顆粒機設(shè)計說明

1、摘要顆粒機是飼料機械的四大主機之一，在飼料工業(yè)中占有很重要的地位。目前，國內(nèi)飼料機械企業(yè)雖然在顆粒機的設(shè)計、制造領(lǐng)域取得了很大進步，產(chǎn)品的外觀、性能指標不斷提高，但是與國外同類型設(shè)備相比較，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)品的國際競爭力。研究環(huán)模顆粒機理與結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，對提升我國顆粒機產(chǎn)品的國際競爭力、進而提升飼料機械整體設(shè)計、制造水平，促進飼料工業(yè)的發(fā)展具有重要的理論意義與實用價值。本文以某公司現(xiàn)有產(chǎn)品為基礎(chǔ)，通過機理分析與數(shù)值分析對環(huán)模顆粒機的結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化計算，并通過試驗進行了驗證，最終提高了生產(chǎn)率、提高了產(chǎn)品品質(zhì)。本文具體工作包括以下方面：(1)對環(huán)模

2、顆粒機結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了分析計算。(2)對環(huán)模、壓輥的直徑與生產(chǎn)率之間的關(guān)系進行了分析，并對壓輥與環(huán)模之間的受力狀態(tài)與磨損情況進行了分析。(3)完成了變環(huán)模寬度試驗與變環(huán)模線速度試驗，結(jié)果表明存在環(huán)模寬度與環(huán)模線速度的優(yōu)化組合使能耗最低，生產(chǎn)率最高。(4)對環(huán)模寬度與環(huán)模線速度進行了組合優(yōu)化，并進行了生產(chǎn)驗證，與原機型相比，產(chǎn)量提高15%，噸料電耗降低13%，在降低能耗的同時提高了生產(chǎn)率。本文的研究工作為顆粒機產(chǎn)品的改進升級提供了重要的依據(jù)。關(guān)鍵詞：環(huán)模顆粒機結(jié)構(gòu)寬度速度優(yōu)化第一章 緒論1.1立項背景與研究意義飼料工業(yè)是國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一。經(jīng)過20多年改革開放與發(fā)展，我國飼料工業(yè)已經(jīng)建成了

3、包括飼料加工業(yè)、飼料添加劑工業(yè)、飼料原料工業(yè)、飼料機械制造工業(yè)和飼料科研、教育、標準、檢測等較為完備的飼料工業(yè)體系，飼料工業(yè)步入了快速發(fā)展的道路。隨著飼料工業(yè)的迅速發(fā)展，飼料機械的需求越來越大，要求也來越高。研發(fā)高品質(zhì)、高效率的飼料機械產(chǎn)品已成為支持飼料工業(yè)發(fā)展的迫切需求。顆粒機是飼料機械的四大主機（混合機、粉碎機、膨化機、顆粒機）之一，很大程度上決定了飼料加工的產(chǎn)量在飼料生產(chǎn)中占有很重要的地位。目前，國內(nèi)以某公司為代表的飼料機械企業(yè)在顆粒機的設(shè)計、制造領(lǐng)域取得了很大進步，產(chǎn)品的外觀、性能指標不斷提高，與國外同類產(chǎn)品的差距不斷縮小。雖然如此，我國的顆粒機與國外同類型設(shè)備相比較，仍然存在結(jié)構(gòu)不合

4、理，生產(chǎn)效率偏低、能耗偏高等缺陷，這極大地制約了產(chǎn)品的國際競爭力。研究環(huán)模顆粒機理與結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，對設(shè)計出具有國際先進水平的顆粒機具有積極的推進作用，對提高制粒質(zhì)量與制粒效率，提升我國顆粒機產(chǎn)品的國際競爭力、進而提升飼料機械整體設(shè)計、制造水平，促進飼料工業(yè)的發(fā)展具有重要的理論意義與實用價值。1.2國內(nèi)外現(xiàn)狀分析1.2.1國內(nèi)外環(huán)模制粒技術(shù)的研究現(xiàn)狀近年來國外有關(guān)顆粒機的研究有：Keith CBehnke介紹了環(huán)模顆粒機廣泛應(yīng)用于飼料加工業(yè)，具有降低飼料損耗、提高動物生長性能等一系列優(yōu)點；PKAdapa對干燥的與脫水的苜蓿草在相同的調(diào)制水分與溫度下進行了顆粒質(zhì)量的對比試驗，并建立了苜蓿草顆粒的硬

5、度模型；Jens KHolm建立了物料通過環(huán)模?？讜r的擠壓力模型，并進行了試驗驗證。Tabil，LJr.研究了環(huán)模轉(zhuǎn)速對顆粒質(zhì)量的影響，結(jié)果表明影響不是非常明顯，Rolfe，LA則指出隨環(huán)模轉(zhuǎn)速的增高，擠壓力會減小，但是比機械能會增加，顆粒溫度會升高。近年來國內(nèi)有關(guān)顆粒機的研究有：顆粒機結(jié)構(gòu)、性能方面的研究：曹康對飼料加工的原理、工藝、設(shè)備進行了比較詳細的介紹8J；有文獻介紹了一種高效自動顆粒機；李潤萍對小型一步顆粒機在中藥制粒中關(guān)鍵因素的控制進行了探討。顆粒機控制系統(tǒng)方面的研究：張培建建立了調(diào)質(zhì)器單元的雙輸入雙輸出數(shù)學(xué)模型，并進行了解耦設(shè)計，對飼料顆粒機的自動控制系統(tǒng)設(shè)計進行了研究，為了提高

6、控制效果，將預(yù)測函數(shù)控制技術(shù)引入到飼料顆粒機的自動控制；王斌斌介紹了環(huán)模顆粒機的自動控制系統(tǒng)，重點闡述了自動控制系統(tǒng)的組成、控制原理以及主要控制程序算法，為改善環(huán)模顆粒機的自動控制水平提供技術(shù)參考：李秀華介紹了PLC對藥丸包衣顆粒機控制系統(tǒng)的改造。顆粒機設(shè)計方面的研究：劉守祥針對粉狀混合飼料的生產(chǎn)和運輸、儲藏中存在的問題，設(shè)計了融攪拌混合和顆粒成型為一體的飼料生產(chǎn)機械。介紹了整機的結(jié)構(gòu)和工作原理，對飼料的混合室、攪拌器、螺旋輸送擠壓器、顆粒成型機構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)特點及相應(yīng)參數(shù)進行了分析與計算；陳義厚對三錐輥式平模顆粒機的設(shè)計方法進行了介紹；何明霞根據(jù)醫(yī)藥制粒工藝研究的需求，設(shè)計了一種新型小型高速混

7、合顆粒機，用于一次性完成混合、加濕與制成顆粒等多道工序的新型小型化自動制藥設(shè)備，設(shè)計包括整體結(jié)構(gòu)和計算機自動檢測與控制系統(tǒng)以及實驗數(shù)據(jù)存儲與分析等功能，經(jīng)過大量實驗并結(jié)合特定的工藝要求得出了針對不同的物料配方與之相對應(yīng)的最佳匹配參數(shù)；黃傳海討論了蝦飼料顆粒機的設(shè)計方法；查國才介紹了高效自動顆粒機的研發(fā)思路與應(yīng)用比較；伍善根對HLSG系列濕法混合顆粒機的結(jié)構(gòu)改進與技術(shù)創(chuàng)新進行了研究“陳雨田對膠輪磨擦傳動圓筒混合顆粒機設(shè)計理論進行了討論。有文獻對影響顆粒機生產(chǎn)效率的因素進行了分析，指出影響因素主要包括物料類型、調(diào)質(zhì)效果、工藝參數(shù)選擇等。顆粒機結(jié)構(gòu)參數(shù)、技術(shù)參數(shù)方面的研究：何占松分析了小型平模飼料制

8、粒（塊）機結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系；王敏分析了環(huán)模顆粒機的主要技術(shù)參數(shù)；蕭占平分析了飼草顆粒機主要設(shè)計參數(shù)。顆粒機壓輥環(huán)模系統(tǒng)方面的研究：劉學(xué)軍對飼料顆粒機壓輥線磨損度進行了理論研究；蘇錫云介紹了環(huán)模顆粒機新壓模的正確操作使用方法；劉學(xué)軍介紹了飼料顆粒機壓輥的感應(yīng)熱處理工藝；王敏介紹了延長顆粒機壓模使用壽命的方法；何占松對飼料制粒（塊）機?？锥氯蜻M行了分析并提出了對策；李同祥介紹了顆粒機壓輥與環(huán)模的間隙調(diào)整方法：孟令啟介紹了顆粒機壓輥環(huán)模系統(tǒng)的設(shè)計方法。顆粒機的顆粒料長度、蒸汽系統(tǒng)方面的研究：李令芳對影響顆粒機顆粒料長度的因素進行了分析并提出了控制方法；余傳忠介紹了擠壓膨脹器與顆粒機相結(jié)合的生產(chǎn)工藝

9、；楊杰對飼料顆粒機蒸汽品質(zhì)進行了分析并對蒸汽干燥電加熱器進行了研制；田鵬飛提出了顆粒機蒸汽自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計制作思路。此外，李同祥介紹丁顆粒機主軸油封的維修方法；鄧惠文對顆粒機支承軸斷裂的原因進行了分析并提出了解決方法；王德福對顆粒機軸承特性進行了研究。1.2.2國內(nèi)外環(huán)模顆粒機結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀顆粒飼料制粒設(shè)備及工藝配套設(shè)備，主要由顆粒壓制機、調(diào)質(zhì)器、熟化器、干燥器、冷卻器、破碎機、分級篩和料倉活化裝置等組成。根據(jù)畜禽、水產(chǎn)及特種水產(chǎn)飼料加工要求不同而進行配置。自1910年英國Sizer公司研制出第一臺商品擠壓式顆粒機至今，顆粒機的制造技術(shù)和成形理論得到了飛速發(fā)展，使用顆粒機生產(chǎn)顆粒飼料已得到普及。目

10、前常用的顆粒壓制機有環(huán)模顆粒機和平模顆粒機兩種基本類型；根據(jù)運動特性又可分為動模式和動輥式；根據(jù)其環(huán)模和壓輥、平模和壓輥的組合形式又可分為：三輥、二輥，大、小壓輥雙環(huán)模式環(huán)模顆粒機，平模直輥和錐輥式顆粒機。其他類型的顆粒機有：對輥式顆粒機（類似煤球機）、休勒顆粒機（顆粒從空心對輥內(nèi)排出）、盤式微粒機（無加壓機構(gòu)，利用液體媒介作用，粒子自行凝集）、螺桿式顆粒機、活塞式顆粒機等，但使用不夠廣泛。常用顆粒壓制機模、輥配置形式見圖1-1。環(huán)模顆粒機主要由喂料器、調(diào)質(zhì)器、顆粒制造器、調(diào)節(jié)機構(gòu)及潤滑系統(tǒng)組成。喂料器由電磁調(diào)速電機、減速器、聯(lián)軸器、絞龍軸及絞龍殼體等組成。調(diào)速電機是由變頻電機和減速器組成，它

11、與變頻器配合使用，通過變頻器控制調(diào)速電機，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)速電機通過聯(lián)軸器帶動絞龍軸。調(diào)質(zhì)器由電機、傳動機構(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。調(diào)質(zhì)器的供蒸汽系統(tǒng)如圖1-3所示。顆粒制造器主要由主電機、傳動機構(gòu)、轉(zhuǎn)子、環(huán)模、壓輥、刮刀、切刀組件及機身和門等組成。經(jīng)調(diào)質(zhì)器調(diào)質(zhì)的物料，由旋轉(zhuǎn)喂料錐和前板上兩個偏轉(zhuǎn)刮刀將料均勻地送入兩個壓輥與環(huán)模組成的壓制區(qū)，通過環(huán)模和壓輥兩個相對旋轉(zhuǎn)件對粉料逐漸擠壓而擠入環(huán)模中成型，并不斷向外端擠出，由切刀把成型顆粒切成

12、需要的長度，最后成型顆粒排出機外。國外典型的環(huán)模顆粒機有：三輥式顆粒壓制機三輥式顆粒壓制機是以英國UMT公司為代表的一種典型顆粒壓制機。國內(nèi)外多家公司均生產(chǎn)類似的產(chǎn)品，傳動方式分為齒輪式和皮帶式兩種。UMT公司生產(chǎn)的皇冠牌三輥式顆粒壓制機均采用同步齒形帶傳動，其中350B型采用雙電機同步齒形帶一級傳動，其他型號均采用雙電機三角帶、同步齒形帶二級傳動。UMT顆粒壓制機特點：采用三輥式結(jié)構(gòu)，配有專用導(dǎo)料板，喂料、擠壓效果好。采用同步齒形帶雙電機傳動，負荷均勻，傳動效率高，噪聲低；機器外形長×寬×高比例勻稱。采用摩擦片式液壓過載保護裝置，確保設(shè)備安全運行，復(fù)位方便。配有自動潤滑系

13、統(tǒng)，確保機器運轉(zhuǎn)正常。環(huán)模外配置3把切刀，有利于出料顆粒均勻。機體和機座采用鋼板焊接后正火處理消除應(yīng)力，結(jié)構(gòu)輕巧，造型美觀。同少齒形帶和主軸承使用壽命長，分別為34萬小時和58年。UMT皇冠型雙級傳動顆粒壓制機結(jié)構(gòu)見圖1-4。齒輪傳動式，以CPM公司的產(chǎn)品為代表：單級三角皮帶傳動式，以Buhler公司的產(chǎn)品為代表：雙電機三角皮帶傳動式，以Munch公司的產(chǎn)品為代表。世界各國生產(chǎn)的同類產(chǎn)品種類很多，但原理和結(jié)構(gòu)基本相同。· CPM公司顆粒機 CPM公司生產(chǎn)的顆粒壓制機采用斜齒齒輪減速箱傳動結(jié)構(gòu)，齒輪減速箱可以通過手動換擋實現(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

14、動裝置固定的實心軸上，為動模型顆粒機。環(huán)模采用三分式環(huán)模夾固定，裝拆方便，配有自動循環(huán)潤滑系統(tǒng)設(shè)備，使用更安全。主要結(jié)構(gòu)見圖1-5。sw公司顆粒壓制機SW公司生產(chǎn)的顆粒壓制機有二輥式和三輥式結(jié)構(gòu)，傳動方式為齒輪式，速度分雙速及單速兩種機型。大型顆粒機喂料采用強制喂料，確保進料量均勻穩(wěn)定，三輥式裝配及結(jié)構(gòu)見圖1-6。Buhler公司顆粒壓制機Buihler公司生產(chǎn)的顆粒壓制機采用雙壓輥、環(huán)模式、單電機三角皮帶傳動結(jié)構(gòu)。單位生產(chǎn)效率高，運行費用低，結(jié)構(gòu)比較簡單，操作維修方便。系統(tǒng)可以方便地實行自動潤滑和自動控制。采用單電機側(cè)傳動，空心軸、環(huán)模、主軸、壓輥和大皮帶傳動等總成，外加皮帶傳動的張力等均由

15、主軸尾部懸臂支承，承載負荷大、且屬于偏載荷狀態(tài)。設(shè)計、驗算和裝配的配合要求較高。主要結(jié)構(gòu)見圖1-7。Munch公司顆粒壓制機（環(huán)模）Munch公司生產(chǎn)的顆粒壓制機有環(huán)模、錐形壓輥平模顆粒機兩種，環(huán)模顆粒壓制機的結(jié)構(gòu)形式和英國UMT公司單級同步齒形帶傳動的形式基本相同。Mt/nch公司環(huán)模顆粒壓制機采用三角帶傳動，大皮帶輪的寬度比較寬，采用鑄鐵鑄造整體機座，整機重量偏重，但運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲低，大皮帶輪的慣性作用有利于節(jié)能。環(huán)模的固定結(jié)構(gòu)宜改用CPM三分式環(huán)模夾，如采用螺栓固定式，則單側(cè)操作大大延長了換模時間。系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動潤滑和自動控制。主要結(jié)構(gòu)見圖1-8。PCI公司新型顆粒壓制機（動輥型）PC

16、I型顆粒壓制機是美國PCI公司專利產(chǎn)品，整機采用蒸汽閉壓制粒系統(tǒng)。從螺旋喂料器出口至顆粒機環(huán)模壓制室處于正壓狀態(tài)，蒸汽壓力控制在2070kPa，環(huán)模內(nèi)料層厚度達到3mm就可形成料封。整個物料流動和制粒成型過程相當于個較長時間閉壓調(diào)質(zhì)器(1.530s)，調(diào)質(zhì)效果好，制粒溫度處于普通顆粒機和膨脹、膨化機之間。采用動輥式環(huán)模、壓輥組合，單級皮帶或齒輪箱傳動。結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、制粒成本低。顆粒切料裝置由電機傳動、切刀架、切刀等組成，電動機安裝于操作門上。主要結(jié)構(gòu)見圖1-9。由于PCI閉壓顆粒機具有強制調(diào)質(zhì)的功能，使用效果和價格性能比比較好。PCI系列閉壓顆粒機由于調(diào)質(zhì)充分，肉雞飼養(yǎng)試驗結(jié)果表明增重效

17、果明顯。高粱、豆粕型同糧：03周齡提高9.60%，36周齡提高l-32%：玉米豆粕型日糧：03周齡提高2.77%，36周齡提高4.26%。淀粉的糊化度達到58%73%（高粱、豆粕型）和51%67%(玉米、豆粕型)。PCI系列閉壓顆粒機目前有2種機型：PCI 1100(75100kW)及PCI 1200(150225kW)。其中PCI 1100型配75kw主電動機，?？壮叽鐬?.97mm×25.4 mm，產(chǎn)量為11t/h。大、小壓輥式環(huán)模顆粒壓制機大、小壓輥式環(huán)模顆粒壓制機在國際上使用并不普及，歐洲Walter公司已形成系列產(chǎn)品投入市場。此類環(huán)模壓輥組合方式實現(xiàn)了集大、小壓輥制粒效果的

18、優(yōu)勢，根據(jù)不同物料的特性，調(diào)整大、小壓輥在環(huán)模中的相對位置，形成不同的擠壓成形中心，使制粒腔內(nèi)的物料達到均衡，尤其對于難以制粒的物料更為有效，其主要結(jié)構(gòu)見圖1-10。雙環(huán)模顆粒壓制機雙環(huán)模顆粒壓制機是伴隨著飼料生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展而開發(fā)的又一種新型顆粒壓制機。其基本結(jié)構(gòu)有2種形式：一類是前后環(huán)模組合型，另一類是內(nèi)外環(huán)模組合型?；竟ぷ髟眍愃朴诙沃屏９に?，第一級環(huán)模、壓輥組合粗制粒，采用大孔徑、薄型環(huán)模，顆粒成形質(zhì)量較差，主要起到調(diào)質(zhì)和預(yù)壓縮的作用。第二級環(huán)模、壓輥組合，根據(jù)加工產(chǎn)品的要求配置環(huán)模的孔徑和厚度。(1)前后組合式雙環(huán)模顆粒壓制機由意大利Berga公司設(shè)計和制造的PCM /P6型雙環(huán)模

19、顆粒壓制機，主要工作原理，傳動方式和BQhler公司的顆粒機基本一致，主要差異在顆粒機的環(huán)模前增加一級環(huán)模。主要優(yōu)點：從質(zhì)量觀點來看，改善了營養(yǎng)價值和粉化率指數(shù)(PDI)，降低了顆粒的易碎性：從成本觀點來看，降低了顆粒飼料生產(chǎn)和管理的成本。PCMP6型顆粒壓制機的結(jié)構(gòu)見圖1-11。(2)內(nèi)外組合式雙環(huán)模顆粒壓制機內(nèi)外組合式雙環(huán)模顆粒壓制機為動輥式結(jié)構(gòu)，其工作原理為：物料進入二輥式內(nèi)環(huán)模預(yù)制粒，環(huán)模的孔徑為外環(huán)模孔徑的1.61.8倍，擠出的大直徑顆粒進入第二級四輥式環(huán)模再制粒。傳動方式分為兩級，內(nèi)環(huán)模壓輥軸和外環(huán)模壓輥軸，分別由2臺電動機傳動。專利KD500型內(nèi)外組合雙環(huán)模顆粒壓制機的主要技術(shù)參

20、數(shù)：內(nèi)壓輥座主軸轉(zhuǎn)速300rmin，內(nèi)環(huán)模孔徑Ø78mm，厚度4050mm，動力配備110kw150kw;外壓輥座空心軸轉(zhuǎn)速220rmin，外環(huán)模厚度100mm，環(huán)?？讖?#216;78mm，配用動力100220kW。英國Kerry公司開發(fā)的4050th內(nèi)外組合雙環(huán)模顆粒壓制機的主要參數(shù)為：內(nèi)壓輥座主軸轉(zhuǎn)速300rmin，內(nèi)環(huán)?？讖?#216;8mm，壁厚35 mm；外壓輥座空心軸轉(zhuǎn)速210rmin，外環(huán)模孔徑為Ø4.5mm;主機總動力為315kW。國內(nèi)典型的環(huán)模顆粒機代表，結(jié)構(gòu)如下：特點：先進雙馬達分步帶柔性傳動系統(tǒng)，平穩(wěn)可靠；·關(guān)鍵零部件采用高品質(zhì)進口件，使用

21、壽命長，維護成本低；國際標準制造，性能穩(wěn)定可靠；·可根據(jù)需要選配夾套型調(diào)質(zhì)器或雙軸差速調(diào)質(zhì)器；·關(guān)鍵零部件進口，確保質(zhì)量，使用壽命長，維護成本低；·合金結(jié)構(gòu)鋼鍛造主軸，具有良好的強度和韌性：·廣泛應(yīng)用于高品質(zhì)畜禽飼料、魚用顆粒飼料、復(fù)合肥、棉籽殼及其他物料的制粒。1.3本文的研究內(nèi)容綜合以上分析可知，環(huán)模顆粒機是重要的飼料機械產(chǎn)品，研究環(huán)模顆粒機結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)具有重要的意義。國外對于環(huán)模顆粒機的研究主要集中在機理分析與試驗研究；國內(nèi)對于環(huán)模顆粒機的研究主要集中在產(chǎn)品的介紹、產(chǎn)品的設(shè)計方法、工藝因素對制粒效果的影響等。從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看，國外的環(huán)模顆粒機種類齊全，

22、性能優(yōu)異；國內(nèi)的環(huán)模顆粒機品種比較單一，性能與國外先進水平有一定的差距，而且由于機理分析少，試驗數(shù)據(jù)少，設(shè)計缺乏相應(yīng)的支撐。針對上述問題，本文將以江蘇牧羊集團現(xiàn)有產(chǎn)品為基礎(chǔ)，通過機理分析與數(shù)值分析對環(huán)模顆粒機的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化計算，并通過試驗進行驗證，最終提高生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品品質(zhì)。具體研究內(nèi)容包括：(1)環(huán)模顆粒機主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的分析計算；(2)環(huán)模顆粒機關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析；(3)環(huán)模顆粒機結(jié)構(gòu)優(yōu)化試驗研究。第二章環(huán)模顆粒機主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的分析計算2.1環(huán)模顆粒機成形過程顆粒壓制機的顆粒成形過程，是建立在粉粒體間存在間隙的基礎(chǔ)上。粉料在溫度、摩擦力和擠壓力等綜合因素的作用下，使粉粒體的空隙縮小，形

23、成具有一定密度和強度的顆粒。根據(jù)粉料在擠壓過程中不同的狀態(tài)，可將其分為3個區(qū)，即供料區(qū)、變形壓緊區(qū)和擠壓成形區(qū)(見圖2-1)。(1)供料區(qū)：物料基本不受機械外力的影響，但它受離心力的影響（環(huán)模旋轉(zhuǎn)），使粉料緊貼在環(huán)模的內(nèi)圈上，密度為0.40.7g/cm3。(2)變形壓緊區(qū)：隨著模、輥的旋轉(zhuǎn)，物料進入壓緊區(qū)，受到模輥的擠壓作用，粉料之間產(chǎn)生相對位移。隨著擠壓力的逐漸增大，粉粒體間空隙逐步減小，物料產(chǎn)生不可逆的變形，密度增加到0.91.0g/cm3。(3)擠壓成形區(qū)：在擠壓區(qū)內(nèi)，模輥間隙較小，擠壓力急劇增大，粉粒體之間接觸表面積增大，產(chǎn)生較好的粘接，并被壓入?？?。物料由于產(chǎn)生彈性變形和塑性變形等組

24、合變形，形成的顆粒密度達到l.21.4g/cm3。物料被擠壓出?？字笥幸欢ǖ幕貜椔剩搭w粒直徑略大于壓模孔徑），一般回彈率為2%5%。物料的物理性質(zhì)、環(huán)模的長徑比(L/D)都會影響回彈率。2.2壓入物料高度的計算壓入物料高度直接決定生產(chǎn)率，下面在進行受力分析的基礎(chǔ)上推導(dǎo)壓入物料高度的計算公式。粉料被壓輥帶入變形壓緊區(qū)，主要依靠物料與壓輥、壓模表面的摩擦。分析變形壓緊區(qū)靠近供料區(qū)的一小段粉料的受力狀態(tài)。如圖2-2所示，引壓輥表面將物料攫入變形區(qū)的臨界點A點的切線和壓模內(nèi)表面Ai點的切線，兩切線相交于c點。現(xiàn)對ACA1物料三角柱作受力分析，以c為原點，CAi為x軸，圖中ACA1=DAO1=P，稱

25、為攫取角，求出b也即找到了壓粒的必要條件。ACAi受到壓輥的壓力N，摩擦力F；受到壓模的壓力Q，摩擦力T，f為粉料與模、輥之間的摩擦系數(shù)。2.4環(huán)模與壓輥顆粒壓制機的壓模、壓輥是重要的工作和磨損部件，其工藝參數(shù)的配備合理與否，性能和質(zhì)量的好壞，將直接影響到顆粒機的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。2. 4,1環(huán)模的結(jié)構(gòu)參數(shù)及環(huán)模轉(zhuǎn)速度(1)環(huán)模的?？最w粒料是從環(huán)模上的小孔擠出，模孔的軸線一般都是指向環(huán)模的軸線，如圖2-4所示。環(huán)模的孔形和厚度對制粒的質(zhì)量和效率有著密切的關(guān)系。選擇環(huán)模的孔徑太小、厚度太厚，則生產(chǎn)效率低下、成本費用高，反之則顆粒松散、影響質(zhì)量和制粒效果。因此科學(xué)地選用環(huán)模的孔形和厚度等參數(shù)是高

26、效、優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的前提。環(huán)模的孔形：目前常用的?？仔螤钪饕兄毙慰?、反向階梯孔、外錐形擴孔和下向帶錐形過渡階梯孔4種。直形孔加工簡單，使用最為普遍：反向階梯孔和外錐形擴孔減小了?？椎?有效長度，縮短了物料在?？字械臄D壓時間，適宜于加工直徑小于Ø10mm的顆粒：正向帶錐形過渡階梯孔適宜于加工直徑大于Ø10mm的粗纖維含量高、體積質(zhì)量低的顆粒飼料。除了上述4種孔形以外，還有外錐形孔和內(nèi)錐形孔、非圓形孔等多種孔形，但使用不普遍。直形孔適于配合飼料的制粒：外孔擴大適用于脫脂糠等高纖維飼料的制粒；內(nèi)孔擴大適合于牧草粉類體積大的飼料制粒。進料孔口直徑應(yīng)大于?？字睆剑@樣可減少物料的入孔阻力

27、，以利于它們進入?？?。進料孔有3種基本形式，即直孔、錐孔和曲線形孔。前蘇聯(lián)學(xué)長的研究結(jié)果表明進料孔形中以曲線形孔最優(yōu)，其次是錐孔，直孔最差。不過，曲線孔需要專用工具加工，尤其是在孔徑較大時加工較為困難。為此，美國CPM公司將小孔(孔徑小于lOmm)壓模的?？走M料孔采用曲線孔形，而大孔（孔徑大于lOmm）壓模的?？走M料孔不采用曲線孔形，而是采用錐孔、直孔或與錐孔組合形式。錐孔生產(chǎn)小孔顆粒時，進口錐角B =30。對于大孔徑，難以壓制的纖維性輕質(zhì)原料，常用正向帶錐形過渡階梯孔，直徑為d>10mm、I=12dØ=30°45°。實現(xiàn)大孔預(yù)壓、小孔成形擠壓的過程，確保制

28、粒的質(zhì)量。減壓孔的深度和直徑(R、E)：對于纖維含量高的原料，由于它所具有的制粒特性的差異，要求在壓粒的過程中減少通過?？椎淖枇?，即要求在額定受壓后減壓成型藉以降低回彈率。為此，模孔應(yīng)設(shè)計成兩區(qū)段，進料擠壓區(qū)段L和減壓出料區(qū)段R，即L+R=T。減壓出料孔有3種基本形式：直孔、錐孔和錐孔與直孔的組合，其中直孔和錐孔最為常用，它的最大孔徑稍大于?？字睆絛，其深度取決于相應(yīng)的有效I作長度L。在有些情況下，尤其是當加工料出現(xiàn)在深減壓孔內(nèi)會膨脹而堵塞，或者當減壓孔使環(huán)模的強度降低時，宜采用錐孔與直孔的過渡組合方式，或者采用錐孔。壓模工作面的開孔率是壓模的一項重要指標。它是工作面（內(nèi)壁）模孔總面積除以壓模

29、工作總面積。開孔率的大小對顆粒機的生產(chǎn)率有很大影響在考慮壓摸有足夠強度的條件下，盡量提高開孔率。壓模開孔率的計算方法與粉碎機篩板篩孔開孔率的計算方法相同。根據(jù)孔徑大小不同，開孔率可在20%-30%之間選取。?？椎呐挪挤绞揭彩黔h(huán)模設(shè)計里面一個很重要的問題。根據(jù)飼養(yǎng)對象的不同，顆粒料的大小也不同，但是一旦飼養(yǎng)對象確定后，顆粒料的大小也就基本確定料，模孔的大小也就可以確定下來。通常?？椎呐挪挤绞接袃煞N，一種是排成比較整齊的陣列，種是錯位排布，如圖2·7所示。為了使物料能夠比較好地進入?？?，?？椎呐挪挤绞揭话闶沁M行錯位排列，通常按等邊三角形布孔，也有按等腰三角形布孔。壓縮比：壓縮比是模孔的進

30、口面積和?？酌娣e的比值，此值僅表示物料進入壓制室后如何有效壓縮物料的一個指示值。對于<10mm小孔徑D2d2=l. 56，對于>10mm大孔徑則更大。模孔的有效長度(L)：?？椎挠行чL度是指物料擠壓（成形）的孔模長度。?？椎挠行чL度越長，物料在模孔內(nèi)的擠壓時間越長，制成后的顆粒越堅硬，強度越好，顆粒質(zhì)量也越好。反之，則顆粒松散，粉化率高，顆粒質(zhì)量降低。環(huán)模的厚度(T)：綜合考慮?？椎挠行чL度、減壓孔的深度以及環(huán)模的強度來確定。壓模厚度和孔徑以及被壓物料特性有關(guān)，壓模越厚、模孔越深、孔徑越小，則孔壁阻力越大，物科擠壓越堅實。壓制不同飼料，不光按孔徑來選用壓模，還需要選用相應(yīng)的最佳壓模

31、厚度，即選用最佳深（厚）徑比，以便獲得優(yōu)質(zhì)顆粒飼料，還不堵塞?？?。國際上通常選用環(huán)模的厚度(T)：為32127mm。長徑比(Ld)：?？椎挠行Чぷ鏖L度L與其孔徑d之比，稱之為長徑比。壓制不同的物料，需要采用相應(yīng)的最佳長徑比，藉以壓制成密實的顆粒制品。例如，壓制玉米粉所需的長徑比一般為12，壓制苜蓿草所需的長徑比為8。使用長徑比這個參數(shù)能夠反映加工料對其壓模結(jié)構(gòu)參數(shù)的相應(yīng)要求。所以不同粒徑的顆粒只要選用長徑比合適的壓模，能生產(chǎn)出相同質(zhì)量的產(chǎn)品，和高的生產(chǎn)效率。不同類型飼料的適宜模孔直徑和長徑比見參考文獻(2)材質(zhì)、孔形加工與熱處理環(huán)模所用材質(zhì)對于環(huán)模的使用壽命有著密切的關(guān)系，環(huán)模的材質(zhì)可以采用優(yōu)

32、質(zhì)合金鋼，目前采用不銹鋼較多。對于不易擠壓的物料的壓制，也可以采用青銅壓模，因為青銅質(zhì)軟，擠壓物料比較容易，但使用壽命較短，目前很少使用。美國克勞德一伯吉斯材料公司K哈伯爾先生通過對146個壓模(40種材料和10種孔徑)在相同條件下進行了試驗，得出結(jié)論表明，采用X40Cr14（高碳鉻鋼）制造的壓模，壓模表面硬度HRC61-62，使用專用設(shè)備鉆孔，真空淬火，生產(chǎn)2500t飼料后無明顯的磨損。而采用20MnER5（低碳鋼）鉆頭打孔，熱處理后表面硬度HRC56-58，芯部.硬度為HRC38-40，生產(chǎn)2500t飼料后表面有明顯的磨損，孔的內(nèi)部開始出現(xiàn)凹痕。目前國產(chǎn)x46Cr13合金鋼顆粒機環(huán)模的使用

33、壽命一般在5000-12000t左右，但生產(chǎn)特種水產(chǎn)飼料使用壽命偏低（由于孔徑和顆粒機型偏?。?，而大型設(shè)備則超過12000t。決定壓模使用性能和壽命的幾個因素a耐磨性：多數(shù)壓模的損壞是由于磨耗。壓模會因使用而引起表面磨損和?？自龃蟆耗５哪湍バ噪S它的表面硬度、顯微結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分而變化。要使壓模得到最佳的耐磨性，關(guān)鍵在于材料的選擇和熱處理的方法。b耐腐蝕性：有些飼料成分和添加劑在高溫、高壓下會引起點蝕，從而腐蝕壓模材料。因此，腐蝕是影響壓模性能的最關(guān)鍵的影響因素，必須加以控制。高鉻、高碳的壓模具有最好的耐腐蝕性。c韌性：在制粒過程中壓模承受很大的壓力，這種壓力能引起壓模的即時損壞：超過工作時間也

34、會造成壓模的疲勞損傷。因此，壓模材料的選擇、熱處理的方法和?？椎亩嗌俣际菦Q定壓模韌性的重要因素。環(huán)模材料的特性a耐磨性與韌性：提高壓模硬度（假定金屬結(jié)構(gòu)固定不變）能增強耐磨性，但會降低壓模的韌性。換言之，用提高壓模硬度的方法來改進耐磨性，會增加脆性、降低韌性。因此必須將壓模的硬度限制在能保持使用所需最低限度的結(jié)構(gòu)水平上。b耐腐蝕性與耐磨性和韌性：壓模的金屬結(jié)構(gòu)差和耐腐蝕材料的化學(xué)成分不佳會降低耐磨性，壓模的沖擊韌性也比較差，較容易開裂。c韌性與孔數(shù)：如果使用一種質(zhì)量較差的壓模材料而想通過增加孔數(shù)來提高制粒產(chǎn)量，是很難達到的。增加孔數(shù)很可能導(dǎo)致壓模的開裂。壓模材料（在熱處理的同時）具有不同強度和

35、不同韌性的特點。有些材料的孔數(shù)要少一點才能保持最低程度的韌性和結(jié)構(gòu)強度。壓模材料的選用對于壓模的特性怎樣才算優(yōu)質(zhì)以及與選材之間的關(guān)系如何，很難下一個完整的定義。在市場上出售的各類壓模材料以及它們所具有的性能與缺點都要加以檢驗。目前用于生產(chǎn)壓模的材料一般可分為三大類：合金、鉻或淬硬的不銹鋼、滲碳不銹鋼。上述三大類材料有很多品種，它們的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)又各不相同。每一類材料在制造過程中又都能通過特殊的熱處理方法改變其性質(zhì)的。a合金壓模：美國多數(shù)飼料廠選用合金壓模。這種壓模由滲碳鋼制成，硬度很高，具有最佳程度的耐磨性和韌性。壓模的滲碳硬化（表面硬化）是一種熱處理方法。即將壓模加熱至高溫，然后摻入足

36、量的碳氣，這樣，鋼的外層吸收了很多碳。這種碳使鋼模的表面交得更硬，從而增加壓模表面的耐磨性。芯部材料中含碳較低，呈軟性，具有較高的沖擊韌性。這類壓模不易開裂。同時因為表面是碳化的硬層，因此芯部呈韌性，壓模更耐磨。但是這一類的壓模耐腐蝕性較差。生產(chǎn)這類壓模所用的材料需根據(jù)成本和熱處理的工藝特性而定。一般來說，在選擇材料時要注意鎳的不同含量。因為含鎳量高，能增強韌性和增加壓模開孔數(shù)，但是材料成本也將提高。b鉻壓模有時也叫不銹鋼壓模。一般采用X40Cr13經(jīng)淬硬或真空淬硬制成的壓模。這種材料約含碳0.4%0.5%，鉻12%14%。此類壓模，能防止制粒原料的點蝕，但耐磨性和韌性比滲碳鋼壓模差。它們的外

37、表面并不硬，但是芯部卻比滲碳鋼壓模硬。用顯微鏡觀察，標準的中性淬硬鉻壓模從表面到芯部晶相結(jié)構(gòu)相當均勻。與滲碳鋼壓模的硬度呈逐步下降的情況不同，中性淬硬的鉻壓模從表面到芯部的硬度變化很小。鉻的壓模具有很高的耐腐蝕性。在歐洲，由于飼料的腐蝕性非常大。所以壓模的鉻含量很高，而美國的飼料廠則不需要使用此類耐蝕程度的壓模。c滲碳不銹鋼壓模：此類壓模是一種更好的產(chǎn)品。滲碳不銹鋼壓模具有同合金壓模相似的淬硬表面，并且由于滲碳層有大量的碳化鉻，耐磨性一般很強，但是它們同滲碳合金一樣，從表面到芯部的硬度逐步遞減。通過顯微鏡觀察，可以看到壓模外表聚集的碳化鉻呈現(xiàn)出許多的斑點。這些非常硬的粒子分散在整個滲碳層上，提

38、高壓模的耐磨性。由于此類壓模具有極好的耐磨性，能多次應(yīng)用，因此噸顆粒飼料消耗壓模成本較低。此類壓模比合金壓模更耐腐蝕，但比鉻壓模要差一些。(3)環(huán)模的轉(zhuǎn)速設(shè)計環(huán)模轉(zhuǎn)速時要考慮四個問題：制粒產(chǎn)量：它與轉(zhuǎn)速沒有正反比關(guān)系，存在最佳轉(zhuǎn)速范圍對應(yīng)最佳產(chǎn)量；顆粒成形率，太高轉(zhuǎn)速容易把壓制出來的顆粒甩碎，降低成形率，即等于產(chǎn)量下降；不同飼料配方對應(yīng)不同轉(zhuǎn)速，以壓制高品質(zhì)飼料；環(huán)模內(nèi)徑尺寸，環(huán)模運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生離心力，轉(zhuǎn)速太高，離心力就越大，影響顆粒機穩(wěn)定性。綜合上面因素和結(jié)合世界制造顆粒機的經(jīng)驗，環(huán)模的轉(zhuǎn)速應(yīng)由環(huán)模內(nèi)徑線速度確定。根據(jù)經(jīng)驗，?？字睆叫〉沫h(huán)模，應(yīng)采用較高的線速，而?？字睆酱蟮沫h(huán)模則應(yīng)采用較低的

39、線速。環(huán)模的線速，會影響制粒效率、能耗及顆粒的堅實度。在一定范圍內(nèi)，環(huán)模的線速提高，產(chǎn)量增大、能耗提高，顆粒的硬度和粉化率指數(shù)上升。一般認為，?？字睆綖?. 26. 4mm時，壓模的最高線速可達到10. 2ms；?？字睆綖橹?619mm時，壓模的最高線速應(yīng)限制在6.16. 6m/s。而在實際應(yīng)用中，國內(nèi)外廠商選用的環(huán)模線速均在3. 58. 5m/s。而一機多用的情況下僅使用一種線速度，是不能適應(yīng)不同種類飼料加工的要求的。比較普遍的現(xiàn)象是，大型顆粒機生產(chǎn)小孔徑顆粒飼料時質(zhì)量不如小型顆粒機效果好，尤其是在生產(chǎn)直徑3mm以下的畜禽飼料和水產(chǎn)飼料時特別明顯。文獻8認為是環(huán)模的線速過低和壓輥直徑過大是主

40、要因素，這些因素會造成壓制物料穿孔速度過快，從而影響硬度和粉化率指數(shù)。最理想的解決辦法是采用無級調(diào)速。由于位置和投資成本的限制，也不太現(xiàn)實。CPM等多家公司采用可調(diào)雙速傳動，以適應(yīng)不同孔徑和原料的加工需要，獲取最佳的生產(chǎn)效果，提高顆粒機的通用性。國外還有多家公司采用同一種機型配置2-3種不同的環(huán)模線速，供客戶選擇，以適應(yīng)不同的專業(yè)生產(chǎn)要求。因此最佳環(huán)模線速的選擇是一項具有現(xiàn)實意義的研究課題。本課題將在第四章進行環(huán)模轉(zhuǎn)速對生產(chǎn)率影響的試驗研究。2.4.2壓輥結(jié)構(gòu)壓輥主要由壓輥偏心軸、壓輥殼、滾動軸承等組成。壓輥的作用壓輥的作用是將物料擠壓入?？祝谀？字惺軌撼尚?。(1)壓輥的材料及表面模、輥線速

41、度基本相等，而輥的直徑小，故壓輥磨損率比壓模大。若輥模同時更換，則壓輥硬度應(yīng)高于壓模5-6HRC。故壓輥一般用高碳合金鋼制造。為使物料壓入?？?，壓輥與物料間必須有一定的摩擦力。壓輥做成不同形式的粗糙表面，以防止壓輥打滑。拉絲輥面：是目前最常見的一種，防滑能力較強，但物料有可能向一邊滑移。如將拉絲槽做成兩端封閉型，則可以減少這種滑移。帶凹穴的輥面：凹穴內(nèi)填滿物料，形成摩擦表面摩擦系數(shù)較小，物料不易側(cè)向滑移。槽溝輥面：在輥面上有窄形的槽溝以增加摩擦力，與凹穴輥面一樣，物料不易側(cè)向滑移。碳化鎢輥面：輥面嵌有碳化鎢顆粒，表面粗糙，質(zhì)硬耐磨。對于磨損壓輥嚴重及粘性大的物料，這種輥面尤為見效。具有碳化鎢涂

42、面的壓輥，使用壽命比拉絲輥長3倍以上。但在使用時，務(wù)必使該輥定位準確，避免磨損壓模。每一壓輥繞其中軸旋轉(zhuǎn)。中軸為偏心軸，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺栓使偏心軸轉(zhuǎn)動，壓輥的旋轉(zhuǎn)中心軸也隨之改變，由此可改變壓輥與壓模的間隙，以使不同原料或產(chǎn)品獲得理想的壓制效果。(2)壓輥的技術(shù)參數(shù)壓輥的數(shù)量：環(huán)模顆粒壓制機的壓輥一般為23只，特殊情況有多只；根據(jù)受力分布合理性，以3只壓輥為最佳。平模顆粒壓制機一般為25只，常用4只。壓輥直徑：對于二輥式顆粒壓制機的輥模徑比為0. 430. 55，三輥式為0.390. 46。平模顆粒壓制機壓輥的直徑應(yīng)是環(huán)模的1.6倍，才能使兩者壓實層相同。在實際應(yīng)用中，在兩種機型功率相同的情況下，壓

43、輥直徑比為1. 251. 77。壓輥的表面硬度與使用壽命：壓輥的材料表面硬度在理論上應(yīng)低于壓模的表面硬度HRC2-3，這樣能保證環(huán)模的低磨損和使用壽命。原則上新模配新輥，模輥的最佳壽命比為1:1，國外常用1：2，國內(nèi)使用1：3。(3)模輥間隙模輥間隙調(diào)整極為重要，間隙過小，會加劇磨損；間隙過大，會造成打滑，影響顆粒質(zhì)量。模輥間隙一般為0.1-0.4，對環(huán)模型顆粒機一般物料間隙為0.1-0.3，壓草粉為0.5。對平模顆粒機一般間隙為0.005-0.3。壓輥安裝到環(huán)模內(nèi)后，利用壓輥偏心軸，可以調(diào)整壓輥外表面與環(huán)模內(nèi)表面之間的間隙，壓輥應(yīng)調(diào)整到與環(huán)模輕微接觸且剛好能帶動壓輥似轉(zhuǎn)非轉(zhuǎn)為宜。壓輥調(diào)節(jié)原理

44、如圖2.26所示。松開壓輥調(diào)節(jié)螺栓3，通過擰動抵在偏心調(diào)節(jié)凸緣上的與壓輥調(diào)節(jié)螺栓3對應(yīng)的調(diào)節(jié)螺栓就可調(diào)整壓輥與環(huán)模之間的間隙。調(diào)至正確位置后，擰緊旋松的調(diào)節(jié)螺栓并鎖緊。輥模間隙自動調(diào)整裝置的種類很多，基本原理是采用氣動或液壓執(zhí)行機構(gòu)，自動調(diào)節(jié)。氣動輥模間隙調(diào)整裝置的工作原理：利用氣源的壓力差帶動氣動馬達旋轉(zhuǎn)，氣動電機通過花鍵帶動蝸輪蝸桿機構(gòu)轉(zhuǎn)動，蝸輪通過梯形螺旋前后往復(fù)運動，而調(diào)節(jié)桿兩端安裝在球面軸上，這樣調(diào)節(jié)桿可在一定范圍內(nèi)擺動，帶動調(diào)隙輪轉(zhuǎn)動，從而買現(xiàn)調(diào)節(jié)模輥的間隙。此外，在環(huán)模堵料時，能使壓輥迅速遠離環(huán)模內(nèi)表面，這樣便于清理，節(jié)省時間，提高效率。2.4.3顆粒機環(huán)模與壓輥的直徑與制粒生產(chǎn)

45、效率和品質(zhì)的關(guān)系(1)環(huán)模內(nèi)徑D和壓帶寬b根據(jù)單位功率面積理論推導(dǎo)，環(huán)模內(nèi)徑D應(yīng)在一最佳范圍內(nèi)，由單位功率面積A計算式得：在相同環(huán)模面積的情況下，寬度過小使壞模直徑相應(yīng)增大，從而主機整體體積都增加，造成不必要的浪費；寬度過大使草粉落入環(huán)模后，不能達到布料均勻，至使環(huán)模和壓輥在使用的過程中磨損不均勻，壽命減少。所以選擇合理的環(huán)模寬度和直徑，既是保證壓制機產(chǎn)量的關(guān)鍵，也是提高易損件和整機壽命的關(guān)鍵。經(jīng)研究試驗，一般，b與D的關(guān)系為：可以看出MUZL610T的K值比較高，這是改進機型，經(jīng)過測試，其生產(chǎn)率比其它同類型機型高。為了探討寬度是否可以進一步增加，第四章將進行試驗研究。(2)環(huán)模與壓輥的直徑與

46、制粒能耗的關(guān)系大直徑環(huán)模和壓輥式顆粒機由于增加了壓模的有效工作面積和壓輥的擠壓作用，可提高飼料的生產(chǎn)效率，降低磨損費用和操作成本，使物料能均勻地通過制粒工序，避免過度擠壓，提高顆粒的質(zhì)量。從不同環(huán)模、壓輥直徑與電耗的關(guān)系見下圖2.12。從圖中可以看出，在相同調(diào)質(zhì)溫度和耐久性指標下，使用小直徑的環(huán)模、壓輥和大直徑環(huán)模、壓輥相比電耗有明顯的差異。因此，使用大直徑環(huán)模和壓輥是降低制粒能耗的一項有效措施。(3)不同規(guī)模顆粒壓制機質(zhì)量、產(chǎn)量、能耗、成本之間的關(guān)系顆粒壓制機的規(guī)模大小，決定了環(huán)模的直徑大小。如下圖所示，2臺環(huán)模直徑相差100mm、壓輥直徑相差80mm的顆粒機，在質(zhì)量基本穩(wěn)定的前提下，大直徑

47、環(huán)模、壓輥顆粒機，產(chǎn)量提高65%，能耗低15%。英國專家海斯艾爾斯于1986年對在相同質(zhì)量條件下，用一臺Simon1200B型(220kW)顆粒機和2臺小型顆粒機(一臺125型88kW，一臺150型110kw)，進行相關(guān)成本對比，結(jié)果見表2-1。相關(guān)成本每噸降低57.6%。由此可見顆粒壓制的規(guī)模越來越大，相關(guān)成本越低。(4)環(huán)模的直徑與使用壽命和成本之間的關(guān)系環(huán)模的直徑與使用壽命成線性關(guān)系，環(huán)模的直徑越大，環(huán)模的使用壽命越長。從而可以降低環(huán)模和壓輥的磨損費用。環(huán)模直徑900mm與中520mm相比，生產(chǎn)每噸飼料可減少環(huán)模和壓輥成本50%，見圖2-12。(5)壓輥的數(shù)量、大小與能耗和含粉率之間的關(guān)

48、系在相同直徑的環(huán)模內(nèi)，安裝3只壓輥，壓輥的直徑比安裝2只壓輥的直徑小。實驗結(jié)果表明，二輥式顆粒機生產(chǎn)能力降低、電耗明顯降低，但顆粒的含粉率有所增加，同時二輥式比三輥式的維修和磨損費用低。試驗結(jié)果見圖2-13。綜上所述，選用大直徑環(huán)模、壓輥比小直徑環(huán)模、壓輥，在節(jié)能、提高工作效率和降低成本上比較有利。二輥式比三輥式容易采用大直徑壓輥，維修和磨損成本低，但三輥式比二輥式的制粒品質(zhì)有所改善。因此選用何種機型，需根據(jù)原料的特性綜合2.5環(huán)模顆粒機的傳動2. 5,1顆粒壓制機的傳動方式環(huán)模顆粒壓制機的傳動方式主要有兩類：一類是齒輪箱式，優(yōu)點是傳動效率高，可實現(xiàn)二級變速，機器的結(jié)構(gòu)比較緊湊，但噪聲較大（采

49、用精密齒輪傳動可降低噪聲），機器大修周期長。另一類是皮帶式（可分為一級、二級三角帶傳動或同步齒形帶傳動），優(yōu)點是噪聲低，不需額外的潤滑管理，缺點是不能實現(xiàn)低成本的快速變速。不論采用那種傳動，解決低成本的無級調(diào)速或多級變速是發(fā)展的方向。雙電機驅(qū)動通常是解決大系統(tǒng)、大負載驅(qū)動的有效方法，其存在主要問題是電機同步。解決這一問題較好、精度較高的方法是伺服控制驅(qū)動，但這種方法成本太高。對于顆粒機的驅(qū)動，傳動精度要求較低，較簡單的方法是采用皮帶傳動，這樣利用皮帶的打滑可以消除兩電機速度偏差對傳動系統(tǒng)的影響，但其傳動效率較低。牧羊集團目前采用了雙級同步帶驅(qū)動，如圖2-14。同步帶傳動具有帶傳動、鏈傳動和齒輪

50、傳動的優(yōu)點。同步帶傳動由于帶與帶輪是靠嚙合傳遞運動和動力，故帶與帶輪間無相對滑動，能保證準確的傳動比。同步帶通常以鋼絲繩或玻璃纖維繩為抗拉體，氯丁橡膠或聚氨酯為基體，這種帶薄而且輕，故可用于較高速度。傳動時的線速度可達50m/s傳動比可達10，效率可達98%。傳動噪音比帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動小，耐磨性好，不需油潤滑，壽命比摩擦帶長。其主要缺點是制造和安裝精度要求較高，中心距要求較嚴格。而且對于雙驅(qū)動同步帶傳動，盡管傳動帶有一定的彈性變形，但難以消除速差對傳動的影響，產(chǎn)生干涉、噪音、降低了傳動效率，這樣同步要求非常重要。2.5.2雙級驅(qū)動同步控制問題解決同步問題的方法可以分為兩種類型：電器同步

51、控制和機械同步傳動。(1)電器同步控制1)普通異步電機調(diào)速控制對于兩普通異步電機的同步可以采用電機控制調(diào)速的方法來實現(xiàn)。普通交流電動機的調(diào)速方法很多，有調(diào)壓調(diào)速，斬波調(diào)速，轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，串級調(diào)速，滑差離合器調(diào)速，變頻調(diào)速等等。異步電動機的調(diào)壓調(diào)速，斬波調(diào)速，轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速等等均是旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速不變的情況下調(diào)轉(zhuǎn)差的調(diào)速方法，都是屬于低效調(diào)速之列，而變極調(diào)速和變頻調(diào)速是高效的調(diào)速方法。至于串級調(diào)速由于電機旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速不變，所以它本質(zhì)上也是一種調(diào)轉(zhuǎn)差的調(diào)速方法，似應(yīng)屬于低效調(diào)速方法的范疇，但是由于串級調(diào)速系統(tǒng)中把轉(zhuǎn)差功率加以回收利用而沒有白白消耗掉，使系統(tǒng)的實際損耗減少，于是它就由原來的低效調(diào)速方

52、法變成了高效的調(diào)速方法。一般低效的調(diào)速方法是一種耗能的辦法，從節(jié)能的觀點，這種調(diào)速方法是不經(jīng)濟的，但是由于采用這種調(diào)速方法比較簡單，設(shè)備價格比較便宜，它還是廣泛應(yīng)用于一些調(diào)運范圍不大，低速運行時間不長，電機容量較小的場合。特別值得指出的是調(diào)轉(zhuǎn)差這種耗能的調(diào)速方法在風(fēng)機、水泵類設(shè)備的小范圍調(diào)速節(jié)能中應(yīng)用，能產(chǎn)生一定的節(jié)能效果。而有些方法無法自動調(diào)節(jié)，這對于兩電機的同步控制也無法實現(xiàn)。變極調(diào)速是有級變速，無法用于兩電機的同步。交流電動機高效調(diào)速方法的典型是變頻調(diào)速，它既適用于異步電動機，也適用于同步電動機。交流電動機采用變頻調(diào)速不但能無級調(diào)速，而且根據(jù)負載的特性不同，通過適當調(diào)節(jié)電壓與頻率之間的關(guān)

53、系，可使電機始終運行在高效率區(qū)，并保證良好的動態(tài)特性。交流電動機采用變頻起動更鈍顯著改變交流電動機的起動性能，大幅度降低電機的起動電流，增加起動轉(zhuǎn)矩。所以變頻調(diào)選是交流電動機的理想調(diào)速方法。使用變頻同步控制的方法如下：雙級驅(qū)動時，由于電機之間通過同步帶存在直接連接，因而不能僅以各電機的速度反饋信號為同步控制依據(jù)。更要引入各電機的負荷大小進行負荷均衡控制，以達到真正的同步傳動。因為在傳動鏈運動過程中，各傳動電機實際上或主動或被動的都處于同一轉(zhuǎn)速下運行，能夠迅速、準確反映各電機同步狀態(tài)的信息主要是各電機的負載電流。當某電機的轉(zhuǎn)速較其它同步運行電機轉(zhuǎn)速快時，其負載電流必加大，反之負載必減小。此外，雙

54、級驅(qū)動電機之間存在著嚴重的耦合關(guān)系，當某臺電機的轉(zhuǎn)速降低時，該電機在系統(tǒng)中不僅失去了拖動作用，還要作為負載被傳動鏈上其它電機拖著同步運轉(zhuǎn)，這導(dǎo)致其它電機的負載立即加重。因此對這類連接同步驅(qū)動的多臺電機，其控制原則應(yīng)是以電機運行轉(zhuǎn)速信息為參考，以電機的負載電流信息為依據(jù)。2)電磁調(diào)速異步電動機電磁調(diào)速異步電動機又稱滑差電機，是由普通鼠籠式異步電動機、電磁滑差離合器和電氣控制裝置三部分組成。異步電機作為原動機使用，當它旋轉(zhuǎn)時帶動離合器的電樞一起旋轉(zhuǎn)，電氣控制裝置是提供滑差離合器勵磁線圈勵磁電流的裝置。這里主要介紹電磁滑差離合器，圖3.4是其結(jié)構(gòu)示意圖。它包括電樞、磁極和勵磁線圈三部分。電樞為鑄鋼制

55、成的圓筒形結(jié)構(gòu)，它與鼠籠式異步電動機的轉(zhuǎn)軸相連接，俗稱主動部分；磁極做成爪形結(jié)構(gòu)，裝在負載軸上，俗稱從動部分。主動部分和從動部分在機械上無任何聯(lián)系。當勵磁線圈通過電流時產(chǎn)生磁場，爪形結(jié)構(gòu)便形成很多對磁極。此時若電樞被鼠籠式異步電動機拖著旋轉(zhuǎn)，那么它便切割磁場相互作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，于是從動部分的磁極便跟著主動部分電樞一起旋轉(zhuǎn)，前者的轉(zhuǎn)速低于后者，因為只有當電樞與磁場存在著相對運動時，電樞才能切割磁力線。磁極隨電樞旋轉(zhuǎn)的原理與普通異步電動機轉(zhuǎn)子跟著定子繞組的旋轉(zhuǎn)磁場運動的原理沒有本質(zhì)區(qū)別，所不同的是：異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場由定子繞組中的三相交流電產(chǎn)生，而電磁滑差離合器的磁場則由勵磁線圈中的直流電流產(chǎn)生

56、，并由于電樞旋轉(zhuǎn)才起到旋轉(zhuǎn)磁場的作用。速度負反饋電磁調(diào)速異步電動機控制電路?，F(xiàn)在廣泛采用具有速度負反饋的滑差離合器的控制裝置，來實現(xiàn)寬范圍無級調(diào)速，它比起其它調(diào)速電動機來說，具有以下主要優(yōu)點：交流無級調(diào)速，機械特性硬度較高；結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、維護方便、價格低廉；調(diào)速范圍大，用在像印刷機這樣的恒轉(zhuǎn)矩負載時，一般可達10:1，有特殊要求（如輪轉(zhuǎn)機）時亦可達50:l：可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩。在現(xiàn)代化的聯(lián)合輪轉(zhuǎn)機中，都應(yīng)用了自動化的紙張拉緊機械，它可以達到隨著卷筒紙直徑的變化，調(diào)節(jié)離合器的轉(zhuǎn)矩經(jīng)保持拉力不變。如果將兩臺以上的并激特性的電動機聯(lián)結(jié)于同一臺機械上，進行多電機并聯(lián)同軸運轉(zhuǎn)，那么，必須考慮到各電動機之間

57、一定會存在特性上的差別。這種電動機特性上的微小差別，能引起很大的負載不平衡現(xiàn)象，有時會造成一臺電機承受所有負載的特殊情況。由于滑差電機絕對不可能進行再生別動運轉(zhuǎn)，故完全可以避免一臺為電動機其余各臺為發(fā)電機的極端情況。因此，在需要更多臺電機并聯(lián)同軸運轉(zhuǎn)的場合，使用滑差電機傳動是較為適宜的。由于機械特性軟，只要出觀很小的負載不平衡部分，就能立即傳遞轉(zhuǎn)矩，因此，不至于使轉(zhuǎn)速高的那一臺原動機出現(xiàn)過載現(xiàn)象，而且在運行中，兩臺原動機的負荷電流相差不多，達到了基本平衡的目的。這就是最為簡單的多心機并聯(lián)同軸運轉(zhuǎn)的控制方法之一。滑差電機調(diào)速中的轉(zhuǎn)矩限制控制方法有兩種：一種是在滑差離合器激勵輸出回路中串聯(lián)電阻，適

58、當降低輸出轉(zhuǎn)矩，以獲得穩(wěn)定的速度特性；另一種是通過檢測拖動它的鼠籠式異步電動機的電流來控制電機的轉(zhuǎn)矩，以獲得較好的負載特性。這兩種方法都具有實際應(yīng)用價值。電磁調(diào)速異步電動機在多種工程機械的并聯(lián)驅(qū)動中有應(yīng)用，且可以實現(xiàn)無級變速。(2)機械同步傳動解決這一問題的方法還可以從另一角度考慮，即改變機械傳動方式與結(jié)構(gòu)，如采用超越離合器、差動傳動等，但通用的超越離合器傳遞大扭矩較困難，可以采用雙電機差動傳動，具體結(jié)構(gòu)如圖2-18所示。 設(shè)電機1和電機2的轉(zhuǎn)速分別為n1和n2，可分別列出差動輪系轉(zhuǎn)速關(guān)系為：N1，n2, n3，nH分別代表各個軸的轉(zhuǎn)速；z1，z2，z3，z4，z5分別代表差動輪系齒輪的齒數(shù)。這里兩電機的轉(zhuǎn)速一樣，可通過齒輪齒數(shù)調(diào)整來調(diào)整輸出軸的轉(zhuǎn)速。2.6切刀切刀數(shù)量一般由顆粒機壓輥個數(shù)決定的，每只壓輥配一把切刀。通過調(diào)整切刀相對環(huán)模在周向與徑向的位置，可以控制顆粒的長度。切刀一般分為硬質(zhì)刀片型及薄刀片型。硬質(zhì)刀片耐磨性好，韌性差，適用于大粒徑的畜禽料等；薄刀片韌性好