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制粒机环模的分析与研究!

制粒机环模的分析与研究

建材网 在颗粒饲料的加工中,环模制粒机是关键的核心设备,环模是压制颗粒饲料的核心工作部件,其工作性能直接影响制粒的质量、颗粒成型以及生产率,

     在颗粒饲料的加工中,环模制粒机www.ftxny.com是关键的核心设备,环模是压制颗粒饲料的核心工作部件,其工作性能直接影响制粒的质量、颗粒成型以及生产率,同时环模也是制粒机中最易磨损的部件之一。减少和改善环模的磨损,延长环模的使用寿命对提高产品质量和产量,降低能耗,减少生产成本等方面影响很大。

1、环模制粒机的工作原理(见图1)颗粒机制粒机

    颗粒在环模制粒机中的成形过程,是建立在粉粒体间存在间隙的基础上,粉料在温度、摩擦力和挤压力等综合因素的作用下,使粉粒体的空隙减小,形成具有一定密度和强度的颗粒。

    环模在主动力的驱动下以一定的转速,顺时针旋转,厚度为h的料层从A点开始被摄进挤压区,压辊借助挤压区内摩擦力的作用也顺时针旋转。随着环模和压辊的旋转,摄入的物料向前移动加快,挤压力和物料密度逐渐增加,当挤压力增大到足以克服模孔内料栓与孔壁的摩擦力时.具有一定密度和粘结力的物料便被挤进模孔内,由于模辊不断摄人物料,故模孔内的物料经成形后被连续挤出模孔,形成圆柱状颗粒。

    环模在正常工作过程中,始终存在着与物料间的摩擦作用,随着生产物料量的增加,环模逐渐磨损,并最终导致失效。因此衡量环模工作性能的指标之一就是生产量,然而在实际生产过程中,大多数环模在达到理论生产能力之前就失效了,由于环模价格昂贵,会给用户造成一定的损失。

2、环模强度分析

    环模在制粒过程中受到压辊的挤压力、饲料对环模的摩擦力和电机的驱动力矩。压辊在环模通过饲料传递的驱动力的作用下做碾压滚动,以一个环模和两个压辊的系统为例进行分析,如图2所示。颗粒机环模受力分析

2.1环模接触抗压强度分析

    环模在运转过程中,不考虑饲料的作用,环模与压辊在挤压饲料时,相当于一对不同半径的二轴相互平行的圆柱体与圆柱凹面,故在接触表面产生很大的接触应力和局部的弹性变形,环模的承载能力便取决于其接触表面的接触抗压强度,环模的接触应力为:

    由上式分析可知:①增加环模内径和宽度可降低环模的接触压应力;②为了保证弹性模量较小,环模和压辊应选择不同的材料;③在不影响其它性能的前提下,应降低功率,同时提高转速,但盲目提高转速会使振动和噪声增加,也会影响颗粒饲料的成型率;④根据实际情况,尽量增加压辊的直径,可降低环模的接触压应力。

2.2环模抗弯强度分析

    环模在运转过程中,忽略模孔的作用,而将其看成一个等截面薄壁圆环,如图3所示。制粒机环模

    当环模受到压辊和饲料的挤压力时,其径向位移为:

3、新型预应力式环模的研究

    通过对环模的强度分析,环模在使用过程中受到接触应力和弯曲应力的影响,同时,环模长期在交变循环应力状态和湿热环境的条件下工作,影响了环模的使用命。因此,环模既要有足够的强度和韧性,又要有足够的硬度和耐磨性。

3,1新型预应力式环模的结构研究

    为了克服现有环模的不足,研究了一种新型预应力式环模,使环模的淬硬部分受到一种预应力,以抵消环模工作时压辊对它施加的部分或全部应力,降低环模工作时的总应力,提高环模的使用寿命。

    新型预应力式环模是一个由不同材料组成的预应力结构,如图4所示。环模由环模主体、卡环组成,卡环安装在环模主体的凸台的两侧,环模主体采用高硬度淬火热处理的金属材料制作,卡环采用低硬度淬火热处理的金属材料制作,卡环和环模主体采用过盈配合,过盈量根据所需的预应力确定,且利用材料的热胀冷缩的特性将卡环安装在环模主体上,当冷却收。环模弯矩分布环模弯矩分布

2.1环模接触抗压强度分析

    环模在运转过程中,不考虑饲料的作用,环模与压辊在挤压饲料时,相当于一对不同半径的二轴相互平行的圆柱体与圆柱凹面,故在接触表面产生很大的接触应力和局部的弹性变形,环模的承载能力便取决于其接触表面的接触抗压强度,环模的接触应力为:

    由上式分析可知:①增加环模内径和宽度可降低环模的接触压应力;②为了保证弹性模量较小,环模和压辊应选择不同的材料;③在不影响其它性能的前提下,应降低功率,同时提高转速,但盲目提高转速会使振动和噪声增加,也会影响颗粒饲料的成型率;④根据实际情况,尽量增加压辊的直径,可降低环模的接触压应力。

2.2环模抗弯强度分析

    环模在运转过程中,忽略模孔的作用,而将其看成一个等截面薄壁圆环,如图3所示。颗粒机环模

    当环模受到压辊和饲料的挤压力时,其径向位移为:制粒机计算公式

3、新型预应力式环模的研究

    通过对环模的强度分析,环模在使用过程中受到接触应力和弯曲应力的影响,同时,环模长期在交变循环应力状态和湿热环境的条件下工作,影响了环模的使用寿命。因此,环模既要有足够的强度和韧性,又要有足够的硬度和耐磨性。

3.1新型预应力式环模的结构研究

    为了克服现有环模的不足,研究了一种新型预应力式环模,使环模的淬硬部分受到一种预应力,以抵消环模工作时压辊对它施加的部分或全部应力,降低环模工作时的总应力,提高环模的使用寿命。

    新型预应力式环模是一个由不同材料组成的预应力结构,如图4所示。环模由环模主体、卡环组成,卡环安装在环模主体的凸台的两侧,环模主体采用高硬度淬火热处理的金属材料制作,卡环采用低硬度淬火热处理的金属材料制作,卡环和环模主体采用过盈配合,过盈量根据所需的预应力确定,且利用材料的热胀冷缩的特性将卡环安装在环模主体上。当冷却收缩后.即产生了对环模主体施加的预压应力。

3.2新型预应力式环模预应力的计算

    环模一般为钢铁材料,在弹性范围内,材料的应力与应变成线性关系,即:a=Ea(E为环模的弹性模量),在环模主体凸台的两侧安装卡环,卡环的内径小于环模主体的外径,使卡环和环模主体成过盈配合,卡环受到预拉应力,环模主体相应地受到预压应力。

    新型预应力式环模利用材料热胀冷缩的特性,在环模淬硬部套上卡环,无论加工和装配都很简单,提高了材料的利用率,降低了成本,同时延长了环模的使用寿命,且提高环模的使用性能。

4、小结

    通过对环模的强度分析表明,环模在使用过程中受到接触应力和弯曲应力的影响,同时,环模在制粒过程中受到交变应力,产生疲劳破坏,使环模发生损坏。通过改善环模制造、生产及使用条件,增加环模的使用时间。根据环模在工作过程中的强度分析,研究了新型预应力式环模,并进行了预应力计算。该环模加工方便,材料的利用率高,降低了成本,延长了环模的使用寿命,且提高环模的使用性能。
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