹粒等的噸料環(huán)模價(jià)格比不銹鋼高得多。如SZLH350制粒機(jī)環(huán)模用在萬壽菊顆粒生產(chǎn)中，合金鋼環(huán)模使用為400噸，噸料環(huán)模價(jià)格為5.9元；不銹鋼環(huán)模使用約800-900噸左右噸料環(huán)模價(jià)格為4.8-4.3元。并且不銹鋼使用性能比合金鋼好，使用過不銹鋼環(huán)模的制粒工一同樣4Cr13材料Cr含量在12-14%之間，但使用中發(fā)現(xiàn)含Cr量在12%的環(huán)模使用比含Cr量13.5%以上的環(huán)模低25%左右。選用時(shí)須看看環(huán)模制造商坯料是不是整爐進(jìn)貨及進(jìn)關(guān)于制孔設(shè)備，手工鉆分度輸入誤差大，高比的分度機(jī)構(gòu)也能保證分度的精度，但鉆孔裝精度影響大。格、用、利潤。不同生產(chǎn)廠同一種材料坯料價(jià)格基本一樣，環(huán)模厚度45以下基本一樣，大孔徑環(huán)模環(huán)模厚度大于45mm要加材料費(fèi)；金加工中產(chǎn)生的鐵屑可以抵消金加工費(fèi)用；制孔費(fèi)和少有關(guān)，小孔徑環(huán)模模，制孔費(fèi)要高一點(diǎn)；熱處計(jì)，各廠家基本一樣；精鉸處理價(jià)格和環(huán)模上孔數(shù)有關(guān)，小孔徑環(huán)模，價(jià)格高一點(diǎn)；管理費(fèi)用，廠越大、環(huán)模做得越多，用越低；對于利潤，各廠家各不一樣，有的利潤環(huán)模成本高14倍，有的做的比較合理。正確選用合適的?？讐嚎s比。壓縮比大的環(huán)模，其形成的顆粒密度大，表面光潔。反之，會造成產(chǎn)品不夠結(jié)實(shí)，外觀松散，亦是造成產(chǎn)品含粉率高的原因之一。模孔大小和壓縮比主要根據(jù)用戶配方和飼料品種來決定的，對于環(huán)模壓縮比的選用，由于各家配方不一樣，采用的原料各異，同時(shí)制粒工藝也不同，具體合適的壓縮比還要靠各個(gè)飼料生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)中摸索得到，這里只能根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)給出一個(gè)大致的范圍。一般來說，畜禽類飼料宜選用8～13之間的壓縮比；魚類飼料宜選用11～16之間的壓縮比；蝦類飼料宜選用16～25比；熱敏感類飼料宜選用7～9之間的壓縮比；牧草和秸稈類飼料宜選用5～7之間的壓縮比。使用一只環(huán)模后，飼料生產(chǎn)者也可根據(jù)飼料的外感來調(diào)整下一只環(huán)模的孔徑、壓縮比。環(huán)模的使用和環(huán)模的保隙在0.1～0.3mm之間為宜（新制粒機(jī)開機(jī)后壓棍在環(huán)模帶動下“似轉(zhuǎn)非轉(zhuǎn)”狀態(tài)）。間隙過大則由于環(huán)模和壓輥之間的擠壓力不足以克服物料通過?？椎哪Σ亮Χ斐扇麢C(jī)。間隙過小則容易損傷環(huán)模及壓輥。通常情況下，新壓輥和新環(huán)模相配宜采用稍大的間隙，舊壓輥和舊環(huán)模相配宜采用較小的間隙，大孔徑的環(huán)模宜選用稍大的間隙，小孔徑的環(huán)模宜選用稍小的間的操作經(jīng)驗(yàn)，對環(huán)模間隙能夠熟練地進(jìn)行選擇和調(diào)整。這一調(diào)整工作是比較難以掌握的，它需要靠制粒工通過長期的生產(chǎn)實(shí)踐和認(rèn)真探索才能熟練掌握。一只環(huán)模可配34付壓棍殼使用，一般要求新環(huán)模要配新壓棍使用。壓輥跟