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制粒機環模的分析與研究 木屑顆粒機|秸稈顆粒機|秸稈壓塊機|木屑制粒機|生物質顆粒機|富通新能源 / 13-10-30

     在顆粒飼料的加工中,環模制粒機是關鍵的核心設備,環模是壓制顆粒飼料的核心工作部件,其工作性能直接影響制粒的質量、顆粒成型以及生產率,同時環模也是制粒機中最易磨損的部件之一。減少和改善環模的磨損,延長環模的使用壽命對提高產品質量和產量,降低能耗,減少生產成本等方面影響很大。
1、環模制粒機的工作原理(見圖1)顆粒機制粒機
    顆粒在環模制粒機中的成形過程,是建立在粉粒體間存在間隙的基礎上,粉料在溫度、摩擦力和擠壓力等綜合因素的作用下,使粉粒體的空隙減小,形成具有一定密度和強度的顆粒。
    環模在主動力的驅動下以一定的轉速,順時針旋轉,厚度為h的料層從A點開始被攝進擠壓區,壓輥借助擠壓區內摩擦力的作用也順時針旋轉。隨著環模和壓輥的旋轉,攝入的物料向前移動加快,擠壓力和物料密度逐漸增加,當擠壓力增大到足以克服?變攘纤ㄅc孔壁的摩擦力時.具有一定密度和粘結力的物料便被擠進模孔內,由于模輥不斷攝人物料,故?變鹊奈锪辖洺尚魏蟊贿B續擠出模孔,形成圓柱狀顆粒。
    環模在正常工作過程中,始終存在著與物料間的摩擦作用,隨著生產物料量的增加,環模逐漸磨損,并最終導致失效。因此衡量環模工作性能的指標之一就是生產量,然而在實際生產過程中,大多數環模在達到理論生產能力之前就失效了,由于環模價格昂貴,會給用戶造成一定的損失。
2、環模強度分析
    環模在制粒過程中受到壓輥的擠壓力、飼料對環模的摩擦力和電機的驅動力矩。壓輥在環模通過飼料傳遞的驅動力的作用下做碾壓滾動,以一個環模和兩個壓輥的系統為例進行分析,如圖2所示。顆粒機環模受力分析
2.1環模接觸抗壓強度分析
    環模在運轉過程中,不考慮飼料的作用,環模與壓輥在擠壓飼料時,相當于一對不同半徑的二軸相互平行的圓柱體與圓柱凹面,故在接觸表面產生很大的接觸應力和局部的彈性變形,環模的承載能力便取決于其接觸表面的接觸抗壓強度,環模的接觸應力為:
    由上式分析可知:①增加環模內徑和寬度可降低環模的接觸壓應力;②為了保證彈性模量較小,環模和壓輥應選擇不同的材料;③在不影響其它性能的前提下,應降低功率,同時提高轉速,但盲目提高轉速會使振動和噪聲增加,也會影響顆粒飼料的成型率;④根據實際情況,盡量增加壓輥的直徑,可降低環模的接觸壓應力。
2.2環?箯潖姸确治
    環模在運轉過程中,忽略?椎淖饔茫鴮⑵淇闯梢粋等截面薄壁圓環,如圖3所示。制粒機環模
    當環模受到壓輥和飼料的擠壓力時,其徑向位移為:
3、新型預應力式環模的研究
    通過對環模的強度分析,環模在使用過程中受到接觸應力和彎曲應力的影響,同時,環模長期在交變循環應力狀態和濕熱環境的條件下工作,影響了環模的使用命。因此,環模既要有足夠的強度和韌性,又要有足夠的硬度和耐磨性。
3,1新型預應力式環模的結構研究
    為了克服現有環模的不足,研究了一種新型預應力式環模,使環模的淬硬部分受到一種預應力,以抵消環模工作時壓輥對它施加的部分或全部應力,降低環模工作時的總應力,提高環模的使用壽命。
    新型預應力式環模是一個由不同材料組成的預應力結構,如圖4所示。環模由環模主體、卡環組成,卡環安裝在環模主體的凸臺的兩側,環模主體采用高硬度淬火熱處理的金屬材料制作,卡環采用低硬度淬火熱處理的金屬材料制作,卡環和環模主體采用過盈配合,過盈量根據所需的預應力確定,且利用材料的熱脹冷縮的特性將卡環安裝在環模主體上,當冷卻收。環模彎矩分布環模彎矩分布
2.1環模接觸抗壓強度分析
    環模在運轉過程中,不考慮飼料的作用,環模與壓輥在擠壓飼料時,相當于一對不同半徑的二軸相互平行的圓柱體與圓柱凹面,故在接觸表面產生很大的接觸應力和局部的彈性變形,環模的承載能力便取決于其接觸表面的接觸抗壓強度,環模的接觸應力為:
    由上式分析可知:①增加環模內徑和寬度可降低環模的接觸壓應力;②為了保證彈性模量較小,環模和壓輥應選擇不同的材料;③在不影響其它性能的前提下,應降低功率,同時提高轉速,但盲目提高轉速會使振動和噪聲增加,也會影響顆粒飼料的成型率;④根據實際情況,盡量增加壓輥的直徑,可降低環模的接觸壓應力。
2.2環?箯潖姸确治
    環模在運轉過程中,忽略?椎淖饔,而將其看成一個等截面薄壁圓環,如圖3所示。顆粒機環模
    當環模受到壓輥和飼料的擠壓力時,其徑向位移為:制粒機計算公式
3、新型預應力式環模的研究
    通過對環模的強度分析,環模在使用過程中受到接觸應力和彎曲應力的影響,同時,環模長期在交變循環應力狀態和濕熱環境的條件下工作,影響了環模的使用壽命。因此,環模既要有足夠的強度和韌性,又要有足夠的硬度和耐磨性。
3.1新型預應力式環模的結構研究
    為了克服現有環模的不足,研究了一種新型預應力式環模,使環模的淬硬部分受到一種預應力,以抵消環模工作時壓輥對它施加的部分或全部應力,降低環模工作時的總應力,提高環模的使用壽命。
    新型預應力式環模是一個由不同材料組成的預應力結構,如圖4所示。環模由環模主體、卡環組成,卡環安裝在環模主體的凸臺的兩側,環模主體采用高硬度淬火熱處理的金屬材料制作,卡環采用低硬度淬火熱處理的金屬材料制作,卡環和環模主體采用過盈配合,過盈量根據所需的預應力確定,且利用材料的熱脹冷縮的特性將卡環安裝在環模主體上。當冷卻收縮后.即產生了對環模主體施加的預壓應力。
3.2新型預應力式環模預應力的計算
    環模一般為鋼鐵材料,在彈性范圍內,材料的應力與應變成線性關系,即:a=Ea(E為環模的彈性模量),在環模主體凸臺的兩側安裝卡環,卡環的內徑小于環模主體的外徑,使卡環和環模主體成過盈配合,卡環受到預拉應力,環模主體相應地受到預壓應力。
    新型預應力式環模利用材料熱脹冷縮的特性,在環模淬硬部套上卡環,無論加工和裝配都很簡單,提高了材料的利用率,降低了成本,同時延長了環模的使用壽命,且提高環模的使用性能。
4、小結
    通過對環模的強度分析表明,環模在使用過程中受到接觸應力和彎曲應力的影響,同時,環模在制粒過程中受到交變應力,產生疲勞破壞,使環模發生損壞。通過改善環模制造、生產及使用條件,增加環模的使用時間。根據環模在工作過程中的強度分析,研究了新型預應力式環模,并進行了預應力計算。該環模加工方便,材料的利用率高,降低了成本,延長了環模的使用壽命,且提高環模的使用性能。

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